Tiêu luận chất rắn trong nước

ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG Lớp 10CMT CHẤT RẮN TRONG NƯỚC GVHD: Tô Thị Hiền Nhóm 2A: Nguyễn Trí Vũ Anh 1022014 Tiêu Kim Anh 1022015 Võ Thị Kim Anh 1022017 Dương Ngọc Thanh 1022259 Đinh Xuân Vượng 1022360 Mục lục: 4.2.1.Giới thiệu 4.2.2 Phương pháp 4.2.3.Tổng chất rắn (TS) 4.2.4 Tổng rắn hòa tan (TDS) 4.2.5 Chất rắn lơ lửng (SS) 4.2.6 Chất rắn cố định chất rắn dễ bay 4.2.7.Chất rắn lắng 4.2.1.Giới thiệu Cụm từ solids đề cập đến lượng vật chất rắn lại mẫu nước sau sấy khô đốt cháy nhiệt độ xác định Một số tính chất chất rắn có thể được xác định là: tổng số, hòa tan, lơ lửng, lắng, cố định bay Sự khác biệt chất rắn hòa tan lơ lửng nước được thực phương pháp lọc Chất rắn nước ko đc mong muốn nhiều lí Nó làm giảm chất lượng nước uống, chất lượng nước tưới tiêu mục đích công nghiệp Nước có hàm lượng chất rắn cao yêu cầu xử lí học hóa học dẫn đến chi phí xử lí cao Hơn nữa, mức độ cao chất rắn nước tăng tỉ trọng nước, ảnh hưởng đến điều hòa áp suất thẩm thấu sinh vật nước ngọt giảm độ tan khí (ví dụ 2) Chất rắn lơ lửng nước thải không được xử lí có thể dẫn đến bùn bị đọng lại tạo điều kiện yếm khí nước mặt Các nguồn chính chất rắn nước tự nhiên nước, mưa gió xói mòn bề mặt đất Xói mòn nước rõ rệt vùng ẩm bán ẩm với trận bão lớn mùa mưa kéo dài (ví dụ vùng khí hậu gió mùa) Xói mòn gió phổ biến vùng khô hạn (ví dụ đồng cỏ Mỹ, thảo nguyên nhiệt đới) Chất rắn, có nguồn gốc từ đất, làm giảm độ nước, ức chế trình quang hợp cuối dẫn đến tăng trầm tích đáy, giảm độ sâu hồ, ao sơng ngòi Sau có thể làm tăng tần suất mức độ nghiêm trọng lũ lụt Nước thải đô thị công nghiệp chứa chất rắn ô nhiểm từ nguồn nước thải sinh hoạt nước thải đường quy trình cơng nghiệp Không giống nguồn khác nêu chất rắn nước tự nhiên, chất rắn có thể được loại bỏ từ nhà máy xử lý nước thải lượng chất rắn nước tăng đồng nghĩa với việc giảm chất lượng nước Trong bùn cặn hầu hết chất rắn tồn dưới dạng huyền phù Nồng độ chất rắn nước thải cần xử lí được đưa bảng 4.5 Phân tích chất rắn lơ lững hữu ích việc đánh giá vùng nước ô nhiễm Nó được sử dụng rộng rãi để xác định ảnh hưởng nước thải nước đánh giá hiệu trình xử lý nước Việc xác định chất rắn lắng cũng quan trọng việc phân tích nước thải.trước người ta dựa vào tổng chất rắn để xác định mức độ ô nhiểm nước thải, ngày người ta phân tích hàm lượng BOD COD để đánh giá mức độ ô nhiễm đó chính xác nhiều Tổng nồng độ hòa tan số vùng biển được cho bảng 4.6 Figure 4.3 Analysis scheme for solids in water SETS = settleable solids, TS = total solids, TDS = total dissolved solids, SS = suspended solids, FDS =fixed dissolved solids, VDS = volatile dissolved solids, FSS =fixed suspended solids, VSS = volatile suspended solids, TFS = total fixed solids, TVS = total volatile solids (Adapted from "Water Quality Characteristics, Modelling, Modification", G