Báo cáo thí nghiệm môn kỹ thuật xử lý nước cấp

BÀI 1: KHỨ SẮT TRONG NƯỚC NGẢM Nguyên lý của quá trình khử sắt là ôxy hóa sắt có hóa trị II Fe?' thành sắt có hoa tri III Fe** và tách chúng ra khỏi nước dưới dạng hyđroxyt sắt II: FeOH

= ad

DAI HOC QUOC GIA THANH PHO HO CHi MINH TRUONG DAI HQC BACH KHOA KHOA MOI TRUONG VA TAI NGUYEN

BAO CAO THI NGHIEM

Lớp: Kỹ thuật môi trường K20

MON: KY THUAT XU LY NUOC CAP

*®

‘

Danh sach thanh vién:

DAI HOC QUOC GIA THANH PHO HO CHÍ MINH TRUONG DAI HQC BACH KHOA KHOA MOI TRUONG VA TAI NGUYEN

BAO CAO THI NGHIEM

MON: KY THUAT XU LY NUOC CAP

GVHD: ThS Trần Thị Phi Oanh

3 Nguyễn Lê Cao Thiên 1652568

4 Nguyễn Hoang Phuong Tuan 2012343

BANG PHAN CONG NHIEM VU

STT HO VA TEN MSSV NHIEM VU BAO CAO

1 Trương Khải Nguyên 2011716 | Bai 2: Trao đôi ion

2 Giang Thi Mong Nhu 2011773 | Bài 4: Phân tích chất lượng

nước qua hệ thống lọc nước RO + Tổng hợp báo cáo

3| Nguyễn Lê Cao Thiên 1652568 | Bài 1: Khử sắt trong nước

ngầm

4 Nguyễn Hoàng Phương Tuấn | 2012343 | Bai 3: Thí nghiệm Jartest

MỤC LỤC BÀI 1: KHỬ SÁT TRONG NƯỚC NGÂẬM - 5 T12 1 re 6

1 Mục đích thí nphiệm - 2 22 122122211211 1211521 1111111111121 1181112111112 1 1251 kg 6

II Cơ sở lý thuyẾt c1 T1 E1 1 H11 111 1211211111111 ngày 6

1 Khử sắt bằng phương pháp làm thoáng: 5-1 SE E21 227221111111 xe 7

Bài 2: TRAO ĐÔI IÓN c2 1 1 112121121 121212121 cn ra 25

IL MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM -. 222 2211E12111211211 1 111011212121 re 25

I CO s04: 2511178 25

II QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM - 2S 1 127112122177121122 71.1112 rrre 26

IV CHUẨN BỊ St 1121 1 110122121 11111 g1 ng ng tra 29

V KẾT QUẢ c1 22112212111 T1 211112211121 11tr 31 BAI 3: THI NGHIEM JARTEST.ooeccccccccccccsscsseesecseessesseesesseeseetenseesseesesesseessee 37

I MUC DICH THI NGHIEM(2 oo ecccecccccsccsccecceseessesssesceserseessesssesecsnssesecensesseveeseee 37

I CO s04: 2511178 37

Il CAC YEU TO ANH HUONG DEN QUÁ TRÌNH KEO TỤ: 38

IV QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM: - 2 St 2221211211 112712211 2111221 112 5 c1 tru 41

II MỘT SÓ ỨNG DỤNG CỦA RO - c1 211 11211212121 111g 51

IV QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM - + 221 SE11E1221211111221112111171 2 EErre 51 NN):ÿ.009)009.\08:hằaadidiÁÍ 57

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1-1: Sơ đồ giản mưa 5S S2 21 19112112111121121 1111212121 12211121 ce rau 9

Hình 1-2 Cách vận hành mô hình thí nghiệm 2 - 22 2£EEE2£E2£Et2Zz£Zc£szze2 11 Hình 1-3 Cách vận hành mô hình thí nghiệm 2 - 22 2E£E# E2£Et2Zz£Zczszze2 12

Hình 1-4 Phương trình đường chuẩn Ee 22-22 2 22222EEE121221221 11221212121 2c2e2 13

