NGHIÊN cứu QUÁ TRÌNH xử lý nước THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÔNG KEO tụ HOÁ học

Mục đích thí nghiệm Xác định hàm lợng tối u các chất keo tụ thiên nhiên trong quá trình xử lý n ớc thải chứa các chất hoạt động bề mặt và các chất tạo màu.. Khi cho các chất keo tụ vào n

Thí nghiệm chuyên đề: CÔNG NGH”CÔNG NGH ệ MÔI TRƯờNG”CÔNG NGH

NGHIÊN CứU QUá TRìNH Xử Lý NƯớc THảI BằNG PHƯƠNG PHáP ĐÔNG KEO Tụ HOá HọC

PHầN I:XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHẤT KEO TỤ TỐI ƯU

1 Mục đích thí nghiệm

Xác định hàm lợng tối u các chất keo tụ thiên nhiên trong quá trình xử lý n ớc 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 ph ơng pháp phổ biến và tỏ ra có hiệu quả để xử lý n ớc thải có chứa nhiều chất hữu cơ, vô cơ không tan hoặc khó phân huỷ và có chứa nhiều chất hoạt động bề mặt(nh nớc thải dệt

nhuộm)

Những chất keo tụ th ờng đợc sử dụng là phèn nhôm(Al2(SO4)3.18H2O), phèn sắt II(FeSO4.7H2O), phèn sắt III(FeCl3.6H2O)

Khi cho các chất keo tụ vào n ớc, chúng sẽ phân ly tạo thành các hydroxyt ít tan là các trung tâm keo tụ hút các hạt chất bẩn, các chất lơ lửng, và các chất keo bởi vì trong n ớc thải, các hạt này th ờng mang điện, do đó cơ chế hút sẽ dựa vào các lực t ơng tác, lực điện tạo thành những bông keo tụ lớn hơn và dễ dàng bị loại ra khỏi n ớc nhờ quá trình lắng

Phơng trình tạo thành các trung tâm keo tụ

Al2(SO4)3+6H2O=2Al(OH)3+3H2SO4

FeSO4+2 H2O=Fe(OH)2+H2SO4

FeCl3+3H2O=Fe(OH)3+3HCl

Các axit tạo ra trong quá trình thuỷ phân có thể đ ợc trung hoà bằng kiềm hoặc sữa vôi

Đối với mỗi loại phèn, có dải pH tối u

 6,5-8,5 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, thiết bị đo pH, thiết bị xác định

COD, máy so màu UV

4 Hoá chất: Phèn Al có nồng độ 5%, các hoá chất xác định COD.

5 Tiến hành thí nghiệm

 Về nguyên tắc, thời gian tiến hành thí nghiệm không quá 4h sau khi lấy mẫu

 Điều chỉnh pH=6,5-8,5 Vì trong bài thí nghiệm sử dụng phèn Al Thực

tế trong bài thí nghiệm không phải điều chỉnh pH

 Đổ nớc thải vào 6 cốc 800 ml Bổ sung chất keo tụ (phèn Al) nồng độ

từ 100-700mg/l Chú ý đổ phèn Al cùng lúc vào cả 6 cốc

 Cho thiết bị khuấy trộn làm việc với vận tốc nhanh 200v/phút trong 35 giây, sau đó khuấy trộn chậm 40v/phút trong 5 phút

 Ngừng khuấy trộn, cho n ớc thải lắng trong cốc, quan sát quá trình tạo bông

 Tiến hành đo pH của n ớc thải sau khi xử lý

 Lọc nớc thải sau xử lý bằng giấy lọc vào ống nghiệm để làm COD và

đem

so màu So màu ở b ớc sóng 456,8nm

6 Tính toán

 Hiệu suất khử theo COD

% 100

x COD

COD COD

vao

ra vao

COD







 Hiệu suất khử màu

% 100

x Domau

Domau Domau

vao

ra vao

mau







7 K ế t q u ả t h í n g h i ệ m

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 Sau xử

lý

Trớc

xử lý Sau xử

lý

Trớc

xử lý xử lý Sau

1 0 0 6,80 6,82 96 86 10,4 2539 2394 5,7

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

8 Kết luận

 Nhận thấy kết quả thí nghiệm thu đ ợc nh trên là vẫn có sai số Nớc thải đầu vào và n ớc thải ở cốc 1(không cho phèn Al) sai khác nhau

