Tổng Hợp Kết Quả Tính Hằng Số Tốc Độ Phản Ứng Giả Bậc Một K* Quá

Bảng 3.32. 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

Hệ thí nghiệm

Giá trị k* (ph-1)	Giá trị R
Perozon	0,4044.10-2	0,931
Perozon/đệm sứ	0,5002.10-2	0,933
Perozon/quặng mangan	0,9063.10-2	0,948

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 224 trang tài liệu này.

Kết quả tính k* thể hiện ở bảng 3.32 cho thấy, hằng số tốc độ xử lý COD của hệ Perozon/đệm sứ (0,5002.10-2 (ph-1)) và hệ Perozon/quặng mangan (0,9063.10-2 (ph-1)) đều cao hơn hệ Perozon tương ứng là 1,23 lần và 2,24 lần. Như vậy, quặng mangan đã có ảnh hưởng lớn đến xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng quá trình Ozon và Perozon. Phản ứng giả bậc một có độ tương quan (R) của các hệ Perozon, Perozon/đệm sứ và Perozon/quặng mangan tương ứng là 0,931; 0,933 và 0,948 theo thực nghiệm có thể chấp nhận được.

Từ kết quả tính toán hằng số tốc độ phản ứng giả bậc một k* xử lý COD nước rỉ rác của các hệ Perozon, Perozon/đệm sứ và Perozon/quặng mangan, thiết lập được phương trình tốc độ phản ứng theo phương trình (3.1) ở bảng 3.33.

Bảng 3.33. Phương trình tốc độ phản ứng giả bậc một quá trình xử lý COD nước rỉ rác bằng quá trình Perozon

Hệ thí nghiệm	Phương trình tốc độ phản ứng
1	Perozon	dCA k C  0,4044.10-2 C dt A A
2	Perozon/đệm sứ	dCA k C  0,5002.10-2 C dt A A
3	Perozon/quặng mangan	dCA k C  0,9063.10-2 C dt A A

Kết quả tính các hằng số tốc độ phản ứng giả bậc một k* trên đã cho thấy, quặng mangan trong hệ Ozon/quặng mangan và Perozon/quặng mangan đã làm tăng đáng kể hằng số tốc độ phản ứng giả bậc một k* xử lý COD nước rỉ rác so với các hệ Ozon đơn và Perozon; đệm sứ có ảnh hưởng chưa thực sự lớn đến hằng số tốc độ

phản ứng giả bậc một k*. Hằng số k* của hệ Perozon/quặng mangan cũng cao hơn hệ Ozon/quặng mangan.

3.4. ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỒI QUY VÀ TƯƠNG QUAN TRONG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CÁC CHẤT HỮU CƠ TRONG NƯỚC RỈ RÁC BẰNG OZON VÀ PEROZON

3.4.1. Ứng dụng phương pháp phân tích hồi quy và tương quan trong nghiên cứu xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Ozon

Kết quả thí nghiệm xử lý nước rỉ rác với các thông số đánh giá là độ màu, COD và TOC được thể hiện ở các bảng 1p, 2p, 3p, 4p phụ lục 9. Bốn thông số đầu

vào sẽ được phân tích hồi quy và tương quan gồm: pH (ký hiệu là

x1 ), thời gian

phản ứng (ký hiệu là

x2 ), bề mặt riêng của đệm sứ (ký hiệu là

x3 ) và hàm lượng

quặng mangan (ký hiệu là

x4 ) với ba thông số đầu ra là hiệu suất xử lý theo độ màu

(ký hiệu là

y1 ), theo COD ( y2 ) và theo TOC ( y3 ). Hiệu suất được tính như sau:

y ĐM đ ĐM c .100%

1 ĐM

y CODđ CODc .100%

CODđ

y TOCđ TOCc .100%

TOCđ

trong đó: ĐM – độ màu, các chỉ số: đ – đầu thời điểm sau keo tụ và c – cuối thời điểm sau xử lý bằng Ozon. Kết quả hiệu suất xử lý độ màu, COD và TOC bằn Ozon trình bày ở bảng 11p phụ lục 10.

Chương trình MULREG01.FOR đã được lập để phân tích hồi quy và tương quan bằng ngôn ngữ thuật toán FORTRAN theo phương pháp đã mô tả ở chương 2, Kết quả tính toán nhận được như sau:

a, Trường hợp xử lý độ màu ( y1 ):

Sử dụng tất cả số liệu của 72 thí nghiệm xử lý nước rỉ rác bằng Ozon để xử lý thì ở các thí nghiệm 19, 20 và 21 cho sai số quá lớn (100 – 200%). Các sai số này có thể là sai số thô cần phải loại bỏ. Nếu xét kết quả ở bảng 2p phụ luc 9 (số liệu thí

nghiệm ban đầu) thì có quyền nghi ngờ thời gian 40 phút có thể chưa đủ để xử lý độ màu.

