Các mẫu MAP thu ở dạng rắn sau khi lọc ở các thí nghiệm sẽ được gửi đến
trườngĐại Học Bonn - CHLB Đứcđể phân tích bằng phương pháp quang phổ. Kết
quả phân tích được tính theo thành phần phần trăm các chất N, P, K… có trong mẫu.
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
SVTH: Vương Anh Thế Kiệt 46
Phương pháp: Sử dụng tia X quang để chiếu vào MAP, ứng với mỗi thành phần vật chất có trong mẫu sẽ có 1 tia phản xạ khác nhau. Người ta dựa vào cường độ màu đậm nhạt của tia phản xạ về để xác định thành phần phần trăm những chất
có trong mẫu.
Hình 3.17. Sản phẩm MAP sau khi sấy khô 3.2.3.5. Xác định lượng MgO cần sử dụng
Lượng MgO sử dụngđược xác định dựa vào nồng độ photpho trong nước tiểu đầu vào. Cách thức tính lượng MgO như sau: P-PO4
3-
Tính số mol photpho trong 1 lít nước tiểu
CP-PO43-(g/L)
nphotpho = (mol/L) 31
Tính số mol và khối lượng MgO cần cho 1 lít nước tiểu
nMgO = 1.5 x nphotpho (mol/L)
mMgO = nMgO x 40 (g/L) Trong đó: khối lượng phân tử MgO = 40 (g)
Khối lượng MgO cho mỗi lần thí nghiệm
mMgO = mMgO x Vnước tiểu (g) (Công thức3.1)
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
SVTH: Vương Anh Thế Kiệt 47
Ta chỉ tiến hành thí nghiệm các cấp bơm lưu lượng nước tiểu khác nhau bơm
P4 (có 3 cấp bơm lưu lượng nước tiểu) với các cấp lưu lượng bơm cấp khí khác
nhau (có 3 cấp bơm lưu lượng cấp khí) do đó ta cần làm 9 thí nghiệm cố định như
bảng sau.
Bảng 3.1. Bố trí thí nghiệm
Thí Nghiệm Nước tiểu (P4) Cấp khí pH DD H2SO4
[l/h] [m³/h] 1 20 85 9,5 20 L 2 30 85 9,5 20L 3 40 85 9,5 20L 4 20 127,5 9,5 20 L 5 30 127,5 9,5 20L 6 40 127,5 9,5 20L 7 20 170 9,5 20 L 8 30 170 9,5 20L 9 40 170 9,5 20L
* Các thông số sau đây ta sẽ cố định:
pH nước tiểu cố định ≥ 9,5
Dung dịch H2SO4 cố định 20 lít (pha H2SO4 với nước theo tỉ lệ 1:20 ta sẽ
có dung dịch H2SO4 cần cho thí nghiệm). Dự tính ban đầu cố định sử dụng 20 lít dung dịch H2SO4 cho 3 thí nghiệm: pha 20 lít sử dụng cho thí nghiệm 1, sau đó ta sử dụng lại lượng axit ở thí nghiệm 1 để dùng tiếp cho thí nghiệm 2 và tiếp tục như
thế từ thí nghiệm 2 cho thí nghiệm 3. Đến thí nghiệm 4 ta sẽ sử dụng 20 lít axit
H2SO4 mới và cũng hoàn lưu cho thí nghiệm 5, 6. Tương tự ở thí nghiệm 7 ta cũng
sử dụng 20 lít axit mới rồi lại hoàn lưu cho thí nghiệm 8, 9. Việc sử dụng lại 3 lần lượng axit nhằm để tránh lãng phí H2SO4 . Nhưng sau khi thí nghiệm thực tế lượng
axit đấy không hấp thu đủ cho 3 thí nghiệm nên đã chuyển xuống hấp thu cho 2 thí nghiệmđể kết quả thí nghiệmđược chính xác hơn.
Nhiệt độ thí nghiệm đạt khoảng 40oC đến 50oC.
* Khi hệ thống hoạt động ta tiến hành thu mẫu để phân tích đánh giá. Theo
yêu cầu của đề tài thì ta cần thu 6 mẫu ở 6 vị trí trong hệ thống cho mỗi lần thí
nghiệm để phân tích
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
SVTH: Vương Anh Thế Kiệt 48
Bảng 3.2. Vị trí thu mẫu ở các thí nghiệm
3.4. Công thức xác định các hiệu suất xử lý 3.4.1. Hiệu suất xử lý photpho – ortho 3.4.1. Hiệu suất xử lý photpho – ortho
C1(P – PO43-) – C2(P – PO43-)
H (P – PO43-) = x 100 (%) (3.2)
C1(P – PO43-)
Trong đó:
H (P – PO43-): Hiệu suất xử lý photpho – ortho (%)
C1(P – PO43-): Nồngđộ photpho – ortho của mẫu nước tiểuđầu vào (mg/L). Thu mẫu vị trí 1 (TN-1)
C2(P – PO43-): Nồngđộ photpho – ortho của mẫu nước tiểu ở bể thu sau khi lọc MAP (mg/L). Thu mẫu vị trí 3 (TN-3)
3.4.2. Hiệu suất xử lý Nitơ Kjeldhal
C3(N – total ) – C4(N – total )
H N – total = x 100 (%) (3.3)
C3(N – total )
Trong đó:
H N – total : Hiệu suất xử lý Nitơ tổng (%)
C3(N – total ): Nồng độ Nitơ tổng của mẫu nước tiểu ở bể thu sau khi tăng pH và nhiệtđộ (mg/L). Thu mẫu vị trí 4 (TN-4)
Mẫu Vị trí thu mẫu Chỉ tiêu phân tích Thời gian thu mẫu 1 Đầu vào của nước tiểu (TN-1) - Phốtpho tổng
- Đạm tổng, amon Trước mỗi lần thí nghiệm
2 Sản phẩm MAP khi lọc (TN-2) - Phốtpho tổng
- Đạm tổng, amon Đang mỗi lần thí nghiệm
3 Bể thu hồi sau lọc, trước khi tăng nhiệt và pH (TN-3)
- Phốtpho tổng
- Đạm tổng, amon Đang mỗi lần thí nghiệm
4 Bể thu hồi sau khi tăng nhiệt
và pH (TN-4) - Đạm tổng, amon Đang mỗi lần thí nghiệm
5 Dòng nước tiểu sau xử lý thải
ra khỏi cột giải phóng (TN-5) - Đạm tổng, amon Đang mỗi lần thí nghiệm
6 Sau phản ứng tạo dung dịch
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
SVTH: Vương Anh Thế Kiệt 49 C4(N – total ): Nồngđộ Nitơ tổng của mẫu nước tiểuở dòng ra khỏi cột giải
phóng sau khi tách NH3 (mg/L). Thu mẫu vị trí 5 (TN-5)
3.4.3. Hiệu suất xử lý Nitơ – amon (NH4+)
C3(NH4+)– C4(NH4+)
H NH4+ = x 100 (%) (3.4)
C3(NH4+)
Trong đó:
H NH4+: Hiệu suất xử lý Nitơ – amon (%)
C3(NH4+): Nồng độ Nitơ – amon của mẫu nước tiểu ở bể thu sau khi tăng pH và nhiệtđộ (mg/L). Thu mẫu vị trí 4 (TN-4)
C4(NH4+) : Nồng độ Nitơ – amon của mẫu nước tiểu ở dòng ra khỏi cột
giải phóng sau khi tách NH3 (mg/L). Thu mẫu vị trí 5 (TN-5)
3.4.4. Hiệu suất hấp thu Nitơ – amon (NH4+) của cả thí nghiệm
Lượngđạm amon của nước tiểu đầu vào được giữ lại trong các sản phẩm qua các quá trình. Vậy tính hiệu suất hấp thu amon bằng cách lấy nồng độ amon giữ
trong các sản phẩm chia cho lượng amon đầu vào.
