Báo cáo Thực hành Cơ sở Công Nghê Môi Trường

1.1.NỘI DUNG THÍ NGHIỆM  Xác định tần suất phân bố vận tốc lắng của các hạt lơ lửng trong nước và nước thải.  Xác định quá trình lắng trong cột.  Tính toán các thông số cơ bản phục vụ tính toán thiết kế bể lắng. 1.2.MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM 1.2.1.Mô hình cột lắng tĩnh lí thuyết Hình 1.1.Mô hình cột lắng tĩnh  Cao 2m  Mỗi van cách nhau : 20cm 1.2.2. Mô hình cột lắng trong thí nghiệm  Cao 2m;  Mỗi van cách nhau : 0.2m;  Van 6 cách van 5 : 0.25m (nối mặt bích);  Đường kính: 0.3m;  Lưu lượng máy bơm: 108Lphút. 1.2.3.Đặc điểm mẫu nước sử dụng trong phòng thí nghiệm Nước thải: đục và có cặn lơ lửng. 1.3.THIẾT BỊ, DỤNG CỤ  Mô hình cột lắng tĩnh;  Ly lấy mẫu;  Máy đo độ đục;  Nhiệt kế;  Đồng hồ bấm giây;  Thước đo;  Bộ lọc chân không;  Ống đong 100ml;  Giấy lọc sợi thủy tinh;  Tủ sấy 1050C;  Cân phân tích; 1.3.TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM 1.3.1.Chuẩn bị dụng cụ  Chuẩn bị bảng ghi số liệu;  Chuẩn bị các cốc lấy mẫu (ghi rõ thời gian lấy mẫu, đánh số thứ tự từ 1 đến 9 cho 9 van lấy mẫu);  Kiểm tra mô hình thí nghiệm: các van đóng (mở) như thế nào, vị trí lấy mẫu và đánh số thứ tự. 1.3.2.Vận hành mô hình thí nghiệm

Bài 1 QUÁ TRÌNH LẮNG1.1.NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

 Xác định tần suất phân bố vận tốc lắng của các hạt lơ lửng trong nước và nước thải

 Mỗi van cách nhau : 20cm

1.2.2 Mô hình cột lắng trong thí nghiệm

 Cao 2m;

 Mỗi van cách nhau : 0.2m;

 Van 6 cách van 5 : 0.25m (nối mặt bích);

 Đường kính: 0.3m;

 Lưu lượng máy bơm: 108L/phút.

1.2.3.Đặc điểm mẫu nước sử dụng trong phòng thí nghiệm

Nước thải: đục và có cặn lơ lửng

 Chuẩn bị bảng ghi số liệu;

 Chuẩn bị các cốc lấy mẫu (ghi rõ thời gian lấy mẫu, đánh số thứ tự từ 1 đến 9 cho 9van lấy mẫu);

 Kiểm tra mô hình thí nghiệm: các van đóng (mở) như thế nào, vị trí lấy mẫu và đánh

số thứ tự

1.3.2.Vận hành mô hình thí nghiệm

 Mở van ống đẩy;

 Tắt van mồi bơm Thử bơm, bơm chạy tốt => tắt bơm không mở van mồi

 Đóng van tuần hoàn để nước không chảy ngược về bể chứa;

 Mở máy bơm (Qmax = 108L/min)

 Bơm nước tới ½ cột lắng; mở van tuần hoàn khoảng 10  15 phút để nước được xáotrộn hoàn toàn, lấy mẫu nước ở 2 van bất kì đi đo độ hấp thu ở bước sóng 450nm, nếu độhấp thu của 2 mẫu nước đó bằng nhau thì khóa van tuần hoàn lại

 Khi thấy nước đầy, lấy mẫu ban đầu đo độ đục, SS, nhiệt độ ban đầu

 Tắt bơm, chờ 2 phút cho nước tĩnh và bắt đầu quá trình lắng (tính thời điểm t = 0).

