Tối ưu hóa quá trình xử lý màu và chất rắn lơ lửng trước khi vào hệ thống xử lý sinh học bằng một số chất keo tụ vô cơ đối với nước thải Nhà máy đường Cam Ranh - Khánh Hòa

VÕ THỊ MẾN TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH XỬ LÝ MÀU VÀ CHẤT RẮN LƠ LỬNG TRƯỚC KHI VÀO HỆ THỐNG XỬ LÝ SINH HỌC BẰNG MỘT SỐ CHẤT KEO TỤ VÔ CƠ ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI NHÀ MÁY ĐƯỜNG CAM RANH - KHÁNH HÒA ĐỒ

VÕ THỊ MẾN

TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH XỬ LÝ MÀU VÀ CHẤT RẮN

LƠ LỬNG TRƯỚC KHI VÀO HỆ THỐNG XỬ LÝ SINH HỌC BẰNG MỘT SỐ CHẤT KEO TỤ VÔ CƠ ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI NHÀ MÁY ĐƯỜNG CAM RANH - KHÁNH HÒA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

GVHD: PGS.TS NGÔ ĐĂNG NGHĨA

KS NGUYỄN THANH SƠN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG

-o0o -

Nha Trang, tháng 07 năm 2013

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện và hoàn thành đồ án tốt nghiệp em đã nhận được sự

hướng dẫn và giúp đỡ nhiệt tình của các quý thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Kỹ

thuật Môi trường – Viện Công nghệ Sinh học & Môi trường – Trường Đại học Nha

Trang, cùng các anh chị và các bạn làm nghiên cứu tại phòng thí nghiệm

Trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới Ban giám hiệu Trường Đại

học Nha Trang đã tạo điều kiện cho em học tập và trau dồi kiến thức trong suốt quá

trình em học tập tại trường

Đồng thời em cũng xin gửi lời cảm ơn tới tất cả quý thầy, quý cô trong Bộ môn

Công nghệ kỹ thuật môi trường đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình

học tập, và đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đề tài

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Ngô Đăng Nghĩa, kỹ sư

Nguyễn Thanh Sơn và cô Trần Thanh Thư đã nhiệt tình hướng dẫn cho em trong quá

trình thực tập tốt nghiệp

Bên cạnh đó em xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám đốc cùng toàn thể nhân viên

nhà máy đường Cam Ranh - Khánh Hòa đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá

trình thực tập tại nhà máy

Qua đây em cũng xin kính chúc tới tất cả quý thầy, quý cô, các anh các chị và

các bạn lời chúc sức khỏe và luôn thành công trong cuộc sống

Nha Trang, ngày 28 tháng 6 năm 2013

Sinh viên thực hiện

Võ Thị Mến

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cần thiết của đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Phạm vi nghiên cứu 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về nhà máy sản xuất đường Cam Ranh – Khánh Hòa 3

1.1.1 Vị trí địa lý 3

1.1.2 Cơ cấu tổ chức nhà máy 3

1.1.3 Vai trò của nhà máy 4

1.2 Lĩnh vực hoạt động của nhà máy 5

1.2.1 Công nghệ sản xuất của nhà máy 5

1.2.2 Công nghệ xử lý nước thải của nhà máy 8

1.2.2.1 Nguồn gốc phát sinh và tính chất nước thải nhà máy 8

1.2.2.2 Ảnh hưởng của nước thải đến nguồn nhận 8

1.2.2.3 Quy trình xử lý nước thải nhà máy 10

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13

2.1 Đối tượng nghiên cứu, hóa chất và dụng cụ 13

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 13

2.1.2 Hóa chất sử dụng 13

2.1.3 Thiết bị và dụng cụ 13

2.1.3.1 Thiết bị 13

2.1.3.2 Dụng cụ 14

2.2 Cơ sở khoa học của phương pháp keo tụ 14

2.2.1 Khái nhiệm keo tụ 14

2.2.2 Cơ sở khoa học của phương pháp keo tụ 14

2.2.2.1 Phân loại tạp chất trong nước theo kích thước 14

2.2.2.2 Cấu tạo của hạt keo và tính bền của hệ keo 16

2.2.2.3 Nguyên tắc chung của quá trình keo tụ 18

2.2.2.4 Cơ chế mất ổn định của hệ keo 18

2.2.2.5 Các phương pháp keo tụ 19

2.2.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ 19

2.3 Hóa học của quá trình keo tụ bằng các chất keo tụ vô cơ 21

2.3.1 Hóa học của quá trình keo tụ bằng PAC 21

2.3.1.1 Giới thiệu về PAC 21

2.3.1.2 Hóa học quá trình keo tụ bằng PAC 22

2.3.2 Hóa học của quá trình keo tụ bằng Al2(SO4)3.18H2O 23

2.3.2.1 Giới thiệu về Al2(SO4)3.18H2O 23

2.3.2.2 Hóa học quá trình keo tụ bằng Al2(SO4)3.18H2O 24

2.3.3 Hóa học của quá trình keo tụ bằng Fe2(SO4) 25

2.3.3.1 Giới thiệu về Fe2(SO4)3 25

2.3.3.2 Hóa học quá trình keo tụ bằng Fe2(SO4)3 25

2.4 Cơ sở lý thuyết của phương pháp quy hoạch thực nghiệm theo phương án trực giao cấp hai 25

2.5 Phương pháp nghiên cứu 28

2.5.1 Khảo sát quy trình xử lý nước thải nhà máy đường Cam Ranh – Khánh Hòa 28

2.5.2 Phương pháp đo pH 28

2.5.3 Phương pháp đo COD 29

2.5.4 Phương pháp xác định SS 30

2.5.5 Phương pháp đo màu 30

2.5.6 Thí nghiệm tối ưu hóa quá trình keo tụ 30

2.5.6.1 Thí nghiệm Jartest 30

2.5.6.2 Tối ưu hóa quá trình keo tụ theo phương án trực giao cấp hai 34

2.5.6.3 Thử nghiệm trên mô hình 36

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 40

3.1 Kết quả phân tích các chỉ tiêu đầu vào của nước thải 40

3.2 Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH và liều lượng đến hiệu quả xử lý chất rắn lơ lửng và độ màu của các chất keo tụ vô cơ 40

3.2.1 Kết quả thí nghiệm đối với chất keo tụ vô cơ Fe2(SO4)3 40

3.2.1.1 Kết quả thí nghiệm 1.1 40

3.2.1.2 Kết quả thí nghiệm 1.2 41

3.2.1.3 Kết quả thí nghiệm 1.3 42

3.2.2 Kết quả thí nghiệm đối với chất keo tụ vô cơ Al2(SO4)3.18H2O 43

3.2.2.1 Kết quả thí nghiệm 2.1 43

3.2.2.2 Kết quả thí nghiệm 2.2 44

3.2.2.3 Kết quả thí nghiệm 2.3 45

3.2.3 Kết quả thí nghiệm đối với chất keo tụ vô cơ PAC 46

3.2.3.1 Kết quả thí nghiệm 3.1 46

3.2.3.2 Kết quả thí nghiệm 3.2 47

3.2.3.3 Kết quả thí nghiệm 3.3 48

3.3 Phân tích, lựa chọn chất keo tụ phù hợp nhất đối với nhà máy đường Cam Ranh- Khánh Hòa 49

3.4 Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH và liều lượng đến hiệu quả xử lý chất rắn lơ lửng và độ màu theo phương án trực giao cấp hai 52

3.4.1 Thiết kế thực nghiệm 52

3.4.2 Xây dựng mô hình hồi quy cấp hai đối với quá trình xử lý màu 53

3.4.3Xây dựng mô hình hồi quy cấp hai đối với quá trình xử lý chất rắn lơ lửng 57

3.5 Kết quả thử nghiệm mô hình 61

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62

Kết luận 62

Kiến nghị 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

COD : Nhu cầu oxy hóa học (chemical oxygen demand) BOD : Nhu cầu oxy sinh học (Biological Oxygen Demand) TSS : Tổng chất rắn lơ lửng

SS : Chất rắn lơ lửng PAC : Poly Aluminium Cloride QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Thống kê nguồn gốc, tính chất nước thải nhà máy đường 8

Bảng 2.1: Phân loại tạp chất trong nước 15

Bảng 2.2: Thành phần và tính chất của PAC 21

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật phèn nhôm Al2(SO4)3.18H2O 23

Bảng 2.4: Thể tích hóa chất trong phân tích COD 29

Bảng 2.5: Ma trận trực giao cấp hai, hai yếu tố, hai mục tiêu 35

Bảng 3.1: Thông số đầu vào nước thải nhà máy mía đường Cam Ranh – Khánh Hòa 40

Bảng 3.2: Kết quả thí nghiệm xác định pH tối ưu đối với chất keo tụ Fe2(SO4)3 41

Bảng 3.3: Kết quả thí nghiệm xác định liều lượng phèn Fe2(SO4)3tối ưu 42

Bảng 3.4: Kết quả thí nghiệm xác định pH tối ưu đối với chất keo tụ Al2(SO4)3.18H2O 44 Bảng 3.5: Kết quả thí nghiệm xác định liều lượng phèn Al2(SO4)3.18H2O tối ưu 45

Bảng 3.6: Kết quả thí nghiệm xác định pH tối ưu đối với chất keo tụ vô cơ PAC 47

Bảng 3.7: Kết quả thí nghiệm xác định liều lượng phèn PAC tối ưu 48

Bảng 3.8: Thiết kế quy hoạch thực nghiệm 52

Bảng 3.9: Kế hoạch thực nghiệm và kết quả quá trình tối ưu hóa 52

Bảng 3.10: Kết quả thực nghiệm theo bảng kế hoạch thực nghiệm 53

Bảng 3.11: Các hệ số hồi quy thu được từ thực nghiệm (Hàm mục tiêu: Độ màu) 54

Bảng 3.12: Điều kiện tối ưu trong xử lý độ màu 57

Bảng 3.13: Kết quả thực nghiệm theo bảng kế hoạch thực nghiệm 57

Bảng 3.14: Các hệ số hồi quy thu được từ thực nghiệm (Hàm mục tiêu: SS) 58

Bảng 3.15: Điều kiện tối ưu trong xử lý chất rắn lơ lửng 60

Bảng 3.16: Hiệu quả xử lý màu và chất rắn lơ lửng theo thời gian trên mô hình 61

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Sơ đồ cơ cấu tổ chức nhà máy 4

Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ sản xuất nhà máy đường Cam Ranh – Khánh Hòa 5

Hình 1.3: Sơ đồ khối công nghệ xử lý nước thải nhà máy đường Cam Ranh – Khánh Hòa 10

Hình 2.1: Sơ đồ thí nghiệm phương án cấu trúc có tâm cấp hai, hai yếu tố 27

Hình 2.2: Sơ đồ tổng quát bố trí thí nghiệm Jartest 31

Hình 2.3: Mô hình thử nghiệm trong phòng thí nghiệm 39

Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến hiệu suất keo tụ của Fe2(SO4)3 41

Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng liều lượng đến hiệu suất keo tụ của Fe2(SO4)343 Hình 3.3: Biểu đồ ảnh hưởng của pH tới hiệu suất keo tụ của Al2(SO4)3.18H2O 44

Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng liều lượng đến hiệu suất keo tụ của Al2(SO4)3.18H2O 46

Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến hiệu suất keo tụ của PAC 47

Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng liều lượng đến hiệu suất keo tụ của PAC 49

Hình 3.7: Biểu đồ so sánh hiệu suất xử lý của ba chất keo tụ 51

Hình 3.8: Đồ thị và hình chiếu tương ứng mối quan hệ giữa pH, hàm lượng PAC đến hiệu suất của quá trình xử lý màu 55

Hình 3.9: Tương quan giữa giá trị độ màu thực nghiệm và tiên đoán theo mô hình 56

Hình 3.10: PAC đến hiệu suất của quá trình xử lý chất rắn lơ lửng 59

Hình 3.11: Tương quan giữa giá trị SS thực nghiệm và tiên đoán theo mô hình 60

MỞ ĐẦU

1 Tính cần thiết của đề tài

Ngành công nghiệp mía đường là một trong những ngành công nghiệp chiếm

vị trí quan trọng trong nền kinh tế nước ta Trong năm 1998, cả nước đã sản xuất được 700000 tấn đường, đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng trong cả nước

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, ngành công nghiệp mía đường ngày càng có cơ hội phát triển cả về số lượng và chất lượng và ngày càng được chú trọng đầu tư hơn về mặt dây chuyền công nghệ sản xuất cũng như thu hút được nhiều nguồn vốn đầu tư, đồng thời sự phát triển của ngành công nghiệp đã tạo điều kiện cho sự phát triển của nền kinh tế và giải quyết vấn đề công ăn việc làm cho người lao động

Tuy nhiên nước thải của ngành công nghiệp mía đường luôn là mối quan tâm của cả quốc gia, của các doanh nghiệp nói chung và nhà máy đường Cam Ranh – Khánh Hòa nói riêng Nước thải của ngành công nghiệp mía đường chứa một lượng lớn các chất hữu cơ bao gồm các hợp chất của cacbon, nitơ, phốtpho… Bên cạnh đó là độ đục và độ màu của nước thải cũng rất cao, vượt tiêu chuẩn cho phép

xả thải ra môi trường ngoài Các chất này dễ bị phân hủy bởi các vi sinh vật, gây mùi thối làm ô nhiễm nguồn nước tiếp nhận

Hiện nay các doanh nghiệp sản xuất đường trong nước cũng như nhà máy đường Cam Ranh – Khánh Hòa đã đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải nhằm mục đích xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn trước khi xả thải ra ngoài môi trường Tuy nhiên do hàm lượng các chất gây ô nhiễm trong nước thải ngành mía đường rất cao nên vẩn còn tồn tại nhiều doanh nghiệp mía đường gây ô nhiễm môi trường trầm trọng

Vấn đề màu sắc của nước thải, độ đục hay hàm lượng COD của nguồn nước thải mía đường đang là mối quan tâm lớn đối với tất cả doanh nghiệp và cả cộng đồng, các thông số ô nhiễm này nếu không được tiền xử lý trước khi vào hệ thống

xử lý sinh học sẽ gây cản trở cho quá trình hoạt động của vi sinh ảnh hưởng tới quá trình xử lý, đồng thời nếu không được tiền xử lý nước thải sau xử lý có thể sẽ không đạt tiêu chuẩn trước khi xả thải ra ngoài môi trường Chính vì thế việc tìm ra phương pháp tối ưu trong việc xử lý độ màu và chất rắn lơ lửng nhằm đáp ứng việc

xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải cũng như đảm bảo được vấn đề kinh tế cho các doanh nghiệp sản xuất đường là việc làm cần thiết hiện nay

Nhận thấy tính cấp thiết của việc xử lý nên đề tài: “Tối ưu hóa quá trình

xử lý màu và chất rắn lơ lửng trước khi vào hệ thống xử lý sinh học bằng một

số chất keo tụ vô cơ đối với nước thải nhà máy đường Cam Ranh - Khánh Hòa

” được tiến hành nhằm đáp ứng các yêu cầu về xử lý phù hợp với tính chất nước

thải nhà máy đường và góp phần bảo vệ môi trường

2 Mục đích nghiên cứu

Đề tài thực hiện nhằm mục đích xác định pH và liều lượng tối ưu của chất keo tụ vô cơ có khả năng xử lý hóa lý tốt nhất đối với nước thải nhà máy đường Cam Ranh – Khánh Hòa

- Xử lý số liệu theo phương pháp thống kê

- Phương pháp xử lý số liệu bằng phần mềm MODDE 5.0

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về nhà máy sản xuất đường Cam Ranh – Khánh Hòa

- Nam, Tây và Tây Nam giáp quốc lộ 1A

- Đông Nam giáp với đơn vị bộ đội (lữ đoàn 126 Hải Quân)

1.1.2 Cơ cấu tổ chức nhà máy

Nhà máy đường Cam Ranh – Khánh hòa là một trong những nhà máy chuyên sản xuất các loại đường tinh luyện được thực hiện trong khuôn khổ chương trình phát triển đường mía trong giai đoạn 1995 – 2005 của Thủ tướng Chính phủ, chỉ đạo Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn và Ủy ban Nhân dân tỉnh Khánh Hòa thực hiện Với cơ cấu tổ chức bộ máy hoạt động theo sơ đồ Hình 1.1 theo phương châm chỉ đạo trực tiếp và có mối quan hệ chức năng hoạt động với nhau

Chỉ đạo trực tiếp Quan hệ chức năng

1.1.3 Vai trò của nhà máy

 Cung cấp đường cho thị trường trong và ngoài nước đảm bảo ổn định giá cả đường mía trên thị trường

 Thúc đẩy sự phát triển kinh tế xã hội của vùng nông thôn, các vùng trồng mía các dịch vụ vận tải nguyên liệu, vật tư và tiêu thụ đường

 Đảm bảo ổn định thị trường tiêu thụ với giá cả thu mua hợp lý, khuyến khích được người nông dân tại địa phương phát triển trồng mía với quy mô lớn để nâng cao thu nhập

 Tạo công ăn việc làm cho người lao động trong và ngoài tỉnh

 Gia tăng thuế thu nhập nộp cho ngân sách quốc gia

Hình 1.1: Sơ đồ cơ cấu tổ chức nhà máy

Phó GĐ tin học

Phó GĐ phụ trách xây dựng

cơ bản

Phòng hóa nghiệm

Đội xây dựng cơ bản

Phòng nguyên liệu

Phòng kinh tế tổng hợp

Phòng

tổ chức hành chính

Phân xưởng cơ khí

Phân xưởng sản xuất

1.2 Lĩnh vực hoạt động của nhà máy

1.2.1 Công nghệ sản xuất của nhà máy

Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ sản xuất nhà máy đường Cam Ranh – Khánh Hòa

(Nguồn: Báo cáo đánh giá tác động môi trường dự án xây dựng nhà máy đường Cam Ranh – Khánh Hòa, 06/10/2001)

 Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất

Nhà máy đường Cam Ranh được thiết kế, xây dựng và lắp đặt thiết bị đáp ứng cho công suất sản xuất 6000 tấn mía/ngày

Nhìn chung quy trình công nghệ của nhà máy đường Cam Ranh có thể chia ra làm 4

công đoạn chính sau:

Công đoạn 1: Công đoạn ép mía

Mía từ ruộng mía được vận chuyển về nhà máy bằng xe ô tô, qua cân để xác định trọng lượng, mía được lấy mẫu để kiểm tra độ đường CCS Sau đó mía được qua khâu chặt mía, tại đây mía được dập tơi và bể mảnh nhỏ hơn để nâng cao hệ số chuẩn

bị mía đạt trên 92%

Sau đó mía được đưa vào máy hút sắt để loại bỏ sắt lẩn trong mía rồi chuyển tới máy ép bao gồm 5 hệ trục ép kết hợp với quá trình khuếch tán sử dụng nước nóng để

nâng cao hiệu quả thu hồi đường của quá trình ép

Nước mía sau đó được bơm chuyển qua quá trình làm sạch

Bã mía sau khi ép được đem đi đốt lò hơi

Công đoạn 2: Làm sạch và cô đặc nước mía

Nước mía sau khi ép được đưa qua công đoạn làm sạch bao gồm các quá trình:

