Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH
Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 1
MỞ ĐẦU
Để có được tài liệu như thế này tác giả cố gắng đúc kết những kiến thức đã học cùng tham
khảo một số tài liệu thực tập một cách hết sức cô đọng. Để có tài liệu liệu này xuất phát từ
những trăn trở của tác giả là làm sao khi tốt nghiệp ra trường sinh viên ngành Kỹ thuật Môi
trường có thể tự mình thực hiện những nghiên cứu và cụ thể hóa những gì học lý thuyết bằng
thực nghiệm.
Tài liệu hướng dẫn kỹ thí nghiệm thuật xử lý chất thải dùng cho sinh viên Khoa Học Môi
Trường ngành Kỹ Thuật Môi Trường. Các bài thí nghiệm giới thiệu quá trình cơ bản nhất để
xử lý các loại ô nhiễm tiêu biểu gồm:
ü Phương pháp cơ học: Phương pháp lắng, lọc
ü Phương pháp hoá lý: Trao đổi ion, keo tụ, hấp phụ.
ü Phương pháp hoá học: Quá trình oxi hoá khử , chế biến chất thải rắn để sản
xuất sản phẩm có ích.
ü Phương pháp sinh học: xử lý bằng bùn hoạt tính
1. Nội dung
Sinh viên lần lượt thực hiện 7 bài thí nghiệm xử lý ô nhiễm, xử lý và tận dụng chất thải.
Bài 1 : Thí nghiệm khử sắt trong nước cấp.
Bài 2 : Thí nghiệm trao đổi ion.
Bài 3 : Thí nghiệm lắng bông cặn.
Bài 4 : Thí nghiệm Jartest.
Bài 5 : Xử lý nước thải ô nhiễm phẩm nhuộm bằng phương pháp hấp phụ trên than
hoạt tính .
Bài 6 : Xử lý và tái sử dụng xỉ kẽm.
Bài 7 : Thực hành xác đònh hiệu xuất xử lý nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính
2. Mục đích thí nghiệm.
v Tài liệu tham khảo.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH
Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 3
Bài 1. KHỬ SẮT KẾT HP LỌC TRONG NƯỚC CẤP
1.1. MỤC ĐÍCH
- Nghiên cứu khả năng khử sắt trong nước cấp khi làm thoáng.
- Nghiên cứu khả năng khử sắt trong nước cất khi sử dụng các chất oxi hóa mạnh.
- Nghiên cứu khả năng lọc sắt sau quá trình khử sắt
1.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
Trong nước tự nhiên, kể cả nước mặt lẫn nước ngầm đều có chứa sắt. Hàm lượng sắt và
dạng tồn tại của chúng tùy thuộc vào từng loại nguồn nước, điều kiện môi trường và nguồn
gốc tạo thành chúng. Trong nước mặt, sắt tồn tại ở dạng hợp chất sắt Fe
3+
thông thøng là
Fe(OH)
3
không tan, ở dạng keo hay huyền phù, hoặc ở dạng các hợp chất hữu cơ phức tạp
khó tan. Hàm lượng sắt có trong nước mặt không lớn và sẽ được khử trong quá trình làm
trong nước .
Trong nước ngầm sắt tồn tại dạng ion, sắt có hóa trò 2 ( Fe
2+
) là thành phần của các muối
hoà tan như : bicacbonat Fe(HCO
3
)
2
, sunfat FeSO
3
)
2
= 2 HCO
3
-
+ Fe
2+
Nếu trong nước có oxi hoà tan, quá trình oxi hóa diễn ra như sau :
4 Fe
2+
+ O
2
+ 10 H
2
O = 4 Fe(OH)
3
+ 8H
+
Đồng thời xảy ra phản ứng phụ:
H
+
+ HCO
3
-
= H
2
O + CO
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH
Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 4
+
[
]
dt
Fed
+2
: Sự biến thiên nồng độ [Fe
2+
] theo thời gian t.
+ [Fe
2+
]; [ H
+
]; [O
2
] : Nồng độ của các ion Fe
2+
, H
+
, O
2
tan trong nùc .
+ K : Hằng số tốc độ phản ứng, phụ thuộc vào nhiệt độ và
chất xúc tác .
