XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÔNG – KEO TỤ HOÁ HỌC

Mục đích thí nghiệm: Xác định hàm lợng tối u chất keo tụ thiên nhiên trong quá trình xử lý nớc thải chứa các chất hoạt động bề mặt và các chất tạo màu.. Kết quả quan sát quá trình đông-k

Trang 1

Báo cáo thí nghiệm chuyên đề

XỬ Lí NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐễNG – KEO TỤ HOÁ HỌC

Bài 1: xác định lợng chất keo tụ tối u

1 Mục đích thí nghiệm:

Xác định hàm lợng tối u chất keo tụ thiên nhiên trong quá trình xử lý nớc thải chứa các chất hoạt động bề mặt và các chất tạo màu

2 Cơ sở lý thuyết:

Phơng pháp đông keo tụ là một trong những phơng pháp phổ biến để xử lý nớc thải mà đặc biệt là nớc thải ngành dệt nhuộm Trong thực tế, những chất keo tụ thờng

đ-ợc sử dụng là Al2(SO4)3.18H2O, FeSO4.7H2O, FeCl3 6H2O

Khi sử dụng các muối nhôm và sắt làm chất đông keo tụ, chúng sẽ phân ly trong nớc tạo thành các hiđroxit ít tan, những hiđroxit này sẽ hấp phụ các chất lơ lửng cũng

nh các chất keo, tạo thành những bông keo tụ lớn hơn dễ dàng tách ra khỏi nớc nhờ quá trình lắng

Al2(SO4)3 + 6H2O → 2Al(OH)3 ↓ + 3H2SO4 FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3 ↓ + 3HCl FeSO4 + 2H2O → Fe(OH)2 ↓ + H2SO4 H2SO4 và HCl tạo ra trong quá trình thuỷ phân có thể trung hoà bằng sữa vôi hay các bazơ khác

Bản chất của quá trình là hấp phụ Các hạt chất bẩn trong nớc là các hạt rắn hữu cơ, vô cơ mang điện Lực hấp phụ phụ thuộc vào lực tơng tác tĩnh điện của các chất trong dung dịch Các hiđroxit tạo ra trở thành các trung tâm hút bắt chất bẩn trong nớc Các trung tâm này lớn dần lên tạo thành các bông Các bông này va chạm với nhau và với các hạt chất bẩn khác trong dung dịch, kích thớc tăng lên và lắng xuống đáy Phơng pháp này đợc ứng dụng để xử lý nớc thải khó phân huỷ sinh học và còn đợc sử dụng để

xử lý nớc cấp

Để quá trình xử lý đạt hiệu quả cao nhất, đông keo tụ phải đợc tiến hành ở những vùng pH tối u Bằng thực nghiệm đã xác định đợc rằng để đạt đợc hiệu quả xử lý cao nhất thì pH phải nằm trong khoảng:

• 6,5 – 8 đối với Al2(SO4)3.18H2O

• 7 – 8,5 đối với FeCl3 6H2O

• 9 – 9,5 đối với FeSO4.7H2O

3 Dụng cụ thí nghiệm:

- Bộ khuấy trộn Paddle stirret

Trang 2

- pH meter

- Đồ dùng thí nghiệm để xác định COD

- Spectrophotometer UV1201 để xác định độ màu

- Pipet, cốc thuỷ tinh, bình tam giác

4 Hoá chất:

Chất keo tụ sử dụng ở đây là phèn nhôm: Hoà tan một lợng Al2(SO4)3.18H2O trong bình định mức 1 lít với 300-500 ml nớc cất, đun nóng để làm tan tinh thể, để nguội và định mức thành 1 lít Dung dịch thu đợc có nồng độ dao động từ 5-10%

5 Tiến hành thí nghiệm:

- Xác định các thông số ban đầu của nớc thải COD, pH, độ màu

- Đổ nớc thải vào 6 cốc của thiết bị khuấy trộn đến vạch 800 ml Bổ sung chất keo tụ đã biết vào từng cốc (từ cốc 1 đến cốc 6) với hàm lợng tăng dần

