Đồ án nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxy hóa Fenton

• Tác giả: Nguyễn Uy Đông
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thái Anh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Môi Trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Xử Lý Nước Thải Dệt Nhuộm Bằng Phương Pháp Oxy Hóa Fenton
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP FENTON
• 1.1.1. Tổng quan về Fenton
• 1.1.2. Các cơ chế hoạt động và các ảnh hưởng
• 1.2. TỔNG QUAN VỀ HỆ GIÁ THỂ CỐ ĐỊNH (FBR)
• 1.2.1. Tổng quan về FBR
• 1.2.2. Các loại giá thể thường sử dụng trong công nghệ FBR
• 1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU FBR TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM
• 1.3.1. Tình hình nghiên cứu về Fenton
• 1.3.2. Các nghiên cứu kết hợp Fenton và FBR
• 1.3.3. Đề xuất mô hình kết hợp hệ Fenton kết hợp tầng sôi
• 1.4. PHÈN SẮT (FESO4 : 7.H20) VÀ OXY GIÀ (H2O2)
• 1.5. TỔNG QUAN NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM
• 1.5.1. Tính chất nước thải dệt nhuộm
• 1.5.2. Đặc điểm của thuốc nhuộm
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
• 2.1. CÁC HÓA CHẤT THỰC HIỆN
• 2.1.1. Hóa chất sử dụng chính dùng trong phản ứng
• 2.1.2. Hóa chất hỗ trợ và kiểm tra các chỉ tiêu đánh giá
• 2.2. CÁC DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ
• 2.3. PHƯƠNG HƯỚNG THỰC HIỆN
• 2.3.1. Nội dung nghiên cứu
• 2.3.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.2.1. Mô hình dạng tĩnh (mẻ)
• 2.3.2.2. Mô hình dạng động (cột)
• 2.4. THỰC NGHIỆM KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA PHƯƠNG PHÁP FENTON VÀ FENTON - FBR
• 2.4.1. Thí nghiệm 1: Xác định đường chuẩn đo nồng độ thuốc nhuộm
• 2.4.2. Thí nghiệm 2: Xác định tỉ lệ Fe : H2O2 tối ưu với hệ Fenton
• 2.4.3. Thí nghiệm 3: Xác định thời gian tối ưu với hệ Fenton
• 2.4.4. Thí nghiệm 4: Khảo sát hiệu năng của hệ Fenton – FBR than hoạt tính đối với nước thải giả lập mô hình dạng tĩnh (mẻ)
• 2.4.5. Thí nghiệm 5: Khảo sát hiệu năng của hệ Fenton – FBR than hoạt tính đối với nước thải thực tế mô hình dạng tĩnh (mẻ)
• 2.4.6. Thí nghiệm 6: Khảo sát hiệu năng của hệ Fenton – FBR than hoạt tính đối với nước thải thực tế mô hình dạng động (cột)
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TỪ CÁC THÍ NGHIỆM
• 3.1.1. Thí nghiệm 1: Xác định đường chuẩn đo nồng độ thuốc nhuộm
• 3.1.2. Thí nghiệm 2: Xác định tỉ lệ H2O2 : Fe tối ưu với hệ Fenton
• 3.1.3. Thí nghiệm 3: Xác định thời gian tối ưu với hệ Fenton
• 3.1.4. Thí nghiệm 4: Khảo sát hiệu năng của hệ Fenton – FBR than hoạt tính đối với nước thải giả lập mô hình dạng tĩnh (mẻ)
• 3.1.5. Thí nghiệm 5: Khảo sát hiệu năng của hệ Fenton – FBR than hoạt tính đối với nước thải thực tế mô hình dạng tĩnh (mẻ)
• 3.1.6. Thí nghiệm 6: Khảo sát hiệu năng của hệ Fenton – FBR than hoạt tính đối với nước thải giả lập mô hình dạng động (cột)
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Phụ lục 1: Các số liệu kết quả
• Phụ lục 2: Chuẩn bị mẫu nước và mô hình
• Phụ lục 3: Thực nghiệm so sánh khả năng hấp phụ của than
• Phụ lục 4: Hình ảnh trong quá trình thực nghiệm

I. Giới thiệu về nước thải dệt nhuộm

Nước thải dệt nhuộm là một trong những nguồn ô nhiễm nghiêm trọng trong ngành công nghiệp. Chúng chứa nhiều chất độc hại, bao gồm các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, thuốc nhuộm và hóa chất tẩy rửa. Xử lý nước thải dệt nhuộm không chỉ là yêu cầu bắt buộc theo quy định môi trường mà còn là trách nhiệm của các doanh nghiệp trong việc bảo vệ môi trường. Việc không xử lý đúng cách có thể dẫn đến ô nhiễm nguồn nước, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khỏe con người. Do đó, nghiên cứu và phát triển các phương pháp xử lý hiệu quả là rất cần thiết.

