BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN NGỌC DIỆP NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG, ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ COD CỦA NƯỚC RỈ RÁC BẰNG TÁC NHÂN FENTON TẠI NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC NAM BÌNH DƯƠNG Chuyên ngành: HÓA VÔ CƠ Mã số: 60.44.01.13 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học : TS PHAN THỊ HỒNG TUYẾT Vinh - 2012 ii Lời cám ơn Để thực hoàn thành luận văn Tôi nhận đuợc nhiều giúp đỡ, hướng dẫn, dạy vị lãnh đạo, quí Thầy Cô, đồng nghiệp, bạn học viên, bạn bè động viên lớn từ gia đình Tôi kính gửi lời cảm ơn sâu sắc đến:  Quý lãnh đạo, Cô TS Phan Thị Hồng Tuyết, toàn thể quý Thầy Cô Trong khoa Hóa Trường Đại Học Vinh  Quý lãnh đạo, Thầy Cô phòng Tổ chức cán bộ, nhân viên Trường Đại Học Sài Gòn  Quí lãnh đạo Công Ty TNHH Một Thành Viên Cấp Thoát Nước Môi Trường Bình Dương  Quí lãnh đạo, TS Nguyễn Thanh Phong, ThS Cổ Kim Tuyến, Ông Đỗ Quốc Tấn Toàn thể nhân viên phòng Thí nghiệm Nhà Máy Nước Rỉ Rác - Xí nghiệp Xử Lý Chất Thải Môi Trường Nam Bình Dương  Và đặc biệt giúp đỡ gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, khích lệ, động viên giúp đỡ Tôi suốt thời gian qua  Và sau xin chân thành cám ơn quý Thầy cô hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp bạn theo dõi Tuy nhiên, luận văn không tránh thiếu sót hạn chế định nên mong quý thầy cô bạn góp ý để hoàn thiện luận văn, để Tôi tích lũy kinh nghiệm cho công tác nghiên cứu sau Tôi xin chân thành cảm ơn! Vinh, ngày 21 tháng 10 năm 2012 iii MỤC LỤC MỤC LỤC .iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ix DANH MỤC HÌNH – ĐỒ THỊ vii DANH MỤC BẢNG ix MỞ ĐẦU Chương 1: 1.1 TỔNG QUAN Tổng quan nước rỉ rác 1.1.1 Thành phần tính chất nước rỉ rác 1.1.2 Thành phần tính chất nước rỉ rác Việt Nam 11 1.2 Tổng quan phương pháp xử lý nước nước rỉ rác ứng dụng giới 14 1.2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ nước giới 14 1.2.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ nước 17 1.3 Tổng quan phương pháp xử lý nước thông dụng 22 1.3.1 Phương pháp học 22 1.3.2 Phương pháp hóa lý 22 1.3.3 Phương pháp hóa học 23 1.3.4 Phương pháp sinh học 23 1.4 Tổng quan phương pháp oxi hoá nâng cao - AOPs 25 1.4.1 Giới thiệu Phương pháp oxi hóa nâng cao - AOPs 25 1.4.2 Hoạt tính oxi hóa chế phản ứng gốc hydroxyl (OH*) 26 1.4.3 Phân loại trình oxi hóa nâng cao (AOPs) điển hình 29 1.5 Ứng dụng AOPs vào trình xử lý nước 30 1.6 Tác nhân oxi hóa Fenton 31 1.6.1 Giới thiệu tác nhân Fenton 31 1.6.2 Cơ sở lý thuyết Fenton 32 1.7 Những yếu tố ảnh hưởng đến trình Fenton 36 1.7.1 Ảnh hưởng pH 36 iv 1.7.2 Ảnh hưởng tỉ lệ H2O2 /Fe2+ loại ion sắt (Fe2+ hay Fe3+) 37 1.7.3 Ảnh hưởng anion vô 38 1.8 Các phương pháp xác định hiệu phân hủy hợp chất hữu phương pháp Fenton hay Fenton biến tính 39 1.8.1 Các phương pháp xác định độ giảm COD 39 1.8.2 Phương pháp xác định hiệu xử lý COD 41 1.8.3 Xác định phần trăm tác chất bị phân hủy 41 Chương 2: THỰC NGHIỆM 42 2.1 Nội dung nghiên cứu 42 2.2 Hóa chất, thiết bị dụng cụ 42 2.2.1 Danh mục hóa chất 42 2.2.2 Thiết bị dụng cụ 43 2.3 Địa điểm lấy mẫu thành phần mẫu xử lý 43 2.4 Thực nghiệm 44 2.4.1 Thí nghiệm Fenton truyền thống 44 2.4.2 Thí nghiệm với Fenton biến tính 44 2.5 Quy trình tiến hành thí nghiệm 45 2.6 Tiến hành thí nghiệm 47 2.6.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng pH 47 2.6.