phương pháp xử lý nước thải giặt tẩy

trình bày phương pháp xử lý nước thải giặt tẩy

CHƯƠNG 1 - ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 TỔNG QUAN

Ngành công nghiệp giặt tẩy là một ngành công nghiệp dịch vụ mới phát triển ở nước

ta và vấn đề môi trường chủ yếu của ngành này là vấn đề về nước thải, nước thải của ngành giặt tẩy có nguồn gốc từ việc sử dụng xà phòng, sô đa, các chất tẩy để loại bỏ dầu mỡ, nước thải của ngành giặt tẩy có sự dao động lớn cả về lưu lượng và tải lượng ô nhiễm, nó thay đổi theo mùa, theo mặt hàng cần giặt tẩy, theo mặt bằng sản xuất và chất lượng sản phẩm, nước thải sản xuất của ngành giặt tẩy có pH cao, chứa các chất giặt tẩy, sợi vải lơ lửng, độ màu, độ đục, tổng chất rắn hàm lượng chất hữu cơ cao

Trên thế giới ngành công nghiệp giặt tẩy phát triển từ rất sớm, có những tiệm giặt tự động, đây là một ngành công nghiệp khá bận rộn, doanh thu từ ngành này ngày càng tăng cao do nhu cầu cuộc sống ngày càng cao, đây là một ngành công nghiệp dịch vụ chứ không phải là một ngành công nghiệp sản xuất như nhiều người vẫn thường nghĩ Ngành công nghiệp giặt tẩy là một ngành công nghiệp giặt tẫy là một ngành công nghiệp dịch vụ lớn nhất tại Mỹ Theo báo cáo của tổ chức giặt tẩy của Mỹ tháng 1 năm 1961 thì doanh thu của ngành này đạt hơn 1,6 tỷ đô la, mỗi tuần giặt hơn 5 tỷ pound ( cân Anh ) bao gồm hơn 50 triệu áo sơ mi

Thị trrường tiêu thụ của các sản phẩm wash là các thị trường Mỹ , Châu Âu, Hàn Quốc, Đài Loan,…

• Một số kết luận của Gehm liên quan đến phương pháp xử lý nước thải giặt tẩy:

• Loại bỏ khoảng 75% lượng oxy, tổng chất rắn và dầu mỡ nước thải giặt tẩy có thể được xử lý kinh tế nhất bởi sự axít hóa với H2SO4, CO2 hoặc SO2 Sau đó được đông tụ bởi phèn sắt Đông tụ bằng một số loại muối khác và vôi có thể có hiệu quả trong vài trường hợp, nhưng nó thường đắt tiền

• Nước thải giặt tẩy có thể được xử lý hiệu quả bằng quá trình lọc nhỏ giọt hoặc quá trình bùn hoạt tính với gian đoạn tiền xử lý là aerotank

• Bùn thu được có thể được phơi trực tiếp trên sân phơi bùn và được tiêu hóa bởi

vi khuẩn kỵ khí hoặc bùn được nén lại

• Sau quá trình đông tụ hóa học nước thải giặt tẩy có thể được làm sạch hơn nữa bởi quá trình lọc sinh học và quá trình bùn hoạt tính

• Một số biện pháp xử lý nước thải giặt tẩy phổ biến hiện nay bao gồm các hệ thống sau:

• Biện pháp loại bỏ tự nhiên trong các giếng sâu, hồ nhân tạo

• Lọc nhỏ giọt

• Quá trình bùn hoạt tính

• Quá trình kết tủa hóa học

• Lọc cát và lọc nhỏ giọt với vận tốc cao

• Quá trình axít hóa với H2SO4, CO2, hoặc SO2, sau đó là đông tụ với phèn nhôm hoặc phèn sắt

• Phương pháp cacbon hoạt tính và lọc địa chất ( diatomacous-earth filter), nếu không dùng phương pháp đông tụ và lắng thì phương pháp này chiếm rất ít diện tích và nó hoàn toàn là quá trình lọc tự động Tuy nhiên bất lợi chính là không có khả năng xử lý với lưu lượng lớn Lưu lượng kinh tế lớn nhất có thể xử lý là 180 m3/ngày đêm

