Công nghệ xử lý nước thải CXNT-M3226A-C7-200305.ppt

Công nghệ xử lý nước thải

Trang 1

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Chương 7 CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ HÓA LÝ

TS Trần Thị Mỹ Diệu

Trang 3

2 DẠNG

Hóa học Vật lý

Nhờ các lực liên kết vật lý Hấp phụ đa lớp

Vật lý

Hóa học

XỬ LÝ BẰNG QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ

Trang 4

Khoa CN&QL Môi Trường Đại Học Văn Lang

Khả năng hấp phụ phụ thuộc

Diện tích bề mặt chất hấp phụ (m 2 /g)

Nồng độ của chất bị hấp phụ

Vận tốc tương đối giữa hai pha

Cơ chế hình thành liên kết: hóa or lý học

Trang 5

Tác nhân hấp phụ

Trang 6

Hấp Phụ Bằng Than Hoạt Tính

+ Dạng hạt (Granular Activated Carbon–GAC); + Dạng bột (Powdered Activated Carbon–

Hấp phụ bằng than GAC

Trang 7

Hấp Phụ Bằng Than Hoạt Tính

PAC

Trang 8

Đường Đẳng Nhiệt Hấp Phụ

(Adsorption Isotherms)

LANGMUIR FREUNDLICH

Hấp phụ một lớp

LANGMUIR

Tất cả các mặt của chất hấp phụ có ái

lực như nhau đ/v phân tử chất bị HPï

Giả thiết

Trang 9

Đường Đẳng Nhiệt Hấp Phụ LANGMUIR

c b a

b m

x c

a

c b

a m

x

.

1 1

1

- X : lượng chất bị hấp phụ (mg);

- m: khối lượng chất hấp phụ (mg);

- C : nồng độ chất bị HP còn trg dd sau khi qt HP xảy ra hoàn

Trang 10

Đường Đẳng Nhiệt Hấp Phụ

Quá trình hấp phụ đa lớp

FREUNDLICH Giả thiết

C n

K m

x C

K m

log

1 log

K và n : hằng số.

Trang 12

Hệ Thống Thiết Bị Hấp Phụ

Trang 13

Hệ Thống Thiết Bị Hấp Phụ

Chất hấp phụï đã sử dụng

Chất hấp phụï

Nước thải

Chất hấp phụï Chất hấp phụï

1

2

Trang 14

Hệ Thống Thiết Bị Hấp Phụ Nối Tiếp

 Chất hấp phụ đc cho vào bậc 1: Cđ  C1;

 Tách chất hấp phụ bằng TB lắng hay lọc;

 NT được chuyển tiếp sang bậc thứ 2;

 Cho chất hấp phụ mới vào: C1  C2;

 Tiếp tục đến bậc cuối cùng.

Trang 15

Hệ Thống Thiết Bị Hấp Phụ Nối Tiếp Lượng chất hấp phụ cho qt hấp phụ 1 bậc

a

C C

V

 m : lượng chất hấp phụ tiêu tốn;

 V : thể tích nước lọc;

 C đ , C c : nồng độ đầu, cuối của chất bị hấp phụ;

Trang 16

Hệ Thống Thiết Bị Hấp Phụ Nối Tiếp Nồng độ chất ô nhiễm trong NT sau bậc n

d

n

m k

Trang 17

Hệ Thống Thiết Bị Hấp Phụ Nối Tiếp Nồng độ chất ô nhiễm trong NT sau bậc n

 k : hệ số phân bố:

p d

c d

t

C C

C

C a

 a t : giá trị hấp phụ riêng sau thời gian t;

C : nồng độ cân bằng của chất bị hấp phụ.

Trang 18

Hệ Thống Thiết Bị Hấp Phụ Nối Tiếp Lượng chất hấp phụ tiêu tốn trên mỗi bậc

V m

Trang 19

Hệ Thống Thiết Bị Hấp Phụ Nối Tiếp Số bậc cần thiết

 V k m  V

C C

log

Trang 20

Hệ Thống Thiết Bị Hấp Phụ Ngược Chiều

4

Chất hấp phụï

Chất hấp phụï đã sử dụng

Trang 21

Hệ Thống Thiết Bị Hấp Phụ Ngược Chiều

 Chất hấp phụ (CHP) đc 1 lần ở bậc cuối;

 CHPï chuyển động ngược chiều với NT;

 Tốn CHP ít hơn nhiều so với HT nối tiếp;

 Đắt tiền hơn và vận hành phức tạp hơn.

