Luận văn khảo sát khả năng tách photphat từ nước thải Công ty Supe photphat Lâm Thao - Đặng Thị Hằng

Luận văn thạc sĩ phân tích hus khảo sát khả năng tách loại photphat từ dung dịch nước bằng vôi muối sắt iii clorua nhôm sunfat, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải

• Tác giả: Đặng Thị Hằng
• Người hướng dẫn: TS. Ngô Sỹ Lương
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Hóa Vô cơ
• Đề tài: Khảo Sát Khả Năng Tách Loại Photphat Từ Dung Dịch Nước Bằng Vôi, Muối Sắt (III) Clorua, Nhôm Sunfat Và Ứng Dụng Để Xử Lý Nước Thải Của Công Ty Supe Photphat Và Hóa Chất Lâm Thao
• Loại tài liệu: luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2001
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TRẠNG THÁI PHOTPHAT TRONG TỰ NHIÊN VÀ ẢNH HƯỞNG PHOTPHAT ĐỐI VỚI MÔI TRƯỜNG
• 1.1. Giới thiệu sơ lược về các muối photphat
• 1.2. Trạng thái photphat trong tự nhiên
• 1.3. Vòng tuần hoàn của photphat trong tự nhiên
• 1.4. Ảnh hưởng của photpho đối với môi trường nước
• 2. CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH Ô NHIỄM NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SUPE PHOTPHAT
• 2.1. Vai nét về vai trò nước sạch và tình trạng ô nhiễm nước
• 2.2. Vai trò của nước sạch
• 2.3. Tình trạng ô nhiễm nước
• 2.4. Nước thải Công ty Supe photphat Lâm Thao
• 2.4.1. Giới thiệu sơ bộ về Công ty Supe photphat Lâm Thao
• 2.4.2. Sơ đồ nguyên lý công nghệ sản xuất supe photphat
• 2.4.3. Nguồn nước thải của Công ty
• 3. CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHỨA PHOTPHAT
• 3.1. Các phương pháp tách loại photphat trong nước thải
• 3.1.1. Phương pháp sinh học
• 3.1.2. Phương pháp hấp phụ
• 3.1.3. Phương pháp điện hóa
• 3.1.4. Tách loại photphat từ nước thải theo phương pháp kết tủa
• 3.1.4.1. Tách loại photphat bằng các muối canxi
• 3.1.4.2. Dùng muối nhôm để tách loại photphat
• 3.1.4.3. Dùng muối Fe3+ để tách loại photphat
• 3.2. Mục đích và các nội dung nghiên cứu của luận văn
• 4. CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
• 4.1. Các phương pháp xác định hàm lượng photpho
• 4.2. Các phương pháp hóa học
• 4.3. Các phương pháp hóa lý
• 4.3.1. Các phương pháp xác định ion Fe3+, Al3+, Ca2+, Fe2+
• 4.3.2. Phương pháp xác định ion Fe3+
• 4.3.3. Xác định ion Al3+
• 4.3.4. Xác định Ca2+ trong dung dịch nước
• 4.3.5. Xác định nồng độ Fe2+
• 5. CHƯƠNG 5: THỰC NGHIỆM
• 5.1. Dụng cụ, thiết bị và hóa chất
• 5.2. Pha dung dịch
• 5.3. Các phương pháp nghiên cứu
• 5.3.1. Phương pháp xác định nồng độ photphat trong dung dịch nước
• 5.3.2. Phương pháp xác định nồng độ Al3+ theo phương pháp chiết-trắc quang
• 5.3.3. Phương pháp xác định nồng độ ion sắt trong dung dịch nước
• 5.3.4. Phương pháp chuẩn độ xác định nồng độ Ca2+ trong dung dịch nước
• 5.3.5. Xác định nồng độ florua
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 6.1. Kết quả phân tích nước thải từ Nhà máy supe photphat Lâm Thao
• 6.2. Nhận xét chung về mẫu nước thải
• 6.3. Xác định nồng độ occlophotphat trong nước thải
• 6.4. Xác định nồng độ tổng cộng của photphat trong mẫu nước thải
• 6.5. Xác định nồng độ Al3+ trong mẫu nước thải
• 6.6. Xác định nồng độ của sắt trong mẫu nước thải
• 6.7. Kết quả phân tích nồng độ P trong mẫu nước thải
• 6.8. Kết quả phân tích một số thành phần có mặt trong mẫu nước thải nghiên cứu
• 6.9. Khả năng tách loại photphat trên mẫu giả
• 6.10. Phương pháp thực nghiệm
• 6.10.1. Khảo sát quá trình tách loại PO4 3- bằng tác nhân Al3+
• 6.10.2. Khảo sát khả năng tách loại PO4 3- bằng muối Fe3+
• 6.10.3. Khảo sát khả năng tách loại ion PO4 3- bằng Ca(OH)2
• 6.10.4. Khảo sát khả năng kết hợp giữa Ca(OH)2 và Fe3+ và Al3+ để tách loại ion PO4 3- khi có mặt Fe3+ và SiF6 2- nồng độ cao
• 6.10.5. Khảo sát khả năng sử dụng vôi để tách loại photphat khỏi nước thải Công ty Supe photphat
• 6.10.6. Tiến hành xử lý bằng tác nhân Ca(OH)2
• 6.10.7. Tiến hành xử lý bằng tác nhân Ca(OH)2 và FeCl3
• 6.10.8. Tiến hành xử lý với tác nhân Ca(OH)2 và muối nhôm
• KẾT LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về khả năng tách photphat từ nước thải

Khả năng tách photphat từ nước thải là một vấn đề quan trọng trong xử lý nước thải công nghiệp, đặc biệt là từ các nhà máy sản xuất phân bón như Công ty Supe photphat và hóa chất Lam Thao. Photphat, mặc dù cần thiết cho sự phát triển của thực vật, nhưng khi có mặt trong nước thải với nồng độ cao có thể gây ô nhiễm môi trường nước. Việc nghiên cứu và áp dụng các phương pháp tách photphat hiệu quả không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn có thể tái sử dụng nguồn tài nguyên này trong nông nghiệp.

1.1. Tình hình ô nhiễm nước thải và vai trò của photphat

Ô nhiễm nước thải từ các nhà máy sản xuất phân bón đang gia tăng, với nồng độ photphat cao gây ra hiện tượng phú dưỡng trong các nguồn nước. Điều này dẫn đến sự phát triển mạnh mẽ của tảo, làm giảm chất lượng nước và ảnh hưởng đến hệ sinh thái. Việc tách photphat từ nước thải là cần thiết để giảm thiểu tác động tiêu cực này.

1.2. Các phương pháp tách photphat hiện nay

Hiện nay, có nhiều phương pháp tách photphat từ nước thải, bao gồm phương pháp hóa học, sinh học và vật lý. Mỗi phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm riêng, tuy nhiên, việc sử dụng vôi và muối sắt đang được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi do tính hiệu quả và khả năng tái sử dụng.

II. Vấn đề và thách thức trong việc tách photphat

Mặc dù có nhiều phương pháp tách photphat, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong quá trình thực hiện. Các vấn đề như chi phí, hiệu quả tách và khả năng tái sử dụng photphat sau khi tách là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng. Đặc biệt, việc lựa chọn hóa chất phù hợp và điều chỉnh các điều kiện phản ứng là rất quan trọng để đạt được hiệu quả tối ưu.

2.1. Chi phí và hiệu quả của các phương pháp tách

Chi phí đầu tư cho các thiết bị và hóa chất cần thiết cho quá trình tách photphat có thể cao, đặc biệt là trong giai đoạn đầu. Tuy nhiên, nếu được thực hiện đúng cách, việc tách photphat có thể mang lại lợi ích kinh tế lâu dài thông qua việc tái sử dụng nguồn tài nguyên này.

2.2. Khả năng tái sử dụng photphat sau khi tách

Sau khi tách, photphat có thể được tái sử dụng trong sản xuất phân bón hoặc các ứng dụng khác. Tuy nhiên, cần đảm bảo rằng photphat tách ra không chứa tạp chất độc hại và vẫn giữ được giá trị dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng.

III. Phương pháp tách photphat bằng vôi và muối sắt

Phương pháp tách photphat bằng vôi và muối sắt là một trong những giải pháp hiệu quả nhất hiện nay. Vôi có khả năng tạo kết tủa với photphat, trong khi muối sắt giúp tăng cường quá trình này. Nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp hai hóa chất này có thể nâng cao hiệu quả tách photphat từ nước thải.

3.1. Nguyên lý hoạt động của vôi trong tách photphat

Vôi (Ca(OH)2) khi hòa tan trong nước sẽ tạo ra ion Ca^2+, ion này có khả năng kết hợp với photphat để tạo thành kết tủa không tan, giúp loại bỏ photphat khỏi nước thải. Quá trình này diễn ra hiệu quả nhất trong môi trường kiềm.

3.2. Vai trò của muối sắt trong quá trình tách

Muối sắt, đặc biệt là FeCl3, có khả năng tạo phức với photphat, giúp tăng cường khả năng tách photphat. Sự kết hợp giữa vôi và muối sắt không chỉ giúp tăng hiệu quả tách mà còn cải thiện chất lượng nước thải sau xử lý.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu về khả năng tách photphat từ nước thải bằng vôi và muối sắt đã cho thấy nhiều kết quả khả quan. Các thử nghiệm thực tế tại Công ty Supe photphat và hóa chất Lam Thao cho thấy nồng độ photphat trong nước thải giảm đáng kể sau khi áp dụng phương pháp này. Điều này không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

4.1. Kết quả thử nghiệm tại Công ty Supe photphat

Các thử nghiệm cho thấy rằng việc sử dụng vôi và muối sắt đã giúp giảm nồng độ photphat trong nước thải xuống dưới mức cho phép. Điều này chứng tỏ tính khả thi của phương pháp trong việc xử lý nước thải công nghiệp.

4.2. Tác động đến môi trường và sức khỏe

Việc giảm thiểu nồng độ photphat trong nước thải không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn giảm thiểu các tác động tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng. Nghiên cứu cho thấy rằng việc xử lý nước thải hiệu quả có thể góp phần cải thiện chất lượng nước trong các nguồn nước tự nhiên.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu tách photphat

Nghiên cứu khả năng tách photphat từ nước thải bằng vôi và muối sắt đã mở ra nhiều triển vọng cho việc xử lý nước thải công nghiệp. Các kết quả đạt được cho thấy rằng phương pháp này không chỉ hiệu quả mà còn có thể áp dụng rộng rãi trong thực tiễn. Tương lai của nghiên cứu này có thể hướng đến việc tối ưu hóa quy trình và phát triển các công nghệ mới nhằm nâng cao hiệu quả tách photphat.

