PHẦN MỘT – XỬ LÍ NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP TIỀN XỬ LÝ

Chia sẻ: Nguyen Viet Hoang | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:50

Thêm vào BST

Báo xấu

101
lượt xem 17
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương này trình bày nguyên lí của các đơn vị xử lí sử dụng nguyên lí vật lí hoặc hoá học theo trình tự gần đúng từ khi nước thô vào tới khi ra khỏi hệ xử lí. Về nguyên tắc một nhà máy xử lý nước (nước thải) trước khi nhận nước phải có hố thu (hố tiếp nhận nước/nước thải). Đây chỉ là cơ cấu xây dựng đơn thuần có chức năng nhận/gom nước để nước bắt đầu qua các đơn vị xử lí nên gần như không có yêu cầu đặc biệt về công nghệ....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: PHẦN MỘT – XỬ LÍ NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP TIỀN XỬ LÝ

PHẦN MỘT – XỬ LÍ NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP TIỀN XỬ LÝ Chương này trình bày nguyên lí của các đ ơn vị x ử lí s ử d ụng nguyên lí v ật lí hoặc hoá học theo trình tự gần đúng từ khi nước thô vào t ới khi ra kh ỏi h ệ x ử lí. Về nguyên tắc một nhà máy xử lý nước (nước thải) trước khi nh ận n ước phải có hố thu (hố tiếp nhận nước/nước thải). Đây chỉ là cơ cấu xây d ựng đ ơn thu ần có chức năng nhận/gom nước để nước bắt đầu qua các đơn vị xử lí nên gần nh ư không có yêu cầu đặc biệt về công nghệ. Các yêu cầu về kĩ thu ật xem trong TCXDVN 51:2008 (nâng cấp bản 1984) và các tài liệu giảng d ạy c ủa Trường ĐHXD HN (Trần Hiếu Nhuệ, Lâm Minh Triết, 1974. ). Sau hố thu nước qua đơn vị xử lí đầu tiên là song chắn rác. 1. Chắn rác DANH MỤC MỘT SỐ HÃNG CUNG CẤP CHÍNH Chắn rác American Well Works; BIF Sanitrol, a unit of General Signal; Chain Belt Co.; Envirex Inc., a Rexnord Co.; FMC Corp. Materials Handling Div.; Hycor Corp.; Keene Corp., Water Pollution Control; Lakeside Equipment Corp.; Link Belt Co.; LYCO; Walker Process Corp.; Welker Equipment Co.; Wemco Nghiền rác Chicago Pump Co.; Clow Corporation; Infilco; Worthington Pump Corp.; Yeomans Đây là đơn vị xử lí đầu tiên, tiếp sau với hệ công suất lớn sẽ là lắng cát và b ể đi ều hòa. Chức năng chắn rác: Loại bỏ rác thô (khe thông thủy tính bằng cm), chống tắc cho hệ thống phía sau. Cũng có thể dùng máy lọc tinh với khe hở cỡ mm. Lượng chất rắn tách từ n ước th ải sinh hoạt thành phố bằng lọc tinh thường ở mức 0,28 đến 0,99 m 3/ngày tính cho 3785 m3/ngày (0,0074 đến 0,026% thể tích nước thải vào) hay 5 - 20% tổng SS trong nước thải, phụ thuộc vào kích thước khe thông nước. Chắn rác thường được lắp đặt ngay đầu vào hệ xử lí. Chức năng của nó là: tách loại rác, vật nổi, bảo vệ các thiết bị cơ khí, giảm thiểu trục trặc kĩ thuật do rác gây ra như tắc bơm, kẹt van, tắc đường ống .... Các thi ết bị chắn rác ho ạt đ ộng nh ư cái rây tách rác thô, rác thu gom được sẽ được thu gom và ứng xử như chất th ải rắn, ví d ụ th ải b ỏ bằng cách chôn lấp hoặc đốt, đôi khi được nghiền nhỏ và đưa vào dòng thải. Vị trí: số 1 Hình XX Sơ đồ nhà máy xử lí nước thải sinh hoạt (công nghệ BHT cổ điển) Một số kĩ thuật chắn rác: Ta phân biệt: / 1 storage/tailieu/files/source/2013/20130404/hoangtalo92/p_2_ch_1_tien_xu_ly_ch_2_trung_hoa_ch_3_ket _tua_26_09_11_6492.doc
• Chắn rác thô (khe hở thông thủy, kích thước 2,4 – 15,2 cm (VN: 2 – 20cm) • Chắn rác tính: khe hở nhỏ hơn CR thô, hệ thủ công thô hơn hệ cơ khí • Máy lọc (dùng lưới lọc hoặc tấm lọc xẻ rãnh như mặt sàng/rây) kích th ước khe thông thủy tới mm. Chắn rác thô thường là các chấn song chế tạo từ các thanh kim lo ại hình tr ụ ho ặc vuông, chữ nhật xếp song song, khe hở giữa các thanh thường là 5,1 tới 15,2 cm. Chúng có chức năng tách loại rác thô, thường được đặt trước các lọc rác tinh hoặc nghiền rác. Chắn rác và lọc rác có thể được lắp đặt vuông góc với dòng n ước ho ặc ph ổ bi ến h ơn là tạo một góc với mặt nước để tăng thiết diện làm vi ệc. Chúng đ ược lắp đặt tr ước các thiết bị cơ khí như bơm nước thải, lắng cát, điều hòa, lắng sơ cấp. Khi sử dụng chắn rác, nghiền rác hoặc cả hai cần có đường chảy tắt trong trường hợp vệ sinh hoặc tắc dòng (Hình 1). Hình 1. Chắn rác làm sạch thủ công có nhánh chảy vòng Hai thống số thiết kế quan trọng của hệ này là tốc độ đầu vào, đầu ra và tổn thất áp. Kênh lắp đặt chắn rác cần có vách lái dòng và phân bố đều dòng chảy. Sau chắn rác nền kênh phải hạ thấp 7,62 – 15,24cm so với đáy đường dẫn vào để bù tổn thất áp (Hình 1). Diện tích chắn rác được tính trên cơ sở diện tích khe thoát ngập n ước, t ổng diện tích khe hở cho nước chảy qua không nhỏ hơn 150 - 250% của mặt cắt dòng nước thải vào. Khe hở và Thuỷ lực Một mặt khe hở phải đủ nhỏ để tách rác, tuy nhiên lại phải đ ủ l ớn đ ể phân, gi ấy v ệ sinh đi qua. Bảng 1 liệt kê các kích thước khe hở thường gặp. Tốc độ nước qua khe càng nhỏ, khả năng tách rác càng lớn. Bảng 1. Các kích thước khe hở của chắn rác thường gặp Loại chắn rác Khe hở, cm Ghi chú a) Chắn rác