BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN BẰNG MỘT SỐ QUÁ TRÌNH OXY HÓA NÂNG CAO Ngành: MÔI TRƯỜNG & CNSH Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Giảng viên hướng dẫn : TS. THÁI VĂN NAM Sinh viên thực hiện : LÊ THỊ THÙY NHIÊN MSSV: 1191080079 Lớp: 11HMT01 TP. Hồ Chí Minh, 2013 BM07/QT04/ĐT Khoa: Môi trường & CNSH BẢN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (GVHD nộp Bản nhận xét này về Văn phòng Khoa) 1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong nhóm 01): Lê Thị Thùy Nhiên MSSV: 1191080079 Lớp:11HMT01 Ngành : Môi trường và Công nghệ sinh học Chuyên ngành : Kỹ thuật môi trường 2. Tên đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải từ quá trình sản xuất cà phê hòa tan bằng một số quá trình oxy hóa nâng cao 3. Tổng quát về ĐATN: Số trang: 78 Số chương: 04 Số bảng số liệu: 16 Số hình vẽ: 27 Số tài liệu tham khảo: 07 Phần mềm tính toán: Số bản vẽ kèm theo: Hình thức bản vẽ: Hiện vật (sản phẩm) kèm theo: 4. Nhận xét: a) Về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: b) Những kết quả đạt được của ĐATN: c) Những hạn chế của ĐATN: 5. Đề nghị: Được bảo vệ (hoặc nộp ĐATN để chấm)  Không được bảo vệ  TP. HCM, ngày … tháng … năm ………. Giảng viên hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) Ghi chú: Đính kèm Phiếu chấm điểm ĐATN. LỜI CAM ĐOAN Sau 3 tháng làm đồ án tốt nghiệp, hiện nay em đã hoàn thành đề tài mà giáo viê n hướng dẫn giao. Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp này do em tự thực hiện, không sao chép dưới bất kỳ hình thức nào, các số liệu trích dẫn và các kết quả nghiên cứu trong đồ án tốt nghiệp là trung thực và chính xác. Nếu có bất kỳ sự gian lận nào thì em sẽ chịu toàn bộ trách nhiệm trước nhà trường về lời cam đoan của mình. Sinh viên thực hiện Lê Thị Thùy Nhiên LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập tại trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ, dưới sự dẫn dắt của quý thầy cô trong Khoa Môi Trường - Công Nghệ Sinh Học và các Khoa khác đã truyền đạt và bồi dưỡng cho em những kiến thức, phương pháp học tập và nghiên cứu chuyên môn cũng như trong những lĩnh vực khác. Chính sự tận tụy và lòng nhiệt huyết của quý thầy cô, là nguồn động lực giúp em cố gắng trau dồi thêm kiến thức và vượt qua những khó khăn trong học tập. Em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc của mình tới quý thầy cô trong Khoa Môi Tr ường - Công Nghệ Sinh Học và các Khoa khác đã dạy dỗ, truyền đạt kiến thức và tạo mọi điều kiện tốt nhất để giúp em hoàn thành khoá học. Em xin kính gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy TS. Thái Văn Nam, đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành tốt Đồ án tốt nghiệp này. Thay cho lời kết em xin cảm ơn gia đình đã tạo mọi điều kiện thuận lợi về vật chất lẫn tinh thần trong suốt những năm học tập. Đồng thời xin cảm ơn tất cả những bạn bè đã gắn bó cùng nhau học tập và giúp đỡ trong thời gian qua, cũng như trong quá trình thực hiện Đồ án tốt nghiệp này. Xin chân thành cám ơn ! TP. HCM, ngày 30 tháng 03 năm 2013 Sinh viên thực hiện Lê Thị Thùy Nhiên i MỤC LỤC Trang 1 1. T N 1 2. C TIÊU NGHIÊN U 2 3. I DUNG NGHIÊN U 2 4. I NG VÀ PHẠM VI NGHIÊN U 3 4.1 