GIÁO TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI - GREE-VN

GREEN EYE ENVIRONMENT

COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG TAÀM NHÌN XANH GREE

Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com

LÔØI NOÙI ÑAÀU Theo nguyeän voïng ñoâng ñaûo cuûa taát caû caùc sinh vieân, caùn boä ngaønh moâi tröôøng trong caû

nöôùc. Sau moät thôøi gian bieân soaïn vaø hieäu chænh, GREE xin giôùi thieäu ñeán caùc baïn boä giaùo trình Xöû Lyù Nöôùc Thaûi. Boä giaùo trình naøy bao goàm 2 chöông:

• Chöông 1: Cô sôû lyù thuyeát caùc quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi (Cung caáp cho caùc baïn nhöõng kieán thöùc toång quan veà caùc coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi hieän nay)

• Chöông 2: Tính toaùn thieát keá caùc coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi (Cung caáp cho caùc baïn nhöõng coâng thöùc tính toaùn thieát keá caùc coâng trình ñôn vò trong heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi)

Hy voïng boä giaùo trình naøy seõ giuùp ích nhieàu cho caùc baïn trong quaù trình hoïc taäp cuõng nhö laø nguoàn taøi lieäu tham khaûo cho caùc baïn trong quaù trình coâng taùc sau naøy. Ñaây cuõng laø laàn ñaàu tieân, cuoán saùch ñieän töû naøy ñöôïc xuaát baûn do ñoù, seõ khoâng traùnh khoûi nhöõng thieáu soùt. Ñeå cho cuoán saùch ngaøy caøng hoaïn thieän, phuïc vuï nhu caàu thieát thöïc cuûa ñoâng ñaûo sinh vieân vaø caùn boä chuyeân gia trong ngaønh, xin caùc baïn phaûn hoài nhöõng sai soùt cho chuùng toâi qua ñòa chæ [email protected] Trong thôøi gian tôùi, chuùng toâi seõ coá gaéng tieán haønh bieân soaïn vaø tieáp tuïc giôùi thieäu ñeán caùc baïn nhöõng boä giaùo trình ñieän töû sau:

• Maïng löôùi thoaùt nöôùc • Côû sôû coâng ngheä moâi tröôøng • Ñaùnh giaù taùc ñoäng moâi tröôøng • Quaûn lyù chaát thaûi raén • Hoaù moâi tröôøng • Bôm vaø traïm bôm • ….

TP.HCM ngaøy 14 thaùng 8 naêm 2006 Ban bieân taäp

mailto:[email protected]




TS: Nguyeãn Trung Vieät TS: Traàn Thò Myõ Dieäu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.

1-1

CHÖÔNG I. CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT CAÙC QUAÙ TRÌNH XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI 1.1 TOÅNG QUAN VEÀ CAÙC BIEÄN PHAÙP XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI Nöôùc thaûi noùi chung coù chöùa nhieàu chaát oâ nhieãm khaùc nhau, ñoøi hoûi phaûi xöû lyù baèng nhöõng phöông phaùp thích hôïp khaùc nhau. Moät caùch toång quaùt, caùc phöông phaùp xöû lyù nöôùc thaûi ñöôïc chia thaønh caùc loaïi sau: - Phöông phaùp xöû lyù lyù hoïc; - Phöông phaùp xöû lyù hoùa hoïc vaø hoùa lyù; - Phöông phaùp xöû lyù sinh hoïc. PHÖÔNG PHAÙP XÖÛ LYÙ LYÙ HOÏC Trong phöông phaùp naøy, caùc löïc vaät lyù, nhö troïng tröôøng, ly taâm, ñöôïc aùp duïng ñeå taùch caùc chaát khoâng hoøa tan ra khoûi nöôùc thaûi. Phöông phaùp xöû lyù lyù hoïc thöôøng ñôn giaûn, reû tieàn coù hieäu quaû xöû lyù chaát lô löûng cao. Caùc coâng trình xöû lyù cô hoïc ñöôïc aùp duïng roäng raõi trong xöû lyù nöôùc thaûi laø (1) song/löôùi chaén raùc, (2) thieát bò nghieàn raùc, (3) beå ñieàu hoøa, (4) khuaáy troän, (5) laéng, (6) laéng cao toác, (7) tuyeån noåi, (8) loïc, (9) hoøa tan khí, (10) bay hôi vaø taùch khí. Vieäc öùng duïng caùc coâng trình xöû lyù lyù hoïc ñöôïc toùm taét trong Baûng 3.1. Baûng 1.1 AÙp duïng caùc coâng trình cô hoïc trong xöû lyù nöôùc thaûi (Metcalf & Eddy, 1991)

Coâng trình AÙp duïng Löôùi chaén raùc Taùch caùc chaát raén thoâ vaø coù theå laéng

Nghieàn raùc Nghieàn caùc chaát raén thoâ ñeán kích thöôùc nhoû hôn ñoàng nhaát

Beå ñieàu hoøa Ñieàu hoøa löu löôïng vaø taûi troïng BOD vaø SS

Khuaáy troän Khuaáy troän hoùa chaát vaø chaát khí vôùi nöôùc thaûi, vaø giöõ caën ôû traïng thaùi lô löûng

Taïo boâng Giuùp cho vieäc taäp hôïp cuûa caùc haït caën nhoû thaønh caùc haït caën lôùn hôn ñeå coù theå taùch ra baèng laéng troïng löïc

Laéng Taùch caùc caën laéng vaø neùn buøn

Tuyeån noåi Taùch caùc haït caën lô löûng nhoû vaø caùc haït caën coù tyû troïng xaáp xæ tyû troïng cuûa nöôùc, hoaëc söû duïng ñeå neùn buøn sinh hoïc

Loïc Taùch caùc haït caën lô löûng coøn laïi sau xöû lyù sinh hoïc hoaëc hoùa hoïc

Maøng loïc Töông töï nhö quaù trình loïc. Taùch taûo töø nöôùc thaûi sau hoà oån ñònh

Vaän chuyeån khí Boå sung vaø taùch khí

Bay hôi vaø bay khí Bay hôi caùc hôïp chaát höõu cô bay hôi töø nöôùc thaûi





1-2

PHÖÔNG PHAÙP XÖÛ LYÙ HOÙA HOÏC Phöông phaùp hoùa hoïc söû duïng caùc phaûn öùng hoùa hoïc ñeå xöû lyù nöôùc thaûi. Caùc coâng trình xöû lyù hoùa hoïc thöôøng keát hôïp vôùi caùc coâng trình xöû lyù lyù hoïc. Maëc duø coù hieäu quaû cao, nhöng phöông phaùp xöû lyù hoùa hoïc thöôøng ñaét tieàn vaø ñaëc bieät thöôøng taïo thaønh caùc saûn phaåm phuï ñoäc haïi. Vieäc öùng duïng caùc quaù trình xöû lyù hoùa hoïc ñöôïc toùm taét trong Baûng 3.2. Baûng 3.2 AÙp duïng caùc quaù trình hoùa hoïc trong xöû lyù nöôùc thaûi (Metcalf & Eddy, 1991)

Quaù trình AÙp duïng Keát tuûa Taùch phospho vaø naâng cao hieäu quaû cuûa vieäc taùch caën lô löûng ôû

beå laéng baäc 1

Haáp phuï Taùch caùc chaát höõu cô khoâng ñöôïc xöû lyù baèng phöông phaùp hoùa hoïc thoâng thöôøng hoaëc baèng phöông phaùp sinh hoïc. Noù cuõng ñöôïc söû duïng ñeå taùch kim loaïi naëng, khöû chlorine cuûa nöôùc thaûi tröôùc khi xaû vaøo nguoàn

Khöû truøng Phaù huûy choïn loïc caùc vi sinh vaät gaây beänh

Khöû truøng baèng chlorine Phaù huûy choïn loïc caùc vi sinh vaät gaây beänh. Chlorine laø loaïi hoùa chaát ñöôïc söû duïng roäng raõi nhaát

Khöû chlorine Taùch löôïng clo dö coøn laïi sau quaù trình clo hoùa

Khöû truøng baèng ClO2 Phaù huûy choïn loïc caùc vi sinh vaät gaây beänh

Khöû truøng baèng BrCl2 Phaù huûy choïn loïc caùc vi sinh vaät gaây beänh

Khöû truøng baèng Ozone Phaù huûy choïn loïc caùc vi sinh vaät gaây beänh

Khöû truøng baèng tia UV Phaù huûy choïn loïc caùc vi sinh vaät gaây beänh

PHÖÔNG PHAÙP SINH HOÏC Vôùi vieäc phaân tích vaø kieåm soaùt moâi tröôøng thích hôïp, haàu heát caùc loaïi nöôùc thaûi ñeàu coù theå ñöôïc xöû lyù baèng phöông phaùp sinh hoïc. Muïc ñích cuûa xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp sinh hoïc laø keo tuï vaø taùch caùc loaïi keo khoâng laéng vaø oån ñònh (phaân huûy) caùc chaát höõu cô nhôø söï hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät hieáu khí hoaëc kî khí. Saûn phaåm cuoái cuøng cuûa quaù trình phaân huûy sinh hoïc thöôøng laø caùc chaát khí (CO2, N2, CH4, H2S), caùc chaát voâ cô (NH4

+, PO43-) vaø teá baøo môùi. Caùc quaù trình

sinh hoïc chính söû duïng trong xöû lyù nöôùc thaûi goàm naêm nhoùm chính: quaù trình hieáu khí, quaù trình thieáu khí, quaù trình kò khí, thieáu khí vaø kò khí keát hôïp, vaø quaù trình hoà sinh vaät. Moãi quaù trình rieâng bieät coøn coù theå phaân chia thaønh chi tieát hôn, phuï thuoäc vaøo vieäc xöû lyù ñöôïc thöïc hieän trong heä thoáng taêng tröôûng lô löûng (suspended-growth system), heä thoáng taêng tröôûng dính baùm





(attached-growth system), hoaëc heä thoáng keát hôïp. Phöông phaùp sinh hoïc coù öu ñieåm laø reû tieàn vaø coù khaû naêng taän duïng caùc saûn phaåm phuï laøm phaân boùn (buøn hoaït tính) hoaëc taùi sinh naêng löôïng (khí methane). 1.2 PHÖÔNG PHAÙP XÖÛ LYÙ LYÙ HOÏC Trong nöôùc thaûi thöôøng chöùa caùc chaát khoâng tan ôû daïng lô löûng. Ñeå taùch caùc chaát naøy ra khoûi nöôùc thaûi thöôøng söû duïng caùc phöông phaùp cô hoïc nhö loïc qua song chaén raùc hoaëc löôùi chaén raùc, laéng döôùi taùc duïng cuûa troïng löïc hoaëc löïc ly taâm, vaø loïc. Tuøy theo kích thöôùc, tính chaát lyù hoùa, noàng ñoä chaát lô löûng, löu löôïng nöôùc thaûi vaø möùc ñoä caàn laøm saïch maø löïa choïn coâng ngheä xöû lyù thích hôïp. 1.2.1 SONG CHAÉN RAÙC Nöôùc thaûi daãn vaøo heä thoáng xöû lyù tröôùc heát phaûi qua song chaén raùc. Taïi ñaây, caùc thaønh phaàn coù kích thöôùc lôùn (raùc) nhö gieû, raùc, voû ñoà hoäp, laù caây, bao nilon,… ñöôïc giöõ laïi. Nhôø ñoù traùnh laøm taéc bôm, ñöôøng oáng hoaëc keânh daãn. Ñaây laø böôùc quan troïng nhaèm ñaûm baûo an toaøn vaø ñieàu kieän laøm vieäc thuaän lôïi cho caû heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi. Tuøy theo kích thöôùc khe hôû, song chaén raùc ñöôïc phaân thaønh loaïi thoâ, trung bình vaø mòn. Song chaén raùc thoâ coù khoaûng caùch giöõa caùc thanh töø 60 – 100 mm vaø song chaén raùc mòn coù khoaûng caùch giöõa caùc thanh töø 10 ñeán 25 mm. Theo hình daïng coù theå phaân thaønh song chaén raùc vaø löôùi chaén raùc. Song chaén raùc cuõng coù theå ñaët coá ñònh hoaëc di ñoäng. Caùc loaïi song chaén raùc ñöôïc trình baøy toùm taét nhö sau:

1-3

CAÙC LOAÏI SONG CHAÉN RAÙC

Song Chaén Raùc Thoâ Song Chaén Raùc Mòn Löôùi Chaén Raùc

- Loaïi coá ñònh - Loaïi coá ñònh- Loaïi di ñoäng - Nhoùm song chaén raùc - Daïng ñóa - Daïng troáng

- Nhoùm song chaén raùc

Song chaén raùc ñöôïc laøm baèng kim loaïi, ñaët ôû cöûa vaøo keânh daãn, nghieâng moät goùc 45-600 neáu laøm saïch thuû coâng hoaëc nghieâng moät goùc 75-850 neáu laøm saïch baèng maùy. Tieát dieän cuûa song chaén coù theå troøn, vuoâng hoaëc hoãn hôïp. Song chaén tieát dieän troøn coù trôû löïc nhoû nhaát nhöng nhanh bò taéc bôûi caùc vaät giöõ laïi. Do ñoù thoâng duïng hôn caû laø thanh coù tieát dieän hoãn hôïp, caïnh vuoâng goùc phía sau





vaø caïnh troøn phía tröôùc höôùng ñoái dieän vôùi doøng chaûy. Vaän toác nöôùc chaûy qua song chaén giôùi haïn trong khoaûng töø 0,6 – 1 m/s. Vaän toác cöïc ñaïi dao ñoäng trong khoaûng 0,75 m/s – 1 m/s nhaèm traùnh ñaåy raùc qua khe cuûa song. Vaän toác cöïc tieåu laø 0,4 m/s nhaèm traùnh phaân huûy caùc chaát thaûi raén.

Hình 1.1 Song chaén raùc laøm saïch thuû coâng. 1.2.2 LAÉNG CAÙT Beå laéng caùt ñöôïc thieát keá ñeå taùch caùc taïp chaát voâ cô khoâng tan coù kích thöôùc töø 0,2 mm ñeán 2 mm ra khoûi nöôùc thaûi nhaèm baûo ñaûm an toaøn cho bôm khoûi bò caùt, soûi baøo moøn, traùnh taéc ñöôøng oáng daãn vaø traùnh aûnh höôûng ñeán caùc coâng trình sinh hoïc phía sau. Beå laéng caùt coù theå ñöôïc phaân thaønh 2 loaïi: (1) beå laéng ngang vaø (2) beå laéng ñöùng. Ngoaøi ra, ñeå taêng hieäu quaû laéng caùt, beå laéng caùt thoåi khí cuõng ñöôïc söû duïng roäng raõi. Vaän toác doøng chaûy trong beå laéng ngang khoâng ñöôïc vöôït quaù 0,3 m/s. Vaän toác naøy cho pheùp caùc haït caùt, haït soûi vaø caùc haït voâ cô khaùc laéng xuoáng ñaùy, coøn haàu heát caùc haït höõu cô khaùc khoâng laéng vaø ñöôïc xöû lyù ôû nhöõng coâng trình tieáp theo. 1.2.3 LAÉNG Beå laéng coù nhieäm vuï laéng caùc haït caën lô löûng coù saün trong nöôùc thaûi (beå laéng ñôït 1) hoaëc caën ñöôïc taïo ra töø quaù trình keo tuï taïo boâng hay quaù trình xöû lyù sinh hoïc (beå laéng ñôït 2). Theo chieàu doøng chaûy, beå laéng ñöôïc phaân thaønh: beå laéng ngang vaø beå laéng ñöùng. Trong beå laéng ngang, doøng nöôùc thaûi chaûy theo phöông ngang qua beå vôùi vaän toác khoâng lôùn hôn 0,01 m/s vaø thôøi gian löu nöôùc töø 1,5-2,5 giôø. Caùc beå laéng ngang thöôøng ñöôïc söû duïng khi löu löôïng nöôùc thaûi lôùn hôn 15000 m3/ngaøy. Ñoái vôùi beå laéng ñöùng, nöôùc thaûi chuyeån ñoäng theo phöông thaúng ñöùng töø döôùi leân ñeán vaùch traøn vôùi vaän toác 0,5-0,6 m/s vaø thôøi gian löu nöôùc trong beå dao ñoäng trong khoaûng 45 phuùt – 120 phuùt. Hieäu suaát laéng cuûa beå laéng ñöùng thöôøng thaáp hôn beå laéng ngang töø 10 ñeán 20%.

1-4





1-5

Hình 1.2 Caáu taïo beå laéng ñöùng.

1.2.4 TUYEÅN NOÅI Phöông phaùp tuyeån noåi thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå taùch caùc taïp chaát (ôû daïng haït raén hoaëc loûng) phaân taùn khoâng tan, töï laéng keùm khoûi pha loûng. Trong moät soá tröôøng hôïp, quaù trình naøy coøn ñöôïc duøng ñeå taùch caùc chaát hoøa tan nhö caùc chaát hoaït ñoäng beà maët. Trong xöû lyù nöôùc thaûi, quaù trình tuyeån noåi thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå khöû caùc chaát lô löûng, laøm ñaëc buøn sinh hoïc. Öu ñieåm cô baûn cuûa phöông phaùp naøy laø coù theå khöû hoaøn toaøn caùc haït nhoû, nheï, laéng chaäm trong thôøi gian ngaén. Quaù trình tuyeån noåi ñöôïc thöïc hieän baèng caùch suïc caùc boït khí nhoû vaøo pha loûng. Caùc boït khí naøy seõ keát dính vôùi caùc haït caën. Khi khoái löôïng rieâng cuûa taäp hôïp boït khí vaø caën nhoû hôn khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc, caën seõ theo boït khí noåi leân beà maët. Hieäu suaát quaù trình tuyeån noåi phuï thuoäc vaøo soá löôïng, kích thöôùc boït khí, haøm löôïng chaát raén. Kích thöôùc toái öu cuûa boït khí naèm trong khoaûng 15 ñeán 30 μm (bình thöôøng töø 50-120 μm). Khi haøm löôïng haït raén cao, xaùc suaát va chaïm vaø keát dính giöõa caùc haït seõ taêng leân, do ñoù löôïng khí tieâu toán seõ giaûm. Trong quaù trình tuyeån noåi, vieäc oån ñònh kích thöôùc boït khí coù yù nghóa quan trong. Ñeå ñaït muïc ñích naøy ñoâi khi ngöôøi ta boå sung theâm vaøo nöôùc caùc chaát taïo boït coù taùc duïng laøm giaûm naêng löôïng beà maët phaân pha nhö cresol, natri alkylsilicat, phenol, … Ñieàu kieän toát nhaát ñeå taùch caùc haït trong quaù trình tuyeån noåi laø khi tyû soá giöõa löôïng phaùp khi vaø pha raén ñaït 0,01 – 0,1. Tyû soá naøy ñöôïc xaùc ñònh nhö sau:

Möông thu Saøn coâng taùc Boä truyeàn ñoäng Maùng raêng cöa

Vaønh chaën boït noåi Caùnh gaït boït

OÁng thu nöôùc sau laéng

OÁng trung taâm phaân phoái nöôùc

Ngaên thu boït noåi OÁng thu buøn

Caùnh gaït buøn

OÁng daãn nöôùc vaøo

Ñaùy vaø töôøng beå beton

Kg/ngaøy khoâng khí cung caáp

Kg/ngaøy löôïng chaát raén trong nöôùc thaûi

A

S =





Tyû leä naøy thay ñoåi tuøy theo loaïi chaát lô löûng coù trong nöôùc thaûi vaø thöôøng ñöôïc xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm.

