Đề tài Nghiên cứu, ứng dụng bể lắng xoáy để xử lý nước thải giặt tẩy

CHÖÔNG 1 - ÑAËT VAÁN ÑEÀ TOÅNG QUAN Ngaønh coâng nghieäp giaët taåy laø moät ngaønh coâng nghieäp dòch vuï môùi phaùt trieån ôû nöôùc ta vaø vaán ñeà moâi tröôøng chuû yeáu cuûa ngaønh naøy laø vaán ñeà veà nöôùc thaûi, nöôùc thaûi cuûa ngaønh giaët taåy coù nguoàn goác töø vieäc söû duïng xaø phoøng, soâ ña, caùc chaát taåy ñeå loaïi boû daàu môõ, nöôùc thaûi cuûa ngaønh giaët taåy coù söï dao ñoäng lôùn caû veà löu löôïng vaø taûi löôïng oâ nhieãm, noù thay ñoåi theo muøa, theo maët haøng caàn giaët taåy, theo maët baèng saûn xuaát vaø chaát löôïng saûn phaåm, nöôùc thaûi saûn xuaát cuûa ngaønh giaët taåy coù pH cao, chöùa caùc chaát giaët taåy, sôïi vaûi lô löûng, ñoä maøu, ñoä ñuïc, toång chaát raén haøm löôïng chaát höõu cô cao. Treân theá giôùi ngaønh coâng nghieäp giaët taåy phaùt trieån töø raát sôùm, coù nhöõng tieäm giaët töï ñoäng, ñaây laø moät ngaønh coâng nghieäp khaù baän roän, doanh thu töø ngaønh naøy ngaøy caøng taêng cao do nhu caàu cuoäc soáng ngaøy caøng cao, ñaây laø moät ngaønh coâng nghieäp dòch vuï chöù khoâng phaûi laø moät ngaønh coâng nghieäp saûn xuaát nhö nhieàu ngöôøi vaãn thöôøng nghó. Ngaønh coâng nghieäp giaët taåy laø moät ngaønh coâng nghieäp giaët taãy laø moät ngaønh coâng nghieäp dòch vuï lôùn nhaát taïi Myõ. Theo baùo caùo cuûa toå chöùc giaët taåy cuûa Myõ thaùng 1 naêm 1961 thì doanh thu cuûa ngaønh naøy ñaït hôn 1,6 tyû ñoâ la, moãi tuaàn giaët hôn 5 tyû pound ( caân Anh ) bao goàm hôn 50 trieäu aùo sô mi. Thò trröôøng tieâu thuï cuûa caùc saûn phaåm wash laø caùc thò tröôøng Myõ , Chaâu AÂu, Haøn Quoác, Ñaøi Loan,… Moät soá keát luaän cuûa Gehm lieân quan ñeán phöông phaùp xöû lyù nöôùc thaûi giaët taåy: Loaïi boû khoaûng 75% löôïng oxy, toång chaát raén vaø daàu môõ nöôùc thaûi giaët taåy coù theå ñöôïc xöû lyù kinh teá nhaát bôûi söï axít hoùa vôùi H2SO4, CO2 hoaëc SO2. Sau ñoù ñöôïc ñoâng tuï bôûi pheøn saét. Ñoâng tuï baèng moät soá loaïi muoái khaùc vaø voâi coù theå coù hieäu quaû trong vaøi tröôøng hôïp, nhöng noù thöôøng ñaét tieàn. Nöôùc thaûi giaët taåy coù theå ñöôïc xöû lyù hieäu quaû baèng quaù trình loïc nhoû gioït hoaëc quaù trình buøn hoaït tính vôùi gian ñoaïn tieàn xöû lyù laø aerotank. Buøn thu ñöôïc coù theå ñöôïc phôi tröïc tieáp treân saân phôi buøn vaø ñöôïc tieâu hoùa bôûi vi khuaån kî khí hoaëc buøn ñöôïc neùn laïi. Sau quaù trình ñoâng tuï hoùa hoïc nöôùc thaûi giaët taåy coù theå ñöôïc laøm saïch hôn nöõa bôûi quaù trình loïc sinh hoïc vaø quaù trình buøn hoaït tính. Moät soá bieän phaùp xöû lyù nöôùc thaûi giaët taåy phoå bieán hieän nay bao goàm caùc heä thoáng sau: Bieän phaùp loaïi boû töï nhieân trong caùc gieáng saâu, hoà nhaân taïo. Loïc nhoû gioït Quaù trình buøn hoaït tính. Quaù trình keát tuûa hoùa hoïc. Loïc caùt vaø loïc nhoû gioït vôùi vaän toác cao. Quaù trình axít hoùa vôùi H2SO4, CO2, hoaëc SO2, sau ñoù laø ñoâng tuï vôùi pheøn nhoâm hoaëc pheøn saét. Phöông phaùp cacbon hoaït tính vaø loïc ñòa chaát ( diatomacous-earth filter), neáu khoâng duøng phöông phaùp ñoâng tuï vaø laéng thì phöông phaùp naøy chieám raát ít dieän tích vaø noù hoaøn toaøn laø quaù trình loïc töï ñoäng. Tuy nhieân baát lôïi chính laø khoâng coù khaû naêng xöû lyù vôùi löu löôïng lôùn. Löu löôïng kinh teá lôùn nhaát coù theå xöû lyù laø 180 m3/ngaøy ñeâm. TÍNH CAÁP THIEÁT CUÛA ÑEÀ TAØI Hieän nay haàu heát caùc coâng ty giaët taåy ñeàu coù heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi, nhöng trong heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi thöôøng duøng beå laéng caùt, hieäu quaû löôïng chaát nhieãm baån khoâng hoøa tan khoaûng 40-60% ñoàng thôøi beå laéng ngang vaø moät soá beå laéng khaùc, chieám moät khoái tích coâng trình lôùn, thieáu tính kinh teá. Trong nöôùc thaûi giaët taåy neáu nhö söû duïng beå laéng ngang seõ taïo ra moät löôïng buøn khaù lôùn laøm taêng dieän tích saân phôi buøn vaø seõ khoâng hieäu quaû kinh teá trong xöû lyù. Neáu nhö söû duïng beå laéng xoaùy thì coù theå tuaàn hoaøn buøn trong beå ñoàng thôøi khoâng nhaát thieát phaûi xaû buøn lieân tuïc, laéng xoaùy cuõng chieám khoái tích nhoû, deã vaän haønh, hieäu quaû xöû lyù cao,… vì vaäy vieäc nghieân cöùu, öùng duïng beå laéng xoaùy ñeå xöû lyù nöôùc thaûi giaët taåy laø moät nghieân cöùu heát söùc caàn thieát ñeå öùng duïng hieäu quaû beå laéng xoaùy trong xöû lyù nöôùc thaûi töø ngaønh giaët taåy. MUÏC ÑÍCH NGHIEÂN CÖÙU Xaùc ñònh caùc thoâng soá thuûy löïc vaø caùc chæ tieâu hoaù lyù ñeå laøm cô sôû cho vieäc tính toaùn vaø thieát keá tieán haønh vaän haønh trong phoøng thí nghieäm vaø treân moâ hình. Nghieân cöùu khaû naêng xöû lyù vaø öùng duïng cuûa beå laéng xoaùy ñeå xöû lyù nöôùc thaûi ngaønh giaët taåy taïi Tp.Hoà Chí Minh thoâng qua vieäc ñaùnh giaù hieäu quaû xöû lyù COD,BOD, SS, ñoä maøu, ñoä ñuïc,… cuûa beå laéng xoaùy ñoái vôùi nöôùc thaûi giaët taåy. GIÔÙI HAÏN CUÛA KHOÙA LUAÄN Thôøi gian nghieân cöùu ñöôïc thöïc hieän töø thaùng 3/2005—thaùng 6/2005. Nguoàn nöôùc thaûi laø nöôùc thaûi ngaønh giaët taåy. Nöôùc thaûi ñöôïc laáy taïi coâng ty Laâm Quang: 17/5K Phan Huy Ích P.12, Q. Goø Vaáp, Tp.Hoà Chí Minh. Hoaït ñoäng nghieân cöùu ñöôïc thöïc hieän treân moâ hình thöïc nghieäm. Caùc döõ lieäu nghieân cöùu : Hieäu quaû xöû lyù cuûa beå laéng xoaùy döïa treân cô sôû phaân tích caùc soá lieäu ñaàu vaøo vaø ñaàu ra vaø cheá ñoä vaän haønh. Caùc soá lieäu nghieân cöùu ñaàu vaøo vaø ra: nghieân cöùu chuû yeáu treân 03 chæ tieâu laø haøm löôïng chaát höõu cô sinh hoùa (COD), chaát lô löûng (SS), ñoä maøu. Soá lieäu veà cheá ñoä vaän haønh: thôøi gian löu, tyû leä hoùa chaát vaø tyû leä tuaàn hoaøn buøn. LUAÄN ÑIEÅM NGHIEÂN CÖÙU Beå laéng xoaùy ñaõ ñöôïc aùp duïng moät soá nôi treân theá giôùi nhö Hoàng Koâng, Trung Quoác, Hoa Kyø,… ñeå xöû lyù nöôùc thaûi deät nhuoäm vaø caùc