Tchobaoglous and E D Schroeder, Addison-Wesley, Reading, MA, 1985) SETS(settleable solids) = chất rắn có thể lắng, TS(total solids) = tổng rắn TDS(total dissolved solids)= tổng rắn hòa tan SS(suspended solids) = rắn lơ lửng FDS(fixed dissolved solids) = rắn hòa tan cố định VDS( volatile dissolved solids) = rắn hòa tan bay FSS(fixed suspended solids) = rắn lơ lửng cố định VSS(volatile suspended solids) = rắn lơ lửng bay TFS( total fixed solids) = tổng rắn cố định TVS(total volatile solids) = tổng rắn bay 4.2.2 Phương pháp Chương trình quan trắc xác định chất rắn được minh họa Hình 4.3 liên quan đến việc đốt nóng làm bay mẫu với trọng lượng không đổi nhiệt độ định Nhiệt độ mà đó dư lượng nước đc sấy khô đốt cháy xác định phân loại chung loại rắn: • • • • Tổng chất rắn khô 103-105 "C Tổng số chất rắn hòa tan sấy khơ 180±20C Tổng chất rắn lơ lửng sấy khô 103-105 0C Chất rắn cố định bay nước thải bốc cháy 550±50 0C phương pháp đầu thích hợp cho việc xác định chất rắn nước uống, nước mặt nước muối, cũng nước nước thải công nghiệp phạm vi lên đến 20 000 mg L-I Phương pháp cuối phù hợp cho việc xác định chất rắn trầm tích, cũng nguyên liệu sản xuất rắn nửa rắn nước xử lý nước thải lắng chất rắn được xác định thể tích phễu Imhoff 4.2.2.1 Xử lý bảo quản mẫu Sử dụng chai nhựa thủy tinh để thu thập mẫu phân tích sớm tốt sau lấy Nếu mẫu phải được lưu trữ trước phân tích lưu trữ tủ lạnh o C để giảm thiểu phân hủy vi sinh chất rắn 4.2.3.Tổng chất rắn (TS) 4.2.3.1 Phương pháp Mẫu nước đem bốc đĩa có khối lượng biết trước sấy khô 105 0C Khối lượng đĩa tăng so với đĩa trống chính tổng chất rắn 4.2.3.2 Dụng cụ • Đĩa bay hơi: sứ, bạch kim, thủy tinh cao silic (ví dụ:Vycor), thép không gỉ nhôm Đĩa tốt làm bạch kim Vycor Các loại đĩa sứ không được khuyến khích có xu hướng bị trọng lượng Tuy nhiên, có thể được sử dụng • • • vật liệu khác không có sẵn Bát đĩa bạch kim khơng có sẵn nhiều phòng thí nghiệm chi phí cao Hút ẩm Lò sấy Cân phân tích, có thể cân đến 0,1 mg 4.2.3.3 Các bước • • • Làm đĩa bốc nước cất đốt lò 105 0C Lưu trữ bình hút ẩm cân trước dùng Đo chính xác thể tích (100-500ml) mẫu chuyển sang đĩa bốc cân trước đó Bốc đến khơ lò với nhiệt độ có sẵn 105 0C Thông thường khoảng nước khoáng hóa cao có thể lâu Nếu khối lượng mẫu vượt kích thước đĩa, thêm phần vào đĩa loại sau bay Lấy đĩa khỏi lò làm nguội máy hút ẩm Cân đĩa cân phân tích tới 0,1 mg Tính toán tổng chất rắn sau: TS (mg L-1) = 1000 x (Mt – Md)/V Với Mt khối lượng đĩa + dư lượng khô (mg), Md khối lượng đĩa (mg) V thể tích mẫu (ml) ghi chú: Nước khống cao từ vùng khơ hạn bán khô hạn với lượng đáng kể canxi, magiê, clorua dạng sulfat có tính hút ẩm nên cần làm khô lâu, hút ẩm hiệu cân nhanh chóng Để có kết chính xác lặp lại chu kỳ làm khô cân nặng khối lượng thu được không đổi (± 0,5 mg) 4.2.4 Tổng rắn hòa tan (TDS) 4.2.4.1 Phương pháp: Các mẫu nước được lọc qua lọc