Đồ án Nghiên cứu quá trình hóa lý trong công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm của Công Ty Cổ Phần Đầu Tư Phước Long – Quận 9 – Thành Phố Hồ Chí Minh

ải trọng thấp hơn. Độ nhạy đối với sự thay đổi tải trọng thấp hơn. Có thể tự động hóa hoàn toàn. Động học của các quá trình hóa lý đã được nghiên cứu sâu hơn. Phương pháp hóa lý không cần theo dõi các hoạt động của vi sinh vật. Có thể thu hồi các chất khác nhau. 3.1.1. Đông tụ, keo tụ – Coagulation, Flocculation 3.1.1.1. Đông tụ, keo tụ – Coagulation, Flocculation Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể tách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hòa tan vì chúng là những hạt rắn có kích thước quá nhỏ. Để tách các hạt rắn đó có một cách hiệu quả bằng phương pháp lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm làm tăng vận tốc lắng của chúng. Việc thử các hạt keo rắn bằng trọng lượng đòi hỏi trước hết cần trung hòa điện tích thường được gọi là quá trình đông tụ( Coagulation) còn quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ( Flocculation). Trong tự nhiên, tùy theo nguồn gốc xuất xứ cũng như bản chất hóa học, các hạt lơ lửng đều mang điện tích âm hoặc dương. Trong xử lý nước thải, sự đông tụ diễn ra dưới tác động của chất đông tu. Chất đông tụ trong nước tạo thành các bông hydroxit kim loại, lắng nhanh trong trường trọng lực. Các hạt keo có điện tích âm yếu còn các bông đông tụ có điện tích dương yếu nên chúng hút nhau.Quá trình thủy phân các chất đông tụ và tạo thành các bông keo xảy ra theo các giai đoạn sau: Me3+ + HOH = Me(OH)2+ + H+ Me(OH)2+ + HOH = Me(OH)+ + H+ Me(OH)+ + HOH = Me(OH)3 + H+ Me3+ + HOH = Me(OH)3 + H+ Chất đông tụ thường là muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng. Việc chọn chất đông tụ phụ thuộc thành phần, tính chất hóa lý và giá thành của nó, nồng độ tạp chất trong nước, pH . Các muối nhôm được làm chất đông tụ phổ biến như: Al2(SO4)3.18H2O; NaAlO2; Al(OH)5Cl; KAl(SO4)2.12H2O Trong đó phổ biến nhất là sunfat nhôm. Nó hoạt đọng hiệu quả khi pH = 5 – 7.5. Sunfat nhôm tan tốt trong nước và có giá thành tương đối rẻ. Nó được sử dụng ở dạng khô hoặc dung dịch 50%. Quá trình tạo bông, đông tụ của một số muối nhôm như sau: Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 = 2Al(OH)3 â + 3CaSO4 +6CO2 Các muối sắt thường được dùng làm chất đông tụ là Fe2(SO4)3.2H2O; Fe2(SO4)3.3H2O; FeSO4.7H2O và FeCl3. Hiệu quả lắng trong cao hơn khi sử dụng dạng khô hoặc dung dịch 10 – 15%. Các sunfat được dùng ở dạng bột, liều lượng phụ thuộc vào pH nước thải, đối với Fe3+ pH = 6 – 9, còn đối với Fe2+ pH > 9.5 để kiềm hóa nước thải dùng NaOH và Ca(OH)2. Quá trình tạo bông đông tụ diễn ra theo phản ứng: FeCl3 + 3H2O→ Fe(OH)3 ↓ + 3HCl Fe2 (SO4)3 + 6H2O → 2Fe(OH)3 ↓ + 3H2SO4 Khi kiềm hóa: 2FeCl3 + 3Ca(OH)2 → 2Fe(OH)3 ↓ + 3CaCl2 Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 → 2Fe(OH)3 ↓ + 3CaSO4 Muối sắt có ưu điểm so với muối nhôm: Hoạt động tốt hơn ở nhiệt độ nước thấp. Giá trị tối ưu pH trong khoảng rộng hơn. Bông bền và thô hơn. Có thể ứng dụng cho nước có khoảng nồng độ muối rộng hơn. Có khả năng khử mùi độc và vị lạ do có mặt của H2S. Tuy nhiên, chúng cũng có một số nhược điểm: Có tính axit mạnh, làm ăn mòn thiết bị. Bề mặt các bông ít phát triển hơn. Tạo thành các phứa nhuộm tan mạnh Ngoài các chất nêu trên còn có thể sử dụng chất đông tụ là các loại đất sét khác nhau, các chất thải sản xuất chứa nhôm, các hỗn hợp, dung dịch tẩy rửa, xỉ chứa dioxit silic. Khi sử dụng hỗn hợp Al2(SO4)3 và FeCl3 với tỉ lệ từ 1:1 đến 1:2 thu được kết quả đông tụ tốt hơn khi dùng tác chất riêng lẻ. 3.1.1.2. Trợ keo tụ – Flocculation: Trợ keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các hợp chất cao phân tử vào nước. Khác với quá trình đông tụ, khi trợ keo tụ sự kết hợp diễn ra không chỉ do tiếp xúc trực tiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bị hấp phụ trên các hạt lơ lửng. Trợ keo tụ thúc đẩy quá trình tạo bông hydroxit nhôm và sắt nhằm tăng vận tốc lắng của chúng. Việc sử dụng chất trợ keo tụ cho phép giảm chất đông tụ, giảm thời gian đông tụ và tăng vận tốc lắng. Chất trợ keo tụ có thể là hợp chất tự nhiên và tổng hợp. Chất trợ keo tụ tự nhiên là tinh bột, este, xenlulô, dectrin (C6H10O5)n. Chất trợ keo tụ vô cơ là dioxit silic đã hoạt hóa (xSiO2.yH2O). Chất trợ keo tụ hữu cơ tổng hợp là [-CH2-CH-CONH2]n, poliacrilamit kĩ thuật (PAA), PAA hydrat hóa. Liều lượng PAA tối ưu để xử lí nước thải công nghiệp dao động trong khoảng 0,4÷1g/m3. PAA hoạt động trong khoảng pH của môi trường rộng. Tuy nhiên, vận tốc lắng bông keo tụ giảm khi pH > 9. Cơ chế làm việc của chất trợ keo tụ dựa trên các hiện tượng sau: hấp phụ phân tử chất keo tụ trên bề mặt hạt keo, tạo thành mạng lưới phân tử chất trợ keo tụ. Sự dính lại của các hạt keo do lực Van der Waals. Dưới tác động của chất trợ keo tụ giữa các hạt keo tạo thành cấu trúc ba chiều, có khả năng tách nhanh và hoàn toàn ra khỏi nước. Nguyên nhân xuất hiện cấu trúc này là sự hấp phụ các phân tử chất trợ keo tụ trên một số hạt tạo thành các cầu nối polime giữa chúng. Các hạt keo được tích điện âm nên thúc đẩy quá trình keo tụ với các hydroxit nhôm hoặc sắt. Khi cho thêm silicat hoạt tính sẽ làm tăng 2-3 lần vận tốc lắng và tăng hiệu quả lắng trong. Hình 3.1: Quá trình xử lý nước thải bằng đông tụ và keo tụ Trong đó: Bể 1: định lượng và trộn hóa chất với nước thải. Bể 2: tạo bông Bể 3: lắng Quá trình xử lí nước thải bằng đông tụ và keo tụ gồm các giai đoạn sau: định lượng