 Quá trình xử lý hóa lý: Sử dụng CO2, SO2, dung dịch sữa vôi, Ca(OH)2…để keo

tụ, kết tủa các tạp chất không đường có trong nước mía và để tẩy màu nước mía

 Quá trình xử lý cơ học: Sử dụng các công đoạn lắng nổi, lắng, lọc, ly tâm…để loại bỏ các tạp chất không đường đã được keo tụ hay kết tủa ở các công đoạn trên ra khỏi nước mía

 Nước mía sau khi làm sạch được chuyển qua công đoạn cô đặc và sử dụng hơi nước bão hòa Nước mía sau khi cô đặc được gọi là syrup có nồng độ Bx = 65 Syrup sau đó sẽ tiếp tục được làm sạch bằng CO2 kết hợp với quá trình lắng nổi trước khi chuyển qua công đoạn nấu đường

Công đoạn 3: Công đoạn nấu đường và hoàn tất sản phẩm

Syrup sau khi làm sạch được chuyển qua công đoạn nấu đường và hoàn tất sản phẩm bao gồm các quá trình sau:

1) Tẩy màu bằng nhựa trao đổi ion

Công đoạn 4: Đốt bã mía tạo năng lượng

Bã mía thu được trong công đoạn ép được cấp cho việc đốt lò hơi để tạo hơi nước siêu nhiệt Toàn bộ quá trình này được kiểm soát tự động để đạt hiệu suất nhiệt cao Hơi nước siêu nhiệt được dùng để chạy turbine phát điện, hơi thứ từ turbine được làm giảm nhiệt độ để có hơi bão hòa cung cấp cho toàn bộ quá trình công nghệ của nhà máy Điện được phát ra cung cấp toàn bộ nhu cầu điện cho nhà máy

1.2.2 Công nghệ xử lý nước thải của nhà máy

1.2.2.1 Nguồn gốc phát sinh và tính chất nước thải nhà máy

Bảng 1.1: Thống kê nguồn gốc, tính chất nước thải nhà máy đường

Nước rửa mía Nước thải từ quá trình rửa

mía cây trước khi ép

Trong nước có nhiều rác, đất cát, nước khá đục nồng độ chất ô nhiễm không cao chủ yếu là chất vô cơ Nước thải khu

Nước thải có lượng chất rắn lơ lửng cao, nước mang tính kiềm và có độ màu, nhiệt độ cao

Nước rỉ đường Nước thải sau khi đã phân

ly đường thành đường thô

Là nước thải có nồng độ chất lơ lửng, độ màu và lượng BOD cực cao, nước có tính axit

Nước thải khác Nước làm mát, rửa máy

móc, rửa sàn, nước thải từ khu xử lý khí thải, nước thải từ sinh hoạt của công nhân

Có hàm lượng chất lơ lưởng cao, nhiều dầu mỡ, nồng độ BOD cao

1.2.2.2 Ảnh hưởng của nước thải đến nguồn nhận [10]

Nước thải từ quá trình sản xuất là mối bận tâm lớn nhất hiện nay của ngành công nghiệp sản xuất đường Do nước thải của nhà máy đường có thành phần chính là các chất hữu cơ nên khi thải ra môi trường có nguy cơ gây phú dưỡng cho các thủy vực, khi lượng chất này lắng xuống có thể phá hủy hệ thủy sinh làm thức ăn cho cá

Ngoài ra khi phân hủy chất thải sẽ làm giảm lượng oxi hòa tan, tạo ra một số chất độc và khí gây mùi hôi Cụ thể như sau:

- Ảnh hưởng tới nguồn tiếp nhận sau xử lý: Đầm Thủy Triều

- Mùi hôi phát sinh từ quá trình phân hủy các hợp chất ảnh hưởng tới: Khu

vực nhà máy, khu dân cư xung quanh, đầm Thủy Triều…

- Ảnh hưởng khu vực dân cư xung quanh: Khu vực khu dân cư xung quanh bao gồm các xã: Sơn Tân, Cam Tân, Cam Hòa, Cam Hải Tây, Cam Đức,

Cam Thành Bắc…

1.2.2.3 Quy trình xử lý nước thải nhà máy

Hình 1.3: Sơ đồ khối công nghệ xử lý nước thải nhà máy đường Cam Ranh –

Khánh Hòa

(Nguồn: Báo cáo đánh giá tác động môi trường dự án xây dựng nhà máy đường Cam Ranh – Khánh Hòa, 06/10/2001)

Bùn

Nước thải nguồn A Nước thải nguồn B

Bể sinh học kỵ khí dạng mẻ

Bể sinh học hiếu khí dạng mẻ liên tục kiểu UNITANK

Nước thải đổ ra đầm Thủy Triều

 Thuyết minh sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải

Nước thải nguồn A bao gồm: Nước vệ sinh thiết bị, nhà xưởng

Rữa, vệ sinh thiết bị định kỳ: Thiết bị gia nhiệt, bốc hơi, lọc tấm, lắng, xử lý nước mía, xử lý xirô

 Rữa, vệ sinh nhà xưởng

 Xả nước bùn từ thiết bị lắng

 Rữa sàn tại khu vực hòa tan muối, xút, H3PO4, vôi

 Nước thải sinh hoạt

 Nước dập tro Nước thải nguồn B bao gồm: Nước ngưng tụ, nước xả đáy, nước muối

 Các thiết bị gia nhiệt sử dụng hơi trích từ các thiết bị bốc hơi

 Các thiết bị nấu đường sử dụng hơi trích từ các thiết bị bốc hơi

Nước thải nguồn A trước tiên được đưa qua công đoạn tiền xử lý bao gồm các khâu:

 Tách rác thô, tách rác tinh

 Keo tụ

 Tạo bông

 Lắng Nước thải nguồn B được đưa qua thiết bị tách rác thô, tách rác tinh để loại bỏ rác có kích thước lớn sau đó đưa qua bể điều hòa