 Bắt đầu tính thời gian lấy mẫu t =10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120 phút, lấy mẫu đo

độ đục Riêng mẫu tại van 5 (cách mặt nước 100cm) đo cả độ đục và SS

 Tại van 5 cách mặt nước 100cm đều đo cả độ đục và SS Ở van 5 đánh giá gần nhưchính xác mối tương quan giữa độ đục và SS vì nếu như lấy ở những van gần với mặtnước theo thời gian các hạt sẽ lắng độ đục và SS tại đó không thay đổi như vậy sẽ khôngxác định được mối tương quan đó Và vì không thể xác định được chính xác vị trí củavùng chứa cặn trong bể lắng nếu lấy mẫu SS ở van dưới thì hàm lượng SS và độ đục cũngkhông thay đổi

 Để tránh sai số phải lấy mẫu cùng lúc hoặc khoảng thời gian giữa 2 lần lấy mẫukhông đáng kể

 Mỗi lần lấy mẫu lấy một lượng vừa đủ (để xác định độ đục và SS) khi kết thúc thínghiệm mực nước còn lại trong cột lắng phải cao hơn van 1 (cách mặt nước 20cm) Lắcđều mẫu trước khi đo độ hấp thu

1.4.KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

1.4.1.Số liệu đo độ hấp thu

 Đo độ hấp thu của mẫu nước lấy ra từ cột lắng theo thời gian bằng máySpectrometric ở bước sóng 450 nm

 Tại thời điểm t = 0, Abs = 0.057

thành đám mây cặn lơ lửng Nước vẫn tiếp tục đi vào qua lớp cặn lơ lửng,các hạt cặn bé

bị giữ lại trong lớp này và kết quả càng về sau tốc độ lắng càng tốt nên độ đục giảm dầntheo thời gian

f(x) = 7.11 x − 61.08 R² = 0.98

Độ đục (NTU)

Hình 1.2.Biểu đồ thể hiện mối tương quan giữa độ đục và SS

Phương trình quy đổi độ đục thành SS: Y = 7.1104X – 61.081

Theo phương trình trên ta có bảng kết quả SS

( phút ) Van 1 Van 2 Van 3 Van 4 Van 5 Van 6 Van 7 Van 8 Van 9

SS

s  10 -4 (m/s)

SS

s  10 -4 (m/s)

SS

s  10 -4 (m/s)

SS

s  10 -4 (m/s)

S ( 10-4 m/s)  10-4 m/s)

Hình 1.3.Sự phân bố tần suất tích lũy của vận tốc lắng (đường cong p – s)

 Nhận xét: Từ đồ thị trên cho thấy đây là quá trình lắng tạo bông vì các đường cong p-sđều không trùng nhau (Quá trình lắng tạo bông xảy ra khi, trong quá trình lắng, các hạtdần dần kết hợp với những hạt khác tạo thành những cặn bông lớn hơn và lắng xuống Do

đó, vận tốc lắng của các hạt tăng dần theo độ sâu lắng)

1.4.5.Vẽ đường cong r – s

Bảng 1.2.Số liệu đường cong r – s.

Diện tích tích lũy (10 -4 )

r

Thời gian (phút)

Diện tích tích lũy (10 -4 )

r

Thời gian (phút )

Diện tích tích lũy (10 -4 )

r Thờigian (phút)

Diện tích tích lũy (10 -4 )

r

Thời gian (phút)

Diện tích tích lũy (10 -4 )

r

Thời gian (phút)

Diện tích tích lũy

Thời gian (phút)

Diện tích tích lũy (10 -4 )

Diện tích tích lũy (10 -4 )

Hình 1.4 Tỷ lệ khử các hạt có đường cong p – s như trình bày trong hình 1.3

 Nhận xét: Tỷ lệ khử cao nhất là 99% ở độ sâu 1.45m ÷ 1.85m với thời gian lưu nước là

Nếu lưu lượng cần xử lý là Q = 200(m3/h) và thời gian lưu nước là t0, ta có thể tích bể là:

V = Q.t0 = 200 (m3/h) × 2 (h) = 400 (m3)

Ta thiết kế cột trụ với chiều cao h = 9m với chiều sâu vùng lắng là H = 3m ( theo