và trộn tác chất với nước thải, tạo bông và lắng xuống. Nước thải trộn với chất trơ keo tụ ở tốc độ chậm để không phá vỡ bông cặn. Sau đó, nước được đưa vào buồng tạo bông. Sự tạo bông diễn ra chậm sau 10-30 phút. Nước thải trộn với chất đông tụ theo ống đi vào ngăn tách không khí. Sau đó nước đi theo ống trung tâm đến các ống phân phối, là các vòi phun để phân phối và quay nước trong vùng vành ngăn. Hình 3.2: Cơ chế quá trình đông tụ Các hạt lơ lửng cùng với bông đông tụ tạo thành trong vùng vành khăn. Các hạt lơ lửng cùng với bông lắng xuống đáy và được lấy ra khỏi thiết bị. Nước trong chảy qua các lỗ vào rãnh thoát nước. 3.1.1.3. Thiết bị keo tụ: Để khuấy trộn nước thải với hóa chất và tạo bông người ta dùng một số loại máy khác nhau. Đơn giản nhất là máy trộn cánh quạt cơ giới. Nhờ khuấy trộn nước thải chuyển động vòng và tạo bông. Nhờ kết cấu thích hợp, một phần thể tích không bị xáo trộn, ở đây các bông tủa xuống và được hút ra ngoài. Có thể xử lý nước trong các thiết bị tổ hợp chúng đảm bảo ba giai đoạn chính : Xáo trộn Keo tụ. Làm trong nước. 3.1.2. Phương pháp hấp phụ: Phương pháp hấp phụ được sử dụng rộng rãi để làm sạch nước thải triệt để khỏi các hợp chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học, cũng như khi nồng độ của chúng không cao và bị phân hủy bởi vi sinh vật hay chúng rất độc. Ưu điểm của phương pháp này là cho hiệu quả cao ( 80 – 90%), có khả năng xử lý nhiều chất trong nước thải đồng thời có khả năng thu hồi các chất này. Quá trình hấp thụ được thực hiện bằng cách cho tiếp xúc hai pha không hòa tan là pha rắn ( chất hấp phụ) sẽ đi từ pha lỏng (pha khí) đến pha rắn cho đến khi nồng độ dung chất trong dung dịch đạt cân bằng, các chất hấp phụ thường sử dụng: than hoạt tính, tro, xỉ, mạc cưa, silicage, keo nhôm. Đây là phương pháp các nhà thiết kế hệ thống ưa chuộng trong xử lý nước thải công nghiệp, phương pháp có tác dụng xử lý các chất hữu cơ bậc cao không bị oxy hoá sinh học. Hấp phụ là hiện tượng tăng nồng độ chất tan trên bề mặt phân chia giữa hai pha lỏng – khí hoặc lỏng – rắn. Cơ chế hấp phụ: các phân tử hòa tan khi tiếp xúc với pha lỏng – rắn, không những chúng tập trung trên bề mặt chất rắn mà còn bị hút vào bên trong chất rắn bằng các lực bề mặt. Cơ chế này ứng dụng cho nước thải nhiều nhất, vì quá trình hấp phụ chất bẩn hòa tan trên bề mặt chất rắn dưới tác dụng của trường lực bề mặt. Có 2 loại hấp phụ: Hấp phụ hóa học: hình thành lớp đơn phân tử chất bị hấp phụ trên bề mặt chất rắn bằng các lực liên kết của các phân tử bề mặt có thừa hóa trị. Hấp phụ lý học: có sự ngưng tụ phân tử chất bị hấp phụ trong các mao quản của chất rắn. Những biện pháp làm tăng tốc độ hấp phụ là làm tăng nhiệt độ, tăng nồng độ chất tan, giảm pH của dung dịch nước thải, do thay đổi bề mặt nguyên tử cacbon. Thông thường, chất nào có phân tử lượng cao sẽ hấp phụ dễ hơn. Thời gian hấp phụ chọn sao cho hiệu quả xử lý đạt cao hơn 90%. Nhưng lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều cao lớp hấp phụ, kích thước hạt, lưu lượng nước thải, nồng độ chất tan trong nước thải. Ngoài ra, để hiệu quả hấp phụ cao hơn, cần loại bỏ các chất hữu cơ dễ bị oxy hóa, nhằm ngăn ngừa sự phát triển vi khuẩn trong lớp vật liệu hấp phụ. Khả năng hấp phụ tùy thuộc vào than hoạt tính và chất bị hấp phụ, dao động từ 200 – 400g COD / kg than. Hình 3.3. Than hoạt tính được dùng làm chất hấp phụ. (Nguồn: "Handbook of Physics and Chemistry", 56th Edition, pp.F201-F206, CRC Press, Boca Raton, FL, USA) Đối với nước thải dệt nhuộm, các hoạt tính bề mặt thuốc nhuộm, chất keo có trong nước thải hấp phụ mạnh vào chất hấp phụ kỵ nước than hoạt tính hoặc vật liệu xốp ưa nước như hydroxit nhôm hay hydroxit sắt, nên trong hệ thống xử lý nước thải, người ta sử dụng muối nhôm, muối sắt vào nước để tạo các hydroxit này. Các lỗ rỗng của hydroxit có thể hấp phụ mixen của những hợp chất có trong nước thải. 3.2. Tổng quan Công Ty Cổ Phần Đầu Tư Phước Long 3.2.1. Giới thiệu công ty: Nhà máy dệt Phước Long được thành lập từ năm 1977 trên cơ sở xác lập hai xí nghiệp Visyfasa và Xí nghiệp Dệt Liên Phương. Đến 1993, Nhà máy Dệt Phước Long đã được đổi tên thành Công Ty Dệt Phước Long trực thuộc Bộ Công Nghiệp nhẹ theo quyết định số 239/CNn/TCĐ ngày 24/03/1993, đến 1997 Công ty trở thành một trong những thành viên tiêu biểu của Tập Đoàn Dệt May Việt Nam. Đầu năm 2005, Công ty Dệt Phước Long chính thức đổi thành Công Ty Cổ Phần Sản Xuất – Dịch Vụ Dệt May Phước Long. Để phù hợp với cơ chế và ngành nghề kinh doanh của Công ty, tháng 08/2007, Công ty chính thức đổi tên thành Công ty cổ phần đầu tư Phước Long. Tổng diện tích: 12 hectare, bao gồm 4 nhà máy với từng khu vực chức năng. Địa chỉ: 18, Tăng Nhơn Phú, Phước Long B, Q.9, Tp.HCM. Vị trí: Cách trung tâm thành phố 7 km theo đường xa lộ Hà Nội. Tiếp giáp cảng Cát Lái, Tân Cảng. Cách sân bay Tân Sơn Nhất 30 phút chạy xe. Nằm trong khu công nghiệp mũi nhọn như Khu công nghệ cao, Khu công nghiệp Sóng Thần, Khu chế xuất Linh Trung. 