loaïi nöôùc thaûi coù SS cao. Taïi Vieät Nam beå laéng xoaùy ñaõ ñöôïc aùp duïng vaø cho thaáy hieäu quaû xöû lyù cao ñoái vôùi nöôùc thaûi giaët taåy, giaáy vaø deät nhuoäm. Nöôùc thaûi giaët taåy coù ñaëc tröng laø SS vaø ñoä maøu cao, do ñoù vieäc nghieân cöùu vaø öùng duïng laéng xoaùy cho xöû lyù nöôùc thaûi giaët taåy laø raát thích hôïp. CHÖÔNG 2 - NÖÔÙC THAÛI GIAËT TAÅY VAØ SÖÏ CAÀN THIEÁT XÖÛ LYÙ KHAÙI QUAÙT VEÀ NGAØNH COÂNG NGHIEÄP GIAËT TAÅY Ngaønh coâng nghieäp giaët taåy laø moät ngaønh coâng nghieäp dòch vuï môùi phaùt trieån ôû nöôùc ta, saûn phaåm chuû yeáu cuûa ngaønh giaët taåy thöôøng laø quaàn aùo Jeans, Kaki ñöôïc wash theo yeâu caàu cuûa khaùch haøng vaø giaët caùc loaïi khaùc nhö quaàn aùo, khaên traûi baøn, traûi giöôøng cho khaùch saïn, nhaø haøng vaø daân duïng, … Coâng ngheä Wash Coâng ngheä giaët uûi Hình 2.1. Coâng ngheä giaët uûi coâng ngheä wash Nguyeân lieäu chuû yeáu cuûa ngaønh giaët taåy laø boät giaët, caùc taùc nhaân giaët taåy nhö: ñaù wash, thuoác taåy,… Veà coâng ngheä giaët taåy coù theå toùm taét theo 2 hình sau: Hình 2.2: Sô ñoà quy trình coâng ngheä GRAMENT WASH(Giaët thoâng thöôøng) Hình 2.3. Sô ñoà quy trình coâng ngheä STONE BEACH WASH ( Giaët ñaù) Ngaønh coâng nghieäp giaët taåy coù nhu caàu tieâu thuï nöôùc raát lôùn, coù nhieàu loaïi hình wash khaùc nhau nhö: garment wash, sand wash, bio wash, enzym caét loâng, stone wash,…vaø ngaønh naøy cuõng duøng nhieàu loaïi hoaù chaát taåy khaùc nhau ñeå giaët taåy, tính chaát nöôùc thaûi vaø löu löôïng nöôùc thaûi cuûa ngaønh giaët taåy thay ñoåi tuyø thuoäc vaøo saûn phaåm caàn giaët, coâng ñoaïn giaët taåy, nöôùc thaûi cuûa khaâu giaët caùc saûn phaåm thoâng thöôøng coù chöùa caùc chaát baån, daàu môõ, chaát nhôøn, thöùc aên thöøa, neáu giaët caùc saûn phaåm laø ra giöôøng, quaàn aùo cuûa beänh vieän thì coù theå ñaây laø nguoàn phaùt sinh ra caùc nguoàn dòch beänh caàn ngaên ngöøa, … Trong quaù trình wash thì tuyø thuoäc vaøo yeâu caàu cuûa saûn phaåm caàn wash maø nöôùc thaûi cuûa khaâu wash coù chöùa moät löôïng lôùn chaát taåy, ñaù duøng ñeå wash, coù muøi thuoác taåy gaây khoù chòu vaø tuyø thuoäc vaøo maøu cuûa saûn phaåm yeâu caàu maø ñoä maøu cuûa khaâu wash thay ñoåi raát lôùn. THAØNH PHAÀN VAØ TÍNH CHAÁT NÖÔÙC THAÛI Nöôùc thaûi cuûa ngaønh giaët taåy coù nguoàn goác töø vieäc söû duïng xaø phoøng, soâ ña, caùc chaát taåy ñeå loaïi boû daàu môõ,... nöôùc thaûi saûn xuaát cuûa ngaønh giaët taåy coù pH cao, chöùa caùc chaát giaët taåy, sôïi vaûi lô löûng, ñoä maøu, ñoä ñuïc, toång chaát raén, haøm löôïng chaát höõu cô cao,… KEÁT QUAÛ PHAÂN TÍCH MAÃU NÖÔÙC: Baûng 2.1. Keát quaû phaân tích maãu nöôùc thaûi Coâng ty giaët taåy Laâm Quang: Stt Chæ tieâu Ñôn vò Giaù Trò 1 pH __ 6,07 2 SS mg/L 625 3 COD mgO2/L 672 4 BOD5 mgO2/L 210 5 Chaát hoaït ñoäng beà maët(ABS) __ 15,3 6 Ñoä maøu Pt-Co 542 Nguoàn: Keát quaû phaân tích maãu nöôùc thaûi cuûa Coâng ty Laâm Quang taïi Vieän Sinh Hoïc Nhieät Ñôùi naêm 2005 Baûng 2.2. Keát quaû phaân tích maãu nöôùc thaûi Coâng ty giaët taåy EXCEL KIND-ÑOÂNG AÙ, Huyeän Cuû Chi, Thaønh Phoá Hoá Chí Minh: Stt Chæ tieâu Ñôn vò Giaù Trò 1 pH __ 8,5 – 12 2 SS mg/L 180-596 3 COD mgO2/L 615 – 1500 4 BOD5 mgO2/L 200 – 360 5 Daàu thöïc vaät mg/L __ 6 Nhieät ñoä 0C 60 - 90 Nguoàn: Coâng ty Moâi Tröôøng Vieät Nam Xanh, Thaønh Phoá Hoà Chí Minh, naêm 2003 Baûng 2.3. Keát quaû phaân tích maãu nöôùc thaûi Coâng ty giaët taåy YEÂN CHI, Khu Coâng Nghieäp Taân Taïo, Thaønh Phoá Hoà Chí Minh. Stt Chæ tieâu Ñôn vò Giaù Trò 1 pH __ 7,5 - 9 2 SS mg/L 250 – 500 3 COD mgO2/L 650 - 1050 4 BOD5 mgO2/L 300 - 650 5 DO mgO2/L 0,2 – 0,8 Nguoàn: Vieän Sinh Hoïc Nhieät Ñôùi, Thaønh Phoá Hoà Chí Minh, naêm 2005 Baûng 2.4. Keát quaû phaân tích maãu nöôùc thaûi Coâng ty giaët taåy NÔ XANH, Quaän 7, Thaønh Phoá Hoà Chí Minh. Stt Chæ tieâu Ñôn vò Giaù Trò 1 pH __ 6,4 -9,3 2 SS mg/L 290 - 610 3 COD mgO2/L 585 - 980 4 BOD5 mgO2/L 187 - 580 5 DO mgO2/L 0,2 – 0,9 Nguoàn: Vieän Moâi Tröôøng, Ñaïi Hoïc Quoác Gia, Thaønh Phoá Hoà Chí Minh, naêm 2001 SÖÏ CAÀN THIEÁT XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI Nöôùc thaûi giaët taåy noùi chung coù khaû naêng gaây ñoäc haïi ñoái vôùi caù vaø caùc söï soáng döôùi nöôùc taïi nhöõng vuøng chòu aûnh höôûng tröïc tieáp cuûa nguoàn nöôùc thaûi ngaønh naøy. Ñaëc tính cuûa doøng nöôùc thaûi naøy laø coù chöùa haøm löôïng caùc chaát hoaït ñoäng beà maët, chaát taïo boït cao, caën lô löûng, ñoä maøu cao,… Nhìn chung, nöôùc thaûi ngaønh giaët taåy ñöôïc xem laø loaïi nöôùc thaûi coù möùc ñoä oâ nhieãm trung bình. Nöôùc thaûi naøy neáu nhö khoâng ñöôïc xöû lyù thích ñaùng seõ gaây ra nhöõng taùc ñoäng xaáu ñeán chaát löôïng nguoàn nöôùc, ñeán quaù trình hoaït ñoäng cuûa thuûy sinh vaät, caùc loaïi thöïc vaät nöôùc vaø ngay caû con ngöôøi taïi nhöõng vuøng chòu aûnh höôûng tröïc tieáp cuûa nguoàn nöôùc thaûi. Chuùng khoâng nhöõng laøm cheát caùc loaïi thuûy saûn maø coøn laøm maát khaû naêng töï laøm saïch cuûa nguoàn nöôùc, con ngöôøi ñaùnh baét vaø aên phaûi caùc loaïi thuûy saûn naøy cuõng coù theå bò nhieãm ñoäc.  