- Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu ứng dụng phương pháp ôxy hóa nâng cao kết hợp ôzôn và tia UV để xử lý COD trong nước thải dệt nhuộm khu công nghiệp Phố Nối B (Tỉnh Hưng Yên). - Các thông số ảnh hưởng đến lớn đến quá trình này là tác nhân ôxy hóa (UV, ôzôn và ôzôn/UV kết hợp), thời gian phản ứng, pH và liều lượng khí ôzôn được khảo sát. - Kết quả thực nghiệm cho thấy, phương pháp sử dụng ôzôn kết hợp với tác nhân tia UV cho hiệu quả xử lý COD cao hơn hẳn so với phương pháp sử dụng UV đơn lẻ và ôzôn đơn lẻ. - Ở giá trị pH = 8 và liều lượng sục khí ôzôn 3,5 lít/phút.lít nước thải, COD đầu ra của nước thải giảm từ 624 mg/L xuống còn 198 mg/L, tương ứng với hiệu quả xử lý đạt 69,2% trong thời gian 60 phút, đạt QCVN 13:2015/BTNMT.. - Từ khóa: Nước thải dệt nhuộm, phương pháp ôxy hóa nâng cao, COD.. - NÂNG CAO KẾT HỢP ÔZÔN VÀ TIA UV TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM KHU CÔNG NGHIỆP PHỐ NỐI. - Song song với sự phát triển mạnh mẽ của ngành là các vấn đề môi trường phát sinh trong quá trình sản xuất, đặc biệt là ô nhiễm nước thải ở các nhà máy dệt nhuộm vẫn chưa được kiểm soát một cách chặt chẽ.. - Lượng nước thải phát sinh từ các công đoạn dệt nhuộm rất lớn, ước tính từ 50 - 300 m 3 /tấn vải. - Thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm rất phức tạp, bao gồm H 2 SO 4 , CH 3 COOH, NaOH, NaOCl, H 2 O 2 , Na 2 CO 3 , Na 2 SO 3. - Nhìn chung, nước thải dệt nhuộm có độ kiềm cao (pH dao động từ 9 - 12), hàm lượng chất hữu cơ cao (COD có thể lên tới mg/l), độ màu của nước thải khá lớn (có thể lên tới vài chục ngìn Pt-Co), hàm lượng cặn lơ lửng cao (có thể đạt giá trị 2000 mg/l) [2]. - phương pháp hóa học, hóa lý truyền thống như trung hòa điều chỉnh pH, đông keo tụ, hấp phụ, ôxy hóa được áp dụng phổ biến để xử lý nước thải dệt nhuộm. - Tuy nhiên, độ màu và một số chất hữu cơ khó phân hủy sinh học trong nước thải dệt nhuộm rất khó xử lý, gây màu tối cho nguồn tiếp nhận, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của các loài thủy sinh, ảnh hưởng xấu tới cảnh quan và môi trường.. - Các quá trình ôxy hóa nâng cao là công nghệ mới được phát triển trong khoảng 20 năm trở lại đây và thể hiện nhiều ưu điểm trong xử lý nước thải dệt nhuộm so với các phương pháp xử lý nước thải truyền thống dựa vào phản ứng tạo ra các gốc tự do hoạt động hydroxyl. - *OH ngay trong quá trình xử lý. - Trong số các tác nhân ôxy hóa thì O 3 được chứng minh mang lại hiệu quả cao trong việc phá vỡ các liên kết thẳng và không bão hòa trong các phân tử thuốc nhuộm, gây ra sự mất màu nhanh chóng của nước thải. - dệt nhuộm [4]. - Do đó, thay vì sử dụng ôzôn một mình, nhiều công trình nghiên cứu đã tìm kiếm các tác nhân phối hợp với ôzôn hoặc chất xúc tác nhằm tạo ra gốc *OH để nâng cao hiệu quả ôxy hóa của ôzôn khi cần xử lý những hợp chất bền vững, khó phân huỷ trong nước và nước thải [4].. - Vì vậy, bài viết tập trung nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý COD trong nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp ôxy hóa nâng cao kết hợp ôzôn và tia UV.. - Nước thải được dùng để thí nghiệm trong nghiên cứu này là nước thải dệt nhuộm được lấy tại Công ty CP Dệt kim Hanosimex (thuộc Khu Công nghiệp Dệt May Phố Nối B, Yên Mỹ, Hưng Yên). - Mẫu nước thải dệt nhuộm được lấy tại bể điều hòa của trạm xử lý nước thải của Công ty (Hình 1).. - Vị trí lấy mẫu nước thải tại Công ty CP Dệt kim Hanosimex. - Nước thải được lấy đầy vào can nhựa 10 lít. - Kỹ thuật lấy mẫu được thực hiện theo TCVN Chất lượng nước - Lấy mẫu - Hướng dẫn lấy mẫu nước thải.. - Mẫu nước được vận chuyển và bảo quản trong Phòng Thí nghiệm môi trường - Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải theo TCVN Chất lượng nước - Lấy mẫu - Phần 3: Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu. - Các thông số pH và COD của nước thải dệt nhuộm được phân tích tại Phòng thí nghiệm môi trường và được trình bày trong Bảng 1.. - Các thông số đầu vào của nước thải dệt nhuộm THông số. - Thí nghiệm so sánh hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm của các quá trình sử dụng ôzôn đơn lẻ, UV đơn lẻ và ôzôn/UV kết hợp. - Mẫu nước thải thể tích 400 ml được nạp vào 3 bình, một bình chỉ xử lý bằng ôzôn, một bình chỉ xử lý bằng tia UV, một bình xử lý bằng ôzôn/UV kết hợp, các điều kiện thí nghiệm khác giữ nguyên (liều lượng khí ôzôn trong bình chỉ xử lý bằng ôzôn và bình xử lý bằng ôzôn/UV kết hợp duy trì ở giá trị 3,5 L/phút.L nước thải). - Sau các thời gian phản ứng 5, 20, 40 và 60 phút lấy mẫu nước thải sau xử lý để phân tích COD. - Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng các điều kiện thí nghiệm đến hiệu quả xử lý COD của phương pháp đã được lựa chọn, bao gồm:. - Thời gian phản ứng: Tiến hành thí nghiệm với thời gian phản ứng là 6h, lấy mẫu nước thải sau từng khoảng thời gian phản ứng để phân tích COD. - Xác định thời gian phản ứng thích hợp để nước thải sau xử lý đạt QCVN 13:2015/BTNMT [5].. - Các bình chứa nước thải được điều chỉnh về các giá trị pH trên bằng dung dịch H 2 SO 4 và NaOH. - Lấy mẫu nước thải sau xử lý để phân tích COD. - So sánh để lựa chọn giá trị pH cho hiệu quả xử lý cao nhất.. - Liều lượng sục khí: Tiến hành với các liều lượng sục khí từ 1,0 - 7,5 L/phút.L nước thải với thời gian phản ứng và pH thích hợp đã xác định ở trên. - Các liều lượng sục khí khác nhau được tạo ra bằng cách thay đổi lưu lượng sục khí và thể tích phản ứng. - Ôzôn được sục trực tiếp vào nước thải nhờ máy tạo ôzôn (A.OZONE) có kích thước 30x15x45 cm, công suất tạo ôzôn 7.5 g/h, sử dụng phương pháp tạo ôzôn bằng plasma trong buồng phóng điện khí rung siêu thanh. - Cho nước thải dệt nhuộm vào bình phản ứng, đặt 2 đầu phân phối khí vào bình phản ứng để cho khí ôzôn có thể phân phối đều trong dung dịch nước thải.. - Các phương pháp phân tích. - Hiệu suất xử lý COD (H. - V là thể tích mẫu nước thải trong mỗi thí nghiệm (L).. - So sánh hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm của các phương pháp ôxy hóa bậc cao sử dụng ôzôn đơn lẻ, UV đơn lẻ và