khi bề mặt riêng đệm sứ ≤ 356 m2/m3 thì hiệu suất xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Ozon/đệm sứ không chênh lệch nhiều so với xử lý bằng Ozon đơn do diện tích bề mặt chưa đủ lớn để tăng tần suất va chạm của O3 với chất hữu cơ và do nước rỉ rác chứa nhiều chất hữu cơ bền vững.
Bảng 3.16. Hàm lượng O3 trước và sau xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Ozon/đệm sứ
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) | |
0 | 4,628 | 2,803 | 4,413 | 2,779 | 5,368 | 3,089 |
356 | 4,628 | 2,708 | 4,413 | 2,760 | 5,368 | 2,970 |
539 | 4,628 | 2,493 | 4,413 | 2,397 | 5,368 | 2,755 |
728 | 4,628 | 1,849 | 4,413 | 1,801 | 5,368 | 2,063 |
Có thể bạn quan tâm!
-
Ảnh Hưởng Của Ph Đến Tỉ Lệ Bod5/cod Sau Xử Lý Bằng Ozon Đơn Bàn Luận: -
Nghiên Cứu Xử Lý Các Chất Hữu Cơ Trong Nước Rỉ Rác Bằng Perozon -
Ảnh Hưởng Thời Gian Phản Ứng Đến Độ Màu Sau Xử Lý Bằng Perozon -
Ảnh Hưởng Của Quặng Mangan Đến Tỉ Lê ̣bod5/cod Sau Xử Lý Bằng Ozon/quặng Mangan -
Hàm Lượng O3 Trước Và Sau Xử Lý Các Chất Hữu Cơ Trong Nước Rỉ Rác Bằng Perozon/quặng Mangan -
Tổng Hợp Kết Quả Tính Hằng Số Tốc Độ Phản Ứng Giả Bậc Một K* Quá Trình Xử Lý Cod Nước Rỉ Rác Của Các Hệ Perozon
Xem toàn bộ 224 trang tài liệu này.
Kết quả phân tích cho thấy lươn
g O3dư ở các thí nghiêm
Ozon/đệm sứ đều
thấp hơn thí nghiệm Ozon đơn. Ở thí nghiệm Ozon/đệm sứ 728 m2/m3, hàm lượng
O3 dư thấp nhất, chứ ng tỏ lương O3 đã hoà tan trong nước rỉ rác lớn nhât́ .
Bảng 3.17. O3 tiêu thụ ở thí nghiệm Ozon/đệm sứ có bề mặt riêng 728 m2/m3
Đơn vị | Hệ Ozon/đệm sứ | |
Thể tích phản ứng | L | 01 |
Thời gian xử lý | ph | 100 |
Trung bình COD sau keo tụ (COD0) | mg/l | 2.240 |
Trung bình COD sau 100 phút (COD100) | mg/l | 1.243 |
∆COD = COD0 – COD100 | mg/l | 997 |
Trung bình lượng COD xử lý được | mg | 997 |
Trung bình lượng O3 đầu vào trong 100 phút | mg | 4.803 |
Suất tiêu thụ O3 | kg O3/kg COD | 4,813 |
Ở điều kiện này , sau 100 phút phản ứng , hàm lươn
g O 3 trung bình sinh ra
cung cấp cho phản ứ ng là 4,803g, COD trong nước rỉ rác giảm trung bình là 997
mg/l. Như vậy, lươn
g O3 tiêu tốn trung bình để xử lý COD là 4,813 kg O3/kg COD.
b. Nghiên cứu kết hợp Perozon với đệm sứ (Perozon/đệm sứ)
Thí nghiệm kết hợp Perozon v ới đệm sứ đươc
thưc
hiên
v ới các điều kiện
pH = 8 và thời gian phản ứng 80 phút như đã xác điṇ h từ thí nghiệm Perozon.
