Đang tải... (xem toàn văn)
Hệ thống xử lý nước thải có tên tiếng anh là Waste water treatment system là hệ thống được hình thành bởi nhiều công nghệ và hóa chất khác nhau nhằm giải quyết các vấn đề có trong nước thải. Từ đó tạo thành một hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh. Hệ thống xử lý nước thải tốt là hệ thống xử lý nước thải được thiết kế để phù hợp với sự thay đổi của nhu cầu xử lý nước thải, có thể tồn tại lâu, bền nhằm tránh tốn kém chi phí trong việc thay thế hoặc nâng cấp thiết bị. Một hệ thống xử lí nước thải chuẩn, cần xử lý được những vấn đề sau: Thứ nhất: Xử lý được những thành phần độc hại có trong nước thải, đáp bảo chất lượng nước thải theo BYT (QCVN về nước thải) Thứ hai: Chi phí xây dựng, lắp đặt hợp lý nhưng vẫn đảm bảo chất lượng nước thải. Thứ ba: Nâng cấp dễ dàng khi có thay đổi về chất lượng nước sau này Thứ tư: Tùy ý thêm lượng hóa chất xử lý nước thải
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÓ NỒNG ĐỘ FLO CAO TRONG NƯỚC THẢI SẢN XUẤT THUỐC TRỪ SÂU Nguyễn Văn Phước(1), Nguyễn Thị Thanh Phượng(2), Hồ Xuân Hùng(2) (1) Viện Tài Nguyên Môi trường TpHCM (2) Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM Tóm tắt Nghiên cứu thực loại hoá chất khác Ca(OH) 2, CaCO3, Ca3(PO4)2, Mg(OH)2, Al2(SO4)3.6H2O, … Kết nghiên cứu cho thấy nước thải có nồng độ flo cao cần tiến hành xử lý qua giai đoạn kết hợp hoá chất CaCO Ca3(PO4)2 cho hiệu tốt Hiệu xử lý giai đoạn CaCO tốt so với Ca(OH)2 pH = – 6,5 cho hiệu xử lý cao khoảng 99,6% với lượng hoá chất sử dụng cao so với lượng lý thuyết khoảng 10 – 20% Đối với xử lý flo giai đoạn Ca 3(PO4)3 , pH thích hợp cho q trình xử lý khoảng 6,5 – 7,5 với hiệu xử lý đạt khoảng 87% ứng với nồng độ đầu vào 13,7 mg/l liều lượng hoá chất sử dụng 0,34 – 0,4 g/300 ml So sánh thông số động học Langmuir hoá chất Ca 3(PO4)2 (qo= 22,72 mg/g), Mg(OH)2 (qo= 13,67 mg/g), tro bay (q o= 20 mg/g), lignin (qo= 7,02 mg/g), bùn nhôm (q o= 5,394 mg/g) cho thấy khả hấp phụ Ca3(PO4)2 tốt Nồng độ flo nước thải đầu đạt kết mg/l (TCVN 5945 - 1995) Giới thiệu chung Việc phát thải flo môi trường ảnh hưởng lớn để lại hậu xấu môi trường sức khỏe người Flo thân chất độc nhiên với hàm lượng nhỏ mg/l có lợi cho xương với hàm lượng cao flo gây hư mục xương mà ảnh hưởng tới quan nội tạng theo nghiên cứu y học giới Trong sản xuất cơng nghiệp có số ngành sinh dịng thải có chứa flo trình tổng hợp flosilicone flocarbon, sản xuất than, kính, gạch ceramic, điện tử, mạ điện, sản xuất thép, nhơm sản xuất hóa chất, phân bón, thuốc trừ sâu Cơng nghiệp hố chất phân bón ngành công nghiệp then chốt kinh tế quốc dân Việt Nam Hiện nay, nhu cầu sử dụng loại hoá chất (như acid sulfuric) phân bón, thuốc trừ sâu phục vụ nông nghiệp gia tăng kể khả cung cấp phân lân cho