Sau khi qua bể điều hòa nước thải nguồn B được đưa vào bể xử lý sinh học kỵ khí chung với nguồn A Trước đó nước thải sẽ được chỉnh pH (dùng axit H2SO4 và NaOH) đồng thời bổ sung các chất dinh dưỡng tạo điều kiện thuận lợi cho sự phân hủy sinh học dạng mẻ Nước thải sau công đoạn xử lý kỵ khí được đưa qua công đoạn xử lý hiếu khí áp dụng mô hình xử lý hiếu khí dạng mẻ liên tục kiểu UNITANK Sau quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải được dẫn qua hồ sinh học rồi được thải ra đầm Thủy Triều

Bùn thải từ công đoạn xử lý hóa lý của nguồn A và bùn dư từ công đoạn xử lý sinh học hiếu khí và kỵ khí được đưa qua bể nén bùn và máy ép bùn để loại bỏ bớt nước trước khi thải ra ngoài

Khí biogas sinh ra từ công đoạn xử lý kỵ khí được thu gom và đốt trước khi thải bỏ

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu, hóa chất và dụng cụ

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Mẫu nước thải dùng để tiến hành thí nghiệm là mẫu nước thải nhà máy đường Cam Ranh – Khánh Hòa

Mẫu nước thải được lấy ở vị trí sau điểm hòa trộn nước thải nguồn A và nguồn

B của nhà máy đường Cam Ranh – Khánh Hòa

 Bơm nước thải

 Bơm định lượng hóa chất

 Mô hình bể keo tụ, tạo bông

 Mô hình bể điều hòa

2.2 Cơ sở khoa học của phương pháp keo tụ

2.2.1 Khái nhiệm keo tụ

Keo tụ là phương pháp xử lý nước có sử dụng hóa chất Trong đó các hạt keo nhỏ lơ lửng trong nước nhờ tác dụng của chất keo tụ mà liên kết với nhau tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn và người ta có thể tách chúng ra khỏi nước dễ dàng bằng các biện pháp tuyển nổi, lắng, lọc [8]

2.2.2 Cơ sở khoa học của phương pháp keo tụ

2.2.2.1 Phân loại tạp chất trong nước theo kích thước [6]

Tạp chất trong nước rất đa dạng, chúng có kích thước nhỏ nhất là từ các ion tới các tạp chất thô nhìn thấy được Trên cơ sở kích thước của các tạp chất KulSky đề xuất phân loại nước theo độ phân tán của tạp chất, trên cơ sở đó có thể lựa chọn phương pháp khảo sát và quy trình xử lý thích hợp

Bảng 2.1: Phân loại tạp chất trong nước

Đặc trưng

Nhũ tương và huyền phù

Hệ phân tán tinh

Dung dịch phân tử

Dung dịch điện ly

Khí hòa tan Chất hữu cơ

Cation Anion

Phương pháp

khảo sát

Hiển vi thường Lọc bằng giấy lọc

Hiển vi điện

tử Điện thẩm tách

Lọc màng bán thấm Phổ tử ngoại – khả kiến

Nhóm I: Các tạp chất thô nhìn thấy được bằng mắt (khi nhìn tổng thể thấy độ đục, màu) hoặc hiển vi quang học thường (thấy từng hạt) chúng thường không bền, bị lắng hoặc tách lớp (đối với nhũ tương) khi để tĩnh, chỉ tồn tại nhờ chuyển động của nước Chúng thường là các hạt phù sa, huyền phù gốc vô cơ hoặc hữu cơ Trong nhóm này cần lưu ý đến các sinh vật nước bậc thấp như tảo, vi khuẩn…vv

Nhóm II: Là nhóm dung dịch keo Đây là hệ bền khó lắng nhờ cấu trúc đặc biệt của các hạt keo Trong nhóm này phải kể đến virus, các chất có phân tử lượng lớn có nguồn gốc tự nhiên như acid humic Hạt keo có kích thước nhỏ (< 0,.5μm) nên bằng mắt và hiển vi thông thường không nhìn thấy được

Hạt keo kỵ nước có độ bền nhờ lớp điện tích kép tích điện cùng dấu Hạt keo ưa nước có độ bền nhờ tương tác hạt – nước thông qua các nhóm chức ưa nước trên các phân tử hạt keo

Nhóm III: Nhóm của các chất hữu cơ hòa tan, khí hòa tan, kích thước hạt chất tan ở mức phân tử, còn gọi là dung dịch phân tử Thành phần chất tan ở đây rất đa dạng, nó có thể có nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo Nó có thể là các chất thải trong quá trình hoạt động sống của động thực vật, con người, nhất là các sinh vật nước…Về bản chất hóa học, chúng có thể hiện tính chất của phenol, rượu, amin…Chúng có thể gây độ màu, mùi Một số nhóm có tính chất độc Đặc trưng chung là chúng tan nhưng không phân ly trong nước

Nhóm IV: Là nhóm chứa các chất chủ yếu là vô cơ tan, phân ly Kích thước các hạt tan ở cấp độ nguyên tử và phân tử

Các chất thuộc nhóm III và nhóm IV là khó xử lý nhất, nếu lọc cần sử dụng kỹ thuật lọc màng hiện đại như lọc nano (NF), lọc thẩm thấu ngược (RO) Phần lớn các cặn lơ lửng khó lắng, lọc đều là những hạt keo kích thước rất nhỏ, không thể lọc được bằng kỹ thuật lọc nhanh thông thường Bằng kỹ thuật keo tụ - lắng - lọc người ta có thể xử lý được phần lớn các tạp chất trong nhóm I và II

2.2.2.2 Cấu tạo của hạt keo và tính bền của hệ keo [3].

Hệ keo là tên gọi phổ biến của các hệ phân tán dị thể của các hạt có kích thước nhỏ hơn 500nm trong môi trường khác về chất so và chất hạt Tuy nhiên kích thước hạt không phải là yếu tố quyết định mà cấu tạo hạt keo mới là yếu tố quyết định đến tính bền của hệ keo

Tùy vào cấu tạo hạt và nguyên nhân gây ra độ bền mà ta có hai loại hạt keo:

- Loại ưa dung môi cụ thể là ưa nước (hydrophilic) và loại kỵ dung môi (hydrophobic) Loại ưa nước là các dung dịch cao phân tử với các phân tử chất hữu cơ hòa tan có kích thước lớn và chứa nhiều nhóm chức phân cực có