Thường = 7,6 cm 5,1-15,2 b1) Chắn rác làm sạch thủ công 2,4-4,4 b2) Chắn rác làm sạch cơ giới Thường = 1,9 cm 1,4-2,5 c) Lọc tinh Đôi khi nhỏ hơn 0,24 cm 0,24-0,48 Máy nghiền Khe hở phụ thuộc tải thuỷ lực 1-1,9 Rác tích luỹ gây mùi, tăng tổn thất áp nên cần được thu gom thường xuyên. Thu gom có thể được thực hiện bằng thủ công hoặc máy cào (lược). Theo tiêu chuẩn của Mỹ (The Ten states’ standards (Great Lakes-Upper Mississippi River Board of State Sanitary Engineers 1968)) tốc độ n ước chảy trung bình qua song chắn rác vệ sinh thủ công phải vào khoảng 1 fps (0,3048 m/s), tốc độ tối đa (khi trời / 2 storage/tailieu/files/source/2013/20130404/hoangtalo92/p_2_ch_1_tien_xu_ly_ch_2_trung_hoa_ch_3_ket _tua_26_09_11_6492.doc
mưa) qua chắn rác làm sạch cơ khí không vượt quá 2.5 fps (0,762 m/s). Tốc độ phải tính theo hình chiếu đứng của khe chắn rác. Các tài liệu c ủa VN ch ấp nh ận khe h ở l ớn hơn. Tốc độ nước vào và qua khe chắn rác tính trên c ơ sở TCVN (ch ọn giá tr ị th ấp), t ừ đó tính ra bề rộng và độ sâu kênh dẫn phù hợp. Tổn thất áp qua chắn rác phụ thuộc vào cấu tạo và hoạt động của cơ c ấu chắn rác. Công thức tính tổn thất áp như sau: V 2 − v2 1 H= × hoặc H = 0,0222(V2v2) (1) 2g 0,7 Trong đó: H = tổn thất áp, ft (1feet = 0,3048m) V = tốc độ chảy qua chắn rác, fps (feet/s) v = tốc độ nước vào, fps g = gia tốc trọng trường, (g = 9,81 m/s2 = 32,2 ft/s2) Công thức này tính theo hệ US (ft), sau đó kết quả phải chuyển sang SI (m). Rõ ràng tốc độ nước vào V càng lớn thì H càng cao. Giới hạn V của Việt Nam cũng cao hơn của Mỹ (0,6–1 m/s). Đối với cơ cấu làm sạch thủ công giá trị tổn thất áp tối thiểu cho phép là 0,615 m, tối đa là nhỏ hơn 0,75 m. Rác mắc vào song chắn sẽ cản dòng chảy, tăng tổn thất áp, tăng mực nước ở kênh dẫn vào. Ngoài ra rác tích luỹ lâu sẽ thối rữa, gây mùi nên c ần d ọn th ường xuyên. Khi d ọn rác nước chảy nhanh sẽ kéo theo rác và có thể gây sự c ố cho h ệ th ống phía sau. Vì vậy, độ dốc của dòng vào trước chắn rác càng thấp (để giảm tốc độ dòng) càng tốt. Các loại chắn rác CHẮN RÁC THỦ CÔNG Những hệ nhỏ thường trang bị chắn rác thủ công. Thường chắn rác thủ công được đặt thành góc nghiêng 30°-45° so v ới ph ương n ằm ngang, khi đó diện tích thông thuỷ sẽ tăng 40 - 100% so v ới đ ặt th ẳng đ ứng 90 o, dễ vớt dọn rác hơn, thông thuỷ tốt hơn. Khoảng thông thuỷ gi ữa hai thanh chắn rác ph ải vào khoảng 2,4 đến 8,255 cm, tần suất thu gom rác, làm sạch càng cao càng tốt, thường là 2 – 5 lần/ngày. Trong trường hợp không chảy kịp có thể cho nước chảy qua nhánh vòng ( Hình 1) có chắn rác rộng hơn (8 – 10 cm). CHẮN RÁC CƠ KHÍ Chắn rác cơ khí được gọi là chắn rác cơ khí hoặc cào rác. Các nhà máy trung bình ho ặc lớn đều sử dụng hệ chắn rác cơ khí, các nhà máy n ước thải nh ỏ nh ưng có rác đ ặc trưng khó tách bằng chắn rác tiêu chuẩn cũng sử dụng các loại chắn rác c ơ khí. Khe h ở trong / 3 storage/tailieu/files/source/2013/20130404/hoangtalo92/p_2_ch_1_tien_xu_ly_ch_2_trung_hoa_ch_3_ket _tua_26_09_11_6492.doc
Hình 2. Chắn rác làm sạch mặt sau bằng cơ cấu cào (lược) cơ khí chắn rác thường nằm trong khoảng 1,6 đến 2,5 cm. Do kích thước khe thông thu ỷ nh ỏ hơn ở trên nên người ta đôi khi coi là chắn rác tinh. Thuật ngữ “tinh” ở đây là t ương đối, nhiều nhà máy nước thải công nghiệp phải sử dụng khe chắn rác ch ỉ vài mm n ếu quá nhiều cặn hoặc cặn khó tách bằng chắn rác thông thường. / 4 storage/tailieu/files/source/2013/20130404/hoangtalo92/p_2_ch_1_tien_xu_ly_ch_2_trung_hoa_ch_3_ket _tua_26_09_11_6492.doc
Hình 3, 4. Chắn rác cơ khí và thu gom rác Hệ chắn rác cơ khí có thể làm sạch từ phía trước hoặc từ phía sau. C ơ c ấu cào rác thường có dạng như “lược” chải qua các khe hở của chắn rác để kéo rác ra, th ời gian thực hiện mỗi chu kì “chải” có thể từ vài giây tới 60 phút . Các chắn rác cơ khí thường được chế tạo sẵn và có rất nhiều dạng. Trong chắn rác cơ khí thường bố trí c ơ cấu nhận rác tự động (Hình 2-4). Cơ cấu chắn rác cũng có thể được phối hợp với cơ cấu lắng cát và thu gom rác tự động (Hình 4). LỌC RÁC “TINH” Do lọc rác chỉ tách được khoảng 10 – 20% so với 60% của lắng c ấp 1 nên đôi khi người ta bỏ qua đơn vị xử lí này. Tuy nhiên trong công nghi ệp l ọc tinh v ẫn đ ược ứng dụng rộng rãi, ví dụ công nghiệp thực phẩm, len, d ệt nhu ộm. Trong m ột s ố nhà máy, lọc tinh được dùng thay thế lọc cát để xử lí SS trước khi xả ra môi trường. Lọc tinh thường lắp trước các đơn vị xử lí sinh học. Thường di ện tích thông thu ỷ c ủa lọc tinh là 0,186 m2/3785 m3/ngày hay 20.300 m3/ngày/m2 đối với nước thải sinh hoạt và 0,280 m2/3785 m3/ngày hay 13.500 m3/ngày/m2 đối với nước thải hỗn hợp. Lọc tinh cũng thường được lắp trước lọc nhỏ giọt để ngăn ngừa hiện tượng tắc các vòi phun. / 5 storage/tailieu/files/source/2013/20130404/hoangtalo92/p_2_ch_1_tien_xu_ly_ch_2_trung_hoa_ch_3_ket _tua_26_09_11_6492.doc
