BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ:NGUYÊN CỨU VỀ SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA TIỀN OZONE HÓA TRONGPHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ KHI XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHỘM

Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp hiệu quả loại bỏ các chất ô nhiễm có thể được tăng lên thông qua sự kết hợp của các phương pháp thông thường với những phương pháp nâng cao.. Sau đó,một

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

*****

HÓA LÝ

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ:

NGUYÊN CỨU VỀ SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA TIỀN OZONE HÓA TRONG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ KHI XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHỘM

GVHD: HUỲNH TẤN NHỰT

NHÓM THỰC HIỆN: 05

Lê Việt Mỹ (NT) : 13149239 Đinh Thị Triều Mến : 13149233

Nguyễn Ngọc Linh : 13149209 Lê Thị Bích Loan : 13115265

Nguyễn Văn Linh : 13149214 Triệu Thị Liên : 13115256

Lê Thị Mai : 13127131 Nguyễn Thị Kim Liên : 13149205

Đinh Ngọc Nam : 12149603 Nguyễn Thới Đăng Khoa: 13149186

Nguyễn Minh Khiêm: 12149110 Đinh Nhật Minh : 13149235

Lê Việt Long : 13149224 Vũ Tuấn Kiệt : 13127113

Tháng 9/2014 – TP.HCM

MỤC LỤC

KHÁI QUÁT 3

1 GIỚI THIỆU 3

2 MỤC TIÊU 4

3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 5

4.1.Đặc tính nước thải 5

4.2.Thí nghiệm ozone hóa 5

4.3.Thí nghiệm hóa lý 7

4.4.Thí nghiệm lọc nano 6

4 KẾT QUẢ VÀ PHƯƠNG PHÁP 7

5.1 Xử lý hóa lý của nước thải mà không ozon hóa 8

5.2 Xử lý hóa lý của ozon hóa nước (30 phút) 9

5.3 Xử lý hóa lý của ozon hóa nước (60 phút) 10

5.4 Thí nghiệm lọc nano 11

5 KẾT LUẬN 13

6 LỜI CẢM ƠN 13

7 TÀI LIỆU THAM KHẢO 13

Nghiên cứu về sự ảnh hưởng của tiền ozone hóa trong phương pháp

hóa lý khi xử lý nước thải dệt nhuộm

Khái quát:

Hóa lý và các quá trình sinh học là những phương pháp phổ biến nhất cho xử lý nước thải dệt may Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp hiệu quả loại bỏ các chất ô nhiễm có thể được tăng lên thông qua sự kết hợp của các phương pháp thông thường với những phương pháp nâng cao Trong bài báo này, ban đầu sự ảnh hưởng của ozon hóa lên quá trình đông tụ kết bông đã được nghiên cứu trên nước thải dệt nhuộm từ ngành công

nghiệp nhuộm, in và hoàn thiện Sau đó,một số thí nghiệm bằng lọ (jar-test) được thực

hiện bằng cách sử dụng nước thải trước và sau quá trình ozon hóa, với các lần phản ứng trong thời gian là 30 và 60 phút Điểm nổi bật là sự ozon hóa trong một thời gian ngắn

đã thúc đẩy quá trình đông tụ, kết quả đạt được sau khi lắng là COD giảm 57% và độ đục giảm 95%

Sau đó, hai màng NF (Nano Filatration) khác nhau đã được thử nghiệm sử dụng cho dòng nước thải sau khi ozone hóa và giai đoạn hóa lý để giảm độ ngấm của nước và COD Thí nghiệm NF đã được tiến hành trong một cái máy trong phòng thí nghiệm có chứa một mô-đun mặt phẳng với diện tích ảnh hưởng là 120 cm2 Màng thử nghiệm là Desal DK-5 từ Osmonics và NF-90 từ Dow Chemical Kết quả cho thấy hàm lượng COD là khoảng 100 mg/L và độ dẫn của màng lọc nano khoảng 0,5 mS/cm đối với màng NF-90