Trang 22

Hệ Thống Hấp Phụ Làm Việc Liên Tục

 Tháp làm việc nối tiếp nhau;

 Tháp cuối dùng để tái sinh chất hấp phụ.

 N/độ chất bị hấp phụ trong NT sau bậc n

1

n

d n

k

V

m k

C V

m k

C

Trang 23

 Liều lượng CHP đưa vào bậc cuối cùng:

.m n+1 - .m -  = 0

.

n

C V

C k

V k





Trang 24

 Số bậc n = K - 1

m V k

C

C V

m

k C

K

n n

log

 Tốc độ lọc  ng độ chất h/tan, ~ 2 – 6 m 3 /m 2 h;

 CHP dạng hạt có kích thước 1.5 – 5 mm.

Trang 25

Tái sinh chất hấp phụ

nhiệt độ 100 0 C, pH cao

Gia nhiệt đến 800 0 C ở áp suất khí quyển Sử dụng hóa chất

(Dung môi + chất bẩn)  Chưng cất

 Dung môi + Chất bẩn

Trang 26

Cơ Sở

Hạt > 10-4 mm

PP lý học

Hạt < 10-4 mm Tốn thời gian

XỬ LÝ BẰNG QT KEO TỤ TẠO BÔNG

Trang 27

T lắng & d hạt

Cơ Sở

Kích thước hạt (, mm) Loại hạt

Thời gian lắng với độ sâu lắng là 1 m

Trang 28

Thế điện động và điện tích bề mặt

đóng vai trò quan trọng

Trang 29

Kích thước

hạt (, mm) Số lượng hạt

Diện tích bề mặt (cm 2 )

Trang 30

Khuấy Trộn

 Thiết bị khuấy trộn cần:

 Tạo sự xáo trộn đều;

 Phân tán nhanh hóa chất trong bể.

 Các dạng thiết bị trộn

 Dạng tĩnh

Trang 31

Khuấy Trộn  Các dạng thiết bị trộn

 Dạng tĩnh

 Không có phần di động

 dễ vận hành và bảo dưỡng

Màng chắn/vách ngăn đặt trong bể

thay dổi hướng dòng chảy, gây xáo

Trang 32

KHUẤY BẰNG VÁCH NGĂN

Trang 33

Vách ngăn

Trang 34

 Khuấy bằng khí nén

 Khí nén đc thổi từ bộ khếch tán nhúng

chìm

 Gây sự xáo trộn d 2 trong bể.

 Khuấy cơ học

Dùng cánh khuấy (cánh quạt, chong chóng, turbine,…)

 Thời gian tiếp xúc từ 30 – 60 giây - 2

phút;

 Năng lượng cần thiết: G = 100-1000 s -1

Trang 35

C

 P : năng lượng, N/s;

 A : diện tích cánh khuấy, m 2 ;

  : khối lượng riêng của chất lỏng, kg/m 3 ;

 v : vận tốc cánh khuấy đối với chất lỏng,

Trang 36

Khuấy Trộn

từ bên ngoài vào t/tích nước V:

 G : gradient vận tốc, s -1 ;

 P : năng lượng cung cấp (N/s)

  : Độ nhớt động học của nước (NS/m 2 )

 V : Thể tích bể tạo bông (m 3 )

Trang 37

Khuấy Trộn

 Thời gian là thông số quan trọng  G.t

 t: thời gian lưu nước;

 G.t = 1x 10 4 - 1 x 10 5

 Vận tốc nước vào bể = 0,6 m/s;

 Vận tốc nước qua cửa thông = 1m/s.