Thiết kế và làm sạch mặt sàng lọc tinh Do lỗ thoát nhỏ nên rây lọc tinh phải thường xuyên được làm sạch. Có thể làm sạch bằng chổi, thanh quét tự động, bằng tia nước ho ặc khí từ m ặt sau. Hi ệu quả làm sạch phụ thuộc vào kích thước lỗ cho nước qua. Kích thước lỗ thường chọn như sau: Mặt sàng có kích thước lỗ 0,8 – 2,4 mm. Nếu dùng chổi để làm sạch thì mặt sàng làm bằng thép tấm. Nếu dùng lưới đan thì kích thước lỗ thường vào kho ảng 3 mm. Vải lọc có kích thước lỗ nhỏ hơn. Trống lọc Hình 5. Trống quay lọc rác nhận nước vào từ phía trong Trống lọc là cơ cấu tách rác bằng cách lọc qua tang tr ống đ ược làm b ằng l ưới thép không gỉ hoặc thép tấm đục lỗ. Nếu là lưới đan thì thường dùng lo ại l ưới No.12 đ ến No.20 mesh (kích thước lỗ 1,68 – 0,84 mm). Khi trống quay quanh trục của nó m ột phần sẽ ngập trong nước (Hình 5). Chắn rác kiểu trống quay nhận nước ở trong Trong loại chắn rác này nước thải vào trống theo hướng song song v ới tr ục quay. Nước thải vào, lọc qua lưới trống lọc, đi ra theo hướng vuông góc v ới tr ục quay ( Hình 5). Rác tích tụ ở bên trong tang trống lọc gây ra trở lực làm dâng m ức n ước bên ngoài, vì vậy thỉnh thoảng phải dùng tia nước hoặc khí nén để rửa, rác bị đẩy ra rơi vào máng dẫn tự chảy ra ngoài. Như vậy, thực tế là trống làm việc liên tục và tự động. Chắn rác kiểu trống quay nhận nước ở ngoài Trong loại chắn rác này nước thải vào trống từ ngoài theo h ướng vuông góc v ới tr ục quay. Sau khi lọc qua lưới trống lọc, nước đi ra theo song song với tr ục quay. Rác tích / 6 storage/tailieu/files/source/2013/20130404/hoangtalo92/p_2_ch_1_tien_xu_ly_ch_2_trung_hoa_ch_3_ket _tua_26_09_11_6492.doc
tụ ở bên ngoài tang trống lọc gây ra trở lực làm dâng m ức n ước bên ngoài, vì v ậy th ỉnh thoảng phải dùng chổi, tia nước hoặc khí nén để rửa cào rác vào máng d ẫn t ự chảy ra ngoài. Nhược điểm chính của phương pháp lọc rác này là chi phí nước rửa. Đĩa quay thẳng đứng Rác cũng có thể được tách bằng cơ cấu đĩa đục lỗ quay, đĩa đục lỗ sẽ được đặt ch ắn ngang dòng chảy và được động cơ quay từ từ (Hình 6). Nước sạch sẽ qua, rác đọng lại sẽ được dao gạt gạt vào máng hay ống nhận rác. Hình 6. Đĩa quay chắn rác đặt thẳng Cơ cấu này sẽ hoạt động kém hiệu quả nếu chất rắn có tính bám dính, bầy nhày thường gặp trong công nghiệp chế biến thực phẩm từ hải sản, gi ết m ổ. Tương tự như trống quay, người ta cũng có thể dùng bổ xung tia nước để rửa đĩa.. Kiểu đĩa quay nghiêng Đĩa quay cũng có thể đặt nghiêng 10°-25° so với phương n ằm ngang (Hình 7). Đĩa quay thường có khe 1,6 - 0.8 mm cho nước qua. Làm sạch được th ực hi ện b ằng ch ổi thép. Hình 7. Đĩa quay chắn rác đặt nghiêng / 7 storage/tailieu/files/source/2013/20130404/hoangtalo92/p_2_ch_1_tien_xu_ly_ch_2_trung_hoa_ch_3_ket _tua_26_09_11_6492.doc
2. Hệ lắng cát và tách-vớt dầu mỡ 2.1 Bể lắng cát, rác dạng hạt Sạn cát có nguồn gốc từ đường dẫn nước thải sinh hoạt, hệ thu gom nước mưa chảy tràn, các chất thải công nghiệp, xây dựng, công tác bơm, nạo vét bùn. Chúng có thể đơn giản là cát, sỏi, đá, mảnh vụn kim loại, gốm sứ, cây c ối, chất d ẻo. Chúng cũng có thể có nguồn gốc nhà bếp như mảnh xương, vỏ trứng, các loại hạt, củ, quả ...Các chất thải này phải được tách loại để ngăn ngừa khả năng chúng gây hại đối với các thiết bị cơ khí của hệ xử lí nhờ bơm, van, hệ thống đường ống. Thành phần nhóm vật thể này rất đa dạng, thường chứa 13-63% ẩm, 1-56%là accs chất bay hơi. Tỷ khối dao động từ 2,7 đối với gốc vô cơ và 1,3 đối với hữu cơ. Tỷ khối đổ đống khoảng 1600 kg/m3 (Metcalf and Eddy, Inc. 1991). Các nhà máy đều phải có hệ tách rác loại này, chúng thường được đ ặt tr ước các giếng bơm hoặc nghiền rác (nếu có). Các nhà máy xử lí nước thải thường có ít nhất là 2 hệ thống này nếu là hệ thủ công hoặc 1 hệ thống tự động kềm theo đường tắt. Có ba loại lắng cát và rác dạng hạt, chủ yếu theo cách làm sạch: loại thủ công, loại cơ khí, và loại dùng khí hoặc tạo lốc xoáy (kiểu vortex). Về kĩ thuật lắng chúng có thể là lắng đứng, lắng ngang, lắng li tâm. Về hình dạng công trình chúng có thể có hình khối vuông, hộp chữ nhật hoặc hình trụ (xem Chương 5. Lắng). Hình XX. Lắng cát kiểu lốc xoáy Đối với chất rắn gốc hữu cơ thì tốc độ nước là 0,3m/s. Cường đ ộ sục khí thường sử dụng mức 4,6-7,7 L/s trên 1m dài ngăn lắng là tốc độ của khí tính theo bề mặt chiếm chỗ của ngăn lắng. Tốc độ chảy bề mặt phải là 0,6-0,8 m/s ( WEF / 8 storage/tailieu/files/source/2013/20130404/hoangtalo92/p_2_ch_1_tien_xu_ly_ch_2_trung_hoa_ch_3_ket _tua_26_09_11_6492.doc