- Cho thiết bị khuấy trộn làm việc ở tốc độ cao (200 vòng/phút) trong thời gian

30 giây, sau đó tiến hành khuấy trộn chậm (40 vòng/phút) trong 5 phút

- Ngừng khuấy trộn, để dung dịch lắng và quan sát quá trình tạo bông

- Lấy mẫu trong từng cốc của thiết bị khuấy trộn để xác định COD, pH, độ màu

6 Phơng pháp tính toán:

6.1 Hiệu suất xử lý theo COD:

1

2

1− ì

COD

COD COD

, %

COD1: COD của nớc thải trớc khi xử lý, mg/l

COD2: COD của nớc thải sau khi xử lý, mg/l

6.2 Hiệu suất khử màu:

1

2

Domau

Domau Domau

%

Độ màu1: Độ màu của nớc thải trớc khi xử lý, Pt-Co

Độ màu2: Độ màu của nớc thải sau khi xử lý, Pt-Co

7 Kết quả thí nghiệm:

Thời gian và tốc độ khuấy trộn giai đoạn I: 200 vòng/phút, trong 30 giây

Thời gian và tốc độ khuấy trộn giai đoạn II: 40 vòng/phút, trong 5 phút

Trang 3

TT

bình

phản

ứng

Thể

tích

chất

keo

tụ

cho

vào,

ml

Nồng

độ chất keo tụ, mg/l

suất

xử lý theo COD,

%

Độ màu, Pt-Co Hiệu

suất khử màu,

% Trớc

xử lý xử lý Sau Trớc xử lý xử lý Sau xử lý Trớc xử lý Sau

Đồ thị biểu diễn sự biến thiên COD và độ màu của quá trình xử lý

8 Nhận xét kết quả thí nghiệm:

Kết quả thí nghiệm nh trên chắc chắn còn có nhiều sai số

Nớc thải trong cốc 1 (sau xử lý) có những sai số với nớc thải đầu vào mặc dù không cho phèn nhôm Do vậy, có thể nói rằng thao tác tiến hành thí nghiệm là cha chuẩn xác Việc tiến hành phân tích COD gặp sai số khá lớn Sai số này có thể do khi sử dụng pipét để lấy hoá chất và mẫu nớc thải để phân tích COD Hiệu suất xử lý cao có thể do sai số phân tích hoặc vì là thí nghiệm nên điều kiện trong phòng thí nghiệm đợc

Trang 4

duy trì tốt Giá trị COD của nớc thải đầu vào và của bình thứ nhất (không cho chất keo tụ) chênh lệch nhiều, do đó có thể thấy sai số do phân tích COD là khá lớn

Giá trị pH giảm dần phù hợp với lý thuyết: do phản ứng thuỷ phân của phèn trong nớc giải phóng H+ làm pH của nớc giảm mạnh

Kết quả quan sát quá trình đông-keo tụ: Khi tiến hành cho chất keo tụ là phèn nhôm vào bình phản ứng và khuấy nhanh, ta có thể thấy rõ bông keo hình thành rất nhanh, kích thớc bông không lớn lắm và độ đồng đều của bông là nh nhau Do lợng phèn lấy không chênh lệch quá nhiều giữa các bình nên rất khó quan sát đợc sự thay đổi kích thớc bông ở các bình Sau khi tiến hành khuấy chậm và để lắng, quan sát bằng mắt

có thể thấy rõ quá trình lắng nhanh và tăng dần từ bình 2 đến 6 Lớp nớc ở phía trên không còn màu xanh mà có màu hồng nhạt Để có thể thấy đợc sự tăng hàm lợng bùn lắng qua từng bình phản ứng phải tiến hành đo thể tích bùn lắng dới đáy Tuy nhiên, do hàm lợng chất keo tụ cho vào thay đổi không nhiều nên lợng bùn tạo ra biến thiên không lớn Mặt khác, với bình phản ứng (dung tích 1000ml) có tiết diện rộng nên rất khó xác định chính xác thể tích bùn lắng Do đó, nhóm thí nghiệm không xác định thể tích bùn lắng đợc của quá trình đông-keo tụ

Nhìn vào kết quả thí nghiệm ta thấy: ở 3 bình cuối cùng, giá trị COD không thay

đổi còn 2 bình cuối cùng, độ màu không thay đổi nhiều Do đó có thể kết luận hàm lợng chất keo tụ tối u trong thí nghiệm trên là lợng phèn nhôm cho vào bình 5: 5ml ứng với nồng độ chất keo tụ là 312,5 mg/l Với hàm lợng chất keo tụ nh trên, hiệu suất khử COD (89,6%) và hiệu suất khử màu (97%) là chấp nhận đợc

Bài 2: Xác định ảnh hởng của sữa vôi

1 Mục tiêu:

Xác định ảnh hởng của sữa vôi đối với quá trình xử lý nớc thải bằng phơng pháp

đông keo tụ hoá học với chất keo tụ là phèn nhôm

Ca(OH)2 là chất keo tụ nh Al2(SO4)3.18H2O, FeSO4.7H2O, FeCl3 6H2O Do đó, hiệu suất của quá trình đông keo tụ sử dụng chất keo tụ là muối sắt hoặc muối nhôm sẽ tăng khi bổ sung sữa vôi với hàm lợng nhất định Ngoài ra, hiệu suất của quá trình cũng tăng do tác dụng cộng hởng giữa hiđroxit sắt (hiđroxit nhôm) với sữa vôi Hơn thế nữa, sữa vôi còn là tác nhân để ổn định pH của môi trờng

