ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP BẰNG HỆ THỐNG CHƯNG CẤT CHÂN KHÔNG (HỆ THỐNG JIAN – 3R)

Đồng thời lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin thay mặt nhóm gửi lời cảm ơn đến Thầy Bùi Xuân Thành là giảng viên hướng dẫn cũng là người đã dẫn dắt tụi em trong đề tài luận văn. Thầy đã nhiệt tình hướng dẫn, gợi ý đề tài và giúp đỡ chúng em cả về kiến thức lẫn thiết bị để thực hiện tốt nhất đề tài luận văn của chúng em. Đồng thời chúng em xin cảm ơn anh chị nghiên cứu viên trong nhóm của thầy Thành đã tận tình giúp đỡ cũng như chỉ bảo tụi em rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Trong quá trình làm luận văn, vì chưa có kinh nghiệm thực tế và kĩ năng chuyên môn cao nên không tránh khỏi những sai sót. Em kính mong nhận được sự góp ý, nhận xét từ Quý Thầy Cô để em có thể rút ra kinhĐồng thời lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin thay mặt nhóm gửi lời cảm ơn đến Thầy Bùi Xuân Thành là giảng viên hướng dẫn cũng là người đã dẫn dắt tụi em trong đề tài luận văn. Thầy đã nhiệt tình hướng dẫn, gợi ý đề tài và giúp đỡ chúng em cả về kiến thức lẫn thiết bị để thực hiện tốt nhất đề tài luận văn của chúng em. Đồng thời chúng em xin cảm ơn anh chị nghiên cứu viên trong nhóm của thầy Thành đã tận tình giúp đỡ cũng như chỉ bảo tụi em rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Trong quá trình làm luận văn, vì chưa có kinh nghiệm thực tế và kĩ năng chuyên môn cao nên không tránh khỏi những sai sót. Em kính mong nhận được sự góp ý, nhận xét từ Quý Thầy Cô để em có thể rút ra kinhĐồng thời lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin thay mặt nhóm gửi lời cảm ơn đến Thầy Bùi Xuân Thành là giảng viên hướng dẫn cũng là người đã dẫn dắt tụi em trong đề tài luận văn. Thầy đã nhiệt tình hướng dẫn, gợi ý đề tài và giúp đỡ chúng em cả về kiến thức lẫn thiết bị để thực hiện tốt nhất đề tài luận văn của chúng em. Đồng thời chúng em xin cảm ơn anh chị nghiên cứu viên trong nhóm của thầy Thành đã tận tình giúp đỡ cũng như chỉ bảo tụi em rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Trong quá trình làm luận văn, vì chưa có kinh nghiệm thực tế và kĩ năng chuyên môn cao nên không tránh khỏi những sai sót. Em kính mong nhận được sự góp ý, nhận xét từ Quý Thầy Cô để em có thể rút ra kinhĐồng thời lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin thay mặt nhóm gửi lời cảm ơn đến Thầy Bùi Xuân Thành là giảng viên hướng dẫn cũng là người đã dẫn dắt tụi em trong đề tài luận văn. Thầy đã nhiệt tình hướng dẫn, gợi ý đề tài và giúp đỡ chúng em cả về kiến thức lẫn thiết bị để thực hiện tốt nhất đề tài luận văn của chúng em. Đồng thời chúng em xin cảm ơn anh chị nghiên cứu viên trong nhóm của thầy Thành đã tận tình giúp đỡ cũng như chỉ bảo tụi em rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Trong quá trình làm luận văn, vì chưa có kinh nghiệm thực tế và kĩ năng chuyên môn cao nên không tránh khỏi những sai sót. Em kính mong nhận được sự góp ý, nhận xét từ Quý Thầy Cô để em có thể rút ra kinh

LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia Thành Phố Hồ Chí Minh và đặc biệt là Khoa Môi trường

và Tài Nguyên đã tạo điều kiện học tập để sinh viên chúng em có cơ hội trau dồi kiến thức, làm hành trang vững bước cho chúng em trong thời gian ra trường Chúng em cũng xin cảm ơn các thầy cô là giáo viên trong khoa, trong trường đã tận tình truyền đạt kiến thức, chỉ bảo chúng em trong suốt những năm học vừa qua

Đồng thời lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin thay mặt nhóm gửi lời cảm ơn đến Thầy Bùi Xuân Thành là giảng viên hướng dẫn cũng là người đã dẫn dắt tụi em trong đề tài luận văn Thầy đã nhiệt tình hướng dẫn, gợi ý đề tài và giúp đỡ chúng em cả về kiến thức lẫn thiết bị để thực hiện tốt nhất đề tài luận văn của chúng em Đồng thời chúng em xin cảm ơn anh chị nghiên cứu viên trong nhóm của thầy Thành đã tận tình giúp đỡ cũng như chỉ bảo tụi em rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Trong quá trình làm luận văn, vì chưa có kinh nghiệm thực tế và kĩ năng chuyên môn cao nên không tránh khỏi những sai sót Em kính mong nhận được sự góp ý, nhận xét từ Quý Thầy Cô để em có thể rút ra kinh nghiệm và kiến thức áp dụng một cách hiệu quả trong tương lai

Sau cùng, chúng em xin kính chúc Quý Thầy cô nhiều sức khỏe, luôn thành công trong công việc

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

JI N – R Mô hình nghiên cứu với lưu lượng -25 L ngày, hệ thống hoạt động dưới áp suất chân không là - kPa, nhiệt độ chưng cất C và mẫu có pH > 5 Kết quả thực hiện khả năng thu hồi nước và trung bình cứ phút thu hồi được kg nước Khả năng xử lý COD, TP, TN, NH4, dầu mỡ và kim loại lần lượt đạt , ,

93.92%, 83.78%, và , Khả năng tiêu hao năng lượng và lượng nước sử dụng lần lượt là kWh tấn và m3 tấn Ngoài ra, nghiên cứu này c n cho thấy chất d bay hơi ảnh hưởng đến quá trình xử lý b ng công nghệ chưng chất chân không

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

M Ắ ii

MỤC LỤC iii

N MỤ N ẢN vi

N MỤ ẢN vii

ƯƠN 1: ỚI THIỆ ĐỀ TÀI 2

1.1 Đặt vấn đề 2

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 3

1.3 Phạm vi nghiên cứu 3

ƯƠN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1 Tổng quan về nước thải công nghiệp 4