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ H2O2/Fe2+ 47 2.6.3 Thí nghiệm 3: Fenton cải biên dùng mạt sắt 48 2.6.4 Thí nghiệm 4: Fenton bậc 48 2.6.5 Thí nghiệm 5: Fenton bậc 49 2.6.6 Thí nghiệm 6: Quang Fenton (sử dụng nguồn ánh sáng mặt trời) với xúc tác axit oxalic (C2H2O2) 50 2.6.7 Thí nghiệm 7: Khảo sát Fenton dị thể với sắt (III) oxit 50 2.6.8 Thí nghiệm 8: Tái sử dụng tác nhân Fenton (Hoàn nguyên dung dịch Fe2+ từ dung dịch Fe3+) 52 v Chương 3: 3.1 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 53 Kết khảo sát ảnh hưởng pH tỷ lệ H2O2/Fe2+ trình xử lý nước rỉ rác tác nhân Fenton truyền thống 53 3.1.1 Kết khảo sát ảnh hưởng pH xác định giá trị pH tối ưu (COD vào = 320 mg/l) 53 3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ H2O2/Fe2+ xác định tỉ lệ H2O2/Fe2+ tối ưu ( COD vào = 332mg/l) 55 3.2 Kết khảo sát trình xử lý nước rỉ rác sử dụng Fenton cải biên dùng mạt sắt (COD vào= 372 mg/l) 56 3.3 Kết trình xử lý nước rỉ rác sử dụng Fenton nhiều bậc 58 3.3.1 Kết khảo sát Fenton bậc 58 3.3.2 Kết khảo sát Fenton bậc (COD vào = 332 mg/l) 61 3.4 Kết khảo sát trình xử lý rác sử dụng Quang Fenton (sử dụng nguồn ánh sáng mặt trời) với xúc tác axit oxalic (C2H2O2) (CODvào = 332 mg/l) 63 3.5 Kết khảo sát Fenton dị thể với oxit sắt (III) (CODvào=332mg/l) 67 3.6 Kết khảo sát trình tái sử dụng tác nhân Fenton (Hoàn nguyên Fe2+ từ Fe3+) (COD vào= 336mg/l) 69 3.7 Đề xuất số biện pháp nâng cao hiệu trình xử lý rác tác nhân Fenton 71 KẾT LUẬN 72 KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT AOPs ( Advanced Oxidation Processes) Các phương pháp oxi hóa nâng cao AOP Phương pháp oxi hóa nâng cao BOD Nhu câu oxi hoá sinh học BCL Bãi chôn lắp COD Nhu cầu oxi hoá hoá học CTR Chất thải rắn TXL Trạm xử lý SS Chất rắn lơ lửng * Gốc tự vii DANH MỤC HÌNH – ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống xử lý bãi chôn lấp (USEPA) 14 Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác BCL Sudokwon, Hàn Quốc 16 Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác cải tiến BCL Gò Cát 18 Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máy xử lý nước rỉ rác Bình Dương 21 Hình 2.1 Sơ đồ qui trình thí nghiệm 46 Hình 2.2 Sơ đồ thí nghiệm Fenton bậc nối tiếp 48 Hình 2.3 Sơ đồ thí nghiệm Fenton bậc tách biệt 49 Hình 2.4 Sơ đồ thí nghiệm Fenton bậc 49 Hình 2.5 Mô hình Fenton dị thể với bột sắt (III) oxit 51 Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn hiệu xử lý COD theo pH 54 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn hiệu xử lý COD theo tỷ lệ H2O2/Fe2+ 56 Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn hiệu xử lý COD theo hàm lượng mạt Fe (g/l) 57 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn hiệu xử lý COD Fenton bậc nối tiếp 59 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn hiệu xử lý COD Fenton bậc tách biệt Fenton bậc liên tiếp 61 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn hiệu xử lý COD Fenton bậc 63 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn hiệu xử lý COD tiến hành ánh nắng mặt trời 65 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn hiệu xử lý COD tiến hành phòng thí nghiệm 65 viii Hình 3.9 Đồ thị so sánh kết thí nghiêm Fenton truyền thống quang Fenton từ số liệu thí nghiệm ( a,b,c) 66 Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn hiệu xử lý COD dị thể theo thời gian 68 Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn hiệu xử lý COD trình tái sử dụng tác nhân Fenton (hoàn nguyên Fe3+ thành Fe2+) 70 ix DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần tính chất nước rỉ rác điển hình Bảng 1.2 Thành phần nước rỉ rác số quốc gia giới Bảng 1.3 Thành phần nước rỉ rác số quốc gia Châu Á 10 Bảng 1.4 Thành phần nước rỉ rác số BCL TP Hồ Chí Minh 11 Bảng 1.5 Nồng độ chất ô nhiễm trước sau xử lý BCL Sudokwon Hàn Quốc 16 Bảng 1.6 Thành phần nước rỉ rác BCL Gò Cát trước sau xử lý 18 Bảng 1.7 Thành phần nước rỉ rác trước xử lý BCL Bình Dương 20 Bảng 1.8 Thành phần nước rỉ rác sau xử lý BCL Bình Dương 20 Bảng 1.9 Khả oxi hóa số tác