3.2.2. Quy trình công nghệ sản xuất của Công Ty: Chuẩn bị nguyên liệu sợi Hồ sợi Dệt vải Chuẩn bị nhuộm Làm bóng In bông Nhuộm Cầm màu Đóng kiện Hồ văn Kiểm gấp Giặt, tẩy Co ủi Cào lông Hình 3.4. Sơ đồ quy trình công nghệ dệt nhuộm nhà máy Ø Chuẩn bị nguyên liệu : Sợi nguyên liệu được nhập vào đầu tiên qua công đoạn đánh ống nhằm loại bỏ xơ, cặn bẩn. Ø Hồ sợi: Được tiến hành trước khi dệt có tác dụng tăng cường lực cho sợi trong quá trình dệt, sau khi hồ sợi xong vải sẽ đem đi dệt. Chất hồ sợi bao gồm: tinh bột. Keo động vật, chất làm mềm, chất giữ ẩm CaCl2, Glyxerin, chất chống mốc phenol. Ø Chuẩn bị nhuộm bao gồm: phân trục, tẩy và giũ hồ: Ÿ Phân trục: xác định lượng phẩm màu nhuộm và các phụ gia khác theo khối lượng vải cần nhuộm. Ÿ Nấu tẩy: có tác dụng phá hủy các tạp chất xenluloza như peptin chứa nito, pentoza, đồng thời tách dễ dàng các axit béo khỏi vải, ở nhiệt độ lớn hơn 850C sắp bị nóng chảy, nhũ hoa, tách khỏi bề mặt vải. Mặt khác quá trình nấu còn làm cho bến đổi cấu trúc xơ, dễ hấp phụ thuốc nhuộm. Hóa chất trong công đoạn này bao gồm: NaOH, NaHSO3, NaSiO3, H2O2, chất hoạt động bề mặt Ÿ Tẩy trắng: công đoạn này được dùng cho sản xuất các loại vải trắng, do sau khi nấu các thành phần vải còn chứa chất màu thiên nhiên chưa bị hủy hoại, đồng thời xenlulozo có khả năng hấp thụ các chất sẫm màu trong nước. Ÿ Giũ hồ: quá trình này được thực hiện bằng cách ngâm ủ hóa chất, sau đó giặt ép bằng nước nóng để loại sạch các tạp chất, tinh bột Thông thường các hóa chất cho vào là acid loãng, NaOH, chất oxy hóa H2O2 , men gốc thực vật. Động vật, xà bông Ø Nhuộm sợi: Được tiến hành sau khi hoàn tất các công đoạn chuẩn bị nhuộm. Trong giai đoạn này có sử dụng các hóa chất như: NaOH, CH3COOH, chất tạo môi trường kiềm hay acid, phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất khử, chất điện ly. Đối với các mặt vải khác nhau đòi hỏi phẩm nhuộm và môi trường khác nhau. Ø Tẩy giặt: Nhằm làm sạch vải, loại bỏ các tạp chất, màu thuốc nhuộm thừa quy trình tẩy giặt bao gồm xà phòng hay hóa chất tổng hợp ở nhiệt độ khoảng 800C, sau đó xả lạnh với các chất tẩy thông dụng như xà phòng, xoda Ø Công đoạn hoàn tất: Là công đoạn cuối cùng tạo ra vải có chất lượng tốt và theo đúng yêu cầu như: chống mốc, chống cháy, mềm, chống phai màu hoặc trở về trạng thái tự nhiên sau quá trình căng kéo, co rút ơ các khâu trước hay thẳng nếp ngay ngắn. 3.2.3. Sản phẩm: Ø Vải: Mặt hàng vải đa dạng về chất liệu như: Poly Taffeta( dùng làm vải lót, vải nền để phủ nhựa PU, AC phục vụ cho các ngành may công nghiệp xuất khẩu như áo Jacket, túi xách, áo mưa), Spun Polyestesr, Oxford ( may trang phục quân đội, túi xách,), T/C Yardyeing, Poly Satin và Jaccquard, Mesh Ø Quần áo: Các sản phẩm thời trang trẻ em, thời trang thể thao được Phước Long thiết kế đa dạng, phong phú về mẫu mã màu sắc như Jacket, kaki, váy, áo Blouse Ø Mùng: Bao gồm mùng chống muỗi, mùng hình chữ nhật, mùng tròn, mùng du lịch Ø Sợi: Mặt hàng được sản xuất với sự đa dạng về chất liệu như: 100 % cotton, 100 % Polyester, TC, PE, cotton 3.3. Đề xuất công nghệ XLNT bằng phương pháp hóa lý cho Công Ty Cổ Phần Đầu Tư Phước Long Khi lựa chọn hệ thống xử lý cần dựa vào các yếu tố sau: Quy trình sản xuất( trong đó xác định khâu nào sinh ra nước thải, lưu lượng và thành phần). Xác định được tổng lượng nước thải sinh ra, lưu lượng nước thải theo giờ( min, max). Xác định thành phần nước thải: chỉ tiêu BOD, COD, độ đục, hàm lượng SS Dựa vào các yếu tố trên, sau đây sẽ đề xuất công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm cho nhà máy dệt Phước Long, Quận 9, Tp. HCM như sau: Quy trình công nghệ: Nước thải Song chắn rác Bể điều hòa Bể lắng 2 Bể khử trùng Nguồn tiếp nhận Bể Aerotank Bể lắng 1 Bể tạo bông Bể nén bùn Bể ép bùn Phèn nn Hình 3.5: Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm Thuyết minh quy trình công nghệ: ¶ Song chắn rác: Nước thải từ các khâu trong phân xưởng chảy vào mạng lưới thoát nước thải công nghiệp và đưa đến trạm xử lý. Nước thải theo hệ thống cống dẫn qua song chắn rác. Song chắn rác được sử dụng để giữ lại các chất rắn có kích thước lớn hơn 10 mm ở trong nước thải. Nếu không loại bỏ rác này sẽ gây tắt nghẽn đường ống, mương dẫn hoặc hư hỏng bơm. Rác có thể tập trung lại, đưa đền bãi rác. ¶ Bể điều hòa: Do tính chất nước thải thay đổi theo từng giờ sản xuất và phụ thuộc vào loại nước thải theo từng công đoạn. Vì vậy nhất thiết phải xây dựng bể điều hòa. Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng nước, khuếch tán nồng độ, làm giảm tải trọng và tạo chế độ làm việc ổn định cho các công trình sau, nhất là tránh hiện tượng quá tải của hệ thống xử lý. Bên cạnh đó lượng BOD cũng giãm xuống một phần do bể có mặt bằng lớn nên quá trình oxy hóa diễn ra, vi sinh vật phát triển, sục thêm khí để khử BOD tốt hơn. ¶ Bể keo tụ tạo bông: Do tính chất của nước thải dệt nhuộm có cặn lơ lửng khá cao, pH cao và độ màu cao nên để loại bỏ chúng chúng ta dùng quá trình keo tụ – tạo bông. Tại đây, ta dùng năng lượng cánh khuấy tạo dòng chảy rối để hòa trộn nước thải đều với phèn nhôm để tiến hành keo tụ. Quá trình xảy ra trong 60 giây và vận tốc lớn. Từ bể trộn sẽ làm việc theo chế độ tự chảy qua bể phản ứng. Tại đây hoàn thành xong quá trình keo tụ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc và kết dính giữa các hạt keo với cặn bẩn, lúc này có châm thêm polymer ở bể phản ứng. Quá trình xảy ra trong 30 phút. Quá trình keo tụ tạo bông hoàn thành sẽ tự chảy qua bể lắng tiên hành tách bông cặn ra khỏi nước thải. ¶ Bể lắng 1: Bể lắng có nhiệm vụ loại bỏ hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải. Sau khi qua bể lắng 1 hàm lượng BOD, SS giảm đáng kể. ¶ Bể Aerotank: Nước thải sau khi qua bể lắng 1 sẽ được dẫn đến bể Aerotank theo chế độ tự chảy. Tại đây, bể được cung cấp khí oxy để đảm bảo vi sinh vật phát triển tốt. Thêm Nitơ, Photpho vì trong nước thải dệt nhuộm thường thiếu hụt Nito, photpho, do đó không đảm bảo cho quá trình oxy hóa diễn ra. Trong bể sinh học bùn hoạt tính xáo trộn hoàn toàn diễn ra quá trình oxy hóa chất hữu cơ hòa tan và dạng keo trong nước thải với sự tham gia của các vi sinh hiếu khí sẽ tiêu thụ các chất hữu cơ dạng hòa tan và dạng keo để sinh trưởng, vi sinh vật phát triển thành quần thể dạng bông bùn để lắng gọi là bùn hoạt tính, sinh khối tăng tạo bùn hoạt tính dư. ¶ Bể lắng 2: Hỗn hợp nước và bùn hoạt tính được dẫn dến bể lắng 2, có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải. Bùn sau kho lắng, một phần sẽ trở lại bể sinh học hiếu khí khi xáo trộn hoàn toàn để tạo hỗn hợp bùn và nước. Nước thải sau khi đi qua bể lắng 2 được đưa qua bể khử trùng trước khi dẫn vào hệ thống thoát nước chung cho khu công nghiệp. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH HÓA LÝ TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN ĐẦU TƯ PHƯỚC LONG, QUẬN 9, TP. HỒ CHÍ MINH 4.1 Mô hình keo tụ tạo bông 4.1.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình thực nghiệm: Trong công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ, người ta thường sử dụng: Phương pháp keo tụ dùng các chất điện ly đơn giản. Phương pháp keo tụ dùng hệ keo ngược dấu như các muối nhôm hoặc sắt. Phương pháp keo tụ dùng các chất polyme (Phương pháp này còn sử dụng khi cần tăng cường cho các phương pháp keo tụ khác). 4.1.2 Phương pháp keo tụ dùng chất điện ly đơn giản: Phương pháp keo tụ dùng chất điện ly đơn giản đòi hỏi liều lượng cho vào phải thật chính xác, nếu không hiệu quả keo tụ sẽ giảm đi, hệ keo trong nước sẽ trở lại với trạng thái bền vững. Ở phương pháp dùng polyme, các loại polyme không bảo quản được lâu, đặc biệt là khi hoà tan trong nước, công nghệ sản xuất tốn kém, giá thành cao. Vì vậy hai phương pháp này ít được sử dụng so với phương pháp dùng hệ keo ngược dấu. 4.1.3 Phương pháp keo tụ dùng hệ keo ngược dấu: Trong quá trình này người ta sử dụng muối nhôm hoặc muối sắt hoá trị III, còn gọi là phèn nhôm hay sắt làm chất keo tụ, đây là hai loại hoá chất rất thông dụng. Các muối này được đưa vào dưới dạng muối hoà tan, trong dung dịch chúng phân ly thành các cation và anion theo phản ứng sau: Al2(SO4)3 ® 2Al3+ + SO42- FeCl3 ® Fe3+ + 3Cl- Nhờ hoá trị cao của các ion kim loại , chúng có khả năng ngậm nước tạo thành các phức chất hexa Me(H2O)63+ ( trong đó Me3+ có thể là Al3+ hay Fe3+ ). Tuỳ thuộc vào giá trị pH của môi trường mà chúng có khả năng tồn tại ở các dạng khác nhau, ví dụ với nhôm các phức chất này chúng tồn tại ở pH từ 3 đến 4; còn với sắt chúng tồn tại ở pH từ 1 đến 3 . Khi tăng pH, các phản ứng xảy ra như sau : Me(H2O)63+ + H2O ® Me(H2O)5OH2+ + H3O+ Tăng axit Me(H2O)52+ + H2O ® Me(H2O)4(OH)2+ + H3O+ Tăng kiềm Me(H2O)4(OH)2+ + H2O ® Me(H2O)3+ + 3H2O + H3O+ Me(OH)3 + OH- ® Me(OH)4 - + H3O+ Với nhôm khi pH bắt đầu từ 6 trở lên và với sắt khi pH từ 5 trở lên , các phản ứng dừng lại ở trạng thái hydroxyt Me(OH)3 kết tủa lắng xuống. Độ hoà tan của các hydroxyt này là quá nhỏ nên ở pH tối ưu các ion kim loại này được tách hết ra khỏi nước. Quá trình tạo thành Me(OH)4 – chỉ xảy ra khi pH của nước lớn hơn 7,5 đối với nhôm và 10 đối với sắt . Các sản phẩm hydroxyt tạo thành trong phạm vi pH từ 3 đến 6, đó là các sản phẩm mang nhiều nguyên tử kim loại. Các hợp chất này mang điện dương mạnh và có khả năng kết hợp với các hạt keo tự nhiên mang điện tích âm tạo thành bông cặn. Các hydroxyt sắt tạo thành khác nhau tuỳ thuộc vào pH và các điều kiện của quá trình, song chúng đều là các hợp chất mang điện dương và có hoạt tính tạo bông keo tụ cao nhờ hoạt tính bề mặt lớn. Các bông keo này khi lớn sẽ hấp phụ, cuốn theo các hạt keo hạt bẩn hữu cơ, chất mang mùi vị tồn tại ở trạng thái hoà tan hoặc lơ lửng trong nước. Mặt khác, các ion kim loại tự do còn kết hợp với nước qua phản ứng thủy phân cũng tạo thành các hydroxit. Để tăng cường quá trình tạo bông keo với mục đích tăng tốc độ lắng, người ta tiến hành quá trình keo tụ bằng cách cho thêm vào nước thải các hợp chất cao phân tử gọi là chất trợ keo tụ. Việc sử dụng các hợp chất trợ keo tụ cho phép hạ thấp liều lượng chất keo tụ , giảm thời gian quá trình đông tụ và nâng cao tốc độ lắng của bông keo. Các chất trợ keo tụ có hai nguồn gốc tự nhiên và tổng hợp. Các chất trợ keo tụ có nguồn gốc tự nhiên là tinh bột, dextrin, các ete, xenlullo và dioxit silic hoạt tính, trong khi đó các chất có nguồn gốc tổng hợp thường dùng là polyacryamit, polyacrylic axit, polydiallydimetyl - amon, polyalumilum chloride (PAC), Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ tạo bông bằng phèn nhôm: ¶ Trị số pH của nước : Nước thải sau khi đã cho phèn nhôm vào thì trị số pH của nước giảm vì phèn nhôm là một loại giữa muối axit mạnh và bazơ yếu. Sự thủy phân của nó có thể tăng thêm tính axit của nước do phản ứng thủy phân sản sinh ra H+. Trị số pH của nước có ảnh hưởng rất lớn và nhiều mặt đến quá trình keo tụ. ị Ảnh hưởng của độ pH đối với việc hoà tan nhôm hydrôxit: Nó là một hydroxit lưỡng tính điển hình. Trị số pH của nước quá cao hoặc quá thấp đều làm cho nó hoà tan, khiến hàm lượng nhôm dư trong nước tăng lên. Khi trị số pH giảm thấp đến 5.5 trở xuống, Al(OH)3 có tác dụng rõ ràng như một chất kiềm, làm cho hàm lượng Al3+ trong nước tăng nhiều, như phản ứng sau : Al(OH)3 + 3H+ ® Al3+ + 3H2O Khi pH của nước tăng cao đến 7.5 trở lên, Al(OH)3 có tác dụng như một axit làm cho gốc AlO2- trong nước xuất hiện như phản ứng sau : Al(OH)3 + OH- ® AlO2- + 2H2O Khi trị số pH đạt 9 trở lên, độ hoà tan của Al(OH)3 nhanh chóng tăng lên sau cùng thành dung dịch muối nhôm. Khi trong