Như vậy, 100 phút được xác định là thời gian phản ứng tối ưu với hệ Ozon đơn. Kết quả này tương tự với nghiên cứu của các tác giả trước như Cortez và cộng sự (2011) [38] đã xác định được thời gian phản ứng tối ưu là 120 phút xử lý cho nước rỉ rác bằng Ozon đơn với lượng O3 tiêu tốn là 0,1 kg O3/kg COD.
3.2.2. Nghiên cứu xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Perozon
a. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH
Các thí nghiệm đươc
thưc
hiên
với điều kiên
c ố điṇ h lưu lươn
g khí cấp cho
máy ozon (7l/ph), cố điṇ h hàm lương H 2O2: 1.000 mg/l và cố định thời gian phản
ứng (60 phút). Các thí nghiệm nhằm đánh giá ảnh hưởng của pH ban đầu đến hiệu quả xử lý. Các điều kiện thí nghiệm như mô tả ở chương 2. Nước rỉ rác cũng đươc̣
keo tụ trước. Kết quả thí nghiêm
đươc
thể hiên
ở hình 3.12, 3.13 và 3.14.
700
650
Độ màu (Pt-Co)
600
550
500
450
400
4 5 6 7 8 9 10
pH
Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2Thí nghiệm 3
Hình 3.12. Ảnh hưởng của pH đến độ màu sau xử lý bằng Perozon
2600
2200
COD (mg/l)
1800
1400
1000
4 5 6 7 8 9 10
pH
Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2 Thí nghiệm 3
Hình 3.13. Ảnh hưởng của pH đến COD sau xử lý bằng Perozon
1000
900
TOC (mg/l)
800
700
600
500
4 5 6 7 8 9 10
pH
Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2 Thí nghiệm 3
Hình 3.14. Ảnh hưởng của pH đến TOC sau xử lý bằng Perozon
Kết quả thí nghiệm về ảnh hưởng của pH trong xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Perozon (O3/H2O2) sau 60 phút phản ứng cũng có xu hướng tương tự như xử lý bằng Ozon đơn. Hiệu suất xử lý độ màu, COD và TOC tăng dần trong
miền pH: 5 - 9 và giảm khi pH trên 9. Hiêu ứng 69 – 76%, 16 – 37% và 6 – 28%.
suất xử lý độ màu, COD và TOC tương
Như vậy, hiệu suất xử lý độ màu cao và cũng không chênh lêṇ h nhiều ở pH = 5
- 10. Hiệu suất xử lý COD và TOC có nhiều khác biệt ở các giá trị pH ban đầu khác
nhau. Hiêu
suất tối ưu cũng đaṭ đươc
taị pH 8 – 9.
Bảng 3.7. Trung bin
h hiêu
suấ t xử lý cá c chấ t hữu cơ trong nước rỉ rác bằng
Perozon với ảnh hưởng của pH
Độ màu (%) | COD (%) | TOC (%) | |
5 | 71,69 | 19,92 | 11,02 |
6 | 71,74 | 21,67 | 14,48 |
7 | 72,21 | 24,09 | 17,81 |
8 | 72,93 | 35,21 | 21,90 |
9 | 73,42 | 33,58 | 23,10 |
10 | 72,88 | 29,53 | 21,36 |
Có thể bạn quan tâm!
-
Đặc Điểm Đệm Sứ Được Sử Dụng Trong Nghiên Cứu -
Tư Liệu Thống Kê Ban Đầu Ở Dạng Vô Thứ Nguyên -
Ảnh Hưởng Của Ph Đến Tỉ Lệ Bod5/cod Sau Xử Lý Bằng Ozon Đơn Bàn Luận: -
Ảnh Hưởng Thời Gian Phản Ứng Đến Độ Màu Sau Xử Lý Bằng Perozon -
Hàm Lượng O3 Trước Và Sau Xử Lý Các Chất Hữu Cơ Trong Nước Rỉ Rác Bằng Ozon/đệm Sứ -
Ảnh Hưởng Của Quặng Mangan Đến Tỉ Lê ̣bod5/cod Sau Xử Lý Bằng Ozon/quặng Mangan
Xem toàn bộ 224 trang tài liệu này.
Kết quả trung bình hiêu suât́ xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng
Perozon ở các thí nghiêm
ảnh hưởng của pH đư ợc thể hiên
ở bảng 3.7. Hiêu
suất xư
lý COD và TOC đạt t ối ưu ở pH 8 - 9, hiêu
suất xử lý đ ộ màu cao và không co
nhiều chênh lêc̣ h trong thí nghiệm ở các giá trị pH khác nhau.
Xu hướng biến đổi tỉ lê ̣BOD5/COD cũng có xu hướng tương tự ở thí nghiệm hệ Ozon đơn. Qua hình 3.15 cho thấy, sau quá trình oxi hoá bằng Perozon , tỉ lệ
BOD5/COD đều tăng và tăng cao hơn đaṭ đươc ở miêǹ pH 8 – 9. Tỉ lệ này cũng tăng
đáng kể sau xử lý. Nước rỉ rác sau keo tu ̣có tỉ lê ̣BOD 5/COD trung bình là 0,30; sau khi oxi hoá bằng Perozon ở miền pH 8 – 9, tỉ lệ này đã tăng lên trung bình 0,39.
0,45
0,40
BOD₅/COD
0,35
0,30
0,25
0,20
4 5 6 7 8 9 10
pH
Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2 Thí nghiệm 3
Hình 3.15. Ảnh hưởng của pH đến tỉ lệ BOD5/COD sau xử lý bằng Perozon Bàn luận:
Nguyên nhân hiệu suất xử lý khác nhau do ảnh hưởng của pH cũng đươc
giải
thích như ph ần ảnh hưởng của pH trong xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác
bằng Ozon đơn. Ngoài ra, trong hê ̣Perozon (O3/H2O2), khi H2O2 hoà tan trong nước rỉ rác, nó phân ly không hoàn toàn thành ion hydroperoxit (HO2-), ion này phản ứ ng nhanh với O 3 để bắt đầu chuỗi cơ chế p hản ứng tạo gốc hydroxyl ( OH ), cứ 1 mol
O3 phản ứng tạo ra 1 mol OH [46].
2O3
H2O2
2OH 3O
2
Do đó, hiệu suất xử lý độ màu, COD và TOC nước rỉ rác tăng dần từ pH = 5 – 9 và đạt giá trị cao nhất trong miền pH : 8 – 9. Các phản ứng trong hệ Perozon cũng bị ảnh hưởng bởi các tác nhân phân hủy gốc hydroxyl ( OH ) khi pH trên 9, tức là
hiệu suất xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác giảm ở các thí nghiệm pH = 10.
Nguyên nhân của hiên
tươn
g trên cũng đư ợc giải thích như ở phần Ozon đơn.
Hàm lượng các chất phân h ủy gốc hydroxyl ( OH ) trong nước rỉ rác nghiên
cứ u ở hệ Perozon đươc
thể hiên
ở bảng 3.8.
Bảng 3.8. Môt
số chấ t phân hủy gốc OH• trong xử lý nước rỉ rác bằng Perozon
pH | Thí nghiệm 1 | Thí nghiệm 2 | Thí nghiệm 3 | ||||||
Cl- (mg/l) | HCO3- (mg/l) | CO32- (mg/l) | Cl- (mg/l) | HCO3- (mg/l) | CO32- (mg/l) | Cl- (mg/l) | HCO3- (mg/l) | CO32- (mg/l) | |
5 | 2.129 | 177 | 0,13 | 1.730 | 1.083 | 0,10 | 2.148 | 6.814 | 3,2 |
6 | 2.339 | 1.350 | 32,6 | 1.740 | 2.472 | 36 | 2.016 | 7.502 | 86 |
7 | 2.409 | 5.373 | 160 | 1.849 | 3.867 | 186 | 2.029 | 7.104 | 216 |
8 | 2.429 | 5.773 | 114 | 1.560 | 4.623 | 203 | 2.029 | 7.299 | 377 |
9 | 2.459 | 6.598 | 358 | 1.949 | 5.754 | 579 | 2.109 | 7.390 | 400 |
10 | 2.209 | 7.553 | 1.181 | 1.839 | 7.315 | 2.867 | 2.329 | 8.371 | 1.681 |
Tương tự kết quả thí nghiệm Ozon đơn , nồng đô ̣ion Cl - cũng khá cao và không chênh lệch ở các thí nghiệm có pH ban đầu khác nhau. Hàm lượng các ion
HCO3- và CO32- cao hơn trong môi trường kiềm. Ở các thí nghiệm pH = 10, nồng đô CO32- cao hơn ở các miền pH khác. Kết quả ở bảng 3.8 cho thấy hàm lượng các chất phân hủy gốc OH• cao và không giảm sau quá trình xử lý bằng Perozon nên ở các
phần nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian phản ứng, đệm sứ và quặng mangan, các ion này cũng không được phân tích.
Bảng 3.9. Hàm lượng O3 trước và sau xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Perozon với ảnh hưởng của pH
Thí nghiệm 1 | Thí nghiệm 2 | Thí nghiệm 3 | ||||
Hàm lượng O3 vào (g) | Hàm lượng O3 dư (g) | Hàm lượng O3 vào (g) | Hàm lượng O3 dư (g) | Hàm lượng O3 vào (g) | Hàm lượng O3 dư (g) | |
5 | 3,264 | 1,074 | 2,748 | 1,202 | 2,691 | 1,116 |
6 | 3,264 | 0,887 | 2,748 | 1,031 | 2,691 | 0,945 |
7 | 3,264 | 0,73 | 2,748 | 0,946 | 2,691 | 0,687 |
8 | 3,264 | 0,515 | 2,748 | 0,93 | 2,691 | 0,802 |
9 | 3,264 | 0,458 | 2,748 | 0,759 | 2,691 | 0,344 |
10 | 3,264 | 0,315 | 2,748 | 0,415 | 2,691 | 0,286 |
Cũng tương tự hệ Ozon đơn, trong hệ Perozon, lượng O3 dư giảm dần khi tăng pH. Cơ chế phản ứng cũng tương tự hệ Ozon đơn. Tuy nhiên, lượng ozon dư trong
hệ Perozon đã giảm hơn hệ Ozon đơn, nghĩa là lượng ozon hòa tan trong nước tăng do tác động của H2O2. Vì thế, hiệu suất xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác ở hệ Perozon cũng cao hơn hệ Ozon đơn.
Như vậy, trong xử lý nước rỉ rác bằng Perozon, pH tối ưu nằm trong khoảng 8 -
9. Kết quả này tương t ự như kết quả nghiên cứ u của môt số tać giả như : Fang và
côṇ g sư ̣ (2005) [42] chỉ ra pH: 7 – 8 là tối ưu khi nghiên cứu xử lý nước rỉ rác bằng O3/H2O2. pH = 9 cũng được xác định là tối ưu trong nghiên cứu xử lý nước rỉ rác bằng Ozon đơn và Perozon của tác giả Hagman và cộng sự (2008) [50].
b. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng H2O2 đến xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Perozon
Hàm lượng H2O2 có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả oxi hóa các chất hữu cơ bằng Perozon. Từ các thí nghiệm ảnh hưởng của pH nước rỉ rác đã trình bày ở trên, khoảng pH: 8 - 9 được xác định là tối ưu cho quá trình xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng cả Ozon đơn và Perozon. Vì thế, ở các thí nghiệm sau, miền pH này được lựa chọn để nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng H2O2. Các thí
nghiêm
cũng được thực hiện ở pH = 8.
Theo Naumczyk và cộng sự (2012) [71] thì hàm lượng H2O2: 1.000 – 3.000
mg/l được sử dụng cho nghiên cứu xử lý nước rỉ rác bằng O3/H2O2. Hagman và cộng sự (2008) [50] đã sử dụng hàm lượng H2O2 từ 500 đến 1.000 mg/l để xử lý nước rỉ rác bằng O3/H2O2. Hoàng Ngọc Minh (2012) [7] cũng sử dụng lượng H2O2 từ 1.000 –3.000 mg/l trong nghiên cứu xử lý nước rỉ rác bằng Perozon. Trong nghiên cứu này, bước đầu khảo sát cho thấy mức hàm lượng H2O2 bắt đầu từ 500 mg/l trong xử lý bằng Perozon thì bắt đầu có ảnh hưởng đánh kể đến hiệu suất xử lý. Vì thế mức hàm lượng tối thiểu này được sử dụng trong nghiên cứu này. Hàm lượng H2O2 được tính theo khối lượng H2O2 thực tế xác định được từ H2O2 30%.
700
Độ màu (Pt-Co)
600
500
400
300
500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500
Hàm lượng H₂O₂(mg/l)
Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2Thí nghiệm 3
Hình 3.16. Ảnh hưởng của H2O2 đến độ màu sau xử lý bằng Perozon
2200
2000
COD (mg/l)
1800
1600
1400
1200
500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500
Hàm lượng H₂O₂(mg/l)
Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2Thí nghiệm 3
Hình 3.17. Ảnh hưởng của H2O2 đến COD sau xử lý bằng Perozon
Kết quả thể hiện ở hình 3.16, 3.17 và 3.18 cho thấy, hiệu suất xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác tăng dần khi tăng hàm lượng H2O2 từ 500 đến 2.000 mg/l. Hiệu suất xử lý độ màu vẫn khá cao (66 – 78%), hiệu suất xử lý COD (22 – 38%) và TOC (8 – 23%). Nếu hàm lượng H2O2 tiếp tục tăng lên 2.250 và 2.500 mg/l thì hiệu xuất xử lý các chất hữu cơ giảm.
900
800
TOC (mg/l)
700
600
500
500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500
Hàm lượng H₂O₂(mg/l)
Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2 Thí nghiệm 3
Hình 3.18. Ảnh hưởng của H2O2 đến TOC sau xử lý bằng Perozon
Trung bình hiệu suất xử lý ở bảng 3.10 cho thấy, hiêu
suất xử lý đ ộ màu,
COD và TOC cao hơn v ới mức hàm lượng H2O2 từ 1.500 – 2.000 mg/l. Như vậy, hiệu suất xử lý tối ưu đạt được ở điều kiện hàm lượng H2O2 2.000 mg/l
Bảng 3.10. Trung bin
h hiêu
suấ t xử lý cá c chấ t hữu cơ trong nướ c rỉ rác bằng
Perozon với ảnh hưởng của H2O2
Độ màu (%) | COD (%) | TOC (%) | |
500 | 66,69 | 24,85 | 11,05 |
750 | 67,60 | 27,65 | 14,27 |
1000 | 68,38 | 29,69 | 17,02 |
1250 | 72,40 | 31,79 | 19,25 |
1500 | 73,88 | 33,65 | 20,59 |
1750 | 74,99 | 35,94 | 20,96 |
2000 | 75,49 | 37,74 | 22,04 |
2250 | 74,39 | 33,37 | 19,23 |
2500 | 71,58 | 29,67 | 16,20 |
0,40
0,38
BOD₅/COD
0,36
0,34
0,32
0,30
500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500
Hàm lượng H₂O₂ (mg/l)
Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2Thí nghiệm 3
Hình 3.19. Ảnh hưởng của H2O2 đến tỉ lệ BOD5/COD sau xử lý bằng Perozon
Xu hướng biến đổi tỉ lê ̣BOD 5/COD cũng tương tư ̣ như trên . Qua hình 3.19 cho thấy, sau quá trình oxi h oá bằng Perozon với ảnh hưởng của hàm lượng H2O2, tỉ lệ
BOD5/COD đều cao hơn so v ới trước xử lý. Sau keo tu, tỉ lệ BOD5/COD trung bình
0,30. Tuy nhiên, tỉ lệ này đạt cao nhất (0,36) tại mức hàm lượng H2O2 2.000 mg/l.
H2O2 (mg/l) | Thí nghiệm 1 | Thí nghiệm 2 | Thí nghiệm 3 | |||
Hàm lượng O3 vào (g) | Hàm lượng O3 dư (g) | Hàm lượng O3 vào (g) | Hàm lượng O3 dư (g) | Hàm lượng O3 vào (g) | Hàm lượng O3 dư (g) | |
500 | 3,550 | 1,417 | 3,235 | 0,229 | 3,693 | 1,932 |
750 | 3,550 | 1,317 | 3,235 | 0,225 | 3,693 | 1,932 |
1000 | 3,550 | 1,260 | 3,235 | 0,172 | 3,693 | 1,703 |
1250 | 3,550 | 1,031 | 3,235 | 0,143 | 3,693 | 1,532 |
1500 | 3,550 | 0,916 | 3,235 | 0,143 | 3,693 | 1,074 |
1750 | 3,550 | 0,916 | 3,235 | 0,129 | 3,693 | 0,973 |
2000 | 3,550 | 0,830 | 3,235 | 0,129 | 3,693 | 0,730 |
2250 | 3,550 | 0,887 | 3,235 | 0,115 | 3,693 | 0,601 |
2500 | 3,550 | 0,988 | 3,235 | 0,086 | 3,693 | 0,444 |
Bảng 3.11. Hàm lượng O3 trước và sau xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Perozon với ảnh hưởng của H2O2
Khi hàm lượng H2O2 càng tăng thì lượng O3 dư càng giảm, nghĩa là lượng O3 hòa tan trong nước càng tăng. Do lượng O3 cấp cho phản ứng là không đổi nên khi hàm lượng H2O2 tăng thì cơ hội phản ứng của O3 và H2O2 tăng nên lượng O3 dư giảm.