Đồ án Nghiên cứu xử lý hỗn hợp sau tẩy rửa cặn dầu chống ô nhiễm môi trường

ạt, nghĩa là rất hiệu quả đối với quá trình keo tụ, người ta nói rằng đó là sự keo tụ nhanh, ngược lại là keo tụ chậm. c2, Cơ chế giảm thế điện động Zeta của hạt keo bằng chất điện ly. [3] Thực ra, rất khó phân định một cách chính xác cơ chế tác động giảm thế zeta của hạt keo bởi các chất điện ly thêm vào hệ, bởi vì các quá trình hoá học, hoá lý của hiện tượng này xảy một cách phức tạp và xen lẫn nhau. Tuy nhiên, người ta có thể thừa nhận vai trò của các chất điện ly gây keo tụ (ion gây keo tụ) đối với zeta như sau: Các ion nằm trong lớp khuếch tán là các ion đối của ion tạo thế. Chính số lượng và sự phân bố của các ion đối trong lớp khuếch tán quyết định giá trị điện thế zeta ở bề mặt trượt (bề mặt ngoài của lớp hấp thụ- lớp kép). Người ta thường sử dụng các chất điện ly lạ (không có các ion trong thành phần của nhân keo) có ion đối cùng tên và “mạnh” hơn ion đối ở lớp khuếch tán, để “nén”, “ép” các ion đó đi vào phía bên trong của mặt trượt làm cho độ dầy X của lớp khuếch tán “mỏng” đi và do đó zeta giảm xuống, thậm chí zeta tiến đến 0, đến trạng thái đẳng điện. Các ion keo tụ “mạnh” đó là: Ion có hoá trị cao, có bán kính thực lớn (không kể độ dầy của vỏ solvat). Biến đổi cấu trúc lớp kép ( lớp hấp phụ) của hạt keo: Tác động của chất điện ly làm giảm zeta hạt keo có thể làm thay đổi nồng độ và dấu của ion tạo thế và do đó thay đổi cấu trúc của lớp điện tích kép sát bề mặt nhân keo. Trong trường hợp này các ion chất điện ly phải có khả năng trao đổi ion với các ion của lớp kép. Mặt khác, ion keo tụ phải tạo với ion tạo thế một hợp chất khó tan hơn thì sự trao đổi ion mới dẫn đến sự biến đổi căn bản trong lớp kép. Bây giờ, không chỉ độ dầy của lớp khuếch tán bị giảm mà lớp hấp phụ và vỏ solvat bao quanh hạt keo cũng bị biến đổi thậm chí bị phá huỷ. Vì thế chỉ một lượng nhỏ của chất điện ly thêm vào cũng gây ra keo tụ. Ví dụ: Keo hydrosol của iodua bạc dễ dàng bị keo tụ bởi dung dịch điện ly axetat chì, Pb(CH3COOH)2. Ion Pb2+ không những có hoá trị cao (hơn K+) mà còn tạo ra với các ion tạo thế I- một hợp chất PbI2 kém tan hơn KI. Trong một số trường hợp, các ion keo tụ đi vào lớp kép làm cho nhân keo lớn lên, hoặc tạo nên nhân keo mới, lớp điện tích kép mới, dẫn đến sự thay đổi j và zeta. d, Hiện tượng keo vùng. [3] Dựa vào các cơ chế nói trên, khi keo tụ bằng các ion hoá trị lớn (Fe3+, Al3+, Th4+, PO3-4) hoặc những ion có khả năng hấp phụ đặc biệt như những ion của chất mầu alcaloid, vv người ta quan sát một dãy liên tiếp bốn vùng: Keo bền và keo tụ luân phiên nối tiếp nhau Vùng một và vùng ba là các vùng keo bền. Vùng hai và vùng bốn là các vùng keo tụ. Thoạt tiên khi chưa cho chất điện ly vào hệ keo (C= 0), hạt keo có thế điện động bề mặt là ion (keo âm). Khi thêm chất điện ly vào hệ, do cơ chế “nén” lớp khuếch tán, zeta giảm dần, mặt khác các ion keo tụ bị hấp phụ ở bề mặt hạt keo làm giảm bớt một số ion tạo thế do đó pi giảm và zeta giảm. x- x-th c5 c4 c3 c2 c1 IV III I II 0 x+th x+max Trong vùng I: Giá trị của zeta còn lớn hơn ZETAth- vì vậy hệ keo vẫn chưa bị keo tụ Trong vùng II: C1< C< C3 , các giá trị của zeta đều nhỏ hơn ZETAth- và ZETAth- , mọi va chạm đều hiệu quả và hệ bị keo tụ. Khi C= C2 các anion tạo thế đã bị trung hoà hoàn toàn bởi các cation hấp phụ. Nếu cứ tiếp tục thêm chất điện ly C > C2 thì theo quy tắc hình thành mixen, nhân keo lại hấp phụ cation, tạo ra một lớp cation tạo thế mới có pi + và zeta+, lớp khuếch tán có các ion đối mang điện tích âm. Trong vùng III: C3 ZETAth+ số va chạm hiệu quả giảm xuống và hệ keo trở nên bền vững. ứng với giá trị C4 hạt keo đã hấp phụ bão hoà cation keo tụ nên giá trị của zeta đạt đến cực đại (ZETA max), nếu cứ tiếp tục thêm chất điện ly nữa C > C4 thì vai trò của chất điện ly bấy giờ lại có tác dụng “ nén” lớp khuếch tán làm cho ZETA+ giảm đạt đến giá trị ZETA+th mới và hệ keo lại bắt đầu keo tụ. Trong vùng IV: C > C5 hệ bị keo tụ. e, Hiện tượng keo tụ bằng chất hỗn hợp điện ly. Trong thực tế chúng ta thường gặp nhiều trường hợp keo tụ xảy ra bằng hỗn hợp các chất điện ly. e1. Hiện tượng cộng tính: Đó là trường hợp khi khả năng keo tụ của mỗi ion trong hỗn hợp vẫn giữ nguyên như khi chưa tác dụng riêng rẽ. e2. Hiện tượng keo tụ hỗ trợ: Đó là trường hợp khi dùng đồng thời cả hai chất điện ly thì khả năng keo tụ tổng cộng tăng lên, lượng chất keo tụ được dùng ít hơn so với khi keo tụ riêng rẽ. e3. Hiện tượng keo tụ cản trở: Đó là trường hợp khi dùng chung hai chất điện ly thì khả năng keo tụ tổng cộng kém đi. Nguyên nhân của hiện tượng keo tụ hỗ trợ và cản trở rất phức tạp, bởi vì nó phản ánh mối quan hệ rất phức tạp của nhiều yếu tố: Hấp phụ hydrat hoá, phân ly, hỗn hợp của các ion chất điện ly trong dung dịch hỗn hợp. f, Một số hiện tượng keo tụ khác. f1, Tự keo tụ. Vì hệ keo không bền nhiệt động học nên dần theo thời gian một số hệ tự keo tụ: Các hệ keo chuyển đến trạng thái phân tán nhỏ hơn, bền vững hơn và tách khỏi môi trường phân tán tạo ra kết tủa lắng xuống đáy. f2, Sự keo tụ tương hỗ của hai keo. Khi trộn lẫn hai keo âm và dương cũng có thể xảy ra keo tụ, sự keo tụ tương hỗ xảy trong điều kiện nhất định về quan hệ khối lượng giữa hai keo, bởi vì nếu một trong hai có khối lượng nhỏ quá thì sẽ bị chuyển dấu. Hiện tượng keo tụ tương hỗ được gặp nhiều trong thực tế, chẳng hạn đánh phèn làm trong nước là keo tụ tương hỗ giữa keo dương Al(OH)3 và keo âm là huyền phù. g, Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ. Quá trình keo tụ bị ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố như: Nồng độ hoá chất cho vào, thời gian khuấy, tốc độ khuấy, nhiệt độ và độ pH g1, Nồng độ hoá chất cho vào. Nồng độ hoá chất cho vào là một yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả của quá trình keo tụ, nếu lượng hoá chất cho vào nhỏ thì hiệu quả của quá trình keo tụ sẽ kém do đó không đạt chỉ tiêu, nhưng nếu lượng hoá chất cho vào nhiều sẽ bị thừa làm cho chất lượng của nước xấu đi ( COD tăng) do có hoá chất hòa tan trong nước, ngoài ra còn ảnh hưởng đến chỉ tiêu kinh tế. Chính vì vậy việc xác định nồng độ hoá chất cho vào hợp lý là hết sức cần thiết. g2, Thời gian khuấy. Thời gian khuấy cũng là một yếu tố quan trọng quyết định đến sự tạo bông keo. Nếu thời gian khuấy quá ngắn thì sự