Báo cáo công nghệ môi trường giúp hiểu rõ hơn về quá trình lằng cơ học, đông keo tụ, các phương pháp hấp thụ than hoạt tính và cách tính toán các hệ số trong bể sục bùn. Hệ số phân hủy nội bào, biểu đồ giúp hiểu rõ hơn về phương pháp xác đinh một các hệ số động lực học.
Bài 1: Xác định thành phần cấp hạt. 1. Mục tiêu. - Thực nghiệm kĩ năng quá trình lắng trọng lực. - Xác định xem sử dụng được bể lắng cát để tách tạp chất thô trong mẫu nước. 2. Cơ sở lý thuyết - Hạt có khối lượng riêng đủ lớn đưới tác dụng của trọng lực xảy ra quá trình lắng. Hạt lắng theo định luật Stock: (m/s) Trong đó: u: Vận tốc lắng của hạt (m/s) g: Gia tốc trọng trường (m/s 2 ) Khối lượng riêng của hạt và môi trường (kg/m 3 ) d: Đường kính của hạt (m) µ: Độ nhớt môi trường (N.m/s 2 ) 3. Phương pháp phân tích Các phương pháp được sử dụng: - Phương pháp rây - Phương pháp tách thành phần cấp hạt theo nguyên lý ống hút Robinxon - Phương pháp khối lượng 4. Dụng cụ thí nghiệm - Ống trụ dung tích 1 lít, có gắn thước đo chia vạch - Ống hút mẫu xiphông - Rây 0.25mm - Cốc mỏ hoặc bình tam giác 1000ml - Cân phân tích, tủ sấy - Thủy kế 5. Phương pháp tiến hành Bước 1: Tách phần chất rắn thô trong mẫu nước - Lấy 1 lít mẫu nước cho rây qua rây 0.25mm. Dùng bình tia nước cất tia sạch phần cặn trên mặt rây. Phần cặn trên rây chính là những hạt có kích thước >0.25mm. Chuyển toàn bộ các hạt được giữ lại trên rây vào hộp nhựa đưa đi phân tích khối lượng ta được m 1 (sấy hạt ở nhiệt độ 105 0 C) - Dùng cốc đong lấy phần mẫu sau lọc cho vào 2 ống trụ 1000ml để tiến hành phân tách cấp hạt<5μm và <10μm. Bước 2: Tách các hạt có kích thước <5µm - Nhiệt độ của mẫu nước là 30 0 C, dựa vào “ Bảng1. Quan hệ giữa độ sâu hút mẫu, thời gian lắng và nhiệt độ với một số cấp hạt”,có : mẫu nước sau khi để lắng 59 phút 19 giây và hút tại độ sâu 10cm từ mặt ta sẽ thu được các hạt có kích thước nhỏ hơn 5µm . - Lấy ống trụ chứa 1lit mẫu lọc ở trên, dùng thanh khuấy kéo nhẹ khoảng 10 lần để các hạt phân bố đồng nhất trong ống trụ . Thời gian lắng từ khi bắt đầu nhấc thanh khuấy ra khỏi mặt nước. Trước thời điểm 30s đưa ống xi phông đến độ sâu cần hút, giữ ổn định và hút phần nước cách mặt nước 10cm ta sẽ thu được hạt có kích thước <5µm. - Đổ thêm nước cất đến vạch 1000ml, làm tương tự lặp lại 3 lần, hút cách mặt nước 10cm tương ứng mỗi lần hút là 350ml, tổng 2 lần hút là 700ml. Trộn đều mẫu nước hỗn hợp thu được sau 2 lần lặp lại và hút 50ml vào bình tam giác đem sấy ( t=105 0 C) ta được khối lượng m 2 . Vậy khối lượng của hạt có kích thước <5µm là: m 2 ’ = (700/50)*m 2 . Bước 3: Tách các hạt có kích thước <10µm - Nhiệt độ của mẫu nước là 30 0 C, tiếp tục đối chiếu với “ Bảng1. Quan hệ giữa độ sâu hút mẫu, thời gian lắng và nhiệt độ với một số cấp hạt”, ta có: mẫu nước sau khi để lắng 14 phút 50 giây và hút tại độ sâu 10cm từ mặt ta sẽ thu được các hạt có kích thước nhỏ hơn 10µm . - Lấy 1 lít mẫu dịch lọc cho vào ống