Cách thực hiện thí nghiệm JarTest nước thải
THÍ NGHIỆM KEO TỤ
Phần I
Xác định giá trị pH tối ưu
Trình tự tiến hành:
- Các hóa chất dùng để điều chỉnh pH: NaOH 1N, Ca(OH)2. Lần lượt dùng từng chất để tiến hành thí nghiệm.
- Lấy nước thải cho vào cốc 1lit. Sau đó cho phèn nhôm vào để duy trì nồng độ phèn trong dung dịch đạt 300mg/l.
- Dùng dung dịch NaOH 1N, (Ca(OH)2) để điều chỉnh pH đến các giá trị 4,5,6,7,8,9. ghi nhận giá trị pH đã dùng.
- Chuẩn bị 6 cốc 1lit thể tích NaOH 1N, (Ca(OH)2) (đã xác định ở phần trên) tương ứng với giá trị pH là 4,5,6,7,8,9. đưa 6 cốc vào giàn jartest.
- Cho thiết bị khuấy trộn làm việc ở tốc độ cao (200 - 300 vòng/ phút) trong thời gian 40 giây rồi ta đổ phèn 3ml phèn nhôm 10% vào cùng 1 lúc, sau đó tiến hành khuấy trộn chậm (30- 40 vòng/ phút).
- Tắt máy khuấy, để lắng tĩnh 30 phút. Sau đó lấy mẫu nước lắng (lớp nước phía trên) phân tích các chỉ tiêu COD, độ màu, pH.
Phần II
Xác định lượng chất keo tụ tối ưu
1. Mục đích thí nghiệm:
Xác định hàm lượng tối ưu các chất keo tụ trong quá trình xử lý nước mặt chứa các chất lơ lửng, chất hoạt động bề mặt và các chất tạo màu.
Chất keo tụ tối ưu là căn cứ vào yêu cầu xử lý để xác định. Ví dụ: Hiệu xuất, tiêu chuẩn xử lý nước, kinh phí xử lý…
2. Cơ sở lý thuyết:
Phương pháp đông keo tụ là phương pháp phổ biến để xử lý nước và đặc biệt là dùng khá phổ biến ở các nhà máy dùng nước mặt xử lý làm nước cấp. Trong thực tế, những chất keo tụ thường được sử dụng là phèn nhôm hoặc phèn sắt.
Phèn là tên gọi thông dụng, là thuật ngữ hóa học chỉ những muối thường là kim loại ngậm một vài phân tử nước. Các muối này thường có khả năng xảy ra phản ứng thủy phân tạo thành hydroxit kim loại kết tủa.
Phèn nhôm:
+ Phèn đơn: chỉ có một nguyên tố là Al tham gia phản ứng. Một trong nhiều loại phèn nhôm thường được sử dụng là Al2SO4.18H2O
+ Phèn kép (PAC): có 2 kim loại thạm gia phản ứng. Ví dụ: Phèn kép Kali: [AlK3]2(SO4)3.18H2O; Phèn kép amoni: [Al(NH4)3]2(SO4)3
+ Phèn nhôm không có phản ứng phụ
Phèn sắt: FeSO4.7H2O, FeCl3.6H2O
+ Phèn sắt có khả năng xử lý tốt, khoảng pH rộng hơn so với phèn nhôm → lượng bùn tạo ít hơn, dễ lắng hơn.
+ Phèn sắt có phản ứng phụ: Fe2+ có thể bị oxy hóa thành Fe3+ còn Fe3+ có thể bị khử thành Fe2+. Khi dư oxy:
Fe3+ → Fe2O3
Fe2+ → FeO
Fe2O3 + FeO → Fe3O4
Bản chất của quá trình là oxy hóa khử (do quá trình khuấy nhanh → sục khí vào → xảy ra oxy hóa khử) → không dùng để xử lý nước thải chứa nhiều chất bẩn chỉ dung xử lý nước cấp phòng thí nghiệm chứa nhiều kim loại nặng.
Khi sử dụng phèn nhôm và phèn sắt làm chất keo tụ, chúng sẽ phân ly trong nước tạo thành các hydroxit ít tan, những hydroxit này sẽ hấp thụ các chất lơ lửng cũng như các chất keo tạo thành những bông keo tụ lớn hơn dễ dàng tách ra khỏi nước nhờ quá trình lắng.
Al2SO4 + 6H2O → 2Al(OH)3¯ + 3H2SO4
FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3¯ + 3HCl
FeSO4 + 2H2O → Fe(OH)2¯ + H2SO4
H2SO4, HCl tạo ra trong quá trình thủy phân có thể trung hòa bằng sữa vôi hay các bazơ khác. Như vậy khi keo tụ bằng phèn nhôm thì pH giảm.