nước có anion SO42-, trong phạm vi pH = 5.5 – 7 sẽ hình thành muối sunfat kiềm rất ít hoà tan. Trong phạm vi này khi trị số pH cao, muối sunfat kiềm sẽ ở hình thái Al2(OH)4SO4 còn khi pH = 5.5 – 7 lượng nhôm dư trong nước đều rất nhỏ. ị Ảnh hưởng của pH đến điện tích hạt keo nhôm hydroxit Điện tích của hạt keo trong nước , đặc biệt là với nồng độ ion H+ . Cho nên trị số pH đối với tính năng mang điện của hạt keo có ảnh hưởng rất lớn. Khi 5< pH <8, nó mang điện dương, cấu tạo của đám keo này do sự phân hủy nhân sunfat mà hình thành. Khi pH nhỏ hơn 5 vì hấp phụ SO42- mà nó mang điện tích âm, khi pH = 8, nó tồn tại ở hình thái hydroxit trung tính, vì thế mà dễ dàng kết tủa nhất. ị Ảnh hưởng của pH đối với các chất hữu cơ có trong nước Chất hữu cơ trong nước do thực vật bị thối rữa. Khi pH thấp thì dung dịch keo của axit humic mang điện tích âm, lúc này dễ dàng dùng chất keo khử đi; Khi pH cao nó trở thành muối axit humic dễ tan. Vì vậy mà hiệu quả khử đi tương đối kém. Dùng muối nhôm khử loại này thích hợp nhất ở pH = 6 – 6.5. ị Ảnh hưởng của pH đối với tốc độ keo tụ dung dịch keo Tốc độ keo tụ dung dịch keo và điện thế zeta của nó có quan hệ. Trị số điện thế zeta càng nhỏ, lực nẩy giữa các hạt càng nhỏ, vì vậy tốc độ keo tụ của nó càng nhanh. Khi điện thế zeta bằng không nghĩa là đạt đến điểm đẳng điện, tốc độ keo tụ của nó lớn nhất. Dung dịch keo hình thành từ hợp chất lưỡng tính, điện thế zeta của nó và điểm đẳng điện chủ yếu quyết định bởi trị số pH của nước. Nguyên nhân do : Trong đó: Ø x : điện thế zeta Ø q : điện tích trên đơn vị diện tích Ø D: hằng số điện môi chất lỏng. Ø d : chiều dày lớp xung quanh mặt cắt trong vùng đó điện thế vẫn tồn tại. Trong đó, giá trị của q và d bị ảnh hưởng bởi giá trị pH của nước. ¶ Liều lượng chất keo tụ Quá trình keo tụ không phải là một loại phản ứng hoá học đơn thuần nên lượng phèn cho vào không thể dựa vào tính toán để xác định. Cần phải tiến hành thực nghiệm chuyên môn để tìm ra lượng phèn cho vào tối ưu. Nói chung huyền phù trong nước càng nhiều, lượng chất keo tụ cần thiết càng lớn. Cũng có thể chất hữu cơ trong nước tuy ít mà lượng chất hữu cơ cần nhiều. Lượng phèn tối ưu cho vào trong nước nói chung là 0,1 – 0,5 mgđ/l, nếu dùng Al2(SO4).18H2O thì tương đương 10 – 50 mg/l. ¶ Nhiệt độ của nước : Khi dùng muối nhôm làm chất keo tụ, nhiệt độ nước ảnh hưởng lớn đến hiệu quả quá trình keo tụ, khi nhiệt độ nước rất thấp (< 5oC) bông phèn sinh ra to nhưng xốp chứa nhiều nước, lắng xuống rất chậm nên hiệu quả kém. Khi dùng nhôm sunfat làm chất keo tụ thì nhiệt độ tốt nhất là từ 25 – 30oC. Khi dùng muối sắt làm chất keo tụ, ảnh hưởng của nhiệt độ nước đối với hiệu quả keo tụ không lớn. ¶ Điều kiện khuấy trộn : Quan hệ tốc độ hỗn hợp của nước và chất keo tụ đến tính phân bổ đồng đều của chất keo tụ và cơ hội va chạm giữa các hạt keo cũng là nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình keo tụ. Tốc độ khấy tốt nhất là từ nhanh chuyển sang chậm. Khi mới cho chất keo tụ vào nước phải khuấy nhanh vì sự thủy phân của chất keo tụ trong nước và tốc độ hình thành keo rất nhanh. Cho nên phải khuấy nhanh mới có khả năng tạo thành lượng lớn keo hydroxit hạt nhỏ làm cho nó nhanh chóng khuếch tán đến các nơi trong môi trường nước, kịp thời tác dụng với các tạp chất trong nước. Sau khi hỗn hợp hình thành bông phèn và lớn lên thì không nên khuấy quá nhanh vì không những bông phèn khó lớn lên mà còn có thể đánh vở những đám bông phèn đã hình thành. ¶ Tạp chất trong nước : Vì khi cho phèn nhôm vào nước đóng vai trò là chất keo tụ, dung dịch keo Al(OH)3 hình thành thường mang điện tích dương nên ảnh hưởng của tạp chất trong nước đến quá trình keo tụ dung dịch keo chủ yếu là anion. Người ta đã tiến hành thí nghiệm các loại dung dịch có tổng nồng độ là 10 mg đương lượng / lít của ba loại anion: HCO3-, SO42-, Cl- và cho thấy HCO3- hoặc SO42- , Cl- với lượng quá nhiều đều làm cho hiệu quả keo tụ xấu đi. Khi trong nước có chứa một lượng lớn các chất hữu cơ cao phân tử, nó có thể hấp phụ trên bề mặt dung dịch keo dẫn tới tác dụng bảo vệ dung dịch keo làm cho hạt keo thu được khó keo tụ nên hiệu quả keo tụ trở nên xấu đi. ¶ Môi chất tiếp xúc : Khi tiến hành keo tụ hoặc xử lý bằng phương pháp kết tủa khác, nếu trong nước duy trì một lớp cặn bùn nhất định, khiến quá trình kết tủa càng hoàn toàn, làm cho tốc độ kết tủa nhanh thêm. Lớp cặn bùn có tác dụng làm môi chất tiếp xúc, trên bề mặt của nó có tác dụng hấp phụ, tác dụng của các hạt bùn đó như những hạt nhân kết tinh. Cho nên hiện nay thiết bị dùng để keo tụ hoặc xử lý bằng kết tủa khác, phần lớn thiết kế có lớp cặn bùn. Rất nhiều nhân tố ảnh hưởng đến hiệu quả keo tụ. Để tìm ra điều kiện tối ưu để xử lý bằng keo tụ, thiết kế thiết bị hoặc điều chỉnh vận hành, có thể trước tiên tiến hành thí nghiệm mẫu ở phòng thí nghiệm bằng mô hình Jartest. 