- Quỏ trỡnh vận hành phả
b) Tớnh toỏn húa chất:
• Tớnh lượng húa chất bổ sung: + Dũng Cr:
Cr3+ + 3NaOH = Cr(OH)3 + 3 Na+ (1) Từ phản ứng trờn ta thấy để xử lý:
52g Cr3+ phải sử dụng 120g NaOH tạo ra 103g Cr(OH)3
=>Vậy để xử lý 1m3 nước thải chứa 49,9g Cr3+ thỡ cần 115,15g NaOH
3115,15.100 115,15.100
575,75( / )
20 = g m
Lượng NaOH 20% cần bổ sung vào bể keo tụ dũng Cr để xử lý 7,51 m3/h 575,75.7,51 = 4323,88 (g/h)
Khối lượng riờng của nước ở 25°C là: 997,08( / 3) 2O kg m
H =
ρ [14]
Khối lượng riờng của NaOH là: ρNaOH =1892(kg/m3)[14]
=> Khối lượng riờng của NaOH 20% ở 25°C là:
21 1 1 1 (14) dd H O x x ρ ρ ρ − = + 4 10 . 08 , 9 1892 2 , 0 08 , 997 2 , 0 1 1 = − + = − dd ρ =>ρdd = 1101,26(kg/m3)
Lượng dung dịch NaOH được cấp vào bể là: 3 3 4,324 3,93.10 ( / ) 1101, 26 dd Q = = − m h = 3,93 (l/h). + Dũng Ni:
Ni2+ + 2NaOH = Ni(OH)2 + 2Na+ (2) Từ phản ứng trờn ta thấy để xử lý:
59g Ni2+ phải sử dụng 80g NaOH tạo ra 93g Ni(OH)2
80g Ni2+ thỡ cần 108,5g NaOH
=> Lượng NaOH cần bổ sung vào bể keo tụ Ni là: 108,5g/m3
Lượng NaOH 20% cần bổ sung vào bể keo tụ trong một giờ là: 3
108,5.100
542,5( / )
20 = g m
Lượng NaOH 20% cần bổ sung vào bể keo tụ dũng Cr để xử lý 6,25 m3/h 542,5.6,25 = 3390,625 (g/h)
Khối lượng riờng của nước ở 25°C là: 997,08( / 3) 2O kg m
H =
ρ [14]
Khối lượng riờng của NaOH là: ρNaOH =1892(kg/m3)[14]
=> Khối lượng riờng của NaOH 20% ở 25°C là:
21 1 1 1 (14) dd H O x x ρ ρ ρ − = + 4 10 . 08 , 9 1892 2 , 0 08 , 997 2 , 0 1 1 − = + − = dd ρ =>ρdd = 1101,26(kg/m3)
Lượng dung dịch NaOH được cấp vào bể là: 3 3 3,391 3, 08.10 ( / ) 1101, 26 dd Q = = − m h = 3,08 (l/h). + Dũng (Cu + Zn): 2+ +
Zn2+ + 2NaOH = Zn(OH)2 + 2Na+ (4) Từ cỏc phản ứng trờn ta thấy để xử lý:
64g Cu2+ phải sử dụng 80g NaOH tạo ra 98g Cu(OH)2
65g Zn2+ phải sử dụng 80g NaOH tạo ra 99g Zn(OH)2
=>Vậy để xử lý 1m3 nước thải chứa 6g Cu2+ thỡ cần 7,5g NaOH 5g Zn2+ thỡ cần 6,2g NaOH
=> Lượng NaOH cần bổ sung vào bể keo tụ là: 13,7g/m3
Lượng NaOH 20% cần bổ sung vào bể keo tụ trong một giờ là: 3
13, 7.100
68,5( / )
20 = g m
Lượng NaOH 20% cần bổ sung vào bể keo tụ dũng (Cu + Zn) để xử lý 11,26 m3/h
68,5.11,26 = 771,31 (g/h)
Khối lượng riờng của nước ở 25°C là: 997,08( / 3) 2O kg m
H =
ρ [14]
Khối lượng riờng của NaOH là: ρNaOH =1892(kg/m3)[14] => Khối lượng riờng của NaOH 20% ở 25°C là:
21 1 1 1 (14) dd H O x x ρ ρ ρ − = +
410 10 . 08 , 9 1892 2 , 0 08 , 997 2 , 0 1 1 = − + = − dd ρ =>ρdd=1101,26(kg/m3)
Lượng dung dịch NaOH được cấp vào bể là: 3 3 3 771,31.10 0,7.10 ( / ) 1101, 26 dd Q = − = − m h = 0,7 (l/h)
• Tớnh kớch thước thựng chứa NaOH:
Lượng NaOH cấp vào cỏc bể kết tủa gồm bể kết tủa Cr, bể kết tủa Ni và bể kết tủa (Cu + Zn) là 7,71(l/h)
NaOH được pha dưới dạng dung dịch với nồng độ 20%
=> Lượng dung dịch NaOHcần bổ sung vào bể kết tủa trong 1 ngày là: 7,71.8 = 61,68 (l/ngày)
Lượng NaOH cần thiết cho một ngày tương ứng là 61,68 lớt.
Ta khụng xõy dựng bể chứa NaOHmà chọn loại thựng hỡnh trụ trũn bằng nhựa , kớn để đảm bảo an tồn húa chất. Phớa trờn thựng cú lắp cỏnh khuấy để pha húa chất. Mỗi thựng cú bơm định lượng để bơm húa chất vào cỏc bể phản ứng.
VNaOH= 61,68 lit → Chọn loại bỡnh 100 lit .
Thể tớch thiết bị phản ứng tớnh theo cụng thức: V = Q ìτ
Trong đú:
Q: Tổng lưu lượng nước thải và lưu lượng húa chất sử dụng (m3/h). τ: Thời gian phản ứng để kết tủa hết lượng kim loại (h).
• Tớnh τ (h)
Phản ứng kết tủa kim loại diễn ra rất nhanh, khoảng 3 - 5 phỳt [13]. Để phản ứng diễn ra triệt để, nõng cao hiệu quả tỏch bỏ kim loại ra khỏi nước thải, chọn thời gian phản ứng là 5 phỳt, khi đú hiệu suất phản ứng đạt 99,9%.
• Bể kết tủa dũng Cr:
Tổng lưu lượng nước thải và lượng hoỏ chất cho vào bể:
Nước thải đi vào bể gồm cú nước ra từ bể phản ứng khử và lượng xỳt thờm vào.
Lưu lượng nước thải đi ra từ bể phản ứng khử crụm là 7,51m3/h (đầu vào + húa chất).
Lượng xỳt thờm vào bể kết tủa Cr là 3,93.10 (−3 m h3/ )
Vậy tổng lượng nước thải và hoỏ chất sử dụng trong bể kết tủa (lưu lượng cỏc dũng vào bể) là:
Với :
Qthải: lưu lượng dũng thải, Qthải= 7,51 (m3/h)
Qdd: lượng húa chất NaOH ; Qdd = 3,93.10-3 (m3/h). Thể tớch cần thiết của bể kết tủa là:
V = (7,51 +3,93.10-3). 5
60 = 0,63 (m3)
Với hệ số dư là 1,2 xỏc định được thể tớch của bể kết tủa là 0,756m3
Ta xõy dựng bể hỡnh trụ trũn. Chọn chiều cao bể là 1,5m, chiều cao bảo vệ là
Hbv = 0,2 m
Khi đú bỏn kớnh bể là: 0,756 0, 4( ) 1,5.3,14
R= ≈ m
Trong bể cú lắp cỏnh khuấy để khuấy trộn đều húa chất. Theo cỏc phương trỡnh phản ứng (1), (2):
Nước thải tự chảy sang bể lắng. Hiệu suất phản ứng đạt là 99,9%, thực tế yờu cầu xử lý kết tủa Cr3+ đạt loại B theo QCVN 24: 2009/BTNMT thỡ hiệu suất cần đạt là:
49,9 1
97,99%49,9 49,9
- Lượng cặn hydroxyt:
Lượng cặn lắng Cr(OH)3 là 98,84 g/m3 => Lượng cặn Cr(OH)3 là 5998,39g
Vậy lượng bựn tạo ra: 98,84 g/m3
- Hàm lượng cỏc ion kim loại cũn lại: Cr6+: 0,1 mg/l
Cr3+: 1 mg/l - pH = 8,5 – 9,5
• Bể kết tủa dũng Ni:
Tổng lưu lượng nước thải và lượng hoỏ chất cho vào bể:
Nước thải đi vào bể gồm nước thải của dũng thải chứa niken và lượng xỳt thờm vào.
