Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sĩ Lâm Vĩnh Sơn Trang. CHƯƠNG 3 XỬ LÍ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ

Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sĩ Lâm Vĩnh Sơn Trang. CHƯƠNG 3 XỬ LÍ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ

Bài giảng Kỹ thuật xử lý n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Ch ng 3: X LÝ N C TH I B NG PH NG PHÁP HÓA LÝ 3.1 PH NG PHÁP KEO T T O BÔNG 3.1.1 Keo t hóa ch t dung keo t Trong n ớc tồn nhiều chất l lửng khác Các chất dùng ph ng pháp xử lý khác tùy vào kích th ớc chúng: Ü d > 10-4 mm : dùng ph ng pháp lắng lọc Ü d < 10-4 mm : phải kết hợp ph ng pháp c học ph ng pháp hoá học Tức cho vào chất tạo khả dính kết kéo hạt l lửng lắng theo => gọi ph ng pháp keo tụ xử lý n ớc Để thực trình ng ời ta cho vào n ớc chất phản ứng thích hợp : Al2(SO4)3; FeSO4; FeCl3 Thủy phân X Phèn nhôm: cho vào n ớc chúng phân ly thành Al3+ > Al(OH)3 Al3+ + 3H2O == Al(OH)3 + 3H+ Độ pH n ớc ảnh h ởng trực tiếp đến trình thuỷ phân: Ü pH > 4.5 : khơng xảy q trình thuỷ phân Ü pH = 5.5 – 7.5 : đạt t t Ü pH > 7.5 : hiệu keo tụ không t t Nhiệt độ n ớc thích hợp vào khoảng 20-40oC, t t 35-40oC Ngoài yếu t ảnh h ởng khác nh : thành phần Ion, chất hữu c , liều l ợng… X Phèn s t : gồm sắt (II) sắt (III): a Phèn Fe (II) : cho phèn sắt (II) vào n ớc Fe(II) bị thuỷ phân thành Fe(OH)2 Fe2+ + 2H2O == Fe(OH)2 + 2H+ Trong n ớc có O2 tạo thành Fe(OH)3 Ü pH thích hợp – => có kết hợp với vơi keo tụ t t h n Ü Phèn FeSO4 kỹ thuật chứa 47-53% FeSO4 b Phèn Fe (III): 3+ Fe + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+ Ü Phản ứng xảy pH > 3.5 Ü Hình thành lắng nhanh pH =5.5 - 6.5 c So sánh phèn sắt phèn nhơm: Ü Ü Ü Ü Ü Ü Độ hồ tan Fe(OH)3 < Al(OH)3 Tỉ trọng Fe(OH)3 = 1.5 Al(OH)3 Trọng l ợng đ i với Fe(OH)3 = 2.4; Al(OH)3 =3.6 Keo sắt lắng n ớc có huyền phù L ợng phèn FeCl3 dùng = 1/3 –1/2 phèn nhơm Phèn sắt ăn mịn đ ờng ng Tuy nhiên việc ứng dụng cụ thể phải xác định liều l ợng loại phèn thích hợp Mặc dù xác định theo tiêu chuẩn TCXD –33 –1985 nh sau: 1) X lý n c đ c: Hàm l ợng 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 n ớc 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) X lý n c màu: L ợng phèn nhôm : PAl = M + M: độ màu n ớc nguồn (Co –pt) 3) X lý n c v a đ c v a màu: - Ta lấy giá trị max { (1) (2)} - Nếu ta dùng phèn sắt lấy 1/3 –1/2 ứng với nhôm - Khi độ kiềm n ớc thấp => l ợng chất kiềm hoá : Pk = e1(Pp/e2 –Kt + )100/C ( mg/l) Trong : o Pk : hàm l ợng chất kềm hoá (mg/l) o Pp: hàm l ợng phèn cần dùng để keo thụ(mg/l) o e1, e2: trọng l ợng đ ng l ợng chất kềm hoá phèn o Kt độ kiềm nh n ớc nguồn o 1: độ kiềm dự phòng n ớc 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 l ợng phèn): bao gồm: Ü Thùng hoà trộn, thùng tiêu thụ, thiết bị định liều l ợng chất phản ứng Ü Các cơng trình trộn dung dịch chất phản ứng với nguồn: ng trộn, bể trộn Ü Các cơng trình tạo điều kiện cho phản ứng tạo bơng lắng xảy hồn tồn: ngăn phản ứng bể phản ứng Một s s đồ b trí cơng trình chuẩn bị phèn ¬ Đối v i cơng trình có cơng suất x lý nhỏ: phèn n ớc n ớc B m định l ợng b m vào bể hoà trộn Thùng hoà trộn Thùng tiêu th Trang 70 Bài giảng Kỹ thuật xử lý n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn ¬ Đối v i cơng trình x lý có cơng suất l n: n ớc n ớc phèn Thùng tiêu th Thùng hoà trộn Thiết bị định l ợng phèn Tự ch y ¬ Đối v i cơng trình x lý n c có công suất v a l n N ớc n ớc phèn Thùng hoà trộn Thùng tiêu thụ Định l ợng Tự chảy xu ng trộn 3.1.2.1.1 B hoà tr n phèn: Ü nhiệm vụ lắng cặn, hoà tan phèn cục Ü Nồng độ dung dịch phèn bể 10-17% Ü Dùng khí nén cánh khuấy hồ 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 h n 20.000 m3/ngđ Ü Gạch bê tông c t thép Ü Sân đỡ gỗ ng khơng khí nén Trang 71 Bài giảng Kỹ thuật xử lý n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Ü Ü Ü Ü Ü Ü Lớp sàn cách: 0.5 –0.6mm Ong không khí nén chịu axít: ng nhựa, thép ăn mịn,… Vân t c ng: 10 –15m/s Ap lực khơng khí nén:8 –10l/s.m2 L u l ợng gió thổi vào bể Qgió = 0.06 W.F (m3/phút) ̇ W: c ờng độ sục khí(l/s.m2) ̇ F : diện tích bề mặt bể (m2) Ü Thời gian pha: –3 giờ, thời gian lắng – Ü T ờng đáy nghiêng 45-50o Ü Đ ờng ng dẫn n ớc chọn phải đầy bể Ü Đ ờng kính ng xã cặn nh h n 150mm Ü Mặt phủ lớp ch ng 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 Ü Vật liệu: gỗ, nhựa bê tơng Ü Cánh khuấy: kiểu phẳng có s vịng quay 20-30vòng/phút, s cánh khuấy nh cánh Ü Chiều dài cánh lcánh = (0.4 –0.45)Bb Ü Diện tích bản: Sbản = 0.1 –0.2 (m2/m3 diện tích bể) − Đ i với công suất nh ==> trộn ph ng pháp