Bật máy, vào mã chương trình 750 – Enter, chỉnh bước sóng về 450nm.
Lắc đều mẫu, lấy 50mL mẫu vào cốc 100mL.
Cho nước cất vào curvet ngang đến vạch trắng (25mL), nhấn ZERO cho đến khi màn hình xuất hiện 0 FTU.
Cho mẫu vào curvet tương tự với mẫu nước cất, bấm READ đọc giá trị đo trực tiếp trên màn hình.
2.5.4 Thí nghiệm tối ƣu hóa quá trình keo tụ 2.5.4.1 Thí nghiệm Jartest
Pha hóa chất
■ Dung dịch chuẩn PAC 2,5% (25g/L) : cân 25g PAC, hòa tan bằng nước cất và định mức lên 1L.
■ Dung dịch NaOH 3% và HCl 3% .
Lấy 500ml mẫu cho vào cốc 1000ml. Dùng dung dịch NaOH, HCl ở các nồng độ khác nhau để điều chỉnh pH theo bảng kế hoạch thực nghiệm.
Chỉnh tốc độ khuấy lên 200 rpm trong 2 phút, sau đó châm PAC vào rồi bật máy khuấy. Sau 2 phút cho quay chậm trong 20 phút ở tốc độ 25rpm. Hàm lượng PAC châm vào theo bảng kế hoạch thực nghiệm.
Tắt máy khuấy, để lắng tĩnh trong 30 phút. Đánh giá cảm quan về tốc độ lắng của nước trong quá trình để lắng và độ trong của nước sau khi lắng.
Tiến hành lấy mẫu nước lắng (phần nước phía trên) để phân tích chỉ tiêu độ đục bằng máy HACH DR-2000.
Hiệu suất keo tụ được tính theo công thức : o o T T E 100% T
Trong đó : • To : độ đục ban đầu của mẫu [FTU]
Chƣơng 2 : Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu
Trang 36
Hình 2.9 Thiết bị Jartest
2.5.4.2 Khảo sát ảnh hƣởng của liều lƣợng PAC và pH đến hiệu suất keo tụ
Thí nghiệm này nhằm xác định khoảng liều lượng PAC và pH tối ưu để làm cơ sở cho thí nghiêm tối ưu hóa theo phương án trực giao cấp 2.
a) Thí nghiệm 1 : Xác định liều lượng PAC tối ưu
Thực hiện thí nghiệm Jartest theo bảng kế hoạch thực nghiệm sau, khoảng liều lượng PAC tốt nhất ứng với các mẫu có hiệu suất keo tụ cao nhất.
Bảng 2.1 Bảng kế hoạch thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng PAC đến hiệu suất keo tụ khi giữ nguyên giá trị pH
STT VPAC/500mL nƣớc thô [mL] Nồng độ [mg/L] pH 1 0,1 5 Cố định giá trị ban đầu ở tất cả các mẫu 2 0,2 10 3 0,3 15 4 0,4 20 5 0,5 25 6 0,6 30 7 0,7 35 8 0,8 40 9 0,9 45 10 1,0 50
Trang 37
b) Thí nghiệm 2 : Xác định khoảng pH tối ưu
Thí nghiệm này nhằm xác định khoảng pH tối ưu cho quá trình keo tụ sau khi đã xác định được khoảng nồng độ PAC tối ưu từ thí nghiệm 1.
Ta cố định giá trị nồng độ PAC là 0,4mL/500mL nước thô (tương ứng với nồng độ 20mg/L) và thay đổi giá trị pH từ 4 đến 9.
Khoảng pH tối ưu ứng với các mẫu cho hiệu suất keo tụ cao nhất.
Bảng 2.2 Bảng kế hoạch thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất keo tụ khi giữ nguyên giá trị nồng độ PAC
STT VPAC/500mL nƣớc thô [mL] Nồng độ [mg/L] pH 1 0,4 20 4 2 5 3 6 4 7 5 8 6 9
2.5.4.3 Tối ƣu hóa quá trình keo tụ theo phƣơng án trực giao cấp hai
Để có thể khảo sát sự ảnh hưởng đồng thời của pH và hàm lượng PAC đến hiệu suất keo tụ, cũng như tìm ra điều kiện keo tụ tối ưu nhất, ta sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm theo phương án trực giao cấp hai để tìm ra phương trình tương quan hồi quy cấp hai biểu diễn mối quan hệ giữa hiệu suất keo tụ với giá trị pH và hàm lượng PAC.
Gọi y là hiệu suất keo tụ, X1 là giá trị pH, X2 là thể tích PAC 2,5% ứng với 500ml nước thô. Mô hình hồi quy cấp hai có dạng :
2 2
1 1 2 2 12 1 2 11 1 22 2 yb X b X b X X b X b X Số thí nghiệm ở tâm được chọn là no 3.
