Bảng 3.12. Trung bình hiêu suât́ xử lý cać chât́ hữu cơ trong nư ớc rỉ rác bằng Perozon
với ảnh hưởng của thời gian phản ứng 86
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 87
Bảng 3.14. Hiệu suất xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Ozon đơn và Perozo
.......................................................................................................................................87
Bảng 3.15. Trung bình hiêu suât́ xử lý cać c hât́ hữu cơ trong nước r ỉ rác bằng
Ozon/đệm sứ 90
Bảng 3.16. Hàm lượng O 3 trước và sau xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Ozon/đệm sứ 92
Bảng 3.17. O3 tiêu thụ ở thí nghiệm Ozon/đệm sứ có bề mặt riêng 728 m2/m392
Bảng 3.18. Trung bình hiêu suât́ xử lý cać chât́ hữu cơ trong nước rać b ằng
Có thể bạn quan tâm!
-
Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác bãi chôn lấp bằng phương pháp ozon hóa - 1 -
Tổ Ng Quan Về Nướ C Rỉ Rác Và Công Nghệ Xử Lý Nước Rỉ Rác -
Đặc Trưng Thành Phần Nước Rỉ Rác Ở Một Số Thành Phố Việt Nam -
Ưu Và Nhược Điểm Của Ozon Hoá Trong Xử Lý Nước Và Nước Thải Ưu Điểm:
Xem toàn bộ 224 trang tài liệu này.
Perozon/đệm sứ 94
Bảng 3.19. Hàm lượng O 3 trước và sau xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Perozon/đệm sứ 95
Bảng 3.20. O3 và H2O2 tiêu thụ ở thí nghiệm Perozon/đệm sứ có bề mặt riêng 728 m2/m396
Bảng 3.21. Trung bình hiêu suât́ xử lý cać chât́ hữu cơ trong nước r ỉ rác bằng
Ozon/quặng mangan 100
Bảng 3.22. Hàm lượng O 3 trước và sau xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Ozon/quặng mangan 104
Bảng 3.23. O3 tiêu thụ ở thí nghiệm Ozon/quặng mangan 500 mg/l 104
Bảng 3.24. Trung bình hiêu suât́ xử lý cać chât́ hữu cơ trong nước r ỉ rác bằng
Perozon/quặng mangan 106
Bảng 3.25. Hàm lượng O 3 trước và sau xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Perozon/quặng mangan 109
Bảng 3.26. Suất tiêu thụ trung bình O3 và H2O2 sau thí nghiệm hệ Perozon/quặng mangan 500 mg/l 109
Bảng 3.27. Tổng hợp suất tiêu thụ O3 và H2O2 trong thí nghiệm kết hợp Ozon và Perozon với đệm sứ và quặng mangan 110
Bảng 3.28. Các điều kiện thí nghiệm nghiên cứu động học quá trình xử lý COD nước rỉ rác 111
Bảng 3.29. Tổng hợp kết quả xử lý nước rỉ rác 112
Bảng 3.30. Tổng hợp kết quả tính hằng số tốc độ phản ứng giả bậc một k* quá trình xử lý COD trong nước rỉ rác của các hệ Ozon 114
Bảng 3.31. Phương trình tốc độ phản ứng giả bậc một quá trình xử lý COD nước rỉ rác bằng quá trình ozon 115
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 116
Bảng 3.33. Phương trình tốc độ phản ứng giả bậc một quá trình xử lý COD nước rỉ rác bằng quá trình Perozon 116
