bai giang xu ly nuoc thai

1.3. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải

1.3.1 Phân loại phương pháp xử lý.Dựa vào quy trình xử lý nươc thải phân biệt 4 loại phương pháp xử lý:

- Xử lý cơ học- Xử lý hóa học- Xử lý hóa- lý- Xử lý sinh học

1.3.2 Dây truyền công nghệ trạm xử lý nước thải.Có thể bao gồm 5 khối sau

- Khối xử lý cơ học- Khối xử lý hóa học- Khối xử lý sinh học- Khối xử lý cặn- Khối khử trùng

Cl2

Song chắn rác

Bể điều hòa

Bể Aeroten Bể lắng II

Bể lọc áp lực

Bể tiếp xúc

chlorine

Bể nén bùn

Máy ép bùn

Bánh bùn

Sơ đồ công nghệ XLNT nhà máy chế biến thủy sản

Khử nước

Bánh bùnBể nén bùn Phân hủy bùn Chứa bùn

Nước thải sau

xử lý

ChlorineAeroten

Bể tiếp xúc

Nước thải

Bể lắng đợt IBể lắng cát Bể tách dầuXử lý bậc 1

Bể lắng đợt II

Xử lý sinh học

Xử lý bùn

Song chắn rác

Sơ đồ công nghệ XLNT nhà máy SX mì ăn liền

Dòch ñen

Dòch traéng Beå laéng

ñôït IBeå

trung hoøa

Aeroten Beå laéng ñôït II

Beå taïo boâng

Beå laéng ñôït III

Beå neùn buøn

Thieát bò taùch nöôùc buøn

Buøn tuaàn hoaøn

Beå tieáp xuùc

Taùi söû duïng nöôùc Nguoàn tieáp nhaän

Buøn khoâ

Chlorine

Phaân boùnBaõi raùc

Ñoát

Thu hoài boät giaáy

Xöû lyù sô

boä

Hoùa chaát ñieàu chænh pH

DD dinh döôõng

Bôm buøn

DD Pheøn 5% Chaát trôï keo tuï

Nöôùc taùch buøn

Nöôùc taùch buøn

Air Blower

Caën laéng

Sơ đồ công nghệ XLNT nhà máy giấy – bột giấy

CHƯƠNG II. XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG

PHÁP CƠ HỌC

2.1. THOÁT NƯỚC VÀ THU GOM NƯỚC THẢI

2.1.1. HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC VÀ THU GOM NƯỚC THẢI SX CÔNG NGHIỆP

Có nhiệm vụ thu dẫn nước thải (nước qua sử dụng) và xử lý tới mức đảm bảo tiêu chuẩn trước khi xả ra môi trường (sông, hồ…).

Nước thải ra trong các dây truyền SX có thể là:- Nước làm nguội: không tiếp xúc trực tiếp với TB, máy móc – nước

mang nhiệt và không bị nhiễm bẩn bởi tạp chất.- Nước rửa, làm sạch hoặc làm giàu nguyên liệu sản phẩm – Nước bị

nhiễm bẩn bởi các tạp chất cơ học và chất tan.- Nước là dung môi để pha chế hóa chất, dung dịch thuốc nhuộm- Nước la môi trường thu hút, vận chuyển các tạp chất cơ học, chất

tan, vận chuyển nhiệt – Nước vừa nhiễm bẩn vừa bị nóng lên.

Nhu cầu Đối tượng sử dụng

Hơi Nồi hơi tạo ẩm – điều hòa không khí

Trao đổi nhiệt Ngưng tụ hơi, làm nguội chất lỏng, chất rắn,sưởi, sấy nóng, dung dịch để cắt gọt kim loại

Tháp hấp thụ làm sạch khí

Công nghiệp luyện cán thép, đốt rác sinh hoạt, khử khí SO2

trong khói, khí thải

Rửa chất rắn Than, quặng,sản phẩm công nghiệp

Vận chuyển chất rắn Bột giấy, than, bột, công nghiệp thực phẩm, chất màu, điện giải

Rửa – làm sạch bề mặt

Xử lý bề mặt, bán dẫn, vi điện tử, công nghiệp nhuộm, công nghiệp thực phẩm

Vận chuyển ion Thùng, bể xử lý bề mặt

Dập tăt – làm nguội Than cốc, xỉ, phân cỡ hạt gang

Duy trì áp suất Thu hồi dầu lần hai

Động năngSản xuất

Khử gỉ thép, tạo hạt (xỉ, lớp bọc)Bia và nước uống cacbonat hóa

Bảng 2.1 Nhu cầu và đối tượng SD nước trong nhà máy CN


2.1.1. HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC VÀ THU GOM NƯỚC THẢI SX CÔNG NGHIỆP

Sơ đồ sử dụng nước trong các cơ sở SX công nghiệp

- Hệ thống cấp nước thẳng: nước dùng 1 lần - Hệ thống cấp nước nối tiếp: nước được dùng nối tiếp qua các xí nghiệp hoặc phân xưởng sau đó xử lý và xả ra nguồn tiếp nhận. - Hệ thống cấp nước tuần hoàn: Có 3 loại sơ đồ

* Nước mang nhiệt: Cho qua hệ thống làm nguội sau đó quay lại hệ thống cấp nước

* Nước nhiễm bẩn các tạp chất : xử lý tách chất bẩn (lắng, lọc, trung hòa…) trước khi quay lại hệ thống cấp nước

* Nước nhiễm bẩn tạp chất và mang nhiệt: làm nguội và tách tạp chất trước khi quay lại hệ thống cấp nước.

XN

CTXL

TB

Q

Qtk

Qc

Qt

Qbh

Sông

Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống cấp nước thẳng

XN 2

CTXL Q’

Q1tk

Qc

Qt

Qbh

Sông

Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống dùng lại nối tiếp

XN 1

Q’’

Q2tk

TB

Q

CTXL TB

XN

LN

Qtk

Qbh

Qx

Qbs

Qt

a. Làm nguội

CTXL

TB

XN

Q

Qtk

Qc

Qbs

Qt

b. Làm sạch

CTXL

TB

XN

Q

Qtk

Qbs

Qc

Qx

Qt

LN

Xử lý nước

Qbh

c. Làm sạch và làm nguội


2.1.2. HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC VÀ THU GOM NƯỚC THẢI SX CÔNG NGHIỆP VÀ VÙNG DÂN CƯ Hệ thống thoát nước của các cơ sở SXCN phải dựa trên quy hoạch chung của vùng và dựa trên các chỉ tiêu về kỹ thuật và hiệu quả kinh tế. Khi xả nước thải SX vào hệ thống thoát nước chung của thành phố

hoặc khu dân cư phải tuân thủ các yêu cầu sau:

* Không gây ăn mòn, phá hủy đường ống và các công trình thoát

nước chung của thành phố, khu dân cư.

* Không chứa chất dễ cháy, khí độc hoặc có khả năng tạo thành các

chất dễ cháy nổ.

* Nhiệt độ nước thải không lớn hơn 40oC

* Không có tác dụng xấu đến các quá trình xử lý nước thải và cặn

của trạm xử lý nước thải chung

* Không chứa vi khuẩn gây bệnh, chất phóng xạ.

* Không hợp nhất các dòng nước thải có nguy cơ sinh ra các PƯ hóa

học tạo các chất độc, chất dễ cháy, huyền phù và cặn với hàm lượng lớn

* Không thải vào hệ thống thoát nước của thành phó, khu dân cư

nước thải có màu đậm đặc.

Hình 2.4. Sơ đồ hệ thống thoát nước các xí nghiệp công nghiệp

a. Chung; b. riêng với hai mạng lưới; c. riêng với trạm xử lý cục bộ

1 2 3 3 3

4

a)

1 2 3 3 3

4

6

7

b)

1 2 3 3 3

4

67

5

c)


2.1.1. HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC VÀ THU GOM NƯỚC THẢI SX CÔNG NGHIỆP VÀ VÙNG DÂN CƯ

Các yếu tố cần quan tâm khi thiết kế và lựa chọn HT thoát nước của cơ sở SX CN:

* Tính chất và thành phần nước thải và lưu lượng.

* Khả năng sử dụng lại trong hệ thống cấp nước tuần hoàn hoặc

trong các quá trình công nghệ yêu cầu về chất lượng nước thấp hơn.

* Khả năng thu hồi chất quý trong nước thải

* Khả năng kết hợp với các nhà máy gần nhau

* Tiêu chuẩn xả ra nguồn

* Các phương pháp xử lý có thể

* Chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế của từng phương án

2.2. TRẠM BƠM NƯỚC THẢI CƠ SỞ SXCN

Yêu cầu thiết kế trạm bơm nước thải:

* Tùy theo tính chất và lưu lượng nước thải chọn máy bơm và số

lượng máy bơm.

* Vị trí đặt trạm bơm: Nếu nước thải không tạo ra khí độc trạm bơm,

bể chứa có thể dặt ngay trong phân xưởng SX nhưng phải thông gió thường

xuyên.

* Dung tích bể chứa không quá tải 10% so với lưu lượng nước thải.

* Dựa vào tính chất của nước thải để thiết kế trạm bơm, hệ thống

bơm, bể chứa và các trang thiết bị khác trong hệ thống.

* Phải có máy bơm dự phòng.

* Công trình thiết kế ở vị trí dễ lắp đặt, bảo trì, bảo dưỡng sửa chữa.

* Xác định chính xác chiều cao hút cho phép của các máy bơm.

Chiều cao hút tối đa cho phép H của máy bơm xđ theo công thức:

g

Vh

HhHH rphCK

2

10 2

Kết cấu nhà trạm:

* Bệ móng bơm xây dựng bằng bê tông chịu axit, sàn bể chứa phải

tính đến khả năng cháy nổ và đặt cao hơn mặt đất. Xung quanh có hàng rào

bảo vệ cao 1,2m. Có hệ thống thông gió đảm bảo thay đổi không khí 1÷3 lần/h

* Cung cấp điện từ 2 nguồn độc lập

* Có các ngăn xả khi có sự cố. Dung tích ngăn xả phải đủ để chứa

nước thải trong thời gian khắc phục sự cố và xác định theo biểu đồ nước chảy

đến. Vị trí ngăn xả phải được sự cho phép của các cơ quan chức năng ở địa

phương.

