Đồ án Nghiên cứu mô hình phục vụ tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho công ty cổ phần in lụa Bình Định

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY CỔ PHẦN IN LỤA BÌNH ĐỊNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TẠO BÔNG VÀ LẮNG BẰNG MÔ HÌNH JARTET VÀ MÔ HÌNH LẮNG MÔ HÌNH KEO TỤ TẠO BÔNG Muïc ñích. Xaùc ñònh giaù trò pH toái öu cho quaù trình keo tuï taïo boâng. Xaùc ñònh lieàu löôïng pheøn toái öu cho quaù trình keo tuï taïo boâng. Cô sôû lyù thuyeát. Xöû lyù baéng phöông phaùp keo tuï laø cho vaøo nöôùc moät loaïi hoaù chaát laø chaát keo tuï coù theå ñuû laøm cho caùc haït raát nhoû bieán thaønh nhöõng haït lôùn laéng xuoáng. Thoâng thöôøng quaù trình taïo boâng xaûy ra theo 2 giai ñoaïn sau: Baûn thaân chaát keo tuï phaùt sinh thuûy phaân, quaù trình hình thaønh dung dòch keo vaø ngöng tuï. Trung hoaø haáp phuï loïc caùc taïp chaát trong nöôùc. Ñeå thöïc hieän quaù trình keo tuï, ngöôøi ta cho vaøo nöôùc caùc chaát keo tuï thích hôïp nhö pheøn nhoâm Al2 (SO4), pheøn saét FeSO4 hoaëc FeCl3. Caùc pheøn naøy ñöôïc ñöa vaøo nöôùc döôùi daïng hoaø tan. Khi cho pheøn nhoâm vaøo nöôùc, chuùng phaân ly thaønh caùc ion Al3+ sau ñoù caùc ion naøy bò thuyû phaân thaønh Al(OH)3 . Al3+ + 3 H2O = Al(OH)3 + H+ Trong phaûn öùng thuyû phaân treân ñaây, ngoaøi Al(OH)3 laø nhaân toá quyeát ñònh ñeán hieäu quaû keo tuï taïo thaønh, coøn giaûi phoùng ra caùc ion H+ . Caùc ion H+ naøy seõ ñöôïc khöû baèng ñoä kieàm töï nhieân cuûa nöôùc (ñöôïc ñaùnh giaù baèng HCO3-) . Tröôøng hôïp ñoä kieàm töï nhieân cuûa nöôùc thaáp, khoâng ñuû ñeå trung hoøa ion H+ thì caàn phaûi kieàm hoaù nöôùc. Chaát duøng ñeå kieàm hoaù thoâng duïng nhaát laø voâi (CaO) . Moät soá tröôøng hôïp khaùc coù theå duøng Na2CO3, hay NaOH. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình keo tuï taïo boâng: * Trò soá pH cuûa nöôùc Nöôùc thieân nhieân sau khi ñaõ cho Al2 (SO4) vaøo, trò soá pH cuûa noù bò giaûm thaáp, vì Al2 (SO4) laø moät loaïi goàm moät loaïi muoái axit maïnh bazô yeáu. Söï thuyû phaân cuûa noù coù theå taêng tính axit cuûa nöôùc. Ñoái vôùi hieäu quaû keo tuï coù aûnh höôûng, chuû yeáu laø trò soá pH cuûa nöôùc sau khi cho pheøn vaøo. Cho neân trò soá pH döôùi ñaây ñeàu laø trò soá pH cuûa nöôùc sau khi cho pheøn vaøo. Trò soá pH aûnh höôûng raát lôùn vaø nhieàu maët ñeán quaù trình keo tuï. - Aûnh höôûng cuûa pH ñoái vôùi ñoä hoaø tan nhoâm hydroxit . Noù laø moät hydroxit ñieån hình. Trò soá pH cuûa nöôùc quaù cao hoaëc quaù thaáp ñeàu ñuû laøm cho noù hoaø tan, khieán haøm löôïng nhoâm dö trong nöôùc taêng theâm . Khi pH < 5,5: Al(OH)3 coù taùc duïng roõ raøng nhö moät chaát kieàm, laøm cho haøm löôïng Al3+ trong nöôùc taêng nhieàu nhö phaûn öùng ( 3 – 5). Al(OH) 3 + 3 H+ ® Al3+ + 3 H2O ( 3 – 5). Khi 9 > pH > 7,5: Al( OH) 3 coù taùc duïng nhö moät axit laøm cho goác AlO2 trong nöôùc xuaát hieän phaûn öùng sau: Al(OH) 3 + OH- ® AlO2 + 2 H2O Khi pH > 9, ñoä hoaø tan cuûa Al( OH) 3 nhanh choùng taêng lôùn sau cuøng thaønh dung dòch muoái nhoâm. Khi trong nöôùc coù SO4, trong phaïm vi pH = 5,5 - 7 trong vaät keát tuûa coù muoái sunfat kieàm raát ít hoaø tan. Trong phaïm vi naøy, khi trò soá pH bieán ñoåi cao muoái sunfat kieàm ôû hình thaùi Al(OH)4SO4 khi pH bieán ñoåi thaáp ôû daïng Al(OH)SO4. Toùm laïi trong phaïm vi pH töø 5,5 ñeán 7 löôïng nhoâm dö trong nöôùc ñeàu raát nhoû . - AÛnh höôûng cuûa pH ñeán ñieän tích cuûa haït keo nhoâm hyroxit. Ñieän tích cuûa haït keo trong dung dòch nöôùc coù quan heä ñeán thaønh phaàn cuûa ion trong nöôùc, ñaët bieät laø noàng ñoä ion H+. Cho neân trò soá pH ñoái vôùi tính mang ñieän cuûa haït keo coù aûnh höôûng raát lôùn. Khi 5 < pH < 8 noù mang ñieän döông, caáu taïo cuûa ñaùm keo naøy do söï phaân huûy cuûa nhoâm sunfat maø hình thaønh. Khi pH < 5 vì haáp thuï SO4 maø mang ñieän tích aâm, khi pH = 8, noù toàn taïi ôû traïng thaùi hydroxit trung tính, vì theá maø deã daøng keát tuûa nhaát. - Aûnh höôûng cuaû pH ñoái vôùi chaát höõu cô trong nöôùc. Chaát höõu cô trong nöôùc nhö chaát höõu cô bò thoái röûa, khi pH thaáp, dung dòch keo cuûa axit humic mang ñieän tích aâm. Luùc naøy deã daøng duøng chaát keo tuï khöû ñi. Khi pH cao noù trôû thaønh muoái axit humic deã tan. Vì theá maø hieäu quaû khöû ñi töông ñoái keùm. Duøng muoái nhoâm khöû loaïi naøy, thích hôïp nhaát ôû pH = 6 - 6,5. - Aûnh höôûng pH ñeán toác ñoä keo tuï dung dòch keo. Toác ñoä keo tuï dung dòch keo vaø ñieän theá cuaû noù coù quan heä. Trò soá ñieän theá caøng nhoû, löïc ñaåy giöõa caùc haït caøng yeáu, vì vaäy toác ñoä keo tuï caøng nhanh. Khi ñieän theá baèng 0 nghóa laø ñaït ñeán ñieåm ñaúng ñieän. Toác ñoä keo tuï cuaû noù lôùn nhaát. Dung dòch keo naøy hình thaønh töø hôïp chaát löôõng tính, ñieän theá cuaû noù vaø ñieåm ñaúng ñieän chuû yeáu quyeát ñònh bôûi trò soá pH cuaû nöôùc. Nhoâm hydroxit vaø caùc chaát humic, ñaát seùt hôïp thaønh dung dòch keo trong nöôùc thieân nhieân ñeàu laø löôõng tính, cho neân pH laø nhaân toá chuû yeáu aûnh höôûng ñeán toác ñoä keo tuï. Töø moät soá nguyeân nhaân treân, ñoái vôùi moät loaïi nöôùc cuï theå thì khoâng coù phöông phaùp tính toaùn trò soá pH toái öu maø chæ xaùc ñònh thöïc nghieäm. Chaát löôïng nöôùc khaùc nhau, trò soá pH toái öu khaùc nhau, nghóa laø cuõng moät nguoàn nöôùc, caùc muøa khaùc nhau, trò soá pH toái öu coù theå thay ñoåi. Khi duøng muoái nhoâm laøm chaát keo tuï, trò soá pH toái öu naèm trong giôùi haïn 6,6 » 7,5. Quy luaät noùi chung laø khi löôïng chaát keo tuï cho vaøo töông ñoái ít, dung dòch keo töï nhieân trong nöôùc chuû yeáu laø döïa vaøo quùa trình keo tuï cuûa baûn thaân noù maø taùch ra, neân duøng pH töông ñoái laø thích hôïp, vì khi ñieän tích döông cuaû dung dòch keo nhoâm hydroxit töông ñoái lôùn. Nhö vaäy raát coù lôïi ñeå trung hoaø ñieän tích aâm cuaû dung dòch keo töï nhieân, giaûm thaáp ñieän theá cuaû noù. Khi löôïng pheøn cho vaøo töông ñoái nhieàu. chuû yeáu laø laøm cho dung dòch nhoâm hydroxit cuaû baûn thaân chaát keo tuï hình thaønh keo tuï caøng toát. Ñeå khöû ñi vaät huyeàn phuø vaø dung dòch keo töï nhieân coù trong nöôùc, laøø döïa vaøo taùc duïng haáp phuï dung dòch keo nhoâm hydroxit, cho neân pH gaàn baèng 8 laø thích hôïp nhaát, vì nhoâm hydroxit deã keát tuûa xuoáng. Neáu ñoä kieàm cuaû nöôùc nguoàn quaù thaáp seõ khoâng ñuû ñeå khöû tính axit do chaát keo tuï thuyû phaân sinh ra. Keát quaû laøm cho trò soá pH cuaû nöôùc sau khi cho pheøn vaøo quùa thaáp. Ta coù theå duøng bieän phaùp cho kieàm vaøo ñeå ñieàu chænh trò soá pH cuaû nöôùc ra. Noùi chung kieàm cho vaøo nöôùc coù theå duøng suùt (NaOH), kali hydroxit (KOH), natri cacbonat, hay canxi hydroxit (Ca(OH)2) . * Löôïng duøng chaát keo tuï Quaù trình keo tuï khoâng phaûi laø moät loaïi phaûn öùng hoaù hoïc ñôn thuaàn, neân löôïng pheøn cho vaøo khoâng theå caên cöù vaøo tính toaùn ñeå xaùc ñònh. Tuyø ñieàu kieän cuï theå khaùc nhau, phaûi laøm thöïc nghieäm chuyeân moân ñeå tìm ra löôïng pheøn cho vaøo toái öu. Löôïng pheøn toái öu cho vaøo trong nöôùc noùi chung laø 0,1 ~ 0,5 mgñ/l, neáu duøng Al2(SO4).18 H2O thì töông ñöông 10 ~ 50mg/l. Noùi chung vaät huyeàn phuø trong nöôùc caøng nhieàu, löôïng chaát keo tuï caàn thieát caøng lôùn. Cuõng coù theå chaát höõu cô trong nöôùc töông ñoái ít maø löôïng keo tuï töông ñoái nhieàu. * Nhieät ñoä nöôùc Khi duøng muoái nhoâm laøm chaát keo tuï, nhieät ñoä nöôùc aûnh huôûng lôùn ñeán hieäu quaû keo tuï. Khi nhieät ñoä nöôùc raát thaáp (thaáp hôn 50C), boâng pheøn sinh ra to vaø xoáp, chöùa phaàn nöôùc nhieàu, laéng xuoáng raát chaäm neân hieäu quaû keùm. Khi duøng nhoâm sunfat tieán haønh keo tuï nöôùc thieân nhieân, nhieät ñoä nöôùc thaáp nhaát laø: 25 – 300C. Khi duøng muoái saét laøm chaát keo tuï, aûnh höôûng cuaû nhieät ñoä nöôùc ñoái vôùi hieäu quaû keo tuï khoâng lôùn. * Toác ñoä hoãn hôïp cuaû nöôùc vaø chaát keo tuï: Quan heä toác ñoä hoån hôïp cuaû nöôùc vaø chaát keo tuï ñeán tính phaân boå ñoàng ñeàu cuaû chaát keo tuï vaø cô hoäi va chaïm giöõa caùc haït keo cuõng laø moät nhaân toá troïng yeáu aûnh höôûng ñeán quùa trình keo tuï. Toác ñoä khuaáy toát nhaát laø töø nhanh chuyeån sang chaäm. Khi môùi cho chaát keo tuï vaøo nöôùc phaûi khuaáy nhanh, vì söï thuyû phaân cuaû chaát keo tuï trong nöôùc vaø hình thaønh chaát keo tuï raát nhanh. Cho neân phaûi khuaáy nhanh môùi coù khaû naêng sinh thaønh löôïng lôùn keo hydroxit haït nhoû laøm cho noù nhanh choùng khueách taùn ñeán nhöõng nôi trong nöôùc kòp thôøi cuøng vôùi caùc taïp chaát trong nöôùc taùc duïng. Sau khi hoãn hôïp hình thaønh boâng vaø lôùn leân, khoâng neân khuaáy quùa nhanh khoâng nhöõng boâng pheøn coù theå ñaùnh vôõ ñaùm boâng pheøn ñaõ hình thaønh. * Taïp chaát trong nöôùc: Neáu cho caùc ion traùi daáu vaøo dung dòch nöôùc coù theå khieán dung dòch keo tuï. Cho neân ion ngöôïc daáu laø moät loaïi taïp chaát aûnh höôûng ñeán quaù trình keo tuï. Khi duøng Al2(SO4)3 laøm chaát keo tuï, dung dòch keo Al(OH)3 sinh thaønh thöôøng mang ñieän tích döông neân aûnh höôûng cuûa taïp chaát trong nöôùc ñeán quaù trình keo tuï dung dòch keo chuû yeáu laø anion * Moâi chaát tieáp xuùc: Khi tieán haønh keo tuï hoaëc xöû lyù baèng phöông phaùp keát tuûa khaùc, neáu trong nöôùc duy trì moät lôùp caën buøn nhaát ñònh, khieán quaù trình keát tuûa caøng hoaøn toaøn, laøm cho toác ñoä keát tuûa nhanh theâm. Lôùp caën buøn ñoù coù taùc duïng laøm moâi chaát tieáp xuùc, treân beà maët cuaû noù coù taùc duïng haáp phuï, thuùc ñaåy vaø taùc duïng cuaû caùc haït caën buøn ñoù nhö nhöõng haït nhaân keát tinh. Cho neân hieän nay thieát bò duøng ñeå keo tuï hoaëc xöû lyù baèng keát tuûa khaùc, phaàn lôùn thieát keá coù lôùp caën buøn. Raát nhieàu nhaân toá aûnh höôûng ñeán hieäu quaû keo tuï. Ñeå tìm ra ñieàu kieän toái öu ñeå xöû lyù baèng keo tuï, khi thieát keá thieát bò hoaëc ñieàu chænh vaän haønh, coù theå tröôùc tieân tieán haønh thí nghieäm maãu ôû phoøng thí nghieäm baèng thieát bò Jartest . Moâ hình Hình 3.1 Moâ hình thieát bò Jartest Thieát bò goàm 6 caùnh khuaáy quay cuøng toác ñoä, toác ñoä quay coù theå ñieàu chænh ñöôïc ôû daõy 10 ÷ 150 voøng/phuùt. Caùnh khuaáy coù daïng turbine goàm 2 baûng phaúng naèm cuøng moät maët phaúng thaúng ñöùng. Caùnh khuaáy ñaët trong 6 beakers dung tích 1 lít chöùa cuøng moät maãu nöôùc thoâ trong moät ñôït thí nghieäm. Caùc böôùc tieán haønh thí nghieäm Duïng cuï, hoùa chaát Duïng cuï: - 12 bình 100ml - 1 Ñuõa thuyû tinh, - 1 Quaû boùp cao su - 1 pipet 1ml, 5ml, 10ml, 25ml - Maùy khuaáy, maùy ño pH, maùy quang phoå Hoùa chaát - Pheøn nhoâm 5%, - NaOH 0.1N, - PAC 30% Trình töï thí nghieäm Xaùc Ñònh pH toái öu cho quaù trình keo tuï Laáy 1 lít maãu nöôùc thaûi cho vaøo moät coác 1000ml, sau ñoù ñaët coác vaøo thieát bò Jartest. Cho cuøng moät lieàu löôïng pheøn nhaát ñònh (15ml) vaøo 6 coác 1000ml chöùa nöôùc thaûi ôû treân. Sau ñoù theâm axit hoaëc kieàm ñeå pH dao ñoäng trong khoaûng 4- 9 . Môû caùnh khuaáy quay ôû toác ñoä 140 voøng / phuùt trong 20 phuùt. Sau ñoù quay chaäm trong 15 phuùt ôû toác ñoä 40 voøng/phuùt. Taét maùy khuaáy, ñeå laéng tónh 30 phuùt. Sau ñoù laáy maãu nöôùc laéng (lôùp nöôùc ôû phiaù treân ) phaân tích caùc chæ tieâu pH ñoä ñuïc, ñoä maøu. Giaù trò pH toái öu laø giaù trò öùng vôùi maãu coù ñoä ñuïc (SS), ñoä maøu thaáp. Xaùc ñònh löôïng pheøn toái öu trong quaù trình keo tuï Laáy 1 lít maãu nöôùc thaûi cho vaøo moãi coác 1000ml sau ñoù ñaët caùc coác vaøo thieát bò Jartest. Trong thí nghieäm naøy thay ñoåi lieàu löôïng pheøn khaùc nhau ôû 6 coác 1000ml chöùa nöôùc thaûi ôû treân. Sau ñoù theâm axit hay kieàm vaøo ñeå ñaït pH toái öu töông öùng vôùi lieàu löôïng pheøn khaùc nhau. Môû caùnh khuaáy quay ôû toác ñoä 140voøng/ phuùt trong 20 phuùt, sau ñoù quay chaäm trong 15 phuùt ôû toác ñoä 40 voøng/phuùt. Taét maùy khuaáy, ñeå laéng tónh trong voøng 30 phuùt. Sau ñoù laáy maãu nöôùc laéng (lôùp nöôùc phía treân) phaân tích caùc chæ tieâu pH ñoä ñuïc, ñoä maøu. Lieàu löôïng pheøn toái öu laø lieàu löôïng öùng vôùi maãu coù ñoä ñuïc, ñoä maøu thaáp nhaát. Keát quaû thí nghieäm Xaùc Ñònh pH toái öu cho quaù trình keo tuï Coác 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Nöôùc thaûi (ml) 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 Khuaáy nheï baèng ñuõa thuûy tinh, ño ñoä maøu cuûa caùc coác baèng maùy quang phoå ôû böôùc soùng 455 nm Ñoä maøu (pt–Co) 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 Cho vaøo moãi coác 15 ml pheøn nhoâm 5% Cho theâm NaOH 0,1N vaøo caùc coác theo baûng sau: Coác 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 NaOH (ml) 10 15 20 30 40 50 55 60 65 70 75 80 Ño pH: Coác 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 pH 5,65 5,7 5,78 5,91 6,04 6,18 6,24 6,41 6,55 6,76 6,9 7,08 Khuaáy vôùi toác ñoä 140 voøng/phuùt trong 20 phuùt Cho vaøo moãi coác 1 ml PAC 30%, giaûm toác ñoä khuaáy coøn 40 voøng/phuùt trong 15 phuùt, sau ñoù ñeå laéng 30 phuùt roài loïc laáy lôùp nöôùc trong phía treân ñem ñi so maøu ôû böôùc soùng 455 nm, ta coù caùc keát quaû sau: Coác 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Ñoä maøu 391 400 415 538 38600 5900 81000 93000 104000 111000 119000 113000 ( - Coù laéng roõ raøng töø coác 1 – 4, töø coác 5 – 12 gaàn nhö khoâng laéng. - Vôùi coác 5 – 6: Phaûi pha loaõng lôùp nöôùc phía treân 100 laàn môùi coù theå ño maøu - Vôùi coác 7 – 12: Phaûi pha loaõng lôùp nöôùc phía treân 1000 laàn môùi coù theå ño maøu) Keát quaû: Coác 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 pH 5,65 5,7 5,78 5,91 6,04 6,18 6,24 6,41 6,55 6,76 6,9 7,08 Ñoä maøu ban ñaàu 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 Ñoä maøu sau laéng 391 400 415 538 38600 5900 81000 93000 104000 111000 119000 113000 Hieäu suaát 99,756 99,75 99,74 99,664 75,875 96,313 45,375 41,875 35 30,625 25,625 29,375 Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa pH và hiệu quả xử lý màu Keát luaän 1: Töø keát quaû treân ta thaáy giaù trò pH toái öu cho quaù trình keo tuï laø töø 5,6 – 6,2. Hieäu quaû xöû lyù ñaït töø 96,313 - 99,756% Xaùc ñònh löôïng pheøn toái öu trong quaù trình keo tuï Coác 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Nöôùc thaûi (ml) 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 Khuaáy nheï baèng ñuõa thuûy tinh, ño ñoä maøu cuûa caùc coác baèng maùy quang phoå ôû böôùc soùng 455 nm Ñoä maøu (pt– Co) 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 Cho vaøo moãi coác 1 löôïng pheøn nhoâm 5% theo baûng sau: Coác 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Pheøn nhoâm (ml) 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 22,5 25 27,5 30 32,5 Ño pH: Coác 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 pH 5,83 5,77 5,73 5,65 5,57 5,42 5,27 5,18 5,15 5,11 5,1 5 Sau ñoù khuaáy 140 voøng/phuùt trong 20 phuùt Cho vaøo moãi coác 1 ml PAC 30%, khuaáy tieáp vôùi toác ñoä 40 voøng/phuùt trong 15 phuùt. Sau ñoù ñeå laéng 30 phuùt, loïc laáy lôùp nöôùc phía treân ñem ñi so maøu ôû böôùc soùng 455 nm, ta coù caùc keát quaû sau: Coác 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Ñoä maøu 26600 3600 320 288 319 341 356 353 308 316 392 396 (- Coác 1 haàu nhö khoâng theå nhaän thaáy laéng, coác 2 coù thaáy laéng nhöng laéng khoâng ñaùng keå, do ñoù khi ño ñoä maøu phaûi pha loaõng 2 maãu treân 100 laàn - Töø coác 3 cho ñeùn coác 12 quan saùt thaáy laéng raát toát) Keát quaû: Coác 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Pheøn nhoâm (ml) 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 22,5 25 27,5 30 32,5 Ñoä maøu ban ñaàu 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 Ñoä maøu sau laéng 26600 3600 320 288 319 341 356 353 308 316 392 396 Hieäu suaát 83,375 97,75 99,8 99.82 99,8 99,787 99,778 99,78 99,81 99,8025 99,755 99,7525 Hình 3.3: Đồ thị mối quan hệ giữa lượng phèn và hiệu quả xử lý màu Keát luaän 2: Töø keát quaû treân ta thaáy giaù trò löôïng pheøn nhoâm toái öu ôû coác thöù 4 vôùi löôïng pheøn baèng 12,5. hieäu quaû xöû lyù ñaït 99,82% Keát luaän chung pH toái öu: 5,65 Pheøn toái öu: 12,5 ml Hieäu quaû xöû lyù ñoä maøu ñaït 99,82% (Töø 16000 xuoáng coøn 288) MOÂ HÌNH LAÉNG BOÂNG CAËN Muïc ñích. Xaùc ñònh toác ñoä chaûy traøn ôû caùc hieäu quaû laéng toång coäng khaùc nhau. Xaùc ñònh thôøi gian laéng ôû caùc hieäu quaû laéng toång coäng khaùc nhau. Cô sôû lyù thuyeát. Laéng laø quaù trình taùch khoûi nöôùc caën lô löûng hoaëc boâng caën hình thaønh trong giai ñoaïn keo tuï taïo boâng. Trong coâng ngheä xöû lyù nöôùc caáp quaù trình laéng ñöôïc öùng duïng : Laéng caën phuø sa khi nöôùc maët coù haøm löôïng phuø sa lôùn vaø caën laéng nöôùc thoâ tröôùc khi loïc coù ñoä ñuïc thaáp. Laéng boâng caën pheøn/polyme trong coâng ngheä khöû ñuïc vaø maøu nöôùc maët. Laéng boâng caën voâi-manheâ trong coâng ngheä khöû cöùng baèng hoaù chaát. Laéng boâng caën saét vaø mangan trong coâng ngheä khöû saét vaø mangan. Trong coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi quaù trình laéng ñöôïc öùng duïng: Laéng caùt, saïn, maûnh kim loaïi, thuyû tinh, xöông, haït seùt,ôû beå laéng caùt. Loaïi boû chaát lô löûng ôû beå laéng ñôït 1. Laéng buøn hoaït tính hoaëc maøng vi sinh vaät ôû beå laéng ñôït 2. Hai ñaïi löôïng quan troïng trong vieäc thieát keá beå laéng chính laø toác ñoä laéng vaø toác ñoä chaûy traøn. Ñeå thieát keá moät beå laéng lyù töôûng, ñaàu tieân ngöôøi ta xaùc ñònh toác ñoä laéng cuûa haït caàn ñöôïc loaïi vaø khi ñoù ñaët toác ñoä chaûy traøn nhoû hôn toác ñoä laéng. Tính chaát laéng cuûa caùc haït coù theå chia thaøng 3 daïnh nhö sau : Laéng daïng I: Laéng caùc haït rôøi raïc. Quaù trình laéng ñöôïc ñaët tröng bôûi caùc haït laéng moät caùch rôøi raïc vaø ôû toác ñoä laéng khoâng ñoåi. Caùc haït laéng moät caùch rieâng leõ khoâng coù khaû naêng keo tuï, khoâng dính baùm vaøo nhau suoát quaù trình laéng. Ñeå coù theå xaùc ñònh toác ñoä laéng ôû daïng naøy coù theå öùng duïng ñònh luaät coå ñieån cuûa Newton vaø Stoke treân haït caën. Toác ñoä laéng ôû daïng naøy hoaøn toaøn coù theå tính toaùn ñöôïc. Laéng daïng II: Laéng boâng caën. Quaù trình laéng ñöôïc ñaët tröng bôûi caùc haït (boâng caën) keát dính vôùi nhau trong suoát quaù trình laéng. Do quaù trình boâng caën xaûy ra treân caùc boâng caën taêng daàn kích thöôùc vaø toác ñoä laéng taêng. Khoâng coù moät coâng thöùc toaùn hoïc thích hôïp naøo ñeå bieåu thò giaù trò naøy. Vì vaäy ñeå coù caùc thoâng soá thieát keá veà beå laéng daïng naøy, ngöôøi ta thí nghieäm xaùc ñònh toác ñoä chaûy traøn vaø thôøi gian laéng ôû hieäu quaû khöû boâng caën cho tröôùc töø coät laéng thí nghieäm, töø ñoù nhaân vôùi heä soá quy moâ ta coù toác ñoä chaûy traøn vaø thôøi gian laéng thieát keá. Laéng daïng III: Laéng caûn trôû. Quaù trình laéng ñöôïc ñaët tröng bôûi caùc haït caën coù noàng ñoä cao (> 1000mg/l). Caùc haït caën coù khuynh höôùng duy trì vò trí khoâng ñoåi vôùi caùc vò trí khaùc, khi ñoù caû khoái haït nhö laø moät theå thoáng nhaát laéng xuoáng vôùi vaän toác khoâng ñoåi. Laéng daïng naøy thöôùng thaáy ôû beå neùn buøn. Moâ hình Hình 3.4: Moâ hình coät laéng. Moâ hình coät laéng coù kích thöôùc 0.15m x 0.15m x 2m, doïc theo chieàu cao töø 0.1m, 0.3m, 0.5m, ..., 1.7m, 1.9m cuûa coät laéng coù boá trí caùc van thu nöôùc. Caùc böôùc tieán haønh thí nghieäm Duïng cuï, hoùa chaát Duïng cuï: - 30 oáng nghieäm - 04 boä ñóa petri - 01 keïp gaép, 1 giaù ñeå oáng nghieäm - 1 pipet 10ml, 1 boùp cao su, 80 tôø giaáy loïc (D = 05cm) b. Hoùa chaát - Pheøn Al:(nguyeân chaát) 32,811g - NaOH:(nguyeân chaát) 8,74g Tieán haønh thí nghieäm - Chuaån bò 64 mieáng giaáy loïc caét saün daïng hình troøn ñöôøng kính 5cm, saáy ôû 1050 C trong 30 phuùt - Saáy xong cho vaøo bình huùt aåm trong 15 phuùt. sau ñoù caân ñeå laáy khoái löôïng m0 - Laáy 27 lít nöôùc thaûi cho vaøo thuøng, cho vaøo ñoù 6,75g NaOH khuaáy ñeàu, cho theâm 25,311g pheøn nhoâm vaøo khuaáy ñeàu sao cho cuøng taïo keát tuûa. - Sau ñoù cho nöôùc vaøo moâ hình laéng, ñeå laéng 1 phuùt vaø ñoàng loaït laáy maãu ñeå xaùc ñònh SS taïi taát caû caùc ñoä cao - Taïi moãi ñoä cao, laáy maãu vaøo oáng nghieäm. Sau ñoù laáy 10ml maãu trong moãi oáng ñem ñi loïc baèng nhöõng giaáy loïc ñaõ ñöôïc ñaùnh soá. - Giaáy sau khi loïc cho vaøo ñóa Petri ñem saáy ôû 1050 C trong 30 phuùt. - Sau ñoù ñem caân ñeå xaùc ñònh khoái löôïng m1 - Laøm töông töï ôû caùc thoøi ñieåm 5, 15, 20, 30, 40, 60, 90 phuùt. Quan saùt ta thaáy: Taïi töøng thơøi ñieåm khaùc nhau thì möùc ñoä laéng laø khaùc nhau. Chieàu cao coät nöôùc sau khi cho nöôùc vaøo: 1,6m Thôøi gian laéng (phuùt) 1 5 15 20 30 40 60 90 Ñoä cao (m) 1,6 1,59 1,56 1,54 1,48 1,34 1,18 1 Keát quaû thí nghieäm Baûng 3.1: Keát quaû ño SS: Taïi thôøi ñieåm 1 phuùt Ñoä cao m0 m1 SS 0,1 0,1711 0,2361 0,065 0,3 0,1686 0,2319 0,0633 0,5 0,1741 0,2412 0,0671 0,7 0,1574 0,2238 0,0664 0,9 0,1596 0,2321 0,0725 1,1 0,1722 0,2381 0,0659 1,3 0,1636 0,2409 0,0773 1,5 0,1605 0,2428 0,0823 Taïi thôøi ñieåm 5 phuùt Ñoä cao m0 m1 SS 0,1 0,1577 0,2403 0,0826 0,3 0,1799 0,2522 0,0723 0,5 0,1623 0,2356 0,0733 0,7 0,1619 0,2301 0,0682 0,9 0,1574 0,2341 0,0767 1,1 0,1591 0,2281 0,0690 1,3 0,1630 0,2370 0,074 1,5 0,1682 0,2356 0,0674 Taïi thôøi ñieåm 15 phuùt Ñoä cao m0 m1 SS 0,1 0,1653 0,2690 0,1037 0,3 0,1555 0,2240 0,0685 0,5 0,1478 0,2175 0,0697 0,7 0,1701 0,1437 0,0736 0,9 0,1476 0,2229 0,0753 1,1 0,1594 0,2321 0,0721 1,3 0,1669 0,2341 0,0672 1,5 0,1634 0,2129 0,0495 Taïi thôøi ñieåm 20 phuùt Ñoä cao m0 m1 SS 0,1 0,1624 0,2866 0,1242 0,3 0,1545 0,2344 0,0799 0,5 0,1693 0,2390 0,0697 0,7 0,1628 0,2370 0,0742 0,9 0,1654 0,2401 0,0747 1,1 0,1557 0,2270 0,0713 1,3 0,1645 0,2373 0,0728 1,5 0,1713 0,1834 0,0121 Taïi thôøi ñieåm 30 phuùt Ñoä cao m0 m1 SS 0,1 0,1584 0,2623 0,1039 0,3 0,1556 0,2323 0,0767 0,5 0,1645 0,2341 0,0696 0,7 0,1663 0,2356 0,0693 0,9 0,1653 0,2326 0,0673 1,1 0,1652 0,2337 0,0685 1,3 0,1601 0,2141 0,054 1,5 0,1505 0,1595 0,009 Taïi thôøi ñieåm 40 phuùt Ñoä cao m0 m1 SS 0,1 0,1662 0,2855 0,1193 0,3 0,1637 0,2442 0,0805 0,5 0,1648 0,2395 0,0747 0,7 0,1699 0,2493 0,0794 0,9 0,1608 0,2313 0,0705 1,1 0,1640 0,2326 0,0686 1,3 0,1679 0,2288 0,0609 1,5 0,1385 0,1463 0,0078 Taïi thôøi ñieåm 60 phuùt Ñoä cao m0 m1 SS 0,1 0,1734 0,3111 0,1377 0,3 0,1552 0,2725 0,1173 0,5 0,1615 0,2488 0,0873 0,7 0,1516 0,2262 0,0746 0,9 0,1651 0,2393 0,0742 1,1 0,1644 0,2262 0,0618 1,3 0,1629 0,1699 0,007 1,5 0,1716 0,1789 0,0073 Taïi thôøi ñieåm 90 phuùt Ñoä cao m0 m1 SS 0,1 0,1691 0,3136 0,1445 0,3 0,1649 0,2880 0,1231 0,5 0,1716 0,2687 0,0971 0,7 0,1710 0,2448 0,0738 0,9 0,1706 0,2366 00,066 1,1 0,1660 0,1656 - 1,3 0,1681 0,1652 - 1,5 0,1715 0,1687 - Bảng 3.2: HAØM LÖÔÏNG SS TRONG CAÙC THÔØI GÍAN KHAÙC NHAU 1 5 15 20 30 40 60 90 0,1 0,065 0,0826 0,1037 0,1242 0,1039 0,1193 0,1377 0,1445 0,3 0,0633 0,0723 0,0685 0,0799 0,0767 0,0805 0,1173 0,1231 0,5 0,0671 0,0733 0,0697 0,0697 0,0696 0,0747 0,0873 0,0971 0,7 0,0664 0,0682 0,0736 0,0742 0,0693 0,0794 0,0746 0,0738 0,9 0,0725 0,0767 0,0753 0,0747 0,0673 0,0705 0,0742 00,066 1,1 0,0659 0,0690 0,0721 0,0713 0,0685 0,0686 0,0618 - 1,3 0,0773 0,074 0,0672 0,0728 0,054 0,0609 0,007 - 1,5 0,0823 0,0674 0,0495 0,0121 0,009 0,0078 0,0073 - Hình 3.5: Bieåu ñoà hieäu quaû laéng Vaäân toác chaûy traøn tA = 38 VA = 0,0421 m/phuùt tB = 54,5 VB = 0,0294 m/phuùt tC = 84 VC = 0,019 m/phuùt Hieäu quaû laéng ôû moät chieàu cao töông öùng vôùi moät thôøi gian laéng. Trong ñoù: RA = 15 RB = 35 RC = 80 RD = 90 HA1 = 1,08 HA2 = 0,32 HA3 = 0,08 HB1 = 0,91 HB2 = 0,15 HC1 = 0,92 HIỆU QUẢ LẮNG Ở MỘT CHIỀU CAO TƯƠNG ỨNG VỚI MỘT THỜI GIAN LẮNG R38 = RA + (HA1/H)*( RB – RA) + (HA2/H)*( RC – RB) + (HA3/H)*( RD – RC) = 15+ (1,08/1,6)*(35 – 15) + (0,32/1,6)*(80 – 35) + (0,08/1,6)*(90 – 80) = 38 R54,5 = RB + (HB1/H)*( RC – RB) + (HB2/H)*( RD – RC) = 35 + (0,91/1,6)*(80 – 35) + (0,15/1,6)* (90 – 80) = 61,53 R84 = RC + (HC1/H)*( RD – RC) = 80 + (0,92/1,6)* (90 – 80) = 85,75 Hình 3.6. Bieåu ñoà vaän toác laéng theo thôøi gian Nhaän xeùt: Thôøi gian caøng taêng thì vaän toác caøng giaûm Hình 3.7: Bieåu ñoà hieäu quaû laéng theo thôøi gian Nhaän xeùt: Taêng thôøi gian thì hieäu quaû laéng taêng Hình 3.8: Bieåu ñoà moái quam heä giöõa thôøi gian, vaän toác vaø hieäu quaû laéng Keát luaän chung: Qua bieåu ñoà moái quan heä giöõa thôøi gian löu nöôùc, vaän toác chaûy traøn vaø hieäu quaû laéng ta thaáy giaù trò phuø hôïp nhaát laø: Thôøi gian löu nöôùc: T = 57 phuùt x 2 = 114 phuùt Toác ñoä chaûy traøn: V = 0,0285 m/phuùt Hieäu quaû laéng ñaït ñöôïc laø: 64% Hieäu quaû xöû lyù COD sau laéng ñaït 89,3% (töø 10830 1160)