Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý – phương pháp keo tụ tạo bông

XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ – PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TẠO BÔNG I .Giới thiệu về phương pháp keo tụ tạo bông II. Các chất keo tụ tạo bông III. Thí nghiệm Jartest IV. Bể phản ứng tạo bông kết tủa V. Cách thiết kế Khái niệm • Keo tụ là một phương pháp xử lý nước có sử dụng hoá chất. • Trong đó, các hạt keo nhỏ lơ lửng trong nước nhờ tác dụng của chất keo tụ mà liên kết với nhau tạo thành bông keo có kích thước lớn hơn. • Người ta có thể tách chúng ra bằng các biện pháp lắng lọc hay tuyển nổi. Mục đích Lắng các hạt cặn lơ lửng có kích thước <10-4mm Tăng hiệu suất lắng của bể Cải thiện độ đục và màu sắc của nước. Nguyên tắc của quá trình keo tụ tạo bông  Làm mất tình ổn định của các hệ keo thiên nhiên. Tạo ra hệ keo mới có khả năng kết hợp tạo thành những bông cặn lớn,lắng nhanh, có hoạt tính bề mặt cao, được loại bỏ bằng phương pháp lắng hoặc lọc Khái niệm về hạt keo • Keo kị nước (hydropholic): không tan, phân chia thành các hạt nhỏ, không ngậm dầu, nước. Ví dụ: các kim loại như vàng, bạc, silic • Keo ưa nước ( hydrophilic): có khả năng hấp phụ các phân tử nước. Ví dụ: vi trùng, polyme hoà tan • Các hạt làm bẩn nước trong tự nhiên chủ yếu tạo ra hệ keo kị nước gồm các hạt mang điện tích âm, nên ta chỉ nghiên cứu keo kị nước. Cấu tạo của hạt keo Vị trí Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nứơc thải của nhà máy dệt nhuộm 2 3∞ 4 5 4 6 6 1. Sàng chắn rác 2. Bể điều hoà 3. Bể keo tụ 4. Thiết bị lắng bùn 5. Bể sinh học 6. Thiết bị xử lý bùn 1 Bùn Bùn Các chất keo tụ Muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng Tuỳ thuộc vào các tính chất hoá lý, chi phí, nồng độ tạp chất trong nước, pH và thành phần muối trong nước. Trên thực tế người ta thường dùng các chất keo tụ sau: Al2(SO4)3.18H2O; Al2(OH)5Cl ; KAl(SO4)2.12H2O; NH4Al(SO4)2.12H2O ; Fe2(SO4)3.2H2O, Chất trợ keo Tự nhiên: tinh bột, dextrin (C6H10O5)n, xenlulo và Dioxitsilic hoạt tính (xSiO2.yH2O), chitosan Tổng hợp: thường dùng là polyacrylamit Phần III Thí nghiệm Jartest • Quá trình keo tụ tạo bông phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: pH, lượng chất keo tụ cho vào, nhiệt độ nước, tạp chất trong nước nhưng quan trọng nhất là pH và lượng chất keo tụ. • Vì vậy, ta phải xác định chính xác giá trị pH tối ưu và liều lượng chất keo tụ tối ưu cụ thể bằng thực nghiệm với thí nghiệm Jartest. Mô hình thí nghiệm I : Hoäp soá ñieàu khieån II : Caùnh khuaáy III : Tua bin caùnh khuaáy IV : Coác 1000ml thuyû tinh V : Beä ñôõ • Thiết bị Jartest gồm 6 cánh khuấy quay cùng tốc độ. • Nhờ hộp số, tốc độ quay có thể điều chỉnh được ở dãy từ 10 ÷ 150 vòng/phút. • Cánh khuấy có dạng turbine gồm 2 bản phẳng nằm cùng một mặt phẳng thẳng đứng. • Cánh khuấy đặt trong 6 beakers dung tích 1l chứa cùng mẫu nước thô cho một đợt thí nghiệm. Cách tiến hành Laáy 500ml maãu nöôùc thaûi cho vaøo coác 1000ml vaø cho löôïng pheøn vaøo vôùi löôïng taêng nhoû. Sau moãi laàn taêng löôïng pheøn, khuaáy troän nhanh 1 phuùt sau ñoù khuaáy troän chaäm trong 3 phuùt. Theâm löôïng pheøn cho ñeán khi boâng caën hình thaønh. Ghi nhaän haøm löôïng pheøn naøy. Thí nghiệm xác định pH tối ưu  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 ôû böôùc treân 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 100 voøng / phuùt. Sau ñoù quay chaäm trong 15 phuùt ôû toác ñoä 15 – 20 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.  Dựng đñồ thị, truïc hoaønh bieåu thò giaù trò pH, truïc tung bieåu thò giaù trò ñoä ñuïc, ñoä maøu maãu nöôùc thaûi ñaõ xöû lyù. Veõ ñöôøng cong bieán thieân. Xaùc ñònh ñieåm cöïc tieåu. Töø ñoù suy ra giaù trò pH toái öu. Thí nghiệm xác định lượng chất keo tụ tối ưu  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 100voøng/ phuùt trong 1 phuùt, sau ñoù quay chaäm trong 15 phuùt ôû toác ñoä 15- 20 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.  Döïng ñoà thò, truïc hoaønh bieåu thò lieàu löôïng pheøn, truïc tung bieåu thò giaù trò ñoä ñuïc, ñoä maøu trong maãu nöôùc thaûi ñaõ xöû lyù. Veõ ñöôøng cong bieán thieân . Xaùc ñònh ñieåm cöïc tieåu töø ñoù suy ra thôøi gian lieàu löôïng pheøn toái öu. Phần IV BỂ PHẢN ỨNG TẠO BÔNG KẾT TỦA 34 Nứơc Chất Đông tụ Nứơc thải 5 1 2 Sơ đồ thiết bị làm sạch nứơc thải bằng đông tụ 1.Bể chứa chuẩn bị dung dịch 2.Thiết bị định lựơng 3.Bể khuấy trộn 4.Bể tạo bông 5.Bể lắng trong Quá trình làm sạch nứơc thải bằng đông tụ và keo tụ gồm các giai đoạn sau: định lựơng, khuấy trộn hoá chất với nứoc thải, tạo thành bông keo và lắng bông keo. Nước đã được làm sạch Cặn lắng III.1.Bể phản ứng xoáy III.1.1.Bể phản ứng xoáy hình trụ  Thường đặt trong bể lắng đứng.  Áp dụng cho các công trình xử lý nước nhỏ III.1.2.Bể phản ứng xoáy hình phễu • Ưu điểm: hiệu quả cao, tổn thất áp lực trong bể nhỏ, dung tích bể nhỏ ( thời gian lưu nước ngắn). • Nhược điểm: khó tính cấu tạo của bộ phận thu nước trên bề mặt theo hai yêu cầu: thu nước đều và không phá vỡ bông cặn, khó xây dựng khi dung tích lớn. 1. Ống dẫn nước từ ngăn tách khí vào bể phản ứng 2. Bể phản ứng xoáy hình phễu 3. Ống thu nước sang bể lắng 4. Máng vòng có lỗ chảy ngập III.2.Bể phản ứng kiểu vách ngăn • Dùng các vách ngăn để tạo ra sự đổi chiều liên tục của dòng nước. Thường kết hợp với các bể lắng. • Có 2 dạng : vách ngăn ngang và vách ngăn thẳng đứng. • Khi khoảng cách giữa các vách ngăn >=0.7m thì có thể chọn dòng chảy ngang, nếu khoảng cách giữa các ngăn <0.7m thì chiều nước chảy nên theo phương thẳng đứng. • Ưu điểm: đơn giản trong xây dựng, dễ lấp ráp và vận hành. • Nhược điểm: khối lượng xây dựng lớn do có nhiều vách ngăn, bể phải có đủ chiều cao hoặc dài để thõa mãn tổn thất áp lực trong toàn bể. Bể phản ứng có vách ngăn hướng dòng theo phương thẳng đứng. Hình : Bể phản ứng có vách ngăn ngang 1. Mương dẫn nước 2. Mương xả cặn 3. Cửa đưa nước vào 4. Cửa đưa nước ra 5. Van xả cặn 6. Vách ngăn hướng dòng III.3. Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng • Ưu điểm: hiệu quả cao, cấu tạo đơn giản, không cần máy móc cơ khí, không tốn chiều cao xây dựng. • Nhược điểm: khởi động chậm, thường lớp cặn lơ lửng được hình thành và làm việc có hiệu quả chỉ sau 3-4 giờ làm việc. 1. Máng dẫn từ bể trộn sang; 2. Máng phân phối nước; 3. Ống đứng phân phối đặt cách nhau 0.8 – 1m; 4. Tường tràn sang bể lắng; 5. Vách ngăn hướng dòng. III.4. Bể phản ứng cơ khí • Dùng năng lượng của cánh khuấy chuyển động trong nước để tạo ra sự xáo trộn dòng chảy. • Ưu điểm: có khả năng điều chỉnh cường độ khuấy trộn theo ý muốn. • Nhược điểm: cần có máy móc, thiết bị cơ khí chính xác và điều kiện quản lý vận hành phức tạp. nên thường dùng cho các nhà máy có công suất lớn. V. Thiết kế bể keo tụ bông Để thiết kế bể phản ứng ta cần biết các yếu tố sau:  Chiều dài bể ( L)  Chiều rộng bể ( B )  Chiều cao bể ( H )  Thời gian lưu nước (t)  Thể tích xây dựng bể  Chiều rộng 1 bản cánh khuấy  Chiều dài 1 bản cánh khuấy  Bán kính vòng khuấy Các thông số thiết kế bể tạo bông  Chiều dài bể ( L)  Chiều rộng bể ( B )  Chiều cao bể ( H )  Thời gian lưu nước (t )  Chiều rộng 1 bản cánh khuấy  Chiều dài cánh khuấy  Bán kính vòng khuấy (R1)  Bán kính vòng khuấy (R2) The end