C N: TỔNG QUAN
24 2ố trí thí nghiệm
2.4.2.3. Quy mô pilot
Quy trình thí nghiệm gồm có 2 b c:
Bước 1: Khảo sát điều kiện quang xúc tác trong phòng thí nghiệm bao
gồm: Thể tích n c xử lý, cách thức phân tán xúc tác (cố định hoặc di động), loại ánh sáng (đèn LE 220V - 60W hoặc ánh sáng MT), góc độ chiếu sáng đối v i ánh sáng MT và l u l ợng dòng chảy.
ụ thể v i các quá trình khảo sát để xác định điều kiện thực nghiệm phù hợp cho hệ pilot, chúng tôi tiến hành các thí nghiệm khảo sát theo các quy trình sau:
a. Khảo sát thể tích nước xử lý
( iều kiện: cố định xúc tác, ánh sáng MT, góc chiếu 3,7o
, l u l ợng dòng chảy 2 L/s, l ợng xúc tác 0,6 g)
N c thải hồ nuôi tôm
Xử lý vi sinh trong th i gian 120 gi
Lọc qua màng lọc có kích th c lỗ là 20µm
Phân tích các chỉ tiêu chất l ợng n c đầu ra pH, COD, BOD5, TSS, NH4
+
, N-tổng, PO4 3-
và kháng sinh
Hình 2. 12.Quy trình thí nghiệm phân tích các chỉ tiêu chất lượng đầu ra của nước thải hồ nuôi tôm sau vi sinh 5 ngày (120 giờ)
b. Khảo sát với cách thức phân tán xúc tác (cố định hay di động)
( iều kiện: ánh sáng MT, góc chiếu 3,7o, l u l ợng dòng chảy 2 L/s, l ợng xúc tác 0,6 g, thể tích n c xử lý 10 L)
Hình 2. 13. Quy trình thí nghiệm phân tích các chỉ tiêu chất lượng đầu ra của nước thải hồ nuôi tôm dưới ảnh hưởng của thể tích nước xử lý
c. Khảo sát điều kiện chiếu sáng
( iều kiện: cố định xúc tác, góc chiếu 3,7o
, l u l ợng dòng chảy 2 L/s, l ợng xúc tác 0,6 g, thể tích n c xử lý 10 L)
Hình 2. 14. Quy trình thí nghiệm phân tích các chỉ tiêu chất lượng đầu ra của nước thải hồ nuôi tôm dưới ảnh hưởng của cách thức phân tán xúc tác (cố định hoặc di động)
N c thải hồ nuôi tôm
sau xử lý vi sinh 120 gi (5 ngày)
Lọc qua màng lọc có kích th c lỗ là 20 µm
Phân tích các chỉ tiêu chất l ợng n c đầu ra COD, NH4+
Cho vào 0,6 g xúc tác BiOI/TiO2
hạy qua máng có phủ 0,6 g xúc tác BiOI/TiO2
N c thải sau xử lý N c thải sau xử lý
a vào hệ thống pilot
Sử dụng ánh sáng MT, góc chiếu 3,7o, l u l ợng dòng chảy 2 L/s,
l ợng xúc tác 0,6 g, thể tích n c xử lý 10 L
d. Khảo sát góc chiếu sáng( góc của máng chảy)
( iều kiện: cố định xúc tác, ánh sáng MT, l u l ợng dòng chảy 2 L/s, l ợng xúc tác 0,6 g, thể tích n c xử lý 10 L)
Hình 2. 15. Quy trình thí nghiệm phân tích các chỉ tiêu chất lượng đầu ra của nước thải hồ nuôi tôm dưới ảnh hưởng của điều kiện chiếu sáng
N c thải hồ nuôi tôm sau xử lý vi sinh 120 gi (5 ngày)
Lọc qua màng lọc có kích th c lỗ là 20 µm
Phân tích các chỉ tiêu chất l ợng n c đầu ra COD, NH4+
Sử dụng ánh sáng đèn LED 220v – 60W
Sử dụng ánh sáng MT
N c thải sau xử lý N c thải sau xử lý
a vào hệ thống pilot
cố định xúc tác, góc chiếu 3,7o
, l u l ợng dòng chảy 2 L/s, l ợng xúc tác 0,6 g, thể tích n c xử lý 10 L
e. Khảo sát tốc độ dòng chảy
( iều kiện: cố định xúc tác, ánh sáng MT, góc chiếu 3,7o, l ợng xúc tác 0,6 g, thể tích n c xử lý 10 L)
N c thải hồ nuôi tôm sau xử lý vi sinh 120 gi (5 ngày)
Lọc qua màng lọc có kích th c lỗ là 20µm
Phân tích các chỉ tiêu chất l ợng n c đầu ra COD, NH4 + Góc chiếu nhỏ nhất (3,7o) Góc chiếu l n nhất (23,7o) a vào hệ thống pilot Góc chiếu trung bình (13,7o) N c thải sau xử lý
Hình 2. 16.Quy trình thí nghiệm phân tích các chỉ tiêu chất lượng đầu ra của nước thải hồ nuôi tôm dưới ảnh hưởng của góc độ chiếu sáng của ánh sáng MT
N c thải hồ nuôi tôm sau xử lý vi sinh 120 gi (5 ngày)
Lọc qua màng lọc có kích th c lỗ là 20 µm
Phân tích các chỉ tiêu chất l ợng n c đầu ra COD, NH4 + L u l ợng dòng chảy 1 L/s L u l ợng dòng chảy 2 L/s a vào hệ thống pilot L u l ợng dòng chảy 1,5 L/s N c thải sau xử lý
