CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ ĐẶC BIỆT KHÁC
8.2. KHỬKHÍ ÔXY HOÀ TAN
8.2.1. Khử ôxy hoà tan bằng phưoỉng pháp vật lí
Phương pháp này dùng đến tháp làm thoáng. Nước cần khử ôxy được phun đều trên tiết diện trong điều kiện sôi. Khi dùng phương pháp nhiệt, nước được đun nóng tới nhiệt độ cao hơn 100°c, áp lực phun lớn hơn lat. Khi sử dụng tháp chân không, độ chân không phải duy trì tưomg ứng với điểm sôi của nước ở nhiệt độ tự nhiên. Bằng phương pháp chàn không, có thể khử toàn bộ các khí hoà tan ra khỏi nước.
Hình 8.1 giới thiệu tháp xử lí dùng chân không. Tháp có cấu tạo hình trụ kín. Người ta đưa nước cần xử lí vào qua ống (1), phân phối đều trên sàn (2), qua lớp vật liệu tiếp xúc (5) trong môi trường chân không. Nước được tách hết khí khi đi qua tháp qua ống (4). Độ chân không trong tháp được tạo ra nhờ máy hút chân không qua ống trên đỉnh thấp. Để nước có thể thoát ra, đáy sàn tiếp xúc phải đặt cao hơn mực nước trong thùng thu một khoảng H = p + 1 (m), trong đó p là độ chân không trong tháp tính theo m cột nước. Để giảm bớt chiều cao của tháp, có thể dùng bơm hút nước ra khỏi đáy tháp, áp lực bom hút phải lớn hơn độ chân không chừng Im nước. Diện tích tiết diện tiếp xúc thường xác định theo lưu lượng tưới được 40 ^ 60m W .h .
Chiều cao lớp vật liệu tiếp xúc xác định theo khối vật liệu cần thiết để có đủ diện tích bề mặt tiếp xúc.
Đ ĩa 480 lỗ d = 3mm
H ình 8A : Tháp khử khí kiểu chân không
m = 0,001Ọ(C, - C2) = K,FíKj3.Q - c,)
Trong đó; Q - Lưu lượng nước cần khử khí, m'Vs;
Cj, Q - Hàm lượng khí hoà tan trong nước trước khi vào và sau khi ra khỏi
tháp, mg/iTi^
K| - Hệ số tách khí của pha lỏng;
- Hệ số khuếch tán, lấy theo bảng (8.1);
Cị^ - Nồng độ khí trong pha khí, g/iĩi^.
Bảng 8.1: Giá trị hệ số khuếch tán Ky của một số chất khí Diện tích tiếp xúc tính theo lượng khí cần khử:
Chất khí Nguyên tử Hệ số khuếch tán
lượng, g/mol 0"c 10”c 2 0°c 30°c
O2 32,00 0,0493 0,0398 0,0337 0,0296
HọO 34,08 4,690 3,650 2,870 -
CO. 44,51 1.710 1,230 0,942 0,738
O3 48,00 0,641 0,539 0,395 0,259
Không khí - 0,0288 0,0234 0,0209 0,0179
Khối lượng vật liệu tiếp xúc tính theo công thức:
M = — , m
f
Trong đó: F - Diện tích của bề mặt tiếp xúc, ni^
f - Diện lích bể niặl liêng cua V;ll liệu liếp xúc, m‘/m ^
Công suất bơm chân không liay cjectơ chân không dùng trong hệ thống được xác định như sau:
- Trưòrng hợp khử ôxy:
m02(273 + t)
36 p m^/h
02 - Trưòfng hợp khử khí COt và Oo;
mco2(273 + t)
500P m^/h
C 0 - '
Trong đó: m o2 í iticot - Lượim O2 và COt cần khử, kg/h;
t - Nhiệt độ của nước, '’C;
Pq, , Pco^ ■ Áp suất riêng phần của Ot
và COt trên mặt nước khi ra khói thiết bị.
Giá trị của Pq, , Pco2 tính như sau:
p = c .
X 180
140
c I 100
Trong đó:
- Hàm lượng Ot hoặc COt trong nước khi ra khỏi thiết bị, g/m^;
Cị, - Hàm lượng Oi hoặc COt hoà tan bão hoà trong nước khi áp suất riêng phần của chúng là lat, g/m^.