1 Giới thiệu

Tác động môi trường của ngành công nghiệp dệt may có liên quan tới việc tiêu thụ nước lớn và thải ra số lượng lớn phẩm màu và các chất ô nhiễm khác nhau vào nước thải Ngày nay, phương pháp xử lý hóa lý và sinh học chủ yếu được áp dụng cho các chất thải này

Lượng chất thải thải ra môi trường có thể được giảm xuống bằng tái sử dụng nước thải dệt nhuộm sau khi được xử lý Việc này đồng thời có thể tiết kiệm được nước, hóa chất và năng lượng Tương tự như vậy, chất lượng nước thải được xử lý có thể được cải thiện nếu các phương pháp xử lý thông thường được kết hợp với các quy trình tiên tiến hơn (quá trình oxy hóa tiên tiến, sự hấp thu cacbon hoạt hóa, ion hóa hay kỹ thuật màng lọc…) [1]

Quá trình oxy hóa hóa học làm giảm các hợp chất hữu cơ và nó không sinh ra thêm bất kỳ chất thải nào Trong quá trình oxy hóa này, các chất oxy hóa phổ biến nhất là ozone, H2O2 và sự kết hợp của nó với bức xạ tia cực tím (UV) Ozone là một chất oxy hóa rất mạnh đối với việc xử lý nước và nước thải Khi hòa tan trong nước, ozone phản ứng với rất nhiều các hợp chất hữu cơ theo hai cách khác nhau: quá trình oxy hóa trực

tiếp, giống như phân tử ozone, hay do phản ứng gián tiếp thông qua việc hình thành các chất oxy hóa thứ cấp chẳng hạn như các gốc tự do đặc biệt là gốc hydroxyll Bằng cách ozon hóa các chất hữu cơ chúng ta có thể giảm phẩm màu và COD và thúc đẩy quá trình phân hủy sinh học cacbon hữu cơ trong giai đoạn sau sinh học [2]

Xử lý hóa lý làm giảm các chất hòa tan, các chất làm đục, chất keo, chất không kết li cũng như là màu từ quá trình nhộm Tùy thuộc vào tính chất nước thải, COD của nước thải dệt may có thể giảm từ 50% đến 70% sau khi tối ưu hóa các điều kiện hoạt động (pH, nồng độ chất keo và nồng độ chất kết bông) [3,4]

Trong một số trường hợp, tùy thuộc vào đặc tính của nước và độ cứng của nước quá trình ozon hóa ban đầu có thể cải thiện đáng kể hiệu quả của quá trình keo tụ [5-7] Trước khi thực hiện quá trình xử lí này việc cải thiện xử lý hóa lý sẽ giảm liều lượng chất kết li hoặc cho phép lưu lượng dòng chảy lớn mà không cần tốn quá nhiều ozone Tác dụng làm ngưng tụ của ozone liên quan đến các hiện tượng hóa lý để cải thiện

các kết bông trầm tích, những tuyển nổi hoặc lọc trực tiếp do kết quả của tiền ozon hóa.

Các hiện tượng này có thể được tạo ra trên mô hình rộng thông qua các hiệu ứng gián tiếp được tạo ra nhờ quá trình tiền ozon hóa Kết quả này thay đổi sự phân bố kích thước các hạt có kích thước lớn, hình thành hạt keo từ các chất hữu cơ hòa tan, cải thiện việc loại bỏ TOC hoặc độ đục mờ sau khi lắng, tuyển nổi hoặc lọc và tăng độ kết dính của các vi khuẩn với nhau [8]

Về công nghệ màng lọc, màng lọc siêu cấp được áp dụng để phục hồi các hóa chất phụ trợ và các tác nhân kết dính từ hồ nước thải hoặc các chất có phân tử lượng cao và thuốc nhuộm không hòa tan (ví dụ như màu chàm) từ nước thải nhuộm Tuy nhiên, nó không loại bỏ thuốc nhuộm có trọng lượng phân tử thấp [9,10] Các phương pháp có thể cho các màng lọc xử lý là lọc nano với lọc thẩm thấu ngược,bởi vì màng siêu lọc hầu như không thể loại bỏ COD và độ dẫn điện, chỉ ảnh hưởng nhẹ vào màu sắc [11,12] Tuy nhiên, nhược điểm chính của quá trình là sự suy giảm tốc độ dòng chảy gây ra bởi sự tích tụ của các phân tử trên bề mặt màng [13,14]