1,3 sa(fP – 1)

Sa

A

S =

Trong ñoù

sa Ñoä hoøa tan cuûa khoâng khí (mL/L) f Phaàn khí hoøa tan ôû aùp suaát P, thöôøng f = 0,5 P AÙp suaát (atm) Sa Noàng ñoä chaát raén (mg/L) 1,3 Khoái löôïng rieâng cuûa khoâng khí (1,3 mg/mL)

Trong tröôøng hôïp coù tuaàn hoaøn doøng baõo hoøa khí:

1,3 sa(fP – 1)R

SaQ

A

S =

Trong ñoù

R Löu löôïng doøng tuaàn hoaøn (m3/ngaøy) Q Löu löôïng nöôùc thaûi (m3/ngaøy)

Tuøy theo phöông thöùc caáp khoâng khí vaøo nöôùc, quaù trình tuyeån noåi ñöôïc thöïc hieän theo caùc phöông thöùc sau: - Tuyeån noåi baèng khí phaân taùn (Dispersed Air Floation). Trong tröôøng hôïp naøy, thoåi tröïc tieáp

khí neùn vaøo beå tuyeån noåi ñeå taïo thaønh boït khí coù kích thöôùc töø 0,1 – 1 mm, gaây xaùo troän hoãn hôïp khí – nöôùc chöùa caën. Caën tieáp xuùc vôùi boït khí, dính keát vaø noåi leân beà maët.

- Tuyeån noåi chaân khoâng (Vacuum Flotation). Trong tröôøng hôïp naøy, baõo hoøa khoâng khí ôû aùp

suaát khí quyeån, sau ñoù, thoaùt khí ra khoûi nöôùc ôû aùp suaát chaân khoâng. Heä thoáng naøy thöôøng ít söû duïng trong thöïc teá vì khoù vaän haønh vaø chi phí cao.

- Tuyeån noåi baèng khí hoøa tan (Dissolved Air Flotation). Suïc khoâng khí vaøo nöôùc ôû aùp suaát cao

(2-4 atm), sau ñoù giaûm aùp giaûi phoùng khí. Khoâng khí thoaùt ra seõ taïo thaønh boït khí coù kích thöôùc 20-100 μm (Hình 3.4).

1-6





1-7

Boàn khueách taùn

Bôm tuaàn hoaøn

Van ñieàu aùp Maùng thu caën Thieát bò gaït caën

Thieát bò vôùt boït Motor truyeàn ñoäng Maùng thu boït noåi

Hình 1.3 Sô ñoà heä thoáng tuyeån noåi daïng ADF.

Nöôùc sau xöû lyù

Khí

neùn

Nöôùc thaûi

1.2.5 LOÏC Loïc ñöôïc öùng duïng ñeå taùch caùc taïp chaát coù kích thöôùc nhoû khi khoâng theå loaïi ñöôïc baèng phöông phaùp laéng. Quaù trình loïc ít khi duøng trong xöû lyù nöôùc thaûi, thöôøng chæ söû duïng trong tröôøng hôïp nöôùc sau khi xöû lyù ñoøi hoûi coù chaát löôïng cao. Ñeå loïc nöôùc thaûi, ngöôøi ta coù theå söû duïng nhieàu loaïi beå loïc khaùc nhau. Thieát bò loïc coù theå ñöôïc phaân loaïi theo nhieàu caùch khaùc nhau: theo ñaëc tính nhö loïc giaùn ñoaïn vaø loïc lieân tuïc; theo daïng cuûa quaù trình nhö laøm ñaëc vaø loïc trong; theo aùp suaát trong quaù trình loïc nhö loïc chaân khoâng (aùp suaát 0,085 MPa), loïc aùp löïc (töø 0,3 ñeán 1,5 MPa) hay loïc döôùi aùp suaát thuûy tónh cuûa coät chaát loûng; Trong caùc heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi coâng suaát lôùn khoâng caàn söû duïng caùc thieát bò loïc aùp suaát cao maø duøng caùc beå loïc vôùi vaät lieäu loïc daïng haït. Vaät lieäu loïc coù theå söû duïng laø caùt thaïch anh, than coác, hoaëc soûi nghieàn, thaäm chí caû than naâu hoaëc than goã. Vieäc löïa choïn vaät lieäu loïc tuøy thuoäc vaøo loaïi nöôùc thaûi vaø ñieàu kieän ñòa phöông. Quaù trình loïc xaûy ra theo nhöõng cô cheá sau: - Saøng loïc ñeå taùch caùc haït raén hoaøn toaøn baèng nguyeân lyù cô hoïc; - Laéng troïng löïc; - Giöõ haït raén theo quaùn tính; - Haáp phuï hoùa hoïc; - Haáp phuï vaät lyù; - Quaù trình dính baùm; - Quaù trình laéng taïo boâng.





Thieát bò loïc vôùi lôùp haït coù theå ñöôïc phaân loaïi thaønh thieát bò loïc chaäm, thieát bò loïc nhanh, thieát bò loïc hôû vaø thieát bò loïc kín. Chieàu cao lôùp vaät lieäu loïc trong thieát bò loïc hôû dao ñoäng trong khoaûng 1-2 m vaø trong thieát bò loïc kín töø 0,5 – 1 m.

Hình 1.4 Thieát bò sieâu loïc söû duïng maøng membrane 1.3 PHÖÔNG PHAÙP XÖÛ LYÙ HOÙA HOÏC VAØ HOÙA LYÙ 1.3.1 TRUNG HOØA Nöôùc thaûi chöùa caùc acid voâ cô hoaëc kieàm caàn ñöôïc trung hoøa ñöa pH veà khoaûng 6,5 ñeán 8,5 tröôùc khi thaûi vaøo nguoàn nhaän hoaëc söû duïng cho coâng ngheä xöû lyù tieáp theo. Trung hoøa nöôùc thaûi coù theå thöïc hieän baèng nhieàu caùch nhau: - Troän laãn nöôùc thaûi acid vôùi nöôùc thaûi kieàm;

- Boå sung caùc taùc nhaân hoùa hoïc;

- Loïc nöôùc acid qua vaät lieäu coù taùc duïng trung hoøa;

- Haáp thuï khí acid baèng nöôùc kieàm hoaëc haáp thuï ammoniac baèng nöôùc acid.

1-8





1-9

Ñeå trung hoøa nöôùc thaûi chöùa acid coù theå söû duïng caùc taùc nhaân hoùa hoïc nhö NaOH, KOH, Na2CO3, nöôùc ammoniac NH4OH, CaCO3, MgCO3, ñoâloâmít (CaCO3.MgCO3) vaø xi maêng. Song taùc nhaân reû nhaát laø voâi söõa 5-10% Ca(OH)2, tieáp ñoù laø soâña vaø NaOH ôû daïng pheá thaûi. Trong tröôøng hôïp trung hoøa nöôùc thaûi acid baèng caùch loïc qua vaät lieäu coù taùc duïng trung hoøa, vaät lieäu loïc söû duïng coù theå laø manheâtit (MgCO3), ñoâloâmít, ñaù voâi, ñaù phaán, ñaù hoa vaø caùc chaát thaûi raén nhö xæ vaø xæ tro. Khi loïc nöôùc thaûi chöùa HCl vaø HNO3 qua lôùp ñaù voâi, thöôøng choïn toác ñoä loïc töø 0,5 – 1 m/h. Trong tröôøng hôïp loïc nöôùc thaûi chöùa tôùi 0,5% H2SO4 qua lôùp ñoâloâmít, toác ñoä loïc laáy töø 0,6-0,9 m/h. Khi noàng ñoä H2SO4 leân ñeán 2% thì toác ñoä loïc laáy baèng 0,35 m/h.

Ñeå trung hoøa nöôùc thaûi kieàm coù theå coù theå duïng khí acid (chöùa CO2, SO2, NO2, N2O3,…). Vieäc söû duïng khí acid khoâng nhöõng cho pheùp trung hoøa nöôùc thaûi maø ñoàng thôøi taêng hieäu quaû laøm saïch chính khí thaûi khoûi caùc caáu töû ñoäc haïi.

Vieäc löïa choïn phöông phaùp trung hoøa laø tuøy thuoäc vaøo theå tích vaø noàng ñoä cuûa nöôùc thaûi, cheá ñoä thaûi nöôùc vaø chi phí hoùa chaát söû duïng. 1.3.2 OXY HOÙA KHÖÛ Ñeå laøm saïch nöôùc thaûi, coù theå söû duïng caùc taùc nhaân oxy hoùa nhö clo ôû daïng khí vaø hoùa loûng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi vaø natri, permanganat kali, bicromat kali, peroxy hydro (H2O2), oxy cuûa khoâng khí, ozone, pyroluzit (MnO2). Quaù trình oxy hoùa seõ chuyeån caùc chaát ñoäc haïi trong nöôùc thaûi thaønh caùc chaát ít ñoäc haïi hôn vaø taùch khoûi nöôùc. Quaù trình naøy tieâu toán nhieàu hoùa chaát neân thöôøng chæ söû duïng khi khoâng theå xöû lyù baèng nhöõng phöông phaùp khaùc. 1.3.3 KEO TUÏ - TAÏO BOÂNG Trong nguoàn nöôùc, moät phaàn caùc haït thöôøng toàn taïi ôû daïng caùc haït keo mòn phaân taùn, kích thöôùc cuûa haït thöôøng dao ñoäng trong khoaûng 0,1 ñeán 10 μm. Caùc haït naøy khoâng noåi cuõng khoâng laéng, vaø do ñoù töông ñoái khoù taùch loaïi. Vì kích thöôùc haït nhoû, tyû soá dieän tích beà maët vaø theå tích cuûa chuùng raát lôùn neân hieän töôïng hoùa hoïc beà maët trôû neân raát quan troïng. Theo nguyeân taéc, caùc haït nhoû trong nöôùc coù khuynh höôùng keo tuï do löïc huùt VanderWaals giöõa caùc haït. Löïc naøy coù theå daãn ñeán söï dính keát giöõa caùc haït ngay khi khoaûng caùch giöõa chuùng ñuû nhoû nhôø va chaïm. Söï va chaïm xaûy ra do chuyeån ñoäng Brown vaø do taùc ñoäng cuûa söï xaùo troän. Tuy nhieân, trong tröôøng hôïp phaân taùn keo, caùc haït duy trì traïng thaùi phaân taùn nhôø löïc ñaåy tónh ñieän vì beà maët caùc haït mang tích ñieän, coù theå laø ñieän tích aâm hoaëc ñieän tích döông nhôø söï haáp thuï coù choïn loïc caùc ion trong dung dòch hoaëc söï ion hoùa caùc nhoùm hoaït hoùa. Traïng thaùi lô löûng cuûa caùc haït keo ñöôïc beàn hoùa nhôø löïc ñaåy tónh ñieän. Do ñoù, ñeå phaù tính beàn cuûa haït keo caàn trung hoøa ñieän tích beà maët cuûa chuùng, quaù trình naøy ñöôïc goïi laø quaù trình keo tuï. Caùc haït keo ñaõ bò trung hoøa ñieän tích coù theå lieân keát vôùi nhöõng haït keo khaùc taïo thaønh boâng caën coù kích thöôùc lôùn hôn, naëng hôn vaø laéng xuoáng, quaù trình naøy ñöôïc goïi laø quaù trình taïo boâng. Quaù trình thuûy phaân caùc chaát keo tuï vaø taïo thaønh boâng caën xaûy ra theo caùc giai ñoaïn 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 + 3H+

Hình 1.5 Heä thoáng keo tuï taïo boâng keát hôïp vôùi beå laéng Lamella

Nhöõng chaát keo tuï thöôøng duøng nhaát laø caùc muoái saét vaø muoái nhoâm nhö:

• Al2(SO4)3, Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, Kal(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O • FeCl3, Fe2(SO4)3.2H2O, Fe2(SO4)3.3H2O, Fe2(SO4)3.7H2O

Muoái Nhoâm

Trong caùc loaïi pheøn nhoâm, Al2(SO4)3 ñöôïc duøng roäng raõi nhaát do coù tính hoøa tan toát trong nöôùc, chi phi thaáp vaø hoaït ñoäng coù hieäu quaû trong khoaûng pH = 5,0 – 7,5. Quaù trình ñieän ly vaø thuûy phaân Al2(SO4)3 xaûy ra nhö sau: Al3+ + H2O = AlOH2+ + H+

AlOH+ + H2O = Al(OH)2+ + H+

Al(OH)2+ + H2O = Al(OH)3(s) + H+

1-10





1-11

Al(OH)3 + H2O = Al(OH)4- + H+

Ngoaøi ra, Al2(SO4)3 coù theå taùc duïng vôùi Ca(HCO3)2 trong nöôùc theo phöông trình phaûn öùng sau: Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 Al(OH)3 ↓ + 3CaSO4 + 6CO2↑ Trong phaàn lôùn caùc tröôøng hôïp, ngöôøi ta söû duïng hoãn hôïp NaAlO2 vaø Al2(SO4)3 theo tyû leä (10:1) – (20:1). Phaûn öùng xaûy ra nhö sau: 6NaAlO2 + Al2(SO4)3 + 12H2O 8Al(OH)3 ↓ + 2Na2SO4

Vieäc söû duïng hoãn hôïp muoái treân cho pheùp môû roäng khoaûng pH toái öu cuûa moâi tröôøng cuõng nhö taêng hieäu quaû quaù trình keo tuï taïo boâng. Muoái Saét Caùc muoái saét ñöôïc söû duïng laøm chaát keo tuï coù nhieàu öu ñieåm hôn so vôùi caùc muoái nhoâm do: - Taùc duïng toát hôn ôû nhieät ñoä thaáp; - Coù khoaûng giaù trò pH toái öu cuûa moâi tröôøng roäng hôn; - Ñoä beàn lôùn; - Coù theå khöû muøi H2S. Tuy nhieân, caùc muoái saét cuõng coù nhöôïc ñieåm laø taïo thaønh phöùc hoøa tan coù maøu do phaûn öùng cuûa ion saét vôùi caùc hôïp chaát höõu cô. Quaù trình keo tuï söû duïng muoái saét xaûy ra do caùc phaûn öùng sau: FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3↓ + HCl Fe2(SO4)3 + 6H2O → Fe(OH)3↓ + 3H2SO4

Trong ñieàu kieän kieàm hoùa: 2FeCl3 + 3Ca(OH)2 → Fe(OH)3↓ + 3CaCl2

FeSO4 + 3Ca(OH)2 → 2Fe(OH)3↓ + 3CaSO4

Chaát Trôï Keo Tuï Ñeå taêng hieäu quaû quaù trình keo tuï taïo boâng, ngöôøi ta thöôøng söû duïng caùc chaát trôï keo tuï (flucculant). Vieäc söû duïng chaát trôï keo tuï cho pheùp giaûm lieàu löôïng chaát keo tuï, giaûm thôøi gian quaù trình keo tuï vaø taêng toác ñoä laéng cuûa caùc boâng keo. Caùc chaát trôï keo tuï nguoàn goác thieân nhieân thöôøng duøng laø tinh boät, dextrin (C6H10O5)n, caùc ete, cellulose, dioxit silic hoaït tính (xSiO2.yH2O).





Caùc chaát trôï keo tuï toång hôïp thöôøng duøng laø polyacrylamit (CH2CHCONH2)n. Tuøy thuoäc vaøo caùc nhoùm ion khi phaân ly maø caùc chaát trôï ñoâng tuï coù ñieän tích aâm hoaëc döông nhö polyacrylic acid (CH2CHCOO)n hoaëc polydiallyldimetyl-amon. Lieàu löôïng chaát keo tuï toái öu söû duïng trong thöïc teá ñöôïc xaùc ñònh baèng thí nghieäm Jartest (Hình 3.5).

Hình 1.6 Moâ hình Jartest.

1.3.4 HAÁP PHUÏ Phöông phaùp haáp phuï ñöôïc duøng roâng raõi ñeå laøm saïch trieät ñeå nöôùc thaûi khoûi caùc chaát höõu cô hoøa tan khoâng xöû lyù ñöôïc baèng caùc phöông phaùp khaùc. Tuøy theo baûn chaát, quaù trình haáp phuï ñöôïc phaân loaïi thaønh: haáp phuï lyù hoïc vaø haáp phuï hoùa hoïc. - Haáp phuï lyù hoïc laø quaù trình haáp phuï xaûy ra nhôø caùc löïc lieân keát vaät lyù giöõa chaát bò haáp phuï vaø

beà maët chaát haáp phuï nhö löïc lieân keát VanderWaals. Caùc haït bò haáp phuï vaät lyù chuyeån ñoäng töï do treân beà maët chaát haáp phuï vaø ñaây laø quaù trình haáp phuï ña lôùp (hình thaønh nhieàu lôùp phaân töû treân beà maët chaát haáp phuï).

Hình 1.7 Löïc phaân taùn London (ñoùng vai troø chính trong quaù trình haáp phuï)

1-12





1-13

- Haáp phuï hoùa hoïc laø quaù trình haáp phuï trong ñoù coù xaûy ra phaûn öùng hoùa hoïc giöõa chaát bò haáp phuï vaø chaát haáp phuï. Trong xöû lyù nöôùc thaûi, quaù trình haáp phuï thöôøng laø söï keát hôïp cuûa caû haáp phuï vaät lyù vaø haáp phuï hoùa hoïc.

Khaû naêng haáp phuï cuûa chaát haáp phuï phuï thuoäc vaøo: - Dieän tích beà maët chaát haáp phuï (m2/g);

- Noàng ñoä cuûa chaát bò haáp phuï;

- Vaän toác töông ñoái giöõa hai pha;

- Cô cheá hình thaønh lieân keát: hoùa hoïc hoaëc lyù hoïc. 1.3.5 TRAO ÑOÅI ION Phöông phaùp trao ñoåi ion ñöôïc duøng ñeå taùch caùc kim loaïi nhö Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, V, Mn,… cuõng nhö caùc hôïp chaát Arsen, Phospho, cyanua, chaát phoùng xaï, … khoûi nöôùc vaø nöôùc thaûi. Phöông phaùp naøy cho pheùp thu hoài nhöõng chaát coù giaù trò vaø ñaït möùc ñoä laøm saïch cao. Ñaây coøn laø phöông phaùp ñöôïc öùng duïng roäng raõi ñeå taùch muoái trong xöû lyù nöôùc vaø nöôùc thaûi. Trao ñoåi ion laø moät quaù trình trong ñoù caùc ion treân beà maët cuûa chaát raén trao ñoåi vôùi ion cuøng ñieän tích trong dung dòch khi tieáp xuùc vôùi nhau. Trao ñoåi ion laø cuõng moät quaù trình haáp thuï, trong ñoù, caùc ion coù trong dung dòch thay theá nhöõng ion cuûa chaát trao ñoåi khoâng hoøa tan (coøn goïi maïng trao ñoåi ion). Chaát trao ñoåi ion duøng trong coâng nghieäp haàu heát laø nhöõng polyme khoâng tan, ñöôïc goïi laø nhöïa trao ñoåi ion. Maïng polyme chöùa nhöõng nhoùm coù khaû naêng keát hôïp vôùi caùc ion döông (chaát trao ñoåi cation - cationit) hoaëc keát hôïp vôùi caùc ion aâm (chaát trao ñoåi anion - anionit). Chaát trao ñoåi ion coù khaû naêng trao ñoåi vôùi caû cation vaø anion ñöôïc goïi laø chaát trao ñoåi löôõng tính. Caùc chaát trao ñoåi ion coù theå laø caùc chaát voâ cô hoaëc höõu cô, coù nguoàn goác töï nhieân hay toång hôïp nhaân taïo. Thuoäc nhoùm caùc chaát trao ñoåi ion voâ cô töï nhieân goàm caùc zeolit, kim loaïi khoaùng chaát, ñaát seùt, fenspat,… Caùc chaát coù tính chaát trao ñoåi cation laø chaát chöùa nhoâm silicat loaïi: Na2O.Al2O3.nSiO2.mH2O. Caùc chaát flour apatit [Ca5(PO4)3]F vaø hydroxyt apatit [Ca5(PO4)3]OH cuõng coù tính trao ñoåi ion. Chaát trao ñoåi ion voâ cô toång hôïp goàm silicagen, caùc oxyt khoù tan vaø hydroxyt cuûa moät soá kim loaïi nhö nhoâm, crom, … Caùc chaát trao ñoåi ion höõu cô coù nguoàn goác töï nhieân goàm acid humic cuûa ñaát vaø than ñaù, chuùng mang tính acid yeáu. Ñeå taêng tính acid vaø dung löôïng trao ñoåi ngöôøi ta nghieàn nhoû than vaø löu hoùa ôû ñieàu kieän dö oâleum. Than sunfo laø caùc chaát ñieän ly cao phaân töû, reû vaø chöùa caû caùc nhoùm acid maïnh vaø acid yeáu. Caùc chaát trao ñoåi ion naøy coù nhöôïc ñieåm laø ñoä beàn hoùa hoïc vaø ñoä beàn cô hoïc thaáp, dung löôïng theå tích khoâng lôùn, ñaëc bieät trong moâi tröôøng trung tính. Caùc chaát trao ñoåi ion höõu cô toång hôïp laø caùc nhöïa coù beà maët rieâng lôùn, laø caùc hôïp chaát cao phaân töû. Caùc goác hydrocarbon cuûa chuùng taïo neân löôùi khoâng gian vôùi caùc nhoùm coù chöùc naêng trao ñoåi coá ñònh.