Lưu lượng nước thải của dũng thải niken sau khi ra khỏi bể điều hồ là 6,25m3/h.
Lượng xỳt thờm vào bể kết tủa Ni là 3,08.10 (−3 m h3/ )
Vậy tổng lượng nước thải và hoỏ chất sử dụng trong bể kết tủa (lưu lượng cỏc dũng vào bể) là:
Q = Qthải + Qdd
Qthải : lưu lượng dũng thải, Qthải= 6,25 (m3/h)
Qdd : lượng húa chất NaOH ; Qdd = 3,08.10-3 (m3/h). Thể tớch cần thiết của bể kết tủa là:
V = (6,25 + 3,08.10-3). 5
60 = 0,521 (m3)
Với hệ số dư là 1,2 xỏc định được thể tớch của bể kết tủa là 0,625m3
Ta xõy dựng bể hỡnh trụ trũn. Chọn chiều cao bể là 1,5m, chiều cao bảo vệ là
Hbv = 0,2 m
Khi đú bỏn kớnh bể là: 0,625 0,36( ) 1,5.3,14
R= ≈ m
Trong bể cú lắp cỏnh khuấy để khuấy trộn đều húa chất. Theo cỏc phương trỡnh phản ứng (1), (2):
Nước thải tự chảy sang bể lắng. Với hiệu suất phản ứng đạt là 99,9%, yờu cầu xử lý kết tủa Cr3+ đạt loại B theo QCVN 24: 2009/BTNMT thỡ hiệu suất cần đạt là:
80 0,5
99,375%80 80
η = − =
Lượng cặn lắng Ni(OH)2 là 126,1 g/m3 => Lượng cặn Cu(OH)2 là 360,72g
Vậy lượng bựn tạo ra: 126,1 g/m3
- Hàm lượng ion kim loại cũn lại: Ni2+: 0,5mg/l
- pH = 10 – 11
• Bể kết tủa dũng (Cu + Zn):
Tổng lưu lượng nước thải và lượng hoỏ chất cho vào bể:
Nước thải đi vào bể gồm cú nước ra từ bể phản ứng oxy húa, nước thải của dũng thải chứa Zn và lượng xỳt thờm vào.
Lưu lượng nước thải đi ra từ bể phản ứng oxy húa 5,01 m3/h (đầu vào + húa chất).
Lưu lượng nước thải của dũng thải Zn sau khi ra khỏi bể điều hồ là 6,25m3/h.
Lượng xỳt thờm vào bể kết tủa (Cu + Zn) là 0,7.10 (−3 m h3/ )
Vậy tổng lượng nước thải và hoỏ chất sử dụng trong bể kết tủa (lưu lượng cỏc dũng vào bể) là:
Q = Qthải + Qdd
Qthải: lưu lượng dũng thải, Qthải= 11,26 (m3/h) Qdd: lượng húa chất NaOH ; Qdd = 0,7.10-3 (m3/h). Thể tớch cần thiết của bể kết tủa là:
V = (11,26 +0,7.10-3). 5
60 = 0,938 (m3)
Với hệ số dư là 1,2 xỏc định được thể tớch của bể kết tủa là 1,126m3
Ta xõy dựng bể hỡnh trụ trũn. Chọn chiều cao bể là 1,5m, chiều cao bảo vệ là
Hbv = 0,2 m
Khi đú bỏn kớnh bể là: 1,126 0, 49( ) 1,5.3,14
R= ≈ m
Trong bể cú lắp cỏnh khuấy để khuấy trộn đều húa chất. Theo cỏc phương trỡnh phản ứng (3), (4):
Nước thải tự chảy sang bể lắng. Với hiệu suất phản ứng đạt là 99,9%, yờu cầu xử lý kết tủa Cr3+ đạt loại B theo QCVN 24: 2009/BTNMT thỡ hiệu suất cần đạt là (tớnh theo đồng):
6 2
66,67%6 6
η = − =
Lượng cặn lắng Cu(OH)2 là 9 g/m3 => Lượng cặn Cu(OH)2 là 360,72g Lượng cặn lắng Zn(OH)2 là 7,62 g/m3 => Lượng cặn Zn(OH)2 là 381g Vậy lượng bựn tạo ra: 8,23 g/m3
- Hàm lượng cỏc ion kim loại cũn lại: Cu2+: 2mg/l
Zn2+: 1,67mg/l - pH = 8 – 9