Tớnh toỏn bể phản ứng
- Chọn loại thiết bị phản ứng khuấy trộn lý tƣởng liờn tục với tỏc nhõn khử là NaHSO3.
- Phản ứng xảy ra trong thiết bị nhƣ sau:
4H2CrO4 + 6NaHSO3 + 3H2SO4 = 2Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + 10H2O (*) - Phƣơng trỡnh dạng ion:
4CrO42- + 6HSO3- + 14 H+ = 4Cr3+ + 6SO42 - +10H2O - Phản ứng đƣợc tiến hành trong mụi trƣờng pH = 23
- Theo phƣơng trỡnh (*) ta thấy: để khử 208g Cr6+ thành Cr3+ cần (6104) = 624g NaHSO3 và (398) = 294 g H2SO4. Do đú, để khử 1 kg Cr6+ thành Cr3+ cần x kg NaHSO3 và y kg H2SO4. ) ( 3 208 624 1 kg x NaHSO3
K18 (2010 - 2012) 57 Khoa học Môi tr-ờng ) ( 413 , 1 208 294 1 kg y H2SO4
- Với thiết bị khuấy trộn liờn tục, thể tớch của thiết bị phản ứng đƣợc tớnh theo cụng thức:
Vr= Q.tpƣ , m3 trong đú:
- Vr: thể tớch của thiết bị phản ứng, m3;
- Q: tổng lƣu lƣợng nƣớc thải và lƣu lƣợng húa chất sử dụng, m3 /h; - tpƣ : thời gian phản ứng, h.
Tớnh tổng lƣu lƣợng cỏc dũng vào bể phản ứng khử
- Tổng lƣu lƣợng cỏc dũng vào bể phản ứng xỏc định nhƣ sau: Q = QCr + Qhc + Qax (m3/h)
trong đú:
- QCr : lƣu lƣợng dũng nƣớc thải chứa Cr, m3/h; - Qhc : lƣu lƣợng NaHSO3 thờm vào, m3/h;
- Qax : lƣu lƣợng axit H2SO4 thờm vào để giữ ổn định pH = 23, m3/h. - Tải lƣợng Cr6+ trong nƣớc thải là 1,65 g/h = 1,65 24 = 39,6 (g/ngày) = 0,0396 (kg/ngày).
Lƣợng NaHSO3 cần dựng để khử theo lý thuyết là : mLT = 3 0,0396 = 0,1188(kg/ngày).
- Tuy nhiờn, trong thực tế thỡ để xử lý triệt để Cr6+ cần phải tiờu tốn lƣợng NaHSO3 lớn hơn lƣợng tớnh toỏn từ 1,25 1,75 lần so với lý thuyết [15]. Chọn hệ số dƣ là 1,5 thỡ lƣợng NaHSO3 thực tế là : mTT = 1,5 0,1188 = 0,1782 (kg/ngày).
K18 (2010 - 2012) 58 Khoa học Môi tr-ờng
- Trờn thị trƣờng húa chất thƣờng NaHSO3 đƣợc pha chế ở nồng độ 10%. Coi khối lƣợng riờng của 1 lớt dung dịch NaHSO3 10% xấp xỉ 1 lớt nƣớc.
mo = 1 kg/l = 1000kg/m3.
- Lƣợng dung dịch NaHSO3 bơm vào bể khử là :
Qhc = = 0,00018 m3/ngày - Tƣơng tự, lƣợng axit H2SO4 85% theo lý thuyết là :
max,lt= 1,413x0,0396 = 0,0559(kg/ngày) Lấy hệ số dƣ là n = 1,5. Vậy lƣợng axit thực tế cần dựng là :
max,tt = 1,5 0,0559 = 0,0838(kg/ngày) 0,1(kg/ngày) Khối lƣợng riờng của axit H2SO4 85% bằng : = 1779 kg/m3 [2] Vậy lƣu lƣợng axit H2SO4 là :
Qax = = 0,000056 (m3 /ngày)
Vậy tổng lƣu lƣợng cỏc dũng nƣớc thải và húa chất đƣa vào bể phản ứng là : Q = QCr + Qhc + Qax = 15 + 0,00018 + 0,000056 15 m3/ngày = 0,625 m3
/h - Cú tphản ứng = 30 phỳt = 0,5 h (theo kết quả thớ nghiệm mục 3.2.6)
Vậy thể tớch bể phản ứng là :
Vr = Q tphản ứng = 0,625 0,5 = 0,3125( m3)
- Chọn Vbể = 0,5 m3 để đảm bảo khả năng khuấy trộn và khụng gian trống. Bể cú hai ngăn: ngăn 1 dựng để cấp húa chất và khuấy trộn; ngăn 2 xảy ra phản ứng. - Kớch thƣớc xõy dựng:
+ Chiều cao 1m, trong đú chiều cao sử dụng là 0,8m, cũn khoảng trống là 0,2m.
K18 (2010 - 2012) 59 Khoa học Môi tr-ờng
+ Chiều dài bể là 2 m, chiều rộng bể là 0,5m
trong đú: ngăn thứ nhất: 0,8m 0,5m 1m (dài rộng cao) ngăn thứ hai: 1,2m 0,5m 1m (dài rộng cao) Chọn cỏnh khuấy
- Chọn loại cỏnh khuấy chõn vịt hai cỏnh, đƣờng kớnh 300 mm - Số vũng quay của cỏnh khuấy : n = 300 vũng/phỳt = 5 vũng/s - Cụng suất cỏnh khuấy tớnh theo cụng thức sau [2]:
N = A.n3.d5. (w) trong đú:
- A: hệ số xỏc định bằng thực nghiệm, với loại cỏnh khuấy chõn vịt 2 cỏnh ta cú A = 0,985 [2]
- n: số vũng quay, vũng/s.
- d: đƣờng kớnh cỏnh khuấy, d = 300 mm = 0,3 m - : khối lƣợng riờng của nƣớc thải, cú 1000 kg/m3
N = 0,985 x 53 x 0,35 x 1000 = 3324,4 w 3,3 kw - Cụng suất động cơ điện:
Nđc =
N
kw.
: hiệu suất truyền lực từ động cơ sang cỏnh khuấy, chọn = 0,6 Nđc = = 5,5 kw