2.1.1 Định nghĩa nước thải ngành công nghiệp .4

2.1.2 Phân loại nước thải công nghiệp 6

2.1.3 Tình hình ô nhi m nước thải nồng độ cao của khu công nghiệp ảnh hưởng đến môi trường 7

2.2 Tình hình tái sử dụng nước thải công nghiệp 8

2.2.1 Trên thế giới 8

2.2.2 Ở Việt Nam 10

2.3 Xử lý nước thải b ng phương pháp chưng cất. 10

2.4 Chưng cất chân không 11

2.1.1 Khái niệm và nguyên lý 11

2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất chân không 12

2.1.3 Hiệu quả loại bỏ các chất ô nhi m của một số loại nước thải b ng công nghệ chưng cất chân không. 13

ƯƠN 3: P ƯƠN P ÁP N ÊN ỨU 14

3.1. Nội dung nghiên cứu 15

3.2 Mô hình nghiên cứu 15

3.2.1 Mô hình nghiên cứu. 15

3.2.3 Nguyên lý làm việc của hệ thống JIAN – 3R. 18

3.2.4 Thiết bị phụ trợ cho hệ thống JIAN – 3R. 20

3.3 Phương pháp nghiên cứu 21

3.3.1 Phương pháp vận hành 21

3.3.2 Phương pháp nghiên cứu 23

ƯƠN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25

4.1 Đánh giá khả năng xử lý chất ô nhi m của hệ thống JIAN – 3R 25

4.1.1 Khả năng loại bỏ COD. 25

4.1.2 Khả năng loại bỏ TP. 28

4.1.3 Khả năng loại bỏ TN. 31

4.1.4 Khả năng loại bỏ NH 4 32

4.1.5 Khả năng loại bỏ dầu. 33

4.1.6 Khả năng loại bỏ kim loại. 34

4.2 Khả năng thu hồi nước từ nước thải nồng độ cao của hệ thống. 35

4.3 Đánh giá hiệu quả kinh tế của hệ thống JIAN – 3R 41

4.3.1 Lượng điện và nước mà máy tiêu thụ trong quá trình vận hành 41

4.3.2 Tính kinh tế của hệ thống JIAN – 3R khi xử lý chất thải nguy hại. 43

ƯƠN 5: Ế ẬN ẾN N 45

5.1 Kết luận 45

5.2 Kiến nghị 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

PHỤ LỤC 50

N MỤ N ẢN

Hình Tình hình tái sử dụng nước toàn cầu 9

Hình T lệ hướng nghiên cứu về xử lý nước thải công nghiệp theo chỉ số phân loại sáng chế quốc tế IPC 10

Hình 3 1: Nội dung nghiên cứu 15

Hình Sơ đồ công nghệ hệ thống JIAN – 3R xử lý chất thải b ng phương pháp chưng cất 17

Hình Nguyên lý hoạt động của hệ thống 19

Hình Nồng độ và hiệu quả xử lý COD nước thải có nồng độ cao 26

Hình Nồng độ và hiệu quả xử lý COD 27

Hình Nồng độ và hiệu quả xử lý TP 29

Hình Nồng độ và hiệu quả xử lý TP nước thải có nồng độ cao 30

Hình Nồng độ và hiệu quả xử lý TN 31

Hình Hiệu quả xử lý moni 32

Hình Nồng độ và hiệu suất xử lý dầu mỡ nồng độ cao 33

Hình Nồng độ và hiệu quả xử lý dầu mỡ 34

Hình Nồng độ và hiệu quả xử lý kim loại nặng Niken 34

Hình Biểu đồ lượng nước thu hồi theo thời gian của mẫu nước thải dịch thủy sản (được thu hồi 100%) 35

Hình Biểu đồ lượng nước thu hồi theo thời gian của nhóm mẫu nước thải xi mạ 36

Hình Hiệu suất xử lý nước thải tại kết thúc chưng cất và hiệu suất tại thời gian tối ưu mà hệ thống JIAN – 3R xử lý đối với nhóm nước thải xi mạ 37

Hình Biểu đồ lượng nước thu hồi theo thời gian của nhóm mẫu nước thải dầu mỡ 38

Hình Hiệu suất xử lý nước thải tại kết thúc chưng cất và hiệu suất tại thời gian tối ưu mà hệ thống JIAN – 3R xử lý đối với nhóm nước thải dầu mỡ 39

Hình Hiệu suất xử lý nước thải và hiệu suất tại thời gian tối ưu mà hệ thống JIAN – 3R xử lý nhóm nước thải dầu mỡ 40

Hình Hiệu suất xử lý nước thải và hiệu suất tại thời gian tối ưu mà hệ thống JIAN – 3R xử lý nhóm nước thả i khó xử lý 41

N MỤ ẢN Ể

Bảng Các chất gây ô nhi m ch nh trong nước thải công nghiệp 4 Bảng Đặc điểm ô nhi m một số nước thải công nghiệp điển hình 6 Bảng Phân loại nước thải công nghiệp theo phương pháp xử lý 6 Bảng Một số công nghệ xử lý nước thải được nghiên cứu và phát triển nh m xử lý các chất ô nhi m 8 Bảng Tóm tắt các phương pháp xử lý nước thải b ng phương pháp chưng cất chân không 11 Bảng Điểm khác nhau giữa chưng cất và chưng cất chân không 12 Bảng Hiệu quả loại bỏ các loại nước thải b ng công nghệ chưng cất chân không 13 Bảng Bảng so sánh ưu và nhược điểm của công nghệ chưng cất chân không 14 Bảng Bảng chi tiết thiết bị của hệ thống JIAN – 3R 20 Bảng Bảng các thiết bị phụ trợ của hệ thống JIAN – 3R 20 Bảng Bảng phân loại tính chất, đặc điểm, nơi lấy các mẫu nước thải được xử lý b ng

hệ thống JIAN – 3R 22 Bảng Phương pháp phân t ch mẫu nước thải và nước thu hồi 24 Bảng Bảng thể hiện thời gian và lượng nước thu hồi tại thời gian kết thúc quá trình chưng cất và thời gian tối ưu của nhóm mẫu nước thải xi mạ 36 Bảng 4 2: Bảng thể hiện thời gian và lượng nước thu hồi tại thời gian kết thúc quá trình chưng cất và thời gian tối ưu của nhóm mẫu nước thải dầu mỡ 38 Bảng Bảng thể hiện thời gian và lượng nước thu hồi tại thời gian kết thúc quá trình chưng cất và thời gian tối ưu của nhóm mẫu nước thải khó xử lý 40 Bảng Thể hiện số tính toán dựa trên các thiết bị tiêu thụ năng lượng trong hệ thống bao gồm (i) bơm và quạt của cooling tower, (ii) air compressor, (iii) l hơi và (iv) agitator của thiết bị 41 Bảng Giá thành một số loại hình dịch vụ xử lý chất thải nguy hại tại TPHCM 43 Bảng Ch ph xử lý dầu nhớt thải 43

ƯƠN 1: ỚI THIỆ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề

Theo Sabrina Gravel và cộng sự, ( ) đã nêu ra ngành tái chế điện tử không nhất thiết là nền công nghiệp xanh (Bakhiyi và cộng sự., 2018 ; Cheneval và cộng sự., 2016 ; Schulte và cộng sự., 2010 ) Nhiều chất độc hại tiềm tàng được tìm thấy trong chất thải điện tử, chẳng hạn như kim loại nặng và các nguyên tố khác, silica tinh thể, chất hóa dẻo và chất chống cháy (FRs) (Ceballos et al., 2014 ).Chất thải có nguồn gốc từ thiết bị điện và điện tử (nghĩa là chất thải điện tử) gây ra các vấn đề nghiêm trọng cho môi

trường địa lý Sự không đồng nhất và phức tạp của chất thải điện tử, có chứa chất độc hại

và độc hại, rất khó phân hủy và được phân loại là vật liệu nguy hiểm

Theo nghiên cứu của Sana Khan và cộng sự, ( ) đã chỉ ra ngành công nghiệp dệt may đã sử dụng nhiều hóa chất trong nước thải dệt nhuộm thì thuốc nhuộm gây ra các vấn đề ô nhi m do trong nước thải có chứa Hydrosulfide là chất ngăn chặn sự đi qua của ánh sáng qua cơ nước, giảm oxi từ đó gây bất lợi cho hệ sinh thái nước Khoảng 40% chất màu được sử dụng có chứa clo hữu cơ, một chất gây ung thư Kim loại nặng hiện diện trong nước thải công nghiệp dệt may không bị phân hủy sinh học, do đó t ch lũy trong cơ thể dẫn đến các triệu chứng bệnh khác nhau