Trang 38

Khuấy Trộn

G và HRT trong tbị keo tụ- tạo bông, XLNT

Khuấy trộn (Keo tụ)

Khuấy trộn nhanh trg qt lọc t/xúc < 1 – 5 s 1.500 – 7.500 Tạo bông

Quá trình tạo bông thường dùng

trong xử lý nước thải.

10 – 30 phút

20 – 80 Tạo bông trg qt lọc trực tiếp 2 – 10 phút 20 – 100

Tạo bông trg qtrình lọc tiếp xúc 2 – 5 phút 30 – 150

Trang 39

Tạo Bông

 Khuấy trộn = vách ngăn or cánh khuấy.

 Năng lượng khuấy trộn G = 20 – 50 s -1 ,

 Thời gian khuấy từ 30 – 60 phút.

 Độ sâu của bể tạo bông có thể chọn

như độ sâu bể lắng.

Trang 40

Tapered Floculation

G (s -1 )

t (s)

Vỡ bông cặn

Tapperel Flocculation

Trang 41

Quá trình tạo bông lý tưởng phải:

 Tạo bông nhanh ban đầu với G tương

đối cao;

 Giảm dần G để không phá vỡ bông

cặn đã hình thành.

Tapered Floculation

Trang 42

Năng lượng khuấy trộn

 Máy Khuấy Dạng Chân Vịt và Dạng Turbine

(Propeller and Turbine Mixers)

Trang 43

 D : Đường kính cánh khuấy;

 n : Vận tốc (vòng/s);

  : Tỷ trọng (kg/m 3 );

Trang 44

 Máy Khuấy Dạng Mái Chèo (Paddle Mixer)

 Vận tốc đỉnh của cánh khuấy: 0,6 - 0,9 m/s;

 Vận tốc này đủ để xáo trộn,

không làm vỡ bông cặn.

2

p

D D

v A

C

Trang 45

 Máy Khuấy Dạng Mái Chèo (Paddle Mixer)

2

3

p

D P

D

v A

C v

F

P       

Trang 46

 Máy Khuấy Dạng Tĩnh (Static Mixer)

P =  Q h

 P : Năng lượng tiêu tốn (kW);

  : Khối lượng riêng của nước (kN/m 3 );

 Q: Lưu lượng (m 3 /s);

 h : Tổn thất áp lực khi chất lỏng chuyển động qua thiết bị (m)

Trang 47

 Máy Khuấy Dạng Khí Nén (Pneumatic Mixer)

a

c a

a

P

P V

p

 P : Năng lượng tiêu tốn (kW);

 p a : áp suất khí quyển;

 V a : t/tích khng khí ở áp suất khí quyển (m 3 /s);

Trang 48

 Máy Khuấy Dạng Khí Nén (Pneumatic Mixer)

Cánh khuấy Chảy tầng Chảy rối Cánh chân vịt, 3 cánh, bước răng vuông 41,0 0,32 Cánh chân vịt, 3 cánh 43,5 1,00

Turbin, 6 cánh dạng mũi tên 71,0 4,00 Mái chèo phẳng, 6 cánh 36,5 1,70 Shrouded Turbin, 2 cánh cong 97,5 1,08 Shrouded Turbin với phân cố định 172,5 1,12

Trang 49

các ion của dung dịch thay thế những ion của chất trao đổi không hòa tan

Nhựa trao đổi ion

Nhựa cation axít mạnh, vd: chứa nhóm SO 3 H;

Nhựa cation axít yếu, vd: chứa nhóm COOH;

Nhựa cation đa chức với nhóm anion yếu & mạnh; Nhựa anion bazơ mạnh với nhóm R 3 N + ;

XỬ LÝ BẰNG QT TRAO ĐỔI ION

Trang 50

Cơ Chế

Điện tích dương + âm = 0

Cân bằng tỷ lượng

K B/A là hệ số lựa chọn

Trang 51

A B

A

B



Hệ số phân tách 

Trang 52

Động học

1 Chuyển các ion từ pha lỏng đến nhựa TĐ

2 Khuếch tán ion trong hạt

Dung Lượng Trao Đổi

Nhựa trao đổi ion meq/g nhựa khô meq/ml thể tích nhựa

Trang 53

SO 3 2

- SO 3 2

- SO 3 2 -

SO 3 2 -

Nguyên Lý Trao Đổi Ion

Trang 54

 Khi chất trao đổi ion gặp chất điện giải

Nguyên Lý Trao Đổi Ion

 Tác dụng trao đổi;

 Tác dụng nén ép:

•Nồng độ muối trong d 2 

 lớp khuếch tán bị nén ép

 ion ngược dấu lớp khuếch tán thành của lớp

hấp phụ

 phạm vi hoạt động của lớp khuếch tán trở

nên nhỏ.