Độ chân không cần thiết xác định theo đồ thị hình 8.2.
8.2.2. K hử khí ôxy hoà tan b ằn g phưoTig pháp hoá học
,,
y y
r 0 . ẨS-—
0,1 0.2 0,3 0,4 0,5
Nóng độ Oo ở oửa ra thiết bi, g/m'
H ì n h 8.2: Q u a n l ì ệ í^iữa á p lự c í i i \ ệ ỉ d ổ i t r o ỉ ì i ị ^iàn khử clìún khòn^ với ììh iệ Ị cỉộ nước
và l ì à ỉ ì ì Ìư c /iìịị O j t r o n ^ m(ớc r a k h ỏ i iỊÌà ỉi
Cơ sở của phương pháp là dựa vào các chất dễ bị òxy hoá bằng ôxy hoà tan, Khi cho chất khử vào, nồng độ ôxy hoà tan sẽ giảm xuống. Chất khử thường dùng có thế là Na-íSO^, SO3, hyđrazin... Phản ứng khử ỏxy xảy ra theo các phản ứng sau:
IN a.SO y + 0 . 2N a.S04
SOọ + CaíHCO^), -> CaSO, + aCO.T + H3O 2CaSƠ3 + 0 , ^ 2CaSƠ4
Các phán ứng khử đều tạo ra cặn muối khó hoà tan trong nước. So sánh các phản ứnu ta thấy, với Na^S03 để khử 1 phân tử Ot sẽ tạo ra hai phân tỉr NaTS0 4. Các phản ứng ôxy hoá trên thường xảy ra rất chậm ở nhiệt độ thấp. Tốc độ phản ứng có thể tãng lên rất nhanh khi đun nóng nước. Nếu tăng gấp đôi liều lượng hoá chất cần thiết thì tốc độ phản ứng sẽ tăng lên 4 lần. Để tăng tốc độ phản ứng có thể dùng CUSO4, côban suníat hoặc mangan ôxit làm chất xúc tác.
Liều lượiig chất khử tính theo công thức sau:
m,,i, = l.lpỊO ọ] , mg/1 Trong đó:
3 - Lượng chất phản ứng đê’ khử hết Img O-, hoà tan: đối với NaiSO;, không ngậm nước, p = 7,9; với tinh thể NâSỘVHoO, p = 16; với khí SOt , P = 4;
ỊOtỊ - Nồng độ ôxy hoà tan, mg/1.
Liều lượng chất XÍIC tác tính theo sán phẩm không ngậm nước là đ ổn g sunfat 2,5 mc/1; cồban sLinĩat 0,003ing/l. Chất xúc tác đirực cho vào nước trước hoặc cùng lúc khi cho các hoá chất khử.
Khi dùng hyđrazin để khử 0 , hoà tan, phản ứng sẽ tạo ra khí Nt và nước:
N0H4 + 0 . -> 2H2O +
Đê khử 1 mg Ot theo lí thuyết cần Im s nhưng trong thực tế thưòng dùng đến i,5m g. Hyđrazin có trên thị trường thưòìig bảo quản ở dạng dung dịch hyđrazin hyđrat nồng độ 35% (ở nồng độ cao hon hyđrazin dễ bị cháy). Khi cho vào nước, dung dịch dưọc pha thành nồng độ 0,5 1,0%. So với Na^S0 3, hyđrazin có nhiều ưu điểm hơn:
khỏnu làm tãng lượng cận khônc hoà tan trons nước; tính theo trọng lượng hyđrazin sử dụne ít hơn 8 lần. ở nhiệt độ cao, phản img khử òxy bằng hyđrazin xảy ra nhanh, khi nhiệt độ nirớc thấp liơn 50'^c, phản ứng xảy ra chậm. Để đẩy nhanh tốc độ phản ứng có thể dùng MnO^, đổns hoặc côban suníat làni chài \IÌC tác.
8.3, KIỈỨ MÃN VÀ KHỬ Mưôì TRONG NUỠC
Kliử mặn là giám hàm lượng muối troim niróc dên trị số thoả mãn yêu cầu đối với nước dùng cho ăn uốns.