Hình 3.28. Ảnh hưởng của đệm sứ đến độ màu sau xử lý bằng Perozon/đệm sứ
Hình 3.29. Ảnh hưởng của đệm sứ đến COD sau xử lý bằng Perozon/đệm sứ
Hình 3.30. Ảnh hưởng của đệm sứ đến TOC sau xử lý bằng Perozon/đệm sứ
Kết quả thí nghiệm ở hình 3.28, 3.29 và 3.30 và so sánh hiệu suất xử lý với
hàm lượng các chất hữu cơ sau keo tụ có thể thấy, hiêu
suất xử lý cũng không co
nhiều thay đổi ở các Perozon và Perozon/đệm sứ 356 m2/m3. Hiệu suất xử lý độ màu, COD và TOC ở hệ Perozon tương ứng 65 - 75%, 33 - 37% và 29 - 40%. Hiệu suất tương ứng ở hệ Perozon/đệm sứ 356 m2/m3 là 68 - 80%, 35 - 40% và 30 - 39%. Hiệu suất xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác tăng đáng kể trong hệ
Perozon/đệm s ứ 539 m2/m3. Với Perozon/đệm sứ 728 m2/m3, hiêu suât́ xử lý đ ộ
màu, COD và TOC đaṭ tương ứng là: 75 – 86%, 48 – 52% và 39 – 48%.
Bảng 3.18. Trung bin
h hiêu
suấ t xử lý cá c chấ t hữu cơ trong nướ c rá c bằng Perozon/đệm sứ
Độ màu (%) | COD (%) | TOC (%) | |
0 | 70,78 | 35,75 | 34,17 |
356 | 73,99 | 37,62 | 34,92 |
539 | 76,06 | 41,36 | 40,72 |
728 | 78,96 | 49,80 | 43,61 |
Hiệu suất xử lý bằng Perozon/đệm sứ cũng cho kết quả tương tự Ozon/đệm sứ, hiệu suất xử lý độ màu, COD và TOC ở các thí nghiệm Perozon/đệm sứ với bề mặt riêng lên 539 và 728 m2/m3 đều cao hơn so với các thí nghiệm Perozon. Ở hệ Perozon/đệm sứ 728 m2/m3, hiệu suất xử lý trung bình COD và TOC cao hơn Perozon tương ứng là 1,3 lần và 1,27 lần. Riêng hiệu suất xử lý độ màu hệ Perozon/đệm sứ cao hơn không đáng kể so với hệ Perozon.
Tỉ lệ BOD5/COD cũng tăng dần khi tăng bề mặt riêng đệm sứ. Tỉ lệ này sau xử lý bằng Perozon/đệm sứ 728 m2/m3 và Perozon tương ứng là 0,50 và 0,45. Tương tự hệ Ozon/đệm sứ, hiệu suất xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng
Perozon/đệm sứ cũng chỉ tăng cao hơn ở hệ Perozon/đệm sứ với b ề mặt riêng 539 m2/m3. Nguyên nhân cũng có thể thể được giải thích như thí nghiệm Ozon/đệm sứ.
Hình 3.31. Ảnh hưởng của đệm sứ đến tỉ lệ BOD5/COD nước rỉ rác sau xử lý bằng Perozon/đệm sứ
Kết quả phân tích hàm lương O3 đầu vào và O3 dư ở bảng 3.19 cho thấy, hàm
lươn
g O3dư ở các thí nghiêm
Perozon /đệm sứ đều thấp hơn so với h ệ Perozon. Ở
thí nghiệm Perozon/đệm sứ với bề mặt riêng 728 m2/m3, hàm lượng O3 dư thấp nhất
nghĩa là lươn
g O3 đã hoà tan trong nước rỉ rác là lớn nhất.
Bảng 3.19. Hàm lượng O3 trước và sau xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Perozon/đệm sứ
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) | |
0 | 3,702 | 1,850 | 3,531 | 1,830 | 4,294 | 1,913 |
356 | 3,702 | 1,780 | 3,531 | 1,704 | 4,294 | 1,776 |
539 | 3,702 | 1,587 | 3,531 | 1,522 | 4,294 | 1,524 |
728 | 3,702 | 1,076 | 3,531 | 0,963 | 4,294 | 1,150 |
Trong điều kiện này, sau 80 phút phản ứng, trung bình lượng O3 và lượng H2O2 cấp cho phản ứng tương ứng là 3,842g và 2,000g, COD giảm trung bình là 1,117g. Như vậy, hàm lượng O3 và H2O2 tiêu tốn trung bình để xử lý COD tương ứng là 3,440 kgO3/kg COD và 1,791 kg H2O2/kg COD. Kết quả nghiên cứu này thấp hơn kết quả nghiên cứu trước đó của tác giả Wang và cộng sự (2004) [101]
tiêu tốn 16 kgO3/kg COD để xử lý nước rỉ rác b ằng hệ Perozon nhưng cao hơn so với Tizaoui và cộng sự (2007) [96] tiêu tốn 1,5 kgO3/kg COD trong xử lý nước rỉ rác bằng O3/H2O2; Ho và cộng sự (1974) [52] đã tiêu tốn ít hơn 1,0 kgO3/kg COD và Aziz và c ộng sự (2012) [26] đã tiêu thụ 1,6 kgO3/ kg COD khi sử duṇ g kết hơp̣ Ozon/Fenton để xử lý nước rỉ rác.