Hình 1-5 Lưu đồ phương pháp xác định sắt 2 S5 SE E122121111121 22 2.e 18

Hình 1-6 Sơ đồ xử lý chung 5c 21 1 121211112112121111 121212112121 re 21

Hình 1-7 Sơ đề xử lý nồng độ sắt cao Ta HT TT ng HH Hye 22

Hinh 2-1 Lưu đồ phân tích Ca2”+ 2-52 2S 219232211271271211171127121121121121 2112 2.6 27 Hình 2-2 Lưu đồ phân tích độ cứng tông - 2-52 52 212121 1271211221211121 11 c2 27 Hình 2-3 Lưu đồ phân tích SO4- 52-21 121 1521 1211211211212111 11120121 ray 28 Hình 2-4 Lưu đồ phân tích C]- 2 + 21 S2E12E1525212712111111111 111011121 1 1 xe 28 Hinh 2-5 Đường chuẩn SO4 2-22 S2221S2152112112212112212711211211211 2111.1222 cr2 29 Hinh 2-6 Đường chuẩn NH4-+ 22 s22 2515215711211211271211212211212111 1.1121 2E r2 30 Hình 3-1 Đường chuẩn độ đục -2- 2221221921 521221127122521211112112111121 12121 ce 42 Hình 3-2 Lưu đồ phân tích COD bằng phương pháp KMnO4 55c 43 Hinh 3-3 Lưu đồ phân tích mẫu trắng COD KMnO4 - 2-2222 SEE2E2222222c22 44 Hình 3-4 Biểu đồ thế hiện tương quan giữa pH với độ màu, COD -: 46 Hình 3-5 Biểu đồ thể hiện tương quan giữa liều lượng phèn với độ màu, COD và

1 48 Hình 4-1 Sơ đồ hệ thống loc nue ROL ao 51

Hình 4-2 Lưu đồ phân tích độ cứng tông - 2-52 52 212111 1271112112112 e2 53 Hình 4-3 Lưu đồ phân tích SO4 -2- 22222 2S122125122152122121127127122212112 2 ty 53 Hình 4-4 Lưu đồ phân tích COD KMnO4 2- 2-22 2212212221 212211212212 22272122.Ee2 54 Hình 4-5 Lưu đồ phân tích COD KMnO4 mẫu trắng 2 2222 SEE2E22222x2ce2 55 Hình 4-6 Lưu đồ phân tích NO2 -.- 5 221 222152122112112112712117112121121 212 cre 56 Hình 4-7 Lưu đồ phân tích NH4 - 5-22 S2219212221211271271221211271211221 21.2 c tre 56 Hinh 4-§ Lưu đồ phân tích CÏ- 2-22 22E221955221221122122521222111121111211 211222 57 Hình 4-9 Đường chuẩn SO4 bài RO - 52 52221 221221121122121122127121.2122 cty 61

BÀI 1: KHỨ SẮT TRONG NƯỚC NGẢM

Nguyên lý của quá trình khử sắt là ôxy hóa sắt có hóa trị II (Fe?') thành sắt có

hoa tri III (Fe**) và tách chúng ra khỏi nước dưới dạng hyđroxyt sắt II: Fe(OH)›, trong do Fe(OH); la chất keo tụ, dé dàng lắng đọng trong các bề lắng và bề lọc Tuy nhiên, nước ngầm thường không chứa ôxy hoà tan hoặc có hàm lượng ôxy hoa tan rất thấp Đề tăng nồng độ ôxy hoà tan trong nước ngầm, biện pháp đơn giản nhất là làm thoáng - lấy oxy của không khí dé oxy hoá sắt hoá tri (II) thành sắt hoá tri (IH) theo phản ứng:

4Fe2t+ 6H20 + 302 — 4Fe(OH):|

Khi đó sắt (II) hyđroxyt trong nước kết tủa thành bông cặn màu vàng và có thé tách ra khỏi nước một cách đễ dàng nhờ quá trình lắng lọc bằng nhiều lớp vật liệu lọc Đề tránh hiện tượng tắc ở bề lọc, rửa hoặc thay lớp vật liệu lọc khi đến chu ky Các phương pháp khử sắt

Hiện nay, có nhiều phương pháp khử sắt của nước ngầm, có thế chia làm ba nhóm chính như sau:

- Khử sắt bằng phương pháp làm thoáng

- Khử sắt bằng phương pháp dùng hoá chất

- Các phương pháp khử sắt khác

1 Khử sắt bằng phương pháp làm thoáng:

Thực chất của phương pháp khử sắt bằng làm thoáng là làm giàu oxy cho nước, tạo điều kiện dé oxy hoá Fe?" thành Fe”' thực hiện qua trình thuy phân để tạo thành hop chat ít tan Fe(OH); rồi dùng bể lọc để giữ lại Làm thoáng có thê là làm thoáng

tự nhiên hay làm thoáng nhân tạo Sau khi làm thoáng, quá trình oxy hoá Fe” và thuỷ phân Fe”' có thể xảy ra trong môi trường tự do, môi trường hạt hay môi trường xúc tác