sợi thủy tinh tiêu chuẩn, phần lọc được bốc đến khô dĩa cân sấy khô 180o C"Sự gia tăng trọng lượng so với đĩa trống tổng rắn hòa tan 4.2.4.2 Vật liệu -Tương tự mục 4.2.3 - Phễu buchner bình hút lọc Millipore -Giấy lọc sợi thủy tinh Whatman GF / C, tương tự -Bếp cách thủy 4.2.4.3 Quy trình thực Sấy đĩa bay lò ở180oC giờ.Làm nguội bình hút ẩm, đem cân Đo chính xác thể tích (100-500 ml) hỗn hợp mẫu, cho qua giấy lọc hệ thống lọc • Rửa chất rắn lại từ xy lanh đo, với ba lần liên tiếp, lần 10 phần mL nước phòng thí nghiệm thơng qua rửa cách loc • Chuyển dịch lọc vào dĩa cân trước đó, cho bốc làm khô bếp cách thủy Nếu khối lượng phần lọc vượt dung lượng dĩa cân, thêm liên tiếp phần vào dĩa giống sau bốc • Làm khơ ít bình hút ẩm đem cân Tính tổng chất rắn hòa tan (TDS) cách sử dụng phương trình tương tự mục 4.2.3 • • Ghi Dư lượng được làm khô 180 oC gần tất nước Nước khoáng tinh khiết cao từ vùng khô hạn bán khô hạn có chứa nồng độ cao canxi, clorua, magiê thành phần sulfate có thể hút ẩm nên yêu cầu làm khô kéo dài, hút ẩm hiệu cân nhanh chóng Mẫu bicarbonate cao có thể làm khô kéo dài 1800C để đảm bảo chuyển đổi hoàn toàn bicarbonate thành cacbonat Đối với công việc cần chính xác, lặp lại q trình làm khơ, sấy cân đối với tổng chất rắn 4.2.5 chất rắn lơ lửng (SS) 4.2.5.1 Phương pháp Mẫu nước được lọc giấy lọc cân trước phần lọc được làm khô 150 OC cân lại khối lượng chất rắn lơ lửng tính tăng khối lượng giấy lọc 4.2.5.2 Vật liệu - Tương tự mục 4.2.4 4.2.5.3 Quy trình thực • • • • • •  Rửa lọc ngăn chứa ống hút với lượng nhỏ nước phòng thí nghiệm Lấy giấy lọc ra, thay dĩa nhôm thép không rỉ làm khơ lò 105 0C Làm mát bình hút ẩm đem cân Lặp lại việc sấy khô, hút ẩm cân trọng lượng thu được không đổi khác biệt ít 0,5 mg Thay giấy lọc thiết bị lọc làm ẩm nước phòng thí nghiệm Đo chính xác thể tích mẫu nước dung dịch (100-500 ml) lọc Rửa chất rắn lại từ xi lanh đo với 3lần liên tiếp ,10 mL nước phòng thí nghiệm cho chảy qua giấy lọc Tháo giấy lọc làm khơ lò 105 0C Làm nguội bình hút ẩm đem cân Tính chất rắn lơ lửng(SS) sau: SS (mg / L) = 1000 × ( M t − M b ) / V  Trong đó: Mt khối lượng giấy lọc sau lọc mẫu (mg), Mb khối lượng giấy lọc trước lọc mẫu (mg) V khối lượng mẫu (mL) Bạn cũng có thể xác định chất rắn lơ lửng khác biệt từ đo tổng chất rắn không lọc (tức tổng chất rắn) lọc mẫu (tức tổng chất rắn hòa tan) thu được mục 4.2.3 4.2.4, tương ứng: Tổng chất rắn lơ lửng = Tổng chất rắn - Tổng chất rắn hòa tan 4.2.6 Chất rắn cố định chất rắn dễ bay 4.2.6.1 Phương pháp: Đưa mẫu vào lò nung đốt cháy 550oC Chất rắn lại sau nung chất rắn cố định lượng chất rắn chất rắn dễ bay Trọng lượng hao hụt trình nung chuyển đổi chất hữu thành CO2 H2O 4.2.6.2 Các loại vật liệu Như mục 4.2.3; 4.2.4 4.2.5 Lò nung 4.2.6.3 Tiến trình thực hiện: Điều chỉnh nhiệt độ 550oC Đặt đĩa mẫu vào lò nung 1h Bảo quản bình hút ẩm cân trước dùng (xác