Theo phương trình của Just tốc độ oxi hoá của Fe
2+
tỉ lệ thuận với [Fe
+ Cl
2
+ 6 H
2
O = 2Fe(OH)
3
+ 2 Cl
-
+ 6H
+
3Fe
3+
+ KMnO
4
+ 7 H
2
O = 3 Fe(OH)
3
+ MnO
2
+ K
+
+ 5 H
+
Trong phản ứng, để oxi hóa 1mg Fe2+ cần 0,64 mg Cl2 hoặc 0,94 mg KMnO4 và đồng
thời dộ kiềm của nước phải giảm đi 0,018 mgđ/l.
So sánh với phương pháp khử sắt bằng làm thoáng ta thấy, dùng chất oxi hoá mạnh phản
ứng xảy ra mạnh hơn , pH môi trường thấp hơn ( pH< 6 ). Nếu trong nước có tồn tại các hợp
chất như : H2S, NH3 thí chúng sẽ gây ảnh hưởng đến quá trình khử sắt .
)
2
+ Ca(OH)
2
FeCO
3
+ CaCO
3
+ H
2
O
Sắt được khử dưới dạng FeCO3 chứ không phải hydroxit sắt
1.2.3. Các phương pháp khử sắt khác.
Ø Khử sắt bằng trao đổi Cation.
Ø Khử sắt bằng điện phân.
Ø Khử sắt bằng phương pháp vi sinh.
Ø Khử sắt ngay trong lòng đất.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH
Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 5
1.3. CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH.
1.3.1. Khử sắt bằng phưong pháp làm thoáng.
1.3.1.1. Mô hình
Nước cất (ml) 25 20 15 10 0
Dd đệm axetat 5 ml mỗi ống
Dd Phenanthroline 2 ml mỗi ống, lắc đều, đợi 10 phút
Đo độ hấp thu A của dung dòch ở bước sóng 510 nm
Bước 3: Lấy mẫu đã pha ( M
1
) đi xác đònh sắt tổng và sắt II
Ø Sắt tổng
a. Mẫu thật
- Lấy 50ml mẫu M
1
cho vào bình kín + 1ml NH
2
OH. HCl
- Thêm 5ml dd đệm + 2ml Phenanthroline
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH
Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 6
- Đậy nut, lắc, đợi 10phút
- Đo độ hấp thu A tại bước sóng 510 nm
b. Mẫu trắng: Làm tương tự nhưng thay 50 ml mẫu bằng 50 ml nước cất
Ø Sắt II
a. Mẫu thật:
- Lấy 50ml mẫu M
1
cho vào bình kín
- Thêm 5ml dd đệm + 2ml Phenanthroline
- Đậy nut, lắc đều, đợi 10phút
thành Fe
3+
xảy ra .
ü Tiếp tục bơm nước qua cột lọc . Xác đònh hàm lượng sắt trong nước cấp đã xử lý.
1.3.2.2. Thí nghiệm 4 :Xác đònh lượng hoá chất tối ưu và khảo sát sự thay đổi pH.
ü Nước cấp có hàm lượng sắt lớn hơn 30ppm, ở giá trò pH= 7.
ü Cho dung dòch Chlorine 5% vào ở các liều lượng khác nhau. Xác đònh dung dòch
Chlorine cần thiết để chuyển hóa Fe2 thành Fe3 .
ü Thời gian phản ứng 15 phút để quá trình chuyển hoá Fe2+ thành Fe3+ xảy ra .
ü Tiếp tục bơm nước qua cột lọc . Xác đònh hàm lượng sắt trong nước cấp đã xử lý.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH
Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 7
1.4. KẾT QUẢ.
ü Thí nghiệm1: lập bảng số liệu. Dựng đồ thò, trục hoành biểu thò giá trò pH, trục
tung biểu thò giá trò hàm lượng sắt trong mẫu nước cấp đãxử lý. Vẽ đường cong
biến thiên. Xác đònh điểm cực tiểu. Từ đó suy ra giá trò pH tối ưu.
ü Thí nghiệm 2: lập bảng số liệu. Dựng đồ thò, trục hoành biểu thò thời gian phản
ứng, trục tung biểu thò giá trò hàm lượng sắt trong mẫu nước cấp đãxử lý. Vẽ
đường cong biến thiên. Xác đònh đường tiệm cận. Từ đó suy ra thời gian phản ứng
tối ưu .
ü Thí nghiệm 3: ghi nhận kết quả và bàn luận.