sản xuất doanh nghiệp đáp ứng khoảng 32% nhu cầu nước Tuy nhiên việc mở rộng quy mô phải gắn liền với việc bảo vệ môi trường để giảm thiểu rủi ro gây Trong trình sản xuất phân lân thường phát sinh dạng khí SiF sau hấp thu nước để đưa tiếp vào công đọan sản xuất thuốc trừ sâu Nước thải sau sản xuất thuốc trừ sâu có hàm lượng flo cao khoảng 16 – 80 g/l, pH thấp khoảng – nước thải có nhiều acid H2SiF6, HF, HCl… Do mà việc tìm kiếm giải pháp xử lý nước thải có nồng độ flo cao nước thải sản xuất thuốc trừ sâu nói riêng nước thải nhiễm flo nói chung cần thiết Trang 1/7 Vật liệu phương pháp nghiên cứu 2.1 Vật liệu Các hoá chất sử dụng nghiên cứu chủ yếu hố chất cơng nghiệp Ca(OH) 2, CaCO3, Ca3(PO4)2, MgCl2, Al2(SO4)3.6H2O Nước thải dùng nghiên cứu lấy từ nhà máy sản xuất phân lân Long Thành có thành phần tính chất Bảng – Phân tính nồng độ flo phương pháp so màu SPANDS [5] Bảng 2-1: Tính chất nước thải đầu vào trình sản xuất thuốc trừ sâu Chỉ tiêu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu pH 3,34 0,70 3.,04 0,83 BOD5 (mg/l) 12 13 15 12 COD (mg/l) 48 42 48 43 Si (mg/l) 6400 9000 SS (mg/l) 1350 695 910 1400 TổngN (mg/l) 7,2 2,5 5,1 3.5 Tổng P (mg/l) 9,1 8,3 6.4 0.848 Cl(g/l) 13 27 19 F(g/l) 36,5 76,5 16,5 48.7 Thí nghiệm tiến hành mơ hình Jartest mơ hình khuấy trộn liên tục 2.2 Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu thực qua giai đoạn bao gồm: kết tủa hấp phụ Đối với giai đoạn kết tủa thí nghiệm thực nước thải có nồng độ flo thay đổi từ 16 – 76 g/l với liều lượng hoá chất Ca(OH)2 CaCO3 khác để xác định pH, thời gian phản ứng liều lượng hoá chất phù hợp Đối với giai đoạn hấp phụ, thí nghiệm tiến hành với hoá chất Ca(OH)2, Ca3(PO4)2, MgCl2, Al2(SO4)3.6H2O với nồng độ flo sau xử lý giai đoạn khoảng – 20 mg/l để xác định thông số pH, thời gian phản ứng liều lượng hoá chất sử dụng Đồng thời, lượng flo hấp phụ tính tốn phương trình Langmuir có dạng sau: qe qobCe (2.2.1) bCe Trong đó: qo – khối lượng flo bị hấp phụ tối đa đơn vị khối lượng chất hấp phụ (mg/g) Ce - Nồng độ chất bị hấp phụ trạng thái cân (mg/l) b – Hằng số liên quan đến tương tác chất hấp phụ, chất bị hấp phụ nhiệt độ qe - khối lượng flo bị hấp phụ trạng thái cân tương ứng với nồng độ cân C e (mg/g) Kết thảo luận 3.1 Xử lý giai đoạn 3.1.1 Ảnh hưởng pH A B Hình 3.1 Khảo sát hiệu suất xử lý flo theo pH (A) CaCO3 (B) Ca(OH)2 Kết nghiên cứu thể Hình 3.1 cho thấy hiệu xử lý hóa chất CaCO Trang 2/7 Ca(OH)2 khoảng 99% Tuy nhiên pH thích hợp cho q trình xử lý CaCO khoảng 5,5 – 7,5 Ca(OH)2 pH hiệu khoảng Và hiệu xử lý không phụ thuộc vào nồng độ flo nước thải đầu vào mà phụ thuộc chủ yếu vào pH trình xử lý 3.1.2 Liều lượng hóa chất Kết khảo sát liều lượng hóa chất sử dụng loại hóa chất CaCO3 Ca(OH)2 thể Hình 3.2 cho thấy tỷ lệ liều