Báo cáo thí nghiệm chuyên đề X Lí NC THI BNG PHNG PHP ễNG KEO T HO HC Bài 1: xác định lợng chất keo tụ tối u Mục đích thí nghiệm: Xác định hàm lợng tối u chất keo tụ thiên nhiên trình xử lý nớc thải chứa chất hoạt động bề mặt chất tạo màu Cơ sở lý thuyết: Phơng pháp đông keo tụ phơng pháp phổ biến để xử lý nớc thải mà đặc biệt nớc thải ngành dệt nhuộm Trong thực tế, chất keo tụ thờng đợc sử dụng Al2(SO4)3.18H2O, FeSO4.7H2O, FeCl3 6H2O Khi sử dụng muối nhôm sắt làm chất đông keo tụ, chúng phân ly nớc tạo thành hiđroxit tan, hiđroxit hấp phụ chất lơ lửng nh chất keo, tạo thành keo tụ lớn dễ dàng tách khỏi n ớc nhờ trình lắng Al2(SO4)3 + 6H2O FeCl3 + 3H2O FeSO4 + 2H2O 2Al(OH)3 + 3H2SO4 Fe(OH)3 + 3HCl Fe(OH)2 + H2SO4 H2SO4 HCl tạo trình thuỷ phân trung hoà sữa vôi hay bazơ khác Bản chất trình hấp phụ Các hạt chất bẩn nớc hạt rắn hữu cơ, vô mang điện Lực hấp phụ phụ thuộc vào lực tơng tác tĩnh điện chất dung dịch Các hiđroxit tạo trở thành trung tâm hút bắt chất bẩn nớc Các trung tâm lớn dần lên tạo thành Các va chạm với với hạt chất bẩn khác dung dịch, kích thớc tăng lên lắng xuống đáy Phơng pháp đợc ứng dụng để xử lý nớc thải khó phân huỷ sinh học đợc sử dụng để xử lý nớc cấp Để trình xử lý đạt hiệu cao nhất, đông keo tụ phải đợc tiến hành vùng pH tối u Bằng thực nghiệm xác định đợc để đạt đợc hiệu xử lý cao pH phải nằm khoảng: 6,5 Al2(SO4)3.18H2O 8,5 FeCl3 6H2O 9,5 FeSO4.7H2O Dụng cụ thí nghiệm: - Bộ khuấy trộn Paddle stirret - pH meter - Đồ dùng thí nghiệm để xác định COD - Spectrophotometer UV1201 để xác định độ màu - Pipet, cốc thuỷ tinh, bình tam giác Hoá chất: Chất keo tụ sử dụng phèn nhôm: Hoà tan lợng Al2(SO4)3.18H2O bình định mức lít với 300-500 ml nớc cất, đun nóng để làm tan tinh thể, để nguội định mức thành lít Dung dịch thu đợc có nồng độ dao động từ 5-10% Tiến hành thí nghiệm: - Xác định thông số ban đầu nớc thải COD, pH, độ màu - Đổ nớc thải vào cốc thiết bị khuấy trộn đến vạch 800 ml Bổ sung chất keo tụ biết vào cốc (từ cốc đến cốc 6) với hàm lợng tăng dần - Cho thiết bị khuấy trộn làm việc tốc độ cao (200 vòng/phút) thời gian 30 giây, sau tiến hành khuấy trộn chậm (40 vòng/phút) phút - Ngừng khuấy trộn, để dung dịch lắng quan sát trình tạo - Lấy mẫu cốc thiết bị khuấy trộn để xác định COD, pH, độ màu Phơng pháp tính toán: 6.1 Hiệu suất xử lý theo COD: COD = COD1 COD2 ì 100 , % COD1 COD1: COD nớc thải trớc xử lý, mg/l COD2: COD nớc thải sau xử lý, mg/l 6.2 Hiệu suất khử màu: khử màu = Domau1 Domau ì 100 % Domau1 Độ màu1: Độ màu nớc thải trớc xử lý, Pt-Co Độ màu2: Độ màu nớc thải sau xử