Trong nước ngầm, sắt (II) bicacbonat là muối không bên vững, thường phân ly

theo dạng sau:

Fe(HCO:); 2HCO:” + Fe”

Nếu trong nước có oxy hoả tan, quá trình oxy hoá và thuý phân diễn ra như sau:

4Ee?' + O; + 10H;O <> 4Fe(OH); + 8H'

Đồng thời xảy ra phản ứng phụ:

H* + HCO* c› H;O + CO;

Tốc độ phản ứng được biêu diễn theo phương trình (phương trình của Just ) sau:

V=d¿¿=¿¿

Trong đó:

- V: vận tốc oxi hoá;

- [Fe2+]; [H+]; [02]: néng d6 cua cac ion Fe, H va oxi:

-K: hằng số tốc độ phản ứng, phụ thuộc vào nhiệt độ và chất xúc tác

Khi tất cả ion Fe2+ hoà tan trong nước đã chuyên hóa thành bông cặn Fe(OH)3, việc loại bỏ các bông cặn ra khỏi nước được thực hiện ở bê lọc chủ yêu theo cơ chê o1ữ cặn cơ học

2 Khử sắt bằng phương pháp dùng hoá chất:

* Khử sắt bằng các chất oxy hóa mạnh:

Các chất oxy hóa mạnh thường được sử dụng để khử sắt là: Cla, KMnO¿, Ox

Khi cho các chất oxy hóa mạnh vào nước, phản ứng diễn ra như sau:

2Fe” + Cl; + 6H;O <> 2Fe(OH); + 2CTI + 6H”

3Fe** + KMnO¿ + 7H:O — 3Fe(OH)3 + MnO, + K* + 5H*

Trong phản ứng, dé oxy hoá I mg Fe?' cần 0,64 mg Cl: hoặc 0,94 mg KMnOi

* Khử sắt bằng vôi:

Phương pháp khử sắt bằng vôi thường không đứng độc lập mà kết hợp với các

quá trình làm ôn định hoặc làm mềm nước Khi cho vôi vào nước, quá trình khử sắt

sẽ xảy ra theo hai trường hợp:

Trường hợp nước có oxi hòa tan: vôi được coi như chất xúc tác, phản ứng khử sắt diễn ra như sau:

4Fe(HCOs)2 + O2 + 2H20 + 4Ca(OH)2 — Fe(OH); + 4Ca(HCOs)2

=> Sat (III) hydroxit dugc tao thanh, dé dang lang lai trong bé lang va duge git

lai hoan toan trong bé loc

Trong trường hợp không có oxy hoà tan: khi cho vôi vào nước, phản ứng

diễn ra như sau:

Fe(HCO:); + Ca(OH}; — FeCO; + CaCO; + 2H;O

=> Sắt được khử đưới dạng FeCO: chứ không phải hydroxit sắt

HH Quy trình thí nghiệm

>

Hình 1-1: Sơ đồ giàn mưa

1 Tính toán chuẩn bị trước thí nghiệm Tính toán lượng phèn sắt 10 g/L cho vào giếng (V = 72L) để đạt nồng độ phèn sắt là 5 mg/L (Sppm) trong giếng, ta có:

=> Can 216 ml phèn sắt 10 ø/L để đạt nồng độ phèn sắt 30 mg/L trong giếng

- Tính toán lượng chlorine 70% cần dùng đề khử hết lượng phèn sắt có nồng độ

30 mg/L có trong giếng:

Lượng Fe có trong giéng: mFe = CxV = 30x72 = 2160 (mg)

Biết | mg Fe bi, khtr boi 0.64 mg Chlorine 5%

=> Luong Chlorine 5% can dé khir 2160 mg sat: mhhChloride5% = 2160 x

Quy trình chạy mẫu của 2 phương pháp:

Thí nghiệm 1: Xác định giá trị pH tối ưu, thời gian tối ưu:

Nước cấp trong bế chứa nước thô có hàm lượng sắt khoảng 5ppm, ở các giá trị

pH khác nhau như : 5,5 — 6,5 — 7,5

Mở van 1, van 2 Bật bơm, bơm nước thô lên giàn mưa với lưu lượng 4 L/phút

và sục khí làm thoáng Thời gian phản ứng 15 phút để quá trình chuyển hóa Fe?"

thành Fe” xảy ra

Sau đó mở van 3, van 4 đóng van Ì, van 2 tiếp tục bơm nước qua cột lọc cát với lưu lượng 1,5 — 2 L/phút Lấy mẫu nước ở van số 5 Xác định hàm lượng sắt

trong mẫu nước cấp đã xử lý theo sự thay đôi thời gian phản ứng từ 5 — 10 — 15

phút của quá trình chuyên hóa Fe”' thành Fe”

