Liều lượng hóa chất được tính toán theo các thời kỳ trong năm phụ thuộc vào chất lượng nguồn nước thô và sẽ được điều chỉnh chính xác khi vận hành nhà máy sao cho hàm lượng hóa chất còn lại trong nước sau xử lý nằm trong phạm vi cho phép.
4.3.1. Xác định hàm lượng chất keo tụ
Trong điều kiện kinh tế nước ta hiện nay thì việc sử dụng phèn nhôm để keo tụ là hợp lý nhất vì phèn nhôm sản xuất được ngay trong nước ( 2 cơ sở sản xuất thuộc khu công nghiệp Việt Trí và Tân Bình) ngoài ra phèn nhôm còn dễ vận chuyển, bảo quản và pha chế đơn giản. Nên việc sử dụng phèn nhôm là hợp lý nhất.
Đặc điểm kỹ thuật của phèn nhôm.
Công thức hóa học: Al2(SO4)3.18H20
Khối lượng riêng 1,1 – 1,4 t/m3
Độ hòa tan: 335 g/l
Chức năng trong công nghệ xử lý nước.
Được sử dụng với mục đích là keo tụ tạo bông cặn.
Vị trí pha: bể trộn cơ khí.
Xác định hàm lượng phèn được tính như sau.
Theo hàm lượng cặn (xử lý nước đục)
Bảng 4.4: Liều lượng phèn để xử lý nước
Hàm lượng cặn (mg/l) Liều lượng phèn không chứa nước dùng để xử lý nước đục (mg/l)
Đến 100 25 – 35
101-200 30 – 40
201 – 400 35 – 45
401 – 600 45 – 50
601 – 800 50 – 60
801 – 1.000 60 – 70
1.001 – 1.500 70 – 80
(Nguồn: TCXDVN 33:2006, mục 6.11, bảng 6.3)
Ứng với hàm lượng cặn C = 25 mg/l, thì liều lượng phèn không chứa nước dùng để xử lý nước đục là P1= 25 ÷ 35 mg/l.
Theo độ màu ( xử lý nước có mầu) Theo TCXDVN 33:2006 mục 6.11.
P2 = 4√M =4√262 = 64,7 65(mg/l) Trong đó:
Pp: Liều lượng phèn tính theo sản phẩm không ngậm nước.
M: Độ màu của nguồn nước tính bằng độ theo độ thang màu Platin-Côban.
Do nước vừa có độ đục, vừa có màu lên hàm lượng phèn được lấy trong giá trị lớn nhất. PP = max(P1,P2), ta chọn Pp= 65 mg/l.
4.3.2. Xác định hàm lượng CO2 tự do có trong nước nguồn.
Xác định hàm lượng CO2 nhằm tính đến sự xâm thực của nước và độ ổn định của nước sau keo tụ.
Khi tính toán không đòi hỏi độ chính xác cao, để đơn giản quá trình tính toán ta xác định lượng CO2 tự do theo biểu đồ hình 6 – 2, TCXD 33:2006.
Với các thông số đo được: t0 = 300C; pH = 6,2; Tổng độ kiềm là 14 mgđl/l; Tổng hàm lượng muối là 22 mg/l.
Tra toán đồ ta được CO2 = 400(mg/l).
4.3.3. Xác định liều lượng hóa chất để kiềm hóa Kiểm tra khả năng keo tụ của nguồn nước.
P e P
e K 1 100
C 28 65
57 14 1 100
80 415 mg l⁄ 0 Trong đó:
e1: Đương lượng gam của chất kiềm hóa, chọn vôi CaO = 28
e2: Đương lượng của phèn (không chứa nước ), chọn phèn nhôm Al2(SO4)3= 57 Pk: Hàm lượng chất kiềm hóa (mg/l)
Pp: Hàm lượng phèn lớn nhất trong thời gian kiềm hóa, Pp = 65(mg/l)
K0: Độ kiềm của nước nguồn, K0 = 14(mgđl/l) 1: Độ kiềm dự phòng của nước (mgđl/l)
C: Tỉ lệ chất kiềm hóa nguyên chất có trong sản phẩm sử dụng(%). Trong trường hợp này C = 80%.
Vậy ta thấy: Pk < 0, nghĩa là độ kiềm tự nhiên của nước đủ đảm bảo cho quá trình thủy phân phèn nên không cần phải kiềm hóa nước.( Nguồn TCXDVN 33:2006).
4.3.4. Xác định các chỉ tiêu của nước sau khi keo tụ
4.3.4.1. Xác định độ kiềm toàn phần sau khi keo tụ bằng hóa chất
Sau khi cho phèn vào nước thì độ kiềm trong nước giảm đi. Do đó ta phải tính toán độ kiềm của nước sau keo tụ, theo công thức 6-33 TCXDVN 33:2006.