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Các thành phần cân bằng nước trong ô chôn lấp 6
Hình 1.2. Mô hình ozon hóa gián tiếp và trực tiếp 18
Hình 2.1. Sơ đồ thí nghiệm keo tụ nước rỉ rác 45
Hình 2.2. Máy tạo khí ozon Lin 4.10L 46
Hình 2.3. Sơ đồ thí nghiệm xử lý nước rỉ rác bằng Ozon đơn hoặc Perozon 47
Hình 2.4. Sơ đồ thí nghiệm xử lý nước rỉ rác bằng Ozon, Perozon, Ozon/đệm sứ, Perozon/đệm sứ, Ozon/quặng mangan 48
Hình 2.5. Pilot thí nghiệm xử lý nước rỉ rác bằng Ozon đơn và Perozon 49
Hình 2.6. Sơ đồ thí nghiệm xử lý nước rỉ rác bằng Ozon kết hợp đệm sứ 54
Hình 2.7. Ảnh SEM của mẫu quặng mangan sử dụng trong nghiên cứu 56
Hình 2.8. Sơ đồ thí nghiệm xử lý nước rỉ rác bằng ozon xúc tác 57
Hình 3.1. Ảnh hưởng của PAC đến COD nước rỉ rác sau xử lý 64
Hình 3.2. Ảnh hưởng của PAC đến độ màu nước rỉ rác sau xử lý 65
Hình 3.3. Ảnh hưởng PAC đến chất rắn lơ lửng trong nước rỉ rác sau xử lý 65
Hình 3.4. Ảnh hưởng của pH đến độ màu sau xử lý bằng Ozon đơn 67
Hình 3.5. Ảnh hưởng của pH đến COD sau xử lý bằng Ozon đơn 67
Hình 3.6. Ảnh hưởng của pH đến TOC sau xử lý bằng Ozon đơn 67
Hình 3.7. Ảnh hưởng của pH đến tỉ lệ BOD5/COD sau xử lý bằng Ozon đơn 69
Hình 3.8. Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến độ màu sau xử lý bằng Ozon đơn 73
Hình 3.9. Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến COD sau xử lý bằng Ozon đơn 73
Hình 3.10. Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến TOC sau xử lý bằng Ozon đơn 73
Hình 3.11. Ảnh hưởng c ủa thời gian phản ứng đến B OD5/COD sau xử lý bằng Ozon đơn 75
Hình 3.12. Ảnh hưởng của pH đến độ màu sau xử lý bằng Perozon 76
Hình 3.13. Ảnh hưởng của pH đến COD sau xử lý bằng Perozon 76
Hình 3.14. Ảnh hưởng của pH đến TOC sau xử lý bằng Perozon 77
Hình 3.15. Ảnh hưởng của pH đến tỉ lê ̣BOD5/COD sau xử lý bằng Perozon 78
Hình 3.16. Ảnh hưởng của H2O2 đến độ màu sau xử lý bằng Perozon 81
Hình 3.17. Ảnh hưởng của H2O2 đến COD sau xử lý bằng Perozon 81
Hình 3.18. Ảnh hưởng của H2O2 đến TOC sau xử lý bằng Perozon 82
Hình 3.19. Ảnh hưởng của H2O2 đến tỉ lệ BOD5/COD sau xử lý bằng Perozon 83
Hình 3.20. Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến độ màu sau xử lý bằng Perozon 84
Hình 3.21. Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến COD sau xử lý bằng Perozon 85
Hình 3.22. Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến TOC sau xử lý bằng Perozon 85
Hình 3.23. Ảnh hưởng của th ời gian phản ứng đến tỉ lê ̣BOD 5/COD sau xử lý bằng Perozon 86
Hình 3.24. Ảnh hưởng của đệm sứ đến độ màu sau xử lý bằng Ozon/đệm sứ 89
Hình 3.25. Ảnh hưởng của đệm sứ đến COD sau xử lý bằng Ozon/đệm sứ 89
Hình 3.26. Ảnh hưởng của đệm sứ đến TOC sau xử lý bằng Ozon/đệm sứ 90
