Pha hóa chất
Dung dịch chuẩn PAC 2% (20g/L) : cân 20g PAC, hòa tan bằng nước cất và định mức lên 1L.
Dung dịch chuẩn PAFC 2,5% (25ml/l) : dùng Pipet hút 25ml dung dịch PAFC đậm đặc cho vào bình định mức 1L, sau đó định mức lên 1L bằng nước cất.
Dung dịch NaOH 2%, NaOH 5% và HCl 2%, HCl 5% .
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 150 rpm trong 2 phút, sau đó châm PAC (hoặc PAFC) vào rồi bật máy khuấy. Sau 2 phút cho quay chậm trong 20 phút ở tốc độ 20rpm. Hàm lượng PAC (hoặc PAFC) 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]
Hình 2.3 Máy Jartest
2.3.5.2 Khảo sát ảnh hưởng của liều lượng PAC và pH đến hiệu suất keo tụ.
Thí ngiệm này nhằm mục đích khảo sát ảnh hưởng của liều lượng PAC và pH đến khả năng keo tụ, từ đó làm cơ sở cho thí nghiệm tối ưu hóa theo phương án trực giao cấp 2.
Thí nghiệm 1: Khảo sát liều lượng PAC đến hiệu suất keo tụ.
Thực hiện thí nghiệm jartest theo bảng kế hoạch thực nghiệm sau, để từ đó xác định liều lượng PAC tốt nhất tương ứng với mẫu có hiệu suất keo tụ cao nhất.
Bảng 2.2 Kế hoạch thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng PAC đến hiệu suất keo tụ
STT VPAC/500mL nước thô [mL] Nồng độ [mg/L] pH 1 0 0 Cố định giá trị pH ban đầu ở tất cả các mẫu 2 0,1 4 3 0,2 8 4 0,3 12 5 0,4 16 6 0,5 20 7 0,6 24 8 0,7 28 9 0,8 32 10 0,9 36 11 1,0 40
Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất keo tụ
Thí nghiệm này nhằm xác định khoảng pH tối ưu cho quá trình keo tụ sau khi đã xác định được nồng độ PAC tối ưu từ thí nghiệm 1.
Ta cố định liều lượng PAC là 0,4 ml/ 500ml nước thô (tương ứng với nồng độ 16 mg/L) và thay đổi giá trị pH từ 3 – 9, và pH ban đầu của nước thô. Sau đó làm thí nghiệm jartest khảo sát khoảng pH tối ưu (khoảng pH tối ưu ứng với các mẫu cho hiệu suất keo tụ cao nhất).
Bảng 2.3 Kế hoạch thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất keo tụ khi giữ nguyên liều lượng PAC.
STT VPAC/500mL nước thô [mL] Nồng độ [mg/L] pH 1 0,4 16 3 2 4 3 5 4 6 5 7 6 8 7 9
2.3.5.3 Khảo sát ảnh hưởng của liều lượng PAFC và pH đến hiệu suất keo tụ.
Thí ngiệm này nhằm mục đích khảo sát ảnh hưởng của liều lượng PAFC và pH đến khả năng keo tụ, từ đó làm cơ sở cho thí nghiệm tối ưu hóa theo phương án trực giao cấp 2.
Thí nghiệm 3: Khảo sát liều lượng PAFC đến hiệu suất keo tụ.
Tương tụ như PAC, thực hiện thí nghiệm jartest theo bảng kế hoạch thực nghiệm sau, để từ đó xác định liều lượng PAFC tốt nhất tương ứng với mẫu có hiệu suất keo tụ cao nhất.
Bảng 2.4 Kế hoạch thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng PAFC đến hiệu suất keo tụ
STT VPAFC/500mL nước thô [mL] Nồng độ [µL/L] pH 1 0 0 Cố định giá trị pH ban đầu ở tất cả các mẫu 2 0,1 5 3 0,2 10 4 0,3 15 5 0,4 20 6 0,5 25 7 0,6 30 8 0,7 35 9 0,8 40 10 0,9 45 11 1,0 50
Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất keo tụ
Tương tụ với PAC, thí nghiệm này nhằm xác định khoảng pH tối ưu cho quá trình keo tụ sau khi đã xác định được nồng độ PAFC tối ưu từ thí nghiệm 3.
Ta cố định liều lượng PAFC là 0,5 ml/ 500ml nước thô (tương ứng với nồng độ 25 µL/L) và thay đổi giá trị pH từ 3 – 9, và pH ban đầu của nước thô. Sau đó làm thí nghiệm jartest khảo sát khoảng pH tối ưu (khoảng pH tối ưu tương ứng với các mẫu cho hiệu suất keo tụ cao nhất).
Bảng 2.5 Kế hoạch thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất keo tụ khi giữ nguyên liều lượng PAFC
STT VPAFC/500mL nước thô [mL] Nồng độ [µL /L] pH 1 0,5 25 3 2 4 3 5 4 6 5 7 6 8 7 9
2.3.5.4 Tối ưu hóa quá trình keo tụ theo phương án trực giao cấp hai.
Để có thể khảo sát sự ảnh hưởng đồng thời của pH và hàm lượng PAC (hoặc PAFC) 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 (hoặc PAFC).