Trang 5

- pH meter

4 Hoá chất:

- Chất keo tụ sử dụng ở đây là phèn nhôm: Hoà tan một lợng Al2(SO4)3.18H2O trong bình định mức 1 lít với 300-500 ml nớc cất, đun nóng để làm tan tinh thể, để nguội và định mức thành 1 lít Dung dịch thu đợc có nồng độ dao động

từ 5-10%

- Dung dịch Ca(OH)2: sữa vôi: nghiền nhỏ và hoà tan 1 g CaO đã đợc tôi ở nhiệt

độ 9000C trong khoảng thời gian 5 giờ thành 1 lít Dung dịch này phải đợc bảo quản trong điều kiện không tiếp xúc với không khí và phải thờng xuyên kiểm tra lại nồng độ

- Đổ nớc thải vào 6 cốc của thiết bị khuấy trộn đến vạch 800 ml Bổ sung vào từng cốc (từ cốc 1 đến cốc 6) hàm lợng chất keo tụ tối u đã xác định trong bài

1 và sữa vôi với hàm lợng tăng dần

30 giây, sau đó tiến hành khuấy trộn chậm (40 vòng/phút) trong 5 phút

- Ngừng khuấy trộn, để dung dịch lắng và quan sát quá trình tạo bông

1

2

1− ì

COD

COD COD

, %

1

2

Domau

Domau Domau

%

Trang 6

Hàm lợng chất keo tụ tối u: 312,5 mg/l pH của nớc thải đầu vào=7,3

TT

bình

phản

ứng

Thể tích

sữa vôi

cho vào,

ml

Nồng

độ sữa vôi, mg/l

Hiệu suất

xử lý theo COD,

%

Độ màu, Pt-Co Hiệu suất

khử màu,

%

Trớc

xử lý xử lý Sau xử lý Trớc xử lý Sau

Đồ thị biểu diễn sự biến thiên COD và độ màu của quá trình xử lý

Nhìn vào bảng kết quả ta thấy các số liệu đo đạc và tính toán là rất thiếu chính xác Hiệu suất khử độ màu giảm dần trong khi hiệu suất khử COD biến thiên không đều

Trang 7

ở bình 1, chỉ cho hàm lợng phèn tối u là 312,5 mg/l mà không cho sữa vôi thì hiệu suất khử COD là77,6%; khử màu là 92% Kết quả này cũng không giống kết quả bài 1 (ở bình số5) Nh vậy là sai số khá lớn

pH ban đầu của nớc thải không nằm trong khoảng tối u Tuy nhiên, theo kết quả của nhóm thí nghiệm cùng thời gian, giá trị pH vẫn nằm trong khoảng tối u đối với phèn nhôm (6,5-8) Giá trị pH sau đó tăng dần do lợng sữa vôi cho vào đã trung hoà H+ sinh

ra Nh vậy, sữa vôi có vai trò ổn định pH của quá trình đông-keo tụ đồng thời làm tăng hiệu suất của quá trình xử lý

Nhìn kết quả ta cũng thấy so với chỉ dùng phèn nhôm thì sữa vôi cũng có tác dụng rất tốt lên quá trình keo tụ Tuy nhiên, đáng lẽ hiệu suất xử lý khi có sữa vôi phải

đạt cao hơn nữa và phải lớn hơn hiệu suất xử lý tối u của bài 1 Nhng vì sai số lớn nên kết quả thí nghiệm không thể hiện rõ rệt ảnh hởng của sữa vôi đến quá trình keo tụ có sử dụng phèn nhôm Hiệu quả xử lý màu cũng giảm so với bài 1 Điều này là vô lý Theo

dự tính, hiệu suất khử COD và độ màu khi cho sữa vôi kết hợp với phèn nhôm phải tăng lên rồi sau đó giảm dần và đạt cân bằng do quá trình hấp phụ của bông keo đã đạt đến trạng thái cân bằng nên một lợng d sữa vôi cũng ảnh hởng đến hiệu suất xử lý Nếu theo

nh kết quả của bài thí nghiệm này thì không sử dụng sữa vôi (giống nh bài trớc) sẽ cho hiệu suất xử lý cao hơn Nh vậy là sai Do kết quả thí nghiệm không đáng tin cậy nên trong bài thí nghiệm số 2 này, tác dụng của sữa vôi đối với quá trình keo tụ sử dụng chất keo tụ là phèn nhôm không đợc rõ ràng

