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
bơm khí bằng một ốngđo, ống đo này bên trong có gắn 1 bộ phận trái đo để đo lưu lượng khí bằng cơ học (trái đo này sẽ bị áp lực của luồng khí đi qua đẩy lên), phía bên ngoài ống đo có chia vạch hiển thị cấp độ bơm (Các vạch hiển thị cấp độ bơm từ 0 – 200 m3/h: vạch thấp nhất có ghi 0 m3/h, vạch cao nhất có ghi 200 m3/h). Trái
đo bị luồng khí đẩy lên ngay vạch nào thì đó là lưu lượng của máy bơm.
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
SVTH: Vương Anh Thế Kiệt 56
Van điều chỉnh Ống hiển thị lưu lượng lưu lượng khí Máy bơm Xyclon Hình 4.4. Hệ thống bơm cấp khí 4.3. Thí nghiệm đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống 4.3.1. Điểm giống nhau và khác nhau giữa hai đề tài 4.3.1.1. Giống nhau
Nói chung đề tài “Đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý nước tiểu Huber thông qua phương pháp vận hành với các lưu lượng khác nhau” có nhiều điểm
tương đồng với đề tài trước “Đánh giá hiệu quả xử lý để thu hồi nitơ và photpho làm phân bón của hệ thống xử lý nước tiểu Huber” của sinh viên Châu Ngọc Ánh, ngànhKTMT khóa 29 là :
Đều vận hành trên một hệ thống là hệ thống xử lý nước tiểu Huber, nên cách vận hành là tương tự
Đều sử dụng nước tiểu tinh khiếtđể vận hành hệ thống
Đề tài này có sử dụng lại một số kết quả đã được thí nghiệm của đề tài trướcđể đưa vào thí nghiệm nên có một số thông số giống nhau
4.3.1.2. Khác nhau
Về cách bố trí thí nghiệm:
- Đề tài trước bố trí có 6 thí nghiệm, cốđịnh bơm cấp khí 130 m³/h
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
SVTH: Vương Anh Thế Kiệt 57
+ Thí nghiệm 3 và 4: thí nghiệm với cấp lưu lượng của bơm P4 là 10 L/h + Thí nghiệm 5 và 6: thí nghiệm với cấp lưu lượng của bơm P4 là 65 L/h
và kết hợp với bơm hoàn lưu nước tiểu
- Đề tài sau bố trí thí nghiệm: 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.
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 Về vận hành:
- Đề tài trước vận hành ở bể kết tủa: tăng nhiệt trước mới tăng pH.
- Đề tài sau tăng pH trước rồi mới tăng nhiệtđộ để ta khảo sát sự giảm pH.
Lý do tăng pH trước rồi mới tăng nhiệt: nước tiểu đầu vào khi thí nghiệm đã có tính kiềm (pH khoảng 8.5 – 9.0) nên khi ta tăng nhiệtđộ, với điều kiện nhiệt độ
thích hợp (40 – 50oC), khí NH3 sẽđược tạo ra sớm, nên nó sẽ dễ bay hơi dẫn tới thất
thoát cao hơn. Còn khi ta tăng pH trước rồi mới tăng nhiệt độ việc tạo NH3 sẽđồng
loạt hơn, rút ngắn thời gian hơn nên lượng NH3 thoát ra ngoài sẽ ít hơn.
4.3.1.3. Các kết quả sử dụng lại của thí nghiệm trước
- Thí nghiệm xác định sự gia tăng pH theo lượng NaOH.
