Báo cáo thực hành xử lý nước bằng phương pháp keo tụ

Xác định khối lượng riêngMẫu chất thải rắn sử dụng để xác định khối lượng riêng có thể tích khoảng 500 lít sau khi xáo trộn đều bằng kỹ thuật “một phần tư”..  Bước 5: Trừ khối lượng cân

Trong nước phần lớn các hạt có kích thước lớn dễ dàng loại ra bằng phương pháp cơ học Tuy nhiên, phương pháp này không loại bỏ được các hạt keo và hạt phân tán nhỏ trong nước Do đó, để xử lý chúng áp dụng phương pháp keo tụ và tạo bông nhằm gia tăng hiệu quả của quá trình lắng và lọc.

Xác định các thông số tối ưu:  pH tối ưu.

 Liều lượng phèn tối ưu  Vận tốc khuấy tối ưu  Thời gian khuấy tối ưu.

2 Mô hình, thiết bị, dụng cụ, hóa chất2.1 Mô hình

Thiết bị Jartest được dùng để khảo sát khả năng keo tụ thành phần cặn lơ lửng trong nước thải Mô hình gồm một giàn môtor khuấy với cánh phẳng Tốc độ khuấy có thể điều chỉnh trong khoảng 0 – 200 vòng/phút Mỗi cánh khuấy được đặt trong một beaker có chứa mẫu nước cần phân tích.

1

Hình 2.1 Mô hình Jartest trong phòng thí nghiệm

3.1 Xác định liều lượng phèn sơ bộ

 Lấy một thể tích nước xác định (500 – 1000 ml) cho vào cốc và cho phèn nhôm vào với lượng tăng dần lên.

 Sau mỗi lần tăng thêm lượng phèn nhôm, khuấy trộn nhanh 1 phút, sau đó khuấy chậm 3 phút.

 Tăng dần lượng phèn đến khi keo tụ tạo thành kết tủa, ghi nhận hàm lượng phèn này.

2

3.2 Xác định pH tối ưu

 Cho nước vào beaker (500 hoặc 1000 mL) – sử dụng 6 beaker

 Hiệu chỉnh pH: sử dụng NaOH hoặc HCl hiệu chỉnh pH trong khoảng: (pH: 5.0; 5.5; 6.0; 6.5; 7.0; 7.5)

 Cho chất keo tụ vào với liều lượng như (5 - 10 mg/L)

 Khuấy nhanh với vận tốc 100 - 150 vòng/phút (khuấy trong vòng1 phút)  Khuấy chậm với vận tốc 25 – 30 vòng/phút (15 – 20 phút)

 Để yên trong vòng 30 – 45 phút  Đo độ đục từng beaker

 Mẫu nào cho giá trị độ đục thấp nhất ứng với giá trị pH tối ưu

3.3 Xác định liều lượng phèn tối ưu

 Lập lại các bước như trên.

 Chỉnh pH về tối ưu bằng HCl hoặc NaOH  Cho chất keo tụ vào với liều lượng khác nhau  Các bước còn lại giống như trên.

 Mẫu nào cho giá trị độ đục thấp nhất ứng với giá trị liều lượng phèn tối ưu.

3.4 Xác định vận tốc khuấy tối ưu

 Thực hiện các bước tương tự như trên  Cho vào với liều lượng phèn tối ưu  Chỉnh về pH tối ưu

 Khuấy nhanh với vận tốc 100 - 150 vòng/phút (khuấy trong vòng 1 phút)  Khuấy chậm (với vận tốc 10, 15, 20, 25, 30, 35 vòng/phút)

 Các bước còn lại tương tự.

3.5 Xác định thời gian khuấy tối ưu

 Thực hiện các bước như trên.

 Thay đổi thời gian khuấy: (5, 10, 15, 20, 25, 30 phút) Chú ý:

 Trong quá trình thí nghiệm, quan sát hiện tượng tạo bông và lắng cặn trong các beaker);

 Liều lượng phèn tối ưu là liều lượng phèn cho bông cặn tốt nhất, chất lượng nước là nhỏ nhất (độ màu, độ đục, SS, COD , CODtcht,….).

3

4 Kết quả

4

Bài 2 Phân tích thành phần chất thải rắn

Thành phần của chất thải rắn không mang tính chất đồng nhất Do đó việc xác định thành phần của các chất thải không phải là công việc đơn giản Trình tự tiến hành như sau:

5

 Mẫu chất thải rắn ban đầu được lấy từ khu vực nghiên cứu có khối lượng khoảng 100-250kg Đổ đóng rác tại một nơi độc lập riêng biệt, xáo trộn đều bằng cách vun thành đống hình côn nhiều lần Khi mẫu đã trộn đều đồng nhất chia hình côn làm 4 phần bằng nhau.

 Kết hợp 2 phần chéo nhau và tiếp tục trộn đều thành 1 đống hình côn Tiếp tục thực hiện bước trên cho đến khi đạt được mẫu thí nghiệm có khối lượng khoảng 20-30kg để phân tích thành phần.

 Mẫu rác sẽ được phân loại thủ công, bằng tay Mỗi thành phần sẽ được đặt vào mỗi khay tương ứng Sau đó đem cân các khay và ghi khối lượng của các thành phần Để có số liệu các thành phần chính xác, các mẫu thu thập nên theo từng mùa trong năm.

3.2 Xác định khối lượng riêng

Mẫu chất thải rắn sử dụng để xác định khối lượng riêng có thể tích khoảng 500 lít sau khi xáo trộn đều bằng kỹ thuật “một phần tư” Các bước tiến hành như

 Bước 1: Đổ nhẹ mẫu chất thải rắn vào thùng thí nghiệm có thể tích đã biết (tốt nhất là thùng có thể tích 100 lít) cho đến khi chất thải đầy đến miệng thùng  Bước 2: Nâng thùng lên cách mặt sàn khoảng 30 cm và thả rơi tự do xuống 4

 Bước 3: Đổ nhẹ mẫu chất thải rắn vào thùng thí nghiệm để bù vào chất thải đã nén xuống.

 Bước 4: Cân và ghi khối lượng của cả thùng thí nghiệm và chất thải rắn  Bước 5: Trừ khối lượng cân được ở trên cho khối lượngcủa cả thùng thí nghiệm

ta được khối lượng của phần chất thải rắn thí nghiệm.

 Bước 6: Chia khối lượng tính từ bước trên cho thể tích của thùng thí nghiệm ta được khối lượng của phần chất thải rắn thí nghiệm.

 Bước 7: Lập lại thí nghiệm ít nhất 2 lần để có giá trị khối lượng riêng trung bình.

3.3 Xác định độ ẩm

 Độ ẩm của chất thải rắn được biểu diễn bằng 2 phương pháp: Phương pháp khối lượng ướt và phương pháp khối lượng khô:Phương pháp khối lượng ướt độ ẩm trong một mẫu được thể hiện như là phần trăm khối lượng ướt của vật liệu.

6

Phương pháp khối lượng khô độ ẩm trong một mẫu được thể hiện như phần trăm khối lượng khô vật liệu Phương pháp khối lượng ướt được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực quản lý chất thải rắn bởi vì phương pháp có thể lấy mẫu trực tiếp ngoài thực địa

 Độ ẩm của chất thải rắn được xác định theo công thức: w = () 100

Trong đó :  w - Độ ẩm, %

 G1 - Khối lượng của mẫu ban đầu, kg  G2 - Khối lượng của mẫu sau khi sấy ở 105 Co

3.4 Xác định tổng hàm lượng chất rắn bay hơi (TVS)

 TVS của chất thải rắn được xác định theo công thức: TVS= (G3-G2)*100% / G2

Trong đó :

 G3 - Khối lượng của mẫu sau khi nung ở 500 C , kg0

 G2 - Khối lượng của mẫu sau khi sấy ở 105oC.

3.5 Xác định lượng phát thải bằng phương pháp đếm tải

 Trong phương pháp này số lượng xe thu gom, đặc điểm và tính chất của chất thải tương ứng (loại chất thải, thể tích ước lượng) được ghi nhận trong suốt một khoảng thời gian xác định Khối lượng chất thải phát sinh trong thời gian khảo sát (gọi là khối lượng đơn vị) sẽ được tính toán bằng cách sử dụng các số liệu thu thập tại khu vực nghiên cứu trên và các số liệu đã biết trước.