TCXDVN51: chiều sâu tính toán của vùng lắng H lấy 2.7m – 3,8m; đường kính d lấy 4m – 9m)

d = 0.3m

h = 2m

V = 0.14m3

 = 2.52s

=>Thời gian lắng quá ngắn nên xáo trộn sẽ rất lớn => quá trình lắng không thể xảy ra

 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm và đề xuất khắc phục

 Nhận xét thí nghiệm

 Lần đầu thực hành mô hình thực tế nên chưa đủ kinh nghiệm nên dễ dẫn đến sai sótlàm cho sai số thí nghiệm khá nhiều

 Máy đo độ đục (spectrophotometric) chưa chuẩn xác làm ảnh hưởng đến kết quả thínghiệm (do sử dụng cuvet dự phòng).

 Việc lọc ít mẫu (100ml) có thể làm sai số SS

 Khi tính toán, việc làm tròn số cũng dẫn đến sai số

 Bình hút ẩm được mở ra liên tục làm cho mẫu giấy chưa hút ẩm chưa đủ thời gian

 Các yếu tố ảnh hưởng

 Do sự chênh lệch khối lượng riêng của hạt và khối lượng riêng của nước (ρs – ρw )nhỏ làm giảm vận tốc lắng làm cản trở quá trình lắng

 Việc xáo trộn mạnh làm mức độ chảy rối cao làm cho hiệu quả lắng giảm

 Việc lấy mẫu không đều về thể tích khiến các hạt lắng bị xáo trộn làm hiệu quả lắnggiảm

 Trong mô hình cột lắng tĩnh thì không có dòng chảy từ trên xuống để thúc đẩy sựhình thành các bông cặn nên hiệu quả lắng thấp hơn khi có dòng chảy đi xuống

 Quá trình lắng bị ảnh hưởng bởi mặt bích có giữ lại một phần cặn lơ lửng dẫn đến sai

số thí nghiệm

 Có thể do hạt nhẹ mà độ sâu lớp nước lớn nên có thể cần nhiều thời gian để lắng

 Các biện pháp khắc phục

 Cần lắp ống tuần hoàn ngập dưới mực nước

 Tăng nồng độ cặn trong mẫu khi tiến hành thí nghiệm

 Kiểm soát tốc độ dòng chảy thông qua hệ số Re

 Khi lấy mẫu cần tiến hành cùng lúc, cùng thể tích và mở van từ từ

 Nên lấy mẫu lọc SS cho đến khi không lọc được nữa

 Thao tác đo độ đục cần tiến hành nhanh chóng để tránh sai số

 Thao tác chuẩn bị và xử lí số liệu giấy lọc cần tiến hành đồng nhất

BÀI 2 THÍ NGHIỆM JARTEST

2.1 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

Để xác định những điều kiện tối ưu cho quá trình hình thành bông cặn có khả năng lắng tốt, cần tiến hành thí nghiệm khảo sát những yếu tố thích hợp đối với quá trình keo tụ baogồm :

 Đặc tính nước cần xử lý;

 pH;

 Loại chất keo tụ và liều lượng chất keo tụ tối ưu;

 Tốc độ khuấy trộn tối ưu;

 Thời gian phản ứng tối ưu

Các thông số trên có thể xác định một cách hiệu quả bằng thí nghiệm keo tụ tạo bông trong các beaker, gọi là thí nghiệm Jartest

Hình 2.1.Máy Jartest 2.2 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ

 Đo pH và độ đục ban đầu của mẫu nước.

 Khuấy đều mẫu nước trong bể chứa;

 Đong 100ml mẫu nước vào 4 beaker với cùng thể tích 1000ml;

 Điều chỉnh pH ở các beaker bằng dung dịch acid hoặc kiềm để có khoảng pH ở các beaker lần lượt là pH = 4, 6, 8, 10

 Đặt 4 beaker đặt vào máy Jartest Chỉnh máy để khuấy nhanh 100 vòng /phút;

 Cho vào cùng thời gian, 1ml (ít nhất dự kiến) chất keo tụ FeCl3 1%vào 4 beaker;

 Sau một phút khuấy nhanh (tính từ lúc cho phèn vào), điều khiển máy khuấy ở vận tốc 20 vòng/phút

 Khuấy chậm liên tục 15 phút, sau đó ngừng khuấy

X : độ hấp thu đo bằng máy Spectrometric ở bước sóng 450 nm (Abs).