trụ dùng thanh khuấy kéo nhẹ khoảng 10 lần để các hạt phân bố đồng nhất trong ống trụ để lắng với thời gian 14’50’’ kể từ khi bắt đầu nhấc thanh khuấy ra khỏi mặt nước. Trước thời điểm 30s đưa ống xi phông đến độ sâu cần hút, giữ ổn định và hút phần nước cách mặt nước 10cm ta sẽ thu được hạt có kích thước <10µm. - Đổ thêm nước cất đến vạch 1000ml, làm tương tự 3 lần, hút cách mặt nước 10cm tương ứng mỗi lần hút 350ml, tổng 3 lần hút là 1050ml. Trộn đều mẫu nước hỗn hợp thu được sau 3 lần lặp lại rồi hút 50 ml vào bình tam giác đem sấy ( t=105 0 C) ta được khối lượng m 3 . Vậy khối lượng của hạt có kích thước <10µm là: m 3 ’ =(1050/50)*m 3 . Hạt kích thước 10µm<d<250µm - Phần dịch còn lại ở ống đong sau khu thu hạt có kích thước <10µm ở lần hút cuối (650 ml) là các hạt có kích thước 10µm<d<250µm, dùng thanh khuấy làm đống nhất mẫu này và hút 50ml cho vào bình tam giác đem sấy ( t=105 0 C) ta được khối lượng m 4 . Vậy khối lượng hạt có kích thước 10µm<d<250µm là: m 4 ’ = (650/50)* m 4 6. Kết quả thí nghiệm Qua thí nghiệm ta thu được kết quả như sau: * Kết quả định tính Sau 10 phút: Trong ống đong Từ vạch : 1000ml - 900ml: Ít hạt nhất, mầu nhạt nhất, di chuyển chậm nhất. 900ml -100ml: Còn tương đối nhiều hạt, di chuyển nhanh. Đáy: 0.5cm nhiều hạt nhất, sậm màu nhất. Sau 20 phút: Từ vạch : 1000ml – 980ml:các hạt trong nước rất nhỏ, trong nhất hạt hầu như không di chuyển. 980ml-600ml: Hạt đứng im. 600ml trước đáy: hạt di chuyển tương đối nhanh. Đáy:0.6cm, hạt không di chuyển, mật độ hạt nhiều nhất, đen nhất. * Kết quả định lượng: Tiến hành quan sát và đo vận tốc của 20 hạt, ta được bảng số liệu sau : Với ρ nước(30 0 C) = 995,68 kg/ m 3 ; ρ tro = 1800 kg/m 3 ; µ = 0,8007.10 -3 N.m/s 2 Theo Định luật stock ta có: Thứ nguyên của d là: Hạt Quãng đường (m) Thời gian (s) Vận tốc (m/s) d (µm) 1 0.015 11.44 0.00131 48.93897 2 0.015 17.46 0.00086 39.61373 3 0.015 24.59 0.00061 33.38017 4 0.015 11.58 0.00130 48.64224 5 0.015 15.43 0.00097 42.13907 6 0.015 13.75 0.00109 44.63921 7 0.015 29.71 0.00050 30.36802 8 0.015 6.42 0.00234 65.32815 9 0.015 5.76 0.00260 68.96943 10 0.015 6.87 0.00218 63.15235 11 0.015 14.46 0.00104 43.5295 12 0.015 13.87 0.00108 44.44569 13 0.015 17.59 0.00085 39.46707 14 0.015 55.64 0.00027 22.19087 15 0.015 9.38 0.00160 54.04636 16 0.015 7.45 0.00201 60.64426 17 0.015 20.82 0.00072 36.27668 18 0.015 9.89 0.00152 52.6344 19 0.015 14.42 0.00104 43.58984 20 0.015 40.27 0.00037 26.08417 • Tỷ lệ thành phần cấp hạt : - Trong 1lit, kết quả cân cho khối lượng hạt kích thước > 250µm là : Khối lượng của cốc mỏ (không chứa hạt) : 54,6165g Khối lượng của cốc mỏ (có chứa hạt) : 55,7574g Khối lượng của hạt >250 µm trong 1 lít là : 55,7574 - 54,6165 = 0,1409 (g) Khối lượng Cốc không chứa hạt (g) Cốc chứa hạt (g) Khối lượng hạt (g) (trong 50ml) Khối lượng hạt (g) (trong 1lit) d <5µm 52,3448 52,4920 0,1472 2,0608 d <10µm 55,1780 55,3229 0,1449 3,0429 10 