1-14

Khaû naêng trao ñoåi ion cuûa caùc chaát trao ñoåi ion ñöôïc ñaëc tröng bôûi dung löôïng trao ñoåi tính baèng soá ñöông löôïng ion ñöôïc trao ñoåi treân moät ñôn vò khoái löôïng hay theå tích chaát trao ñoåi ion. Hay noùi caùch khaùc, dung löôïng trao ñoåi ñöôïc xaùc ñònh treân cô sôû soá löôïng nhoùm hoaït ñoäng treân moät ñôn vò khoái löôïng chaát trao ñoåi. Dung löôïng trao ñoåi phuï thuoäc vaøo ñaëc tính cuûa nhöõng nhoùm hoaït ñoäng. Ñoái vôùi chaát trao ñoåi ion axít yeáu vaø bazô yeáu, dung löôïng trao ñoåi seõ phuï thuoäc nhieàu vaøo söï thay ñoåi pH cuûa dung dòch. Nhö vaäy, beân caïnh dung löôïng trao ñoåi toång coäng, coøn phaûi tính ñeán dung löôïng trao ñoåi höõu ích, laø moät phaàn dung löôïng trao ñoåi toång coäng ñöôïc söû duïng döôùi nhöõng ñieàu kieän thí nghieäm hoaëc aùp duïng thöïc teá. Dung löôïng trao ñoåi toång coäng coù theå ñöôïc xaùc ñònh trong phoøng thí nghieäm baèng phöông phaùp chuaån ñoä vôùi axít (ñoái vôùi coät trao ñoåi anion ôû daïng OH-) hoaëc vôùi bazô (ñoái vôùi coät trao ñoåi cation ôû daïng H+). Dung löôïng trao ñoåi cuõng ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch ñöôøng cong ngöôõng haáp thuï. 1.4 PHÖÔNG PHAÙP SINH HOÏC Phöông phaùp sinh hoïc ñöôïc öùng duïng ñeå xöû lyù caùc chaát höõu cô hoøa tan coù trong nöôùc thaûi cuõng nhö moät soá chaát voâ cô nhö H2S, sunfit, ammonia, nitô,… döïa treân cô sôû hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät ñeå phaân huûy caùc chaát höõu cô gaây oâ nhieãm. Vi sinh vaät söû duïng chaát höõu cô vaø moät soá khoaùng chaát laøm thöùc aên ñeå sinh tröôûng vaø phaùt trieån. Moät caùch toång quaùt, phöông phaùp xöû lyù sinh hoïc coù theå phaân chia thaønh 2 loaïi: - Phöông phaùp kî khí söû duïng nhoùm vi sinh vaät kî khí, hoaït ñoäng trong ñieàu kieän khoâng coù

oxy;

- Phöông phaùp hieáu khí söû duïng nhoùm vi sinh vaät hieáu khí, hoaït ñoäng trong ñieàu kieän cung caáp oxy lieân tuïc.

Quaù trình phaân huûy caùc chaát höõu cô nhôø vi sinh vaät goïi laø quaù trình oxy hoùa sinh hoùa. Ñeå thöïc hieän quaù trình naøy, caùc chaát höõu cô hoøa tan, caû chaát keo vaø caùc chaát phaân taùn nhoû trong nöôùc thaûi caàn di chuyeån vaøo beân trong teá baøo vi sinh vaät theo ba giai ñoaïn chính nhö sau: - Chuyeån caùc chaát oâ nhieãm töø pha loûng tôùi beà maët teá baøo vi sinh vaät;

- Khueách taùn töø beà maët teá baøo qua maøng baùn thaám do söï cheânh leäch noàng ñoä beân trong vaø beân ngoaøi teá baøo;

- Chuyeån hoùa caùc chaát trong teá baøo vi sinh vaät, saûn sinh naêng löôïng vaø toång hôïp teá baøo môùi. Toác ñoä quaù trình oy hoùa sinh hoùa phuïc thuoäc vaøo noàng ñoä chaát höõu cô, haøm löôïng caùc taïp chaát vaø möùc ñoä oån ñònh cuûa löu löôïng nöôùc thaûi vaøo heä thoáng xöû lyù. ÔÛ moãi ñieàu kieän xöû lyù nhaát ñònh, caùc yeáu toá chính aûnh höôûng ñeán toác ñoä phaûn öùng sinh hoùa laø cheá ñoä thuûy ñoäng, haøm löôïng oxy trong nöôùc thaûi, nhieät ñoä, pH, dinh döôõng vaø nguyeân toá vi löôïng.





1-15

1.4.1 PHÖÔNG PHAÙP KÎ KHÍ Quaù trình phaân huûy kî khí caùc chaát höõu cô laø quaù trình sinh hoùa phöùc taïp taïo ra haøng traêm saûn phaåm trung gian vaø phaûn öùng trung gian. Tuy nhieân, phöông trình phaûn öùng sinh hoùa trong ñieàu kieän kî khí coù theå bieåu dieãn ñôn giaûn nhö sau: Vi sinh vaät

Chaát höõu cô -------------------> CH4 + CO2 + H2 + NH3 +H2S + Teá baøo môùi

Moät caùch toång quaùt, quaù trình phaân huûy kî khí xaûy ra theo 4 giai ñoaïn (Hình 1.8): - Giai ñoaïn 1: Thuûy phaân, caét maïch caùc hôïp chaát cao phaân töû; - Giai ñoaïn 2: Acid hoùa; - Giai ñoaïn 3: Acetate hoùa; - Giai ñoaïn 4: Methane hoùa. Caùc chaát thaûi höõu cô chöùa caùc nhieàu chaát höõu cô cao phaân töû nhö proteins, chaát beùo, carbohydrates, celluloses, lignin,… trong giai ñoaïn thuûy phaân, seõ ñöôïc caét maïch taïo thaønh nhöõng phaân töû ñôn giaûn hôn, deã phaân huûy hôn. Caùc phaûn öùng thuûy phaân seõ chuyeån hoùa protein thaønh amino acids, carbohydrate thaønh ñöôøng ñôn, vaø chaát beùo thaønh caùc acid beùo. Trong giai ñoaïn acid hoùa, caùc chaát höõu cô ñôn giaûn laïi ñöôïc tieáp tuïc chuyeån hoùa thaønh acetic acid, H2 vaø CO2. Caùc acid beùo deã bay hôi chuû yeáu laø acetic acid, propionic acid vaø lactic acid. Beân caïnh ñoù, CO2 vaø H2, methanol, caùc röôïu ñôn giaûn khaùc cuõng ñöôïc hình thaønh trong quaù trình caét maïch carbohydrat. Vi sinh vaät chuyeån hoùa methane chæ coù theå phaân huûy moät soá loaïi cô chaát nhaát ñònh nhö CO2 + H2, formate, acetate, methanol, methylamines vaø CO. Caùc phöông trình phaûn öùng xaûy ra nhö sau: 4H2 + CO2 CH4 + 2H2O

4HCOOH CH4 + 3CO2 + 2H2O

CH3COOH CH4 + CO2

4CH3OH 3CH4 + CO2 + 2H2O

4(CH3)3N + H2O 9CH4 + 3CO2 + 6H2O + 4NH3

Tuøy theo traïng thaùi cuûa buøn, coù theå chia quaù trình xöû lyù kî khí thaønh: - Quaù trình xöû lyù kî khí vôùi vi sinh vaät sinh tröôûng daïng lô löûng nhö quaù trình tieáp xuùc kî khí

(Anaerobic Contact Process), quaù trình xöû lyù baèng lôùp buøn kî khí vôùi doøng nöôùc ñi töø döôùi leân (Upflow Anaerobic Sludge Blanket - UASB);

- Quaù trình xöû lyù kî khí vôùi vi sinh vaät sinh tröôûng daïng dính baùm nhö quaù trình loïc kî khí

(Anaerobic Filter Process).





1-16

Hình 1.8 Quaù trình phaân huûy kî khí.

Quaù Trình Tieáp Xuùc Kî Khí (Anaerobic Contact Process) Moät soá loaïi nöôùc thaûi coù haøm löôïng chaát höõu cô cao coù theå xöû lyù raát hieäu quaû baèng quaù trình tieáp xuùc kî khí (Hình 1.9). Quaù trình phaân huûy xaûy ra trong beå kín vôùi buøn tuaàn hoaøn. Hoãn hôïp buøn vaø nöôùc thaûi trong beå ñöôïc khuaáy troän hoaøn toaøn. Sau khi phaân huûy, hoãn hôïp ñöôïc ñöa sang beå laéng hoaëc beå tuyeån noåi ñeå taùch rieâng buøn vaø nöôùc. Buøn ñöôïc tuaàn hoaøn trôû laïi beå kî khí. Löôïng buøn dö thaûi boû thöôøng raát ít do toác ñoä sinh tröôûng cuûa vi sinh vaät khaù chaäm.

UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) Ñaây laø moät trong nhöõng quaù trình kî khí ñöôïc öùng duïng roäng raõi nhaát treân theá giôùi do hai ñaëc ñieåm chính sau:

Phöùc chaát höõu cô Acid höõu cô

H2 4%

Acetic acid

CH4 76%

24%

52%

28%

72%

20%

Quaù trình thuûy phaânQuaù trình acetate hoùa vaø khöû hydro

Quaù trình methane hoùa

Nöôùc thaûi

Tuaàn hoaøn buøn

Tuyeån noåi/Laéng


Hình 1.9 Sô ñoà thieát bò xöû lyù sinh hoïc tieáp xuùc kî khí.





1-17

Caû ba quaù trình, phaân huûy - laéng buøn - taùch khí, ñöôïc laáp ñaët trong cuøng moät coâng trình;

Taïo thaønh caùc loaïi buøn haït coù maät ñoä vi sinh vaät raát cao vaø toác ñoä laéng vöôït xa so vôùi buøn

eân caïnh ñoù, quaù trình xöû lyù sinh hoïc kî khí söû duïng UASB coøn coù nhöõng öu ñieåm so vôùi quaù

Ít tieâu toán naêng löôïng vaän haønh;

buøn;

eân giaûm ñöôïc chi phí boå sing dinh döôõng;

coù theå hoài phuïc vaø hoaït ñoäng ñöôïc sau moät

ô ñoà beå UASB ñöôïc trình baøy trong Hình 1.10. Nöôùc thaûi ñöôïc naïp lieäu töø phía ñaùy beå, ñi qua

beå UASB ñöôïc duy trì trong khoaûng 0,6-0,9 m/h. pH thích hôïp cho

o taïi Vieät Nam chöa coù loaïi buøn haït neân quaù trình vaän haønh ñöôïc thöïc hieän vôùi taûi troïng ban

- -

hoaït tính hieáu khí daïng lô löûng.

Btrình buøn hoaït tính hieáu khí nhö: -

Ít buøn dö, neân giaûm chí phí xöû lyù -

Buøn sinh ra deã taùch nöôùc; -

Nhu caàu dinh döôõng thaáp n-

Coù khaû naêng thu hoài naêng löôïng töø khí methane; -

Coù khaû naêng hoaït ñoäng theo muøa vì buøn kî khí -thôøi gian ngöng khoâng naïp lieäu.

Slôùp buøn haït, quaù trình xöû lyù xaûy ra khi caùc chaát höõu cô trong nöôùc thaûi tieáp xuùc vôùi buøn haït. Khí sinh ra trong ñieàu kieän kî khí (chuû yeáu laø methane vaø CO2) seõ taïo neân doøng tuaàn hoaøn cuïc boä giuùp cho quaù trình hình thaønh vaø duy trì buøn sinh hoïc daïng haït. Khí sinh ra töø lôùp buøn seõ dính baùm vaøo caùc haït buøn vaø cuøng vôùi khí töï do noåi leân phía maët beå. Taïi ñaây, quaù trình taùch pha khí-loûng-raén xaûy ra nhôø boä phaän taùch pha. Khí theo oáng daãn qua boàn haáp thu chöùa dung dòch NaOH 5-10%. Buøn sau khi taùch khoûi boït khí laïi laéng xuoáng. Nöôùc thaûi theo maøng traøn raêng cöa daãn ñeán coâng trình xöû lyù tieáp theo. Vaän toác nöôùc thaûi ñöa vaøoquaù trình phaân huûy kî khí dao ñoäng trong khoaûng 6,6-7,6. Do ñoù caàn cung caáp ñuû ñoä kieàm (1000 – 5000 mg/L) ñeå baûo ñaûm pH cuûa nöôùc thaûi luoân luoân > 6,2 vì ôû pH < 6,2, vi sinh vaät chuyeån hoùa methane khoâng hoaït ñoäng ñöôïc. Caàn löu yù raèng chu trình sinh tröôûng cuûa vi sinh vaät acid hoùa ngaén hôn raát nhieàu so vôùi vi sinh vaät acetate hoùa (2-3 giôø ôû 350C so vôùi 2-3 ngaøy, ôû ñieàu kieän toái öu). Do ñoù, trong quaù trình vaän haønh ban ñaàu, taûi troïng chaát höõu cô khoâng ñöôïc quaù cao vì vi sinh vaät acid hoùa seõ taïo ra acid beùo deã bay hôi vôùi toác ñoä nhanh hôn raát nhieàu laàn so vôùi toác ñoä chuyeån hoùa caùc acid naøy thaønh acetate döôùi taùc duïng cuûa vi sinh vaät acetate hoùa. Dñaàu khoaûng 3 kg COD/m3.ngñ. Moãi khi ñaït ñeán traïng thaùi oån ñònh, taûi troïng naøy seõ ñöôïc taêng leân gaáp ñoâi cho ñeán khi ñaït taûi troïng 15 - 20 kg COD/m3.ngñ. Thôøi gian naøy keùo daøi khoaûng 3 -4 thaùng. Sau ñoù, beå seõ hoaït ñoäng oån ñònh vaø coù khaû naêng chòu quaù taûi, cuõng nhö noàng ñoä chaát thaûi khaù cao. Khí meâtan thu ñöôïc coù theå söû duïng cho vieäc ñun naáu vaø cung caáp nhieät. Löôïng buøn sinh ra raát nhoû neân khoâng caàn thieát phaûi ñaët vaán ñeà xöû lyù buøn. Quaù trình xöû lyù naøy chæ tieâu toán moät löôïng nhoû naêng löôïng duøng ñeå bôm nöôùc.





Lan can baûo veä

OÁn

1-18

Quaù Trình Loïc Kî Khí (Anaerobic Filter Process) Beå loïc kî khí laø moät coät chöùa vaät lieäu tieáp xuùc ñeå xöû lyù chaát höõu cô chöùa carbon trong nöôùc thaûi. Nöôùc thaûi ñöôïc daãn vaøo coät töø döôùi leân, tieáp xuùc vôùi lôùp vaät lieäu treân ñoù coù vi sinh vaät kî khí sinh tröôûng vaø phaùt trieån. Vì vi sinh vaät ñöôïc giöõ treân beà maët vaät lieäu tieáp xuùc vaø khoâng bò röûa troâi theo nöôùc sau xöû lyù neân thôøi gian löu cuûa teá baøo vi sinh vaät (thôøi gian löu buøn) raát cao (khoaûng 100 ngaøy).

g thu nöôùc sau xöû lyù

Saøn coâng taùc

Maùng thu nöôùc daïng raêng cöa

Thieát bò taùch pha khí – loûng - raén

Vaùch höôùng doøng

Caàu thang

Voû thieát bò

Hoãn hôïp öôù

Lôùp buøn kî khí

OÁng bôm nöôùc vaøo thieát bò UASB

Boä phaän phaân phoái ñeàu löu löôïng nöôùc thaûi

OÁng th ùtBình h á th

Boït khí

Dung dòch NaOH 5%

OÁng daãn khí

Hình 1.10 Upflow Anaerobic Sludge Bed (UASB).





1.4.2 PHÖÔNG PHAÙP XÖÛ LYÙ SINH HOÏC HIEÁU KHÍ Quaù trình xöû lyù sinh hoïc hieáu khí nöôùc thaûi goàm ba giai ñoaïn sau: - Oxy hoùa caùc chaát höõu cô:

CxHyOz + O2 CO2 + H2O + ΔH Enzyme

- Toång hôïp teá baøo môùi:

CxHyOz + NH3 + O2 Teá baøo vi khuaån + CO2 + H2O + C5H7NO2 - ΔH Enzyme

- Phaân huûy noäi baøo:

C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3 ± ΔH Enzyme

Caùc quaù trình xöû lyù sinh hoïc baèng phöông phaùp hieáu khí coù theå xaûy ra ôû ñieàu kieän töï nhieân hoaëc nhaân taïo. Trong caùc coâng trình xöû lyù nhaân taïo, ngöôøi ta taïo ñieàu kieän toái öu cho quaù trình oxy hoùa sinh hoùa neân quaù trình xöû lyù coù toác ñoä vaø hieäu suaát cao hôn raát nhieàu. Tuøy theo traïng thaùi toàn taïi cuûa vi sinh vaät, quaù trình xöû lyù sinh hoïc hieáu khí nhaân taïo coù theå chia thaønh: - Xöû lyù sinh hoïc hieáu khí vôùi vi sinh vaät sinh tröôûng daïng lô löûng chuû yeáu ñöôïc söû duïng ñeå khöû

chaát höõu cô chöùa carbon nhö quaù trình buøn hoaït tính, hoà laøm thoaùng, beå phaûn öùng hoaït ñoäng giaùn ñoaïn, quaù trình leân men phaân huûy hieáu khí. Trong soá nhöõng quaù trình naøy, quaù trình buøn hoaït tính laø quaù trình phoå bieán nhaát.

- Xöû lyù sinh hoïc hieáu khí vôùi vi sinh vaät sinh tröôûng daïng dính baùm nhö quaù trình buøn hoaït tính

dính baùm, beå loïc nhoû gioït, beå loïc cao taûi, ñóa sinh hoïc, beå phaûn öùng nitrate hoùa vôùi maøng coá ñònh.