Thí nghiệm 2: Xác định khả năng khử sắt bằng phương pháp làm thoáng:

10

Nước cấp có hàm lượng sắt khoảng 30ppm, ở các giá trị pH =7 Nước cấp được bơm lên piàn mưa và sục khí làm thoáng

Thời gian phản ứng 15 phút dé qua trình chuyển hóa Fe2~+ thành Fe3+ xảy ra

Tiếp tục bơm nước qua cột lọc Xác định hàm lượng sắt tổng trong mẫu nước cấp

Cho dung dịch Clorine 5% vào ở liều lượng cần thiết để chuyển hóa hoàn toản

Fe?' thành Fe”" Thời gian phản ứng 15 phút để quá trình chuyển hóa Fe?" thành Fe”"

xảy ra Tiếp tục bơm nước qua cột lọc Xác định hàm lượng sắt trong mẫu nước cấp

đã xử lý

Vận hành mô hình:

11

Hình 1-3 Cách vận hành mô hình thi nghiệm 2

3 Các bước phân tích chỉ tiêu

Phan tich TFe:

- Hút 25ml mẫu cho vào Erlen 100ml (Nếu mẫu có hàm lượng TEe quá lớn, cần

phải pha loãng

mẫu trước khi phân tích)

- Thêm 1ml dung dịch acid HCI đậm đặc 36% + 0,5 ml NH2OH.HCI sau do lac

đều mẫu

- Đun trực tiếp trên bếp cho đến khi thể tích dung dịch còn 1 nửa

- Cho toàn bộ vào bình định mức 25ml, định mức tới vạch

- Thêm 5ml dd đệm AmontumAcetate + 2ml dd 1,10 — phenanthroline sau đó lắc đều mẫu

- Ðo hấp thu quang phổ ở bước sóng À= 510 nm thu được Abs

IV Tính toán số liệu

1 Lập đường chuẩn

0 1 2 3 4 5

C (mg/L) 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 Abs 0 0.075 0.155 0.235 0.303 0.378

12

C 0262 0.141 012 0151 0.125 012 0674 0314 1.427

H% 94.76 97.18 97.6 96.98 97.5 97.6 87.06 93.18 71.46

(Bảng: Kết quả tính toán thí nghiệm 1)

13

Nhận xét số liệu: ; , ;

O thí nghiệm 1, nước với nông độ phèn sắt 5 mg/L được xu ly bang hệ thông

giàn mưa đạt hiệu suất xử lý rất tốt đao động trong khoảng từ 94.76% đến 97.6% Trong đó, mức pH bằng 6,5 đạt hiệu quả xử ly tốt nhất ở cả ba mốc thời lan lay mau

5, 10, 15 phút và pH 7.5 đạt hiệu quả xử lý thấp nhất Đồng thời, 15 phút là thời

gian xử lý hiệu quả nhất

* Thí nghiệm 2

Mẫu lấp Abs 0.033

C (mg/l) 0.167 H% 99.44 Bang 1: Két qua tính toán thí nghiệm 2 Nhận xét số liệu:

Ở thí nghiệm 2, nước với nồng độ phèn sắt 30 mg/L được xử lý bằng hệ thống

giàn mưa đạt hiệu suất xử lý rất tốt 96.66%

Ở thí nghiệm 3, có thé thay việc khử sắt bằng hóa chất (chlorine) đạt hiệu quả

xử lý cao (hơn 82%) Và hiệu quả tối đa ở mức thời gian 15 phút Mặc dù đạt hiệu suất xử lý cao, tuy nhiên vẫn phải cân nhắc lại việc sử dụng chlorine trong xử ly nước cấp Vị chlorine là một chất có hại cho sức khỏe con người nếu công tác kiểm soát hàm lượng chlorine dư không được thực hiện tốt

14

V, Trả lời câu hỏi

1 Nêu các nguyên nhân tạo ra sắt trong nước ngầm

Nước thải từ các mỏ đang trong quá trình khai thác khoáng sản Nước thải sẽ

ngắm vảo mỏ trong lúc khai thác vả đi vào các mạch nước ngầm xung quanh khu

Thời gian oxy hoá và thuỷ phân sắt trên công trình phụ thuộc vào trị số pH của nước có thê lấy như sau: Thời gian tối ưu của quá trinh keo tụ pH 6.0, 6.5, 6.6, 6.7,

6.8, 6.9, 7 >7,5

Thời gian tiếp xúc cần thiét trong bé lang va bé loc (thời gian lưu nước) (phút)