ü Thí nghiệm 4: lập bảng số liệu. Dựng đồ thò, trục hoành biểu thò liều lượng phản
ứng, trục tung biểu thò giá trò hàm lượng sắt trong mẫu nước cấp đãxử lý. Vẽ
đường cong biến thiên. Xác đònh đường tiệm cận. Từ đó suy ra lượng hóa chất
phản ứng tối ưu .
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH
Ca + Na
2
SO
4 2 RNa + MgSO
4
↔ R
2
Mg + Na
2
SO
4
Khi lớp nhựa cation mất hiệu lực người ta tái sinh bằng dung dòch muối ăn NaCl
R
2
Ca + 2 NaCl ↔ 2 RNa + CaCl
2 R
2
Mg + 2 NaCl ↔ 2 RNa + MgCl
2Khử khoáng : cho nước cần xử lý chảy qua cột nhựa cation và nhựa anion riêng lẽ
2 RSO
3
H + Na
2
CO
3
↔ 2 RSO
3
Na + CO
2
+ H
2
O
ROH + HCl ↔ RCl + H
2
O
2ROH + H
2
SO
4
↔ R
2
SO
4
+ H
2
O
Khi lớp nhựa cation mất hiệu lực ngưới ta tái sinh bằng dung dòch acid HCl và dung
dòch sút NaOH như sau:
+
=
Na
H
HR
NaR
K
Na
HTrong đó :
ü K
H
Na
:Hằng số cân bằng.
ü [NaR] :Khi phản ứng cân bằng, nồng độ Na
+
trong chất trao đổi ở pha rắn
(chính xác gọi là các nồng độ trong công thức trên đều là hoạt độ) ion/l.
ü [RH] :Khi phản ứng cân bằng, nồng độ H
+
trong chất trao đổi pha rắn, ion/l.
ü [H
+
] :Khi phản ứng cân bằng, nồng độ H
+
trong dung dòch, ion/l.
ü [Na
lớn nhỏ tính lựa chọn trao đổi ion, nên gọi là hệ số lựa chọn hay hệ số phân phối.
Cũng như vậy, khi ion hoá trò 2 và ion hoá trò 1 tiến hành trao đổi, như phản ứng sau:
NaR + Ca
+
↔ CaR
2
+ 2Na
+
[
]
[]
[
]
[]
+
+
=
2
2
2
2
Ca
Na
NaR
CaR
K
Ca
Na
tính lựa chọn lớn hay nhỏ .
Quan hệ cân bằng trao đổi ion trong công nghệ xử lý nước đóng vai trò quan trọng như đã
trình bày ở trên.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH
Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 10
Để hoá mềm nước người ta đem nước cứng có chứa Ca
2+
, hay Mg
2+
liên tục dẫn vào chất trao
đổi ion NaR hấp phụ Ca
2+
trong nước đồng thời phân ly ra Na làm cho phản ứng trao đổi ion
(5-14) chuyển dòch về phía phải, như vậy đã khử đi Ca
2+
trong nước. Vì hằng số cân bằng
của phản ứng ion lớn hơn 1 cho nên phản ứng này tiến hành tương đối dễ dàng. Khi hàm
lượng Ca
2+
trong nước ra bắt đầu tăng lên, biểu thò lớp nhựa đã mất hiệu lực.
Để làm cho nhựa phục hồi lại năng lực rao đổi với Ca
2+
phải đem nhựa dạng CaR tái sinh
thành dạng NaR thông thường dung dòch NaCl tiến hành tái sinh. Khi đó do K
Na
Ca
thái cân bằng gọi là dung lượng trao đổi cân bằng. Chỉ tiêu này biểu thò dung lượng
trao đổi lớn nhất của chất trao đổi ion trong một loại dung dòch nào đó đã đònh, nên
không phải là hằng số, có quan hệ đến thành phần hợp thành dung dòch cân bằng của
nó.
Dung lượng trao đổi cân bằng có quan hệ với tổng dung lượng trao đổi. Tổng dung lượng trao
đổi là cực hạn lớn nhất của dung lượng trao đổi cân bằng. Giả thiết rằng một loại chất trao
đổi HR tác dụng với dung dòch NaR, khi đạt đến cân bằng lượng Na
+
chứa trong chất trao đổi
là BNa mgđl/g , thì dung lượng trao đổi cân bằng là BNa, nếu khi này dạng HR còn dư lại
trong chất trao đổi BH mgđl/g , thì tổng BNa và BH bằng tổng dung lượng trao đổi của chất
trao đổi ion này, có nghóa là E = BNa + BH .