a. Tính lượng amon trong MAP
CNH4+ - MAP= C1(NH4+) – C2(NH4+) (mg/L)
Trong đó:
C1(NH4+): Nồng độ amon của mẫu nước tiểu đầu vào (mg/L). Thu mẫu vị
trí TN-1
C2(NH4+) : Nồng độ amon của mẫu nước tiểu ở bể thu sau khi lọc MAP (mg/L). Thu mẫu vị trí TN-3
b. Tính lượng amon trong dung dịch sản phẩm (NH4)2SO4
C5(NH4+) thực = C5(NH4+) sau thí nghiệm – C5(NH4+) trước thí nghiệm
Trong đó:
C5(NH4+) thực : Nồng độ amon thực hấp thu của thí nghiệm (mg/L)
C5(NH4+) sau thí nghiệm : Nồng độ amon của mẫu sản phẩm (NH4)2SO4 sau khi đã hấp thu xong thí nghiệm (mg/L). Thu mẫu TN-6
C5(NH4+) trước thí nghiệm : Nồng độ amon của mẫu sản phẩm (NH4)2SO4 trước
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
SVTH: Vương Anh Thế Kiệt 50
Vậy hiệu suất hấp thu amon là:
((C5(NH4+) thực )/2.5) + CNH4+ - MAP
H hấp thu NH4+= x 100 (%) (3.5)
C1(NH4+)
(C5(NH4+) thực )/2.5 có ý nghĩa là: Do 50 lít nước tiểu tạo NH3 được hấp thu với
chỉ 20 lít axit, nên nồng độ amon ở 20 lít axit sẽđậm đặc hơn gấp 2.5 lần. Nên khi tính nồng độ của amon thực của thí nghiệm ta phải chia lại cho 2.5 lần mới tính nồngđộ hấp thu amon được.
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
SVTH: Vương Anh Thế Kiệt 51
Chương IV
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. Đánh giá hoạt động của hệ thống xử lý nước tiểu 4.1.1. Đánh giá hệ thống nhà vệ sinh của ký túc xá B23 4.1.1. Đánh giá hệ thống nhà vệ sinh của ký túc xá B23
Hiện nay 10 phòng ở ký túc xá B23 tuy có bồn tiểu riêng bồn cầu nhưng hầu
như tất cả sinh viên ở đây khi đi tiểu là đi vào bồn cầu chứ không đi vào bồn tiểu. Các bạn trong phòng 5-B23 cho biết “Xây bồn tiểu sao mà không lắp đặt hệ thống
dội nước, nếuđi tiểuở bồn tiểu thì phải chạy lấy nước dội, thôi thì tiểu vào bồn cầu
rồi dội luôn cho tiện”. Việc sinh viên chỉ đi tiểu trong bồn cầu khi dội rất nhiều
nước vì thế nước tiểu ở bể thu bị pha loãng rất nhiều. Đây là một khiếm khuyết của
hệ thống thu gom, cần được khắc phục.
Hình 4.1. Bồn tiểu không hệ thống dội nước và bồn vệ sinh được lắp đặt tại KTX B23 4.1.2. Đánh giá hoạt động của thiết bị xử lý
Nói chung hệ thống sau khi đã được bảo trì thì hiện nay vận hành tương đối
tốt. Nhưng vẫn còn có một số thiết bị bị khiếm khuyết và hỏng.
Màn hình điều khiển bằng cảmứngđượcđặt bên hông hệ thống chứ không
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
SVTH: Vương Anh Thế Kiệt 52
người vận hành vì người vận hành không thể vừa quan sát, chỉnh sửa hệ thống vừa điều khiểnđược.
Máy khuấy trong bồn tạo kết tủa đã bị hỏng nên người vận hành phải lên trên bể và tự khuấy tay vào cánh khuấy. Việc khuấy tay này phải mất 30 phút nên gây cho người vận hành rất mệt mỏi và khó chịu vì khi khuấy mùi của nước tiểu
bốc lên. Khuấy tay cũng phải giống như khi máy khuấy còn hoạtđộngđược để trộn
MgO đều vào nước tiểu nhằm cho phản ứng tạo MAP xảy ra dễ hơn, hoàn toàn hơn.
Hộp chứa MgO để cho vào bể khuấy trộn hiện nay đã không còn hoạt độngđược. Vì thế người vận hành phải tự đổ trực tiếp MgO vào bể.
Hình 4.2. Máy khuấy và hộp MgO bị hỏng của hệ thống
Các bơm P2, P3, P6, P7 là các loại bơm màng, nhất là bơm P2 (bơm NaOH) khi vận hành xong phải cho bơm qua nước để rửa tránh nghẹt bơm.
Khi lọc MAP phải cần đến 2 túi lọc vì khi túi lọc đầu lọc phần lớn lượng
MAP thoát xuống làm túi bị nghẽn do đó lọc rất lâu, nên ta phải sử dụng thêm 1 túi nữa lọc tiếp để rút ngắn thời gian vận hành. Việc lọc 2 túi như vậy sẽ gây sai số về
khối lượng MAP.
