Chƣơng II Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu
2.1. Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của hệ Pilot
2.1.2. Thuyết minh công nghệ
(1) Thiết bị làm thoáng (injector)
Nước ngầm được bơm qua bộ injector nhằm mục cấp đích cấp oxi cung cấp cho q trình oxi hóa Fe2+ thành Fe3+ ở công đoạn phản ứng sau. Nước sau khi qua injector được đi qua sàn tung nhằm loại bỏ chất gây mùi, CO2 có trong nước ngầm, tăng pH.
Hóa chất được cấp thêm qua vị trí injector theo 2 đường ống : - Ống hóa chất hỗn hợp dung dịch NH4Cl, Mn, As
- Ống chứa chất oxi hóa ( KMnO4 hoặc Javen)
Bơm nước được thiết kế có thể bơm hồi lưu, có khóa điều chỉnh lưu lượng nước đầu vào và có đồng hồ đo lưu lượng để điều chỉnh lưu lượng cho chính xác.
Hình 2.3. Bơm cấp
(2) Bể phản ứng
Nhằm tạo điều kiện cho phản ứng oxi hóa Fe(II) thành Fe(III) xảy ra tốt nhất, Fe(III) tồn tại là những bông cặn hydroxit sắt. Thời gian phản ứng là thay đổi tùy thuộc vào hàm lượng sắt và pH của nguồn nước ngầm, nhưng thông thường lấy không dưới 30 phút.
Hình 2.5. Bể phản ứng
(3) Bể lắng lamen
Hỗn hợp nước và bông keo (hydroxyt Fe(III)) đi qua bể lắng (lắng lamen) nhằm loại bỏ phần lớn cặn ra khỏi nguồn nước.
Hình 2.6. Bể lắng và tấm lắng lamen
Mặt chiết đứng Mặt cắt chiếu đứng
3 loại vật liệu dùng cho bể lọc cát Sỏi: cỡ ~100mm
Cát thạch anh: 0.8÷2mm
Cát phủ Mn: 0.8÷2mm Mặt cắt chiếu bằng(chụp thu nước) Hình 2.7. Bể lọc cát và vật liệu ( hình E,F, G, H)
Chức năng của bể lọc nhanh
- Giữ lại cặn trên bề mặt vật liệu bằng trọng lực
Cấu tạo và các thông số của bể lọc nhanh.
- Diện tích bể lọc S = 0,36 m2, - Kích thước của bể: 0,6 m, - Chiều cao bể lọc: 2,5 m Trong đó vật liệu lọc là:
+ Lớp sỏi đỡ (lớp đỡ dưới cùng): chiều cao 100 mm, kích thước 200 – 500mm, tỉ khối 1600kg/m3
+ Lớp cát thạch anh (lớp trên lớp sởi đỡ) : chiều cao 80 mm, kích thước 5mm; tỉ khối 1450kg/m3
+ Lớp cát thạch anh: Chiều cao 670mm, kích thước 0.8÷2mm; tỉ khối 1400kg/m3 + Cát phủ Mn: chiều cao 500mm, kích thước 0.8÷2mm, tỉ khối 1300kg/m3
- Chọn số chụp lọc thu nước trên sàn đỡ vật liệu lọc các ống nhựa được ghép như hình (H), kích thước ống θ=60mm
Các công đoạn từ (1) -> (4) được chế tạo dưới dạng thiết bị và chỉ thực hiện cho quá trình loại bỏ Sắt, Man gan, một phần As (theo thống kê ~ 70 % hàm lượng Asen được loại bỏ đồng thời trong q trình xử lí Sắt và Mangan). Khi xử lí Mn chỉ cần thay vật liệu lọc cát thạch anh bằng vật liệu cát phủ Mn.