K K P
e 14 65
57 12,86 mgđl l⁄ Trong đó:
K1: Độ kiềm của nước sau khi keo tụ (mgđl/l)
K0: Độ kiềm của nước nguồn trước khi pha phèn (mgđl/l) Pp: Liều lượng phèn dùng để keo tụ Pp = 65(mg/l)
e: Đương lượng của phèn không ngậm nước, đối với AL2(SO4)3 = 57 4.3.4.2. Xác định lượng CO2 tự do trong nước sau khi pha phèn Theo công thức 6 – 34 TCXDVN 33:2006
CO CO 44 P
e 400 44 65
57 450,2 mg l⁄ Trong đó:
CO : Nồng độ axit cacbonic trong nước nguồn trước khi pha phén (mg/l) ep: Đương lượng phèn nhôm ep = 57 (mg/l)
Việc xác định nồng độ CO2 tự do và độ kiềm K1 của nước nguồn vừa tính được sau khi pha phèn để tính đến ổn định nước thông qua chỉ số bão hòa J.
4.3.4.3. Kiểm tra độ ổn định của nước.
Sau khi cho phèn vào xử lý nước, độ kiềm và độ pH của nước giảm, có khả năng gây ra xâm thực cho nước, làm mất độ ổn định của nước.
Đánh giá độ ổn định của chất lượng nước qua chỉ số bão hòa J, được tính theo công thức 6-31 TCXDVN 33:2006.
J = pH0 - pHS Trong đó:
pH0: Độ pH của nước, xác định bằng máy đo pH
pHS: Độ pH của nước sau khi đã bão hòa Cacbonat đến trạng thái cân bằng tính theo công thức 6-32 TCXDVN 33:2006
pHS = f1(t) – f2(Ca2+) – f3(K) + f4(P) =1,9 – 1,4 – 2 + 8,7= 7,2 Trong đó:
f1(t), f2(Ca2+), f3(K), f4(P) là những trị số phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ canxi, độ kiềm, tổng hàm lượng muối trong nước. Được xác định theo đồ thị hình 6.1 TCXDVN 33 : 2006.
Với : t = 300C f1(t) = 1,9
Ca2+ = 24 mg/l f2(Ca2+) = 1,4 K1 =12,86 mgđl/l f3(K) = 2 P = 65 mg/l f4(P) = 8,7
Vậy: J = pH0 - pHS = 6,2 – 7,2 = - 1 < 0,5
Khi J gần bằng không ( từ 0 đến 0,25) thì được coi là ổn định. Khi J < - 0,25 nước có tính gỉ, khi J > + 0,25 nước có khả năng tạo ra nắng đọng cacbonat canxi lên thành ống và thiết bị khi tiếp xúc với nó.
Phải xử lý ổn định nước khi trị số bão hòa lớn hơn + 0,5 ( TCXDVN 33:2006).
Vậy sau khi keo tụ nước không ổn định có tính xâm thực cần châm vôi vào để kiềm hóa nước.
Xác định lượng vôi cần kiềm hóa nước sau khi keo tụ:
Đặc điểm kỹ thuật của vôi
Công thức hóa học: CaO.
Khối luông riêng: 1t/m3.
Độ hòa tan: 1,33g/l.
Chức năng trong công nghệ xử lý nước.
Được sử dụng với mục đích là nâng độ pH của nước để tạo thuận lợi cho quá trình keo tụ. Ngoài ra nâng pH để ổn định nước.
Vị trí châm: bể trộn và đầu đường ống dẫn nước về bể chứa nước sạch.
Xác định lượng vôi như sau.
Lượng kiềm pha thêm vào để đưa nước về trạng thái ổn định ( J = 0)phải xác định theo công thức ở bảng 6.20 TCXDVN 33:2006.
Với pH0 = 6,2 , pHS = 7,2 và J < 0 Ta có công thức sau:
DK b K 0,12 12,86 1,54 mgđl l⁄ Trong đó:
DK: Độ kiềm cần tăng để ổn định nước (mgđl/l)
K1: Độ kiềm của nước trước khi xử lý ổn định và sau khi keo tụ K1 =12,86 mgđl/l b: Được tra theo biểu đồ hình 6.4 TCXDVN 33:2006
b = 0,12
Chuyển DK thành đơn vị trọng lượng sản phẩm kỹ thuật (mg/l), áp dụng công thức 6- 36 TCXDVN.
D DK e 100
C 1,54 28 100
80 53,9 mg l⁄ Trong đó:
e2: Đương lượng của kiềm (CaO) e2 = 28 mg/l
Ck: Hàm lượng chất kiềm hoạt tính trong sản phẩm kỹ thuật, Ck= 80%
Để xử lý ổn định nước, phải dùng vôi và soda.
d 0,7 CO
22 K 0,7 450,2
22 12,86 23,33 mgđl l⁄
Do DK = 1,54 mgđl/l < dk = 23,33 mgđl/l nên không cần cho thêm soda (theo điều 6.208 TCXDVN 33:2006).
Hàm lượng cặn lơ lửng sau khi keo tụ
C = Cn + (K x Pp) + (0,25 x M) + Dk = 25 +(1 x 65) + (0,25 x 262) + 53,9
=209,4(mg/l) Trong đó:
Cn: Hàm lượng cặn trong nước thô, Cn = 25 mg/l
K: Hệ số với phèn, đối với phèn nhôm không sạch K =1
Pp: Hàm lượng phèn tính theo sản phẩm không chứa nước, Pp = 65 mg/l M: Độ màu của nguồn nước, M = 262 Pt-Co
Dk: Lượng vôi cho vào nước, Dk = 53,9 mg/l