Mục lục ĐẶT VẤN ĐỀ 2 SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 3.1 Tình hình nghiên cứu nước 3.2 Tình hình nghiên cứu nước MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4.1 Mục tiêu đề tài .6 4.2 Nội dung nghiên cứu 4.2.1 Khảo sát thành phần tính chất nước thải sản xuất cồn từ khoai mì 4.2.2 Nghiên cứu xử lý nước thải cồn từ khoai mì sau trình xử lý sinh học mô hình Oxy hóa nâng cao dùng tác nhân Ozone (O3) 4.2.3 Nghiên cứu xử lý nước thải cồn từ khoai mì sau trình xử lý sinh học mô hình Oxy hóa nâng cao Perozone (O3/H2O2) 4.2.4 Phân tích đánh giá hiệu xử lý nước thải cồn xét yếu tố ảnh hưởng đến trình 4.3 Phương pháp nghiên cứu .7 4.3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 4.3.2 Phương pháp thực nghiệm 12 4.3.3 Đối tượng nghiên cứu 13 4.4 Mô hình nghiên cứu 13 4.5 Phương pháp thí nghiệm 14 4.5.1 Nghiên cứu xử lý nước thải hệ ozon .14 4.5.2 Nghiên cứu xử lý nước thải hệ perozone 15 Ý NGHĨA KHOA HỌC, KINH TẾ, XÃ HỘI 16 CÁC CHƯƠNG MỤC 16 TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN 18 PHẦN CHUẨN BỊ CỦA HỌC VIÊN 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO 18 10 Ý KIẾN CỦA THẦY HƯỚNG DẪN .19 ĐẶT VẤN ĐỀ Theo chuyên gia kinh tế lượng, vòng 15 năm tới, nhu cầu dầu mỏ tự nhiên ngày cao so với khả khai thác, cung cấp quốc gia Nhu cầu xăng dầu tăng điểm dừng nguyên nhân khiến giá dầu có lúc tăng chóng mặt, gây sức ép lớn tới kinh tế hầu hết quốc gia giới, đặc biệt quốc gia phát triển Việt Nam Trên thực tế, nhận thức tác hại loại nhiên liệu hóa thạch tới môi trường để đảm bảo an ninh lượng, nhiều nước giới, điển hình Brasil có chiến lược đầu tư cho nghiên cứu, sử dụng loại nhiên liệu sinh học xăng pha cồn ethanol dầu diesel sinh học Xăng sinh học dạng nhiên liệu có nhiều lợi điểm như: Thứ nhất, dạng lượng đóng góp vào cấu lượng đất nước bên cạnh nhiều nguồn khác xăng dầu khí Thứ hai, tính chất đặc thù,xăng sinh học góp phần giảm ô nhiễm môi trường giảm tính xúc căng thẳng biến đổi khí hậu Ví dụ xăng sinh học E5 (Tỷ lệ pha trộn 5% ethanol với 95% xăng thường - tỷ lệ thấp nhất) làm giảm đến 30% khí CO (loại khí gây hiệu ứng nhà kính làm biến đổi khí hậu trái đât) giảm đáng kể lượng hạt bụi, HC, NOx, SOx, CO Hiện nay, phủ Việt Nam cấp phép xây dựng nhà máy sản xuất ethanol dùng sắn lát làm nguyên liệu giúp người nông dân trồng sắn tỉnh lân cận ổn định sản xuất sống Bên cạnh việc thu mua sắn nguyên liệu, nhà máy hỗ trợ người nông dân giống kỹ thuật canh tác với mục tiêu tăng thu nhập cho hộ nông dân, tăng sản lượng hàng hóa Sản xuất xăng sinh học góp phần vào việc phát triển nông thôn vùng sâu, vùng xa Trong kết cấu giá thành ethanol 55 - 70% từ sản phẩm nông nghiệp (mía hay sắn) Tại Việt Nam, ethanol sản xuất từ sắn Hiện tại, với khoảng 500 nghìn hecta trồng sắn sản lượng thu hoạch năm tương đương 10 triệu sắn tươi đến năm 2015, Việt Nam đảm bảo nguồn nguyên liệu để sản xuất ethanol cho nhu cầu nước Theo lộ trình Vụ Năng lượng dầu khí – Bộ Công Thương đưa ra, đến năm 2015 sử dụng phổ cập toàn quốc xăng E5 (95% xăng khoáng 5% ethanol) B5 (95% diesel khoáng 5% diesel sinh học), hệ thống biogas, suất E100 B100 Đến năm 2025, nhiên liệu sinh học cung cấp 10% nhu cầu nhiên liệu lỏng, sử dụng phổ biến nhiên liệu E10 B10 toàn quốc Cùng với việc sản lượng cồn từ khoai mì ngày tăng vấn đề xử lý nước thải loại hình cần quan tâm nước thải sản xuất cồn từ khoai mì loại nước thải ô nhiễm chất hữu cao, độ màu cao chứa nhiều chất khó phân hủy sinh học… Do xử lý triệt để phương pháp sinh học Nước thải sản xuất cồn từ khoai mì không xử lý xử lý không triệt để gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, gây mùi hôi thối ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ động thực vật thủy sinh lưu vực xả thải nhà máy Trước tình hình đó, việc đưa công nghệ xử lý nước thải phù hợp cho loại hình có ý nghĩa thiết thực nhằm cải thiện điều kiện môi trường sống khắc phục tình trạng ô nhiễm nhà máy sản xuất cồn từ khoai mì gây SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Sản xuất cồn từ khoai mì loại hình công nghiệp Việt Nam nên nghiên cứu xử lý nước thải loại hình chưa có Nước thải loại hình có COD cao, độ màu lớn, mùi hôi chứa nhiều chất khó phân hủy sinh học để xử lý đòi hỏi phải kết hợp nhiều công nghệ khác (cơ học, hóa lý, sinh học) phức tạp tốn hiệu lại không cao Việc sản xuất với quy mô lớn nước thải không xử lý hiệu gây ảnh hưởng đến môi trường sống người dân khu vực xung quanh nhà máy Thành phần gây ô nhiễm nước thài sản xuất cồn từ khoai mì chủ yếu chất hữu cơ, có nhiều chất hữu khó phân hủy sinh học rượu bậc cao anđehyt, este Vì vậy, cần phải áp dụng công nghệ để xử lý triệt để chất ô nhiễm, tiết kiệm thời gian xử lý bảo vệ môi trường tránh tác hại xấu hệ sinh thái lưu vực xả thải nhà máy sản xuất cồn từ khoai mì Do đó, đề tài “ Nghiên cứu xử lý chất khó phân hủy sinh học nước thải sản xuất cồn từ khoai mì phương pháp oxy hóa nâng cao” cần