Hiệu suất xử lý của quá trình khi bổ sung sữa vôi vào nớc thải là thấp hơn so với khi chỉ dùng phèn nhôm Vì vậy không xác định đợc hàm lợng sữa vôi tối u

Nguyên nhân gây nên sai số ở đây chủ yếu là do thao tác tiến hành thí nghiệm Các thao tác phân tích COD, độ màu đòi hỏi phải rất chính xác và cẩn thận Mặt khác,

sự thay đổi các giá trị COD, độ màu giữa các bình phản ứng là không đáng kể Do đó, chỉ cần một sơ suất nhỏ cũng dẫn đến sai số lớn của kết quả thí nghiệm Có thể kết luận rằng, với kết quả nh trên, chắc chắn thao tác thí nghiệm đã có sai sót lớn Với kết quả thí nghiệm nh vây không xác định đợc hàm lợng sữa vôi tối u

Trang 8

Bài 2: Xác định hàm lợng tối u chất keo tụ

và chất trợ tạo bông khi kết hợp sử dụng chúng

trong quá trình đông keo tụ

1 Mục đích thí nghiệm:

Xác định hàm lợng tối u chất keo tụ và chất trợ tạo bông khi kết hợp sử dụng chúng trong quá trình xử lý nớc thải chứa các chất hoạt động bề mặt và các chất tạo màu Xác định hàm lợng chất tạo bông tối u khi sử dụng riêng rẽ trong quá trình xử lý

Để hiệu quả quá trình lắng các hyđroxit nhôm và sắt đã hấp phụ chất hoạt động

bề mặt cũng nh chất màu trong nớc thải có thể sử dụng các hợp chất cao phân tử – chất trợ tạo bông Hàm lợng chất keo tụ tối u sẽ giảm khi bổ sung chất tạo bông

- pH meter

4 Hoá chất:

- Chất keo tụ sử dụng ở đây là phèn nhôm: Hoà tan một lợng Al2(SO4)3.18H2O trong bình định mức 1 lít với 300-500 ml nớc cất, đun nóng để làm tan tinh thể, để nguội và định mức thành 1 lít Dung dịch thu đợc có nồng độ dao động

từ 5-10%

- Dung dịch 0,1% polyacrylamine (PAA) - chất tạo bông dạng tơng tác anion

- Đổ nớc thải vào 6 cốc của thiết bị khuấy trộn đến vạch 800 ml Bổ sung vào cốc 1 hàm lợng chất keo tụ tối u và vào các cốc còn lại ẵ lợng chất keo tụ tối -u

Trang 9

30 giây, sau đó tiến hành khuấy trộn chậm (40 vòng/phút) trong 5 phút Sau đó tiến hành bổ sung chất tạo bông với lợng tăng dần vào các cốc 2, 3, 4, 5, 6

t-ơng ứng

- Khuấy trộn các cốc đã bổ sung chất tạo bông trong khoảng 30 giây với tốc độ cao (200 vòng/phút), sau đó tiến hành khuấy trộn chậm (40 vòng/phút) trong 5 phút

- Ngừng khuấy trộn, để dung dịch lắng và quan sát quá trình tạo bông và lắng

1

2

1− ì

COD

COD COD

, %

1

2

Domau

Domau Domau

%

Độ màu2: Độ màu của nớc thải sau khi xử lý, Pt-Co

Nồng độ phèn nhôm (mg/l) 312,5 156,25 156,25 156,25 156,25 156,25

Bài thí nghiệm này không tiến hành đo đạc và phân tích các thông số nh pH, COD, độ màu nên không thấy rõ đợc ảnh hởng của PAA (chất trợ tạo bông) đến quá trình xử lý Tuy nhiên, khi quan sát bằng mắt quá trình tạo bông và lắng, nhận thấy rất

Trang 10

rõ vai trò của PAA đến quá trình tạo bông và lắng So với khi chỉ sử dụng phèn nhôm và khi có bổ sung sữa vôi thì kích thớc bông trong trờng hợp này lớn hơn rất nhiều Bông keo có kích thớc lớn, từ 4-5mm và quá trình lắng diễn ra rất nhanh Đặc biệt, có thể thấy rất rõ sự tăng dần của tốc độ lắng từ bình 1 đến bình 6 Lợng bùn tạo thành cũng lớn hơn

so vơi hai trờng hợp trớc Nếu có thể tiến hành phân tích các thông số COD, độ màu thì

sẽ nhận thấy rõ hơn sự thay đổi hiệu suất xử lý khi sử dụng PAA

Định dạng
Số trang	10
Dung lượng	88,5 KB