 Cách tiến hành:

 Xác định ranh giới khu dân cư tiến hành thí nghiệm, điều tra xác định dân số trong khu vưc: N

 Theo dõi số lượng chất thải rắn thu gom được (tính theo m ) hàng ngày V/m3 3  Tính toán tiêu chuẩn thải rác Q=V/N (m /người.ngày đêm)3

7

4 Kết quả

Bài 3 Xác định nhiệt trị của chất thải rắn1 Chuẩn bị mẫu phân tích

 Mẫu phải được cắt, trộn đều và nghiền nhỏ bằng thiết bị nghiền hoặc giã nhỏ đến kích thước 0,25mm

 Đóng nén mẫu thành viên có kích thước khoảng (cao 0,5cm và đường kính 1cm, trọng lượng không quá 1gr).

 Sấy mẫu ở 105 C trong thời gian 4 - 8h.o

2 Kiểm tra và chuẩn bị thiết bị đo nhiệt trị

 Kiểm tra hệ thống đường dẫn khí; van khí; bình khí

 Kiểm tra hệ thống nước làm mát (thể tích nước, nhiệt độ nước: khoảng 17oC)

3 Vận hành thiết bị

 Mở van dẫn khí, điều chỉnh áp suất khí đến vạch quy định ( áp suất = 30bar)  Mở hệ thống làm mát (Bật công tắc nguồn) và đợi đến khi hệ thống làm mát ổn

định 17oC.

 Bật công tắc nguồn máy chính Lúc này buồng đo sẽ tự động mở ra.

4 Cách lắp đặt bom phân hủy mẫu

 Cân mẫu đã chuẩn bị ở trên khoảng 0,5 đến 1g mẫu  Mở bom đốt mẫu bằng thiết bị chuyên dụng

 Nối dây mồi bằng cotton (dây dẫn được nối từ thanh gia nhiệt phải tiếp xúc với mẫu đã được đặt trong chén nung

 Lắp bom phân hủy mẫu vào buồng đo của thiết bị

5 Cài đặt thông số trước khi đo mẫu (thao tác trực tiếp trên màn hình)

 Sau khi hoàn thành bước 4.

 Bấm vào Menu - Maint - bấm vào mũi tên xuống và chọn mục Close MC  Thiết bị sẽ đóng buồng đốt lại.

 Vào Sample sẽ xuất hiện các mục sau:

 Weighed – in quant: Nhập khối lượng mẫu cân thực tế vào  Ấn nút Tab để chuyển đến mục khác

 mục QExtran1: 50 (lượng nhiệt trị của sợi dây mồi cotton)  mục QExtran2: Để trống

 Sample name: Đặt tên chương trình (bằng số ký hiệu)  mục User: để trống hoặc đặt tên mẫu (bằng số ký hiệu)

9

 mục Calibration: Để trống (Chỉ dùng trong trường hợp đo chuẩn hóa mẫu)  mục Ok Bấm trên bàn phím chọn Ok.

 Vào mục Start mẫu và đợi khoảng 3 phút, máy sẽ hút nước từ bộ phận làm lạnh và đưa vào buồng đốt để giảm nhiệt.

 Máy tự động chạy và cho kết quả sau 20 phút.

6 Kết quả

10

Bài 4 Xử lý màu bằng phương pháp hấp phụ1 Dụng cụ

 5 bình phản ứng dung tích 5l  Ống đong, cốc đong, bình tam giác  Đũa thủy tinh

 Cân điện tử

 Hóa chất điều chỉnh pH: HCl 0,01M và NaOH 0,01M

2 Hóa chất

 5 kg than hoạt tính nghiền nhỏ  Phẩm màu: Xanh metyl len 5%  NaOH, HCl để điều chỉnh pH

3 Tiến hành thí nghiệm3.1 Xác định pH tối ưu

 Pha phẩm màu xanhmetylen với nồng độ từ 100mg/l vào các cốc khác nhau  Lấy 2ml mẫu đo độ truyền qua T tại bước sóng 470 tại máy trắc quang  Cho vào mỗi cốc 0,5 gam than,

 Điều chỉnh pH sao cho có các mẫu pH = 4, 6, 7,8,9

 Khấy bằng máy khuấy 50vòng /phút hoặc khuấy bằng tay trong vòng 40 phút  Sau đó lọc than bằng giấy lọc.

