Đánh giá khả năng kết hợp các hóa chất để khử màu và COD nước rỉ rác

Đánh giá khả năng kết hợp các hoá chất để khử màu và COD nước rỉ rác ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KẾT HỢP CÁC HOÁ CHẤT ĐỂ KHỬ MÀU VÀ COD NƢỚC RỈ RÁC Trần Thị Ngọc Diệu* TÓM TẮT Nước rỉ rác được hình thành từ các bãi chôn lấp rác thải sinh hoạt với tải lượng các chất ô nhiễm cao, có chứa thành phần COD (45.000 mgO2/L) [1], BOD (3.000 mgO2/L) [1], Nitơ (>1.000 mg/L) [2]. Hiện nay, có nhiều phương pháp để xử lí nước rỉ rác như kết hợp quá trình cơ học – sinh học – hóa học [3]. Trong nghiên cứu này, mục đích là đánh giá hiệu quả của việc kết hợp một số hoá chất để khử màu và COD trong nước rỉ rác. Kết quả thực nghiệm cho thấy, ở pH = 6 và HN378 – POLYMER có khả năng khử màu là 96,1% và khử COD là 34,8%. Đối với HN378 – HN392 ở pH = 6,5 có khả năng xử lý độ màu và COD với hiệu quả lần lượt là 94,8% và 2%. Đối với HN378 - HN377, tại pH = 4 có hiệu quả xử lý độ màu thấp hơn nhưng hiệu quả xử lý COD lại cao hơn so với HN378 – HN392, hiệu quả xử lý tương ứng là 93,1% và 33,5%. Riêng SWD ở pH = 8 có hiệu quả xử lý độ màu và COD lần lượt là 78,8 % và 27,7%. Từ khóa: nước rỉ rác, keo tụ, khử màu và COD, HN378, HN377, HN392, SWD, polymer EVALUATIING THE COMBINATION POSSIBILITIES OF REAGENTS TO REMOVE COLOUR AND COD IN LEACHATE ABSTRACT Leachate is formed from landfill sites with high contaminants; include COD (45.000 mgO2/L), BOD (3.000 mgO2/L), nitrogen (> 1,000 mg/L). There are many methods to treat leachate such as physical, chemical, and biological process. In this study, the aims are to evaluate the effective of combining some chemical to remove colour and COD in leachate. The results show that at pH = 6 and HN37 - POLYMER, the removal effective of colour and COD were 96.1% and 34.8%, respectively. For HN378 - HN392 and pH = 6.5, colour and COD removal efficiency were 94.8% and 2%, respectively. For HN377 - HN378 and pH = 4, colour efficiency was lower than COD removal efficiency, but it was higher than the HN378 - HN392. The colour and COD efficiency were 93.1% and 33.5%, respectively. For SWD and pH = 8 effective removal of colour and COD were 78.8 % and 27.7%, respectively. Keywords: leachate, flocculation, colour and COD removal, HN378, HN377, HN392, SWD, polymer. 1. GIỚI THIỆU Thành phần nước rỉ rác của các bãi chôn chính: Các hợp chất hữu cơ và các hợp chất vô cơ [9]. lấp phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau: độ - Các chất hữu cơ: axit humic, axit tuổi [4, 5], thành phần rác thải, các điều kiện tự nhiên tại bãi chôn lấp [6 - 8]. Mặt khác, độ dày, độ nén và lớp nguyên liệu phủ trên cùng cũng ảnh hưởng đến thành phần nước rỉ rác [4]. Về cơ bản, nước rỉ rác gồm hai thành phần fulvic, các hợp chất tan, các loại hợp chất hữu cơ có nguồn gốc nhân tạo [9]. - Các chất vô cơ: là các hợp chất của nitơ, photpho, lưu huỳnh [9]. *Trường Đại học Công nghiệp TPHCM 24 Tạp chí Đại học Công nghiệp Thành phần và tính chất nước rỉ rác còn phụ thuộc vào các phản ứng lý, hóa, sinh xảy ra trong bãi chôn lấp [10]. Các quá trình sinh hóa xảy ra trong bãi chôn lấp chủ yếu do hoạt động của các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ từ chất thải rắn làm nguồn dinh dưỡng cho hoạt động sống của chúng [11]. Ở Việt Nam, lượng nước rác tại thành phố Hồ Chí Minh vào khoảng 1 – 1,2 triệu m3/năm [12]. Nước rỉ rác phát sinh từ hoạt động của bãi chôn lấp là một trong những nguồn gây ô nhiễm lớn nhất đến môi trường. Nhìn chung, thành phần nước rỉ rác mới của bãi chôn lấp ở Việt Nam cũng tương tự như trên thế giới, hàm lượng chất hữu cơ cao trong giai đoạn đầu (COD: 45.000 mgO2/L, BOD: 30.000 mgO2/L) [1, 12] và giảm dần theo thời gian vận hành của bãi chôn lấp, các hợp chất hữu cơ khó hoặc không có khả năng phân hủy sinh học tích lũy và tăng dần theo thời gian. Khi thời gian vận hành bãi chôn lấp càng lâu, hàm lượng amonia càng cao. Giá trị pH của nước rỉ rác cũ cao hơn hơn nước rỉ rác mới [4, 13]. Để xử lý nước rỉ rác, một số phương pháp được ứng dụng như: trung hòa [14], keo tụ [15, 16], oxy hóa hóa học [17 - 20], làm thoáng [19], màng lọc [21 - 23] kết hợp với phương pháp sinh học như: sinh học hiếu khí, sinh học thiếu khí, sinh học kị khí, [24, 25]. Trong đó, phương pháp sinh học được ứng dụng rộng rãi để loại bỏ đồng thời BOD và nitơ trong nước rỉ rác [26]. Tuy nhiên, trước khi xử lý BOD và nitơ, nước rỉ rác phải được xử lý sơ bộ. Các giải pháp tiền xử lý hiện nay ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý sinh học và chi phí xử lý nước rỉ rác tại Việt Nam. Vì vậy, việc tìm ra giải pháp tiền xử lý nước rỉ rác, nhưng đảm bảo được hiệu quả xử lý sinh học là điều rất cần thiết. 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP 2.1. Vật liệu 2.1.1. Nước rỉ rác Nước rỉ rác được lấy tại hồ số 6, bãi chôn lấp Phước Hiệp, huyện Củ Chi. Mẫu được vận chuyển về phòng thí nghiệm, phân tích và thực hiện ngay trong ngày để đảm bảo không có sự thay đổi về tính chất nước thải. 2.1.2. Mô hình Thí nghiệm được thực hiện trên mô hình Jatest 6 cánh khuấy có khả năng điều chỉnh tốc độ khuấy và thời gian khuấy để tìm ra các giá trị tối ưu. Sử dụng 6 beaker 1000 mL với lượng nước rỉ rác sử dụng cho mỗi beaker là 500 mL. Hình 1. Mô hình Jatest 2.1.3. Hóa chất sử dụng SWD: là hợp chất polyamit, có khả năng khử màu, thúc đẩy nhanh quá trình keo tụ, lắng các chất lơ lửng trong nước thải, giảm lượng COD. HN378: là hỗn hợp khoáng chất, thành phần oxy hóa khử, dung dịch với dãy pH từ 3 – 4 thúc đẩy nhanh quá trình keo tụ và tạo bông cặn lớn, tăng cường khả năng lắng các kết tủa lơ lửng. HN378 giúp cải thiện mùi, độ đục, oxy hóa các chất hữu cơ, vô cơ. HN377: là hỗn hợp các khoáng chất và thành phần điều chỉnh pH rộng từ 9 - 14 nhưng không sinh ra muối hòa tan và tăng tốc độ kết tủa lơ lửng. Khử COD, BOD, TSS, kim loại nặng, độc tố, và các chất hữu cơ khác. 25 Đánh giá khả năng kết hợp các hoá chất để khử màu và COD nước rỉ rác HN392: bẻ gãy các liên kết mạch vòng và dẫn xuất chất tạo màu bằng hỗn hợp oxy hóa khử mạnh và chất trao đổi ion. Polymer:tăngcườngquátrìnhtạobôngcặn. 2.2. Phƣơng pháp 2.2.1. Phương pháp phân tích Phương pháp phân tích pH (4500-H+.B Electrometric Methods): Giá trị pH được đo bằng máy đo pH điện tử. Các chỉ tiêu độ màu, COD, BOD5, N-NH3, N-NO3, N-NO2, TKN, TN, SS, VSS, độ cứng tổng, độ cứng canxi, clorua, phosphat được thực hiện theo “Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater”. 2.2.2. Phương pháp thí nghiệm Thí nghiệm sẽ được tiến hành nghiên cứu với các hoá chất khử màu khác nhau và xác định các thông số tối ưu như: pH, liều lượng hóa chất, vận tốckhuấy, thời giankhuấy. Sau khi xác định liều lượng hóa chất sơ bộ, mẫu nước thải ban đầu được xác định pH, COD, độ màu. Tiến hành thay đổi thông số cần xác định, các thông số còn lại giống nhau, ghi nhận lượng hóa chất cho vào. Sau khi kết thúc thí nghiệm đo độ màu và COD còn lại trong nước, vẽ biểu đồ mối quan hệ giữa thông số khảo sát theo hiệu quả khử độ màu và COD. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Tính chất nƣớc thải trong giai đoạn nghiên cứu Kết quả cho thấy nước rỉ rác chứa rất nhiều chất ô nhiễm. Độ màu trung bình 6.491 ± 2.797Pt-Co. Các chỉ tiêu như độ kiềm, COD, nitơ, SS trong nước rỉ rác đều rất cao. Tính chất nước rỉ rác trong giai đoạn nghiên cứu được trình bày trong bảng 1. Bảng 1. Tính chất nước rỉ rác trong giai đoạn nghiên cứu. Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị pH Độ kiềm Độ màu BOD5 (20oC) COD N-NH3 N-NO3 N-NO2 TKN T-N SS VSS Độ cứng tổng Độ cứng canxi Cl- Photphat -mgCaCO3/L Pt-Co mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mgCaCO3/L mgCaCO3/L mg/L mg/L Trung bình 8,50 8.785 6.491 298 4.360 2.002 1 2 1.750 2.008 1.575 856 2.846 1.438 4.232 4 Giá trị SD* 0,16 1.404 2.797 172 1.029 983 0,77 0,63 869 633 678 218 1110 364 560 1,6 (*SD: Độ lệch chuẩn) 26 Tạp chí Đại học Công nghiệp 3.2. Kết quả nghiên cứu khả năng khử độ màu và COD 3.2.1. Hiệu quả khử độ màu Từ kết quả nghiên cứu cho thấy, hầu hết kết quả thu được khi sử dụng đơn chất để khử độ màu cho kết quả không cao (54 – 79%). Đối với SWD cho hiệu quả cao nhất (79%), vì chất này vừa đóng vai trò keo tụ, vừa có khả năng dính kết các bông cặn. Đối với các chất 100 80 60 40 20 0 còn lại, hiệu quả khử độ màu và COD không cao, nếu dùng từng chất riêng. Tuy nhiên, sự kết hợp giữa chúng làm hiệu quả xử lý tăng lên đáng kể (76 – 96%). Hiệu quả xử lý khử màu khi kết hợp HN377 và HN378; HN378 và HN392; HN378 và polymer > 90%. Hiệu quả xử lý thấp nhất khi kết hợp HN377 và polymer (76%). Hiệu quả khử độ màu được trình bày trong hình 2. Hóa chất Hình 2. Biểu đồ hiệu quả xử lý độ màu 3.2.2.Hiệu quả khử COD So với khử độ màu thì hiệu quả xử lý COD không cao, chiếm từ 11 – 35%. Tuy nhiên, tỉ lệ này rất ý nghĩa, vì lượng COD được khử chủ yếu ở dạng không tan và keo, 40 nên hầu như không được xử lý trong công trình xử lý sinh học. Nếu không loại ra trước khi xử lý sinh học, sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật. Kết quả xác định hiệu quả khử COD được trình bày trong hình 3. 30 20 10 0 Hóa chất Hình 3. Biểu đồ hiệu quả xử lý COD 27 Đánh giá khả năng kết hợp các hoá chất để khử màu và COD nước rỉ rác 1.1.1.Các thông số tối ưu của các chất khử màu Từ kết quả nghiên cứu cho thấy, các chất khử màu đạt hiệu quả cao khi kết hợp HN377 và HN378, HN378 và HN392, HN378 và Polymer. Các giá trị tối ưu được trình bày ở bảng 2. Bảng 2. Các thông số tối ưu của các hóa chất khử màu đối với nước rỉ rác. THÔNG SỐ KHẢO SÁT pH tối ưu Lượng chất khử màu tối ưu (ml) Vận tốc khuấy tối ưu (vòng/phút) Thời gian khuấy tối ưu (phút) Hiệu quả xử lí độ màu trung bình (%) Hiệu quả xử lí COD trung bình (%) SWD HN378-TL 1-10 HN377 5 % 8 4 24 40 - 42 40 30 25 30 78,8 93,1 27,7 33,5 HN378-HN392 5 % 6,5 60 - 60 30 15 94,8 28 HN378 5 %– POLYMER 0,5 % 6 37 - 24 30 30 96,1 34,8 45 40 40 35 30 30 30 30 25 25 20 15 15 10 8 6.5 5 4 30 30 6 0 SWD TL 1-10 24 (ml) HN378-HN377 5% HN378-HN392 5% 40-42 (ml) 60-60 (ml) Hợp chất khử màu và liều lượng HN378 5%– POLYMER 0.5% 37-24 (ml) Vận tốc khuấy tối ưu (vòng/phút) Thời gian khuấy tối ưu (phút) pH tối ưu Hình 3. Các thông số tối ưu của các hóa chất khử màu đối với nước rỉ rác. Kết quả phân tích cho thấy, đối với mỗi loại hóa chất khử màu sẽ tương ứng với giá trị pH tối ưu khác nhau. So với pH đầu vào của nước thải là 8,5 ± 0,16, việc xử lý nước rỉ rác bằng SWD ở pH tối ưu là 8 sẽ tiết kiệm lượng lớn acid để điều chỉnh pH của nước. Tuy nhiên, vận tốc khuấy khi sử dụng SWD lại cao hơn so với các hóa chất còn lại, vì vậy chi phí cho năng lượng sẽ cao hơn. Các hóa chất HN377 - HN377 5% và HN378 5% - POLYMER 0,5% có thời gian và tốc độ khuấy giống nhau. pH xử lý tối ưu đều khá thấp nên cần lượng lớn acid để điều chỉnh pH về giá trị tối ưu. Thời gian và tốc độ khuấy khá phù hợp để đảm bảo hóa chất được trộn đều, xử lý màu và tạo cặn lắng tốt mà không gây vỡ cặn. 28 ... - tailieumienphi.vn