2.2. TRẠM BƠM NƯỚC THẢI CƠ SỞ SXCN

2.3. CÁC QT TIỀN ỔN ĐỊNH TRONG XLNT- XL SƠ BỘ

Giai đoạn tiền ổn định và xử lý sơ bộ có nhiệm vụ: Loại bỏ các vật có khả

năng gây ảnh hưởng xấu đến thiết bị và công trình XLNT (tắc đường ống,

hỏng máy bơm, giảm hiệu quả XL của các giai đoạn sau)

Các công trình tiền XL và XL sơ bộ:

- Song chắn rác (SCR); TB nghiền, cắt vụn rác

- Bể lắng cát

- Bể tách dầu mỡ

- Bể điều hòa

- Bể ổn định sinh học

2.3.1. SONG VÀ LƯỚI CHẮN RÁC

a. Song chắn rác (SCR)

•Chức năng: Loại bổ các tạp chất thô như giấy, rẻ, túi nilon… ra khỏi nước

trước khi đi vào hệ thống XLNT.•Phân loại:

* Theo khoảng cách giữa các thanh chắn:- Song chắn rác thô: khoảng cách giữa các thanh chắn 30 ÷ 200mm- Song chắn trung bình: khoảng cách giữa các thanh 16 ÷ 30mm- Song chắn rác nhỏ: khoảng cách giữa các thanh <16mm

* Theo đặc điểm cấu tạo: SCR cố định và SCR di động

* Theo pp thu gom (vớt) rác: SCR thủ công và SCR cơ giới




•Cấu tạo:

Gồm các song chắn làm bằng kim loại không rỉ, tiết diện tròn

d=8÷10mm, chữ nhật 10x40 và 8x60, hình bầu dục … xếp cạnh nhau và hàn

cố định trên khung thép; Khoảng cách giữa các thanh được gọi là khe hở

SCR được đặt cố định ở cửa của kênh dẫn với góc nghiêng 45÷90o





hhh

hp

hp

Sơ đồ song chắn rác

l1 ls l2

BkBk

Bs



•Tính toán SCR:

Chú ý:

- Vận tốc nước thải qua SCR 0,8 ÷ 1m/s

- Chấp nhận giả thuyết 30% diện tích SCR bị bịt kín

- Khi lượng rác W>0,1m3/ ngày thì có thể vớt rác bằng tay; W≤0,1

m3/ngày – cơ giới.




* Kích thước SCR:

- Số lượng khe hở của SCR:


- Chiều rộng buồng đặt SCR: BS = s(n - 1) + b.n

tt

z

vhb

Kqn

..

.

1

- Chiều dài đoạn kênh mở rộng trước SCR:

tg

BBl KS

2

11

- Chiều dài đoạn kênh thu hẹp sau SCR: 12 2

1ll



* Tổn thất áp lực của SCR; m:


g

Pvhp .2

.2

-Tổn thất (trở lực) cục bộ của SCR: sin3

4

b

s

* Lượng rác bị giữ lại ở SCR, m3/ngày: 1000365

N

aW




Các thông số Phương pháp cào rác

Thủ công Cơ giới

Kích thước thanh chắn- chiều rộng, mm- chiều sâu- Khoảng cách giữa các thanh, mm-góc nghiêng, độ

5-1525-7525-5030-45

5-1525-7515-750-30

Vận tốc dòng trước tấm chắn, m/s 0,3-0,6 0,6-1,0

Trở lực cho phép, mm 150 150

Một số tiêu chuẩn thiết kế SCR


a. Lưới chắn rác (LCR) – lưới lọc:


- Là tấm thép mỏng có đục lỗ hoặc dây thép đan với nhau với mắt lưới (khe hở) không vượt quá 5mm* Tổn thất ấp lực LCR:

2

2

1

AC

Q

ghp

* Diện tích hữu ích của tấm chắn (tất cả các loại SCR, LCR):u

QFc

max

2.3.2. BỂ LẮNG CÁT


* Chức năng:

Tách các tạp chất rắn vô cơ không tan có kích thước từ 0,2÷ 2 mm ra

khỏi nước thải. Đảm bảo cho các thiết bị cơ khí không bị cát, sỏi bào mòn, tránh

tắc các đường ống dẫn và các ảnh hưởng xấu cùng việc tăng tải lượng vô ích

cho các thiết bị xử lý sinh học.

* Phân loại:

Theo nguyên tắc làm việc, người ta chia bể lắng cát thành các loại sau:

- Bể lắng cát ngang

- Bể lắng cát đứng

- Bể lắng cát tiếp tuyến

- Bể lắng cát thổi khí


a. Bể lắng cát ngang:


Sơ đồ bể lắng cát ngang hình chữ nhật


a. Bể lắng cát ngang:

- Cấu tạo bằng bê tông cốt thép

- Bể thường được tính toán để loại bỏ các loại cặn có độ lớn thủy lực 18 ÷

24mm/s (đường kính hạt 0,2 ÷ 0,25mm)

- Vận tốc dòng chảy trong bể 0,15 ÷ 0,3 m/s tùy theo lưu lượng;

- Thời gian lưu nước trong bể 0,5 ÷ 2 phút (thường lấy khoảng 30 ÷ 60s)



b. Bể lắng cát đứng:


*Cấu tạo: có cấu tạo dạng hình trụ trên mặt bằng. - Nước chảy từ dưới lên trên dọc theo thân bể. - Tải trọng thuỷ lực lớn 100÷120 m3/m2.h- Thời gian lưu nước trong bể thường là 2÷3 phút.- Vận tốc nước chảy trong máng thu: 0,4 m/s.

Nước vào

ống hút bùn

Bể lắng cát đứng


c. Bể lắng cát tiếp tuyến:


- Cấu tạo tương tự bể lắng đứng – Nước đi vào bể theo phương tiếp tuyến

- Bể này có khả năng giữ các hạt cặn có d ≥ 0,4 mm

- Tải trọng thuỷ lực của bể: 90÷120 m3/m2.h

- Bể có chiều sâu công tác nhỏ, hiệu suất lắng cao đạt > 90% và có khả năng ứng dụng cho bể có công suất bất kỳ.


d. Tính toán bể lắng cát ngang:

Bảng quan hệ giữa d và u0 ở 150C::


D(mm)

0,1 0,12 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,5

U0(mm/s)

5,12 7,27 11,2 18,7 24,2 29,1 35,1 40,7 51,6



* Chiều dài công tác của bể lắng:


1

0

1000. .. ;

v hL K m

u

* Chiều rộng bể:1

;.

QB m

v h

* Lượng cát giữ lại trong bể: 3. .;

1000C

N P TW m

Thời gian lưu nước trong bể chọn t = 30 – 60s



* Bể lắng cát có thể bao gồm nhiều nguyên đơn, chiều rộng mỗi nguyên đơn

thường là 0,5 – 2m


* Để ổn định dòng chảy trong bể lắng cát người ta xây đập tràn ngay phía sau bể lắng. Kích thước đập (máng) tràn được xđ theo công thức - Chiều cao đập tràn:

-Chiều rộng đập tràn:

m – Hệ số lưu lượng đập tràn lấy bằng 0,35 – 0,38

1

.3/2

min3/2

max

q

q

K

hKhp

2/3max

max

2 hpgm

qbc



* Sân phơi cát:


- Sân phơi cát thường chỉ áp dụng với những trạm xử lý nước thải có công suất lớn.- Có thể phơi cát trên nền tự nhiên hoặc nhân tạo có bố trí hệ thống thu nước quay về bể điều hòa.-Xung quanh sân phơi phải có bờ bao nhằm trách nước mưa.-Diện tích sân phơi cát:

3.365;csp

wF m

h

Tổng diện tích sân phơi cát: F = (1,1 – 1,2)Fsp


Bài tập: Tính bể lắng cát ngang cho trạm xử lý có công suất Qmax = 0,5m3/s,

Qmin = 0,3m/s. cỡ hạt cần lắng d = 0,2mm. Biết vận tốc nước qua bể là

0,2m/s, biết theo quy chuẩn h1 = 0,25 -1m


2.3.3. BỂ ĐIỀU HÒA

* Mục đích: đảm bảo điều hoà ổn định dòng thải vào hệ thống xử lý cả về mặt

lưu lượng và nồng độ giúp cho các công trình đơn vị phía sau hoạt động ổn

định.


* Phân loại và vị trí các bể điều hoà:

- Theo chức năng:

. Bể điều hoà lưu lượng

. Bể điều hoà nồng độ

. Bể điều hoà kết hợp cả lưu lượng và nồng độ

- Theo chế độ hoạt động:

. Bể điều hoà hoạt động theo chu kỳ

. Bể điều hoà hoạt động liên tục

- Theo nguyên tắc chuyển động của nước:

. Bể điều hoà làm việc theo nguyên tắc đẩy (chế độ chảy tầng)

. Bể điều hoà làm việc theo nguyên tắc xáo trộn (chế độ chảy

rối)

2.3.3. BỂ ĐIỀU HÒA


CHƯƠNG III

XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC VÀ HÓA LÝ

* Mục đích: Đưa vào nước thải các chất có khả năng phản ứng và làm biến

đổi các tạp chất gây ô nhiễm trong nước về dạng khác có thể dễ dàng tách ra

khỏi nước thải (khí, rắn) hoặc dạng lỏng hòa tan nhưng ít hoặc không gây

ONMT.

3.1. XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC

* Phân loại phương pháp xử lý nước thái bằng hóa học:

- Phương pháp trung hòa.

- Phương pháp đông keo tụ.