4.1.4 Mô hình thí nghiệm Thí nghiệm Jartest được tiến hành nhằm xác định liều lượng chất keo tụ, giá trị pH tối ưu cho quá trình keo tụ. Thiết bị thí nghiệm gồm 6 cánh khuấy quay cùng tốc độ. Tốc độ có thể điều chỉnh từ 10 – 120 vòng / phút. Cánh quay là một bản phẳng hình chữ nhật. Hình 4.1 Mô hình thiết bị Jartest (Nguồn: phòng thí nghiệm khoa Môi Trường &Công Nghệ Sinh Học Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ) 4.1.5 Các bước tiến hành thí nghiệm 4.1.5.1 Dụng cụ hóa chất và thiết bị thí nghiệm: ¶ Dụng cụ thí nghiệm gồm có: 6 beaker 1000 ml Giàn cánh khuấy thí nghiệm. Ống đong 1000 ml. Ống nghiệm có nút đậy dùng đo COD. Bình định phân chứa dung dịch FAS Máy đo pH. Máy quang phổ. Tủ sấy làm COD. Các loại pipet : 1, 2, 5, 10, 25 ml. Bóp cao su ¶ Các loại hoá chất sử dụng trong thí nghiệm : Phèn nhôm 5% Dung dịch NaOH 1N Dung dịch H2SO4 5% Dung dịch K2Cr2O7 Dung dịch dùng để định phân COD là FAS, 4.1.5.2 Nội dung thí nghiệm: Nội dung thí nghiệm chia làm 3 phần : Phân tích các thông số đầu vào của nước thải dệt nhuộm. Tiến hành xác định lượng chất keo tụ và giá trị pH tối ưu cho quá trình keo tụ với phèn nhôm. Phân tích các thông số đầu ra của nước thải dệt nhuộm. Thí nghiệm 1: Xác định pH tối ưu cho quá trình keo tụ lần thứ nhất Mẫu nước thải có pH = 9.53. Liều lượng phèn cố định ban đầu cho vào là 15 ml và trong thí nghiệm này ta điều chỉnh đến những giá trị pH mong muốn trong nước thải bằng cách sử dụng NaOH 1N hay H2SO4 5% . Trình tự thí nghiệm: Lấy 900 ml nước thải cho vào 1 beaker 1000ml. Sau đó cho thêm vào cốc 15ml phèn nhôm 5% vào mỗi beaker. Dùng NaOH 1N và H2SO4 5% để điều chỉnh pH dung dịch đến các giá trị 4, 5, 6, 7, 8, 9. Ghi nhận các thể tích NaOH 1N hay H2SO4 5% đã dùng Đưa 6 beaker vào giàn khuấy Jartest, bật máy khuấy ở tốc độ 120 vòng/ phút trong một phút, sau đó khuấy chậm trong 10 phút ở tốc độ 20 vòng /phút. Sau khi khuấy xong tắt máy khuấy, để lắng tĩnh trong 30 phút. Sau đó lấy phần nước trong bên trên đem phân tích các chỉ tiêu pH,độ hấp thu, độ đục, SS. Giá trị pH tối ưu là giá trị mà hiệu quả xử lí độ đục, SS là tối ưu. Thí nghiệm 2 : Xác định hàm lượng phèn tối ưu lần thứ nhất ở giá trị pH tối ưu lần 1 Trong thí nghiệm này thay đổi liều lượng phèn ở mỗi beaker 1000ml chứa 1 lít nước thải từ 5 ml – 30 mg/l, trình tự thí nghiệm: Chuẩn bị 6 beaker 1000ml cho vào mỗi beaker 900 ml nước thải cho 6 cốc này lên giàn khuấy Jartest . Cho vào từng cốc các liều lượng phèn khác nhau :5 ml, 10 ml, 15 ml, 20 ml, 25 ml, 30 ml. Sau đó dùng NaOH 1N hay H2SO4 5% để điều chỉnh pH các cốc trên về giá trị pH tối ưu đã xác định ở thí nghiệm trên. Mở cánh khuấy tốc độ 120 vòng/ phút trong vòng 1 phút và khuấy chậm 20 vòng/ phút trong 15 phút. Tắt máy khuấy, để lắng tĩnh trong 30 phút. Sau đó lấy phần nước trong ở phía trên , đem xác định các chỉ tiêu : độ hấp thu, độ đục, SS. Liều lượng phèn tối ưu là ứng với mẫu có hiệu quả xử lí với các chỉ tiêu trên là tốt nhất. Thí nghiệm 3 : Xác định giá trị pH tối ưu lần hai Trình tự thí nghiệm ở lần thứ ba này giống như thí nghiệm ở lần thứ nhất, chỉ khác ở chỗ khoảng cách pH các beaker là khác nhau cụ thể là chênh lệch nhau 0,5 xung quanh giá trị tối ưu tìm được ở thí nghiệm 1 và hàm lượng phèn ở các cốc là giá trị phèn tối ưu tìm được ở thí nghiệm 2. Thí nghiệm 4 : Xác định liều lượng phèn tối ưu lần 2 Quá trình thí nghiệm 4 tương tự như thí nghiệm 2 nhưng trong thí nghiệm này hàm lượng phèn bị thu hẹp lại và dao động xung quanh giá trị tối ưu tìm được ở thí nghiệm 2 và giá trị pH là giá trị tìm được từ thí nghiệm 3. 4.1.6 Kết quả thí nghiệm: 4.1.6.1 Các thông số đầu vào của nước thải dệt nhuộm Bảng 4.1 Thông số đầu vào của nước thải dệt nhuộm STT Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả 1 pH - 9.53 2 SS mg/l 1413 3 Độ đục NTU 778 4 COD mgO2/ml 4480 5 BOD mgO2/ml 3136 6 Mùi - Có mùi hôi 7 Nhiệt độ 0C 800C 4.1.6.2 Xác định pH tối ưu lần 1 trong quá trình keo tụ Cốc 1 2 3 4 5 6 Nước thải (ml) 900 900 900 900 900 900 Độ hấp thu 0.071 Độ đục (NTU) 778 Cho vào mỗi cốc 25 ml H2SO4 0.1M ( vì nước thải dệt nhuộm pH quá cao, châm axit vào để hạ pH, rồi tiến hành Jartest bình thường). Cho vào mỗi cốc 15 ml phèn nhuôm Al2(SO4)3 5%. Cho thêm NaOH 0.1N vào các cốc theo trình tự sau: Cốc 1 2 3 4 5 6 NaOH(ml) - 5 20 40 60 80 Khuấy mạnh ở tốc độ 100 vòng/phút trong vòng 2 phút. Sau đó quay chậm với tốc độ 15 – 20 vòng/phút trong vòng 15 phút. Tắt máy khuấy, để lắng tĩnh trong vòng 30 phút. Sau đó lấy lớp nước phía trên đi phân tích các chỉ tiêu độ đục, SS. Giá trị pH tối ưu là giá trị ứng với mẫu có độ đục, SS thấp nhất. Kết quả: Cốc 1 2 3 4 5 6 pH 4.21 5.37 6.49 6.89 7.33 8.34 SS(mg/l) 1200 980 325 435 575 610 Độ hấp thu 0.061 0.056 0.0352 0.0367 0.0387 0.049 Độ đục(NTU) 677 621 390 407 429 553 ( pha loãng 10 lần mới có thể đo độ đục) Hình 4.2: Mô hình Jartest để lắng tĩnh 30 phút Hình 4.3 : Đồ thị biểu diễn mối quan hệ pH và SS sau xử lý Hình 4.4 : Đồ thị biểu diễn mối quan hệ pH và hiệu quả SS Hình 4.5: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ pH và độ đục sau xử lý Hình4.6: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ pH và hiệu quả xử lý độ đục Kết luận 1: Từ kết quả trên cho thấy giá trị pH tối ưu lần 1 cho quá trình keo tụ là 6.49 4.1.6.3 Xác định lượng phèn tối ưu lần 1 trong quá trình keo tụ Cốc 1 2 3 4 5 6 Nước thải 900 ml Độ hấp thu 0.071 Độ đục 778 NTU Cho 25 ml H2SO4 0.1M vào để hạ pH NaOH 20 ml Phèn 5% 10 ml 25 ml 30 ml 35 ml 40 ml 45 ml Khuấy mạnh ở tốc độ 100 vịng/phút trong vịng 2 phút. Sau đĩ quay chậm với tốc độ 15 – 20 vịng/phút trong vịng 15 phút. SS(mg/l) 1134 815 600 290 210 430 Độ hấp thu 0.031 0.199 0.0721 0.064 0.0604 0.0676 Độ đục 342 220 79 70 66 74 Nước thải trong cốc 5 sau khi chạy Jartest có hàm lượng SS, độ đục nhỏ nhất. Suy ra, lượng phèn tối ưu châm vào là 40 ml Hình 4.7: Cốc 5 có hàm lượng SS, độ đục nhỏ nhất Hình 4.8: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lượng phèn và SS sau xử lý Hình 4.9: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lượng phèn va øhiệu quả xử lý SS Hình 4.10: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lượng phèn và độ đục sau xử lý Hình 4.11: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lượng phèn và hiệu quả xử lý độ đục Kết luận 2: Từ kết quả trên cho thấy giá trị lượng phèn nhôm tối ưu ở cốc số 5 ứng với lượng phèn bằng 40 ml ở giá trị pH tối ưu lần 1 là 6.49 Xác định giá trị pH tối ưu lần 2 Cốc 1 2 3 4 5 6 Nước thải 900 ml Độ hấp thu 0.071 Độ đục 778 NTU Cho 25 ml H2SO4 0.1M vào để hạ pH Phèn 5% 40 ml NaOH 10 ml 20 ml 30 ml 40 ml 50 ml 60 ml Khuấy mạnh ở tốc độ 100 vịng/phút trong vịng 2 phút. Sau đĩ quay chậm với tốc độ 15 – 20 vịng/phút trong vịng 15 phút. Để lắng tĩnh 30 phút. Sau đĩ lấy phền nước phía trên đi phân tích các chỉ tiêu pH, SS, độ đục. pH 6.47 6.49 6.55 6.89 7.16 7.33 SS(mg/l) 395 315 125 135 575 610 Độ hấp thu 0.205 0.2 0.172 0.187 0.207 0.229 Độ đục 227 221 190 207 229 253 Hình 4.12: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa pH và SS sau xử lý Hình 4.13: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa pH va øhiệu quả xử lý SS Hình 4.14: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa pH độ đục sau xử lý Hình 4.15: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa pH hiệu quả xử lý độ đục Kết luận 3: Từ kết quả trên cho thấy cốc 3 sau khi chạy Jartest có hàm lượng SS, độ đục nhỏ nhất ứng với giá trị pH tối ưu lần 2 là 6.55 4.1.6.5 Xác định lượng phèn tối ưu lần 2 Cốc 1 2 3 4 5 6 Nước thải 900 ml Độ hấp thu 0.071 Độ đục 778 NTU Cho 25 ml H2SO4 0.1M vào để hạ pH NaOH 30 ml Phèn 5% 25 ml 30 ml 35 ml 40 ml 45 ml 50 ml Khuấy mạnh ở tốc độ 100 vịng/phút trong vịng 2 phút. Sau đĩ quay chậm với tốc độ 15 – 20 vịng/phút trong vịng 15 phút. SS(mg/l) 543 315 113 125 330 660 Độ hấp thu 0.193 0.109 0.054 0.172 0.068 0.075 Độ đục 113 230 59 190 75 82 Hình 4.16: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ lượng phèn và SS sau xử lý Hình 4.17: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ lượng phèn và hiệu quả xử lý SS Hình 4.18: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ lượng phèn và độ đục sau xử lý Hình 4.19: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ lượng phèn và hiệu quả xử lý độ đục Kết luận 4: Từ kết quả trên cho thấy giá trị lượng phèn nhôm tối ưu ở cốc 3, ứng với lượng phèn bằng 35 ml. 4.1.6.6 Kết luận chung: pH tối ưu: 6.55 Phèn tối ưu: 35 ml Hiệu suất xử lý SS là: 92% ( từ 1413 mg/l xuống 113 mg/l) Hiệu suất xử lý độ đục là: 92.42% ( từ 778 NTU xuống 59 NTU) Hiệu suất xử lý COD là: 97.36% ( từ 4480 mgO2/ml xuống 118.4 mgO2/l). Hiệu suất xử lý BOD là: 97.36% ( từ 3136 mgO2/l xuống 82.88 mgO2/l). Bảng 4.2: Các thông số đầu ra của nước thải dệt nhuộm STT Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả 1 pH - 6.55 2 SS mg/l 113 3 Độ đục NTU 59 4 COD mgO2/ml 118.4 5 BOD mgO2/ml 82.88 6 Mùi - Không khó chịu 7 Nhiệt độ 0C Hình 4.12: Sự khác biệt giữa lần chạy Jartest thứ 1 và thứ 4 Bảng 4.3: Giá trị giới hạn các thông số và nồng đo các chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp. Stt Thông số Đơn vị Giá trị giới hạn A B C 1 Nhiệt độ 0C 40 40 45 2 pH - 6 - 9 5.5 – 9 5 – 9 3 Mùi - Không khó chịu Không khó chịu - 4 COD mg/l 50 80 400 5 BOD5 mg/l 30 50 100 6 SS mg/l 50 100 200 (Nguồn: TCVN 5945 : 2005 về nước thải công nghiệp) Nếu so sánh với TCVN 5945 : 2005 thì nước thải dệt nhuộm sau khi chạy Jartest đạt chuẩn loại C 4.2. Mô hình lắng bông căn 4.2.1. Mục đích: Xác định thời gian lắng ở các hiệu quả lắng 4.2.2 Cơ sở lý thuyết: Lắng là quá trình tách khỏi nước cặn lơ lửng hoặc bông cặn hình thành trong giai đoạn keo tụ tạo bông. Trong xử lý nước cấp quá trình lắng được ứng dụng Lắng cặn phù sa khi nước mặt có hàm lượng phù sa lớn và cặn lắng nước thô trước khi lọc có độ đục thấp. Lắng bông cặn phèn/ polyme trong công nghệ khử đục và màu nước mặt. Lắng bông cặn vôi – mangie trong công nghệ khử sắt và Mangan. Trong công nghệ xử lý nước thải quá trình lắng được ứng dụng: Lắng cát, sạn, mảnh kim loại, thủy tinh, xương, hạt sét ở bể lắng cát. Loại bỏ chất lơ lửng ở bể lắng đợt 1. Lắng bùn hoạt tính hoặc màng vi sinh vật ở bể lắng đợt 2. Tính chất lắng của các hạt có thể chia thành 3 dạng như sau: Lắng dạng 1: lắng các hạt rời rạc. Quá trình lắng được đặt trưng bởi các hạt lắng một cách rời rạc và ở tốc độ lắng không đổi. Các hạt lắng một cách riêng lẻ không có khả năng keo tụ, không bám dính vào nhau suốt quá trình lắng. Để có thế xác định tốc độ lắng ở dạng này người ta có thể ứng dụng định luật cổ điển Newton và Stoke trên hạt cặn. Tốc độ lắng ở dạng này hoàn toàn có thể tính được. Lắng dạng 2: lắng bông cặn. Quá trình lắng được đặt trưng bởi các hạt kết dính với nhau trong suốt quá trình lắng. Do quá trình bông cặn xảy ra trên các bông cặn tăng dần kích thước và tốc độ lắng tăng. Không có một công thừc toán học thích hợp nào để biểu thị giá trị này. Vì vậy để có các thống số thiết kế về bể lắng dạng này người ta thí nghiệm xác định tốc độ chảy tràn và thời gian lắng ở hiệu quả khử bông cặn cho trước từ cột lắng thí nghiệm, từ đó nhân với hệ số qui mô ta có tốc độ chảy tràn và thời gian lắng thiết kế. Lắng dạng 3: lắng cản trở. Quá trình lắng được đạt trưng bởi các hạt cặn có nồng độ cao ( > 1000mg/l ). Các hạt cặn có khuynh hướng duy trì vị trì không đổi với các vị trí khác, khi đó cả khối hạt như là một thể thống nhất lắng xuống với vận tốc không đổi. Lắng dạng này thường thấy ở bể nén bùn. 4.2.3 Mô hình: Hình 4.13 Mô hình cột lắng Mô hình cột lắng có kích thước 0.15m x 0.15m x 2m, dọc theo chiều cao từ 0.1m; 0.3m; 0.5m; 1.7m; 1.9m của cột lắng có bố trí các van thu nước. 4.2.4 