1.1 Tính chất và thành phần nước thải dệt nhuộm

Nước thải dệt nhuộm thường có pH cao, độ màu lớn và chứa nhiều chất hữu cơ. Các chất ô nhiễm này bao gồm các tạp chất tự nhiên, hợp chất chứa nitơ, và các loại thuốc nhuộm. Đặc biệt, hàm lượng COD và BOD trong nước thải dệt nhuộm thường rất cao, gây khó khăn trong việc xử lý. Việc xác định chính xác thành phần và tính chất của nước thải là bước đầu tiên quan trọng trong quá trình xử lý nước thải dệt nhuộm.

II. Phương pháp oxy hóa Fenton

Phương pháp oxy hóa Fenton là một trong những công nghệ tiên tiến được áp dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm. Phương pháp này sử dụng phản ứng giữa H2O2 và ion sắt (Fe2+) để tạo ra các gốc hydroxyl tự do, có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ khó phân hủy. Quá trình này không chỉ giúp giảm COD mà còn làm giảm độ màu của nước thải. Nghiên cứu cho thấy, việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng như pH, tỷ lệ Fe/H2O2 có thể nâng cao hiệu quả xử lý nước thải.

2.1 Cơ chế hoạt động của phương pháp Fenton

Cơ chế hoạt động của phương pháp Fenton dựa trên phản ứng hóa học giữa FeSO4 và H2O2. Khi kết hợp, chúng tạo ra các gốc hydroxyl tự do, có khả năng oxy hóa mạnh mẽ. Phản ứng này diễn ra trong môi trường axit, thường là pH từ 3 đến 4. Kết quả là các hợp chất hữu cơ trong nước thải được phân hủy thành các sản phẩm dễ phân hủy hơn, giúp giảm thiểu ô nhiễm. Việc hiểu rõ cơ chế này là rất quan trọng để tối ưu hóa quy trình xử lý.

III. Nghiên cứu ứng dụng phương pháp Fenton trong xử lý nước thải

Nghiên cứu đã tiến hành khảo sát hiệu quả của phương pháp Fenton kết hợp với hệ FBR trong việc xử lý nước thải dệt nhuộm. Kết quả cho thấy, ở pH 3.5, tỷ lệ Fe/H2O2 là ½ và lượng H2O2 (30%) là 25ml cho 200ml nước thải, COD đầu ra giảm còn 97 mg/l trong thời gian 60 phút. Điều này cho thấy phương pháp này có khả năng xử lý hiệu quả nước thải dệt nhuộm, đáp ứng tiêu chuẩn quy định về môi trường.

3.1 Đánh giá hiệu quả xử lý

Kết quả nghiên cứu cho thấy, hệ thống Fenton-FBR có khả năng xử lý COD còn lại là 114 mg/l sau 240 phút xử lý với lưu lượng 2 L/h. Độ màu còn lại là 23 Pt-Co, cho thấy hiệu suất xử lý cao. Việc áp dụng phương pháp này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tiết kiệm hóa chất, có thể tái sử dụng hạt vật liệu. Điều này mở ra triển vọng cho việc ứng dụng rộng rãi công nghệ này trong ngành dệt nhuộm.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng phương pháp oxy hóa Fenton kết hợp với hệ FBR là một giải pháp khả thi cho việc xử lý nước thải dệt nhuộm. Kết quả đạt được cho thấy hiệu quả cao trong việc giảm COD và độ màu, đáp ứng tiêu chuẩn môi trường. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình và giảm chi phí xử lý. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất trong ngành dệt nhuộm.

4.1 Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Cần tiến hành các nghiên cứu sâu hơn về cơ chế hoạt động của phương pháp Fenton trong các điều kiện khác nhau. Đồng thời, việc khảo sát khả năng tái sử dụng hạt vật liệu và giảm thiểu chi phí xử lý cũng là những vấn đề cần được quan tâm. Các nghiên cứu này sẽ góp phần nâng cao hiệu quả và tính khả thi của phương pháp trong thực tiễn.