Bảng 3.20. O3 và H2O2 tiêu thụ ở thí nghiệm Perozon/đệm sứ có bề mặt riêng 728 m2/m3
Đơn vị | Hệ Perozon/đệm sứ | |
Thể tích phản ứng | L | 01 |
Thời gian xử lý | ph | 80 |
Trung bình COD sau keo tụ (COD0) | mg/l | 2.240 |
Trung bình COD sau 80 phút (COD80) | mg/l | 1.124 |
∆COD = COD0 - COD80 | mg/l | 1.117 |
Trung bình lượng COD xử lý được | mg | 1.117 |
Trung bình lượng O3 đầu vào trong 80 phút | mg | 3.842 |
Hàm lượng H2O2 cấp cho thí nghiệm là 2.000 mg/l và thời gian phản ứng 80 phút | mg | 2.000 |
Suất tiêu thụ O3 xử lý COD | kg O3/kg COD | 3,440 |
Suất tiêu thụ H2O2 xử lý COD | kg H2O2/kg COD | 1,791 |
c. So sánh hiệu suất xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Ozon/đệm sứ và Perozon/đệm sứ
Trong cùng điều kiện thí nghiệm, hiệu suất xử lý độ màu, COD và TOC ở hệ Ozon/đệm sứ và hệ Perozon/đệm sứ với bề mặt riêng 728 m2/m3 được so sánh với hệ Ozon đơn và hệ Perozon. Hiệu suất xử lý trung bình độ màu, COD và TOC bằng Ozon/đệm sứ cao hơn Ozon đơn tương ứng khoảng 7%, 15% và 10%. Hiệu suất xử lý độ màu, COD và TOC bằng Perozon/đệm sứ cao hơn Perozon tương ứng là 8%, 14% và 10%.
Trong điều kiện thí nghiệm hệ Ozon/đệm sứ (thời gian phản ứng 100 phút) và hệ Perozon/đệm sứ (thời gian phản ứng 80 phút), với loại đệm sứ có bề mặt riêng
728 m2/m3 thì hiệu suất xử lý COD và TOC của hệ Perozon/đệm sứ cao hơn hệ Ozon/đệm sứ tương ứng là 5% và 7%. Hiệu suất xử lý độ màu ở cả hai hệ thí nghiệm đều cao và không chênh lệch đáng kể. Nhìn chung, hiệu suất xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Perozon hay Perozon/đệm sứ vẫn cao hơn Ozon đơn hay Ozon/đệm sứ.
Tỉ lệ BOD5/COD không khác biệt giữa hệ Ozon/đệm sứ và hệ Perozon/đệm sứ. Từ kết quả cho thấy, khi kết hợp đệm sứ vào trong hệ Ozon hay hệ Perozon làm tăng đáng kể tỉ lệ BOD5/COD.
Hệ Perozon/đệm sứ tiêu tốn ít O3 hơn hệ Ozon/đệm sứ mà hiệu suất xử lý vẫn cao hơn (suất tiêu thụ O3 để xử lý COD với hệ Ozon/đệm sứ là 4,813 kg O3/kg COD và hệ Perozon/đệm sứ là 3,440 kg O3/kg COD).
3.2.4. Kết hợp Ozon và Perozon với quặng mangan để cải thiện hiệu quả xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác
Ở phần trên, đệm sứ đã được bổ sung vào cột phản ứng để cải thiện hiệu suất xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng quá trình Ozon đơn và Perozon. Kết quả cho thấy, đệm sứ đã có tác dụng cải thiện một phần hiệu suất xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác. Tuy nhiên, hiệu suất chưa tăng nhiều, khi xử lý bằng hệ Perozon/đệm sứ 728 m2/m3, sau 80 phút phản ứng, hiệu suất xử lý COD mới chỉ đạt gần 50%. Hơn nữa, để xử lý quy mô công nghiệp lại cần khối lượng đệm sứ lớn, giá thành cao nên có thể đệm sứ chưa thực sự là sự lựa chọn thích hợp nhất trong công
nghệ. Vì thế, hiệu suất xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Ozo hjn đơn và Perozon cần được nghiên cứu cải tiến. Một tác nhân có thể xúc tác cho Ozon có thể cải thiện đáng kể hiệu suất xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác là chất xúc tác dị thể. Xu hướng sử dụng xúc tác dị thể có nhiều ưu điểm so với xúc tác đồng thể như: tăng khả năng tiếp xúc của ozon với nước rỉ rác và chất xúc tác do có bề mặt riêng lớn; xúc tác dị thể cũng dễ thu hồi khi áp dụng vào quy mô công nghiệp.