1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Hiện nay hầu hết các công ty giặt tẩy đều có hệ thống xử lý nước thải, nhưng trong hệ thống xử lý nước thải thường dùng bể lắng cát, hiệu quả lượng chất nhiễm bẩn không hòa tan khoảng 40-60% đồng thời bể lắng ngang và một số bể lắng khác, chiếm một khối tích công trình lớn, thiếu tính kinh tế Trong nước thải giặt tẩy nếu như sử dụng bể lắng ngang sẽ tạo ra một lượng bùn khá lớn làm tăng diện tích sân phơi bùn và sẽ không hiệu quả kinh tế trong xử lý

Nếu như sử dụng bể lắng xoáy thì có thể tuần hoàn bùn trong bể đồng thời không nhất thiết phải xả bùn liên tục, lắng xoáy cũng chiếm khối tích nhỏ, dễ vận hành, hiệu quả xử lý cao,… vì vậy việc nghiên cứu, ứng dụng bể lắng xoáy để xử lý nước thải giặt tẩy là một nghiên cứu hết sức cần thiết để ứng dụng hiệu quả bể lắng xoáy trong xử lý nước thải từ ngành giặt tẩy

1.3 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

1) Xác định các thông số thủy lực và các chỉ tiêu hoá lý để làm cơ sở cho việc tính toán và thiết kế tiến hành vận hành trong phòng thí nghiệm và trên mô hình.2) Nghiên cứu khả năng xử lý và ứng dụng của bể lắng xoáy để xử lý nước thải ngành giặt tẩy tại Tp.Hồ Chí Minh thông qua việc đánh giá hiệu quả xử lý COD,BOD, SS, độ màu, độ đục,… của bể lắng xoáy đối với nước thải giặt tẩy

1.4 GIỚI HẠN CỦA KHÓA LUẬN

Thời gian nghiên cứu được thực hiện từ tháng 3/2005—tháng 6/2005

Nguồn nước thải là nước thải ngành giặt tẩy Nước thải được lấy tại công ty Lâm Quang: 17/5K Phan Huy Ích P.12, Q Gò Vấp, Tp.Hồ Chí Minh

Hoạt động nghiên cứu được thực hiện trên mô hình thực nghiệm

Các dữ liệu nghiên cứu : Hiệu quả xử lý của bể lắng xoáy dựa trên cơ sở phân tích các số liệu đầu vào và đầu ra và chế độ vận hành

Các số liệu nghiên cứu đầu vào và ra: nghiên cứu chủ yếu trên 03 chỉ tiêu là hàm lượng chất hữu cơ sinh hóa (COD), chất lơ lửng (SS), độ màu

Số liệu về chế độ vận hành: thời gian lưu, tỷ lệ hóa chất và tỷ lệ tuần hoàn bùn

1.5 LUẬN ĐIỂM NGHIÊN CỨU

Bể lắng xoáy đã được áp dụng một số nơi trên thế giới như Hồng Kông, Trung Quốc, Hoa Kỳ,… để xử lý nước thải dệt nhuộm và các loại nước thải có SS cao

Tại Việt Nam bể lắng xoáy đã được áp dụng và cho thấy hiệu quả xử lý cao đối với nước thải giặt tẩy, giấy và dệt nhuộm

Nước thải giặt tẩy có đặc trưng là SS và độ màu cao, do đó việc nghiên cứu và ứng dụng lắng xoáy cho xử lý nước thải giặt tẩy là rất thích hợp.

CHƯƠNG 2 - NƯỚC THẢI GIẶT TẨY VÀ SỰ CẦN THIẾT XỬ LÝ

2.1 KHÁI QUÁT VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẶT TẨY

Ngành công nghiệp giặt tẩy là một ngành công nghiệp dịch vụ mới phát triển ở nước

ta, sản phẩm chủ yếu của ngành giặt tẩy thường là quần áo Jeans, Kaki được wash theo yêu cầu của khách hàng và giặt các loại khác như quần áo, khăn trải bàn, trải giường cho khách sạn, nhà hàng và dân dụng, …

Công nghệ Wash

Công nghệ giặt ủi

Hình 2.1 Công nghệ giặt ủi công nghệ wash

Nguyên liệu chủ yếu của ngành giặt tẩy là bột giặt, các tác nhân giặt tẩy như: đá wash, thuốc tẩy,…

Về công nghệ giặt tẩy có thể tóm tắt theo 2 hình sau:

Hình 2.2: Sơ đồ quy trình công nghệ GRAMENT WASH(Giặt thông thường)

Hình 2.3 Sơ đồ quy trình công nghệ STONE BEACH WASH ( Giặt đá)

Ngành công nghiệp giặt tẩy có nhu cầu tiêu thụ nước rất lớn, có nhiều loại hình wash khác nhau như: garment wash, sand wash, bio wash, enzym cắt lông, stone wash,…và ngành này cũng dùng nhiều loại hoá chất tẩy khác nhau để giặt tẩy, tính chất nước thải và lưu lượng nước thải của ngành giặt tẩy thay đổi tuỳ thuộc vào sản phẩm cần giặt, công đoạn giặt tẩy, nước thải của khâu giặt các sản phẩm thông thường có chứa các chất bẩn, dầu mỡ, chất nhờn, thức ăn thừa, nếu giặt các sản phẩm là ra giường, quần áo của bệnh viện thì có thể đây là nguồn phát sinh ra các nguồn dịch bệnh cần ngăn ngừa, … Trong quá trình wash thì tuỳ thuộc vào yêu cầu của sản phẩm cần wash mà nước thải của khâu wash có chứa một lượng lớn chất tẩy, đá dùng để wash, có mùi thuốc tẩy gây khó chịu và tuỳ thuộc vào màu của sản phẩm yêu cầu mà độ màu của khâu wash thay đổi rất lớn.

2.2 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI

Nước thải của ngành giặt tẩy có nguồn gốc từ việc sử dụng xà phòng, sô đa, các chất tẩy để loại bỏ dầu mỡ, nước thải sản xuất của ngành giặt tẩy có pH cao, chứa các chất giặt tẩy, sợi vải lơ lửng, độ màu, độ đục, tổng chất rắn, hàm lượng chất hữu cơ cao,…

KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MẪU NƯỚC:

Bảng 2.1 Kết quả phân tích mẫu nước thải Công ty giặt tẩy Lâm Quang:

Nguồn: Kết quả phân tích mẫu nước thải của Công ty Lâm Quang tại Viện Sinh Học Nhiệt Đới năm 2005

Bảng 2.2 Kết quả phân tích mẫu nước thải Công ty giặt tẩy EXCEL KIND-ĐÔNG Á,

Huyện Củ Chi, Thành Phố Hố Chí Minh:

Bảng 2.3 Kết quả phân tích mẫu nước thải Công ty giặt tẩy YÊN CHI, Khu Công

Nghiệp Tân Tạo, Thành Phố Hồ Chí Minh.

Nguồn: Viện Sinh Học Nhiệt Đới, Thành Phố Hồ Chí Minh, năm 2005

Bảng 2.4 Kết quả phân tích mẫu nước thải Công ty giặt tẩy NƠ XANH, Quận 7,

Thành Phố Hồ Chí Minh.

Nguồn: Viện Môi Trường, Đại Học Quốc Gia, Thành Phố Hồ Chí Minh, năm 2001

Nước thải giặt tẩy nói chung có khả năng gây độc hại đối với cá và các sự sống dưới nước tại những vùng chịu ảnh hưởng trực tiếp của nguồn nước thải ngành này

Đặc tính của dòng nước thải này là có chứa hàm lượng các chất hoạt động bề mặt, chất tạo bọt cao, cặn lơ lửng, độ màu cao,…

Nhìn chung, nước thải ngành giặt tẩy được xem là loại nước thải có mức độ ô nhiễm trung bình Nước thải này nếu như không được xử lý thích đáng sẽ gây ra những tác động xấu đến chất lượng nguồn nước, đến quá trình hoạt động của thủy sinh vật, các loại thực vật nước và ngay cả con người tại những vùng chịu ảnh hưởng trực tiếp của nguồn nước thải Chúng không những làm chết các loại thủy sản mà còn làm mất khả năng tự làm sạch của nguồn nước, con người đánh bắt và ăn phải các loại thủy sản này cũng có thể bị nhiễm độc

2.4 MỘT SỐ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẶT TẨY

Song chắn rác

Nước thải

Hóa chất

Hoàn lưu bùn

Bể điều hòa và ổn định pH

Sân phơi bùn Máy thổi khí

Bể lắng, lọc

Xả ra ngoài

Bể sinh học hiếu khí

Hình 2.4 Hệ thống xử lý nước thải Công ty giặt tẩy Yên Chi, Khu công nghiệp Tân

Tạo, thành phố Hồ Chí Minh.