5.1. Triển vọng phát triển công nghệ tách photphat

Công nghệ tách photphat từ nước thải có thể được cải tiến hơn nữa thông qua việc nghiên cứu các hóa chất mới hoặc quy trình xử lý tiên tiến. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả và giảm chi phí cho các nhà máy xử lý nước thải.

5.2. Tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường

Việc tách photphat không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp. Tái sử dụng photphat từ nước thải sẽ giúp giảm thiểu áp lực lên các nguồn tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ hệ sinh thái.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong hệ sinh thái thủy vực, photpho là nguyên tố dinh dưỡng đóng vai trò hạn định nhưng khi tích tụ với nồng độ vượt ngưỡng sẽ trở thành tác nhân gây ô nhiễm nghiêm trọng. Theo tính toán thực nghiệm, chỉ 1 gam photpho khi xả thải ra môi trường nước có khả năng kích thích sự tăng trưởng của khoảng 100 gam tảo tươi và đòi hỏi tới 140 gam oxy hòa tan để phân hủy hoàn toàn sinh khối này. Vấn đề ô nhiễm nguồn nước do nước thải công nghiệp sản xuất phân bón hóa học đang là thách thức môi trường cấp bách tại Việt Nam, đặc biệt là tại lưu vực sông Thao và sông Hồng.

Công ty Supe photphat và Hóa chất Lâm Thao tại tỉnh Phú Thọ hiện là đơn vị sản xuất phân bón quy mô lớn, cung cấp xấp xỉ 83,3% tổng sản lượng supe photphat đơn trên toàn quốc. Tuy nhiên, hoạt động sản xuất của nhà máy phát sinh lưu lượng nước thải lỏng rất lớn, lên đến 48.000 m3 mỗi ngày, trong đó có khoảng 28.000 m3 là nước thải công nghiệp từ các phân xưởng sản xuất axit và phân bón. Nguồn nước thải này mang hàm lượng photphat và florua rất cao, khi xả trực tiếp ra sông Hồng đã làm suy giảm chất lượng nước nghiêm trọng, khiến nồng độ ion PO4 3- tại hạ lưu cách cửa xả 500m vượt tiêu chuẩn cho phép từ 5 đến 10 lần và lan truyền tác động tiêu cực đến hơn 6 km hạ lưu.

Nghiên cứu được thực hiện nhằm khảo sát toàn diện khả năng tách loại photphat từ dung dịch nước bằng các tác nhân hóa học gồm vôi tôi Ca(OH)2, muối sắt (III) clorua FeCl3 và nhôm sunfat Al2(SO4)3.18H2O. Mục tiêu cụ thể là xác định các điều kiện tối ưu về pH, tỷ lệ phản ứng và cơ chế keo tụ trên hệ mẫu giả định, từ đó ứng dụng để xử lý triệt để mẫu nước thải thực tế của Công ty Supe photphat Lâm Thao. Nghiên cứu hướng đến việc hạ nồng độ photpho tổng từ mức 26,66 mg/l trong nước thải đầu vào xuống dưới 0,5 mg/l theo tiêu chuẩn TCVN 5945-1995 loại B, góp phần bảo vệ bền vững tài nguyên nước và hệ sinh thái thủy sinh sông Hồng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu xây dựng trên nền tảng lý thuyết cân bằng hóa học trong dung dịch điện ly và cơ chế chuyển pha kết tủa - keo tụ của các muối khó tan. Cơ chế tách loại ion photphat vô cơ dựa trên ba hệ phản ứng chính: tương tác tạo canxi photphat khó tan như octacanxi photphat Ca8H2(PO4)6.5H2O và hydroxyapatit Ca10(PO4)6(OH)2 với tích số tan đạt mức 10^-111,8; phản ứng tạo sắt (III) photphat FePO4 với tích số tan 10^-23; và phản ứng tạo nhôm photphat AlPO4 với tích số tan 10^-21.

Mô hình nghiên cứu phân tích đồng thời hai quá trình song song: phản ứng hóa học tạo liên kết muối kết tủa trực tiếp và quá trình hấp phụ ion photphat lên bề mặt các bông keo hydroxit kim loại như Fe(OH)3 và Al(OH)3. Ba khái niệm chuyên ngành cốt lõi được áp dụng xuyên suốt bao gồm: hiện tượng phú dưỡng hóa thủy vực do thừa dinh dưỡng photpho; dạng tồn tại octophotphat hòa tan tự do trong môi trường nước; và quá trình đồng tụ tinh thể dưới tác động của ion florua F- và ion florosilicat SiF6 2-.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ mẫu nước thải thực tế lấy tại miệng cống xả chưa qua xử lý của Xí nghiệp Supe thuộc Công ty Supe photphat và Hóa chất Lâm Thao với dung tích 20 lít, kết hợp với hệ thống 8 dãy mẫu dung dịch đối chứng chuẩn pha chế từ tinh thể KH2PO4, NaF, Na2SiF6 tinh khiết hóa học. Phương pháp lấy mẫu tổ hợp đại diện được thực hiện nghiêm ngặt theo các tiêu chuẩn môi trường hiện hành, đảm bảo phản ánh chính xác nồng độ các chất ô nhiễm trong chu kỳ sản xuất liên tục.

Phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis được lựa chọn làm công cụ phân tích trọng tâm nhờ độ nhạy vượt trội và độ lặp lại cao. Hàm lượng octophotphat được định lượng thông qua phản ứng tạo phức đa axit dị đa màu xanh molipden với amoni molipdat và chất khử axit ascobic tại bước sóng cực đại 882 nm, cho giới hạn phát hiện tuyến tính từ 0,04 đến 0,80 microgam P/ml với sai số phép đo cực thấp chỉ trong khoảng ±0,4%.

Nồng độ nhôm hòa tan được xác định bằng phương pháp chiết trắc quang phức chất nhôm 8-hidroxiquinolat trong dung môi cloroform tại bước sóng 388,5 nm ở môi trường đệm pH 9,0 đến 10,0. Nồng độ sắt và canxi được kiểm soát chính xác bằng phương pháp chuẩn độ tạo phức complexon với dung dịch chuẩn Trilon B sử dụng chỉ thị axit sunphoxalisilic và murexit. Toàn bộ timeline nghiên cứu, thực nghiệm phân tích và kiểm chứng mô hình được triển khai tập trung trong thời gian 6 tháng tại hệ thống phòng thí nghiệm chuyên sâu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích mẫu nước thải nguyên bản tại miệng cống xả xí nghiệp sản xuất supe photphat cho thấy nồng độ photpho tổng cộng lên tới 26,66 mg/l, trong đó octophotphat chiếm tỷ lệ áp đảo 86,6% tương đương 23,09 mg/l. Mẫu nước thải đồng thời chứa nồng độ tạp chất vô cơ rất cao gồm ion F- ở mức 59,5 mg/l và ion SiF6 2- đạt tới 1240 mg/l cùng môi trường pH mang tính axit mạnh.

Khảo sát quá trình kết tủa bằng vôi tôi Ca(OH)2 chứng minh hiệu suất loại bỏ photphat phụ thuộc chặt chẽ vào độ kiềm của môi trường. Khi duy trì độ pH trong khoảng từ 10,5 đến 11,0 với tỷ lệ mol Ca/P dao động từ 1,5/1 đến 2,0/1, hiệu suất tách loại octophotphat đạt trên 98,1%, đưa hàm lượng photpho dư trong nước thải sau xử lý xuống dưới ngưỡng 0,5 mg/l, đáp ứng hoàn toàn quy chuẩn môi trường xả thải.

Đối với tác nhân muối nhôm sunfat Al2(SO4)3, tại pH tối ưu bằng 6,0, khi bổ sung lượng nhôm theo tỷ lệ đương lượng Al/P bằng 1/1 thì hiệu suất tách photphat mới đạt 51,0%. Tuy nhiên, khi tăng lượng muối nhôm dư 151% so với tính toán lý thuyết, hiệu suất xử lý tăng vọt đạt xấp xỉ 99,5%. Đối với tác nhân sắt (III) clorua FeCl3 tại pH 5,0 và tỷ lệ Fe/P từ 1,4/1 đến 1,6/1, hiệu suất khử photphat đạt 97,8%.

Đặc biệt, nghiên cứu phát hiện giải pháp phối hợp giữa vôi tôi Ca(OH)2 và một lượng nhỏ muối sắt FeCl3 (nồng độ 20 đến 30 mg Fe/l) đem lại hiệu quả vượt trội. Sự kết hợp này giúp cắt giảm 35% lượng vôi tiêu tốn, tăng tốc độ lắng cặn nhanh hơn 2,5 lần so với khi dùng vôi đơn thuần, đồng thời khử triệt để ion florua từ 59,5 mg/l xuống dưới 8,0 mg/l nhờ quá trình đồng kết tủa canxi florua CaF2 và fluoroapatit.

Thảo luận kết quả

Cơ chế tạo cặn khi sử dụng Ca(OH)2 diễn ra qua hai giai đoạn kế tiếp: ban đầu hình thành pha kết tủa canxi photphat vô định hình Ca3(PO4)2 với tích số tan 10^-25,5, sau đó các hạt vô định hình này chuyển hóa chậm thành mạng lưới tinh thể hydroxyapatit vô cùng bền vững. Sự có mặt của ion florua trong nước thải đóng vai trò chất xúc tác thúc đẩy nhanh tốc độ tái kết tinh tạo khoáng fluorapatit Ca10(PO4)6F2 với độ tan cực thấp (tích số tan 10^-60,4).

Khi so sánh với các công trình xử lý nước thải công nghiệp quy mô 40.000 m3/ngày tại châu Âu hay các nghiên cứu tái chế photphat từ quặng apatit, phương pháp kết tủa bằng vôi kết hợp muối sắt cho thấy ưu thế vượt bậc về mặt kinh tế và khả năng vận hành đơn giản. Dữ liệu thực nghiệm được mô tả trực quan qua biểu đồ đường chuẩn tuyến tính quang phổ với phương trình hồi quy có hệ số góc tg alpha = 0,736 tại bước sóng 882 nm, khẳng định độ tin cậy tuyệt đối của phương pháp đo quang. Kết quả này chứng minh rằng việc kết hợp nâng pH bằng vôi và tạo mầm keo tụ bằng muối sắt là giải pháp tối ưu nhất cho nguồn nước thải phức tạp chứa đồng thời photphat và florosilicat.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Ứng dụng quy trình công nghệ kết tủa hai bậc kết hợp vôi sữa Ca(OH)2 và muối sắt (III) clorua FeCl3 tại hệ thống xử lý nước thải tập trung: Đạt mục tiêu kỹ thuật giảm 98,5% nồng độ photphat (đưa P dư về dưới 0,5 mg/l) và hạ nồng độ F- xuống dưới 5,0 mg/l trong lộ trình 6 tháng, do Ban Quản lý Dự án Môi trường Công ty Supe photphat và Hóa chất Lâm Thao trực tiếp chỉ đạo thực hiện.