Beå Buøn Hoaït Tính Vôùi Vi Sinh Vaät Sinh Tröôûng Lô Löûng Trong beå buøn hoaït tính hieáu khí vôùi vi sinh vaät sinh tröôûng daïng lô löûng, quaù trình phaân huûy xaûy ra khi nöôùc thaûi tieáp xuùc vôùi buøn trong ñieàu kieän suïc khí lieân tuïc. Vieäc suïc khí nhaèm ñaûm baûo caùc yeâu caàu cung caáp ñuû löôïng oxy moät caùch lieân tuïc vaø duy trì buøn hoaït tính ôû traïng thaùi lô löûng. Noàng ñoä oxy hoøa tan trong nöôùc ra khoûi beå laéng ñôït 2 khoâng ñöôïc nhoû hôn 2 mg/L. Toác ñoä söû duïng oxy hoøa tan trong beå buøn hoaït tính phuï thuoäc vaøo: - Tyû soá giöõa löôïng thöùc aên (chaát höõu cô coù trong nöôùc thaûi) vaø löôïng vi sinh vaät: tyû leä F/M; - Nhieät ñoä; - Toác ñoä sinh tröôûng vaø hoaït ñoä sinh lyù cuûa vi sinh vaät; - Noàng ñoä saûn phaåm ñoäc tích tuï trong quaù trình trao ñoåi chaát; - Löôïng caùc chaát caáu taïo teá baøo;

1-19





- Haøm löôïng oxy hoøa tan.

Hình 1.11 Hình minh hoïa cô cheá xöû lyù cuûa ao suïc khí Ñeå thieát keá vaø vaän haønh heä thoáng buøn hoaït tính hieáu khí moät caùch hieäu quaû caàn phaûi hieåu roõ vai troø quan troïng cuûa quaàn theå vi sinh vaät. Caùc vi sinh vaät naøy seõ phaân huûy caùc chaát höõu cô coù trong nöôùc thaûi vaø thu naêng löôïng ñeå chuyeån hoùa thaønh teá baøo môùi, chæ moät phaàn chaát höõu cô bò oxy hoùa hoaøn toaøn thaønh CO2, H2O, NO3

-, SO42-,… Moät caùch toång quaùt, vi sinh vaät toàn taïi trong heä

thoáng buøn hoaït tính bao goàm Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flacobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium, vaø hai loaïi vi khuaån nitrate hoùa Nitrosomonas vaø Nitrobacter. Theâm vaøo ñoù, nhieàu loaïi vi khuaån daïng sôïi nhö Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix, vaø Geotrichum cuõng toàn taïi.

Yeâu caàu chung khi vaän haønh heä thoáng buøn hoaït tính hieáu khí laø nöôùc thaûi ñöa vaøo heä thoáng caàn coù haøm löôïng SS khoâng vöôït quaù 150 mg/L, haøm löôïng saûn phaåm daàu moû khoâng quaù 25 mg/L, pH = 6,5 – 8,5, nhieät ñoä 60C < t0C < 370C. Moät soá sô ñoà heä thoáng buøn hoaït tính sinh tröôûng lô löûng ñöôïc trình baøy trong hình döôùi ñaây.

Nöôùc thaûi Beå laéng

Beå thoåi khí

Beå laéng Nöôùc sau xöû lyù

Buøn thaûi

Tuaàn hoaøn buøn Buøn

a. Quaù trình buøn hoaït tính hieáu khí coå ñieån vôùi doøng chaûy nuùt. (Conventional plug-flow activated process)

1-20





1-21

b. Quaù trình buøn hoaït tính hieáu khí khuaáy troän hoaøn toaøn. (Complete-mix activated sludge process) Hình 1.12 Sô ñoà heä thoáng buøn hoaït tính hieáu khí.

Beå Hoaït Ñoäng Giaùn Ñoaïn (Sequencing Batch Reactor – SBR) Beå hoaït ñoäng giaùn ñoaïn laø heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi vôùi buøn hoaït tính theo kieåu laøm ñaày vaø xaû caïn. Quaù trình xaûy ra trong beå SBR töông töï nhö trong beå buøn hoaït tính hoaït ñoäng lieân tuïc chæ coù ñieàu taát caû xaûy ra trong cuøng moät beå vaø ñöôïc thöïc hieän laàn löôït theo caùc böôùc: (1) -Laøm ñaày; (2)-Phaûn öùng; (3)-Laéng; (4)-Xaû caïn; (5)-Ngöng. Sô ñoà heä thoáng SBR ñöôïc trình baøy trong Hình 1.13.

Hình 1.13 Sô ñoà hoaït ñoäng cuûa heä thoáng SBR. Beå Buøn Hoaït Tính Vôùi Vi Sinh Vaät Sinh Tröôûng Daïng Dính Baùm (Attached Growth Activated Sludge Reactor) Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa beå naøy töông töï nhö tröôøng hôïp vi sinh vaät sinh tröôûng daïng lô löûng, chæ khaùc laø vi sinh vaät phaùt trieån dính baùm treân vaät lieäu tieáp xuùc ñaët trong beå. Sô ñoà caáu taïo beå buøn hoaït tính vôùi vi sinh vaät sinh tröôûng daïng dính baùm ñöôïc trình baøy trong Hình 1.14.

Beå laéng

Beå laéng

Tuaàn hoaøn Buøn thaûi boû

Nöôùc thaûi Nöôùc sau xöû lyù

Maùy thoåi khí

Laøm ñaày Phaûn öùng Laéng NgöngXaû nöôùc





1-22

Thieát bò AASR

Nöôùc thaûi

Vaät lieäu dính baùm Giaù ñôõ lôùp vaät lieäu dính baùm Ngaên thu nöôùc

Maùy thoåi khí daïng turbine OÁng thoâng khí


Hình 1.14 Beå buøn hoaït tính vôùi vi sinh vaät sinh tröôûng daïng dính baùm.

(Attacted Growth Activated Sludge Reactor – AASR).

Beå Loïc Sinh Hoïc Nhoû Gioït (Trickling Filter) Beå loïc sinh hoïc laø moät thieát bò phaûn öùng sinh hoïc trong ñoù caùc vi sinh vaät sinh tröôûng coá ñònh treân lôùp vaät lieäu loïc. Beå loïc hieän ñaïi bao goàm moät lôùp vaät lieäu deã thaám nöôùc vôùi vi sinh vaät dính keát treân ñoù. Nöôùc thaûi ñi qua lôùp vaät lieäu naøy seõ thaám hoaëc nhoû gioït treân ñoù. Vaät lieäu loïc thöôøng laø ñaù daêm hoaëc caùc khoái vaät lieäu deûo coù hình thuø khaùc nhau. Neáu vaät lieäu loïc laø ñaù hoaëc soûi thì kích thöôùc haït dao ñoäng trong khoaûng 25-100 mm, chieàu saâu lôùp vaät lieäu dao ñoäng trong khoaûng 0,9-2,5 m, trung bình laø 1,8 m. Beå loïc vôùi vaät lieäu laø ñaù daêm thöôøng coù daïng troøn. Nöôùc thaûi ñöôïc phaân phoái teân lôùp vaät lieäu loïc nhôø boä phaän phaân phoái. Beå loïc vôùi vaät lieäu loïc laø chaát deûo coù theå coù daïng troøn, vuoâng, hoaëc nhieàu daïng khaùc vôùi chieàu cao bieán ñoåi töø 4-12 m. Ba loaïi vaät lieäu baèng chaát deûo thöôøng duøng laø (1) vaät lieäu vôùi doøng chaûy thaúng ñöùng, (2) vaät lieäu vôùi doøng chaûy ngang, (3) vaät lieäu ña daïng. Chaát höõu cô seõ bò phaân huûy bôûi quaàn theå vi sinh vaät dính keát treân lôùp vaät lieäu loïc. Caùc chaát höõu cô coù trong nöôùc thaûi seõ bò haáp phuï vaøo maøng vi sinh vaät daøy 0,1 – 0,2 mm vaø bò phaân huûy bôûi vi sinh vaät hieáu khí. Khi vi sinh vaät sinh tröôûng vaø phaùt trieån, beà daøy lôùp maøng taêng leân, do ñoù, oxy ñaõ bò tieâu thuï tröôùc khi khueách taùn heát chieàu daøy lôùp maøng sinh vaät. Nhö vaäy, moâi tröôøng kî khí ñöôïc hình thaønh ngay saùt beà maët vaät lieäu loïc. Khi chieàu daøy lôùp maøng taêng leân, quaù trình ñoàng hoùa chaát höõu cô xaûy ra tröôùc khi chuùng tieáp xuùc vôùi vôùi vi sinh vaät gaàn beà maët vaät lieäu loïc. Keát quaû laø vi sinh vaät ôû ñaây bò phaân huûy noäi baøo, khoâng coøn khaû naêng ñính baùm leân beà maët vaät lieäu loïc, vaø bò röûa troâi.





VAÄT LIEÄU LOÏC

OÁNG DAÃN NÖÔÙC VAØO φ 100

BEÂ TOÂNG COÁT THEÙP

OÁNG TAY VÒN LAN CAN

OÁNG THU NÖÔÙC RA φ 300

OÁNG ÑÖÙNG φ 100

30 0

100

DAÂY CAÊNG

TAÊNG ÑÔ

Hình 1.15 Caáu taïo beå loïc sinh hoïc nhoû gioït

Ñóa sinh hoïc (Rotating Biological Contactor) Ñóa sinh hoïc goàm haøng loaït ñóa troøn, phaúng, baèng polystyren hoaëc polyvinylclorua (PVC) laép treân moät truïc. Caùc ñóa ñöôïc ñaët ngaäp trong nöôùc moät phaàn vaø quay chaäm. Trong quaù trình vaän haønh, vi sinh vaät sinh tröôûng, phaùt trieån treân beà maët ñóa hình thaønh moät lôùp maøng moûng baùm treân beà maët ñóa. Khi ñóa quay, lôùp maøng sinh hoïc seõ tieáp xuùc vôùi chaát höõu cô trong nöôùc thaûi vaø vôùi khí quyeån ñeå haáp thuï oxy. Ñóa quay seõ aûnh höôûng ñeán söï vaän chuyeån oxy vaø ñaûm baûo cho vi sinh vaät toàn taïi trong ñieàu kieän hieáu khí.

Hình 1.16 Ñóa sinh hoïc (RBC).

1-23





1.4.3 HOÀ SINH VAÄT

Tuøy theo noàng ñoä oxy hoøa tan coù trong hoà, heä thoáng hoà sinh vaät ñöôïc phaân loaïi thaønh: (1) hoà hieáu khí, (2) hoà hieáu khí tuøy tieän, vaø (3) hoà kî khí.

Hoà hieáu khí Hoà sinh vaät hieáu khí ñôn giaûn nhaát laø caùc hoà baèng ñaát duøng ñeå xöû lyù nöôùc thaûi baèng caùc quaù trình töï nhieân döôùi taùc duïng cuûa caû vi sinh vaät vaø taûo. Hoà hieáu khí chöùa vi sinh vaät vaø taûo ôû daïng lô löûng, vaø ñieàu kieän hieáu khí chieám öu theá suoát ñoä saâu hoà. Coù hai loaïi hoà hieáu khí cô baûn: (1) hoà nuoâi taûo nhaèm taïo ñieàu kieän ñeå taûo phaùt trieån maïnh nhaát, coù ñoä saâu töø 150 – 450 mm; (2) hoà hieáu khí nhaèm ñaït ñöôïc löôïng oxy hoøa tan trong hoà lôùn nhaát, coù ñoä saâu ≤ 1,5 m. Trong beå quang hôïp hieáu khí, oxy ñöôïc cung caáp baèng quaù trình khueách taùn khí beà maët töï nhieân vaø quaù trình quang hôïp cuûa taûo. Ngoaïi tröø taûo, quaàn theå vi sinh vaät toàn taïi trong hoà töông töï quaàn theå vi sinh vaät trong heä thoáng buøn hoaït tính hieáu khí. Vi sinh vaät söû duïng oxy sinh ra töø quaù trình quang hôïp cuûa taûo ñeå phaân huûy hieáu khí caùc chaát höõu cô. Caùc chaát dinh döôõng vaø CO2 thaûi ra töø quaù trình phaân huûy naøy laïi laø nguoàn thöùc aên cho taûo. Moái quan heä coäng sinh giöõa taûo vaø vi sinh vaät trong hoà hieáu khí ñöôïc trình baøy trong Hình 1.17.

Taûo

Vi sinh vaät

O2 CO2, NH3

PO43-, H2O

Taûo môùi

Chaát höõu cô

Naêng löôïng maët trôøi

Teá baøo môùi

Taûo

Hình 1.17 Moái quan heä coäng sinh giöõa taûo vaø vi sinh vaät trong hoà hieáu khí.

Hoà hieáu khí tuøy tieän Hoà oån ñònh chaát löôïng nöôùc thaûi trong ñoù toàn taïi caû ba loaïi vi sinh vaät hieáu khí, kî khí vaø hieáu khí tuøy tieän ñöôïc goïi laø hoà hieáu khí tuøy tieän. Trong hoà hieáu khí tuøy tieän toàn taïi 3 vuøng: (1) vuøng beà maët nôi taûo vaø vi sinh vaät toàn taïi trong moái quan heä coäng sinh nhö trình baøy treân; (2) vuøng ñaùy kî khí, ôû ñoù chaát raén tích luõy ñöôïc phaân huûy

1-24





döôùi taùc duïng cuûa vi sinh vaät kî khí; vaø (3) vuøng trung gian, moät phaàn hieáu khí vaø moät phaàn kî khí, ôû ñoù chaát höõu cô ñöôïc phaân huûy ñöôùi taùc duïng cuûa vi sinh vaät hieáu khí tuøy tieän. Sô ñoà hoà hieáu khí tuøy tieän ñöôïc trình baøy trong Hình 1.18.

1-25

Hình 1.18 Sô ñoà hoà hieáu khí tuøy tieän. Ñoä saâu cuûa hoà hieáu khí tuøy tieän giôùi haïn trong khoaûng 1,2 – 2,4 m (4 - 8 ft) vaø thôøi gian löu nöôùc coù theå keùo daøi trong khoaûng 5-30 ngaøy.

Taûo

Vi sinh vaät

O2 CO2,

Taûo môùi

NH3, PO43-

NH3

PO43-

Teá baøo môùi

Taûo

Aùnh saùng maët trôøi

O2 O2 CO2 H2S

H2S + 2O2 --> H2SO4

Teá baøo cheát

Khueách taùn

Nöôùc thaûi

Caën laéng

Chaát höõu cô CO2 + NH3 + H2S + CH4 Acid höõu cô,

röôïu

Buøn ñaùy

Gioù

Vuøn

g hi

eáu k

hí

Vuøn

g hi

eáu k

hí tu

øy tie

än V

uøng

kî k

hí





1-26

Hoà kî khí Hoà kî khí ñöôïc söû duïng ñeå xöû lyù nöôùc thaûi coù noàng ñoä chaát höõu cô vaø haøm löôïng caën cao. Ñoä saâu hoà kî khí phaûi lôùn hôn 2,4 m (8 ft) vaø coù theå ñaït ñeán 9,1 m vôùi thôøi gian löu nöôùc dao ñoäng trong khoaûng 20-50 ngaøy. Quaù trình oån ñònh nöôùc thaûi trong hoà xaûy ra döôùi taùc duïng keát hôïp cuûa quaù trình keát tuûa vaø quaù trình chuyeån hoùa chaát höõu cô thaønh CO2, CH4, caùc khí khaùc, caùc acid höõu cô vaø teá baøo môùi. Hieäu suaát chuyeån hoùa BOD5 coù theå ñaït ñeán 70% - 85%.





CHÖÔNG 2. TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ CAÙC COÂNG TRÌNH XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI

2.1 SONG CHAÉN RAÙC (Screen) 2.1.1 Muïc ñích ☺ Loaïi CT coù kích thöôùc lôùn, traùnh taéc ngheõn bôm, ñöôøng oáng, keânh daãn

Baûo ñaûm an toaøn vaø ñieàu kieän laøm vieäc cuûa toaøn heä thoáng. 2.1.2 Phaân loaïi SCR

Theo kích thöôùc khe hôû: lôùn, trung bình, nhoû; Theo hình daïng; Theo P2 laøm saïch: thuû coâng, cô giôùi; Theo caùch coá ñònh hoaëc di ñoäng beà maët SCR.

2.1.3 SCR lôùn (Coarse Screen-Bar Screen)

Toån Thaát AÙp Löïc Qua SCR

θ u v

hL

Toån thaát aùp suaát qua SCR laø haøm soá cuûa:

Vaän toác doøng chaûy trong keânh daãn (u); Vaän toác doøng qua SCR (v).

guvhL 27,0

1 22 −×=

Trong ñoù:

2-1





hL : toån thaát aùp suaát (m). 0,7 : heä soá thaûi nghieäm tính ñeán toån thaát aùp suaát do quaù trình chaûy roái vaø xoaùy. v : vaän toác doøng chaûy qua khe hôû giöõa caùc thanh chaén. u : vaän toác cuûa doøng chaûy trong keânh daãn (m/s). g : gia toác troïng tröôøng (m/s2).

Trong ñoù:

2-2

u = v. Toång chieàu roäng khe

Toång chieàu roäng khe + toång chieàu roäng cuûa thanh chaén

Toån thaát aùp suaát qua SCR laø haøm soá cuûa

Vaän toác doøng chaûy trong keânh daãn (u); Loaïi thanh chaén (β); Ñoä doác ñaët SCR (θ).

Trong ñoù:

θβ sin2

234

×⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×=

gu

bWhL

hL : toån thaát aùp suaát (m); W : chieàu roäng lôùn nhaát cuûa thaønh chaén (m); b : khe hôû nhoû nhaát giöõa caùc thanh chaén (m); u : vaän toác doøng chaûy trong keânh daãn (m/s); θ : goùc nghieâng cuûa thanh chaén so vôùi phöông ngang; g : gia toác troïng tröôøng (m/s2); β : heä soá phuï thuoäc vaøo hình daïng cuûa thanh chaén.

β = 2,42 1,83 1,67 1,035 0,92 0,76 1,79

10 10 10 10 10 10

10





CHÆ TÍNH hL ÑOÁI VÔÙI SCR SAÏCH !!! KHOÂNG THEÅ XAÙC ÑÒNH hL KHI SCR ÑAÕ BÒ TAÉC

Trôû löïc qua SCR ñaõ bò taéc

0

20 H

PPH ×⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

H0 : trôû löïc ñoái vôùi SRC saïch; P0 : phaàn traêm dieän tích khe hôû ban ñaàu; P : phaàn traêm dieän tích khe hôû taïi thôøi ñieåm xaùc ñònh.

SRC thoâ: dkhe = 60 - 100 mm SCR mòn: dkhe = 10 - 25 mm

Tieâu chuaån thieát keá SRC

Vaän toác doøng chaûy qua SCR : 0,6 - 1,0 m/s;

Vaän toác toái öu qua SCR : 0,6 m/s;

Vaän toác cöïc ñaïi qua SCR : 0,75-1,0 m/s;

Traùnh ñaåy raùc qua khe hôû cuûa SCR.

Vaän toác cöïc tieåu qua SCR : 0,4 m/s; Traùnh quaù trình phaân huûy caùc CHC vaø laéng caën.

Toån thaát aùp suaát qua SCR: ☺ Heä thoáng XLNC : hL = 0,05 - 0,15 m; ☺ Heä thoáng XLNT : hL = 0,10 - 0,40 m.

Goùc nghieâng vaø toån thaát aùp suaát cöïc ñaïi

Laøm saïch Thuû coâng Cô giôùi Goùc nghieâng θ 45-600 75-850

Toån thaát aùp suaát cöïc ñaïi 80 80

2-3





2.1.4 SCR trung bình vaø nhoû

SCR COÁ ÑÒNH

Toån thaát aùp suaát qua SCR 2

21

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛×

×=

AQ

gChL

hL : toån thaát aùp suaát (m); C : heä soá löu löôïng qua SCR (= 0,6 ñoái vôùi song saïch) g : gia toác troïng tröôøng (m/s2); Q : löu löôïng nöôùc thaûi qua SCR (m3/s); A : dieän tích khe hôû hieäu quaû cuûa phaàn SCR chìm trong nöôùc.