- Phương pháp oxy hóa khử

- Phương pháp điện hóa

3.1.1. XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRUNG HÒA.

* Mục đích: Đưa độ pH của nước thải về giá trị từ 6,5 đến 8,5.


* Các phương pháp trung hòa nước thải:

- Trung hòa dòng thải có chứa acid và dòng thải có chứa kiềm.

- Trung hòa bằng cách bổ xung hóa chất vào nước thải.

- Trung hòa nước thải có chứa acid bằng lớp vật liệu lọc.

- Trung hòa nước thải chứa kiềm bằng khí thải của lò đốt.


a. Trung hòa dòng thải có chứa acid và dòng thải có chứa kiềm.

- Được sử dụng khi trong khu CN, hoặc các phân xưởng trong nhà máy vừa

có các dòng nước thải chứa acid vừa có dòng nước thải chứa kiềm.


*Ví dụ: Nước thải của phân xưởng sản xuất acid sulfuric có hàm lượng theo

dung dịch chuẩn độ H2SO4 là 37ml/l , thải đều đặn ngày đêm với lưu lượng

nước thải là 1500m3/ngày.

Nước thải của một phân xưởng khác chứa 436ml/l kiềm tính theo

dung dịch chuẩn độ NaOH, thải không điều hòa với lưu lượng 100m3/ngày


b. Trung hòa bằng cách bổ xung hóa chất vào nước thải.

- Thường dùng để trung hòa nước thải có chứa acid

- Các tác nhân hoá học có thể sử dụng: NaOH, KOH, Na2CO3, Ca(OH)2 nước

amoniac NH4OH.25%, CaCO3, đôlômit (CaCO3.MgCO3) và xi măng.


*Phân loại nước thải chứa acid:

- Nước thải chứa axit yếu (H2CO3, CH3COOH).

- Nước thải chứa axit mạnh (HCl, HNO3) – muối canxi của chúng dễ tan

trong nước

- Nước thải chứa axit mạnh (H2SO4 và H2SO3) – muối canxi của chúng khó

tan trong nước.




*Lưu ý:

- Khi tính toán lượng hóa chất được tính theo điều kiện trung hòa hoàn toàn

acid tự do và >10% so với lý thuyết.

- Phải tính đến cả lượng hóa chất tham gia PƯ với các kim loại nặng trong

nước

- Lượng hóa chất cần thiết để trung hòa được tính theo công thức:

3 1 1 2 2

100. ..... n nG k Q aC b C b C b C

B

Nước thải kiềm

1 2

1 26

5 4

3

8 7

9 10 11

12

Nước thải axit

Nước thải đã được

trung hoà

I

II

III

IV- Bùn thải

Bã thải

Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý trạm trung hoà nước thải bằng bổ sung tác nhân hoá học




*Yêu cầu công nghệ:

- Thời gian lưu nước trong bể trung hòa không được nhỏ hơn 5 phút với

trường hợp không chứa KL nặng và 30 phút với trường hợp chứa KL

nặng.

- Thời gian lưu nước trong bể lắng khoảng 2h.


c. Trung hòa nước thải chứa acid bằng lớp vật liệu lọc.

- Quá trình lọc xảy ra khi nước thải tiếp xúc với lớp vật liệu lọc trong bể lọc –

trung hòa.

- Tốc độ lọc tính toán tùy theo loại vật liệu tuy nhiên không >5m/h và thời gian

tiếp xúc với lớp vật liệu không nhỏ hơn 10 phút.


*Vật liệu lọc có thể sử dụng:

- manhêtit (MgCO3), đôlômit, đá vôi (CaCO3), đá hoa và các chất thải rắn như

xỉ và xỉ tro.

- Các vật liệu trên được sử dụng ở dạng cục với kích thước 30÷80 mm



- Quá trình lọc xảy ra khi nước thải tiếp xúc với lớp vật liệu lọc trong bể lọc –

trung hòa.

- TB lọc có thể là dạng ngang hoặc đứng.

- Tốc độ lọc tính toán tùy theo loại vật liệu tuy nhiên không >5m/h và thời gian

tiếp xúc với lớp vật liệu không nhỏ hơn 10 phút.


*Vật liệu lọc có thể sử dụng:

- manhêtit (MgCO3), đôlômit, đá vôi (CaCO3), đá hoa và các chất thải rắn như

xỉ và xỉ tro.

- Các vật liệu trên được sử dụng ở dạng cục với kích thước 30÷80 mm




*Tính toán bể lọc trung hòa:

+ Chiều cao tối thiểu lớp vật liệu học trong TB lọc đứng:

+ Diện tích lọc của TB lọc loại đứng, m2:

+ Thời gian làm việc của TB:

QF

v

kM

FH

.

..

. (3 lg )nH k d b v




*Tính toán bể lọc trung hòa:

+ Chiều dài của TB lọc ngang:

+ Góc nghiêng cần thiết của TB ngang:

+Tổng trở lực của TB lọc:

.L v

20

2

2

.. sd

vi

.h i L


d. Trung hòa nước thải chứa kiềm bằng khí thải lò đốt.

- Để trung hòa nước thải chứa kiềm chúng ta có thể sử dụng khí thải chứa

SO2, CO2, NO2, N2O3… Vừa xử lý được nước thải, vừa làm sạch khí.

- Khí thải được dẫn ra khỏi ống khói và sục trực tiếp qua nước thải. Tại đây

các khí có tính acid sẽ trung hòa nước thải ngoài ra tro – bụi trong khói lò

được giữ lại trong nước.


3.1.2. XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA VÀ PP KHỬ.

a. Phương pháp oxy hóa.

- Sử dụng các chất có tính oxy hóa mạnh để tách các chất gây ô nhiễm ra

khỏi nước.

- Phương pháp này chỉ được sử dụng khi chất ô nhiễm không thể tách được

bằng những phương pháp khác.


*Các chất oxy hóa thường dùng:

- Các hợp chất của Clo.

- KMnO4, K2Cr2O7

- H2O2 – nước oxy già

- MnO2

- O2 không khí

- ozon




*Oxy hóa bằng Clo:

- Dùng để xử lý nước thải có chứa hydrosunfit, các hợp chất chứa

metylsunfit, phenol, xyanua.

- Khi cho Clo vào trong nước sẽ xảy ra các PƯ:

Cl2 + H2O = HOCl + HCl

HOCl H+ + OCl-

HOCl và OCl- được gọi là Clo hoạt tính hoặc Clo tự do




*Oxy hóa bằng Clo:

- Ví dụ quá trình xử lý xyanua bằng Clo trong môi trường kiềm (pH = 9), các

PƯ xảy ra:

CN- + 2OH- +Cl2 CNO- + 2Cl- + H2O

2CNO- + 4OH- + 3Cl2 2CO2 + 6Cl- + N2 + 2H2O

3.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA – KHỬ

a. Xử lý nước thải bằng phương pháp oxy hóa

* Oxy hóa bằng pyroluzit (MnO2)

- MnO2 thường được dùng để xử lý nước thải nhiễm asen (As+3)

PTPƯ: H3AsO3 + MnO2 + H2SO4 → H3AsO4 +MnSO4 +H2O

- Tốc độ PƯ tăng khi nhiệt độ tăng.

- Quá trình oxy hóa này có thể được thực hiện khi cho nước thải qua

lớp vật liệu lọc MnO2 hoặc trộn đều nước thải với MnO2



* Oxy hóa bằng ozon (ozon hóa)

- Quá trình này có thể được ứng dụng để xử lý nước thải nhiễm

phenol, asen, nước thải dầu mỏ, các chất hoạt động bề mặt, xyanua, thuốc

nhuộm…

- Có thể kết hợp để xử lý mùi, màu, vị lạ của nước.

- Trong quá trình XLNT bằng ozon sẽ xảy ra đồng thời các quá trình

oxy hóa các chất hữu cơ, khử trùng VSV có trong nước.

- Khả năng hòa tan của ozon phụ thuộc vào độ pH của nước.



* Oxy hóa bằng ozon (ozon hóa)

- Quá trình oxy hóa bằng ozon có thể theo 3 hướng:

+ Oxy hóa trực tiếp với sự tham gia của 1 nguyên tử O

+ Chất oxy hóa kết hợp với ozon tạo thành hợp chất ozonua

+ Tăng cường khả năng oxy hóa trong không khí bị ozon hóa

* Ví dụ:

oxy hóa các hợp chất Fe2+, Mn2+

- FeSO4 + H2SO4 +O3 → Fe2(SO4)3 + 3H2O + O2

- MnSO4 + O3 + H2O → H2MnO3 + O2 + H2SO4

- H2MnO3 + 3O3 → HMnO4 + 3O2 +H2O

Oxy hoá amoniac:

NH3 + 2O3 → NO3 + 4O2 + H2O + H+

Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải bằng ozon


b. Xử lý nước thải bằng phương pháp khử - Phương pháp này thường được ứng dụng để xử lý nước thải chứa Crom

* Xử lý nước thải chứa Crom bằng phương pháp khử:

- Hàm lượng cho phép của crom trong nước là 0,1mg/l – Cr+6, và 0,5mg/l

đối với Cr+3.

- Cơ sở của phương pháp này là đưa Cr trong nước về dạng hydroxyt

Cr3+ kết tủa.

- Các chất khử có thể sử dụng: Na2S, NaSO3, NaHSO3, polysulfat,

FeSO4, khí SO3 …..


b. Xử lý nước thải bằng phương pháp khử

* Xử lý nước thải chứa Crom bằng phương pháp khử:

- Các phản ứng có thể xảy ra:

+ Chất khử Na2S:

Cr2O7-2 + 3S2- + 14H+ → 2Cr3+ + 2S0 + 7H2O

+ Chất khử NaHSO3:

Cr2O7-2 + 3HSO3

- + 5H+ → 2Cr3+ + 3SO42- + 4H2O

+ Chất khử FeSO4:

Cr2O7-2 + 6Fe2+ + 14H+ → 2Cr3+ + Fe2+ + 7H2O

-Quá trình xảy ra hoàn toàn khi độ pH = 2-4.