nhân oxi hoá 26 Bảng 1.10 Hằng số tốc độ phản ứng gốc hydroxyl (OH*) Ozon với số chất hữu 27 Bảng 1.11 Năng lượng tương đối tác nhân oxi hóa mạnh 27 Bảng 1.12 Các trình oxi hóa nâng cao tác nhân ánh sáng 29 Bảng 1.13 Các trình oxi hóa nâng cao có tác nhân ánh sáng 30 Bảng 2.1 Danh mục hóa chất sử dụng 42 Bảng 2.2 Các thiết bị sử dụng 43 Bảng 2.3 Thành phần nước rỉ rác sau xử lý sinh học Nhà máy xử lý nước rỉ rác Nam Bình Dương 43 Bảng 3.1 Kết khảo sát ảnh hưởng pH 53 Bảng 3.2 Kết khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ H2O2/Fe2+ 55 x Bảng 3.3 Kết khảo sát trình xử lý nước rỉ rác sử dụng Fenton cải biên dùng mạt sắt 56 Bảng 3.4 Kết khảo sát trình xử lý nước rỉ rác Fenton bậc nối tiếp 58 Bảng 3.5 Kết khảo sát trình xử lý nước rỉ rác Fenton bậc tách biệt Fenton bậc liên tiếp 60 Bảng 3.6 Kết khảo sát trình xử lý nước rỉ rác Fenton bậc 62 Bảng 3.7 Kết khảo sát quang Fenton với xúc tác axit oxalic 64 Bảng 3.8 Kết xử lý nước rỉ rác Fenton dị thể với oxit sắt (III) 68 Bảng Kết khảo sát trình tái sử dụng tác nhân Fenton 69 Bảng 1.6 Thành phần tính chất nước rỉ rác điển hình Bảng 1.7 Thành phần nước rỉ rác số quốc gia giới Bảng 1.8 Thành phần nước rỉ rác số quốc gia Châu Á 10 Bảng 1.9 Thành phần nước rỉ rác số BCL TP Hồ Chí Minh 11 Bảng 1.10 Nồng độ chất ô nhiễm trước sau xử lý BCL Sudokwon Hàn Quốc 16 Bảng 1.6 Thành phần nước rỉ rác BCL Gò Cát trước sau xử lý 18 Bảng 1.7 Thành phần nước rỉ rác trước xử lý BCL Bình Dương 20 Bảng 1.8 Thành phần nước rỉ rác sau xử lý BCL Bình Dương 20 Bảng 1.9 Khả oxi hóa số tác nhân oxi hoá 26 Bảng 1.10 Hằng số tốc độ phản ứng gốc hydroxyl (OH*) Ozon với số chất hữu 27 Bảng 1.11 Năng lượng tương đối tác nhân oxi hóa mạnh 27 Chương 3: Kết Thảo luận 63 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn hiệu xử lý COD Fenton bậc Với liều lượng H2O2 ban đầu, tăng lượng Fe2+ hiệu COD tăng lên Tuy nhiên đến giới hạn định việc tăng liều lượng dung dịch Fe2+ không tăng hiệu xử lý COD Việc sử dụng Fenton theo bậc sử dụng triệt để lượng oxy già dự để tạo nhiều gốc hydroxyl OH*, góp phần nâng cao hiệu xử lý COD, rút ngắn thời gian xử lý nước rác [15,18] 3.4 Kết khảo sát trình xử lý rác sử dụng Quang Fenton (sử dụng nguồn ánh sáng mặt trời) với xúc tác axit oxalic (C2H2O2) (CODvào = 332 mg/l) Thí nghiệm tiến hành song song với lô mẫu sau: - Lô 1: Gồm cốc thực ánh sáng mặt trời trực tiếp vào lúc 11 trưa Thêm 0.5 ml dung dịch axit Oxalic (C2H2O2) - Lô 2: Gồm cốc làm phòng thí nghiệm Mỗi lô mẫu tiến thành theo thí nghiệm a,b,c với lượng Nồng độ H2O2 thay đổi với giá trị 400, 500, 600 mg/l Chương 3: Kết Thảo luận 64 Tỉ lệ H2O2/Fe2+ thay đổi theo tỉ lệ 1/1, 2/1 3/1 ứng với nồng độ H2O2 trên, pH = 3,5; tốc độ lắc, khuấy: 75 vòng/phút; thời gian tiếp xúc: 90 phút Sau 90 phút phản ứng, chỉnh pH 7÷8, lắc chậm lại với tốc độ 5060 vòng/phút khoảng 10 phút Sau để lắng dung dịch mẫu xử lý 45 phút, hút nước phía mặt để đo đạc xác định hiệu xử lý Kết thí nghiệm trình bày bảng 3.7, biểu diễn hình 3.7 3.8 Bảng 3.7 Kết khảo sát quang Fenton với xúc tác axit oxalic Thí nghiệm a Dưới ánh n ng mặt trời Phòng thí nghiệm Hóa chất Cốc Cốc Cốc Cốc Cốc Cốc pH 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 Fe2+ (mg/l) 400 200 133 400 200 133 Dd H2O2 ( mg/l) 400 400 400 400 400 400 COD ( mg/l) 148 120 204 152 160 224 E% 55.42 63.86 38.55 43,37 48,19 19,28 Thí nghiệm b Dưới ánh n ng mặt trời Phòng thí nghiệm Hóa chất Cốc Cốc Cốc Cốc Cốc Cốc pH 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 Fe2+ (mg/l) 500 250 167 500 250 167 Dd H2O2 ( mg/l) 500 500 500 500 500 500 COD ( mg/l) 120 92 176 148 136 212 E% 63.86 72.29 45.78 48,19 55.42 27,71 Thí nghiệm c Dưới ánh n ng mặt trời Phòng thí nghiệm Hóa chất Cốc