Nước có nồng độ chất ô nhi m cao gây nguy hại đến môi trường ngày càng gia tăng

do xự phát thải của khu công nghiệp ngày càng nhiều Điều đó dẫn đến sự thiếu hụt nguồn nước cho các hoạt động xã hôi, sản xuất từ đó nguồn tài nguyên nước ngày càng khan hiếm và thiếu hụt Nhiều loại nước thải khó xử lý b ng các phương pháp khác như nước thải thuộc da chứa nhiều nồng độ Crom (Cr3+ = 5000 mg/l và nhiều muối vô cơ khác), nước thải xi mạ (Ni = 85 mg/l, Cr = 100 mg/l,Cu = 200 mg/l) và nhiều loại nước thải ô nhi m khác nhưng mà vẫn chưa có công nghệ để xử lý một cách triệt để các chất ô nhi m nặng trên Ở nhiều quốc gia đang phát triển, hơn chất thải công nghiệp chưa qua xử lý được xả vào nguồn nước và gây ô nhi m nguồn nước cấp (WWAP, 2009) Nước thải công nghiệp có thể chứa một loạt các chất gây ô nhi m Một số nguồn lớn nhất của chất thải công nghiệp độc hại bao gồm khai thác mỏ, nhà máy bột giấy, thuộc da, các nhà máy đường và sản xuất dược phẩm

Do đó đề tài nghiên cứu “ Đánh giá khả năng xử lý nước thải công nghiệp b ng hệ

được đặt ra là vừa xử lý các loại chất thải nồng độ cao do nhà máy phát sinh trong quá trình hoạt động mà khó xử lý b ng phương pháp khác hiện nay, vừa thu hồi nguồn tài nghiên nước từ chất thải công nghiệp nhờ vậy có thể tái sử dụng nguồn nước xả thải cũng như đồng thời tiếp kiệm được kinh phí trong quá trình xử lý

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Các mục tiêu đề ra của đề tài bao gồm:

- Đánh giá khả năng xử lý nước thải công nghiệp nồng độ cao theo phương pháp chưng cất chân không của hệ thống JIAN – 3R

- Đánh giá khả năng thu hồi nước từ nước thải công nghiệp của hệ thống JIAN – 3R

- Đánh giá hiệu quả sử dụng nước và năng lượng trong quá trình xử lý từ đó đưa

ra kết luận về kinh tế khi áp dụng trong thực tế

1.3 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu được tiến hành trên mô hình pilot của hệ thống JIAN – R được đặt tại khuôn viên nhà thi đấu của trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Ch Minh Dĩ n, Bình Dương Hệ thống xử lý 31 mẫu chất thải công nghiệp thuộc nhiều lĩnh vực trong cuộc sống đã được nhóm thử nghiệm như mẫu nước thải thủy sản có nồng độ COD =

194500 mg/l; mẫu nước thải Niken có nồng độ TP = 60000 mg/l, TN = 11000 mg/l, Ni =

4800 mg/l và các loại nước thải có nồng độ chất ô nhi m cao khác Các mẫu này được lấy

từ các khu chế xuất, nhà máy xử lý nước thải, công ty sản xuất cũng như nhà máy xử lý nước tập trung khu công nghiệp tại các tỉnh thành của Việt Nam

Nước thải đậm đặc như nước thải thuộc da, rỉ rác, xi mạ, thủy sản, dầu nhớt, mỡ của nhà máy, khu công nghiệp, khu chế xuất được xử lý Nước thu hồi sau hệ thống được phân t ch và đánh giá chất lượng dựa trên các thông số phân tích bao gồm: pH, COD, TSS, NH4+, NO2-, NO3-, TP, TN, độ ẩm

ƯƠN 2: ỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan về nước thải công nghiệp

2.1.1 Định nghĩa nước thải ngành công nghiệp

Nước thải công nghiệp là nước thải từ các quy trình công nghệ, bao gồm nước thải

từ các quy trình công nghệ, từ các thiết bị vận hành sản xuất, nước chảy tràn bề mặt từ các quy trình công nghệ và khu tập kết nguyên vật liệu và các hoạt động phụ bao gồm như nước thải từ khu vực vệ sinh thiết bị và dung cụ, ph ng th nghiệm và xưởng bảo dưỡng Một số ngành công nghiệp phát thải nồng độ COD trong nước thải tới hàng ngàn hoặc thậm ch chục ngàn, trong khi nước thải đô thị nói chung chỉ hơn vài trăm Khả

năng phân hủy sinh học nước thải công nghiệp khó hơn hẳn so với nước thải đô thị Kim loại nặng và nồng độ độc hại thường có số lượng lớn hơn nước thải đô thị, điều này đã làm tăng sự khó khăn trong việc xử lý nước thải công nghiệp Một số chất ô nhi m trong nước thải công nghiệp có thể gây ra bởi nhiều lý do khác nhau Các chất ô nhi m có thể

là nguyên liệu thô cho quá trình sản xuất hoặc tạp chất trong nguyên liệu thô của quá trình sản xuất Sau đó, quy trình sản xuất các sản phẩm phụ và tiền xử lý hoặc xử lý

nước Các chất gây hại ch nh trong nước thải công nghiệp, phần v ng theo các nhóm của

nó, Bảng 2.1 (Wang và Ren )

ảng 2 1: c chấ g y nhi ch nh ng nước hải c ng nghiệ

màu, máy móc, công nghiệp mạ điện

nhuộm, da, công nghiệp mạ điện và nhà máy lọc dầu, … vv

3 Hg và các hợp chất của nó Clo-kiềm, chất nổ, thuốc trừ sâu, hóa

chất, dụng cụ, mạ điện, tinh chế thủy ngân, … vv

4 Cd và các hợp chất của nó Khai thác kim loại, luyện kim, mạ điện,

hóa chất, gia công kim loại, pin, … vv

5 Cr và các hợp chất của nó Khai thác, luyện kim, mạ điện, hóa chất,

kim loại gia công, pin, chuyên ngành thủy tinh,

6 s và các hợp chất của nó Chế biến quặng, dược phẩm, luyện kim,

hóa chất, sơn, thuốc trừ sâu, phân bón và công nghiệp khác

hợp, hóa chất, thuốc nhuộm, dược phẩm

và các ngành công nghiệp khác

kim loại, tổng hợp acrylic, acrylonitril, công nghiệp tinh chế và ngành công nghiệp vàng, …vv

9 Pb và các hợp chất của nó Luyện kim, hóa chất, thuốc trừ sâu, nổ

xăng, sơn chì, công nghiệp men

dầu, chế biến khí thiên nhiên

dầu, công nghiệp chế biến dầu khí, vv

mg L gấp gần so với nước thải đô thị và nồng độ biến động lớn do nhiều loại sản

phẩm công nghiệp và quá trình sản xuất khác nhau (Shui, 2012)

ảng 2 2: Đặc điể nhi ố nước hải c ng nghiệ điển h nh

TN (mg/L)

