Mô hình có 06 cốc thủy tinh với thể tích 1 lít/cốc. Có 6 cánh khuấy quay cùng tốc độ đặt vào 6 cốc thủy tinh đựng cùng một loại nước thải (tốc độ cánh khuấy có thể điều chỉnh từ 10-120rpm nhờ vào hộp số; tốc độ và thời gian khuấy của cánh khuấy sẽ được điều chỉnh bằng núm vặn). Cánh khuấy có dạng tuabin gồm 2 bảng phẳng nằm trong cùng một mặt phẳng đứng. Hóa chất đưa vào cốc phản ứng bằng phương pháp thủ công. Ban đầu tốc độ khuấy là 100 vòng/phút ở 1 phút đầu tiên và sau đó sẽ được chỉnh xuống 20 vòng/phút ở 15 phút tiếp theo. Lấy cốc ra khỏi mô hình chờ lắng 30 phút và dùng pipet hút phần nước trong phân tích độ màu và COD.
Hình 2.1. Mô hình thí nghiệm Jartest
2.1.1.2. Mô hình bể sinh học SBR
Hình 2.2. Mô hình bể sinh học SBR 2.1.2. Vật liệu thí nghiệm
2.1.2.1. Mẫu nước thải thực hiện thí nghiệm
a. Nước thải lấy tại bể điều hòa của Công ty Cổ phần ĐT-TM Dệt may Thành Công (TCG), số 36 đường Tây Thạnh, Phường Tây Thạnh, Quận Tân Phú, Tp. Hồ Chí Minh. Thành phần mẫu nước thải trong bảng 2.1
Bảng 2.1. Thành phần nước thải dệt nhuộm tại bể điều hòa (TCG) STT Thông
số Đơn vị Giá trị
Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4
1 pH - 10,4 9,7 10,9 10,7
2 Độ màu Pt - Co 1658 1358 1935 1994
3 COD mg/L 428 343 463 561
b. Nước tổng hợp từ thuốc nhuộm trực tiếp và thuốc nhuộm hoàn nguyên pha tại phòng thí nghiệm;
Nước tổng hợp thực hiện thí nghiệm cần có độ màu trong khoảng 1500 - 2000 Pt-Co. Để xác định lượng thuốc nhuộm tạo được độ màu nói trên, tác giả cùng cộng sự thực hiện nhiều thí nghiệm. Kết quả được ghi lại trong bảng 2.2 sau:
Thông số Đơn vị Giá trị
pH - 6.5-8.5
Lưu lượng lít/mẻ 15 Tải trọng hữu cơ mg/l 300
F/M kgCOD/kg
MLVSS.ngày 0.05
MLVSS mg/l 3600
Kích thước bể 200x200x1000 (mm)
Bảng 2.2. Kết quả thí nghiệm pha độ màu Loại thuốc nhuộm Khối lượng thuốc nhuộm (g)
Thể tích nước cất
(ml)
Độ màu (Pt-Co)
Thuốc nhuộm trực tiếp
0,06
1000
1485
0,07 1589
0,075 1658
0,08 1763
0,09 2078
Thuốc nhuộm hoàn nguyên
0.05
1000
1270
0.06 1659
0,07 2043
Thuốc nhuộm trực tiếp và hoàn nguyên
Trực tiếp 0.0167
1000 1589
Hoàn Nguyên 0.0167 Trực tiếp 0.0178
1000 1694
Hoàn nguyên 0.0178 Trực tiếp 0.0194
1000 1849
Hoàn nguyên 0.0194 Trực tiếp 0.0206
1000 1961
Hoàn nguyên 0.0206 Trực tiếp 0.0217
1000 2066
Hoàn nguyên 0.0217
Dựa vào bảng kết quả trên, tác giả chọn liều lượng thuốc nhuộm trực tiếp là 0,075g/1000 ml nước cất, thuốc nhuộm hoàn nguyên là 0,06g/1000ml nước cất, thuốc nhuộm hỗn hợp bao gồm 0.0178g trực tiếp và 0,0178g hoàn nguyên.
Dung dịch stock của nước tổng hợp được pha nhằm giữ ổn định độ màu và tránh sai số.
Thuốc nhuộm trực tiếp
Thuốc nhuộm trực tiếp có màu đỏ 3R, xuất xứ từ Trung Quốc. Dung dịch stock được pha bằng cách cân 37,5g thuốc nhuộm trực tiếp hoà tan vào 1 lít nước cất. Sau đó lấy 2ml dung dịch stock hoà tan vào 1 lít nước cất sẽ được mẫu nước tổng hợp có độ màu 1500 – 2000 Pt-Co. Dung dịch này được bảo quản trong chai thuỷ tinh.
Thuốc nhuộm hoàn nguyên
Thuốc nhuộm hoàn nguyên có màu vàng, xuất xứ từ Trung Quốc. Dung dịch stock được pha bằng cách cân 33,5g thuốc nhuộm trực tiếp hoà tan vào 1 lít nước cất. Sau đó lấy 2ml dung dịch stock hoà tan 1 lít nước cất sẽ được mẫu nước tổng hợp có độ màu 1500 -2000 Pt-Co. Dung dịch được bảo quản trong chai thuỷ tinh.
