Luận án Nghiên cứu kết hợp phương pháp nội điện phân và phương pháp mảng sinh học lưu động A2O-MBBR để xử lý nước thải nhiễm TNT

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP NỘI ĐIỆN PHÂN VÀ PHƯƠNG PHÁP MÀNG SINH HỌC LƯU ĐỘNG A2O–MBBR ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM TNT

Ngành:

Kỹ Thuật Hóa học

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung nghiên cứu giải pháp xử lý nước thải nhiễm 2,4,6 Trinitrotoluen (TNT), một hóa chất độc hại, khó phân hủy sinh học, thường tồn tại lâu dài trong môi trường từ các hoạt động quốc phòng và kinh tế. Mục tiêu chính là phát triển và tối ưu hóa quy trình kết hợp phương pháp nội điện phân sử dụng vật liệu nano lưỡng kim Fe/Cu với phương pháp màng sinh học lưu động A2O-MBBR.

Các đóng góp chính bao gồm việc chế tạo thành công vật liệu nội điện phân nano lưỡng kim Fe/Cu với kích thước trung bình 100 nm và điện thế E° = 0,777 V. Vật liệu này cho thấy dòng ăn mòn cao (14,85×10⁻⁶ A/cm²) và tốc độ ăn mòn nhanh (8,187×10⁻² mm/năm) trong dung dịch điện ly pH 3 chứa 100 mg/L TNT, giúp tăng tốc độ phản ứng và hiệu quả xử lý. Quá trình phân hủy TNT theo phương pháp nội điện phân tuân theo động học bậc 1, với năng lượng hoạt hóa Ea = 26,99 kJ/mol, và được kiểm soát bởi miền khuếch tán. Cơ chế phân hủy TNT bao gồm khử trên bề mặt Catot và oxy hóa kiểu Fenton.

Luận án đã xác lập các thông số kỹ thuật tối ưu cho phương pháp nội điện phân (pH 3, tốc độ lắc 120 vòng/phút, 180 phút, liều lượng vật liệu 50 g/L, 30°C) đạt hiệu quả xử lý TNT trên 98,29%. Đồng thời, các thông số kỹ thuật cho hệ thống sinh học A2O-MBBR cũng được xác lập. Nghiên cứu còn phát hiện hai chủng vi sinh vật tiềm năng mới là Novosphingobium sp. (HK1-II, HK1-III) và Trichosporon sp. (HK2-II, TK2-II và HK2-III) trong hệ thống A2O-MBBR.

Hệ thống xử lý kết hợp đã được thiết kế, lắp đặt và vận hành thử nghiệm thành công ở quy mô pilot tại một nhà máy sản xuất quốc phòng (công suất 250 lít/ngày đêm). Kết quả cho thấy hiệu quả xử lý cao, với các chỉ tiêu TNT, COD, BOD₅, NH₄⁺ đều đạt cột B theo tiêu chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT. Phần mềm điều khiển tự động và bán tự động cho hệ thống cũng đã được phát triển.

Mục lục chi tiết:

• Mở đầu (3 trang)

• Chương 1: Tổng quan tài liệu (44 trang)

  • Các nghiên cứu về phương pháp xử lý nước thải chứa TNT
  • Các nghiên cứu về phương pháp nội điện phân xử lý nước thải
  • Các nghiên cứu về phương pháp chế tạo vật liệu lưỡng kim Fe/Cu ứng dụng xử lý nước thải.
  • Các nghiên cứu về kết hợp phương pháp sinh học A2O-MBBR xử lý nước thải
  • Các nghiên cứu về phần mềm điều khiển hệ thống xử lý nước thải.

• Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu (15 trang)

  • 2.1. Nguyên vật liệu

  • 2.2. Phương pháp nghiên cứu

    • Phương pháp phân tích:
    • Phương pháp đo dòng ăn mòn:
    • Phương pháp phân tích TNT:
    • Phương pháp xác định hàm lượng ion Fe
    • Phương xác định COD, T-N, T-P, NH4+:
    • Phương pháp thực nghiệm

• Chương 3: Kết quả và thảo luận (79 trang)

  • 3.1. Chế tạo vật liệu nội điện phân nano lưỡng kim Fe/Cu

  • 3.2. Ảnh hưởng của các yếu tố tới hiệu quả xử lý TNT

    • 3.2.1. Ảnh hưởng của pH
    • 3.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng vật liệu Fe/Cu
    • 3.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ
    • 3.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ TNT
    • 3.2.5 Tối ưu hóa quy trình xử lý nước thải nhiễm TNT

  • 3.3. Một số đặc điểm động học của quá trình nội điện phân xử lý TNT

    • 3.3.1. Tốc độ ăn mòn sắt và động học phân hủy TNT
    • 3.3.2. Ảnh hưởng của pH và hàm lượng Fe/Cu
    • 3.3.3. Ảnh hưởng của tốc độ lắc và nhiệt độ
    • 3.3.4. Đánh giá quá trình khử phân tử TNT
    • 3.3.5. Vận hành xử lý nước thải TNT quy mô phòng thí nghiệm bằng vật liệu Fe/Cu
    • 3.3.5.1. Hiệu quả xử lý TNT
    • 3.3.5.2. Hiệu quả xử lý COD

  • 3.4. Kỹ thuật A2O-MBBR xử lý TNT

    • 3.4.1. Nghiên cứu phân lập bùn hoạt tính
    • 3.4.1.1. Phân lập
    • 3.4.1.2. Đánh giá kích thước hạt bùn hoạt tính
    • 3.4.1.3. Khảo sát hàm lượng Polymer sinh học
    • 3.4.2. Xử lý TNT bằng phương pháp A2O-MBBR
    • 3.4.2.1. Đánh giá hiệu quả xử lý hệ A2O-MBBR
    • 3.4.3. Kết hợp phương pháp nội điện phân và A2O-MBBR
    • 3.4.3.1. Hiệu quả xử lý COD
    • 3.4.3.2. Hiệu quả xử lý NH4
    • 3.4.3.3. Hiệu quả xử lý TNT
    • 3.4.4. Đa dạng vi sinh vật trong hệ thống A2O-MBBR

  • 3.5. Thiết kế và vận hành thử nghiệm hệ thống pilotxử lý nước thải TNT tại Z121.

• Kết luận (2 trang)

• Các công trình đã công bố (1 trang)

• Tài liệu tham khảo (15 trang)

• Danh mục các phụ lục (17 trang)