TP (mg/L)

đường

2.1.2 Ph n ại nước hải c ng nghiệ

Nước thải công nghiệp được phân loại theo các ngành nghề công nghiệp phát sinh

ra loại nước thải đó, nước thải có thể phân loại theo các chất ô nhi m trong nước theo các quá trình như sau bảng sau

ảng 2 3: Ph n ại nước hải c ng nghiệ he hư ng h xử (Shui, 2012)

1 Dầu mỡ và chất rắn lơ lửng cát, các oxit và

hydroyt kim loại, sợ, mũ cao su Cơ học có thể kết hợp hoặc không kết tủa với phương

pháp kết tủa tạo bông ( lọc, lắng, tuyển nổi)

2 Các chất hữu cơ h a tan hay ở dạng nhũ V

dụ thuộc nhuộm, hoạt động bề mặt trong chất giặt, phenol và dẫn xuất, các hợp chất

Phương pháp hấp phụ

và clorua

cách thay đổi pH và sử dụng kết tủa b ng muối sunphit

hóa học oxy hóa khử

5 Muối axit và bazo mạnh, chất hữu cơ ion

hóa ( trao đổi ion) và không ion hóa ( thẩm thấu ngược)

Xử lý b ng trao đổi ion hoặc thẩm thấu ngược

6 Đường, phenol, và một số chất hữu cơ d

phân hủy khác

Các phương pháp sinh học hiệu kh , yếu kh tự nhiên

Một số loại nước thải công nghiệp thường gặp khó khăn trong quá trình xử lý như nước thải cà phê, bia, đường, cao su, xi mạ, sản xuất giấy…

2.1.3 Tình hình ô nhi nước thải nồng đ cao của khu công nghiệp ảnh hưởng đến i ường

Các hợp chất hữu cơ và các kim loại nặng phát sinh từ các quá trình công nghiệp hiện đại, nếu thải ra ngoài môi trường, có thể gây tác động đến sức khoẻ con người và các thảm hoạ môi trường Ngành công nghiệp phải có trách nhiệm đảm bảo nước thải được

xả ra n m trong tiêu chuẩn cho phép và chấp nhận chi phí cho việc xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn

Báo cáo “Tổng cục Môi trường”, t nh đến tháng , cả nước có khu công nghiệp ( KCN) đang hoạt động có các hệ thống XLNTTT của các KCN xử lý

khoảng lượng nước thải phát sinh Trong số này, đã có KCN đầu tư lắp đặt thiết

bị quan trắc nước thải tự động, liên tục đạt t lệ trên Cả nước hiện có CCN được quy hoạch đã đi vào hoạt động, trong đó có CCN có hệ thống xử lý nước

thải tập trung chiếm ,

Sở TN MT Hà Nội, T nh đến tháng , Hà Nội có KCN, CCN đang hoạt động có Trạm XLNT đã vận hành, CCN đang đầu tư xây dưng trạm XLNT và CCN đang chuẩn bị đầu tư xây dưng trạm XLNT Tổng công suất thiết kế của các Trạm XLNT đang hoạt động đạt m3.ngày.đêm, tuy nhiên công xuất xử lý thực tế trung bình chỉ khoảng

Nhược điểm:

XLNT ở nhiều nơi tốn hóa chất, không tối ưu Việc sử dụng hóa chất không đúng liều lượng làm các hoạt động xử lý không những không xử lý mà còn gây nên rủi ro càng cao khi các nhà máy bất ngờ xả các chất độc hại hay một lượng lớn chất bẩn vào hệ thống thoát nước mà không xử lý sơ bộ

Ở nhiều nơi, chủ đầu tư và đơn vị quản lý vận hành các trạm XLNT tìm cách giảm tối đa chi ph vận hành như giảm chi ph năng lượng, hóa chất vận hành, giảm số mẫu phân tích, tránh vận hành bơm và máy thổi khí vào các giờ cao điểm, không bổ sung hóa chất (N, P, polymers, Clo…) như quy trình yêu cầu

ảng 2 4: M t số công nghệ xử nước thải được nghiên cứu và phát triển nhằm xử lý các

chất ô nhi m

Oxy hóa không kh

ướt xúc tác

Nước thải nhũ hóa Nước thải TNT Nước thải hóa học

Loại bỏ 86,4%

CODCr tại 220C và 86% CODCr tại

220, 1.2 MPa O2

Mingming Luan và cộng sự ,

Keo tụ điện hóa Nước thải xi mạ Hiệu quả xử lý

, đối với tất cả kim loại tại mật độ

d ng điện = 9,4 mA/cm2, t = 30 phút ở pH = 5

Hiền và cộng sư,

2016

Plasma Nước thải dầu ô liu Nồng độ COD của

dầu ô liu giảm 94.42%

Ibrahimoglu và Yilmazoglu, 2018

2.2 Tái sử dụng nước thải công nghiệp

2.2.1 n hế giới

Tái sử dụng nước trong sản xuất công nghiệp bắt đầu tại M vào những năm nước thải sau xử lý được khử tr ng và sử dụng trong dây chuyền sản xuất th p Tại Thủy Điển, từ năm đến năm , tổng lưu lượng tái sử dụng nước tăng từ - lần Ở Isreal, nước thải công nghiệp được thu gom vào các hệ thống xử lý nước thải, hơn lượng nước thải của các hộ gia đình được tái sử dụng, đạt tới triệu m3 nước năm; khoảng lượng nước d ng để tưới tiêu là nước thải đã qua tái sử dụng

Tại Nhật Bản, do hạn chế về nước nên ứng dụng tái sử dụng nước từ rất sớm, nhờ vậy, năm đã có , dân số tại các thành phố lớn hơn dân được sử dụng nước sạch Ở Singapore, năm đã xử lý và cung cấp nguồn nước tái sử dụng với chất lượng khá cao (đáp ứng tiêu chuẩn sử dụng cho ăn uống), cấp trực tiếp cho ngành công nghiệp, các trung tâm thương mại và t a nhà Trung Quốc đã đạt được tỉ lệ tái sử dụng nước trên tổng số thành phố lớn ( ) và t lệ tái sử dụng cao nhất đạt

ưới tiêu ạo quang cảnh 21%

Phổ cập nước ngầm 2%

ạt đ ng giải 6%

Phục vụ đ hị 8%

i ử dụng àm nước uống

gi n iếp 2%

ưới tiêu nông nghiệp 32%

Công nghiệp 19%

ải hiện môi ường 8%

Kh c 2%

nh 2 1: nh h nh i ử dụng nước àn cầu ( EPA,2012)

2.2.2 iệ Na

Về phía các nhà khoa học Việt Nam, đã có nhiều nghiên cứu về tái sử dụng nước thải và đạt được một số kết quả đáng kh ch lệ: tác giả Trà Văn T ng và cộng sự ( ) đã thực hiện đề tài nghiên cứu trên quy mô pilot, về ứng dụng màng lọc (MBR) và hệ thống bùn hoạt tính, kết hợp siêu lọc để tái sử dụng nước thải công nghiệp trên địa bàn TP HCM Kết quả cho thấy, hiệu suất loại COD của mô hình MBR và bùn hoạt tính kết hợp siêu lọc lần lượt là 85,33% và 84,05% Nguy n Xuân Hoàn và cộng sự ( ) đã tiến hành nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm b ng công nghệ lọc màng nano, cho thấy hiệu suất loại bỏ màu và muối lần lượt là 93% và 60%