lượng hóa chất sử dụng hóa chất so với liều lượng lý thuyết tăng hiệu xử lý tăng tỷ lệ tăng q 1,3 hiệu xử lý thay đổi khơng đáng kể Do để tiết kiệm lượng hóa chất sử dụng chọn tỷ lệ tương ứng khoáng 1,1 – 1,2 g/g, với tỷ lệ hiệu xử lý đạt khoảng 99% A B Hình 3.2 Khảo sát hiệu suất xử lý flo theo liều lượng hóa chất sử dụng (A) CaCO (B) Ca(OH)2 3.1.3 Ảnh hưởng thời gian phản ứng Qua kết khảo sát thời gian phản ứng cho thấy khoảng hiệu xử lý CaCO đạt hiệu cao 99% với liều lượng hóa chất sử dụng cao lượng lý thuyết 20% đầu ổn định khoảng 6,6 – 20 mg/l Trong với tỷ lệ thời gian phản ứng hiệu xử lý Ca(OH)2 không tốt CaCO3 Hiệu xử lý Ca(OH)2 muốn đạt giá trị tương đương thời gian phản ứng cần thiết khoảng 24 A B Hình 3.3 Khảo sát hiệu suất xử lý flo theo thời gian phản ứng (A) CaCO (B) Ca(OH)2 Trang 3/7 3.2 Xử lý giai đoạn 3.2.1 Ảnh hưởng pH Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến trình xử lý Ca 3(PO4)2, Ca(OH)2, Mg(OH)2, Al2(SO4)3.6H2O cho thấy Ca3(PO4)2 có tính đệm tốt pH ln trì khoảng 6,5 – 7,5 dù pH nước thải có thay đổi từ – nồng độ flo sau xử lý đầu ổn định khoảng mg/l Trong với q trình xử lý muối Mg hay Ca(OH) đòi hỏi phải điều chỉnh pH lên khoảng 10, loại hóa chất có khả tạo tủa hấp phụ flo Riêng Al 2(SO4)3.6H2O pH tối ưu nằm khoảng 6,5 – 7, hiệu xử lý phụ thuộc nhiều vào pH thể hình 3.4 A B Hình 3.4 Khảo sát hiệu suất xử lý flo theo pH (A) Ca(OH)2 (B) Al2(SO4)3.6H2O 3.2.2 Liều lượng hóa chất sử dụng Theo kết Hình 3.4 A hình 3.5 cho thấy liều lượng hóa chất sử dụng tăng hiệu xử lý tăng Hiệu hấp phụ cao Ca 3(PO4)2 khoảng 87% tương ứng với liều lượng – 1,2 g/l Trong liều lượng hóa chất sử dụng hóa chất cịn lại cao 2g Mg(OH)2/l; 0,5 g Ca(OH)2 /l; 6g Al2(SO4)3.6H2O/l Tuy lượng hóa chất Ca(OH) sử dụng nồng độ flo đầu không đạt yêu cầu mg/l A B C Hình 3.5 Khảo sát hiệu suất xử lý flo theo liều lượng hóa chất sử dụng (A) Ca 3(PO4)2 (B) Ca(OH)2 (C) Al2(SO4)3.6H2O Trang 4/7 3.2.3 Thời gian phản ứng Kết khảo sát thời gian phản ứng cho thấy xử lý flo Ca 3(PO4)2 hay Mg(OH)2 thời gian cần thiết để xử lý flo nước thải đầu vào xuống thấp mg/l cần khoảng tương ứng với hóa chất Trong thời gian cần thiết cho Ca(OH) 24 A B C Hình 3.6 Khảo sát hiệu suất xử lý flo theo thời gian (A) Ca 3(PO4)2 (B) Ca(OH)2 (C) Mg(OH)2 Do từ nghiên cứu chọn Ca 3(PO4)2 sử dụng cho xử lý flo giai đoạn trình xử lý nước thải có chứa nồng độ flo cao nước thải 3.2.4 Xây dựng đường đẳng nhiệt Langmuir cho Ca3(PO4)2 Bảng – 1: Các số liệu tính tốn cho đường hấp phụ Langmuir Ca 3(PO4)2 Co (mg/l) 19 13,7 9,3 6,6 Ce (mg/l) m (g) V (l) 7,26 7,13 7,41 7,06 4,05 4,36 4,12 1,84 1,89 1,73 1,27 1,26 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 q (C0 C )V (mg/g) m 17,61 17,81 17,39 17,91 14,48 14,01 14,37 11,19 11,12 11,36 8,00 