I. Xỉ than và ứng dụng trong xử lý chất ô nhiễm
Xỉ than là một phụ phẩm của quá trình đốt than, thường được coi là chất thải công nghiệp. Tuy nhiên, nghiên cứu này tập trung vào việc tận dụng xỉ than như một vật liệu hấp phụ để xử lý chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt. Xỉ than có khả năng hấp phụ các chất ô nhiễm như COD, SS, amoni và photphat nhờ cấu trúc xốp và thành phần hóa học đặc biệt. Nghiên cứu này thử nghiệm hiệu quả của xỉ than trong việc xử lý nước thải sinh hoạt tại khách sạn sinh viên ĐHDL HP, nhằm giảm thiểu tác động môi trường.
1.1. Thành phần và đặc tính của xỉ than
Xỉ than chứa các thành phần hóa học như SiO2, Al2O3, Fe2O3 và CaO, tạo nên khả năng hấp phụ mạnh. Cấu trúc xốp của xỉ than giúp tăng diện tích bề mặt, tối ưu hóa quá trình hấp phụ. Nghiên cứu đã phân tích thành phần hóa học và hình thái của xỉ than, xác định kích thước hạt phù hợp để sử dụng trong xử lý nước thải. Đây là cơ sở quan trọng để thiết kế hệ thống xử lý hiệu quả.
1.2. Cơ chế hấp phụ của xỉ than
Cơ chế hấp phụ của xỉ than dựa trên sự tương tác giữa bề mặt vật liệu và các chất ô nhiễm. Các ion kim loại và hợp chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt bị giữ lại trên bề mặt xỉ than thông qua liên kết hóa học và vật lý. Nghiên cứu đã thử nghiệm khả năng hấp phụ COD và SS, cho thấy hiệu quả cao trong việc giảm nồng độ các chất ô nhiễm.
II. Thử nghiệm xử lý nước thải sinh hoạt
Nghiên cứu tiến hành thử nghiệm xử lý nước thải sinh hoạt tại khách sạn sinh viên ĐHDL HP bằng hệ thống cột hấp phụ sử dụng xỉ than. Mẫu nước thải sinh hoạt được thu thập và phân tích các chỉ tiêu như COD, SS, amoni và photphat. Kết quả cho thấy, xỉ than có khả năng giảm đáng kể nồng độ các chất ô nhiễm, đáp ứng tiêu chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT.
2.1. Phương pháp thử nghiệm
Phương pháp thử nghiệm bao gồm thu thập mẫu nước thải sinh hoạt, xử lý qua cột hấp phụ chứa xỉ than, và phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm trước và sau xử lý. Các phương pháp phân tích như trắc quang và kali dicromat được sử dụng để xác định nồng độ amoni, photphat và COD. Kết quả được so sánh với giá trị tiêu chuẩn để đánh giá hiệu quả.
2.2. Kết quả thử nghiệm
Kết quả thử nghiệm cho thấy, xỉ than giảm nồng độ COD từ 150 mg/l xuống còn 50 mg/l, SS từ 100 mg/l xuống còn 20 mg/l. Nồng độ amoni và photphat cũng giảm đáng kể, đáp ứng tiêu chuẩn cho phép. Điều này chứng minh hiệu quả của xỉ than trong xử lý nước thải sinh hoạt.
III. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải
Dựa trên kết quả thử nghiệm, nghiên cứu đề xuất thiết kế hệ thống xử lý nước thải sử dụng xỉ than cho khách sạn sinh viên ĐHDL HP. Hệ thống bao gồm cột hấp phụ, bể thu gom và các thiết bị phụ trợ. Tính toán kích thước cột và bể thu gom dựa trên lưu lượng nước thải sinh hoạt và hiệu suất hấp phụ của xỉ than.
3.1. Tính toán thiết kế
Hệ thống được thiết kế với công suất 150 m3/ngày, phù hợp với lưu lượng nước thải sinh hoạt tại khách sạn sinh viên ĐHDL HP. Kích thước cột hấp phụ được tính toán dựa trên thời gian lưu và hiệu suất hấp phụ của xỉ than. Bể thu gom được thiết kế để tối ưu hóa quá trình thu gom và xử lý.
3.2. Đánh giá kinh tế
Chi phí xây dựng và vận hành hệ thống được tính toán, bao gồm chi phí vật liệu, nhân công và điện năng. Kết quả cho thấy, hệ thống sử dụng xỉ than có chi phí thấp hơn so với các phương pháp xử lý truyền thống, đồng thời mang lại hiệu quả cao trong việc giảm thiểu ô nhiễm nước.