Bể sinh học tiếp xúc

Xả ra ngoài Bể lắng

Sân phơi bùn

Hình 2.6 Hệ thống xử lý nước thải Công ty giặt tẩy EXCEL KIND- ĐÔNG Á, Huyện

Củ chi, thành phố Hồ Chí Minh.

CHƯƠNG 3 - XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮNG, KEO

TỤ VÀ CÔNG NGHỆ LẮNG XOÁY

3.1 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮNG

Lắng là phương pháp đơn giản nhất để tách các chất bẩn không hòa tan ra khỏi nước thải Mỗi hạt rắn không hòa tan trong nước thải khi lắng sẽ chịu tác động của hai lực: trọng lực bản thân và lực cản xuất hiện khi hạt rắn chuyển động dưới tác động của trong lượng Mối tương quan giữa hai lực đó quyết định tốc độ lắng của hạt rắn

Ở trong nước thải, hỗn hợp không hòa tan gồm tổ hợp các chất có nhiều phần nhỏ khác nhau về số lượng, hình dáng và trọng lượng riêng Trong quá trình lắng các phần nhỏ sẽ liên kết với nhau làm thay đổi hình dạng, kích thước và trọng lượng riêng của chúng Quy luật lắng của các hạt dạng bông keo khác với các hạt rắn hình cầu riêng lẻ và đồng nhất Ngoài ra quá trình lắng được thực hiện không phải trong điều kiện tĩnh mà nước thải luôn chuyển động

Tùy theo mức độ xử lý nước thải mà ta có thể dùng bể lắng như một công trình xử lý

sơ bộ trước khi nước thải đưa tới những công trình xử lý phức tạp hơn Cũng có thể sử dụng bể lắng như công trình xử lý cuối cùng, nếu điều kiện vệ sinh cho phép

Quá trình lắng có thể được phân thành 3 dạng cơ bản phụ thuộc vào trạng thái của các hạt cặn lắng trong nước:

- Lắng độc lập

- Lắng keo tụ

- Lắng kết hợp

3.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ

3.2.1 Quá trình keo tụ và các yếu tố ảnh hưởng:

Mục đích của quá trình keo tụ là hỗ trợ cho quá trình khử màu, chất rắn lơ lửng, COD và tách kim loại nặng ra khỏi nước thải

Keo tụ là quá trình làm to các hạt cặn phân tán trong nước, tạo thành dạng bông dễ lắng Trong quá trình keo tu,ï lượng chất lơ lửng, mùi, màu sẽ giảm xuống Ngoài ra các chất như silicar, hydratcacbon, chất béo, dầu mỡ và lượng lớn vi khuẩn cũng bị loại bỏ

Bản chất hiện tượng keo tụ là một quá trình phức tạp Khi keo tụ, quá trình xảy ra chủ yếu mang bản chất vật lý, nhưng khi có chất phản ứng trong nước thì các chất hòa tan sẽ thay đổi thành phần hóa học, trong đó các ion kết tủa thành chất không tan và lắng xuống

Chất keo tụ thường dùng là các muối sunfat nhôm, sunfat sắt và clorua sắt, … Khi cho muối nhôm vào nước chúng sẽ tác dụng với ion bicacbonat có trong nước và tạo thành hydroxyt ở dạng keo:

Al2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 → 2 Al(OH)3 ↓ + 3CaSO4 + 6 CO2 ↑

Nếutrong nước không đủ độ kiềm, phải tăng kiềm bằng cách thêm xút, khi đó:

Al2(SO4)3 + 6 NaOH → 2 Al(OH)3 ↓ + 3 Na2SO4

Khi dùng các muối sắt sẽ tạo thành các hydoxyt sắt dạng không tan:

FeSO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + Fe(OH)2 ↓

Bông hydroxyt tạo thành tạo thành sẽ hấp phụ và dính kết các chất huyền phù, chất keo có trong nước thải Khi có chất điện ly, các chất keo trong nước thải hấp phụ ion trên bề mặt và tích điện Các phần tử chất bẩn chủ yếu hấp phụ các anion nên sẽ tích điện âm Khi cho thêm chất keo tụ vào nước tạo thành các hạt keo tích điện dương ( như Al(OH)3, Fe(OH)2, Fe(OH)3 ) chúng sẽ hợp nhất với các phần tử chất bẩn đến mức đủ lớn để lắng thành cặn Đó là hiện tượng mất ổn định và được kết thúc bằng quá trình làm to hạt

Hàm lượng chất keo tụ đưa vào nước thải cần xác định bằng thực nghiệm Liều lượng chất keo tụ chủ yếu phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Dạng và nồng độ chất bẩn

- Loại chất keo tụ

- Biện pháp hòa trộn chất keo tụ với nước thải

- Ảnh hưởng của keo tụ đến quá trình làm sạch tiếp theo và quá trình xử lý cặn ( làm sạch bằng phương pháp sinh học, lên men cặn, khử nước trong cặn)

- Hiệu suất quá trình keo tụ phụ thuộc vào giá trị pH Ví dụ: để keo tụ bằng phèn nhôm pH tối ưu bằng 4,8 – 8,0, hoặc nếu dùng FeSO4 phải duy trì pH bằng 9 – 11.Để tạo các bông cặn lớn, dễ lắng người ta cho thêm các chất trợ keo tụ Đó là các chất cao phân tử tan trong nước và dễ phân ly thành ion Tuỳ thuộc vào nhóm ion phân ly mà chất trợ keo tụ có điện tích âm hay dương ( loại anion, cation, nonion ) Chất trợ keo tụ thông dụng nhất là polyacrylamit (CH2CHCONH2)2

Đa số chất bẩn hữu cơ, vô cơ dạng keo có trong nước thải thường tích điện âm, vì vậy nếu dùng các chất trợ keo tụ dạng cation sẽ không cần thêm chất keo tụ

Việc chọn loại hóa chất, liều lượng tối ưu và thứ tự cho vào nước, xác định lượng cặn tạo thành phải được tiến hành bằng thực nghiệm Lượng chất trợ keo tụ thường dùng là 1- 5 mg/L

Do trong nước thải có nhiều chất bẩn nên phải dùng lượng lớn hóa chất Liều lượng chất keo tụ quá ít hoặc quá nhiều làm cản trở quá trình mất ổn định các hạt keo trong nước thải.Quá trình keo tụ chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau :

- pH

- Nồng độ của chất keo tụ

- Bản chất của hệ keo, sự có mặt của các ion khác trong nước thải

- Thành phần của các chất hữu cơ có trong nước

- Nhiệt độ

3.2.2 Bản chất lý hóa của quá trình keo tụ:

Các cặn bẩn trong nước thường là các hạt sét, cát, bùn, sinh vật phù du, sản phẩm phân hủy chất hữu cơ… Vì có kích thước rất bé nên chúng tham gia vào chuyển động nhiệt cùng với các phân tử nước, tạo thành một hệ keo phân tán vào toàn bộ thể tích nước, độ bền của các hạt cặn lơ lửng trong nước bé hơn nhiều so với độ bền của hệ phân tán phân tử nên chúng dễ bị phá hủy (lắng đọng) dưới tác dụng của các yếu tố bên ngoài

Lợi dụng tính chất này trong công nghệ xử lý nước, thường cho phèn vào nước để làm mất tính ổn định của hệ keo cũ đồng thời tạo nên hệ keo mới có khả năng kết hợp thành những bông cặn lớn, lắng nhanh, có hoạt tính bề mặt cao, khi lắng hấp phụ và kéo theo cặn làm bẩn nước, cũng như các chất hữu cơ gây mùi

3.2.3 Các phương pháp keo tụ:

Một trong các phương pháp keo tụ hệ keo là làm giảm thế năng Zeta của hạt bằng cách tăng nồng độ của chất điện phân trong nước

Khi nồng độ của ion đối tăng lên, càng nhiều ion của lớp khuếch tán vào lớp điện tích kép, kết quả là làm giảm điện thế ξ của lớp điện tích kép và chiều dày của lớp khuếch tán giảm Khả năng làm giảm điện thế ξ của các hạt keo bằng các ion đối tăng nhanh khi tăng hóa trị của các ion này Bảng (3.1) ghi khả năng keo tụ tương đối của các cation và anion có hóa trị khác nhau Từ bảng (3.1) ta thấy rằng khả năng gây ra keo tụ của các hóa trị một: hóa trị hai: hóa trị ba gần đúng theo tỷ số 1: 30: 1000

Bảng 3.1 Khả năng keo tụ tương đối của các chất điện phân

Chất điện phân Khả năng keo tụ tương đối của chất điện phân với keo tích điện

đổi dấu và thế năng ξ của hạt lại tăng lên Từ đó ta thấy rằng nếu cho phèn vào nước nhiều hơn liều lượng cần thiết sẽ làm cản trở quá trình keo tụ.