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
SVTH: Vương Anh Thế Kiệt 58
4.3.2. Thí nghiệm I Thí Nghiệm I Thí Nghiệm I Ngày vận hành 07/09/2008 Ngày phân tích 08/09/2008 Bơm P4 20 L/h Cấp khí 85 m3/h
Nhiệtđộ môi trường 30.6oC
Độẩm 67%
a.Thí nghiệm ở bể kết tủa: Bắt đầu 9 giờ 20 phút, kết thúc 13 giờ 35 phút (tổng 4 giờ 15 phút)
Bảng 4.4. Các thông số ở bể kết tủa TN1
Thông số Số lượng Đơn vị
Lượng nước tiểu vào 50 Lít
MgO sử dụng kết tủa 45 g Thời gian trộn 30 phút Thời gian lắng 180 phút pH trướcđiều chỉnh 8.63 NaOH 50% sử dụng 1370 ml pH sau điều chỉnh 10.52 Nhiệtđộ trước phảnứng 29.9 oC Thời gian đạt lên 45oC khoảng 30 phút Thời gian từ 45oC lên 50oC khoảng 20 phút
Thí nghiệm xác định lượng NaOH 50% cần khi tăng pH cho từng mẻ
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
SVTH: Vương Anh Thế Kiệt 59
Bảng 4.5. Thí nghiệm sự gia tăng pH theo lượng NaOH
Thể tích NaOH 50% (ml) pH 0 9.1 100 9.17 200 9.28 300 9.37 400 9.42 500 9.56 600 9.65 700 9.78 800 9.92 900 9.96 1000 10.13 1100 10.23 1200 10.49 1250 10.55 1300 10.66
Hình 4.5. Thí nghiệm sự gia tăng pH theo lượng NaOH
pH ở TN1 khi tăng lên đạt 10.52 khi hoàn tất chuyển NH4+ hoàn toàn thành NH3, pH còn lại cốđịnh là 10.12.
b. Thí nghiệm ở cột giải phóng và cột hấp phụ: Bắt đầu 14 giờ 10 phút, kết
thúc 16 giờ 33 phút (tổng thí nghiệm thực tế 2 giờ 23 phút). Thời gian thí nghiệm
sớm hơn thời gian kết thúc lý thuyết 7 phút (do ta bơm 50 lít nước tiểu với lưu lượng 20 lít/h nên thời gian lý thuyết là 2 giờ 30 phút).
9 9.2 9.4 9.6 9.8 10 10.2 10.4 10.6 10.8 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Lượng NaOH (ml) p H
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
SVTH: Vương Anh Thế Kiệt 60
Bảng 4.6. Các thông số ở cột giải phóng và cột hấp phụ TN1
c. Kết quả đạt được
Bảng 4.7. Kết quả phân tích các chỉ tiêu và hiều suất xử lý nước tiểu qua từng giai đoạn xử lý của TN1
Nhận xét: Nước tiểu ở giai đoạn sau lọc Amon được xử lý đi (15.7 %), Photpho được xử lý 91.37 % so với đầu vào. Lý do là một phần đạm Amon và Photpho đã phảnứng với MgO để tạo kết tủa MAP (MgNH4PO4) đã được lọc.
Thông số Số lượng Đơn vị
Phần trăm mở van bơm P4 19.5 %
Lưu lượng bơm P4 tương ứng 20 L/h Thể tích khí cung cấp 85 m3/h
Phân trăm mở van bơm P5 50 %
Lưu lượng bơm P5 tương ứng 49.4 L/h
Thể tích H2SO4/H2O sử dụng 20 L
Tỉ lệ pha loãng của axit với H2O 1/20
Vị trí mẫu Amon (mg/L) Hiệu suất xử lý Amon (%) N Kjeldhal (mg/L) Hiệu suất xử lý N Kjeldhal (%) P-ortho (mg/L) Hiệu suất xử lý P-ortho (%) Đầu vào 5173 6482 432.84 Sau khi lọc 4361 15.70 5572 14.04 37.37 91.37
Sau khi tăng
nhiêt và pH 4256 5488 Đầu ra cột giải phóng 207.2 95.13 791 85.59 Bể sản phẩm (NH4)2SO4 6664
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
SVTH: Vương Anh Thế Kiệt 61
Ở giai đoạn sau khi tăng nhiệt độ và pH để chuyển NH4+ thành khí NH3,