Chƣơng 2 : Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu
Trang 38
Khi đó cánh tay đòn sao là nghiệm của phương trình : 4 k 2 k 1
o 2 2 (k 0,5n ) 0
Thế k2 và no 3 vào ta được α là nghiệm củaphương trình sau
4 2
4 7 0 1,15
Miền khảo sát đối với X1 và X2 được chọn từ khoảng pH tối ưu và khoảng hàm lượng PAC tối ưu từ thí nghiệm 1 và thí nghiệm 2.
Kế hoạch thực nghiệm được thể hiện qua bảng sau :
Bảng 2.3 Ma trận quy hoạch trực giao cấp hai, hai yếu tố
Các thông số vận hành và điều kiện về thí nghiệm Jartest được thực hiện giống với hai thí nghiệm trên.
Mẫu nước cũng được đo giá trị pH và độ đục trước và sau khi thực hiện thí nghiệm Jartest. STT X1 X2 X1X2 y 1 –1 –1 +1 y1 2 +1 –1 –1 y2 3 –1 +1 –1 y3 4 +1 +1 +1 y4 5 ( 1,15 ) 0 0 y5 6 ( 1,15 ) 0 0 y6 7 0 ( 1,15 ) 0 y7 8 0 ( 1,15 ) 0 y8 9 0 0 0 y9 10 0 0 0 y10 11 0 0 0 y11
Trang 39
2.5.5 Thử nghiệm mô hình
2.5.5.1 Lấy mẫu nƣớc thí nghiệm
Mẫu nước thải được thu nhận từ trạm bơm câp I Trung tâm cấp nước sạch Khu Công nghiệp Suối Dầu. Được vận chuyển về phòng thí nghiệm Viện Nghiên cứu Công nghệ Sinh học và Môi trường Trương Đại học Nha Trang.
2.5.5.2 Chuẩn bị hóa chất
- Dung dịch chuẩn PAC 2,5%.
- Dung dịch HCl 3% và NaOH 3% dùng để điều chỉnh pH.
2.5.5.3 Các thông số thiết kế của mô hình
a) Bể điều hòa
- Kích thước bể L x B x H: 350 x 350 x 450 mm - Thành bể dùng kính dày 8mm
- Chiều cao mực nước trong bể: 420 mm - 1 van xả đáy Ф = 20mm
- 1 van xả tràn Ф = 20mm - Khung làm bằng thép V4 - Chiều cao chân thép 650mm
- Giá đỡ đặt máy bơm và máy sục khí có kích thước 350 x 190 mm
Chƣơng 2 : Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu Trang 40 b) Bể keo tụ - Kích thước bể L x B x H: 190 x 190 x 300 mm - Đáy hình chóp, góc nghiêng 45o - Thành bể dùng kính dày 8mm
- Chiều cao mực nước trong bể: 285 mm - 1 van đưa nước thải vào đáy bể Ф = 20mm - 1 van đưa hóa chất vào đáy bể Ф = 20mm
- 1 van dẫn nước sau khuấy trộn qua lắng Ф = 20mm - Khung làm bằng thép V4
- Chiều cao chân thép 650mm
- Giá đỡ đặt máy khuấy có kích thước 206 x 206 mm
Trang 41 c) Bể tạo bông - Kích thước bể L x B x H: 345 x 345 x 422mm - Đáy hình chóp, góc nghiêng 45o - 1 van xả đáy Ф = 20mm - 1 van xả tràn Ф = 20mm - Thành bể dùng kính dày 8mm.
- Chiều cao mực nước trong bể: 420 mm - Khung làm bằng thép V4
- Chiều cao chân thép 1430mm
- Giá đỡ đặt máy khuấy có kích thước 361 x 206 mm
Chƣơng 2 : Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu
Trang 42
d) Bể lắng
- Thời gian lưu nước 60 phút
- Kích thước bể L x B x H: 370 x 370 x 220mm - Đáy hình chóp, góc nghiêng 45o
- Ống trung tâm: 55 x 55 x 130 mm - Van đưa nước qua lọc Ф = 20mm - 1 van xả đáy Ф = 20mm - Máng dẫn nước sạch sau lắng rộng 30mm - Gờ tràn cao 25 mm - Thành bể dùng kính dày 8mm. - Khung làm bằng thép V4 Hình 2.13 Mô hình bể lắng
Trang 43
2.5.5.4 Vận hành mô hình
a) Bể điều hòa
- Cho mẫu nước thô vào bể.
- Dùng NaOH hoặc HCl điều chỉnh pH về giá trị tối ưu từ kết quả thí nghiệm tối ưu hóa theo phương án cấu trúc có tâm cấp 2 trên bộ máy Jartest.