Sau khi loại bỏ số liệu ở các thí nghiệm 19, 20 và 21 tức là chỉ 69 số liệu thí nghiệm được xử lý thì nhận được:

- Các hệ số tương quan riêng phần của các yếu tố tương ứng là pH, thời gian phản ứng, bề mặt riêng đệm sứ và hàm lượng quặng mangan đến hiệu suất xử lý là:

x y

r  0,1917 ;

1 1

r  0,7230 ;

x y

2 1

r 0,1025 ;

x y

3 1

r  0,5408

x y

4 1

- Hệ số tương quan bội: R  0,8205

- Các hệ số của phương trình với biến chuẩn hóa:

a1  0,0441;

a2  0,6601;

a3 0,1524 ;

a4  0,3272

- Các hệ số của phương trình hồi quy với biến thực:

tức:

b0  52,3275 ;

b1  0,3879 ;

b2  0,2375 ;

b3 0,0063 ; b4  0,0121

yˆ1 52,3275  0,3879x1 0,2375x2 0,0063x3 0,0121x4

Nhận xét:

Từ các hệ số tương quan riêng phần và các hệ số biến chuẩn hóa cho thấy, ảnh hưởng của thời gian và hàm lượng quặng mangan đến hiệu suất xử lý độ màu là đáng kể và có tính chất đồng biến. Trong khi đó, ảnh hưởng của pH và bề mặt riêng của đệm sứ kém hơn, với yếu tố bề mặt riêng lại có tính nghịch biến.

Hệ số tương quan bội

R  0,8205 cho thấy giữa

x1 ,

x2 ,

x3 , x4 và

y1 có mối

liên hệ tương quan tuyến tính tương đối chặt và phương trình hồi quy có thể chấp nhận được.

b, Trường hợp xử lý COD ( y2 ):

Kết quả tính toán cho cả 72 thí nghiệm nhận được:

- Các hệ số tương quan riêng phần:

x y

r  0,3225 ;

1 2

r  0,7266; r

x y

2 2 3 2

 0,0512 ;

r  0,7606

x y

4 2

- Hệ số tương quan bội: R  0,9452

- Các hệ số tương quan với biến chuẩn hóa:

a1  0,1880 ;

a2  0,5043;

a3  0,0675 ;

a4  0,6125

- Các hệ số của phương trình hồi quy với biến thực:

b0 21,9609 ; b1  3,2215 ;

và phương trình hồi quy có dạng:

b2  0,3216 ; b3  0,0054 ; b4  0,0437

yˆ221,9609  3,2215x1 0,3216x2 0,0054x3 0,0432x4

Nhận xét:

- Xử lý COD trong nước rỉ rác bằng Ozon, ảnh hưởng của thời gian phản ứng và hàm lượng quặng mangan là đáng kể và có hiệu ứng thuận; pH cũng có ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý nhưng kém hơn yếu tố thời gian phản ứng và hàm lượng quặng mangan. Việc sử dụng đệm sứ đã có tác động đến xử lý COD nhưng chưa cao.

- Hệ số tương quan bội

R  0,9452

cho thấy giữa

x1 ,

x2 ,

x3 , x4 và

y2 có mối

liên hệ tương quan tuyến tính khá chặt chẽ.

c, Trường hợp xử lý TOC ( y3 ):

Kết quả tính toán cho cả 72 thí nghiệm nhận được:

- Các hệ số tương quan riêng phần:

x y

r  0,3863 ;

1 3

r  0,7722 ;

x y

2 3

r  0,2656 ;

x y

3 3

r  0,6195

x y

4 3

- Hệ số tương quan bội: R  0,9381

- Các hệ số của phương trình hồi quy với biến chuẩn hóa:

a1  0,2459 ;

a2  0,5408;

a3  0,2478;

a4  0,4923

- Các hệ số của phương trình hồi quy với biến thực:

b0 17,4304 ;

b3  0,0128 ;

và phương trình hồi quy có dạng:

b1  2,6975 ;

b4  0,0225

b2  0,2208 ;

yˆ317,4304  2,6975x1 0,2208x2 0,0128x3 0,0225x4

Nhận xét:

- Ảnh hưởng của thời gian phản ứng và hàm lượng quặng mangan vẫn là đáng kể và ảnh hưởng của đệm sứ đến xử lý TOC đã tăng lên.

- Mối liên hệ giữa các đại lượng cũng khá chặt chẽ thể hiện thông qua hệ số

tương quan bội R  0,9381.