thiết TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 3.1 Tình hình nghiên cứu nước Công nghệ oxy hóa nâng cao nghiên cứu phát triển 20 năm gần Sự cần thiết ứng dụng phương pháp dựa yếu tố khác xã hội, công nghiệp, môi trường kể lý học thuật Sau số nghiên cứu điển hình trình peroxone Xử lý chất hữu chứa clo halogen nói chung Xử lý clorofooc nước ngầm Commerce City, Colordo, USA Zappi et al [1992] nghiên cứu hệ O 3/H2O2 Mẫu nước ngầm lấy từ hai vị trí khác nhau, có nồng độ clorofooc 33,4 mg/l (ở vị trí Basin A) 0,738 mg/l (ở vị trí South Plants) Trong trình nghiên cứu, ozon liên tục cho vào thiết bị phản ứng dung tích lít với lượng mg/l Để xử lý nước ngầm Basin A, lượng H2O2 tối ưu so với lượng O3 đưa vào khoảng 0,25 đến mg/l Trong điều kiện đó, khoảng 90% clorofooc xử lý vòng 20 phút Đối với mẫu nước ngầm South Plants, lượng H2O2 tối ưu so với lượng O3 đưa vào khoảng đến 10 mg/l Trong điều kiện đó, khoảng 90% clorofooc xử lý phải vòng 30 phút Một nghiên cứu khác Maten, S.J et al (1992) tiến hành cấp độ thử nghiệm nhỏ để xử lý hợp chất hydrocacbon clo hóa, bao gồm 1-clopentan, 1,2dicloetan, 1,1 diclopropen tricloetylen trình Peroxone cho thấy trình phân hủy tăng cường so với sử dụng ozon Tuy vậy, lượng ozon phải sử dụng nhiều tiêu hao chất săn bắt gốc *OH có nước ngầm ion bicacbonat cacbonat Các tác giả đưa phương án khắc phục cách đưa ozon thành hai giai đoạn: giai đoạn ozon hóa để loại bỏ chất săn lùng gốc *OH tiếp sau giai đoạn phản ứng với H2O2 để xử lý hợp chất hydrocacbon clo hóa nói Trong nước ngầm Oitti (Phần Lan) bị nhiễm tetracloetylen (PCE) tricloetylen (TCE) Hirnoven, A.T et al (1996) nghiên cứu xử lý thành phần trình Peroxone Độ pH nước giếng 6,8 độ kiềm CaCO3 55 mg/l, mẫu nước giếng pha loãng để có nồng độ PCE 100 µg/l TCE 200 µg/l Thí nghiệm tiến hành với liều lượng O mg/phút tỷ lệ khối lượng H2O2:O3 0,7 Trong điều kiện đó, sau phút xử lý đến 92% PCE 96%TCE mẫu nước giếng Glaze Kang (1988) tiến hành nghiên cứu phân hủy PCE TCE nước ngầm lấy từ hai giếng Los Angeles, California, USA Độ kiềm CaCO nước ngầm hai giếng 200 300 mg/l, pH tương ứng khoảng 7,2 đến 7,4 Hàm lượng tổng cacbon hữu TOC 1,1 mg/l Trong trình thí nghiệm với nồng độ ban đầu PCE TCE tương ứng 55 475 µg/l nhận thấy sau 20 phút có 405 µg/l ion clorua tạo thành hàm lượng PCE TCE giảm tương ứng xuống µg/l Điều chứng tỏ trình phản ứng với O3/H2O2 phân hủy 97% PCE TCE thành ion clorua Hàm lượng cao ion bicacbonat nước ngầm làm giảm đáng kể hiệu xử lý PCE TCE, để nâng cao hiệu trình nên làm mềm nước trước xử lý Xử lý sản phẩm dầu mỏ Kuo Chen (1996) áp dụng trình Peroxone để xử lý toluen pha chế mẫu nước thải mô Có 91 thí nghiệm tiến hành với nồng độ toluen thay đổi khoảng từ 0,00075 đến 0,0015 mol/l (M), pH từ – 11 lượng H2O2 sử dụng từ 0,0002 đến 0,02 mol/l (M) Các tác giả nhận thấy, điều kiện axit (pH khoảng 3), trình xảy chủ yếu oxi hóa trực tiếp phân tử ozon Ngược lại, điều kiện kiềm (pH khoảng 10 trở lên) trình oxy hóa xảy chủ yếu gốc *OH định Beschkov et al (1997) đánh giá hiệu trình Peroxone xử lý mẫu nước thải pha chế chứa trietylen glycol dimetyl eter, thành phần điển hình nước thải tái chế dầu nhớt Dung dịch chứa 10 mg/l trietylen glycol dimetyl eter 50 mg/l axit humic xử lý hệ O 3/H2O2 Các tác giả nhận thấy, có mặt H2O2 làm tăng hiệu xử lý chất hữu trình ozon hóa Nếu tiếp tục tăng H 2O2 đến 7% hiệu xử lý tăng không phát thấy trietylen glycol dimetyl eter sau phút tiến hành thí nghiệm, đồng thời sau 80 phút giảm 85% TOC ban đầu Cortes at el (1996) nghiên cứu xử lý clobenzen với nồng độ từ đến 10 mg/l TOC khoảng 1000 mg/l hệ O3/H2O2 Vì đặc tính thân điện tử gốc *OH, clobenzen bị oxy hóa nhanh so với diclobenzen, tetraclobenzen triclobenzen Các tác giả nhận thấy nguyên tử clo phân tử nhiều, hiệu xử lý sản phẩm phụ xuất 2-CP 4CP Xử lý hóa chất bảo vệ thực vật Echigo et al (1996) nghiên cứu xử lý trieste organophosphoric axit với nồng độ 20 mg/l nước thải pha chế hệ O 3/H2O2 Mẫu nước xử lý cho tuần hoàn hệ với lưu lượng từ 3,6 đến 4,0 l/phút Lưu lượng 0,62 mg/l nồng độ H2O2 ban đầu 3,4 mg/l Các tác giả nhận thấy tốc độ phân hủy tăng đồng biến với nồng độ O3 giảm nồng độ chất xử lý tăng Ngoài nhận thấy ion nitrat nồng độ thấp không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng 3.2 Tình hình nghiên cứu nước Cùng với xu hướng nghiên cứu trình oxy hóa nâng cao giới Việt Nam năm gần số lượng nghiên cứu trình oxy hóa nâng cao với đối tượng phản ứng tạo gốc gốc OH* khác Đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu xây dựng mô hình Oxy hóa hóa học (H 2O2) kết hợp với xạ tử ngoại (UV) dùng để xử lý nước thải chứa thuốc bảo vệ thực vật thành phố Hồ Chí Minh” thực TS La Thị Thái Hà, KS Lương Thành Nhơn, 2007 [7] Đề tài sử dụng hệ H2O2/UV với đối tượng nghiên cứu nước thải Công ty Cổ phần Thuốc Bảo vệ thực vật Hòa Bình với thành phần ô nhiễm cao COD = 770 mg/l, BOD5 = 290 mg/l, độ màu = 220 Pt – Co Hàm lượng thuốc BVTV gốc Clo = 154,2 µg/l Thí ngiệm tiến hành hai chế độ: dòng liên tục gián đoạn (từng mẻ) Trong thí nghiệm mẻ gián đoạn với hiệu suất khử COD đạt 85%, BOD 95,8% thuốc BVTV gốc Clo 99,9% (một số hợp chất tạo màu độ đục bị phân hủy) Sau phản ứng pH nước thải giảm chứng tỏ hợp chất hữu bị khoáng hóa thành acid đơn giản , muối CO H2O Qua nghiên cứu đưa số kết luận: Phản ứng quang phân trực tiếp H2O2 để tạo gốc Hydroxyl tỷ lệ thuận với cường độ, bước sóng xạ chiếu vào thời gian tiếp xúc Việc ngăn cản tia xạ vật dài chất như: vi khuẩn, chất hóa học dễ kết tủa, hợp chất tạo màu … làm giảm tốc độ sản sinh gốc hydroxyl Nếu nước nước thải chứa nhiều hợp chất dễ hấp thụ xạ tử ngoại số lượng gốc hydroxyl tạo giảm Khi áp dụng vào thực tế, trước công đoạn thực trình oxy hóa nâng cao phải xử lý sơ trước như: song chắn rác, lắng sơ bộ, lọc nhằm nâng cao hiệu xử lý Đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác tác nhân UV – Fenton thiết bị gián đoạn” thực Trương Quý Tùng, Lê Văn Tuấn, Nguyễn Thị Khánh Tuyền, Phạm Khắc Liệu, Trường đại học Khoa học – Đại học Huế, 2009 [14] Đề tài dùng hệ UV-Fenton với đối tượng nước rỉ rác phát sinh từ bãi chôn lấp chất thải rắn Thủy Phương – tỉnh Thừa Thiên Huế có chứa lượng lớn hợp chất hữu bền vững (tỷ lệ BOD5 : COD = 0,16 – 0,02) Quá trình UV – Fenton loại đến 71% COD 90% màu nước rỉ rác pH ~ 3,0, nồng độ H2O2 = 125 mg/l, nồng độ Fe2+ = 50 mg/l, sau thời gian lưu Ngoài ra, tính phân hủy sinh học nước thải sau trình xử lý tăng lên đáng kể, tỷ lệ BOD5 : COD tăng từ 0,15 đến 0,46 Do cần xét đến khả kết hợp trình UV – Fenton sinh học để xử lý hiệu nước rỉ rác Hiệu sử dụng H2O2 Fe2+ cao ưu điểm lớn trình UV – Fenton Tuy nhiên, hạn chế lớn trình phải tiến hành môi trường pH thấp Đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu xử lý màu nước thải giấy phản ứng Fenton” thực Đào Sỷ Đức, Vũ Thị Mai, Đoàn Thị Phương Lan, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN, 2009 [10] Mô hình xây dưng sở lý thuyết trình oxy hóa nâng cao dùng tác nhân Fenton để loại bỏ màu từ nước thải giấy sau xử lý kết hợp kỹ thuật keo tụ bùn hoạt tính Đối tượng nghiên cứu nước thải cống xả sông Hồng hệ thống xử lý sinh học Tổng công ty Giấy Việt Nam (Bãi Bằng, Phù Minh, Phú Thọ) với thành phần ô nhiễm sau: COD = 100 – 120 mg/l; BOD5 = 20 mg/l; Độ màu A465 = 0,251 (độ màu đo máy Spectro 2000 Spectrophotometer (USA), bước sóng 465 nm) Nghiên cứu nhằm đánh giá ảnh hưởng hàm lượng sắt (II) sunfat, hàm lượng hydro peoxyt, pH, ảnh hưởng ánh sáng xúc tác đến trình xử lý độ màu F-AOPs Qua trình nghiên cứu cho kết sau: Kỹ thuật oxy hóa tăng cường sử dụng phản ứng Fenton có khả xử lý màu nước thải giấy Kết nghiên cứu công trình cho thấy điều kiện phù hợp hàm lượng sắt (II) sunfat, hydro peoxit, thời gian pH tương ứng 0,1 g/L; 0,13 g/L; 40 phút Ánh sáng TiO2 có ảnh hưởng tích cực tới trình xử lý; ánh sáng mặt trời cho hiệu xử lý cao so với ánh sáng đèn sợi đốt Hằng số tốc độ phản ứng điều kiện không chiếu sáng, chiếu sáng đèn sợi đốt, chiếu sáng ánh sáng mặt trời, chiếu sáng ánh sáng mặt trời + TiO xác định tương ứng 0,0283; 0,0504; 0,0602 0,1642 phút-1 Ở điều kiện phù hợp; hiệu xử lý màu đạt 90% không sử dụng xúc tác, 100% có xúc tác TiO2 MỤC TIÊU, NộI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CứU 4.1 Mục tiêu đề tài Nghiên cứu thực nghiệm trình Peroxone (O 3/H2O2) để xử lý nước thải sản xuất cồn từ khoai mì sau trình phân hủy sinh học 4.2 Nội dung nghiên cứu 4.2.1 Khảo sát thành phần tính chất nước thải sản xuất cồn từ khoai mì 4.2.2 Nghiên cứu xử lý nước thải cồn từ khoai mì sau trình xử lý sinh học mô hình Oxy hóa nâng cao dùng tác nhân Ozone (O3) • Nghiên cứu ảnh hưởng pH đến hiệu xử lý • Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ O3 đến hiệu xử lý • Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ COD đầu vào đến hiệu xử lý tính phân hủy sinh học nước thải (thông qua tỷ lệ BOD/COD) 4.2.3 Nghiên cứu xử lý nước thải cồn từ khoai mì sau trình xử lý sinh học mô hình Oxy hóa nâng cao Perozone (O3/H2O2) • Nghiên cứu ảnh hưởng pH đến hiệu xử lý • Nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ nồng độ H2O2/O3 đến hiệu xử lý • Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ COD đầu vào đến hiệu xử lý tính phân hủy sinh học nước thải (thông qua tỷ lệ BOD/COD) • Nghiên cứu ảnh hưởng anion đến hiệu suất xử lý 4.2.4 Phân tích đánh giá hiệu xử lý nước thải cồn xét yếu tố ảnh hưởng đến trình 4.3 Phương pháp nghiên cứu 4.3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Các trình oxy hóa nâng cao trình phân hủy oxy hóa dựa vào gốc tự hoạt động hydroxyl *OH hình thành trình xử lý Gốc *OH tác nhân oxy hóa mạnh (bảng 4.2), gốc *OH có khả phân hủy không chọn lọc hợp chất hữu cơ, dù chất khó phân hủy thành hợp chất vô (còn gọi khoáng hóa) không độc hại CO 2, H2O, acid vô cơ… Quá trình oxy hoá nâng cao có hiệu việc phân huỷ: hydrocacbon