1996a). Thời gian lưu nước = 3−5 phút. Tính thể tích phải tính theo Qh tối đa; tỷ lệ sâu : rộng = d:w = (1,5-2,0):1. Các thông số thiết kế chi tiết có thể tham khảo trong TCXDVN 51:2008. VÍ DỤ: Tính hệ lắng cát-vật liệu dạng hạt cho nhà máy nước thải sinh hoạt công suất 0,438m3/s. Tính ngăn lắng cặn thô với thời gian lưu 4,0 phút vào giờ cao điểm (thường = 3-5 min). Lời giải: Bước 1. Tính lưu lượng giờ tối đa Qh Sử dụng hệ số pic là 3,0 Qh tối đa = 0,438m3/s x 3 = 1,314m3/s Bước 2. Tính thể tích ngăn lắng Sử dụng 2 ngăn; vậy mỗi ngăn có kích thước V = 1,314 m3/s x 4 min x 60 s/min : 2 = 137,7m3 Bước 3. Tính kích thước ngăn lắng Chọn bề rộng = 3 m, sử dụng d:w = 1,5:1 d = 3 m x 1,5 = 4,5 m l-chiều dài = V/(d x w) = 137,7 m3/(4,5m x 3m) = 10,2m Đáp số: Kích thước mỗi ngăn sẽ là 3m x 4,5m x 10,2m Bước 4. Tính cường độ cấp khí Sử dụng cường độ 7,7 L/(s.m). / 9 storage/tailieu/files/source/2013/20130404/hoangtalo92/p_2_ch_1_tien_xu_ly_ch_2_trung_hoa_ch_3_ket _tua_26_09_11_6492.doc
Cường độ khí = 7,7 L/(s.m)*10,2m = 0,0785 m3/s Bước 5. Đánh giá thể tích cặn thu gom Chấp nhận 52,4 mL/m3 là thể thích cặn thô trung bình. V cặn thô = 52,4 mL/m3 x 0,438 m3/s x 86.400 s/d = 1.980.000 mL/d = 1,98 m3/d Bể tách và vớt dầu mỡ 2.2 Dầu mỡ và vật nổi gây bọt, cản trở quá trình hòa tan khí, phân tán sinh khối trong bể sục khí. Có thể lắng đơn giản bằng bể 2-3 ngăn lấy nước ở giữa ở phía đ ối diện đầu vào, sau vách ngăn. Thời gian lưu nước trong bể chỉ khoảng 30 phút, đủ để dầu mỡ nổi tạo lớp váng. Váng dầu gạt ra bằng các hệ gạt cơ khí hoặc thủ công. Hình XX Thiết bị tách dầu mỡ Có thể kết hợp với tuyển nổi (xem Ch.5). / 10 storage/tailieu/files/source/2013/20130404/hoangtalo92/p_2_ch_1_tien_xu_ly_ch_2_trung_hoa_ch_3_ket _tua_26_09_11_6492.doc
3. Điều hoà Chức năng: Dùng để duy trì sự ổn định của dòng thải, khắc phục những vấn đề vận hành do sự dao động của lưu lượng dòng nước thải gây ra, điều hòa chất lượng nước vào hệ thống, tránh sốc cho các hệ xử lí đi sau, từ đó nâng cao độ ổn định và hiệu suất xử lí của dây chuyền xử lý. Như vậy bể điều hòa phải trữ đủ nước khi nước vào có lưu lượng thấp để hệ thống đi sau có nước, trữ nước khi lưu lượng vào quá lớn. Để tính thể tích bể điều hòa ta phải có số liệu về lưu lượng nước thải theo giờ và vẽ đường cong Thể tích nước thải – Thời gian. Từ đây sử dụng phương pháp đồ thị xác định các điểm bụng của đường cong thực nghiệm để xác định Vđh (cách tính xem Hình xx). Nếu không có số liệu, đối với nhà máy sản xuất có thể tính theo lượng nước thải của 1 ca sản xuất. Hình XX Xác định dung tích bể điều hòa bằng phương pháp đồ thị Bể điều hòa được hỗ trợ bằng hệ thống khuấy trộn. Có thể khuấy bằng máy khuấy cơ khí hoặc bằng khí nén. Chi tiết kĩ thuật tính toán xem ( Trịnh Xuân Lai. Tính toán thiết kế các công trình xử lí nước thải, NXB XD, HN, 2000, tr. 31-43. Và TCXDVN 58:2008). Trích TCXDVN 58:2008 (mục Bể điều hòa 7.38 đến 7.49): 7.47 Cấu tạo bể điều hòa lưu lượng tương tự như bể lắng đợt một hay bể chứa thông thường và phải có hố tập trung cặn và thiết bị xả cặn. Có thể dùng máy bơm để bơm nước thải sang công trình xử lý nước thải tiếp theo vào các giờ có lưu lượng min. Tính toán thể tích bể điều hòa lưu lượng tương tự như bể chứa hay đài nước trong hệ thống cấp nước. 7.41 Sử dụng bể điều hòa khuấy trộn bằng không khí nén để điều hòa nồng độ nước thải khi nồng độ chất lơ lửng dưới 500 mg/l với độ lớn thủy lực 10 mm/s . / 11 storage/tailieu/files/source/2013/20130404/hoangtalo92/p_2_ch_1_tien_xu_ly_ch_2_trung_hoa_ch_3_ket _tua_26_09_11_6492.doc
- Thể tích bể điều hòa khi xả tập trung nước thải được tính toán theo các công thức sau: 1,2q wt z Wđh = K yc khi Kyc < 5 (7.7 TCXDVN) ln K yc − 1 Wđh = 1,3q wt tt Kyc ≥ 5 khi (7.8 TCXDVN) Trong đó : qw = lưu lượng nước thải, m3/h ttt = thời gian xả nước tập trung, h. Kyc = hệ số điều hòa yêu cầu, xác định theo công thức (7-9 TCXDVN) C max − CTB K yc = (7.9 TCXDVN) CTB − Ccp Trong đó: Cmax = Nồng độ lớn nhất của chất bẩn Nn khi xả tập trung, mg/L CTB = Nồng độ trung bình của chất bẩn Nn trong nước thải, mg/L Ccp = Nồng độ cho phép của chất bẩn Nn sau khi điều hòa, phụ thuộc vào điều kiện hoạt động của công trình phía sau, mg/L. 7.42 Thể tích bể điều hòa Wđh (m3), khi nồng độ dao động theo chu kỳ, được xác định theo công thức: Wđh = 0,21qt t ck K yc − 1 khi Kyc < 5 (7.10 TCXDVN) Wđh = 1,3qt t ck K yc Kyc ≥ 5 khi (7.11 TCXDVN) Trong đó : tck = chu kỳ dao động nồng độ, h. Kyc = hệ số điều hòa yêu cầu, xác định theo công thức (7-9 TCXDVN) Khi nồng độ dao động bất kỳ, thể tích bể sẽ tính theo phương pháp tiệm cận gần đúng. 7.43 Việc phân phối nước thải theo bề mặt bể điều hòa sục khí phải đảm bảo đồng đều. Có thể dùng ống phân phối có lỗ hay máng tràn tiết diện chữ V, chữ U để phân phối. Vận tốc dòng nước trong máng không dưới 0,4 m/s. 7.44 Hệ thống sục khí của bể điều hòa như sau : / 12 storage/tailieu/files/source/2013/20130404/hoangtalo92/p_2_ch_1_tien_xu_ly_ch_2_trung_hoa_ch_3_ket _tua_26_09_11_6492.doc