lý, Pt-Co Kết thí nghiệm: Thời gian tốc độ khuấy trộn giai đoạn I: 200 vòng/phút, 30 giây Thời gian tốc độ khuấy trộn giai đoạn II: 40 vòng/phút, phút TT bình phản ứng Nồng độ chất keo tụ, mg/l Thể tích chất keo tụ cho vào, ml 125 6,06 29 69,8 225,3 91,1 187,5 5,49 24 75 114,3 95,5 250 4,70 10 89,6 90,0 96,5 312,5 4,21 10 89,6 77,1 97,0 375 4,13 10 89,6 79,5 96,9 pH Trớc xử lý 6,80 COD, mg/l Sau xử lý 6,82 Trớc xử lý 96 Hiệu Độ màu, Pt-Co suất xử lý theo COD, % Sau Trớc Sau xử lý xử lý xử lý 86 10,4 2539 2394 Hiệu suất khử màu, % 5,7 Đồ thị biểu diễn biến thiên COD độ màu trình xử lý Nhận xét kết thí nghiệm: Kết thí nghiệm nh chắn có nhiều sai số Nớc thải cốc (sau xử lý) có sai số với nớc thải đầu vào không cho phèn nhôm Do vậy, nói thao tác tiến hành thí nghiệm cha chuẩn xác Việc tiến hành phân tích COD gặp sai số lớn Sai số sử dụng pipét để lấy hoá chất mẫu nớc thải để phân tích COD Hiệu suất xử lý cao sai số phân tích thí nghiệm nên điều kiện phòng thí nghiệm đợc trì tốt Giá trị COD nớc thải đầu vào bình thứ (không cho chất keo tụ) chênh lệch nhiều, thấy sai số phân tích COD lớn Giá trị pH giảm dần phù hợp với lý thuyết: phản ứng thuỷ phân phèn nớc giải phóng H+ làm pH nớc giảm mạnh Kết quan sát trình đông-keo tụ: Khi tiến hành cho chất keo tụ phèn nhôm vào bình phản ứng khuấy nhanh, ta thấy rõ keo hình thành nhanh, kích thớc không lớn độ đồng nh Do lợng phèn lấy không chênh lệch nhiều bình nên khó quan sát đợc thay đổi kích thớc bình Sau tiến hành khuấy chậm để lắng, quan sát mắt thấy rõ trình lắng nhanh tăng dần từ bình đến Lớp nớc phía không màu xanh mà có màu hồng nhạt Để thấy đợc tăng hàm lợng bùn lắng qua bình phản ứng phải tiến hành đo thể tích bùn lắng dới đáy Tuy nhiên, hàm lợng chất keo tụ cho vào thay đổi không nhiều nên lợng bùn tạo biến thiên không lớn Mặt khác, với bình phản ứng (dung tích 1000ml) có tiết diện rộng nên khó xác định xác thể tích bùn lắng Do đó, nhóm thí nghiệm không xác định thể tích bùn lắng đợc trình đông-keo tụ Nhìn vào kết thí nghiệm ta thấy: bình cuối cùng, giá trị COD không thay đổi bình cuối cùng, độ màu không thay đổi nhiều Do kết luận hàm lợng chất keo tụ tối u thí nghiệm lợng phèn nhôm cho vào bình 5: 5ml ứng với nồng độ chất keo tụ 312,5 mg/l Với hàm lợng chất keo tụ nh trên, hiệu suất khử COD (89,6%) hiệu suất khử màu (97%) chấp nhận đợc Bài 2: Xác định ảnh hởng sữa vôi Mục tiêu: Xác định ảnh hởng sữa vôi trình xử lý nớc thải phơng pháp đông keo tụ hoá học với chất keo tụ phèn nhôm Cơ sở lý thuyết: Ca(OH)2 chất keo tụ nh Al2(SO4)3.18H2O, FeSO4.7H2O, FeCl3 6H2O