Cốc Cốc Cốc Cốc Cốc pH 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 Fe2+ (mg/l) 600 300 200 600 300 200 Dd H2O2 ( mg/l) 600 600 600 600 600 600 COD ( mg/l) 88 68 152 172 136 244 E% 73.49 79.52 54.22 53,01 59.04 36.14 Chương 3: Kết Thảo luận 65 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn hiệu xử lý COD tiến hành ánh nắng mặt trời Kết thí nghiệm xử lý COD fenton truyền thống trình bày đồ thị sau Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn hiệu xử lý COD tiến hành phòng thí nghiệm Chương 3: Kết Thảo luận 66 Để giúp ta dễ dàng so sánh hai trình quang Fenton Fenton truyền thống từ số liệu đồ thị hình 3.7 3.8 tập hợp để hình thành hình 3.9 sau: Hiệu xử lý COD (E%) trời Hiệu xử lý COD (E%) phòng thí nghiệm 80 Nồng độ H2O = 400 (mg/l) 70 Hiệu 60 xử 50 lý 40 COD 30 ( E%) 20 Nồng độ H2O = 500 (mg/l) 10 Nồng độ H2O = 600 mg/l 1/1 2/1 3/1 Tỉ lệ nồng độ H2O2/Fe2+ Hình 3.9 Đồ thị so sánh hai thí nghiêm Fenton truyền thống quang Fenton từ số liệu thí nghiệm ( a,b,c) Dựa vào đồ thị ta thấy hiệu xử lý COD hai lô thí nghiệm chênh lệch lớn Ta nhận thấy hiệu xử lý COD lô thí nghiệm trời cao lô thí nghiệm tiến hành phòng thí nghiệm với tỉ lệ H2O2/Fe2+, hiệu xử lý COD tác dụng ánh sáng mặt trời tăng cao sử dụng lượng hóa chất Cơ chế ảnh hưởng quang Fenton sau: FeOH2+ H2O2 + hv  Fe2+ + OH* + hv  2OH* Fe3+ + H2O + hv  Fe2+ + OH* + H+ (1) (2) (3) Chương 3: Kết Thảo luận 67 Như nguồn Fe2+ tái tạo liên tục suốt trình phản ứng, điều làm tăng hiệu xử lý COD tăng hiệu sử dụng hóa chất góp phần làm giảm chi phí hóa chất.[26] Theo kết nghiên cứu phù hợp với kết nghiên cứu nhóm nghiên cứu thuộc Trường Đại học Huế xử lý nước rỉ rác BCL Thủy Phương – Đà Nẵng hệ UV – Fenton [21] Theo kết nghiên cứu Đào Sỹ Đức cộng Trường Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia năm 2009 [6] ảnh hưởng ánh sáng mặt trời lên hiệu qủa xử lý màu nước thải giấy phương pháp Fenton cho thấy: Điều kiện ánh sáng mặt trời + xúc tác TiO2, hiệu xử lý COD cao kèm theo nhiều chi phí hóa chất, thí nghiệm ta không cần sử dụng TiO2 ta sử dụng axit oxalic (C2H2O2)các tác nhân axit kết hợp với sắt (III) giúp phân tử hấp thu UV mạnh Vì giúp tăng chuyển hóa sắt (III) thành sắt (II) [5,21] Qua trình thực nghiệm nói bước cải tiến ứng dụng fenton với việc tận dụng ánh sáng mặt trời để nâng cao hiệu xử lý chất hữu khó phân hủy Nguồn lượng có đặc điểm dễ kiếm, không tốn thêm chi phí, hướng nghiên cứu có nhiều triển vọng áp dụng thực tiễn, quốc gia dồi ánh sáng Mặt trời quanh năm Việt Nam 3.5 Kết khảo sát Fenton dị thể với oxit s t (III) (CODvào=332mg/l) Kết thí nghiệm trình bày bảng 3.8 hình 3.10 Kết cho thấy: Ở giá trị pH ta nhận thấy tốc độ phân hủy COD hệ chậm thời gian xử lý H2O2 dư nhiều hệ nên khó xác định độ giảm COD Chương 3: Kết Thảo luận 68 Bảng 3.8 Kết xử lý nước rỉ rác Fenton dị thể với oxit sắt (III) Thí nghiệm a Khoảng thời gian xác định COD đầu giờ 12 24 pH 3.5 COD ( mg/l) 260 189 168 152 E% 21,69 43,07 48,4 54,22 Khoảng thời gian xác định COD đầu Thí nghiệm b giờ 12 pH 24 5.5 COD ( mg/l) 258 187 154 142 E% 22,29 43,67 53,61 57,23 Kết thí nghiệm biểu diễn qua hình 3.10 Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn hiệu xử lý COD dị thể theo thời gian Như tốc độ khả phân hủy chất hữu hệ dị thể Fe2O3/H2O2 thấp nhiều so với hệ Fe2+/H2O2 Tuy nhiên kết Chương 3: Kết Thảo luận 69 cho phép đánh giá cách sơ điều kiện chưa phải điều kiện tối ưu cần phải cần nghiên cứu nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hệ Nhưng dựa thí nghiệm cho thấy khả ứng dụng hệ dị thể sắt oxit H2O2 vào việc nghiên cứu phân hủy hợp chất hữu bền 3.6 Kết khảo sát trình tái sử dụng tác nhân Fenton (Hoàn nguyên Fe2+ từ Fe3+) (COD vào= 336mg/l) Mặc dù