Sai số trong quá trình phân tích COD là lớn, có thể là gây sai số trong quá trình lấy hoá chất, và trong quá trình phân tích

 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 n ớc giảm mạnh

 Quan sát quá trình thí nghiệm, nhận thấy: Sau khi khuấy và để cho lắng, nhận thấy ở các cốc có bổ sung chất keo tụ, quá trình tạo bông sảy ra rất nhanh và rõ ràng, các hạt bông nhanh chóng lắng xuống mang theo các hạt chất bẩn và khử màu khiến cho phần n ớc phía trên

độ màu giảm hẳn

 Từ số liệu thu đợc từ bảng và theo tính toán ta có kết luận về làm lợng phèn Al tối u là ở mẫu 5 L ợng phèn cho vào: 5ml t ơng ứng 312,5 mg/l

PHẦN II: XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA SỮA VễI

1 Mục đích thí nghiệm

Xác định ảnh hởng của sữa vôi đối với quá trình xử lý n ớc thải bằng phơng pháp đông keo tụ với chất keo tụ phèn Al

2 Cơ sở lý thuyết

Sữa vôi chính là dung dịch Ca(OH)2 quá bão hoà, đợc tạo ra khi hoà tan vôi sống vào H2O Bản chất sữa vôi là một chất keo tụ, do đó có tác dụng xử

lý nớc thải nh phèn Al, Fe Đồng thời sữa vôi có các hạt nhỏ, các hạt này có tác dụng tăng c ờng các trung tâm keo tụ Hiệu suất quá trình tăng do tác dụng cộng hởng giữa sữa vôi và phèn Al Sữa vôi còn có tác dụng ổn định pH của môi trờng

Nhợc điểm:

- Trong thực tế xử lý n ớc thải công nghiệp không cho đ ợc nhiều sữa vôi vì sẽ tạo ra nhiều bùn

- Làm cho pH môi tr ờng tăng cao Do đó th ờng sử dụng để xử lý n ớc thải có pH thấp nh nớc thải mạ Trong quá trình xử lý n ớc thải mạ, sữa vôi còn hỗ trợ cho quá trình chuyển hoá Cr+6 thành Cr+3

- Trong thực tế, việc sử dụng sữa vôi phụ thuộc vào: Yêu cầu khách hàng, kỹ thuật công nghệ, yêu cầu về chính trị xã hội

3 Hoá chất

Dung dịch phèn Al 5%, dung dịch sữa vôi 2,5%, hoá chất làm COD

4 Trình tự thí nghiệm

 Đổ nớc thải vào 6 cốc của thiết bị khuấy trộn đến vạch 800ml và tiến hành khuấy trộn nhanh 200v/phút sau 35 giây và khuấy trộn chậm 40v/ phút trong 5 phút

 Cùng lúc khuấy trộn bổ sung vào 6 cốc cùng một l ợng phèn Al tối u và vào mỗi cốc các l ợng sữa vôi khác nhau

 Ngừng khuấy trộn để cho n ớc thải lắng trong cốc, quan sát quá trình tạo bông

 Tiến hành đo pH của n ớc thải sau khi xử lý

 Lọc nớc thải sau xử lý bằng giấy lọc vào ống nghiệm để làm COD và

đem so màu So màu ở b ớc sóng 456,8nm

5 Kết quả thí nghiệm

bình

phản

ứng

Thể

tích

sữa vôi

cho

vào,

ml

Nồng

độ sữa vôi, mg/l

pH COD, 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

7 Kết luận

 Thực tế quan sát nhận thấy: Sau khi bổ sung phèn Al và sữa vôi, tiến hành khuấy và để cho lắng trong cỗc Nhận thấy, tạp chất lơ lửng nhanh chóng tạo thành các bông keo và lắng xuống rất nhanh

 Gía trị pH ban đầu không nằm trong khoảng pH tối u của phèn Al(6,5-8) nhng khi cho sữa vôi vào thì pH tăng lên, chứng tỏ sữa vôi trung hoà lợng H+ sinh ra trong quá trình và do đó làm tăng hiệu suất của quá trình xử lý