thủ công Ü Công suất nh h n 500 m3/ngđ: dùng chum vại khuấy tay Ü Dung tích bể hồ trộn: W h = Q n P p 10000 b h y (m ) X n: thời gian hai lần hồ tan phèn Cơng suất (m3/ngđ) < 1200 1200 –10000 10000 –50000 > 50000 1000000 n (h) 24 12 –12 –8 Trang 72 Bài giảng Kỹ thuật xử lý n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Ü Pp : phèn dự tính cho vào n ớc (g/m3) Ü bh : nồng độ dung dịch phèn hoà trộn(%) Ü y :kh i l ợng riêng tấn/m3 3.1.2.1.2 B tiêu th : Ü Nhiệm vụ pha loãng Ü Nồng độ phèn –10% Ü Dùng khơng khí nén máy khuấy, c ờng độ sục –5 l/s.m2 Ü Đáy có độ nghiêng i = 0.005 phía ng xã Ü Đ ờng kính ng xả có d > 100 mm Ü Dung tích bể : W t = W h b n bt (m ) X bt:nồng độ dung dịch phèn thùng hồ trộn Ü S l ợng cơng trình nên lớn h n 3.1.2.2.Thiết bị định l ợng phèn: Ü Nhiệm vụ điều chỉnh tự động l ợng phèn cần thiết đ a vào n ớc cần xử lý Ü Có thể phân loại: − Theo chức năng: ¬ Định liều l ợng khơng đổi: dùng cơng suất khơng đổi ¬ Định liều l ợng theo thay đổi tính chất n ớc xử lý − Theo chế độ chảy phèn: ¬ Định liều l ợng tự chảy ¬ Định liều l ợng có áp: phèn vào ng n ớc có áp lực Ü Các loại thiết bị: C u t o phao Khavanshi Bể định l ợng Phao định l ợng Ong cao su Vòi dẫn dung dịch Ong dẫn dung dịch vào bể định l ợng Ong thông h i Ong thu dung dịch Màn chắn có lỗ thu Ü Khi H khơng đổi, đ ờng kính lổ màng khơng đổi ==>l u l ợng khơng đổi Ü Công suất : 47 –408 l/h Ü H = 130 –160 mm Ü ng dụng công suất nh Đ ờng kính lỗ màng Pb (mm) L u l ợng 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 n ớc 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 vôi: Ü Công suất nh có l ợng vơi lớn => dùng vơi sữa Ü Nồng độ vôi bể pha vôi nh h n 5% Ü Bể th ờng có diện tích đủ cho 30-45 ngày Ü Có thể xây gạch bê tông c t thép − Theo c chế vận hành: ¬ Theo mẻ: đ a vào lần, thùng quay 30 –40 phút ¬ Thùng liên tục : đ a vào th ờng xuyên tạimột đầu − Tr ờng hợp dùng vôi sữa: khuấy trộn không ngừng để vôi không lắng − Khuấy b ng thuỷ lực: T c độ vơi < mm/s, bể có đáy hình chóp, nghiêng 450, đ ờng kính ng xã nh h n 100 mm − Khuấy b ng máy tr n: n > 40 vịng/phút − Tr n b ng khí nén: ¬ C ờng độ tiêu chuẩn cần lấy –10 l/s.m2 ¬ Ap lực khí nén: –5atm ¬ T c độ vôi > 0.8 m/s ¬ B m phải đặt d ới mực n ớc, không đặt van chiều − Dung tích bể: W = Q tt n P v 10000 b v y ¬ Qtt : l u l ợng tính tốn ¬ n: s lần hai lần pha vôi (6 –12 h) ¬ Pv : liều l ợng vơi cho vào n ớc (mg/l) ¬ bv :nồng độ vơi sữa(5%) ¬ y: kh i l ợng riêng vôi sửa(1tấn/m3) 3.1.2.3 Kho hố chất: Các u cầu:phèn, vơi, clo cần đ ợc 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: công xuất trạm xử lý (m3/ngđ) P: liều l ợng hố chất tính tốn T: thời gian giữ hố chất kho α: tần s tính đến lại kho: =1.3 G0:kh i l ợng riêng hoá chất:(1.1tấn/m3) Pk: độ tinh khiết hoá chất h: chiều cao cho phép lớp hoá chất: X Phèn Al cục: 2m X Vôi cục ch a tôi: 1.5m Trang 74 Bài giảng Kỹ thuật xử lý n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn X FeSO4 bao giấy: 2m X Mu i ăn: –5 m 3.1.3 Thiết bị hòa tr n ch t ph n ứng 3.1.3.1 Ph ng pháp tr n c học: Ü Thời gian trộn: 30 – 60 giây Ü Bể trộn hình vuông: H = B 3.1.3.2 Ph ng pháp tr n thuỷ lực: Ü Dùng loại vật cản để xáo trộn Ü Thể ng đẩy b m CI Ü Chiều dài ng đẩy phải đủ tạo tổn thất áp lực = 0.3 – 0.4 m Ü Có loại bể trộn 3.1.3.2.1 B tr n đứng: Ü Dùng tr ờng hợp có dẫn vơi sữa để kiềm hố n ớc Ü S t i đa bể trộn < 15m2 Nguyên tắc: n ớc đ a xử lý từ d ới lên (v = – 1.5m/s) -> chuyển động r i làm cho n ớc xáo trộn hoá chất N ớc dâng lên với vận t c vd = 25mm/s Sau theo máng -> cơng trình (vmang = 0.6m/s), thời gian l u: phút 3.1.3.2.2 Bể tr n có ch n khoan lổ Ü Là máng có chắn thẳng đứng, khoan nhiều lỗ ådịng chảy xốy Ü Sử cho cơng suất vừa lớn ¬ Vlỗ = 1m/s ¬ Vcu i máng = 0.6 m/s ¬ Hàng lổ phải ngập n ớc từ 0.1 – 0.15 m; dl = 20 – 100mm ¬ Chiều cao mực n ớc ngăn cu i = 0.2 – 0.5 m Tổn thất: h= v2 ϖ 2 g μ thuộc(dl/δ) Trong đó: dl/δ μ dl: đ ờng 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 B chứa vách ngăn có c a thu hẹp Ü Công xuất nh Ü Vmáng = > 0.6m/s Ü V hẹp = 1m/s (t c độ qua cửa hẹp) Ü Tổn thất áp lực qua chắn h = 0.13m Đỉnh cửa thu hẹp nằm sâu nứ c 0.1 – 0.15m Ü Khoảng cách hai vách ngăn lấy = lần chiều rộng 3.1.3.2.4 B tr n c khí Ü Dùng luợng cánh khuấy -> dòng chảy r i Trang 75 Bài giảng Kỹ thuật xử lý n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Ü Dạng bể: hình vng hình trịn có: Ü T c độ quay: 500 – 1500 v/phút Cánh thẳng: 50 – 500 v/ phút H B = 3.1.4 B ph n ứng t o kết tủa 3.1.4.1 Bể ph n ứng xoáy 3.1.4.1.1 B ph n ứng xốy hình tr Ü ng hình trụ đặt