MOÄT SOÁ HEÄ THOÁNG XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI GIAËT TAÅY Hình 2.4. Heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi Coâng ty giaët taåy Yeân Chi, Khu coâng nghieäp Taân Taïo, thaønh phoá Hoà Chí Minh. Hình 2.5. Heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi Coâng ty giaët taåy Nô Xanh, Quaän 7, thaønh phoá Hoà Chí Minh. Hình 2.6. Heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi Coâng ty giaët taåy EXCEL KIND- ÑOÂNG AÙ, Huyeän Cuû chi, thaønh phoá Hoà Chí Minh. CHÖÔNG 3 - XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI BAÈNG PHÖÔNG PHAÙP LAÉNG, KEO TUÏ VAØ COÂNG NGHEÄ LAÉNG XOAÙY XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI BAÈNG PHÖÔNG PHAÙP LAÉNG Laéng laø phöông phaùp ñôn giaûn nhaát ñeå taùch caùc chaát baån khoâng hoøa tan ra khoûi nöôùc thaûi. Moãi haït raén khoâng hoøa tan trong nöôùc thaûi khi laéng seõ chòu taùc ñoäng cuûa hai löïc: troïng löïc baûn thaân vaø löïc caûn xuaát hieän khi haït raén chuyeån ñoäng döôùi taùc ñoäng cuûa trong löôïng. Moái töông quan giöõa hai löïc ñoù quyeát ñònh toác ñoä laéng cuûa haït raén. ÔÛ trong nöôùc thaûi, hoãn hôïp khoâng hoøa tan goàm toå hôïp caùc chaát coù nhieàu phaàn nhoû khaùc nhau veà soá löôïng, hình daùng vaø troïng löôïng rieâng. Trong quaù trình laéng caùc phaàn nhoû seõ lieân keát vôùi nhau laøm thay ñoåi hình daïng, kích thöôùc vaø troïng löôïng rieâng cuûa chuùng. Quy luaät laéng cuûa caùc haït daïng boâng keo khaùc vôùi caùc haït raén hình caàu rieâng leû vaø ñoàng nhaát. Ngoaøi ra quaù trình laéng ñöôïc thöïc hieän khoâng phaûi trong ñieàu kieän tónh maø nöôùc thaûi luoân chuyeån ñoäng. Tuøy theo möùc ñoä xöû lyù nöôùc thaûi maø ta coù theå duøng beå laéng nhö moät coâng trình xöû lyù sô boä tröôùc khi nöôùc thaûi ñöa tôùi nhöõng coâng trình xöû lyù phöùc taïp hôn. Cuõng coù theå söû duïng beå laéng nhö coâng trình xöû lyù cuoái cuøng, neáu ñieàu kieän veä sinh cho pheùp. Quaù trình laéng coù theå ñöôïc phaân thaønh 3 daïng cô baûn phuï thuoäc vaøo traïng thaùi cuûa caùc haït caën laéng trong nöôùc: Laéng ñoäc laäp Laéng keo tuï Laéng keát hôïp XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI BAÈNG PHÖÔNG PHAÙP KEO TUÏ Quaù trình keo tuï vaø caùc yeáu toá aûnh höôûng: Muïc ñích cuûa quaù trình keo tuï laø hoã trôï cho quaù trình khöû maøu, chaát raén lô löûng, COD vaø taùch kim loaïi naëng ra khoûi nöôùc thaûi. Keo tuï laø quaù trình laøm to caùc haït caën phaân taùn trong nöôùc, taïo thaønh daïng boâng deã laéng. Trong quaù trình keo tu,ï löôïng chaát lô löûng, muøi, maøu seõ giaûm xuoáng. Ngoaøi ra caùc chaát nhö silicar, hydratcacbon, chaát beùo, daàu môõ vaø löôïng lôùn vi khuaån cuõng bò loaïi boû. Baûn chaát hieän töôïng keo tuï laø moät quaù trình phöùc taïp. Khi keo tuï, quaù trình xaûy ra chuû yeáu mang baûn chaát vaät lyù, nhöng khi coù chaát phaûn öùng trong nöôùc thì caùc chaát hoøa tan seõ thay ñoåi thaønh phaàn hoùa hoïc, trong ñoù caùc ion keát tuûa thaønh chaát khoâng tan vaø laéng xuoáng. Chaát keo tuï thöôøng duøng laø caùc muoái sunfat nhoâm, sunfat saét vaø clorua saét, … Khi cho muoái nhoâm vaøo nöôùc chuùng seõ taùc duïng vôùi ion bicacbonat coù trong nöôùc vaø taïo thaønh hydroxyt ôû daïng keo: Al2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 ® 2 Al(OH)3 ¯ + 3CaSO4 + 6 CO2­ Neáu trong nöôùc khoâng ñuû ñoä kieàm, phaûi taêng kieàm baèng caùch theâm xuùt, khi ñoù: Al2(SO4)3 + 6 NaOH ® 2 Al(OH)3¯ + 3 Na2SO4 Khi duøng caùc muoái saét seõ taïo thaønh caùc hydoxyt saét daïng khoâng tan: FeSO4 + 2 NaOH ® Na2SO4 + Fe(OH)2 ¯ Boâng hydroxyt taïo thaønh taïo thaønh seõ haáp phuï vaø dính keát caùc chaát huyeàn phuø, chaát keo coù trong nöôùc thaûi. Khi coù chaát ñieän ly, caùc chaát keo trong nöôùc thaûi haáp phuï ion treân beà maët vaø tích ñieän. Caùc phaàn töû chaát baån chuû yeáu haáp phuï caùc anion neân seõ tích ñieän aâm. Khi cho theâm chaát keo tuï vaøo nöôùc taïo thaønh caùc haït keo tích ñieän döông ( nhö Al(OH)3, Fe(OH)2, Fe(OH)3 ) chuùng seõ hôïp nhaát vôùi caùc phaàn töû chaát baån ñeán möùc ñuû lôùn ñeå laéng thaønh caën. Ñoù laø hieän töôïng maát oån ñònh vaø ñöôïc keát thuùc baèng quaù trình laøm to haït. Haøm löôïng chaát keo tuï ñöa vaøo nöôùc thaûi caàn xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm. Lieàu löôïng chaát keo tuï chuû yeáu phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá sau: Daïng vaø noàng ñoä chaát baån. Loaïi chaát keo tuï. Bieän phaùp hoøa troän chaát keo tuï vôùi nöôùc thaûi. AÛnh höôûng cuûa keo tuï ñeán quaù trình laøm saïch tieáp theo vaø quaù trình xöû lyù caën ( laøm saïch baèng phöông phaùp sinh hoïc, leân men caën, khöû nöôùc trong caën). Hieäu suaát quaù trình keo tuï phuï thuoäc vaøo giaù trò pH. Ví duï: ñeå keo tuï baèng pheøn nhoâm pH toái öu baèng 4,8 – 8,0, hoaëc neáu duøng FeSO4 phaûi duy trì pH baèng 9 – 11. Ñeå taïo caùc boâng caën lôùn, deã laéng ngöôøi ta cho theâm caùc chaát trôï keo tuï. Ñoù laø caùc chaát cao phaân töû tan trong nöôùc vaø deã phaân ly thaønh ion. Tuyø thuoäc vaøo nhoùm ion phaân ly maø chaát trôï keo tuï coù ñieän tích aâm hay döông ( loaïi anion, cation, nonion ). Chaát trôï keo tuï thoâng duïng nhaát laø polyacrylamit (CH2CHCONH2)2. Ña soá chaát baån höõu cô, voâ cô daïng keo coù trong nöôùc thaûi thöôøng tích ñieän aâm, vì vaäy neáu duøng caùc chaát trôï keo tuï daïng cation seõ khoâng caàn theâm chaát keo tuï. Vieäc choïn loaïi hoùa chaát, lieàu löôïng toái öu vaø thöù töï cho vaøo nöôùc, xaùc ñònh löôïng caën taïo thaønh phaûi ñöôïc tieán haønh baèng thöïc nghieäm. Löôïng chaát trôï keo tuï thöôøng duøng laø 1- 5 mg/L. Do trong nöôùc thaûi coù nhieàu chaát baån neân phaûi duøng löôïng lôùn hoùa chaát. Lieàu löôïng chaát keo tuï quaù ít hoaëc quaù nhieàu laøm caûn trôû quaù trình maát oån ñònh caùc haït keo trong nöôùc thaûi. Quaù trình keo tuï chòu aûnh höôûng cuûa caùc yeáu toá sau : pH Noàng ñoä cuûa chaát keo tuï. Baûn chaát cuûa heä keo, söï coù maët cuûa caùc ion khaùc trong nöôùc thaûi. Thaønh phaàn cuûa caùc chaát höõu cô coù trong nöôùc. Nhieät ñoä Baûn chaát lyù hoùa cuûa quaù trình keo tuï: Caùc caën baån trong nöôùc thöôøng laø caùc haït seùt, caùt, buøn, sinh vaät phuø du, saûn phaåm phaân huûy chaát höõu cô… Vì coù kích thöôùc raát beù neân chuùng tham gia vaøo chuyeån ñoäng nhieät cuøng vôùi caùc phaân töû nöôùc, taïo thaønh moät heä keo phaân taùn vaøo toaøn boä theå tích nöôùc, ñoä beàn cuûa caùc haït caën lô löûng trong nöôùc beù hôn nhieàu so vôùi ñoä beàn cuûa heä phaân taùn phaân töû neân chuùng deã bò phaù huûy (laéng ñoïng) döôùi taùc duïng cuûa caùc yeáu toá beân ngoaøi. Lôïi duïng tính chaát naøy trong coâng ngheä xöû lyù nöôùc, thöôøng cho pheøn vaøo nöôùc ñeå laøm maát tính oån ñònh cuûa heä keo cuõ ñoàng thôøi taïo neân heä keo môùi coù khaû naêng keát hôïp thaønh nhöõng boâng caën lôùn, laéng nhanh, coù hoaït tính beà maët cao, khi laéng haáp phuï vaø keùo theo caën laøm baån nöôùc, cuõng nhö caùc chaát höõu cô gaây muøi. Caùc phöông phaùp keo tuï: Moät trong caùc phöông phaùp keo tuï heä keo laø laøm giaûm theá naêng Zeta cuûa haït baèng caùch taêng noàng ñoä cuûa chaát ñieän phaân trong nöôùc. Khi noàng ñoä cuûa ion ñoái taêng leân, caøng nhieàu ion cuûa lôùp khueách taùn vaøo lôùp ñieän tích keùp, keát quaû laø laøm giaûm ñieän theá x cuûa lôùp ñieän tích keùp vaø chieàu daøy cuûa lôùp khueách taùn giaûm. Khaû naêng laøm giaûm ñieän theá x cuûa caùc haït keo baèng caùc ion ñoái taêng nhanh khi taêng hoùa trò cuûa caùc ion naøy. Baûng (3.1) ghi khaû naêng keo tuï töông ñoái cuûa caùc cation vaø anion coù hoùa trò khaùc nhau. Töø baûng (3.1) ta thaáy raèng khaû naêng gaây ra keo tuï cuûa caùc hoùa trò moät: hoùa trò hai: hoùa trò ba gaàn ñuùng theo tyû soá 1: 30: 1000. Baûng 3.1. Khaû naêng keo tuï töông ñoái cuûa caùc chaát ñieän phaân Chaát ñieän phaân Khaû naêng keo tuï töông ñoái cuûa chaát ñieän phaân vôùi keo tích ñieän Keo döông Keo aâm NaCl 1 1 Na2SO4 30 1 Na3SO4 1000 1 BaCl2 1 30 MgSO4 30 30 AlCl3 1 1000 Al2(SO4)3 30 1000 FeCl3 1 1000 Fe2(SO4)3 30 1000 Khi keo tuï baèng caùch cho vaøo nöôùc chaát ñieän phaân, ñieän theá x cuûa caùc haït keo giaûm daàn coù khi ñeán khoâng. Nhöng neáu taêng noàng ñoä cuûa chaát ñieän phaân trong dung dòch quaù möùc caàn thieát coù theå gaây ra quaù trình tích ñieän laïi ñoái vôùi haït keo, khi ñoù ñieän tích cuûa haït keo ñoåi daáu vaø theá naêng x cuûa haït laïi taêng leân. Töø ñoù ta thaáy raèng neáu cho pheøn vaøo nöôùc nhieàu hôn lieàu löôïng caàn thieát seõ laøm caûn trôû quaù trình keo tuï. Coù theå keo tuï heä keo baèng caùch ñöa vaøo dung dòch moät heä keo môùi, tích ñieän ngöôïc daáu vôùi heä keo muoán keo tuï, luùc ñoù trong dung dòch xaûy ra söï trung hoøa laãn nhau cuûa caùc haït keo tích ñieän traùi daáu. Khi thöïc hieän quaù trình keo tuï theo phöông phaùp naøy phaûi ñaûm baûo chính xaùc söï caân baèng toång ñieän tích cuûa heä keo môùi ñöa vaøo dung dòch vaø toång ñieän tích cuûa heä keo muoán keo tuï. Do trong quaù trình keo tuï moät hoãn hôïp caùc heä keo khaùc nhau, ví duï hoãn hôïp keo thieân nhieân laøm baån nöôùc vaø keo taïo ra do thuûy phaân pheøn, ñieàu kieän keo tuï cuûa heä keo taïo ra do thuûy phaân pheøn khoâng truøng vôùi ñieàu kieän keo tuï cuûa caùc keo thieân nhieân, cho neân luùc ñaàu chæ coù moät soá caën boâng ñöôïc taïo ra do söï keát hôïp laãn nhau cuûa keo töï nhieân tích ñieän aâm vaø keo thuûy phaân tích ñieän döông, coøn veà sau boâng caën taïo ra laø do keo tuï heä keo do pheøn thuûy phaân, caùc boâng caën naøy coù hoaït tính phaùt trieån neân chuùng haáp phuï caùc keo töï nhieân laøm baån nöôùc, caùc chaát höõu cô gaây muøi vò cuûa nöôùc, vaø trong quaù trình laéng, chuùng thu huùt caùc caën coù kích thöôùc beù lô löûng trong nöôùc. Trong thöïc teá phöông phaùp naøy ñöôïc aùp duïng roäng raõi ñeå keo tuï caën baån trong nöôùc. Pheøn thöôøng duøng ñeå laéng trong nöôùc laø pheøn nhoâm vaø pheøn saét trong ñoù chuû yeáu laø sunfat nhoâm Al2(SO4)3, clorua saét FeCl3 ñoâi khi duøng sunfat saét (III): Fe2(SO4)3 vaø sunfat saét (II): FeSO4. Öu ñieåm cuûa loaïi pheøn keå treân laø chuùng coù khaû naêng taïo ra heä keo kî nöôùc vaø khi keo tuï thì taïo ra boâng caën coù hoaït tính phaùt trieån cao, coù khaû naêng haáp thuï, thu huùt, dính keát caùc taïp chaát vaø keo laøm baån nöôùc. Khi cho sunfat nhoâm vaøo nöôùc noù phaân ly theo phöôùng trình: Al2(SO4)3 2Al3+ + 3SO42- Vaø ion nhoâm tham gia vaøo quaù trình trao ñoåi vôùi caùc cation naèm trong lôùp ñieän tích keùp cuûa haït keo aâm, laøm giaûm ñieän theá x cuûa haït baèng vieäc thay cation hoùa trò II trong haït keo seùt baèng ion nhoâm hoùa trò III, vaø neùn lôùp khueách taùn cuûa keo daãn ñeán keo tuï haït seùt. Quaù trình trao ñoåi ion cuûa haït seùt dieãn ra nhanh vaø keát thuùc khi dung tích trao ñoåi cuûa haït keo seùt bò söû duïng kieät, khi ñoù traïng thaùi caân baèng cuûa caùc cation naèm trong dung dòch laïi ñöôïc thieát laäp laïi. Nhöng quaù trình keo tuï heä keo töï nhieân laøm baån nöôùc chuû yeáu laïi laø söï thuûy phaân pheøn ñeå taïo ra keo môùi, vaø keo tuï heä keo môùi naøy baèng caùc anion coù trong nöôùc ñeå taïo ra boâng caën coù hoïat tính beà maët phaùt trieån cao coù khaû naêng haáp thuï caùc caën baån trong nöôùc. COÂNG NGHEÄ LAÉNG XOAÙY Toång quan veà coâng ngheä laéng xoaùy Laéng xoaùy laø moät thieát bò vaän haønh nhôø söùc nöôùc coù hình cone, doøng nöôùc chaûy töø phía döôùi leân, tieáp xuùc vôùi chaát raén, phaûn öùng vôùi buøn. Noù taïo ra nöôùc ñaõ xöû lyù coù chaát löôïng cao. Ñaëc bieät thích hôïp ñeå aùp duïng cho xöû lyù nöôùc caáp vaø nöôùc thaûi. Laéng xoaùy keát hôïp caùc quaù trình khuaáy troän, ñoâng tuï, keát boâng, laéng vaø loïc chæ vôùi moät coâng trình duy nhaát. Noù mang laïi hieäu quaû trong thieát keá, giaûm voán ñaàu tö, naêng löôïng vaø chi phí vaän haønh. Hôn nöõa noù khoâng coù caùc hö hoûng thoâng thöôøng so vôùi caùc beå laéng khaùc vaø coù theå vaän haønh vaø baûo quaûn deã daøng bôûi caùc coâng nhaân nghieäp dö. Nguyeân lyù hoaït ñoäng Nöôùc thaûi vaø hoùa chaát phaûn öùng ñöôïc ñöa vaøo tieáp tuyeán vôùi thaân beå, vaø vieäc nöôùc vaøo tieáp tuyeán ñöôïc duy trì bôûi moät caùi van, taïo ra moät doøng chaûy xoaén nhanh choùng hoøa troän hoaøn toaøn hoùa chaát vôùi nöôùc thaûi thoâ. Doøng nöôùc ñi töø döôùi leân treân theo moät thieát keá ñaëc bieät. Ñoái vôùi beå laéng xoaùy caùc boâng caën khoâng ñöôïc pheùp laéng ôû ñaùy nhö laø caùc beå laéng khaùc. Doøng chaûy xoaén luoân giöõ chuùng ôû traïng thaùi lô löûng. Vaän toác nöôùc chaûy qua lôùp buøn ñöôïc ñieàu khieån sao cho söï tuaàn hoaøn buøn trong oáng trung taâm laøm cho caùc boâng caën luoân ôû traïng thaùi lô löûng tôùi möùc maø khoâng vöôït quaù taàng nöôùc ñaõ xöû lyù. Hoaït ñoäng cuûa lôùp buøn xoaùy nhö laø moät thieát bò loïc vaø thuùc ñaåy söï tieáp xuùc giöõa caùc boâng caën tröôùc ñoù vaø nöôùc thaûi môùi vaøo ñaûm baûo loaïi boû hoaøn toaøn caùc chaát baån. Lôùp buøn coøn coù nhieäm vuï keùo daøi thôøi gian tieáp xuùc giöõa chaát keo tuï vaø nöôùc thaûi thoâ. Nöôùc thaûi ñi töø döôùi leân, ñi qua taàng caën, vaän toác nöôùc daâng vôùi vaän toác tieáp tuyeán giaûm xuoáng ñeå taêng vuøng laéng. Khi taàng caën ñaït ñeán ñoä cao cöïc ñaïi vieäc giaûm vaän toác nöôùc khoâng coøn laøm cho caùc boâng caën coøn giöõ ôû traïng thaùi lô löûng nöõa. Khi ñoù nöôùc saïch tieáp tuïc daâng leân boä phaän thu nöôùc, trong khi ñoù buøn bò taùch ra vaø rôi xuoáng ñaùy. Nöôùc saïch ñöôïc thu treân beà maët cuûa beå baèng caùch traøn qua maùng raêng cöa vaø chaûy vaøo caùc coâng trình xöû lyù tieáp theo. Hình 3.1. Caáu taïo vaø nguyeân lyù vaän haønh cuûa laéng xoaùy CHÖÔNG 4 - MOÂ HÌNH THÍ NGHIEÄM VAØ VAÄN HAØNH MOÂ TAÛ MOÂ HÌNH Thí Nghieäm Jartest Moâ hình thí nghieäm Jartest laø moät thieát bò goàm 6 caùnh khuaáy quay cuøng toác ñoä. Caùnh khuaáy coù daïng turbine goàm 2 baûn phaûng naém cuøng moät maët phaúng thaúng ñöùng. Caùnh khuaáy ñaët trong 6 beaker dung tích 1000 ml chöùa cuøng nöôùc maãu cho moät ñôït thí nghieäm. Moâ hình thí nghieäm ñöôïc theå hieän ôû hình 4.1 Chuaån bò thí nghieäm Moâ hình thí nghieäm : Caùc caùnh khuaáy quay cuøng toác ñoä, coù theå ñieàu chænh toác ñoä quay ôû daõy 10 – 120 voøng/phuùt. Duïng cuï thí nghieäm : 6 Beakers dung tích 1 lít, maùy ño ñoä maøu. Hoaù chaát thí nghieäm :Pheøn nhoâm Al2(SO4)3, NaOH, H2SO4. Hình 4.1. Thieát bò Jartest Caùc böôùc thöïc hieän : Thí nghieäm xaùc ñònh pH toái öu Trong thí nghieäm naøy pH caàn xaùc ñònh ñöôïc ñieàu chænh baèng NaOH 0.1 N. Choïn noàng ñoä Al2(SO4)3 ban ñaàu laø 1000mg/l. laáy moät lít maãu nöôùc thaûi cho vaøo moãi Beaker vaø ñaët caùc Beaker vaøo thieát bò Jatest chænh caùc caùch khuaáy quay ôû toác ñoä 100 voøng/phuùt. Chuaãn bò theå tích dung dòch keo tuï vaø theå tích dung dòch kieàm hoùa ñeå cho ra pH töø 5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5 trong moãi Beaker. Tuøy pH ban ñaàu nöôùc thaûi maø ta coù theå theâm H2SO4 (hay xuùt ) ñeå taïo khoaûng pH thích hôïp. Cho cuøng moät luùc dung dòch chaát keo tuï vaø dung dòch chaát kieàm hoùa vaøo maãu ñang khuaáy nhanh. Sau moät phuùt khuaáy nhanh, giaûm toác ñoä quay xuoáng 20 voøng/phuùt. Khuaáy chaäm ôû toác ñoä naøy 20 phuùt. Taét maùy ñeå laéng tónh 30 phuùt. Sau ñoù laáy maãu treân beà maët xaùc ñònh caùc chæ tieâu ñoä maøu, COD, SS. PH toái öu laø pH töông öùng vôùi maàãu coù ñoä maøu hoaëc COD thaáp nhaát. Thí nghieäm xaùc ñònh pheøn Al2(SO4)3 toái öu Sau khi thí nghieäm xaùc ñònh khoaûng pH toái öu, vieäc löïa choïn löu löôïng pheøn toái öu döïa treân khoaûng pH ñoù. Thí nghieäm naøy ñöôïc thöïc hieän vôùi haøm löôïng pheøn thay ñoåi töø 200, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1500 mg/l. Haøm löôïng pheøn ñöa vaøo moãi Beaker khaùc nhau neân ñeå giöõ pH coá ñònh ôû khoaûng toái öu thì phaûi thay ñoåi löôïng NaOH cho phuø hôïp. Laáy 1 lít maãu cho vaøo moãi Beaker vaø ñaët caùc Beaker vaøo thieát bò jartest. Chænh caùc caùch quay ôû toác ñoä 100 voøng/phuùt. Ñoàng thôøi chuaån bò haøm löôïng pheøn vaø dung dòch kieàm hoùa. Caùc böôùc sau thöïc hieän nhö treân 4. Noàng ñoä pheøn toái öu seõ töông öùng vôùi maãu coù COD vaø ñoä maøu thaáp nhaát. Moâ Hình Laéng Xoaùy Caáu taïo moâ hình ñöôïc theå hieän trong hình 4.2 Beå laéng laø moät thieát bò daïng hình cone, ñöôïc laøm baèng mica, moâ hình coù theå tích laø 40 L. Hình 4.2. Sô ñoà vaän haønh moâ hình beå laéng xoaùy PHÖÔNG PHAÙP NGHIEÂN CÖÙU Thí nghieäm ñöôïc tieán haønh taïi phoøng thí nghieäm cuûa Khoa Coâng Ngheä Moâi Tröôøng. Nöôùc thaûi ñöôïc laáy töø coâng ty giaët taåy Laâm Quang, Quaän Goø Vaáp. Nöôùc thaûi sau khi ñem veà, tieán haønh ño pH vaø kieåm tra COD vaø ñöôïc ñieàu chænh ñeán noàng ñoä tính toaùn ñeå chaïy moâ hình vaø ñöôïc chöùa trong thuøng nhöïa dung tích 120 L ñeå chaïy moâ hình. Sô ñoà nguyeân lyù vaän haønh ñöôïc trình baøy trong hình 4.3. Hình 4.3. Nguyeân lyù vaän haønh moâ hình beå laéng xoaùy Caùc thí nghieäm ñöôïc thöïc hieän vôùi noàng ñoä hoùa chaát toái öu ñöôïc xaùc ñònh baèng thí nghieäm jartest, vaø thöïc hieän laàn löôït ôû thôøi gian löu: 45; 60; 75; 90; 105; 120 phuùt vaø tyû leä tuaàn hoaøn buøn: 0,5; 1,0; 1,5 laàn löôïng nöôùc thaûi vaøo. Trong suoát quaù trình vaän haønh, ño ñaïc vaø theo doõi pH, noàng ñoä SS, COD vaø ñoä maøu. Keát quaû nghieân cöùu sau cuøng ñöôïc so saùnh vôùi caùc coâng ngheä töông töï ( caùc loaïi beå laéng khaùc) ñeå ñaùnh giaù öu khuyeát ñieåm vaø khaû naêng aùp duïng trong thöïc teá. Thí nghieäm naøy ñöôïc thöïc hieän treân moâ hình ñoäng nghóa laø coù doøng chaûy vaøo vaø ra lieân tuïc. VAÄN HAØNH MOÂ HÌNH Vaän haønh moâ hình ôû tyû leä hoùa chaát ñöôïc xaùc ñònh baèng thí nghieäm Jartest vôùi thôøi gian löu nöôùc khaùc nhau vaø tyû leä tuaàn hoaøn buøn khaùc nhau. Phaân tích, xeùt nghieäm caùc chæ tieâu cô baûn nhö : pH, COD, SS vaø ñoä maøu ñeå ñaùnh giaù hieäu quaû laøm vieäc cuûa coâng trình. CHÖÔNG 5 - KEÁT QUAÛ VAØ THAÛO LUAÄN NGHIEÂN CÖÙU THÔØI GIAN LÖU, TYÛ LEÄ TUAÀN HOAØN BUØN VAØ TYÛ LEÄ HOÙA CHAÁT AÛNH HÖÔÛNG ÑEÁN HIEÄU QUAÛ KHÖÛ COD, SS VAØ ÑOÄ MAØU. Aûnh Höôûng Cuûa Thôøi Gian Löu Vaø Tyû Leä Tuaàn Hoaøn Buøn Ñeå nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa thôøi gian löu ñeán hieäu quaû xöû lyù, ta tieán haønh chaïy thí nghieäm vôùi thôøi gian löu taêng daàn töø 45 phuùt ñeán 120 phuùt vaø öùng vôùi tyû leä tuaàn hoaøn buøn khaùc nhau vaø tyû leä hoaù chaát giöõa pheøn vaø xuùt laø 1 : 2. Töø ñoù ta coù theå xaùc ñònh ñöôïc thôøi gian löu naøo laø toái öu vaø thôøi gian löu toái öu ñoù öùng vôùi tyû leä tuaàn hoaøn buøn laø bao nhieâu vôùi tyû leä hoaù chaát oån ñònh thì cho hieäu quaû xöû lyù laø cao nhaát. Sau khi tieán haønh chaïy moâ hình vaø phaân tích keát quaû thí nghieäm ta coù baûng keát quaû sau: Baûng 5.1. Keát quaû thí nghieäm khi thôøi gian löu khaùc nhau vaø tyû leä tuaàn hoaøn buøn 0,5. Maãu Thôøi gianlöu(phuùt) pH SS COD Ñoä maøu 0 0 6,04 652 603 639 1 45 6,43 524,9 401,6 367,4 2 60 6,43 218,4 328,6 276,7 3 75 6,47 213,9 287,6 210,2 4 90 6,5 106,9 199,0 118,9 5 105 6,48 228,2 365,4 238,3 6 120 6,43 296,7 383,5 248,6 Hình 5.1. Söï bieán thieân cuûa COD, SS vaø ñoä maøu theo thôøi gian khi tyû leä tuaàn hoaøn buøn 0,5. Töø baûng 5.1 vaø hình 5.1 ta thaáy hieäu quaû khöû COD, SS vaø ñoä maøu ñaït cao nhaát khi thôøi gian löu töø 60 ñeán 90 phuùt vaø ñaït hieäu quaû xöû lyù cao nhaát khi thôøi gian löu laø 90 phuùt, khi ñoù hieäu quûa khöû SS laø 83,6%, COD laø 67% vaø ñoä maøu laø 81,4%. Baûng 5.2. Keát quaû thí nghieäm khi thôøi gian löu khaùc nhau vaø tyû leä tuaàn hoaøn buøn 1,0. Maãu Thôøi gianlöu(phuùt) pH SS COD Ñoä maøu 0 0 5,84 634 627 778 1 45 6,51 384,8 393,8 332,2 2 60 6,48 173,7 297,2 292,5 3 75 6,48 111,6 223,2 105,8 4 90 6,46 68,5 165,5 59,1 5 105 6,47 207,3 266,5 214,7 6 120 6,47 274,5 317,3 252,9 Hình 5.2. . Söï bieán thieân cuûa COD, SS vaø ñoä maøu theo thôøi gian khi tyû leä tuaàn hoaøn buøn 1,0. Töông töï ta thaáy hieäu quaû khöû COD ,SS vaø ñoä maøu ñaït cao nhaát khi thôøi gian löu töø 60 ñeán 90 phuùt, vaø cuõng ñaït hieäu quûa cao nhaát khi thôøi gian löu 90 phuùt, khi ñoù hieäu quûa khöû SS laø 89,2%, COD laø 73,6% vaø ñoä maøu laø 92,4%. Baûng 5.3. Keát quaû thí nghieäm khi thôøi gian löu khaùc nhau vaø tyû leä tuaàn hoaøn buøn 1,5. Maãu Thôøi gianlöu(phuùt) pH SS COD Ñoä maøu 0 0 6,31 611 614 705 1 45 6,39 413,0 431,0 265,1 2 60 6,42 254,8 365,3 149,5 3 75 6,45 166,2 292,3 146,6 4 90 6,44 151,5 187,9 93,8 5 105 6,46 191,2 232,1 175,5 6 120 6,46 217,5 318,7 210,1 Hình 5.3. Söï bieán thieân cuûa COD, SS vaø ñoä maøu theo thôøi gian khi tyû leä tuaàn hoaøn buøn 1,5. KEÁT LUAÄN: Ta thaáy khi tyû leä tuaàn hoaøn buøn laø 1,5 thì hieäu quaû khöû COD, SS vaø ñoä maøu vaãn trong khoaûng thôøi gian töø 60 ñeán 90 phuùt, khi ñoù hieäu quûa khöû SS laø 75,2%, COD laø 69,4% vaø ñoä maøu laø 86,7%. Töø caùc keát quaû treân ta thaáy hieäu quaû xöû lyù ñaït cao nhaát khi thôøi gian löu töø 60 ñeán 90 phuùt vaø cao nhaát khi thôøi gian löu laø 90 öùng vôùi tyû leä tuaàn hoaøn buøn laø 1 laàn löôïng nöôùc thaûi vaøo. khi ñoù hieäu quûa khöû SS laø 89,2%, COD laø 73,6% vaø ñoä maøu laø 92,4%. Aûnh Höôûng Cuûa Tyû Leä Hoùa Chaát Thí nghieäm keo tuï: COD ñaàu vaøo: 653 mg/L SS ñaàu vaøo: 613 mg/L pH toái öu Baûng 5.4 Keát quaû thí nghieäm xaùc ñònh pH toái öu cho quaù trình keo tuï Mẫu pH Pheøn COD Hiệu quả khử COD(%) SS Hieäu quaû khöû SS(%) 1 5,02 1000 425 34,9 321 47,6 2 5,51 1000 392 40,0 311 49,3 3 5,75 1000 301 53,9 298 51,4 4 6,02 1000 225 65,5 198 67,7 5 6,25 1000 196 70,0 177 71,1 6 6,52 1000 178 72,7 145 76,3 7 6,74 1000 315 51,8 247 59,7 8 7,01 1000 446 31,7 296 51,7 9 7,26 1000 467 28,5 311 49,3 10 7,52 1000 481 26,3 334 45,5 11 7,77 1000 510 21,9 364 40,6 12 8,02 1000 524 19,75 368 40,0 AÛnh höôûng cuûa pH ñeán hieäu suaát khöû COD vaø SS Thí nghieäm keo tuï baèng pheøn nhoâm ñöôïc tieán haønh vôùi löôïng Al2(SO4)3.18H2O 1g/l, trong khoaûng pH= 5,02 – 8,02 . Keát quaû keo tuï baèng pheøn nhoâm ñöôïc trình baøy ôû baûng 5.1. Keát quaû thöïc nghieäm cho thaáy pH aûnh höôûng roõ reät ñeán hieäu suaát khöû COD vaø SS cuûa quaù trình keo tuï. ÔÛ pH thaáp hôn 6,02vaø cao hôn 6,74 hieäu quaû khöû maøu vaø COD ñeàu thaáp. Khoaûng pH toái öu cho quaù trình keo tuï baèng pheøn nhoâm laø 6,02 – 6,74. Hình 5.4. Söï bieán thieân cuûa COD vaø SS theo giaù trò pH khaùc nhau Theo baûng 5.1, ôû ñieàu kieän pH thaáp, khaû naêng hình thaønh Al(OH)3 keát tuûa haàu nhö khoâng xaûy ra. Ñoàng thôøi, ôû pH thaáp haït huyeàn phuø vaø taát caû caùc caáu töû cuûa nhoâm ñeàu tích ñieän döông, chuùng khoâng coù khaû naêng töông taùc vôùi nhau. Quaù trình keo tuï khoâng xaûy ra vì caùc thaønh phaàn mang ñieän tích cuøng daáu khoâng trung hoøa ñöôïc vôùi nhau. Trong moâi tröôøng kieàm pH> 6,74, quaù trình taïo thaønh aluminat Al(OH)4- xaûy ra, aûnh höôûng ñeán söï trung hoøa ñieän tích cuûa caùc haït keo. Do ñoù khaû naêng khöû COD vaø SS cuõng giaûm. Nhö vaäy keo tuï baèng pheøn nhoâm ñaït hieäu quaû toát trong khoaûng pH = 6,02 – 6,52, cao nhaát ôû moâi tröôøng pH = 6,52. Khi ñoù hieäu suaát khöû COD vaø SS töông öùng ñaït 72,7% vaø 76,2%. Lieàu löôïng pheøn toái öu AÛnh höôûng cuûa haøm löôïng chaát keo tuï ñeán hieäu suaát khöû COD vaø SS Keát quaû thöïc nghieäm xaùc ñònh haøm löôïng Al2(SO4)3.18H2O ñöôïc trình baøy trong baûng 5.5. Baûng 5.5. Keát quaû thí nghieäm xaùc ñònh haøm löôïng pheøn toái öu cho quaù trình keo tuï Mẫu Pheøn pH COD Hiệu quả khử COD(%) SS Hieäu quaû khöû SS(%) 1 250 6,51 475 27,3 495 19,2 2 300 6,47 423 35,2 326 46,8 3 400 6,5 288 55,9 236 61,5 4 500 6,51 142 78,3 131 78,6 5 600 6,49 156 76,1 138 77,5 6 700 6,54 162 75,2 143 76,7 7 800 6,48 169 74,1 147 76,0 8 900 6,49 179 72,6 151 75,4 9 1000 6,49 182 72,1 159 74,1 10 1200 6,52 345 47,2 324 47,1 11 1400 6,51 412 36,9 355 42,1 12 1600 6,48 433 33,7 391 36,2 Keát quaû nhaän ñöôïc cho thaáy, khi taêng löôïng pheøn nhoâm ñeán 500 mg/l, khaû naêng khöû COD vaø SS taêng. Khi löôïng Al2(SO4)3.18H2O vöôït quaù 500- 1000 mg/l, hieäu quaû khöû maøu vaø khöû COD haàu nhö khoâng thay ñoåi. Nhö vaäy löôïng chaát keo tuï Al2(SO4)3.18H2O thích hôïp laø 500 mg/l – 1000 mg/l, khi haøm löôïng pheøn vöïôt quaù 1000 mg/L thì hieäu suaát khöû COD vaø SS bắt ñaàu giaûm. Ta thaáy