Hình 3.3 Sơ đồ trạm XLNT chứa Crom

3.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÔNG – KEO TỤ

- Nước thải chứa các hạt rắn lơ lửng có kích thước nhỏ, những chất nhiễm

bẩn ở dạng keo khó tách được bằng phương pháp lắng, lọc , tuyển nổi (dhat= 10-

4mm).

- Cơ sở của quá trình đông keo tụ là tăng kích thước và trọng lượng riêng của

các hạt này để tăng vận tốc lắng của chúng.

- Đông tụ là quá trình trung hòa điện tích – Keo tụ là quá trình tạo bông (tăng

kích thước) từ các hạt nhỏ.

- Dựa vào khả năng kết hợp với nước có thể chia làm 2 loại keo:

+ Keo ưa nước: Có khả năng kết hợp với phân tử nước của môi trường tạo

thành vỏ bọc hydrat, các hạt keo riêng biệt mang điện tích bé.

+ Keo kị nước: Không kết hợp với nước, mang điện tích lớn.


3.3.1 Bản chất hóa lý của quá trình keo tụ

*Cấu tạo của hệ keo kị nước:

- Hệ keo kị nước được hình thành sau khi thủy phân các chất xúc tác, chúng

liên kết với nhau tạo thành một khối đồng nhất.

- Có khả năng hấp thụ chọn lọc một loại ion nào đó, hoặc ion có mặt trong

khối hoặc gần giống về kích thước và tính chất tạo thành lớp vỏ bọc Ion.Tổ

hợp lớp vỏ bọc ion và phân tử phía bên trong gọi là nhân keo.

- Nhân keo mang điện tích của lớp ion gắn trên bề mặt, chúng có khả năng

hút các ion trái dấu ngoài môi trường để bù đắp điện tích. Hai lớp ion mang

điện tích trái dấu này gọi là lớp điện tích kép.

- Do lực liên kết của lớp ion phía ngoài cùng yếu nên thường không đủ để

trung hòa điện tích, vì vậy chúng có xu hướng thu hút các ion trái dấu ngoài

môi trường ở dạng khuếch tán để nhằm cân bằng điện tích.



- Điện thế E trên bề mặt nhân được gọi là thế nhiệt động, bằng điện tích của các ion trên bề mặt nhân

- Điện thế ξ trên bề mặt lớp điện tích kép gọi là thế năng điện động – Thế năng zeta, có giá trị bằng tổng điện tích của các ion trái dấu nằm trong lớp điện tích kép.

E

ξ



*Các lực đóng vai trò quan trọng trong sự tương tác giữa các hạt keo:

- Lực Van der Walls có khuynh hướng kết hợp các hạt lại với nhau, tỷ lệ

nghịch với khoảng cách giữa chúng

- Lực tương tác tĩnh điện có khuynh hướng ngăn cản sự kết hợp của các

hạt

- Lực entropi: hệ đến trạng thái có entropi cực đại (định luật 2 – Nhiệt động

lực)

Tăng khả năng kết hợp các hạt bằng cách giảm lực đẩy tĩnh điện tức là giảm thế năng ξ. Để thắng được lực đẩy tính điện thì thế năng ξ<0,03, quá trình keo tụ đạt vạn tốc cực đại khi ξ=0. Trạng thái của hệ keo khi ξ=0 gọi là trạng thái đẳng điện.


3.3.2 Các phương pháp keo tụ

a. Keo tụ bằng chất điện ly đơn giản:

Bản chất là cho vào nước các chất điện ly đơn giản ngược dấu. Khi nồng

độ các chất điện ky tăng: - Càng nhiều ion chuyển từ lớp khuếch tán vào lớp điện tích kép. Vì vậy làm giảm thế năng ξ. - Nhờ chuyển động Brown các hạt keo có kích thước nhỏ dễ kết dính với nhau nhờ lực hút Van der Walls.

Nhược điểm: - Nồng độ chất điện ly để đạt tới việc phá vỡ trạng thái ổn định của hệ keo đòi hỏi rất cao.- Quá trình này đòi hỏi liều lượng các chất điện ly cho vào nước phải thật chính xác. Nếu nồng độ chất điện ly trong nước vượt quá mức cần thiết hiệu quả keo tụ sẽ giảm đi.



b. Keo tụ bằng hệ keo ngược dấu:

Quá trình này người ta thường dùng muối nhôm hoặc sắt hóa trị 3 thường

dùng Al2(SO4)3, FeCl3 đôi khi dùng Fe2(SO4)3.

Ưu điểm của loại chất keo tụ (phèn) này là chúng có khả năng tạo hệ keo kị

nước và khi keo tụ tạo bông cặn có hoạt tính bề mặt cao, có khả năng hút, kết

dính các tạp chất bẩn trong nước.




Trong dung dịch chúng sẽ phân ly thành các ion:

Al2(SO4)3 → 2Al3+ + 3SO4

2-

FeCl3 → Fe3+ + 3Cl-

Nhờ hóa trị cao của các ion kim loại mà chúng có khả năng tạo ngậm nước tạo thành phức Me(H2O)6

3+. Tùy thuộc và độ pH của môi trường mà chúng tồn tại ở các điều kiện khác nhau.Khi pH thay đổi (tăng pH) sẽ diễn ra các phản ứng:

Me(H2O)63+ + H2O → Me(H2O)5OH2+ + H3O+

Tăng acid: Me(H2O)52+ + H2O → Me(H2O)4(OH)2

+ + H3O+

Tăng kiềm: Me(H2O)4+ + H2O → Me(H2O)3

+ + 3H2O + H3O+

Me(OH)3 + OH- → Me(OH)4-




Quá trình keo tụ có khả năng tạo thành 3 loại bông cặn sau:

- Tổ hợp các hạt keo tự nhiên bị phá vỡ thế điện động ξ, chiếm số ít.

- Các hạt keo mang điện tích trái dấu kết hợp với nhau trung hòa về điện tích. Loại này không có khả năng kết dính khi lắng, số lương cũng không đáng kể.

- Loại này được hình thành từ các hạt keo do thủy phân chất keo tụ với các anion có trong nước tạo thành bông cặn có hoạt tính bề mặt cao có khả năng hấp thụ các chất bẩn trong khi lắng. Loại này chiếm ưu thế và có tính quyết định đến hiệu quả keo tụ.

Các loại phèn nhôm sắt thường dùng trong quá trình keo tụ: Al2(SO4)3.14H2O; AlCl3 .6H2O; [Al(OH)1,5(SO4)0,125Cl1,25]; NaAlO2; Fe2(SO4)3.8H2O; Fe(SO4).7H2O; AlFe(SO4)3.nH2O; FeClSO4; FeCl3Fe(SO4)3…



c. Keo tụ hoặc tăng cường quá trình keo tụ bằng hợp chất cao phân tử:

- Quá trình này sử dụng các chất cao phân tử có cấu tạo mạch dài tan trong

nước, chúng có phân tử lượng từ 103 đến 107 g/mol và đường kính phân tử

khoảng 0,1 ÷ 1µm . Ngoài ra chúng còn được sử dụng làm chất trợ keo tụ

giúp quá trình keo tụ xảy ra nhanh và hiệu quả hơn.

- Dựa vào hóa trị người ta chia ra các hợp chất cao phân tử dùng trong keo

tụ thành 3 loại: anion, cation và không ion.

- Khi phân ly trong nước chúng keo tụ các cặn bẩn trong nước dưới dạng

liên kết chuỗi tạo điều kiện cho việc hình thành và lắng bông keo tụ.

- Trong thực tế hiện nay người ta dùng các chất polymer tự nhiên, các

polyacrylamit anion và không ion, lượng polymer tối đa sử dụng là 0,5mg/l.


3.3.3 Tính toán TB keo tụ

- Khi xử lý nước đục: lượng phèn nhôm cần thiết lấy theo TCXD – 33 : 1985

Bảng 3.1 Hàm lượng phèn nhôm để xử lý nước đục

Hàm lượng cặn của nước nguồn (mg/l)

Hàm lượng phèn nhôm Al2(SO4)3 không chứa nước cần thiết (mg/l)

đến 100101 ÷ 200201 ÷ 400401 ÷ 600601 ÷ 800801 ÷ 1000

1001 ÷ 14001401 ÷ 18001801 ÷ 22002201 ÷ 2500

25 ÷ 3530 ÷ 4540 ÷ 6045 ÷ 7055 ÷ 8060 ÷ 90

65 ÷ 10575 ÷ 11580 ÷ 12590 ÷ 130

* Ghi chú: Trị số nhỏ dùng cho nước có nhiều cặn lớn



- Khi xử lý nước có màu: Hàm lượng phèn nhôm được xác định theo công thức:

-Trong đó: PA – Hàm lượng phèn nhôm không chứa nước.

M – Độ màu của nước nguồn (theo độ màu platin – coban

- Khi xử lý nước vừa đục vừa màu: thì lượng phèn cần thiết được xác định vừa theo bảng 2.1 vừa tính theo công thức (3.1) giá trị nào lớn hơn thì lấy theo giá trị đó.

Chú ý: Nếu dùng phèn sắt có thể lấy giá trị bằng 1/2 đến 1/3 giá trị của phèn nhôm sau khi tính.

4 ; / (3.1)AP M mg l



- Khi độ kiềm trong nước thấp, cần thiết phai kiềm hóa nước: Lượng chất kiềm hóa cần thiết để trung hòa nước được tính theo công thức

-Trong đó: PK – Hàm lượng chất kiềm hóa (mg/l)

PP – Hàm lượng phèn cần thiết dùng để keo tụ (mg/l)

e1, e2 – Trọng lượng đương lượng của chất kiềm hóa và phèn (mg/mgđl);

Kt – Độ kiềm nhỏ nhất của nước nguồn (mgđl/l)

1 – Độ kiềm dự phòng của nước (mgđl/l)

C – Tỷ lệ chất kiềm hóa nguyên chất có trong sản phẩm sử dụng (%)

1 2( / 1)100 / ; (3.2)K p tP e P e K C



Quá trình keo tụ được thực hiện trong một số công trình và thiết bị theo các công đoạn sau:

- Công trình chuẩn bị dung dịch phèn bao gồm:

* Thùng (bể) hòa trộn.

* Thùng (bể) tiêu thụ

* Thiết bị định lượng dung dịch phèn.

- Thiết bị kiềm hóa.

- Thiết bị keo tụ tạo bông (bể keo tụ) .

Hình 3.4. Sơ đồ công đoạn XLNT bằng keo tụ


3.3.3 Tính toán TB keo tụa. TB chuẩn bị dung dịch phèn

*Bể trộn phèn.

Đối với trạm xử lý công suất > 20.000m3/ngày đêm.

- Bể trộn phèn có xục khí nén:

+ Có thể được xây bằng ghạch hoặc bê tông cốt thép, mặt trong sử dụng vật liệu chống ăn mòn. Đáy bể nghiêng 45 – 50o so với phương ngang.

+ Sàn đỡ phèn được cấu tạo là những thanh gỗ đặt cách nhau 10 – 15 mm. Cách đáy bể 0,5 - 0,6mm.

+ Phía dưới sàn đỡ là giàn xục khí. Các ống dẫn khí phải được làm bằng vật liệu chống ăn mòn, tốc độ khí trong ống lấy bằng 10 – 15m/s. Các ống phân phối khí có khoan 1 – 2 lỗ nghiêng 45o so với phương thẳng đứng và hướng xuống phía dưới tốc độ khí qua các lỗ này là 20 - 30m/s. Áp lực không khí nén lấy bằng 1 – 1,5at; cường độ sục lấy bằng 8 – 10l/sm2;

+ Ống xả cặn có đường kính d ≥ 150 mm.



*Bể trộn phèn.

- Bể trộn phèn có xục khí nén:

Lưu lượng không khí cấp vào bể:

Trong đó: W – cường độ sục khí (l/s.m2)

F – Diện tích bề mặt bể (m3)

3h 0,06.W.F; / (2.3)Q m phut



*Bể trộn phèn.

+ Đối với các trạm xử lý với công suất nhỏ từ 5000 đến 20.000m3/ngày đêm.

- Bể trộn phèn dùng cánh khuấy kiểu phẳng:

Cấu tạo:

+ Có thể được xây bằng ghạch, bê tông cốt thép hoặc kim loại. Mặt trong lát bằng các vật liệu chống ăn mòn.

+ Tốc độ cánh khuấy là 20 – 40 vòng/phút. Số cánh khuấy không nhỏ hơn 2, Chiều dài cánh khuấy tính từ trục bằng 0,4 – 0,45 bề rộng của bể. Diện tích cánh khuấy lấy bằng 0,1 – 0,2 m2/1m3 dung tích bể.



*Bể trộn phèn.

+ Công suất động cơ cánh khuấy đối với cánh khuấy kiểu phẳng:

Trong đó ρ. Trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn (kg/m3).

h. Chiều cao cánh quạt (m) n. Số vòng quay trên trục cánh quạt (vòng/s) d. Đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay (m) z. Số cánh quạt trên trục cánh khuấy. η. Hệ số hữu ích của động cơ chuyển động.

3 40,5 . . . . ( )P

N h n d z KW



*Bể trộn phèn.

+ Đối với các trạm xử lý với công suất nhỏ từ < 500 m3/ngày đêm.

- Có thể dùng phương pháp thủ công để trộn phèn, sau đó dung dịch phèn có thể được đổ trực tiếp vào bể tiêu thụ hoặc thông qua các ống tự chảy hoặc bơm.



*Bể trộn phèn.

Dung tích của bể hòa trộn phèn được tính theo công thức:

Trong đó: Q – Lưu lượng nước xử lý (m3/h);

n – Thời gian giữa 2 lần hòa tan phèn (h).

PP – hàm lượng phèn dự tính cho vào nước (g/m3)

bh - Nồng độ dung dịch phèn trong bể hòa trộn

γ – Khối lượng riêng của dung dịch γ = 1 tấn/m3

. . 3h 10000. .W ; ( ) (2.4)P

h

Q n Pb m



*Bể tiêu thụ.

Có nhiệm vụ pha loãng dung dịch đưa từ bể hòa trộn sang đến nồng độ cho phép. Nồng độ phèn pha loãng trong bể tiêu thụ bằng 30 – 40% nồng độ phèn của bể hòa trộn (theo TCXD 33: 1985)

Để pha loãng cũng có thể dùng xục khí hoặc cánh khuấy. Cường độ sục khí trong bể tiêu thụ khoảng - 5 l/sm2.

Cấu tạo bể tiêu thụ tương tụ bể hòa trộn:

+ Đáy bể phải có độ dốc không nhỏ hơn 0,005 về phía ống xả, ống xả có đường kính không nhỏ hơn 100mm.

+ Ống dẫn dung dịch phèn vào bể phản ứng phải đặt cách đáy 100 – 200mm. Nếu dùng phèn không sạch (chứa tạp chất) thì dung dịch phải được lấy ở lớp trên.



*Bể tiêu thụ.

- Dung tích bể tiêu thụ được tính theo công thức:

Trong đó: bt – Nồng độ dung dịch phèn trong bể tiêu thụ (%);

- Đường kính ống cấp khí

3ht

W .W ; (2.5)h

t

bm

b

4.; (2.6)

.

QD m

Trong đó: Q – lưu lượng khí; v – vận tốc khí trong ống



*TB định lượng phèn.

Xác định tự động lượng phèn cần thiết đưa vào bể phản ứng (keo tụ). Có thể đặt trong hoặc ngay sau bể tiêu thụ

Theo chức năng có thể phân ra làm 2 loại thiết bị định lượng:

- Định liều lượng không đổi: Để đưa một lượng không đổi hóa chất vào nước xử lý. Dùng cho trạm có công suất cố định.

- Định liều lượng thay đổi:

+ Định liều lượng phèn tỷ lệ với lưu lượng nước.

+ Định liều lượng nước tỷ lệ với sự thay đổi tính chất của nước.

Cũng có thể dùng loại thiết bị định lượng theo cả lưu lượng và chất lượng nước.


3.3.3 Tính toán TB keo tụb. TB kiềm hóa nước.

Để trung hòa, làm mềm nước hoặc ổn định nước thường sử dụng vôi ở dạng vôi sữa hoặc vôi bão hòa.

Trường hợp dùng vôi sữa*Thiết bị trộn vôi:-Trộn bằng thủy lực:-Trộn bằng máy cánh khuấy (tốc độ không nhỏ hơn 40 vòng/ph)-Trộn bằng không khí nén: Cường độ tiêu chuẩn 8 – 10 l/sm2; áp lực 1 – 1,5at; đường kính ống dẫn vôi sạch ≥ 25mm, không sạch ≥ 50mm; ống tự chảy ≥ 50mm; tốc độ vôi sữa chảy trong ống ≥ 0,8m/s; đường ống dẫn vôi có độ dốc về phía máy bơm ≥ 0,02; đường kính ống tự chảy có độ dốc về phía miệng xả ≥ 0,03; Bơm dặt dưới mực nước, không đặt van một chiều


3.3.3 Tính toán TB keo tụb. TB kiềm hóa nước

*Thiết bị trộn vôi:Dung tích bể trộn vôi được tính theo công thức:

Trong đó: Qll – lưu lượng nước tính toán (m3/h) n – thời gian giữa 2 lần pha vôi (6 – 12h); Pv – Lượng vôi cho vào nước. bv – Nồng độ vôi sữa (5%); γ - Khối lượng riêng của vôi sữa 1 tấn/m3

3v

. .W ; (2.7)

10000. .ll v

v

Q n Pm

b


3.3.3 Tính toán TB keo tụb. TB kiềm hóa nước.

Trường hợp dùng vôi bão hòa:Công suất thùng bão hòa vôi được xác định theo công thức:

Trong đó: Pv – Lượng vôi cần thiết tính theo CaO (kg/h) N – Số thùng bão hòa vôi; P – khả năng hòa tan của vôi phụ thuộc vào nhiệt độ (kg/m3)

Dung tích thùng bão hòa vôi:

3. ; / (2.8)

.v

b v

PQ m h

N P

3b.v . 1 2W . . ; (2.9)b vQ K K m

Trong đó : K1 - hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ nước bão hòa vôi K2 – hệ số phụ thuộc vào tỷ số độ cứng canxi toàn phần


3.3.3 Tính toán TB keo tụb. TB kiềm hóa nước

Bảng 3.2 trị số K 1 và P phụ thuộc vào nhiệt độ nước

Tnước ,oC 0 10 20 30

K1 7 6 5 4

P, kg/m3 1,43 1,33 1,28 1,12

Tốc độ dâng cho phép của dung dịch trong ngăn lắng của thùng bão hòa mm/s

0,15 0,20 0,25 0,33

Trị số K2 được lấy như sau:Khi độ cứng canxi >70% độ cứng toàn phần thì: K2 = 1Khi độ cứng canxi <70% độ cứng toàn phần thì: K2 = 2


3.3.3 Tính toán TB keo tục. Kho dự trữ hóa chất.

Các hóa chất xử lý nước như phèn, vôi, clo, muối… cần phải được dụ trữ đảm bảo có thể sử dụng liên tục 1- 2 tháng.Cấu trúc kho phải đảm bảo khô ráo, thoáng, có mái che.Diện tích sàn kho có thể được tính theo công thức:

Trong đó: Q – công suất trạm (m3/ngày đêm); P – Lượng hóa chất tính toán (g/m3); Go – Khối lượng riêng của hóa chất (tấn/m3) (thường lấy 1,1 tấn/m3); Pk - Độ tinh khiết của hóa chất(%); h – chiều cao cho phép của lớp hóa chất.