Hình 2. 17.Quy trình thí nghiệm phân tích các chỉ tiêu chất lượng đầu ra của nước thải hồ nuôi tôm dưới ảnh hưởng của lưu lượng dòng chảy
ể khảo sát đ ợc các thí nghiệm trên Tr c tiên, chúng tôi xác định công thức tính thể tích (V, mL) bình phản ứng hình trụ nh sau:
ối v i thiết bị phản ứng làm việc gián đoạn, công thức tính thể tích thiết bị .(1 ). 3 ; 24. V z Vr m (ngµydªm) mÎ [4] (2.6) V i:
+ V(ngày đêm): năng suất thiết bị trong một ngày đêm, m3
; + z: hệ số dự trữ:
V i thiết bị làm việc ở nhiệt độ thấp: z= 0,1- 0,15; V i thiết bị làm việc ở nhiệt độ cao: z= 0,2 – 0,25; + φ hệ số điền đầy thiết bị:
V i thiết bị có khuấy, hỗn hợp phản ứng không sủi bọt: 0,85;
V i thiết bị có khuấy, hỗn hợp phản ứng có tạo bọt: 0,60 - 0,65; + τmẻ th i gian cần thiết để tiến hành một mẻ phản ứng, gi ;
τmẻ đ ợc xác đinh theo công thức sau:
τmẻ = τphản ứng + τchuẩn bị (2.7) + τchuẩn bị th i gian chuẩn bị đẻ tiến hành một mẻ phản ứng, gi ;
τchuẩn bị đã xác định khi thiết kế thiết bị
τchuẩn bị = τnạp liệu+ τgia nhiệt+ τtháo sản phẩm (2.8) ể xác định c ng độ của ánh sáng truyền qua (I, W/m2
) chúng tôi dùng quang phổ kế đầu dò Ocean Optics QE 65 Pro, bằng cách để đầu dò ở phía d i bình phản ứng, trên bình phản ứng là đèn LE , đều ở các vị trí cố định
Bước 2: Khảo sát quá trình xử lý trên hệ pilot
Pilot đ ợc thiết kế sao cho có thể dùng cho cả ánh sáng nhân tạo và ánh sáng MT Sơ đồ hệ pilot đ ợc mô tả ở Hình 2.18.
a) b)
c)
Hình 2. 18.Sơ đồ thiết kế của hệ pilot dùng a) ánh sáng nhân tạo, b) ánh sáng MT, c) mặt cắt ngang của máng
1: van 1 (đầu vào n c thải) ; 2: van 2 (đ a n c vào máng hứng); 3: van 3 (đầu ra n c thải); 4: thùng khuấy; 5: máy bơm, 6: máy khuấy; 7: máng hứng; 8: ống hồi l u; 9: van xả; 10: máy đo l u l ợng; 11: giá đỡ; 12: đèn LE
Mô hình đ ợc thiết kết sao cho n c đầu vào (van 1) và đầu ra (van 3) đều đi qua cùng một cột lọc bởi một nối chữ T, để thu hồi xúc tác khi xả n c ra và đ a xúc tác vào hệ khi đ a n c cần xử lý vào bể khuấy
Hoạt động của pilot đ ợc mô tả nh sau: n c thải đi qua van 1 vào bể khuấy có chứa sẵn 0,6 gam xúc tác BiOI/TiO2 sau th i gian t1 khi đạt dung tích 10 L thì van này tự khóa lại, quá trình xử lý bắt đầu khi van 2 mở, bơm hoạt động và đèn đ ợc chiếu sáng Khi n c phun lên thì đ ợc chiếu sáng bởi đèn LE , sau đó rơi vào máng hứng, máng này đ ợc đặt hơi nghiêng nên dung dịch cùng xúc tác lại đ ợc chảy về bể khuấy và cứ tiếp tục nh vậy cho đến khi xử lý xong sau khoảng th i gian t2 Sau khi xử lý xong, hệ thống tự động tắt bơm, khuấy, và đèn LE , khi đó xúc tác sẽ lắng xuống cột sa lắng, quá trình này mất một th i gian là t3, tiếp đó van 3 sẽ mở và n c đ ợc bơm ra ngoài, quá trình này cần một khoảng th i gian là t4 Phần xúc tác ch a sa lắng sẽ đ ợc giữ lại bởi cột lọc, sau đó sẽ quay về bể khuấy khi n c đầu vào cho lần xử lý tiếp theo lại đi qua cột lọc này Sự bật mở của các van, bơm phun, máy khuấy đ ợc hệ thực hiện một cách tự động theo l u đồ ở Hình 2.19.
Khi sử dụng ánh sáng mặt tr i thì máng hứng đ ợc đặt nghiêng một góc l n hơn, cụ thể là từ 13-15o
so v i mặt phẳng ngang để hấp thu đ ợc ánh sáng mặt tr i một cách tốt nhất, góc này dựa trên v độ của thành phố Quy Nhơn là 13,7o.[8]
ó 02 thông số kỹ thuật của hệ thống mà ta có thể điều chỉnh đó là l u l ợng dòng chảy và góc độ chiếu sáng Thông số đầu dùng để thiết lập chế độ dòng chảy thích hợp, còn thông số sau dùng để tính hiệu suất sử dụng năng l ợng ánh sáng của hệ thống