- Thiết bị sục khí: các ống có lỗ khoan đường kính lỗ d = 5mm cách nhau từ 3 đến 6cm, nằm ở mặt dưới ống. Ống phải đặt tuyệt đối theo phương ngang, dọc theo tường dọc của bể trên các giá đỡ để ở độ cao 6 - 10 cm so với đáy. - Nếu đặt thiết bị sục khí chỉ ở một phía và sát thành bể thì khoảng cách từ thiết bị tới thành bể đối diện lấy bằng 1 đến 1,5 H. - Đường kính của thiết bị sục khí lấy bằng 50 mm nếu cường độ s ục khí nh ỏ hơn 8m3/h cho 1m dài và bằng 75mm nếu cường độ sục khí lớn hơn. 7.45 Bể điều hòa khuấy trộn cơ khí được sử dụng để điều hòa với hàm lượng chất lơ lửng trên 500 mg/l với chế độ nước vào bể bất kỳ. Thể tích bể điều hòa khuấy trộn cơ khí cũng được tính toán tương tự như bể điều hòa sục khí. 7.46 Dung tích bể điều hòa kiểu nhiều hành lang khi xả nước thải tập trung được xác định theo công thức: qt t tt K yc Wđh = 0,21 − 1 (7.12 TCXDVN) 2 Trong đó: qt = lưu lượng nước thải (m3/h), ttt = khoảng thời gian xả nước thải tập trung, (h), Kyc = hệ số điều hòa yêu cầu. / 13 storage/tailieu/files/source/2013/20130404/hoangtalo92/p_2_ch_1_tien_xu_ly_ch_2_trung_hoa_ch_3_ket _tua_26_09_11_6492.doc
Chương 2 Trung hoà 2.1 C¬ chÕ trung hoµ Níc tinh khiÕt cã c«ng thøc ho¸ häc H 2O vµ lµ mét chÊt ph©n li rÊt kÐm, ph¬ng tr×nh ph©n li viÕt nh sau: − H2O → H+ + OH (2.1) Ph¶n øng (2.1) ®îc gäi lµ “ph¶n øng” ph©n li. ThuËt ng÷ “ph¶n øng” ®îc ®Æt trong dÊu ngoÆc kÐp cã ý nghÜa lµ ®©y kh«ng ph¶i lµ ph¶n øng ho¸ häc theo nghÜa th«ng thêng tøc lµ chÊt A ph¶n øng víi chÊt B mµ lµ ph ¬ng tiÖn ®Ó m« t¶ qu¸ tr×nh ph©n tö níc trung hoµ ph©n li ®Ó t¹o hai ion nghÞch dÊu nhau lµ ion H + − - proton vµ ion hy®roxyl OH . ë ®iÒu kiÖn tiªu chuÈn, ph©n tö khèi cña níc, H2O lµ 1x2 + 16 = 18 ®¬n vÞ C, vËy 1 lÝt hay 1000 gram níc tinh khiÕt cã nång ®é lµ 1000 : 18 = 55,6 mol/L (hay − M). Trong khi ®ã ë 25 oC nång ®é H+ vµ OH trong níc tinh khiÕt b»ng nhau vµ − − − chØ b»ng 10 7 M. Gi¸ trÞ [H+] = [OH ] = 10 7 M lµ ®¹i lîng qu¸ nhá so víi nång ®é − − cña níc (10 7 : 55,6 = 1,8.10 9), nã cã nghÜa lµ trong sè mét tû ph©n tö n íc chØ cã 1,8 ph©n tö ph©n li, ®iÒu nµy cã nghÜa lµ níc lµ mét chÊt ph©n li rÊt kÐm. Gi¶ thiÕt ta cã dung dÞch axit, vÝ dô HCl lµ mét chÊt ph©n li m¹nh, nghÜa lµ ph©n li hoµn toµn 100%, cã nång ®é 0,1 M: − HCl → H+ + Cl (2.2a) Do HCl lµ mét chÊt ph©n li m¹nh nªn ta tÝnh ® îc nång ®é c¸c h¹t nh sau: − Mét mol HCl ph©n li hoµn toµn t¹o 1 mol ion H+ vµ 1 mol Cl − VËy 0,1 mol/L HCl ph©n li sÏ t¹o 0,1 mol H+/L, hay [H+] = 10 1 M − So víi níc tinh khiÕt cã [H+] = 10 7 M th× nång ®é H+ ë ®©y lín h¬n mét triÖu lÇn. T¬ng tù, nÕu cã dung dÞch kiÒm, vÝ dô NaOH còng lµ mét chÊt ph©n li hoµn toµn vµ cã nång ®é 0,1 M, ta cã ph¶n øng ph©n li: − NaOH → Na+ + OH (2.2b) Do NaOH lµ mét chÊt ph©n li m¹nh nªn ta còng tÝnh ® îc nång ®é c¸c h¹t nh vËy: − Mét mol NaOH ph©n li hoµn toµn t¹o 1 mol ion Na + vµ 1 mol OH − − − VËy 0,1mol/L NaOH ph©n li sÏ t¹o 0,1mol OH /L, hay [OH ]= 10 1 M − − − So víi níc tinh khiÕt cã [OH ] = 10 7 M th× nång ®é OH ë ®©y còng lín h¬n mét triÖu lÇn (xem thªm phÇn kiÕn thøc bæ xung díi ®©y). Trong vÝ dô ®Çu víi dung dÞch HCl níc chøa nhiÒu ion H+ h¬n níc tinh khiÕt, ta nãi níc cã tÝnh axit; trong trêng hîp sau níc cã tÝnh kiÒm. NÕu lÊy mçi dung dÞch nãi trªn 1 lÝt vµ trén ®Òu chóng víi nhau ta cã ph¶n øng sau: HCl + NaOH → NaCl + H2O (2.3) NÕu viÕt díi d¹ng ph©n li ®Çy ®ñ ta cã: − − − H+ + Cl + Na+ + OH → Cl + Na+ + H2O (2.4) − G¹ch bá Cl + Na+ ë hai vÕ ta cã ph ¬ng tr×nh d¹ng ion rót gän ( 2.5) trong ®ã H2O lµ ph©n tö ph©n li kÐm. / 14 storage/tailieu/files/source/2013/20130404/hoangtalo92/p_2_ch_1_tien_xu_ly_ch_2_trung_hoa_ch_3_ket _tua_26_09_11_6492.doc
− H+ + OH → H2O (2.5) − Nh vËy thùc chÊt cña ph¶n øng ( 2.3) lµ ph¶n øng gi÷a c¸c ion H + vµ OH (p.ư. 2.3) t¹o thµnh s¶n phÈm lµ n íc trung tÝnh ph©n li rÊt kÐm, nång ®é c¸c ion H + vµ − OH l¹i trë vÒ 10-7 M, hay lµ dung dÞch l¹i cã tÝnh trung tÝnh tøc lµ pH = 7 (pH = −log[H+]). Ph¶n øng gi÷a chÊt cã tÝnh axit vµ chÊt cã tÝnh baz¬, hay tæng qu¸t h¬n gi÷a − ion H+ vµ ion OH dÉn tíi pH cña dung dÞch sau ph¶n øng b»ng 7 ®îc gäi lµ ph¶n øng trung hoµ. Trong thùc tÕ, tuú nguån gèc níc ban ®Çu tríc xö lÝ cã thÓ cã tÝnh axit hoÆc tÝnh baz¬, trong ®ã tÝnh axit phæ biÕn h¬n. Tuy nhiªn n íc sau xö lÝ tuú môc ®Ých sö dông cã thÓ cã yªu cÇu d¶i pH kh¸c nhau, vÝ dô n íc cÊp cho sinh ho¹t thêng cã yªu cÇu pH = 6,5 ÷ 8,5 [1], níc s¶n xuÊt s÷a pH = 6,5 ÷ 7,5 [yªu cÇu cña p. Kü thuËt, Vinamilk], níc th¶i sinh ho¹t pH = 5÷ 9 [2]. V× vËy cÇn hiÖu chØnh pH tíi c¸c yªu cÇu cô thÓ, khi ®ã trung hoµ chÝnh x¸c tíi pH7 lµ ®iÒu kh«ng cÇn thiÕt, tèn kÐm vµ nhiÒu khi kh«ng kh¶ thi vÒ mÆt kÜ thuËt. Trong tr êng hîp nµy ta cÇn hiÖu chØnh pH tíi gi¸ trÞ mong muèn. − Qu¸ tr×nh nµy cã thÓ ®îc thùc hiÖn b»ng c¸ch trung hoµ mét phÇn H + hoÆc OH cã d trong níc ban ®Çu tíi gi¸ trÞ pH mong muèn, khi ®ã ta cã qu¸ tr×nh ® îc gäi lµ hiÖu chØnh pH. Nh vËy, vÒ b¶n chÊt qu¸ tr×nh hiÖu chØnh pH còng cã nghÜa lµ ph¶n øng trung hoµ nhng cã nghÜa réng h¬n trung hoµ: trung hoµ nh»m ®¹t pH = 7, cßn hiÖu chØnh pH nh»m ®¹t mét gi¸ trÞ pH cô thÓ. KiÕn thøc bæ xung - Kh¸i niÖm pH Qu¸ tr×nh ph©n li níc nh pt. (14.1) thùc chÊt lµ ph¶n øng thuËn nghÞch: − H2O  H+ + OH (a) trong ®ã ph¶n øng