Đối tượ 3 4.2.Phạ 3 5. A I 3 3 4 NÂNG CAO 5 1.1. NG N CHUNG CÁC NH OXI A NÂNG CAO 5 5 6 *OH 7 1.1.4. Phân loại các quá trình oxy hóa nâng cao 10 10 11 1.2. GIỚI THIỆU MỘT SỐ NH OXI A NÂNG CAO 12 12 12 1.2.1.2. Cơ chế tạ 13 1.2.1.3. Những nhân tố ảnh hưởng 14 ii 1.2.2. Quá trình oxi hóa nâng cao trên cơ sở Ozon: Peroxon (H 2 O 2 /O 3 ) 15 15 (H 2 O 2 /O 3 ) 17 (UV/ Oxidation Processes) 19 1.2.3.1. Giới thiệu quá trình UV/oxi hóa (UV/ Oxidation Processes) 19 1.2.3.2. Quá trình quang phân UV bằng Ozone 19 1.2.3.3. Quá trình xử lý nước bằng hệ H 2 O 2 /O 3 /UV 20 1.2.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến xử lý nước thải bằng quá trình UV/oxi hóa 20 1.2.3.5. Động học của quá trình UV/oxi hóa 21 CHẾ BIẾN CÀ PHÊ VÀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT VINACAFÉ BIÊN HÒA 24 2.1. NG QUAN NH PHÊ T NAM 24 2.1.1. Các đặc điểm chung của cà phê Việt Nam 24 2.1.2. Chế biến và xuất khẩu cà phê của Việt Nam 24 2.1.3. 26 26 26 2.1.4. các vấn đề môi trường của nhà máy chế biến cà phê 26 2.1.4.1. Nước thải 26 2.1.4.2. Chất thải rắn 26 2.1.4.3 Khí thải 26 2.1.4.4. Tiếng ồn và độ rung 27 2.1.5. Thành phần và tính chất nước thải chiến biến cà phê hòa tan 27 2.2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CÀ PHÊ CÔNG TY VINACAFÉ BIÊN HÒA 30 2.2.1. Giới thiệu về ngành chế biến cà phê hòa tan của công ty 30 2.2.2. Phương pháp chế biến cà phê 31 2.2.3. nguồn phát sinh và lưu lượng nước thải 35 iii ủa công ty vinacafé Biên Hòa 36 VÀ VẬT LIỆ 39 3.1. SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU 39 3.2 MÔ NH NGHIÊN U 41 41 3.3 A T, NG T NGHIÊN U 43 43 45 45 3.4 N NH M 46 3.4.1. Quá trình Fenton đồng thể 46 ằng hệ peroxon (H 2 O 2 /O 3 ) 47 ằng hệ O 3 /UV 47 ằng hệ H 2 O 2 /O 3 /UV 48 3.5 PHƯƠNG P PHÂN CH 48 50 4.1. KẾT QUẢ CÁC QUÁ TRÌNH THÍ NGHIỆM 50 4.1.1. Quá trình xử lý nước thải cà phê hòa tan bằng phương pháp Fenton đồng thể 50 4.1.2. Quá trình xử lý nước thải cà phê hòa tan bằng peroxon (H 2 O 2 /O 3 ) 52 4.1.2.1. Khảo sát sự ảnh hưởng của hàm lượng H2O2 đến hiệu quả xử lý độ màu trong nước thải cà phê hòa tan 52 4.1.2.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của hàm lượng H 2 O 2 đến hiệu quả xử lý COD trong nước thải cà phê hòa tan 55 4.1.2.3. Khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý độ màu trong nước thải cà phê hòa tan 57 4.1.2.4. Khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý COD trong nước thải cà phê hòa tan 59 iv 4.1.3. Quá trình xử lý nước thải cà phê hòa tan bằng hệ O 3 /UV 62 4.1.3.1. Khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý độ màu trong nước thải cà phê hòa tan bằng hệ O 3 /UV 62 4.1.3.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý COD trong nước thải cà phê hòa tan bằng hệ O 3 /UV 64 4.1.4. Quá trình xử lý nước thải cà phê hòa tan bằng hệ H 2 O 2 /O 3 /UV 67 4.2. SO SÁNH HIỆU QUẢ XỬ LÝ GIỮA CÁC PHƯƠNG PHÁP 70 4.2.1. So sánh hiệu quả xử lí COD trong nước thải cà phê hòa tan 70 4.2.2. So sánh hiệu quả xử lý độ màu trong nước thải cà phê hòa tan 71 4.3. TÍNH TOÁN CHI PHÍ CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP 72 4.3.1.Oxi hóa bằng quá trình Fenton 72 4.3.2.Oxi hóa bằng quá trình Peroxon (H 2 O 2 /O 3 ) 