2.3 Xử nước thải bằng hư ng h chưng cất

Chưng cất là quá trình dựa trên nhiệt độ sôi khác nhau của các chất lỏng tham gia

nh m tách các chất lỏng có áp suất hơi khác nhau tại cùng một nhiệt độ Nếu đưa năng lượng vào hệ thống, vì có áp suất hơi khác nhau nên chất có áp suất hơi cao hơn (nhiệt độ sôi thấp hơn) bốc hơi nhiều hơn các chất khác Vì thế mà nồng độ của chất có nhiệt độ sôi thấp hơn trong phần cất cao hơn là ở trong hỗn hợp ban đầu

Xử nước hải công nghiệp bằng hư ng

h p hóa nói chung 35%

Xử nước hải công nghiệp bằng hư ng

h p sinh học 19%

Xử nước hải công nghiệp qua nhiều giai

đ ạn 14%

Xử bùn hải công nghiệp 5%

ản chất nước nhi m bẩn trong nước hải công nghiệp 3%

hất hấp hụ, chất ợ ọc, … 4%

c qu trinh ch ử dụng c c àng hẩm hấu 3%

c nghiên cứu kh c 17%

nh 2 2: ỷ ệ hướng nghi n cứu về xử nước hải c ng nghiệ he chỉ ố h n ại

ng chế quốc ế P (Thomson Innovation)

ảng 2 5: Tóm tắ c c hư ng h xử nước thải bằng hư ng h chưng cất chân

Các ngành công nghiệp này

là chế biến khí tự nhiên , sản xuất hóa dầu , chế biến nhựa than , sản xuất rượu , tách khí hóa lỏng , sản xuất dung môi hydrocarbon

Chưng cất đa

hiệu ứng

Hơi nước được đun sôi tại thiết

bị đầu tiên rồi từng tự qua các thiết bị tiếp theo Đến thiết bị cuối thì nước bay hơi được ngưng tụ lại

b ng cách giảm áp suất

Phương pháp này thường áp dụng để tách các chất thành phần của tinh dầu

Chưng cất nén

hơi Nước được làm nóng trước trong một bộ trao đổi nhiệt ngang

b ng Sau đó, nước bên trong các ống của thiết bị s bay hơi và thu hồi bởi một máy n n cơ bên ngoài

Chưng cất hơi nước được sử dụng trong việc cô lập các loại tinh dầu, sử dụng rộng rãi trong các nhà máy lọc dầu và nhà máy hóa dầu

2.4 hưng cất chân không

2.1.1 Khái niệm và nguyên lý

Chưng cất chân không là phương pháp chưng cất tương tự như chưng cất thông thường khác ngoại trừ nó hoạt động ở áp suất rất thấp Phương pháp chưng cất này cho

ph p hỗn hợp sôi ở nhiệt độ thấp hơn và do đó trách bị biến động bởi nhiệt Nguyên lý làm việc của quá trình chưng cất chân không là quá trình di n ra dưới áp suất kh quyển

và trong chân không được gọi là chưng cất chân không p suất thấp cho ph p hóa hơi ở nhiệt độ thấp v dụ ở nhiệt độ atm, nhiệt độ sôi của nước là F ( C) trong khi đó

ở chân không Hg, nó sôi ở nhiệt độ F ( C) Do đó, quá trình chưng cất chân không không ảnh hưởng đến sự phân hủy nhiệt, phân hủy chất lỏng, chất phụ gia của nó

mà hơn thế nữa, việc làm nóng và làm mát đều cần t năng lượng hơn và giúp nó tiết

kiệm năng lượng (King và cộng sự, )

ảng 2 6: Điể kh c nhau gi a chưng cấ và chưng cấ ch n kh ng

Định nghĩa Chưng cất là một k thuật được sử dụng

để tách các thành phần khác nhâu được

thực hiện dưới áp suất kh quyển

Chưng cất chân không là một k thuật được sử dụng để tách các thành phần hỗn hợp ở áp suất giảm

p lực Chưng cất sử dụng áp suất gần giống áp

suất kh quyển ( khoảng , – 1,5 atm)

Chưng cất chân không sử dụng điều kiện áp suất rất thấp

Học thuyết Chưng cất được sử dụng để tách phần sôi

thấp của hỗn hợp Chưng cất chân không cho ph p tách các thành phần d dàng b ng cách hạ thấp điểm sôi

Phân số Chưng cất tách phần nh của hỗn hợp Chưng cất chân không tách phần nặng của hỗn

hợp

Sự giảm của các thành phần ch nh Chưng cất không ảnh hưởng đến sự giảm

xuống của các thành phần

Chưng cất chân không cho ph p các thành phần được tách ra mà không bị phân hủy bởi nhiệt (

vì môt số thành phần bị phân hủy ở nhiệt độ )

2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến qu nh chưng cất chân không

Ảnh hưởng của đến qu nh chưng cất chân không

Theo nghiên cứu của Long Yan và các cộng sự, (2014) thì ảnh hưởng của các giá trị

pH đến chất lượng nước ngưng tụ được nghiên cứu trong quá trinh chưng cất chân không

ở p - Mpa và thời gian hoạt động là phút Theo kết quả cho thấy việc loại nỏ COD và TDS đều tăng đáng kể khi tăng giá trị pH Khi pH ban đầu , cả tăng nh

và có xu hướng ổn định sau đó

Ảnh hưởng của áp suấ đến qu nh chưng cất chân không

Theo nghiên cứu của Wei.M và các cộng sự, (2010) thì trong nước thải nhà máy sản xuất than cốc giá trị COD mg L và NH3-N mg L cho lần lượt qua hệ thống chưng cất chân không ở áp suất - Kpa, - Kpa, - Kpa, - Kpa th nghiệm cho thấy các giá trị COD và NH3-N đều tăng giảm khác nhau ở áp suất từ - Kpa đến –

Kpa và giá trị EC giảm rất đáng kể so với giá trị ban đầu μS cm riêng CN hoàn

toàn không phát hiện trong mọi điều kiện

Sau đó cố định áp suất – Kpa cho qua thiết bị ngưng tụ ở phút và phút cho thấy chưng cất chân không loại bỏ chất ô nhi m hưu cơ kh k o dài thời gian chưng cất giá trị NH3-N mg L đáp ưng tiêu chuẩn xã thải ở Trung Quốc

Ảnh hưởng của nhiệ đ đến qu nh chưng cất chân không

Cũng theo nghiên cứu của Wei.M và các cộng sự, (2010) thì vẫn tiếp tục đối với th nghiệm mục nghiên cứu tiếp theo về hiệu suất xử lý quá trình chưng cất chân không ở áp suất - Kpa và T ở lần lượt , , , C thu được giá trị COD giảm dầm từ - C nhưng giảm đáng kể ở T lần lượt , C, việc loại bỏ COD tối ưu ở nhiệt ở p -