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH
Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 11
Khi hàm lượng Na
+
trong dung dòch rất nhiều làm cho dạng HR còn dư lại trong chất trao đổi
khi cân bằng BH≈0 , thì E ≈BNa.
Dung lượng trao đổi làm việc: dung lượng trao đổi xác đònh được dưới điều kiện vận hành
thực tế xử lý nước với quy mô trong phòng thí nghiệm. Tiến hành thí nghiệm, đem chất trao
đổi ion cho vào trong ống trao đổi trạng thái động, cho nước cần xử lý thông qua đến khi lọc
ra ion cần trao đổi có trong dung dòch lọc ra thì dừng lại. Khi đó dung lượng trao đổi biểu
hiện ra của chất trao đổi, gọi là dung lượng trao dổi làm việc. Có rất nhiều nhân tố ảnh
hưởng đến dung lựơng trao đổi làm việc như : nồng độ ion trong nước vào, chỉ tiêu khống chế
điểm trao đổi cuối cùng, độ cao của lớp nhựa, tốc độ của dòng nước …… dung lượng trao đổi
làm việc thường dùng thể tích biểu thò, tức là đlg/m
, Mg
2+
, SO
4
, Cl
-
trong mẫu nước ra
khỏi cột ation.
2.4. KẾT QUẢ.
Giải thích sự chênh lệch giá trò pH giữa các cột và sự thay đổi pH trong quá trình trao đổi ion.
Nhận xét ái lực trao đổi của các ion.
Xác đònh dung lượng trao đổi làm việc của hệ thống trao dổi ion sau 3 giờ chạy.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH
Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 12
Bài 3 THÍ NGHIỆM LẮNG BÔNG CẶN
3.1 MỤC ĐÍCH.
Ø Xác đònh tốc độ chảy tràn ở các hiệu quả lắng tổng cộng khác nhau.
Ø Xác đònh thời gian lắng ở các hiệu quả lắng tổng cộng khác nhau.
3.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
Lắng là quá trình tách khỏi nước cặn lơ lửng hoặc bông cặn hình thành trong giai đoạn keo tụ
tạo bông.
Trong công nghệ xử lý nước cấp quá trình lắng được ứng dụng :
Lắng dạng III: lắng cản trở. Quá trình lắng được đặt trưng bởi các hạt cặn có nồng độ cao (>
1000mg/l). Các hạt cặn có khuynh hướng duy trì vò trí không đổi với các vò trí khác, khi đó cả
khối hạt như là một thể thống nhất lắng xuống với vận tốc không đổi. Lắng dạng này thướng
thấy ở bể nén bùn.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH
Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 13
V
VI
V
1
2
3
4
5
III
6
7
VII
II
8
9
10
3.3. MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM
/ C
0
) x 100%.
Ø R% : hiệu quả ở một chiều sâu tương ứng với một thời gian lắng%.
Ø C
1
: hàm lượng SS ở thời gian t ở độ sâu h, mg/L.
Ø C
0
: hàm lượng SS ban đầu, mg/L.
Lập bảng kết quả đo SS
Cao độ
(m)
Co
(mg/l)
5
(phút)
10 15 20 40 60 90
0.2
0.6
1.0
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH
Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 14
1.4
1.8
2.0 m
1.8 m
1.6 m
1.4m
1.2 m
1.0 m
0.8
m
35%
40%
R
a
= 55%
80
95
100
H
aH
bH
cH
dH
d
7
=
100
2
1
ba
HH
H
+
=
R
b
= 65%
BIỂU ĐỒ HIỆU QUẢ LẮNG
–
NỘI SUY ĐƯỜNG CONG
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH
Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 15
0
20
40
60
80
100
00.020.040.060.080.10.12
…. Tương ứng với các trung điểm đoạn thẳng
giữa đường thẳng t
i
và các đường cong hiệu quả. Hiệu quả lắng tổng cộng ở thời gian t
i
được
tính như sau:
R
Ti
= R
a
+ H
1
/ H ( R
b -
R
a
) + H
2
( R
c
- R
b
) + ………………
Từ các số liệu tính toán trên xây dựng biểu đồ hiệu quả lắng theo thời gian lưu nước và hiệu
quả lắng theo tốc độ chảy tràn.