2. . .; (2.10)

10000. . .khok o

Q P TF m

P h G


3.3.3 Tính toán TB keo tụd. TB hòa trộn PƯ

*Phương pháp trộn cơ học.- Sử dụng cánh hoặc bản lá của máy bơm đặt trong trạm bơm cấp 1, dd phèn

được đưa vào ống hút của máy bơm.- Biện pháp chủ yếu là sử dụng máy khuấy (giống máy khuấy trộn phèn), Thời

gian trộn cơ học lấy khoảng 30 – 60s

Ưu điểm: Thời gian hòa trộn ngắn, dễ dàng thay đổi cường độ hòa trộn.

Nhược điểm: Sử dụng cánh khuấy và một số thiết bị cơ khí khác vì vậy đòi hỏi

chế độ vận hành cao.



*Phương pháp trộn thủy lực.- Dùng vật cản để tạo ra sự xáo trộn trong dòng chảy giúp trộn đều hóa chất và

nước.

Bể trộn đứng:

Ứng dụng trong trường hợp dùng vôi sữa để kiềm hóa nước với công suất

bất kỳ. Vì chỉ bể trộn đứng mới giữ được vôi ở trạng thái lơ lửng.

Diện tích tối đa của một bể trộn đứng không lớn hơn 15m2(??).

Bể trộn đứng có dạng tháp vuông hoặc tròn với góc đáy α = 30o – 40o.

Nguyên tắc làm việc: Nước đưa từ dưới lên (tốc độ dòng vđ= 1 – 1,5m/s), với

tốc độ này sẽ tạo ra chuyển động rối

Nước vào từ đáy dâng lên với vận tốc vd = 25mm/s, sau đó chảy vào máng

thu nước rồi chảy sang công trình phía sau, tốc độ nước trong máng vm = 0,6m;

thời gian lưu của nước trong bể không vượt quá 2 phút.



*Phương pháp trộn thủy lực.

Bể trộn có tấm chắn khoan lỗ: Sử dụng trong các trạm xử lý có công suất vừa

- Các lỗ trong tấm chắn có tác dụng tạo nên các xoáy nước.. Tốc độ dòng

qua lỗ vl = 1m/s, tốc độ dòng nước cuối thiết bị vm = 0,6m/s.

- Hàng lỗ trên cùng phải ngập sâu trong nước 0,1 – 0,15m;

dlỗ = 20 – 100mm (100mm – trạm P = 25000m3/ngày.đêm);

Slỗ = 30 – 35% Stấm chắn;

Khoảng cách các tấm chắn lấy bằng chiều rộng bể.

Chiều sâu mực nước tối thiểu ở ngăn cuối cùng phải bằng 0,2 – 0,5m



*Phương pháp trộn thủy lực.- Tổn thất áp lực qua mỗi tấm chắn có thể tính bằng công thức:

-Trong đó: vl - vận tốc nước chảy qua lỗ (m/s);

µ - Hệ số lưu lượng qua lỗ phụ thuộc vào tỷ số giữa đường kính lỗ

và chiều dày tấm chắn (dl/σ), có thể lấy theo bảng

2

2; ( ) (2.11)

.2lv

h mg

dl/σ 1,0 1,5 2,0 3,0

µ 0,75 0,71 0,65 0,62




Bể trộn vách ngăn có cửa thu hẹp: Áp dụng cho trạm xử lý có công suất vừa và

nhỏ.-Cấu tao như máng hình chữ nhật, phía bên trong có 3 vách ngăn vách đầu và

cuối có cửa thu hẹp ở giữa, vách giữa có của thu hẹp ở hai bên.

-Tốc độ nước chảy trong máng vm ≥ 0,6m/s; tốc độ nước chảy qua cửa thu hẹp

vh = 1m/s.

-Tổn thất áp lực qua mỗi tấm chắn h = 0,13m hoặc có thể tính theo công thức

(2.11); Đỉnh cửa thu hẹp ngập sâu trong mặt nước là 0,1 – 0,15m.-Khoảng cách 2 vách ngăn lấy bằng 2 lần chiều rộng bể.




Bể trộn cơ khí: Áp dụng cho trạm xử lý có công suất lớn, yêu cầu mức độ cơ

giới hóa và tự động hóa cao.-Dùng cánh khuấy để tạo dòng chảy rối. Bể thường có cấu tạo hình vuông hoặc

tròn với tỷ lệ cao : rộng = 1 : 2;-Tốc độ của trục quay: - kiểu tuabin w = 500 – 1500 vòng/phút; kiểu cánh phẳng

50 – 500 vòng/phút.-Vận tốc giới hạn của điểm xa nhất trên cánh khuấy so với trục không lớn hơn

4,5m/s.

Ưu điểm: - Có thể điều chỉnh được cường độ khuấy trộn theo ý muốn

- Thời gian khuấy trộn ngắn.

Nhược điểm: Chế độ vận hành phức tạp đòi hỏi phải có trình độ nhất định.


3.3.3 Tính toán TB keo tụe. TB tạo bông kết tủa

-Bể tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc giữa các hạt keo và cặn bẩn

tạo những bông cặn đủ lớn.

-Để đạt được hiệu suất keo tụ cao cần phải khống chế vận tốc nước và thời

gian lưu của nước trong bể phản ứng (keo tụ)

- Có nhiều loại bể phản ứng, thời gian lưu của nước trong bể phản ứng từ 40 –

60 phút tùy loại (bảng)

Các kiểu bể phản ứng Thời gian lưu nước trong bể (phút)

Bể phản ứng xoáy: Hình trụ

Hình phễu

Bể PƯ có vách ngăn: Ngăn ngang

Ngăn đứng

Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng

Bể phản ứng cơ khí

15 -20

6 – 10

20 đối với nước đục

30 – 40 đối với nước màu

Không nhỏ hơn 20

10 - 30



*Bể phản ứng xoáy hình trụ. Dùng cho trạm xử lý có công suất (đến 3000

m3/ngày đêm)-Cấu tạo gồm một ống hình trụ đặt trong tâm bể lắng đứng. Nước đã được trộn

từ bể trộn chuyển sang bể PƯ theo đường ống có gắn 2 vòi đặt đối xứng nhau.

-Tốc độ nước ra khỏi miệng phun vf = 2 - 3 m/s.

-Nước tạo thành chuyển động xoáy từ trên xuống, các lớp nước khác nhau có

tốc độ chuyển động khác nhau tạo điều kiện cho các hạt keo va chạm kết dính

với nhau tạo thành bông cặn.-Đường kính vòi phun chọn theo tốc độ nước ra khỏi miệng phun.

-Khoảng cách từ miệng phun đến thành bể PƯ là 0,2Db ( Db – đường kính bể )

0,8m

0,5m0,2D

H



4; ( ) (2.12)

60. . .bf

QtD m

H n

Đường kính bể phản ứng được tính theo công thức:

Trong đó: t – Thời gian lưu nước trong ngăn PƯ (t = 15 – 20 phút); Hf – chiều cao ngăn PƯ (Hf = 0,5 vùng lắng cuae bể lắng) Q – Lưu lượng nước xử lý. n – số bể PƯ làm việc đồng thời.Tổn thất áp lực của vòi phun:

Trong đó: vf – Vận tốc nước qua vòi phun

20,06. ; (2.13)fh v m



; ( ).

vv

v

QD m

V

Đường kính miệng vòi phun:

Trong đó: Qv – lưu lượng nước qua vòi phun (m3/s) µ - hệ số lưu lượng. Vv – tốc độ nước qua vòi phun (2 – 3m/s)Cường độ khuấy trộn của bể xđ bằng gradient vận tốc G:

Trong đó: V – dung tích bể; γ – khối lượng riêng của nước; v – vận tốc nước qua vòi; η – độ nhớt động học của nước.

2. .

2. .

Q vG

V



* Bể phản ứng xoáy hình phễu. Dùng cho trạm xử lý có công suất nhỏ.-Cấu tạo gồm một phễu lớn, góc nghiêng tạo giữa 2 thành α = 50o – 70o tùy theo

chiều cao bể.-Thời gian nước lưu trong bể từ 6 – 10 phút.-Tốc độ nước đi vào bể phía dưới lấy bằng 0,6 – 1,2m/s.-Tốc độ nước đi lên chỗ ra khỏi bể lắng có vận tốc 4 – 10mm/s.-Tốc độ nước chảy trong máng (thu nước sang bể lắng), trong ống và vòi không

được vượt quá 0,1m/s đối với nước đục và 0,05m/s đối với nước màu.

Ưu điểm: Hiệu quả xử lý cao, tổn thất áp lực nhỏ.

Nhược điểm: khó thiết kế cấu tạo bộ phận thu nước đảm bảo thu nước đều và

không phá vỡ bông cặn;



* Bể phản ứng xoáy hình phễu

-Dung tích bể:

-Diện tích phần hình trụ:

-Diện tích phần đáy:

-Trong đó: v1 – Vận tốc nước trên mặt bể (v1 = 4 – 10mm/s);

v2 - Vận tốc nước ở đáy bể (v2 = 0,6 – 1,2m/s)

t – thời gian lưu nước trong bể (t = 6 – 10phút)

.W

60.b

Q t

n

11

QF

v

22

QF

v



* Bể phản ứng xoáy hình phễu

-Chiều cao phần hình côn:

-Dung tích phần hình côn của bể:

-Dung tích phần hình trụ:

-Chiều cao phần hình trụ:

1 cot2 2

D dh g

2 1 1 2 1 2

1W .