2. Lắp đặt hệ thống kiểm soát và châm hóa chất tự động điều chỉnh dải pH chuẩn từ 10,2 đến 10,8 trước bể lắng lắng kết tủa: Cắt giảm 25% chi phí hóa chất tiêu hao và ngăn ngừa hiện tượng bùn trôi nổi trong quý 2 năm vận hành, do Phòng Kỹ thuật Công nghệ phối hợp với Phân xưởng Nước chịu trách nhiệm lắp đặt và hiệu chuẩn thiết bị.

3. Thực hiện tuần hoàn một phần bùn lắng hydroxyapatit với tỷ lệ từ 15% đến 20% thể tích quay trở lại bể phản ứng sơ cấp: Tận dụng các hạt tinh thể có sẵn làm mầm kết tinh giúp rút ngắn 40% thời gian lắng cặn và tăng độ nén của khối bùn thải, giao cho đội ngũ kỹ sư vận hành trạm xử lý hoàn thành thử nghiệm trong vòng 90 ngày.

4. Tăng cường hoạt động quan trắc và giám sát tự động chất lượng nước thải tại các cửa xả ngầm ra sông Hồng với tần suất đo đạc định kỳ 2 lần mỗi tuần: Đảm bảo 100% lưu lượng nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải môi trường TCVN, do Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Phú Thọ phối hợp với Chi cục Bảo vệ Môi trường địa phương giám sát liên tục hàng quý.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Kỹ sư công nghệ môi trường và cán bộ vận hành trạm xử lý nước thải công nghiệp: Khai thác chi tiết các thông số kỹ thuật về tỷ lệ hóa chất, độ pH tối ưu và quy trình keo tụ photphat để áp dụng trực tiếp vào việc nâng cấp trạm xử lý nước thải công suất từ 10.000 đến 30.000 m3/ngày, giúp giảm 20% đến 30% chi phí hóa chất vận hành.
• Lãnh đạo và nhà quản lý doanh nghiệp sản xuất hóa chất, phân bón vô cơ: Sử dụng dữ liệu khoa học của luận văn để hoàn thiện Báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM), xây dựng phương án chuyển đổi công nghệ xử lý chất thải lỏng đạt chuẩn quốc gia và nâng cao trách nhiệm xã hội của doanh nghiệp.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và sinh viên ngành Hóa học, Công nghệ Kỹ thuật Môi trường: Tham khảo phương pháp phân tích trắc quang xanh molipden ở bước sóng 882 nm với độ chính xác cao và phương pháp chiết trắc quang phức nhôm làm tài liệu giảng dạy, nghiên cứu mở rộng trong các đề tài xử lý kim loại và phi kim độc hại.
• Cơ quan quản lý nhà nước và chuyên viên hoạch định chính sách bảo vệ môi trường lưu vực sông: Sử dụng dữ liệu khảo sát lan truyền ô nhiễm thực tế trên sông Hồng (từ cống xả đến 6 km hạ lưu) làm cơ sở khoa học để thiết lập quy chuẩn kỹ thuật xả thải cục bộ và quy hoạch phân vùng bảo vệ nguồn nước ngọt.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao nước thải sản xuất supe photphat lại có nguy cơ gây phú dưỡng hóa nghiêm trọng nguồn nước tiếp nhận?
Nước thải chứa hàm lượng octophotphat rất cao, đạt 23,09 mg/l, cao gấp hàng chục lần ngưỡng cho phép của nguồn nước mặt sinh hoạt (0,2 mg/l). Khi xả ra sông hồ, lượng photpho này kích thích tảo lam bùng phát dữ dội, làm cạn kiệt lượng oxy hòa tan và tiêu diệt các loài thủy sinh quý hiếm trên diện rộng.

Vì sao phương pháp kết tủa bằng vôi Ca(OH)2 được đánh giá cao hơn so với dùng muối nhôm hoặc sắt đơn độc?
Vôi tôi Ca(OH)2 vừa đóng vai trò nâng pH của nước thải axit lên vùng kiềm tối ưu từ 10,5 đến 11,0, vừa cung cấp ion Ca2+ để tạo kết tủa hydroxyapatit bền vững với hiệu suất tách loại đạt trên 98%. Hơn nữa, vôi là nguyên liệu sẵn có với giá thành rẻ hơn nhiều so với muối nhôm hay muối sắt.

Nồng độ ion florua và florosilicat cao trong nước thải ảnh hưởng như thế nào đến quá trình kết tủa?
Sự hiện diện của 59,5 mg/l florua thúc đẩy nhanh quá trình tái kết tinh từ canxi photphat vô định hình sang dạng khoáng fluoroapatit Ca10(PO4)6F2 có tích số tan cực nhỏ (10^-60,4). Nhờ đó, quá trình xử lý photphat bằng vôi đồng thời khử sạch lượng florua độc hại trong nước thải xuống mức an toàn.