Độ đục của mẫu ban đầu :

Abs = 1.45 > 0.21 => Độ đục của mẫu ban đầu > 64 NTU

Độ đục của mẫu sau lắng :

Beaker 1 : Abs = 0.006 => Y = 162.5  0.006 + 0.489 = 1.464 NTU

Beaker 2 : Abs = 0.001 < 0.002 => Độ đục  0

Beaker 3 : Abs = 0.008 => Y = 162.5  0.008 + 0.489 = 1.789 NTU

Beaker 4 : Abs = 0.004 => Y = 162.5  0.004 + 0.489 = 1.139 NTU

 Nhận xét

 Ở các beaker pH sau lắng thấp hơn pH trước

 pH tối ưu =5.64 vì ở pH này các hạt keo và cặn lơ lửng lắng tốt nhất nên độ đục có giá trị thấp nhất xấp xỉ bằng 0

Quan sát các mẫu trong quá trình làm thí nghiệm, ta thấy:

 Ở beaker 2 và 4: Bông cặn hình thành to, lắng tốt, mẫu nước trong được phân biệt rõ ràng với phần cặn lắng

 Beaker 1, 3: Bông cặn hình thành nhỏ dần, lắng chậm hơn,mẫu nước sau lắng vẫn còn hơi đục

 Giải thích

 Vì quá trình keo tụ các ion kim loại tự do kết hợp với các phân tử nước bằng phản

ứng thủy phân giải phóng ion H+ làm giảm pH của nước sau keo tụ

 Trị số pH của nước quá cao hay thấp đều đủ làm sắt hoà tan, khiến các ion Fe3+ tự dokết hợp với các phân tử nước theo phương trình phản ứng sau:

Fe(OH)3 + 3H+ ⇌Fe3+ + 3H2ONhư vậy pH giảm là do lượng H+ sinh ra từ chiều nghịch của phản ứng

=> Trị số pH là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình keo tụ, phải xác định pH

trước khi xác định các yếu tố khác

2.3.2 Thí nghiệm 2: Xác định liều lượng chất keo tụ tối ưu

Chọn lượng phèn (FeCl3 1%) cho vào các beaker lần lượt là 2ml, 4ml, 6ml, 8ml

Trình tự thí nghiệm:

Để tiết kiệm thời gian và hóa chất, xác định lượng chất chỉnh pH về pH tối ưu với liều

lượng phèn khác nhau vào mỗi beaker bằng cách:

Lấy 1 beaker cho vào 1000ml mẫu nước thải, đo pH ban đầu, cho vào beaker đó:

H2SO4 2N(ml)

pH tốiưu

Từ bảng trên ta xác định được liều lượng phèn, bazơ và acid tương ứng để hiệu chỉnh

dung dịch trong các beaker với liều lượng phèn khác nhau về pH tối ưu theo bảng sau:

STT(beaker) Thể tích

mẫu (ml)

Thể tíchphèn FeCl3

2%(ml)

Thể tích NaOH2N hiệu chỉnh Thể tích H2SO4

 Lấy 4 ống nghiệm khác đánh số 1, 2, 3, 4 Cho lần lượt vào đó:

Ống 1: 5 giọt NaOH 2N + 3 giọt H2SO4 2N

Ống 2: 10 giọt NaOH 2N + 4 giọt H2SO4 2N

Ống 3: 12 giọt NaOH 2N + 4 giọt H2SO4 2N

Ống 4: 14 giọt NaOH 2N + 12 giọt H2SO4 2N

 Đặt 4 beaker vào máy, khuấy khoảng 30s cho mẫu được xáo trộn đều.