 Tuy nhiên nhìn vào bảng kết quả ta thấy các số liệu đo đạc và tính toán là thiếu chính xác Hiệu suất khử độ màu giảm dần (trớc khi tiếp tục tăng) trong khi hiệu suất khử COD biến thiên không đều

 Sau khi bổ sung sữa vôi thì hiệu suất xử lý theo COD gỉam không

đáng kể, độ màu thì giảm rõ rệt, sau đó ta thấy nếu cứ tiếp tục tăng hàm lợng sữa vôi thì COD lại tăng, hiệu qủa xử lý lại gỉam, đồng thời làm tăng độ màu của n ớc sau xử lý Điều này rất vô lý Nguyên nhân là

do mắc sai sô trong thao tác tiến hành thí nghiệm và phân tích các chỉ tiêu COD, độ màu Do có nhiều sai số nên ta không xác định đ ợc lợng sữa vôi tối u

Phần iii: xác định hàm l ợng 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 n ớc thải chứa các chất hoạt động bề mặt và chất tạo màu Xác định hàm l ợng chất tạo bông tối u khi sử dụng riêng rẽ trong quá trình xử lý

2 Cơ sở lý thuyết

- Chất trợ tạo bông PAA hay còn gọi là chất trợ lắng thực chất là các hợp chất cao phân tử có phân tử l ợng rất lớn Khi cho vào n ớc, PAA sẽ dễ dàng bám các hạt chất bẩn vào và chìm xuống rất nhanh

- Chất trợ tạo bông có 3 dòng: dòng các hạt nhựa tích điện âm, d ơng và trung hòa

- PAA: polyacryamin Tr ớc khi sử dụng cần ngâm PAA trong n ớc trong 1 tuần, tạo thành một dịch nhầy

- Các hợp chất có tính chất t ơng tự nh PAA: Gelatin(keo da trâu), tinh bột…Tuy nhiên sử dụng PAA là tốt nhất.Tuy nhiên sử dụng PAA là tốt nhất

- Trong thực tế xử lý n ớc thải, PAA chỉ đ ợc sử dụng trong những tr ờng hợp cụ thể Đặc biệt đối với n ớc thải có thời gian l u lâu thì không dùng PAA vì PAA là chất gây mùi sau khi phân huỷ N ớc thải sẽ bị thối

3 Hóa chất

 Phèn Al 5%

 Dung dịch PAA 0,2%

 Các hoá chất khác

4 Trình tự thí nghiệm.

 Đổ nớc thải vào 6 cốc của thiết bị khuấy trộn, đến vạch 800ml và tiến hành khuấy trộn nhanh 200v/phút sau 35(30-40) giây, sau đó giảm tốc

độ còn 40v/phút trong khoảng 3 phút Bổ sung cùng lúc vào các cốc l -ợng phèn Al theo nh bảng

 Khuấy trộn nhanh với tốc độ >100v/phút ở các cốc đã bổ sung chất tạo bông trong thời gian 30 giây , sau đó giảm tốc độ khuấy trộn 40v/phút trong 3 phút, và bổ sung vào mỗi cốc l ợng PAA nh bảng.(Chú ý do

dung dịch PAA rất nhớt nên ta bổ sung vào cốc trực tiếp bằng pipét

 Ngừng khuấy trộn để cho n ớc thải lắng trong cốc, quan sát quá trình

tạo bông

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

5 Kết luận:

Qua quá trình quan sát ta nhận thấy:

 Bài thí nghiệm này không tiến hành đo đạc và phân tích các thông số

nh pH, COD, độ màu nên không thấy rõ đ ợc 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 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 th

-ớc bông trong trờng hợp này lớn hơn rất nhiều Bông keo có kích th -ớc lớn, 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 L ợng bùn tạo thành cũng lớn hơn so vơi hai tr -ờng 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

 Tuy nhiên còn có một l ợng bông keo không lắng đ ợc nổi lên trên bề mặt của cốc Nguyên nhân có thể là do quá trình keo tụ không tốt nên không loại đợc những tạp chất có phân tử l ợng nhỏ nên chúng kết hợp với PAA và nổi lên trên mặt n ớc