µm<d<250µm 49,9144 50,1087 0,1943 2,5259 Tổng khối lượng hạt có khả năng lắng là: m’= m 1 +1050/50*m 3 – 700/50* m 2 +650/50* m 4 =3,6489(g) Tổng khối lượng các hạt trong mẫu nước là: m = m 1 +1050/50*m 3 +650/50* m 4 = 5,7097 (g) Tỉ lệ các thành phần cấp hạt là: Kích thước hạt Công thức Tỉ lệ (%) Hạt thô ( >250µm) m 1 /m *100 2,47 10µm<d<250µm m 4 ’/m *100 44,24 5<d<10µm (1050/50*m 3 – 700/50*m 2 )/m *100 17,20 d<5µm m 2 ’/m *100 36,09 Tỉ lệ hạt = == = 1,77 > 1 Vậy có thể sử dụng bể lắng để xử lý mẫu nước này. Bài 2: Xác định hiệu suất của quá trình đông keo tụ 1. Mục tiêu - Tìm hiểu về cơ chế của quá trình đông keo tụ - Xác định hiệu quả tối ưu của quá trình đông keo tụ 2. Cơ sở lý thuyết - Vấn đề mấu chốt trong việc đánh giá hiệu quả của quá trình đông keo tụ và keo tụ là hiểu biết về mối quan hệ tương tác giữa các hạt keo với nhau. Kích thước của các hạt gây độ đục trong nước. thường dao động từ 0,01-100um. Dung dịch với lượng hạt có kích thước lớn thường sẽ dễ dàng được xử lý bằng quá trình lắng hay lọc với các hạt có kích thước nhỏ hơn, từ 0,1-5um, sẽ gặp nhiều khó khăn trong xử lý, thời gian lắng rất chậm và dễ dàng vượt qua vật liệu lọc. - Trạng thái các hạt keo trong nước bị ảnh hưởng nhiều bởi giá trị điện tích của chúng. Mỗi một hạt keo đều mạng một giá trị điện tích và theo bản chất tự nhiên thường là điện tích âm. Điện tích này gây ra tác động đẩy đối với các hạt keokhacs và ngăn cản quá trình keo tụ và đông tụ. Kết quả là các hạt có xu hướng duy trì riêng lẻ, tách rời và lơ lửng trong môi trường. - Nói một cách khác nếu giá trị điện tích này giảm đáng kể hoặc được loại bỏ thì các hạt keo có thể gắn kết lại với nhau. Trước hết là hình thành lên một tập hợp nhỏ, sau đó tạo thành một tập hợp lớn hơn và cuối cùng là tạo thành các bông cặn có thể lắng nhanh hoặc lọc dễ dàng. 3. Phương pháp tiến hành. - Phương pháp Jar – test - Phương pháp phân tích khối lượng 4. Dụng cụ và hóa chất Dụng cụ: - Cân phân tích - 5 cốc mỏ dung tích 500ml - Máy khuấy - Máy đo pH, nhiệt độ - Hóa chất: Chất keo tụ, TRP-AL 5. Tiến hành thí nghiệm Bước 1: - Lấy 300ml dd mẫu vào 4 cốc mỏ khác nhau. - Cho 4ml dung dịch chất keo tụ TRP- AL với nồng độ nằm trong dải tỉ lệ thể tích từ 1:2, 1:4, 1:8, 1:16, 1:20, 1:32, 1;40 vào lần lượt 4 cốc trên. Bước 2: - Đối với mỗi bình tiến hành khuấy nhanh 150v/ phút. Trong vòng 2 phút. Sau đó khuấy chậm trong vòng 15-20 phút rồi để lắng 20 phút. Bước 3: xác định hiệu quả đông keo tụ Cách 1: - Gạn phần cặn lắng ở mỗi bình tam giác, xác định khối lượng khối lượng khô của cặn lắng thu được. so các khối lượng này với khối lượng cặn của mẫu nước ban đầu. Cách 2: - Đo giá trị T% của phần dung dịch. So với giá trị T% giữa mẫu nước ban đầu và các mẫu sau keo tụ 6. Tính toán kết quả. Khối lượng chất đông keo tụ Độ truyền quang (T%) 0 95.6 2 97.6 3 97.9 4 95.6 Kết luận: Khối lượng chất keo tụ tối ưu để làm sạch 1l nước là 3 (g) Bài 3: Xác định hệ số hấp phụ của than hoạt tính đối với nước phẩm màu. 1. Mục tiêu - Thực nghiệm lại quá trình hấp phụ. - Xác định được hoạt độ hấp phụ của than hoạt với nước phẩm màu. 2. Cơ sở lý thuyết 2.1 Khái niệm - Hấp phụ là quá trình lôi cuốn khí và hơi từ hỗn hợp khí bởi chất rắn xốp (chất hấp phụ). Hấp phụ được ứng dụng để loại trừ tạp chất và đặc biệt được ứng dụng để loại trừ tạp chất và đặc biệt được ứng dụng hiệu quả trong xử lý khí thải khỏi các tạp chất độc hại cũng như để thu hồi các chất có giá trị. - Lượng chất bị hấp phụ tối đa bởi một đơn vị chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng được gọi là hoạt độ tĩnh a, được đo bằng đơn vị g/g, kg/kg… Giá trị của a phụ thuộc rất nhiều yếu tố, trước hết là chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, cấu trúc chất hấp phụ, nồng độ chất bị hấp phụ, áp suất, nhiệt độ và thành phần các cấu tử bị hấp phụ khác. a. Phân loại - Hấp phụ vật lý : Các nguyên tử bị hấp phụ liên kết với những tiểu phân (nguyên tử, phân tử, các ion…) ở bề mặt phân chia pha bởi lực liên kết vader wall yếu. - Nói một cách khác, trong hấp phụ vật lý các phân tử của chất bị hấp phụ và chất hấp phụ không tạo thành hợp chất hóa học (không hình thành các liên kết hóa học) mà chỉ bị ngưng tụ trên bề mặt phân chia pha và bị giữ lại trên bề mặt bằng lực liên kết yếu (lực vander walls) và liên kết hidro. Sự hấp phụ vật lý luôn luôn thuận nghịch. Nhiệt hấp phụ không lớn, thường thấy nhiều trong hấp phụ đa lớp. - Hấp phụ hóa học : Có những lực hóa trị mạnh (do các liên kết của liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, liên kết phối trị…) liên kết những phân tử hấp phụ và những phân tử bị hấp phụ tạo thành những hợp chất hóa học trên bề mặt phân chia pha. - Nói một cách khác hấp phụ hóa học xảy ra khi các phân tử hấp phụ tạo hợp chất hóa học với cá phân tử bị hấp phụ và hình thành trên bề mặt phân chia pha (bề mặt pha hấp phụ). Lực hấp phụ hóa học khi đó lực liên kết hóa học thong thường (liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, liên kết phối trí…) sự hấp phụ hóa học luôn luôn bất thuận nghịch. Nhiệt hấp phụ hóa học lớn, có thể đạt giá tới giá trị 800kJ/mol. b.Cơ sở của quá trình hấp phụ - Quá trình hấp phụ, như được trình bày trong hình dưới đây, được diễn ra theo 4 bước cơ bản sau: - Sự vận chuyển trong dung dịch: Liên quan đến việc vận chuyển các chất hữu cơ bị hấp phụ do quá trình đối lưu và khuếch tán. - Vận chuyển khuếch tán trong màng: liên quan đến việc vận chuyển các chất hữu cơ thông qua quá trình khuếch tán qua lớp màng lỏng đến các khe rỗng của chất hấp phụ. - Vận chuyển trong các khe rỗng: liên quan đến việc vận chuyển vật chất bị hấp phụ trong các khe rỗng thông qua sự kết hợp giữa khuếch tán phân tử và khuếch tán theo bề mặt của chất hấp phụ. - Hấp phụ: liên quan đến việc bắt giữ các vật chất bị hấp phụ lên chất hấp phụ tại tâm hấp phụ. - Các lực hấp phụ bao gồm (Crittenden, 1999): • Điện tích điểm và điện tích lưỡng cực • Các tương tác lưỡng cực • Lực hút phân tử • Liên kết cộng hóa trị. • Liên kết hydro 3. Phương pháp tiến hành - Phương pháp bố chí thí nghiệm 1 nhân tố: chỉ thay đổi khối lượng than hoạt tính sử dụng. 4. Dụng cụ và hóa chất [...]