Từ hai biểu đồ trên với hiệu quả lắng yêu cầu có thể xác đònh thời gian lưu nước và tốc độ
chảy tràn thiết kế.
(SO
4
), phèn sắt FeSO
4
hoặc loại FeCl
3
. Các phèn này được đưa vào nước dưới dạng
hoà tan.
Khi cho phèn nhôm vào nước, chúng phân ly thành các ion Al
3+
sau đó các ion này bò thuỷ
phân thành Al( OH)
3
.
Al
3+
+ 3 H
2
O = Al( OH)
3
+ H
+Trong phảng ứng thuỷ phân trên đây, ngoài Al( OH)
3
là nhân tố quyết đònh đến hiệu quả
keo tụ tạo thành, còn giải phóng ra các ion H
+
4
) là một loại gồm một loại muối axit mạnh bazơ yếu. Sự thuỷ phân của nó có thể
tăng tính axit của nước. Đối với hiệu quả keo tụ có ảnh hưởng, chủ yếu là trò số pH của nước
sau khi cho phèn vào. Cho nên trò số pH dưới đây đều là trò số pH của nước sau khi cho phèn
vào.
Trò số pH ảnh hưởng rất lớn và nhiều mặt đến quá trình keo tụ.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH
Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 17
( 1 ) nh hưởng của pH đối với độ hoà tan nhôm hydroxit . Nó là một hydroxit điển
hình. Trò số pH của nước quá cao hoặc quá thấp đều đủ làm cho nó hoà tan, khiến hàm lượng
nhôm dư trong nước tăng thêm .
Khi trò số pH giảm thấp đến 5,5 trở xuống, Al(OH)
3
có tác dụng rõ ràng như một chất
kiềm, làm cho hàm lượng Al
3+
trong nước tăng nhiều như phảng ứng ( 3 – 5).
Al( OH)
3
+ 3 H
+
→ Al
3+
+ 3 H
2
O ( 3 – 5).
Khi trò số pH tăng cao đến 7,5 trở lên Al( OH)
( 2 ) h hưởng của pH đến điện tích của hạt keo nhôm hyroxit. Điện tích của hạt keo
trong dung dòch nước có quan hệ đến thành phần của ion trong nước, đặt biệt là nồng độ ion
H
+
. Cho nên trò số pH đối với tính mang điện của hạt keo có ảnh hưởng rất lớn. Khi 5< pH<8
nó mang điện dương, cấu tạo của đám keo này do sự phân hủy của nhôm sunfat mà hình
thành. Khi pH< 5 vì hấp thụ SO
4
mà mang điện tích âm, khi pH ≈ 8 , nó tồn tại ở trạng thái
hydroxit trung tính, vì thế mà dễ dàng kết tủa nhất.
( 3 ) nh hưởng cuả pH đối với chất hữu cơ trong nước. Chất hữu cơ trong nước như
chất hữu cơ bò thối rửa, khi pH thấp, dung dòch keo của axit humic mang điện tích âm. Lúc
này dễ dàng dùng chất keo tụ khử đi. Khi pH cao nó trở thành muối axit humic dễ tan. Vì thế
mà hiệu quả khử đi tương đối kém. Dùng muối nhôm khử loại này, thích hợp nhất ở pH= 6 ≈
6,5.
( 4 ) nh hưởng pH đến tốc độ keo tụ dung dòch keo. Tốc độ keo tụ dung dòch keo và
điện thế ξ cuả nó có quan hệ. Trò số điện thế ξ càng nhỏ, lực đẩy giữa các hạt càng yếu, vì
vậy tốc độ keo tụ càng nhanh. Khi điện thế ξ bằng 0 nghóa là đạt đến điểm đẳng điện. Tốc
độ keo tụ cuả nó lớn nhất.
Dung dòch keo này hình thành từ hợp chất lưỡng tính, điện thế ξ cuả nó và điểm đẳng điện
chủ yếu quyết đònh bởi trò số pH cuả nước. Nhôm hydroxit và các chất humic, đất sét hợp
thành dung dòch keo trong nước thiên nhiên đều là lưỡng tính, cho nên pH là nhân tố chủ yếu
ảnh hưởng đến tốc độ keo tụ.