khi haøm löôïng pheøn laø 500 mg/l khi ñoù hieäu suaát khöû COD vaø SS ñaït cao nhaát töông öùng laø78,3% vaø 78,6%. Hình 5.5. Söï bieán thieân cuûa COD vaø SS theo haøm löôïng pheøn khaùc nhau Keát luaän: Ñieàu kieän keo tuï toái öu ñoái vôùi pheøn nhoâm laø pH = 6,52, löôïng Al2(SO4)3.18H2O laø 500mg/L. ÔÛ ñieàu kieän toái öu, pheøn nhoâm cho hieäu suaát khöû COD vaø SS töông öùng laø: 78,3% vaø 78,6%. Sau khi ta coù ñöôïc lieàu löôïng pheøn toái öu, deã daøng ta coù theå xaùc ñònh ñöôïc haøm löôïng xuùt caàn chaâm vaøo nöôùc thaûi ñeå ñaït giaù trò pH toái öu. Theo tính toaùn ta coù tyû leä hoaù chaát giöõa pheøn vaø xuùt laø: 2 :1. Ta coù tyû leä hoaù chaát, döïa vaøo löu löôïng bôm hoaù chaát, theå tích cuûa cuûa moâ hình vaø thôøi gian löu nöôùc ta coù theå ñieàu chænh löu löôïng bôm sao cho ñaûm baûo ñöôïc tyû leä hoaù chaát vaøo beå coù lieàu löôïng vaø noàng ñoä luoân oån ñònh ñeå ñaûm baûo ñuùng caùc giaù trò toái öu cuûa lieàu löôïng hoaù chaát. Keát luaän chung: Caùc thoâng soá thieát keá thieát keá cho beå laéng xoaùy: Döïa treân keát quaû thí nghieäm cho nöôùc thaûi giaët taåy ta coù caùc thoâng soá cuûa beå laéng xoaùy: Thôøi gian löu toái öu cuûa beå laø töø 60 ñeán 90 phuùt. Tyû leä hoùa chaát toái öu giöõa pheøn vaø xuùt laø: 2:1, ñaûm baûo sao cho nöôùc thaûi vaän haønh trong beå laéng coù pH khoaûng 6,5. Tyû leä tuaàn hoaøn buøn toái öu laø 1 laàn so vôùi löu löôïng nöôùc thaûi ñaàu vaøo. Hieäu quaû khöû COD, SS vaø ñoä maøu cuûa nöôùc thaûi khi vaän haønh moâ hình vôùi caùc thoâng soá toái öu laø: 73,6%; 89,2% vaø 92,4%. TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ CHO COÂNG TY GIAËT TAÅY LAÂM QUANG Ta tieán haønh tính toaùn vaø thieát keá cho tröôøng hôïp cuï theå laø coâng ty giaët taåy Laâm Quang, Quaän Goø Vaáp, Thaønh Phoá Hoà Chí Minh, coù löu löôïng laø 400 m3/ngaøy. Löïa choïn coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi Löu löôïng tính toaùn vaø tính chaát nöôùc thaûi Löu löôïng nöôùc thaûi trung bình: 400m3/ ngaøy ñeâm. Baûng 5.6 Tính chaát nöôùc thaûi ñi vaøo heä thoáng: Stt Chæ tieâu Ñôn vò Giaù trò TCVN 5945_1995 Coät B 1 pH __ 6,07 5,5 – 9 2 SS mg/L 625 100 3 COD mgO2/L 662 100 4 BOD5 mgO2/L 210 50 5 Chaát hoaït ñoäng beà maët(ABS) __ 15,3 6 Ñoä maøu Pt_Co 542 Löïa choïn coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi: Töø baûng 5.6 ta coù theå thaáy vaán ñeà xöû lyù nöôùc thaûi cuûa Coâng ty laø vieäc khöû COD, SS vaø ñoä maøu. Döïa vaøo thaønh phaàn vaø tính chaát nöôùc thaûi ñaàu vaøo vaø keát quaû nghieân cöùu moâ hình vaø yeâu caàu chaát löôïng nöôùc thaûi sau xöû lyù ta coù theå choïn phöông aùn coâng ngheä ñeå xöû lyù nöôùc thaûi cho Coâng ty giaët taåy Laâm Quang nhö hình 5.6 sau: Hình 5.6. Sô ñoà khoái heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi Coâng ty Laâm Quang Baûng 5.7: Döï ñoaùn hieäu quaû xöû lyù qua caùc coâng trình: Nöôùc thaûi saûn xuaát cuûa coâng ty ñöôïc ñöa veà ngaên tieáp nhaän vaø taïi ñaây nöôùc thaûi ñöôïc bôm vaøo beå laéng xoaùy, treân ñöôøng bôm nöôùc vaøo beå laéng xoaùy coù chaâm xuùt vaø pheøn vaøo nöôùc thaûi baèng bôm ñònh löôïng, nöôùc thaûi sau khi qua beå laéng xoaùy ñöôïc ñöa qua beå chöùa vaø ñöôïc bôm leân beå loïc aùp löïc vaø xaû ra ngoaøi. Tính Toaùn Caùc Coâng Trình Ñôn Vò Ngaên tieáp nhaän, beå chöùa: Ta coù löu löôïng nöôùc thaûi: Qtb = 400m3/ngaøy ñeâm ® qtb= 16,67 m3/giôø. Vì theo nghieân cöùu moâ hình cho thaáy hieäu quaû xöû lyù cuûa laéng xoaùy ñaït cao nhaát khi thôøi gian löu laø 90 phuùt, do ñoù ta phaûi choïn thôøi gian löu nöôùc trong ngaên tieáp nhaän lôùn hôn 90 phuùt, ta choïn thôøi gian löu t = 120 phuùt = 2 giôø. Suy ra theå tích ngaên tieáp nhaän laø: V= 2x16,67 = 33 m3 Chieàu daøi: L = 4,5m Chieàu roäng: B = 3,5m Chieàu cao : H = 2 + 0,2 = 2,2m (0,2m laø chieàu cao baûo veä). Choïn 2 bôm nöôùc thaûi (1 bôm hoaït ñoäng, 1 bôm döï phoøng) moãi bôm coù löu löôïng 20m3 /h, coät aùp 10 m H2O. Tính toaùn beå chöùa töông töï nhö ngaên tieáp nhaän, ta coù theå tích cuûa beå chöùa laø 33 m3. Chieàu daøi: L = 4,5m Chieàu roäng: B = 3,5m Chieàu cao : H = 2 + 0,2 = 2,2m (0,2m laø chieàu cao baûo veä). Choïn 2 bôm nöôùc thaûi (1 bôm hoaït ñoäng, 1 bôm döï phoøng) moãi bôm coù löu löôïng 20m3 /h, coät aùp 8 m H2O Hình 5.7. Caáu taïo ngaên tieáp nhaän vaø beå chöùa. Beå laéng xoaùy Ta tính toaøn beå laéng xoaùy döïavaøo thôøi gian löu nöôùc maø beå laøm vieäc hieäu quaû nhaát ñoù laø thôøi gian löu t = 1,5 giôø. Ta coù theå tích cuûa beå laéng xoaùy: V = 1,5x 16,67 = 25 m3. V = 25m3 ñaây laø phaàn theå tích höõu ích cuûa beå laéng xoaùy, theå tích naøy chính laø theå tích cuûa phaàn hình noùn cuït. Ñöôøng kính treân cuûa beå: D = 4,8 m Ñöôøng kính döôùi cuûa beå: d1 = 0,9 m Chieàu cao cuûa phaàn hình noùn: h1 = 3,4 m Chieàu cao cuûa phaàn hình truï: h’ = 1,2 m Ñöôøng kính pheãu thu caën: d2 = 1,15 m Chieàu cao cuûa pheãu thu caën: h2 = 0,88 m Ñöôøng kính oáng trung taâm: d3 = 114 mm Chieàu cao cuûa oáng trung taâm: h3 = 3,12 m Goùc nghieâng cuûa phaàn hình noùn taïo vôùi maët ñaát: a = 600 Hình 5.8. Caáu taïo beå laéng xoaùy. Tính toaùn löôïng caën sinh ra töø beå laéng xoaùy: Ta coù toång löôïng caën sinh ra trong 1 ngaøy cuûa Coâng ty laø: 250kg SS/ ngaøy. Hieäu quûa xöû lyù SS cuûa beå laéng xoaùy ñaït 85%. Töø ñoù ta coù ñöôïc löôïng caën ñöôïc xaû ra khoûi beå laéng xoaùy trong 1 ngaøy laø: 250x85% = 212,5 kgSS/ngaøy. Beå loïc aùp löïc Thieát keá beå loïc aùp löïc vôùi lôùp vaät lieäu loïc laø Than hoaït tính. Choïn: Chieàu cao lôùp than h2= 0,6 m coù ñöôøng kính hieäu quaû dc = 1,2mm, U = 1,5 Toác ñoä loïc v = 5 m/h, Dieän tích beà maët beå loïc: Choïn soá beå loïc hoaït ñoäng laø 2 Dieän tích cuûa moãi beå loïc laø: A/2 Ñöôøng kính moãi beå loïc: Khoaûng caùch töø beà maët vaät lieäu loïc ñeán mieäng pheãu thu nöôùc röûa: Trong ñoù: HVL – Chieàu cao lôùp vaät lieäu loïc, m