halogen, benzen, toluen, polyclorbiphenyl, hoá chất bảo vệ thực vật, thuốc nhuộm chất hoạt động bề mặt Ngoài *OH tác nhân diệt khuẩn có tính an toàn clo Bảng 4.1 – Khả oxi hóa số tác nhân oxi hóa [Zhou, H Smith, D.H., 2001] Tác nhân oxi hóa Thế oxi hóa, V Gốc hydroxyl, *OH 2,80 Ozone 2,07 Hydrogen peroxide 1,78 Permanganate 1,68 Acid hydrobromic 1,59 Chlor dioxide 1,57 Acid hypochloride 1,49 Acid hypoiodide 1,45 Chlor 1,36 Brom 1,09 Iod 0,54 Cơ chế phản ứng phương thức phản ứng gốc hydroxyl: Khi gốc tự hình thành xảy hàng loạt phản ứng theo kiểu chuổi với gốc hoạt động Như gốc hydroxyl khơi mào hàng loạt phản ứng xảy Vì phản ứng *OH không chọn lựa nên khó tiên đoán sản phẩm trung gian trình Gốc *OH phản ứng với chất ô nhiễm theo kiểu sau: - Phản ứng cộng với hợp chất hữu không no dây thẳng vòng thơm tạo hydroxylat hoạt động: *OH + CH2=CH2 → *CH2-CH2-OH - Phản ứng tách hydrogen từ hợp chất hữu no không no tạo thành nước gốc hoạt động mới: *OH + CH3-CO-CH3 → *CH2-CO-CH3 + H2O - Phản ứng trao đổi ion hoạt động: *OH + CH3-S-C6H5 → [CH3-S-C6H5]+* + OHMục đích cuối trình oxy hoá chất ô nhiễm nước vô hoá hay khoáng hoá (chuyển chất hữu thành chất vô đơn giản không độc hại cho môi trường Sản phẩm trình khoáng hoá: + Cacbon phân tử ô nhiễm thành cacbon dioxyt + Hydrogen phân tử chất ô nhiễm thành nước + Photpho phân tử ô nhiễm trở thành photphat photphoric axit + Sunfua phân tử chất ô nhiễm thành sunfat + Nitơ phân tử ô nhiễm thành nitrat + Các halogen phân tử ô nhiễm thành halogen acid + Các chất vô tạo thành trạng thái ôxi hoá cao Các trình tạo gốc hydroxyl *OH Nhiều công trình nghiên cứu thập kỷ qua tìm kiếm trình tạo gốc *OH sở tác nhân thông thường O 3, H2O2 thông qua phản ứng hoá học Theo quan bảo vệ môi trường Mỹ, dựa vào đặc tính trình có hay không sử dụng nguồn lượng xạ tử ngoại UV phân loại trình oxy hoá nâng cao thành nhóm: -Nhóm oxy hoá nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng (ANPO) -Nhóm trình oxy hoá nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng (APO) Bảng 4.2 : Các trình oxy hoá nâng cao dựa vào gốc *OH Tác nhân TT Phản ứng đặc trưng phản ứng H2O2 + Fe2+ → Fe3+ + OH- + *OH Nhóm trình Tên trình ANPO Fenton H2O2 Fe2+ 3+ 2+ + H2O2/Fe3+ Fe + H2O + hv → *OH + Fe + H lượng H2O2 + Fe2+ + hv → OH- + *OH + APO photon UV Fe3+ Quang Fenton H2O2/Fe3+ Quang Fe3+ (phức) + hv → Fe2+ gốc (phức) APO Tác nhân TT Phản ứng đặc trưng phản ứng Nhóm trình Tên trình (phức) H2O2 + Fe2+ + hv → OH- + *OH + lượng Fe3+ (phức) UV Fenton biến thể H2O với anot Fe 0.5O2 + H2O + lượng điện hoá ANPO lượng điện → 2*OH hoá Fenton điện hoá H2O2 O3 ANPO Peroxon O3 xúc tác 3O3 + H2O2 + chất xúc tác → 2*OH chất + 4O2 ANPO Chất xúc tác đồng thể hay dị thể Catazon H2O H2O + lượng điện hoá → *OH lượng điện ANPO + *H hoá Oxy hoá điện hoá H2O H2O + lượng siêu âm → *OH + ANPO lượng siêu âm *H Quá trình siêu âm H2O lượng cao (tia gama, tia X, H2O + lượng cao → *OH + *H chùm electron) ANPO Quá trình xạ lượng cao 10 H2O2 lượng photon H2O2 + hv → 2*OH UV APO UV/oxy hoá 11 O3 O3 + H2O + hv → 2*OH + H2O lượng UV APO UV/oxy hoá 12 H2O2/O3 lượng H2O2 + O3 + H2O + hv → 4*OH + O2 UV APO UV/ oxy hoá 13 H2O lượng photon H2O + lượng VUV → *OH + APO UV chân *H không (VUV) VUV/ oxy hoá 14 + TiO2 TiO2 + hν → e + h lượng photon h+ + H2O2 → *OH + H+ UV h+ + OH- → *OH + H+ Quang xúc tác bán dẫn H2O2 + 2O3 → 2*OH + 3O2 Quá trình peroxone (O3/H2O2) APO Quá trình oxi hoá ozon với có mặt hydrogen peroxide (O 3/H2O2) gọi trình Peroxone Sự khác trình ozon peroxone chỗ, trình ozone thực oxy hoá chất ô nhiễm chủ yếu trực tiếp phân tử ozon nước trình peroxone thực oxy hóa chất ô nhiễm chủ yếu gián tiếp thông qua gốc hydroxyl tạo từ ozon Khi ozon hóa để thực trình oxy hóa, lượng ozon không hòa tan hết, dư thoát dạng khí, đó, trình Peroxone, có mặt hydrogen peroxide gia tăng đáng kể trình tiêu thụ phân hủy ozon làm cho chuyển ozon từ pha khí sang pha lỏng tăng cường Vì trình oxy hóa thông qua gốc hydroxyl hiệu trình oxy hóa trực tiếp phân tử ozon nên trình peroxone sử dụng phổ biến phát triển mạnh nhiều năm gần để xử lý chất gây mùi, vị khó chịu geosmin, 2metyliosbocneol (MIB), hợp chất hữu chứa clo, đồng thời sử dụng tác nhân khử trùng mạnh, tiêu diệt loại vi khuẩn loại kén bền vững với clo Giardia Cryptosporidium Đối với nước thải, trình peroxone sử dụng để xử lý chất mang màu chất hữu chứa halogen tricloetylen (TCE), percloetylen (PCE), diclopropen (DCPE), clopentan (CPA), dicloetan (DCA)…, hợp chất phenol, alcohol axit dây ngắn đến mức độ khoáng hóa định Tuy vậy, trình peroxone thường dừng lại mức độ phân hủy đó, nhằm chuyển hóa chất hữu khó phân hủy sinh học thành chất hữu có khả dễ phân hủy sinh học, làm cải thiện tỷ số BOD/COD nước thải theo chiều thuận lợi để thực trình xử lý sinh học tiếp sau Cơ chế phản ứng tạo gốc *OH từ hệ O3/H2O2 Sự có mặt H 2O2 xem làm tác dụng khơi mào cho phân hủy O3 thông qua ion hydroperoxide HO2-, mô tả phương trình (1), (2) đây: H2 O2  HO2- + H+ (1) HO2- + O3  *O3- + *HO2 (2) Các phản ứng tạo thành gốc hydroxyl *OH xảy sau: - Tạo gốc *OH từ *O3-: *O3- + H+  *HO3 *HO3 (3)  *OH + O2 (4) - Tạo gốc *OH từ *HO2:  H+ + *O2- (5) *O2- + O3  *O3- + O2 (6) *O3- + H+  *HO3 (7) *HO2 *HO3  *OH + O2 (8) Tổng hợp phương trình viết lại dạng sau, đặc trưng cho trình peroxone O3/H2O2: 10 H2O2 + 2O3  2*OH + 3O2 (9) Các yếu tố ảnh hưởng * Ảnh hưởng ion vô Một số anion vô thường có nước ngầm nước thải làm giảm hiệu trình Peroxone chúng tìm diệt gốc *OH vừa tạo Những chất tìm diệt gốc hydroxyl *OH gọi chung chất tìm diệt gốc hydroxyl (hydroxyl scavengers) Những phản ứng làm gốc hydroxyl số anion tìm diệt gốc hydroxyl đặc trưng sau: *OH + CO32*OH + HCO *OH + Cl - + OH- (k=4,2 x 108 M-1s-1)  *CO3 -  *HCO3 -1 -1 (11) -1 -1 (12) + OH (k=1,5 x 10 M s ) -  *ClOH (10) (k=4,3 x 10 M s ) Qua số liệu cho thấy, số tốc độ phản ứng *OH ion cacbonat lớn nhiều so với ion bicacbonat, tăng pH, cân bicacbonatcacbonat chuyển dịch theo hướng tạo thành cacbonat gây bất lợi cho phản ứng oxi hóa nâng cao Trong đó, cacbonic axit lại tác dụng tóm bắt gốc hydroxyl, trường hợp độ kiềm cao, cách chỉnh pH sang môi trường axit để chuyển cân cacbonat-bicacbonat từ cacbonat (chất tìm diệt gốc hydroxyl) sang cacbonic axit (không phải chất tìm diệt gốc hydroxyl), loại bỏ tác dụng kìm hãm tốc độ phản ứng ion cacbonat bicacbonat Nói chung, ion clorua, cacbonat bicacbonat thường có ảnh hưởng kìm hãm tốc độ phản ứng nhiều nhất, ion sulfat, phosphat hay nitrat thường ảnh hưởng mức độ thấp * Độ pH độ kiềm Hydrogen peroxide thân phản ứng chậm với ozon, sản phẩm phân hủy hydrogen peroxide theo phương trình (1) ion HO 2- lại phản ứng mạnh với ozon theo phương trình (2) Vì vậy, môi trường pH cao thuận lợi cho phản ứng (18) xảy ra, làm tăng tốc độ trình phân hủy ozon tạo gốc *OH Nếu tăng pH lên đơn vị, tăng tốc độ tạo thành gốc *OH lên 10 lần [Meijers, R.T et al.,1998] Trị số pH tối ưu trình peroxone thường nằm khoảng 7-8 Do đó, tốc độ phân hủy ozon có mặt hydrogen peroxide môi trường trung tính kiềm mô tả biểu thức sau [Staehelin and Hoigné, 1982]: -d[O3] / dt = k [O3] [HO2-] k = (5,5 ± 1,0) x 106 M-1s-1 Qua biểu thức cho thấy, tốc độ phản ứng phân hủy ozon có thứ bậc nồng độ ozon thứ bậc nồng độ ion HO 2- sinh phân hủy H2O2 Độ kiềm thông số quan trọng trình Peroxone O 3/H2O2 Nếu nước nước thải chứa độ kiềm bicacbonat cacbonat, cần phải loại bỏ chúng trước tiến hành phản ứng Peroxone O3/H2O2 thực môi 11 trường pH cao, cân cacbonat-bicacbinat nhanh chóng chuyển sang tạo cacbonat chất tìm diệt gốc *OH * Tỷ lệ H2O2/O3 Phương trình (9) cho thấy mol H 2O2 tác dụng với mol O3 tạo gốc tự *OH Theo nhiều tác giả [Glaze, W.H et al 1989, Meijers R.T et al 1985], tỷ lệ tối ưu H2O2/O3 0,5 mol H2O2 cho mol O3 Tuy nhiên, nhu cầu H2O2 tùy thuộc vào có mặt chất tìm diệt gốc *OH hệ Chẳng hạn, có mặt [HCO3-] nhu cầu H2O2 tăng lên tỷ lệ với nồng độ [HCO3-], đó, tỷ lệ mol H2O2/O3 không 0,5 Mặt khác, cần lưu ý cho H 2O2 dư so với tỷ thức có tác dụng ngược lại, làmgiảm hiệu trình O 3/H2O2 H2O2 có tác dụng chất tìm diệt gốc *OH theo phản ứng: *OH + H2O2  H2O + *HO2 Nói chung, tỷ lệ H2O2/O3 tối ưu tốc độ phản ứng tạo gốc hydroxyl cực đại phải xác định vào trường hợp cụ thể 4.3.2 Phương pháp thực nghiệm • Phương pháp thu thập số liệu • Phương pháp thực nghiệm mô hình điều kiện phòng thí nghiệm • Phương pháp xác xuất thống kê, xử lý số liệu kết thí nghiệm: excel phần mềm quy hoạch thực nghiệm • Phương pháp so sánh • Phân tích tiêu theo “Standard Methods for the Exammination of Water and Wastewater” 1998 TT Chỉ tiêu phân tích Phương pháp phân tích TSS APHA 2540 (D) COD APHA 5220 BOD5 APHA 5210 (B) Cl- APHA 4500 (B) Độ kiềm APHA 2310 (B) pH pH meter Độ màu máy so màu hiệu HACH DR 2700 Khí O3 dư phương pháp so màu, phương pháp dựa hấp thụ ozone dung dịch KI xác định so màu iod sinh tác dụng với dimetyl p – phenylendiamin tạo thành sản phẩm có màu hồng Nguồn: [4] 12 4.3.3 Đối tượng nghiên cứu Nước thải ngành công nghiệp sản xuất cồn từ khoai mì chứa hàm lượng chất hữu cao, chủ yếu xác nấm men, carbonhydate, số hợp chất hữu khó phân hủy, chất tạo màu, andehyde, phenol, melanine, độ đục lớn, có màu vàng đậm, mùi đường mùi chua đặc trưng, nhiệt độ cao (75-85oC) Bảng 4.3 : Thành phần tính chất nước thải sản xuất cồn từ khoai mì đầu vào hệ thống xử lý nước thải STT Thông số 01 Nhiệt độ 02 pH 03 Đơn vị Nồng độ đầu vào C 60 – 80 - – 10 BOD5 mgO2/l 20.300 04 COD mgO2/l 50.400 05 SS mg/l 2.700 06 Tổng N mg/l 210 07 Tổng P mg/l 20 Nguồn: [3] Bảng 4.4 : Thành phần tính chất nước thải sản xuất cồn Nhà máy Đường Hiệp Hòa STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị pH - 5,27 COD mg/l 971 BOD5 mg/l 535 SS mg/l 134 Tổng N mg/l 53,8 Tổng P mg/l 0,21 Thông qua bảng 4.3 ta thấy mức độ ô nhiễm nước thải lớn Các thông số cao gấp nhiều lần so với tiêu chuẩn Trong bảng 4.4 cho thấy thông số nước thải nhà máy sản xuất cồn chứa nhiều chất khó phân hủy sinh học nên nước thải nhà máy sau xử lý phương pháp sinh học kỵ khí kết hợp với hiếu khí không đạt tiêu chuẩn xả thải Vì trình xử lý nâng cao sau xử lý sinh học để xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn xả thải Từ vấn đề đó, đề tài chọn đối tượng nghiên cứu nước thải nhà máy sản xuất cồn từ khoai mì sau qua xử lý sinh học Nhằm xử lý chất khó phân hủy sinh học để nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép 4.4 Mô hình nghiên cứu 13 T1 KI V3 V4 Lưu lượng kế V5 Máy phát Ozone V2 V1 T1 : Tháp hấp thụ khí O3 dư V1 : Van xả đáy lấy mẫu V2 : Van điều chỉnh lưu lượng O3 V3 : Van nước thải vào V4 : Van xả khí O3 dư V5 : Van lấy mẫu Mô hình nghiên cứu gồm phần: (1) bể phản ứng thiết bị khuấy trộn có tốc độ 30 – 80 vòng/phút, (2) máy phát ozone, lưu lượng kế, thiết bị điều chỉnh lưu lượng ozone thiết bị hấp thu ozone dư Bể phản ứng làm mica, hình trụ đường kính 10cm, cao 15cm, dung tích lít Bình phản ứng bố trí van: van nước thải vào, van lấy mẫu, van xả đáy lấy mẫu, van điều chỉnh lưu lượng khí ozone, van xả khí ozone dư Khí ozone cấp vào từ đáy bể phản ứng qua hệ thống đá bọt máy phát ozone nhẳm đảm bảo khí ozone hòa tan vào nước thải tối đa, Thiết bị hấp thu ozone làm mica có bề dày 2mm, bên chứa dung dịch KI để hấp thu ozone dư thoát từ bể phản ứng Máy ozone có nồng độ từ 0,05 đến 0,5 mg/l H 2O2 dùng thí nghiệm dạng lỏng với nồng độ 30% 4.5 Phương pháp thí nghiệm 4.5.1 Nghiên cứu xử lý nước thải hệ ozon a) Nghiên cứu ảnh hưởng pH đến hiệu xử lý hệ O3 Điều chỉnh pH nước thải có nồng độ COD khoảng 500mg/l (sau pha loãng) với giá trị 6; 7; 8; 9; 10 vào bình phản ứng cho sục khí ozone với lưu lượng l/ph Tiến hành phản ứng 90 phút Trong suốt thời gian phản ứng tiến hành lấy mẫu với tần suất 15 phút/ lần tiến hành phân tích tiêu: COD, độ màu, pH, khí O3 dư b) Nghiên cứu ảnh hưởng liều lượng O3 đến trình xử lý 14 Điều chỉnh pH nước thải có nồng độ COD khoảng 500mg/l (sau pha loãng) theo pH tối ưu từ nghiên cứu trước Cho nước thải sau chỉnh pH vào bình phản ứng Tiến hành thí nghiệm dung dịch nước thải với lưu lượng O3 0,5; 1,0; 1,5; 2; 2,5; l/ph Trong suốt thời gian phản ứng tiến hành lấy mẫu với tần suất 15 phút/ lần tiến hành phân tích tiêu: COD, độ màu, pH, khí O3 dư c) Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ COD đầu vào đến hiệu xử lý O3 Tiến hành thí nghiệm với dung dịch nước thải có nồng độ COD đầu vào là: 250, 500, 750, 1.000 mg/l Điều chỉnh pH mẫu nước theo pH tối ưu từ nghiên cứu trước Cho nước thải sau chỉnh pH vào bình phản ứng Tiến hành thí nghiệm dung dịch nước thải với lưu lượng O theo lưu lượng tối ưu từ nghiên cứu trước Trong suốt thời gian phản ứng tiến hành lấy mẫu với tần suất 15 phút/ lần tiến hành phân tích tiêu: COD, BOD, độ màu, pH, khí O3 dư 4.5.2 Nghiên cứu xử lý nước thải hệ perozone a) Nghiên cứu ảnh hưởng pH đến hiệu xử lý hệ O3/H2O2 Điều chỉnh pH nước thải có nồng độ COD khoảng 500mg/l (sau pha loãng) với giá trị 6; 7; 8; 9; 10 vào bình phản ứng Cho nước thải vào bình phản ứng cho vào bình phản ứng lượng H 2O2 với tỉ lệ nồng độ H2O2/O3 0,5 Lưu lượng O3 sục vào bình phản ứng lấy theo lưu lượng tối ưu từ nghiên cứu Tiến hành phản ứng 90 phút Trong suốt thời gian phản ứng tiến hành lấy mẫu với tần suất 15 phút/ lần tiến hành phân tích tiêu: COD, độ màu, pH, khí O3 dư b) Nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ nồng độ H2O2/O3 đến hiệu xử lý Điều chỉnh pH nước thải có nồng độ COD khoảng 500mg/l (sau pha loãng) theo pH tối ưu từ nghiên cứu Cho nước thải sau điều chỉnh pH vào bình phản ứng Sau cho vào bình phản ứng lượng H 2O2 với tỉ lệ H2O2/O3 là: 0,1; 0,3; 0,5; 0,7; 0,9 Lưu lượng O sục vào bình phản ứng lấy theo lưu lượng tối ưu từ nghiên cứu Tiến hành phản ứng 90 phút Trong suốt thời gian phản ứng tiến hành lấy mẫu với tần suất 15 phút/ lần tiến hành phân tích tiêu: COD, độ màu, pH, khí O3 dư c) Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ COD đầu vào đến hiệu xử lý hệ H2O2/O3 Tiến hành thí nghiệm với dung dịch nước thải có nồng độ COD đầu vào là: 250, 500, 750, 1.000 mg/l Điều chỉnh pH mẫu nước theo pH tối ưu từ nghiên cứu trước Cho nước thải sau chỉnh pH vào bình phản ứng Tiến hành thí nghiệm dung dịch nước thải với lưu lượng O lượng H2O2 tối ưu từ nghiên cứu trước Trong suốt thời gian phản ứng tiến hành lấy 15 mẫu với tần suất 15 phút/ lần tiến hành phân tích tiêu: COD, BOD, độ màu, pH, khí O3 dư d) Nghiên cứu ảnh hưởng Anion đến trình xử lý Điều chỉnh pH nước thải có nồng độ COD khoảng 500mg/l (sau pha loãng) theo pH tối ưu từ nghiên cứu Cho nước thải sau điều chỉnh pH vào bình phản ứng Sau cho vào bình phản ứng lượng H 2O2 với tỉ lệ H2O2/O3 tối ưu theo nghiên cứu trước Lưu lượng O sục vào bình phản ứng lấy theo lưu lượng tối ưu từ nghiên cứu Tiếp tục cho thêm vào dung dịch nước thải trước xử lý anion; HCO 3-, CO32-, Cl- với nồng độ 