Gọi y là hiệu suất keo tụ, X1 là giá trị pH, X2 là thể tích PAC 2% ( hoặc PAFC 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.
Tổng số thí nghiệm là N2k 2kno 11
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 của phương 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 (hoặc PAFC) tối ưu từ thí nghiệm 1,2 (hoặc thí nghiệm 3,4).
Kế hoạch thực nghiệm được thể hiện qua bảng sau :
Bảng 2.6 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 các thí nghiệm trên.
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
Mẫu nước cũng được đo giá trị pH và độ đục trước và sau khi thực hiện thí nghiệm Jartest.
2.3.6 Thử nghiệm mô hình
2.3.6.1 Lấy mẫu nước thí nghiệm
Mẫu nước thô được lấy từ trạm bơm cấp 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 Trường Đại học Nha Trang.
2.3.6.2 Chuẩn bị hóa chất
- Dung dịch chuẩn gồm PAC 2%, PAFC 2,5%.
- Dung dịch HCl 2% và NaOH 2% dùng để điều chỉnh pH.
2.3.6.3 Các thông số thiết kế của mô hình
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
Hình 2.4 Mô hình bể điều hòa 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
Hình 2.5 Mô hình bể keo tụ 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
Hình 2.6 Mô hình bể tạo bông Bể lắng
- Thời gian lưu nước 30 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 2.7 Mô hình bể lắng
2.3.6.4 Vận hành mô hình a) Bể điều hòa 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 150rpm, 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 0.2 tương đương 0,1G/h) để bơm dung dịch PAC hoặc PAFC 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 (hoặc PAFC) 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 20rpm, 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.
- 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.
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1 Kết quả khảo sát quy trình công nghệ xử lý nước cấp 3.1.1Sơ đồ công nghệ 3.1.1Sơ đồ công nghệ
Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ quy trình xử lý nước cấp tại Trung tâm
cấp nước sạch KCN Suối Dầu
Nước thô Trạm bơm cấp I Bể trộn hóa chất Bể lắng ngang Bể phản ứng Bể chứa Bể lọc cát PAC và vôi Hoặc phèn nhôm và vôi Nước rửa lọc Clo lỏng Mạng lưới tiêu thụ Trạm bơm cấp II
3.1.2Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Nguồn nước thô đầu vào là nước được lấy từ hồ Suối Dầu, nước từ hồ sẽ tự chảy theo kênh mương về trạm bơm cấp I, tại đây 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 5% hoặc phèn nhôm, và 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 chất hòa trộn với nước thô đầu vào.
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 xảy 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 các hạt cặn lơ lửng, các chất keo tụ và một phần vi sinh vật trong nước nhờ bề mặt hoặc một phần sâu trong các lớp vật liệu lọc. 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 sau quá trình lọc được đưa vào bể chứa. Tại đây nước được khử trùng bằng Clo lỏng, và kiểm tra tiêu chuẩn đầu ra của nước trước khi đưa vào hệ thống phân phối nước.
3.1.3Quy trình vận hành của nhà máy
Trung tâm cấp nước sạch hoạt động liên tục 24/24h và chia thành 2 ca làm việc, mỗi ca làm việc 12h/ca. Các công nhân tại trung tâm sẽ phân chia ca trực của mình. Trong mỗi ca trực, các ca viên phải chịu trách nhiệm về mọi hoạt động hoặc sự cố xảy ra trong ca trực của mình.
Công việc của mỗi ca viên trong ca trực:
3.1.3.1 Công tác kiểm tra
- Kiểm tra sổ giao ca trước khi vào ca trực của mình để kiểm tra nội dung ghi chép của ca trước đó,
- Kiểm tra dụng cụ, trang thiết bị xử lý có đầy đủ không,
- Thực hiện các công việc bảo dưỡng vận hành như: xiếc ốc chân máy, ốc ty van lỏng, chạy bôi trơn máy phát dự phòng theo định kỳ vào ca 1 ngày 15 hằng tháng, thay gioăng bơm định lượng (khi bị rỉ hóa chất ra nhiều). Vệ sinh công nghiệp máy móc thiết bị: xúc rửa lọc cát theo quy trình, vớt rác bể phản ứng, bơm nước rò rỉ (nếu có),
- Kiểm tra toàn bộ hệ thống xử lý nước tại các bể xử lý, nhà pha trộn hóa chất, các thiết bị bơm nước và bơm định lượng hóa chất có hoạt động ổn định không, nếu phát hiện có thay đổi hư hỏng như sự cố máy, mất điện, mất nước... và nguyên nhân phải được ghi vào nhật ký và báo cáo ngay lãnh đạo phòng để xử lý. Mọi sự cố hư hỏng, mất mát được phát hiện ở ca nào thì ca