tâm bể lắng đứng( công suất < 3000m3/ngđ) Ü N ớc đ ợc trộn chất phản ứng từ bể trộn chuyển qua Ü N ớc kh i miệng vf = –3 m/s Ü Đ ờng kính vịi phun: chọn theo t c độ Ü Khoảng cách từ miệng phun đến thành bể phản ứng 0.2Db Db = Q t 60 π H n Trong đó: ¬ t: thời gian l u, t = 15 –20 phút ¬ H: 2.6 –5 m ¬ n: s bể phản ứng Ü Tổn thất áp lực vói phun: h= 0.06 vf 3.1.4.1.2 B ph n ứng xốy hình phễu: Bể có dạng nh phiễu lớn, góc nghiêng thành bể cần lấy khoảng o o 50 -70 tuỳ theo chiều cao bể Thời gian l u n ớc bể ngắn từ -10 phút (n ớc đục lấy giới hạn d ới n ớc màu lấy giới hạn trên) T c độ n ớc vào bể phía d ới lấy 0.7 ÷1.2 m/s T c độ n ớc chỗ kh i bể lắng ÷5 mm/s Bộ phận dẫn n ớc từ bể phản ứng sang bể lắng phải tính đến t c độ n ớc chảy máng, ng qua lỗ không đ ợc lớn h n 0.1 m/s đ i với n ớc đục 0.05 m/s đ i với n ớc màu để đảm bảo cặn đ ợc hình thành khơng bị phá vỡ Khoảng cách dẫn n ớc sang bể lắng ngắn t t Trong trình n ớc dâng lên, tiết diện dòng chảy tăng dần, nên t c độ n ớc giảm dần T c độ n ớc phân b không tiết diên ngang, t c độ n ớc lớn gần tâm bể dịng n ớc ln có xu h ớng phân tán phía thành bể u điểm: hiệu cao, tổn thất áp lức bể nh , dung tích bể nh (thời gian l u n ớc ngắn) Nh ợc điểm: khó tính cấu tạo phận thu n ớc bề măt theo hai yêu cầu: thu n ớc không phá vỡ cặn, khó xây dựng dung tích lớn Hình : Bể phản ứng xốy hình phễu ng dẫn n ớc từ ngăn tách khí vào bể phản ứng Bể phản ứng xốy hình phễu ng thu n ớc sang bể lắng Máng vịng có lỗ chảy ngập Trang 76 Bài giảng Kỹ thuật xử lý n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 3.1.4.2 Bể ph n ứng kiểu vách ngăn: Nguyên lý cấu tạo c bể dùng vách ngăn để tạo đổi chiều liên tục dòng n ớc Bể có cấu tạo hình chữ nhật, bên có vách ngăn h ớng dòng n ớc chuyển động zic zăc theo ph ng nằm ngang ph ng thẳng đứng Phía sau đầu bể phản ứng có ngăn cho n ớc chảy thẳng vào bể lắng ngang cần sửa chữa bể phản ứng hay không cần keo tụ S l ợng vách ngăn đ ợc tính theo hai tiêu: dung tích bể phụ thuộc vào thời gian l u n ớc t c độ chuyển động dòng n ớc hai vách ngăn Thời gian l u n ớc bể lấy 20 phút khu xử lý n ớc đục 30 -40 phút xử lý n ớc có màu T c độ chuyển động dóng n ớc giảm dần từ 0.3m/s đầu bể xu ng 0.1m/s cu i bể Chiều sâu trung bình bể -3m Độ d c đáy bể 0.02 -0.03 để xả cặn Tổn thất : h = 0.15 V2 m (m: s ngoặc) Bể có vách ngăn ngang : cơng suất ≥ 30.000 m3/ngđ Bể có vách ngăn đứng ≥ 6.000 m3/ngđ Th ờng Kết hợp bể lắng ngang Khoảng cách vách ngăn không đ ợc nh h n 0.7m bể có vách ngăn ngang nh h n 0.7m đ i với bể có vách ngăn thẳng đứng u điểm: đ n giản xây dựng quản lý vận hành Nh ợc điểm: kh i l ợng 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 M Mơng ơng dẫn dẫn n nớcớc 4 Cửa Cửa đ đa na nớcớc rara 2 M Mơng ơng xảxả cặn cặn 5 Van Van xảxả cặn cặn 3 Cửa Cửa đ đa na nớcớc vào vào 6 Vách Vách ngăn ngăn h hớng ớng dòng dòng Trang 77 Bài giảng Kỹ thuật xử lý n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 3.1.4.3 Bể ph n ứng có l p cặn l l ng: Ü Đặt phần đầu bể lắng ngang Ü Có B = Blắng Ü Chia thành thành nhiều ngăn dọc Ü Đáy hình phễu Ü T c độ n ớc chẩy tràn qua máng : 0.5 – 0.6 m/s Ü Diện tích lỗ (lỗ máng h ớng ngang > 25mm) lấy 30 – 40 % diện tích máng ng phân ph i Ü Vận t c lên phụ thuộc vào SS Vận t c n ớc lên (mm/s) 0.9 1.2 1.6 2.2 SS (mg/l) < 20 20 – 50 50 – 250 250 – 2500 Ü Chiều cao lớp cặn ≥3 m Ü Thời gian l u: 20 phút Ü N ớc chảy từ phản ứng - > lắng phải có thời gian tràn (vtràn ≤ 0.05m/s) 3.1.4.4 B ph n ứng c khí Ü Đây chu trình hay sử dụng Ü Bể đ ợc chia thành nhiều ngăn, ngăn có cánh khuấy riêng bịêt Ü Các ngăn (buồng) th ờng có kích th ớc: 3.6 x 3.6; 3.9 x 3.9; 4.2 x 4.2 Ü Thời gian l u: 10 - > 30 phút Ü Trạng thái làm việc bể phản ứng đặc tr ng bởi: Gradien vận t c G = 10 μ z Trong đó: ¬ z: l ợng tiêu phí cho 1m3 n ớc (KGm2/s3) ¬ μ: độ nhớt n ớc (KGm2/s) ¬ 250C: μ =0.0092 X Gđ = 80 -> 100 l/s X Gc = 30 -> 40 l/s Ü T c độ chuyển động cánh khuấy: Vk = Ü Công suất cần thiết quay cánh: 2πR.n 60 N= 51.C.F.v3 (w) ¬ c: hệ s trở lực phụ thuộc chiều dài chiều rộng cánh khuấy X L/b = -> c = 1.2 X L/b = 20 - > c =1.5 X L/b ≥ 20 -> c =1.9 ¬ F: dung tích cánh (m2) ¬ T c độ t ng đ i quay: V= 0.75 Vk Trang 78 Bài giảng Kỹ thuật xử lý n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn G: Gradien – biến đổi vận t c n ớc 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: →F = N = 51 * c * F * v N 247 = 51 * c * v 51 * 1, * ,953 Trong đó: = , 034 ( m ) c: Hệ s phụ thuộc kích th ớc cánh Chọn L = → c = 1,2 B F: Diện tích tiết diện cánh khuấy v: Vận t c cánh khuấy, v = 