Có thể keo tụ hệ keo bằng cách đưa vào dung dịch một hệ keo mới, tích điện ngược dấu với hệ keo muốn keo tụ, lúc đó trong dung dịch xảy ra sự trung hòa lẫn nhau của các hạt keo tích điện trái dấu

Khi thực hiện quá trình keo tụ theo phương pháp này phải đảm bảo chính xác sự cân bằng tổng điện tích của hệ keo mới đưa vào dung dịch và tổng điện tích của hệ keo muốn keo tụ

Do trong quá trình keo tụ một hỗn hợp các hệ keo khác nhau, ví dụ hỗn hợp keo thiên nhiên làm bẩn nước và keo tạo ra do thủy phân phèn, điều kiện keo tụ của hệ keo tạo

ra do thủy phân phèn không trùng với điều kiện keo tụ của các keo thiên nhiên, cho nên lúc đầu chỉ có một số cặn bông được tạo ra do sự kết hợp lẫn nhau của keo tự nhiên tích điện âm và keo thủy phân tích điện dương, còn về sau bông cặn tạo ra là do keo tụ hệ keo do phèn thủy phân, các bông cặn này có hoạt tính phát triển nên chúng hấp phụ các keo tự nhiên làm bẩn nước, các chất hữu cơ gây mùi vị của nước, và trong quá trình lắng, chúng thu hút các cặn có kích thước bé lơ lửng trong nước

Trong thực tế phương pháp này được áp dụng rộng rãi để keo tụ cặn bẩn trong nước

Phèn thường dùng để lắng trong nước là phèn nhôm và phèn sắt trong đó chủ yếu là sunfat nhôm Al2(SO4)3, clorua sắt FeCl3 đôi khi dùng sunfat sắt (III): Fe2(SO4)3 và sunfat sắt (II): FeSO4 Ưu điểm của loại phèn kể trên là chúng có khả năng tạo ra hệ keo kỵ nước và khi keo tụ thì tạo ra bông cặn có hoạt tính phát triển cao, có khả năng hấp thụ, thu hút, dính kết các tạp chất và keo làm bẩn nước

Khi cho sunfat nhôm vào nước nó phân ly theo phướng trình:

Al2(SO4)3 2Al3+ + 3SO4

2-Và ion nhôm tham gia vào quá trình trao đổi với các cation nằm trong lớp điện tích kép của hạt keo âm, làm giảm điện thế ξ của hạt bằng việc thay cation hóa trị II trong hạt keo sét bằng ion nhôm hóa trị III, và nén lớp khuếch tán của keo dẫn đến keo tụ hạt sét Quá trình trao đổi ion của hạt sét diễn ra nhanh và kết thúc khi dung tích trao đổi của hạt keo sét bị sử dụng kiệt, khi đó trạng thái cân bằng của các cation nằm trong dung dịch lại được thiết lập lại Nhưng quá trình keo tụ hệ keo tự nhiên làm bẩn nước chủ yếu lại là sự thủy phân phèn để tạo ra keo mới, và keo tụ hệ keo mới này bằng các anion có trong nước để tạo ra bông cặn có họat tính bề mặt phát triển cao có khả năng hấp thụ các cặn bẩn trong nước

3.3 CÔNG NGHỆ LẮNG XOÁY

3.3.1 Tổng quan về công nghệ lắng xoáy

• Lắng xoáy là một thiết bị vận hành nhờ sức nước có hình cone, dòng nước chảy từ phía dưới lên, tiếp xúc với chất rắn, phản ứng với bùn Nó tạo ra nước đã xử lý có chất lượng cao Đặc biệt thích hợp để áp dụng cho xử lý nước cấp và nước thải

• Lắng xoáy kết hợp các quá trình khuấy trộn, đông tụ, kết bông, lắng và lọc chỉ với một công trình duy nhất Nó mang lại hiệu quả trong thiết kế, giảm vốn đầu tư, năng

lượng và chi phí vận hành Hơn nữa nó không có các hư hỏng thông thường so với các bể lắng khác và có thể vận hành và bảo quản dễ dàng bởi các công nhân nghiệp dư.