Hình 3.27. Ảnh hưởng của đ ệm sứ đến tỉ lệ BOD 5/COD nước rỉ rác sau xử lý bằng Ozon/đệm sứ 91
Hình 3.28. Ảnh hưởng của đệm sứ đến độ màu sau xử lý bằng Perozon/đệm sứ 93
Hình 3.29. Ảnh hưởng của đệm sứ đến COD sau xử lý bằng Perozon/đệm sứ 93
Hình 3.30. Ảnh hưởng của đệm sứ đến TOC sau xử lý bằng Perozon/đệm sứ 93
Hình 3.31. Ảnh hưởng của đ ệm sứ đến tỉ lệ BOD 5/COD nước rỉ rác sau xử lý bằng Perozon/đệm sứ 95
Hình 3.32. Ảnh hưởng của quặng mangan đến độ màu sau xử lý bằng Ozon/quặng mangan 98
Hình 3.33. Ảnh hưởng của quặng mangan đến COD sau xử lý bằng Ozon/quặng mangan 99
Hình 3.34. Ảnh hưởng của quặng mangan đến TOC sau xử lý bằng Ozon/quặng mangan 99
Hình 3.35. Ảnh hưởng của qu ặng mangan đến tỉ lê ̣BOD 5/COD sau xử lý bằng Ozon/quặng mangan 101
Hình 3.36. Con đường oxi hóa các chất hữu cơ khi O3 kết hợp với xúc tác 102
Hình 3.37. Cơ chế hấp phụ trên chất xúc tác và oxi hóa các chất hữu cơ bị hấp phụ bởi O3 và OH•102
Hình 3.38. Cơ chế phản ứng sinh ra gốc hydroxyl (OH•) hay các gốc khác bằng phản
ứng của O3 với các kim loại bị khử của chất xúc tác 103
Hình 3.39. Ảnh hưởng của quặng mangan đến độ màu sau xử lý bằng Perozon/quặng mangan 105
Hình 3.40. Ảnh hưởng của quặng mangan đến COD sau xử lý bằng Perozon/quặng mangan 105
Hình 3.41. Ảnh hưởng của quặng mangan đến TOC sau xử lý bằng Perozon/quặng mangan 106
Hình 3.42. Ảnh hưởng của qu ặng mangan đến tỉ lê ̣BOD 5/COD sau xử lý bằng Perozon/quặng mangan 107
Hình 3.43. Sự phân hủy H2O2 trên bề mặt chất xúc tác 108
Hình 3.44. Đồ thị động học xử lý COD nước rỉ rác của các hệ Ozon 112
Hình 3.45. Đồ thị động học xử lý COD nước rỉ rác của các hệ Perozon 113
Hình 3.46. Đồ thị xác định hằng số tốc độ phản ứng giả bậc một k* quá trình xử lý COD nước rỉ rác bằng Ozon 114
Hình 3.47. Đồ thị xác định hằng số tốc độ phản ứng giả bậc một k* quá trình xử lý COD nước rỉ rác bằng các hệ Perozon 115
Hình 3.48. Đề xuất sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước rỉ rác 124
Tính cấp thiết của đề tài:
MỞ ĐẦ U
Nước rỉ rác phát sinh từ bãi chôn lấp chất thải rắn là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng xung quanh khu vực bãi chôn lấp. Nhìn
chung, nước rỉ rác chứ a các chất hữu cơ hoà tan và các ion vô cơ v ới hàm lươn
g cao ,
khó xử lý [61]. Nếu nước rỉ rác phát thải trưc tiêṕ vaò môi trường mà không đươc
kiểm soát có thể gây ô nhiễm môi trường. Tính chất nước rỉ rác không những thay đổi theo loại chất thải rắn mà còn thay đổi theo tuổi bãi chôn l ấp và theo mùa trong năm .
Baig và côṇ g sư ̣ (1999) [27] dưa
vào tuổi của bai
rác phân lo ại nước rỉ rác thành: nước
rỉ rác tươi, trung bình và ổn điṇ h (già).