 Tiếp theo cho đồng thời lượng phèn và lượng chất chỉnh pH ở các ống nghiệm tươngứng vào 4 beaker Bắt đầu tính thời gian

 Khuấy nhanh 100 vòng/phút trong vòng 1 phút

 Khuấy chậm 20 vòng/phút trong vòng 15 phút Tắt máy

X : độ hấp thu đo bằng máy Spectro ở bước sóng 450 nm (Abs)

Độ đục của mẫu sau lắng :

Beaker 1 : Abs = 0.002=> Y = 162.5  0.002 + 0.489 = 0.841 NTU

Beaker 2 : Abs = 0.004 => Y = 162.5  0.004 + 0.489 = 1.139 NTU

Beaker 3 : Abs = 0.002 => Y = 162.5  0.002 + 0.489 = 0.841 NTU

Beaker 4 : Abs = 0.001 < 0.002 => Độ đục  0

 Nhận xét

 Liều lượng chất keo tụ tối ưu = 8ml vì ở lượng chất keo tụ này độ đục có giá trị thấp nhất xấp xỉ bằng 0

 Quan sát thấy bông cặn to và mẫu nước trong được phân biệt rõ ràng với phần bùn lắng ở mẫu 1, 3 và 4 Mẫu 2 lắng chậm hơn 3 mẫu còn lại.

 Giải thích

 Khi cho phèn sắt vào, tinh thể phèn tan trong nước tạo màng hiđroxit lắng xuống kéotheo các hạt keo và chất rắn lơ lửng trong nước thải tạo thành các cặn lớn hơn và lắng xuống

 Lượng phèn tối ưu là lượng phèn có thể keo tụ được nhiều hạt keo và chất rắn lơ lửng nhất

=> Liều lượng chất keo tụ (FeCl3 1%) ảnh hưởng rất quan trọng tới quá trình keo tụ Nếu lượng phèn quá ít các hạt keo chưa được keo tụ nhiều => độ đục trong nước cao Nếu lượng phèn nhiều sẽ làm nước sau lắng bị nhiễm Fe3+ => phải xử lý nước sau lắng

2.3.3 Thí nghiệm 3: Xác định tốc độ khuấy trộn tối ưu

Xác định tốc độ khuấy chậm tối ưu

 Cho 1000(ml) mẫu nước vào 4 beaker;

 Lấy 4 ống nghiệm cho vào mỗi ống 8 ml FeCl3 (lượng phèn tối ưu)

 Lấy 4 ống nghiệm khác cho vào mỗi ống 14 giọt NaOH 2N + 12 giọt H2SO4 2N

 Đặt 1 beaker vào máy Mở máy khuấy với tốc 100 vòng/phút

 Cho đồng thời lượng phèn (tối ưu) và lượng chất chỉnh pH các beaker Tính thời gian

 Sau 1 phút chuyển sang chế độ khuấy chậm

 Thay đổi tốc độ khuấy nhanh trong khoảng 5 vòng/phút trong vòng 15 phút Tắt máy

 Để lắng 30 phút

 Đo lại pH, độ đục và độ kiềm của nước sau khi lắng

Lần lượt thực hiện tới các beaker 2, 3, 4 với tốc độ khuấy chậm lần lượt là 10 vòng, 20 vòng, 25 vòng

X : độ hấp thu đo bằng máy Spectro ở bước sóng 450 nm (Abs).

Độ đục của mẫu sau lắng :

Beaker 1 : Abs = 0.003=> Y = 162.5  0.003 + 0.489 = 0.9765 NTU

Beaker 2 : Abs = 0.002 => Y = 162.5  0.002 + 0.489 = 0.814 NTU

Beaker 3 : Abs = 0.001 < 0.002 => Độ đục  0

Beaker 4 : Abs = 0.004 => Y = 162.5  0.004 + 0.489 = 1.139 NTU

Nhận xét:

 Tốc độ khuấy chậm tối ưu đối với mẫu nước thải đã cho với lượng phèn và pH tối ưu

đã xác định ở các thí nghiệm trên bằng 25 (vòng/phút) vì ở tốc độ khuấy này giá trị độ đục có giá trị thấp nhất xấp xỉ bằng 0

 Nếu tốc độ khuấy trộn chậm quá thì các hạt keo ít được tiếp xúc với chất keo tụ để tạo thành bông cặn có khả năng lắng tốt mà vẫn còn lơ lửng trong nước làm độ đục của nước sau lắng cao

 Nếu tốc độ khuấy trộn quá nhanh các hạt keo sau khi tạo thành bông cặn với FeCl3

(chất keo tụ) bị phá vỡ làm độ đục trong nước sau lắng cao => hiệu quả xử lí kém

=> Tốc độ khuấy trộn ảnh hưởng quan trọng tới quá trình keo tụ.

