PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TẠO BÔNG 3.1.1. Keo tụ và các hóa chất dung trong keo tụ Trong nước tồn tại nhiều chất lơ lửng khác nhau. Các chất này có thể dùng phương pháp xử lý khác nhau tùy vào kích thước của chúng:
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Chương 3: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ 3.1 PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TẠO BƠNG 3.1.1 Keo tụ hóa chất dung keo tụ Trong nước tồn nhiều chất lơ lửng khác Các chất dùng phương pháp xử lý khác tùy vào kích thước chúng: ¾ d > 10-4 mm : dùng phương pháp lắng lọc ¾ d < 10-4 mm : phải kết hợp phương pháp học phương pháp hoá học Tức cho vào chất tạo khả dính kết kéo hạt lơ lửng lắng theo => gọi phương pháp keo tụ xử lý nước Để thực trình người ta cho vào nước chất phản ứng thích hợp : Al2(SO4)3; FeSO4; FeCl3 Thủy phân Phèn nhôm: cho vào nước chúng phân ly thành Al3+ > Al(OH)3 Al3+ + 3H2O == Al(OH)3 + 3H+ Độ pH nước ảnh hưởng trực tiếp đến q trình thuỷ phân: ¾ pH > 4.5 : khơng xảy q trình thuỷ phân ¾ pH = 5.5 – 7.5 : đạt tốt ¾ pH > 7.5 : hiệu keo tụ không tốt Nhiệt độ nước thích hợp vào khoảng 20-40oC, tốt 35-40oC Ngồi yếu tố ảnh hưởng khác : thành phần Ion, chất hữu cơ, liều lượng… Phèn sắt : gồm sắt (II) sắt (III): a Phèn Fe (II) : cho phèn sắt (II) vào nước Fe(II) bị thuỷ phân thành Fe(OH)2 Fe2+ + 2H2O == Fe(OH)2 + 2H+ Trong nước có O2 tạo thành Fe(OH)3 ¾ pH thích hợp – => có kết hợp với vơi keo tụ tốt ¾ Phèn FeSO4 kỹ thuật chứa 47-53% FeSO4 b Phèn Fe (III): Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+ ¾ Phản ứng xảy pH > 3.5 ¾ Hình thành lắng nhanh pH =5.5 - 6.5 c So sánh phèn sắt phèn nhơm: ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ Độ hoà tan Fe(OH)3 < Al(OH)3 Tỉ trọng Fe(OH)3 = 1.5 Al(OH)3 Trọng lượng Fe(OH)3 = 2.4; Al(OH)3 =3.6 Keo sắt lắng nước có huyền phù Lượng phèn FeCl3 dùng = 1/3 –1/2 phèn nhơm Phèn sắt ăn mịn đường ống Tuy nhiên việc ứng dụng cụ thể phải xác định liều lượng loại phèn thích hợp Mặc dù xác định theo tiêu chuẩn TCXD –33 –1985 sau: 1) Xử lý nước đục: Hàm lượng cặn (mg/l) < 100 101 –200 201 –400 Al2(SO4)3 khan (mg/l) 25 –35 30 –45 40 –60 Trang 69 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 401 –600 601 –800 801 –1000 1001 –1400 1401 –1800 1801 –2200 2201 –2500 45 –70 55 –80 60 –90 65 –105 75 –115 80 –125 80 –130 2) Xử lý nước màu: Lượng phèn nhôm : PAl = M + M: độ màu nước nguồn (Co –pt) 3) Xử lý nước vừa đục vừa màu: - Ta lấy giá trị max { (1) (2)} - Nếu ta dùng phèn sắt lấy 1/3 –1/2 ứng với nhôm - Khi độ kiềm nước thấp => lượng chất kiềm hoá : Pk = e1(Pp/e2 –Kt + )100/C ( mg/l) Trong : o Pk : hàm lượng chất kềm hoá (mg/l) o Pp: hàm lượng phèn cần dùng để keo thụ(mg/l) o e1, e2: trọng lượng đương lượng chất kềm hoá phèn o Kt độ kiềm nhỏ nước nguồn o 1: độ kiềm dự phòng nước o C: tỷ lệ chât kềm hố ngun chất(%) Đơi cần phải dùng tác nhân phụ trợ keo tụ : gọi chất trợ lắng: axit silix, oliacrilamit, (PPA); polialuminun clorua(PVC)… 3.1.2 Các thiết bị cơng trình q trình keo 3.1.2.1.Các cơng trình chuẩn bị dung dịch phèn:(định liều lượng phèn): bao gồm: ¾ Thùng hồ trộn, thùng tiêu thụ, thiết bị định liều lượng chất phản ứng ¾ Các cơng trình trộn dung dịch chất phản ứng với nguồn: ống trộn, bể trộn ¾ Các cơng trình tạo điều kiện cho phản ứng tạo lắng xảy hoàn toàn: ngăn phản ứng bể phản ứng Một số sơ đồ bố trí cơng trình chuẩn bị phèn Đối với cơng trình có cơng suất xử lý nhỏ: phèn nước nước Bơm định lượng bơm vào bể hoà trộn Thùng hoà trộn Thùng tiêu thụ Trang 70 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Đối với công trình xử lý có cơng suất lớn: phèn nước nước Thùng tiêu thụ Thùng hoà trộn Thiết bị định lượng phèn Tự chảy Đối với cơng trình xử lý nước có cơng suất vừa lớn Nước phèn nước Thùng hoà trộn Thùng tiêu thụ Định lượng Tự chảy xuống trộn 3.1.2.1.1 Bể hồ trộn phèn: ¾ nhiệm vụ lắng cặn, hồ tan phèn cục ¾ Nồng độ dung dịch phèn bể 10-17% ¾ Dùng khí nén cánh khuấy hoà tan phèn Hình 2-1: Bể pha phèn sục không khí nén 1- Vòi nước 2- Ống gió 3- Phèn 4-Ghi đỡ phèn 5- Ống dẫn dung dịch hoá chất sang bể định lượng 6- ống xả − Cơng suất : lớn 20.000 m3/ngđ ¾ Gạch bê tơng cốt thép ¾ Sân đỡ gỗ ống khơng khí nén Trang 71 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ Lớp sàn cách: 0.5 –0.6mm Ong khơng khí nén chịu axít: ống nhựa, thép ăn mịn,… Vân tốc ống: 10 –15m/s Ap lực khơng khí nén:8 –10l/s.m2 Lưu lượng gió thổi vào bể Qgió = 0.06 W.F (m3/phút) W: cường độ sục khí(l/s.m2) F : diện tích bề mặt bể (m2) ¾ Thời gian pha: –3 giờ, thời gian lắng – ¾ Tường đáy nghiêng 45-50o ¾ Đường ống dẫn nước chọn phải đầy bể ¾ Đường kính ống xã cặn nhỏ 150mm ¾ Mặt phủ lớp chống axít − Cơng suất :5000 –20000 m3/ngày ==> trộn máy khuấy Cấu tạo bể pha phèn hạt với cánh khuấy phẳng Cấu tạo bể pha phèn quạt với cánh khuấy phẳng ¾ Vật liệu: gỗ, nhựa bê tơng ¾ Cánh khuấy: kiểu phẳng có số vòng quay 20-30vòng/phút, số cánh khuấy nhỏ cánh ¾ Chiều dài