3h F F F F

1 2W W Wb

12

1

Wh

F



* Bể phản ứng kiểu vách ngăn: Dùng cho trạm xử lý có công suất ≥30000

m3/ng.đ – đối với bể vách ngăn ngang và ≥ 60000 m3/ngđ – vách ngăn đứng.- Bể có cấu tạo hình chữ nhật, bên trong có các vách ngăn ngang hoặc đứng

hướng dòng.- Số lượng vách ngăn được tính toán thông qua 2 chỉ tiêu là tốc độ dòng chảy và

thời gian lưu nước trong bể. Khoảng cách giữa các vách ngăn không nhỏ hơn

0,7m – vách ngang.-Thời gian nước lưu trong bể là 20 phút – đối với nước đục và 30 ÷ 40 phút – đối

với nước màu.-Tốc độ nước đi vào bể 0,3m/s; tốc độ nước đi ra khỏi bể lấy bằng 0,1m/s.- Độ dốc đáy 0,02 ÷ 0,03 để xả cặn; chiều sâu trung bình của bể là 2 – 3m.-Tổn thất áp lực qua mỗi ngăn: h = 0,15.v2.m; v – vận tôc nước trong ngăn, m số

bước ngoặt

Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, dễ vận hành.

Nhược điểm: Khối lượng xây dựng lớn, tổn thất áp lực lớn;



•Bể phản ứng kiểu vách ngăn:

- Dung tích bể:

-Diện tích bề mặt bể:

-Chiều rộng hành lang bể:

-Chiều dài bể:

-Trong đó:δ – bề dày của vách ngăn

.W

60.b

Q t

n

Wbb

b

FH

3600. . .hlb

Qb

v H m

. 1b hlL m b m



* Bể phản ứng cơ khí: Áp dụng cho nhà máy nước có công suất và mức độ cơ

giới hóa cao.

-Bể có cấu tạo hình chữ nhật được chia làm nhiều ngăn, mỗi ngăn có cánh

khuấy riêng biệt. Các ngăn có kích thước 3,6x3,6; 3,9x3,9; 4,2x4,2m.

-Thời gian lưu nước trong bể từ 10 – 30 phút.

-Các cánh khuấy được thiết kế sao cho cường độ khuấy trộn giảm dần từ ngăn

đầu tiên đến ngăn cuối cùng.

-Diện tích cánh khuấy lấy bằng 15 – 20% diện tích mặt cắt ngang của bể.

-Tốc độ quay của trục (guồng) khuấy n = 3 – 5 vòng/phút

-Tốc độ nước trong máng thu nước: vm = 0,15 – 0,3m/s

Ưu điểm: Dễ dàng điều chỉnh được tốc độ khuấy trộn, hiệu suất cao.

Nhược điểm: Cấu tạo phức tạp, vận hành đòi hỏi trình độ chuyên môn cao.



•Bể phản ứng cơ khí: Áp dụng cho nhà máy nước có công suất và mức độ cơ

giới hóa cao.

-Tốc độ cánh khuấy được xđ theo công thức:

-Tốc độ của nước chuyển động theo cánh khuấy:

-Cường độ khuấy trộn:

2. . .

60ck

R nv

1

4n ckv v

.

PG

V



•Bể phản ứng cơ khí: Áp dụng cho nhà máy nước có công suất và mức độ cơ

giới hóa cao.

-Năng lượng tiêu thụ của cánh khuấy:

-Trong đó: µ - độ nhớt của nước (µ = 0,0092 ở nhiệt độ 25oC);

F – tổng diện tích các bản của cánh khuấy

V – dung tích bể.

v – tốc độ di chuyển tương đối của cánh khuấy so với nước.

c – hệ số sức cản của cánh khuấy phụ thuộc vào kích thước xđ theo

bảng.

351. . .P c F v

l/b 5 20 >21

c 1,2 1,5 1,9

3.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ

3.3.1 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP TUYỂN NỔI

- Quá trình tuyển nổi là quá trình tách các chất dựa trên tỷ trọng của chúng so với chất lỏng nền.

- Trong CNMT quá trình tuyển nổi được sử dụng rộng rãi để loại bỏ các tạp chất phân tán, dầu mỡ, chất béo trong nước thải. Quá trình này được gọi là quá trình tuyển nổi khí hòa tan.

- Nguyên tắc là xục khí vào trong nước. Các bọt khí kết dính với các hạt lơ lửng trong nước, khi lực nổi của tập hợp này đủ lớn sẽ cùng nhau nổi lên mặt nước.

- Khả năng kết hợp của bọt khí và các hạt trong nước tạo thành tổ hợp bọt khí phụ thuộc vào bản chất hạt.

- Ưu điểm của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thể tách hoàn toàn được các hạt nhẹ khó lắng.



- Năng lượng tạo thành tổ hợp bọt khí – hạt.

Trong đó: σ – sức căng bề mặt của nước; θ – góc biên thấm ướt được tạo bởi đường tiếp tuyến của bọt khí và hạt.

- Góc θ càng lớn thì khả năng kết dính và độ bền vững của tổ hợp bọt khí – hạt càng tốt.

- Để ổn định kích thước bọt khí người ta bổ xung vào trong nước các chất tạo bọt.

.(1 os )A c



- Điều kiện để tách tạp chất bằng phương pháp tuyển nổi phụ thuộc chủ yếu vào tỷ số giữa lượng pha khí – rắn. Gk : Gr = 0,01 ÷ 0,1. Tỷ số này được xđ theo công thức:

Trong đó: f – độ bão hòa của không khí trong nước ở áp suất P (thường f = 0,5 ÷ 0,8 mg/l.

b – độ bão hoà của khí ở áp suất khí quyển.

P – áp suất tuyệt đối khi nước bão hòa không khí, at.

Q1 – lưu lượng nước bão hòa không khí.

Q – lưu lượng nước thải

Cr – nồng độ chất rắn trong nước thải

11,3 . 1

.k

r r

b f P QG

G C Q



- Tốc độ nổi của bọt khí được xđ qua phương trình STOCK theo công thức:

Trong đó: d – đường kính bọt khí;

ρk – tỷ trọng của khí;

ρl – tỷ trọng của nước thải;

η – độ nhớt động học của nước thải.

2w18n l k

gd

Tốc độ nổi của bọt khí phụ thuộc vào kích thước bọt



- Thể tích tối thiểu của bọt khí để làm nổi một hạt có khối lượng M được xđ theo quan hệ:

Trong đó: Vbot – thể tích khí tối thiểu

M – khối lượng hạt rắn.

ρk – tỷ trọng khí.

ρl – tỷ trọng nước thải

ρM – tỷ trọng hạt rắn đính với bọt khí.

1.bot M k

l k k

V

M



- Hiệu suất quá trình tuyển nổi:

Trong đó: T1 – thời gian lưu nước trong công trình;

T = T1 + T2;

T2 – thời gian lưu nước trong bể tuyển nổi.

Hl – chiều cao của lớp chất lỏng (nước thải) trong bể tuyển nổi

α – số va chạm bọt khí và hạt rắn trên 1 đơn vị quãng đường.

. .w .1w .1 r nC Tn

tnl

Te

H



- Các phương pháp tuyển nổi:

• Tuyển nổi phân tán không khí bằng TB cơ học

• Tuyển nổi phân tán không khí bằng máy bơm khí nén.

• Tuyển nổi với tách không khí từ nước (tuyển nổi chân không, tuyển nổi áp lực)

• Tuyển nổi điện, tuyển nổi sinh học, tuyển nổi hóa học.



a. Tuyển nổi phân tán không khí bằng thiết bị cơ học.

- Nguyên tăc: Turbin hướng trục quay nhanh sau các cánh quạt sẽ tạo ra áp suất chân không, không khí từ khí quyển bên ngoài được hút vào và phân tán thành bọt nhỏ trong nước.

- Kiểu thiết bị này cho phép tạo được bọt khí rất nhỏ.

- Thường ứng dụng trong trường hợp nước thải chứa hàm lượng tạp chất không tan cao (2000 – 3000mg/l), hoặc đòi hỏi mức độ bão hòa không khí cao 0,1 – 0,5 m3KK/1 m3 nước thải.

- Nhược điểm: Cấu tạo phức tạp khó vận hành và bảo dưỡng thiết bị.




*Tính toán công trình tuyển nổi bằng turbin:

- Thời gian tuyển nổi t và tốc độ quay của turbin U được xđ bằng thực nghiệm.

- Chiều cao công tác của bể tuyển nổi không vượt quá 3m.

- Kích thước ngăn tuyển nổi được xđ theo công thức:

Trong đó: d – đường kính của turbin

6.b d





- Dung tích ngăn tuyển nổi:

Trong đó: f – diện tích mặt bằng ngăn tuyển nổi

h – chiều cao công tác của bể (chiều cao hỗn hợp nước – khí)

Ht – mực nước tính trong ngăn tuyển nổi (trước khi tuyển nổi)

γkn – trọng lượng riêng của hỗn hợp khí – nước (γkn = 0,6.γn)

φ – hệ số áp lực (đối với trạm tuyển nổi φ = 0,2 – 0,3)

.V h f

t

kn

Hh

2

2.t

UH

g





- Số vòng quay của turbin:

- Số ngăn tuyển nổi cần thiết:

Trong đó: θ – hệ số làm thoáng (thường lấy bằng 0,35)

t – thời gian tuyển nổi

60.

.

Un

d

.

24.60. . 1

Q tm

V





- Công suất của turbin:

Trong đó: η – hệ số hữu ích (η = 0,2 – 0,3)

qkn – lưu lượng của hỗn hợp khí – nước; l/s

. .;

102kn kn tq H

N KW

.

24.60.60. . 1kn

Q tq

m



b. Tuyển nổi với tách không khí từ nước.

Nguyên lý: làm cho nước thải bão hòa không khí, sau đó không khí sẽ tự tách khỏi nước thải dưới dạng các bọt khí khi thay đổi áp suất.

Phân loại:

-Tuyển nổi chân không

- Tuyển nổi không áp

- Tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí – nước.

Ưu điểm: có thể tách được tạp chất có kích thước nhỏ do phương pháp này cho phép tạo bọt khí nhỏ.