thuËn chÝnh lµ ph¶n øng (14.1), ph¶n øng nghÞch lµ ph¶n øng gi÷a ion H + vµ − ion OH ®Ó t¹o ph©n tö H2O trung tÝnh (pt. 14.5). §©y chÝnh lµ mét trong nh÷ng c©n b»ng quan träng nhÊt trong ho¸ häc vÒ n íc, trong ®ã h»ng sè c©n b»ng K b»ng: [ H ][OH ] + − K= (b) [ H 2 O] Trong ®ã dÊu [ ] chØ nång ®é c¸c h¹t, ®¬n vÞ M (mol/L). Do [H2O] lín h¬n nhiÒu so víi [H+] hay [OH-] vµ H2O ph©n li rÊt kÐm nªn cã thÓ coi [H 2O] lµ h»ng sè, khi ®ã ë nhiÖt ®é chuÈn lµ 25 oC ta cã: [ ][ ] K ×[ H 2 O ] = H + OH − = K H 2O = 10 −14 M2 (c) K H 2O = 10 −14 M2 phô thuéc nhiÖt ®é, tõ ®©y ta cã thÓ tÝnh ® îc [H+] vµ ®a ra kh¸i niÖm H»ng sè pH; ngîc l¹i khi biÕt pH cña níc nång ®é [H+] cã thÓ tÝnh nhanh trùc tiÕp tõ pH. Thñ tôc nh sau: − Log ho¸ hai vÕ pt. (c) ta cã lgKH2O = −14 = lg[H+] + lg[OH ], − v× [H+] = [OH ] = 10-7 M nªn −14 = 2lg[H+] vËy: lg[H+] = −7 hay pH = −lg[H+] = 7 − Lu ý pH = 7 lµ gi¸ trÞ cña n íc tinh khiÕt hoÆc níc cã [H+] = [OH ] (lu ý: ®o pH níc tinh khiÕt b»ng m¸y ®o pH rÊt khã do ®iÖn trë cña níc rÊt cao). TÝnh [H+] tõ pH: / 15 storage/tailieu/files/source/2013/20130404/hoangtalo92/p_2_ch_1_tien_xu_ly_ch_2_trung_hoa_ch_3_ket _tua_26_09_11_6492.doc
TÝnh nång ®é H+ khi gi¸ trÞ pH ®o ®îc lµ 3. Gi¸ trÞ pH = 3 nghÜa lµ −lg[H+] = 3 hay lg[H+] = −3. − TÝnh [H+] tõ gi¸ trÞ lg[H+] ta ®îc [H+] = 10 3 M Bµi to¸n nghÞch: tÝnh pH cña dung dÞch HCl 0,1M vµ NaOH 0,1M ë trªn. Lêi gi¶i: Víi dung dÞch HCl 0,1 M ta cã [H+] = 10–1 M, vËy pH = – lg10–1 = 1. Tõ ®Þnh nghÜa (c) ta cã KH2O = const = 10–14 = [H+][OH–]; biÕt [H+] = 10–1 ta tÝnh ®îc [OH–] = KH2O : [H+] = 10–14 : 10–1 = 10–13 M. Víi dung dÞch NaOH 0,1 M ta cã: [OH–] = 10–1 M, − − − MÆt kh¸c [H+][OH ] = 10 14, vËy [H+] = 10 13 M, vËy pH = – lg10–13 = 13. 2.2 VËt liÖu vµ ho¸ chÊt trung hoµ - hiÖu chØnh pH NÕu cÇn n©ng pH cña níc ta cÇn thªm c¸c ho¸ chÊt cã tÝnh baz¬, nÕu cÇn h¹ pH ta dïng c¸c ho¸ chÊt cã tÝnh axit, khi ®ã trong n íc sÏ x¶y ra ph¶n øng trung hoµ, pH sÏ t¨ng hoÆc gi¶m tuú vµo lo¹i vµ lîng ho¸ chÊt sö dông. Khi sö dông c¸c t¸c nh©n baz¬ hoÆc axit ®Ó hiÖu chØnh pH, ®Ó tÝnh l îng ho¸ chÊt cÇn thiÕt ta viÕt ph¬ng tr×nh ph¶n øng trung hoµ t¬ng øng nh m« t¶ ë c¸c ph¬ng tr×nh (2.3) hoÆc (2.5), hoÆc sö dông kh¸i niÖm “kh¶ n¨ng trung hoµ” lµ l- îng t¬ng ®èi cña chÊt trung hoµ so víi l îng CaO cÇn ®Ó trung hoµ ®é axit t ¬ng ®¬ng 1 mg CaCO3/L. C¸c sè liÖu vÒ kh¶ n¨ng trung hoµ cña c¸c chÊt th«ng dông ®îc tr×nh bµy ë b¶ng 2.1. B¶ng 4.1- Kh¶ n¨ng trung hoµ so s¸nh víi CaO cña c¸c ho¸ chÊt, vËt liÖu phæ biÕn (c¸c ho¸ chÊt vËt liÖu ®îc coi lµ cã hµm lîng theo c«ng thøc b»ng 100%) [3] Lîng cÇn ®Ó trung Kh¶ n¨ng trung N hoµ 1 mg CaCO3/L Tªn ho¸ chÊt C«ng thøc ho¸ häc hoµ so s¸nh víi o ®é axit hoÆc ®é CaO kiÒm, mg/L 1 Canxi oxit CaO 0,560 0,56/0,56 = 1 2 Canxi cacbonat CaCO3 1 1/0,56 = 1,79 3 Canxi hy®roxit Ca(OH)2 0,740 0,74/0,56 = 1,32 4 Magiª oxit MgO 0,403 0,403/0,56 = 0,72 5 Magiª hy®roxit Mg(OH)2 0,583 0,583/0,56 = 1,04 6 §olomit nung (CaO)0,6(MgO)0,4 0,497 0,497/0,56 = 1,89 7 §olomit hy®rat [Ca(OH)2]0,6[Mg(OH)2]0,4 0,677 0,677/0,56 = 1,21 8 Xót/natrihy®roxit NaOH 0,799 0,799/0,56 = 1,43 9 S«®a/natri cacbonat Na2CO3 1,059 1,059/0,56 = 1,89 10 Axit sulphuric H2SO4 0,98 0,98/0,56 = 1,75 11 Axit clohy®ric HCl 0,73 0,73/0,56 = 1,30 12 Axit nitric HNO3 1,260 1,26/0,56 = 2,25 VÝ dô 4.1: / 16 storage/tailieu/files/source/2013/20130404/hoangtalo92/p_2_ch_1_tien_xu_ly_ch_2_trung_hoa_ch_3_ket _tua_26_09_11_6492.doc
Níc cã pH ®o ®îc b»ng 3, h·y tÝnh lîng NaOH, Na2CO3, ®«l«mit nung ((CaO)0,6 (MgO)0,4) cÇn ®Ó trung hoµ 1 m3. Bá qua kh¶ n¨ng ®Öm cña n íc, coi ho¸ chÊt lµ 100%. H·y cho so s¸nh lîng ho¸ chÊt tiªu thô vµ rót ra kÕt luËn cho m×nh. Lêi gi¶i: Tõ pH = 3 → tÝnh ®îc nång ®é H+ trong níc cÇn xö lÝ: [H+] = 10–3 mol/L Lîng H+ trong 1 m3 níc = 10–3 (mol/L). 1000 (L) = 1 mol TÝnh lîng NaOH cÇn ®Ó trung hoµ. ViÕt ph¬ng tr×nh ph¶n øng d¹ng ion: H+ + Na+ + OH– = H2O + Na+ Theo ph¬ng tr×nh tÝnh lîng NaOH, mNaOH tiªu tèn (n lµ sè mol): mNaOH = nNaOH.40 = nH.40 = 1.40 = 40 (g) T¬ng tù, tÝnh lîng Na2CO3 cÇn ®Ó trung hoµ: H+ + Na+ + CO32- = Na+ + HCO3- mNa2CO3 = nNa2CO3.106 = nH+.106 = 106 (g) T¬ng tù, tÝnh lîng ®«l«mit ((CaO)0.6 (MgO)0.4) nung cÇn ®Ó trung hoµ: 2H+ + CaO = Ca2+ + H2O 2H+ + MgO = Mg2+ + H2O m®«l«mit = n®«l«mit.(56.0,6 + 40.0,4) = 1/2. nH+.49,6 = 1/2. 