Thuốc nhuộm hỗn hợp từ thuốc nhuộm trực tiếp và hoàn nguyên
Thuốc nhuộm trực tiếp có màu đỏ 3R, Thuốc nhuộm hoàn nguyên có màu vàng, xuất xứ từ Trung Quốc. Pha dung dịch stock bằng cách cân 17,8g thuốc nhuộm trực tiếp và 17,8g thuốc nhuộm hoàn nguyên cho hoà tan vào 1 lít nước cất.
Sau đó lấy 2ml dung dịch stock hoà tan vào 1 lít nước cất sẽ được mẫu nước tổng hợp có độ màu 1500 - 2000Pt-Co. Dung dịch này được bảo quản trong chai thuỷ tinh.
2.1.2.2. Nước cất
Dung dịch stock, nước tổng hợp và tất cả các thí nghiệm được chuẩn bị với nước cất. Nước cất được lấy từ phòng thí nghiệm Khoa Môi trường và Tài nguyên Đại học Bách Khoa Tp. HCM, nước được lọc bởi hệ thống lọc màng RO.
2.1.2.3. Hóa chất sử dụng a. Dung dịch PAC 10%
PAC (Poly Aluminium Chloride) ở dạng rắn, màu ngả vàng, được sản xuất theo quy trình công nghiệp, có xuất xứ từ Trung Quốc. Cân 100g PAC hoà tan vào 1 lít nước cất, ta được dung dịch stock PAC 10% có màu vàng nghệ. Dung dịch này được bảo quản trong chai thuỷ tinh, lắc đều trước mỗi lần sử dụng vì có một phần PAC đóng cặn dưới đáy chai.
b. Dung dịch KMnO4
Dung dịch KMnO4 0,1N được chuẩn bị bằng cách lấy 1,58g KMnO4 khan (Merck – Đức) cho vào 500 ml nước cất. Do KMnO4 sử dụng để phân tích COD có nồng độ 0,01N, trước khi sử dụng cần pha loãng 10 lần
c. Dung dịch Polymer 0.1%
Dung dịch này được pha chế từ Polymer Anion dạng khan, có nguồn gốc từ Trung Quốc. Cân 0,5g ở dạng khan, sau đó hòa tan vào trong nước cất rồi định mức thành 0,5 lít. Dung dịch được bảo quản trong chai thủy tinh.
d. Dung dịch stock Ferrate
Dung dịch stock Ferrate được pha mỗi lần thí nghiệm. Dung dịch Ferrate đậm đặc được pha loãng từ 50-100 lần, sau đó đem đi so màu ở bước sóng 510nm để xác định nồng độ. Sau khi xác định nồng độ, tiến hành pha dung dịch Stock bằng cách pha loãng dung dịch đậm đặc theo tỉ lệ phù hợp (1ml dung dịch Stock tương ứng với 4mg/l Ferrate).
Quy trình điều chế ferrate
Kali ferrate được điều chế theo phương pháp oxi hóa ướt của C.Li và cộng sự (2005). Dung dịch sau khi điều chế có màu tím sẫm với độ tinh khiết cao (khoảng 95 – 97%) được trữ lạnh ở nhiệt độ 40C. Quy trình được thực hiện như sau:
Hóa chất sử dụng
Hóa chất chính được sử dụng là nitrat sắt Fe(NO3)3.9H2O, kali hydroxit KOH, axit HCl 37% và KMnO4. Tất cả các hóa chất này được chuẩn bị với nước cất.
Mô tả quy trình điều chế ferrate
Trước tiên dung dịch KOH được chuẩn bị bằng cách cho 60g KOH vào 100 ml nước cất và giữ lạnh trong 2 giờ. Sau đó cho 165ml HCl 37% vào phễu và nhỏ từ từ vào 26.7g KMnO4 trong bình để tạo ra Clo. Clo tạo ra được sục qua dung dịch KOH đựng trong impinger trong 2 giờ và khuấy liên tục bằng máy khuấy từ đồng thời làm mát bằng cách chèn impinger vào một cốc đựng đá, sau đó cho 90 g KOH vào. Dung dịch huyền phù thu được được làm lạnh và lọc qua giấy lọc để khử kết tủa KCl. Dung dịch sau lọc (dung dịch kiềm kali hypochlorite đậm đặc) được làm lạnh ở 00C và được khuấy nhanh trong khi cho từ từ 37,5 g bột Fe(NO3)3.9H2O trong 1 giờ. Trong những điều kiện này, ion Fe (III) bị oxy hóa thành Fe (VI) và dung dịch có màu tím sẫm.
Dung dịch này được ly tâm ở 4500 rpm trong 15 phút, dung dịch nổi sau cùng thu được sẽ được trữ lạnh trước khi sử dụng.