Phương pháp so màu xanh molipden ở bước sóng 882 nm có ưu điểm gì trong việc xác định photpho?
Phương pháp này dựa trên phản ứng tạo phức đa axit dị đa giữa ion octophotphat với amoni molipdat và axit ascobic. Phương pháp đạt độ nhạy quang học cực đại tại 882 nm, cho phép định lượng chính xác hàm lượng photpho trong dải nồng độ 0,04 đến 0,80 microgam/ml với sai số thực nghiệm chỉ trong khoảng ±0,4%.

Lợi ích cụ thể khi kết hợp đồng thời vôi tôi Ca(OH)2 và muối sắt (III) clorua FeCl3 là gì?
Việc bổ sung từ 20 đến 30 mg/l Fe3+ vào hệ vôi tạo ra các bông keo hydroxit sắt Fe(OH)3 đóng vai trò chất trợ lắng cực mạnh. Giải pháp này giúp giảm 35% lượng vôi tiêu thụ, tăng tốc độ lắng cặn lên 2,5 lần và tạo ra bông cặn to, dễ nén và dễ dàng tách pha qua máy ly tâm.

Kết luận

• Xác định chính xác đặc trưng ô nhiễm của nước thải sản xuất phân lân Lâm Thao với photpho tổng đạt 26,66 mg/l, octophotphat 23,09 mg/l và florua 59,5 mg/l.
• Thiết lập điều kiện tối ưu cho quá trình kết tủa photphat bằng Ca(OH)2 tại pH 10,5 đến 11,0 với tỷ lệ Ca/P thích hợp, đạt hiệu suất loại bỏ photpho trên 98,1%.
• Chứng minh khả năng xử lý của muối nhôm sunfat Al2(SO4)3 đạt hiệu suất 99,5% khi dư 151% ở pH 6,0 và muối sắt FeCl3 đạt 97,8% ở pH 5,0.
• Phát triển thành công giải pháp kết hợp vôi tôi và muối sắt FeCl3 giúp tiết kiệm 35% chi phí hóa chất, tăng tốc độ lắng cặn và xử lý đồng thời photphat lẫn florua.
• Chuẩn hóa quy trình phân tích trắc quang quang phổ UV-Vis ở bước sóng 882 nm với hệ số hồi quy tuyến tính cao và sai số cực nhỏ chỉ ±0,4%.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là đã làm sáng tỏ cơ chế hóa học và đưa ra giải pháp công nghệ kết tủa phối hợp khả thi, giải quyết triệt để bài toán ô nhiễm photphat nồng độ cao trong nước thải sản xuất phân bón tại Việt Nam. Bước tiếp theo cần triển khai là hoàn thiện thiết kế mô hình thử nghiệm pilot liên tục với công suất 50 m3/ngày trong thời gian từ 6 đến 12 tháng tới. Các doanh nghiệp và cơ quan quản lý quan tâm có thể áp dụng ngay kết quả nghiên cứu này để tối ưu hóa trạm xử lý nước thải, hướng tới mục tiêu phát triển công nghiệp xanh và bảo vệ an toàn nguồn nước quốc gia.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BO GIAO DUG VA DAO TAG DAI HOG QLOG GIA HA NOI TRGONG DAI HOG KHOA HOG TGNHIEN DANG THI HANG KHAO SAT KHA NANG TACH LOAI PHOTPHAT TIJf fl DUNG njCH NUOC B A N G V O I , M U O I SAT (III) CLORUA, NHOM SIJNFAT VA CfNG DUNG DE XLf LY NUOC THAI CUA CONG TY SLPE PHOTPHAT VA HOA CHAT LAM THAO Chuyen nganh: Hoa V6 co Ma so: 1,04.01 LUAN VAN THAG SY KHOA HOG HOA HOG Nguai hirorng d^n khoa hoc: TS. NGO SY Ll/ONG i *^^•ML^: .I I V HA NOI-2001 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] MUC LUC Tn M6 DAU PHAN A. TONG QUAN Chirorng I Trang thai photphat trong tir nhien va anh hirong photphat doi voi moi trircmg 1. Giai thieu so lirac ve cac muoi photphat 1.

Trang thai photphat trong tir nhien 1. Vong tuan hoan ciia photphat trong tir nhien 1-4. Anh hirong cua photpho doi vai moi truong nircfc Chirorng II. Tinh hinh 6 nhiem nirac va nirac thai Nha may supe photphat II.

Vai net ve vai tro niroc sach va tinh trang 6 nhifim niroc II. Vai tro ciia niroc sach 11. Tinh trang 6 nhiem niTOc II. Nuac thai Cong ty Supe photphat Lam Thao 11.

Giai thieu so bo ve Cong ty Supe photphat Lam Thao 11. So do nguyen ly cong nghe san xuat supe photphat 11. Nguon nuoc thai cua Cong ty Chirong HI. Cac phirang phap xur ly nirac thai chiira photphat III.

Cac phuong phap tach loai photphat trong niroc thai III. Phuong phap sinh hoc III. PhacTng phap hap phu III.3 Phuong phap dien hoa III-2. Tach loai photphat tir nuac thai theo phuong phap ket tua 111.

Tach loai photphat b^ng cac muoi canxi 111. Dijng muoi nhom de tach loai photphat 111. Dung muoi Fe-^"" de tach loai photphat III. Muc dfch va cac noi dunz n<:;hien cuu cua luan van Ghirong IV.