Fenton có khả xử lý COD với hiệu suất cao phân hủy hợp chất hữu cơ, lượng sắt sinh tồn dạng sắt (III) lớn nhằm hạn chế lượng sắt (III) thải môi trường, đồng thời tái tạo lại nguồn tác nhân Fenton Nhằm mục đích tìm hiểu khảo sát sơ để có đánh giá khả oxi hóa chất hữu trình tái sử dụng tác nhân Fenton Kết khảo sát trình tái sử dụng tác nhân Fenton trình bày bảng 3.9, biểu diễn hình 3.11 sau: Bảng Kết khảo sát trình tái sử dụng tác nhân Fenton Thí nghiệm COD ( mg/l) E% Thời gian phản ứng 90 phút 120 phút 150 phút 154 140 136 54,17 58,33 59,52 Chương 3: Kết Thảo luận 70 Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn hiệu xử lý COD trình tái sử dụng tác nhân Fenton (hoàn nguyên Fe3+ thành Fe2+) Dựa vào kết thí nghiệm cho thấy: trình hoàn nguyên Fe3+ thành Fe2+ diễn chậm ( lợi mặt động học) Tuy nhiên, thời gian đủ lớn hiệu xử lý COD tăng lên Như ta tái sử dụng bùn sắt (III) từ trình Fenton, đồng thời trình tái sử dụng , có thêm hệ tác nhân Fe3+/H2O2 sinh gốc hydroxyl góp phần sinh tác nhân Fenton làm tăng khả xử lý, với chế phản ứng theo H.Gallard, j De Laat B Legube [28] sau: Trong hệ Fe3+/H2O2, chúng nhanh phản ứng sinh phức Fe(III) – peroxo Sau phức tự phân hủy sinh gốc hydroxyl OH* Các giai đoạn phản ứng trình bày sau: Fe3+ + H2O2  [FeOH]2+ + H+ (1) Fe3+ + H2O2  [Fe(H2O)]2+ + H+ (2) [FeOH]2+ + H2O2  [Fe(OH)(HO2)]+ + H+ (3) [Fe(H2O)]2+  Fe2+ + HO2* [Fe(OH)(HO2)]+  Fe2+ + HO2* (4) + OH- (5) Chương 3: Kết Thảo luận 71 Fe2+ + Fe3+ + OH* O 2- H+ H2O2   OH2* + + OH- (6) (7) Gốc hydroxyl tự sinh phương trình phản ứng (6) tiếp tục gây phản ứng oxi hóa hợp chất hữu tác nhân hệ Fenton Như ta tiến hành tái sử dụng bùn sắt(III) từ trình fenton, hiệu xử lý chưa cao, cần nghiên cứu nhiều 3.7 Đề xuất số biện pháp nâng cao hiệu trình xử lý rác tác nhân Fenton Từ kết nghiên cứu thực tế tìm hiểu quy trình xử lý nước rỉ rác Nhà máy nước rỉ rác Nam Bình Dương, đề xuất số biện pháp nâng cao hiệu quá trình xử lý nước rỉ rác tác nhân Fenton sau: + Cần theo dõi khống chế pH trình xử lý, nên khống chế pH= đến 3,5 + Sử dụng quy trình Fenton nhiều bậc để tận dụng hóa chất (H2O2) nâng cao hiệu suất xử lý + Tận dụng trình quang Fenton để nâng cao hiệu xử lý + Cần nghiên cứu xây dựng mô hình thử nghiệm để tái sử dụng tác nhân quy trình xử lý axit sử dụng mạt sắt để giảm thiểu chất thải (bùn sắt) hạ giá thành trình xử lý Chương 3: Kết Thảo luận 72 KẾT LUẬN Đã tổng quan vấn đề: -Thành phần tính chất nước rỉ rác - Công nghệ xử lý nước rỉ rác áp dụng - Các phương pháp xử lý đánh giá hiệu xử lý nước rỉ rác - Thành phần, tính chất nước rỉ rác công nghệ xử lý Nhà máy nước rỉ rác Nam Bình Dương Đã khảo sát yếu tố ảnh hưởng: pH, tỉ lệ nồng độ H2O2/Fe2+, cách tiến hành (Fenton bậc nhiều bậc) đến trình Fenton truyền thống Fenton biến tính trình xử lý chất hữu khó phân hủy nước rỉ rác (đánh giá số COD), kết cho thấy yếu tố có ảnh hưởng đến hiệu phân hủy chất hữu nước tác nhân Fenton rút nhận xét điều kiện tối ưu mẫu thực nghiệm Đã khảo sát trình tái sử dụng tác nhân Fenton (hoàn nguyên Fe2+ từ dung dịch Fe3+), kết cho thấy bước đầu có khả tái sử dụng tác nhân Fenton Tuy nhiên hiệu xử lý chưa cao, tốn thêm chi phí hóa chất, thiết bị cho trình hoàn nguyên từ bùn sắt (III), nửa bùn sắt(III) sau Fenton có chứa nhiều tạp chất phức tạp, cho hòa tan bùn sắt(III) thành dung dịch sắt(III) để làm nguyên liệu hoàn nguyên thành dung dịch sắt(II) dung dịch axit sunfuric đặc kèm thêm nhiều phản ứng phụ sinh nhiều chất khó kiểm soát Cần phải khảo sát thêm yếu tố khác cho trình sử dụng thực tế Đã đề xuất số biện pháp nâng cao hiệu sử dụng tác nhân Fenton với việc sử dụng kết hợp tác nhân (quang Fenton), áp dụng qui trình Fenton nhiều bậc, sử dụng chất xúc tác (mạt sắt) áp