Chủ đề Chất rắn trong nước

Cụm từ solids đề cập đến lượng của vật chất rắn còn lại trong một mẫu nước sau khi sấy khô hoặc đốt cháy ở nhiệt độ xác định. Một số tính chất của chất rắn có thể được xác định là: tổng số, hòa tan, lơ lửng, lắng, cố định và bay hơi. Sự khác biệt giữa chất rắn hòa tan và lơ lửng trong nước được thực hiện bằng phương pháp lọc. Chất rắn trong nước ko đc mong muốn vì nhiều lí do. Nó làm giảm chất lượng nước uống, chất lượng nước tưới tiêu và mục đích công nghiệp. Nước có hàm lượng chất rắn cao sẽ yêu cầu xử lí cơ học và hóa học dẫn đến chi phí xử lí cao. Hơn nữa, mức độ cao của các chất rắn trong nước tăng tỉ trọng nước, ảnh hưởng đến sự điều hòa áp suất thẩm thấu của các sinh vật nước ngọt và giảm độ tan của khí (ví dụ 0 2). Chất rắn lơ lửng trong nước thải không được xử lí có thể dẫn đến bùn bị đọng lại tạo điều kiện yếm khí nước mặt.

ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG Lớp 10CMT

CHẤT RẮN TRONG NƯỚC

GVHD: Tô Thị Hiền

Nhóm 2A:

Nguyễn Trí Vũ Anh 1022014 Tiêu Kim Anh 1022015 Võ Thị Kim Anh 1022017 Dương Ngọc Thanh 1022259 Đinh Xuân Vượng 1022360

Mục lục:

4.2.1.Giới thiệu

4.2.2 Phương pháp

4.2.3.Tổng chất rắn (TS)

4.2.4 Tổng rắn hòa tan (TDS)

4.2.5 Chất rắn lơ lửng (SS)

4.2.6 Chất rắn cố định và chất rắn dễ bay hơi

4.2.7.Chất rắn lắng

4.2.1.Giới thiệu

Cụm từ solids đề cập đến lượng của vật chất rắn còn lại trong một mẫu nước sau khi

sấy khô hoặc đốt cháy ở nhiệt độ xác định Một số tính chất của chất rắn có thể được xác định là: tổng số, hòa tan, lơ lửng, lắng, cố định và bay hơi Sự khác biệt giữa chất rắn hòa tan và lơ lửng trong nước được thực hiện bằng phương pháp lọc Chất rắn trong nước ko

đc mong muốn vì nhiều lí do Nó làm giảm chất lượng nước uống, chất lượng nước tưới tiêu và mục đích công nghiệp Nước có hàm lượng chất rắn cao sẽ yêu cầu xử lí cơ học

và hóa học dẫn đến chi phí xử lí cao Hơn nữa, mức độ cao của các chất rắn trong nước tăng tỉ trọng nước, ảnh hưởng đến sự điều hòa áp suất thẩm thấu của các sinh vật nước ngọt và giảm độ tan của khí (ví dụ 0 2) Chất rắn lơ lửng trong nước thải không được xử lí có thể dẫn đến bùn bị đọng lại tạo điều kiện yếm khí nước mặt

Các nguồn chính của chất rắn trong nước tự nhiên là nước, mưa và gió xói mòn bề mặt đất Xói mòn do nước rõ rệt ở các vùng ẩm và bán ẩm với trận bão lớn hoặc mùa mưa kéo dài (ví dụ như ở vùng khí hậu gió mùa) Xói mòn do gió phổ biến trong vùng khô hạn (ví dụ như đồng cỏ Mỹ, thảo nguyên nhiệt đới) Chất rắn, có nguồn gốc từ đất, làm giảm độ trong của nước, ức chế quá trình quang hợp và cuối cùng dẫn đến tăng trầm tích đáy, giảm độ sâu của hồ, ao và sông ngòi Sau này có thể làm tăng tần suất và mức

độ nghiêm trọng của lũ lụt

Nước thải đô thị và công nghiệp chứa các chất rắn ô nhiểm từ các nguồn nước thải sinh hoạt nước thải đường bộ và các quy trình công nghiệp Không giống như các nguồn khác nêu trên của các chất rắn trong nước tự nhiên, các chất rắn có thể được loại bỏ từ các nhà máy xử lý nước thải lượng chất rắn trong nước tăng đồng nghĩa với việc giảm chất lượng nước Trong bùn cặn hầu hết chất rắn tồn tại dưới dạng huyền phù Nồng độ chất rắn trong nước thải cần xử lí được đưa trong bảng 4.5

Phân tích chất rắn lơ lững cực kì hữu ích trong việc đánh giá các vùng nước ô nhiễm Nó được sử dụng rộng rãi để xác định ảnh hưởng của nước thải trong nước và đánh giá hiệu quả của các quá trình xử lý nước Việc xác định các chất rắn lắng cũng rất quan trọng trong việc phân tích nước thải.trước đây người ta dựa vào tổng chất rắn để xác định mức độ ô nhiểm trong nước thải, ngày nay người ta phân tích hàm lượng BOD COD để đánh giá mức độ ô nhiễm đó chính xác hơn nhiều

Tổng nồng độ hòa tan trong một số vùng biển được cho trong bảng 4.6

Figure 4.3 Analysis scheme for solids in water SETS = settleable solids, TS = total

solids, TDS = total dissolved solids, SS = suspended solids, FDS =fixed

dissolved solids, VDS = volatile dissolved solids, FSS =fixed suspended

solids, VSS = volatile suspended solids, TFS = total fixed solids, TVS = total

volatile solids

(Adapted from "Water Quality Characteristics, Modelling, Modification",

G Tchobaoglous and E D Schroeder, Addison-Wesley, Reading, MA,

1985)

SETS(settleable solids) = chất rắn có thể lắng,

TS(total solids) = tổng rắn

TDS(total dissolved solids)= tổng rắn hòa tan

SS(suspended solids) = rắn lơ lửng

FDS(fixed dissolved solids) = rắn hòa tan cố định

VDS( volatile dissolved solids) = rắn hòa tan bay hơi

FSS(fixed suspended solids) = rắn lơ lửng cố định

VSS(volatile suspended solids) = rắn lơ lửng bay hơi

TFS( total fixed solids) = tổng rắn cố định

TVS(total volatile solids) = tổng rắn bay hơi

4.2.2 Phương pháp

Chương trình quan trắc xác định các chất rắn được minh họa như Hình 4.3 và liên quan đến việc đốt nóng và làm bay hơi mẫu với trọng lượng không đổi ở nhiệt độ nhất định Nhiệt độ mà tại đó các dư lượng nước đc sấy khô hoặc đốt cháy xác định phân loại chung của các loại rắn:

 Tổng chất rắn khô ở 103-105 "C

 Tổng số chất rắn hòa tan sấy khô ở 180±20C

 Tổng chất rắn lơ lửng sấy khô ở 103-105 0C

 Chất rắn cố định và bay hơi trong nước thải bốc cháy tại 550±50 0C

3 phương pháp đầu thích hợp cho việc xác định chất rắn trong nước uống, nước mặt

và nước muối, cũng như trong nước và nước thải công nghiệp trong phạm vi lên đến 20

000 mg L-I Phương pháp cuối cùng phù hợp cho việc xác định chất rắn trong trầm tích, cũng như nguyên liệu sản xuất rắn và nửa rắn trong nước và xử lý nước thải lắng chất rắn được xác định thể tích bằng phễu Imhoff

4.2.2.1 Xử lý và bảo quản mẫu

Sử dụng chai nhựa hoặc thủy tinh để thu thập mẫu và phân tích càng sớm càng tốt sau khi lấy Nếu mẫu phải được lưu trữ trước khi phân tích lưu trữ trong một tủ lạnh ở 4

oC để giảm thiểu phân hủy vi sinh của chất rắn

4.2.3.Tổng chất rắn (TS)

4.2.3.1 Phương pháp

Mẫu nước đem bốc hơi trong một đĩa có khối lượng biết trước và sấy khô ở 105 0C Khối lượng đĩa tăng so với đĩa trống chính là tổng chất rắn

4.2.3.2 Dụng cụ

 Đĩa bay hơi: sứ, bạch kim, thủy tinh cao silic (ví dụ:Vycor), thép không gỉ hoặc nhôm Đĩa tốt nhất làm bằng bạch kim hoặc Vycor Các loại đĩa bằng sứ không được khuyến khích do có xu hướng bị mất trọng lượng Tuy nhiên, vẫn có thể được sử dụng

nếu các vật liệu khác không có sẵn Bát đĩa bạch kim không có sẵn trong nhiều phòng thí nghiệm do chi phí cao

 Hút ẩm

 Lò sấy

 Cân phân tích, có thể cân đến 0,1 mg

4.2.3.3 Các bước

 Làm sạch đĩa bốc hơi bằng nước cất và đốt trong lò ở 105 0C trong 1 giờ Lưu trữ trong bình hút ẩm và cân ngay lập tức trước khi dùng Đo chính xác thể tích (100-500ml) của mẫu và chuyển sang đĩa bốc hơi đã cân trước đó Bốc hơi đến khô trong lò với nhiệt

độ có sẵn ở 105 0C Thông thường mất khoảng 6 giờ nhưng nước khoáng hóa cao có thể lâu hơn

 Nếu khối lượng mẫu vượt quá kích thước đĩa, thêm phần kế tiếp vào một đĩa cùng loại sau khi bay hơi Lấy đĩa ra khỏi lò và làm nguội trong máy hút ẩm Cân đĩa trên một cân phân tích tới 0,1 mg

 Tính toán tổng chất rắn như sau:

TS (mg L -1 ) = 1000 x (M t – M d )/V

Với Mt là khối lượng của các đĩa + dư lượng khô (mg),

Md là khối lượng của đĩa (mg) và V là thể tích mẫu (ml)

ghi chú:

1 Nước khoáng cao từ các vùng khô hạn và bán khô hạn với lượng đáng kể canxi, magiê, clorua hoặc dạng sulfat có tính hút ẩm nên cần làm khô lâu, hút ẩm hiệu quả và cân nhanh chóng

2 Để có kết quả chính xác lặp lại chu kỳ làm khô và cân nặng cho đến khi khối lượng thu được không đổi (± 0,5 mg)

4.2.4 Tổng rắn hòa tan (TDS)

4.2.4.1 Phương pháp:

Các mẫu nước được lọc qua một bộ lọc sợi thủy tinh tiêu chuẩn, và phần lọc được bốc hơi đến khô trong một dĩa đã cân và sấy khô ở 180o C"Sự gia tăng trọng lượng so với khi đĩa trống là tổng rắn hòa tan

4.2.4.2 Vật liệu

-Tương tự như tại mục 4.2.3

- Phễu buchner và bình hút hoặc lọc Millipore

-Giấy lọc sợi thủy tinh Whatman GF / C, hoặc tương tự

-Bếp cách thủy

4.2.4.3 Quy trình thực hiện

 Sấy đĩa bay hơi trong lò ở180oC trong 1 giờ.Làm nguội trong bình hút ẩm, đem cân

 Đo chính xác một thể tích (100-500 ml) của hỗn hợp mẫu, cho qua giấy lọc bằng

hệ thống lọc

 Rửa sạch bất kỳ chất rắn còn lại từ xy lanh đo, với ba lần liên tiếp, mỗi lần 10 phần mL nước phòng thí nghiệm thông qua rửa bằng cách loc

 Chuyển dịch lọc vào dĩa đã cân trước đó, cho bốc hơi và làm khô bằng bếp cách thủy Nếu khối lượng phần lọc vượt quá dung lượng dĩa cân, thêm liên tiếp các phần vào những dĩa giống nhau sau khi bốc hơi

 Làm khô trong ít nhất 1 giờ trong bình hút ẩm rồi đem cân Tính tổng chất rắn hòa tan (TDS) bằng cách sử dụng phương trình tương tự như trong mục 4.2.3

Ghi chú

1 Dư lượng được làm khô ở 180 oC sẽ mất gần như tất cả nước

2 Nước khoáng tinh khiết cao từ các vùng khô hạn và bán khô hạn có chứa

nồng độ cao của canxi, clorua, magiê hoặc thành phần sulfate

có thể hút ẩm nên yêu cầu làm khô kéo dài, hút ẩm hiệu quả và cân nhanh chóng Mẫu bicarbonate cao có thể làm khô kéo dài ở 1800C để đảm bảo chuyển đổi hoàn toàn

bicarbonate thành cacbonat

3 Đối với công việc cần chính xác, lặp lại các quá trình làm khô, sấy và cân đối với tổng chất rắn

4.2.5 chất rắn lơ lửng (SS)

4.2.5.1 Phương pháp

Mẫu nước được lọc bằng giấy lọc đã cân trước phần lọc được làm khô ở 150OC và cân lại khối lượng chất rắn lơ lửng tính bằng sự tăng khối lượng giấy lọc

4.2.5.2 Vật liệu

- Tương tự như tại mục 4.2.4

4.2.5.3 Quy trình thực hiện

 Rửa sạch bộ lọc trong ngăn chứa ra bằng ống hút với lượng nhỏ nước phòng thí nghiệm

 Lấy giấy lọc ra, thay bằng dĩa nhôm hoặc thép không rỉ và làm khô trong lò ở 105

0C trong 1 giờ Làm mát trong bình hút ẩm và đem cân

 Lặp lại việc sấy khô, hút ẩm và cân cho đến khi trọng lượng thu được không đổi hoặc cho đến khi khác biệt ít hơn 0,5 mg

 Thay thế giấy lọc trong thiết bị lọc và làm ẩm bằng nước trong phòng thí nghiệm

Đo chính xác một thể tích mẫu nước dung dịch (100-500 ml) và lọc

 Rửa sạch bất kỳ chất rắn còn lại từ các xi lanh đo với 3lần liên tiếp ,10 mL nước trong phòng thí nghiệm và cho chảy qua giấy lọc

 Tháo giấy lọc và làm khô trong lò ở 105 0C trong 1 giờ Làm nguội trong bình hút ẩm và đem cân

Tính chất rắn lơ lửng(SS) như sau:

 SS mg L ( / ) 1000 (  � Mt  Mb) / V

Trong đó: Mt là khối lượng của giấy lọc sau khi lọc mẫu (mg),

Mb là khối lượng của giấy lọc trước khi lọc mẫu (mg)

V là khối lượng mẫu (mL)

Bạn cũng có thể xác định chất rắn lơ lửng bởi sự khác biệt từ đo tổng chất rắn trong không lọc (tức tổng chất rắn) và lọc mẫu (tức là tổng chất rắn hòa tan) thu được trong mục 4.2.3 và 4.2.4, tương ứng:

Tổng chất rắn lơ lửng = Tổng chất rắn - Tổng chất rắn hòa tan

4.2.6 Chất rắn cố định và chất rắn dễ bay hơi

4.2.6.1 Phương pháp: Đưa mẫu vào lò nung đốt cháy ở 550oC Chất rắn còn lại sau khi nung là chất rắn cố định và lượng chất rắn mất đi là chất rắn dễ bay hơi Trọng lượng hao hụt trong quá trình nung là do chuyển đổi chất hữu cơ thành CO2 và H2O

4.2.6.2 Các loại vật liệu

Như các mục 4.2.3; 4.2.4 và 4.2.5

Lò nung

4.2.6.3 Tiến trình thực hiện:

Điều chỉnh nhiệt độ ở 550oC Đặt đĩa mẫu vào lò nung trong 1h Bảo quản trong bình

hút ẩm và cân ngay lập tức trước khi dùng (xác định được giá trị M tổng chất rắn cố định

hoặc chất rắn hòa tan cố định) Nếu xác định chất rắn lơ lững cố định và bay hơi, đốt giấy lọc ở 550oC trong lò nung 15 phút Để nguội trong bình hút ẩm và cân (xác định được giá

trị M chất rắn lơ lửng cố định)

Tiến hành xác định tổng chất rắn và chất rắn hòa tan như được mô tả trong mục 4.2.3

và 4.2.4, tương tự, dùng các đĩa mẫu được chuẩn bị theo các trình tự trên và xác định chất rắn lơ lửng theo mục 4.2.5 sử dụng giấy lọc chuẩn bị như trên Những bước trên mang lại

giá trị M b trong phương trình dưới đây

Đốt các đĩa có lượng dư thu được từ tổng chất rắn (Phần 4.2.3), tổng chất rắn hòa tan (Phần 4.2.4) và chất rắn lơ lửng từ giấy lọc (phần 4.2.5) trong lò nung trong 1h Làm nguội một phần trong nhiệt độ phòng thí nghiệm, sau đó chuyển và bình hút ẩm làm nguội Cân ngay khi đĩa mẫu đã được làm nguội ở nhiệt độ phòng( được giá trị Ma) Thực hiện việc tính toán như sau:

Chất rắn dễ bay hơi (mg L-1) = 1000 x (Mb – Ma)/V

Chất rắn cố định (mg L-1) = 1000 x (Ma – M)/Y

Mb là trọng lượng của đĩa (hoặc giấy lọc) + trọng lượng chất thải trước khi đốt (mg)

Ma là trọng lượng của đĩa (hoặc giấy lọc) + trọng lượng còn lại sau khi đốt (mg)

M là trọng lượng của dĩa (hoặc giấy lọc)

V là thể tích mẫu (mL)

Các sai sót có thể xảy ra trong quá trình thực hiện đối với chất rắn bay hơi là do mất chất trong quá trình sấy Sai sót đáng kể phát sinh khi xác định nồng độ chất rắn đễ bay hơi ở nồng độ thấp mà có mặt các chất rắn cố định

4.2.7 Chất rắn lắng

4.2.7.1 Phương pháp

Lắng chất rắn được xác định bằng thể tích, sau khi các chất rắn được lắng bởi trọng lực

4.2.7.2 Vật liệu

Nón Imhoff (xem hình 4.4) hoặc đo xilanh (500 ml hoặc 1L)

4.2.7.3 Tiến trình thực hiện: Lắc mẫu và đổ 1L vào trong nón Imhoff Sau đó để các

chất rắn tự lắng trong vòng 45 phút sau đó dùng đũa thủy tinh gạt nhẹ thành nón Để lắng thêm 15 phút sau đó đọc trực tiếp thể tích của chất rắn lắng từ thước chia độ

4.2.7.4 Lựa chọn tiến trình Nếu nón Imhoff không có sẵn trong phòng thí nghiệm,

bạn có thể sử dụng quy trình thay thế sau Lắc mẫu và đổ khoảng 500 mL vào xilanh 1L

để yên trong 1h Sau đó, cẩn thận hút 250 mL chất lỏng nằm ở khoảng giữa và trên mặt nước, đảm bảo không làm ảnh hưởng đến cặn lắng Xác định các chất rắn lơ lửng trong chất lỏng thất thoát trong quá trình trong mục 4.2.5 Việc này sẽ xác định được SS trong phương trình dưới đây Tính toán lượng chất rắn lắng (mg L-1) từ sự chênh lệch giữa chất rắn lơ lửng (SS) trước khi lắng và sau khi lắng (SSs):

Lượng chất rắn lắng (mg L-1) = SS - SSs

Câu hỏi:

1 Có những loại chất rắn nào có thể xác định trong nước?

- Có 8 loại chất rắn thường được xác định trong nước là:

- Tổng rắn ( total solids.TS)

- Tổng chất rắn hòa tan (Total disolved solids TDS)

- Chất rắn hòa tan vô cơ (Fixed dissolved solids FDS)

- Chất rắn hòa tan dạng hữu cơ( Volatide dissilved solids VDS)

- Chất rắn lơ lửng (SS)

- Chất rắn vô cơ lơ lửng (Fixed suspended solids (FSS)

- Chất rắn hữu cơ lơ lửng (VSS)

- Chất rắn có thể lắng được (SETS)

2 Nguồn gốc sai số và biến đồi trong phân tích chất rắn?

- Các phản ứng hóa học xảy ra trong nước

- Sự tương tác giữa nước với vật liệu chứa khi lấy mẫu

- Cách bảo quản và lấy mẫu, cũng như thời gian cũng ảnh hưởng đến việc phân tích chất rắn

- Tính chất của nước: chẳng hạn như nước có chứa nhiều chất rắn dễ bay hơi thì sai số càng cao

- Các bước của quá trình phân tích : cân, hút ẩm không đủ thời gian, nhiệt độ tủ sấy

3 Mối quan tâm về môi trường đối với chất rắn trong nước thải và nước tự nhiên.

* Đối với chất rắn trong nước thải:

Hàm lượng chất rắn trong nước thải ảnh hưởng đến việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải, các đường ống phải được thiết kế hợp lý nhằm tránh sự tương tác giữa chất rắn

và đường ống, tránh gây tắc nghẽn đường ống, hoặc gây hư hại vật liệu của đường ống Đối với nước có hàm lượng chất rắn cao sẽ đòi hỏi các biện pháp xử lý tiên tiến hơn,hoặc kết hợp nhiều biện pháp nhằm tránh thải lượng chất rắn quá lớn hoặc độc hại ra môi trường

* Đối với nước tự nhiên.

Chất rắn làm giảm độ trong của nước, ức chế quá trình quang hợp và cuối cùng dẫn đến tăng trầm tích đáy, giảm độ sâu của hồ, ao và sông ngòi Sau này có thể làm tăng tần suất và mức độ nghiêm trọng của lũ lụt

4 Tại sao những loại khác nhau của chất rắn được quan tâm trong việc kiểm soát hoạt động của nhà máy xử lý nước thải.

- Vì các loại chất rắn khác nhau sẽ có cách xử lý khác nhau, chẳng hạn các chất rắn có kích thước lớn có thể sử dụng song chắn rác để loại khỏi dòng thải, các chất rắn có kích thước nhỏ hơn được loại bỏ bằng các phương pháp khác như tuyển nổi, huyền phù…

- Các loại chất rắn khác nhau sẽ có thể tồn động gây hư hỏng các thiết bị xử lý,nên cũng cần được kiểm soát chặt chẽ

- Ngoài ra còn còn phụ thuộc vào nguồn tiếp nhận nước thải ra có yêu cầu như thế nào về hàm lượng chất rắn trong nước thải

5.Nguồn của chất rắn trong nước tự nhiên và nước thải

* Trong nước tự nhiên