e – ñoä giaõn nôû lôùp vaät lieäu loïc khi röûa ngöïôc, e = 0,5 h = 0,5x0,5 + 0,25 = 0,5 m Chieàu cao toång coäng cuûa beå loïc aùp löïc: H = h + HVL + hbv+hthu = 0,5 + 0,5+ 0,25 + 0,3 = 1,55 m Trong ñoù: hbv – Chieàu cao an toaøn, m hthu – Chieàu cao phaàn thu nöôùc, m Tính toaùn löôïng nöôùc röûa loïc: Vôùi ñöôøng kính hieäu quaû cuûa caùt vaø than anthracite, choïn toác ñoä röûa nöôùc Vnöôùc = 0,35m3/m2.phuùt Löôïng nöôùc caàn thieát cho röûa ngöôïc nhö sau: W = A x vnöôùc x t = 3,33 x 0,35 x 10 = 11,7 m3 Löôïng nöôùc caàn thieát cho röûa ngöôïc cho moãi beå: W/2 = 5,85 m3 Löu löôïng bôm röûa ngöôïc: Qrn = A x vnöôùc = (3,33m2/2beå) x (0,35m3/m2.phuùt) x 60 phuùt =35 m3/h Toån thaát aùp löïc qua lôùp vaät lieäu loïc saïch ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc cuûa Hazen Trong ñoù: C: heä soá neùn, C = 600 – 1200 tuøy thuoâc tính ñoàng nhaát, C = 1000 t0: nhieät ñoä nöôùc, t0 = 280C d10: ñöôøng kính hieäu quaû,mm Vh: vaän toác loïc, m/ngaøy, Vh = 5m/h x 24h/ngaøy = 120 m/ngaøy L: chieàu daøy lôùp vaät lieäu loïc, m Ñoái vôùi lôùp loïc than hoaït tính: Hình 5.9. Caáu taïo beå loïc aùp löïc. Saân phôi buøn Buøn töôi töø beå laéng xoaùy ñöôïc daãn vaøo saân phôi buøn ñeå laøm raùo nöôùc. Löôïng caën ñöa ñeán saân: Q= 212,5 kgSS/ngaøy. Chæ tieâu thieát keá: Ñeå ñaït noàng ñoä caën 25% ( ñoä aåm 75%). Choïn chieàu daøy buøn 10 cm, thôøi gian phôi 3 tuaàn (21 ngaøy). Tyû troïng buøn khoâ: 2,45 Sau 21 ngaøy 1m2 saân phôi ñöôïc löôïng caën: V=1m2x0,1=0,1 m3 S=2,45; P= 0,25 g= 0,1x 2,45x0,25= 0,06125 taán = 61,25/21 ngaøy Löôïng buøn caàn phôi trong 21 ngaøy; G = 21x212,5= 4462,5 kg Dieän tích saân phôi: Saân phôi buøn chia laøm 3 ñôn nguyeân, moãi ñôn nguyeân coù daïng hình chöõ nhaät vôùi chieàu roäng W = 5 m. Vaäy chieàu daøi L cuûa moãi ñôn nguyeân laø: Thoâng soá thieát keá saân phôi buøn Hình daïng : Chöõ nhaät Daøi: 4,9 m - Roäng: 5 m Lôùp caùt: Chieàu cao: 30 cm Ñöôøng kính hieäu quaû: 0,3-1,1mm Lôùp soûi Chieàu cao: 20 cm Ñöôøng kính: 3,2-25 mm Daøn oáng thu nöôùc: Ñöôøng kính: 49 mm Ñoä doác: 1% Chieàu cao baûo veä: 30-45 cm Hình 5.10. Caáu taïo saân phôi buøn. CHÖÔNG 6 - KEÁT LUAÄN VAØ KIEÁN NGHÒ KEÁT LUAÄN Khaû naêng öùng duïng Coù theå aùp duïng coâng ngheä beå laéng xoaùy trong tröôøng hôïp cuï theå taïi Coâng ty giaët taåy Laâm Quang Thaønh Phoá Hoà Chí Minh. Hieäu quaû xöû lyù SS ñaït 75%-89%, COD ñaït 67% - 74%, tuy nhieân hieäu quaû xöû lyù töông ñoái cao nhöng neáu haøm löôïng SS ñaàu vaøo cao hôn vôùi moâ hình thí nghieäm thì noàng ñoä SS sau xöû lyù vaãn coøn cao, khoâng ñuû tieâu chuaån thaûi vaøo nguoàn loaïi B(5945 TCVN-1995), do ñoù neáu nöôùc thaûi coù haøm löôïng SS vaø COD cao hôn vôùi moâ hình thí nghieäm khi thieát keá heä thoáng xöû lyù caàn keát hôïp vôùi caùc coâng trình khaùc. Caùc thoâng soá toái öu cuûa beå Thôøi gian löu toái öu cuûa beå laø töø 60 ñeán 90 phuùt. Tyû leä tuaàn hoaøn buøn ñeå ñaït hieäu quaû xöû cao nhaát laø 1 so vôùi löu löôïng nöôùc thaûi ñaàu vaøo. Phaûi keát hôïp giöõa thôøi gian löu toái öu, tyû leä tuaàn hoaøn buøn toái öu vaø tyû leä hoaù chaát caàn chaâm vaøo thì beå vaän haønh cho hieäu quaû xöû lyù cao nhaát. Thôøi gian löu ngaén neân giaûm ñöôïc khoái tích cuûa coâng trình. Beå ñöôïc caáu taïo baèng theùp neân vieäc cheá taïo vaø laép ñaët seõ deã daøng vaø thuaän tieän. Neáu thieát keá vôùi löu löôïng lôùn thì thieát keá vôùi nhieàu ñôn nguyeân moät caùch deã daøng. Caùc maët haïn cheá Tuøy thuoäc vaøo töøng loaïi nöôùc thaûi maø chuùng ta phaûi nghieân cöùu vaø xaùc ñònh tyû leä hoaù chaát, thôøi gian löu, vaän toác xoaùy vaø tyû leä tuaàn hoaøn buøn thích hôïp cho loaïi nöôùc thaûi ñoù. KIEÁN NGHÒ Do tính chaát cuûa moät khoaù luaän toát nghieäp vaø trong phaïm vi haïn cheá cuûa ñeà taøi cuõng nhö thôøi gian thöïc hieän neân khoâng theå nghieân cöùu toaøn dieän coâng ngheä laéng xoaùy. Tuy nhieân, xin kieán nghò moät soá vaán ñeà caàn nghieân cöùu môû roäng vaø chuyeân saâu hôn nhö sau: Töø keát quaû nghieân cöùu cho thaáy coâng ngheä laéng xoaùy coù theå aùp duïng cho ngaønh giaët taåy. Trong quaù trình nghieân cöùu vaø vaän haønh theo quan saùt thì vaãn coøn nhöõng boâng caën nhoû traøn qua maùng raêng cöa, do ñoù kieán nghò caàn nghieân cöùu theâm vieäc chaâm theâm polymere laøm chaát trôï keo tuï ñeå naâng cao hieäu quaû laéng cuûa caùc boâng caën. Caàn nghieân cöùu theâm veà vieäc thay ñoåi chieàu cao cuûa oáng trung taâm ñeå thay ñoåi taàng nöôùc trong cuûa beå ñeå nghieân cöùu hieäu quaû xöû lyù cuûa beå. Nghieân cöùu coâng ngheä laéng xoaùy vôùi caùc loaïi hình nöôùc thaûi khaùc nhau. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 1. Boä Xaây Döïng, 1999. Tieâu Chuaån Xaây Döïng – Thoaùt Nöôùc Maïng Löôùi Beân Ngoaøi Vaø Coâng Trình. Nhaø Xuaát Baûn Thaønh Phoá Hoà Chí Minh. 2. Nguyeãn Phöôùc Daân – Nguyeãn Thanh Huøng –Laâm Minh Trieát, 2004. Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Ñoâ Thò Vaø Coâng Nghieäp Tính Toaùn Thieát Keá Caùc Coâng Trình. CEFINEA Vieän Moâi Tröôøng Vaø Taøi Nguyeân – Ñaïi Hoïc Quoác Gia Thaønh Phoá Hoà Chí Minh. 3. Traàn Ñöùc Haï– Hoaøng Vaên Hueä, 2002. Thoaùt Nöôùc, Xöû Lyù Nöôùc Thaûi – Taäp 2. Nhaø Xuaát Baûn Khoa Hoïc Vaø Kyõ Thuaät. 4. Hoaøng Hueä, 1996. Xöû Lyù Nöôùc Thaûi. Nhaø Xuaát Baûn Xaây Döïng Haø Noäi. 5. Trònh Xuaân Lai, 2000. Tính Toaùn Thieát Keá Caùc Coâng Trình Xöû Lyù Nöôùc Thaûi. Nhaø Xuaát Baûn Xaây Döïng. 6. Traàn Hieáu Nhueä, 1998. Thoaùt Nöôùc Vaø Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Coâng Nghieäp. Nhaø Xuaát Baûn Khoa Hoïc Vaø Kyõ Thuaät Haø Noäi. 7. Laâm Minh Trieát, 2002. Xöû Lyù Nöôùc Thaûi. Tröôøng Ñaïi Hoïc Xaây Döïng. 8. Hydrexasia.com, hydrocone clarifier, http//:www.hydrexasia.com, Bulletin No106-02-R2. 24-03-2005. 9. Nelsonl. Nemerow. Industrial Water pollution Origins, Chareteristies, and treament. Syracuse university. MUÏC LUÏC