Thieát keá töông töï nhö SCR lôùn; Goàm nhöõng taám theùp ñuïc loã kích thöôùc khe = 1 - 25 mm2; Thích hôïp khi:

☺ Xöû lyù nöôùc caáp, caàn taùch löôïng raùc nhoû; ☺ Thöôøng ñaët sau SCR lôùn.

SCR DI ÑOÄNG

Daïng baêng chuyeàn (Belt or band screen)

Löôùi = kim loaïi ñaët ôû nguoàn caáp nöôùc;

Goàm nhöõng taám theùp ñuïc loã noái thaønh baêng chuyeàn;

Nöôùc ñi qua, raùc bò giöõ laïi

SCR daïng ñóa vaø daïng troáng (Disk Screen, Drum Screen)

Daïng ñóa

Töông töï SCR baêng chuyeàn; Ñöôøng kính ñóa = 2 - 5 m; Quay ñóa kim loaïi ngaäp moät phaàn ngaäp trong nöôùc; CTR maéc vaøo SCR, ñöa leân treân vaø ñaåy ra ngoaøi;

Daïng troáng

Daïng thuøng roãng, moät ñaàu kín; Nöôùc chaûy vaøo qua ñaàu coøn laïi; Laøm saïch baèng tia nöôùc.

Löôùi chaén raùc

2-4





Heä thoáng caáp nöôùc, ñaët sau coâng trình thu; Trong XLNT, thay beå laéng 1, tieát kieäm chi phí XD; Töông töï SCR daïng troáng, kích thöôùc loã = 15-64 μm; Ñöôøng kính SCR = 0,8 - 3 m; Vaän toác quay = 0,05 m/s; Laøm saïch baèng aùp suaát tia nöôùc; ÖÙng duïng xöû lyù taûo; giaûm SS trong caùc coâng trình XL lieân tuïc; Nhö moät coâng trình XL ñoäc laäp ñoái vôùi nöôùc khoâng coù ñoä maøu vaø ñoä ñuïc do caùc haït keo

gaây ra.

2.2 NGHIEÀN (COMMINUTION)

Luoân luoân ñaët tröôùc beå laéng caùt.

2.2.1 Muïc ñích

Nghieàn CTR coù k/thöôùc lôùn khoâng caàn loaïi khoûi doøng thaûi; Taïo kích thöôùc ñoàng ñeàu.

2.2.2 Vò trí ñaët maùy nghieàn raùc

⁄ ⁄ vôùi SCR; SCR - maùy nghieàn raùc ( loaïi ~ th.phaàn noåi, kthöôùc lôùn); Luoân luoân ñaët ôû möông daãn nöôùc vaøo.

SCR

Maùy nghieàn raùcSCR

Maùy nghieàn raùc

2-5





2.2.3 Ö u vaø nhöôïc ñieåm ☺ Giaûm soá laàn laøm saïch SCR; ☺ Thích hôïp vôùi traïm XL nhoû.

Phaûi baûo döôõng duïng cuï caét thöôøng xuyeân; SS taêng aûnh höôûng coâng ñoaïn XL tieáp theo; Gaây taéc ngheõn heä thoáng phaân phoái khí vaø thieát bò laøm thoaùng.

2.3 BEÅ LAÉNG CAÙT (GRIT CHAMBER) 2.3.1 Nguoàn Caùt

Röûa ñöôøng phoá; NTSH; Caùt bieån.

2.3.2 Muïc Ñích

Traùnh maøi moøn vaø phaù hoûng ~ boä phaän ch.ñoäng cô hoïc; Giaûm söï hình thaønh caùc chaát laéng trong ñöôøng oáng, keânh daãn; Giaûm soá laàn laøm saïch thieát bò phaân huûy.

2.3.3 Cô sôû lyù thuyeát

Döïa vaøo quaù trình laéng töï do cuûa caùc haït; Aùp duïng ñònh luaät Stokes (vôùi doøng chaûy taàng).

( )μρρ

.18.. 2dgV Ls

S−

=

☺ Ñònh luaät Stoke (ñv caùc haït hình caàu)

Vs : vaän toác laéng (m/s); g : gia toác troïng tröôøng (m/s2); ρs : khoái löôïng rieâng cuûa chaát raén (kg/m3);

ρL : khoái löôïng rieâng cuûa chaát loûng (kg/m3); μ : ñoä nhôùt cuûa chaát loûng (kg/s.m).

☺ Haït coù d = 0,2 mm, ρs = 2,65 kg/L, ρL = 1 kg/L, Vs = 0,021 m/s

2-6





Ñöôøng chuyeån ñoäng cuûa haït keo höõu cô vn

vs

2-7

Dieän tích tieát dieän ngang cuûa beå laéng caùt: W x H = =

vh= 0,3 m/s

vs = 0,021 m/s

Chieàu daøi hieäu quaû

Ñöôøng chuyeån ñoäng cuûa haït caùt

Dieään tích tieát dieän ngang = W x H

L

W

H Q vh

vs Q

Dieän tích ñaùy = W x L

Qmax (m3 Löu löôïng cöïc ñaïi Vaän toác ngang theo thieát keá = 0,3 m/s

/s) Vh (m/s)





Dieän tích ñaùy cuûa beå laéng caùt:

2-8

W x L = =

Chieàu daøi caàn thieát cuûa beå laéng caùt: W x hmax x Vh = W x L x vs

hs vL

vh

=max

hmax : Chieàu cao cöïc ñaïi cuûa beå laéng caùt; vs : vt laéng cuûa haït caùt d = 0,2 mm, vs = 0,021 m/s; L : Chieàu daøi cuûa beå laéng caùt; vh : Vtoác theo phöông ngang (Vt tôùi), vh = 0,3 m/s;

L ≈ 14 hmax

☺ Heä soá an toaøn f = 1,2 - 1,5 L ≥ 18 hmax

☺ Toác ñoä laéng cuûa haït caùt trong nöôùc thaûi = ñoä lôùn thuûy löïc cuûa haït = taûi troïng beà maët cuûa beå laéng caùt = U0

Baûng 2.1 U0 theo ñöôøng kính haït trong NTSH ôû 150C d (mm) U0 (mm/s) d (mm) U0 (mm/s) 0,10 5,12 0,30 28,30 0,12 7,37 0,35 34,50 0,15 11,50 0,40 40,70 0,20 18,70 0,50 51,60 0,25 24,20

Nguoàn: Lai (1999).

2.3.4 Ñaëc tính vaø soá löôïng caùt trong nöôùc thaûi

Ñaëc tính

Töông ñoái deã laøm raùo nöôùc.

Sau khi laøm khoâ, ñoä aåm = 13-65%; VSS = 1 - 56%.

Qmax (m3 Löu löôïng cöïc ñaïi Vt laéng cuûa haït nhoû nhaát = 0,021 m/s

/s) Vs (m/s)





Caùt trô (saïch) coù ρ = 2,65 - 2,7 kg/L.

Khi coù CHC dính baùm ρ = 1,3 kg/L.

Khi ñoå thaønh ñoáng ρ = 1.600 kg/m3.

Kích thöôùc haït caùt d = 0,2 - 2 mm.

Caùt chöa röûa coù theå chöùa ≥ 50% caën höõu cô.

Lg caùt trong beå laéng caùt = 0,037-0,22 m3/1000 m3 NT. 2.3.5 Thieát keá beå laéng caùt

2-9

BEÅ LAÉNG CAÙT NGANG

Nöôùc chuyeån ñoäng theo chieàu daøi beå.

Maët baèng hình chöõ nhaät.

☺ Chieàu cao phaàn coâng taùc H cuûa beå choïn theo tyû leä h/L, kieåm tra theo V vaø HRT.

B

L L1 2b

b θ

ΔP

ΔH

L1 2b

H

h2

Möông thu heïp ñeå giöõ vt nöôùc = const trong beå





☺ HRT = 1 - 2 phuùt = 60 - 120 s.

☺ Ñeå CHC khoâng ↓, vt doøng chaûy = const xaây cöûa traøn.

☺ Chieàu roäng cöûa traøn thu heïp töø B xuoáng b.

23

32

max 11

2 ⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

−−

××

×××

×=

KK

QvB

gmvBb

☺ Ñaùy cöûa traøn cheânh vôùi ñaùy beå laéng caùt ΔP taïo ñoä cheânh aùp nöôùc ra khoûi beå laéng vôùi v = const.

32

31

min

32

32

max

1

1

1 K

KvB

Q

K

KKvB

QP−

−×

×=

−

−×

×=Δ

−

Qmax, Qmin : löu löôïng toái ña vaø toái thieåu qua BLC khi toác ñoä nöôùc chaûy qua beå laø v khoâng ñoåi;

K = Qmax/Qmin;

m : heä soá löu löôïng cuûa cöûa traøn ∈ goùc tôùi (Baûng 4.2).

Baûng 4.2 Giaù trò m ñoái vôùi cöûa traøn theo goùc tôùi θ b/B Cotgθ = 0 Cotgθ = 0,5 Cotgθ = 1 Cotgθ = 2 Cotgθ = 3 0,1 0,320 0,343 0,350 0,353 0,350 0,2 0,324 0,346 0,352 0,355 0,352 0,4 0,330 0,350 0,356 0,358 0,356 0,6 0,340 0,356 0,361 0,363 0,361 0,8 0,355 0,365 0,369 0,370 0,369 0,9 0,367 0,373 0,375 0,376 0,375 1,0 0,385 0,385 0,385 0,385 0,385

Vaän toác laéng cuûa caùt thay ñoåi theo kích thöôùc vaø t0C.

2-10





2-11

Baûng 4.3 Vtoác laéng cuûa caùt trong nöôùc ôû t0C khaùc nhau

Vaän toác laéng (mm/s) Vaän toác laéng (mm/s) d mm

50C 100C 150C 200C

d mm

50C 100C 150C 200C

3,50 240,5 245,5 250,5 255,5 0,275 21,55 23,78 26,0 28,82

3,00 225,5 227,5 232,5 237,5 0,25 18,45 20,5 22,5 24,6

2,50 204,2 209,2 214,2 219,2 0,20 12,85 14,5 16,15 17,8

2,00 182,5 187,5 192,5 197,5 0,15 7,87 9,15 10,42 11,69

1,75 168,2 173,2 178,2 183,2 0,14 6,92 8,12 9,32 10,52

1,50 151,5 156,5 161,5 166,5 0,13 6,00 7,15 8,30 9,45

1,25 133,0 138,0 143,0 148,0 0,125 5,52 6,64 7,77 8,90

1,00 112,0 116,85 121,7 126,55 0,12 5,1 6,175 7,25 8,325

0,90 103,2 107,9 112,6 117,2 0,11 4,55 5,40 6,25 7,10

0,85 98,4 102,95 107,5 112,05 0,10 3,85 4,6 5,35 6,10

0,80 93,65 98,08 102,92 106,92 0,095 3,44 4,14 4,84 5,54

0,775 91,3 95,65 100,0 104,35 0,0925 3,34 3,97 4,60 5,23

0,75 88,1 92,3 96,5 100,7 0,090 3,15 3,75 4,35 4,95

0,70 81,6 85,7 89,8 93,9 0,085 2,82 3,36 3,90 4,44

0,65 74,8 78,75 82,7 86,65 0,080 2,525 3,005 3,485 3,965

0,60 67,8 71,55 75,3 79,05 0,075 2,245 2,665 3,085 3,505

0,50 53,35 56,68 60,0 63,32 0,070 1,940 2,32 2,70 3,08

0,40 39,7 42,6 45,5 48,4 0,0685 1,847 2,217 2,587 2,957

0,375 36,2 39,0 41,8 44,6 0,069 1,682 2,007 2,332 2,657

0,35 32,4 35,05 37,7 40,35 0,0615 1,51 1,805 2,10 2,395

0,325 28,7 31,2 33,7 36,2 0,060 1,455 1,73 2,005 2,28

0,30 25,1 27,45 29,7 32,15 0,057 1,325 1,57 1,815 2,06





☺ Chieàu cao lôùp caùt trong beå laéng caùt:

nBLWh c

c ××=

hc : chieàu cao lôùp caùt trong beå; L : chieàu daøi beå laéng caùt; n : soá ngaên coâng taùc; B : chieàu roäng cuûa moät ngaên coâng taùc.

☺ Chieàu cao xaây döïng cuûa beå laéng caùt:

HXD = hmax + hc + 0,4 ☺ Kieåm tra laïi sao cho vmin ≥ 0,15 m/s. ☺ Dieän tích höõu ích cuûa saân phôi caùt:

hNPF

×××

=1000

365

F : dieän tích höõu duïng cuûa saân phôi caùt (m2); P : löôïng caùt giöõ laïi ôû beå laéng P = 0,02 l/ng.ngñ; N : daân soá tính toaùn; h : chieàu cao lôùp buøn caùt = 4-5 m/naêm.

Ví duï Tính toaùn beå laéng caùt cho nhaø maùy XLNT coâng suaát Qmax = 0,15 m3/s, Qmin = 0,06 m3/s. Laéng caùt côõ haït d = 0,2 mm. Vaän toác qua beå laéng v = 0,2 m/s. ☺ d = 0,2 mm u0 = vs = 0,0187 m/s; ☺ Dieän tích maët thoaùng beå laéng caùt = 8,02 m2; ☺ Choïn chieàu saâu lôùp nöôùc hmax = 0,5 m L = 18 hmax

L = 9 m ☺ Chieàu roäng B = 0,9 m 02 ngaên, B' = 0,45 m; ☺ Kieåm tra vmin = 0,133 m/s choïn laïi B' = 0,4 m vmin = 0,15 m/s nhaän. ☺ Choïn goùc tôùi θ = 450 Cotgθ = 1

2-12





K = Qmin/Qmax = 0,4

mb 309,04,01

4,0115,0

2,08,0356,0

2,08,02

33

2

=⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

−−

××

××

=

mP 29,04,01

4,012,08,0

06,0

32

31

=−

−×

×=Δ

−

BEÅ LAÉNG CAÙT THOÅI KHÍ ☺ ρ (khí + nöôùc) < ρ (nöôùc) Caùt laéng deã hôn. ÖÙng duïng

Traïm XLNTSH coâng suaát lôùn; Khí saün coù, reû tieàn; Qt suïc khí taêng hieäu quaû XL.

Öu ñieåm

Hieäu quaû khoâng phuï thuoäc vaøo löu löôïng; Qt suïc khí cung caáp naêng löôïng taùch CHC khoûi caùt; Hieäu quaû taùch caùt cao; Traùnh qt phaân huûy CHC khi vtoác doøng chaûy nhoû.

Tính toaùn beå laéng caùt thoåi khí

Vaän toác xoay 0,25 - 0,3 m/s;

2-13

Tyû leä chieàu roäng vaø chieàu saâu W : H = 1 - 1,5; HRT = 3 - 5 phuùt; Khí caáp vaøo = 3 - 8 m3/m2.h;

Toác ñoä chuyeån ñoäng xoay = const

Caën höõu cô lô löûng; Caùt va chaïm nhau taùch bôùt caën h/cô baùm quanh; Caùt saïch hôn 90-95% caën voâ cô laâu khoâng thoái.





2-14

Heä thoáng suïc khí Laøm baèng oáng nhöïa chaâm loã, φ loã = 3,5 - 5,0 mm; Ñaët ngaäp trong nöôùc = 0,7 - 0,75 H, nöôùc = 0,7 - 0,75 H, > ñaùy beå 45-60 cm;

Laáy caùt khoûi beå

Lieân tuïc or giaùn ñoaïn; Thuû coâng hoaëc cô giôùi; Duøng bôm phun tia doàn caùt veà maùng thu:

☺ Ñaët oáng caáp nöôùc φ ≥ 100 mm; ☺ Caáp nöôùc cho voøi ñaët caùch nhau 0,4 m; ☺ Löu löôïng nöôùc luøa caùt: Q = v.F = v.B.L (m3/s)

* v: vaän toác ñaåy caùt veà maùng thu = 0,0065 m/s; (ñaåy caùt côõ 0,05 cm) * F: dieän tích maët baèng beå (m2).

Ví duï Tính toaùn beå laéng caùt suïc khí cho NMXLNT coù Q = 0,2 m3/s. Heä soá khoâng ñieàu hoøa K

= 1,4.

Löu löôïng Qmax = 0,2 x 1,4 = 0,28 m3/s

Thieát keá 02 beå laéng caùt thoåi khí Löu löôïng 01 beå Q1 = 0,14 m3/s

Choïn HRT = 3 phuùt = 180 s

Theå tích 01 beå V1 = HRT x Q1 = 180 x 0,14 = 25,2 m3

Choïn chieàu cao lôùp nöôùc trong beå H = 2 m; W : H = 1,3 Chieàu roäng beå W = 2,6 m Chieàu daøi beå L = 4,85 m ≈ 5 m.

Löôïng khí caàn cung caáp

Qkhí = q1 x F1 = 5 m3/m2.h x 2,6 m x 5 m = 65 m3/h

Löu löôïng khoâng khí treân 1 m chieàu daøi beå q = 3,6 l/s.m

Ví duï Traïm XLNT coâng suaát Q = 8000 m3/ngñ. Trung bình löôïng raùc töø SCR laø 120 L

raùc/ngñ, ñöôïc choân trong hoá coù dung tích 12 m3. Sau bao laâu thì hoá chöùa raùc naøy ñaày? ☺ 100 ngaøy!





2-15

Ví duï Tính vaän toác doøng chaûy trong BLC bieát raèng chieác laù thaû vaøo beå chuyeån ñoäng ñöôïc moät ñoaïn 10 m trong 25 s. ☺ 0,4 m/s!

Ví duï BLC coù W = 1 m, H = 0,5 m, Q = 10.000 m3/ngñ. Tính vaän toác doøng chaûy trong beå. ☺ 0,23 m/s Thoâng soá thieát keá beå laéng caùt thoåi khí Thoâng soá Khoaûng ñaëc tröng HRT ñ/v Qmax (phuùt) 2 - 5 3 Kích thöôùc beå: + Ñoä saâu (ft) + Chieàu daøi (ft) + Chieàu roäng (ft) + Tyû soá chieàu roäng – ñoä saâu + Tyû soá chieàu daøi – chieàu roäng

7 – 16

25 – 65 8 – 23

1:1 – 5:1 3:1 – 5:1

1,5: 1 4: 1

Khí cung caáp (ft3/phuùt.ft chieàu daøi) 2,0 : 5,0 Löôïng caùt (ft3/Mgal) 0,5 – 27 2,0 ft3/phuùt.ft x 0,0929 = m3/phuùt.m ft3/Mgal x 0,00748 = m3/103 m3

2.4 BEÅ ÑIEÀU HOØA 2.4.1 Muïc Ñích

Ñieàu hoøa löu löôïng; Ñieàu hoøa noàng ñoä.

2.4.2 Nhöõng Löu Yù Khi Thieát Keá Beå Ñieàu Hoøa

Caáu truùc ñaùy beå; Yeâu caàu veà ñieàu kieän khuaáy troän vaø thoåi khí; Bôm vaø heä thoáng ñieàu khieån bôm.

Caáu truùc ñaùy beå

Coù theå laøm baèng ñaát, beâtoâng, theùp,… Ñoä doác caïnh beân coù theå dao ñoäng trong khoaûng 3:1 – 2:1; Lôùp loùt ñaùy ñeå traùnh gaây oâ nhieãm nöôùc ngaàm; Duøng maùy thoåi khí noåi, ñ/saâu beå = 1,5-2 m an toaøn cho maùy;





Chieàu cao an toaøn phía treân maët beå ∈ dieän tích beà maët vaø ñkieän gioù cuûa töøng ñòa phöông (≈ 1 m);

Caàn löu yù ~ t/bò caàn thieát ≠: tbò taùch caën, vaùng; maùng chaûy traøn thoaùt nöôùc trong tröôøng hôïp coù söï coá.

Yeâu caàu khuaáy troän vaø thoåi khí

Khuaáy troän ngaên söï laéng caën, traùnh phaân huûy CHC; Khi SS = 200 mg/L naêng löôïng khuaáy troän = 0,004 – 0,008 kW/m3 nöôùc thaûi; Thoåi khí traùnh taïo ñk kî khí vaø giaûm muøi hoâi Toác ñoä caáp khí 0,01 – 0,015 m3/m3.phuùt; Neáu HRT < 2 giôø vaø noái tieáp bôûi beå laéng 1 khoâng caàn thoåi khí ôû beå ñieàu hoøa.

2-16

2.4.3 Xaùc Ñònh Theå Tích Beå Ñieàu Hoøa

1 m

Dieän tích beà maët lôùn nhaát

Maùy thoåi khí noåi

3 1Möùc nöôùc vaän haønh

thaáp nhaát yeâu caàu

Möùc nöôùc vaän haønh thaáp nhaát cho pheùp ñeå baûo veä maùy thoåi khí

Thay ñoåi





2-17

Vtích luõy

Vtích luõy

hQ

Theå

tích TB

Theå

tích å

h

å

QTB

Phöông phaùp ñoà thò

T (h) Q (m3/h) Δt (h) m3/Δt Vtích luõy (m3)00-02 90 2 180 180 02-06 150 4 600 780 06-10 330 4 1320 2100 10-14 150 4 600 2700 14-18 400 4 1600 4300 18-22 80 4 320 4620 22-24 90 2 180 4800

☺ QTB

h = 4800 : 24 = 200 m3/h ☺ Veõ ñoà thò

Phöông phaùp tính toaùn

T (h) Vaøo (m3) Ra (m3) Δ (m3) ∑Δ (m3)00-02 180 400 -220 -220 02-06 600 800 -200 -420 06-10 1320 800 +520 +100 10-14 600 800 -200 -100 14-18 1600 800 +800 +700 18-22 320 800 -480 +220 22-24 180 400 -220 0

V = | -420 | + | +700| = 1120 m3





2.5 BEÅ LAÉNG ÑÔÏT 1 2.5.1 Muïc Ñích

Taùch caùc caën lô löûng saün coù trong nöôùc thaûi (beå laéng ñôït 1); Taùch caën töø qt keo tuï taïo boâng hay qt XLSH (beå laéng ñôït 2).

2.5.2 Nguyeân Taéc

Taùch raén – loûng döôùi taùc duïng cuûa troïng löïc. Beå laéng goàm coù 4 vuøng:

Vuøng phaân phoái nöôùc vaøo (Inlet Zone)

Phaân boá ñeàu doøng nöôùc vaøo vaø SS trong tieát dieän ngang cuûa vuøng laéng; Chieám khoaûng 25% chieàu daøi beå laéng.

Vuøng laéng (Settling Zone) vuøng xaûy ra qt laéng caën.

Vuøng chöùa buøn (Sludge Zone) coù hình daïng vaø ñoä saâu ∈ P2 laøm saïch buøn vaø löôïng buøn.

Laøm saïch baèng tay (1 laàn/3-6 thaùng): ñoä doác = 5-10%; Laøm saïch baèng maùy: ñoä doác = 1%.

Vuøng thu nöôùc ra (Outlet Zone) thoaùt nöôùc sau laéng

Caàn maùng traøn/keânh daãn traùnh xaùo troän caën ñaõ laéng.

Vuøn

g ph

aân p

hoái

nöôùc

vaøo

Vuøng laéng

Vuøn

g th

u nö

ôùc ra

Vuøng chöùa buøn

2-18





2-19

Caùc Vuøng Laéng Trong Beå Laéng Ngang

Caùc Vuøng Laéng Trong Beå Laéng Ñöùng

Vuøng chöùa buøn

Ñoä doác 1%

Vuøng phaân hoái nöôùc vaøo

Vuøng laéng

Vuøng thu nöôùc ra

Maùng traøn Vaùch ngaên

chaâm loã Q

p

Vuøng nöôùc vaøo

Vuøng laéng

Vuøng thu nöôùc ra

Q





v0: vtoác laéng tôùi haïn = V cuûa haït rôi töø suoát h0 vaø HRT = t0

Thôøi gian löu nöôùc t0

Qhwl

QVt 0

0××

==

V : theå tích beå (m3); Q : löu löôïng nöôùc thaûi vaøo beå (m3/h); l : chieàu daøi beå (m); w : chieàu roäng beå (m); h0 : ñoä saâu hieäu quaû (m). AS : dieän tích beà maët.

00

0 vAQ

wlQ

th

S

==×

=

Taûi troïng beà maët v0

2-20

v0 : taûi troïng beà maët (m3/m2.h) hay vaän toác tôùi haïn; 0

00 t

hv =

vs : vaän toác laéng (m/s).

☺ Taûi troïng beà maët ∉ vaøo ñoä saâu cuûa beå laéng (Laéng ñoäc laäp) ☺ Taát caû caùc haït coù vS ≥ v0 seõ bò khöû hoaøn toaøn. ☺ Taát caû caùc haït coù vS < v0 seõ bò khöû moät phaàn.

Beå laéng ñöùng

Chæ caùc haït coù vS > v0 môùi laéng ñöôïc.

2.5.3 Thieát Keá Beå Laéng

Cheá ñoä laøm vieäc cuûa beå laéng NT ∈:

Ñaëc tính caën laéng; Cheá ñoä doøng chaûy trong vuøng laéng ∈ cheá ñoä phaân phoái nöôùc vaøo vaø laáy nöôùc ra; AÛnh höôûng cuûa gioù vaø nhieät ñoä; Chuyeån ñoäng ñoái löu nhieät & do cheânh leäch noàng ñoä trong beå.

Taát caû nhöõng thoâng soá treân khoâng theå tính baèng lyù thuyeát.





2-21

Caùc Thoâng Soá Tính Toaùn Beå Laéng Ñôït 1

Giaù trò Thoâng soá

Khoaûng Ñaëc tröng BEÅ LAÉNG 1 ÑAËT TRÖÔÙC COÂNG TRÌNH XL BAÄC 2

HRT (h) 1,5 - 2,5 2,0 Taûi troïng beà maët (m3/m2.ng)

☺ Löu löôïng trung bình ☺ Löu löôïng cöïc ñaïi

32 - 50 81 - 122

102 Taûi troïng maùng thu (m3/m.ng) 124 - 496 248

BEÅ LAÉNG 1 ÑAËT TRÖÔÙC BEÅ BUØN HOAÏT TÍNH H.KHÍ HRT (h) 1,5 - 2,5 2,0 Taûi troïng beà maët (m3/m2.ng)

☺ Löu löôïng trung bình ☺ Löu löôïng cöïc ñaïi

24 - 32 48 - 69

61 Taûi troïng maùng thu (m3/m.ng) 124 - 496 248

Caùc Thoâng Soá Thieát Keá Beå Laéng Ñôït 1

Giaù trò Thoâng soá Khoaûng Ñaëc tröng

BEÅ LAÉNG CHÖÕ NHAÄT - BEÅ LAÉNG NGANG

Ñoä saâu (m) 3,0 – 5,0 3,5 Chieàu daøi (m) 15 - 90 24 - 40 Chieàu roäng (m) 3,0 - 24 5,0 - 10 HRT (h) 2 - 4 Vaän toác phöông ngang (m/phuùt) 0,15 – 0,90 Taûi troïng beà maët (m3/m2.ng) 20 - 60 Taûi troïng maùng thu (m3/m.ng) 100 - 200 Toác ñoä maùy gaït caën (m/phuùt) 0,6 - 1,2 0,9

BEÅ LAÉNG TROØN - BEÅ LAÉNG ÑÖÙNG

Ñoä saâu (m) 3,0 – 4,5 3,5 Ñöôøng kính (m) 3,0 - 60 12 - 45 Ñoä doác ñaùy (m/m daøi) 1:10 - 1:13 1:12 Toác ñoä maùy gaït caën (voøng/phuùt) 0,02 - 0,05 0,03

Vaän toác toái ña trong vuøng laéng





Thieát keá beå laéng phaûi kieåm tra:

V trong vuøng laéng gaàn maùng thu nöôùc; V trong vuøng giaùp ranh vuøng laéng vaø vuøng chöùa caën; Phaûi nhoû hôn vaän toác keùo haït caën ñaõ laéng noåi trôû laïi.

VH: vaän toác giôùi haïn trong vuøng laéng (m/s); k : haèng soá ∈ t/c caën ☺ k = 0,04 ñoái vôùi caùt rôøi; ☺ k = 0,06 ñoái vôùi caën dính keát; ☺ k = 0,05 ñoái vôùi NTSH.

ρ : khoái löôïng rieâng cuûa haït caën, thöôøng = 1,2-1,5 kg/L; g :gia toác troïng tröôøng = 9,8 m/s2; d : ñöôøng kính töông ñöôøng cuûa haït caën (m), d = 10-4 (m); f : heä soá ma saùt ∈ ñ/tính beà maët haït & Re, f = 0,02 – 0,03.

2-22

2.5.4 Hieäu Quaû Laéng Caën vaø Khöû BOD5

Tính theo coâng thöùc thöïc nghieäm

btaR

+=

1

R : hieäu quaû khöû BOD5 hoaëc SS (%) t : thôøi gian löu nöôùc (h) a,b : haèng soá thöïc nghieäm. Giaù trò haèng soá thöïc nghieäm a, b ôû t0 ≥ 200C

Nöôùc sau XL

Nöôùc thaûi

Thieát bò caøo buønNgaên thu buøn Maùng thu nöôùc daïng raêng

Maùng phaân phoái Taám ngaên vaät noåi

SÔ ÑOÀ CAÁU TAÏO BEÅ LAÉNG NGANG





2-23

Chæ tieâu a (h) bKhöû BOD5 0,018 0,020Khöû SS 0,0075 0,014 Tyû troïng vaø noàng ñoä caën laéng trong beå laéng ñôït 1

Noàng ñoä tính theo troïng löôïng (%) Loaïi caën laéng Tyû troïngKhoaûng Ñaëc tröng

1. NT vaøo thaúng beå *Töø HT coáng rieâng 1,03 4 - 12 5,0 *Töø HT coáng chung

1,05 4 - 12 6,5

2. NT troän vôùi buøn hoaït tính ôû beå laéng ñôït 2 *Sau aerotank 1,03 2 - 6 3,0 *Sau beå loïc sinh hoïc 1,03 4 - 10 5,0

Theå tích buøn ∈:

Tính chaát nöôùc thaûi caàn xöû lyù; Thôøi gian laéng vaø hieäu quaû laéng cuûa beå; Tính chaát buøn; Thôøi gian thaùo buøn.

Ví duï

Xaùc ñònh V buøn sinh ra töø beå laéng ñôït 1 khi xöû lyù 1 Mgal NT chöùa SS = 220 mg/L. Bieát HRT = 2 (h) vaø E(%) = 60%. Giaû söû buøn coù tyû troïng laø 1,03 vaø ñoä aåm laø 94%.

Khoái löôïng caën bò giöõ laïi trong beå:

m = 220 mg/L x 1 Mgal x 3,7854 x 106 L/Mgal x 0,6 m = 499,7 x 106 mg = 499,7 Kg

Haøm löôïng caën trong buøn = 100 – 94 = 6%

Theå tích buøn sinh ra

499,7

------------------- x 100 = 8,09 m3

6 x 1,03 x 1000

Ví duï Thieát keá BL1 ñeå XLNT cuûa thò xaõ vôùi caùc ñk sau:





- Qmin = 2000 m3/ng, Qmax = 4500 m3/ng; - Khoâng xaây döïng beå ñieàu hoøa; - Daøi/Roäng = 4:1; - Chieàu cao vuøng laéng = 3,6 m; - Taûi troïng beà maët U0 = 35 m3/m2.ng.

Tính dieän tích beà maët caàn thieát cuûa beå laéng

5735

2000

0

===UQF m2

Chieàu roäng beå

F = W x L = W x 4W = 4W2 = 57 m2 W = 3,8 m ≈ 4 m

Chieàu daøi L = 4W = 4 x 4 = 16 m F = 4 x 16 = 64 m2

Taûi troïng beà maët

Giôø coù Qmin 25,31

642000

0 ==U m3/m2.ng

Giôø coù Qmax 31,70

644500

0 ==U m3/m2.ng

☺ Naèm trong giôùi haïn cho pheùp.

Theå tích beå laéng: V = 64 x 3,6 = 230 m3

Thôøi gian löu nöôùc

Giôø coù Qmin 76,2

200024230

=×

==QVHRT

(h)

Giôø coù Qmax 23,1

450024230

=×

==QVHRT

(h)

Vaän toác tôùi haïn

2-24





( ) ( ) 064,0025,0

108,9125,105,0818 21

421

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ××−××=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −=

−

fgdkVH

ρ m/s

Vaän toác nöôùc chaûy trong vuøng laéng öùng vôùi Qmax

0037,0846006,34

4500max =

××=

×=

HWQV

(m/s) < VH

Boá trí 1 maùng thu suoát chieàu roäng beå vaø 3 maùng vuoâng goùc vôùi maùng ngang daøi 2 m Toång

chieàu daøi maùng thu

l = 4 + 3 x 2 = 10 m

Taûi troïng thuûy löïc qua maùng thu

qmax = 4500 : 10 = 450 m3/m.ng. Vaän toác nöôùc chaûy vaøo maùng thu taïi maët caét ngang ôû ñoä saâu 3,6 m (tieáp giaùp vuøng chöùa caën)

0066,08460024

4500=

××==

FQV

m/s < VH

Hieäu quaû khöû BOD vaø SS

Qmin

Qmax

%7,3776,202,0018,0

76,2=

×+=

+=

btatRBOD

%8,5976,2014,00075,0

76,2=

×+=

+=

btatRSS

RBOD = 28,8% RSS = 49,7%

2.5.5 Ñieàu Chænh pH vaø Boå Sung Dinh Döôõng NT tröôùc khi vaøo coâng trình XL baäc 2 caàn: ☺ pH = 6,5 - 7,5

2-25





2-26

☺ Dinh döôõng thoûa BOD:N:P

Hoùa Chaát Duøng Chænh pH: CaCO3, CaO, Ca(OH)2, MgO, Mg(OH)2, Voâi soáng ñolomit (CaO0,6MgO0,4), voâi toâi ñolomit (Ca(OH)2)0,6((Mg(OH)2)0,4, NaOH, Na2CO3, H2SO4, HCl, HNO3

Hoùa Chaát boå sung N, P: NH4OH, NH4NO3, NH4HCO3, (NH4)2CO3, NH4Cl, NH4H2PO4,

(NH4)2SO4, Na3PO4, Na2HPO4, NaH2PO4, Na3(PO3)6, Na5P3O10, Na4P2O7.





CHÖÔNG 2. TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ CAÙC COÂNG TRÌNH XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI

(TT)

2.6 TUYEÅN NOÅI

Daàu môõ, chaát noåi lôùp maøng phuû beà maët ngaên caûn qt haáp thuï O2 töø K2 vaøo nöôùc aûnh höôûng qt töï laøm saïch;

Bít kín loã roãng cuûa vaät lieäu loïc trong beå loïc sinh hoïc;

Phaù huûy caáu truùc buøn hoaït tính trong beå buøn hoaït tính;

Gaây khoù khaên cho quaù trình leân men caën.

SÔ ÑOÀ HEÄ THOÁNG TUYEÅN NOÅI GIAÕN AÙP - XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI AIR DIFFUSED FLOTATION (ADF)

Khí neùn

Boàn khueách taùn

Bôm tuaàn hoaøn

Van ñieàu aùp Maùng thu caën Thieát bò gaït caën

Nöôùc thaûi Thieát bò vôùt boït Motor truyeàn ñoäng Maùng thu boït noåi


2-27





2.6.1 Nguyeân Taéc ☺ ρh < ρn noåi;

Haït keo vaø nhuõ töông khoâng laéng, khoâng noåi; ☺ Vaän toác noåi cuûa haït ∈ kích thöôùc, KLR vaø ñoä nhôùt Re ☺ Trong vuøng Re < 0,25, vaän toác haït noåi:

( )μ

ρρ×

××−=

18

2 gdV Lss

☺ Vaän toác haït noåi coù tính ñeán söï caûn trôû cuûa pha nheï:

( )μμμμ

2333'

++×

=n

nss

VV

Vs

' : vaän toác noåi leân cuûa pha nheï; ρn : Khoái löôïng rieâng cuûa pha nheï; μn : Ñoä nhôùt cuûa pha nheï.

2.6.2 Thieát Bò Taùch Daàu

Haøm löôïng daàu ≥ 100 mg/L beå taùch daàu. Chieàu daøi laøm vieäc cuûa beå taùch daàu

hVvaL

s

××=*

a : heä soá tính ñeán ñoä chaûy roái cuûa beå, ∈ v*/Vs

v*/Vs = 15 a = 1,65; v*/Vs = 10 a = 1,5; v* : vaän toác tính toaùn cuûa doøng chaûy; h : chieàu saâu laøm vieäc cuûa beå.

Vaän toác nöôùc trong beå taùch daàu ~ 0,005 - 0,01 m/s; Haït daàu d = 80-100 μm vaän toác noåi = 1 - 4 mm/s; Beå taùch daàu ngang:

thöôøng coù 2 ngaên; Chieàu roäng cuûa ngaên taùch daàu = 2 - 3 m; Chieàu saâu lôùp nöôùc = 1,2 - 1,5 m;

2-28





2-29

HRT ≥ 2 giôø. 2.6.3 DAF (DISSOLVED AIR FLOATATION)

Theå tích khí cung caáp : Khoái löôïng chaát raén caàn xöû lyù

A Kg khoâng khí cung caáp/ngaøy ---- = ---------------------------------------- S Kg chaát raén trong nöôùc thaûi/ngaøy

A/S thay ñoåi theo loaïi SS trong NT xñ = thöïc nghieäm

☺ Khoâng tuaàn hoaøn

A 1,3 sa(fP – 1) ---- = ---------------- S Sa

sa : Ñoä hoøa tan cuûa khoâng khí (mL/L); f : Phaàn khí hoøa tan ôû aùp suaát P, thöôøng f = 0,5-0,8; P : Aùp suaát (atm); Sa : Noàng ñoä chaát raén (mg/L); 1,3: Khoái löôïng rieâng cuûa khoâng khí (1,3 mg/mL).

☺ Tuaàn hoaøn

A 1,3 sa(fP – 1)R ---- = --------------------- S SaQ

R : Doøng tuaàn hoaøn (m3/ngaøy); Q : Löu löôïng nöôùc thaûi (m3/ngaøy).

sa (mg/L) 29,2 22,8 18,7 15,7t0C 0 10 20 30

☺ Toaøn boä nöôùc tieáp xuùc vôùi aùp suaát khí; ☺ Hình thaønh boït khí; ☺ Aùp duïng ñöôïc ôû möùc aùp suaát trung bình.

Coù theå bò aûnh höôûng bôûi quaù trình xaùo troän trong beå.





HEÄ THOÁNG TUYEÅN NOÅI DAF - KHOÂNG TUAÀN HOAØN

☺ 10-25% nöôùc sau xöû lyù ñöôïc tuaàn hoaøn laïi bình taïo aùp; ☺ Bôm nöôùc saïch neân haïn cheá ngheït boä phaân phoái khí; ☺ Quaù trình taïo caën - boït khí noåi khoâng bò aûnh höôûng.