2 Mục tiêu:

Mục tiêu chính là đề xuất một hệ thống xử lý nước thải để tái sử dụng nước đó trong các nhà máy dệt may Để ngăn chặn mức độ tắc nghẽn nghiêm trọng qua các màng, hiệu quả của xử lý hóa lý được tăng cường bằng các biện pháp tiền ozone hóa và do đó chất thải vào màng mô-đun chứa một nồng độ COD thấp hơn

Để thực hiện mục tiêu này, trước hết là nghiên cứu ảnh hưởng của giai đoạn ozon hóa nước thải, thứ hai là đánh giá hiệu quả của xử lý hóa lý theo thời gian ozon hóa và cuối cùng là thử nghiệm màng lọc nano về COD và giữ lại muối

3 Vật liệu và phương pháp:

Theo những mục tiêu trên, công việc này được chia thành bốn bước sau: phân tích đặc tính nước thải, thí nghiệm ozon hóa, xử lý hóa lý, thí nghiệm lọc nano

3.1 Đặc tính nước thải:

Các thông số được phân tích là COD, pH, độ đục và dẫn điện COD được xác định bởi máy Spectroquant Nova 60 từ công ty Merck, độ đục bởi bộ máy D-112 từ Dinko,

độ dẫn và pH được đo bằng dụng cụ CRISON

Spectroquant Nova 60 D-112 từ Dinko CRISON

3.2 Thí nghiệm ozon hóa:

Các thí nghiệm ozon hóa được thực hiện trong một nhà máy có phòng thí nghiệm từ Multiozono được trang bị với một bồn chứa, một lò phản ứng 25L và ba máy phát điện ozone cho sục oxy tinh khiết Nồng độ ozone được thiết lập từ 1 đến 12gO3/h

Thể tích nước thải oxy hóa là 50L trong mỗi thí nghiệm Nước thải được bơm từ bể chứa cho hệ thống phản ứng tiếp xúc với một tốc độ dòng chảy 1000L/h và sau đó quay trở lại bể chứa trong quá trình oxy hóa Trong tất cả các thí nghiệm nồng độ ozone được thiết lập 1gO3/h, trong suốt thời gian thí nghiệm là 30 và 60 phút

3.3 Thí nghiệm hóa lý:

Thí nghiệm hóa lý được thực hiện bằng một bộ máy khuấy jar-test từ Cipecma S.A.

Thí nghiệm đã sử dụng chất kết tủa UPAX-33 (12,8% Al2O3) từ Kemira, S.A và hai chất kết bông (ion âm ref 77.171 và ref ion dương 77.155) của NALCO

Các nguyên liệu bao gồm 900 ml mẫu trong mỗi lọ, sau đó các chất kết tủa được thêm vào và trộn nhanh (180 vòng/phút) trong thời gian 3 phút Sau đó, vận tốc giảm (30 vòng/phút) và chất kết bông được thêm vào và trộn trong 15 phút Sau đó, lấy mái chèo ra để các hạt có thể cố định (khối lượng bùn, V60) Các thông số nghiên cứu là pH (PHAD) thêm vào nước thải, nồng độ chất kết tủa và nồng độ chất tạo bông

Để nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số khác nhau, theo kết quả thu được trước

đó, nồng độ chất kết tủa thay đổi từ 100 đến 1000mg/L & nồng độ chất tạo bông từ 0,5 đến 2mg/L [3] Các giá trị PHAD đã được sửa đổi từ 5 đến 10 tùy thuộc vào kinh nghiệm Thay đổi pH bằng cách thêm HCl 0,1N hoặc dung dịch NaOH 0,1N