2.3.4.Thí nghiệm 4: Thời gian phản ứng tạo bông tối ưu

Chọn thời gian tạo bông là 5 phút, 10 phút, 20 phút, 25 phút

Trình tự thí nghiệm:

 Cho 1000(ml) mẫu nước vào 4 beaker

 Đặt 4 beaker vào máy khuấy, chỉnh tốc độ 100 vòng/phút

 Cho đồng thời lượng phèn tối ưu bằng 8ml vào 4 beaker, và điều chỉnh pH về pH tối

ưu bằng (cách làm như thí nghiệm 3) Tính thời gian

 Sau 1 phút, chuyển sang tốc độ khuấy chậm 25 vòng/ phút (tốc độ khuấy chậm tối ưu)

 Sau 5 phút lấy beaker 1 ra, để lắng 30 phút

 Sau 10 phút (tính từ lúc chuyển sang tốc độ khuấy chậm) lấy beaker 2 ra, để lắng 30 phút

 Sau 20 phút (tính từ lúc chuyển sang tốc độ khuấy chậm) lấy beaker 3 ra, để lắng 30 phút

 Sau 25 phút (tính từ lúc chuyển sang tốc độ khuấy chậm) lấy beaker 4 ra, tắt máy Đểlắng 30 phút

 Đo lại pH, độ đục, độ kiềm của nước sau lắng

X : độ hấp thu đo bằng máy Spectro ở bước sóng 450 nm (Abs)

Độ đục của mẫu sau lắng :

Beaker 1 : Abs = 0.005=> Y = 162.5  0.005 + 0.489 = 1.3015 NTU

Beaker 2 : Abs = 0.004 => Y = 162.5  0.004 + 0.489 = 1.139 NTU

Beaker 3 : Abs = 0.002 => Y = 162.5  0.002 + 0.489 = 0.814 NTU

Beaker 4 : Abs = 0.003 => Y = 162.5  0.004 + 0.489 = 0.9765 NTU

Ở thí nghiệm 3 : với tốc độ khuấy chậm là 25 vòng/phút và thời gian khuấy chậm là 15

phút có độ đục của nước sau lắng xấp xỉ bằng 0 Vậy thời gian phản ứng tạo bông tối

ưu (thời gian khuấy chậm tối ưu) là 15 phút.

 Nhận xét:

 Qua bảng số liệu trên, ta thấy: thời gian khuấy trộn tối ưu = 15 (phút) vì ở thời gian này độ đục có giá trị thấp nhất xấp xỉ bằng 0

 Thời gian khuấy trộn càng lâu (với tốc độ khuấy tối ưu đã xác định) độ đục càng cao

vì các bông cặn bị phá vỡ thành các cặn nhỏ lơ lửng trong nước

=> Thời gian khuấy trộn cũng là một yếu tố rất quan trọng trong thí nghiệm keo tụ tạo bông Thời gian khuấy trộn tối ưu là thời gian đủ để bông cặn hình thành lớn nhất và lắngtốt nhất

Bài 3 QUÁ TRÌNH TRUYỀN KHÍ3.1.NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

 Cho 10L nước máy vào mô hình;

 Cân 0.63g Na 2 SO 3 và 0.063g CoCl 2 cho vào mô hình (tráng cốc đựng) để mẫu nước trong mô hình có nồng độ DO = 0, dùng xiphong rút nước cho vào chai và phân tích DO.Nồng độ oxy trong nước ở điều kiện phòng thí nghiệm là DO 7  8 mg/L Chọn DO

= 8 mg/L tính toán lượng Na2SO3 và CoCl2 cần để mẫu nước trong mô hình có nồng độ

DO = 0

DO = 8 mg/L => khối lượng oxy trong 10L nước (thể tích nước của mô hình)

 Nhận xét: Nồng độ oxy trong nước càng cao khả năng truyền khí càng giảm.