định được giá trị M tổng chất rắn cố định chất rắn hòa tan cố định) Nếu xác định chất rắn lơ lững cố định bay hơi, đốt giấy lọc 550oC lò nung 15 phút Để nguội bình hút ẩm cân (xác định được giá trị M chất rắn lơ lửng cố định) Tiến hành xác định tổng chất rắn chất rắn hòa tan được mơ tả mục 4.2.3 4.2.4, tương tự, dùng đĩa mẫu được chuẩn bị theo trình tự xác định chất rắn lơ lửng theo mục 4.2.5 sử dụng giấy lọc chuẩn bị Những bước mang lại giá trị Mb phương trình dưới Đốt đĩa có lượng dư thu được từ tổng chất rắn (Phần 4.2.3), tổng chất rắn hòa tan (Phần 4.2.4) chất rắn lơ lửng từ giấy lọc (phần 4.2.5) lò nung 1h Làm nguội phần nhiệt độ phòng thí nghiệm, sau đó chuyển bình hút ẩm làm nguội Cân đĩa mẫu được làm nguội nhiệt độ phòng( được giá trị Ma) Thực việc tính toán sau: Chất rắn dễ bay (mg L-1) = 1000 x (Mb – Ma)/V Chất rắn cố định (mg L-1) = 1000 x (Ma – M)/Y Mb trọng lượng đĩa (hoặc giấy lọc) + trọng lượng chất thải trước đốt (mg) Ma trọng lượng đĩa (hoặc giấy lọc) + trọng lượng lại sau đốt (mg) M trọng lượng dĩa (hoặc giấy lọc) V thể tích mẫu (mL) Các sai sót có thể xảy trình thực đối với chất rắn bay chất trình sấy Sai sót đáng kể phát sinh xác định nồng độ chất rắn đễ bay nồng độ thấp mà có mặt chất rắn cố định 4.2.7 Chất rắn lắng 4.2.7.1 Phương pháp Lắng chất rắn được xác định thể tích, sau chất rắn được lắng trọng lực 4.2.7.2 Vật liệu Nón Imhoff (xem hình 4.4) đo xilanh (500 ml 1L) 4.2.7.3 Tiến trình thực hiện: Lắc mẫu đổ 1L vào nón Imhoff Sau đó để chất rắn tự lắng vòng 45 phút sau đó dùng đũa thủy tinh gạt nhẹ thành nón Để lắng thêm 15 phút sau đó đọc trực tiếp thể tích chất rắn lắng từ thước chia độ 4.2.7.4 Lựa chọn tiến trình Nếu nón Imhoff khơng có sẵn phòng thí nghiệm, bạn có thể sử dụng quy trình thay sau Lắc mẫu đổ khoảng 500 mL vào xilanh 1L để yên 1h Sau đó, cẩn thận hút 250 mL chất lỏng nằm khoảng mặt nước, đảm bảo không làm ảnh hưởng đến cặn lắng Xác định chất rắn lơ lửng chất lỏng thất thoát trình mục 4.2.5 Việc xác định được SS phương trình dưới Tính tốn lượng chất rắn lắng (mg L-1) từ chênh lệch chất rắn lơ lửng (SS) trước lắng sau lắng (SSs): Lượng chất rắn lắng (mg L-1) = SS - SSs Câu hỏi: Có những loại chất rắn có thể xác định nước? - Có loại chất rắn thường được xác định nước là: - Tổng rắn ( total solids.TS) - Tổng chất rắn hòa tan (Total disolved solids TDS) - Chất rắn hòa tan vơ (Fixed dissolved solids FDS) - Chất rắn hòa tan dạng hữu cơ( Volatide dissilved solids VDS) - Chất rắn lơ lửng (SS) - Chất rắn vô lơ lửng (Fixed suspended solids (FSS) - Chất rắn hữu lơ lửng (VSS) - Chất rắn có thể lắng được (SETS) Nguồn gốc sai số biến đồi phân tích chất rắn? - Các phản ứng hóa học xảy nước - Sự tương tác nước với vật liệu chứa lấy mẫu - Cách bảo quản lấy mẫu, cũng thời gian cũng ảnh hưởng đến việc phân tích chất rắn - Tính chất nước: chẳng hạn nước có chứa nhiều chất rắn dễ bay sai số cao - Các bước trình phân tích : cân, hút ẩm không đủ thời gian, nhiệt độ tủ sấy Mối quan tâm về môi trường chất rắn nước thải nước tự nhiên * Đối với chất rắn nước thải: Hàm lượng chất rắn nước thải ảnh hưởng đến việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải, đường ống phải được thiết kế hợp lý nhằm tránh tương tác chất rắn đường ống, tránh gây tắc nghẽn đường ống, gây hư hại vật liệu đường ống Đối với nước có hàm lượng chất rắn cao đòi hỏi biện pháp xử lý tiên tiến hơn,hoặc kết hợp nhiều biện pháp nhằm tránh thải lượng chất rắn lớn độc hại môi trường * Đối với nước tự nhiên Chất rắn làm giảm độ nước, ức chế trình quang hợp cuối dẫn đến tăng trầm tích đáy, giảm độ sâu hồ, ao sơng ngòi Sau có thể làm tăng tần suất mức độ nghiêm trọng lũ lụt Tại những loại khác của chất rắn được quan tâm việc kiểm sốt hoạt đợng của nhà máy xử lý nước thải - Vì loại chất rắn khác có cách xử lý khác nhau, chẳng hạn chất rắn có kích thước lớn có thể sử dụng song chắn rác để loại khỏi dòng thải, chất rắn có kích thước nhỏ được loại bỏ phương pháp khác tuyển nổi, huyền phù… - Các loại chất rắn khác có thể tồn động gây hư hỏng thiết bị xử lý,nên cũng cần được kiểm sốt chặt chẽ - Ngồi còn phụ thuộc vào nguồn tiếp nhận nước thải có yêu cầu về hàm lượng chất rắn nước thải 5.Nguồn của chất rắn nước tự nhiên nước thải * Trong nước tự nhiên - Các trầm tích khoáng sản - Do nước mưa theo hạt bụi không khí rơi xuống - Do nước chảy tràn bề mặt đất kéo theo cát,đất đá xuống dòng nước - Do hoạt động cảu núi lửa sinh khói bụi - Do hoạt động đất bị xói mòn,sạt lở… - Do hoạt động sống cấc vi sinh vật dưới nước - Do hoạt động giao thông vận tải đường biển * Trong nước thải - Do hoạt động công nghiệp - Do nước thải sinh hoạt, sản xuất, du lịch Những phương pháp thay thế có thể được sử dụng để xác định tổng rắn hòa tan (TDS)? - Phương pháp trọng lượng: Các mẫu nước được lọc qua lọc sợi thủy tinh tiêu chuẩn, phần lọc được bốc đến khô dĩa cân sấy khô 180o C"Sự gia tăng trọng lượng so với đĩa trống tổng rắn hòa tan - Phương pháp đo máy:từ phép đo độ dẫn điện, phép đo cho giá trị TDS sau nhân hệ số qui đổi f TDS(mg/l)=f*EC(uS/cm) f=0.55-0.7 - Kiểm tra TDS cách kiểm tra tổng nồng độ ion mg/l, riêng độ kiềm mg CaCO3/l TDS=0.6(alk)+Mg+Ca+Na+K+Cl+SO4+SiO3+NO3 ... chất rắn không lọc (tức tổng chất rắn) lọc mẫu (tức tổng chất rắn hòa tan) thu được mục 4.2.3 4.2.4, tương ứng: Tổng chất rắn lơ lửng = Tổng chất rắn - Tổng chất rắn hòa tan 4.2.6 Chất rắn. .. 4.2.3.Tổng chất rắn (TS) 4.2.4 Tổng rắn hòa tan (TDS) 4.2.5 Chất rắn lơ lửng (SS) 4.2.6 Chất rắn cố định chất rắn dễ bay 4.2.7 .Chất rắn lắng 4.2.1.Giới thiệu Cụm từ solids đề cập đến lượng vật chất. .. định chất rắn dễ bay 4.2.6.1 Phương pháp: Đưa mẫu vào lò nung đốt cháy 550oC Chất rắn lại sau nung chất rắn cố định lượng chất rắn chất rắn dễ bay Trọng lượng hao hụt trình nung chuyển đổi chất