Do đó, hiệu suất trình đông keo tụ sử dụng chất keo tụ muối sắt muối nhôm tăng bổ sung sữa vôi với hàm lợng định Ngoài ra, hiệu suất trình tăng tác dụng cộng hởng hiđroxit sắt (hiđroxit nhôm) với sữa vôi Hơn nữa, sữa vôi tác nhân để ổn định pH môi trờng Dụng cụ thí nghiệm: - Bộ khuấy trộn Paddle stirret - pH meter - Đồ dùng thí nghiệm để xác định COD - Spectrophotometer UV1201 để xác định độ màu - Pipet, cốc thuỷ tinh, bình tam giác Hoá chất: - Chất keo tụ sử dụng phèn nhôm: Hoà tan lợng Al2(SO4)3.18H2O bình định mức lít với 300-500 ml nớc cất, đun nóng để làm tan tinh thể, để nguội định mức thành lít Dung dịch thu đợc có nồng độ dao động từ 5-10% - Dung dịch Ca(OH)2: sữa vôi: nghiền nhỏ hoà tan g CaO đợc nhiệt độ 9000C khoảng thời gian thành lít Dung dịch phải đợc bảo quản điều kiện không tiếp xúc với không khí phải thờng xuyên kiểm tra lại nồng độ Tiến hành thí nghiệm: - Xác định thông số ban đầu nớc thải COD, pH, độ màu - Đổ nớc thải vào cốc thiết bị khuấy trộn đến vạch 800 ml Bổ sung vào cốc (từ cốc đến cốc 6) hàm lợng chất keo tụ tối u xác định sữa vôi với hàm lợng tăng dần - Cho thiết bị khuấy trộn làm việc tốc độ cao (200 vòng/phút) thời gian 30 giây, sau tiến hành khuấy trộn chậm (40 vòng/phút) phút - Ngừng khuấy trộn, để dung dịch lắng quan sát trình tạo - Lấy mẫu cốc thiết bị khuấy trộn để xác định COD, pH, độ màu Phơng pháp tính toán: 6.1 Hiệu suất xử lý theo COD: COD = COD1 COD2 ì 100 , % COD1 COD1: COD nớc thải trớc xử lý, mg/l COD2: COD nớc thải sau xử lý, mg/l 6.2 Hiệu suất khử màu: khử màu = Domau1 Domau ì 100 % Domau1 Độ màu1: Độ màu nớc thải trớc xử lý, Pt-Co Độ màu2: Độ màu nớc thải sau xử lý, Pt-Co Kết thí nghiệm: Thời gian tốc độ khuấy trộn giai đoạn I: 200 vòng/phút, 30 giây Thời gian tốc độ khuấy trộn giai đoạn II: 40 vòng/phút, phút Hàm lợng chất keo tụ tối u: 312,5 mg/l pH nớc thải đầu vào=7,3 Hiệu Hiệu TT Thể tích Nồng COD, mg/l suất Độ màu, Pt-Co suất bình sữa vôi độ sữa pH xử lý khử phản cho vào, vôi, theo màu, Trớc Sau Trớc Sau ứng ml mg/l % xử lý xử lý COD, xử lý xử lý % 0 6,01 85 19 77,6 2499 199,8 92,0 31,25 6,18 13 84,7 127,2 94,9 62,5 6,25 21 75,3 129,5 94,8 93,75 6,43 89,4 151,9 93,9 125 6,38 13 84,7 194,1 92,2 156,25 7,02 89,4 195,7 92,2 Đồ thị biểu diễn biến thiên COD độ màu trình xử lý Nhận xét kết thí nghiệm: Nhìn vào bảng kết ta thấy số liệu đo đạc tính toán thiếu xác Hiệu suất khử độ màu giảm dần hiệu suất khử COD biến thiên không bình 1, cho hàm lợng phèn tối u 312,5 mg/l mà không cho sữa vôi hiệu suất khử COD là77,6%; khử màu 92% Kết không giống kết (ở bình