Xác định hệ số truyền khí K L a

KLa = 1

t ln

(C¿¿s−C0)(C s−C t) ¿ => ln (C¿¿s−C0)

Giai đoạn 1: Xác định tốc độ tiêu thụ oxi để khoáng hóa chất hữu cơ của vi sinh

 Đo DO ban đầu;

 Bật máy khuấy và đo DO theo thời gian đến khi DO không giảm được nữa

 Kết thúc giai đoạn 1

Giai đoạn 2: Xác định hệ số truyền khí đối với hỗn hợp bùn và nước.

 Bật máy thổi khí

 Đo DO theo thời gian đến khi DO bão hòa

 Tắt máy thổi khí, kết thúc giai đoạn 2

Giai đoạn 3: Xác định tốc độ tiêu thụ oxi trong quá trình hô hấp nội bào của vi sinh vật.

Hình 3.3.Biểu đồ khoáng hóa chất hữu cơ của vi sinh vật trong bùn

Nhận xét: trong giai đoạn khoáng hóa chất hữu cơ vi sinh vật sử dụng chất dinh dưỡng

(các chất hữu cơ trong nước thải)

CxHyOz + O2 Enzyme → CO2 + H2O + HTốc độ khoáng hóa chất hữu cơ giảm khi hàm lượng oxy hòa tan giảm

Trong giai đoạn này vì chỉ có quá trình khuấy trộn không sục khí nên vi sinh sẽ sử dụng

oxy hòa tan có sẵn trong hỗn hợp bùn cho đến khi hàm lượng oxy không giảm được nữa

(xấp xỉ bằng 0) Ở tại thời điểm t = 5 phút và t = 8 DO tăng là do trong quá trình đo DO,

oxy bên ngoài khuếch tán vào

Giai đoạn 2: Xác định hệ số truyền khí KLa

2.01

2.23

2.91

3.4

4.61

4.83

5.16

5.87

6.446.42

ra chậm hơn so với sự truyền khí vào nước sạch do trở lực sơ cấp khi truyền qua lớp phimlỏng, hai là lượng oxy hòa tan trong nước một phần tiếp tục được vi sinh vật tiêu thụ

 So sánh đường cong DO – t trong nước sạch và trong hỗn hợp bùn

Sự khác nhau giữa đường cong DO-t trong trường hợp thí nghiệm với mẫu nước sạch và mẫu nước có chứa bùn hoạt tính (giai đoạn 2):

 Đối với quá trình truyền khí vào mẫu nước sạch nồng độ oxy hoà tan trong nước

tăng nhanh theo thời gian khi sục khí và đến khi đạt mức bão hoà ở thời điểm t = 55 phút thì không tăng nữa

 Đối với quá trình truyền khí vào mẫu bùn (ở giai đoạn 2) thời gian bão hòa nhanh

hơn và nồng độ oxy bão hòa cũng thấp hơn

Nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch lớn hơn trong bùn vì trong bùn luôn có một lượng

vi sinh vật hiếu khí nhất định luôn cần oxy cho quá trình phân giải chất hữu và quá trình

đó cứ diễn ra trong điều kiện có oxy làm giảm lượng oxy bão hòa

 Xác định hệ số truyền khí K L a đối với hỗn hợp bùn

(C s−C t) ¿ và x = t, ta có phương trình (1)  y = ax, với a = KLa

Tốc độ truyền khí trong nước sạch lớn hơn tốc độ truyền khí trong hỗn hợp bùn vì oxy là

khí ít hòa tan phải chịu trở lực sơ cấp để truyền qua lớp phim lỏng (theo lý thuyết 2 lớp

phim) và đối với quá trình truyền khí vào hỗn hợp bùn các phân tử oxy ngoài việc phải

chịu trở lực của nước còn phải chịu trở lực của các hạt bùn

Giai đoạn 3: Tốc độ tiêu thụ oxy cho quá trình hô hấp nội bào

Hình 3.6 Biến thiên DO trong quá trình tiêu thụ oxy hô hấp nội bào

Nhận xét: Trong giai đoạn hô hấp nội bào không sục khí nhưng thực hiện quá trình

khuấy trộn thì giá trị DO giảm dần theo thời gian đến giá trị DO giảm xuống đến mức thấp nhất sẽ ngừng lại bởi vì trong quá trình khuấy trộn oxi trong nước đã bị các vi sinh vật tiêu thụ

