Luận Văn Nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý COD khó phân huỷ sinh học trong nước rác bằng phản ứng Fenton

TÓM TẮT : Cho đến nay, công nghệ xử lý nước rác vẫn đang là vấn đề nan giải của nước
ta. Vẫn còn nhiều vấn đề phải tiếp tục nghiên cứu mà đặc biệt là việc xử lý COD nước rác đạt tiêu
chuẩn quy định. Công nghệ oxy hóa Fenton có khả năng xử lý COD khó phân huỷ sinh học trong
nước rác đạt tiêu chuẩn môi trường tuy nhiên chi phí xử lý còn cao. Kết quả nghiên cứu động học
phản ứng Fenton xử lý COD khó phân huỷ sinh học trong nước rác cho thấy : COD giảm nhanh
ngay trong thời gian đầu phản ứng do sự tạo thành tức khắc của gốc oxy hóa mạnh hydroxyl OH*;
sau đó dù nồng độ oxy già còn cao nhưng tốc độ xử lý COD thấp. Đề tài này đã nghiên cứu bổ sung
xúc tác Fe2+ theo bậc giúp sử dụng hiệu quả oxy già dư, nâng cao hiệu quả xử lý COD và rút ngắn
thời gian phản ứng.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Nước rác từ các bãi chôn lấp chất thải rắn đô thị có chứa các chất hữu cơ khó phân huỷ sinh
học. Cho nên sau khi xử lý bằng các công trình sinh học khác nhau thì COD nước rác vẫn còn cao,
dao động từ 600-900 mg/l và chưa đạt TCVN 5945:1995.
Phản ứng Fenton là phản ứng tạo ra gốc hydroxyl OH* khi oxy già được xúc tác bởi cation
Fe2+. Gốc OH* là gốc oxy hóa rất mạnh, hầu như không chọn lựa khi phản ứng với các chất khác
nhau để oxi hóa và phân hủy chúng. Phản ứng Fenton gồm nhiều phản ứng khác nhau, tuy nhiên
phương trình phản ứng chính tạo ra gốc OH* như sau :
Fe2+ + H2O2 Fe3+ + OH* +OH- (1)
Các nghiên cứu của Khoa Môi trường, Đại học Bách Khoa TP. HCM cho thấy phản ứng Fenton
cho phép xử lý COD nước rác xuống thấp hơn 100 mg/l. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn chưa
được áp dụng bởi chi phí hóa chất cao, tuỳ vào nồng độ chất hữu cơ trong nước rác mà chi phí hóa
chất có thể từ 25.000-40.000 đồng/m3 nước rác cần xử lý. Do vậy, cần thiết phải nghiên cứu sâu
hơn về động học phản ứng Fenton xử lý các chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học trong nước rác
nhằm có thể điều khiển, nâng cao hiệu quả của quá trình này nhằm hạ thấp chi phí xử lý.
2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu động học phản ứng Fenton xử lý các chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học trong
nước rác.
- Đề xuất giải pháp sử dụng hiệu quả oxy già dư trong quá trình oxy hóa Fenton.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Mô hình nghiên cứu
Mô hình nghiên cứu động học phản ứng : gồm thùng chứa có dung tích 20 lít, có lắp máy khuấy
hoạt động với tốc độ 75 vòng/phút. Các bước tiến hành thí nghiệm nghiên cứu động học phản ứng
Fenton như sau:
ã Cho nước rác vào thùng khuấy.
ã Bật máy khuấy.
ã Cho chất xúc tác (FeSO4.7H2O) với liều lượng xác định.
ã Kế tiếp cho H2O2 vào, chỉnh nhanh về pH=3,5. Tự động quá trình ghi pH.
ã Tại các thời điểm khác nhau, tiến hành lấy mẫu để phân tích H2O2 dư và COD. Để đo COD
đúng tại thời điểm khảo sát sẽ dùng chất khử natri bisunphit NaHSO3 để dừng phản ứng Fenton.
TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 10, SỐ 01 - 2007
Trang 72
Mô hình nghiên cứu sử dụng hiệu quả oxy già : dùng các cốc thuỷ tinh có dung tích 1 lít để
nghiên cứu. Các bước tiến hành thí nghiệm như sau :
ã Cho nước rác vào cốc.
ã Cho phèn sắt (II) và oxy già vào cùng lúc và khuấy đều.
ã Tiếp tục cho phèn sắt (II) vào theo bậc để xúc tác phản ứng Fenton.
ã Sau 7 phút tiến hành đo oxy già dư.
ã Sau 1 giờ phản ứng, chỉnh pH về trung hòa. Để lắng tĩnh 30 phút và đo COD phần nước
trong.