số5) Nh sai số lớn pH ban đầu nớc thải không nằm khoảng tối u Tuy nhiên, theo kết nhóm thí nghiệm thời gian, giá trị pH nằm khoảng tối u phèn nhôm (6,5-8) Giá trị pH sau tăng dần lợng sữa vôi cho vào trung hoà H+ sinh Nh vậy, sữa vôi có vai trò ổn định pH trình đông-keo tụ đồng thời làm tăng hiệu suất trình xử lý Nhìn kết ta thấy so với dùng phèn nhôm sữa vôi có tác dụng tốt lên trình keo tụ Tuy nhiên, hiệu suất xử lý có sữa vôi phải đạt cao phải lớn hiệu suất xử lý tối u Nhng sai số lớn nên kết thí nghiệm rõ rệt ảnh hởng sữa vôi đến trình keo tụ có sử dụng phèn nhôm Hiệu xử lý màu giảm so với Điều vô lý Theo dự tính, hiệu suất khử COD độ màu cho sữa vôi kết hợp với phèn nhôm phải tăng lên sau giảm dần đạt cân trình hấp phụ keo đạt đến trạng thái cân nên lợng d sữa vôi ảnh hởng đến hiệu suất xử lý Nếu theo nh kết thí nghiệm không sử dụng sữa vôi (giống nh trớc) cho hiệu suất xử lý cao Nh sai Do kết thí nghiệm không đáng tin cậy nên thí nghiệm số này, tác dụng sữa vôi trình keo tụ sử dụng chất keo tụ phèn nhôm không đợc rõ ràng Hiệu suất xử lý trình bổ sung sữa vôi vào nớc thải thấp so với dùng phèn nhôm Vì không xác định đợc hàm lợng sữa vôi tối u Nguyên nhân gây nên sai số chủ yếu thao tác tiến hành thí nghiệm Các thao tác phân tích COD, độ màu đòi hỏi phải xác cẩn thận Mặt khác, thay đổi giá trị COD, độ màu bình phản ứng không đáng kể Do đó, cần sơ suất nhỏ dẫn đến sai số lớn kết thí nghiệm Có thể kết luận rằng, với kết nh trên, chắn thao tác thí nghiệm có sai sót lớn Với kết thí nghiệm nh vây không xác định đợc hàm lợng sữa vôi tối u Bài 2: Xác định hàm lợng tối u chất keo tụ chất trợ tạo kết hợp sử dụng chúng trình đông keo tụ Mục đích thí nghiệm: Xác định hàm lợng tối u chất keo tụ chất trợ tạo kết hợp sử dụng chúng trình xử lý nớc thải chứa chất hoạt động bề mặt chất tạo màu Xác định hàm lợng chất tạo tối u sử dụng riêng rẽ trình xử lý Cơ sở lý thuyết: Để hiệu trình lắng hyđroxit nhôm sắt hấp phụ chất hoạt động bề mặt nh chất màu nớc thải sử dụng hợp chất cao phân tử chất trợ tạo Hàm lợng chất keo tụ tối u giảm bổ sung chất tạo Dụng cụ thí nghiệm: - Bộ khuấy trộn Paddle stirret - pH meter - Đồ dùng thí nghiệm để xác định COD - Spectrophotometer UV1201 để xác định độ màu - Pipet, cốc thuỷ tinh, bình tam giác Hoá chất: - Chất keo tụ sử dụng phèn nhôm: Hoà tan lợng Al2(SO4)3.18H2O bình định mức lít với 300-500 ml nớc cất, đun nóng để làm tan tinh thể, để nguội định mức thành lít Dung dịch thu đợc có nồng độ dao động từ 5-10% - Dung dịch 0,1% polyacrylamine (PAA) - chất tạo dạng tơng tác anion Tiến