Ở Việt Nam, hầu hết các tỉnh thành đều thực hiện công tác thu gom và chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt. Tuy nhiên, chất thải rắn ở nhiều khu vực vẫn chưa được phân loại, chôn lấp chưa thực sự tuân thủ các kỹ thuật chôn lấp hợp vệ sinh. Thành phần chất thải rắn được chôn lấp rất đa dạng, chứa cả các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học và độc hại. Vì thế, vấn đề xử lý nước rỉ rác vẫn là bài toán khó giải quyết ở nhiều khu vực. Hệ thống xử lý nước rỉ rác ở nhiều bãi chôn lấp mặc dù đã đi vào hoạt động nhưng chưa thực sự mang lại hiệu quả như mong muốn. Nhiều hệ thống sau một thời gian hoạt động đã phải cải tạo nhiều lần [5]. Vì vậy, việc tìm các hướng xử lý mới, đạt hiệu quả tốt cần được nghiên cứu để khắc phục các nhược điểm của các công nghệ cũ.
Theo Trần Maṇ h Trí (2007) [13], để xử lý thành công nước rỉ rác, cần tập trung vào giải pháp xử lý hai thành phần cơ bản: 1) Các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước rỉ rác, đặc biệt những chất hữu cơ khó phân hủy, những hợp chất humic như axít fu lvic
và axít humic. 2) Các chất ô nhiễm vô cơ trong nước rỉ rác, chủ yếu là amoniac (NH3)
dưới dạng ion amoni (NH4+) trong nước rỉ rác có hàm lượng rất cao. Đây là “chìa khóa” quyết định hiệu quả xử lý nước rỉ rác.
Trong những năm gần đây, để xử lý thành phần ô nhiễm hữu cơ khó, người ta
đã áp dụng các quá trình oxi hóa nâng cao, trong đó ozon là môt trong cać chât́ oxi hoá
được sử dụng (chất oxi hóa maṇ h ) phổ biến. Phương pháp này được xem như thành tựu khoa học mới trong lĩnh vực xử lý nước và nước thải trong hai thập kỷ gần đây
trên thế giới [12]. Tác nhân ozon đươc
ứ ng duṇ g đ ể oxi hóa các hợp chất hữu cơ trong
xử lý nước rỉ rác . Nhiều nghiên cứ u trước đây đã sử duṇ g ozon hoăc
các tác nhân oxi
hoá nâng cao khác chứng minh hiệu quả xử lý COD hay TOC trong nước rỉ rác [27,
61, 77, 78, 82, 92, 100, 103]. Các quá trình oxi hóa các chất hữu cơ bằng ozon có nhiều triển vọng trong công nghệ xử lý nước và nước thải ở thế kỷ 21 [12, 70, 94].
Ở nước ta, các nghiên cứu ứng dụng Ozon hay Perozon bước đầu đã được
nghiên cứu và ứng dụng xử lý nước rỉ rác. Hiệu suất xử lý nước rỉ rác bằng Ozon và Perozon có thể được cải thiện nếu kết hợp với các chất xúc tác hay xử lý trong bể phản ứng chứa vật liệu đệm. Đặc biệt, các vật liệu có nguồn gốc tự nhiên chứa nhiều gốc oxit kim loại khá phổ biến ở Việt Nam có tác dụng như chất xúc tác cho phản ứng ozon. Các vật liệu này hứa hẹn cải thiện đáng kể hiệu suất xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng quá trình ozon xúc tác. Tuy nhiên, các nghiên cứu ứng dụng nó làm chất xúc tác cho quá trình ozon trong xử lý nước rỉ rác còn rất hạn chế. Vì vậy, trong
luận án này, các quá trình ozon xúc tác được áp duṇ g đ ể nâng cao hiệu quả xử lý các chất hữu cơ khó phân huỷ trong xử lý nước rỉ rác .
Mục tiêu nghiên cứu:
Thông qua nghiên cứu, luận án mong muốn đạt được các mục tiêu sau:
1. Xác định điều kiên
t ối ưu cho xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng
Ozon đơn (O3) và Perozon (O3/H2O2).