3.3.2 Nguyên lý hoạt động

• Nước thải và hóa chất phản ứng được đưa vào tiếp tuyến với thân bể, và việc nước vào tiếp tuyến được duy trì bởi một cái van, tạo ra một dòng chảy xoắn nhanh chóng hòa trộn hoàn toàn hóa chất với nước thải thô Dòng nước đi từ dưới lên trên theo một thiết kế đặc biệt

• Đối với bể lắng xoáy các bông cặn không được phép lắng ở đáy như là các bể lắng khác Dòng chảy xoắn luôn giữ chúng ở trạng thái lơ lửng Vận tốc nước chảy qua lớp bùn được điều khiển sao cho sự tuần hoàn bùn trong ống trung tâm làm cho các bông cặn luôn ở trạng thái lơ lửng tới mức mà không vượt quá tầng nước đã xử lý

• Hoạt động của lớp bùn xoáy như là một thiết bị lọc và thúc đẩy sự tiếp xúc giữa các bông cặn trước đó và nước thải mới vào đảm bảo loại bỏ hoàn toàn các chất bẩn Lớp bùn còn có nhiệm vụ kéo dài thời gian tiếp xúc giữa chất keo tụ và nước thải thô

• Nước thải đi từ dưới lên, đi qua tầng cặn, vận tốc nước dâng với vận tốc tiếp tuyến giảm xuống để tăng vùng lắng Khi tầng cặn đạt đến độ cao cực đại việc giảm vận tốc nước không còn làm cho các bông cặn còn giữ ở trạng thái lơ lửng nữa Khi đó nước sạch tiếp tục dâng lên bộ phận thu nước, trong khi đó bùn bị tách ra và rơi xuống đáy

• Nước sạch được thu trên bề mặt của bể bằng cách tràn qua máng răng cưa và chảy vào các công trình xử lý tiếp theo

Bơm tuần hoàn bùn

Máng thu nước

Tầng nước trong

Phễu điều chỉnh tầng cặn

Nước thải vào

Ống xả cặn

Tầng phản ứng và tạo bông

Dòng cặn xoáy

Tầng chứa cặn Dòng nước ra

Hóa chất châm vào

Hình 3.1 Cấu tạo và nguyên lý vận hành của lắng xoáy

CHƯƠNG 4 - MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM VÀ VẬN HÀNH

4.1 MÔ TẢ MÔ HÌNH

4.1.1 Thí Nghiệm Jartest

• Mô hình thí nghiệm Jartest là một thiết bị gồm 6 cánh khuấy quay cùng tốc độ

• Cánh khuấy có dạng turbine gồm 2 bản phảng nắm cùng một mặt phẳng thẳng đứng

• Cánh khuấy đặt trong 6 beaker dung tích 1000 ml chứa cùng nước mẫu cho một đợt thí nghiệm Mô hình thí nghiệm được thể hiện ở hình 4.1

Chuẩn bị thí nghiệm

a Mô hình thí nghiệm : Các cánh khuấy quay cùng tốc độ, có thể điều chỉnh tốc độ quay ở dãy 10 – 120 vòng/phút

b Dụng cụ thí nghiệm : 6 Beakers dung tích 1 lít, máy đo độ màu

c Hoá chất thí nghiệm :Phèn nhôm Al2(SO4)3, NaOH, H2SO4

Hình 4.1 Thiết bị Jartest Các bước thực hiện :

• Thí nghiệm xác định pH tối ưu

1 Trong thí nghiệm này pH cần xác định được điều chỉnh bằng NaOH 0.1 N

2 Chọn nồng độ Al2(SO4)3 ban đầu là 1000mg/l lấy một lít mẫu nước thải cho vào mỗi Beaker và đặt các Beaker vào thiết bị Jatest chỉnh các cách khuấy quay ở tốc độ 100 vòng/phút

3 Chuẫn bị thể tích dung dịch keo tụ và thể tích dung dịch kiềm hóa để cho ra pH từ 5,

6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5 trong mỗi Beaker Tùy pH ban đầu nước thải mà ta có thể thêm