Thường dùng phèn nhôm đơn làm chất keo tụ vì nó là tốt nhất trong quá trình xử lý vì:
- Sản xuất dễ, tạo nhiều bông hơn là phèn kép
- Giá thành rẻ, hiệu quả, dễ kiếm (do nó được sản xuất từ đất sét trắng có nhiều ở Việt Nam).
Để quá trình xử lý đạt hiệu suất cao nhất, đông keo tụ phải tiến hành ở những vùng pH tối ưu. Bằng thực nghiệm đã xác định được rằng để đạt được hiệu quả xử lý nước thải cao nhất thì pH phải nằm trong khoảng:
+ 6,5 ÷ 8 đối với phèn nhôm (Al2SO4.18H2O)
+ 7 ÷ 8,5 đối với phèn sắt III (FeCl3.6H2O)
+ 9 ÷ 9,5 đối với phèn sắt II (FeSO4.7H2O)
3. Dụng cụ thí nghiệm:
- Bộ khuấy trộn 6 Paddle stirrer (Jartest equipment)
- pH Meter, đồ dùng thí nghiệm để xác định COD
- Spectrophotometer UV 1201 đế xác định độ màu
- Pipet, cốc thủy tinh, ống đong, bình tam giác
4. Hóa chất:
Các chất keo tụ sẽ là: Al2SO4.18H2O, FeCl3.6H2O, FeSO4.7H2O. Có thể được dùng riêng lẽ hay kết hợp với sữa vôi.
- Dung dịch Sunfat nhôm: Hòa tan 1 lượng Al2SO4.18H2O trong bình định mức 1 lít với 300- 500 ml nước cất, đun nóng để làm tan tinh thể, để nguội và định mức thành 1 lít. Dung dịch thu được có nồng độ dao động từ 5-10%. (nếu chọn nồng độ 10% thì lượng phèn cần pha là 100g)
- Dung dịch sunfat sắt (II): Hòa tan 1 lượng FeSO4.7H2O trong bình định mức 1 lít với 200- 300 ml nước cất, cho thêm vài giọt HCl đậm đặc nếu dung dịch vẫn còn vẩn đục, định mức thành 1 lít sao cho dung dịch thu được có nồng độ dao động từ 5- 10%.
- Dung dịch clorua sắt (III): hòa tan 1 lượng FeCl3.6H2O trong bình định mức 1 lít bằng nước cất lít sao cho dung dịch thu được có nồng độ dao động từ 5- 10%.
- Dung dịch Ca(OH)2 0.1%: nghiền nhỏ và hòa tan 1g CaO đã được tôi ở nhiệt độ 900oC trong khoảng thời gian 5 giờ thành 1 lít. Dung dịch này cần được bảo quản trong điều kiện không tiếp xúc với không khí và được thường xuyên kiểm tra nồng độ CaO.
- Các hóa chất và đồ dung khác để xác định COD, SS, TS
5. Tiến hành thí nghiệm
- Lượng nước cần thiết để tiến hành 1 lượt thí nghiệm là 20 lít
- Thời gian tiến hành thí nghiệm không được chậm hơn 4 giờ sau khi lấy mẫu.
- Lấy khoảng 100ml nước thải thô ban đầu đi xác định COD, pH, độ màu.
- Lấy ống đong nước thải vào 6 cốc của thiết bị khuấy trộn, mỗi cốc 1 lít.
- Bổ sung chất keo tụ là Al2SO4.18H2O vào mỗi cốc sao cho hàm lượng của chúng dao động trong khoảng 100 - 700 mg/l. Ở thí nghiệm này ta lấy các nồng độ là 100 mg/l, 200 mg/l, 300 mg/l, 400 mg/l, 500 mg/l. Do hóa chất keo tụ được chuẩn bị sẵn có nồng độ 10% nên lượng chất keo tụ đưa vào mỗi cốc được tính theo bảng sau:
Bình | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Hàm lượng chất keo tụ, mg/l | 0 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 |
Lượng chất keo tụ, ml | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
- Ngừng khuấy trộn để dung dịch phản ứng lắng, quan sát quá trình tạo bông.
- Cho thiết bị khuấy trộn làm việc ở tốc độ cao (200- 300 vòng/ phút) trong thời gian 40 giây rồi ta đổ phèn vào cùng 1 lúc, sau đó tiến hành khuấy trộn chậm (30- 40 vòng/ phút).