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5M Tiến hành phản ứng 90 phút Trong suốt thời gian phản ứng tiến hành lấy mẫu với tần suất 15 phút/ lần tiến hành phân tích tiêu: COD, độ màu, pH, khí O3 dư, CO32-, HCO3-, Cl- Ý NGHĨA KHOA HỌC, KINH TẾ, XÃ HỘI Ý nghĩa khoa học • Nghiên cứu xác định khả chuyển hóa phương pháp perozone nước thải • xác định tương quan liều lượng hóa chất thành phần ô nhiễm nước thải • Cung cấp thông số vượt trội phương pháp dùng hệ perozone phương pháp oxy hóa dùng ozone • Xác định chuyển hóa thành phần khó phân hủy sinh học Ý nghĩa kinh tế xã hội • Ứng dụng hệ perozone để xử lý nước thải sản xuất cồn từ khoai mì phương pháp đơn giản, hiệu quả, dễ kiểm soát, hóa chất sẵn có, xử lý hiệu chất khó phân hủy sinh học, không tạo sản phẩm phụ có hại • Việc áp dụng hệ perozone để xử lý nước thải góp phần bảo vệ môi trường, xử lý triệt để ô nhiễm Tính đề tài • Sản xuất cồn từ khoai mì loại hình sản xuất công nghiệp Việt Nam nên nghiên cứu xử lý nước thải loại hình chưa có Trên giới sản xuất cồn từ khoai mì có số nước thực hiện, nên số lượng nghiên cứu không nhiều • Nghiên cứu áp dung phương pháp peroxone lần đầu thực nước cho xử lý nước thải sản xuất cồn từ khoai mì Các thông số vận hành sở thiết kế áp dụng thực tế CÁC CHƯƠNG MỤC MỞ ĐẦU MỤC LỤC 16 DANH CÁCH CÁC BẢNG DANH SÁCH HÌNH ẢNH CÁC TỪ VIẾT TẮT CHƯƠNG 1: PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Ý nghĩa 1.5 Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT CỒN TỪ KHOAI MÌ 2.1 Tổng quan ngành công nghiệp sản xuất cồn từ khoai mì 2.1.1 Tình hình chung 2.1.2 Nguyên liệu sản xuất 2.1.3 Giới thiệu Công ty sản xuất cồn từ khoai mì 2.1.4 Quy trình sản xuất 2.2 Thành phần tính chất nước thải sản xuất cồn từ khoai mì 2.2.1 Thành phần tính chất nước thải 2.2.2 Tác động nước thải sản xuất cồn đến môi trường 2.2.3 Lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỒN TỪ KHOAI MỈ 3.1 Phương pháp học 3.2 Phương pháp hóa học 3.3 Phương pháp sinh học 3.4 Tổng quan phương pháp oxy hóa nâng cao 3.5 Hệ thống Peroxone (O3/H2O2) CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT CỒN TRÊN MÔ HÌNH PEROXONE (O3/H2O2) 4.1 Mục đích nghiên cứu 4.2 Mô hình nghiên cứu 4.3 Nội dung nghiên cứu CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 5.1 Kết khảo sát thành phần, tính chất nước thải sản xuất cồn từ khoai mì 5.2 Kết nghiên cứu thực nghiệm mô hình 5.3 Đánh giá nhận xét tổng hợp qua nghiên cứu 17 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHẦN PHỤ LỤC TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN Đề tài dự trù thực 06 tháng: từ 01/03/2011 đến 01/09/2011 Thời gian Nội dung Tháng Thu thập tài liệu, phân tích đánh giá Điều tra, khảo sát thành phần, tính chất nước thải sản xuất cồn từ khoai mì Xây dựng chạy mô hình thí nghiêm Tổng hợp số liệu, tài liệu viết luận văn PHẦN CHUẨN BỊ CỦA HỌC VIÊN • Tìm hiểu thu thập tài liệu phương pháp xử lý nước thải cồn từ khoai mì • Tìm hiểu phương pháp oxy hóa bâc cao peroxone (O 3/H2O2) • Xây dựng mô hình Oxy hóa nâng cao peroxone (O3/H2O2) • Lập kế hoạch, trình tự bước triển khai mô hình thí nghiệm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Fernando J Beltrán, Ozone–UV Radiation–Hydrogen Peroxide Oxidation Technologies, Universidad de Extremadura, Badajoz, Spain [2] Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung, (2006), Các Quá trình Oxy hóa nâng cao xử lý nước nước thải – Cơ sở Khoa học Ứng dụng, Nhà Xuất Khoa học Kỹ thuật [3] Báo cáo đánh giá tác động môi trường dự án “ Đầu tư xây dựng nhà máy sản xuất ethanol công suất 100.000.000 lít/năm xã Minh Hưng, huyện Bù Đăng, tỉnh Bình Phước” [4] Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 1998 [5] Gholamreza Moussavi, Ahmadreza Yazdanbakhsh, Mahdi Heidarizad; The removal of formaldehyde from concentrated synthetic wastewater using O3/MgO/H2O2 process integrated with the biological treatment; Journal of Hazardous Materials 171 (2009) 907–913 [6] Bavo De Witte, Jo Dewulf, Kristof Demeestere, Herman Van Langenhove, Ozonation and advanced oxidation by the peroxone process 18 of ciprofloxacin in water, Journal of Hazardous Materials 161 (2009) 701– 708 [7] Batol Makiabadi, Hossein Roohi, Interaction between O3 and H2O2: A theoretical study, Chemical Physics Letters 460 (2008) 72–78 [8] Roberto Rosal, Antonio Rodríguez, José Antonio Perdigón-Melón, Alice Petre, Eloy García-Calvo, Oxidation of dissolved organic matter in the effluent of a sewage treatment plant using ozone combined with hydrogen peroxide (O3/H2O2), Chemical Engineering Journal 149 (2009) 311–318 [9] Ali Safarzadeh-Amiri, O3/H2O2 Treatment of Methul-Tert-Butyl Ether (MTBE) in contaminated waters, Wat Res Vol 35, No 15, pp 3706– 3714, 2001 [10] Đào Sỹ Đức, Vũ Thị Mai, Đoàn Thị Phương Lan, (2009), Nghiên cứu Xử lý màu nước thải giấy phản ứng Fenton, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN [11] La Thị Thái Hà, Lương Thành