3.4.2. Ứng dụng phương pháp phân tích hồi quy và tương quan trong nghiên cứu xử lý nước rỉ rác bằng Perozon

Trong trường hợp này có 5 yếu tố ảnh hưởng gồm pH (ký hiệu là

x1 ), thời

gian phản ứng (ký hiệu là

x2 ), hàm lượng H2O2 (ký hiệu là

x3 ), bề mặt riêng của

đệm sứ (ký hiệu là

x4 ) và hàm lượng quặng mangan (ký hiệu là

x5 ). Thông số đầu

ra vẫn như trường hợp Ozon: hiệu suất xử lý

y1 ,

y2 và

y3 tương ứng theo độ màu,

COD và TOC. Kết quả thí nghiệm xử lý nước rỉ rác bằng Perozon được thể hiện ở các bảng 5p, 6p, 7p, 8p, 9p phụ lục 9.

Trong phần nghiên cứu xử lý nước rỉ rác bằng Perozon có tổng số 99 thí nghiệm, thêm 27 thí nghiệm ảnh hưởng của hàm lượng H2O2 khác nhau từ 500 đến

2.500 mg/l và ở mỗi mức hàm lượng có 3 thí nghiệm với đầu vào khác nhau. Kết

quả hiệu suất xử lý độ màu, COD và TOC bằng Perozon được thể hiện ở bảng 14p phụ lục 10).

Dưới đây là kết quả tính toán phân tích hồi quy và tương quan.

a, Trường hợp xử lý độ màu ( y1 ):

Cũng như trường hợp Ozon, các thí nghiệm 19, 20 và 21 cũng bị coi là sai số thô và phải loại bỏ. Sau khi loại bỏ còn tất cả 96 thí nghiệm được xử lý và cho kết quả sau:

- Các hệ số tương quan riêng phần (thứ tự các yếu tố ảnh hưởng: pH ( x1 ), thời gian phản ứng ( x2 ), hàm lượng H2O2 ( x3 ), bề mặt riêng của đệm sứ ( x4 ) và hàm lượng quặng mangan ( x5 )). Hàm lượng H2O2 chọn vào giữa do H2O2 có mặt ở mọi thí nghiệm. Các hệ số như sau:

x y

r  0,1110 ;

1 1

r  0,6808 ; r

x y

2 1 3 1

 0,5531;

r 0,0361 ; r

x y

4 1 5 1

 0,6033

- Hệ số tương quan bội: R  0,8547

- Các hệ số của phương trình với biến chuẩn hóa:

a1  0,0105;

a2  0,5299 ;

a3  0,1771;

a4  -0,0617 ;

a5  0,4589

- Các hệ số của phương trình hồi quy với biến thực:

b0  53,5418 ;

b4 0,0030 ;

và phương trình hồi quy:

b1  0,1106 ;

b5  0,0195

b2  0,2338 ;

b3  0,0028 ;

yˆ1 53,5418  0,1106x1 0,2338x2 0,0028x3 0,0030x4 0,0195x5

Nhận xét:

- Các yếu tố ảnh hưởng lớn đến hiệu suất xử lý độ màu là thời gian phản ứng ( x2 ), hàm lượng H2O2 ( x3 ), hàm lượng quặng mangan ( x5 ) và đều có tác động thuận. Bề mặt riêng của đệm sứ ( x4 ) có ảnh hưởng không nhiều.

- Hệ số tương quan bội

R  0,8547

thể hiện mối liên hệ tương quan tuyến

tính tương đối tốt và phương trình hồi quy có thể chấp nhận được.

b, Trường hợp xử lý COD ( y2 ):

Kết quả tính toán cho cả 99 thí nghiệm nhận được:

- Các hệ số tương quan riêng phần:

x y

r  0,2404 ; r

1 2 2 2

 0,6250 ; r

x y

3 2

 0,5776 ; r

x y

4 2

 0,0385 ; r

x y

5 2

 0,7541

- Hệ số tương quan bội: R  0,9366

- Các hệ số tương quan với biến chuẩn hóa:

a1  0,1393 ;

a2  0,4187 ;

a3  0,1998 ;

a4  0,0324 ;

a5  0,6223

- Các hệ số của phương trình hồi quy với biến thực:

b0 19,5097 ;

b3  0,0060 ;

b1  2,8351;

b4  0,0031;

b2  0,3387 ;

b5  0,0508

và phương trình hồi quy của các biến thực có dạng:

yˆ219,5097  2,8351x1 0,3387x2 0,0060x3 0,0031x4 0,0508x5

Nhận xét:

- Các yếu tố ảnh hưởng lớn đến hiệu suất xử lý COD ( y2 ) là thời gian phản ứng ( x2 ), hàm lượng H2O2 ( x3 ), và hàm lượng quặng mangan ( x5 ); pH có ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý COD nhưng chưa thực sự cao.