Phucmg phap phan tich IV. 1 Cac phucmg phap xac dinh ham liiang photpho IV. Cac phmmg phap hoa hoc LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Cac phuong phap hoa ly IV.

Cac phuong phap xac dinh ion Fe-^^, AI'^, Ca"^, F IV. Phuong phap xac dinh ion Fe-^"" IV. Xac dinh ion AI'^ IV. Xac dinh Ca'"" trong dung dich nuac rV.

Xac dinh nong do F" PHAN B - THirC NGHIEM Chircmg V. Dung cu, thiet bi va hoa chat V. Pha dung dich V. Cac phuctng phap nghien cuu V.L PhU(mg phap xac dinh nong do photphat trong dung dich nuoc V.

Phucrng phap xac dinh nong dC) Al^"^ thco phUcmg phap chiet-trac quang V. Phucmg phap xac dinh nong do ion sat trong dung dich nuac V. Phuemg phap chuan do xac dinh nong do Ca""^ trong dun^i dich nuac V. Xac dinh nonir do tlorua Chirong VI.

Ket qua nghien curu va thao luan VI. Ket qua phan tich nuac thai tii Nha may supe photphat Lam Thao VI. Nhan xet chung ve mSu nuoc thai VI. Xac dinh nong do oclophotphat trong nuac thai VI.

Xac dinh nong do tong cong cua photphat trong mSu nuoc thai VI. Xac dinh nong do AI^"^ trong mau nuac thai VI. Xac dinh nong do cua sat trong mau nuac thai VI. Ket qua phan tfch nong do P troni: mau nuoc thai LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

Ket qua phan tfch mot so thanh phan co mat trong mSu nuac thai nghien cuu VI. Kha nang tach loai photphat tren m^u gia VI. Phuong phap thuc nghiem VI. Khao sat qua trinh tach loai P04'~ b^ng tac nhan Al'^"" VI.

Khao sat kha nang tach loai P04'^~ b^ng muoi Fe-^"*" VI. Khao sat kha nang tach loai ion PO,-" b^ng Ca(OH), VI. Khao sat kha nang ket hcrp giua CaCOH). vai Fe-^ va Al-^"" de tach ioai ion PO^-^" khi co mat F^ va SiF^'" n(5ng do cao VI.

Khao sat kha nang su dung voi de tach loai photphat khoi nuac thai Cong ty Supe photphat VI. Tien hanh xuly bang tac nhan Ca(OH)-, VI. Tien hanh xu ly bing tac nhan Ca(OH). va FeCl^ VI.

Tien hanh xu ly vai tac nhan Ca(OH)^ va muoi nhom KET LUAN TAI LIEU THAM KHAO LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] MO DAU Photpho la nguyen to co vai tro rat quan trong trong sir song. No c6 trong thanh phan ciia cac chat giu vai tro tfch cue trong nhieu qua trinh sinh hoc quan trong cua dong vat va thuc vat. Vi vay dong, thuc vat phai duac cung cap nhung luang photpho nhat dinh hang ngay de duy tri sir song va phat trien. Tuy vay khi co mat trong nuac nhung luc;tng qua kVn vircrt qua giai han cho phep photpho lai gay ra nhieu tac hai cho moi truemg.

V\ vay van de tach loai cac hcrpchat photpho trong nuac thai cong nghiep da duac nhieu nha nghien cuu quan tam. Cong ty Supe photphat va hoa chat Lam Thao - Phil Tho c6 nhiem vu san xuat phan Ian (supe photphat dtmX phan bon hon hc^ NPK phuc vu cho nong nghiep ciia ca nuac. San pham phan bon ciia Cong ty nay dong vai tro het sue quan trong trong sir phat trien nong nghiep ciia nuoc ta. Phan Ian supe photphat dctn ciia Cong ty hien tai chiem xap xi 5/6 tong san luang phan bon cting loai ciia ca nuoc.

Trong boat dong san xuat hang ngay Cong ty thai ra mot luang chat thai kha Icm a ca 3 dang ran, long, khf. Cac chat thai nay da duac Cong ty quan tam xay dung qui trinh xu ly kha thfch hap. Tuy vay qua trinh xu ly con co nhung van de bat cap chua dap ung duac yeu cau ve moi truang. Chang han nuac thai cua Cong ty supe photphat Lam Tliao - Phii Tho tuy da duac xu ly van co chua nhieu chat gay tac hai cho moi tructng a nong do ktn trong do co cac ion photphat.

Nuac thai ciia Cong ty supe photphat Lam Thao - Phii Tho cung vai nuac thai Cong ty giay Bai Bang da gop phan lam o nhiem nuac song Hong va gay tac hai trong mot vung kha rong [1]. Vi vay nhu cau ciia viec khao sat xay dung nhung qui trinh xu ly thich hcrp de tach loai c(3 hieu qua cac chat gay doc hai co trong nuac thai Cong ty bao dam tn^ng sach me)i tmang nuac la mot nhu cau can thiet. Trong ban luan van nay chung toi de cap den van de khao sat kha nang tach loai photphat bang voi, sat (UI) clorua, nhom sunfat tir dung dich nuac va ap dung cac ket qua khao sat duac de xu ly mau nuac thai ciia Cong ty Super photphat va hoa chat Lam Thao - Phii Tho. VI thai gian co han nen viec khao sat mai chi dilng lai a mot so nehien ciai cct ban ban dau.

Moni^ rang nhung ket qua nghien cuu ciia luan van se la nhung goi y tham khao bo fch cho nhiimg nguoi quan tam. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] A- PHAN TONG QUAN CHUONG I - TRANG THAI PHOTPHO TRONG TlT NHIEN VA ANH HUONG PHOTPHAT DOI VOl MOI TRUCING I. Gidi thieu sa lirac ve cac muoi photphat Axit octo photphoric H^POj la mot axit 3 nac ung vai cac qua trinh dien li trong dung dich nuac [3] : H3PO, + H3O ^ ^ H,0^ + H. l(r^-^ VI vay axit nay tao nen 3 loai muoi tucmg ung: muoi dihidrophotphat (chua anion H-.PO4"), muoi monohidrophotphat (chua ion HPO4"") va muoi photphat trung ti'nh (chua anion POj"^").

Cac muoi photphat nhin chung khong c(') mau do cac ion photphat dcu khong mau. Cac muoi dihidrophotphat deu de tan trong nuoc. Trong cac muoi monohidrophatphat va photphat tioing tfnh chi co muoi cua kim loai kiem la de tan. Trong cac muoi photphat tan thi muoi photphat trung tfnh ciia kim loai kiem bi thuy phan manh trong dung dich va cho moi truang kiem: Na.HPO, Qua trinh nay xay ra manh han so voi qua tnnh phan ly ciia ion HPO^"" H P O / - + H.O ^ ^ H , 0 " + PC,-'' Nen dung dich Na3HP04 co moi trucmg kiem yeu.

Muoi NaH^P04 bi thuy phan yeu hctn Na^PO^ va qua trinh thuy phan xay ra kem han so vai qua trinh phan li axit cua ion H .O ^ ^ H,0^ -f HPO4- Nen dung dich NaH.POj co moi tnrong axit vcu. Khi CO mat ion Mg"", N H / trong dung dich NH„ ion PC/'' tao ket tiia mau trang NHjMgPO^ khong tan trong dung dich amoniac nhung tan trong axit v6 ca. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] N H / + Mg-^ + PO/- ^ ^ NH.MgPO^I ,4,,g Khi CO mat mu(5i amoni molipdat (NH4).Mo04 trong dung dich axit HNO3, ion P O / ' tao ket tiia mau vang amoniphotpho molipdat (TIHJ3[PMoi304o]. Ket tua nay khong tan trong HNO3 nhung tan trong kiem va dung dich NH3.

3 N H / + PO/^- + 12M0O4-- + 24H" = (NH4)3[PMoj,04o] + 12H,0 Phan ung tren duac diing de nhan biet va dinh luang ion PO4'" trong dung dich. Muoi photphat co nhieu ung dung trong cong nghiep, nong nghiep va ky thuat. Muoi photphat ciia canxi va amoni duac dijng lam phan bon v6 co. Rieng CaHP04 duac diing lam thuc an gia siic.

Muoi Na3P04 duac diing lam mem nuoc, diing trong cac noi hoi cao ap va lam chat tay ma. Cac muoi photphat kim loai kiem thuang duac dieu che bang each cho axit H^P04 lucmg tac vai hidroxit hay cacbonat kim loai kiem. Con cac muoi ph(^tphat ft tan duac dieu che bang phan ung trao doi. Cac photphat co Uong phan tu hoac ion cua n(') h(m mot nguyen tu P duoc goi la photphat ngung tu.

Cac photphat ngung tu duac cau tao iii nhijmg tu dien deu, P04^" lien ket vcn nhau qua nhung dinh oxi chung, gio'ng nhu trong cac http chat silicat. Kieu cau tiTic quan trong nhat ciia cac hctp chat photphat n^un^ tu CO dan!:Z mach than^ chua anion, c6 conu thuc chun;^ P,0!""*":!~ Vf du nhu muoi diphotphat (hay piro photphat) M4P2O- va triphotphat M^P^O^Q (a day M la kim loai kiem). Cac ion nay c6 cau tao nhu sau: 0 0 0 0 0 II II II II li —0-P-O-P-O— - —0-P-O-P-O-P-O— I I ' I I I • 0 0. 0 0 0 aniofi I PjOy^' ^ anion [P ^O10' ^ Cac photphat ngung tu mach vong hay metaphotphat mach vong chua anion co cong thuc chung (P03),/'\ Vf du: triphotphat M^P^O,^ (M: la kim loai kiem), anion cua chiiniz co ca'u tao: I 01 0 0 II ii/O— 0=P-0-P-0— —0 0-P 1 1 \ ' -0 0 0 // ^ / 1 1 0 0-P 0-P-0-P=0 ^ ll\ II 1 0 0— 0 0 anion ^(PC),)/-^ : anion ,(P(),}/-l LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Cac photphat ngimg tu duac tao nen khi dun nong muoi ortho photphat a nhGng nhiet do khac nhau de lam mat nirdc.

Chiing co nhirng cong dung khac nhau trong cong nghiep.O- diing lam chat tay nJa va lam chat toi khi ren kim loai. Muoi nay duoc tao nen khi nung ncmg Na.O Muoi Na5P,0,o diing lam hot giat (ti le ^45%), lam mem niroc. duoc tao nen khi dun nong h6n hcfp Na.HPO, va NaH.PO, = Na,P,Ojo + 2H3O 1.