Nhơn, (2007), Nghiên cứu xây dựng mô hình Oxy hóa hóa học (H2O2) kết hợp với xạ tử ngoại (UV) dùng để xử lý nước thải chứa thuốc bảo vệ thực vật thành phố Hồ Chí Minh, Viện Môi trường Tài nguyên [12] Nguyễn Văn Phước, Võ Chí Cường, (2007), NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD KHÓ PHÂN HUỶ SINH HỌC TRONG NƯỚC RÁC BẰNG PHẢN ỨNG FENTON, Trường Đại học Bách khoa, ĐHQG-HCM [13] Ngô Chỉnh Quân, Nghiên cứu xử lý nước thải Ozone, Trung tâm Nhiệt đới Việt Nga – Chi nhánh phía Nam [14] Trương Qúy Tùng, Lê Văn Tuấn, Nguyễn Thị Khánh Tuyền, Phạm Khắc Liệu, Xử lý nước rỉ rác tác nhân UV-Fenton thiết bị gián đoạn, Tạp chí Khoa học, Đại học Huế, số 53, 2009 10 Ý KIẾN CỦA THẦY HƯỚNG DẪN Giáo viên hướng dẫn 19 PGS TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC 20 [...]... 2.2 Thành phần tính chất nước thải sản xuất cồn từ khoai mì 2.2.1 Thành phần tính chất nước thải 2.2.2 Tác động của nước thải sản xuất cồn đến môi trường 2.2.3 Lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỒN TỪ KHOAI MỈ 3.1 Phương pháp cơ học 3.2 Phương pháp hóa học 3.3 Phương pháp sinh học 3.4 Tổng quan về các phương pháp oxy hóa nâng cao 3.5 Hệ thống Peroxone... xử lý nước thải sản xuất cồn từ khoai mì là phương pháp đơn giản, hiệu quả, dễ kiểm soát, hóa chất sẵn có, có thể xử lý hiệu quả các chất khó phân hủy sinh học, không tạo ra sản phẩm phụ có hại • Việc áp dụng hệ perozone để xử lý nước thải cũng góp phần bảo vệ môi trường, xử lý triệt để ô nhiễm Tính mới của đề tài • Sản xuất cồn từ khoai mì là một loại hình sản xuất công nghiệp mới ở Việt Nam nên nghiên. .. nhiễm của nước thải rất lớn Các thông số đều cao gấp nhiều lần so với tiêu chuẩn Trong bảng 4.4 cho thấy thông số nước thải của một nhà máy sản xuất cồn chứa rất nhiều chất khó phân hủy sinh học nên nước thải các nhà máy sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học kỵ khí kết hợp với hiếu khí vẫn không đạt được tiêu chuẩn xả thải Vì vậy quá trình xử lý nâng cao sau khi xử lý sinh học để xử lý nước thải đạt... HÌNH ẢNH CÁC TỪ VIẾT TẮT CHƯƠNG 1: PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Ý nghĩa 1.5 Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT CỒN TỪ KHOAI MÌ 2.1 Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất cồn từ khoai mì 2.1.1 Tình hình chung 2.1.2 Nguyên liệu sản xuất 2.1.3 Giới thiệu về Công ty sản xuất cồn từ khoai mì 2.1.4 Quy trình sản xuất 2.2... thải Từ vấn đề đó, đề tài đã chọn đối tượng nghiên cứu là nước thải nhà máy sản xuất cồn từ khoai mì sau khi đã qua xử lý sinh học Nhằm xử lý các chất khó phân hủy sinh học để nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép 4.4 Mô hình nghiên cứu 13 T1 KI V3 V4 Lưu lượng kế V5 Máy phát Ozone V2 V1 T1 : Tháp hấp thụ khí O3 dư V1 : Van xả đáy và lấy mẫu V2 : Van điều chỉnh lưu lượng khi O3 V3 : Van nước. .. tượng nghiên cứu Nước thải của ngành công nghiệp sản xuất cồn từ khoai mì chứa hàm lượng chất hữu cơ rất cao, chủ yếu là xác nấm men, carbonhydate, một số hợp chất hữu cơ khó phân hủy, chất tạo màu, andehyde, phenol, melanine, độ đục lớn, có màu vàng đậm, mùi đường và mùi chua đặc trưng, nhiệt độ cao (75-85oC) Bảng 4.3 : Thành phần tính chất nước thải sản xuất cồn từ khoai mì đầu vào hệ thống xử lý nước. .. là một loại hình sản xuất công nghiệp mới ở Việt Nam nên nghiên cứu xử lý nước thải loại hình này là chưa có Trên thế giới thì sản xuất cồn từ khoai mì thì chỉ có một số nước thực hiện, nên số lượng nghiên cứu cũng không nhiều • Nghiên cứu áp dung phương pháp peroxone lần đầu thực hiện trong nước cho xử lý nước thải sản xuất cồn từ khoai mì Các thông số vận hành là cơ sở thiết kế và áp dụng thực tế 6... (O3/H2O2) CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT CỒN TRÊN MÔ HÌNH PEROXONE (O3/H2O2) 4.1 Mục đích nghiên cứu 4.2 Mô hình nghiên cứu 4.3 Nội dung nghiên cứu CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 5.1 Kết quả khảo sát thành phần, tính chất nước thải sản xuất cồn từ khoai mì 5.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình 5.3 Đánh giá nhận xét tổng hợp qua nghiên cứu 17 KẾT LUẬN VÀ... NGHĨA KHOA HỌC, KINH TẾ, XÃ HỘI Ý nghĩa khoa học • Nghiên cứu xác định được khả năng chuyển hóa bằng phương pháp perozone đối với nước thải • xác định sự tương quan giữa liều lượng hóa chất và thành phần ô nhiễm trong nước thải • Cung cấp thông số về sự vượt trội giữa phương pháp dùng hệ perozone và phương pháp oxy hóa dùng ozone • Xác định sự chuyển hóa của các thành phần khó phân hủy sinh học Ý nghĩa... (2007), NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD KHÓ PHÂN HUỶ SINH HỌC TRONG NƯỚC RÁC BẰNG PHẢN ỨNG FENTON, Trường Đại học Bách khoa, ĐHQG-HCM [13] Ngô Chỉnh Quân, Nghiên cứu xử lý nước thải bằng Ozone, Trung tâm Nhiệt đới Việt Nga – Chi nhánh phía Nam [14] Trương Qúy Tùng, Lê Văn Tuấn, Nguyễn Thị Khánh Tuyền, Phạm Khắc Liệu, Xử lý nước rỉ rác bằng tác nhân UV-Fenton trong thiết bị gián đoạn, Tạp chí Khoa học,