 Lấy dịch lọc đem đi đo độ truyền qua T tại bước sóng 470 tại máy trắc quang  Kết quả: Từ độ truyền qua T ta tính được mật độ quang D theo công thức:

D= 2-lgT D: Mật độ quang hay độ hấp phụ T: độ truyền suốt (T%)

 Mật độ quang tỉ lệ với nồng độ phẩm màu trong dung dịch nên ta có thể tính đại lượng hấp phụ theo công thức:

a = V(D -Doc )/m Trong đó:

V: thể tích nước ô nhiễm trong thiết bị hấp phụ (m3); D0: Mật độ quang trong nước ban đầu (g/l); Dc : Mật độ quang của dung dịch sau khi hấp phụ, g/l; m : lượng chất hấp phụ (g)

11

3.2 Xác định lượng than tối ưu

 Pha phẩm màu xanhmetylen với nồng độ từ 100mg/l vào các cốc khác nhau  Lấy 2ml mẫu đo độ truyền qua T tại bước sóng 470 tại máy trắc quang  Điều chỉnh về pH tối ưu

 Cho vào mỗi cốc lượng than thay đổi 0,5g, 1g, 1,5g….

 Khấy bằng máy khuấy 50vòng /phút hoặc khuấy bằng tay trong vòng 40 phút  Sau đó lọc than bằng giấy lọc

 Lấy dịch lọc đem đi đo độ truyền qua T tại bước sóng 470 tại máy trắc quang  Kết quả: Từ độ truyền qua T ta tính được mật độ quang D theo công thức:

D= 2-lgT D: Mật độ quang hay độ hấp phụ T: độ truyền suốt (T%)

 Mật độ quang tỉ lệ với nồng độ phẩm màu trong dung dịch nên ta có thể tính đại lượng hấp phụ theo công thức

a = V(D -D )/moc

Trong đó:

V: thể tích nước ô nhiễm trong thiết bị hấp phụ (m3); D0: Mật độ quang trong nước ban đầu (g/l); Dc : Mật độ quang của dung dịch sau khi hấp phụ, g/l; m : lượng chất hấp phụ (g)

3.3 Xác định thời gian hấp phụ tối ưu

 Pha phẩm màu xanhmetylen với nồng độ 100mg/l  Điều chỉnh về pH tối ưu

 Lấy 2ml mẫu đo độ truyền qua T tại bước sóng 470 tại máy trắc quang  Cho vào mỗi cốc 0,5 gam than

 Khấy bằng máy khuấy 50vòng /phút hoặc khuấy bằng tay trong vòng 20 phút, 40 phút, 60 phút.

 Sau đó lọc than bằng giấy lọc

 Lấy dịch lọc đem đi đo độ truyền qua T tại bước sóng 470 tại máy trắc quang

12

Bài 5 Xử lý nước bằng phương pháp trao đổi ion1 Mục đích thí nghiệm

 Khả năng làm mềm nước của hạt nhựa.

 Xác định khả năng trao đổi của hạt nhựa theo thời gian  Khảo sát ảnh hưởng của pH lên quá trình trao đổi ion  Xác định dung lượng trao đổi của hạt nhựa

5.1 Xác định khả năng trao đổi của hạt nhựa

 Chuẩn bị mẫu nước có chứa ion Ca và ion Cl2+

- Cho hạt cation vào cột trao đổi với liều lượng 5g  Bơm nước qua cột trao đổi ion với Q =10L/h

14

 Lấy nước trong sau khi trao đổi và xác định hàm lượng Ca , Cl còn lại trong mẫu.

5.2 Khả năng khử sắt của hạt cation

 Chuẩn bị mẫu nước có chứa hàm lượng Fe  Xác định hàm lượng Fe có trong mẫu nước  Cho hạt cation vào cột trao đổi ion.