H2SO4 (hay xút ) để tạo khoảng pH thích hợp

4 Cho cùng một lúc dung dịch chất keo tụ và dung dịch chất kiềm hóa vào mẫu đang khuấy nhanh Sau một phút khuấy nhanh, giảm tốc độ quay xuống 20 vòng/phút Khuấy chậm ở tốc độ này 20 phút

5 Tắt máy để lắng tĩnh 30 phút Sau đó lấy mẫu trên bề mặt xác định các chỉ tiêu độ màu, COD, SS

6 PH tối ưu là pH tương ứng với mầãu có độ màu hoặc COD thấp nhất.

• Thí nghiệm xác định phèn Al 2 (SO4) 3 tối ưu

1 Sau khi thí nghiệm xác định khoảng pH tối ưu, việc lựa chọn lưu lượng phèn tối ưu dựa trên khoảng pH đó Thí nghiệm này được thực hiện với hàm lượng phèn thay đổi từ 200, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1500 mg/l Hàm lượng phèn đưa vào mỗi Beaker khác nhau nên để giữ pH cố định ở khoảng tối ưu thì phải thay đổi lượng NaOH cho phù hợp

2 Lấy 1 lít mẫu cho vào mỗi Beaker và đặt các Beaker vào thiết bị jartest Chỉnh các cách quay ở tốc độ 100 vòng/phút Đồng thời chuẩn bị hàm lượng phèn và dung dịch kiềm hóa

3 Các bước sau thực hiện như trên

4 Nồng độ phèn tối ưu sẽ tương ứng với mẫu có COD và độ màu thấp nhất

4.1.2 Mô Hình Lắng Xoáy

Cấu tạo mô hình được thể hiện trong hình 4.2

Bể lắng là một thiết bị dạng hình cone, được làm bằng mica, mô hình có thể tích là 40 L

THÉP TẤM CHỮ V DÀY 3mm KỆ ĐỂ MÔ HÌNH CAO 0,6m

Bơm nước thải

Thùng chứa nước

thải chạy mô

hình 120 lít

Bơm tuần hoàn bùn

Máng thu nước Tầng nước trong Phễu điều chỉnh tầng cặn

Ống xả cặn

Tầng phản ứng và tạo bông

Dòng cặn xoáy Tầng chứa cặn Dòng nước ra hố ga phòng thí nghiệm

Bơm hóa chất

Phèn Xút

Hình 4.2 Sơ đồ vận hành mô hình bể lắng xoáy

4.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm của Khoa Công Nghệ Môi Trường Nước thải được lấy từ công ty giặt tẩy Lâm Quang, Quận Gò Vấp Nước thải sau khi đem về, tiến hành đo pH và kiểm tra COD và được điều chỉnh đến nồng độ tính toán để chạy mô hình và được chứa trong thùng nhựa dung tích 120 L để chạy mô hình

Sơ đồ nguyên lý vận hành được trình bày trong hình 4.3

Phèn

Nước thải

Thùng chứa

Lắng xoáy Xả ra ngoài

Hình 4.3 Nguyên lý vận hành mô hình bể lắng xoáy

Các thí nghiệm được thực hiện với nồng độ hóa chất tối ưu được xác định bằng thí nghiệm jartest, và thực hiện lần lượt ở thời gian lưu: 45; 60; 75; 90; 105; 120 phút và tỷ lệ tuần hoàn bùn: 0,5; 1,0; 1,5 lần lượng nước thải vào

Trong suốt quá trình vận hành, đo đạc và theo dõi pH, nồng độ SS, COD và độ màu Kết quả nghiên cứu sau cùng được so sánh với các công nghệ tương tự ( các loại bể lắng khác) để đánh giá ưu khuyết điểm và khả năng áp dụng trong thực tế

Thí nghiệm này được thực hiện trên mô hình động nghĩa là có dòng chảy vào và ra liên tục

4.3 VẬN HÀNH MÔ HÌNH

Vận hành mô hình ở tỷ lệ hóa chất được xác định bằng thí nghiệm Jartest với thời gian lưu nước khác nhau và tỷ lệ tuần hoàn bùn khác nhau

Phân tích, xét nghiệm các chỉ tiêu cơ bản như : pH, COD, SS và độ màu để đánh giá hiệu quả làm việc của công trình