Trang chủ / Tài liệu miễn phí / Luận Án Tiến Sĩ Công Nghệ Môi Trường

Ảnh Hưởng Thời Gian Phản Ứng Đến Độ Màu Sau Xử Lý Bằng Perozon


Bàn luận:

Như vậy, từ các thí nghiệm ảnh hưởng của hàm lượng H2O2 có thể chọn được mức hàm lượng H2O2 tối ưu là 2.000 mg/l cho xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Perozon. Nguyên nhân được giải thích như sau: O3 đã phản ứng với H2O2 và tạo ra gốc hydroxyl linh động ( OH ). Nếu tăng hàm lượng H2O2 thì cơ hội để O3

gặp và phản ứng với H2O2 nhiều hơn và gốc

OH

sinh ra nhiều hơn. Tuy nhiên, khi

hàm lượng H2O2 > 2.000 mg/l thì hiệu suất xử lý thấp hơn so với mức 2.000 mg/l vì

lúc đó lượng H2O2 dư lại trở thành tác nhân phân hủy gốc

OH

và làm suy giảm

nồng độ gốc này trong nước [44, 65] theo phương trình phản ứng:


2

2

H2O2 OH HO H O

Vì thế, dù lượng O3 dư thấp hơn khi hàm lượng H2O2 tăng nhưng hiệu suất xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác vẫn giảm. Kết quả này tương tự nghiên cứu của Naumczyk và cộng sự (2012) [71], và Tizaoui và cộng sự (2007) [96] đều xác định mức hàm lượng H2O2 tối ưu là 2.000 mg/l cho xử lý nước rỉ rác bằng Perozon.

c. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian phản ứng

Các điều kiện tối ưu đã xác định được: pH: 8 - 9 và H2O2: 2.000 mg/l. Vì thế, các thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của thời gian phản ứng được thực hiện ở điều kiện trên. Giá trị pH = 8 được lựa chọn cố định cho tất cả các thí nghiệm.

2500


2000


Độ màu (Pt-Co)

1500


1000


500


0

20 40 60 80 100 120 140

Thời gian phản ứng (ph)


Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2Thí nghiệm 3


Hình 3.20. Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến độ màu sau xử lý bằng Perozon


2400


2000


COD (mg/l)

1600


1200


800

20 40 60 80 100 120 140

Thời gian phản ứng (ph)

Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2Thí nghiệm 3


Hình 3.21. Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến COD sau xử lý bằng Perozon


700


650


TOC (mg/l)

600


550


500


450


400

20 40 60 80 100 120 140

Thời gian phản ứng (ph)


Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2Thí nghiệm 3


Hình 3.22. Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến TOC sau xử lý bằng Perozon

Kết quả thí nghiệm cho thấy, ban đầu hiệu suất xử lý độ màu, COD và TOC nước rỉ rác tăng nhanh nhưng sau 80 phút tăng không đáng kể và ổn định. Hiệu suất xử lý độ màu, COD và TOC sau 80 phút phản ứng đạt tương ứng là 73 – 89%, 50 – 53% và 28 – 34%. Tương tự Ozon đơn, Perozon cũng có khả năng xử lý độ màu nước rỉ rác rất tốt. Hiệu suất xử lý TOC thấp hơn nhiều so với COD chứng tỏ quá trình oxi hóa cũng chưa phân hủy hoàn toàn các chất hữu cơ trong nước rỉ rác.


Bảng 3.12. Trung bin

h hiêu

suấ t xử lý cá c chấ t hữu cơ trong nước rỉ rác bằng

Perozon với ảnh hưởng của thời gian phản ứng


Thời gian (ph)

Độ màu (%)

COD (%)

TOC (%)

40

34,12

22,41

21,29

60

68,63

36,40

26,74

80

80,68

50,89

30,79

100

86,09

53,34

36,40

120

88,45

53,61

38,41

140

89,63

54,62

40,82

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 224 trang tài liệu này.

Từ bảng 3.12 cho thấy, sau 80 phút phản ứng, hiêu

suất xử lý đ ộ màu, COD

và TOC tương đ ối ổn định và tăng không đáng kể nếu tiếp tục tăng thời gian phản ứng. Như vậy, hiệu suất xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Perozon đạt tối ưu sau 80 phút phản ứng.

0,50


0,45


BOD₅/COD

0,40


0,35


0,30


0,25


0,20


20 40 60 80 100 120 140

Thời gian phản ứng (ph)


Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2Thí nghiệm 3


Hình 3.23. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến tỉ lê ̣BOD5/COD sau xử lý bằng Perozon

Kết quả thể hiện ở hình 3.23 cho thấy, thời gian phản ứng tăng thì tỉ lê ̣ BOD5/COD tăng. Sau quá trình Perozon , nhiều chất hữu cơ khó phân hủy cũng đã chuyển sang dạng dễ phân hủy sinh học.


Bảng 3.13. Hàm lượng O3 trước và sau xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Perozon với ảnh hưởng của thời gian phản ứng

Thời gian (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)

40

2,061

0,515

1,927

0,129

2,023

0,057

60

3,092

1,159

2,891

0,687

3,034

0,887

80

4,123

1,832

3,855

1,546

4,045

1,517

100

5,153

2,505

4,818

2,319

5,057

2,204

120

6,184

2,562

5,782

3,221

6,068

3,12

140

7,215

3,459

6,746

4,137

7,079

4,036

Xu hướng thay đổi lượng O3 dư trong thí nghiệm hệ Perozon cũng tương tự trong hệ Ozon đơn. Hàm lượng O3 tăng khi thời gian phản ứng tăng. Trong hệ này, hàm lượng O3 dư cũng thấp hơn hệ Ozon đơn. Như vậy, lượng O3 tham gia vào phản ứng ở hệ Perozon cao hơn hệ Ozon đơn do O3 đã phản ứng với H2O2.

d. So sánh hiệu quả xử lý bằng hệ Ozon đơn và Perozon

*. Giống nhau:

Ở môi trường kiềm, khả năng oxi hoá các chất hữu cơ trong nư ớc rỉ rác bằng Ozon đơn và Perozon đều tốt hơn trong môi trường axit.

Hiêu

suất xử lý tối ưu ở cả hai hê ̣đaṭ đươc

ở miền pH 8 – 9.

*. Khác nhau:

Khi kết hơp


O 3 và H2O2 (Perozon) thì hiệu suất xử lý các chất hữu cơ trong

nước rỉ rác cao hơn so vớ i sử dụng riêng O3 (hê ̣Ozon đơn).

Bảng 3.14. Hiệu suất xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Ozon đơn và Perozon ở pH 8 và 9

Hệ thí nghiệm

Chỉ tiêu

Hiệu suất xử lý (%)

Thời gian phản

ứng tối ưu (ph)

pH 8

pH 9

Ozon đơn

COD

21-29

22-30

100

TOC

14-25

17-23

Perozon

COD

34-37

30-37

80

TOC

18-28

19-27


Về ảnh hưởng của pH: Nói chung hiệu suất xử lý nước rỉ rác ở hệ Perozon cao hơn hệ Ozon đơn. Hiệu suất xử lý COD nước rỉ rác bằng Perozon cao hơn Ozon đơn ở pH = 8 và 9 trung bình tương ứng là gần 1,5 lần và 1,4 lần. Tỉ lệ BOD5/COD

ở hệ thí nghiệm Perozon cũng cao hơn so với hệ Ozon đơn.

Về ảnh hưởng của thời gian phản ứng: Hiêu

suất xử lý COD và TOC đaṭ t ối

ưu cho Ozon đơn và Perozon tương ứng là 100 phút và 80 phút. So sánh hiệu suất xử lý của hai hệ cho thấy, trong thời gian xử lý 100 phút với hệ Ozon đơn và 80 phút với hệ Perozon thì hiệu suất xử lý trung bình được đánh giá thông qua các chỉ tiêu độ màu và TOC là tương đương; chỉ riêng hiệu suất xử lý COD của hệ Perozon cao hơn hệ Ozon khoảng 7%. Nếu so sánh cùng thời gian phản ứng là 80 phút thì hệ Perozon có hiệu suất cao hơn hệ Ozon đơn về COD là 11%. Thời gian phản ứng ở hệ Perozon thấp hơn hệ Ozon 20 phút. Nghĩa là hệ Perozon có hiệu quả hơn hệ Ozon đơn trong xử lý nước rỉ rác do trong hệ có thêm thành phần H2O2 nên khả năng oxi hóa tốt hơn đã rút ngắn được thời gian xử lý.

Kết quả này tương tự với một số nghiên cứu của các tác giả như Abu Am và cộng sự, (2012) [18], Cortez và cộng sự (2011) [38], Derco và cộng sự (2010) [39], Hagman và cộng sự (2008) [50] cũng như Tizaoui và cộng sự (2007) [95].

3.2.3. Nghiên cứu xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Ozon và Perozon kết hợp đệm sứ

Các nghiên cứu sử dụng Ozon đơn hay Perozon với đánh giá ảnh hưởng của pH, thời gian phản ứng, hàm lượng O3, hàm lượng H2O2 đã được nhiều tác giả trong và ngoài nước nghiên cứu. Tuy nhiên, việc kết hợp đệm sứ với Ozon hay Perozon để xử lý nước rỉ rác vẫn còn bỏ ngỏ. Trong nghiên cứu này, xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Ozon đơn và Perozon cũng đã được nghiên cứu. Kết quả đã cho thấy nếu chỉ sử dụng Ozon đơn hay Perozon thì hiệu suất xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác vẫn chưa cao. Vì thế, việc nghiên cứu để nâng cao hiệu quả xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Ozon hay Perozon là cần thiết để tiến dần đến tiêu chuẩn xả thải ra môi trường theo quy định.

Trong nghiên cứu này, đệm sứ được bổ sung vào cột phản ứng để thử nghiệm việc cải thiện hiệu quả xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác trên cơ sở các điều


kiện tối ưu đã được xác định ở hệ Ozon đơn và Perozon. Đặc điểm của đệm sứ đã được mô tả ở chương 2.

a. Nghiên cứu kết hợp Ozon và đệm sứ (Ozon/đệm sứ)

Các kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của pH và thời gian phản ứng đã xác định được trong các phần nghiên cứu trước. Vì thế, trong phần này, các thí nghiệm cũng giữ nguyên các điều kiện: pH = 8 và thời gian phản ứng là 100 phút. Các điều kiện

thí nghiêm

khác đươc

giữ nguyên.

Nước rỉ rác đươc

x ử lý với Ozon đơn và Ozon/đệm sứ có bề mặt riêng lần

lươt

là: 356; 539 và 728 m2/m3. Kết quả đươc

trình bày ở hình 3.24, 3.25 và 3.26.


Hình 3 24 Ảnh hưởng của đệm sứ đến độ màu sau xử lý bằng Ozon đệm 9


Hình 3.24. Ảnh hưởng của đệm sứ đến độ màu sau xử lý bằng Ozon/đệm sứ


Hình 3 25 Ảnh hưởng của đệm sứ đến COD sau xử lý bằng Ozon đệm sứ 10

Hình 3.25. Ảnh hưởng của đệm sứ đến COD sau xử lý bằng Ozon/đệm sứ


Hình 3 26 Ảnh hưởng của đệm sứ đến TOC sau xử lý bằng Ozon đệm sứ 11


Hình 3.26. Ảnh hưởng của đệm sứ đến TOC sau xử lý bằng Ozon/đệm sứ

Kết quả thí nghiêm

cho thấy, hiêu

suất xử lý không thay đổi nhiều giữa các

thí nghiệm hệ Ozon đơn và Ozon/đệm sứ với bề mặt riêng 356 m2/m3. Hệ Ozon đơn: hiệu suất xử lý COD, TOC và độ màu tương ứng: 30 - 33%, 25 - 33% và 66 - 74% và hệ Ozon/đệm sứ 356 m2/m3 tương ứng là 26 - 32%, 27 - 35% và 67 - 79%.

Tuy nhiên , khi bề măṭ riêng tăng đ ến 539 và 728 m2/m3 thì hiệu suất xử lý

các chất hữu cơ trong nước rỉ rác tăng. Hiệu suất xử lý độ màu, COD và TOC cao nhất đạt được ở thí nghiệm Ozon/đệm sứ có bề mặt riêng đệm sứ 728 m2/m3 tương

ứng 74 – 82%, 42 – 49% và 34 – 42%, trong khi đó, hê ̣thí nghiêm

Ozon đơn trong

cùng điều kiệ n các chất ô nhi ễm ban đầu thì hiêutương ứ ng 66 - 74%, 30 - 33% và 25 - 33%.

suất x ử lý độ màu, COD và TOC

Bảng 3.15. Trung bin

h hiêu

suấ t xử lý cá c chấ t hữu cơ trong nướ c rỉ rác bằng Ozon/đệm sứ


Bề mặt riêng

đệm sứ (m2/m3)


Độ màu (%)


COD (%)


TOC (%)

0

69,50

30,12

26,36

356

72,40

31,07

28,02

539

75,80

37,32

33,90

728

76,80

44,50

36,49

Nhìn chung, hiệu suất xử lý độ màu, COD và TOC ở các thí nghiệm Ozon/đệm sứ 539 và 728 m2/m3 đều cao hơn so với các thí nghiệm hệ Ozon đơn.


Tỉ lệ BOD5/COD tăng dần nếu tăng bề mặt riêng đệm sứ. Sau keo tụ, tỉ lệ BOD5/COD trung bình khoảng 0,31 và tỉ lệ này ở các thí nghiệm hệ Ozon/đệm sứ với bề mặt riêng 728 m2/m3 là 0,50 cao hơn so với thí nghiệm hệ Ozon đơn (tỉ lệ

này là 0,44). Như vậy, khi kết hợp đệm sứ với ozon đã làm tăng đáng kể tỉ lệ BOD5/COD.

Hình 3 27 Ảnh hưởng của đệm sứ đến tỉ lệ BOD 5 COD nước rỉ rác sau 12

Hình 3.27. Ảnh hưởng của đệm sứ đến tỉ lệ BOD5/COD nước rỉ rác sau xử lý bằng Ozon/đệm sứ

Từ kết quả thí nghiệm cho thấy:

- Hiệu suất xử lý độ màu, COD, TOC ở các thí nghiệm Ozon/đệm sứ tăng rõ rệt so với quá trình oxi hóa bằng O3 đơn.

- Sử dụng đêm

- Sử dụng đêm

loại 356 m2/m3 thì hiêu

loại 539 m2/m3 thì hiêu

suất tăng không đáng kể.

suất tăng rõ rệt.

- Đệm có bề mặt riêng 728 m2/m3 cho hiêu cao nhất và tỉ lệ BOD5/COD cũng tăng cao nhất.

suất xử lý đ ộ màu, COD và TOC

Kết quả khác biệt của thí nghiệm Ozon đơn và Ozon/đệm sứ là do đệm sứ đã

làm tăng diện tích tiếp xúc bề mặt nên tăng khả năng va chạm giữa O3 và các chất hữu cơ trong nước rỉ rác. Trong điều kiện thời giản phản ứng, lưu lượng khí cấp như hệ Ozon đơn nhưng hệ Ozon/đệm sứ có diện tích tiếp bề mặt lớn hơn nên xác suất va chạm của O3 với các chất hữu cơ trong nước rỉ rác tốt hơn. Vì thế, hiệu suất xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Ozon/đệm sứ cao hơn Ozon đơn. Tuy nhiên,

Xem tất cả 224 trang.

Ngày đăng: 20/10/2022
Trang chủ Tài liệu miễn phí