*Tuyển nổi chân không: Nước được bão hòa không khí dưới áp suất thường sau đó, khi thiết bị tuyển nổi được chân không hóa cưỡng bức không khí sẽ tách ra khỏi nước ở dạng các bọt khí nhỏ.

Áp suất chân không trong bể tuyển nổi nằm trong khoảng 255 – 300mmHg được tạo ra nhờ bơm chân không.

Chênh lệch cột áp trong bể tuyển nổi và bên ngoài khoảng 8 – 10m để nước có thể tự tháo ra ngoài, nếu không đủ phải dùng bơm hút nước ra.

Thời gian lưu nước trong bể tuyển nổi khoảng 20 phút, lưu lượng bề mặt khoảng 220m3/m2 .ngày;




*Tuyển nổi chân không:

Ưu điểm:

- Hiệu suất tuyển nổi cao do quá trình xảy ra trong trạng thái tĩnh.

- Năng lượng sử dụng thấp.

Nhược điểm:

- Độ bão hòa không khí của nước thải ở áp suất khí quyển thấp, vì vậy chỉ ứng dụng trong trường hợp nước thải chứa tạp chất không tan với nồng độ lớn hơn 250 mg/l.

- Cấu tạo phức tạp, khó khăn trong công tác quản lý nhất là khi phải sửa chữa.

- Phải sử dụng bơm để hút nước ra khỏi bể tuyển nổi trong trường hợp mức chênh lệch áp suất trong và ngoài bể nhỏ.

Sơ đồ tuyển nổi chân không

1. Điều chỉnh nước vào; 2. Ngăn làm thoáng tạo bọt; 3. thiết bị thổi khí; 4. Thiết bị khử khí; 5. Máng thu cặn nổi; 6. Thanh gạt bọt; 7. thanh gạt cặn lắng; 8. Máng thu nước

trong; 9. Ngăn thiết bị kỹ thuật; 10 Ngăn chứa cặn bọt




*Tuyển nổi không áp:

Không khí được dẫn vào ống hút của máy bơm nhờ ejector hoặc máy nén khí. Hỗn hợp không khí – nước được tạo thành trong máy bơm và được đẩy vào bể tuyển nổi. Tại đây không khí được tách ra dưới dạng các bọt khí.

Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, dễ vận hành và sửa chữa.

Nhược điểm:

- Chế độ công tác của trạm xử lý không ổn định do khó kiểm soát lượng không khí.

- Hiệu suất tuyển nổi thấp do kích thước bọt khí lớn.

SƠ ĐỒ TUYỂN NỔI KHÔNG ÁP




*Tuyển nổi áp lực:

Không khí được dẫn vào ống hút của máy bơm nước thải nhờ ejector. Sau đó hỗn hợp không khí – nước được đưa vào thùng áp lực. Tại đây do áp suất tăng lên vì vậy lượng bão hòa của không khí trong nước tăng lên. Sau đó hỗn hợp này được đưa vào bể tuyển nổi hở, không khí sẽ được tách ra dưới dạng bọt khí nhờ sự chênh lệch áp suất.

Nhược điểm: Áp lực của máy bơm phải bằng áp suất khi bão hòa không khí vì vậy tốn năng lượng. Vì vậy chỉ ứng dụng đối với các trạm có công suất nhỏ.

SƠ ĐỒ TUYỂN NỔI CÓ ÁP





Nồng độ của không khí tại thời điểm bão hòa:

Trong đó:

x – nồng độ không khí trong nước, mg/l;

p – áp suất khi bão hòa, at;

b – nồng độ không khí bão hòa hoàn toàn trong nước ở áp suất khí quyển tại nhiệt độ cho trước, mg/l;

ba – nồng độ của nitơ bão hòa trong nước dưới áp suất khí quyển và nhiệt độ cho trước, mg/l

k – hệ số tỷ lệ hòa tan của khí trong nước, l/ph;

t – thời gian bão hòa, ph;

.. . k tax p b p b b e





- Lượng không khí được tách khỏi nước ở bể tuyển nổi:

Trong công thức trên hằng số k có thể được xác định bằng thực nghiệm. Đối với nước thải có nhiệt độ từ 9o – 30o hằng số k có thể được xác định theo công thức:

Lượng không khí được tách từ nước bão hòa lấy bằng 1 – 5% dung tích của nước thải.

.1 . k tay x b p b p b b e

2020T

T

bk k

b





Khi chọn TB có thể xác định áp suất và thời gian bão hòa theo công thức:

Dung tích thùng áp lực:

.

.

. .

1

k ta

k t

y b b ep

b e

lg lg 1

0,434.apb b p p y

tk

.aW Q t

Thùng bão hòa Ngăn tuyển nổi Nước sau xử lý

Bọt nổiKhông khí nén

Nước thải cần xử lý

Vòi phun

Thùng bão hòa Ngăn tuyển nổi Nước sau xử lý

Bọt nổiKhông khí nén


Vòi phun

SƠ ĐỒ TUYỂN NỔI ÁP LỰC XUÔI DÒNG

SƠ ĐỒ TUYỂN NỔI ÁP LỰC TUẦN HOÀN

Thùng bão hòa

Ngăn tuyển nổi Nước sau xử lý

Bọt nổi

Không khí nén


Vòi phun

SƠ ĐỒ TUYỂN NỔI ÁP LỰC TUẦN HOÀN NHIỀU BẬC

Thùng bão hòa

Ngăn tuyển nổi bậc 2 Nước sau xử lý

Bọt nổi

Không khí nén


Vòi phun

Ngăn tuyển nổi bậc 1

Vòi phun

MỘT SỐ HÌNH ẢNH BỂ TUYỂN NỔI


3.3.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRAO ĐỔI ION

- Được ứng dụng để xử lý nước thải chứa kim loại nặng như Zn,Cu, Cr, Pb, Cd…, các hợp chất của Asen, phosphor, xyanua và các chất phóng xạ. Hiệu suất xử lý cao.

- Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này gọi là các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước. Các ionit có khả năng hút các ion dương trong dung dịch được gọi là cationit, hút ion âm gọi là anionit

- Khả năng hút của các ionit được xác định bằng số ion tương đương bị hút bở 1 đv khối lượng hay thể tích ionit.



*. Cơ chế quá trình trao đổi ion.+ Di chuyển ion A từ nhân của dòng chất lỏng tới bề mặt ngoài của lớp biên giới màng chất lỏng bao quanh hạt trao đổi ion;+ Khuếch tán các ion qua lớp biên giới;+ Chuyển ion đã qua biên giới phân pha vào lớp màng bao quanh hạt ionit;+ Khuếch tán ion A bên trong lớp màng bao quanh hạt ionit tới các nhóm chức năng trao đổi ion;+ Phản ứng hóa học trao đổi hai ion A và B;+ Khuếch tán các ion B bên trong hạt trao đổi ion tới biên giới phân chia;+ Chuyển các ion B qua biên giới phân pha ở bề mặt trong của màng chất lỏng;+ Khuếch tán các ion B qua màng;+ Khuếch tán các ion B vào nhân dòng chất lỏng.



*. Cơ chế quá trình trao đổi ion.- PT trao đổi ion tổng quát có dạng:

PƯ này xảy ra cho đến khi cân bằng được thiết lập. Tốc độ của PƯ phụ thuộc vào quá trình chậm nhất trong số các giai đoạn trên. Tốc độ PƯ được thể hiện theo phương trình:

Trong đó:C – nồng độ ion trong dung dịch.Kf – Hệ số chuyển khối qua màng;

V – Thể tích của dung dịch;a – diện tích hữu hiệuC* - nồng độ cân bằng

mA RmB mRA B

*. CCV

aK

dt

dCf



*. Cơ chế quá trình trao đổi ion.- Nếu tốc độ PƯ được quyết định bởi khuếch tán mao quản thì biểu thức biểu diễn tốc độ PƯ tuân theo định luật Fick II:

- Trong đó:r – bán kính hạt ionit;D – hệ số khuếch tán;q* - nồng độ các ion của các ionit cân bằng với nồng độ C.

t

q

r

CDr

rrt

C

*

22

..1



*. Các chất trao đổi ion (ionit) thường dùng :

- Các chất trao đổi ion dạng vô cơ:

+ Tự nhiên: zeolit, kim loại khoáng chất, đất sét, fenspat, chất mica khác nhau... Các chất có chứa chất trao đổi cation là các chất chứa nhôm silicat như Na2O.Al2O3.nSiO2.mH2O. Các chất flour apatit [Ca5(PO4)3]F và hydroxyt apatit [Ca5(PO4)3]OH cũng có tính chất trao đổi ion.

+ Tổng hợp nhân tạo: silicagen, pecmutit, các oxyt khó tan và hydroxyt của một số kim loại như nhôm, crom,...

- Các chất trao đổi ion dạng hữu cơ:

+ Tự nhiên: axit humic của đất (chất mùn) và than đá, mang tính axit yếu.

+ Tổng hợp nhân tạo: các hợp chất cao phân tử. Các gốc hydrocacbon của chúng tạo nên lưới không gian với các nhóm chức năng trao đổi ion cố định. Lưới không gian hydrocacbon được gọi là ma trận ký hiệu là R, còn các ion trao đổi ion là các ion trái dấu gọi là các nhóm hoạt động được biểu thị rõ, đầy đủ.



*. Hoàn nguyên các ionit:

- Mức độ tái sinh (hoàn nguyên) các ionit được xác định theo phương trình:

Trong đó:TS: lượng thể tích được tái sinh;TP: lượng thể tích toàn phần

100.TP

TS

SƠ ĐỒ HỆ THỐNG TRAO ĐỔI ION LÀM MỀM NƯỚC

HỆ THỐNG TRAO ĐỔI ION XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM MUỐI

HẠT NHỰA TRAO ĐỔI ION

bai giang xu ly nuoc thai

Documents