(5) Bể nitrat hóa
Nếu trong nước ngầm có ơ nhiễm đồng thời cả Amơni thì sau bể lọc nhanh nước sẽ tiếp tục tự chảy qua bể nitrat hóa. Ở đây, amơni (NH4+) chuyển hóa thành nitrat (NO3-) khi có mặt của oxi. Oxi ở đây được cấp thông qua injector bằng bơm tuần hồn nội, hoặc cấp khí bằng máy thổi khí cạn với hệ thống phân phối khí tinh dưới đáy bể nitrat. Số lượng bể nitrat ở đây là 01 bể.
+ Diện tích bể 0,36 m2 + Kích thước của bể: 0,6 m3
Nguyên lý của bể nitrat hóa
Bể nitrat hóa là bể chuyển hóa amoni (NH4+) thành nitrat (NO3-) bởi vi sinh khi có đủ các điều kiện môi trường thuận lợi. Kĩ thuật vi sinh ở đây là dạng giả tầng sôi “moving bed” tức là vi sinh sẽ được cố định lên vật mang (chọn vật mang là vật liệu polyuretan kích thước trung bình 10x10x10 mm; mà ở đó vật mang được duy trì ở trạng thái lơ lửng bởi dịng khí cấp vào cho q trình sinh học. Oxy được cấp bằng máy thổi khí cạn với hệ thống phân phối khí tinh dưới đáy bể nitrat.
Bể nitrat trong thiết kế
vật liệu mang vi sinh
(6) Bể khử nitrat
Nước từ bể nitrat tự chảy sang bể khử nitrat. Ở đây là kĩ thuật lọc sinh học với lớp vi sinh dính bám trên vật liệu mang cố định, ví inh khử nitrat sẽ chuyển hóa NO3- thành N2. Bước này được thực hiện riêng rẽ trong 01 bồn phản ứng
Bể khử nitrat
vật liệu mang vi sinh Phân phối nước trong bể Hình 2.9. Bể khử và vật liệu mang vi sinh
Chức năng của bể khử
Chuyển hóa nitrat thành nito và vào khí quyển nhờ hoạt động của vi khuẩn bám trên vật liệu mang kezamic.
Cấu tạo của bể nitrat hóa
- Diện tích bể 0,36 m2 - Kích thước của bể: 0,6 m3 - Vật liệu:
+ Lớp sỏi đỡ: Kích thước 5mm, chiều cao 150mm + Lớp vật liệu mang kezamic: chiều cao h=1400mm
Thể tích VVL = h*S=1,4*0,36 =0,504m3
Vận hành bể khử
Nước từ bể nitrat sang bể khử, tại đây, bố trí sẵn một máng phân phối nước kết hợp cấp thêm dinh dưỡng vào bể (cồn C2H5OH – dinh dưỡng cấp thêm cho vi sinh hoạt động tốt nhất). Nước và cồn chảy qua lớp vật liệu mang vi sinh, tại đó xảy ra q trình chuyển hóa NO3- thành N2.
Các công đoạn từ (5) -> (6) được chế tạo dưới dạng thiết bị và chỉ thực hiện cho q trình loại bỏ amơni.
(7) Bể lọc chậm
Nước từ bể khử nitrat tự chảy sang bể lọc chậm nhằm loại bỏ trên 99% vi sinh vật và cặn lơ lửng trong q trình xử lí bằng vi sinh ở phía trước. Nước sau bể lọc chậm vào bồn chứa nước sau xử lí.
(8) Thiết bị lọc hấp phụ Asen
Như đã đề cập trong các cơng đoạn xử lí Sắt, Mangan ở phía trước chỉ đồng thời xử lí được ~ 70 % hàm lượng Asen có trong nước ngầm, gần 30 % hàm lượng Asen còn lại cần tiếp tục được loại bỏ. Ở đây, chúng tôi dùng kĩ thuật lọc hấp phụ Asen dùng vật liệu hấp phụ Asen chuyên dụng, nhằm xử lí hết phần còn lại để nước đầu ra đạt QCVN.