Đang tải... (xem toàn văn)
Một trong những vấn đề đặt ra cho các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam là cải thiện môi trường ô nhiễm do các chất độc hại do nền công nghiệp tạo ra. Điển hình như các ngành công nghiệp cao su, hóa chất, công nghiệp thực phẩm, thuốc bảo vệ thực vật, y dược ,luyện kim, xi mạ, giấy, đặc biệt là ngành dệt nhuộm đang phát triển mạnh mẽ và chiếm kim ngạch xuất khẩu lớn của Việt Nam
Trường Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Viện Khoa Học Công Nghệ & Quản Lý Môi Trường ---ooo 0 ooo--- ĐỒ ÁN HỌC PHẦN XỬ LÝ NƯỚC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA NÂNG CAO Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxy hóa nâng cao NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …………………………………………. …………………… . ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………… …………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Nguyễn Huy Phú & Nguyễn hồng Phương 2 Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxy hóa nâng cao ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………. KÝ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẤT Tên viết tắt Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt ASIATECH Asia Technology Công ty phát triển công nghệ và môi trường Á Đông AOP Advanced oxydation process Quá trình oxy hóa nâng cao ANOP Advenced Non- Photochemical Process Quá trình oxy hóa nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng APO Advenced Photochemical Process Quá trình oxy hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng BTNMT Bộ tài nguyên môi trường BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học HTXLNT Hệ thống xử lý nước thải PAC Polymer Aluminium Clorid Poly nhôm clorua POP Persistent Organic Polution Chất hữu cơ khó phân hủy QCVN Quy chuẩn Việt Nam TOC Total Organic Carbon Tổng cacbon hữu cơ TSS Total Suspended Solid Tổng chất rắn lơ lửng DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng Nội dung Trang Bảng 3.1 Thế oxy hóa của một số tác nhân oxy hóa thường gặp 14 Nguyễn Huy Phú & Nguyễn hồng Phương 3 Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxy hóa nâng cao Bảng 3.2 Phân loại các quá trình oxy hóa nâng cao 15 Bảng 3.3 Những hợp chất hữu cơ bị oxy hóa bởi tác nhân *OH đã nghiên cứu 19 Bảng 3.4 Mức độ loại bỏ các Clobenzen khi áp dụng hệ O 3 /xúc tác đồng thể 22 Bảng 5.1 Thông số đầu vào HTXL nước thải Cty 28 28 Bảng 5.2 Hiệu quả xử lý của phương pháp Fenton 37 Bảng 5.3 Hiệu quả xử lý của phương pháp Catazon 43 DANH MỤC CÁC HÌNH Tên bảng Nội dung Trang Hình 2.1 Sơ đồ chung công nghệ dệt nhuộm 10 Hình 2.2 Giản đồ nhuộm cellulose bằng thuốc nhuộm hoạt tính 11 Hình 5.1 Đồ thị thể hiện phương trình đường chuẩn độ màu 28 Hình 5.2 Đồ thị thể hiện tương quan giữa hiệu quả xử lý COD và 29 Nguyễn Huy Phú & Nguyễn hồng Phương 4 Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxy hóa nâng cao pH trong quá trình Fenton Hình 5.3 Đồ thị thể hiện pH tối ưu trong quá trình Fenton 30 Hình 5.4 Đồ thị thể hiện mối tương quan giữa lượng phèn và hiệu qua xử lý COD, độ màu trong quá trình Fenton 31 Hình 5.5 Đồ thị thể hiện lượng phèn tối ưu trong quá trình Fenton 32 Hình 5.6 Đồ thị thể hiện tương quan giữa hiệu quả xử lý COD, độ màu và lượng H 2 O 2 sử dụng trong quá trình Fenton 33 Hình 5.7 Đồ thị thể hiện lượng H 2 O 2 tối ưu trong quá trình Fenton 34 Hình 5.8 Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của lượng xúc tác dị thể MnSO 4 sử dụng trong quá trình Fenton. 35 Hình 5.9 Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của xúc tác Oxalic trong quá trình Fenton. 36 Hình 5.10 Đồ thị thể hiện tương quan giữa hiệu quả xử lý và pH sơ bộ của quá trình Catazon. 37 Hình 5.11 Đồ thị thể hiện pH tối ưu của quá trình Catazon 38 Hình 5.12 Đồ thị thể hiện hiệu quả xử lý khi thay đổi lượng phèn sắt trong quá trình Catazon 39 Hình 5.13 Đồn thị thể hiện tỷ lệ phèn sắt/ phèn nhôm tối ưu trong quá trình Catazon. 40 Hình 5.14 Đồ thị thể hiện thời gian sục khí ozon tối ưu trong quá trình Catazon. 41 Hình 5.15 Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của xúc tác lên hiệu quả xử lý COD, xử lý độ màu trong quá trình Catazon. 41 Hình 5.16 Đồ thị thể hiện tương quan giữa hiệu quả xử lý và lượng chất trợ keo tụ PAC trong quá trình Catazon. MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG .3 MỤC LỤC 5 CHƯƠNG 1 .6 MỞ ĐẦU 6 Nguyễn Huy Phú & Nguyễn hồng Phương 5 Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxy hóa nâng cao CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài Trong những năm gần đây phát triển kinh tế gắn với bảo vệ môi trường là chủ đề tập trung sự quan tâm của nhiều nước trên thế giới. Một trong những vấn đề đặt ra cho các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam là cải thiện môi trường ô nhiễm do các chất độc hại do nền công nghiệp tạo ra. Điển hình như các ngành công nghiệp cao su, hóa chất, công nghiệp thực phẩm, thuốc bảo vệ thực vật, y dược ,luyện kim, xi mạ, giấy, đặc biệt là ngành dệt nhuộm đang phát triển mạnh mẽ và chiếm kim ngạch xuất khẩu lớn của Việt Nam. Ngành dệt nhuộm đã phát triển từ rất lâu trên thế giới nhưng nó chỉ mới hình thành và phát triển hơn 100 năm nay ở nước ta. Ngành dệt may thu hút nhiều lao động góp phần giải quyết việc làm và phù hợp với những nước đang phát triển không có nền công nghiệp nặng phát triển mạnh như nước ta. Hầu hết các nhà máy xí nghiệp dệt nhuộm ở nước ta đã có hệ thống xử lý nước thải tuy nhiên nước thải đầu ra chưa đạt QCVN 13: 2008/BTNMT. Nguyên nhân do trong thành phần chứa một số hợp chất khó phân hủy nên hiệu quả xử lý không triệt để, chi phí cao. Nhận thấy tính cấp thiết của việc xử lý nước thải dệt nhuộm đạt tiêu chuẩn, với giá thành hợp lý trước khi thải ra môi trường nên đề tài “ Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxy hoá nâng cao” được tiến hành. 1.2 Nội dung nghiên cứu Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxy hoá nâng cao ( Fenton, Peroxon, Catazon ). Các nhân tố ảnh Nguyễn Huy Phú & Nguyễn hồng Phương 6 Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxy hóa nâng cao hưởng đến quá trình Fenton như độ pH, tỉ lệ Fe 2+ /H 2 O 2 , ảnh hưởng của anion vô cơ. Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình peroxon như các anion vô cơ, pH và độ kiềm, tỉ lệ H 2 O 2 /O 3 ,… 1.3 Mục đích nghiên cứu . Tiến hành các thí nghiệm thực tế như xác định pH, lượng H 2 O 2 , lượng Fe 2+ … đi đến xác định các yếu tố tối ưu cho quá trình xử lý của từng phương pháp và đưa ra so sánh tổng quan về hiệu quả xử lý của các phương pháp tính hiệu quả về mặt công nghệ và kinh tế. 1.4 Đối tượng nghiên cứu Nước thải dệt nhuộm. 1.5 Phạm vi nghiên cứu Nước thải Xí nghiệp nhuộm, thuộc Tổng công ty 28, bộ Quốc Phòng. 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.6.1. Phương pháp thí nghiệm thực nghiệm Đề tài thực hiện nghiên cứu thực nghiệm từ PTN có đủ dụng cụ, thiết bị, hóa chất cần thiết. Phương pháp lấy mẫu, bảo quản mẫu, phương pháp phân tích mẫu nước thải dưa trên tiêu chuẩn đánh giá QCVN 13:2008/BTNMT.Tiến hành thí nghiệm được lặp lại nhiều lần để lấy kết quả tin cậy. 1.6.2. Phương pháp xử lý số liệu Kết quả thí nghiệm và khảo sát được nhập vào phần mềm Microsoft word, Excel, để xử lý đưa ra bảng biểu, đồ thị, bản vẽ tìm các kết quả nghiên cứu tin cậy và tối ưu. 1.6.3. Phương pháp tổng hợp tài liệu Các tài liệu liên quan đề tài của nhóm được thu thập từ sách, báo, internet, thư viện… được tổng hợp so sánh, phân tích, tích đánh giá. 1.6.4. Phương pháp chuyên gia. Đề tài thực hiện do hướng dẫn của giảng viên có chuyên môn nhằm đánh giá về mặt khoa học đề tài. Nguyễn Huy Phú & Nguyễn hồng Phương 7 Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxy hóa nâng cao CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NHUỘM 2.1 Quy trình công nghệ Tùy theo quy mô của cơ sở dệt nhuộm tính chất của nguyên liệu, tính chất của sản phẩm, trình độ công nghệ mà các công đoạn dệt nhuộm tại các cơ sở khác nhau nhiều hay ít. Công nghệ dệt nhuộm được trình bày trong hình 2.1 Nguyễn Huy Phú & Nguyễn hồng Phương 8 Dệt vải Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxy hóa nâng cao Hình 2.1 Sơ đồ chung công nghệ dệt nhuộm 2.2 Đặc tính nguồn thải Trong công nghệ dệt nhuộm dùng rất nhiều nước phục vụ cho các công đoạn sản xuất bình quân 50-300m 3 /tấn sp. Trong đó nguồn ô nhiễm chính xuất phát từ công đoạn dệt nhuộm và nấu tẩy. Với từng loại vải thì người ta có thể sử dụng thuốc nhuộm hoàn nguyên, thuốc nhuộm phân tán hay thuốc nhuộm hoạt tính và với mỗi loại thuốc nhuộm lại yêu cầu môi trường khác nhau tính chất nước thải cũng khác nhau. Nước thải tẩy dệt: có pH dao động từ 9-12, hàm lượng chất hữu cơ cao COD từ 1000-3000mg/l do thành phần các chất tẩy gây nên. Độ màu của nước thải ở giai đoạn ban đầu có thể lên đến 10000 Pt-Co, hàm lượng cặn lơ lửng khoảng 200mg/l nồng độ này giảm ở những giai đoạn cuối. Thành phần của nước thải bao gồm: thuốc nhuộm thừa, chất hoạt động bề mặt, các chất oxy hoá cellulose, xút, chất điện ly,… Nước thải nhuộm: không ổn định và khá đa dạng thay đổi trong ngay cả một nhà máy khi nhuộm những loại vải khác nhau. Cho đến nay hiệu quả hấp phụ thuốc Nguyễn Huy Phú & Nguyễn hồng Phương 9 Nhuộm In bông Làm Bóng Chuẩn bị nhuộm (Rủ hồ, nấu,tẩy) Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxy hóa nâng cao nhuộm cũng chỉ đạt khoảng 70%, các chất nhuộm ở dạng nguyên thuỷ hoặc bị phân huỷ ngoài ra một số các chất điện ly, chất hoạt động bề mặt, chất tạo môi trường cũng tồn tại trong thành phần nước thải nhuộm gây ra độ màu rất cao của nước thải nhuộm. Thành phần chính của nước thải nhuộm thường chứa các gốc như: RSO 3 Na, RSO 3 , N-OH, R-NH 2 , R-Cl…pH của nước thay đổi từ 2-14, độ màu rất cao có khi lên đến 50.000Pt-Co hàm lượng COD thay đổi từ 80-18.000mg/l. Mức độ gây ô nhiễm của nước thải dệt nhuộm phụ thuộc vào chủng loại và số lượng thuốc nhuộm và công nghệ áp dụng. 2.3 Tìm hiểu quy trình công nghệ của Xí nghiệp dệt Cty 28 Tuỳ từng giai đoạn sản xuất mà tại nhà máy sử dụng những loại thuốc nhuộm khác nhau, trong giai đoạn nhóm tham gia lấy mẫu tại công ty loại thuốc nhuộm mà nhà máy đang sử dụng là thuốc nhuộm hoạt tính. Đây là loại thuốc nhuộm tan trong nước, có chứa một hoặc vài nguyên tử hoạt tính (khi nhuộm có thể tách ra khỏi thuốc nhuộm để thuốc nhuộm liên kết với xơ, trong điều kiện nhuộm có liên kết với xơ bằng liên kết hoá trị), độ bền giặt và bền ánh sáng kém. Mặt khác do có đủ gam màu, màu tươi thuần sắc, công nghệ nhuộm đa dạng nhưng không quá phức tạp nên nó được nhiều hãng trên thế giới áp dụng với nhiều thương phẩm khác nhau. Giản đồ nhuộm trình bày hình 2.2 NaCl 98 o C NaOH TN 60 o C thải bỏ 40 o C Hình 2.2 Giản đồ nhuộm Cellulose bằng thuốc nhuộm hoạt tính Thuốc nhuộm hoạt tính chủ yếu dùng để nhuộm cellulose, len, tơ tằm. Dạng công thức tổng quát: S – R – T – X Nguyễn Huy Phú & Nguyễn hồng Phương 10 [...]... th in cc hydro bng 0 Mi tỏc nhõn oxy hoỏ u cú mt th oxy hoỏ khỏc nhau v i lng ny dựng so sỏnh kh nng oxy hoỏ mnh hay yu ca chỳng Bng 3.1 Th oxy húa ca mt s tỏc nhõn oxy húa thng gp Tỏc nhõn oxy hoỏ Th oxy hoỏ, V Gc hydroxyl 2,80 Ozone 2,07 Hydrogen peroxit 1,78 Permanganat 1,68 Nguyn Huy Phỳ & Nguyn hng Phng 13 Nghiờn cu x lý nc thi dt nhum bng phng phỏp oxy húa nõng cao Hydrobromic axit 1.59 Clo dyoxit... hiu qu x lý COD, mu v pH Nhn xột: T kt qu cho thy hiu qu x lý COD t tt nht khi pH = 3,6 Lỳc ny COD ca nc thi cũn li l 280 mg/l, hiu qu x lý t 78,13% pH =3.6, thỡ hiu qu x lý mu ó l 92.50% khụng phi l cao nht nhng hiu qu x lý COD li cao( 78,13%) Vy ta chn pH =3.6 l ti u Gii thớch: Quỏ trỡnh Fenton ch cú hiu qu cao khi tin hnh trong iu kin pH thp (3-4) Do pH cao s xy ra kt ta feric hydrat oxyhydroxit... xột: Kt qu cho thy ngay hiu qu x lý mu cao nht khi lng H2O2 s dng l 1.2ml, vi lng s dng thp thỡ hiu qu x lý COD thp cho nờn cỏc hp cht hu c cha c oxy húa ht dn n mu sau x lý cũn cao Nguyn Huy Phỳ & Nguyn hng Phng 33 Nghiờn cu x lý nc thi dt nhum bng phng phỏp oxy húa nõng cao Gii thớch: Tc phn ng tng khi tng nng H2O2, ng thi nng H2O2 li ph thuc vo nng cht ụ nhim cn x lý, c trng bng ti lng COD Theo... phõn loi quỏ trỡnh oxy húa nõng cao thnh hai nhúm nh bng 3.2 Bng 3.2 Phõn loi cỏc quỏ trỡnh oxy húa nõng cao Nhúm quỏ trỡnh Quỏ trỡnh Cỏc quỏ trỡnh oxy húa nõng cao Quỏ trỡnh Fenton khụng nh tỏc nhõn ỏnh sỏng Quỏ trỡnh Peroxon (Advanced Non-Photochemical Process- ANPO) Quỏ trỡnh Catazon Quỏ trỡnh oxy húa in húa Quỏ trỡnh Fenton in húa Quỏ trỡnh siờu õm Cỏc quỏ trỡnh oxy húa nõng cao nh tỏc nhõn ỏnh... Fenton, đặc biệt là nớc thải dệt nhuộm do trong quá trình nhuộm sử dụng nhiều chất trợ có nguồn gốc vô cơ Những anion vô cơ thờng Nguyn Huy Phỳ & Nguyn hng Phng 19 Nghiờn cu x lý nc thi dt nhum bng phng phỏp oxy húa nõng cao gặp nhất là các ion cacbonat (CO32-), bicacbonat (HCO3-), ion (Cl-) Những ion này gọi chung là các gốc ăn hydroxyl vì chúng tham gia phản ứng với gốc hydroxyl OH* làm giảm khả năng... bicacbonat, vì vậy khi tăng pH cân bằng của cacbonat-bicacbonat sẽ chuyển dịch theo hớng tạo thành cacbonat, gây bất lợi cho phản ứng oxi hoá nâng cao Trong khi đó, axit H2CO3 không phải là chất ăn hydroxyl, vì vậy trong trờng hợp nếu độ kiềm cao, bằng cách chỉnh pH sang môi trờng axit để chuyển cân bằng cacbonat-bicacbonat từ cacbonat (ăn hydroxyl) sang axit H 2CO3 (không ăn hydroxyl) sẽ có thể loại bỏ tác... tỏc nhõn oxy húa thụng thng nh hydrogen peroxit, ozone, cú th nõng cao kh nõng oxy hoỏ ca chỳng bng cỏc phn ng hoỏ hc khỏc nhau to ra gc hydroxyl, vỡ vy cỏc quỏ trỡnh ny c gi l cỏc quỏ trỡnh oxy hoỏ nõng cao Cỏc quỏ trỡnh oxy húa nõng cao ni lờn trong nhng nm gn õy nh mt loi cụng ngh cao cú tm quan trng trong vic y mnh cỏc quỏ trỡnh oxy húa, giỳp phõn hu nhiu loi hp cht hu c khú phõn hu nh hydrocacbon... hiu qu x lý Lng phốn cho vo ớt thỡ gc *OH sinh ra ớt, vai trũ oxy húa cht hu c lỳc ú s do H2O2 m nhn,vỡ H2O2 l tỏc nhõn oxy húa yu hn *OH nờn COD sau x lý vn cao Khi lng phốn s dng cho quỏ trỡnh l hp lý s giỳp sn sinh nhiu cỏc gc *OH v tng tớnh oxy húa cho quỏ trỡnh tuy nhiờn nu s dng quỏ nhiu, khụng cú li ớch v kinh t trong khi hiu qu x lý khụng tng, khi lng phốn s dng t 12ml tr lờn Hiu qu x lý mu... oxy húa nõng cao l nhng quỏ trỡnh phõn hy oxy húa da vo gc t do hot ng hydroxyl *OH c to ra ngay trong quỏ trỡnh x lý Gc hydroxyl l tỏc nhõn oxy húa mnh nht trong nhng tỏc nhõn oxy húa ó bit t trc n nay, cú kh nng phõn hu oxy húa khụng chn la mi hp cht hu c, dự l loi khú phõn hu nht, bin chỳng thnh nhng hp cht vụ c (cũn gi l khoỏng hoỏ) khụng c hi nh CO2, H2O, axớt vụ ct nhng tỏc nhõn oxy húa thụng... Hiu qu x lý COD t hiu qu cao nht khi lng xỳc tỏc s dng l 0.05g/l nc thi Tng thờm lng xỳc tỏc thỡ hiu qu x lý khụng tng Xột v mt kinh t thỡ lng dựng ớt nht l lng dựng ti u Ngc li khi tng thờm lng xỳc tỏc thỡ hiu qu x lý mu gim xung Nờn lng dựng ti u l Nguyn Huy Phỳ & Nguyn hng Phng 34 Nghiờn cu x lý nc thi dt nhum bng phng phỏp oxy húa nõng cao 0.05g/l, hiu qu x lý mu ca xỳc tỏc MnSO4 rt cao , 0.05g/l