Các bước tiến hành thí nghiệm: 4.2.4.1 Dụng cụ, hóa chất Dụng cụ: Cốc thủy tinh. Kẹp gắp. Pipet 10 ml, bóp cao su, giấy lọc. Hóa chất: Phèn nhôm Al2(SO4)3.18H2O nguyên chất NaOH nguyên chất. 4.2.4.2 Trình tự thí nghiệm: Chuẩn bị giấy lọc, cắt sẵn dạng hình tròn, sấy ở 1050C trong 30 phút. Sấy xong cho vào bình hút ẩm trong 15 phút, sau đó cân để lấy khối lượng m0. Lấy 45 l nước thải dệt nhuộm cho vào thùng, sau đó cho vào 10 g NaOH khuấy đều, cho thêm 87.5 g phèn nhôm 5% vào khuấy đều sao cho tạo kết tủa. Sau đó cho nước vào mô hình lắng, để lắng 1 phút và đồng loạt lấy mẫu để xác định SS tại tất cả các độ cao Tại mỗi độ cao, lấy mẫu vào cốc. Sau đó lấy 10 ml mẫu đem đi lọc qua giấy lọc đã được đánh số trước đó. Giấy sau khi lọc đem đi sấy khô ở 1050C trong 30 phút. Sau đó đem đi cân để xác định khối lượng m1 Làm tương tự ở các thời điểm 5 phút, 15 phút, 20 phút, 30 phút, 40 phút, 60 phút, 90 phút. Sau khi đo SS xong, ta tiến hành tính hiệu quả lắng theo công thức sau: R% = (1-C1/C0)*100% Trong đó: R%: hiệu quả ở một chiều sâu tương ứng với một thời gian lắng % C1: Hàm lượng SS ở thời gian t ở độ sâu h, mg/l. C0: Hàm lượng SS ban đầu, mg/l. 4.2.5 Kết quả: Bảng 4.4: Kết quả đo SS: Cao độ C0 5 10 15 20 40 60 90 0.1 0.065 0.0767 0.0780 0.0390 0.0338 0.0722 0.1014 0.1092 0.3 0.0631 0.0530 0.0486 0.0480 0.0316 0.0057 0.0972 0.0044 0.5 0.0671 0.0604 0.0564 0.0456 0.0403 0.0087 0.0953 0.1020 0.7 0.0654 0.0687 0.0811 0.0850 0.0883 0.0870 0.0059 0.0863 0.9 0.0753 0.0783 0.0798 0.0813 0.0512 0.0919 0.0896 0.0836 1.1 0.0658 0.0678 0.0704 0.0619 0.0697 0.0711 0.0086 0.0059 1.3 0.0775 0.0760 0.0736 0.0705 0.0682 0.0566 0.0543 0.0853 1.5 0.0834 0.0676 0.0884 0.0934 0.0626 0.0659 0.0592 - 1.7 0.0756 0.0696 0.0650 0.0658 0.0665 0.0680 0.0703 - 1.9 0.0683 0.0649 0.0656 0.0642 0.0540 0.0526 0.0540 - Bảng 4.4: Hiệu quả lắng tính ra %(R): Cao độ (m) 5 (phút) 10 15 20 40 60 90 0.1 - - 40% 48% - - - 0.3 16% 23% - - 91% - - 0.5 - 16% 32% 40% 87% - - 0.7 - - - - - 91% - 0.9 - - - 32% - - - 1.1 - - 23% - - 87% 91% 1.3 - - - - - - - 1.5 - - 16% - 40% - - 1.7 - - - 23% - 48% 1.9 - - - - - - - Hình 4.14 Biểu đồ hiệu quả lắng – nội suy đường cong Từ biểu đồ ta có: t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 20 25 39 46 64 79 - V0 0.095 0.076 0.049 0.041 0.03 0.024 - (V0 = H/ti, với H = 1.9 m) Hiệu quả lắng ở một chiều cao tương ứng với một thời gian lắng. Tổng hiệu quả lắng theo thời gian: Tổng hiệu quả lắng theo thời gian R20 R25 R39 R46 R64 R79 35.6 42 58 65 83 90.3 Kết quả: ti(phút) 20 25 39 46 64 79 u0(m/phút) 0.095 0.076 0.049 0.041 0.03 0.024 Tổng hiệu quả lắng 35.6 42 58 65 83 90.3 Từ các số liệu trên dựng biểu đồ hiệu quả lắng theo thời gian lưu nước và hiệu quả lắng theo tốc độ chảy tràn. Hình 4.15 Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa hiệu quả lắng và thời gian lắng Hình 4.16 Biểu đồ biểu thị mối quan hệ giữa hiệu quả lắng và vận tốc lắng Hình 4.17 Biểu đồ giao nhau giữa hiệu quả lắng theo thời gian và vận tốc Nhận xét: Thời gian lắng càng tăng thì hiệu quả lắng càng cao. Vận tốc lắng càng cao thì hiệu quả lắng càng thấp. Thời gian lưu nước tối ưu là: T = 42 phút x 2 = 84 phút. Hiệu quả lắng tối ưu là: 60 %. Tốc độ chảy tràn thiết kế: V = 0.046 m/phút. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận: Nước thải sản xuất tại nhà máy dệt Phước Long, quận 9, TP.HCM bị ô nhiễm với thành phần tính chất như : pH = 9.53; SS = 1413 mg/l; COD = 3136 mg/ml; độ đục 778 NTU. Nồng độ này vượt quá giá trị cho phép xả vào nguồn theo TCVN 5945 : 2005 về nước thải công nghiệp do vậy phải xử lý trước khi thải ra môi trường. Nghiên cứu đã cho ra kết luận sau: pH tối ưu: 6.55 Phèn tối ưu: 35 ml Hiệu suất xử lý SS là: 92% ( từ 1413 mg/l xuống 113 mg/l) Hiệu suất xử lý độ đục là: 92.42% ( từ 778 NTU xuống 59 NTU) Hiệu suất xử lý COD là: 97.36% ( từ 4480 mgO2/ml xuống 118.4 mgO2/l). Hiệu suất xử lý BOD là: 97.36% ( từ 3136 mgO2/l xuống 82.88 mgO2/l). Trong quá trình nghiên cứu thực hiện xử lý nước thải của công ty bằng phương pháp keo tụ – tạo bông với mô hình Jartest và mô hình lắng cho thấy phương pháp keo tụ là một phương pháp đơn giản nhưng đem lại hiệu quả rất cao trong việc làm giảm nồng độ ô nhiễm của nước thải, giúp cho phương pháp sinh học được thực hiện tốt hơn và triệt để hơn. 5.2 Kiến nghị: Qua quá trình thực hiện đồ àn, em xin có một số kiến nghị sau: Đối với cơ quan chức năng: Cần phải theo dõi, quản lý chặt chẽ nguồn thải của nhà máy do nước thải của nhà máy ô nhiễm có khả năng gây ô nhiễm cho môi trường. Nên có những biện pháp giúp đỡ, khuyến khích nhà máy thay đổi những công nghệ cũ, lạc hậu, đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải để hạn chế ô nhiễm. Đối với nhà máy: Thường xuyên bảo trì hệ thống xử lý nước thải. Nếu có thể, nhà máy cần liên kết với những đơn vị khác trong khu vực để xây dựng hệ thống xử lý nước thải chung để han chế giá thành xây dựng cụng như chi phí vận hành hệ thống. Cần có người vận hành và quản lý giỏi thường xuyên kiểm tra theo dõi hoạt động của trạm xử lý. Và thường xuyên tổ chức các lớp đào tạo nâng cao trình độ chuyên môn cho đội ngũ cán bộ của Công ty tham gia. Hạn chế sử dụng các hóa chất trợ, thuốc nhuộm ở dạng độc hoặc khó phân hủy sinh học, giảm các chất gây ô nhiễm nước thải trong quá trình tẩy. Tuyên truyền cho cán bộ công nhân viên trong công ty thực hiện về các qui định về an toàn lao động, phòng chống cháy nổ. Thực hiện việc kiểm tra sức khỏe, kiểm tra y tế định kỳ cho nhân viên Công ty