tiếp xúc của hoá chất kém làm cho khả năng keo tụ giảm. Nếu khuấy quá lâu, khi mà các hạt bông keo đã tạo thành rồi thì chúng lại bị vỡ ra do vậy cản trở quá tình tạo bông keo. Chính vì vậy khảo sát khoảng thời gian khuấy cũng là một yếu tố cần thiết, thông thường thời gian khuấy trộn kéo dài từ 1 á2 phút. g3 , Tốc độ khuấy trộn. Thông thường tốc độ khuấy trộn và thời gian khuấy trộn có quan hệ với nhau và cùng ảnh hưởng đến sự keo tụ. Tốc độ khuấy lớn thì thời gian để hoá chất đồng đều trong nước thải nhỏ, tuy nhiên trong công nghiệp việc thực hiện khuấy với tốc độ cao là không cần thiết và khó thực hiện. Do vậy nếu có khuấy thì tốc độ chỉ khoảng 20 á 30 vòng/phút. g4 , Nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng khoảng giới hạn nào đó thì quá trình keo tụ dễ dàng hơn, do sự chuyển động nhiệt của các hạt keo làm chúng va vào nhau và kết lại thành hạt lớn hơn. g5 , Độ pH. Độ pH là một yếu tố quan trọng ảnh hưởg đến quá trình keo tụ. Quá trình keo tụ chỉ đạt được hiệu quả trong khoảng pH nhất định với mỗi loại chất keo tụ. h, Các thiết bị và quy trình của quá trình keo tụ. [5] Quá trình keo tụ các chất phản ứng được thực hiện trong một số công trình và thiết bị theo các công đoạn như sau: (hình 1) 1 2 3 4 5 Nước Chất đông tụ Nước thải Nước đã đượclàm sạch Cặn lắng Hình 1: Sơ đồ mô tả quá trình keo tụ h1. Các thiết bị chuẩn bị dung dịch phèn. [5] Các thiết bị chuẩn bị dung dịch và định liều lượng chất phản ứng gồm: Thùng hoà trộn Thùng tiêu thụ Thiết bị định liều lượng chất phản ứng. Do phèn cục thường chứa nhiều tạp chất và hoà tan chậm, để đảm cho phèn được hoà tan đều trong nước ta pha phèn làm hai bậc. Trước tiên phèn cục được đưa vào bể hoà trộn để hoà tan thành dung dịch có nồng độ cao và loại bỏ cặn bẩn sau đó dung dịch này được dẫn sang bể tiêu thụ để pha loãng thành nồng độ sử dụng. Trên thực tế ta có thể bố trí như sau: Thùng hoà trộn Phèn Nước Nước Máy bơm định lượng bơm vào bể Hình 2: Sơ đồ mô tả quá trình hoà tan phèn nhôm * Bể hoà trộn phèn. [5] Bể hoà trộn phèn có nhiệm vụ hoà tan phèn cục và lắng cặn bẩn, nồng độ dung dịch phèn trong bể hoà trộn cao nhưng không vượt quá nồng độ bão hoà (1000 g/l). Theo tiêu chuẩn TCXD – 33 (1985) có thể lấy nồng độ dung dịch phèn trong bể hoà trộn khoảng: 10 á 17% . Để hoà trộn phèn ta có thể dùng khí nén, máy khuấy hoặc bơm tuần hoàn. Do không thiết kế cho một dây truyền có công suất xác định, nên ở đây không thể lựa chọn phương pháp cụ thể nào. Nhưng đối với trạm có công suất nhỏ có thể dung khuấy trộn thủ công. Đối với những trạm xử lý công suất lớn hơn 2000 m3/ngày đêm có thể dùng kiểu bể hoà trộn bằng cách sục khí nén. Hình 3: Bể pha phèn sục bằng không khí nén. vòi nước 4. ghi đỡ phèn ống gió 5. ống dẫn dung dịch hoá chất sang bể định lượng phèn 6. ống xả Đối với trạm xử lý có công suất từ 5000 á 20000 m3/ngày có thể hoà trộn phèn bằng máy khuấy hoặc bơm tuần hoàn. Hình 4: Cấu tạo bể pha phèn hạt với cánh khuấy phẳng Máy khuấy dùng cánh khuấy kiểu phẳng, có số vòng quay là: 20 á 30 vòng/ phút. * Bể trộn tiêu thụ. [5] Bể có nhiệm vụ pha loãng dung dịch phèn đưa từ bể hoà trộn sang đến nồng độ cho phép. Để