K h ử m u ối là giám triệt đế lirợníi muối lioà tan tro n s nước đến trị số ih o ả m ãn yêu cầu c ô n s nsiiộ sản xuất quy ciịiih,
Người ta pliân biệt 3 phương pháp khứ inãn liiệii nay:
- Phưoìie pháp trao đổi ion;
- Phưưim pháp ĩliộn phân;
- Phưoii2 pháp clniìig cất, dòng lạiih. hay lọc qua m àng bán thấm.
8.3.1. Khú m ặn và khử muối IroiiịỊ nước l)ằnịỉ phưoTiịỉ pháp tra o đổi ion Có các dạiig sơ dổ khứ mận trong niiớc nlur sau:
So' đồ ỉ : Loc nối licp của bc luc H-calioiiil có clune tích chứa ion cao và bể lọc anioiiil kicni yếu. Nuớc trước khi cho qua sơ đổ này cần lọc sơ bộ qua bế cationit và khử khí COt trưóc.
H àm luơim m uối sau lọc lấy: khòne lớn hưn 150mg/l khi hàm lượng m uối trong nước nmiổii dcii 3U0()ing/l; khòiig nhỏ hưn 25nic/l khi hàm lượns muối trong nước nguồn đến 2U00mg/l; và lớn hơn 15nig/l khi hàm lượng muối trong nước nguồn đến 1500mg/l.
Hàm liiợng muối yêu cầii dối vói nưó'c càp ăn uống sinh hoạt là 500 1000 mg/1, Iroim đó liàin luựim clonia khỏiig lóìi liơn 350 me/1 và sưníat không lớn hơn 500 mg/1 thu du'ọ'c băng cách tròn kìii mòt pliáii niróc dã ioc \'ới nước nguồn. Sơ đồ I giới thiệu trcn hình K.3.
Nước cần khử muối
Hình 8 3 : Sơ đồ khử muối hằng lọc nối tiếp H-cơtionit và h ể lọc anionit
1. Bê lọc H-cationit; 2. Bể lọc anionit; 3. Bê’ lọc Na-cationit;
4. Giàn khử CO-,; 2. Quạt gió; 6. Bể chứa; 7. Máy bơm
Diện tích lọc của bể lọc anionit xác định theo công thức:
F = Q
n T V . m
Trong đó: Q - Công suất của các bể lọc anionit, mVngày;
n - Số lần hoàn nguyên bể lọc anionit trong ngày, lấy 2-3 lần;
T - Thời gian làm việc của mỗi bể lọc, giữa hai lần hoàn nguyên:
_ 24
T = — - t , - t 2 - t , , giờ;
n
tj - Thời gian xối anionit, t| = 0,25h;
Ỉ2 - Thòi gian bơm qua anionit dung dịch kiềm đế hoàn nguyên, u = l,5h;
t3 - Thời gian rửa anionit sau khi hoàn nguyên, Ĩ3 = 3h;
V( - Tốc độ lọc tính toán, 4 < Vj < 30 (m/h).
Sơ đồ 2: Gồm bể lọc H-cationit bậc I, bể lắng có than hoạt tính để khử chất hữu cơ, giàn khử khí để khử c o , , bể lọc H-cationit bậc II, bể lọc H-Na-cationit.
Trong sơ đồ 2, bể lọc H-cationit bậc II có vật liệu lọc bằng anionit kiềm mạnh để khử.
Sơ đồ 2 dùng để khử muối trong nước, đồng thời khử cả axit silic. Nước sau khi xử lí theo sơ đồ 2 có hàm lượng muối < lm g /1, hàm lượng axit silic < 0,2mg/l.
Sơ đồ 3: Thay bể lọc H - cationit trong sơ đồ 2 bằng bể lọc có vật liệu lọc hỗn hợp cationit và anionit. Sau đó là bể anionit bậc 3 có chất anionit kiềm mạnh. Sơ đồ 3 sử dụng khí có tổng hàm lượng muối trong nước sau khi xử lí đạt được < 0,lm g /l và hàm lượng axit silic < 0,05 mg/1.