cánh lcánh = (0.4 –0.45)Bb ¾ Diện tích bản: Sbản = 0.1 –0.2 (m2/m3 diện tích bể) − Đối với cơng suất nhỏ ==> trộn phương pháp thủ cơng ¾ Cơng suất nhỏ 500 m3/ngđ: dùng chum vại khuấy tay ¾ Dung tích bể hồ trộn: W h = Q n P p 10000 b h y (m ) n: thời gian hai lần hoà tan phèn Công suất (m3/ngđ) < 1200 1200 –10000 10000 –50000 > 50000 1000000 n (h) 24 12 –12 –8 Trang 72 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn ¾ Pp : phèn dự tính cho vào nước (g/m3) ¾ bh : nồng độ dung dịch phèn hồ trộn(%) ¾ y :khối lượng riêng tấn/m3 3.1.2.1.2 Bể tiêu thụ: ¾ Nhiệm vụ pha lỗng ¾ Nồng độ phèn –10% ¾ Dùng khơng khí nén máy khuấy, cường độ sục –5 l/s.m2 ¾ Đáy có độ nghiêng i = 0.005 phía ống xã ¾ Đường kính ống xả có d > 100 mm ¾ Dung tích bể : W t = W h b n bt (m ) bt:nồng độ dung dịch phèn thùng hồ trộn ¾ Số lượng cơng trình nên lớn 3.1.2.2.Thiết bị định lượng phèn: ¾ Nhiệm vụ điều chỉnh tự động lượng phèn cần thiết đưa vào nước cần xử lý ¾ Có thể phân loại: − Theo chức năng: Định liều lượng không đổi: dùng công suất không đổi Định liều lượng theo thay đổi tính chất nước xử lý − Theo chế độ chảy phèn: Định liều lượng tự chảy Định liều lượng có áp: phèn vào ống nước có áp lực ¾ Các loại thiết bị: ¾ ¾ ¾ ¾ Cấu tạo phao Khavanshi Bể định lượng Phao định lượng Ong cao su Vòi dẫn dung dịch Ong dẫn dung dịch vào bể định lượng Ong thơng Ong thu dung dịch Màn chắn có lỗ thu Khi H khơng đổi, đường kính lổ màng khơng đổi ==>lưu lượng không đổi Công suất : 47 –408 l/h H = 130 –160 mm Ưng dụng công suất nhỏ Đường kính lỗ màng Pb (mm) Lưu lượng phèn (l/h) phụ thuộc vào H(mm) H = 130 mm H = 140 mm H=150 mm H=160mm Trang 73 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 50.5 79 113.5 154.5 202 49 76 109.5 149.5 195.5 47 73.5 105.5 144.0 188 52 81.5 117.5 159.5 208 3.1.2.3 Thiết bị pha chế vơi: ¾ Cơng suất nhỏ có lượng vơi lớn => dùng vơi sữa ¾ Nồng độ vơi bể pha vơi nhỏ 5% ¾ Bể thường có diện tích đủ cho 30-45 ngày ¾ Có thể xây gạch bê tông cốt thép − Theo chế vận hành: Theo mẻ: đưa vào lần, thùng quay 30 –40 phút Thùng liên tục : đưa vào thường xuyên tạimột đầu − Trường hợp dùng vôi sữa: khuấy trộn không ngừng để vôi không lắng − Khuấy thuỷ lực: Tốc độ vôi < mm/s, bể có đáy hình chóp, nghiêng 450, đường kính ống xã nhỏ 100 mm − Khuấy máy trộn: n > 40 vịng/phút − Trộn khí nén: Cường độ tiêu chuẩn cần lấy –10 l/s.m2 Ap lực khí nén: –5atm Tốc độ vôi > 0.8 m/s Bơm phải đặt mực nước, không đặt van chiều − Dung tích bể: W = Q tt n P v 10000 b v y Qtt : lưu lượng tính tốn n: số lần hai lần pha vôi (6 –12 h) Pv : liều lượng vôi cho vào nước (mg/l) bv :nồng độ vôi sữa(5%) y: khối lượng riêng vôi sửa(1tấn/m3) 3.1.2.3 Kho hố chất: Các u cầu:phèn, vơi, clo cần dự trữ vào bảo vệ Ỵ pha hố chất Diện tích sân pha: F kh = Q P T α 10000 P k h G (m ) Q: cơng xuất trạm xử lý (m3/ngđ) P: liều lượng hố chất tính tốn T: thời gian giữ hố chất kho α: tần số tính đến lại kho: =1.3 G0:khối lượng riêng hoá chất:(1.1tấn/m3) Pk: độ tinh khiết hoá chất h: chiều cao cho phép lớp hố chất: Phèn Al cục: 2m Vơi cục chưa tôi: 1.5m Trang 74 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn FeSO4 bao giấy: 2m Muối ăn: –5 m 3.1.3 Thiết bị hòa trộn chất phản ứng 3.1.3.1 Phương pháp trộn học: ¾ Thời gian trộn: 30 – 60 giây ¾ Bể trộn hình vng: H = B 3.1.3.2 Phương pháp trộn thuỷ lực: ¾ Dùng loại vật cản để xáo trộn ¾ Thể ống đẩy bơm CI ¾ Chiều dài ống đẩy phải đủ tạo tổn thất áp lực = 0.3 – 0.4 m ¾ Có loại bể trộn 3.1.3.2.1 Bể trộn đứng: ¾ Dùng trường hợp có dẫn vơi sữa để kiềm hố nước ¾ S tối đa bể trộn < 15m2 Nguyên tắc: nước đưa xử lý từ lên (v = – 1.5m/s) -> chuyển động rối làm cho nước xáo trộn hoá chất Nước dâng lên với vận tốc vd = 25mm/s Sau theo máng -> cơng trình (vmang = 0.6m/s), thời gian lưu: phút 3.1.3.2.2 Bể trộn có chắn khoan lổ ¾ Là máng có chắn thẳng đứng, khoan nhiu l ặdũng chy xoỏy ắ S cho cụng sut vừa lớn Vlỗ = 1m/s Vcuối máng = 0.6 m/s Hàng lổ phải ngập nước từ 0.1 – 0.15 m; dl = 20 – 100mm Chiều cao mực nước ngăn cuối = 0.2 – 0.5 m Tổn thất: h= v2 ϖ 2 g μ thuộc(dl/δ) Trong đó: dl/δ μ dl: đường kính lỗ δ: chiều dài chắn 1.0 1.5 0.75 0.71 2.0 0.65 3.0 0.62 3.1.3.2.3 Bể chứa vách ngăn có cửa thu hẹp ¾ Cơng xuất nhỏ ¾ Vmáng = > 0.6m/s ¾ V hẹp = 1m/s (tốc độ qua cửa hẹp) ¾ Tổn thất áp lực qua chắn h = 0.13m Đỉnh cửa thu hẹp nằm sâu nứơc 0.1 – 0.15m ¾ Khoảng cách hai vách ngăn lấy = lần chiều rộng 3.1.3.2.4 Bể trộn khí ¾ Dùng luợng cánh khuấy -> dòng chảy rối Trang 75 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn ¾ Dạng bể: hình vng hình trịn có: ¾ Tốc độ quay: 500 – 1500 v/phút Cánh thẳng: 50 – 500 v/ phút H B = 3.1.4 Bể phản ứng tạo kết tủa 3.1.4.1 Bể phản ứng xốy 3.1.4.1.1 Bể phản ứng xốy hình trụ ¾ Ống hình trụ đặt tâm bể lắng đứng( cơng suất < 3000m3/ngđ) ¾ Nước trộn chất phản ứng từ bể trộn chuyển qua ¾ Nước khỏi miệng vf = –3 m/s ¾ Đường kính vịi phun: chọn theo tốc độ ¾ Khoảng cách từ miệng phun đến thành bể phản ứng 0.2Db Db = Q t 60 π H