Kích thöôùc beå lôùn vì Q = Q (NT) + Q(tuaàn hoaøn).

HEÄ THOÁNG TUYEÅN NOÅI DAF - COÙ TUAÀN HOAØN ☺ Tính dieän tích beå tuyeån noåi döïa treân:

Cöôøng ñoä khí 6 - 10 m3/m2.h; Thôøi gian tuyeån noåi: 20 phuùt.

☺ Ñöôøng kính beå tuyeån noåi (D):

Vaän toác nöôùc trong beå tuyeån noåi, thöôøng U = 10,8 m/h; HRT = 5 - 7 phuùt.

UQD

π4

=

☺ Ñöôøng kính beå tuyeån noåi keát hôïp beå laéng (DTN-L):

2

0

4 DUQD LTN +=− π

U0: vaän toác nöôùc trong vuøng laéng, thöôøng U0 = 4,7 m/h.

☺ Kích thöôùc cô baûn cuûa beå tuyeån noåi keát hôïp beå laéng

Phaàn tuyeån noåi Phaàn laéng Naêng suaát (m3/h) D (m) Chieàu cao H (m) DTN-L (m) HTN-L (m) 150 3,0 1,5 6 3 300 4,5 1,5 9 3 600 6,0 1,5 12 3 900 7,5 1,5 15 3

2-30





2-31

2.6.4 TUYEÅN NOÅI BAÈNG SUÏC KHÍ QUA TAÁM SÖÙ - KHUEÁCH TAÙN BAÈNG VAÄT LIEÄU XOÁP ☺ Kích thöôùc boït khí R = 6.(r2.σ)1/2

r: k/thöôùc loã = 4 - 20 μm; Qkhoâng khí = 40 - 70 m3/m2.h σ: söùc caêng beà maët cuûa nöôùc; HRT = 20-30 phuùt; H = 1,5-2 m; aùp suaát khoâng khí = 0,1 - 0,2 MPa.

2.7 LOÏC (FILTRATION)

2.7.1 Caùc daïng thieát bò loïc Thieát bò loïc aùp löïc

Duøng aùp löïc ñeå taùch nöôùc Thieát bò loïc aùp löïc; Duøng chaân khoâng ñeå taùch nöôùc Thieát bò loïc chaân khoâng; ☺ Thöôøng duøng ñeå khöû nöôùc cuûa buøn töø HTXLNT.

2.7.2 Thieát bò loïc döôùi taùc duïng cuûa troïng löïc

Beå loïc caùt nhanh (Rapid sand filter) Beå loïc caùt chaäm (Slow sand filter) ☺ Vaät lieäu loïc söû duïng laø caùt, than hoaït tính,…

2.7.3 Beå loïc chaäm

Loïc nöôùc thaûi khoâng qua keo tuï -taïo boâng;

Toác ñoä loïc ∈ SS: SS ≤ 25 mg/L v = 0,2 - 0,3 m/h; SS = 25 - 30 mg/L v = 0,1 - 0,2 m/h.

Röûa loïc 1 laàn/thaùng or 3 laàn/thaùng boû lôùp caùt 50-80 mm; Lôùp caùt = 600 - 900 mm, neáu ≤ 400 mm boå sung caùt môùi; Hieäu quaû ∈ söï hình thaønh lôùp sinh khoái treân lôùp vaät lieäu loïc;

☺ Khaû naêng laøm saïch cao; ☺ Nöôùc sau loïc coù haøm löôïng Silica, Fe, Al thaáp; ☺ Khoâng caàn xöû lyù sô boä, tröø moät soá t/hôïp coù qua qt laéng; ☺ Khoâng tieâu toán hoùa chaát; ☺ Vaän haønh ñôn giaûn, chi phí v/haønh vaø baûo döôõng thaáp;





2-32

☺ Coù khaû naêng khöû vi sinh vaät toát; ☺ Chu kyø röûa loïc laâu.

Do Q qua tbò thaáp toán dieän tích, chi phí ñaàu tö cao; Hieäu quaû khöû maøu thaáp; Hieäu quaû khöû ñoä ñuïc thaáp ñ/v NT coù ñoä ñuïc > 40 NTU; Thöôøng gaây muøi do quaù trình phaân huûy sinh hoïc.

2.7.4 Beå loïc nhanh

Thöôøng duøng trong HTXLNT goàm:

NT SCR Beå ph/öùng Beå taïo boâng Beå laéng 2 Beå loïc nhanh NT SCR Beå keo tuï taïo boâng Beå loïc nhanh

Vaän toác loïc töø 5 – 15 m/h; Chu kyø röûa loïc raát nhanh: 1laàn/12 giôø hoaëc 1 laàn/24 giôø; Röûa loïc = P2 röûa ngöôïc, löôïng nöôùc duøng = 3-6% nöôùc XL.

Soá lieäu ñieån hình trong TK beå loïc hai or nhieàu lôùp vaät lieäu loïc

Giaù trò Ñaëc tính

Khoaûng Ñieån hình Loïc hai lôùp * Antraxit

- Chieàu saâu, mm 300-600 450 - Kích thöôùc höõu hieäu, mm 0,8-1,0 1,2 - Heä soá ñoàng ñeàu 1,3-1,8 1,6

* Caùt - Chieàu saâu, mm 150-300 300 - Kích thöôùc höõu hieäu, mm 0,4-0,8 0,55 - Heä soá ñoàng ñeàu 1,2-1,6 1,5 - Toác ñoä loïc, l/m2.ph 80-400 200

Loïc nhieàu lôùp * Antraxit (lôùp treân cuøng cuûa moâi tröôøng loïc 4 lôùp)

- Chieàu saâu, mm 200-400 200 - Kích thöôùc höõu hieäu, mm 1,3-4,0 1,6 - Heä soá ñoàng ñeàu 1,5-1,8 1,6

* Antraxit (lôùp thöù 2 cuûa moâi tröôøng loïc 4 lôùp) - Chieàu saâu, mm 100-400 200 - Kích thöôùc höõu hieäu, mm 1,0-1,6 1,2 - Heä soá ñoàng ñeàu 1,5-1,8 1,6

* Antraxit (lôùp treân cuøng cuûa moâi tröôøng loïc 3 lôùp) - Chieàu saâu, mm 200-500 400




TS: NgTS: Traàn Thò Myõ Dieäu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.

- Kích thöôùc höõu hieäu, mm 1,0-2,0 1,4 - Heä soá ñoàng ñeàu 1,4-1,8 1,6

* Caùt - Chieàu saâu, mm 200-400 250 - Kích thöôùc höõu hieäu, mm 0,4-0,8 0,5 - Heä soá ñoàng ñeàu 1,3-1,8 1,6

( ) ( )[ ]88,0

94,082,1%60242,0

μρρρ ncn

rdv −×

=

Vaän toác loïc tính theo coâng thöùc thöïc nghieäm

d60% ρc KLR cuûa caùt (kg/m3); ρn KLR cuûa nöôùc (kg/m3); μ Ñoä nhôùt cuûa nöôùc (Pa.s);

Thôøi gian loïc

uyeãn Trung Vieät 2-33

Chaát löôïng nöôùc sau XL

Giôùi haïn chaát löôïng nöôùc sau XL

Toån thaát aùp suaát qua beå loïc

Toån thaát aùp suaát cuoái cuøng coù theå chaáp nhaän

Cha

át löô

ïng n

öôùc

sau

XL

vaø to

ån th

aát a

ùp su

aát

Thôøi gian hoaëc theå tích loïc nöôùc

ÑOÀ THÒ XAÙC ÑÒNH THÔØI GIAN LOÏC





2.7.5 Ñaëc Tính Vaät Lieäu Loïc Loaïi Vaät Lieäu Loïc

Caùt thieân nhieân; Than anthracite nghieàn; Quaëng saét töø nghieàn; Than hoaït tính daïng haït; Vaät lieäu toång hôïp - haït nhöïa; Caùc vaät lieäu khaùc (than cuûi, xô döøa, …).

Kích thöôùc haït Ñöôøng cong ñaëc tröng % khoái löôïng haït ñi qua loã cuûa heä raây chuaån.

100 g vaät lieäu - saáy 4 h, 1200C - laøm nguoäi; Raây qua chuoãi goàm nhieàu raây coù kích thöôùc khaùc nhau; Ghi laïi khoái löôïng vaät lieäu ñöôïc giöõ laïi treân moãi raây; Tính khoái löôïng vaät lieäu ñi qua moãi raây.

2-34

P10 P60

10%

60%

% k

hoái l

öôïng

haït

loït q

ua lo

ã raây

Caùt löu tröõ (tröôùc khi nghieàn)

Sau khi nghieàn

Kích thöôùc loã raây





Caùt töï nhieân coù theå:

2-35

Nöôùc caàn XL

Thoâ; Mòn; Phaûi loaïi boû nhöõng phaàn naøy khoûi Raát khoâng ñoàng nhaát vaät lieäu loïc

< P10 Quaù mòn; > P60 Quaù thoâ.

Löïa Choïn Vaät Lieäu Loïc

Hình daïng haït; Ñoä roãng (khoaûng 0,4); Tính hoøa tan; Tính deã vôõ.

Caùc Phöông Phaùp Loïc Caùt Nhanh Loïc Tröïc Tieáp

Beå Loïc

Nhanh Nöôùc sau XL

☺ Aùp duïng khi nöôùc caàn xöû lyù coù haøm löôïng caën lô löûng thaáp; ☺ Chaát löôïng nöôùc ít bieán ñoåi trong naêm. Loïc nöôùc ñaõ qua keo tuï- taïo boâng vaø laéng 2.7.6 Phöông Phaùp Röûa Loïc Ñoái Vôùi Beå Loïc Nhanh

Röûa ngöôïc baèng nöôùc keát hôïp vôùi röûa beà maët; Röûa ngöôïc baèng nöôùc keát hôïp vôùi khí.

Choïn Phöông Phaùp Röûa Ngöôïc





Döïa treân:

Kích thöôùc vaät lieäu loïc (VLL): VLL thoâ khaùc vôùi VLL mòn Hình daïng VLL: daïng troøn deã röûa hôn goùc caïnh or phaúng Tyû troïng VLL: tyû troïng caøng cao, v/toác ngöôïc doøng caøng lôùn Chaát löôïng nöôùc Söû duïng chaát keo tuï: loaïi vaø noàng ñoä chaát taïo boâng ≠

tính dính baùm leân beà maët haït ≠; ñaëc tính boâng caën.

Caùc phöông phaùp röûa ngöôïc

Röûa Chæ Vôùi Nöôùc Laøm giaõn lôùp vaät lieäu loïc 15-50%; VLL di chuyeån leân xuoáng lôùp maøng baùm treân beà maët Khaéc phuïc baèng röûa beà maët.

Röûa keát hôïp ñoàng thôøi nöôùc - khí, khoâng laøm giaõn lôùp VLL

Vaän toác ñöôïc duy trì traùnh giaõn nôû lôùp VLL; Lôùp VLL ñöôïc xaùo troän baèng khoâng khí; Caùt ñöôïc duy trì oån ñònh, lôùp beà maët bò phaù vôõ hoaøn toaøn bôûi khí.

Röûa khí - nöôùc noái tieáp nhau

Traùnh thaát thoaùt VLL (caùt mòn, than hoaït tính, anthracite); Suïc khí ñeå taùch caën baån baùm treân beà maët VLL; Röûa baèng nöôùc.

Qt röûa ngöôïc tieâu thuï 5 - 10% nöôùc ñaõ xöû lyù; ☺ Keát hôïp röûa khí - nöôùc giaûm ñöôïc 20 - 30% löôïng nöôùc.

2-36

Heä Thoáng Röûa Baèng Khoâng Khí

VLL

Khoâng khí

Boït khí





2-37

Röûa Beà Maët 2.7.7 Caûi Tieán Quaù Trình Cuûa Beå Loïc Nhanh

Döïa Treân VLL

Quaù trình loïc qua moät lôùp VLL thoâ; Qt loïc qua hai lôùp VLL; Qt loïc qua nhieàu lôùp VLL.

Loïc qua moät lôùp VLL

VLL

Caùt Nöôùc sau loïc





2-38

CaùtNöôùc sau

loïc

Than

Loïc qua hai lôùp VLL

Loïc qua nhieàu lôùp VLL

LOÏC QUA HAI LÔÙP VLL (DUAL MEDIA FILTRATION)

Söû duïng hai loaïi VLL khaùc nhau phaân taàng khi röûa loïc; VLL mòn naèm phía treân, thoâ naèm phía döôùi Khöû chaát raén treân beà maët; Khoâng söû duïng heát toaøn hieäu quaû cuûa boä lôùp VLL; Toån thaát aùp suaát cao hôn; Deã xuaát hieän aùp suaát aâm.

VLL phaûi khaùc kích thöôùc vaø tyû troïng; VLL nheï hôn, lôùn hôn ôû treân (VD: anthracite ρ = 1,35-1,7); VLL naëng hôn, mòn hôn ôû döôùi (VD: caùt ρ = 2,65-2,70). Löïa choïn VLL ñeå traùnh hieän töôïng troän laãn caùc lôùp VLL.

Caùt granatNöôùc sau

loïc

ThanCaùt





2-39

ÖU ÑIEÅM

☺ Coâng suaát > TB loïc ñôn lôùp töø 2 - 3 laàn; ☺ dieän tích beà maët loïc; ☺ Coù theå hoaït ñoäng vôùi taûi troïng chaát baån cao hôn; ☺ Deã daøng laép ñaët - naâng caáp beå loïc nhanh; ☺ Saép xeáp haït töø thoâ mòn theo chieàu doøng chaûy; ☺ Söû duïng hieäu quaû toaøn boä lôùp VLL vaø suoát thôøi gian loïc. PHAÂN LOAÏI THIEÁT BÒ LOÏC HAI LÔÙP VLL Theo Chieàu doøng chaûy:

Loïc ngöôïc doøng; Loïc hai chieàu.

Loïc ngöôïc doøng

VLL töø thoâ mòn theo chieàu doøng chaûy; Nöôùc loïc ñöôïc ñöa töø döôùi leân; Khi toån thaát aùp löïc > aùp löïc cuûa khoái VLL giaõn lôùp VLL Traùnh baèng caùch ñoå moät lôùp soûi treân lôùp caùt.

Loïc hai chieàu

Traùnh giaõn lôùp caùt loïc baèng aùp suaát loïc xuoâi doøng; Nöôùc ñöa vaøo thieát bò theo chieàu töø treân xuoáng vaø töø döôùi leân Nöôùc sau loïc ñc thu bôûi HT thu nöôùc loïc ôû giöõ lôùp VLL;

Toác ñoä loïc töø treân xuoáng chaäm hôn do:

hieän töôïng phaân taàng lôùp VLL; Taéc loïc ôû lôùp VLL mòn phía treân. ☺ Hai lôùp VLL.

Döïa Treân Vaän Toác Loïc

Loïc vôùi vaän toác khoâng ñoåi; Loïc vôùi aùp suaát khoâng ñoåi; Loïc vôùi vaän toác giaûm daàn.





Khí thaûi

Thoaùt nöôùc röûa loïc

2-40

Thieát bò loïc hai chieàu, moät lôùp VLL Loïc Vôùi Vaän Toác Khoâng Ñoåi

Vaän haønh beå loïc nhanh coå ñieån; Giaûm aùp suaát oån ñònh; Vaän toác loïc khoâng ñoåi ñöôïc khoáng cheá baèng van; Khi VLL bò taéc, van ñöôïc môû daàn ñeå baûo ñaûm V = const. Caàn heä thoáng ñieàu khieån vaän toác tinh vi; Chaát löôïng nöôùc sau loïc khoâng toát.

Nöôùc caàn XL HT thu

nöôùc

Nöôùc sau loïc

Khoâng khí





Toác

ñoä d

oøng

chaûy

Loïc vôùi toác ñoä khoâng ñoåi

Loïc vôùi aùp suaát khoâng ñoåi

Loïc vôùi toác ñoä giaûm daàn

2-41

COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG

TAÀM NHÌN XANH GREETel: (08)5150181 Fax: (08)8114594

GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com

TS: Nguyeãn Trung Vieät TS: Traàn Thò Myõ Dieäu

2-42

CHÖÔNG 2. TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ CAÙC COÂNG TRÌNH XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI (TT)

3. PHÖÔNG PHAÙP XÖÛ LYÙ HOÙA LYÙ 3.1 KEO TUÏ - TAÏO BOÂNG 3.1.1 CÔ SÔÛ Kích thöôùc haït (mm) Loaïi haït Thôøi gian laéng (1 m) 10 Soûi 1 s

1,0 Caùt 10 s 0,1 Caùt mòn 2 phuùt 0,01 Seùt 2 h 0,001 Vi khuaån 8 ngaøy 0,0001 Haït keo 2 naêm 0,00001 Haït keo 20 naêm

Keo tuï taïo boâng Taêng khaû naêng taùch loaïi caùc chaát raén lô löûng vaø BOD; ÖÙng duïng XL moät soá loaïi nöôùc thaûi coâng nghieäp.

3.1.2 Khuaáy Troän

Thieát bò khuaáy troän caàn:

Taïo söï xaùo troän ñeàu; Phaân taùn nhanh hoùa chaát trong beå.

Caùc daïng thieát bò troän

Daïng tónh

Khoâng coù phaàn di ñoäng deã vaän haønh vaø baûo döôõng Maøng chaén/vaùch ngaên ñaët trong beå thay ñoåi höôùng doøng chaûy, gaây xaùo troän d2

trong beå.




www.gree-vn.com


2-43

KHUAÁY BAÈNG VAÙCH NGAÊN

Daãn

vaøo

beå

laéng

Nöôùc thaûi - Chaát keo tuï

Cöûa traøn Vaùch ngaên

Chaát keo tuï

Nöôùc thaûi

H2 NT - Chaát keo tuï




www.gree-vn.com


Khuaáy baèng khí neùn

Khí neùn ñöôïc thoåi töø boä kheách taùn nhuùng chìm Gaây söï xaùo troän d2 trong beå.

Khuaáy cô hoïc

Duøng caùnh khuaáy nhö caùnh quaït, chong choùng, turbine,… Thôøi gian tieáp xuùc töø 30 – 60 giaây ñeán 2 phuùt; Naêng löôïng caàn thieát: G = 100 ñeán 1000 s-1

2

3vACP D ×××=

ρ

Naêng löôïng caàn thieát ñeå chuyeån ñoäng caùnh khuaáy Comment [G1]:

P : naêng löôïng, N/s; A : dieän tích caùnh khuaáy, m2; ρ : khoái löôïng rieâng cuûa chaát loûng, kg/m3; v : vaän toác caùnh khuaáy ñoái vôùi chaát loûng, m/s; CD: heä soá ma saùt.

Gradient vaän toác sinh ra do ñöa naêng löôïng töø beân ngoaøi vaøo theå tích nöôùc V:

VPG×

=μ

G : gradient vaän toác, s-1; P : naêng löôïng cung caáp (N/s) μ : Ñoä nhôùt ñoäng hoïc cuûa nöôùc (NS/m2) V : Theå tích beå taïo boâng (m3)

Thôøi gian cuõng laø thoâng soá quan troïng G.t

t: thôøi gian löu nöôùc; G.t = 1x 104 - 1 x 105.

Vaän toác nöôùc vaøo beå = 0,6 m/s; Vaän toác nöôùc qua cöûa thoâng = 1m/s.

2-44




www.gree-vn.com


G vaø HRT trong thieát bò keo tuï- taïo boâng thöôøng duøng XLNT

Khoaûng giaù trò Quaù trình HRT G (s-1)

Khuaáy troän (Keo tuï) Khuaáy troän nhanh thöôøng duøng trong xöû lyù nöôùc thaûi. 5 – 20 s 250 – 1.500 Khuaáy troän nhanh trong quaù trình loïc tieáp xuùc. < 1 – 5 s 1.500 – 7.500 Taïo boâng Quaù trình taïo boâng thöôøng duøng trong xöû lyù nöôùc thaûi. 10 – 30 phuùt 20 – 80 Taïo boâng trong quaù trình loïc tröïc tieáp. 2 – 10 phuùt 20 – 100 Taïo boâng trong quaù trình loïc tieáp xuùc. 2 – 5 phuùt 30 – 150 3.1.3 Taïo Boâng

Khuaáy troän baèng vaùch ngaên hoaëc baèng caùnh khuaáy.

Naêng löôïng khuaáy troän G = 20 – 50 s-1,

Thôøi gian khuaáy töø 30 – 60 phuùt.

Ñoä saâu cuûa beå taïo boâng coù theå choïn nhö ñoä saâu beå laéng. 3.1.4 Tapered Floculation

G (s-1)

t (s)

Optimum Vôõ boâng caën

Vôõ boâng caën Tapperel Flocculation

2-45




www.gree-vn.com

Quaù trình taïo boâng lyù töôûng phaûi:

Taïo boâng nhanh ban ñaàu vôùi G töông ñoái cao; Giaûm daàn G ñeå khoâng phaù vôõ boâng caën ñaõ hình thaønh.

3.1.5 Naêng löôïng khuaáy troän

Maùy Khuaáy Daïng Chaân Vòt vaø Daïng Turbine (Propeller and Turbine Mixers)

Chaûy Taàng (NR < 10) : P = k.μ.n2.D3

Chaûy Roái (NR > 10.000) : P = k.μ.n3.D5

NR : Soá Reynolds; P : Naêng löôïng caàn thieát (W); k : Haèng soá; μ : Ñoä nhôùt ñoäng hoïc (N.S/m2); ρ : Khoái löôïng rieâng cuûa chaát loûng (kg/m3); D : Ñöôøng kính caùnh khuaáy (m); n : Vaän toác (voøng/s).

Soá Reynold

μρ××

=nDN R

2

D : Ñöôøng kính caùnh khuaáy; n : Vaän toác (voøng/s); ρ : Tyû troïng (kg/m3); μ : Ñoä nhôùt ñoäng hoïc (NS/m2).

Maùy Khuaáy Daïng Maùi Cheøo (Paddle Mixer)

Vaän toác ñænh cuûa caùnh khuaáy: 0,6 - 0,9 m/s; Vaän toác naøy ñuû ñeå xaùo troän nhöng khoâng laøm vôõ boâng caën.

2

2pD

D

vACF

×××=

ρ

2

3pD

PD

vACvFP

×××=×=

ρ

2-46





www.gree-vn.com


FD : Löïc caûn (N); CD : Heä soá löïc caûn cuûa caùnh khuaáy; A : Dieän tích cuûa caùnh khuaáy (m2); vp : Vaän toác töông ñoái cuûa caùnh khuaáy trong chaát loûng

(m/s), thöôøng baèng 0,7 - 0,8 vaän toác ñaàu caùnh; P : Naêng löôïng caàn thieát (W).

Maùy Khuaáy Daïng Tónh (Static Mixer)

P = γ . Q. h

P : Naêng löôïng tieâu toán (kW); γ : Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc (kN/m3); Q: Löu löôïng (m3/s); h : Toån thaát aùp löïc khi chaát loûng chuyeån ñoäng qua thieát bò (m)

Maùy Khuaáy Baèng Khí Neùn (Pneumatic Mixing)

a

caa P

PVpP ln××=

P : Naêng löôïng tieâu toán (kW); pa: aùp suaát khí quyeån; Va: theå tích khoâng khí ôû aùp suaát khí quyeån (m3/s); pc: Aùp suaát khí taïi ñieåm xaû (KN/m2).

Baûng 3.1 Giaù trò k Caùnh khuaáy Chaûy taàng Chaûy roái Caùnh chaân vòt, 3 caùnh, böôùc raêng vuoâng 41,0 0,32 Caùnh chaân vòt, 3 caùnh 43,5 1,00 Turbin, 6 caùnh phaúng 71,0 6,30 Turbin, 6 caùnh cong 70,0 4,80 Turbin quaït, 6 caùnh 70,0 1,65 Turbin, 6 caùnh daïng muõi teân 71,0 4,00 Maùi cheøo phaúng, 6 caùnh 36,5 1,70 Shrouded Turbin, 2 caùnh cong 97,5 1,08 Shrouded Turbin vôùi phaân coá ñònh 172,5 1,12

2-47




www.gree-vn.com


3.2 HAÁP PHUÏ (ADSORPTION) 3.2.1 Heä thoáng thieát bò haáp phuï Coù 3 loaïi heä thoáng thieát bò haáp phuï bao goàm:

Khuaáy troän Loïc qua lôùp chaát haáp phuï Moät baäc hay nhieàu baäc • Chaát haáp phuï ñöôïc cho vaøo baäc 1: Cñ C1 • Taùch chaát haáp phuï baèng thieát bò laéng hay loïc • Nöôùc thaûi ñöôïc chuyeån tieáp sang baäc thöù 2 • Cho chaát haáp phuï môùi vaøo: C1 C2 • Tieáp tuïc caùc quaù trình nhö vaäy cho ñeán baäc cuoái cuøng.

Löôïng chaát haáp phuï cho quaù trình haáp phuï 1 baäc

aCCV

m cd )( −=

• m: löôïng chaát haáp phuï tieâu toán • V: theå tích nöôùc caàn xöû lyù • Cd, Cc: noàng ñoä ñaàu vaø noàng ñoä cuoái cuûa chaát bò haáp phuï trong nöôùc thaûi • a: heä soá haáp phuï

Noàng ñoä chaát oâ nhieãm trong nöôùc thaûi sau baäc n

2-48

d

n

n CmkV

VC ..

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+=

• k: heä soá phaân boá: pd

cdt

CCCC

aa

k−−

==

• at: giaù trò haáp phuï rieâng sau thôøi gian t • Cp: noàng ñoä caân baèng cuûa chaát bò haáp phuï

Löôïng chaát haáp phuï bò tieâu toán treân moãi baäc

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

=

1n

d

n

CC

k

Vm




www.gree-vn.com

Soá baäc caàn thieát

n = log Cd – log Vmk log). −+V

Cnlog(

Noàng ñoä chaát bò haáp phuï trong nöôùc thaûi sau baäc n

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ 1. nk

Vmk

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

=1.

dn

CVmk

C

0.. 1 =−−+ γβα mmn

Lieàu löôïng chaáp haáp phuï ñöa vaøo baäc cuoái cuøng

Trong ñoù:

1−

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

n

Vkα

nCV .dCk.

=β


2-49

1−= d

CC

γ n

Soá baäc n = K – 1

kVm

CCmkCK

nn

)

log1.log

−

−⎥⎦

⎤⎡+⎟

⎠⎞⎛ −

Vd

log(

⎢⎣

⎜⎝=

Toác ñoä loïc phuï thuoäc vaøo noàng ñoä chaát hoaø tan, ~ 2 – 6 m3/m2.h Chaát haáp phuï daïng haït coù kích thöôùc 1.5 – 5 mm




www.gree-vn.com


3.2.2 Taùi sinh chaát haáp phuï Coù 4 phöông phaùp taùi sinh chaát haáp phuï

• Giaûi haáp phuï baèng hôi nöôùc baõo hoaø, hôi quaù nhieät, khí trô. • Trích ly • Taùi sinh baèng nhieät, 700 – 800oC trong ñieàu kieän khoâng coù Oxi • Phöông phaùp sinh hoïc ñoái vôùi chaát bò haáp phuï coù theå bò oxy hoaù sinh hoaù

t = 1 t = 0 t = 2 t = 3 t = 4

Ce

2-50

C0 C0

Theå tích nöôùc thaûi ñaõ xöû lyù

Ce = 95% C0

Giôùi haïn noàng ñoä cöïc ñaïi cho pheùp cuûa NT sau xöû lyù




www.gree-vn.com

Phöông trình ñöôøng ñaúng nhieät langmuir

X


2-51

x : khoái löôïng chaát bò haáp phuï (mg); m : khoái löôïng chaát haáp phuï (mg); c : khoái löôïng chaát bò haáp phuï coøn laïi trong dung dòch

ôû traïng thaùi caân baèng (mg/L); a & b : haèng soá.

Phöông trình ñöôøng ñaúng freundlich

K & n: haèng soá. Ví Duï

M =

a.b.c 1 + a.c

X M

= a.b.c

1 + a.c

x m = K.C1/n = log x

m = logK + 1n . logC

1/b

1/m 1

Ñoä doác = 1/ab

1/c




www.gree-vn.com


Keát quaû thí nghieäm haáp phuï töø moâ hình daïng meû ñöôïc trình baøy trong Baûng VD1. Haõy veõ ñöôøng ñaúng nhieät Freundlich vaø xaùc ñònh caùc haèng soá n, K, A. Bieát theå tích dung dòch thí nghieäm trong moãi beaker laø 500 mL vaø noàng ñoä chaát bò haáp phuï ban ñaàu laø 100 mg/L. Baûng VD1 Keát quaû thí nghieäm Beaker Khoái löôïng carbon (mg) Noàng ñoä COD cuûa NT sau khi haáp phuï (mg/L) 01 965 3.5 02 740 5.2 03 548 8.0 04 398 12.0 05 265 20.5 06 168 33.0 07 0 100.0

Aùp duïng phöông phaùp bình phöông cöïc tieåu

a = n∑xy - ∑x∑y n∑x2 – (∑x)2

b = ∑x2∑y - ∑x ∑xy

n∑x2 – (∑x)2

3.2 COÂNG NGHEÄ THAÅM THAÁU NGÖÔÏC

3.2.1 Hieän Töôïng Thaåm Thaáu

Trong moät heä kín chöùa moät maøng baùn thaám ngaên caùch hai vuøng khaùc nhau, moãi vuøng ñeàu chöùa cuøng dung moâi vaø chaát tan vôùi noàng ñoä khaùc nhau. Maøng baùn thaám coù ñaëc tính chæ cho dung moâi thaám qua vaø ngaên khoâng cho chaát tan ñi qua maøng. Sau moät thôøi gian nhaát ñònh, ñoä cao cuûa chaát loûng beân ngaên coù noàng ñoä chaát hoøa tan cao hôn taêng leân vaø beân ngaên kia giaûm ñi. Chaát loûng ñöôïc vaän chuyeån töø nôi coù noàng ñoä chaát hoøa tan thaáp ñeán nôi coù noàng ñoä chaát hoøa tan cao hôn ñeå caân baèng noàng ñoä cuûa heä. Hieän töôïng naøy ñöôïc goïi laø thaåm thaáu. Hieän töôïng naøy ngöôïc vôùi quaù trình khueách taùn phaân töû (laø söï san baèng noàng ñoä chaát tan töø vuøng coù noàng ñoä cao ñeán vuøng coù noàng ñoä thaáp).

Neáu goïi ngaên coù noàng ñoä chaát hoøa tan cao laø 1 vaø ngaên coù noàng ñoä chaát hoøa tan thaáp laø 2, hoùa theá cuûa dung moâi trong hai ngaên taùch bieät bôûi maøng baùn thaám seõ ñöôïc bieåu dieãn nhö sau: μ1 = μ1

0 + RT lna1 + V.p1

μ2 = μ20 + RT lna2 + V.p2

2-52





2-53

Trong ñoù a1 vaø a2 laø hoaït ñoä cuûa dung moâi. Do a2 > a1 neân μ2 > μ1. Söï cheânh leäch hoùa theá seõ daãn ñeán doøng chaûy cuûa dung moâi töø pha loaõng tôùi pha ñaëc. Taïi theá caân baèng μ1 = μ2, ta coù: μ1

0 + RT lna1 + V.p1 = μ20 + RT lna2 + V.p2 hay

RT.(lna2 – lna1) = V.(p1 – p2) RT.(lna2 – lna1) = V.Δπ Ñaïi löôïng Δπ ñöôïc goïi laø aùp suaát thaåm thaáu. 3.2.2 Kyõ Thuaät Thaåm Thaáu Ngöôïc Nhö ñaõ trình baøy treân, khi hai dung dòch coù noàng ñoä chaát hoøa tan khaùc nhau bò ngaên bôûi moät maøng baùn thaám thì noàng ñoä chaát tan cuûa dung dòch ñaëc seõ ñöôïc pha loaõng bôûi dung moâi vaän chuyeån qua maøng töø phía dung dòch loaõng. Quaù trình chæ döøng laïi khi noàng ñoä hai pha baèng nhau. Hieän töôïng thaåm thaáu naøy xaûy ra töï ñoäng theo chieàu thuaän. Neáu aùp ñaët moät aùp suaát phía dung dòch ñaëc thì quaù trình vaän chuyeån dung moâi seõ bò kìm haõm laïi, taêng daàn aùp suaát ñoù cho tôùi khi baèng aùp suaát thaåm thaáu, quaù trình vaän chuyeån dung moâi seõ döøng laïi. Tieáp tuïc taêng aùp suaát seõ daãn ñeán hieän töôïng vaän chuyeån dung moâi töø phía dung dòch ñaëc sang phía dung dòch loaõng, ngöôïc chieàu vôùi höôùng aùp suaát thaåm thaáu. Hieän töôïng naøy ñöôïc goïi laø hieän töôïng thaåm thaáu ngöôïc vaø aùp suaát gaây ra hieän töôïng thaåm thaáu ngöôïc ñöôïc goïi laø aùp suaát ñoäng löïc. Ñeå hieän töôïng thaåm thaáu ngöôïc xaûy ra, aùp suaát ñoäng löïc phaûi lôùn hôn aùp suaát thaåm thaáu, toác ñoä vaän chuyeån dung moâi qua maøng tyû leä thuaän vôùi aùp suaát ñoäng löïc. Trong kyõ thuaät loïc nöôùc ngoït töø nöôùc lôï hay nöôùc maën, aùp suaát thaåm thaáu cuûa dung dòch tyû leä vôùi noàng ñoä muoái NaCl vôùi giaù trò taêng töông öùng khoaûng 0,691.10-3 at khi taêng 1 mg/L. Kyõ thuaät thaåm thaáu ngöôïc coøn cho pheùp loaïi boû caùc chaát höõu cô tan nhö caùc acid höõu cô, chaát baûo veä thöïc vaät, ngoaøi ra cuõng coù theå aùp duïng trong quaù trình laøm meàm nöôùc. Vaät lieäu cheá taïo maøng thaåm thaáu ngöôïc coù theå laø cellulose acetate, cellulose triacetate, polyamide, polyetheramide, polyetherurea. Maøng cellulose acetate coù haøm löôïng acetate caøng cao thì khaû naêng giöõ muoái caøng toát, nhöng khaû naêng thaám nöôùc keùm.




www.gree-vn.com


3.3 TRAO ÑOÅI ION 3.3.1 NGUYEÂN LYÙ TRAO ÑOÅI ION

2-54

SO32

H+

Lôùp ha- lôùp i- lôùp

SO32

SO32

SO32

SO32

SO32

SO32

SO32

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

áp phuï (lôùp coá ñònh):2 lôùp on beân trong;

traùi daáu.

Lôùp khueách taùn (lôùp coù theå chuyeån ñoäng)

Khi chaát trao ñoåi ion gaëp chaát ñieän giaûi

Taùc duïng trao ñoåi; Taùc duïng neùn eùp:

* Noàng ñoä muoái trong d2 lôùp khueách taùn bò neùn eùp

ion ngöôïc daáu lôùp khueách taùn thaønh cuûa lôùp haáp phuï phaïm vi hoaït ñoäng cuûa lôùp khueách taùn trôû neân nhoû.

3.3.2 TÍNH NAÊNG CHAÁT TRAO ÑOÅI ION

TÍNH NAÊNG VAÄT LYÙ

Maøu saéc : hôi thaãm;

Hình thaùi : vieân troøn;

Côõ haït : 20 – 40 mesh

Haït lôùn toác ñoä trao ñoåi chaäm;

Haït nhoû toån thaát aùp löïc lôùn;

Haït khoâng ñeàu bít taéc khe, trôû löïc taêng, troâi haït nhoû khi röûa.




www.gree-vn.com


Tyû troïng

2-55

Khoái Tyû troïng khoâ thaät = = 1,6 g/ml Theå tích thöïc cuûa haït nhöïa

löôïng khoâ thöïc

Tyû troïng aåm thaät = Khoái löôïng nhöïa aåm eå tíchTh cuûa haït nhöïa aåm

Khoái löôïng nhöïa aåm

(1,04 – 1,3 g/ml)

Tyû troïng aåm bieåu kieán = Theå tích ñoáng cuûa nhöïa aåm (0,60 – 0,85 g/ml)

Ñoä nôû

☺ Ñoä lieân keát caøng nhoû ñoä nôû caøng lôùn; ☺ Chaát trao ñoåi caøng deã ñieän ly ñoä nôû caøng lôùn; ☺ Dung löôïng trao ñoåi caøng lôùn ñoä nôû caøng lôùn;

☺ Noàng ñoä chaát ñieän giaûi caøng lôùn aùp suaát thaåm thaáu lôùp ñieän tích keùp bò co laïi ñoä nôû .

☺ Ñoä hydrat cuûa ion coù khaû naêng trao ñoåi caøng lôùn baùn kính hydrat lôùn ñoä nôû caøng lôùn:

Cation acid maïnh: H+ > Na+ > NH4+ > K+ > Ag+

Anion bazôø maïnh: OH- > HCO3- ~ SO4

2- > Cl-

☺ R-Na R-H theå tích taêng 5% Qt trao ñoåi vaø hoaøn nguyeân nôû, ngoùt vôõ haït.

Tính chòu maøi moøn: ñaûm baûo toån thaát < 3 – 7%/naêm.

Tính hoøa tan.

Tính chòu nhieät:

Cationit: chòu ñöôïc nhieät ñoä > 1000C. Anionit kieàm maïnh: ~ 600C. Anionit kieàm yeáu: ~ 800C.

Tính daãn ñieän

Khoâ: khoâng daãn ñieän. Aåm: daãn ñieän toát.





2-56

TÍNH NAÊNG HOÙA HOÏC

Tính thuaän nghòch.

Tính acid, bazôø.

Tính trung hoøa, thuûy phaân RSO3H + NaOH RSO3Na + H2O RCOONa + H2O RCOOH + NaOH

Tính löïa choïn:

Ñieän tích ion caøng lôùn caøng deã bò trao ñoåi.

Soá thöù töï nguyeân töû lôùn baùn kính hydrat nhoû deã TÑ

Tính löïa choïn cuûa cationit:

Fe3+ > Al3+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ ~ NH4+ > Na+ > Li+

(Thích hôïp ñ/v d2 nöôùc coù haøm löôïng muoái khoâng cao)

D2 ñaäm ñaëc aûnh höôûng cuûa ion:

* Cation acid maïnh R-SO3-:

Fe3+ > Al3+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ ~ NH4

+ > Na+ > H+ > Li+

* Cation acid yeáu R-COO-:

H+ > Fe3+ > Al3+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ ~ NH4+ > Na+ > Li+

Tính löïa choïn cuûa anionit:

OH- > SO42- > NO3

- > Cl- > HCO3-

Dung löôïng trao ñoåi

Toång dung löôïng trao ñoåi. Dung löôïng trao ñoåi caân baèng. Dung löôïng trao ñoåi laøm vieäc.

3.3.3 NGUYEÂN LYÙ TRAO ÑOÅI THAÙP COÁ ÑÒNH

Nöôùc chöùa Ca2+ trao ñoåi vôùi RNa

Lôùp maát hieäu löïc – lôùp laøm vieäc - lôùp CTÑ chöa laøm vieäc

Documents

GIÁO TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI - GREE-VN