I. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP xử LÝ NƯỚC THẢI MẠ ĐIỆN 1 So sánh các phương pháp xử lý
2. Lựa chọn phương pháp khả th
3.2. TĨNH TOÁN CÁC THIET BỊ 1 Tính toán bể phản ứng
Chọn loại thiết bị phản ứng khuấy trộn lý tưởng liên tục với tác nhân khử là NaHSƠ3
Phản ứng xảy ra trong thiết bị như sau:
4 H2Crơ4 + 6 NaHS03 + 3 H2S04 = 2 Cr2(S04)3 + 3 Na2S04 + 10 H20 (3.1)
Phương trình dạng ion:
4Crơ42' + 6 HS03' + 14H+ = 4 Cr3+ +6S042- + 10H2O Phản ứng được tiến hành trong môi trường pH = 2-Ỉ-3 Theo phương trình (3.1) ta thấy: để khử 208g Cr6+ thành Cr3+ cần (6x104) = 624g NaHSƠ3 và (3x98) = 294 g H2SƠ4.
Do đó để khử 1 kg Cr6+ thành Cr3+ cần X kg NaHS03 và y kg HUS04. 1 X 624
X = = 3(kg ) NaHS03
Với thiết bị khuấy trộn liên tục, thể tích của thiết bị phản ứng được tính theo công thức:
Vr=Q.tpư (m3) Trong đó:
- Q: tổng lưu lượng nước thải và lưu lượng hóa chất sử dụng (m3/h) - tpư : thời gian phản ứng (h)
a. Tính thời gian phản ứng
Dựa vào bảng số liệu phân tích sự ảnh hưởng của thời gian tới quá trình oxy hóa khử.
Bảng 3.3 - Ánh hưởng của thời gian lưu tới tới quá trình oxy hóa khử. [13]
Giả thiết phản ứng xảy ra trong thiết bị là phản ứng bậc 1. Vậy tốc độ của phản ứng được tính bởi công thức [14]:
__ dc
rA= — = -kvc Trong đó:
- kj: là hằng số tốc độ phản ứng phụ thuộc vào bản chất của nước thải - C: nồng độ của ion Cr6+ biến thiên trong phản ứng.
Tích phân 2 vế ta có:
ln -Ẹ- = k. .t
c0
=> Thời gian phản ứng khử là:
Dựa theo số liệu bảng 3.3, theo phương pháp bình phương tối thiểu ta tính được hằng số tốc độ phản ứng kị= 0,38.
- C: nồng độ của Cr6+ còn lại trong dòng thải ra khỏi thiết bị, theo tiêu chuẩn dòng thải đạt loại B thì c = 0,1 mg/1, nhung ta giả thiết là c=0,05mg/l
=> Thời gian cần thiết để khử theo lý thuyết là:
T = _ 0 f i S x l 6 hút 0,38
Để cho quá trình khử xảy ra đạt yêu cầu xử lý, ta chọn thời gian phản ứng khử xảy ra trong thiết bị là: T = 30 phút.
b. Tính tổng lưu lượng các dòng vào bế phản ứng khử
Tổng lưu lượng các dòng vào bể phản ứng xác định như sau: Q = Qcr + Qhc + Qax (m3/h)
Trong đó:
- QCr: lưu lượng dòng nước thải chứa Cr, m3/h - Qhc: lưu lượng NaHS03 cần dùng, m3/h
- Qax: lưu lượng axit LUSO4 cần thiết để giữ ổn định pH = 2-K3, m3/h Tải lượng Cr6+ trong nước thải là 25 g/h = 25x 24 = 600 g/ngày=0,6 (kg/ngày). => Lượng NaHS03 cần dùng để khử theo lý thuyết là :
mLT = 3 X 0,6 = 1,8 (kg/ngày).
Tuy nhiên, trong thực tế thì để xử lý triệt để Cr6+ cần phải tiêu tốn lượng NaHS03 lớn hơn lượng tính toán từ 1,25 -ỉ- 1,75 lần so với lý thuyết [2]. Chọn hệ
Ta lấy hệ số dư là n = 1,5. Vậy lượng axit thực tế cần dùng là : maxtt = 1,5 X 0,9974 = 1,496 (kg/ngày)«l,5(kg/ngày) Khối lượng riêng của axit TUSO4 85% bằng : p = 1779 kg/m3 [4] Vậy ta có lưu lượng axit H2S04 là :
Qax= = 0,00084 (m3 /ngày) = 0,000035( m3/h) Vậy tổng lưu lượng các dòng nước thải và hóa chất đưa vào bể phản ứng là :
Q = QCr + Qhc + Q„ = 1,25+0,001125+0,000035=® 1,25(m3/ngày) Ta có tphản ứng = 30 phút = 0,5 h.
Vậy thể tích bể phản ứng là :
vr = Q X tphảnứng = 1,25 X 0,5 = 0,625( m3)
Chọn Vbể = 1 m3 để đảm bảo khả năng khuấy trộn và không gian trống. Bể có hai ngăn: ngăn 1 dùng để cấp hóa chất và khuấy trộn; ngăn 2 xảy ra phản ứng.
Kích thước xây dựng:
- Chiều cao lm, trong đó chiều cao sử dụng là 0,8m, còn khoảng trống là 0,2m.
- Chiều rộng bể chọn bằng 0,5 m - Diện tích bể s= =2(m2).
- n: số vòng quay, vòng/s.
- d: đường kính cánh khuấy, d = 300 mm = 0,3 m
- p : khối lượng riêng của nước thải, có p » 1000 kg/m3 => N = 0,985.5.0,3.1000 = 1477,5 w» 1,5 kw
- Công suất động cơ điện: Nđc = — kw.
r|: hiệu suất truyền lực từ động cơ sang cánh khuấy, chọn T| = 0,6 ^ N d c = g = 2,5kw