hoà trộn đều dung dịch phèn trong bể tiêu thụ cũng dùng không khí nén hoặc máy khuấy. * Thiết bị định liều lượng phèn. [5] Thiết bị định liều lượng phèn có nhiệm vụ điều chỉnh tự động lượng phèn cần thiết để đưa vào nước cần xử lý theo yêu cầu quản lý. Theo chức năng sử dụng có thể chia thiết bị định liều lượng làm hai loại sau: Định liều lượng không đổi: dùng để đưa một lượng hoá chất không đổi vào nước xử lý. Định liều lượng thay đổi chia ra: + Định liều lượng phèn tỷ lệ với lưu lượng nước xử lý. + Định liều lượng phèn theo sự thay đổi tính chất của nước cần xử lý. h2 , Thiết bị pha chế vôi. [5] Vôi được dùng để kiềm hoá nước, vôi có thể được cho vào nước ở dạng vôi sữa hay vôi bão hoà. Trước tiên vôi sống phải được đem tôi thông thường thành dạng sữa đặc, sau đó vôi sữa được đưa sang bể pha vôi. Tại đây vôi được pha loãng đến nồng độ thích hợp ( không lớn hơn 5%). Bể tôi vôi thường có dung tích đủ cho 30 – 45 ngày làm việc. Theo cơ chế vận hành có hai loại: Thùng tôi theo nước và thùng tôi liên tục. ở thùng tôi theo nước vôi được đưa vào một lần, thùng quay trong vòng 30 á 40 phút là có đưa sang bể pha vôi. ở thùng tôi liên tục, vôi cục được đưa đều vào một đầu thùng và vôi sữa chảy sang bể pha vôi, ở đầu kia trong khi đó thùng vẫn quay đều. Trường hợp dùng vôi sữa: Vôi sữa ở sạng khuếch tán không bền, các hạt vôi rất nhỏ có thể nổi lên hoặc lắng xuống. Do đó cần khuấy trộn không ngừng. Có thể sử dụng khuấy trộn thuỷ lực, dùng máy khuấy hoặc khí nén. Hình 5: Khuấy trộn vôi sữa bằng máy trộn cánh quạt Cánh quạt. 2. Bộ giảm tốc. 3. Động cơ điện h3 , Thiết bị hoà trộn chất trợ đông tụ. Chất trợ đông tụ là một loại polyme do vậy việc khuấy trộn cần phải thực hiện lâu, việc khuấy trộn có thể được thực hiện bằng các phương pháp như với khuấy phèn. h4, Thiết bị hoà trộn chất phản ứng. [5] Sau khi đưa chất phản ứng vào nước, cần phải hoà trộn đều chất phản ứng với nước. Quá trình trộn đều phải được tiến hành rất nhanh chóng trong một khoảng thời gian ngắn trước lúc kết tủa. Thời gian này thường từ 1 á 2 phút, phương pháp trộn được chia làm hai loại, trộn cơ học và trộn thuỷ lực. * Phương pháp trộn cơ học. Biện pháp trộn cơ học có thể thực hiện nhờ cánh hay bản lá của máy bơm. Biện pháp chủ yếu trong trộn cơ học là dùng máy khuấy gia công thiết bị khuấy trộn phèn, thời gian từ 20 á 60 giây. Trộn cơ học có nhiều ưu điểm như: Thời gian trộn ngắn, có thể tự điều chỉnh cường độ khuấy trộn theo ý muốn . * Phương pháp thuỷ lực. Trộn thuỷ lực là phương pháp dùng các loại vật cản để tạo ra sự xáo trộn trong dòng chảy hỗn hợp và hoá chất để hoà tan chúng với nhau. Hiện nay có rất nhiều loại bể trộn khác nhau. Sau đây là một số loại bể trộn thông dụng nhất. Bể trộn đứng. Hình 6: Bể trộn đứng Bể trộn cơ khí Hình7: Bể trộn cơ khí Ưu điểm của bể trộn cơ khí có hơn các loại bể trộn thuỷ lực là muốn điều chỉnh cường độ khuấy trộn theo ý muốn, thời gian khuấy trộn ngắn nên dung tích nhỏ, tiết kiệm vật liệu xây dựng. h5, Thiết bị phản ứng tạo bông kết tủa. [5] Nước và chất phản ứng sau khi được hoà trộn đều trong bể trộn sẽ được đưa sang bể phản ứng. Bể phản ứng có chức năng hoàn thành nốt quá trình keo tụ , tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc và kết dính giữa các hạt keo để tạo nên những bông cặn đủ lớn và được giữ lại trong bể lắng. Hiện nay có rất nhiều loại bể phản ứng được sử dụng, thời gian nước lưu trong bể kéo dài từ 6 á 40 phút tuỳ theo từng kiểu bể. * Bể phản ứng xoáy. Bể phản ứng xoáy hình trụ Hình 8: Bể phản ứng xoáy hình trụ Bể phản ứng xoáy hình phễu Hình 9: Bể phản ứng xoáy hình phễu * Bể phản ứng kiểu vách ngăn. Nguyên lý là dùng các vách ngăn để tạo sự đổi chiều liên tục của dòng nước. Hình 10 : Bể phản ứng có vách ngăn ngang Mương dẫn nước 4. Cửa đưa nước ra Mương xả cặn 5. Van xả cặn Cửa đưa nước vào 6. Vách ngăn hướng dòng IV. Các chỉ tiêu của nước thải IV.1. Đặc trưng chất lượng nước. [1, 5] Chất lượng nước được đánh giá thông qua một loạt các thông số tuỳ thuộc mục đích sử dụng, các thông số đó được quy định cụ thể cho từng quốc gia, từng vùng, từng ngành. Sau đây chúng ta sẽ điểm qua một số tạp chất, chỉ tiêu chính thường thấy trong quy định tiêu chuẩn chất lượng nước trong các chỉ tiêu bao gồm chỉ tiêu về thành phần hoá học, vi sinh, vật lý. IV.1.1. Các chỉ tiêu về lý học Nhiệt độ ( 0C): Nhiệt độ của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lý nước, sự tăng nhiệt độ phụ thuộc vào từng loại nguồn nước. Hàm lượng cặn không tan (mg/l): Được xác định bằng cách lọc một đơn vị thể tích nước qua giấy lọc, rồi đem sấy khô ở nhiệt độ ( 105- 110°C) . Hàm lượng cặn là một trong những chỉ tiêu cơ bản để chọn phương pháp xử lý đối với nguồn nước. Độ mầu của nước (tính bằng độ): Được xác định theo phương pháp so sánh với thang mầu cơ bản, độ mầu của nước gây ra bởi các hợp chất hữu cơ, hợp chất keo sắt... Mùi vị của nước : Nước có mùi là do trong nước có các chất khí, muối khoáng hoà tan, các hợp chất hữu cơ... IV.1.2. Các chỉ tiêu về hoá học. - Độ xít: Độ xít của nước là đại lượng thể hiện khả năng trung hoà với bazơ mạnh: Tức là tiềm năng ion H+ của nước. Sự có mặt của axít là do thuỷ phân, oxi hoá khoáng vật, chất hữu cơ, hoạt động vi sinh.. - Độ kiềm: Độ kiềm của nước là đại lượng thể hiện khả năng trung hoà với axít mạnh gây ra bởi sự có mặt của các anion yếu (HCO3- CO22-, PO43-...) thành phần chủ yếu gây nên độ kiềm của nước là ion bicacbonat. - Trị số độ kiềm: Tuỳ từng nước có những quy định riêng khác nhau thường là mg/l hay g/l hoặc mol/l. - Oxi hoà tan: Là thông số rất quan trọng duy trì hoạt động, tồn tại của vi sinh, thuỷ sinh vật, thực vật trong nước. Lượng oxi hoà tan lớn thì chất lượng nước tốt, độ oxi hoà tan nhỏ chứng tỏ nước bị ô nhiễm, trong điều kiện tốt nhất oxi trong nước cũng chỉ đạt 8- 10 mg/l, độ hoà tan của oxi giảm khi nhiệt độ tăng. - Tạp chất hữu cơ: Trong nước tồn tại nhiều tạp chất hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo: Polysacarit, protein, hợp chất hữu cơ chứa nitơ, axit humic, lipit (dầu mỡ), phụ gia thực phẩm, chất hoạt động bề, phenol và họ của nó (Chất thải của người, động vật, chất bảo vệ thực vật, dược phẩm, chất mầu, nhiên liệu...), chất hữu cơ tạo phức, hydrocacbon và dẫn xuất của chúng. Chúng có thể được phân loại theo các tiêu chí: Tan, dạng keo hay tan, bay hơi hoặc không bay hơi, dễ hay khó phân huỷ. Trong phần lớn trường hợp thực tiễn, việc đánh giá, xác định từng hợp chất hữu cơ riêng rẽ là điều rất khó khăn, tốn kém nên người ta thường phải chọn một lối thoát là xác định tổng của chất hữu cơ. Thông số tổng được chọn để xác định là tổng hàm lượng cacbon trong hợp chất hữu cơ ( TOC, total organic carbon), một phần hoà tan của nó là lượng cacbon hữu cơ hoà tan (DOC, dissolved organic carbon). Lượng carbon tổng TOC bao gồm lượng carbon trong hợp chất hữu cơ hoà tan DOC và dạng hạt không tan ( POC, particulate, organic carbon) , thông thường để đánh giá chất lượng nước thì dùng chỉ số TOC, với các nguồn nước không bị ô nhiễm, DOC thường có gia trị 1- 2 mg/l, với các vùng nhiễm bẩn do tự nhiên giá trị DOC có thể tới 5mg/l. - Nhu cầu oxy sinh hoá BOD ( Biochemical Oxygen Demad) Nhu cầu oxy sinh hoá là chỉ tiêu thông dụng nhất để xác định mức độ ô nhiễm của nước thải đô thị và chất thải trong nước thải công nghiệp. BOD được định nghĩa là lượng oxy vi sinh vật đã sử dụng trong quá trình oxy hoá các chất hữu cơ. Phương trình tổng quát của phản ứng này như sau: Vi khuẩn Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm cố định. Trong môi trường nước, khi quá trình oxy hoá sinh học xảy ra thì các vi sinh vật sử dụng oxi hoà tan. Vì vậy xác định tổng lượng oxy hoà tan cần thiết cho quá trình phân huỷ sinh học là công việc quan trọng để đánh giá ảnh hưởng của một dòng thải đối với nguồn nước. BOD biểu thị lượng các các chất hữu cơ trong nước có thể bị phân huỷ thành các vi sinh vật. Trong thực tế người ta không thể xác định lượng oxy cần thiết để phân huỷ hoàn toàn chất hữu cơ vì thế tốn quá nhiều thời gian mà chỉ xác định lượng oxy cần thiết trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ ủ 200C, ký hiệu BOD5. Chỉ tiêu này được chuẩn hoá và sử dụng hầu khắp các nước trên thế giới ( D1 - D2) – ( B1 - B2) . F BOD5 = , mg/l P Phép phân tích BOD chỉ đo được hàm lượng các chất hữu cơ có thể bị phân huỷ bằng con đường sinh học. - Nhu cầu oxy hoá học COD ( Chemical Oxygen Demand) Chỉ số này được dùng rộng rãi để biểu thị hoá hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải và mức độ ô nhiễm nước tự nhiên. COD được định nghĩa là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hoá hoá học các chất hữu cơ trong mẫu nước thành CO2 và nước. Lượng oxy này tương đương với hàm lượng chất hữu cơ có thể bị oxy hoá được xác định khi sử dụng một tác nhân oxy hoá hoá học mạnh trong môi trường axít. Phương pháp phổ biến nhất để xác định COD là phương pháp bicromat và cơ chế của nó theo phương trình phẩn ứng sau: Ag2SO4 Các chất hữu cơ + Cr2O72- + H+ CO2 + H2O + 2Cr3+ tosôi Lượng Cr2O72- dư được chuẩn độ bằng dung dịch FAS (Fe( NH4)2( SO4)2) và sử dụng dung dịch feroin làm chất chỉ thị. Điểm kết thúc chuẩn độ là điểm khi dung dịch chuyển mầu xanh lam sang mầu nâu đỏ nhạt theo phản ứng sau: 6Fe + Cr2O72- + 14H+ 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O - Các chất hoạt động bề mặt Là nguyên liệu để sản xuất các chất tẩy rửa, khác với xà phòng có tính kiềm, chất tẩy rửa có tính trung tính và hoạt tính bề mặt. Tính chất hoạt động bề mặt là cơ sở của ứng dụng cho quá trình tẩy rửa. Chúng có khả năng hoà tan tốt trong nước và hiện nay được qui định bắt buộc là có khả năng phân huỷ do vi sinh vật. + Chất hoạt động bề mặt dạng âm: Trong môi trường nước chất hoạt động bề mặt dạng âm phản ứng với dạng dương tạo ra các sản phẩm không tan và chất hoạt động bề mặt có khả năng hấp phụ tốt trên các chất rắn( sét). Mặc dù chúng có tính sinh huỷ cao nhưng vẫn tồn tại một lượng nhất định trong nước thải, nó làm tăng tính độc của các độc chất khác và ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống của thuỷ sinh, đặc biệt với một số loài cá, chúng có thể bị ngộ độc với nồng độ dưới 1 mg/l. Nồng độ của chất hoạt động bề mặt âm cho phép trong nước cho phép trong nước uống là dưới 0,2 mg/l + Chất hoạt động bề mặt dương: Chất hoạt động bề mặt dương được sử dụng làm chất tẩy trùng, chống mùi hôi, chất tạo nhũ và phân tán, trong môi trường nước, chất hoạt động bề mặt dương kết hợp với dạng âm tạo ra sản phẩm không tan, chúng có khả năng sinh huỷ cao và khả năng hấp hấp phụ trên chất rắn lớn. Dạng sản phẩm cộng hợp ít độc hại hơn so với ở trạng thái độc lập. Ngay cả khi nồng độ thấp, chất hoạt động bề mặt cũng là tác nhân gây kìm hãm quá trình hấp thụ oxy của nước từ khí quyển, nhất là trong quá trình xử lý nước thải do quá trình tích tụ của chúng trên bề mặt phân cách pha khí/ nước. Bản thân chúng gây ngộ độc và tăng cường tính độc của các độc tố khác đối với cá và các vi sinh trong nước. Chúng là nguồn photpho thúc đẩy hiện tượng phú dưỡng trong nước mặt và gây khó khăn cho quá trình xử lý nước thải do tạo bọt. IV. 2. Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp. [1, 5, 13] IV.2.1. Phạm vi sử dụng: - Tiêu chuẩn này qui định giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất thành phần trong nước thải của các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ(gọi chung là nước thải công nghiệp) - Tiêu chuẩn này dùng để kiểm soát chất lượng nước thải công nghiệp trước khi đổ vào các vực nước. IV.2.2. Giá trị giới hạn. - Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất thành phần của nước thải công nghiệp khi đổ vào các vực nước phải phù hợp với quy định trong bảng 10. - Đối với nước thải của một số nghành công nghiệp đặc thù, giá trị các thông số và nồng độ các chất thành phần được quy định trong các tiêu chuẩn riêng - Nước thải công nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các thành phần bằng hoặc nhỏ hơn hoặc bằng giá trị quy định trong cột B chỉ được đổ vào các vực nước dùng trong các mục đích giao thông thuỷ, tưới tiêu, bơi lội, nuôi thuỷ sản, trồng trồng trọt - Nước thải công nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các chất thành phần lớn hơn giá trị quy định trong cột B nhưng không vượt quá gí trị quy định trong cột C chỉ được phép đổ vào các nơi quy định. - Nước thải công nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các thành phần lớn hơn giá trị quy định trong cột C thì không được phép thải ra môi trường. - Phương pháp lấy mẫu, phân tích tính toán, xác định từng thông số và nồng độ cụ thể được quy định trong các TCVN tương ứng. Bảng 10: Các thông số giới hạn của nước thải STT Thông số Đơn vị Giá trị giới hạn A B C 1 Nhiệt độ oC 40 40 45 2 pH 6 đến 9 5,5 đến 9 5 đến 9 3 BOD5 (200C) mg/l 20 50 100 4 COD mg/l 50 100 400 5 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 200 6 Chì mg/l 0.1 0.5 1 7 Dầu mỡ khoáng mg/l KPHĐ 1 5 8 Đồng mg/l 0.2 1 5 9 Niken mg/l 0.2 1 2 10 Sắt mg/l 1 5 10 Chương II: Thực nghiệm. I. Xác định hàm lượng dầu trong nước sau khi lắng tách. Nước thải sau khi tẩy rửa là một hỗn hợp rất phức tạp bao gồm nhiều thành phần, ngoài những thành phần đã biết trong chất tẩy rửa, nó còn chứa cả dầu, cặn dầu và cặn bẩn cơ học khácThông thường khi dầu hoà tan trong nước thường tạo thành hỗn hợp nhũ tương, tuy nhiên trong trường hợp này lượng dầu tạo thành nhũ tương trong chất tẩy rửa rất ít. Do vậy chỉ cần để lắng hỗn hợp một thời gian nhất định thì toàn bộ dầu sẽ tạo thành váng nổi lên trên và phân thành hai lớp ta có thể dễ dàng tách chúng ra bằng phễu chiết ( trong phòng thí nghiệm ) hoặc thiết bị tuyển nổi trong công nghịêp. Để đánh giá khả năng lắng tách của dầu trong hỗn hợp chất tẩy rửa chúng ta đi xác định hàm lượng dầu trong nước. Hiệu quả của phương pháp lắng tách được xác định bởi % lượng dầu tách ra so với lượng dầu ban đầu trong nước tẩy rửa. I.1. Nguyên tắc: Thực hiện quá trình tẩy rửa tối đa đối với nước tẩy rửa, ta xác định được lượng dầu đưa vào trong nước ( bằng phương pháp cân ). Sau đó dùng phễu chiết để tách lượng dầu nổi trên sau khi đã để lắng một thời gian, dầu nổi lên trên và nước lắng xuống dưới. Để xác định lượng dầu trong nước ta dùng ete dầu hoả, ete dầu hoả có khả năng hoà tan dầu và bản thân nó lại không tan được trong nước, do đó nó sẽ kéo dầu ra khỏi nước và tách thành hai lớp, lớp trên là dầu tan trong ete, lớp dưới là nước có chứa rất ít dầu. Dùng phễu chiết để tách lớp dầu tan trong ete ở trên, sau đó lại tiếp tục dùng ete để tách lượng dầu còn lại trong nước, làm như vậy trong 3 lần để tách triệt để lượng dầu trong nước. Cho toàn bộ ete và dầu vào bình chưng đã được sấy khô và cân chính xác khối lượng, sau đó chưng ở nhiệt độ 1000 C, sau khi ete bay hơi hết, còn lại lượng dầu bám trên thành bình. Đem cân bình lần cuối ta sẽ xác định được lượng dầu. I.2. Dụng cụ và hoá chất. Dụng cụ: Phễu chiết Máy khuấy Cốc thuỷ tinh Bình chưng Sinh hàn nước Bình tam giác Bếp điện Cân Hoá chất: Chất tẩy rửa, ete dầu hoả, cặn dầu I.3. Phương pháp tiến hành. Lấy 2,5 g chất tẩy rửa pha vào 500 ml nước. Cân que có dính dầu (m1) Thực hiện tẩy rửa đến khi chất tẩy rửa không còn khả năng tẩy rửa thì dừng lại. Để khô que sau khi tẩy và đem cân ta được khối lượng (m2) Do đó lượng dầu trong 500 ml nước tẩy rửa là: m1 – m2 (g) - Cho toàn bộ 500 ml nước thải chứa dầu vào phễu chiết, để lắng trong khoảng thời gian khác nhau sau đó tách lớp nước ở dưới. - Cho toàn bộ lượng nước sau khi tách dầu vào phễu chiết khác và thêm vào đó 50 ml ete dầu hoả, lắc đều và tách lấy phần ete cộng với dầu ở trên. Tiếp tục làm như vậy với lần 2 và lần 3 với lượng ete là 30 và 20 ml cho hết lượng dầu trong nước. - Cho toàn bộ lượng ete cộng với dầu vào bình chưng đã được sấy khô và cân sẵn, th