a. Nghiên cứu kết hợp Ozon với quặng mangan (Ozon/quặng mangan)
Trong phần này, các thí nghiệm được thực hiện ở điều kiện pH = 8; thời gian phản ứng 100 phút hệ Ozon/quặng mangan như phần thí nghiệm Ozon đơn đã xác định ở trên để có thể so sánh kết quả với hệ Ozon đơn trong cùng điều kiện. Theo
nghiên cứu của Rosal và côṇ g sư ̣ (2009) [86] đã sử dụng 0,25–1,25g TiO2/l cho xúc tác phản ứng ozon xử lý axit clofibric. Rodríguez và côṇ g sư ̣ (2013) [85], xử lý axit 2,4-diclorophenoxyacetic bằng quá trình ozon hoá có xúc tác Ni /TiO2(0,1 g/l). Einaga và côṇ g sư ̣ (2004) [40], xử lý benzen bằng ozon với xúc tác MnO 2/Al2O3 (0,05 g/l). Tizaoui và côṇ g sư ̣ (2007) [95] cũng đã sử dụng xúc tác dị thể than hoạt tính, đá trân trau mở rộng, TiO2đến 0,7 g/l để xử lý nước rỉ rác. Như vậy, có thể thấy hàm lượng chất xúc tác được sử dụng cho các thí nghiệm xử lý các chất hữu cơ
ở các nghiên cứu từ 50 – 1.250 mg/l trong xử lý một loại chất hữu cơ ô nhiễm cụ thể. Đối với nước rỉ rác, các tác giả sử dụng lượng xúc tác dị thể cũng lớn (700 mg/l). Trong phần nghiên cứu này, loại xúc tác được sử dụng là vật liệu chứa nhiều nhóm oxit kim loại xúc tác nên có thể hàm lượng cần thiết sẽ thấp hơn. Qua khảo sát ban đầu cho thấy, với mức hàm lượng chất xúc tác dưới 100 mg/l, hiệu suất xử lý không có nhiều thay đổi so với thí nghiệm không có xúc tác. Vì vậy, mức hàm lượng tối thiểu sử dụng trong thí nghiệm này là 100 mg/l.
Nước rỉ rác cũng được xử lý sơ bộ bằng keo tụ trước khi tiến hành xử lý bằng Ozon kết hợp quặng mangan (Ozon/quặng mangan).
1000
900
Độ màu (Pt-Co)
800
700
600
500
400
300
0 100 200 300 400 500 600 700
Hàm lượng quặng mangan (mg/l)
Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2Thí nghiệm 3
Hình 3.32. Ảnh hưởng của quặng mangan đến độ màu sau xử lý bằng Ozon/quặng mangan
3500
3000
COD (mg/l)
2500
2000
1500
1000
500
0 100 200 300 400 500 600 700
Hàm lượng quặng mangan (mg/l)
Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2Thí nghiệm 3
Hình 3.33. Ảnh hưởng của quặng mangan đến COD sau xử lý bằng Ozon/quặng mangan
1500
1400
TOC (mg/l)
1300
1200
1100
1000
900
800
0 100 200 300 400 500 600 700
Hàm lượng quặng mangan (mg/l)
Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2Thí nghiệm 3
Hình 3.34. Ảnh hưởng của quặng mangan đến TOC sau xử lý bằng Ozon/quặng mangan
Kết quả xử lý độ màu, COD và TOC ở các thí nghiệm Ozon xúc tác được thể hiện ở các hình 3.32, 3.33, 3.34. Kết quả thí nghiệm cho thấy, sau 100 phút oxi hóa các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Ozon/quặng mangan, hàm lượng các chất hữu cơ trong nước rỉ rác giảm dần khi tăng hàm lượng quặng mangan. Hiệu suất xử lý COD và TOC đã được cải thiện đáng kể sau xử lý bằng Ozon/quặng mangan. Hiệu suất xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Ozon/quặng mangan tăng nhanh khi hàm lượng quặng mangan: 200 - 500 mg/l. Sau xử lý bằng Ozon đơn: độ