Báo cáo TN xử lý nước cấp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO THÍ NGHIỆM KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC CẤP GVHD TRẦN THỊ PHI OANH SVTH Nguyễn Thanh Danh 1811665 Nguyễn Minh Chánh 1811587 Nguyễn Phạm Thành Chung 1811623 Nguyễn Lê Duy 1811721 Nguyễn Duy Sơn 1813850 Nguyễn Thị Bích Hiền 1812212 Nguyễn Ngọc Tân Nguyên 1813279 TP Hồ Chí Minh 26 tháng 03 năm 2022 MỤC LỤC BÀI 1 KHỬ SẮT TRONG NƯỚC NGẦM 4 I Nguyên lý khử sắt 4 II Mục đích của bài.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG ………..……… BÁO CÁO THÍ NGHIỆM KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC CẤP GVHD: TRẦN THỊ PHI OANH SVTH: Nguyễn Thanh Danh Nguyễn Minh Chánh Nguyễn Phạm Thành Chung Nguyễn Lê Duy Nguyễn Duy Sơn Nguyễn Thị Bích Hiền Nguyễn Ngọc Tân Nguyên 1811665 1811587 1811623 1811721 1813850 1812212 1813279 TP Hồ Chí Minh 26 tháng 03 năm 2022 MỤC LỤC BÀI 1: KHỬ SẮT TRONG NƯỚC NGẦM I Nguyên lý khử sắt Nguyên lý của phương pháp này là oxy hóa Fe(II) thành Fe(III) và tách chúng khỏi nước dưới dạng Fe(OH)3 Trong nước ngầm sắt (II) bicacbonat là một muối không bền, nó dễ dàng thủy phân thành sắt (III) hyđroxyt theo phản ứng: Fe(HCO3)2 + 2H2O → Fe(OH)2+ 2H2CO3 Nếu nước có oxy hoà tan, sắt (II) hyđroxyt bị oxy hoá thành sắt (III) hyđroxyt theo phản ứng: 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 →4Fe(OH)3 ↓ Sắt (III) hyđroxyt nước kết tủa thành cặn màu vàng và có thể tách khỏi nước một cách dễ dàng nhờ quá trình lắng lọc Kết hợp các phản ứng ta có phản ứng chung của quá trình oxy hoá sắt: 4Fe2+ + 8HCO3- + O2 + H2O →4Fe(OH)3↓ + 8H+ + 8HCO3Nước ngầm thường không chứa oxy hoà tan có hàm lượng oxy hoà tan thấp Để tăng nồng độ oxy hoà tan nước ngầm, biện pháp đơn giản là làm thoáng Hiệu quả của bước làm thoáng xác định theo nhu cầu ôxy cho quá trình khử sắt II Mục đích thí nghiệm − Giúp sinh viên làm quen với mơ hình khử sắt và phương pháp khử sắt thực tế − Đánh giá khả khử sắt của hai phương pháp: o Phương pháp làm thoáng o Phương pháp dùng hóa chất III Các phương pháp khử sắt Hiện nay, có nhiều phương pháp khử sắt của nước ngầm, có thể chia làm ba nhóm sau: • Khử sắt phương pháp làm thoáng • Khử sắt phương pháp dùng hóa chất • Các phương pháp khử sắt khác a Khử sắt phương pháp làm thoáng: - Thực chất phương pháp khử sắt làm thoáng là làm giàu oxi cho nước, tạo điều kiện để oxi hóa Fe2+ thành Fe3+ thực quá trình thủy phân để tạo thành hợp chất tan Fe(OH)3 dùng bể lọc để giữ lại Làm thoáng có thể là làm thoáng tự nhiên hay làm thoáng nhân tạo Sau làm thoáng quá trình oxi hóa Fe2+ và thủy phân Fe3+ có thể xảy môi trường tự do, môi trường hạt hay môi trường xúc tác - Trong nước ngầm, sắt (II) bicacbonat là muối không bền vững, thường phân ly theo dạng sau: Fe(HCO3)2  2HCO32- + Fe2+ - Nếu nước có oxi hịa tan, quá trình oxi hóa và thủy phân diễn sau: 4Fe2+ + O2 + 10H2O  4Fe(OH)3↓ + 8H+ - Đồng thời xảy phản ứng phụ: H+ + HCO3-  H2O +CO2 - Tốc độ phản ứng biểu diễn theo phương trình ( phương trình của Just) sau: V= Trong đó: • V: vận tớc oxi hóa • [Fe2+]; [H+]; [O2]: nồng đợ của các ion Fe, H và oxi • K: sớ tốc độ phản ứng, phụ thuộc vào nhiệt độ và chất xúc tác - Khi tất cả ion Fe 2+ hịa tan nước chuyển háo thành bơng cặn Fe(OH) 3, việc loại bỏ các cặn khỏi nước thực bể lọc chủ yếu theo chế giữ cặn học b Khử sắt phương pháp dùng hóa chất: • Khử sắt chất oxi hóa mạnh: - Các chất oxi hóa mạnh thường sử dụng để khử sắt là: Cl 2, KMnO4, O3… Khi cho các chất oxi hóa mạnh vào nước, phản ứng diễn sau: Fe2+ + Cl2 + H2O  2Fe(OH)3 + Cl- + H3 Fe2+ + KMnO4 + 7H2O  Fe(OH)3 + MnO2 + K+ + 5H+ - Trong phản ứng, để oxi hóa mg Fe2+ cần 0,64 mg Cl2 0,94 mg KMnO4 • Khử sắt vơi: - Phương pháp khử sắt vôi thường không đứng độc lập mà kết hợp với các quá trình làm ổn định hoạt làm mềm nước Kho cho vôi vào nước, quá trình khử sắt xảy theo hai trường hợp: o Trường hợp nước có oxi hịa tan: vơi coi là chất xúc tác, phản ứng khử sắt diễn sau: 4Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O + 4Ca(OH)2 → Fe(OH)3↓+4Ca(HCO3)2 → Sắt (III) hydroxit tạo thành, dễ dàng lắng lại bể giữ lại hoàn toàn bể lọc o Trong trường hợp khơng có oxi hịa tan: cho vơi vào nước, phản ứng diễn sau: Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 → FeCO3 + CaCO3 + H2O → Sắt khử dạng FeCO3 hydroxit sắt c Các phương pháp khử sắt khác : − Khử sắt trao đổi cation − Khử sắt điện phân − Khử sắt phương pháp vi sinh vật − Khử sắt lòng đất IV Chuẩn bị 4.1 Mơ hình thí nghiệm: 4.2 Tính tốn - Lượng phèn cho vào bể: Gọi X (l) là lượng phèn sắt 10g/l cho vào bể V = 72l, để đạt nồng độ A= mg/l, ta có: = (mg/l) - Lượng clorine: Gọi X (mg) là lượng clorine 70% cần dùng để khử hết lượng phèn sắt có nồng A = 30 mg/l giếng V = 72l Ta có: mg Fe 3072 mg Fe x = = 19,35g Clorine - 0,64 mg Clorine 5% - X (mg) Clorine 70% 4.3 Dụng cụ thí nghiệm, hóa chất − Dụng cụ: STT Dụng cụ Số lượng 10 11 12 13 Pipet 5ml Pipet 10 ml Pipet 25 ml Ống đong 50 ml Ống đong 250 ml Bình định mức 25 ml Muỗng Đĩa cân Bình nước cất Bóp cao su Găng tay chịu nhiệt Erlen 150 pH test ( nước) 3 1 1 2 đôi 20 Ghi chu − Hóa chất: STT Hóa chất Phèn sắt 10g/l H2SO4 6N NaOH 6N DD chuẩn Fe 10g/l NH2OH.Cl HCldd DD đệm NH3C2H3-O2 Phenanthroline Clorine 70 % (bợt) V Nợi dung thí nghiệm Ghi chu 5.1 Quy trình chạy mẫu phương pháp a Chuẩn bị: − Kiểm tra xem các van đóng hết chưa − Bơm nước vào giếng 72l − Trong bơm nước vào giếng, dùng ống đong đong 0,036l dung dịch phèn sắt 10g/l cho vào giếng Sau đó ổn định mực nước giếng đến ngang lỗ tròn − Ổn định pH giếng pH = b Phương pháp làm thống: Vận hành mơ hình: LPM LPM Giêng nông đô 36 mg/l, pH ưu = 7Giàn mưa Bể phản ứng, thời gian sục khí Ctơi ơtưu loc15’ (tư xng) Quy trình: − Mở van và 3, bật bơm để bơm nước từ giếng lên giàn mưa − Điều chỉnh lưu lượng van cho lưu lượng kế chỉ LPM − Nước sau qua giàn mưa chảy xuống bể phản ứng, lập tức ta bật sục khí để hịa trợn đều lượng nước bể phản ứng 15’ − Sau 15’, ta mở các van 2-4-7-8, đóng van và để nước vào cột lọc (từ xuống) Dùng van điều chỉnh lưu lượng nhỏ 4LPM − Cho nước qua cột lọc, chờ 10’ cho nước cột lọc ổn định cũng đảy hết nước cũ ngoài, ta bắt đầu lấy mẫu − Dùng erlen lấy đầy mẫu nước đầu vòi và mang chuẩn bị tiến hành phân tích − Ta giữ bơm để bơm hết nước bể phản ứng ngoài Sau đó ta tắt bơm và đóng tất cả các van c Phương pháp dùng hóa chất (Clorine 70%): Vận hành mơ hình: LPM Giêng nơng 36 mg/l, pH ưuBể = 7phản ứng, thời gian sục khí ưu 15’ Cơt loc (tư Xng) Quy trình: − Mở van và để nước từ giếng chảy xuống bể phản ứng, Không cần bật bơm − Ngay lập tức ta bật sục khí, cân 19.35g Clorine 70% bỏ vào bể phản ứng, trì hệ thớng vịng 15’ − Sau 15’, mở van 2-7-4-8, đóng van và 2, bật bơm, tắt sục khí để bơm nước lên cợt lọc (từ xuống) − Cho nước qua cột lọc, chờ 10’ cho nước cột lọc ổn định cũng đẩy hết nước cũ ngoài, ta bắt đầu lấy mẫu − Dùng erlen lấy đầy mẫu nước đầu vòi và mang chuẩn bị tiến hành phân tích − Ta giữ bơm để bơm hết nước bể phản ứng ngoài Sau đó ta tắt bơm và đóng tất cả các van 5.2 Lập đường chuẩn − Kết quả đo độ hấp thu bước sóng 510nm: Bình Vchuẩn Cchuẩn ABS 0 0.5 0.2 0.094 1.0 0.4 0.166 1.5 0.6 0.260 0.8 0.341 2.5 1.0 0.452 − Đường chuẩn: 5.3 Xác định giá trị pH tối ưu, thời gian tối ưu pH = 5.5 ABS Nồng độ (mg/L) phút 1.069 2.423 10 phút 0.748 1.699 15 phút 0.2 0.457 pH = 6.5 ABS Nồng độ (mg/L) phút 0.748 1.699 10 phút 0.105 0.242 15 phút 0.094 0.217 pH = 7.5 ABS Nồng độ (mg/L) phút 0.2 0.457 10 phút 0.184 0.421 15 phút 0.108 0.249 5.4 Xác định khả khử sắc phương pháp làm thoáng pH = ABS phút 0.115 10 phút 0.111 15 phút 0.109 Nồng độ (mg/L) 0.265 0.256 0.251 5.5 Xác định khả khử sắc phương pháp dùng hoá chất pH = ABS Nồng độ (mg/L) 15 phút 0.3 0.684 5.6 Nhận xét giải thích a Chuẩn bị mẫu mang so màu: − Lắc đều mẫu thu được, lấy 25ml cho vào erlen − Thêm 1ml dd HCl đậm đặc, 0.5ml NH2OH.HCl − Mang đun cạn đến thể tích 7.5 – 10ml − Làm ng̣i mẫu nhiệt đợ phịng, thêm nước cất định mức 25ml − Thêm 5ml dung dịch đệm ammonium acetate, 2ml NH2OH.HCl, đợi 10’ để phản ứng màu hoàn toàn sau đó đo độ hấp thu bước sóng 510nm b Kết quả phương pháp: − Phương trình đường chuẩn: C = 0.4421x – 0.0022 − Gọi mẫu thu từ phương pháp làm thoáng và phương pháp hóa chất lần lượt là M1 và M2, ta có: Mẫu M1 M2 Độ hấp thụ 0.251 0.3 C (mg/l) 0.109 0.684 Hiệu suất 99.63% 99% Hiệu suất = Nhận xét: Theo kết quả thí nghiệm, phương pháp làm thoáng đáp ứng cả về kinh tế lẫn hiệu quả thời gian khử sắt phương pháp làm thoáng đạt hiệu suất khá cao (99.63%), không quá chênh lệch với phương pháp dùng hóa chất (99%) Ngoài ra, ta khơng tớn kinh phí mua hóa chất liên tục, chỉ cần thiết kế hệ thống dàn mưa và dùng thời gian dài VI Trả lời câu hỏi 6.1 Nêu nguyên nhân tạo sắt nước ngầm? − Giai đoạn hình thành khống pyrite FeS2:8 10 ... dùng cách để nhận biết nguồn nước ngầm bị nhiễm sắt? Một số sơ đồ công nghệ khử sắt cho trạm công suất nhỏ điều kiện áp dụng Biện pháp kỹ thuật quản lý trạm xử lý nước Cách nhận biết nguồn... giai đoạn xử lý nước cần thiết để cấp nước cho mục đích sinh hoạt, ăn ́ng, cho sản xuất và cho các lò các nhà máy điện… -Người ta sử dụng nhựa trao đổi ion xử lý nước cấp chủ yếu... nghiệm “Khử sắt nước cấp? ?? gì? Em học hỏi được qua nhiệm vụ mà em được phân cơng? − Nhiệm vụ: vận hành hệ thống khử sắt − Kinh nghiệm: khả điều chỉnh pH, nắm đươc quy trình xử lý sử lý