 Bơm mẫu nước qua cột trao đổi ion với Q = 10L/h

 Lấy phần nước trong sau khi qua cột trao đổi ion đem xác định hàm lượng Fe còn lại.

5.3 Khảo sát sự ảnh hưởng của pH lên quá trình trao đổi ion

 Chuẩn bị mẫu nước

 Xác định độ cứng tổng trong mẫu nước (độ cứng trong nước cần thí nghiệm > 300 mgCaCO3/L).

 Cho hạt cation mỗi cột trao đổi với liều lượng là 5g.

 Dùng HCl :1N hoặc NaOH :1N điều chỉnh pH của mẫu nước thay đổi như sau: 3.0; 4.0; 5.0; 6.0; 7.0; 8.0.

 Bơm nước qua cột trao đổi ion với Q = 10L/h.

 Lấy phần nước trong sau khi qua cột trao đổi đem phân tích độ cứng còn lại

Bài 6 Lọc nước1 Mục đích thí nghiệm

 Lọc là quá trình nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định, đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép (nhỏ hơn hoặc bằng 3 mg/l).

 Hai thông số đặc trưng của quá trình lọc là: tốc độ lọc và chu kỳ lọc:

 Tốc độ lọc: là lượng nước được qua lọc trong một đơn vị diện tích bề mặt của bể lọc trong một đơn vị thời gian (m/h).

 Chu kỳ lọc: là khoảng thời gian giữa hai lần rửa bể lọc (h).

 Xác định độ đục (SS) của nước trước khi thí nghiệm  Bậc bơm ly tâm, cho nước vào bể lọc (vặn van thật nhỏ).

 Lấy mẫu sau khi qua lọc ở các thời điểm 1; 5; 10; 15; 20; 25; 30;… phút đến khi độ đục hay SS trong nước tăng trở lại thì ngưng lọc.

 Điều chỉnh số lượng lớp vật liệu lọc: cát cỡ nhỏ, cát cỡ lớn, cát, sỏi cỡ nhỏ, sỏi cỡ lớn, than hoạt tính với mỗi lần bổ sung vật liệu lọc đo độ đục (SS) sau 10 phút.

18

 Điều chỉnh bề dày của các lớp vật liệu lọc thêm 3 cm, đo độ đục (SS) sau 10 phút.

5.2 Quá trình rửa lọc

 Sau khi lọc xong, cặn bẩn sẽ dính bám trên bề mặt vật liệu lọc làm chúng giảm hiệu quả lọc nước Chính vì vậy ta cần tiến hành rửa lọc.

 Điều chỉnh các van sao cho nước đi từ dưới lên (ngược lại với quá trình lọc)  Bậc bơm ly tâm, cho nước vào bể (nước đi từ dưới lên) Khi đó quá trình rửa

lọc diễn ra.

 Xả van trên để nước bẩn đi ra ngoài.

 Tiến hành rửa lọc đến khi nào thấy nước trong bể trong trở lại.

6 Kết quả

19

Bài 7 Vận hành SBR nước thải

 Lắp đặt, kết nối thiết bị thí nghiệm và máy bơm.

 Dùng nước thải sinh hoạt hoặc nước thải giả định (dung dịch chứa glucose, có bổ sung dinh dưỡng và nguyên tố khoáng), có giá trị COD = 500mg/l

 Bùn hoạt tính được lấy từ trạm xử lý nước thải, hoặc chuẩn bị bằng cách vận hành SBR ổn định 1 tuần trước khi thực hiện thí nghiệm.

3.2 Đặt thời gian làm việc của SBR

 Giai đoạn bơm nước: 10 phút  Giai đoạn sục khí: 150 phút  Giai đoạn lắng: 30 phút  Giai đoạn rút nước: 10 phút

 Giai đoạn nghỉ giữa hai chu kỳ: 10 phút

3.3 Lấy mẫu và phân tích

 Tiến hành lấy mẫu phân tích các chỉ tiêu COD và TS tại các mốc thời gian: 0, 30, 60, 90, 120, 150, 180 phút

4 Kết quả

21