0,75*vk = 0,75*6,594 = 4,95 (m/s) Với: vk: Vận t c tuyệt đ i cánh khuấy Với: R: Bán kính vịng khuấy Chọn 2R = 50 – 60% chiều rộng bể vk = 2π * R * n * 3,14 * 0,45 * 140 = = 6,594(m / s) 60 60 Chọn R = 0,45 (m) n: S vòng cánh khuấy, n = 140 vịng/phút (Thực nghiệm) - Có: Diện tích b n cánh khuấy: f = F 0,034 = = 0,017(m2 ) 2 B*L= f = , 017 ( m ) Vậy: Chiều rộng cánh khuấy: B = 0,06 (m) L =5 B Chiều dài cánh khuấy: L = 0,3 (m) 0,15 0,3 0,06 0,45 Cánh khuấy bể ph n ứng Trang 80 Bài giảng Kỹ thuật xử lý n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Các thông số thiết kế bể ph n ứng STT Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đ n vị Chiều dài bể (L) 1,8 m Chiều r ng bể (B) 1,8 M Chiều cao bể (H) 1,5 m 20 phút Thời gian l u n c Thể tích xây dựng bể 4,86 m3 Chiều r ng b n cánh khuấy 0,06 m Chiều dài b n cánh khuấy 0,3 m Bán kính vịng khuấy 0,45 m Bể t o Bể tạo đ ợc xây dựng gồm ngăn với kích th ớc - Thời gian l u n - Thể tích ngăn: c ngăn: t = 15 (phút) (Thực nghiệm) V = t* Qs max =0,0035*15*60 = 3,15 (m3) s Qmax Trong đó: t - Kích th : L u l ợng tính tốn lớn nhất, Q maxs = 0,0035 m3/s : Thời gian l u n ớc, t = 15 phút (Thực nghiệm) c 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 ) a = , 62 ( m ) Chiều rộng ngăn (B) = Chiều dài ngăn (D) = → chiều cao tổng cộng (chiều cao xây dựng): Hxd = 1,2 + 0,2 = 1,4 (m) Chọn chiều cao bảo vệ bể: hbv = 0,2 (m) → Thể tích thực ngăn bể tạo bông: D * B * H = 1,62 * 1,62 *1,4 = 3,675 (m3) - Xây dựng bể t o gồm ngăn có kích th c: V = D * B * H = 1,62 * 1,62 *1,4 = 3,675 (m ) - Lo i cánh khuấy: Chọn loại cánh khuấy gồm trục quanh cánh khuấy đặt đ i xứng qua trục Tổng diện tích cánh khuấy = 15% diện tích mặt cắt ngang bể fc = V i: 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 n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn - ( ) Diện tích b n cánh khuấy: f = , 034 F = = , 085 m 4 Chọn chiều dài cánh khuấy: L = 1,2 (m) → 2B < 0,45, → B < 0,225 Chọn bán kính vịng khuấy R1 = 0,45 (m) Chọn L 1,2 L = = 0,06( m) = 20 → B = 20 20 B → Chọn R2 = 0,225 (m) B = 0,06 < 0,225 R2 = 0,225 0,165 B = 0,06 R1 = 0,45 Cánh khuấy bể t o - Mỗi buồng đặt đ ng c điện, tốc đ quay là: Buồng 1: 40 vòng/ phút Buồng 2: 20 vòng/ phút Buồng 3: 10 vòng/ phút ̇ - Kiểm tra tiêu khuấy tr n c b n: Buồng ph n ứng 1: - Dung tích: V1 = 3,675 (m3) - T c độ chuyển động cánh khuấy 40 vòng/ phút - T c độ chuyển động cánh khuấy so với n ớc: 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: s vòng quay, n = 40 vòng / phút - Năng l ợng 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 n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn - Giá trị Gradien vận t c: G1 = 10 * ̇ μ Z = 10 * N 88,57 = 10 * = 511,82( S −1 ) μ *V 0,0092 * 3,675 Buồng ph n ứng 2: - Dung tích: V2 = 3,675 (m3) - T c độ chuyển động cánh khuấy 20 vòng/ phút - T c độ chuyển động cánh khuấy so với n ớc: V1 = 0,75 × V2 = 0,75 × × π × R1 × n × ,14 × , 45 × 20 = 0,7065 (m/s) = , 75 × 60 60 × 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: s vịng quay, n = 20 vòng / phút - Năng l ợng 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 t c: μ Z G2 = 10 * ̇ = 10 * N = 10 * μ *V 11 , 07 = 180 , 95 ( S −1 ) , 0092 * , 675 Buồng ph n ứng 3: - Dung tích: V3 = 3,675 (m3) - T c độ chuyển động cánh khuấy 10 vòng/ phút - T c độ chuyển động cánh khuấy so với n ớc: 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: s vòng quay, n = 10 vòng / phút - Năng l ợng 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 t c: G3 = 10 * μ Z = 10 * μ *V N = 10 * 1,3 = 62 ( S −1 ) ,0092 * 3,675 Các thông số thiết kế bể t o STT Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đ n vị Chiều dài bể (L) 1,62 m Chiều r ng bể (B) 1,62 M Trang 83 Bài giảng Kỹ thuật xử lý n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 3.2 PH Chiều cao bể (H) Thời gian l u n c (t) 1,4 m 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 r ng b n cánh khuấy 0,06 m NG PHÁP TRUNG HÒA N ớc thải sản xuất nhiều ngành cơng nghiệp chứa axit kiềm Để ngăn ngừa t ợng xâm thực để tránh cho q trình sinh hóa cơng trình làm nguồn n ớc khơng bị phá hoại, ta cần phải trung hịa n ớc thải Trung hịa cịn nhằm mục đích tách loại s ion kim loại nặng kh i n ớc thải Mặt khác mu n n ớc thải đ ợc xử lý t t ph ng pháp sinh học phải tiến hành trung hòa điều chỉnh pH 6.6 -7.6 Trung hòa cách dùng dung dịch axit mu i axit, dung dịch kiềm oxit kiềm để trung hòa dịch n ớc thải Một s 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 n ớc thải có tính acid trung hịa n ớc thải có tính kiềm ng ợc lại Ví