- Đo thể tích lắng
- Lấy mẫu trong từng cốc của thiết bị, lọc lấy khoảng 100 ml rồi đi xác định COD, pH, độ màu.
Sau đó lấy phần nước trong đã keo tụ ở bước 1 cho lần lược vào cốc 500ml và tiến hành trình tự như trên.
Phần III
Xác định ảnh hưởng của sữa vôi
3.1 Mục tiêu:
Xác định ảnh hưởng của sữa vôi đối với quá trình xử lý nước bằng phương pháp keo tụ hóa học với các chất keo tụ như: Sunfat sắt (II), Sunfat sắt (III), sunfat nhôm.
3.2 Cơ sở lý thuyết:
Sữa vôi là dung dịch quá bão hòa của Ca(OH)2
Tác dụng: là chất keo tụ, điều chỉnh pH.
Ca(OH)2 là chất keo tụ như Al2SO4.18H2O, FeCl3.6H2O, FeSO4.7H2O. Do đó, hiệu suất của quá trình keo tụ sử dụng chất keo tụ là muối sắt và muối nhôm sẽ tăng khi bổ sung sữa vôi với hàm lượng nhất định. Ngoài ra hiệu suất quá trình cũng tăng do tác dụng cộng hưởng giữa hydroxit sắt (hydroxit nhôm) với sữa vôi.
Sữa vôi đóng vai trò là chất trợ keo: các hạt rắn trong sữa vôi có vai trò như trung tâm keo tụ làm cho hệ thống có nhiều tâm keo tụ hơn.
3.3 Tiến hành:
- Lượng nước cần thiết để tiến hành 1 lượt thí nghiệm là 20 lít
- Thời gian tiến hành thí nghiệm không được chậm hơn 4 giờ sau khi lấy mẫu.
- Lấy khoảng 100ml nước thải thô ban đầu đi xác định COD, pH, độ màu.
- Lấy ống đong nước thải vào 6 cốc của thiết bị khuấy trộn, mỗi cốc 1lít.
- Bổ sung chất keo tụ là Al2SO4.18H2O vào mỗi cốc sao cho hàm lượng là tối ưu→ quay nhanh 200- 300 vòng/ phút trong 40s.
Cho sữa vôi với nồng đô như bảng rồi quay chậm 4 phút với tốc độ quay là 30- 40 vòng/ phút
Phần IV
Xác định hàm lượng tối ưu chất keo tụ và chất trợ tạo bông khi kết hợp sử dụng chúng trong quá trình keo tụ
4.1Mục đích:
Xác định hàm lượng tối ưu chất keo tụ và chất trợ tạo bông khi kết hợp sử dụng chúng trong quá trình xử lý nước mặt chứa các chất hữu cơ lơ lửng, chất hoạt động bề mặt và chất tạo màu. Xác định hàm lượng chất tạo bông tối ưu khi sử dụng riêng rẽ trong quá trình xử lý.
4.2Cơ sở lý thuyết
Để hiệu quả quá trình lắng các hydroxit nhôm và sắt đã hấp phụ chất hữu cơ lơ lửng, chất hoạt động bề mặt cũng như chất màu trong nước có thể sử dụng các hợp chất cao phân tử - chất trợ tạo bông ở đây ta sử dụng polyme (Hi-floc A601) Ion (-), Hi-floc C101, Ion (+), Hi-floc N301, Non ionic. Hàm lượng chất keo tụ tối ưu sẽ giảm khi bổ sung chất trợ tạo bông.
4.3Tiến hành
- Lượng nước cần thiết để tiến hành thí nghiệm là 20 lít.
- Thời gian tiến hành thí nghiệm không được chậm hơn 4 giờ sau khi lấy mẫu.
- Lấy ống đong, đong 1lít nước thải cho vào 6 cốc, mỗi cốc 1lít.
- Bổ sung sữa vôi như sau:
Cốc | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Lượng sữa vôi, ml | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 |
- Bổ sung Polymer vào các cốc như sau:
- Cho thiết bị khuấy trộn làm việc ở tốc độ cao (200 – 300 vòng/phút) trong 40s → khuấy trộn chậm trong 4 phút ở tốc độ 30 – 40 vòng/phút
Cốc | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Lượng Polymer, ml | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
Để dung dịch phản ứng lắng ,quan sát quá trình tạo bông và lắng . - Khuấy với tốc độ 200 – 300 vòng/phút ở thời gian 30s sau đó giảm tốc độ khuấy trộn còn 30 – 40 vòng/phút ,dừng khuấy trộn trong 5 phút
Gmail: canthovital@gmail.com
Phone: 0939 100 442
Không có nhận xét nào