Trang 55

Tính Năng Chất Trao Đổi Ion

 Tính Năng Vật Lý

 Hình thái : viên tròn;

 Cỡ hạt : 20 – 40 mesh

 Hạt lớn  tốc độ trao đổi chậm;

 Hạt nhỏ  tổn thất áp lực lớn;

 Hạt không đều  bít tắc khe, trở lực tăng,

Trang 56

 Tính Năng Vật Lý  Tỷ trọng

Khối lượng khô thực Thể tích thực của hạt nhựa

Trang 57

 Độ nở

 Độ liên kết càng nhỏ  độ nở càng lớn;

 CTĐ càng dễ điện ly  độ nở càng lớn;

 Dung lg trao đổi càng lớn  độ nở càng lớn;

 Nồng độ chất điện giải càng lớn

 áp suất thẩm thấu 

 lớp điện tích kép bị co lại  độ nở .

 Tính Năng Vật Lý

Trang 58

 Độ nở

Độ hydrat của ion có khả năng trao đổi càng lớn

bán kính hydrat lớn  độ nở càng lớn:

 Cation acid mạnh: H + > Na + > NH 4 + > K + > Ag +

 Anion bazờ mạnh: OH - > HCO 3 - ~ SO 4 2- > Cl

- R-Na  R-H  thể tích tăng 5%

 Qt trao đổi &ø hoàn nguyên  nở, ngót  vỡ hạt

Trang 59

 Tính chịu mài mòn: tổn thất < 3-7%/năm

 Tính hòa tan;

 Tính chịu nhiệt:

 Cationit: chịu được nhiệt độ > 100 0 C;

 Anionit kiềm mạnh: ~ 60 0 C;

Anionit kiềm yếu: ~ 80 0 C.

Trang 60

 Tính dẫn điện

 Khô: không dẫn điện;

 Aåm: dẫn điện tốt.

Trang 61

 Tính Năng Hóa Học

 Tính thuận nghịch;

 Tính acid, bazờ;

 Tính trung hòa, thủy phân

RSO 3 H + NaOH  RSO 3 Na + H 2 O

Trang 62

 Tính Năng Hóa Học  Tính lựa chọn:

Trang 63

D 2 đậm đặc  ảnh hưởng của ion:

* Cation acid mạnh R-SO 3 - :

Fe 3+ > Al 3+ > Ca 2+ > Mg 2+ > K + ~ NH 4 + > Na +

> H + > Li +

* Cation acid yếu R-COO - :

H + > Fe 3+ > Al 3+ > Ca 2+ > Mg 2+ > K + ~ NH +

Trang 64

 Tính lựa chọn của anionit:

OH - > SO 4 2- > NO 3 - > Cl - > HCO 3

- Dung lượng trao đổi

 Tổng dung lượng trao đổi;

 Dung lượng trao đổi cân bằng;

 Dung lượng trao đổi làm việc.

Trang 65

Nguyên lý trao đổi tháp cố định

Nước vào

Fe 3+

Ca 2+

Nước ra

Trang 66

Trao đổi ion làm mềm nước

Trang 67

Nước vào

Trang 68

Trang 69

Tiêu đề	Công Nghệ Xử Lý Nước Thải
Tác giả	Ts. Trần Thị Mỹ Diệu
Trường học	Đại Học Văn Lang
Chuyên ngành	Công Nghệ Xử Lý Nước Thải
Thể loại	Bài Giảng
Năm xuất bản	2005
Thành phố	Thành Phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	69
Dung lượng	516,5 KB