1.49,6 = 24,8 (g) Nh vËy lîng ®olomit tiªu thô lµ thÊp nhÊt. §olomit lµ ®¸ tù nhiªn nªn gi¸ thÊp. Lîng thÊp nhÊt x gi¸ thÊp nhÊt = chi phÝ thÊp nhÊt. 4.2.1 Xö lÝ níc cã tÝnh axit VÒ nguyªn t¾c ho¸ chÊt ®Ó xö lÝ n íc cã tÝnh axit ph¶i lµ c¸c chÊt cã tÝnh baz¬ − (cho OH trùc tiÕp) nh NaOH, Ca(OH)2 hÆc c¸c muèi cã tÝnh baz¬ nh s«®a (cho − OH gi¸n tiÕp th«ng qua ph¶n øng thuû ph©n). Muèi cã tÝnh baz¬ lµ muèi cña kim lo¹i kiÒm hoÆc kiÒm thæ víi axit yÕu, phæ biÕn nhÊt lµ cacbonat, ®îc sö dông nhê kh¶ n¨ng thuû ph©n. Khi cho s«®a vµo níc ta nã sÏ ph©n li theo ph¬ng tr×nh sau: − − Na2CO3 + 2H2O → 2Na+ + CO32 + 2H+ + 2OH − Do Na2CO3 ph©n li hoµn toµn; H 2O kÐm ph©n li vµ (2H + + CO32 ) t¹o thµnh H2CO3 còng kÐm ph©n li nªn ph¶n øng trªn ®óng h¬n lµ viÕt d íi d¹ng: − 2Na+ + CO32– + 2H2O → 2Na+ + 2OH + H2CO3 (4.6) Bá qua 2Na+ ë hai vÕ, lu ý K ph©n li cña H2CO3 ta cã ph¬ng tr×nh d¹ng ion: − − CO32– + H2O → OH + HCO3 (4.7) − Nh vËy trong níc cã d ion OH nghÜa lµ dung dÞch cã tÝnh kiÒm. Cã thÓ trung hoµ b»ng nhiÒu c¸ch. • NÕu lµ níc th¶i cã tÝnh axit cã thÓ dïng dßng n íc th¶i cã tÝnh kiÒm (nÕu nhµ m¸y cã) trung hoµ dßng th¶i cã tÝnh axit. • NÕu lµ níc axit cã thÓ cho ch¶y qua líp ®· v«i hay ®olomit, tr êng hîp nµy níc kh«ng ®îc chøa c¸c ion cã kh¶ n¨ng t¹o hîp chÊt kÕt tña b¸m trªn bÒ / 17 storage/tailieu/files/source/2013/20130404/hoangtalo92/p_2_ch_1_tien_xu_ly_ch_2_trung_hoa_ch_3_ket _tua_26_09_11_6492.doc
mÆt vËt liÖu trung hoµ, c¶n trë ph¶n øng gi÷a CaCO 3 víi H+. C¸c hîp chÊt kÕt tña víi Ca2+ cã thÓ lµ CaF2, CaSO4 ... • Cã thÓ dïng c¸c hîp chÊt Ca, ®olomit d íi d¹ng huyÒn phï lµm t¸c nh©n trung hoµ níc cã tÝnh axit. • Trêng hîp cuèi cïng míi dïng c¸c ho¸ chÊt ®¾t tiÒn kh¸c nh NaOH, so®a nh trong b¶ng 4.1. 4.2.2 Xö lÝ níc cã tÝnh baz¬ − Ngîc l¹i trêng hîp trªn ph¶i dïng axit ®Ó h¹ pH tøc gi¶m nång ®é OH . Khi pH trªn 8,5 thêng ph¶i h¹ pH b»ng c¸ch thªm c¸c t¸c nh©n cã tÝnh axit, vÝ dô h¹ pH níc th¶i sau c«ng ®o¹n v«i ho¸ ®Ó xö lÝ phèt pho. C¸c ph¬ng ph¸p thêng ¸p dông lµ: • Cacbonic ho¸ nÕu cã nguån CO2 c«ng nghiÖp, ViÖt Nam hÇu nh cha ¸p dông kÜ thuËt nµy. • Dïng c¸c axit c«ng nghiÖp nh H2SO4, HCl, HNO3. Lo¹i axit ®îc lùa chän trªn c¬ së gi¸ thµnh, trong ®ã axit nitric lµ ®¾t nhÊt. Riªng tr êng hîp sö dông axit nitric cÇn lu ý thªm tiªu chuÈn hµm lîng nitrat trong níc s¶n phÈm. TÝnh lîng axit ®Ó trung hoµ b»ng lÝ thuyÕt rÊt khã chÝnh x¸c v× tÝnh ®Öm cña níc chøa bicarbonat (®é kiÒm), h¬n n÷a kh«ng cã mèi t ¬ng quan chÆt chÏ gi÷a ®é kiÒm vµ gi¸ trÞ pH. Con ® êng tèt nhÊt ®Ó ®Þnh l îng chÝnh x¸c lîng axit, baz¬ cÇn trung hoµ hoÆc hiÖu chØnh pH lµ ph ¬ng ph¸p chuÈn ®é tíi pH cÇn thiÕt [4]. Nh÷ng con sè sau mang tÝnh ®Þnh híng nÕu dïng axit quy vÒ 100%: §Ó trung hoµ 1,0 mg/L ®é kiÒm (tÝnh theo CaCO 3) cÇn 0,98 mg/L H2SO4; 0,73 mg/L HCl, 2*0,63 mg/L HNO3. V× axit th¬ng m¹i cã nång ®é rÊt kh¸c nhau nªn cÇn tÝnh to¸n l¹i trªn c¬ së nång ®é axit mua ® îc. Th«ng thêng axit H2SO4, HCl, HNO3 kÜ thuËt cã nång ®é 93÷ 94; 30÷ 31; 67% t¬ng øng. Tèt nhÊt cÇn x¸c ®Þnh l¹i nång ®é axit khi mua vÒ vµ mua ë c¸c nguån cung cÊp æn ®Þnh vµ tin cËy. Kh«ng nªn dïng c¸c lo¹i axit ®ãng chai lo¹i P hoÆc PA v× gi¸ thµnh rÊt cao. Nång ®é axit cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng ph ¬ng ph¸p chuÈn ®é tiªu chuÈn hoÆc th«ng qua c¸c b¶ng tra cøu khèi lîng riªng, tÝnh chuyÓn ®æi khi biÕt khèi l îng riªng. 2.2.3 C¸c lo¹i axit, baz¬ phæ biÕn 1. Axit sulphuric Axit sulphuric c«ng nghiÖp th êng ®îc b¸n díi d¹ng dung dÞch 93÷ 94 hoÆc 97- 98% (d = 1,83-1,84). Nång ®é axit cßn ® îc thÓ hiÖn díi d¹ng ®é B«me (o B), axit nãi trªn lµ axit 66o B. §Ó tra cøu c¸c tÝnh chÊt ho¸ - lÝ cña c¸c dung dÞch axit cã thÓ sö dông c¸c d¹ng sæ tay ho¸ häc kh¸c nhau hoÆc tra trong internet, ®Þa chØ http://www.gooogle.com. Axit sulphuric ®Ëm ®Æc lµ chÊt láng cã ®é nhít cao (0,0267 N.s/m 2, 10o C), rÊt h¸o níc, cã thÓ g©y báng da, ®Æc biÖt nguy hiÓm ®èi víi niªm m¹c m¾t. Khi sö dông axit cÇn pha lo·ng b»ng n íc s¹ch. Khi pha lo·ng víi níc dung dÞch ph¸t nhiÖt rÊt m¹nh, cã thÓ s«i vµ b¾n ra xung quanh g©y ¨n mßn nhµ x ëng thiÕt bÞ, g©y báng cho ngêi. V× vËy cÇn pha tõ tõ axit vµo níc, do tû khèi cao h¬n níc axit / 18 storage/tailieu/files/source/2013/20130404/hoangtalo92/p_2_ch_1_tien_xu_ly_ch_2_trung_hoa_ch_3_ket _tua_26_09_11_6492.doc
ch×m nhanh xuèng díi ®¸y bån pha; cÇn khÊy tèt khi pha ®Ó tr¸nh tÝch nhiÖt côc bé g©y næ, b¾n lung tung, g©y h¹i khã kiÓm so¸t. Axit sulphuric lo·ng lµ mét axit m¹nh, ph©n li 100%. Axit ®Æc nh trªn kh«ng ¨n mßn s¾t, nhng nÕu pha lo·ng sÏ ¨n mßn s¾t rÊt nhanh. V× vËy rÊt Ýt khi ng êi ta chøa axit ®Æc l©u trong bån s¾t (trõ ë nhµ m¸y vµ khi vËn chuyÓn khèi lîng lín, thêng dïng c¸c bån, can nhùa khi ph©n phèi. Khi sang can tõ bån lín cÇn dïng b¬m axit hoÆc ¸p dông nguyªn lÝ tù ch¶y, cÇn hÕt søc lu ý tr¸nh ®Ó da tiÕp xóc trùc tiÕp, ®eo kÝnh phßng hé b¶o vÖ m¾t. NÕu bÞ axit b¾n vµo ng êi cÇn röa nhanh b»ng dßng n íc s¹ch cµng m¹nh cµng tèt, sau ®ã cã thÓ dïng dung dÞch s«®a lo·ng cã tÝnh kiÒm nhÑ röa chç bÞ d©y, röa l¹i b»ng níc s¹ch. NÕu bÞ b¾n vµo m¾t ph¶i xèi nhanh b»ng l îng lín níc s¹ch råi ®i cÊp cøu bÖnh viÖn gÇn nhÊt. ë ViÖt Nam axit sulphuric ®îc s¶n xuÊt ë C«ng ty super phètph¸t L©m Thao, C«ng ty ho¸ chÊt c¬ b¶n miÒn Nam. 2. Axit clohy®ric Axit clohy®ric thêng cã ®é B«me lµ 20-22o B. ë B¾c ViÖt Nam cã hai nguån: C«ng ty ho¸ chÊt ViÖt Tr× vµ C«ng ty giÊy B·i B»ng; ë phÝa Nam cã C«ng ty ho¸ chÊt c¬ b¶n miÒn Nam s¶n xuÊt. Axit ViÖt Nam cã nång ®é ®¨ng kÝ lµ 30-31% khèi lîng, d = 1,05-1,10. Axit cã thÓ ®ùng l©u dµi trong c¸c bån can PVC, compozit. Axit clohy®ric lµ mét axit m¹nh, ph©n li 100%. Axit clohy®ric kh«ng g©y báng nh axit sulphuric nhng rÊt dÔ bay h¬i, g©y ®éc ® - êng h« hÊp vµ ¨n mßn thiÕt bÞ rÊt m¹nh. Khi pha lo·ng tÝnh bay h¬i gi¶m m¹nh, an toµn h¬n. Pha axit clohy®ric kh«ng g©y næ nh axit sulphuric. 