3.4 Thí nghiệm lọc nano (NF):

Thí nghiệm màng nano được thực hiện bằng cách sử dụng một máy lọc nano trong phòng thí nghiệm Hình thái của máy có thể được quan sát trong hình 1 NF mô-đun là mặt phẳng và hiệu quả của nó trên diện tích màng là 0.012m2 Màng thử nghiệm là

DL-5 từ Osmonics và NF-90 từ Dow Chemical

Hình 1: Máy lọc nano trong phòng thí nghiệm

Điều kiện hoạt động cho mỗi màng là một áp lực xuyên màng 0.20MPa và tốc độ dòng chảy nguồn cấp dữ liệu là 0.4m3/h ở 25oC Thời gian hoạt động của máy là 10 tiếng.sau quá trình Thẩm thấu và lọc nước thải được đưa vào bể để tái chế Sau khi thẩm thấu, dòng chảy loại bỏ tái trở lại bể chứa Các dòng chảy thấm JP (L/m2h) và độ muối RSALT (%) được xác định trong các thí nghiệm Ngoài ra, ở phần cuối của mỗi thí nghiệm COD được phân tích

4 Kết quả và thảo luận:

Bảng 1 cho thấy các đặc tính của nước thải sau khi trung hòa với carbon

dioxit từ quá trình kị khí tạo ra liên tục trong máy điện như chúng ta có thể thấy nước thải phải được xử lý trước khi xả vào cống Bên cạnh đó, cần có một quá trình lọc để loại bỏ độ dẫn điện sau khi xử lý bằng phương pháp thông thường để tái sử dụng

Table 1: Đặc tính nước thải

4.1 Xử lý hóa lý của nước thải mà không dùng ozon hóa:

*Ảnh hưởng của pHAD: Thí nghiệm ban đầu được thực hiện với nồng độ chất kết tủa

là 500mg/L và 1mg/L đối với cation polyelectrolyte Nồng độ pH của mẫu nước thải đã được xác định từ 5 đến 10 Kết quả cho thấy việc loại bỏ COD tốt nhất là khi pH = 6 trong khi cụm xốp (flocs)- (khối chất rắn hình thành trong cống do phản ứng sinh hóa) không thể hình thành khi độ pH cao do kích thước của chúng nhỏ (Bảng 2) Các cụm xốp(flocs) nhỏ này là tác nhân làm tăng độ đục

Bảng 2: Ảnh hưởng của độ pH và độ đục nước thải trên COD

Nồng độ chất kết tủa( mg/L) 500 500 500 500 500 500

*Ảnh hưởng của các chất kết tủa: Giữ độ pH của nước ở mức 6 và thay đổi liều

lượng chất kết tủa (100-1000 mg/L), quan sát cho thấy ở mức 750 mg/L các giá trị COD

và độ đục là thấp nhất (Bảng 3)

Bảng 3: Ảnh hưởng của nồng độ chất kết tủa trên COD và độ đục ở pH = 6.

*Ảnh hưởng của chất đa điện phân(polyelectrolyte): Một khi pHAD và liều lượng

chất kết tủa đã được tối ưu hóa, một số thí nghiệm được tiến hành với anion khác nhau

và nồng độ cation polyelectrolyte (0,5-2,0 mg/L) Trong trường hợp này, kết quả giống nhau khi xét về nồng độ COD và hiệu quả loại bỏ độ đục bất kể nồng độ cụm xốp(flocs)

là bao nhiêu (Bảng 4) Kết quả là chỉ có chất kết tủa được thêm vào trong jar-tests

Bảng 4: Ảnh hưởng của nồng độ polyelectrolyte trên COD và độ đục (pH = 6 và 750mg/L UPAX)

Nồng độ chất tạo bông (mg/L) 2.0 Cation1.0 0.5 2.0 Anion1.0 0.5

Tóm lại, điều kiện tối ưu cho việc xử lý nước thải dệt nhuộm là pH = 6 và 750 mg/L UPAX-33 Các điều kiện dẫn đến hiệu quả loại bỏ COD là 36% và hiệu quả loại bỏ độ đục là 74%