8,01 Từ số liệu thí nghiệm vẽ đường cong Langmuir theo q C e sau: Hình –7: Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir flo Ca 3(PO4)2 Từ kết biến đổi tính tốn xác định thông số cho đường đẳng nhiệt Langmuir sau: qo = 22,72 mg/g b = 0,47 l/mg tương ứng với R2 = 0,987 Trang 5/7 So sánh kết tìm với nghiên cứu khả hấp phụ chất bùn nhôm (q o = 5,394 mg/g), lignin (qo = 7,09 mg/g), tro bay (q o = 20 mg/g), Mg(OH)2 (qo= 13,67 mg/g), cho thấy khả hấp phụ Ca3(PO4)2 cao so với chất khác Kết luận Nước thải từ công đoạn sản xuất thuốc trừ sâu nhà máy phân lân Long Thành có nồng độ F - đầu vào dao động khoảng 16 – 80 g/l Kết nghiên cứu mơ hình thu kết sau: Đối với mơ hình xử lý flo giai đọan Sử dụng CaCO3 hiệu xử lý flo đạt từ 96 – 99% với thời gian phản ứng thích hợp cho trình pH nằm khoảng – 6,5 tương ứng với khối lượng CaCO cao so với lượng lý thuyết khoảng 10% khối lượng Nồng độ flo đầu đạt giá trị từ – 20 mg/l Sử dụng Ca(OH)2 hiệu xử lý đạt từ 98 – 99% với thời gian phản ứng 24 pH phản ứng thích hợp 10 Tuy nhiên để đạt giá trị nồng độ flo đầu tương đương với mơ hình sử dụng CaCO3 khối lượng vơi sử dụng cao nhiều Mơ hình xử lý flo giai đoạn Đối với mơ hình hấp phụ Ca 3(PO4)3 nồng độ F- sau xử lý đạt giá trị C F < mg/l với lương Ca3(PO4)2 sử dụng khoảng 0,2g/300 ml tương ứng với nồng độ F - đầu vào dao động từ 6,6 – 9,3 mg/l 0,34g/300ml nồng độ đầu vào 13,7 mg/l pH thích hợp cho phản ứng nằm từ 6,5 – 7,5 Mơ hình thí nghiệm xác định thơng số cho mơ hình Langmuir với q o= 22,72 mg/g b = 0,47l/g Đối với mơ hình hấp phụ muối magiê cho thấy với nước thải có nồng độ đầu vào dao động khoảng 6,6 – 9,3 mg/l để xử lý đạt nồng độ F - đầu CF < mg/l lượng hóa chất sử dụng 0,2 (g/100 ml) thời gian phản ứng h Và thơng số động học mơ hình Langmuir q trình hấp phụ Mg(OH)2 xác định qo= 13,67 mg/g b = 1,707 l/g Đối với mơ hình hấp phụ muối Ca(OH)2, hiệu xử lý phụ thuộc nhiều vào pH, pH thích hợp cho trình xử lý từ 11 – 12 Thời gian phản ứng khoảng 24 Tuy nhiên hiệu xử lý nước thải có nồng độ đầu vào 9,7 mg/l chưa đạt yêu cầu 2mg/l Đối với mơ hình hấp phụ muối Al 2(SO4)3, hiệu xử lý mơ hình đạt khoảng 50 – 80% với nồng độ flo đầu khoảng – mg/l Kết thí nghiệm cho thấy nồng độ đầu phụ thuộc vào hàm lượng phèn pH trình xử lý Liều lượng phèn tăng hiệu xử lý tăng pH thích hợp cho trình xử lý khoảng – Từ kết đề xuất xử lý flo cách kết hợp hoá chất CaCO Ca3(PO4)2 Tài liệu tham khảo [1] Min Yang cộng sự, Fluoride removal in a fixed bad packed with granular calcite, Was,Res Vol, 33 No 16,1998, trang 3395 -3402 [2] Brett,D,Turner cộng sự, Fluoride removal by calcite: evidence for fluoride precipitation and surface adsorption, (Brett,Turner@newcastle.edu.au) [3] Nguyễn Kim Thiết, Nghiên cứu tính ổn định dung dịch H2SiF6,Tap