3. V«i V«i ®îc s¶n xuÊt tõ ®¸ v«i b»ng c¸ch nung ë nhiÖt ®é gÇn 1000 oC, ph¬ng tr×nh cña ph¶n øng nh sau: CaCO3 → CaO + CO2↑ (2.8) S¶n phÈm r¾n thu ®îc cã mµu tr¾ng gäi lµ v«i sèng, hµm lîng CaO trong s¶n phÈm phô thuéc vµo chÊt l îng ®¸ v«i nguyªn liÖu, th êng ë møc 92-98%. V«i sèng hót Èm m¹nh, ®Ó sö dông nh t¸c nh©n trung hoµ cÇn cho ph¶n øng víi n íc, qu¸ tr×nh nµy trong thùc tÕ gäi lµ t«i v«i, s¶n phÈm gäi lµ v«i t«i: CaO + H2O → Ca(OH)2 + Q (2.9) §©y lµ ph¶n øng to¶ nhiÖt (Q) m¹nh, Q lín tíi 1 MJ/mol CaO nªn hçn hîp ph¶n øng s«i rÊt m¹nh nªn khi thao t¸c ph¶i chó ý phßng ngõa. Ngoµi ra, ph¶n øng ph¶i ® îc tiÕn hµnh trong ®iÒu kiÖn d níc ®Ó tr¸nh hiÖn tîng vãn côc hay lµ “khª” hoÆc “sèng”, CaO ph¶n øng kh«ng hoµn toµn. S¶n phÈm thu ®îc lµ hy®roxit canxi ë d¹ng bét nh·o. Do ®é tan cña v«i thÊp (trong kho¶ng 20÷ 30 oC, ®é tan cña Ca(OH)2 b»ng 1,65÷ 1,53 g/L) nªn v«i thêng ®îc sö dông díi d¹ng huyÒn phï Ca(OH)2, ®Þnh lîng b»ng b¬m tù ®éng hoÆc th«ng qua hÖ kiÓm so¸t pH tù ®éng. ë ViÖt Nam v«i thêng cã trªn thÞ trêng díi d¹ng v«i sèng, do c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®¬n gi¶n, nhu cÇu kh¸ lín nªn cã kh¸ nhiÒu c¬ së s¶n xuÊt ®Ó phôc vô c«ng nghiÖp s¶n xuÊt bét nhÑ – CaCO3, ë quy m« nhá v«i sèng ®îc s¶n xuÊt chñ yÕu ®Ó phôc vô x©y dùng. / 19 storage/tailieu/files/source/2013/20130404/hoangtalo92/p_2_ch_1_tien_xu_ly_ch_2_trung_hoa_ch_3_ket _tua_26_09_11_6492.doc
Sö dông v«i ®Ó hiÖu chØnh pH cã chi phÝ ho¸ chÊt thÊp nhÊt, cã kh¶ n¨ng kÕt hîp xö lÝ ®é cøng b»ng ph ¬ng ph¸p ho¸ häc (xem ch¬ng ... KÕt tña ho¸ häc ). Nh- îc ®iÓm lín khi sö dông v«i lµ c«ng t¸c chuÈn bÞ kh¸ cång kÒnh, cÇn cã thiÕt bÞ t«i v«i, bån bÓ chuÈn bÞ huyÒn phï (cã khuÊy), c¬ cÊu läc, thiÕt bÞ ®Þnh l - îng .... Khi sö dông huyÒn phï v«i hÖ thèng ® êng dÉn hay bÞ t¾c do cÆn v«i l¾ng ®äng trªn c¸c thiÕt bÞ, kÓ c¶ trªn ®Çu ®o pH cña hÖ kiÓm so¸t pH tù ®éng g©y sai sè. Ngoµi ra sö dông v«i dÉn tíi sù gia t¨ng ®¸ng kÓ l îng bïn th¶i. 4. S«®a - Na2CO3.xH2O (x = 0÷ 10) S«®a lµ tªn thêng gäi cña natri cacbonat, hiÖn nay ViÖt Nam ®ang trong giai ®o¹n chuÈn bÞ dù ¸n, cha s¶n xuÊt c«ng nghiÖp. S«®a c«ng nghiÖp cã c«ng thøc Na2CO3.xH2O, lîng níc trong s¶n phÈm phô thuéc nhµ s¶n xuÊt, x thêng gÆp 4 gi¸ trÞ: 0, 1, 7 vµ 10. So víi v«i, s«®a tan trong níc tèt h¬n nhiÒu: ë 30 oC ®é tan tÝnh theo Na2CO3.H2O lµ 505 g/1 lÝt níc, ®é tan gi¶m nhÑ theo nhiÖt ®é. Na 2CO3.H2O thêng chøa 85,48% Na2CO3 vµ 14,52% H2O. Ngoµi kh¶ n¨ng t¨ng pH s«®a cßn lµ t¸c nh©n xö lÝ ®é cøng. S«®a cã u ®iÓm lµ lµm t¨ng pH kh«ng ®ét ngét nhê tÝnh ®Öm cña hÖ cacbonat. 5. Xót - NaOH Xót thêng ®îc s¶n xuÊt vµ b¸n díi d¹ng r¾n gÇn 100% hoÆc dung dÞch trªn 30%. ViÖt Nam cha s¶n xuÊt xót r¾n nªn chØ cã c¸c lo¹i xót láng, xót r¾n th êng nhËp cña Trung Quèc. Còng nh s«®a, xót tan rÊt tèt trong n íc, kh«ng vÊp ph¶i nh÷ng nhîc ®iÓm nh cña v«i nh kh¶ n¨ng g©y cÆn. Tuy nhiªn sö dông NaOH cÇn l u ý tÝnh ¨n da m¹nh cña dÞch kiÒm, tÝnh baz¬ rÊt m¹nh cña NaOH lµm cho viÖc sö dông dung dÞch NaOH ®Ó hiÖu chØnh pH sÏ khã h¬n s«®a, nhÊt lµ khi cÇn hiÖu chØnh chÝnh x¸c, dÔ g©y qu¸ liÒu. Xót lµ kiÒm m¹nh nªn nã ¨n da, ngoµi ra nã ph¸ huû nhanh c¸c ®å ®ùng cã gèc este b»ng ph¶n øng xµ phßng ho¸ nªn kh«ng dïng bån compozit (mÆc dï ®ùng axit rÊt tèt) ®Ó chøa ®ông l©u ®îc. §Þnh lîng xót vµo hÖ ph¶n øng còng nh c¸c ho¸ chÊt ®· nªu tèt nhÊt lµ dïng b¬m ®Þnh lîng. §èi víi mét hÖ xö lÝ dïng ho¸ chÊt bÊt k×, khi sö dông ho¸ chÊt cÇn quan t©m ®Õn lîng ho¸ chÊt tiªu thô trong mét ®¬n vÞ thêi gian, tÝnh chÊt cña ho¸ chÊt sö dông (nång ®é, ®é tan, ®é nhít, ¸p suÊt h¬i, hiÖu øng nhiÖt khi hoµ tan, nhiÖt ®é s«i, ®«ng ®Æc) tõ ®ã tÝnh ra nång ®é dung dÞch sÏ cÊp vµo hÖ, chän hÖ cÊp ®Þnh lîng ho¸ chÊt phï hîp (c¸c lo¹i b¬m, thiÕt bÞ ®Þnh l îng). Tõ tÝnh chÊt ho¸ häc, nhÊt lµ tÝnh ¨n mßn chän vËt liÖu van, èng, bån, b¬m cho phï hîp. 2.3 T¸c h¹i cña pH qu¸ cao hoÆc qu¸ thÊp vµ §é æn ®Þnh cña níc Níc nÕu cã tÝnh axit (pH < 6) hoÆc kiÒm (pH > 9) th× cã h¹i kh«ng nh÷ng ®èi víi hÖ thu gom, hÖ xö lý mµ cßn c¶ ®èi víi m«i tr êng nhËn níc vµ ngêi sö dông. §Æc biÖt níc sÏ cã tÝnh kh«ng æn ®Þnh. NÕu níc hay khÝ cã tÝnh qu¸ axit hoÆc baz¬ chóng ®Òu g©y ra nh÷ng hËu qu¶ kh«ng mong muèn nh sau: • G©y ¨n mßn ®êng èng, thiÕt bÞ tõ nguån n íc tíi nhµ m¸y xö lÝ vµ toµn bé hÖ ph©n phèi cho tíi ngêi sö dông (nhÊt lµ tÝnh axit); tÝnh kiÒm th× cã h¹i ®èi víi vËt liÖu gèc polyeste. / 20 storage/tailieu/files/source/2013/20130404/hoangtalo92/p_2_ch_1_tien_xu_ly_ch_2_trung_hoa_ch_3_ket _tua_26_09_11_6492.doc