- Bật máy sục khí trong bể để tránh cặn lắng và quá trình phân giải yếm khí trong bể, đồng thời để điều hòa chất lượng nước thải.
b) Bể keo tụ
- Bật máy khuấy với tốc độ 200 rpm, trong thời gian 2 phút.
- Bật máy bơm nước thải có công suất 101L/h từ bể điều hòa sang bể keo tụ. - Bật máy bơm định lượng có công suất 3G/h (chỉnh ở mức 3 tương đương 1,5G/h) để bơm dung dịch hỗn hợp phèn từ thùng trộn hóa chất sang bể keo tụ. - Mở van dẫn nước từ bể keo tụ sang bể tạo bông.
- Nước thải sau khi được khuấy trộn với PAC trong 2 phút, sau đó nước thải theo vòi tự chảy qua bể tạo bông.
c) Bể tạo bông
- Bật máy khuấy với tốc độ 25 rpm, trong thời gian 20 phút.
- Nước thải khi sang bể phản ứng tạo bông được khuấy trộn với cường độ nhẹ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình kết dính hạt keo. Thời gian phản ứng tạo bông cặn tối ưu là 20 phút.
- Tính từ thời điểm nước thải từ bể keo tụ bắt đầu chảy sang bể tạo bông, sau 20 phút, mở van dẫn nước sang bể lắng.
- Nước thải sau khi được khuấy trộn tạo bông trong vòng 20 phút sẽ theo vòi tự chảy qua bể lắng.
d) Bể lắng
- Nước thải sau khi được khuấy trộn tạo bông trong vòng 20 phút sẽ theo vòi tự chảy qua bể lắng qua ống trung tâm.
Chƣơng 2 : Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu
Trang 44
- Từ ống trung tâm, dòng nước đi lên, qua máng tràn, qua máng thu nước sau lắng để chuẩn bị sang hệ thống xử lý sinh học, các bông cặn sinh ra sau quá trình keo tụ tạo bông sẽ lắng xuống đáy bể lắng.
- Sau một tuần bể lắng hoạt động thì phải thu hồi bùn thải một lần qua van xả bùn dưới đáy bể lắng.
2.5.5.5 Thu mẫu nƣớc sau xử lý
- Mẫu nước sau xử lý trên mô hình được thu nhận từ bể lắng để tiến hành phân tích độ đục và đo giá trị pH.
2.5.6 Phƣơng pháp xử lý số liệu 2.5.6.1 Đối với số liệu phân tích
Số liệu đo giá trị pH và độ đục là kết quả trung bình của ba lần đo.
2.5.6.2 Đối mô hình hồi quy cấp hai
Phương trình hồi quy bậc 2 thu được theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm được xác định dựa trên kết quả kiểm tra các tiêu chuẩn thống kê (tiêu chuẩn Fisher và tiêu chuẩn Student). Tất cả các công việc trên cũng như việc xác định điều kiện tối ưu cho quá trình keo tụ được thực hiện bằng phần mềm Design-Expert 8.0.7.1 của Stat-Easy Inc, USA.
Trang 45 CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1 Kết quả khảo sát quy trình xử lý nƣớc cấp 3.1.1 Sơ đồ công nghệ
Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ quy trình xử lý nƣớc cấp tại KCN Suối Dầu
PAC và vôi Trạm bơm cấp I Bể phản ứng Bể trộn hóa chất Bể lắng ngang Bể lọc cát Bể chứa Nguồn nước Mạng lưới tiêu thụ Clo lỏng Nước rửa lọc
Chƣơng 3 : Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Trang 46
3.1.2 Thuyết minh công nghệ
Nguồn nước đầu vào là nước sông tự nhiên, Xí nghiệp đặt trạm bơm cấp I để thu nước, bơm này sẽ đẩy nước từ trạm bơm cấp I về trạm xử lý nước sạch, đổ vào bể hòa trộn hóa chất.
Phèn và vôi được pha chế theo nồng độ thích hợp từ bể trộn hóa chất keo tụ và hồ vôi tôi. Hóa chất keo tụ được sử dụng là PAC 2,5%, vôi được sử dụng với mục đích nâng pH của nước về mức trung tính. Sau khi pha chế xong sẽ dùng bơm định lượng đưa phèn và vôi theo đường ống dẫn vào bể trộn hóa chât hòa trộn với nước thô đầu vào. Trung bình cứ 230m3/h nước đầu vào tương ứng với 5kg/h PAC cần sử dụng.