dụng qui trình tái sử dụng tác nhân Fenton Chương 3: Kết Thảo luận 73 Ngoài ra, trình nghiên cứu khảo sát nhận thấy sử dụng trình Fenton để xử lý nước thải cần phải sử dụng hóa chất H2O2 dung dịch Fe2+ với lượng lớn thời gian tiếp xúc phản ứng động phản ứng tĩnh lớn hiệu xử lý COD đạt hiệu cao Chúng ta muốn tăng hiệu xử lý COD, giảm chi phí hóa chất đồng thời giảm thời gian ta nên kết hợp phương pháp Fenton với phương pháp khác hấp thụ than hoạt tính, vật liệu lọc đa qui trình kết hợp xử lý, mẫu nước xử lý đạt tiêu chuẩn (QCVN) số COD BOD Do thời gian điều kiện thí nghiệm hạn chế nên Tôi thu số kết nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình xử lý nước rỉ rác Nhà máy xử lý nước rỉ rác Nam Bình Dương Hy vọng kết nghiên cứu góp phần giải vấn đề nâng cao hiệu xử lý nước rỉ rác Nhà máy nước rỉ rác Nam Bình Dương đẩy mạnh việc nghiên cứu ứng dụng biện pháp nâng cao hiệu trình xử lý rác thải nói chung nhằm giảm chi phí giảm thiểu ô nhiễm môi trường nguồn rác thải Chương 3: Kết Thảo luận 74 KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT Có thể nghiên cứu nâng cao hiệu trình xử lý rác thải theo hướng: Áp dụng điều kiện tối ưu, sử dụng kết hợp phương pháp cách hợp lý Từ có thể: giảm chi phí, tiết kiệm nguyên vật liệu, hóa chất mà hiệu xử lý đạt kết cao Chú ý trình tái tạo hay sử dụng lại nguồn nguyên liệu gọi phế phẩm trình xử lý Trên sở nghiên cứu trình xử lý, nguồn nước rỉ rác cũ cần có quy trình xử lý phù hợp, trước cho vận hành xử lý cần xác định hàm lượng COD (đây yếu tố ảnh hưởng đến trình Fenton mà ta kiểm soát từ đầu) để việc bổ sung hóa chất cho hợp lý Ngoài việc áp dụng Fenton vào việc xử lý COD sau sinh học, cần phải áp dụng nghiên cứu phương pháp khác hấp thụ Zeolit, than hoạt tính, kết hợp thêm ứng dụng xử lý sinh học từ loài thực vật như: lau, sậy, trúc, rong…một số động vật cá, ốc… Xây dựng mô hình thử nghiệm để nghiên cứu trình xử lý mô hình quang Fenton, Fenton dị thể, phương pháp AOPs khác Ozon… Chương 3: Kết Thảo luận 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Bộ Tài nguyên Môi Trường, QCVN 2008/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng nước mặt Bộ Tài Nguyên Môi Trường, QCVN 24 2009BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia nước thải công nghiệp Bộ Tài Nguyên Môi Trường ,QCVN 07 2009BTNMT-,Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia ngưỡng chất thải nguy hại Cù Huy Đấu (2010), “Công nghệ xử lý rác phù hợp với điều kiện Việt Nam”, Tạp Chí Khoa Học Kiến Trúc- Xây Dựng, Số 1/2010, Tr 70 Trần Thị Ngọc Diệu, Đinh Triều Vương, Trường ĐH Công Nghiệp TP.HCM, (2011), Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác trình quang Fenton Đào Sỹ Đức, Trịnh Thị Phương, Trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên, ĐH QG Hà Nội, Khoa công nghệ sinh học, Viện Đại học mở Hà Nội, 2008), “Xử lý dung dịch đen phản ứng Fenton kết hợp với bùn hoạt tính”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Công nghệ 25(2009), tr.13-18 Đào Sỹ Đức, Vũ Thị Mai, Đoàn Thị Phương Lan (2009), “Xử lý nước thải giấy phản ứng Fenton”, Tạp chí phát triển KH&CN, tập 12, số 05 Hoàng Hiệu, (1996), Xử lý nước thải, NXB Xây dựng, Hà Nội Hóa Học Việt Nam, Nguồn: Chembuddy, Thái Phú Khánh Hòa, Các phương pháp tính toán nồng độ 10.Nguyễn Thị Hường (2009), “Hiệu xử lý nước thải dệt nhuộm hai phương pháp đông tụ điện hóa oxi hóa hợp chất Fenton”, Tạp Chí Khoa học công nghệ, Đại Học Đà Nẵng, số 6(35) 11 Phạm Luận (2011), Giáo trình Xử lý Mẫu, NXB ĐHQG Hà Nội 12.Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2002), Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Chương 3: Kết Thảo luận 76 13 Nguyễn Văn Phước (2007), Giáo trình xử lý nước thải phương pháp sinh học, Viện Môi trường Tài nguyên, NXB ĐHQG Tp HCM 14 Nguyễn Văn Phước, Võ Chí Cương (2007), “Nghiên cứu nâng cao hiệu xử lý COD khó phân hủy sinh học nước rỉ rác phản ứng Fenton”, Tạp chí phát triển KH&CN, tập 10, số 15 Phương pháp Fenton, Nhóm thực hiện, theo http://diendanmoitruong.com/mtx.vn/moitruongxanh/thuvien 16 Lê Quang Toại,Ths Võ Hồng Thi,Trường ĐH KTCN Tp HCM,(2010), Đề tài Tổng quan số trình oxy hóa bậc cao ( AOPs) thông dụng xử lý nước thải Việt Nam 17 Trần Mạnh Trí ,Trần Mạnh Trung (2005), Sách Các trình oxi hóa bậc cao xử lý nước nước thải, Nhà xuất Khoa học Kỹ Thuật 18 Trung Tâm Học Liệu, Nhóm sinh viện, trường ĐH Cần Thơ, (2008),Ý tưởng Sự tái sinh rác thải 19 Lê Anh Tuấn (2005),Giáo trình Công trình xử lý nước thải.NXB ĐH Cần Thơ 20 Trương Quý Tùng, Lê Văn Tuấn, Nguyễn Thị Khánh Tuyền, Phạm Khắc Liệu (2009), “Xử lý nước rỉ rác tác nhân UV – Fenton thiết bị gián đoạn”, Tạp chí Khoa học, ĐH Huế, số 53 21.A Laplanche, Tài liệu lớp chuyên đề Việt – Pháp “ Tài nguyên, chất lượng xử lý nước”, Việt Nam, 1999, 171-195 22 Xí nghiệp xử lý chất thải, Nhà máy nước rỉ rác Nam Bình Dương,Tài liệu tổng quan Nhà máy nước rỉ rác Chương 3: Kết Thảo luận 77 TIẾNG NƯỚC NGOÀI 23 K Barbusiński (2009), Henry John horstman Fenton – short bioghraphy and brief hisstory of Fenton reagent discovery, Institute of Water and Wastewater Engineering, Silesian University of Technology, Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, Poland 24.C Walling, (1975), Accts of chem Research, 8, 1975-131 25 Chao – Yin Kuo and Shang – Lien Lo, (1999), “Oxidation of aqueous chlorobiphenyls with Photo – Fenton process”, Chemossphere, Vol 38, No 9, pp 2041 – 2051; 1999 Elsevier Science Ltd All right resered 00456535/99 26 Farhataziz, A.B Ross (1977), Selective specific rates of reaction of transients in water and aqueous solutions Part I: Hydroxyl radical and perhydroxyl radical and their radical ion, Natl Stand Ref Data Ser., USA Natl Bur Stand., 1977, 59 27 H Gallard, J De Laat, B Legube(1999), Water Research, 33, 13, 1999, 2929-2936 28 Hoigne, H Bader(1983), Rate constants of reation of reation of ozone with organic an inorganic compounds in water Part II: Dissociating organic compounds, Water Res., 17, 1983, 185 29.K Rajeshwar (1995), J.Appl Electrochem.,25,1995, 1067 30.M I Litter, App Catal B: Environ, 23, 1999, 89-114 31 R.S Ramalho (1977), Introduction to Wastewater Treatment Process, Laval University, Quebec (Canada) [...]... khả nâng phân hủy các hợp chất hữu cơ của tác nhân Fenton để có những dụng thích hợp hơn vào thực tế, vì vậy tôi chọn đề tài Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng, đề xuất biện pháp nâng cao hiệu quả quá trình xử lý COD của nước rỉ rác bằng tác nhân Fenton tại nhà máy xử lý nước rỉ rác Nam Bình Dương Luận văn Thạc sĩ Hóa học Chương 1: Tổng quan 3 Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nước rỉ rác Nước rò rỉ. .. gia về nước thải của 1 pH 2 bãi chôn lấp chất thải rắn Nguồn: 5/2010 Nhà máy nước rỉ rác Bình Dương So với những loại nước rỉ rác từ các BCL khác ở Việt Nam thì thành phần và tính chất nước rỉ của BCL Bình Dương cao hơn dẫn đến khó xử lý hơn Luận văn Thạc sĩ Hóa học Chương 1: Tổng quan 21 Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải của nhà máy xử lý nước rỉ rác Bình Dương Luận văn Thạc sĩ Hóa học Chương... nghiệp xử lý chất thải Bình Dương Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải của nhà máy xử lý nước rỉ rác Bình Dương với công suất 480m3/ngày.