hành thí nghiệm: - Xác định thông số ban đầu nớc thải COD, pH, độ màu - Đổ nớc thải vào cốc thiết bị khuấy trộn đến vạch 800 ml Bổ sung vào cốc hàm lợng chất keo tụ tối u vào cốc lại ẵ lợng chất keo tụ tối u - Cho thiết bị khuấy trộn làm việc tốc độ cao (200 vòng/phút) thời gian 30 giây, sau tiến hành khuấy trộn chậm (40 vòng/phút) phút Sau tiến hành bổ sung chất tạo với lợng tăng dần vào cốc 2, 3, 4, 5, tơng ứng - Khuấy trộn cốc bổ sung chất tạo khoảng 30 giây với tốc độ cao (200 vòng/phút), sau tiến hành khuấy trộn chậm (40 vòng/phút) phút - Ngừng khuấy trộn, để dung dịch lắng quan sát trình tạo lắng - Lấy mẫu cốc thiết bị khuấy trộn để xác định COD, pH, độ màu Phơng pháp tính toán: 6.1 Hiệu suất xử lý theo COD: COD = COD1 COD2 ì 100 , % COD1 COD1: COD nớc thải trớc xử lý, mg/l COD2: COD nớc thải sau xử lý, mg/l 6.2 Hiệu suất khử màu: khử màu = Domau1 Domau ì 100 % Domau1 Độ màu1: Độ màu nớc thải trớc xử lý, Pt-Co Độ màu2: Độ màu nớc thải sau xử lý, Pt-Co Kết thí nghiệm: Thời gian tốc độ khuấy trộn giai đoạn I: 200 vòng/phút, 30 giây Thời gian tốc độ khuấy trộn giai đoạn II: 40 vòng/phút, phút Số TT bình Thể tích phèn nhôm (ml) 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 312,5 156,25 156,25 156,25 Thể tích PAA (ml) 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Nồng độ PAA (mg/l) 0,625 1,25 1,875 2,5 3,125 Nồng độ phèn nhôm (mg/l) 156,25 156,25 Nhận xét kết thí nghiệm: Bài thí nghiệm không tiến hành đo đạc phân tích thông số nh pH, COD, độ màu nên không thấy rõ đợc ảnh hởng PAA (chất trợ tạo bông) đến trình xử lý Tuy nhiên, quan sát mắt trình tạo lắng, nhận thấy rõ vai trò PAA đến trình tạo lắng So với sử dụng phèn nhôm có bổ sung sữa vôi kích thớc trờng hợp lớn nhiều Bông keo có kích thớc lớn, từ 4-5mm trình lắng diễn nhanh Đặc biệt, thấy rõ tăng dần tốc độ lắng từ bình đến bình Lợng bùn tạo thành lớn so vơi hai trờng hợp trớc Nếu tiến hành phân tích thông số COD, độ màu nhận thấy rõ thay đổi hiệu suất xử lý sử dụng PAA 10 ... nghiệm: - Bộ khuấy trộn Paddle stirret - pH meter - Đồ dùng thí nghiệm để xác định COD - Spectrophotometer UV1201 để xác định độ màu - Pipet, cốc thuỷ tinh, bình tam giác Hoá chất: - Chất keo tụ... chất keo tụ tối u giảm bổ sung chất tạo Dụng cụ thí nghiệm: - Bộ khuấy trộn Paddle stirret - pH meter - Đồ dùng thí nghiệm để xác định COD - Spectrophotometer UV1201 để xác định độ màu - Pipet,.. .- pH meter - Đồ dùng thí nghiệm để xác định COD - Spectrophotometer UV1201 để xác định độ màu - Pipet, cốc thuỷ tinh, bình tam giác Hoá chất: Chất keo tụ sử dụng phèn nhôm: