60 TRẦN THỊ KIM ANH HOÀNG THỊ TUYẾT NHUNG THỰC TẬP XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ******************* TS TRẦN THỊ KIM ANH TS HOÀNG THỊ TUYẾT NHUNG THỰC TẬP XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – NĂM 2020 THỰC TẬP XỬ LÝ NƯỚC CẤP TRẦN THỊ KIM ANH, HOÀNG THỊ TUYẾT NHUNG Chịu trách nhiệm xuất nội dung TS ĐỖ VĂN BIÊN Biên tập LÊ THỊ THU THẢO Sửa in PHAN KHƠI Trình bày bìa TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM Website: http://hcmute.edu.vn Đối tác liên kết – Tổ chức thảo chịu trách nhiệm tác quyền TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM Website: http://hcmute.edu.vn NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Phịng 501, Nhà Điều hành ĐHQG-HCM, phường Linh Trung, quận Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh ĐT: 028 6272 6361 - 028 6272 6390 E-mail: vnuhp@vnuhcm.edu.vn Website: www.vnuhcmpress.edu.vn VĂN PHÒNG NHÀ XUẤT BẢN PHÒNG QUẢN LÝ DỰ ÁN VÀ PHÁT HÀNH Tòa nhà K-Trường Đại học Khoa học Xã hội & Nhân văn, số 10-12 Đinh Tiên Hồng, phường Bến Nghé, Quận 1, TP Hồ Chí Minh ĐT: 028 66817058 - 028 62726390 - 028 62726351 Website: www.vnuhcmpress.edu.vn Nhà xuất ĐHQG-HCM tác giả/ đối tác liên kết giữ quyền© Copyright © by VNU-HCM Press and author/ co-partnership All rights reserved ISBN: 978-604-73-7808-1 In 250 cuốn, khổ 16 x 24 cm, XNĐKXB số: 2564-2020/CXBIPH/1-56/ĐHQGTPHCM QĐXB số 126/QĐ-NXB ĐHQGTPHCM, cấp ngày 06/7/2020 In tại: Công ty TNHH In & Bao bì Hưng Phú Địa chỉ: 162A/1, KP1A, P An Phú, TX Thuận An, Bình Dương Nộp lưu chiểu: Quý III/2020 THỰC TẬP XỬ LÝ NƯỚC CẤP TRẦN THỊ KIM ANH, HOÀNG THỊ TUYẾT NHUNG Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM, NXB ĐHQG-HCM TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm bảo hộ Luật Xuất Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam Nghiêm cấm hình thức xuất bản, chụp, phát tán nội dung chưa có đồng ý Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Tác giả ĐỂ CÓ SÁCH HAY, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! LỜI NĨI ĐẦU Giáo trình Thực tập xử lý nước cấp dùng cho sinh viên ngành môi trường tìm hiểu phương pháp xử lý ô nhiễm nước mặt nước ngầm xử lý sắt, xử lý độ cứng nước ngầm, xử lý chất rắn lơ lửng nước mặt, xử lý chất ô nhiễm hữu nước, Từ đánh giá hiệu xử lý nước cấp thông qua nhiều phương pháp khác nhau, sinh viên mơi trường có nhìn tổng quan, thực tế phương pháp xử lý nước cấp hiệu phương pháp Ngoài ra, sinh viên trang bị kỹ thực hành phân tích đánh giá tiêu phân tích xử lý nước, phân tích đánh giá số liệu xây dựng phương trình động học cho q trình xử lý Từ đó, nắm quy luật cho phương pháp xử lý Sinh viên thực tập học phần trang bị đầy đủ kiến thức kỹ cho trình thực tập lĩnh vực xử lý nước cấp, để trở thành kỹ sư môi trường tương lai Các tác giả MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ ĐƠN VỊ MỞ ĐẦU 11 BÀI THỰC HÀNH SỐ KEO TỤ - TẠO BÔNG BẰNG PHÈN NHÔM 12 1.1 TỔNG QUAN 12 1.1.1 Trị số pH nƣớc 13 1.1.2 Lƣợng dùng chất keo tụ 13 1.1.3 Nhiệt độ nƣớc 14 1.1.4 Tốc độ hỗn hợp nƣớc với chất keo tụ 14 1.2 DỤNG CỤ - THIẾT BỊ 15 1.3 HÓA CHẤT 15 1.4 THỰC NGHIỆM 15 1.4.1 TN 1: Xác định giá trị pH tối ƣu 15 1.4.2 TN 2: Xác định liều lƣợng phèn tối ƣu 17 1.4.3 TN 3: S dụng m h nh keo tụ – tạo b ng – lắng 18 1.5 XỬ LÝ SỐ LIỆU 19 1.6 CÂU HỎI ÔN TẬP 19 1.7 BÁO CÁO KẾT QUẢ PHÂN TÍCH 19 BÀI THỰC HÀNH SỐ LẮNG BÔNG TỤ 20 2.1 TỔNG QUAN 20 2.1.1 Các khái niệm 20 2.1.2 Cách xác định hiệu lắng b ng tụ 21 2.2 DỤNG CỤ - THIẾT BỊ 22 2.3 HÓA CHẤT 22 2.4 THỰC NGHIỆM 23 2.4.1 Thiết lập thí nghiệm 23 2.4.2 Tiến hành thí nghiệm 24 2.5 XỬ LÝ SỐ LIỆU 24 2.6 CÂU HỎI ÔN TẬP 25 2.7 BÁO CÁO KẾT QUẢ PHÂN TÍCH 25 BÀI THỰC HÀNH SỐ HẤP PHỤ BẰNG THAN HOẠT TÍNH 26 3.1 TỔNG QUAN 26 3.1.1 Phƣơng tr nh Freundlich 26 3.1.2 Phƣơng tr nh Langmuir 27 3.1.3 Quá tr nh hấp phụ theo dạng mẻ 28 3.1.4 Quá tr nh hấp phụ dạng cột 28 3.2 DỤNG CỤ - THIẾT BỊ 29 3.4 THỰC NGHIỆM 29 3.4.1 TN 1: Xác định quan hệ nồng độ màu độ hấp thu 29 3.4.2 TN 2: Quá tr nh hấp phụ theo mẻ 30 3.4.3 TN 3: Hấp phụ dạng cột 31 3.5 XỬ LÝ SỐ LIỆU 32 3.6 CÂU HỎI ÔN TẬP 33 3.7 BÁO CÁO KẾT QUẢ PHÂN TÍCH 33 BÀI THỰC HÀNH SỐ LOẠI BỎ SẮT TRONG NƯỚC NGẦM 34 4.1 TỔNG QUAN 34 4.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỬ SẮT 35 4.2.1 Kh sắt phƣơng pháp làm thoáng 35 4.2.2 Kh sắt phƣơng pháp dùng hóa chất 37 4.3 DỤNG CỤ - THIẾT BỊ 38 4.4 HÓA CHẤT 38 4.5 PHÂN TÍCH SẮT 39 4.5.1 Lập đƣờng chuẩn 39 4.5.2 Sắt tổng cộng (TFe) 40 4.5.3 Sắt hai (Fe2+) 40 4.6 THỰC NGHIỆM 41 4.6.1 TN 1: Loại bỏ sắt phƣơng pháp thổi khí 41 4.6.2 TN 2: Loại bỏ sắt giàn mƣa 44 4.6.3 TN 3: Loại bỏ sắt phƣơng pháp hóa chất 44 4.7 XỬ LÝ SỐ LIỆU 45 4.8 CÂU HỎI ÔN TẬP 46 4.9 BÁO CÁO KẾT QUẢ PHÂN TÍCH 46 BÀI THỰC HÀNH SỐ KHỬ CỨNG BẰNG HÓA CHẤT 47 5.1 TỔNG QUAN 47 5.1.1 Kh cứng carbonate v i 48 5.1.2 Kh cứng non-carbonate v i sođa 48 5.1.3 Phƣơng pháp khuấy trộn 48 5.1.4 Phƣơng pháp bể phản ứng tầng s i (Pellet Reactor) 49 5.2 DỤNG CỤ - THIẾT BỊ 51 5.3 HÓA CHẤT 51 5.4 THỰC NGHIỆM 53 - Cho ml dung dịch NaOCl (0,2 g/L) vào cốc 0,5 L, khuấy trộn Lấy mẫu theo thời gian 30 phút, 1h, 2h, 3h - Đo pH, lượng Coliforms độ đục lại theo thời gian 7.4.2 TN 2: Khử trùng mơ hình - Chuẩn bị bồn chứa 20 L với độ đục 10 NTU, cho nước chảy vào mơ hình với lưu lượng 10 L/h, (V mơ hình = L) - Lấy mẫu sau thời gian 30 phút, 1h, đo lại pH, độ đục nồng độ Coliforms Nước vào Nước Hình 7.1: Mơ hình khử trùng hóa chất 7.4.3 TN 3: Khử trùng UV - Chuẩn bị bồn chứa 20 L với độ đục 10 NTU nồng độ Coliforms 108 CFU /100 mL, cho nước vào thiết bị UV với lưu lượng – 10 – 15 – 20 L/h - Lấy mẫu sau thời gian 1, 2, 5, 10, 15 30 phút, đo lại pH, độ đục nồng độ Coliforms Nước vào Nước Hình 7.2: Đèn UV dùng khử trùng 70 7.5 XỬ LÝ SỐ LIỆU - Xác định hiệu khử trùng phương pháp hóa học vật lý - So sánh hiệu phương pháp khử trùng - Vẽ đồ thị thề ảnh hưởng độ đục đến trình khử trùng 7.6 CÂU HỎI ÔN TẬP Câu 1: Cơ chế khử trùng hóa chất vật lý (UV) Câu 2: Thuận lợi khó khăn phương pháp khử trùng Câu 3: Độ đục ảnh hưởng đến trình khử trùng 7.7 BÁO CÁO KẾT QUẢ PHÂN TÍCH Sinh viên báo cáo kết sau buổi thí nghiệm theo mẫu BÁO CÁO (phần phụ lục) Sinh viên báo cáo tổng kết theo mẫu BÁO CÁO TỔNG KẾT (phần phụ lục) sau kết thúc môn học 71 PHỤ LỤC NHÓM: _ LỚP BÁO CÁO : NGÀY: _ BÀI THỰC HÀNH SỐ KEO TỤ TẠO BƠNG Thí nghiệm 1: Xác định giá trị pH tối ưu pH 0,4 0,5 0,6 H2SO4, mL NaOH, mL Độ hấp thu Thí nghiệm 2: Xác định liều lượng phèn tối ưu Lượng phèn, mL 0,1 0,2 0,3 Độ hấp thu Tính tốn kết quả: Tính tốn lượng hóa chất lưu lượng nước 60 L/h Lưu lượng acid/bazo = mL/phút Lưu lượng phèn = mL/phút Thí nghiệm 3: Vận hành mơ hình Thời gian, phút Độ hấp thu 72 30 40 50 60 NHÓM: LỚP BÁO CÁO : NGÀY : BÀI THỰC HÀNH SỐ LẮNG BƠNG TỤ Thí nghiệm 1: Xác định hiệu suất lắng tụ Chiều cao cột, m 0,5 1,0 1,5 2,0 Thời gian (phút) 10 15 Nồng độ SS, mg/L 30 60 90 120 Chiều cao cột, m 0,5 1,0 1,5 2,0 Thời gian (phút) 10 15 Hiệu suất lắng, % 30 60 90 120 73 NHÓM: _ LỚP BÁO CÁO : NGÀY: _ BÀI THỰC HÀNH SỐ HẤP PHỤ BẰNG THAN HOẠT TÍNH Thí nghiệm 1: Xác định quan hệ nồng độ màu độ hấp thu Nồng độ chất ô nhiễm C (mg/L) 10 Độ hấp thu A Thí nghiệm 2: Quá trình hấp phụ theo mẻ Cốc Khối lượng than (g) 0,2 0,4 0,6 Thời gian (phút) 10 Độ hấp thu, A 15 (do độ hấp thu A cách lấy 10 mL mẫu lọc, đo bước sóng  = … nm) 30 60 90 120 Kết chọn lượng than thời gian tối ưu: m = ,t= Độ hấp thu thí nghiệm đa bậc = Thí nghiệm 3: Hấp phụ dạng cột Thời gian, h Q = 0.5 L/h Q=1 L/h 74 0,5 1,5 NHÓM: _ LỚP BÁO CÁO : NGÀY: _ BÀI THỰC HÀNH SỐ KHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THỐNG VÀ HĨA CHẤT Phương trình đường chuẩn Nồng độ Fe, mg/L 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 Độ hấp thu A Thí nghiệm 1: Xác định giá trị pH tối ưu – Phương pháp sục khí pH = pH = pH = pH = V = lít V = lít V = lít V = lít NaOH 0,1N = NaOH 0,1N = NaOH 0,1N = NaOH 0,1N = Fe2+ ban đầu = Fe2+ ban đầu = Fe2+ ban đầu = Fe2+ ban đầu = TFe ban đầu = TFe ban đầu = TFe ban đầu = TFe ban đầu = Fe2+ sau NaOH = Fe2+ sau NaOH = Fe2+ sau NaOH = Fe2+ sau NaOH = TFe sau NaOH = TFe sau NaOH = TFe sau NaOH = TFe sau NaOH = Lấy mẫu kiểm tra sau 10 phút Fe2+ sau xử lý = Fe2+ sau xử lý = Fe2+ sau xử lý = Fe2+ sau xử lý = TFe sau xử lý = TFe sau xử lý = TFe sau xử lý = TFe sau xử lý = pH tối ưu = 75 Xác định thời gian tối ưu - Phương pháp sục khí pH tối ưu phút Sau 10 phút 20 phút 30 phút 40 phút châm NaOH pH NaOH, mL Fe2+ TFe Thời gian tối ưu = Xác định khả khử sắt phương pháp sục khí với hàm lượng sắt cao pH tối ưu Ban đầu Fe2+ = 60 mg/L V = L; pH tối ưu; thời gian tối ưu NaOH , mL Fe2+ TFe Thí nghiệm 2: Xác định khả khử sắt phương pháp làm thống mơ hình giàn mưa pH tối ưu Q= L/h; pH tối ưu = NaOH, mL Fe2+, mg/L TFe, mg/l 76 Ban đầu Fe2+ = 20 mg/L Thí nghiệm 3: Xác định lượng hóa chất để khử sắt với hàm lượng sắt cao pH tối ưu pH tối ưu pH tối ưu pH tối ưu V = lít V = lít V = lít V = lít NaOH = NaOH = NaOH = NaOH = TFe ban đầu = TFe ban đầu = TFe ban đầu = TFe ban đầu = KMnO4 = 10mL KMnO4 = 15 KMnO4 = 20 KMnO4 = 25 mL mL mL Khuấy mạnh phút, khuấy nhẹ (t -1) phút Lấy mẫu kiểm tra TFe sau xử lý = TFe sau xử lý = TFe sau xử lý = TFe sau xử lý = VKMnO4 tối ưu = 77 NHÓM: LỚP BÁO CÁO : NGÀY : BÀI THỰC HÀNH SỐ KHỬ CỨNG BẰNG HĨA CHẤT Thí nghiệm 1: Loại bỏ độ cứng hóa chất Tỉ lệ hóa chất Độ cứng tạm thời Lượng Ca(OH)2 1M Độ cứng vĩnh cữu Na2CO3 (mg) Độ kiềm, mg/L pH (trước/sau) Nồng độ Ca2+, mg/L Độ kiềm, mg/L pH (trước/sau) pH Độ đục, NTU Ca2+, mg/L pH 16 L/h Độ đục, NTU Ca2+, mg/l 78 1,5 Nồng độ Ca2+, mg/L Thí nghiệm 2: Mơ hình Pellet Reactor Lưu lượng nước = ……………………L/h Lưu lượng phèn = …………………… L/h Lưu Thời gian, lượng 30 60 phút nước L/h 1,2 90 120 150 180 NHÓM: LỚP BÁO CÁO : NGÀY : BÀI THỰC HÀNH SỐ KHỬ CỨNG BẰNG TRAO ĐỔI ION Thí nghiệm 1: Sử dụng nhựa cationit để làm mềm nước [Ca2+] , mg/L 20 40 60 80 100 30 45 [Ca2+] ban đầu, mg/L [Ca2+] sau xử lý, mg/L pH Thí nghiệm 2b: Theo mẻ Thời gian, phút 10 20 [Ca2+] sau xử