Bể trộn hóa chất với cấu tạo đặc biệt có các vách ngăn liên tiếp, nhằm tạo điều kiện tiếp xúc giữa nước và hóa chất. Nước và hóa chất được đưa vào bể trộn khi đi qua các vách ngăn sẽ tiến hành quá trình trộn thủy lực. Nước tiếp tục đưa vào bể phản ứng. Tại đây quá trình hình thành các hạt keo nước-phèn sẽ xãy ra, kết quả là tạo ra các hạt bông cặn lơ lững có kích thước khác nhau. Thời gian lưu nước ở bể này khoảng 1h và tiếp tục được đưa qua bể lắng ngang.
Bể lắng ngang tạo điều kiện cho các tổ hợp keo được hình thành ở bể phản ứng hoàn thiện quá trình tạo tổ hợp keo và lắng xuống theo cơ chế lắng trọng lực. Thời gian lưu ở bể này khoảng 2h, ở đây cũng tiến hành một số quá trình đánh giá cảm quan về độ trong của nước sau khi lắng trước khi đi vào công trình lọc.
Nước được tiếp tục đưa vào bể lọc cát, bể lọc cát là công trình rất quan trọng của hệ thống xử lý, bể lọc được sử dụng với mục đích cải thiện chất lượng về mặt lý học, hóa học và cũng như sinh học bằng cách cho nước đi qua các lớp vật liệu lọc, nhằm phân tách nhờ bề mặt hoặc một phần sâu trong các lớp vật liệu lọc các hạt cặn lơ lững, các chất keo tụ và một phần vi sinh vật trong nước. Bể hoạt động theo cơ chế lọc xuôi, rửa ngược. Giống như các bể lọc khác, vật liệu thông dụng được sử dụng ở bể này là cát, sau khoảng thời gian là 1 tuần sẽ tiến hành rửa lọc một lần.
Nước từ bể lọc được đưa vào bể chứa. Tại đây nước được khử trùng bằng Clo lỏng, và kiểm tra tiêu chuẫn đầu ra của nước trước khi đưa vào hệ thống phân phối nước.
Trang 47
3.1.3 Quy trình vận hành trạm xử lý nƣớc sạch 3.1.3.1 Công tác kiểm tra
Giao nhận ca
Sổ giao ca : xem nội dung ghi chép của ca trước.
Dụng cụ, trang thiết bị : xem dụng cụ, thiết bị phải đầy đủ.
Vệ sinh công nghiệp : phải dọn vệ sinh trước khi giao ca (khu vực sản xuất, thiết bị).
• Vệ sinh bơm nhà hóa chất, súc rửa lọc vôi : 1 lần/1 ca 12 giờ. Thay roon mới khi bị rò rỉ nước).
• Vệ sinh bể lắng (cả máng thu nước, thành bể) : 1 lần/1 ca 12 giờ. Luân phiên vệ sinh các bể lọc.
• Vệ sinh nhà bơm đẩy (thiết bị, nhà xưởng) : 1 lần/1 ca 12 giờ • Vệ sinh bơm châm clo, phòng làm việc : 1 lần/1 ca 12 giờ • Xả bùn ở bể lắng : 3 lần/1 ca 12 giờ
- Hút bùn bể lắng, xả cát bể trộn đứng : 1 lần/6 tháng - Vệ sinh bể chứa : 1 lần/1 năm
Kiểm tra
Kiểm tra toàn bộ hệ thống, thiết bị trong dây chuyền xử lý đang hoạt động (cả nước thô đang hoạt động bao nhiêu máy)
Kiểm tra hồ vôi tôi, bể khuấy vôi đang hoạt động (số lượng, chất lượng)
Kiểm tra hồ chứa phèn, bể khuấy phèn đang hoạt động (số lượng, chất lượng)
Tôi vôi chuẩn bị cho ca vận hành của mình (70kg vôi sống = 1 thùng vôi sữa = 1 bể khuấy 6,5m3)
• Tôi vôi vào hồ : - Lớn 4 bao = 200kg = 3 thùng vôi sữa - Nhỏ 3 bao = 150kg 2 thùng vôi sữa
• Một thùng vôi sữa pha vào 1 bể khuấy 6,5m3 cho 1 ca 12 giờ vận hành liên tục.
Chƣơng 3 : Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Trang 48
Pha loãng phèn tại bể khuấy 6,5m3 với nồng độ 5% (cho phép 0,5% )
Kiểm tra hàm lượng clo dư trong nước tại bể chứa (đảm bảo hàm lượng clo từ 0, 2 0,5 mg/L)
Kiểm tra hệ thống thiết bị, công trình nổi – ngầm, điện … trong trạm
3.1.3.2 Công tác vận hành hệ thống
1. Đo độ trong của nước nguồn bằng ống thủy tinh Dianet
2. Vận hành bơm định lượng hóa chất cho phù hợp với chất lượng nước nguồn đang cấp
3. Kiểm tra độ keo tụ, tạo bông cặn của nước tại bể lắng