- Hệ số tương quan bội

R  0,9366

cho thấy mối liên hệ tương quan tuyến

tính khá tốt và phương trình hồi quy có thể chấp nhận được.

c, Trường hợp xử lý TOC ( y3 ):

Khi sử dụng số liệu của 99 thí nghiệm xử lý các thành phần hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Perozon để xử lý thì ở các thí nghiệm số 2 và 37 cho sai số quá lớn (>100%) với TOC. Các sai số này có thể là sai số thô cần phải loại bỏ (bảng 15p phụ lục 10). Kết quả tính toán cho cả 97 thí nghiệm đã nhận được:

- Các hệ số tương quan riêng phần:

x y

r  0,1868 ;

1 3

r  0,6608 ; r

x y

2 3 3 3

 0,5845 ;

r  0,3161; r

x y

4 3 5 3

 0,6191

- Hệ số tương quan bội: R  0,9206

- Các hệ số của phương trình hồi quy với biến chuẩn hóa:

a1  0,1070 ;

a2  0,4560 ;

a3  0,1834 ;

a4  0,3024 ;

a5  0,5302

- Các hệ số của phương trình hồi quy với biến thực:

b0 14,3186 ;

b3  0,0041;

và phương trình hồi quy có dạng:

b1  1,6970 ;

b4  0,0205 ;

b2  0,2659 ;

b5  0,0311

yˆ314,3186 1,6970x1 0,2659x2 0,0041x3 0,0205x4 0,0311x5

Nhận xét:

- Các yếu tố thời gian phản ứng ( x2 ), hàm lượng H2O2 ( x3 ), và hàm lượng quặng mangan ( x5 ) cũng có ảnh hưởng lớn, yếu tố bề mặt riêng đệm sứ trong trường hợp này đã có ảnh hưởng nhiều hơn.

- Hệ số tương quan bội tính khá tốt.

Nhận xét chung:

R  0,9206

cho thấy mối liên hệ tương quan tuyến

Phân tích hồi quy và tương quan các quá trình xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Ozon và Perozon đã được thực hiên. Kết quả là đã xây dựng được các phương trình hồi quy mô tả sự phụ thuộc của hiệu suất xử lý theo độ màu ( y1 ), theo COD ( y2 ) và theo TOC ( y3 ) vào các yếu tố ảnh hưởng là pH ( x1 ), thời gian

phản ứng ( x2 ), bề mặt riêng đệm sứ ( x3 ) và hàm lượng quặng mangan ( x4 ) đối với trường hợp xử lý bằng Ozon và pH ( x1 ), thời gian phản ứng ( x2 ), hàm lượng H2O2 ( x3 ), bề mặt riêng đệm sứ ( x4 ) và hàm lượng quặng mangan ( x5 ) đối với trường hợp xử lý bằng Perozon.

Qua các hệ số tương quan riêng phần (kết hợp với các hệ số của các biến chuẩn hóa), hệ số tương quan bội đã đánh giá quan hệ chặt chẽ giữa các đại lượng và sự ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu suất xử lý. Kết quả cho thấy sự ảnh hưởng đánh kể của thời gian phản ứng, hàm lượng H2O2 và hàm lượng quặng mangan. Yếu tố pH cũng có ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý COD và TOC. Riêng bề mặt riêng của đệm sứ có ảnh hưởng ít hơn và khi thuận khi nghịch nên cần có những nghiên cứu bổ sung kết hợp xem xét chế độ thủy động trong thiết bị và chuyển khối cùng động học phản ứng hóa học đối với đệm.

3.5. ĐỀ XUẤT VÀ TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ DÂY CHUYỀN XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC

3.5.1. Đề xuất dây chuyền xử lý

Từ thành phần và đặc tính của nước rỉ rác đã thí nghiệm ở trên cho thấy Ozon hay Peroxon nên được ứng dụng để xử lý nước rỉ rác chứa nhiều thành phần hữu cơ khó phân hủy sinh học. Do đó, đối với nước rỉ rác cũ thì công nghệ này nên áp dụng giai đoạn trước xử lý sinh học, đối với nước rỉ rác mới nên áp dụng ở công đoạn sau sinh học sẽ hiệu quả hơn. Trên cơ sở đó, dây chuyền công nghệ được đề xuất trong luận án này áp dụng cho loại nước rỉ rác có tỉ lệ BOD5/COD thấp, phù hợp với nước rỉ rác cũ.