n Trong đó: t: thời gian lưu, t = 15 –20 phút H: 2.6 –5 m n: số bể phản ứng ¾ Tổn thất áp lực vói phun: h= 0.06 vf 3.1.4.1.2 Bể phản ứng xốy hình phễu: Bể có dạng phiễu lớn, góc nghiêng thành bể cần lấy khoảng o o 50 -70 tuỳ theo chiều cao bể Thời gian lưu nước bể ngắn từ -10 phút (nước đục lấy giới hạn nước màu lấy giới hạn trên) Tốc độ nước vào bể phía lấy 0.7 ÷1.2 m/s Tốc độ nước chỗ khỏi bể lắng ÷5 mm/s Bộ phận dẫn nước từ bể phản ứng sang bể lắng phải tính đến tốc độ nước chảy máng, ống qua lỗ không lớn 0.1 m/s nước đục 0.05 m/s nước màu để đảm bảo bơng cặn hình thành khơng bị phá vỡ Khoảng cách dẫn nước sang bể lắng ngắn tốt Trong trình nước dâng lên, tiết diện dòng chảy tăng dần, nên tốc độ nước giảm dần Tốc độ nước phân bố không tiết diên ngang, tốc độ nước lớn gần tâm bể dịng nước ln có xu hướng phân tán phía thành bể Ưu điểm: hiệu cao, tổn thất áp lức bể nhỏ, dung tích bể nhỏ (thời gian lưu nước ngắn) Nhược điểm: khó tính cấu tạo phận thu nước bề măt theo hai yêu cầu: thu nước khơng phá vỡ bơng cặn, khó xây dựng dung tích lớn Hình : Bể phản ứng xốy hình phễu Ống dẫn nước từ ngăn tách khí vào bể phản ứng Bể phản ứng xốy hình phễu Ống thu nước sang bể lắng Máng vịng có lỗ chảy ngập Trang 76 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 3.1.4.2 Bể phản ứng kiểu vách ngăn: Nguyên lý cấu tạo bể dùng vách ngăn để tạo đổi chiều liên tục dịng nước Bể có cấu tạo hình chữ nhật, bên có vách ngăn hướng dịng nước chuyển động zic zăc theo phương nằm ngang phương thẳng đứng Phía sau đầu bể phản ứng có ngăn cho nước chảy thẳng vào bể lắng ngang cần sửa chữa bể phản ứng hay không cần keo tụ Số lượng vách ngăn tính theo hai tiêu: dung tích bể phụ thuộc vào thời gian lưu nước tốc độ chuyển động dòng nước hai vách ngăn Thời gian lưu nước bể lấy 20 phút khu xử lý nước đục 30 -40 phút xử lý nước có màu Tốc độ chuyển động dóng nước giảm dần từ 0.3m/s đầu bể xuống 0.1m/s cuối bể Chiều sâu trung bình bể -3m Độ dốc đáy bể 0.02 -0.03 để xả cặn Tổn thất : h = 0.15 V2 m (m: số ngoặc) Bể có vách ngăn ngang : cơng suất ≥ 30.000 m3/ngđ Bể có vách ngăn đứng ≥ 6.000 m3/ngđ Thường Kết hợp bể lắng ngang Khoảng cách vách ngăn không nhỏ 0.7m bể có vách ngăn ngang nhỏ 0.7m bể có vách ngăn thẳng đứng Ưu điểm: đơn giản xây dựng quản lý vận hành Nhược điểm: khối lượng xây dựng lớn có nhiều vách ngăn bể có đủ chiều cao thỗ mãn tổn thất áp lực tồn bể Hình Hình : Bể : Bể phản phản ứng ứng cócó vách vách ngăn ngăn ngang ngang 1 Mương Mương dẫn dẫn nước nước 4 Cửa Cửa đưa đưa nước nước rara 2 Mương Mương xảxả cặn cặn 5 Van Van xảxả cặn cặn 3 Cửa Cửa đưa đưa nước nước vào vào 6 Vách Vách ngăn ngăn hướng hướng dòng dòng Trang 77 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 3.1.4.3 Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng: ¾ Đặt phần đầu bể lắng ngang ¾ Có B = Blắng ¾ Chia thành thành nhiều ngăn dọc ¾ Đáy hình phễu ¾ Tốc độ nước chẩy tràn qua máng : 0.5 – 0.6 m/s ¾ Diện tích lỗ (lỗ máng hướng ngang > 25mm) lấy 30 – 40 % diện tích máng ống phân phối ¾ Vận tốc lên phụ thuộc vào SS SS (mg/l) < 20 20 – 50 50 – 250 250 – 2500 Vận tốc nước lên (mm/s) 0.9 1.2 1.6 2.2 ¾ Chiều cao lớp cặn ≥3 m ¾ Thời gian lưu: 20 phút ¾ Nước chảy từ phản ứng - > lắng phải có thời gian tràn (vtràn ≤ 0.05m/s) 3.1.4.4 Bể phản ứng khí ¾ Đây chu trình hay sử dụng ¾ Bể chia thành nhiều ngăn, ngăn có cánh khuấy riêng bịêt ¾ Các ngăn (buồng) thường có kích thước: 3.6 x 3.6; 3.9 x 3.9; 4.2 x 4.2 ¾ Thời gian lưu: 10 - > 30 phút ¾ Trạng thái làm việc bể phản ứng đặc trưng bởi: Gradien vận tốc G = 10 z μ Trong đó: z: lượng tiêu phí cho 1m3 nước (KGm2/s3) μ: độ nhớt nước (KGm2/s) 250C: μ =0.0092 Gđ = 80 -> 100 l/s Gc = 30 -> 40 l/s ¾ Tốc độ chuyển động cánh khuấy: Vk = 2πR.n 60 ¾ Công suất cần thiết quay cánh: N= 51.C.F.v3 (w) c: hệ số trở lực phụ thuộc chiều dài chiều rộng cánh khuấy L/b = -> c = 1.2 L/b = 20 - > c =1.5 L/b ≥ 20 -> c =1.9 F: dung tích cánh (m2) Tốc độ tương đối quay: V= 0.75 Vk Trang 78 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn G: Gradien – biến đổi vận tốc nước dơn vị thời gian G không lớn -1 -1 800 (s ) Chọn G = 800 (s ) → N = - G *V * μ 800 * , * , 0092 = = 247 (W ) 100 100 Diện tích cánh khuấy: Có: N = 51 * c * F * v N 247 = 51 * c * v 51 * 1, * ,953 →F = Trong đó: = , 034 ( m ) c: Hệ số phụ thuộc kích thước cánh Chọn L = → c = 1,2 B F: Diện tích tiết diện cánh khuấy v: Vận tốc cánh khuấy, v = 0,75*vk = 0,75*6,594 = 4,95 (m/s) Với: vk: Vận tốc tuyệt đối cánh khuấy vk = Với: 2π * R * n * 3,14 * 0,45 * 140 = = 6,594(m / s) 60 60 R: Bán kính vịng khuấy Chọn 2R = 50 – 60% chiều rộng bể Chọn R = 0,45 (m) n: Số vòng cánh khuấy, n = 140 vòng/phút (Thực nghiệm) - Diện tích cánh khuấy: f = Có: F 0,034 = = 0,017(m2 ) 2 L =5 B B*L= f = , 017 ( m ) Vậy: Chiều rộng cánh khuấy: B = 0,06 (m) Chiều dài cánh khuấy: L = 0,3 (m) 0,15 0,3 0,06 0,45 Cánh khuấy bể phản ứng Trang 80 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Các thông số thiết kế