Từ một số nguyên nhân trên, đối với một loại nước cụ thể thì không có phương pháp tính
toán trò số pH tối ưu mà chỉ xác đònh thực nghiệm. Chất lượng nước khác nhau, trò số pH tối
ưu khác nhau, nghóa là cũng một nguồn nước, các mùa khác nhau, trò số pH tối ưu có thể thay
đổi.
4
) . 18
H
2
O thì tương đương 10 ∼ 50mg/l . Nói chung vật huyền phù trong nước càng nhiều , lượng
chất keo tụ cần thiết càng lớn. Cũng có thể chất hữu cơ trong nước tương đối ít mà lượng keo
tụ tương đối nhiều.
Nhiệt độ nước : khi dùng muối nhôm làm chất keo tụ, nhiệt độ nước ảnh hûng lớn đến hiệu
quả keo tụ. Khi nhiệt độ nước rất thấp ( thấp hơn 5
0
C), bông phèn sinh ra to và xốp, chứa
phần nước nhiều, lắng xuống rất chậm nên hiệu quả kém.
Khi dùng nhôm sunfat tiến hành keo tụ nước thiên nhiên, nhiệt độ nước thấp nhất là: 25 –
30
0
C.
Khi dùng muối sắt làm chất keo tụ, ảnh hưởng cuả nhiệt độ nước đối với hiệu quả keo tụ
không lớn.
Tốc độ hổn hợp cuả nước và chất keo tụ : Quan hệ tốc độ hổn hợp cuả nước và chất keo tụ
đến tính phân bổ đồng đều cuả chất keo tụ và cơ hội va chạm giữa các hạt keo cũng là một
nhân tố trọng yếu ảnh hưởng đến qúa trình keo tụ. Tốc độ khuấy tốt nhất là từ nhanh chuyển
sang chậm. Khi mới cho chất keo tụ vào nước phải khuấy nhanh, vì sự thuỷ phân cuả chất
keo tụ trong nước và hình thành chất keo tụ rất nhanh.
Cho nên phải khuấy nhanh mới có khả năng sinh thành lượng lớn keo hydroxit hạt nhỏ làm
cho nó nhanh chóng khuếch tán đến những nơi trong nước kòp thời cùng với các tạp chất
2-
, Cl
-
, và cho thấy HCO
3
-
hoặc SO
4
2-
+ Cl
-
với lượng quá nhiều đều làm cho
hiệu qủa keo tụ xấu đi. Nhưng vì ảnh hưởng đó rất phức tạp, hiện nay người ta chưa nắm
chắc quy luật của nó.
Khi trong nước có chứa một lượng lớn chất hữu cơ cao phân tử (như axit humic) nó có thể hấp
phụ trên bề mặt dung dòch keo, dẫn tới tác dụng bảo vệ dung dòch keo làm cho hạt keo thu
được khó keo tụ, nên hiệu quả keo tụ trở nên xấu đi. Trường hợp này có thể dùng biện pháp
cho clo hoặc khí ozon vào để phá huỷ các chất hữu cơ đó.
Môi chất tiếp xúc: khi tiến hành keo tụ hoặc xử lý bằng phương pháp kết tủa khác, nếu trong
nước duy trì một lớp cặn bùn nhất đònh, khiến quá trình kết tủa càng hoàn toàn, làm cho tốc
độ kết tủa nhanh thêm. Lớp cặn bùn đó có tác dụng làm môi chất tiếp xúc, trên bề mặt cuả
nó có tác dụng hấp phụ, thúc đẩy và tác dụng cuả các hạt cặn bùn đó như những hạt nhân kết
tinh. Cho nên hiện nay thiết bò dùng để keo tụ hoặc xử lý bằng kết tủa khác, phần lớn thiết
kế có lớp cặn bùn.
Rất nhiều nhân tố ảnh hưởng đến hiệu quả keo tụ. Để tìm ra điều kiện tối ưu để xử lý bằng
keo tụ, khi thiết kế thiết bò hoặc điều chỉnh vận hành, có thể trước tiên tiến hành thí nghiệm
mẫu ở phòng thí nghiệm bằng thiết bò Jartest .