lý, mg/L pH Thí nghiệm 2c: Theo cột Thời gian, phút 1,5 2,5 3,5 [Ca2+] sau xử lý, mg/L pH 79 NHÓM: LỚP BÁO CÁO : NGÀY : BÀI THỰC HÀNH SỐ KHỬ TRÙNG Thí nghiệm 1: Khử trùng mơ hình Thời gian pH Beaker Beaker Beaker 10 NTU 100 NTU 300 NTU Khuẩn lạc Độ đục, NTU pH Khuẩn Độ đục, Khuẩn Độ đục, pH NTU lạc NTU lạc 0p 30p 1h 2h 3h Thí nghiệm 2: Khử trùng mơ hình Lưu lượng nước = ……………………L/h Độ đục = ……………………NTU Nồng độ Coliforms = ……………………CFU/mL Thời gian, phút 10 15 30 pH Độ đục, NTU Nồng độ Coliforms 80 Thí nghiệm 3: Khử trùng UV Lưu lượng nước = L/h Độ đục = ……………………NTU Nồng độ Coliforms = ……………………CFU/mL Thời gian, phút 10 15 30 15 30 15 30 15 30 pH Độ đục, NTU Nồng độ Coliforms Lưu lượng nước = 10 L/h Độ đục = ……………………NTU Nồng độ Coliforms = ……………………CFU/mL Thời gian, phút 10 pH Độ đục, NTU Nồng độ Coliforms Lưu lượng nước = 15 L/h Độ đục = ……………………NTU Nồng độ Coliforms = ……………………CFU/mL Thời gian, phút 10 pH Độ đục, NTU Nồng độ Coliforms Lưu lượng nước = 20 L/h Độ đục = ……………………NTU Nồng độ Coliforms = ……………………CFU/mL Thời gian, phút 10 pH Độ đục, NTU Nồng độ Coliforms 81 PHỤ LỤC HƯỚNG DẪN BÁO CÁO TỔNG KẾT Dựa kết đạt trình thực hành, sinh viên cần báo chi tiết sau: 1.1 Giới thiệu chung (Sinh viên cần giới thiệu kiến thức tổng quan lý thuyết) 1.2 Thực hành (Sinh viên giới thiệu phương pháp tiến hành thí nghiệm vận hành mơ hình) 1.3 Kết (Kết phân tích cần trình bày rõ ràng đường chuẩn, tính tốn số liệu, vẽ đồ thị) Lưu ý: đồ thị vẽ đầy đủ theo yêu cầu phần xử lý số liệu 1.4 Nhận xét (Sinh viên đưa nhận xét hiệu xử lý Giải thích rõ chế, yếu tố ảnh hưởng đến kết quả) 1.5 Trả lời câu hỏi (Sinh viên trả lời câu hỏi ghi bài) Sau trình bày tất thí nghiệm, sinh viên cần có phần kết luận – kiến nghị để đưa kinh nghiệm học tập kiến thức ứng dụng 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Trịnh Xuân Lai Xử lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp NXB Xây Dựng Hà Nội, 2010 Nguyễn Thị Thu Thủy Xử lý nước cấp sinh hoạt công nghiệp NXB Khoa học Kỹ thuật, 2003 QCVN 01-1-2018/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước sử dụng cho mục đích sinh hoạt TCXDVN 33:2006 Cấp nước - Mạng lưới đường ống cơng trình, tiêu chuẩn thiết kế Tiếng Anh John C Crittenden, R Rhodes Trussell, David W Hand, Kerry J Howe and George Tchobanoglous MWH’s Water Treatment, Principles and Design, 3rd Edition, Jonh Wiley and Sons, 2012 Ronald L Droste, Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment, Jonh Wiley and Sons, 1997 83