4.2. Xác định một số thông số của hệ thống
4.2.1. Kết quả phân tích nước tiểu đầu vào của 9 thí nghiệm
Qua 9 thí nghiệm, hàm lượng photpho biến động từ 432.84 – 638.95 mg/L (trung bình là 509.393 mg/L), hàm lượng Amon biến động từ 4487 – 5684 mg/L (trung bình là 5007.022 mg/L) và hàm lượng Nitơ Kjeldhal biến động từ 4704 – 6482 mg/L (trung bình là 5605.444 mg/L). Qua số liệu trên cho thấy hàm lượng
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
SVTH: Vương Anh Thế Kiệt 53
Bảng 4.1. Kết quả phân tích nước tiểu đầu vào của 9 thí nghiệm
4.2.2. Tính lượng MgO cần sử dụng cho mỗi thí nghiệm
Dựa vào hàm lượng photpho trong mẫu nước tiểu phân tích ở các thí nghiệm ta tính được hàm lượng MgO cần sử dụng (theo công thức3.1 ở chương III đã trình bày).
Khi tính ra lượng MgO, lượng MgO khi thí nghiệm nên cho dư hơn lượng tính
để phảnứng xảy ra nhanh và hoàn toàn hơn.
Bảng 4.2. Lượng MgO cần sử dụng cho mỗi thí nghiệm
4.2.3. Xác định lưu lượng của máy bơm P4 (bơm nước tiểu), bơm P5 (bơm dung dịch axit) và bơm cấp khí dung dịch axit) và bơm cấp khí
4.2.3.1. Xác định lưu lượng bơm P4
Chỉ tiêu Ngày P-ortho (mg/L) N-Kjeldhal (mg/L) N-NH4 + (mg/L) TN1 (08/09/2008) 432.84 6482 5145 TN2 (25/09/2008) 477.42 5439 4753 TN3 (08/09/2008) 440.3 6258 4977 TN4 (10/09/2008) 486.7 5726 5100.2 TN5 (13/09/2008) 488.555 4704 4487 TN6 (16/09/2008) 538.69 5320 4949 TN7 (18/09/2008) 468.13 4851 4564 TN8 (20/09/2008) 612.953 5628 5404 TN9 (23/09/2008) 638.95 6041 5684
Ngày phân tích P-ortho (mg/L) Tính lượng MgO cần dùng (g) Lượng MgO trung bình (g) TN1 (08/09/2008) 432.84 41.89 TN2 (25/08/2008) 477.42 46.2 TN3 (08/09/2008) 440.3 42.61 TN4 (10/09/2008) 486.7 47.1 TN5 (13/09/2008) 488.555 47.28 TN6 (16/09/2008) 538.69 52.13 TN7 (18/09/2008) 468.13 45.3 TN8 (20/09/2008) 612.953 59.32 TN9 (23/09/2008) 638.95 61.83 49.3
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
SVTH: Vương Anh Thế Kiệt 54
Do 9 thí nghiệm của đề tài xoay quanh 3 cấp bơm nước tiểu (bơm P4) là 20, 30, 40 lít/h. Nên ta cần xác định phần trăm mở van để bơm P4 tương ứng với lưu lượng 20, 30, 40 lít/h.
Tiến hành thí nghiệmđo vào các ngày 5 và 6 tây tháng 9 năm 2008.