4.4.1. Thí nghiệm 1: Xác đònh giá trò pH tối ưu.
Lấy 1 lít mẫu nước thải cho vào một cốc 1000ml, sau đó đặt cốc vào thiết bò Jartest. Cho
cùng một liều lượng phèn nhất đònh ở bước trên vào 6 cốc 1000ml chứa nước thải ở trên. Sau
đó thêm axit hoặc kiềm để pH dao động trong khoảng 4- 9 . Mở cánh khuấy quay ở tốc độ
100 vòng / phút. Sau đó quay chậm trong 15 phút ở tốc độ 15 – 20 vòng/phút. Tắt máy
khuấy, để lắng tónh 30 phút. Sau đó lấy mẫu nước lắng (lớp nước ở phiá trên ) phân tích các
chỉ tiêu pH độ đục, độ màu. Giá trò pH tối ưu là giá trò ứng với mẫu có độ đục (SS), độ màu
thấp.
Ø Xác đònh lượng NaOH (cả thể tích lẫn khối lượng) để xác đònh các khoảng pH cần
thiết (ghi nhận pH thực tế).
Ø Tiến hành thí ngiệm
Ø Quan sát thí ngiệm
Ø Đo kết quả SS, độ màu, xác đònh % xử lý
4.4.2. Thí nghiệm 2 : xác đònh liều lượng phèn tối ưu.
Lấy 1 lít mẫu nước thải cho vào mỗi cốc 1000ml sau đó đặt các cốc vào thiết bò Jartest.
Trong thí nghiệm này thay đổi liều lượng phèn khác nhau ở 6 cốc 1000ml chứa nước thải ở
trên. Sau đó thêm axit hay kiềm vào để đạt pH tối ưu tương ứng với liều lượng phèn khác
nhau. Mở cánh khuấy quay ở tốc độ 100vòng/ phút trong 1 phút, sau đó quay chậm trong 15
phút ở tốc độ 15- 20 vòng/phút. Tắt máy khuấy, để lắng tónh trong vòng 30 phút. Sau đó lấy
mẫu nước lắng (lớp nước phía trên) phân tích các chỉ tiêu pH độ đục, độ màu. Liều lượng
phèn tối ưu là liều lượng ứng với mẫu có độ đục, độ màu thấp nhất.
Ø Xác đònh lượng NaOH để đưa về pH tối ưu.
Ø Tiến hành khuấy trộn
Ø Quan sát thí nghiệm.
Ø Tiến hành đo SS và Pt-Co và xác đònh % xử lý
4.5. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Thí nghiệm 1: lập bảng số liệu. Dựng đồ thò, trục hoành biểu thò giá trò pH, trục tung
hiệu quả cao hơn.
5.2.1 Quá trình hấp phụ 1 bậc.
Quá trình hấp phụ một bậc thực hiện trong thiết bò khuấy trộn hoàn toàn vận hành gián đoạn.
Các đại lượng đặt trưng cho quá trình hấp phụ được xác đònh theo công thức như sau :
Đại lượng hấp phụ.
(
)
m
CCV
a
c
_
0
=
(5.1)
Với
+ a : đại lượng hấp phụ, g chất ô nhiễm/ g chất hấp phụ.
+ V : thể tích nước ô nhiễm trong thiết bò hấp phụ m
3
.
+ C
0
: nồng độ chất ô nhiễm trong nước ban đầu, g/lit.
+ C
c
: nồng độ chất ô nhiễm sau khi hấp phụ g/lit.
+ M : lượng chất hấp phụ, g
=
(5.3)
Với
+ C
0
: Nồng độ chất ô nhiễm trong nước ban đầu
+ C
c
: Nồng độ chất ô nhiễm sau khi hấp phụ
+ k : Hệ số phân bố chất ô nhiễm ở các pha
+ m : Lượng chất hấp phụ, g.
+ n : Số bậc hấp phụ trong hệ thống .
+ V : Thể tích nước ô nhiễm trong thiết bò hấp phụ, m
3
.
Nồng độ chất ô nhiễm ở các bậc theo lý thuyết được tính theo công thức sau:
litgC x
kV
V
C
i
/,
cấu khuấy.