đêm được trình bày ở hình 1.5 Thành phần nước rỉ rác trước và sau khi xử lý tại Nhà máy nước rỉ rác trình bày bảng 1.7 và 1.8 Luận văn Thạc sĩ Hóa học Chương 1: Tổng quan 20 Bảng 1.7 Thành phần nước rỉ rác trước xử lý tại BCL Bình Dương QCVN STT ĐVT Chỉ tiêu phân tích Kết quả. .. tế cho thấy: ở nhà máy xử lý nước rỉ rác Nam Bình Dương đang sử dụng tác nhân Fenton để xử lý nước rỉ rác Tuy nhiên do điều kiện sử dụng chưa được tối ưu nên phải sử dụng hóa chất với số lượng lớn làm cho chi phí xử lý tăng cao Do vậy vấn đề nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý quá trình Fenton để mang lại hiệu quả tốt nhất và giảm chi phí trong quá trình xử lý nước thải là vấn đề đang được quan tâm Với... Kết quả khảo sát quá trình xử lý nước rỉ rác sử dụng Fenton cải biên dùng mạt sắt 56 Bảng 3.4 Kết quả khảo sát quá trình xử lý nước rỉ rác bằng Fenton 2 bậc nối tiếp 58 Bảng 3.5 Kết quả khảo sát quá trình xử lý nước rỉ rác bằng Fenton 2 bậc tách biệt và Fenton 2 bậc liên tiếp 60 Bảng 3.6 Kết quả khảo sát quá trình xử lý nước rỉ rác bằng Fenton 3 bậc 62 Bảng 3.7 Kết quả. .. 1.12 Các quá trình oxi hóa nâng cao không có tác nhân ánh sáng 29 Bảng 1.13 Các quá trình oxi hóa nâng cao có tác nhân ánh sáng 30 Bảng 2.1 Danh mục hóa chất sử dụng 42 Bảng 2.2 Các thiết bị sử dụng 43 Bảng 2.3 Thành phần nước rỉ rác sau xử lý sinh học Nhà máy xử lý nước rỉ rác Nam Bình Dương 43 Bảng 3.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng pH 53 Bảng 3.2 Kết quả khảo sát ảnh. .. thế bằng quá trình sinh học bùn hoạt tính lơ lửng Quá trình hóa lý là bước thứ hai được thực hiện tiếp theo sau quá trình sinh học để được xử lý triệt để các thành phần ô nhiễm trong nước rỉ rác, quá trình xử lý hóa lý bao gồm hai bậc với sử dụng hóa chất keo tụ là FeSO4 Thành phần chất ô nhiễm trong nước rỉ rác tại BCL Sudokwon Hàn Quốc cho thấy nồng độ COD đầu vào trạm xử lý không cao Luận văn Thạc. .. công nghệ xử lý thích hợp cũng gặp nhiều khó khăn, đòi hỏi phải nghiên cứu thực tế mới có thể tìm ra công nghệ xử lý hiệu quả 1.2 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước nước rỉ rác đã được ứng dụng trên thế giới 1.2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ các nước trên thế giới Các quá trình xử lý nước rỉ rác của các cơ sở xử lý chủ yếu thực hiện theo sơ đồ ở hình 1.1 Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống xử lý của bãi chôn... quan các phương pháp xử lý nước thông dụng Các công nghệ xử lý nước ngày càng cải tiến tốt hơn, nhưng chúng vẫn dựa trên các qúa trình cơ bản như sau: Phương pháp cơ học; Phương pháp hóa lý; Phương pháp hóa học; Phương pháp sinh học [13] Mỗi phương pháp đều có những nhiều ưu điểm, khuyết điểm riêng, cho hiệu quả tốt khi sử dụng ở những giai đoạn xử lý thích hợp 1.3.1 Phương pháp cơ học Phương pháp cơ học. .. dụng, hiệu quả cao Từ đó đến nay có rất nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng trên nhiều đối tượng khác nhau, đồng thời nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý của phương pháp này Ở Việt Nam, tác nhân Fenton được sử dụng khá phổ biến trong xử lý nước và đã có nhiều công trình nghiên cứu về AOPs nói chung, Fenton nói riêng nhưng kết quả đem lại chưa được đạt mong muốn Qua tìm hiểu thực tế cho thấy: ở nhà máy ... đề tài Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng, đề xuất biện pháp nâng cao hiệu trình xử lý COD nước rỉ rác tác nhân Fenton nhà máy xử lý nước rỉ rác Nam Bình Dương Luận văn Thạc sĩ Hóa học Chương 1: Tổng... nghiệp xử lý chất thải Bình Dương Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máy xử lý nước rỉ rác Bình Dương với công suất 480m3/ngày.đêm trình bày hình 1.5 Thành phần nước rỉ rác trước sau xử lý Nhà máy. .. Dương cao dẫn đến khó xử lý Luận văn Thạc sĩ Hóa học Chương 1: Tổng quan 21 Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máy xử lý nước rỉ rác Bình Dương Luận văn Thạc sĩ Hóa học Chương 1: Tổng quan