dụ nh dây chuyền cơng nghệ sản xuất xi mạ, có cơng đoạn: làm bề mặt nguyên liệu cần mạ (đây công đoạn tạo n ớc thải có tính kiềm mạnh) công đọan tẩy rỉ kim loại (công đoạn lại tạo n ớc thải có tính acid mạnh) Ta tận dụng loại n ớc thải để trung hịa lẫn 3.2.1 Trung hồ b ng tr n n c th i chứa axit n c th i chứa ki m Ph ng pháp cho xử lý n ớc thải chứa axit chứa kiềm khu công nghiệp đ ợc tập trung lai để xử lý chế độ thải nhà máy không gi ng N ớc thải chứa axit th ờng đ ợc thải cách điều hoà ngày đêm có nồng độ định N ớc thải chứa kiềm lại thải theo chu kỳ, hai lần ca tuỳ thuộc vào chế độ cơng nghệ 3.2.2 Trung hồ b ng cách cho thêm hoá ch t vào nứ c th i Ph ng pháp dùng để trung hồ n ớc thải có chứa axit Ng ời ta phân biệt ba loại n ớc thải có chứa axit nh sau : Ü N ớc thải chứa axit yếu (H2CO3, CH3COOH) Ü N ớc thải chứa axit mạnh (HCl, HNO3), mu i canxi chúng dễ tan n ớc Ü N ớc thải chứa axit mạnh (H2SO4, H2CO3) mu i canxi chúng khó tan n ớc Trang 84 Bài giảng Kỹ thuật xử lý n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Nước thải axit Nước thải kiềm Dẫn nước thải trung hoà 10 11 Bùn thải 12 Hình S đồ ngun lý tr m trung hòa n Bể lắng cát Bể dung dịch tác nhân Thiết bị trung hòa 10 Thiết bị lọc chân khơng 3.2.3 Trung hồ n Bã thaûi c th i b ng s đồ bổ sung tác nhân hóa học Bể điều hịa Bộ phậnđịnh l ợng Bể lắng 11 Kho chứa bã cặn tách n ớc Kho tác nhân Thùng khuấy trộn Bể cô đặc bùn 12 Sân chứa bùn c th i chứa axit b ng cách lọc qua l p vật liệu lọc trung hoà Đ i với n ớc thải chứa HCl, HNO3 n ớc thải H2SO4 với hàm l ợng d ới mg/l không chứa mu i kim loại nặng dùng ph ng pháp lọc qua lớp vật liệu lọc đá vôi magiezit, đá hoa c n, đôlômit 10 11 Hình 3.3.3 : Sơ đồ công nghệ trạm xử lý với bể lọc hoà S đồ công nghệ tr m x lý v i bể lọc trung hòa 1.Vận chuyển phế liệu sau lọc; N ớc 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; Đ ờng ray; Kho đôlomit; Bể lắng; Xã n ớc trung hòa vào hệ th ng thoát n ớc; 10 ng dẫn bùn cặn; 11 Sân ph i 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 n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 3.3 X LÝ N C TH I B NG PH 3.3.1 Gi i thiệu chung NG PHÁP TUY N N I Ph ng pháp tuyển th ờng đ ợc sử dụng để tách tạp chất rắn khơng tan tan l ng có tỉ trọng nh h n tỉ trọng chất l ng làm Nếu khác tỉ trọng đủ để tách, gọi tuyển tự nhiên Trong xử lý chất thải tuyển th ờng đ ợc sử dụng đẻ khử chất l lửng nén bùn cặn u điểm ph ng pháp so với ph ng pháp lắng khử hồn toàn hạt nh nhẹ, lắng chậm trongthời gian ngắn Khi hạt lên bề mặt, chúng đ ợc thu gom phận vớt bọt 3.3.2 Phân lo i 3.3.2.1 Tuyển phân tán không khí b ng thiết bị c học Các trạm tuyển vói phân tán khơng khí thiết bị c học (tuabin h ớng trục) đ ợc sử dụng rộng rãi lĩnh vực khai khoáng nh lĩnh vực xử lý n ớc thải Các thiết bị kiểu cho phép tạo bọt khí nh 3.3.2.2 Tuyển phân tán khơng khí b ng máy b m khí nén (qua vịi phun, qua xốp) Ü Tuyển phân tán khơng khí qua vòi phun : Th ờng đ ợc sử dụng để xử lý n ớc thải chứa tạp chất tan dễ ăn mòn vật liệu chế tạo thiết bị c giới (b m, tuabin) với chi tiết chuyển động Ü Tuyển phân tán khơng khí qua x p, chụp x p X Tuyển khơng khí qua x p, chụp hút có u điểm so với biện pháp tuyển khác , cấu tạo ngăn tuyển gi ng nh cấu tạo aeroten, t n điện năng, khơng cần thiết bị c giới phức tạp, có lợi xử lý n ớc thải có tính xâm thực cao X Khuyết điểm biện pháp tuyển : lỗ x p, chụp x p ch ng bị tắt làm tăng tổn thất áp lực, khó chọn vật liệu x p đáp ứng yêu cầu kích th ớt bọt khí 3.3.2.3 Tuyển v i tách khơng khí t n c (tuyển chân khơng ; tuyển khơng áp; tuyển có áp b m hỗn hợp khí n c) Biện pháp đ ợc sử dụng rộng rãi với n ớc thải chứa chất bẩn kích th ớt nh cho phép tạo bọt khí nh Thực chất biện pháp tạo dung dịch (n ớc thải) bão hồ khơng khí Sau khơng khí tự tách kh i dung dịch dạng bọt khí cực nh Khí bọt khí lên bề mặt kéo theo chất bẩn Tuyển với tách khơng khí từ n ớc phân biệt thành : tuyển chân không, tuyển khơng áp, tuyển nồi có áp b m hỗn hợp khí - n ớc 3.3.2.4 Tuyển điện, tuyển sinh học hoá học Ü Tuy n n i điện Khi dòng điện chiều qua n ớc thải, điện cực (catot)sẽ tạo khí hydro Kết n ớc thải đ ợc bão hồ bọt khí lên kéo theo chất bẩn không tan tạo thành váng bọt bề mặt Ngoài n ớc thải chứa chất bẩn khác chất điện phân dịng điện qua làm thay đổi thành phần hố học tính chất n ớc, trạng thái chất khơng tan có q trình điện ly, phân cực, điện chuyển oxy hố khử xãy C ờng độ trình phụ thuộc vào yếu t : Trang 86 Bài giảng Kỹ thuật xử lý n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn X Thành phần hoá học n ớc thải