5.3.1.2 Quá trình hấp phụ nhiều bậc .
Thực hiện thí nghiệm khảo sát quá trình hấp phụ nhiều bậc trên mô hình mô phỏng dãy thiết
bò khuấy trộn mắc nối tiếp hoạt động liên tục. Mô hình thí nghiệm là dãy 3 bình hấp phụ thể
tích chứa cuả mỗi bình là 1000ml, có gắn cơ khuấy mắc nối tiếp nhau. Để mô phỏng quá
trình hoạt động liên tục, nước thải được lưu tại mỗi bình khuấy trộn với thời gian bằng nhau,
sau khi hấp phụ ở bình thứ nhất, nước thải được lọc và đổ vào bình thứ ba……
5.3.2. Dụng cụ
v Ống nghiệm 20 cái
v Phểu lọc 1 cái
v Giấy lọc / bông lọc
v Đũa thuỷ tinh 1 cái
v Cốc 1000ml 1 cái
v Máy trắc quang ( streptophotometer) 1 cái
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH
Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 23
v Cân phân tích 1 cái
5.3.3. Hoá chất.
v Phẩm nhuộm hoà tan.
v Than hoạt tính dạng bột.
5.4. CÁC BƯỚC THỰC HIỆN.
Thực hiện với nước thải nhiễm phẩm thuộc hoà tan. Chất hấp phụ được sử dụng là than hoạt
tính .
5.4.1 Thí nghiệm 1 : hấp phụ 1 bậc
Thí nghiệm với các lượng than hoạt tính khác nhau.
ü Lấy V = 1 lít nước thải ô nhiễm phẩm màu cho vào bình khuấy.
ü Mở van đáy, lấy khoảng 5 ml nước đem đo độ truyền suốt (T
nhau. Từ thời gian thích hợp xác đònh được ở quá trình hấp phụ 1 bậc trong thí nghiệm 1, ta
xác đònh thời gian lưu nước ở mỗi bậc của quá trình hấp phụ nhiều bậc như
sau:,
3
321
t
ttt ===
giây.
v Bậc 1 :
• Lấy V
1
= 1 lít nước thải ô nhiễm phẩm màu vào bình khuấy .
• Mở van đáy, lấy khoảng 5ml nước đem đo độ truyền suốt (T
0
) cuả nước thải ban đầu
với bước sóng λ= 470nm.
• Cân chính xác m
1
g than hoạt tính , đổ vào bình khuấy.
• Mở máy khuấy. Bắt đầu tính thời gian hấp phụ ( t = 0 ).
• Sau mỗi thời gian ∆t = 30 giây, mở van lấy nước vào ống nghiệm đem lọc qua giấy
lọc thu dung dòch và đo độ truyền suốt( T) .
• Thực hiện lấy mẫu và đo độ truyền suốt đến hki t = t
1
.
v Bậc 2:
• Lấy toàn bộ lượng dung dòch còn lại trong bình khuấy thứ nhất, lọc nhanh qua bông .
• Lấy V= 900ml dung dòch vào bình khuấy thứ hai.
Thực hiện thí nghiệm như trên với lượng than tương ứng với lượng nước là
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
(
)
m
DDV
a
c
_
0
= (5.8)
Với :
a : đại lượng hấp thụ.
V : thể tích nước ô nhiễm trong thiết bò hấp phụ, m
3
.
D
0
: mật độ quang cuả dung dòch ban đầứng dụng, g/lit.
D
c
: mật độ quang cuả dung dòch sau khi hấp phụ, g/lit.
m : lượng chất hấp phụ, g.
Tương tự hệ số phân phối chất ô nhiễm ở các pha cũng tính theo công thức sau:
c
D
a
k =
(5.9)
Với k : hệ số phân phối chất ô nhiễm ở các pha ,( g phẩm màu/ g chất hấp phụ)/( g phẩm
màu / lit nước).
5.5.1. Thí nghiệm 1: hấp phụ một bậc.
m
1
m
1
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH
Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 25
Thời
gian
Độ
truyền
suốt
Mật
độ
quang
D
1
Y
I
Độ
truyền
suốt
Mật
độ
quang
suốt
Độ hấp phụ D
1
Y
1
%
t T D
v Bậc 2:
Thời gian lấy
mẫu
Độ truyền
suốt
Độ hấp phụ D
1
Y
1
%
t T D
5.7 NHẬN XÉT KẾT QUẢ.
5.8 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
1 . Trần Văn Nhân, Ngô Thò Nga, Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, Nhà xuất bản
Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội 1999.
2 . Lê Xuân Mai, Nguyễn Bạch Tuyết, Giáo trình phân tích đònh lượng, Trường Đại học
Bách Khoa TPHCM.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Copyright: Tài liệu đại học ©