72 4.3.3. Quá trình xử lý bằng hệ O 3 /UV 73 4.3.4. Quá trình xử lý bằng hệ H 2 O 2 /O 3 /UV 73 4.4. SO SÁNH KẾT QUẢ PHÂN TÍCH NƯỚC THẢI CÀ PHÊ HÒA TAN CỦA BỐN PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA NÂNG CAO 74 76 1. KẾT LUẬN 76 2. KIẾN NGHỊ 77 v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Nội dung Nghĩa 1 AOPs Advanced Oxidation Processes Các quá trình oxy hóa bậc cao 2 BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hoá 3 COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hoá học 4 QCVN Quy chuẩn Việt Nam 5 BTNMT Bộ tài nguyên môi trường vi MỤC LỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Khả năng oxi hóa của một số tác nhân oxi hóa 8 Bảng 1.2: Một số chất ô nhiễm trong nước và nước thải có thể xử lý bằng các quá trình oxi hóa nâng cao [Simon, 2004] 9 1.3: 10 1.4: 11 2.1 25 Bảng 2.2 Thành phần tính chất nước thải chế biến cà phê hòa tan 27 Bảng 3.1: Đặc tính nước thải chế biến cà phê hòa tan sau xử lý sinh học 41 3.2: 45 Bảng 4.1: Hiệu quả xử lý bằng phương pháp Fenton đồng thể 50 Bảng 4.2: Hiệu quả xử lý độ màu trong nước thải cà phê hòa tan bằng quá trình Peroxon (H 2 O 2 /O 3 ) ở pH = 8 52 Bảng 4.3: Hiệu quả xử lý COD trong nước thải cà phê hòa tan bằng quá trình Peroxon (H 2 O 2 /O 3 ) ở pH = 8 55 Bảng 4.4: Hiệu quả xử lý độ màu bằng quá trình peroxon (H 2 O 2 /O 3 ) 57 Bảng 4.5: Hiệu quả xử lý COD bằng quá trình peroxon (H 2 O 2 /O 3 ) 59 Bảng 4.6: Hiệu quả xử lý độ màu trong nước thải cà phê hòa tan bằng hệ O 3 /UV 62 Bảng 4.7: Hiệu quả xử lý COD trong nước thải cà phê hòa tan bằng hệ O 3 /UV 64 Bảng 4.8: Hiệu quả xử lý nước thải cà phê hòa tan bằng hệ H2O2/O3/UV 67 Bảng 4.9: So sánh hiệu quả tối ưu của bốn phương pháp oxy hóa nâng cao 74 [...]... Trên cơ sở đó nghiên cứu xử lý nước thải từ quá trình sản xuất cà phê hòa tan bằng một số quá trình oxy hóa nâng cao được đặt ra nhằm giải quyết vấn đề trên 2 Mục đích chính của đề tài là nghiên cứu, so sánh hiệu quả xử lý nước thải sau quá trình xử lý sinh học của nhà máy sản xuất cà phê hòa tan bằng một số quá trình oxy hóa bậc cao như • Quá trình Fenton đồng thể: H 2 O 2 và Fe2+ • Quá trình Peroxon:... nhất, xử lý tốt nhất đối với nước thải sau quá trình xử lý sinh học của nhà máy sản xuất cà phê hòa tan 3 Để đạt được mục tiêu đề ra, đề tài tập trung vào các nội dung sau: • Nghiên cứu một số quá trình oxy hóa bậc cao (Fenton đồng thể, H 2 O 2 /O 3 , O 3 /UV và H 2 O 2 /O 3 /UV) áp dụng đối với nước thải sau quá trình xử lý sinh học của nhà máy sản xuất cà phê hòa tan: làm thí nghiệm từng quá trình. .. trước và sau xử lý 60 phút .70 Hình 4.14 : Mẫu trước và sau xử lý 20, 40, 60, 80 phút 71 Hình 4.15: Biểu đồ so sánh hiệu quả xử lý COD trong nước thải cà phê hòa tan của một số quá trình oxy hóa 71 Hình 4.16: Biểu đồ so sánh hiệu quả xử lý độ màu trong nước thải cà phê hòa tan của một số quá trình oxy hóa 72 viii Đồ án tốt nghiệp U 1 Cà phê là thức uống có từ lâu đời... để bằng quá trình sinh học Nước thải sau quá trình xử lý sinh học hầu hết không đạt tiêu chuẩn xả thải mà cần thiết phải có công đoạn xử lý tiếp theo như quá trình oxy hóa bậc cao (AOPs) 1 Đồ án tốt nghiệp Hiện nay, bên cạnh những công ty chế biến cà phê thực hiện đúng quy trình xử lý nước thải thì vẫn còn tồn tại một số công ty chưa xử lý nước thải hoặc xử lý chưa đạt hiệu quả QCVN về một số thông số. .. thống xử lý nước thải từ quá trình sản xuất cà phê hòa tan lấy từ trạm xử lý nước thải vinacafé Biên Hòa 3.2 Phạm vi Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, thực hiện bởi mô hình Oxi hóa bậc cao, vì thời gian có hạn nên sử dụng cố định cường độ UV phát ra có bước sóng 254 nm và lượng O 3 cung cấp là 1 g/h Nghiên cứu tập trung vào hiệu quả xử lý độ màu và hiệu quả xử lý COD của một số quá trình oxi hóa bậc... hóa chất H 2 O 2 /Fe2+ đến hiệu quả xử lý nước thải cà phê hòa tan bằng quá trình Fenton đồng thể 51 Hình 4.2: Biểu đồ ảnh hưởng của hàm lượng H 2 O 2 đến hiệu quả xử lý độ màu trong nước thải và phê hòa tan bằng quá trình Peroxon (H 2 O 2 /O 3 ) 53 Hình 4.3: Biểu đồ ảnh hưởng của hàm lượng H 2 O 2 đến hiệu quả xử lý COD trong nước thải và phê hòa tan bằng quá trình Peroxon (H 2 O 2 /O 3 ) .55... • Quá trình xử lý bằng hệ O 3 /UV • Quá trình xử lý bằng hệ: H 2 O 2 /O 3 /UV Vậy phương pháp oxy hóa bậc cao nào là phù hợp để xử lý nước thải cà phê hòa tan? Để làm được điều này, đề tài tập trung vào hai mục tiêu cụ thể sau: • Xác định các thông số tối ưu của bốn phương pháp oxy hóa bậc cao đã đề cập ở trên: pH, H 2 O 2 và thời gian xử lý • So sánh các quá trình oxy hóa bậc cao và tìm ra quá trình. .. hiệu quả xử lý độ màu trong nước thải cà phê hòa tan bằng hệ O 3 /UV 64 Hình 4.9: Biểu đồ ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý COD trong nước thải cà phê hòa tan bằng hệ O 3 /UV .65 Hinh 4.10: Mẫu trước và sau xử lý 60 phút .67 vii Hình 4.11: Mẫu trước và sau xử lý 20, 40, 60, 80 phút 67 Hình 4.12: Biểu đồ hiệu quả xử lý nước thải cà phê hòa tan bằng hệ H 2 O 2 /O 3 /UV... các quá trình oxi hóa nâng cao vượt xa các công nghệ truyền thống trong xử lý nước và nước thải Dưới đây sẽ đơn cử một số chất ô nhiễm đặc trưng mà các quá trình oxi hóa nâng cao có thể loại bỏ khỏi nước và nước thải đạt đến cấp độ mong muốn mà công nghệ truyền thống khó có thể đạt được (bảng 1.2) 8 Đồ án tốt nghiệp Bảng 1.2: Một số chất ô nhiễm trong nước và nước thải có thể xử lý bằng các quá trình. .. quả xử lý độ màu trong nước thải cà phê hòa tan bằng quá trình Peroxon (H 2 O 2 /O 3 ) 57 Hình 4.5: Biểu đồ ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý COD trong nước thải cà phê hòa tan bằng quá trình Peroxon (H 2 O 2 /O 3 ) 60 Hình 4.6: mẫu trước và sau xử lý 60 phút 61 Hình 4.7: mẫu trước và sau xử lý 20, 40, 60, 80 phút 62 Hình 4.8: Biểu đồ ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý độ . quả xử lý COD trong nước thải cà phê hòa tan của một số quá trình oxy hóa. 71 Hình 4.16: Biểu đồ so sánh hiệu quả xử lý độ màu trong nước thải cà phê hòa tan của một số quá trình oxy hóa. . tại một số công ty chưa xử lý nước thải hoặc xử lý chưa đạt hiệu quả QCVN về một số thông số như: COD, độ màu… Trên cơ sở đó nghiên cứu xử lý nước thải từ quá trình sản xuất cà phê hòa tan bằng. Đối tượng Nước thải sau bể xử lý sinh học của hệ thống xử lý nước thải từ quá trình sản xuất cà phê hòa tan lấy từ trạm xử lý nước thải vinacafé Biên Hòa. 3.2. Phạm vi Nghiên cứu trong phòng