90 60 45 30 25 20 15 10

Thời gian tiếp xúc cần thiết (thời gian lưu nước) trong bề lọc tiếp xúc (bề loc I)

va bé loc trong (bé loc đợt II) (phút) 60 45 35 25 20 15 12 5

Tốc độ lọc qua bể tiếp xúc có thể lấy 5 -20 m/h tuỷ thuộc vào thời gian lưu nước cần thiết và lượng cặn cần gitt lai sao cho qua bé loc dot I ham lượng cặn con lại đi qua bé loc trong (loc đợt II) < 15mg/1 Tốc độ lọc qua bể lọc trong lấy từ 3-9 m/h tuy thuộc vào chiều dày và cỡ hạt của lớp vật liệu lọc và thời gian lưu nước cần

thiết

15

3 Các thông số nào cần chú ý khi vận hành mô hình khử sắt Giải thích

từng thông số

- Tốc độ lọc:

Qua bể tiếp xúc: có thé lay 5-20 m/h tùy thuộc vào thời gian lưu nước cần thiết

và lượng cặn cần gitt lai sao cho qua bé loc dot I ham lượng cặn còn lai di qua bé lọc trong (lọc đợt II) < 15 mg/l

Qua bê lọc trong: lay 3-9 m/h tuy thuộc vào chiéu day va cỡ hạt của lớp vật liệu lọc và thời gian lưu nước cần thiết

- Lượng phèn đầu vào: cần kiểm tra lượng phèn cho vào đề lượng đầu ra đạt yêu

x À

cau

- pH của nước: cần điều chỉnh pH thích hợp đề hiệu suất xử lí cao

- Thời gian phản ứng: cần hợp lý để khử sắt đạt hiệu quả ( khoảng 15 phút)

- Lưu lượng bơm: nếu lưu lượng bơm ở mức hợp lý sẽ giúp nâng cao hiệu suất

xử lý và làm giảm đến mức tối thiếu lượng nước tiêu thụ

- Thời gian sục khí tối ưu: nếu thời gian sục khí ít hơn thời gian tối ưu thì Fe2+

sẽ không đủ thời gian để chuyên hóa hết thành Fe3+ do sự Oxy hóa xảy ra hoàn

toàn với lượng sắt trong nước Còn nếu cao hơn thì tốn thời gian, làm giảm năng

suất xử lí

4 Nêu phương pháp xác định sắt theo Standard methods for the Examination of Water and Wastewater, AWWA_APHA (2005)? Vé lru dé phương pháp xác định sắt (sử dụng phần mém microsoft visio) Nop file vẽ chung voi bao cáo

Xác định sắt trong nước bằng phương pháp Phenantrolin (3500 — Fe B — Phenantrolin Method)

Nguyên tắc:

Dun cách thuý với hydroxyamin trong môi trường acid để chuyên Fe (II) có

mặt về Fe (II) và lên màu với thuốc thử 1,10 — phenantrolin ở pH từ 3,2 đến 3,3

1ó

Một ion Fe (II) sẽ kết hợp với 3 phân tử 1,10 — phenantrolin để hình thành phức có

màu đỏ cam Đo mật độ quang của dung dịch phức ở bước sóng 510nm cho phép xác định được nồng độ sắt trong mẫu

- Các kim loại crom, kẽm (khi nồng độ của chúng gấp 10 lần nồng độ sắt):

coban, đồng (khi nỗng độ chúng gấp 5 lần nồng độ sắt); niken (khi nồng độ của nó gap 2 lần sắt); bimut, cadimi, thuy ngân molypdat tạo kết tủa với phenantrolin Loại trừ bằng cách thêm dư phenantrolin, trong đó vẫn không loại trừ được ảnh hưởng của các ion kim loại thì phải sử đụng phương pháp chiết tách các ion kim loại cản trở

17

5 Giải thích tại sao khi lập đường chuẩn sắt không cho 2 hóa chất HClđử và

NH2OH.HCI nhưng khi phân tích mẫu sắt lại cho vào?