a. Đo cấp bơm 20 lít/h: Cấp bơm 20 lít/h thì tương đương với 333.333 ml/phút. Ta lấy 1 ống đong có thể tích 1 lít, rồi gạch ngay vạch 333.333 ml. Sau đó
có 1 người dưới đất sẽđiều khiển hệ thống cảmứng cho bơm chạy, mở 1 cấp % van của bơm P4 và bấm giờ khi vừa bấm nút khởi động bơm. Một người sẽ leo lên trên
đỉnh cột giải phóng tháo ống đầu ra của bơm P4 (vì ống đầu ra ở tận trên cột giải
phóng), ta phải leo lên trên nóc để đo chứ không ở dưới đo để kết quả chính xác (lý do là vì bơm P4 bơm nước tiểu từ bể thu lên trên đỉnh của cột giải phóng nếu ta tháo
ống đầu ra của bơm P4 ở đỉnh cột giải phóng và đo ở dưới đất thì sẽ mất 1 đoạn
chiều cao mà bơm phải cần đẩy do đó kết quả sẽ bị sai lệch). Khi người ở dưới ra hiệu đã khởi động bơm và bấm giờ, thì người trên đỉnh cột giải phóng đặtống đầu
ra vào ống đong. Bơm đúng 1 phút thì người ở dưới báo hiệu và tắt bơm, người ở
trên rút ống đong ra và đo thể tích nước có trong ống đong. Thí nghiệm cứ làm đi làm lại như vậy nhiều lần cho đến lúc thể tích trong ống đong ngang đúng vạch
333.333 ml sau khi bơm 1 phút, thì lúc đó ta đã xác định được phần trăm mở van của bơm thích hợp để đạt được 20 lít/h. Kết quả xác định phần trăm mở van là 19.5%, với phần trăm mở van này thì bơm P4 sẽ bơm được 20 lít/h. (Chú ý thí nghiệm này ta dùng nước thay cho nước tiểu). Thí nghiệm vào ngày 05/09/2008.
b. Đo cấp bơm 30 lít/h: Cấp bơm 30 lít/h thì tương đương với 500 ml/phút. Ta cứ tiến hành thí nghiệm này tương tự như ở thí nghiệm 20 lít/h trên. Cuối cùng ta xác địnhđược để bơm 30 lít/h thì bơm P4 phải mở 28.3%. Thí nghiệm này thực
hiện vào ngày 05/09/2008.
c. Đo cấp bơm 40 lít/h: Cấp bơm 40 lít/h thì tương đương với 666.666 ml/phút. Ta cứ tiến hành thí nghiệm này tương tự như ở thí nghiệm 20 lít/h trên. Cuối cùng ta xác địnhđượcđể bơm 40 lít/h thì bơm P4 phải mở 36.3%. Thí nghiệm
này thực hiện vào ngày 06/09/2008.
Bảng 4.3. Xác định phần trăm mở van của bơm P4 theo cấp bơm của nó
Cấp bơm 20 lít/h 30 lít/h 40 lít/h
Phần trăm mở van của bơm P4 19.5% 28.3% 36.3%
Đây là kết quả thí nghiệm chỉ có tính tương đối, vì trong lúc thí nghiệm có những thao tác có thể chưa chính xác và còn có nhiều yếu tố khách quan khác có thể ảnh hưởng tới kết quả.
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
SVTH: Vương Anh Thế Kiệt 55
4.2.3.2. Xác định lưu lượng bơm P5
Do ta chỉ thí nghiệm trên bơm P4 nên ta chọn 1 cấp bơm P5 cố định để tiến
hành thí nghiệm. Ta chọn cấp bơm P5 là khoảng 50 lít/h, đây là một cấp bơm dung dịch axit đủ lớnđể có thể hấp thụ tốt cấp bơm P4 lớn nhất (40 lít/h). Ta tiến hành thí nghiệm cũng giống nhưở xác định bơm P4. Cuối cùng kết quảđạtđược là van bơm P5 mở 50% thì đạt khoảng gần 50 lít/h (cụ thể 49,4 lít/h). Do đó ta chọn mở van 50%. Thí nghiêm được thực hiện vào ngày 06/09/2008.
4.2.3.3 Xác định lưu lượng bơm cấp khí
Theo bố trí thí nghiệm thì ta cần chỉnh ba cấp bơm cấp khí cho 9 thí nghiệm
với:
3 thí nghiệmđầu là 85 m3/h
3 thí ngiệm kế tiếp là 127.5 m3/h
3 thí nghiệm cuối cùng là 170 m3/h
Cách xác định như sau: Ở hệ thống bơm cấp khí có một van điều chỉnh lưu lượng khí bơm vào (van này thông với 1 ống xả ra khí ra ngoài). Khi ta đóng hoàn toàn thì lưu lượng khí bơm vào là cao nhất, khi ta mở van từ từ thì lưu lượng khí sẽ
giảm dần do một phần khí thoát ra ngoài. Dựa vào nguyên lý này ta sẽ chỉnh van để điều chỉnh các cấp độ bơm cấp khí thích hợp cho thí nghiệm. Hiển thị lưu lượng