Nghiên cứu kết hợp nội điện phân và màng sinh học A2O MBBR xử lý nước thải luyện cốc

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu chung về phenol

1.2. Cấu tạo và tính chất của phenol và hợp chất phenol

1.3. Sản xuất phenol và một số ứng dụng của phenol

1.4. Ảnh hưởng của phenol đến môi trường và con người

1.5. Hiện trạng ô nhiễm phenol trong nước thải

1.6. Một số phương pháp xử lý phenol trong nước thải

1.7. Nguồn phát sinh nước thải luyện cốc

1.8. Tình hình sản xuất, tiêu thụ than cốc ở Việt Nam

1.9. Nguồn phát sinh, thành phần nước thải luyện cốc trên thế giới và Việt Nam

1.10. Hiện trạng xử lý nước thải nhà máy Cốc hoá Gang thép Thái Nguyên

1.11. Phương pháp nội điện phân kết hợp bùn hoạt tính A2O (Anaerobic - Anoxic - Oxic) - màng sinh học lưu động MBBR (Moving Bed Biological Reactor)

1.11.1. Phương pháp nội điện phân

1.11.2. Phương pháp sinh học

1.12. Tình hình nghiên cứu xử lý nước thải có sử dụng phương pháp nội điện phân và màng sinh học

1.12.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

1.12.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

2. CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Phương pháp sắc ký lỏng cao áp (HP-LC)

2.2. Phương pháp tổng hợp so sánh với QCVN

2.3. Hóa chất và thiết bị

2.4. Lấy mẫu nước thải Nhà máy Cốc hóa - Công ty Cổ phần Gang thép Thái Nguyên

2.5. Lập đường chuẩn xác định nồng độ phenol tại pH = 3, pH = 4

2.6. Ứng dụng vật liệu nội điện phân Fe-C, Fe-Cu xử lý nước thải

2.7. Phương pháp xác định DO

2.8. Phương pháp A2O-MBBR xử lý nước thải

2.9. Nuôi cây bùn hoạt tính. Xác định thông số SV30, MLSS

2.10. Thiết lập hệ A2O-MBBR xử lý nước thải và nước thải đã tiền xử lí vật liệu nội điện phân Fe-C, Fe-Cu

2.11. Thực nghiệm phân lập vi sinh vật trên môi trường LB

2.12. Quy trình quan sát tế bào hình thái vi sinh vật

2.13. Tạo ra các khuẩn lạc riêng rẽ từ quần thể vi sinh vật trên môi trường phân lập LB để giữ giống vi sinh vật

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Lập đường chuẩn xác định nồng độ phenol tại pH = 3, pH = 4

3.2. Kết quả xử lý nước thải Nhà máy Cốc hóa bằng vật liệu nội điện phân Fe-C, Fe-Cu

3.3. Kết quả xử lý nước thải Nhà máy Cốc hóa bằng vật liệu nội điện phân Fe-C

3.4. Kết quả xử lý nước thải Nhà máy Cốc hóa bằng vật liệu nội điện phân Fe-Cu

3.5. Kết quả xử lý nước thải của hệ A2O-MBBR

3.6. Kết quả nuôi cấy bùn hoạt tính

3.7. Sự biến đổi pH trong hệ A2O-MBBR

3.8. Hiệu suất loại TSS của hệ A2O-MBBR

3.9. Hiệu suất loại COD, BOD5 của hệ A2O-MBBR

3.10. Hiệu suất loại tổng N và NH4+ -N của hệ A2O-MBBR

3.11. Hiệu suất loại tổng P của hệ A2O-MBBR

3.12. Hiệu suất loại phenol của hệ A2O-MBBR

3.13. Kết quả phân lập vi khuẩn

3.14. Mật độ vi khuẩn

3.15. Đặc điểm, hình thái tế bào khuẩn lạc

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

I. Giới thiệu chung về phenol

Phenol là một hợp chất hữu cơ độc hại, khó xử lý, thường xuất hiện trong nước thải công nghiệp. Phenol có cấu tạo gồm nhóm hydroxyl (-OH) liên kết trực tiếp với nhân benzen. Chất này có tính axit yếu, tan ít trong nước lạnh nhưng tan vô hạn trong nước nóng. Phenol được sử dụng rộng rãi trong y học, dược phẩm, và công nghiệp, nhưng cũng gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe con người. Phenol có thể xâm nhập vào cơ thể qua da, đường hô hấp hoặc tiêu hóa, gây kích ứng, bỏng, và thậm chí tử vong ở nồng độ cao.

1.1. Cấu tạo và tính chất của phenol

Phenol có công thức hóa học C6H5-OH, là chất rắn không màu, nóng chảy ở 43°C và sôi ở 182°C. Chất này có tính axit yếu, tan ít trong nước lạnh nhưng tan vô hạn trong nước nóng. Phenol có khả năng tạo liên kết hydro với nước, nhưng gốc phenyl lớn làm nó kị nước. Phenol cũng có tính sát trùng, nhưng rất độc, gây phỏng nặng khi tiếp xúc với da.

1.2. Ảnh hưởng của phenol đến môi trường và con người

Phenol có mặt trong không khí, đất, và nước ngầm, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Chất này có thể tồn tại trong nước đến hàng tuần, gây hại cho hệ sinh thái thủy sinh. Con người có thể bị nhiễm phenol qua da, hô hấp, hoặc tiêu hóa, gây kích ứng, bỏng, và tử vong ở nồng độ cao. Phenol cũng ảnh hưởng đến hệ thần kinh và tiêu hóa, gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng.

II. Hiện trạng ô nhiễm phenol trong nước thải

Phenol thường xuất hiện trong nước thải từ các cơ sở sản xuất công nghiệp, đặc biệt là ngành dược phẩm, hóa chất, và luyện cốc. Nước thải từ các nhà máy sản xuất dược phẩm, hạt điều, và polymer thường chứa phenol và các dẫn xuất của nó. Phenol cũng được tìm thấy trong nước thải từ quá trình sản xuất nhựa, sơn, và các sản phẩm công nghiệp khác. Việc xử lý phenol trong nước thải là một thách thức lớn do tính độc hại và khó phân hủy của nó.

2.1. Nguồn phát sinh phenol trong nước thải

Phenol phát sinh chủ yếu từ các cơ sở sản xuất công nghiệp, đặc biệt là ngành dược phẩm, hóa chất, và luyện cốc. Nước thải từ các nhà máy sản xuất dược phẩm, hạt điều, và polymer thường chứa phenol và các dẫn xuất của nó. Phenol cũng được tìm thấy trong nước thải từ quá trình sản xuất nhựa, sơn, và các sản phẩm công nghiệp khác.

2.2. Tác động của phenol đến môi trường

Phenol gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, đặc biệt là nguồn nước. Chất này có thể tồn tại trong nước đến hàng tuần, gây hại cho hệ sinh thái thủy sinh. Phenol cũng ảnh hưởng đến chất lượng không khí và đất, gây ra các vấn đề môi trường lâu dài. Việc xử lý phenol trong nước thải là một thách thức lớn do tính độc hại và khó phân hủy của nó.

III. Phương pháp xử lý nước thải chứa phenol

Nội điện phân và màng sinh học A2O MBBR là hai phương pháp chính được nghiên cứu để xử lý nước thải chứa phenol. Nội điện phân là phương pháp tiền xử lý hiệu quả, giúp giảm nồng độ phenol và các chất hữu cơ khó phân hủy. Màng sinh học A2O MBBR là công nghệ sinh học kết hợp quá trình kị khí, thiếu khí, và hiếu khí, giúp phân hủy các chất ô nhiễm và nâng cao hiệu suất xử lý. Kết hợp hai phương pháp này mang lại hiệu quả cao trong việc xử lý nước thải công nghiệp chứa phenol.

3.1. Phương pháp nội điện phân

Nội điện phân là phương pháp tiền xử lý hiệu quả, sử dụng vật liệu điện cực như Fe-C và Fe-Cu để xử lý nước thải chứa phenol. Phương pháp này giúp giảm nồng độ phenol và các chất hữu cơ khó phân hủy, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý sinh học tiếp theo. Nội điện phân đã được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải công nghiệp, đặc biệt là nước thải từ ngành luyện cốc.

3.2. Phương pháp màng sinh học A2O MBBR

Màng sinh học A2O MBBR là công nghệ sinh học kết hợp quá trình kị khí, thiếu khí, và hiếu khí, giúp phân hủy các chất ô nhiễm trong nước thải. Công nghệ này sử dụng các giá thể lưu động trong bể phản ứng, tăng cường hiệu suất xử lý và khả năng phân hủy sinh học. Màng sinh học A2O MBBR đã được chứng minh là hiệu quả trong việc xử lý nước thải chứa phenol và các chất hữu cơ khó phân hủy.

IV. Kết hợp nội điện phân và màng sinh học A2O MBBR

Kết hợp nội điện phân và màng sinh học A2O MBBR là một giải pháp hiệu quả để xử lý nước thải chứa phenol. Nội điện phân giúp tiền xử lý nước thải, giảm nồng độ phenol và các chất hữu cơ khó phân hủy. Màng sinh học A2O MBBR tiếp tục phân hủy các chất ô nhiễm còn lại, nâng cao hiệu suất xử lý. Sự kết hợp này mang lại hiệu quả cao trong việc xử lý nước thải công nghiệp, đặc biệt là nước thải từ ngành luyện cốc.

4.1. Hiệu quả của sự kết hợp

Kết hợp nội điện phân và màng sinh học A2O MBBR mang lại hiệu quả cao trong việc xử lý nước thải chứa phenol. Nội điện phân giúp giảm nồng độ phenol và các chất hữu cơ khó phân hủy, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý sinh học. Màng sinh học A2O MBBR tiếp tục phân hủy các chất ô nhiễm còn lại, nâng cao hiệu suất xử lý và đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra.

4.2. Ứng dụng thực tế

Sự kết hợp nội điện phân và màng sinh học A2O MBBR đã được ứng dụng thành công trong xử lý nước thải từ nhà máy luyện cốc. Kết quả nghiên cứu cho thấy, phương pháp này giúp giảm đáng kể nồng độ phenol, COD, và BOD trong nước thải, đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường. Đây là một giải pháp tiềm năng trong việc xử lý nước thải công nghiệp chứa phenol.

Luận văn thạc sĩ: Kết hợp phương pháp nội điện phân và màng sinh học A2O MBBR trong xử lý nước thải luyện cốc