ôzôn/UV kết hợp. - Từ đồ thị Hình 2 cho thấy, các mẫu xử lý bằng UV đơn lẻ, ôzôn đơn lẻ và Ôzôn/UV hiệu suất xử lý COD sau 5 phút lần lượt là 10,7%. - hiệu suất xử lý COD sau 40 phút lần lượt là 16,4%. - hiệu suất xử lý COD sau 60 phút lần lượt là 20,0%. - Các kết quả này cho thấy, sau từng khoảng thời gian phản ứng hiệu suất xử lý COD của phương pháp sử dụng kết hợp ôzôn/UV là tốt nhất, UV đơn lẻ là kém nhất.. - So sánh hiệu suất xử lý COD của các phương pháp ôzôn, UV và ôzôn/UV. - Tia UV đơn lẻ có tác dụng yếu đến các hợp chất hữu cơ no hoặc các chất hấp thụ bức xạ UV, nên độ giảm COD của nước thải khi được xử lý bẳng tia UV chỉ được thể hiện trong vài phút đầu còn trong khoảng thời gian tiếp theo hiệu suất tăng không đáng kể. - Trong khi đó, hiệu suất xử lý COD khi sử dụng ôzôn đơn lẻ cao hơn nhiều so với UV đơn lẻ. - Bên cạnh đó, ở giá trị pH không quá cao (pH = 8) của nước thải dệt nhuộm trong nghiên, một lượng nhỏ ôzôn có khả năng phân hủy tạo thành gốc *OH có thế ôxy hóa cao hơn ôzôn (thế ôxy hóa của *OH bằng 2,8 V) [8] theo phương trình phản ứng:. - Trong khi dưới tác dụng đồng thời của ôzôn và tia UV, hiệu quả tạo gốc *OH là rất cao nhờ phản ứng:. - Và nhờ tính ôxy hóa mạnh mẽ của gốc *OH mà hiệu suất xử lý của phương pháp ôzôn/UV kết hợp vượt trội so với dùng UV đơn lẻ và cao hơn so với dùng ôzôn đơn lẻ.. - Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất xử lý COD bằng phương pháp ôzôn/UV kết hợp. - Nghiên cứu được tiến hành với nước thải dệt nhuộm có nồng độ COD ban đầu bằng 624 mg/L và pH =8, liều lượng khí ôzôn bằng 3,5 L/phút/L nước thải. - Ảnh hưởng. - của thời gian phản ứng đến hiệu suất xử lý COD được thể hiện trọng Bảng 2 và Hình 4.. - Số liệu Bảng 2 cho thấy, hiệu suất xử lý COD thay đổi theo thời gian phản ứng. - Giá trị COD giảm mạnh trong 1 giờ đầu tiên và hiệu suất xử lý đạt 60,7%. - Đặc biệt, kết quả thí nghiệm cho thấy phản ứng diễn ra với tốc độ nhanh nhất trong 5 phút đầu (hiệu suất xử lý đạt 38,3. - Trong các giờ tiếp theo, COD tiếp tục giảm nhưng tốc độ phản ứng chậm. - Điều này có thể được giải thích bởi thành phần các chất hữu cơ dễ phân hủy và khó phân hủy trong dung dịch nước thải.. - Ngoài các chất hữu cơ dễ phân hủy, trong nước thải dệt nhuộm còn có chứa các chất ô nhiễm với cấu tạo hóa học phức tạp. - Để xử lý các chất hữu cơ này cần thời gian để các gốc *OH bẻ gãy các liên kết bền vững, chất hữu cơ mới được tạo thành có cấu tạo hóa học đơn giản hơn lại tiếp tục tham gia phản ứng oxy hóa. - Do đó trong thời gian đầu các chất hữu cơ dễ phân hủy tham gia phản ứng ôxy hóa khiến COD giảm nhanh và trong nước thải còn lại chủ. - Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu quả xử lý COD. - THời gian phản ứng 0 phút 5 phút 1 h 2 h 3 h 4 h 5 h 6 h. - Hiệu suất xử lý. - Đồ thị biến thiên giá trị COD theo thời gian phản ứng. - Việc ôxy hóa các chất hữu cơ này đòi hỏi thời gian phản ứng dài hơn khiến tốc độ giảm COD chậm đi và đường biến thiên COD theo thời gian có xu hướng sát với đường nằm