Dung dịch HCI đậm đặc và NH2OH.HCI cho vào nhằm mục đích chuyên các hợp chất về dạng sắt (II) Khi làm đường chuẩn dung dịch chuẩn sắt đã ở dạng sắt (II) nên không cho thêm hai dung dịch đó vào Các phản ứng xảy ra:

Fe(OH)› + 3H' —> Fe? + H:O

4Fe”' + 2NH;OH — 4Fe”'+ N;O+ H;O +4H”

6 Trong thực tế, người ta thường khử sắt bằng phương pháp nào? Giải thích?

* Dung hé thong bé loc:

Tiến hành xây bể bằng xi măng, cát gồm 3 ngăn là :lắng- lọc và chứa

Đối với ngăn lắng ta tiễn hành lắp đặt giàn phun mưa gồm một số đoạn ống có đục lỗ hoặc vòi hoa sen bằng nhựa có bán sẵn trên thị trường

Đối với ngăn lọc ta dùng 1 lớp sỏi đỡ có kích cỡ 5 - 10 cm chiều dày 10 cm,

phía trên là một lớp cát lọc kích cỡ từ 0,4 — 0,85 mm- dày 40 cm và trên cùng là lớp cát mịn (0,15 — 0,3 mm) dày 20 cm

Ngoài ta có thê đỗ thêm một lớp than trên lớp sỏi, để khử mùi tanh của nước Ta

tiến hành lắp 1 ống nhựa từ đáy lên va đầu ra nằm cao hơn lớp cát trên cùng để khi

nước chảy qua ngăn thành phẩm đến cạn kiệt, không làm phơi mặt cát Lưu ý ngăn thành phẩm phải có nắp đậy

Nước được bơm từ giếng lên chảy qua vòi sen quay xuống bề lắng Khi tiếp xúc với không khí, thành phần sắt trong nước bị oxy hóa

Nước được lắng cặn một phần, đến ngăn lọc, nước được lọc sạch cặn lơ lửng, trở nén trong, theo ống dẫn đến ngăn chứa nước thành phẩm Với hệ hệ thông này

có thể lọc được 4 - 5 m3 nước/ngày Chi phí để xây dựng cho hệ thống hết khoảng

3 đến 4 triệu

* Khứ sắt bằng vôi:

19

Tiến hành cho vôi vào nước, độ pH của nước tăng lên Ở điều kiện giảu ion

OH, các ion Fe?' thuỷ phân nhanh chóng thành Fe(OH); một phần lắng xuống, thế

chỗ cho ôxy hoá khử tiêu chuẩn của hệ Fe(OH)z/Fe(OH)› giảm xuống, tạo điều kiện

thuận lợi cho sắt(II) chuyến hoá thành sắt (II)

Sat (III) hyđroxyt và kết tụ thành bông cặn, lắng trong bê lắng và tách ra khỏi nước

Phương pháp nảy được áp dụng cho các nhà máy nước với cả nước bề mặt và

nước ngầm Nếu sử dụng phương pháp này thì phải dùng đến các thiết bị pha chế cồng kềnh, mức độ quản lý phức tạp

* Dùng tro bếp để xử {) nước nhiễm sắt:

Sử dụng phương pháp này đơn giản, nguyên vật liệu đễ tìm, có thê tận dụng tro

bếp là rác thải sinh hoạt, thân thiện với môi trường.Phương pháp xử lý nước nhiễm

sắt này có thể áp dụng quy mô hộ gia đình sử đụng nước giếng khoan

Ta tiến hành đưa tro bếp được cho vào mẫu nước với liều lượng từ 5 đến 10g/1

rồi để lắng trong vòng 15 phút Các phản ứng hóa học xảy ra và hợp chất sắt không tan sẽ bị loại bỏ qua quá trình lọc

7, Trong thực tế, người ta dùng những cách nào dé nhan biết nguồn nước ngầm đã 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

Khi nguồn nước sinh hoạt gia đình bị nhiễm phèn, sắt thì các thiết bị hay vật

dụng trong nhà sẽ có các vét hoen ô hay gi sét rất dễ nhận biết Đồng thời nước có mùi tanh, vị chua nhẹ, có váng cũng như màu vàng đậm

Ngoài ra, cũng có thê làm thí nghiệm với chè khô hoặc mủ cây chuối để nhận biết liệu trong nguồn nước gia đình có nhiễm phèn, sắt hay không Cách kiểm tra nước sinh hoạt nhiễm phèn rất đơn giản: cho nước chẻ khô hoặc mủ cây chuối nhỏ vào nước và chờ trong giây lát Nếu nước chuyển màu thành tím thì chứng tỏ nước sinh hoạt ø1a đình bạn đã bị nhiễm bắn

Xứ lí nước ngầm có hàm lượng sắt thấp (Hàm lượng sắt <10mg/L):