ái lực cao đối với các phân tử nước

- Loại kỵ nước là các hạt keo có oxit hoặc hydroxit kim loại Do kích thước rất nhỏ, hạt keo có bề mặt cực lớn vì vậy bề mặt nhiệt động chúng không bền

và chúng có xu hướng co cụm để giảm năng lượng bề mặt Mặt khác do hệ

keo có cấu tạo đặc biệt của lớp điện tích kép tạo nên lực đẩy tĩnh điện nên chúng khó tiếp cận gần nhau, hút nhau và co cụm thành hạt lớn hơn đủ nặng

để lắng xuống được, nên hệ này có tính bền [8]

 Ví dụ về hạt keo:

Hạt keo Fe(III): Khi hòa tan Fe2(SO4)3 trong nước sẽ xảy ra phản ứng thủy phân

Fe2+ + 2H2O →Fe(OH)2 + 2H+

Fe3+ + 2H2O →Fe(OH)3 + 3H+Kết tủa Fe(OH)3 co cụm dưới dạng tập hợp hạt [mFe(OH)3] rất nhỏ được gọi là hạt nhân, nó có khả năng hấp phụ những ion giống các thành phần tạo ra nó Ví dụ hấp phụ các ion Fe3+ để tạo thành lớp ion Fe3+ trên bề mặt hạt được gọi là lớp hấp phụ hay lớp ion quyết định dấu

[mFe(OH)3] +nFe3+→ [mFe(OH)3]nFe3+

Như vậy, ta có một hạt mang điện tích mới 3n+ nó có xu thế hút 3n các ion trái dấu (SO42-) trong dung dịch để trung hòa điện tích 3n Trong thực tế không phải tất cả 3n hạt SO4

[mFe(OH)3]nFe3n+(3n – x)SO42-→{[mFe(OH)3]nFe3n+(3n – x)SO42-}3x+

Phần còn lại hạt 3x hạt SO42- trong dung dịch ở khoảng không gian gần hạt, tạo nên lớp khuếch tán Như vậy nếu viết dưới dạng công thức hóa học hạt keo có cấu tạo tổng thể như sau:

trung hòa hoàn toàn nên hạt keo vẩn còn một thế nhất định goi là thế điện động hay thế

ξ

2.2.2.3 Nguyên tắc chung của quá trình keo tụ

Đối với hệ phân tán có diện tích bề mặt riêng lớn ( bụi trong không khí, phù sa trong nước…) các hạt có xu hướng co cụm lại tạo hạt lớn hơn để giảm năng lượng bề mặt Về nguyên tắc do độ phân tán lớn, hạt keo có xu thế hút nhau nhờ các lực bề mặt Mặt khác do hạt keo cùng loại luôn tích điện cùng dấu nên các hạt keo luôn đẩy nhau bởi lực đẩy tĩnh điện giữa các hạt cùng dấu theo theo định luật Culong Xu hướng này làm các hạt keo không thể hút nhau tạo hạt lớn hơn và lắng xuống nhờ trọng lực Như vậy thế ξ càng lớn thì hệ keo càng bền càng khó kết tủa Trong trường hợp lý tưởng: Nếu thế ξ = 0 thì hạt keo biến thành cấu tạo tụ điện phẳng, hạt sẽ không khác gì các hạt không tích điện nên dễ dàng hút nhau để tạo hạt lớn hơn có thể lắng được [3], [6]

2.2.2.4 Cơ chế mất ổn định của hệ keo [9]

1 Nén lớp điện tích kép

Quá trình nén lớp điện tích kép: Quá trình đòi hỏi nồng độ cao của các ion trái dấu cho vào để giảm thế điện động ξ Sự tạo bông nhờ trung hòa điện tích, giảm thế điện động ξ làm cho lực hút mạnh hơn lực đẩy và tạo ra sự kết dính giữa các hạt keo

2 Hấp phụ và trung hòa điện tích

Quá trình keo tụ do hấp phụ, trung hòa điện tích tạo ra điểm đẳng điện ξ bằng 0: Các hạt keo hấp phụ ion trái dấu lên bề mặt song song với cơ chế nén lớp điện tích kép nhưng cơ chế hấp phụ mạnh hơn Hấp phụ ion trái dấu làm trung hòa điện tích, giảm thế điện động ξ tạo ra khả năng kết dính giữa các hạt keo

3 Kết dính và cùng lắng

Quá trình keo tụ do hấp phụ tĩnh điện thành từng lớp các hạt keo đều tích điện, nhờ lực tĩnh điện chúng có xu thế kết hợp với nhau

4 Hấp phụ và tạo liên kết bắc cầu

Quá trình keo tụ do hiện tượng bắc cầu: Các polyme vô cơ hoặc hữu cơ có thể ion hóa, nhờ cấu trúc mạch dài chúng tạo ra cầu nối giữa các hạt keo

2.2.2.5 Các phương pháp keo tụ [9]

 Có 3 phương pháp keo tụ

1 Cho dung dịch keo mang điện tích ngược dấu vào nhằm trung hòa điện với keo sẵn có trong nước, đưa đến thế điện động ξ của hai loại dung dịch keo đều giảm nhỏ

2 Cho các loại ion hóa trị cao có điện tích ngược dấu với điện tích hạt keo vào nước để giảm thấp thế điện động ξ của dung dịch keo này vì các ion phản hóa trị cao dễ từ lớp khuếch tán vào lớp hấp phụ

3 Tăng lớn nồng độ các muối trong nước làm nén nhỏ các lớp hấp phụ và khuếch tán của hạt keo Kết quả là rất nhiều ion trên bề mặt sẽ sát lại gần nhau, đưa đến thế điện động ξ của dung dịch keo giảm nhỏ

2.2.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ [4]

Trong quá trình keo tụ, trong môi trường nước tiến hành keo tụ sẽ xuất hiện các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình thực hiện keo tụ, các yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình, chính vì thế cần phải kiểm soát các yếu tố này, đưa về giá trị tối ưu khi thực hiện quá trình keo tụ Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ cụ thể:

1 Giá trị pH của nước

Ảnh hưởng pH đến độ hòa tan của chất keo tụ như phèn nhôm hoặc phèn sắt

Ví dụ: Đối với Al(OH)3

Đây là một hydroxyt lưỡng tính điển hình Trị số pH quá cao hoặc quá thấp đều làm cho nó hòa tan, khiến hàm lượng nhôm dư trong nước tăng lên

 Khi pH < 5,5: Al(OH)3 có tác dụng rõ ràng như một chất kiềm Al3+ tăng nhiều

Ảnh hưởng của pH nước đối với điện tích hạt keo: Điện tích của hạt keo trong nước có quan hệ với thành phần của ion trong nước, đặc biệt là các ion H+ Khi pH < 5,5, Al(OH)3 tác dụng như một chất kiềm Khi pH = 8, hạt keo nhôm hydroxyt là trung tính, vì thế nên sẽ dễ dàng kết tủa nhất

Ảnh hưởng của pH đối với chất hữu cơ trong nước Khi pH thấp các hạt keo của acid humic và fulvic mang điện tích âm, do đó dễ dàng bị keo tụ bởi phèn nhôm hoặc phèn sắt Khi pH cao các hạt keo của acid humic và fulvic mang điện tích dương nên hiệu quả keo tụ bởi phèn nhôm hoặc phèn sắt sẽ giảm đáng kể

2 Liều lượng chất keo tụ

Lượng phèn nhôm và phèn sắt được sử dụng trong quá trình keo tụ phải vượt quá ngưỡng Ksp của các hydroxyt tương ứng

Nói chung khi làm lượng chất bẩn tăng cao thì lượng chất keo tụ cho vào càng lớn

3 Cường độ khuấy trộn

Tốc độ khuấy trộn tốt nhất là từ nhanh chuyển sang chậm Khi mới cho chất keo

tụ vào nước thì phải khuấy nhanh vì sự thủy phân của các chất keo tụ trong nước và tốc

độ hình thành hệ keo rất nhanh Khuấy nhanh mới có thể tạo ra một lượng lớn hạt keo làm cho nó khuếch tán đến các nơi trong nước Sau khi đã hình thành bông cặn, không nên khuấy quá nhanh vì không những làm cho bông cặn khó lớn lên mà còn có thể phá

2.3 Hóa học của quá trình keo tụ bằng các chất keo tụ vô cơ [11]

2.3.1 Hóa học của quá trình keo tụ bằng PAC.

2.3.1.1 Giới thiệu về PAC

- PAC là viết tắt của Poly Aluminium Cloride

- Công thức: [Al2(OH)nCL6-nx H2O]m; (1 ≤ n ≤ 5, m ≥ 10)

Có 2 dạng PAC rắn và PAC lỏng Dạng rắn là bột màu trắng ngà ánh vàng, tan hoàn toàn trong nước Người sử dụng chỉ cần pha PAC bột thành dung dịch 10% hoặc 20% bằng nước trong, cho lượng dung dịch tương ứng với chất keo tụ vào nước cần xử

lý, khuấy đều và để lắng trong

Bảng 2.2: Thành phần và tính chất của PAC

STT Thành phần hoá học

PAC

Đơn vị Thể lỏng Thể rắn

 Ưu nhược điểm của PAC

 Ưu điểm

 Hiệu quả lắng trong cao hơn 4-5 lần

 Thời gian keo tụ nhanh

 Ít làm biến động độ pH của nước

 Có khả năng loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan cùng kim loại nặng tốt hơn phèn sunfat

 Có khả năng tuyển nổi cao

 Dùng tốt cho nước cấp

 Có khả năng hấp thụ màu nên đạt hiệu quả xử lý nước có độ màu cao

 Hàm lượng sử dụng ít nên lượng cặn thải ra ít

 Có thành phần Oxit nhôm cao (30 - 31%)

 Có tính acid yếu nên tránh làm ăn mòn thiết bị và làm giảm pH của nước

 Nhược điểm

 Do nó có hiệu quả rất mạnh ở liều lượng thấp nên việc cho quá liều lượng PAC sẽ gây hiện tượng tái ổn định của hệ keo

2.3.1.2 Hóa học quá trình keo tụ bằng PAC

Thông thường khi keo tụ chúng ta thường hay dùng muối Cloride hay sử dụng Sulphate của Al(III) và Fe(III), khi đó do phân ly và thủy phân ta có các hạt trong nước

Al3+, Al(OH)2+, Al(OH)2+, Al(OH)3 phân tử Al(OH)4-, ba hạt polymer Al(OH)24+, Al(OH)4

Khi sử dụng PAC trong quá trình hòa tan sẽ tạo ra các hạt polymer Al13 với điện tích vượt trội (7+), các hạt polymer này trung hòa điện tích hạt keo và gây keo tụ rất mạnh, ngoài ra tốc độ thuỷ phân của chúng cũng chậm hơn Al3+ rất nhiều, điều này làm tăng thời gian tồn tại của chúng trong nước nghĩa là tăng khả năng tác dụng của chúng

lên các hạt keo cần xử lý, giảm chi phí hóa chất Ngoài ra vùng hoạt động pH của PAC cũng lớn hơn so với phèn, điều này làm cho việc keo tụ bằng PAC dễ áp dụng hơn

Hơn nữa kích thước hạt polymer lớn hơn nhiều so với Al3+ nên bông cặn hình thành cũng to và chắc hơn, thuận lợi cho quá trình lắng tiếp theo

2.3.2 Hóa học của quá trình keo tụ bằng Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O

2.3.2.1 Giới thiệu về Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O

- Công thức hóa học: Al2(SO4)3.18H2O

- Thành phần hóa học cơ bản: Al2O3

- Dễ tan trong nước

- Ngoại quan: Dạng hạt, màu trắng đục

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật phèn nhôm Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O

 Ưu nhược điểm của Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O

 Phải dùng thêm chất phụ gia trợ keo tụ, trợ lắng …

 Hàm lượng nhôm tồn dư trong nước sẽ cao hơn so với chất keo tụ khác

và có thể cao hơn mức quy định (0,2 mg/l)

2.3.2.2 Hóa học quá trình keo tụ bằng Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O

Khi cho phèn Nhôm vào nước sẽ xảy ra sự thủy phân theo các giai đoạn:

Al3+ + H2O →Al(OH)2+

+ H+Al(OH)2

+

+ H2O → Al(OH)2

+

+H+Al(OH)2+ + H2O→ Al(OH)3 + H+Khi cho phèn nhôm vào nước, chúng phân ly tạo ion Al3+ bị phân hủy tạo thành Al(OH)3

Ngoài Al(OH)3 là nhân tố quyết định đến hiệu quả keo tụ tạo thành còn giải phóng các ion H+ Các ion H+ này sẽ được khử bằng độ kiềm tự nhiên của nước

Trường hợp độ kiềm tự nhiên của nước thấp, không đủ để trung hòa ion H+ thì cần phải kiềm hóa nước Chất dùng để kiềm hóa thông dụng là vôi (CaO), sođa (Na2CO3), hoặc xút (NaOH)

2.3.3 Hóa học của quá trình keo tụ bằng Fe 2 (SO 4 )

2.3.3.1 Giới thiệu về Fe 2 (SO 4 ) 3

- Phèn sắt có công thức hóa học là Fe2(SO4)3

 Ưu nhược điểm của Fe 2 (SO 4 ) 3

 Ưu điểm

 Phèn Fe ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và giới hạn pH rộng

 Nhược điểm

 Gây ăn mòn đường ống

2.3.3.2 Hóa học quá trình keo tụ bằng Fe 2 (SO 4 ) 3

Phèn sắt chia làm hai loại là phèn sắt II và phèn sắt III Phèn sắt II khi cho vào nước sẽ phân ly thành ion Fe 2+ và bị thủy phân thành Fe(OH)2

Phèn sắt III khi cho vào nước sẽ phân ly thành ion Fe3+ và bị thủy phân thành Fe(OH)3, Phản ứng thủy phân:

Fe2+ + 2H2O →Fe(OH)2 + 2H+

Fe3+ + 2H2O →Fe(OH)3 + 3H+Hóa học của muối sắt tương tự muối nhôm, nghĩa là khi thủy phân sẽ tạo môi trường aicd Vì vậy cần giữ độ kiềm để giữ pH không đổi

Fe2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2→ 2Fe(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2

2.4 Cơ sở lý thuyết của phương pháp quy hoạch thực nghiệm theo phương án trực giao cấp hai [2], [5]

Xét ảnh hưởng của k yếu tố x1, x2, x3, , xk đến mục tiêu tối ưu là y, quan hệ giữa hàm mục tiêu y và các nhân tố x được mô tả theo phương trình hồi quy bậc 2 có dạng:

Tính

ax min 0

( 1, )2

Tổng số thí nghiệm cần phải thực hiện là N, được tính theo công thức:

2 ij 1

N j j

j

x y b

1 ij

2

1( )

N

i j j j

N

i j j

x x y b

2 ij 1( )

N j j

ii N

j

x y b

2

00

2.5 Phương pháp nghiên cứu

2.5.1 Khảo sát quy trình xử lý nước thải nhà máy đường Cam Ranh – Khánh

- Lắc đều mẫu trước khi đổ ra cốc 100ml để đo

- Rữa sạch điện cực trước khi đo bằng nước cất

- Bật máy nhúng điện cực vào mẫu đo

- Đợi cho giá trị pH ổn định rồi đọc kết quả

- Rữa sạch điện cực bằng nước cất

2.5.3 Phương pháp đo COD

- Rữa ống COD và nút bằng H2SO4 20% trước khi sử dụng

- Ống phá mẫu COD là ống Hach – Mỹ với kích thước 16 * 100 mm

Bảng 2.4: Thể tích hóa chất trong phân tích COD

để lấy kết quả trung bình

Làm tương tự với mẫu trắng (thay mẫu thật bằng nước cất)

Cho ống COD có chứa mẫu và mẫu trắng vào máy phá mẫu COD, nung ở nhiệt

độ 150oC trong 2 giờ

Để nguội đến nhiệt độ phòng, đổ ra erlen, thêm 2 giọt chỉ thị Ferrolin và định phân bằng FAS 0,1N Kết thúc phản ứng khi dung dịch chuyển từ màu xanh lục sang màu nâu đỏ Tương tự định phân mẫu trắng

 Tính kết quả:

V

M B A

* 8000

*

* )

- Sấy giấy lọc và đĩa nhôm trong 1 giờ

- Làm nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng

- Cân khối lượng đĩa + giấy lọc (m0, mg)

Lọc mẫu

- Lắp giấy lọc, làm ướt giấy lọc bằng 1 ít nước cất

- Rót thể tích đã tính trước vào phễu

- Khi lọc hết mẫu, rữa thành phễu 3 lần với 10ml nước cất

Sấy – làm nguội – cân

- Sấy đĩa nhôm, giấy lọc trong tủ sấy 103oC – 105oC

- Làm nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng

- Cân khối lượng đĩa + giấy lọc + chất rắn

- Lặp lại sấy – làm nguội – cân (sấy 30 phút) cho khối lượng cân không quá 4% so với lần trước (m1, mg)

 Tính toán

SS (mg/) = [(m1 – m2)/thể tích mẫu] * 100

2.5.5 Phương pháp đo màu

- Độ màu được xác định trên máy đo DR/2000 với chương trình 120 ở bước sóng 455nm

2.5.6 Thí nghiệm tối ưu hóa quá trình keo tụ

2.5.6.1 Thí nghiệm Jartest

Giá trị pH và liều lượng chất keo tụ là hai thông số quan trọng nhất quyết định hiệu quả của quá trình keo tụ Tuy nhiên keo tụ là một quá trình phức tạp và bao gồm

nhiều cơ chế kết hợp với nhau nên hai thông số này không thể xác đinh bằng phương pháp tính toán Hai thông số này cũng như các thông số vận hành khác như tốc độ khuấy, thời gian khuấy…chỉ có thể được xác định bằng phương pháp thực nghiệm bằng phương pháp thực nghiệm thông qua thí nghiệm Jartest

Hệ thống Jartest bao gồm 6 cánh khuấy có khả năng điều chỉnh tốc độ khuấy và thời gian khuấy cần thiết Tùy theo mục đích của thí nghiệm mà hệ thống sẽ vận hành

Thí nghiệm 1.1 Cố định lượng phèn thích hợp để tiến hành tìm pH tối ưu

Lấy 500ml nước thải nhà máy đường Cam Ranh – Khánh Hòa cho vào cốc thủy tinh 1000ml Cho phèn Fe2(SO4)3 vào và khuấy đều cho đến khi thấy sự xuất hiện của

Fe2(SO4)3

Thí nghiệm Jartest Đối với chất keo tụ

PAC

Thí nghiệm xác định khoảng pH tối ưu đối với

chất keo tụ sử dụng

Thí nghiệm xác định khoảng liều lượng tối ưu đối với chất keo tụ sử dụng

Hình 2.2: Sơ đồ tổng quát bố trí thí nghiệm Jartest