Các phân tử hữu cơ  CO2 + H2O + ATPn

Trong điều kiện không có chất hữu cơ thì vi khuẩn sẽ trải qua quá trình hô hấp nội bào hay là tự oxy hóa sử dụng chính bản thân chúng làm nguyên liệu

C5H7O2N + 5O2 → 5CO2 + NH3 + 2H2O + năng lượng

 Xác định tốc độ tiêu thụ oxy trong quá trình hô hấp nội bào

Tốc độ tiêu thụ oxy trong quá trình hô hấp nội bào:

rm (mg/L.h) = KLa (phút-1)  60 (Cs – Ct) (mg/L)

Nhận xét: đối với hệ vi sinh vật hiếu khí trong điều kiện lượng oxy giảm dần chúng bắt

đầu quá trình phân hủy nội bào Tốc độ hô hấp nội bào càng nhanh khi hàm lượng oxy trong nước càng thấp Tuy nhiên hàm lượng oxy không bao giờ bằng 0

 Xác định tốc độ tiêu thụ oxy đặc biệt

BÀI 4 QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI ION4.1.NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

 Xác định dung lượng của nhựa trao đổi cation;

 Xác định hệ số lựa chọn và hệ số phân tách

4.2.THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT

Dụng cụ, thiết bị

 1 cột trao đổi ion;

 1 bình đựng dung dịch cần trao đổi;

 20 beaker đựng nước sau khi trao đổi ion;

4.3.TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM

4.3.1 Thí nghiệm xác định dung lượng nhựa trao đổi cation

 Xác định thể tích và khối lượng nhựa cho vào cột

Trình tự thí nghiệm

 Dùng ống đong 250ml, lấy 250ml lượng nước cất vào ống đong, sau đó đổ nước từ

từ nước trong ống đong vào 2/3 cột (đánh số (1) trên cột), ghi lại thể tích nước còn lạitrong ống đong Thể tích nước cho vào cột Vnước = Vban đầu (250 ml)  Vcòn lại (trong ốngđong)

 Cân nhựa R – Na+ (cân cả cốc đựng) m1 Cho từ từ lượng nhựa vào cột (đã chứanước có thể tích xác định ở trên) đến khi lượng nhựa trong cột bằng 2/3 cột nước ban đầu(vạch (1)), lượng nước dâng lên cao hơn mức (1) đánh số (2)

 Xả nước trong cột từ vạch (2) đến vạch (1) Đo lượng nước xả ra đó là thể tích củanhựa chiếm chỗ

 Cân lại cốc đựng nhựa sau khi cho đủ lượng nhựa vào cột m2 Khối lượng nhựa chovào cột trao đổi mnhựa = m2 – m1

 Trong quá trình cho nhựa vào cột trao đổi cần lưu ý nhựa phải luôn luôn ngập trongnước, không được có bọt khí

Kết quả thí nghiệm

 Thể tích nước trong cột

Vnước = Vban đầu  Vcòn lại = 250 – 150 = 100 ml

 Khối lượng nhựa cho vào cột:

mnhựa = m1 – m2 = 176.73 – 110.98 = 65.75 g

Trong đó: m1: khối lượng cốc và khối lượng nhựa (mcốc = 56.73g; mnhựa = 120g)

m2: khối lượng cốc và nhựa còn lại sau khi cho nhựa vào bằng 2/3 cộtnước ban đầu

 Thể tích nhựa chiếm chỗ bằng thể tích xả nước từ vạch (2) đến vạch (1):Vnhựa = 70ml