20

Công nghệ xử lí: Làm thoáng đơn gian và lọc

- Ham lượng NH”': < Img/l

- Nhu cầu oxi = độ oxi hóa + 0.47 H;§ +0.15 Fe”' < 7mg/1, pH > 7

Hình 1-6 Sơ đồ xử lÿ chung

Xứ lí nước ngầm có hàm lượng sắt cao ( Hàm lượng sắt >10mg/L): Công nghệ xử lí: Làm thoáng — Lắng hoạc Lọc tiếp xúc - Lắng trong Điều kiện áp dụng:

- pH < 6.8 tính toán thiết bị làm thoáng khử CO2 nhằm tăng pH

Hình 1-7 Sơ đồ xứ lý nông độ sắt cao

Các biện pháp xử lý kỹ thuật trạm xử lý nước cần được thực hiện là:

- Cần phải tiến hành kiểm tra định kì, đảm bảo các công trình thiết bị trong nhà

máy luôn hoạt động bình thường

- Thường xuyên theo đối, đảm bảo chế độ hoạt động hợp lí nhất cho các công

trình và thiết bị

- Lập kế hoạch kiểm tra và sửa chữa định kì

- Phát hiện kịp thời và giải quyết sự cố nhanh chóng

- Kiểm tra chất lượng nước định kỉ cả trước và sau khi xử lí

- Xác định đúng và kịp thời lượng hóa chất hợp lí nhất dùng để xử lý nước theo

từng thời kỉ trong năm

- Kiểm tra định kì các thiết bị đo, đếm

- Chuẩn bị chu đáo các công trình và thiết bị hoạt dong vao thoi gian cao diém nhat trong nam

- Tây rửa định kì các công trình và thiết bị

22

- Không ngừng cải tiễn tổ chức công việc một cách khoa học để đảm bảo sự làm

việc nhịp nhàng g1ữa các khâu Đưa cơ giới hóa và tự động hóa vào công tác quản

lý để nâng cao năng suất làm việc

- Phải nghiêm chỉnh chấp hành những quy trình sản xuất, những điều lệ an toàn

lao động và phải tổ chức hệ thông kiểm tra sản xuất thường xuyên có hệ thống

- Thường xuyên có kế hoạch bồi dưỡng, nâng cao trình độ của các bộ phận quản

lý và công nhân vận hành Tăng cường trách nhiệm đối với các bộ quản lý

- Đối với mỗi loại công trình, đều có các vấn đề kỹ thuật cụ thể Cần nắm vững yêu cầu và các biện pháp quản lý trong suốt quá trình quản lý kỹ thuật trạm xử lý nước

8 Néu phương pháp rửa bề lọc nhanh, trình tự rửa bề lọc nhanh So sánh các phương pháp làm thoáng để xử lý nước ngầm có chứa sắt cao Nêu điều kiện cơ bản áp dụng các thông số công nghệ để thiết kế

- Phương pháp rửa bé lọc nhanh: bằng phương pháp rửa ngược

- Trình tự rửa bề lọc nhanh: Bề phản ứng — Cột lọc (Từ dưới lên)

- Các phương pháp làm thoáng + Làm thoáng đơn giản bề mặt cột lọc: Lượng oxy hòa tan trong nước sau khi làm thoáng bằng khoảng 40% lượng oxy bão hòa ở 25

+ Làm thoáng bằng giản mưa tự nhiên Lượng oxy hòa tan trong nước sau khi làm thoáng bằng khoảng 55% lượng oxy bão hòa ở 25 Hàm lượng CO2 sau khi làm thoáng giảm 50%

23

+ Làm thoáng cưỡng bức: Lượng oxy hòa tan trong nước sau khi làm thoáng bằng khoảng 70% lượng oxy bão hòa ở 25 Hàm lượng CO2 sau khi làm thoáng giảm 75%

Câu 9:

Họ và tên

Nguyễn Lê Cao Thiên

Nguyễn Hoàng Phương

Vận hành mô hình, điều

chỉnh pH, dọn rửa dụng

cụ

Vận hành mô hình, đo chi

tiêu TFe, dọn dẹp rửa dụng cụ

Phân tích các chỉ tiêu, rửa dụng cu Don dep

24

Kinh nghiệm nhận được Biết cách thức phân tích chỉ tiêu về sắt của một mẫu nước

Học được nguyên lí hoạt động của mô hình

BAI 2: TRAO DOIION

I MUC DICH THI NGHIEM

Giúp sinh viên nắm vững kiến thức học môn lý thuyết các quá trình hóa học về quá trình trao đổi và khử các ion

- Phân tích sự biến đôi pH trong quá trình trao đổi ion

- Nghiên cứu quá trình trao đôi ion theo chiều dày lớp nhựa trao đổi ion

- Xác định dung lượng trao đổi làm việc của nhựa trao đồi ion

- Xác định hiệu quả 1on của nhựa anion, cation và hỗn hợp nhựa

Il CO SO LY THUYET:

Đề khử đi các tạp chất ở trạng thái ion trong nước, phương pháp được dùng nhiều nhất là trao đổi ion Phương pháp này có thể khử tương đối triệt dé các tạp chất ở trạng thái ion trong nước Chất lượng nước thu được còn tốt hơn nước cất Vì vậy, đây là một giai đoạn xử lý nước rất cần thiết để cấp nước cho mục đích sinh hoạt, ăn uống, cho sản xuất và cho các lò hơi ở các nhà máy điện

Người ta sử dụng nhựa trao đổi ion trone xử lý nước cấp chủ yếu nhằm 2 mục đích: khử cứng và khử khoáng Khử cứng nhằm loại bỏ các ion Mpg›:, Ca?' Khử khoáng nhằm loại bỏ hầu hết tất cả các ion có trong nước

Khử cứng: cho nước cần xử lý chảy qua cột nhưa cation ở dạng Rna

2Rna + CaSO¿ <> R;Ca + Na;zSOÒ¿

2Rna + MgSOu <> R:Mg + Na;SOÒ¿

khi lớp nhựa cation mắt hiệu lực, người ta tái sinh bằng muối ăn NaCl

R:Ca + 2NaCI <> 2Rna + CaC];

R2Mg + 2NaCl @ 2Rna+ MgCl

Khử khoáng: cho nước cần xử lý chảy qua cột nhựa cation và nhựa anion riêng

rẽ hay qua một cột kết hợp cả nhựa cation và nhựa anion

RSO3H + NaCl < RSO3Na + HCl

25

2RSO:H + Na;SƠa <> RSO:Na + H;S5O¿

RSO:H + NaHCO; c> RSOz¿Na + H:O + CO;

2RSO:H + Na;CO: <> 2RSO:Na + H;O + CO;

ROH + HCl — RCI + H20 2ROH ~ H;S§O¿ <> RzSO¿ + HO

Khi lớp nhựa cation và anion mất hiệu lực, người ta tái sinh bằng dung dịch HCl va dung dịch NaOH như sau :

RSO3Na + HC] @ RSO3H + H2O + NaCl

RCI] + NaOH — ROH + NaCl

HI QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM

1 Các bước tiến hành:

- Nước cấp được bơm nỗi tiếp qua 2 cột của hệ thống trao đối ion

- Đo lưu lượng nước đầu ra của hệ thống trao đỗi ion

- Ghi nhận pH của nước ra khỏi cột cation và anion trong suốt quá trình trao đôi 1on

- Xac dinh néng dé cac ion Ca?*, Mg?', SO.” , Cl trong các mẫu nước lấy ở các

độ cao khác nhau của cả hai cột sau khi quá trình trao đổi ion chạy được 15 phút, 30 phút,

1gid, 2 gi0, 3 gio

- Kết thúc sau 3 giờ chạy hệ thống, xác định nồng độ các lon Ca2+, Meg2+, SO42-, CÏ trong mẫu nước ra khỏi cột anion

2 Các bước phân tích các chỉ tiêu:

26

(màu rượu vang)

Chuan d6 bang EDTA 0,01M

(rugu vang sang xanh tim)

Hình 2-9 Lưu đồ phân tích độ cứng tổng

27

IV CHUAN BI

Mẫu nước ban dau:

Ta co: Nong d6 Ca”* va Mg” là 200 mg/L, thể tích mỗi thùng là 80L

=> me." = mụy2:= 200 ("+ ) 80(L) = 16000 (mg) = 16 (g)

=> Khối lượng CaCl:.2HzO và MgSO¿.7H:O cần để pha vảo các thùng tương

ứng để đạt nồng độ như trên là:

meœœ›.2nao =16000/40 * (40 + 35,5 2 + 18 2)/0.96 = 61.25 (g) Mmesos.7120 = 16000/24 * (24 + 32+ 16.4+18.7)/0.98 = 167.36 (g) Đường chuẩn SO.:

Số liệu:

Đường chuân

SO, 0 1 2 3 4 5

C (mg/L) 0 8 16 24 32 40 Abs 0 0.035 0.081 0.128 0.155 0.187

Đường chuẩn SO4

Hình 2-12 Đường chuẩn SO4

Đồ thị đường chuẩn giữa độ hấp thu Abs va néng d6 SO.” (mg/L) cua day màu chuẩn có dạng y = ax + b, với y là độ hap thu, x la néng d6 SO, trong tng

29

Phương trình đường chuẩn: y = 0.0048 x + 0.0018