chí Hóa hoc & Ứng dụng số 9/2003, trang 38 – 40 [4] James W,Patterson, Industrial Wastewater treatment, Second Edition [5] APHA –AWWA – WPCF , Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater , 18th edition , Washington DC , 1995 , [6] Nagendra Rao, Fluoride and Environment - A Review – Proceedings of the Third International Conference on Environment and Health, Chennai, India, 15-17 December, 2003 [7] M, Srimurali, A, Pragathi, J, Karthikeyan, A study on removal of fluorides from drinking water by adsorption onto low-cost materials, Department of Civil Engineering, College of Engineering, Sri Venkateswara University, Tirupati, 517 502, A,P,, India [8] R Piekos and S Paslawska, Fluoride uptake characteristics of fly ash, Conference of the International Society for Floide Research in Bellingham, Washington USA (24-27 August, 1998) Trang 6/7 [9] P.I.Ndiaye et al, Removal of fluoride from electronic industrial effluent by RO membrane separation – Desalination 173 (2005) Elseviser B,V [10] Lê Văn Cát, Hấp phụ trao đổi ion xử lý nước nước thải, Nhà xuất Thống kê, [11] HaroldG,McCann, Reactions of fluoride ion with hydroxyapatite, National Institute of Detal Research, trang 247 – 251 [12] M Mahramanlioglu công sự, Adsorption of fluoride from aqueous sluorion by acid treated spent bleaching earth, Journal of fluorine chemistry 115,2002 Elseviser, trang 41-47 [13] H.Lounici cộng sự, Study of a new technique for fluoride removal for water, Desalination 114(1997) Elseviser, trang 241 -251, [14] A,V,Jamode cộng sự, Defluoridation of water using inexpensive adsorbents, Journal of Indian Institute of Science, trang 163 – 171, [15] Sudhakar M.Rao công sự, Water quality in sustainable water management, Current Science,vol 87 No,7 10/10/2004, trang 942 -947, [16] A.Mekonen cộng sự, Integrated biological and physiochemical treatment process for nitrate and fluoride removal, Was,Res,Vol35, No3, Elsevier, pp 3127 – 3136 [17] Susumu Kawamura, Integrated design of water treatment facilities, Wiley – Interscience Publication [18] Environics, Inspection manual for fertilizers industry – Egypt [19] Các trang web khác Trang 7/7 ... suất xử lý flo theo thời gian (A) Ca 3(PO4)2 (B) Ca(OH)2 (C) Mg(OH)2 Do từ nghiên cứu chọn Ca 3(PO4)2 sử dụng cho xử lý flo giai đoạn trình xử lý nước thải có chứa nồng độ flo cao nước thải 3.2.4... hiệu xử lý hóa chất CaCO Trang 2/7 Ca(OH)2 khoảng 99% Tuy nhiên pH thích hợp cho trình xử lý CaCO khoảng 5,5 – 7,5 Ca(OH)2 pH hiệu khoảng Và hiệu xử lý không phụ thuộc vào nồng độ flo nước thải. .. Thời gian phản ứng Kết khảo sát thời gian phản ứng cho thấy xử lý flo Ca 3(PO4)2 hay Mg(OH)2 thời gian cần thiết để xử lý flo nước thải đầu vào xuống thấp mg/l cần khoảng tương ứng với hóa chất