bể phản ứng STT Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đơn vị Chiều dài bể (L) 1,8 m Chiều rộng bể (B) 1,8 M Chiều cao bể (H) 1,5 m Thời gian lưu nước 20 phút Thể tích xây dựng bể 4,86 m3 Chiều rộng cánh khuấy 0,06 m Chiều dài cánh khuấy 0,3 m Bán kính vịng khuấy 0,45 m Bể tạo Bể tạo xây dựng gồm ngăn với kích thước - Thời gian lưu nước ngăn: t = 15 (phút) (Thực nghiệm) - Thể tích ngăn: V = t* Qs max =0,0035*15*60 = 3,15 (m3) s Qmax Trong đó: t - : Lưu lượng tính tốn lớn nhất, Q maxs = 0,0035 m3/s : Thời gian lưu nước, t = 15 phút (Thực nghiệm) Kích thước ngăn: Chọn chiều cao: H = 1,2 (m) Tiết diện: F= V 3,15 = = 2,625 (m2) 1,2 H Chọn ngăn có tiết diện vng a = F = 2,625 = 1,62(m ) Chiều rộng ngăn (B) = Chiều dài ngăn (D) = a = , 62 ( m ) Chọn chiều cao bảo vệ bể: hbv = 0,2 (m) → chiều cao tổng cộng (chiều cao xây dựng): Hxd = 1,2 + 0,2 = 1,4 (m) → Thể tích thực ngăn bể tạo bông: D * B * H = 1,62 * 1,62 *1,4 = 3,675 (m3) - Xây dựng bể tạo bơng gồm ngăn có kích thước: V = D * B * H = 1,62 * 1,62 *1,4 = 3,675 (m3) - Loại cánh khuấy: Chọn loại cánh khuấy gồm trục quanh cánh khuấy đặt đối xứng qua trục Tổng diện tích cánh khuấy = 15% diện tích mặt cắt ngang bể fc = Với: 15 * f n 15 * 2, 268 = = 0,34 ( m ) 100 100 f n = B * H = 1,62 * 1,4 = 2,268 ( m ) Trang 81 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn - Diện tích cánh khuấy: f = ( ) F , 034 = = , 085 m 4 Chọn chiều dài cánh khuấy: L = 1,2 (m) Chọn bán kính vịng khuấy R1 = 0,45 (m) → 2B < 0,45, Chọn → B < 0,225 L 1,2 L = = 0,06( m) = 20 → B = 20 20 B B = 0,06 < 0,225 → Chọn R2 = 0,225 (m) R2 = 0,225 0,165 B = 0,06 R1 = 0,45 Cánh khuấy bể tạo - Mỗi buồng đặt động điện, tốc độ quay là: Buồng 1: 40 vòng/ phút Buồng 2: 20 vòng/ phút Buồng 3: 10 vòng/ phút Kiểm tra tiêu khuấy trộn bản: Buồng phản ứng 1: - Dung tích: V1 = 3,675 (m3) - Tốc độ chuyển động cánh khuấy 40 vòng/ phút - Tốc độ chuyển động cánh khuấy so với nước: V1 = 0,75 × V2 = 0,75 × Trong đó: × π × R1 × n × 3,14 × 0,45 × 40 = 0,75 × = 1,413 (m/s) 60 60 × π × R2 × n × 3,14 × 0,225 × 40 = 0,75 × = 0,7065 (m/s) 60 60 R1, R2: Khoảng cách từ mép cánh khuấy đến tâm trục quay n: số vòng quay, n = 40 vòng / phút - Năng lượng cần quay cánh khuấy: N1 = 51 * C * Fc * (V13 + V23 ) = 51 * 1,9 * 0,288 * (1,413 + 0,70653) = 88,57 (W) Trong đó: C = 1,9 L / B = 20 Fc: Tiết diện cánh khuấy Fc = 1,2*0,06*4 = 0,288 (m2) Trang 82 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn - Giá trị Gradien vận tốc: G1 = 10 * Z μ = 10 * N 88,57 = 10 * = 511,82( S −1 ) μ *V 0,0092 * 3,675 Buồng phản ứng 2: - Dung tích: V2 = 3,675 (m3) - Tốc độ chuyển động cánh khuấy 20 vòng/ phút - Tốc độ chuyển động cánh khuấy so với nước: V1 = 0,75 × × π × R1 × n × ,14 × , 45 × 20 = 0,7065 (m/s) = , 75 × 60 60 V2 = 0,75 × × π × R2 × n × 3,14 × , 225 × 20 = 0,35325 (m/s) = , 75 × 60 60 R1, R2: Khoảng cách từ mép cánh khuấy đến tâm trục quay Trong đó: n: số vịng quay, n = 20 vòng / phút - Năng lượng cần quay cánh khuấy: N2 = 51 * C * Fc * (V33 + V43 ) = 51 * 1,9 * 0,288 * (0,70653 + 0,353253) = 11,07 (W) - Giá trị Gradien vận tốc: Z G2 = 10 * μ = 10 * N = 10 * μ *V 11 , 07 = 180 , 95 ( S −1 ) , 0092 * , 675 Buồng phản ứng 3: - Dung tích: V3 = 3,675 (m3) - Tốc độ chuyển động cánh khuấy 10 vòng/ phút - Tốc độ chuyển động cánh khuấy so với nước: V1 = 0,75 × × π × R × n = , 75 × × ,14 × , 45 × 10 = 0,35325 (m/s) V2 = 0,75 × 60 60 × π × R2 × n × ,14 × , 225 × 10 = 0,1766 (m/s) = , 75 × 60 60 Trong đó: R1, R2: Khoảng cách từ mép cánh khuấy đến tâm trục quay n: số vòng quay, n = 10 vòng / phút - Năng lượng cần quay cánh khuấy: N3 = 51 * C * Fc * (V13 + V23 ) = 51 * 1,9 * 0,288 * (0,353253 + 0,1766253) = 1,3 (W) - Giá trị Gradien vận tốc: G3 = 10 * Z μ = 10 * N μ *V = 10 * 1,3 = 62 ( S −1 ) ,0092 * 3,675 Các thông số thiết kế bể tạo STT Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đơn vị Chiều dài bể (L) 1,62 m Chiều rộng bể (B) 1,62 M Trang 83 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Chiều cao bể (H) 1,4 m Thời gian lưu nước (t) 15 phút Bán kính vịng khuấy (R1) 0,45 m Bán kính vịng khuấy (R2) 0,225 m Chiều dài cánh khuấy 1,2 m Chiều rộng cánh khuấy 0,06 m 3.2 PHƯƠNG PHÁP TRUNG HỊA Nước thải sản xuất nhiều ngành cơng nghiệp chứa axit kiềm Để ngăn ngừa tượng xâm thực để tránh cho trình sinh hóa cơng trình làm nguồn nước khơng bị phá hoại, ta cần phải trung hịa nước thải Trung hịa cịn nhằm mục đích tách loại số ion kim loại nặng khỏi nước thải Mặt khác muốn nước thải xử lý tốt phương pháp sinh học phải tiến hành trung hòa điều chỉnh pH 6.6 -7.6 Trung hòa cách dùng dung dịch axit muối axit, dung dịch kiềm oxit kiềm để trung hòa dịch nước thải Một số hóa chất dùng để trung hịa: CaCO3, CaO, Ca(OH)2, MgO, Mg(OH)2, CaO0.6MgO0.4,(Ca(OH)2)0.6(Mg(OH)2)0.4,NaOH, Na2CO3, H2SO4, HCl, HNO3,… Ngoài ra, tận dụng nước thải có tính acid trung hịa nước thải có tính kiềm ngược lại Ví dụ dây chuyền công nghệ sản xuất xi mạ, có cơng đoạn: làm bề mặt