X Vật liệu điện cực (tan khơng tan) X Các thơng s dịng điện : điện thế, c ờng độ, điện trở suất Ü Tuy n n i sinh học hoá học Dùng để cô đặc từ bể lắng dợt Cặn từ bể lắng đợt đ ợc tập trung vào bể đặc biệt vào đ ợc 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 đ ợc độ ẩm tới 80 % 3.4 PH NG PHÁP H P TH Ph ng pháp đ ợc dùng để loại b hết chất bẩn hoà tan vào n ớc mà ph ng pháp xử lý sinh học ph ng pháp khác không loại b đ ợc với hàm l ợng nh Thơng th ờng hợp chất hồ tan có độc tính cao chất có mùi vị màu khó chịu Các chất hấp thụ th ớng dùng là: than hoạt tính, đất sét silicagel, keo nhôm, s chất tổng hợp chất thải sản xuất nh xỉ mạ sắt,… Trong s này, than hoạt tính đ ợc dùng phổ biến Các chất hữu c kim loại nặng chất màu dễ bị than hấp thụ L ợng chất hấp thụ tuỳ thuộc vào khả hấp thụ chất hàm l ợng chất bẩn n ớc thải Các chất hữu c bị hấp thụ: phenol, allcyllbenzen, sunfonicacid, thu c nhuộm, hợp chất th m Sử dụng ph ng pháp hấp thụ hấp thụ đến 58 – 95% chất hữu c màu Ngoài ra, để loại kim loại năng, chất hữu c , vô c độc hại ng ời ta cịn dùng than bùn để hấp thụ ni bèo tẩy mặt hồ 3.5 X LÝ B NG PH NG PHÁP H P PH Ph ng pháp hấp phụ đ ợc sử dụng rộng rãi để xử lý n ớc thải chứa kim loại chất bẩn khác Có thể dùng để xử lý cục n ớc hàm l ợng chất nhiễm bẩn nh xử lý triệt để n ớc thải qua xử lý sinh học qua biện pháp xử lý hoá học Hiện t ợng tăng nồng độ chất tan bề mặt phân chia hai pha gọi t ợng hấp phụ Hấp phụ diễn bề mặt biên giới hai pha l ng khí, pha l ng pha rắn 3.5.1 C sở trình h p ph Hấp phụ chất bẩn hoà tan kết di chuyển phân tử chất từ n ớc vào bề mặt chất hấp phụ d ới tác dụng tr ờng lực bề mặt Tr ờng lực bề mặt gồm có hai dạng : Ü Hyđrat hố phân tử chất ta, tức kà tác dụng t hoà tan với phân tử n ớc Ü Tác dụng t chất rắn ng hỗ phân tử chất rắn ng hỗ phân tử chất bẩn bị hấp phụ với phân tử bề mặt Khi xử lý n ớc thải ph ng pháp hấp phụ loại đ ợc phân tử chất không phân ly thành ion sau loại đ ợc chất phân ly Khả hấp phụ chất bẩn n ớc thải phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ Nhiệt độ thấp trình hấp phụ xãy mạnh nh ng q cao diễn q trình khứ hấp phụ Trang 87 Bài giảng Kỹ thuật xử lý n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Chính ng ời ta dùng nhiệt độ để phụ hồi khả hấp phụ hạt rắn cần thiết 3.5.2 Ch t h p ph Những chất hấp phụ : than hoạt tính, silicagel, nhựa tổng hợp có khả trao đổi ion, cacbon sunfua, than nâu, than bùn, than c c, đôlômit, cao lanh, tro dung dịch hấp phụ l ng Bông cặn chất keo tụ (hydroxit kim loại) bùn hoạt tính từ bể aeroten có khả hấp phụ 3.5.3 Phân lo i h p ph Ng ời ta phân biệt hai kiểu hấp phụ : hấp phụ điều kiện tĩnh hấp phụ điều kiện động Ü H p ph u kiện tĩnh: Là không cho chuyển dịch t ng đ i phân tử n ớc so với phân tử chất hấp phụ mà chúng chuyển động với Ü H p ph u kiện đ ng Là chuyển động t ng đ i phân tử n ớc so với phân tử chất hấp phụ Hấp phụ điều kiện động trình diễn cho n ớc thải lọc qua lớp vật liệu lọc hấp phụ Thiết bị để thực q trình gọi thùng lọc hấp phụ hay gọi tháp hấp phụ S đồ tháp lọc hấp phụ Dùng phèn để điều chỉnh pH n ớc thải dẫn vào tháp; 2,3,4-tháp chứa than hoạt tính 3.6 X LÝ N C TH I B NG PH NG PHÁP TRÍCH 3.6 Nguyên lý c b n Trong hỗn hợp hai chất l ng khơng hồ tan lẫn nhau, chất thứ ba khác hoà tan hai chất l ng theo quy luật phân b Nh n ớc thải chứa chất bẩn, đ a vào dung mơi khuấy chất bẩn hồ tan vào dung môi theo quy luật phân b nói nồng độ chất bẩn n ớc giảm Tiếp tục tách dung môi kh i n ớc n ớc thải coi nh đ ợc làm Ph ng pháp tách chất bẩn hoà tan nh gọi ph ng pháp trích ly Hiệu suất xử lý n ớc thải tuỳ thuộc vào khả phân b chất bẩn dung môi, giá trị hệ s phân b hay khả trích ly dung mơi 3.6.2 Kỹ thuật trích ly Kỹ thuật trích ly tiến hành nh sau : cho dung môi vào n ớc thải trộn đạt trạng thái cân Tiếp cho qua bể lắng Do chênh lệch trọng l ợng riêng nên hỗn hợp phân hai lớp dễ tách biệt chúng ph ng pháp c học Trang 88 Bài giảng Kỹ thuật xử lý n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Nếu trích ly lần mà khơng đạt yêu cầu tách chất bẩn kh i n ớc thải phải trích ly nhiều lần Nếu dung mơi có tỉ trọng bé h n tỉ trọng n ớc thải dẫn n ớc thải từ xu ng dung môi từ d ới lên Ng ợc lại dung mơi có tỉ trọng lớn h n tỉ trọng n ớc thải cho n ớc chuyển động từ d ới lên, dung môi từ xu ng 3.6.3 Phân lo i Ü Tháp trích ly v i vịng tiếp xúc (vịng đệm) Tháp trích ly với vịng đệm đ ợc 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 môi dẫn vào tháp qua vòi phun Chiều cao tháp th Ü Tháp trích ly ki u vịi phun tia ng lấy 6m Đ i với vòi phun, mức