4.2 Xử lý hóa lý đối vơi nước đã được ozon hóa (30 phút) :

*Ảnh hưởng của pHAD: Jar-test cho thấy việc loại bỏ COD và độ đục tốt nhất đạt

được khi pH = 6.5 Như trong trường hợp trước, nồng độ pH cao làm cho flocs không hình thành được Việc loại bỏ COD và độ đục tăng lên lần lượt 58% và 95%

*Ảnh hưởng của các chất kết tủa: Trong bước này, thí nghiệm đã được thực hiện ở

pH = 6.5 và liều lượng chất kết tủa khác nhau (100-1000mg/L) Kết quả cho thấy nồng

độ chất kết tủa tốt nhất là 400mg/L Theo kết quả thu được, các điều kiện hoạt động tối

ưu là pH = 6.5 và 400mg/L UPAX-33

Bảng 5 cho thấy cách kết hợp quá trình oxy hóa và quá trình hóa lý đã có thể làm tăng việc loại bỏ COD và độ đục Trong thực tế, việc loại bỏ độ đục là gần như 100% Bảng 5: Đặc tính nước và hiệu quả sau khi kết hợp ozon hóa 30’ và xử lý hóa lý

Tham số Ozon hóa 30’ + Xử lý hóa lý Loại bỏ (%)

-4.3 Xử lý hóa lý của ozon hóa nước (60 phút).

Kết quả thực tế là giống hệt nhau về độ pH tối ưu Tuy nhiên, nồng độ chất kết tủa tối

ưu là thấp hơn so với jar-test trước đó Như vậy, điều kiện hoạt động tối ưu là pH = 6,5

và 300 mg/L UPAX-33

Bảng 6 cho thấy kéo dài thời gian ozon hóa thêm 30 phút không cải tiến hiệu quả trong loại bỏ COD và độ đục

Bảng 6: Đặc tính nước và hiệu quả sau khi kết hợp ozon hóa 60’ và xử lý hóa lý

Tham số Ozon hóa 60’ + xử lý hóa lý Loại bỏ (%)

-Hình 2 cho thấy hiệu quả xử lý COD và độ đục thu được theo quá trình xử lý được áp dụng Nó được quan sát thấy rằng ozon hóa tăng cường loại bỏ cả COD và độ đục Tuy nhiên, xu hướng này đã không xảy ra khi thời gian ozon hóa tăng lên đến 60 phút Liên quan đến độ đục, loại bỏ nó cải thiện đôi chút trong các thí nghiệm ozon hóa

Hình 2: Hiệu suất loại bỏ COD và độ đục

4.4 Thí nghiệm lọc nano:

Theo kết quả giải thích ở trên, sự gia tăng thời gian ozon hóa sẽ tiêu thụ năng lượng nhiều nên việc giảm nồng độ chất kết tủa là không đủ cao Như vậy, thí nghiệm lọc nano được thực hiện với nước thải dệt nhuộm thì trước đó phải được xử lý bằng ozon hóa (30’) và qua một quá trình xử lý hóa lý

Hình 3 và 4 cho thấy diễn biến của các dòng thấm và loại bỏ muối với thời gian hoạt động trong các thí nghiệm được thực hiện với hai màng: DK-5 và NF-90

Hình 3: Diễn biến của các thông lượng thấm với thời gian hoạt động

Hình 4: Quá trình của việc lưu giữ muối và thời gian hoạt động

Trong hình 3, các giá trị thông lượng vẫn không đổi trong giai đoạn nghiên cứu của

cả hai trường hợp Tuy nhiên, màng DK-5 đạt được giá trị cao hơn thông lượng gần 7 lần Nó có thể được nhận thấy trong hình 4 mà muối được loại bỏ tốt hơn với NF-90 đạt giá trị độ dẫn khoảng 1mS/cm Liên quan đến COD các kết quả nhận được với màng NF-90 cũng vậy

Bảng 7 COD và giá trị độ dẫn phân tích trong màng thấm vào cuối mỗi thí nghiệm Chất lượng thấm của màng NF-90 là tốt hơn đáng kể so với màng DK-5