nguyên liệu cần mạ (đây công đoạn tạo nước thải có tính kiềm mạnh) cơng đọan tẩy rỉ kim loại (công đoạn lại tạo nước thải có tính acid mạnh) Ta tận dụng loại nước thải để trung hòa lẫn 3.2.1 Trung hoà trộn nước thải chứa axit nước thải chứa kiềm Phương pháp cho xử lý nước thải chứa axit chứa kiềm khu công nghiệp tập trung lai để xử lý chế độ thải nhà máy không giống Nước thải chứa axit thường thải cách điều hoà ngày đêm có nồng độ định Nước thải chứa kiềm lại thải theo chu kỳ, hai lần ca tuỳ thuộc vào chế độ công nghệ 3.2.2 Trung hồ cách cho thêm hố chất vào nứơc thải Phương pháp dùng để trung hoà nước thải có chứa axit Người ta phân biệt ba loại nước thải có chứa axit sau : ¾ Nước thải chứa axit yếu (H2CO3, CH3COOH) ¾ Nước thải chứa axit mạnh (HCl, HNO3), muối canxi chúng dễ tan nước ¾ Nước thải chứa axit mạnh (H2SO4, H2CO3) muối canxi chúng khó tan nước Trang 84 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Nước thải axit Nước thải kiềm Dẫn nước thải trung hoà 10 11 Bùn thải 12 Bã thải Hình Sơ đồ nguyên lý trạm trung hòa nước thải sơ đồ bổ sung tác nhân hóa học Bể lắng cát Bể dung dịch tác nhân Thiết bị trung hịa 10 Thiết bị lọc chân khơng Bể điều hòa Bộ phậnđịnh lượng Bể lắng 11 Kho chứa bã cặn tách nước Kho tác nhân Thùng khuấy trộn Bể cô đặc bùn 12 Sân chứa bùn 3.2.3 Trung hoà nước thải chứa axit cách lọc qua lớp vật liệu lọc trung hoà Đối với nước thải chứa HCl, HNO3 nước thải H2SO4 với hàm lượng mg/l khơng chứa muối kim loại nặng dùng phương pháp lọc qua lớp vật liệu lọc đá vôi magiezit, đá hoa cươn, đôlômit 10 11 Hình 3.3.3 : Sơ đồ công nghệ trạm xử lý với bể lọc hoà Sơ đồ cơng nghệ trạm xử lý với bể lọc trung hòa 1.Vận chuyển phế liệu sau lọc; Nước axit từ bể điều hòa; bể lọc trung hịa; phịng thí nghiệm; Đường ray ; Kho đôlômit ; Bể lắng ; Xã nước trung hoà vào hệ thống thoát nước ; 10 Ống dẫn bùn cặn ; 11 Sân phơi bùn máy nghiền; Đường ray; Kho đơlomit; Bể lắng; Xã nước trung hòa vào hệ thống thoát nước; 10 Ống dẫn bùn cặn; 11 Sân phơi bùn Vận chuyển phế liệu sau kho loc ; Nước axit từ bể điều hoà ; Bể lọc trung hoà : Phòng thí nghiệm ; Máy nghiền ; Trang 85 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 3.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP TUYỂN NỔI 3.3.1 Giới thiệu chung Phương pháp tuyển thường sử dụng để tách tạp chất rắn không tan tan lỏng có tỉ trọng nhỏ tỉ trọng chất lỏng làm Nếu khác tỉ trọng đủ để tách, gọi tuyển tự nhiên Trong xử lý chất thải tuyển thường sử dụng đẻ khử chất lơ lửng nén bùn cặn Ưu điểm phương pháp so với phương pháp lắng khử hồn tồn hạt nhỏ nhẹ, lắng chậm trongthời gian ngắn Khi hạt lên bề mặt, chúng thu gom phận vớt bọt 3.3.2 Phân loại 3.3.2.1 Tuyển phân tán khơng khí thiết bị học Các trạm tuyển vói phân tán khơng khí thiết bị học (tuabin hướng trục) sử dụng rộng rãi lĩnh vực khai khoáng lĩnh vực xử lý nước thải Các thiết bị kiểu cho phép tạo bọt khí nhỏ 3.3.2.2 Tuyển phân tán khơng khí máy bơm khí nén (qua vịi phun, qua xốp) ¾ Tuyển phân tán khơng khí qua vòi phun : Thường sử dụng để xử lý nước thải chứa tạp chất tan dễ ăn mòn vật liệu chế tạo thiết bị giới (bơm, tuabin) với chi tiết chuyển động ¾ Tuyển phân tán khơng khí qua xốp, chụp xốp Tuyển khơng khí qua xốp, chụp hút có ưu điểm so với biện pháp tuyển khác , cấu tạo ngăn tuyển giống cấu tạo aeroten, tốn điện năng, khơng cần thiết bị giới phức tạp, có lợi xử lý nước thải có tính xâm thực cao Khuyết điểm biện pháp tuyển : lỗ xốp, chụp xốp chống bị tắt làm tăng tổn thất áp lực, khó chọn vật liệu xốp đáp ứng yêu cầu kích thướt bọt khí 3.3.2.3 Tuyển với tách khơng khí từ nước (tuyển chân không ; tuyển không áp; tuyển có áp bơm hỗn hợp khí nước) Biện pháp sử dụng rộng rãi với nước thải chứa chất bẩn kích thướt nhỏ cho phép tạo bọt khí nhỏ Thực chất biện pháp tạo dung dịch (nước thải) bão hồ khơng khí Sau khơng khí tự tách khỏi dung dịch dạng bọt khí cực nhỏ Khí bọt khí lên bề mặt kéo theo chất bẩn Tuyển với tách không khí từ nước phân biệt thành : tuyển chân khơng, tuyển khơng áp, tuyển nồi có áp bơm hỗn hợp khí - nước 3.3.2.4 Tuyển điện, tuyển sinh học hố học ¾ Tuyển điện Khi dòng điện chiều qua nước thải, điện cực (catot)sẽ tạo khí hydro Kết nước thải bão hoà bọt khí lên kéo theo chất bẩn khơng tan tạo thành váng bọt bề mặt Ngồi nước thải chứa chất bẩn khác chất điện phân dịng điện qua làm thay đổi thành phần hoá học tính chất nước, trạng thái chất khơng tan có q trình điện ly, phân cực, điện chuyển oxy hoá khử xãy Cường độ trình phụ thuộc vào yếu tố : Trang 86 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Thành phần hoá học nước thải Vật liệu điện cực (tan khơng tan) Các thơng số dịng điện : điện thế, cường độ, điện trở suất ¾ Tuyển sinh học hố học Dùng để đặc từ bể lắng dợt Cặn từ bể lắng đợt tập trung vào bể đặc biệt vào đun nóng tới nhiệt độ 35 – 55oC vài ngày Do sinh vật phát triển làm lên men chất bẩn tạo bọt khí lên, kéo theo cặn lên bề mặt, sau gạt vớt lớp bọt Kết cặn giảm độ ẩm tới 80 % 3.4 PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ Phương pháp dùng để loại bỏ hết chất bẩn hoà tan vào nước mà phương pháp xử lý sinh học phương pháp khác không loại bỏ với hàm lượng nhỏ Thông thường hợp chất hồ tan có độc tính cao chất có mùi vị màu khó chịu Các chất hấp thụ thướng dùng là: than hoạt tính, đất sét silicagel, keo nhôm, số chất tổng hợp chất thải sản xuất xỉ mạ sắt,… Trong số này, than hoạt tính dùng phổ biến Các chất hữu kim loại nặng chất màu dễ bị than hấp thụ Lượng chất hấp thụ tuỳ thuộc vào khả hấp thụ chất hàm lượng chất bẩn nước thải Các chất hữu bị hấp thụ: phenol, allcyllbenzen, sunfonicacid, thuốc nhuộm, hợp chất thơm Sử dụng phương pháp hấp thụ hấp thụ đến 58 – 95% chất hữu màu Ngoài ra, để loại kim loại năng, chất hữu cơ, vô độc hại người ta dùng than bùn để hấp thụ nuôi bèo tẩy mặt hồ 3.5 XỬ LÝ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ Phương pháp hấp phụ sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải chứa kim loại chất bẩn khác Có thể dùng để xử lý cục nước hàm lượng chất nhiễm bẩn nhỏ xử lý triệt để nước thải qua xử lý sinh học qua biện pháp xử lý hoá học Hiện tượng tăng nồng độ chất tan bề mặt phân chia hai pha gọi tượng hấp phụ Hấp phụ diễn bề mặt biên giới hai pha lỏng khí, pha lỏng pha rắn 3.5.1 Cơ sở trình hấp phụ Hấp phụ chất bẩn hoà tan kết di chuyển phân tử chất từ nước vào bề mặt chất hấp phụ tác dụng trường lực bề mặt Trường lực bề mặt gồm có hai dạng : ¾ Hyđrat hố phân tử chất ta, tức kà tác dụng tương hỗ phân tử chất rắn hoà tan với phân tử nước ¾ Tác dụng tương hỗ phân tử chất bẩn bị hấp phụ với phân tử bề mặt chất rắn Khi xử lý nước thải phương pháp hấp phụ loại phân tử chất không phân ly thành ion sau loại chất phân ly Khả hấp phụ chất bẩn nước thải phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ Nhiệt độ thấp trình hấp phụ xãy mạnh cao diễn q trình khứ hấp phụ Trang 87 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Chính người ta dùng nhiệt độ để phụ hồi khả hấp phụ hạt rắn cần thiết 3.5.2 Chất hấp phụ Những chất hấp phụ : than hoạt tính, silicagel, nhựa tổng hợp có khả trao đổi ion, cacbon sunfua, than nâu, than bùn, than cốc, đôlômit, cao lanh, tro dung dịch hấp phụ lỏng Bông cặn chất keo tụ (hydroxit kim loại) bùn hoạt tính từ bể aeroten có khả hấp phụ 3.5.3 Phân loại hấp phụ Người ta phân biệt hai kiểu hấp phụ : hấp phụ điều kiện tĩnh hấp phụ điều kiện động ¾ Hấp phụ điều kiện tĩnh: Là không cho chuyển dịch tương đối phân tử nước so với phân tử chất hấp phụ mà chúng chuyển động với ¾ Hấp phụ điều kiện động Là chuyển động tương đối phân tử nước so với phân tử chất hấp phụ Hấp phụ điều kiện động trình diễn cho nước thải lọc qua lớp vật liệu lọc hấp phụ Thiết bị để thực trình gọi thùng lọc hấp phụ hay cịn gọi tháp hấp phụ Sơ đồ tháp lọc hấp phụ Dùng phèn để điều chỉnh pH nước thải dẫn vào tháp; 2,3,4-tháp chứa than hoạt tính 3.6 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRÍCH 3.6 Nguyên lý Trong hỗn hợp hai chất lỏng khơng hồ tan lẫn nhau, chất thứ ba khác hoà tan hai chất lỏng theo quy luật phân bố Như nước thải chứa chất bẩn, đưa vào dung mơi khuấy chất bẩn hồ tan vào dung mơi theo quy luật phân bố nói nồng độ chất bẩn nước giảm Tiếp tục tách dung mơi khỏi nước nước thải coi làm Phương pháp tách chất bẩn hoà tan gọi phương pháp trích ly Hiệu suất xử lý nước thải tuỳ thuộc vào khả phân bố chất bẩn dung môi, giá trị hệ số phân bố hay khả trích ly dung mơi 3.6.2 Kỹ thuật trích ly Kỹ thuật trích ly tiến hành sau : cho dung mơi vào nước thải trộn đạt trạng thái cân Tiếp cho qua bể lắng Do chênh lệch trọng lượng riêng nên hỗn hợp phân hai lớp dễ tách biệt chúng phương pháp học Trang 88 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Nếu trích ly lần mà không đạt yêu cầu tách chất bẩn khỏi nước thải phải trích ly nhiều lần Nếu dung mơi có tỉ trọng bé tỉ trọng nước thải dẫn nước thải từ xuống dung môi từ lên Ngược lại dung mơi có tỉ trọng lớn tỉ trọng nước thải cho nước chuyển động từ lên, dung môi từ xuống 3.6.3 Phân loại ¾ Tháp trích ly với vịng tiếp xúc (vịng đệm) Tháp trích ly với vịng đệm ứng dụng rộng rãi công nghiệp cho hiệu suất cao Biện pháp dùng để khử phenol benzen dầu than đá hay butylaxetat ete điisopropyl Dung mơi dẫn vào tháp qua vịi phun Chiều cao tháp thương lấy 6m ¾ Tháp trích ly kiểu vòi phun tia Đối với vòi phun, mức độ phân tán dung mơi nhờ vịi phun yếu tố định Nếu chọn loại vòi phun, kích thướt điều kiện cơng tác đạt mức độ phân tán cao ¾ Tháp trích ly với đĩa roto quay Tháp trích ly với đĩa rôto tháp trụ, theo chiều cao chia thành nhiều ngăn vách trích ly chất bẩn dạng nhũ tương nước thải Hiệu suất khả vận chuyển cũa thiết bị trích ly tuỳ thuộc vào kích thứơt bên : đừơng kính tháp, đường kính đĩa, đường kính vịng stato chiều cao ngăn ¾ Tháp trích ly kiểu rung Tháp trích ly kiểu rung tạo tháp pha nước – dung môi phân tán khuấy trộn nhờ chuyển động thẳng, vòng dọc theo trục tháp ¾ Tháp trích ly kiều lắng – trộn Tháp trích ly kiểu lắng trộn dùng với lưu lượng lớn số bậc cao Theo cấu tạo, loại đứnghoặc loại ngang Tháp trích ly với lớp đệm sàng rung Tháp trích ly nhiều ngăn kiểu lắng trộn Trang 89 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 3.7 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRAO ĐỔI Phương pháp trao đổi ion ứng dụng để xử lý nứơc thải khỏi kim loại Zn, Cu, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn,… hợp chất Asen, Photpho, Xyanua chất phóng xạ Phương pháp cho phép thu hồi kim loại có giá trị đạt mức độ xử lý cao Vì phương pháp để ứng dụng rộng rãi để tách muối xử lý nước cấp nứơc thải 3.7.1 Một số khái niệm trình trao đổi ion Trao đổi ion trình ion bề mặt chất rắn trao đồi ion với ion có điện tích dung dịch tiếp xúc với Các chất gọi ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn tồn khơng tan nước Các chất có khả hút ion dương từ dung dịch điện ly gọi cationit Những chất mang tính axit Những chất có khả hút ion âm gọi anionit chúng mang tính kiềm Nếu ion trao đổi cation anion người ta gọi chúng ionit lưỡng tính 3.7.2 Các chất trao đổi ion Các chất trao đổi tion chất vơ vơ hay hữu có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhan tạo Nhóm chất trao đổi ion vô tự nhiên gồm có zeolit, kim loại khống chất, đất sét, fenspat, chất mica khác nhau,… ¾ Các chất chứa nhơm silicat loại : Na20.Al2O3.nSiO2.mH2O ¾ Các chất florua apatit [Ca5(PO4)3]F hydroxyt apatit [Ca5(PO4)3]OH ¾ Các chất có nguồn gốc từ chất vô tổng hợp gồm silicagel, permutit (chất làm mềm nước) , ¾ Các chất trao đổi ion hữu có nguồn gốc tự nhiên gồm axut humic đất (chất mùn) than đá, chúng mang tính axit yếu ¾ Các chất trao đổi ion hữu tổng hợp nhựa có bề mặt riêng lớn, chúng hợp chất cao phân tử Ví dụ, chất trao đổi cation sunfua RSO3H, H – ion trái dấu SO3 – ion nhận điện tử ; cation cacboxylic : R-COOH ; cation phenolic : R-OH ; cation photpho : R – PO3 - H 3.7.3 Cơ sở trình trao đổi ion Cơ chế trao đổi ion gồm giai đoạn sau : ¾ Di chuyển ion A từ nhân dòng chất thải lỏng tới bề mặt lớp biên giới màng chất lỏng bao quanh hạt trao đổi ion ¾ Khuếch tán lớp ion qua lớp biên giới ¾ Chuyển ion qua biên giới phân pha hạt nhựa trao đổi ¾ Khuếch tán ion A bên hạt nhựa trao đổi tới nhóm chức trao đổi ion ¾ Phản ứng hố học trao đổi ion A B ¾ Khuếch tán ion B bên hạt trao đổi ion tới biên giới phân pha ¾ Chuyển ion B qua biên giới phân pha bề mặt màng chất lỏng ¾ Khuếch tán ion B qua màng ¾ Khuếch tán ion B vào nhân dòng chất lỏng 3.8 XỬ LÝ BẰNG MÀNG Trang 90 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Các kỹ thuật điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu lọc q trình tương tự khác nganỳ đó`ng vai trò quan trọng xử lý nước thải Màng định nghĩa pha đóng vai trị ngăn cách pha khác Nó chất rắn, gel (chất keo) trương nở dung mơi chí chất lỏng Việc ứng dụng màng để tách chất, phụ thuộc vào độ thấm hợp chất qua màng 3.8.1 Thẩm thấu ngược ¾ Khái niệm Thẩm thấu di chuyển tự phát dung môi từ dung dịch loãng vào dung dịch đậm đặc qua màng bán thấm Ơ áp suất định, cân thiết lập áp suất gọi áp suất thẩm thấu ¾ Cơ chế Người ta cho chiều dày lớp phân tử nước bị hấp phụ hay lớn nửa đường kính mao quản màng tác dụng áp suất có nước qua ; mặt dầu kích thứơt nhiều ion nhỏ kích thướt phân tử nứơc Các màng hydrat cùa ion cản trở không cho chúng qua mao quản màng Kích thướt lớp màng hydrat ion khác khác ¾ Thiết bị Để thiết kế thiết bị thẩm thấu ngược ta cần biết thành phần số lượng nước thải, nhiệt độ áp suất thẩm thấu 3.8.2 Siêu lọc Giống thẩm thấu ngược, trình siêu lọc phụ thuộc vào áp suất động lực đòi hỏi màng cho phép số cấu tử thấm qua giữ lại số cấu tử khác Điều khác biệt chỗ siêu lọc thưởng sử dụng để tách dung dịch có khối lượng phân tử bột có áp suất thẩm thấu nhỏ (ví dụ vi khuẩn, tinh bột, đất sét,…) Còn thẩm thấu ngược thường sử dụng để khử chất có khối lượng phân tử thấp áp suất thẩm thấu cao Nước thải Siêu lọc Phần đậm đặc chứa chất hữu Nước chứa chất vô Thẩm thấu ngược Phần đậm đặc chứa chất vô Nước khơng có muối Sơ đồ kết hợp siêu lọc thẩm thấu ngược Khi sử dụng kết hợp thẩm thấu ngược siêu lọc làm đậm đặc phân tách chất hồ tan hữu vơ nước thải Sau trình siêu lọc nhận phần đậm đặc Trang 91 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn chứa chất hữu cơ, cịn q trình thẩm thấu ngược nhận phần đậm đặc chất vô 3.8.3 Thẩm tách điện thẩm tách Phép thẩm tách trình phân tách chất rắn sử dụng khuếch tán không qua màng Tốc độ khuếch tán có liên quan đến gradien nồng độ qua màng Catot Anot Phần đậm đặc Nước sản phẩm Hình 2.6.3 : Nguyê lý củthẩm a điệtách n thẩm tách Ngun lý củan điện Dò n g có nồ n g độ loã n g Dò n g có nồ n g độ đậ đặc đặc Dịng có nồng độ lỗng; Dịng có nồng độmđậm 3.8.4 Xử lý nước thải phương pháp làm thoáng chưng bay Nước thải nhiều lĩnh vực cơng nghiệp (hố chất, sản xuất nhân tạo, sản xuất giấy – xenlulosza sunfat,…) chứa cáchất bẩn dễ bay mhư hyđrosunfua, cacbon sunfua, metyl mecaptan, đisunfit, dimetyl sunfit,… Để xử lý loại nước thải ta dùng phương pháp làm thoáng 3.8.4.1.Phương pháp làm thoáng Khi thổi khơng khí vào loại khí trơ vào nước thải chứa chất bẩn hồ tan dễ bay hơi, chất bẩn khuếch tán vào bọt khơng khí Nếu thời gian bọt đủ để đạt trạng thái cân chất bẩn nước bọt khí nồng độ chất bẩn bọt khí xác định theo quy luật Henri Tốc độ hiệu suất khử chất bẩn bay nước thải tuỳ thụôc vào nhiều ỵếu tố : nhiệt độ, mức độ phân tán khơng khí,cường độ làm thoáng, yếu tố cấu tạo tháp khử khí, pH có mặt chất bẩn khác nước thải,… Thiết bị : Tháp khử khí với vật liệu tiếp xúc vịng sứ, chiều cao lớp vật liệu - m Có thể làm thống nước thải phương pháp tự nhiên hay nhân tạo (cưỡng bức): Làm thoáng tự nhiên thực hồ lắng lộ thiên chất bẩn dễ bay bay theo mặt thoáng nứơc Vì hiệu suất khử thấp chíem nhiểu diện tích nên phương phát làm thống tự nhiên sử dụng Khử khí phương pháp cưỡng gồm loại : tháp với vật kiệu tiếp xúc, thổi khơng khí nén vào lớp nước tháp chân không Trang 92 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Tháp làm thống khơng khí Thiết bị phu nước; Thiết bị hệ thống thổi khí; màng phịng ngừa; Ống xả cặn đáy; vòng rasing; Thủy tinh báo mực nước 3.8.4.2.Phương pháp chưng bay Khi chất hữu dễ bay với nước tạo thành hỗn hợp đẳng sơi người ta dùnng phương pháp chưng bay để tách chất bay theo nước Nhiều hỗn hợp đẳng sôi ngưng tụ hình thành lớp riêng biệt dễ dàng tách chất bẩn khỏi dung dịch bão hồ Tuy nhiên nhiều chúng khơng hình thành lớp riêng biệt độ hoà tan lớp ngưng với chất bẩn lớn Những hỗn hợp sử dụng trực tiếp sử dụng sau xử lý phương pháp trích ly 3.8.5 Xử lý nước thải phương pháp oxi khử Các chất bẩn nước thải công nghiệp chứa chất bẫn dạng hữu vô Dạng hữu bao gồm đam, mỡ đường, chất chứa phenol, nitơ, Đó chất bị phân huỷ vi sinh xử lý phương pháp sinh hố Nhưng có số chất có ngun tố khơng thể xử lí phương pháp sinh hố (đó kim loại nặng địng, chì, noken, coban, sắt, mangan, crom, ) Vì để xử lý chất độc hại, người ta thường dùng phương pháp hoá học hoá lý, đặt biệt thơng dụng phương pháp oxy hố khử 3.8.5.1.Oxy hố Clo Clo chất có chứa Clo hoạt tính chất oxy hố lợi dụng để tách H2S, hyđrosunfit, hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua khỏi nước thải 3.8.5.2 Oxy hoá hyđro peoxit Hyđro peoxit H2O2 chất lỏng không màu trộn lẫn với nước tỉ lệ H2O2 dùng để oxy hoá nitrit , aldehit, phenol, xyanua, chất thải chứa lưu huỳnh chất nhuộm mạnh Trang 93 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 3.8.5.3.Oxy hố oxy khơng khí Ngồi chức oxy khơng khí sử dụng để tách sắt khỏi nước cấp, oxy sử dụng để oxy hoá sunfua nước thải nhà máy giấy, chế biến dầu mỏ Quá trình oxy hoá hyđrosunfua thành sunfua lưu huỳnh diễn qua giai đoạn thay đổi hoá trị lưu huỳnh từ -2 đến -6 S2- > S > S10O62- > S2O32- > SO32- > SO42- Nước ngưng Q Nước Nước thải Q Không khí Hình 3.4.3 : Sơ đồ nguyên lý công nghệ oxy hoá sunfua Sơ đồ ngun lý cơng nghệ oxy hóa sunfua Thùng rửa nước thải ; Bơm ; Thiết bị trao đổi nhiệt ; Tháp oxy ; Bộ phận phận phối không khí ; Thiết bị tách không khí ; Thiết bị làm Thùng rửa nước thải; Bơm; Thiết bị trao đổi nhiệt; Tháp oxy hóa; Bộ phận thổi khơng khí; Thiêt bị tách khơng khí; Thiết bị làm 3.8.5.4.Oxy hoá pyroluzit Pyroluzit thường sử dung để oxy hoá As3+ đến As5+ theo phản ứng sau : H2AsO2 + MnO2 + H2SO4 = H2AsO4 + MnSO4 + H2O Khi tăng nhiệt độ làm tăng mức độ oxy hoá Chế độ oxy hoá` tối ưu sau :Lượng MnO2 tiêu tốn : MnO2 lần so với lượng tính tốn theo lý thuyết : độ axit nước 30 – 40 g/l ; nhiệt độ nước 70oC - 80oC Quá trình oxy hoá thường tiến hành cách lọc nước thải qua lớp vật liệu MnO2 buộc khuấy trộn nước thải với vật liệu MnO2 3.8.5.5.Ozon hóa Phương pháp dùng để khử tạp chất nhiễm bẩn, khử màu, khử vị lạ có nước Q trình oxy hố làm nước thải khỏi phenol, sản xuất dầu mỏ, H2S, hợp chất Asen, chất hoạt động bề mặt, xyanua, chất nhuộm, Trong xử lý ozon, hợp chất hữ bị phân huỷ xãy khử trùng nước Các vi khuẩn bị chết nhanh so với xử lý clo vơi nghìn lần 3.8.6 Xử lý nước thải phương pháp điện hoá Các phương pháp điện hoá cho phép thu hồi từ nước thải sản phẩm có giá trị sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản tự động hố Khơng cần sử dụng tác nhân hoá học, nhược điểm tiêu hao điện Gồm phương pháp sau : Oxy hố anot khử catot Đơng tụ điện Tuyển điện Trang 94 ... chất trợ lắng: axit silix, oliacrilamit, (PPA); polialuminun clorua(PVC)… 3.1.2 Các thiết bị cơng trình q trình keo 3.1.2.1.Các cơng trình chuẩn bị dung dịch phèn:(định li? ??u lượng phèn): bao... chức năng: Định li? ??u lượng không đổi: dùng công suất không đổi Định li? ??u lượng theo thay đổi tính chất nước xử lý − Theo chế độ chảy phèn: Định li? ??u lượng tự chảy Định li? ??u lượng có áp:... lớp vật li? ??u lọc trung hoà Đối với nước thải chứa HCl, HNO3 nước thải H2SO4 với hàm lượng mg/l không chứa muối kim loại nặng dùng phương pháp lọc qua lớp vật li? ??u lọc đá vôi magiezit, đá hoa cươn,