Kpa và nhiệt độ T C có giá trị mg L

2.1.3 Hiệu quả loại bỏ các chất ô nhi m của m t số loại nước thải bằng công nghệ chưng cất chân không

ảng 2 7: iệu quả ại bỏ c c ại nước hải bằng c ng nghệ chưng cấ ch n kh ng

NH3 gần

Mao và các cộng

sự

Ưu và nhược điểm của công nghệ chưng cất chân không

ảng 2 8: Bảng nh ưu và nhược điểm của công nghệ chưng cất chân không

Ưu điểm của công nghệ chưng cất chân

Nhận xét

Có rất nhiều công nghệ chưng cất khác nhau với nhiều thiết bị nh m đáp ứng cho việc phục vụ các mục đ ch khác nhau trong công nghiệp Tuy nhiên vẫn còn nhiều hạn chế trong quá trình sử dụng như nhông tương th ch với các nguồn nhiệt ở nhiệt độ cao hơn do các vấn đề mở rộng trong quá trình bay hơi, khó giảm quy mô xuống k ch thước nhỏ do độ phức tạp và số lượng lớn các bộ phận cần thiết, chi ph sử dụng, t nh kinh tế vẫn c n hạn chế Ch nh vì vậy mà hệ thống xử lý JIAN – R với các thiết bị đơn giản

nh m giúp các hoạt động xử lý một cách hiệu quả, tiếp kiệm kinh tế đồng thời khắc phục hạn chế của các công nghệ khác

ƯƠN 3: P ƯƠN P ÁP N ÊN ỨU

3.1 N i dung nghiên cứu

3.2 Mô hình nghiên cứu

3.2.1 Mô hình nghiên cứu

nh 3 1: N i dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu

Vận hành đánh giá

Khả năng xử lý nước thải công nghiệp nồng độ cao của hệ thống

Khả năng thu hồi nước từ nước thải công nghiệp

Hiệu quả sử dụng nước và năng lượng từ

đó kết luận kinh

tế và áp dụng trong thực tế

Hệ thống JIAN – R được phát triển công nghệ và lắp ráp bởi công ty

Kyowakiden (Nhật Bản) Là công ty thiết kế, sản xuất, lắp đặt, bảo trì các hệ thống điện,

hệ thống thông tun, máy móc, k thuật liên quan đến hệ thống xử lý môi trường

Hệ thống JIAN – 3R là một thiết bị để tách chất lỏng rắn trong khi cô đặc nước thải trong môi trường chân không; thiết bị áp dụng nguyên lý chưng cất, khử nước, cô đặc hoặc làm khô và hóa rắn nhầm làm nước được tách và thu hồi được thành một thành phần nước đã được xử lý các chất ô nhi m khác nhau Do đó, tải trọng giảm và nó có thể được xử lý d dàng ngay cả khi nó chảy đến cơ sở xử lý nước thải hiện có Ngoài ra các chất thải công nghiệp h a tan trong nước được thu gom và nước được thu hồi và tái sử dụng từ đó giảm khối lượng và giảm chi phí chất thải công nghiệp b ng cách lấy dư lượng chưng cất của

Chữ 3R trong hệ thống JIAN – 3R là viết tắt của 3 chữ Recycle, Reuse và Reduce, công nghệ được phát triển nh m thu hồi các vật có giá trị từ chất thải đồng thời sử dụng hiệu quả các nguồn lực hạn chế, thu hồi nước từ nước thải và tái sử dụng nước sau thu hồi cũng như giảm chi phí xử lý chất thải công nghiệp thông qua việc giảm khối lượng chất thải

Hệ thống JIAN – 3R pilot thử nghiệm có k ch thước: Chiều dài x chiều rộng x chiều cao là 1205m x 150m x 1849m Khối lượng của máy là 930 kg với công suất mà máy thực hiện là 20 – L nước thải / giờ Đồng thời hệ thống còn có nhiều loại hệ thống với công suất khác nhau nh m đáp ứng với thực tế thị trường sử dụng

3.2.2 S đồ công nghệ

nh 3 2: S đồ công nghệ hệ thống JIAN – 3R xử lý chất thải bằng hư ng h chưng

cất

Nước thải nồng độ cao trước khi cho vào hệ thống cần thỏa mãn các điều kiện

mà hệ thống JIAN – 3R cho phép xử lý Hơi nóng từ l hơi đi qua một van giảm áp để giảm nhiệt độ và áp suất trước khi đi vào máy Máy có một lớp vỏ bọc giảm nhiệt được bọc xung quanh khoang ch nh, hơi nóng được đưa vào bên trong s làm nóng khoang chính lên tới nhiệt độ 50oC – 60oC và trong khoang máy s được đưa về áp suất chân không (-81 kPa) nhờ bơm chân không Từ đó nước trong chất thải s được cung cấp nhiệt và bốc hơi bay lên qua một khoang gồm các lớp bông lọc nh m ngăn các chất cặn bẩn nhỏ bị lôi cuốn c ng hơi nước, sau đó hơi nước s được giải nhiệt, ngưng tụ và thu hồi tại bình ngưng tụ, đồng thời phần cặn rắn cô đặc lại s được lấy ra qua cổng xả của buồng chưng cất

3.2.3 Nguyên lý làm việc của hệ thống JIAN – 3R:

Đo pH và cân mẫu nước đầu vào

Kiểm tra điều kiện vận hành của hệ thống

Áp suất l hơi – 6 Bar

Cho mẫu vào vận hành

Khi đó áp suất trong buồng chưng cất (-81 kPa)

Cánh khuấy đảo trộn đều chất thải trong máy

Hơi nước được tách

ra và bay hơi

Nhiệt độ trong buồng chưng cất 50 - 60  C

Hơi nước đi qua bộ lọc nh m giữ cặn lại

Hơi nước được giải nhiệt và ngưng tụ

Nước được ngưng tụ được thu hồi và thải

ra ngoài

Chất thải được cô đặc

lại

Chất thải sau cô đặc

được thu hồi

Điều kiện vận hành của mô hình thí nghiệm

Áp suấ ò h i cung cấp

Đảm bảo áp suất l hơi Phơi có áp suất từ 4 – 6 Bar nh m đảm bảo đủ áp suất hơi

để cung cấp cho quá trình chưng cất trong buồng máy ch nh của hệ thống

Ưu điểm của hệ thống JIAN – 3R

Hệ thống JIAN – R này không phát ra kh độc, m i cũng như tiếng ồn trong quá trình vận hành bởi vì hệ thống làm việc trong môi trường khép kín Từ đó không gây ảnh hưởng đến xung quanh trong quá trình vận hành, có khả năng làm giảm đáng kể khối lượng chất thải công nghiệp sau quá trình xử lý, khả năng loại bỏ chất ô nhi m tốt nhờ vậy mà hệ thống thực hiện xử lý với chi phí thấp

Máy có thể hoạt động tự động với 2 chế độ "Hoạt động theo mẻ" hoặc "Hoạt động liên tục", có nhiều công suất vận hành khác nhau (từ l h đến l h) để d dàng vận hàng tùy vào nhu cầu mà công ty hoặc danh nghiệp cần sử dụng, hoạt động tốt đối với các mẫu chất thải hỗn hợp có nồng độ cao mà không bị ảnh hưởng bởi tính chất cũng như thành phần từ đó hiệu suất xử lý và thu hồi đạt tối ưu Do hệ thống sử dụng chủ yếu b ng hơi nóng nên chi ph hoạt động của hệ thống và bảo dưỡng thấp; thời gian hệ thống hoạt động lâu dài (10 – năm); tiếp kiệm năng lượng, thích hợp cho việc xử lý các chất thải nguy hại nồng độ cao trước khi thải ra môi trường