độ phân tán dung mơi nhờ vịi phun yếu t định Nếu chọn loại vịi phun, kích th ớt điều kiện cơng tác đạt đ ợc mức độ phân tán cao Ü Tháp trích ly v i đĩa roto quay Tháp trích ly với đĩa rôto tháp trụ, theo chiều cao chia thành nhiều ngăn vách trích ly đ ợc chất bẩn dạng nhũ t ng n ớc thải Hiệu suất khả vận chuyển cũa thiết bị trích ly tuỳ thuộc vào kích thứ t bên : đừ ng kính tháp, đ ờng kính đĩa, đ ờng kính vịng stato chiều cao ngăn Ü Tháp trích ly ki u rung Tháp trích ly kiểu rung tạo tháp pha n ớc – dung môi đ ợc phân tán khuấy trộn nhờ chuyển động thẳng, vòng dọc theo trục tháp Ü Tháp trích ly ki u l ng – tr n Tháp trích ly kiểu lắng trộn đ ợc dùng với l u l ợng lớn s 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 n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 3.7 X LÝ N C TH I B NG PH NG PHÁP TRAO Đ I Ph ng pháp trao đổi ion đ ợc ứng dụng để xử lý nứ c thải kh i kim loại nh Zn, Cu, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn,… nh hợp chất Asen, Photpho, Xyanua chất phóng xạ Ph ng pháp cho phép thu hồi kim loại có giá trị đạt đ ợc mức độ xử lý cao Vì ph ng pháp để ứng dụng rộng rãi để tách mu i xử lý n ớc cấp nứ c thải 3.7.1 M t số khái niệm v trình trao đ i ion Trao đổi ion q 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 hồn tồn khơng tan n ớc Các chất có khả hút ion d ng 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 nh ion trao đổi cation anion ng ời ta gọi chúng ionit l ỡng tính 3.7.2 Các ch t trao đ i ion Các chất trao đổi tion chất vơ v hay hữu c có nguồn g c tự nhiên hay tổng hợp nhan tạo Nhóm chất trao đổi ion vơ c tự nhiên gồm có zeolit, kim loại khống chất, đất sét, fenspat, chất mica khác nhau,… Ü Các chất chứa nhôm silicat loại : Na20.Al2O3.nSiO2.mH2O Ü Các chất florua apatit [Ca5(PO4)3]F hydroxyt apatit [Ca5(PO4)3]OH Ü Các chất có nguồn g c từ chất vô c tổng hợp gồm silicagel, permutit (chất làm mềm n ớc) , Ü Các chất trao đổi ion hữu c có nguồn g c tự nhiên gồm axut humic đất (chất mùn) than đá, chúng mang tính axit yếu Ü Các chất trao đổi ion hữu c 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 C sở trình trao đ i ion C chế trao đổi ion gồm giai đoạn sau : Ü Di chuyển ion A từ nhân dòng chất thải l ng tới bề mặt lớp biên giới màng chất l ng bao quanh hạt trao đổi ion Ü Khuếch tán lớp ion qua lớp biên giới Ü Chuyển ion qua biên giới phân pha hạt nhựa trao đổi Ü Khuếch tán ion A bên hạt nhựa trao đổi tới nhóm chức trao đổi ion Ü Phản ứng hoá học trao đổi ion A B Ü Khuếch tán ion B bên hạt trao đổi ion tới biên giới phân pha Ü Chuyển ion B qua biên giới phân pha bề mặt màng chất l ng Ü Khuếch tán ion B qua màng Ü Khuếch tán ion B vào nhân dòng chất l ng 3.8 X LÝ B NG MÀNG Trang 90 Bài giảng Kỹ thuật xử lý n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Các kỹ thuật nh điện thẩm tích, thẩm thấu ng ợc, siêu lọc q trình t nganỳ đó`ng vai trò quan trọng xử lý n ớc thải ng tự khác Màng đ ợc định nghĩa pha đóng vai trị ngăn cách pha khác Nó chất rắn, gel (chất keo) tr ng nở dung môi chí chất l ng Việc ứng dụng màng để tách chất, phụ thuộc vào độ thấm hợp chất qua màng 3.8.1 Thẩm th u ng Ü Khái niệm c Thẩm thấu di chuyển tự phát dung môi từ dung dịch loãng vào dung dịch đậm đặc qua màng bán thấm áp suất định, cân đ ợc thiết lập áp suất đ ợc gọi áp suất thẩm thấu Ü C chế Ng ời ta cho nh chiều dày lớp phân tử n ớc bị hấp phụ hay lớn h n nửa đ ờng kính mao quản màng d ới tác dụng áp suất có n ớc qua ; mặt dầu kích thứ t nhiều ion nh h n kích th ớt phân tử nứ c Các màng hydrat cùa ion cản trở không cho chúng qua mao quản màng Kích th ớt lớp màng hydrat ion khác khác Ü Thiết bị Để thiết kế thiết bị thẩm thấu ng ợc ta cần biết thành phần s l ợng n ớc thải, nhiệt độ áp suất thẩm thấu 3.8.2 Siêu lọc Gi ng nh thẩm thấu ng ợc, trình siêu lọc phụ thuộc vào áp suất động lực đòi h i màng cho phép s cấu tử thấm qua giữ lại s cấu tử khác Điều khác biệt chỗ siêu lọc th ởng sử dụng để tách dung dịch có kh i l ợng phân tử bột có áp suất thẩm thấu nh (ví dụ vi khuẩn, tinh bột, đất sét,…) Còn thẩm thấu ng ợc th ờng đ ợc sử dụng để khử chất có kh i l ợng phân tử thấp áp suất thẩm thấu cao N ớc thải Siêu lọc Phần đậm đặc chứa chất hữu c N ớc chứa chất vô c Phần đậm đặc chứa chất vô c Thẩm thấu ng ợc N ớc mu i S đ kết h p siêu lọc thẩm th u ng c Khi sử dụng kết hợp thẩm thấu ng ợc siêu lọc làm đậm đặc phân tách chất hoà tan hữu c vô c n ớc thải Sau trình siêu lọc nhận đ ợc phần đậm đặc Trang 91 Bài giảng Kỹ thuật xử lý n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn chứa chất hữu c , cịn q trình