ngang.. - Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý COD bằng phương pháp ôzôn/UV kết hợp. - Thí nghiệm được tiến hành với các bình phản ứng chứa nước thải dệt nhuộm, pH được điều chỉnh nhờ dung dịch NaOH và H 2 SO 4 . - Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý COD của nước thải dệt nhuộm được trình bày trong Bảng 3 và Hình 5.. - Từ Bảng 4 cho thấy, sau 60 phút, hiệu suất xử lý COD bằng phương pháp Ozon/UV kết hợp tại với các giá trị pH bằng và 10 lần lượt là và 51,3%. - Ở pH = 8 ta thấy hiệu suất xử lý COD đạt. - Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý COD pH Hiệu quả xử lý COD. - sau thời gian phản ứng. - Khả năng xử lý COD tại các giá trị pH khác nhau. - Ảnh hưởng của liều lượng sục khí ôzôn đến hiệu quả xử lý COD Mẫu pH Liều lượng khí. - ôzôn (L/phút.L nước thải). - Hàm lượng COD (mg/L) sau thời gian phản ứng 0 phút 5 phút 20 phút 40 phút 60 phút. - Hiệu suất xử lý COD. - lượng sục khí ôzôn đến hiệu quả xử lý COD. - Kết quả này tương đối hợp lý vì theo lý thuyết của quá trình ôxy hóa nâng cao, trong môi trường kiềm thì hiệu quả của quá trình sản sinh gốc *OH là tốt hơn theo phản ứng:. - Ảnh hưởng của liều lượng khí ôzôn đến hiệu suất xử lý COD bằng phương pháp ôzôn/UV kết hợp. - Liều lượng khí ôzôn là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý COD. - Khảo sát ảnh hưởng của liều lượng khí ôzôn đến khả năng xử lý COD trong mẫu nước thải với nồng độ COD ban đầu là 624 mg/L, pH =8. - Khoảng liều lượng khí ozon khảo sát từ L O 3 /phút.L nước thải). - Từ Bảng 4 cho thấy, khi tăng liều lượng sục khí ôzôn từ 2,5 (L/phút.L nước thải) đến 7,5 (L/phút.L nước thải), COD đầu ra có xu hướng giảm dần, sau 60 phút hàm lượng COD lần lượt giảm còn 285 mg/L và 198 mg/L, tương ứng hiệu quả xử lý COD tăng từ 54,3% lên 69,2% (Hình 6).. - với liều lượng 7,5 (L/phút.L nước thải) sau 60 phút, COD đầu ra đạt 198 mg/L, đạt QCVN 13:2015/BTNMT cột B.. - Từ kết quả nghiên cứu khả năng xử lý COD trong nước thải dệt nhuộm bằng các phương pháp ôxy hóa nâng cao (ôzôn đơn lẻ, UV đơn lẻ và ôzôn/UV kết hợp) có thể rút ra một số kết luận sau:. - Hiệu suất xử lý COD của phương pháp sử dụng kết hợp ôzôn/UV là cao nhất so với phương pháp sử dụng UV đơn lẻ và ôzôn đơn lẻ.. - Hiệu quả xử lý COD bằng phương pháp kết hợp ôzôn/. - UV phụ thuộc vào thời gian phản ứng, pH và liều lượng sục khí ôzôn. - Kết quả cho thấy ở giá trị pH = 8, thời gian phản ứng 60 phút và liều lượng khí ôzôn bằng 7,5 L/phút.. - L nước thải là điều kiện tối ưu, cho phép xử lý COD trong nước thải dệt nhuộm đạt quy chuẩn xả thải theo QCVN 13:2015/BTNMT cột B■. - Giáo trình Công nghệ xử lý nước thải. - Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung (2006), Các quá trình ôxy hóa nâng cao trong xử lý nước và nước thải, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội.. - Xử lý màu nước thải dệt nhuộm thực tế bằng phương pháp ôxy hóa nâng cao. - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt may
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt