Bài kiểm tra kỳ Môn: Các phương pháp hóa lý ứng dụng xử lý môi trường Họ tên học viên: Trương Xuân Toàn Phan Thị Bạch Yến Lớp Cao học Hóa lý thuyết Hóa lý Khóa: 17 Bài dịch báo số 12 SỬ DỤNG PHẢN ỨNG FENTON CHO VIỆC XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC CỦA QUÁ TRÌNH Ủ TỪ CÁC CHẤT THẢI KHÁC NHAU Tóm tắt Các trình oxy hóa nước rỉ từ trình ủ hai chất thải hữu (nước thải bùn phần hữu chất thải rắn đô thị) sử dụng thuốc thử Fenton nghiên cứu với tỷ lệ khác [Fe2+] / [COD]0 trì tỷ lệ [H2O2] / [COD]0 Các điều kiện tối ưu cho phản ứng Fenton tìm thấy với tỷ lệ [Fe2+] / [COD]0 0,1 Cả hai loại nước rỉ rác bị oxy hóa đáng kể điều kiện với giá trị COD thay đổi giới hạn chấp nhận (77 75% nước thải từ nước thải bùn ủ phân nước thải từ phân hữu chất thải rắn, theo thứ tự) BOD5 thay đổi (90 98% nước thải từ nước thải bùn ủ phân nước thải từ phân hữu chất thải rắn đô thị, theo thứ tự) Thuốc thử Fenton dùng để oxy hóa chất hữu thích hợp để phân hủy sinh học từ nước rỉ rác Kết là, làm giảm phân hủy sinh học nước rỉ rác quan sát sau xử lý Fenton cho hai loại nước rỉ rác Tuy nhiên, phản ứng Fenton chứng minh kỹ thuật khả thi cho nghiên cứu trình oxy hóa nước rỉ rác, xem xử lý thích hợp cho nước thải loại Giới thiệu Quản lý chất thải rắn trở thành vấn đề toàn cầu nước phát triển Trong năm gần đây, sách quốc tế quản lý chất thải hữu ngày theo hướng tái chế Có công nghệ khác để tái chế chất thải hữu phân bón thường xem công nghệ thấp trình đầu tư thấp để chuyển đổi chất thải hữu để làm phân hữu gọi trình ủ phân Ở châu Âu, lượng lớn chất thải rắn hữu cơ, nước rác bùn quản lý sở ủ nước rỉ rác xử lý Một vấn đề liên quan đến việc xử lý chất thải hữu sở ủ phân quản lý xử lý nước rỉ rác, gây tải hữu cao lưu trữ nhà máy Giữa trình hóa học trình oxy hóa nâng cao (AOPs) dùng để giảm tải hữu hay độc tính nước nước thải khác AOPs dựa hình thành gốc tự hydroxyl, với oxy hóa điện hóa cao Trong số AOPs Fenton Thuốc thử [4] sử dụng hiệu trình hóa học xử lý nước thải xử lý trước [5] Hệ thống Fenton bao gồm muối sắt kết hợp với hydrogen peroxide điều kiện có tính axit Một loạt ứng dụng thuốc thử Fenton báo cáo, chẳng hạn xử lý nước thải dệt [2,6], khử Polynuclear Aromatic Hydrocarbons (PAH) nước [7], loại bỏ halogen hữu hấp thụ (AOX) từ nước thải dược phẩm [8], xử lý nước thải sản xuất bột giấy [9] Trong số đó, ứng dụng phản ứng Fenton để xử lý nước rỉ rác báo cáo gần điều kiện khác cho phản ứng Fenton nghiên cứu [10,11] Tuy nhiên, kết đạt với nước rỉ rác hố chôn rác, vốn khác từ nước rỉ rác trình ủ rác điều kiện hiếu khí trình việc sử dụng chất thải "tươi" "trẻ" Theo biết, chưa có nghiên cứu công bố việc sử dụng phản ứng Fenton để xử lý nước rỉ rác từ trình ủ Mục đích việc để nghiên cứu sử dụng phản ứng Fenton để xử lý nước rỉ rác từ trình ủ hai loại chất thải hữu điển hình: nước thải bùn (WS) phần hữu chất thải rắn đô thị (OFMSW) Hiệu trình Fenton đánh giá theo khử chất hữu Vật liệu phương pháp 2.1 Thu gom nước rỉ rác Mẫu khác nước rỉ rác từ việc ủ phân nước thải bùn (lẫn chất thải tỉa) thu thập phần hữu chất thải rắn lựa chọn từ nhà máy ủ Jorba (Barcelona, Tây Ban Nha) giai đoạn từ tháng sáu năm 2005 Kết đặc tính nước rỉ rác (Bảng 1) trình bày giá trị trung bình với độ lệch chuẩn 2.2 Quy trình phân tích Quy trình phân tích để xác định nhu cầu oxi hóa học (COD), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), pH độ dẫn điện thực theo phương pháp tiêu chuẩn[13] 2.3 Phản ứng Fenton Phản ứng Fenton thực 250C áp suất khí Trong tất thí nghiệm, tỷ lệ [H2O2] / [COD]0 (g/g) (tổng COD) cố định tỷ lệ [Fe2+] / [COD]0 (mol/mol) cố định mức 0,5, 0,1 0,05 Hydro peroxide đậm đặc (33%, Panreac, Barcelona, Tây Ban Nha) sử dụng để giảm thiểu hiệu ứng pha loãng liên quan đến H2O2 (hiệu ứng pha loãng xem xét tính toán BOD5 COD) pH tất mẫu trước thực phản ứng Fenton cố định đến cách thêm axit sulfuric đậm đặc, không quan sát thấy có kết tủa sau điều chỉnh pH Tất điều kiện thử nghiệm thực ba lần Phản ứng Fenton kết thúc sau 60 phút, phản ứng trực quan quan sát 2.4 Phân tích liệu Ý nghĩa thống kê giá trị lặp lại thực chuẩn F-test (phân tích phương sai) t-test Student (chuẩn phân tích) xác suất 5% 3.Kết thảo luận 3.1 Đặc trưng nước rỉ rác Các đặc trưng nước rỉ rác từ trình ủ WS OFMSW trình bày Bảng Theo dự kiến, hai loại nước rỉ rác cho thấy mức cao COD BOD5, tỷ lệ BOD5/COD khoảng 0,5, tương ứng với mức cao mức độ phân hủy sinh học chất hữu Những kết cao so với tìm thấy nước rỉ rác từ bãi rác, mà giá trị COD thường có 5-10 g/l giá trị phân hủy sinh học thấp (tỷ lệ BOD5/COD khoảng 0,1) Có thể giải thích cho thực tế nước rác ủ bao gồm hạt hòa tan chất hữu từ nước chất thải trẻ thay bãi rác mà hỗn hợp vật liệu có tuổi khác Các mức độ cao BOD5 tìm thấy (trong trường hợp bùn ủ chí cao so với COD hòa tan) số lượng đáng kể hạt hữu phân hủy Điều thường tìm thấy kiểm tra thực với chất thải rắn, bùn Tuy nhiên, giá trị tìm thấy để nước rác ủ phạm vi dòng chất lỏng xử lý AOPs Hơn nữa, với giá trị cao COD BOD5, trình sinh học để xử lý nước rác ủ đạt yêu cầu pháp lý chất lượng nước Liên quan đến pH, nhiên, giá trị tìm thấy nước rác WS OFMSW xa giá trị coi tối ưu cho phản ứng Fenton, mà thường thực giá trị pH 3.2 BOD5 COD giảm phản ứng Fenton Các phản ứng Fenton thực mẫu nước rác WS OFMSW mức độ khác tỷ lệ [Fe2+]/[COD]0 (0.5, 0.1 0,05), tỷ lệ [H2O2] / [COD]0 (g / g) cố định Những điều kiện thí nghiệm lựa chọn chúng thường sử dụng phản ứng Fenton Ví dụ, Kurt et al [17] Kim et al [18] sử dụng tỷ lệ [H2O2] / [COD]0 cho xử lý nước rác khác cho thấy khác biệt đáng kể COD tỷ lệ thay đổi xung quanh giá trị cân hóa học lý thuyết (2), tỷ lệ tối ưu [Fe2+] / [COD]0 cho thấy biến đổi lớn nghiên cứu khác xử lý nước thải Bảng cho thấy kết xử lý COD cho phản ứng Fenton Trong hai loại nước rác WS OFMSW tối ưu tỷ lệ [Fe2+] / [COD]0 0.1, loại bỏ COD 77 75% cho WS OFMSW, tương ứng Tuy nhiên, phải kết tủa oxit sắt ngậm nước quan sát thấy sử dụng nồng độ Fe2+ cao Trong trường hợp này, xảy số thay đổi COD liên quan đến đồng kết tủa không với phản ứng Fenton Tuy nhiên, kết phù hợp cho tìm thấy cho bãi rác, chứng minh phù hợp phản ứng Fenton cho xử lý nước rác từ chất thải rắn có hàm lượng cao chất hữu Nghiên cứu ảnh hưởng phản ứng Fenton trình ủ nước rác phân hủy sinh học, việc loại bỏ BOD5 nghiên cứu với điều kiện tối ưu cho thấy giảm COD ([Fe2+] / [COD]0 = 0,1) Kết thể Bảng BOD5 loại bỏ cho hai loại nước rác cao (90 98% cho WSvà OFMSW, tương ứng) Đặc biệt kết cho BOD5 loại bỏ cao so với loại COD Điều quan sát thấy giá trị tỷ lệ thức BOD5/ COD, giảm rõ sau xử lý Fenton (Bảng 2) Giả thuyết cho điều thực tế thuốc thử Fenton có khả oxy hóa chất hữu phân hủy sinh học tốt hơn, thành phần tải trọng hữu nước rác trình ủ phân, xử lý Fenton gia tăng nước rỉ rác phân hủy sinh học (tăng tỷ lệ BOD5/ COD 0,13-0,42) Trong trường hợp này, nước rác từ bãi rác bao gồm phân tử hữu kết trình Fenton phá vỡ cấu trúc phân tử xuống xếp lại chất hữu chuyển đổi chất hữu không phân hủy để phân hủy sinh học nhiều hình thức Tuy nhiên, trường hợp nước rác phân huỷ, hợp chất hữu nước rỉ rác chủ yếu phân hủy sinh học trình Fenton có khả oxy hóa hợp chất Dù sao, kết trình bày nghiên cứu chứng minh phù hợp Quá trình Fenton để giảm tải hữu nước rỉ rác trình ủ với giá trị cao COD BOD5 Kết thu rằng, BOD5 / COD tỷ lệ tương đối cao, trình xử lý toàn nên bao gồm trình sinh học với xử lý sau phản ứng Fenton Phản ứng Fenton đề xuất, cách xử lý cho nước rỉ rác ủ mà xử lý trước xử lý sinh học (thiếu khí hay kỵ khí) Trái lại, với bãi rác, phản ứng Fenton nên bao gồm trình tự xử lý xử lý trước 4.Kết luận Từ liệu trình bày đây, kết luận rằng: (1) nước thải từ trình ủ hai chất thải hữu điển hình (WS OFMSW) đặc trưng tải trọng hữu Các giá trị tìm thấy cho COD BOD5 cao (2) Các điều kiện tối ưu cho phản ứng Fenton tìm thấy tỷ lệ [Fe2+] / [COD]0 0,1 tỷ lệ [H2O2] / [COD]0 trì Cả hai loại nước rác bị oxy hóa đáng kể điều kiện COD (77 75% cho WS OFMSW nước rỉ rác, tương ứng) loại bỏ BOD5 (90 98% cho WS nước rỉ rác OFMSW, tương ứng) (3) phản ứng Fenton xem oxy hóa tốt phân hủy sinh học chất hữu nước rác, dẫn đến ý nghĩa giảm tỷ lệ BOD5 / COD cho hai loại nước rác (4) phản ứng Fenton chứng tỏ kỹ thuật khả thi cho trình oxy hóa nước rỉ rác nghiên cứu, coi xử lý thích hợp cho loại nước thải Việc sử dụng phản ứng Fenton phân hủy sinh học phân compost nước thải, nên đề xuất cách xử lý sau xử lý sinh học Kết nước thải coi nhà máy xử lý nước thải đô thị (5) Nghiên cứu thêm việc sử dụng phản ứng Fenton để xử lý nước rác ủ nên tập trung vào việc cải thiện hiệu việc loại bỏ chất hữu thay đổi điều kiện thí nghiệm cách sử dụng AOPs khác Nghiên cứu trình oxy hóa hợp chất hữu cụ thể tìm thấy nước rỉ rác ủ nên quan tâm