thẩm thấu ng ợc nhận đ ợc phần đậm đặc chất vô c 3.8.3 Thẩm tách điện thẩm tách Phép thẩm tách trình phân tách chất rắn sử dụng khuếch tán không qua màng T c 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 đ lỗng; Dịng có nồng đ mđậm 3.8.4 X lý n c th i b ng ph ng pháp làm thoáng ch ng bay h i N ớc thải nhiều lĩnh vực cơng nghiệp (hố chất, sản xuất nhân tạo, sản xuất giấy – xenlulosza sunfat,…) chứa cáchất bẩn dễ bay h i mh hyđrosunfua, cacbon sunfua, metyl mecaptan, đisunfit, dimetyl sunfit,… Để xử lý loại n ớc thải ng i ta dùng ph ng pháp làm thoáng 3.8.4.1.Ph ng pháp làm thống Khi thổi khơng khí vào loại khí tr vào n ớc thải chứa chất bẩn hoà tan dễ bay h i, h i chất bẩn khuếch tán vào bọt khơng khí Nếu thời gian bọt đủ để đạt trạng thái cân chất bẩn n ớc bọt khí nồng độ chất bẩn bọt khí đ ợc xác định theo quy luật Henri T c độ hiệu suất khử chất bẩn bay h i n ớc thải tuỳ thụôc vào nhiều ỵếu t nh : nhiệt độ, mức độ phân tán khơng khí,c ờng độ làm thống, yếu t cấu tạo tháp khử khí, pH có mặt chất bẩn khác n ớc thải,… Thiết bị : Tháp khử khí với vật liệu tiếp xúc vòng sứ, chiều cao lớp vật liệu - m Có thể làm thống n ớc thải ph ng pháp tự nhiên hay nhân tạo (c ỡng bức): Làm thoáng tự nhiên đ ợc thực hồ lắng lộ thiên chất bẩn dễ bay h i bay theo mặt thoáng nứ c Vì hiệu suất khử thấp chíem nhiểu diện tích nên ph ng phát làm thống tự nhiên đ ợc sử dụng Khử khí ph ng pháp c ỡng gồm loại : tháp với vật kiệu tiếp xúc, thổi khơng khí nén vào lớp n ớc tháp chân không Trang 92 Bài giảng Kỹ thuật xử lý n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Tháp làm thoáng b ng khơng khí Thiết bị phu n ớc; Thiết bị hệ th ng thổi khí; màng phịng ngừa; ng xả cặn đáy; vòng rasing; Thủy tinh báo mực n ớc 3.8.4.2.Ph ng pháp ch ng bay h i Khi chất hữu c dễ bay h i với n ớc tạo thành hỗn hợp đẳng sơi ng ời ta dùnng ph ng pháp ch ng bay h i để tách chất bay theo h i n ớc Nhiều hỗn hợp đẳng sôi ng ng tụ hình thành lớp riêng biệt dễ dàng tách chất bẩn kh i dung dịch bão hoà Tuy nhiên nhiều chúng khơng hình thành lớp riêng biệt độ hồ tan lớp ng ng với chất bẩn lớn Những hỗn hợp sử dụng trực tiếp sử dụng sau xử lý ph ng pháp trích ly 3.8.5 X lý n c th i b ng ph ng pháp oxi kh Các chất bẩn n ớc thải công nghiệp chứa chất bẫn dạng hữu c vô c Dạng hữu c bao gồm đam, mỡ đ ờng, chất chứa phenol, nit , Đó chất bị phân huỷ vi sinh xử lý ph ng pháp sinh hoá Nh ng có s chất có ngun t khơng thể xử lí đ ợc ph ng pháp sinh hố (đó kim loại nặng nh địng, chì, noken, coban, sắt, mangan, crom, ) Vì để xử lý chất độc hại, ng ời ta th ờng dùng ph ng pháp hoá học hoá lý, đặt biệt thơng dụng ph ng pháp oxy hố khử 3.8.5.1.Oxy hoá b ng Clo Clo chất có chứa Clo hoạt tính chất oxy hố lợi dụng để tách H2S, hyđrosunfit, hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua kh i n ớc thải 3.8.5.2 Oxy hoá b ng hyđro peoxit Hyđro peoxit H2O2 chất l ng khơng màu trộn lẫn với n ớc tỉ lệ H2O2 đ ợc dùng để oxy hoá nitrit , aldehit, phenol, xyanua, chất thải chứa l u huỳnh chất nhuộm mạnh Trang 93 Bài giảng Kỹ thuật xử lý n ớc thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 3.8.5.3.Oxy hoá b ng oxy khơng khí Ngồi chức oxy khơng khí đ ợc sử dụng để tách sắt kh i n ớc cấp, oxy cịn sử dụng để oxy hố sunfua n ớc thải nhà máy giấy, chế biến dầu m Q trình oxy hố hyđrosunfua thành sunfua l u huỳnh diễn qua giai đoạn thay đổi hoá trị l u 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 S 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 n ớc thải; B m; 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 b ng pyroluzit Pyroluzit th ờng đ ợc 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` t i u nh sau :L ợng MnO2 tiêu t n : MnO2 lần so với l ợng tính tốn theo lý thuyết : độ axit n ớc 30 – 40 g/l ; nhiệt độ n ớc 70oC - 80oC Quá trình oxy hoá th ờng đ ợc tiến hành cách lọc n ớc thải qua lớp vật liệu MnO2 buộc khuấy trộn n ớc thải với vật liệu MnO2 3.8.5.5.Ozon hóa Ph ng pháp dùng để khử tạp chất nhiễm bẩn, khử màu, khử vị lạ có n ớc Q trình oxy hố làm n ớc thải kh i phenol, sản xuất dầu m , H2S, hợp chất Asen, chất hoạt động bề mặt, xyanua, chất nhuộm, Trong xử lý ozon, hợp chất hữ c bị phân huỷ xãy khử trùng đ i với n ớc Các vi khuẩn bị chết nhanh so với xử lý clo vơi nghìn lần 3.8.6 X lý n c th i b ng ph ng pháp điện hoá Các ph ng pháp điện hoá cho phép thu hồi từ n ớc thải sản phẩm có giá trị s đồ công nghệ t ng đ i đ n giản tự động hố Khơng cần sử dụng tác nhân hoá học, nh ợc điểm tiêu hao điện Gồm ph ng pháp sau : Oxy hoá anot khử catot Đông tụ điện Tuyển điện Trang 94