Tuy nhiên không phải tất cả các loại nước thải đều có thể xử l được b ng công nghệ này, công nghệ này chỉ tiếp kiệm khi xử lý các chất thải có nồng độ cao còn các chất thải nồng độ vừa và thấp thì khá tiếp kiệm.Chính vì vậy cần phải xác định loại chất thải có khả năng xử lý b ng hệ thống JIAN – 3R

nh 3 3: Nguyên lý hoạ đ ng của hệ thống

Chi tiết mô chính ( hệ thống chưng cất chân không JIAN – 3R )

ảng 3 1: Bảng chi tiết thiết bị của hệ thống JIAN – 3R

Thân máy JIAN – 3R

Chứa cánh khuấy, thực hiện quá trình chưng cất chân không

Tủ điện điều khiển hệ thống

Tủ điện cung cấp điện và điều hành hệ thống vận hành

Bể trao đổi nước cho bơm

chân không Trao đổi nhiệt độ với môi trường từ đó ngưng tụ nước Thiết bị ngưng tụ

Ngưng tụ hơi nước từ đó nước giảm nhiệt độ và chuyển thành thể lỏng

Trục khuấy của máy

Động cơ quay cánh khuấy trong buồng chưng cất

Cửa nạp liệu

Cửa để đưa chất thải dạng lỏng vào buồng chưng cất

Bơm chân không

Loại bỏ các chất kh , hơi nước ra khỏi buồng nh m tạo ra một môi trường chân không hoặc gần chân không, từ đó tạo không gian áp suất thấp hơn áp suất khí quyển

3.2.4 Thiết bị phụ trợ cho hệ thống JIAN – 3R

ảng 3 2: Bảng các thiết bị phụ trợ của hệ thống JIAN – 3R

L hơi Cung cấp nhiệt l hơi cho quá trình hoạt động của máy

JIAN – 3R

Máy bơm l hơi Máy bơm giúp cung cấp nước vào l hơi

Tháp giải nhiệt D ng để trao đổi nhiệt độ của d ng nước b ng ra ngoài

môi trường

Bơm cho tháp giải nhiệt Cấp nước cho tháp giải nhiệt

Máy nén khí (VA-51) Cung cấp áp suất nh m tự động đóng mở các van trong

Kiểm tra hệ thống trước khi vận hành

Bật các thiết bị phụ trợ hệ thống, máy JIAN – 3R

Trước khi vận hành cần đảm bảo điều kiện vận hành và

mẫu

Cho mẫu vào máy, vận hành hệ thống, kiểm tra bọt trong

Lấy mẫu nước thu hồi, chất

cô đặc, đo các chỉ tiêu

3.3 Phư ng h nghi n cứu

3.3.1 Phư ng h vận hành

nh 3 4: S đồ vận hành hệ hống

Đặc điểm mẫu vận hành

Sau đây nhóm lập bảng danh sách và liệt kê các mẫu nước nhóm đã thực hiện bàng hệ thống JIAN – 3R Nhóm thể hiện tính chất, đặc điểm, nơi lấy mẫu mà nhóm đã lấy trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu

pH của mẫu thực hiện

Trước khi vận hành mẫu nước thải cần kiểm tra pH và điều chỉnh pH của mẫu sao cho ph hợp trước khi vào hệ thống chưng cất Máy hoạt động hiệu quả và không bị ảnh

hưởng khi mẫu đầu chất thải xử lý có pH > 5

Nếu pH của mẫu có giá trị s làm làm hư hỏng thiết bị bên trong hệ thống chưng cất khi vận hành, do đó cần phải sử dụng hóa chất ( như xút NaOH ) để điều chỉnh lại pH sao cho phù hợp khi cho vào hệ thống

Đặc tính của mẫu vận hành: Mẫu vận hành phải đảm bảo các tính chất như sau: không

độc, không phát sinh kh độc hại, mẫu vận hành là chất không cháy nổ,…

ảng 3 3: Bảng phân loại tính chấ , đặc điể , n i ấy các mẫu nước thải được xử lý bằng

(VG – 06)

COD cao Dầu = 701,400 mg/l TSS = 2500 mg/l

Bể Tách dầu mỡ – Co.opmart Linh Trung

(VG- 19)

COD = 3088 mg/l

TP = 25,14 mg/l

NH4 = 13,34 mg/l Nước thải sản xuất Inox – KCN (VG –

22)

COD = 3110 mg/l

TP = 34,71 mg/l

NH4 = 12,36 mg/l Nhóm mẫu nước

thải xi mạ

Niken (VG – 07) Ni = 4800 mg/l

TN = 11000 mg/l

TP = 60000 mg/l

Alkalinity (VG – 08) pH = 9,9

TP = 493 mg/l cid Tái sinh (VG – 09) pH = 1,3

TP = 137 Mẫu Tổng hợp ( Niken lkalinity

cid Tái sinh) (VG – 10)

Ni = 3300 mg/l

TN = 9000 mg/l

TP = 16000 mg/l Nước thải thuộc

TP = 20,6 mg/l

NH4 = 90,46 mg/l Nước thải cà phê Nước thải cà phê bể điều h a (VG –

17)

COD = 5625 mg/l

TN = 139 mg/l

NH4 = 9,5 mg/l

3.3.2 Phư ng pháp nghiên cứu

Đ nh gi khả năng xử nước thải công nghiệp nồng đ ca he hư ng h chưng cất chân không

Mẫu chất thải công nghiệp nồng độ cao đầu vào, mẫu đầu ra sau chưng cất s được lấy đầy trong chai nhựa Chai lấy mẫu được theo từng mẫu vận hành Mỗi mẫu lấy một lượng vừa đủ phân tích các chỉ tiêu cần thiết (COD, TP, NH4+-N, TN, Dầu, kim loại) Từ

dó xác định khả năng và hiệu quả xử lý chất thải của hệ thống

Đ nh gi khả năng hu hồi nước của hệ thống chưng cất áp suất chân không

Trong quá trình vận hành hệ thống JI N – R, lượng nước thu hồi được cài đặc xác định b ng cách cứ phút lần từ đó ghi lại kết quả nhiệt độ trong quá trình chưng cất, trong hệ thống; áp suất chân không và khối lượng nước thu hồi Xem xét thời gian, lượng nước thu hồi hoàn toàn trong môi trường chân không (áp suất âm, nhiệt độ thấp) được ghi của hệ thống từ đó xác định tốc độ và hiệu suất thu hồi nước chưng cất

Phư ng h ấy mẫu vận hành và mẫu thu hồi

Trong nghiên cứu này mẫu chất thải được lấy từ các khu chế xuất, nhà máy xử lý nước thải của công ty sản xuất cũng như nhà máy xử lý nước tập trung khu công nghiệp tại khu vực Việt Nam

Sau khi thử nghiệm xử lý bởi hệ thống JI N- R, mẫu nước thu hồi, mẫu chất thải

cô đặc trong buồng chưng cất (nếu có) được lấy và bảo quản, trữ lạnh ph ng th nghiệm trước khi tiến hành thực nghiệm

Phư ng h h n ch chấ ượng nước thải và nước thu hồi

Phương pháp phân t ch các chỉ tiêu để đánh giá chất lượng nước được tiến hành tại phòng Thí nghiệm Môi trường – Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM dựa trên tài liệu APHA – Standard methods for Examination of Water and Wastewater, 20th version, 1998 và TCVN

ảng 3 4: Phư ng h h n ch ẫu nước thải và nước thu hồi

dụng

+

B Electrometric

NH4+ -N 4500 – NH3 APHA 1995 mg/L Máy chưng cất Buchi >5mgN/L COD

5220 – Phương pháp xác định COD b ng K2Cr2O7 –

“Standard Methods”

TP 4500-TP Standard Methods mg/L Tủ phá mẫu

ƯƠN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Đ nh gi khả năng xử lý chất ô nhi m của hệ thống JIAN – 3R

Nồng độ các chất ô nhi m của các mẫu nước thải và nước thu hồi được phân tích theo các phương pháp kiểm định môi trường Các số liệu được trình bày dưới dạng bảng của từng loại nước thải dưới bảng phụ lục từ trang 67 – 71 Qua các số liệu đó ta có thể

đánh giá được khả năng loại bỏ chất ô nhi m của hệ thống JIAN – 3R

4.1.1 Khả năng ại bỏ COD

Nồng độ đầu vào COD dịch tôm thủy phân rất cao mg L Hiệu quả xử lý COD mẫu dịch tôm thủy phân thu hồi và đạt hiệu suất rất cao lần lượt , và , , d hiệu quả xử lý rất nhưng do nồng độ COD đầu vào rất cao do đó sau xử lý nồng độ COD đầu ra mẫu dịch tôm thủy phân vẫn c n vượt gấp hơn lần so với QCVN BTNMT Cột B (COD mg L) Qua kết quả thử nghiệm với mẫu dịch tôm thủy phân nồng độ càng đậm đặc hiệu quả loại bỏ càng cao Điều này cho thấy chưng cất chân không th ch hợp cho loại bỏ chất ô nhi m hữu cơ có nồng độ cao và các phương pháp khó mà xử lý đạt hiệu quả

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00

0 50000

nh 4 1: Nồng đ và hiệu quả xử O nước hải có nồng đ ca

nh 4 2: Nồng đ và hiệu quả xử O

Nồng độ COD đầu vào dầu nhớt thải (VG- ) là 5837,8mg/L và đầu ra mg L, hiệu suất loại bỏ COD là , Nồng độ đầu vào nước thải cà phê (VG- )

mg L và đầu ra mg L, hiệu suất loại bỏ COD là Từ đó cho thấy, nồng độ đầu vào của nước thải dầu thớt và nước thải cà phê gần như tương đương nhau nhưng nồng

độ đầu ra của loại nước lại chênh lệch rất lớn Nguyên nhân dẫn đến nồng độ đầu ra của nước thải cà phê cao là do có chứa các loại đường khác nhau như glucozo và saccarozo từ các quá trình sản xuất và các chất nhầy (Avellone, 1999) Trong quá trình lên men, đường

bị phân hu thành rượu và kh CO2 Sau đó, rượu được biến thành ax t axêt c mà axit axetic là axit d bay hơi, khi đó axit axetic s bay hơi theo c ng hơi nước dẫn đến sau xử

lý lượng COD vẫn c n tương đối cao Theo nghiên cứu (Devi và các cộng sự, ) xử lý nước thải cà phê b ng hấp phụ Commercial activated carbon (C C) đường k nh hạt , mm hiệu quả loại bỏ COD , c n (Selvamurugan, 2010) xử lý nước thải cà phê t ch hợp giữa quá trình sinh học kị kh và đất ngập nước hiệu quả loại bỏ đạt Qua đó xử lý nước cà phê b ng phương pháp hóa học và sinh học s th ch hợp hơn so với

xử lý b ng máy JI N-3R

Nồng độ đầu vào COD của mẫu nước thải dầu mỡ cơ kh (VG- ), nước thải dầu

mỡ siêu thị (VG- ) và nước thải thuộc da (VG- ) lần lượt là mg l, mg Lvà

mg L, nồng độ đầu ra lần lượt là mg L, mg L và mg L Hiệu suất loại bỏ COD lần lượt , , , và , Từ đó cho thấy c ng loại nước thải này có nồng độ đâu vào gần như tương đương nhau những nồng độ đầu ra nước thải thuộc ra rất cao so với nước dầu mỡ cơ kh và dầu mỡ siêu thị Bời vì trong quá trình nhuộm màu tạo

ra các dung môi d bay hơi điển hình như phenol nồng độ phenol mg L ( bhattachaarya, ) khi đó phenol s bay hơi c ng với hơi nước dẫn đến sau xử lý nồng

độ COD cao Theo nghiên cứu (Oladipo và các cộng sự, ) xử lý nước thải thuộc da

sử dụng các hạt MgO giá trị COD trong nước thải thuộc da giảm từ , mg L xuống

c n , mg L hiệu quả xử lý đạt , , c n (Deghles và Kurt, ) xử lý nước thải thuộc da b ng điện cực Fe điện cực l giá từ COD từ giảm xuống c n mg L trong phút hiệu quả xử lý đạt Qua đó cho thấy xử lý nước thải thuộc da b ng phương pháp hóa học s th ch hợp hơn so với xử lý b ng máy JI N-3R

Nồng độ COD đầu vào nước rỉ rác 3662mg/L và nồng độ đầu ra mg L Hiệu quả loại bỏ COD , %, c n (Deborah và cộng sư, ) xử lý b ng bay hơi chân không hiệu quả loại bỏ đạt , Nguyên nhân ch nh dẫn đến hiệu quả loại xử lý COD không cao do trong nước thải rỉ rác có chứa nồng độ cao các axit hữu cơ d bay hơn điển hình như (CH3COOH) mà pH ban đầu của nước rỉ rác có ảnh hưởng đến việc bay hơi các các chất ô nhi m hữu cơ (Marks và cộng sự, ) Trong khi đó (Birchler,1994) đã kết luận

r ng pH từ - axit axetic đều rất d bay hơi và trong quá trình bay hơi axit axetic bay hơi theo c ng với nước

Từ đó cho thấy để xử lý tốt các nước thải cà phê, thuộc da, rỉ rác cần phải xử lý sơ

Nồng độ TP đầu vào mẫu dịch tôm thủy phân (VG- và VG- ) là mg L Hiệu quả xử lý TP ở mẫu dịch tôm th y phân rất cao , và nồng độ TP sau xử

lý 0.02mg/L đạt QCVN BTNMT Cột B ( TP mg L)

Nồng độ TP đầu vào nước thải thuộc da ( ), nước thải dầu mỡ cơ kh ( ), nước thải dầu mỡ siêu thị (VG- ) và nước thải rỉ rác (VG- ) là 30,66mg/L, 34,71 mg/L và 25,14 mg/L Hiệu quả xử lý TP lần lượt đạt 83,86 %, , , , và 93,2% Nước sau xử lý của các loại nước thải này đều đạt QCVN BTNMT (TP

VG-< 6mg/L)

Xử lý nước rỉ rác b ng công nghệ 2O hiệu quả xử lý trung bình TP đạt , ở HRT = 11h (Yu, 2010) Từ cho thấy xử lý nước thải rỉ rác b ng công nghệ chưng cất chân không vượt trội hơn hẳn so với các phương pháp khác

nh 4 3: Nồng đ và hiệu quả xử P