Bảng 7: COD và giá trị độ dẫn trong màng thấm cho màng DK-5 và màng NF-90

5 Kết luận:

Ozone hóa trước cải thiện xử lý hóa lý làm giảm hàm lượng chất hữu cơ và độ đục của nước thải Nồng độ chất kết tủa theo yêu cầu sẽ giảm do sự thay đổi trên bề mặt keo Sự gia tăng thời gian ozon hóa không cải thiện được xử lý COD sau khi xử lý hóa lý

Liên quan đến thí nghiệm nano, NF-90 loại bỏ muối và COD cao hơn so với DK-5 Mặc dù tỷ lệ phần thông lượng thấm qua của NF-90 thấp hơn nhưng đây là màng được

chọn vì sự lọc muối là đáng kể và cao hơn cho màng khác Nước từ màng thấm NF-90

có thể được tái sử dụng như nước rửa trong nhà máy dệt vì chất lượng nước đáp ứng được tiêu chuẩn yêu cầu (COD <100 mg/l và dẫn điện <1,0 mS/cm)

Kết luận cuối cùng bằng việc kết hợp ba phương pháp ozone hóa, xử lý hóa lý và lọc nano đã có thể làm nước thải được xử lý trở thành nước có đủ chất lượng để được tái sử dụng lại trong ngành công nghiệp

Lời cảm ơn:

Bài viết này đã được hỗ trợ bởi Generalitat, dự án Valenciana I+D Tài liệu tham khảo: GV01-141.Chúng tôi muốn gửi lời cảm ơn tới Colortex 1967 S.L đã hỗ trợ trong điều tra dự án

Tài liệu tham khảo:

[1] G Ciardelli, G Campanelli và A Bottino, xử lý ozone của nước thải dệt nhuộm để tái sử dụng Khoa học- công nghệ nước, 44 (5) (2001) 61-67.

[2] A Bes-Pia, A Iborra-Clar, J.A Mendoza-Roca, M.I Iborra-Clar và M.I Alcaina-Miranda, xử lý nước thải dệt như sử dụng ozone lọc nano xử lý sinh học trước khi xử lý Khử muối, 167 (3) (2004) 387-392.

[3] A Bes-Pia, J.A Mendoza-Roca, M.I Alcaina Miranda, A Iborra-Clar và M.I Iborra-Clar, kết hợp xử lý vật lý-hóa học và lọc nano để tái sử dụng nước thải in ấn, và hoàn thiện ngành công nghiệp dệt may Khử muối, 157 (2003) 73-80.

[4] A Bes-Pia, J.A Mendoza-Roca, M.I Alcaina Miranda, A Iborra-Clar và M.I Iborra-Clar, tái sử dụng nước thải của ngành công nghiệp dệt may sau khi xử lý với một sự kết hợp của công nghệ xử lý hóa học vật lý và màng Khử muối, 149 (2002) 169-174.

[5] M.S Chandrakanth và G.L Amy, ảnh hưởng của ozone trên sự ổn định keo và tập hợp của các hạt phủ hữu cơ tự nhiên Công nghệ khoa học môi trường, 30 (2) (1996) 431-443.

[6] F.J Rodrı´guez Vidal, A Perez Serrano, C Orozco Barrenetxea, M.N Gonza´lez Delgado and J.A Lozano Santidrian, La preozonizacio´n en los procesos de coagulacio

´n-floculacio´n de aguas Ingenierı´a Quı´mica 30(348) (1998) 185–190.

[7] O.D Schneider và J E Tobiason, sự ozon hóa ảnh hưởng đến quá trình đông máu.

J AWWA, 92 (10) (2000) 74-87.

[8] B Langlais, D.A Reckhow và D R ozone trong xử lý nước: thư điện tử 26 tháng 4 ứng dụng và Kỹ thuật, hợp tác nghiên cứu Báo cáo, Hiệp hội Công trình nước Mỹ, quỹ nghiên cứu, Compagnie Des Ge'ne'rale Eaux, Lewis Nhà xuất bản, Michigan, 1991.