... Giúp xác định các thông số thiết kế trong các hệ thống xử lý sinh học hiếu khí 2 Cơ sở lí thuyết - Nguyên tắc cơ bản trong việc ứng dụng các quá trình sinh học để xử lí môi trường là việc các sinh vật sử dụng các chất nền trong môi trường( chất ô nhiễm) để sinh trưởng và phát triển.Tốc độ sử dụng chất nền trong các hệ thống sinh học có thể được mô hình hóa với các phương trình khác nhau Do hàm lượng... chất nền được thể hiện qua công thức: rt = Yrsu (4) Trong đó: Y: Hệ số sử dụng chất nên cực đại (mg/mg), là tỉ số giữa tế bào được sinh ra và khối lượng chất nên được tiêu thụ trong một thời gian nhất định rsu: Tốc độ sử dụng chất nền, g/m3.s Từ phương trình (3) và (4), tốc độ sử dụng chất nền là: (5) Tốc độ sử sụng chất nên tính theo hiệu quả làm sạch còn có thể được tính theo công thức sau: rsu = KXS... chất nền và dinh dưỡng có số lượng hạn chế do sự tiêu thụ của các VSV Đến một giai đoạn nào đó, giới hạn của sự tăng trưởng bắt đầu xuất hiện, lúc này giá trị tốc độ tăng trưởng riêng được xác định theo công thức: S Ks + S µ = µmax (2) Trong đó: µ: Tốc độ tăng trưởng riêng, 1/s µm: Tốc độ tăng trưởng cực đại, 1/s S: Nồng độ chất nền tại thời điểm hạn chế tăng trưởng, g/m3 Ks: Hằng số bán tốc độ, thể hiện... khác nhau Do hàm lượng chất nên giảm theo thời gian do việc sử dụng chất nền nên chúng ta có phương trình sau: a Tốc độ tăng trưởng của vi khuẩn Tốc độ tăng trưởng của tế bào vi khuẩn được thể hiện qua công thức sau: rt = dX dt = µ.X (1) Trong đó: rt: Tốc độ tăng trưởng của vi khuẩn, g/m3.s µ: Tốc độ tăng trưởng riêng, 1/s X: Nồng độ bùn tính, g/m3 b Giới hạn của tăng trưởng do chất nền - Nếu quá trình... đây là sự giảm do phân hủy nội bào (rd): rd= -KdX (7) Trong đó: rd: Sự giảm tăng trưởng do phân hủy nội bào -Kd: Hệ số phân hủy nội bào, 1/s X: Nồng độ bùn hoạt tính, g/m3 Kết luận: Tốc độ tăng trưởng thực tế của tế bào lúc này là: (8) 3 Phương pháp tiến hành - Xử lí hiệu quả theo mẻ 4 Dụng cụ và hóa chất - Hệ thống SBR - Máy cấp khí - Bùn hoạt tính - Bình nhựa 500ml - Tủ định ôn - Hóa chất phân tích . Vận tốc lắng của hạt (m/s) g: Gia tốc trọng trường (m/s 2 ) Khối lượng riêng của hạt và môi trường (kg/m 3 ) d: Đường kính của hạt (m) µ: Độ nhớt môi trường (N.m/s 2 ) 3. Phương pháp phân tích Các. tắc cơ bản trong việc ứng dụng các quá trình sinh học để xử lí môi trường là việc các sinh vật sử dụng các chất nền trong môi trường( chất ô nhiễm) để sinh trưởng và phát triển.Tốc độ sử dụng. lơ lửng trong môi trường. - Nói một cách khác nếu giá trị điện tích này giảm đáng kể hoặc được loại bỏ thì các hạt keo có thể gắn kết lại với nhau. Trước hết là hình thành lên một tập hợp nhỏ,