2. Nâng cao hiệu quả xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác b ằng Ozon và Perozon kết hợp đệm sứ.
3. Nâng cao hiệu quả xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác b ằng Ozon và Perozon kết hợp quặng mangan.
Nôị dung nghiên cứ u:
Nôị dung 1: Giai đoạn tiền xử lý, thí nghiệm keo tụ nước rỉ rác bằng PAC và lựa chọn các điều kiện thích hợp.
Nôị dung 2: Thí nghiệm ảnh hưởng của các thông số , gồm: pH, hàm lượng H2O2và thời gian phản ứ ng cho xử lý các ch ất hữu cơ trong nước rỉ rác sau ke o tu ̣ bằng Ozon đơn và Perozon.
Nôị dung 3: Thí nghiệm xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác sau keo tụ bằng Ozon/đệm sứ, Perozon/đệm sứ.
Nôị dung 4: Thí nghiệm xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác sau keo tụ bằng Ozon/quặng mangan, Perozon/quặng mangan.
Những đóng góp khoa học và công nghệ mới của luận án:
1) Nghiên cứu kết hợp Ozon và Perozon với đệm sứ (Ozon/đệm sứ và Perozon/đệm sứ) để xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác.
2) Nghiên cứu kết hợp Ozon và Perozon với quặng mangan để xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác (Ozon/quặng mangan và Perozon/quặng mangan).
Giá trị thực tế và ứng dụng các kết quả của luận án:
1) Xác định được hiệu quả xử lý độ màu, COD, TOC và cải thiện tỉ lệ BOD5/COD nước rỉ rác bằng Ozon đơn, Perozon, Ozon/đệm sứ, Perozon/đệm sứ; Ozon/quặng mangan, Perozon/quặng mangan.
2) Xác định được các thông số tối ưu: pH, thời gian phản ứng, hàm lượng H2O2, bề mặt riêng đệm sứ và hàm lượng quặng mangan trong quá trình xử lý.
3) Xác định được lượng Ozon tiêu tốn (kg O3/kg COD) và lượng H2O2 tiêu tốn (kg O3/kg COD) nước rỉ rác trong các quá trình xử lý bằng Ozon và Perozon kết hợp đệm sứ và quặng mangan.
4) Một phần kết quả nghiên cứu của luận án đã được ứng dụng trong hệ thống xử lý nước rỉ rác ở bãi chôn lấp Nam Sơn.
Kết quả nghiên cứu của luận án có thể được sử dụng làm cơ sở cho các nghiên cứu cải tiến công nghệ ozon trong xử lý nước rỉ rác. Đồng thời, kết quả nghiên cứu này có thể được sử dụng để nghiên cứu ứng dụng công nghệ ozon trong xử lý nước rỉ rác trong thực tế.
Những điểm chính được bảo vệ trong luận án:
1) Kết quả nghiên cứu xác định pH, thời gian phản ứng tối ưu và hàm lượng H2O2 trong xử lý nước rỉ rác bằng Ozon đơn và Perozon. Kết quả đã xác định được pH tối ưu cho cả hệ Ozon đơn và Perozon là 8 – 9; thời gian phản ứng tối ưu (hệ Ozon là 100 phút, hệ Perozon là 80 phút); hàm lượng H2O2 tối ưu là 2.000 mg/l.
2) Kết quả nghiên cứu nâng cao hiệu suất xử lý nước rỉ rác bằng hệ Ozon/đệm
sứ và Perozon/đệm sứ khi kết hợp với đệm sứ. Kết quả đã cải thiện được khoảng 15% hiệu suất xử lý COD nếu trong hệ thí nghiệm chứa loại đệm sứ có bề mặt riêng 728 m2/m3 so với hệ Ozon đơn và Perozon
3) Kết quả nghiên cứu sử dụng quặng mangan với hàm lượng 500 mg/l làm xúc tác cho Ozon và Perozon đã cải thiện được 20% hiệu quả xử lý COD nước rỉ rác.