TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO HỘ LAO ĐỘNG #" MÔN HỌC QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI GIẢNG VIÊN: ThS. PHẠM ANH ĐỨC 4/17/2010 1 QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ NƢỚC VÀ NƢỚC THẢI Phạm Anh Đức Khoa Môi trƣờng và BJLĐ Đại học Tôn Đức Thắng QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ NƢỚC VÀ NƢỚC THẢI Lê Văn Cát. 2002. Hấp phụ và Trao đổi Ion trong Kỹ thuật Xử lý nước và Nước thải. NXB Thống kê. Hà Nội. Nguyễn Văn Lua. 2005. Quá trình và Thiết bị Công nghệ Hóa học và Thực phẩm – Tập 1: Khuấy và Lắng lọc. NXB Đại học Quốc gia Tp.HCM. Tp.HCM. QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ NƢỚC VÀ NƢỚC THẢI Phạm Anh Đức. 2008. Bài giảng Quá trình Công nghệ nước và Nước thải. Đại học Tôn Đức Thắng. Tp.HCM T. H. Dũng, N. V. Lục, V. B. Minh, H. M. Nam. 2005. Quá trình và Thiết bị Công nghệ Hóa học và Thực phẩm – Tập 2: Phân riêng bằng Khí động, Lực ly tâm, Bơm quạt, Máy nén, Tính hệ thống Đường ống. NXB Đại học Quốc gia Tp.HCM. Tp.HCM. QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ NƢỚC VÀ NƢỚC THẢI Trung tâm Đào tạo Ngành nƣớc và Môi trƣờng. 1999. Sổ tay Xử lý nước – Tập 1. NXB Xây dựng. Hà Nội. Trung tâm Đào tạo Ngành nƣớc và Môi trƣờng. 2008. Sổ tay Xử lý nước – Tập 2. NXB Xây dựng. Hà Nội. 4/17/2010 2 Chƣơng 1. QUÁ TRÌNH KEO TỤ - TẠO BÔNG 1.1. KHÁI QUÁT CHUNG 1.2. CÁC CHẤT PHẢN ỨNG 1.3. KẾT BÔNG TIẾP XÚC VỚI BÙN 1.1. KHÁI QUÁT CHUNG 1.1.1. Huyền phù và chất keo 1.1.2. Loại bỏ huyền phù dạng keo 1.1.3. Các giai ạn keo tụ 1.1.4. Chất làm keo tụ 1.1.5. Chất làm kết bông 1.1.1. Huyền phù và chất keo Định nghĩa Nƣớc chứa nhiều hợp chấƣợc chia làm 3 loại: Chất huyền phù lơ lửng (MES): Các chất này có nguồn gốc vô cơ hay hữu cơ. Chất keo (< 1 m): Nguồn gốc nhƣ trên, nhƣng có kích thƣớc nhỏ hơn mà quá trình lắng hết sức chậm. Chất hòa tan (nhỏ hơn vài nm): Nói chung, chúng là các cation và anion, và một phần chất hữu cơ dạng hòa tan và các khí nhƣ O 2 , CO 2 , H 2 S 1.1.2. Loại bỏ huyền phù dạng keo Tính ổn ịnh của huyền phù dạng keo  Tính cần thiết của keo tụ Lý thuyết lớp kép Thế  Zeta 4/17/2010 3 ạn keo tụ Sự keo tụ Tầm quan trọng của gradient tốc ộ Thời gian keo tụ và kết bông 1.1.4. Chất làm keo tụ ện tích âm bề mặt của chất keo thực hiện bằng cách cho thêm cation vào trƣờng hợp làm keo tụ khoáng chất. Sự keo tụ càng hiệu quả hơn khi hóa trị của cation càng cao (lý thuyết Schulze Hardy: một ion hóa trị 3 có tác dụng gấp 10 lần một ion hóa trị 2). Lựa chọn chấụ phải chú ý tới tính ộc hại của chấọn và giá thành. Nhƣ muối của sắt và nhôm hóa trị ƣợc sử dụng trong tất cả các xử lý keo tụ nƣớc. 1.1.5. Chất làm kết bông Các polymer vô cơ (silic hoạt tính) và polymer tự nhiên. Nhƣng sự xuất hiện của các polymer tổng hợp rất phong phú làm phát triển  kể sự hoàn thiện của các chất tạo kết bông. Tỷ lệ xử lý hữu ích  ƣợc xác ịnh nhƣ ở keo tụ. Thời gian giữa lúc cho thêm chất làm keo tụ và kết bông phải tôn trọng hàng ầu. Thực vậy, một chất làm kết bông chỉ có hiệu quả khi pha keo tụ kết thúc. 1.1.5. Chất làm kết bông Thời gian này phụ thuộc vào bản chất của keo, và nhiệt ộ của nƣớc tự nhiên. Tham số chính cần phải xem xét là kích thƣớc, sự liên kết của các cục vón và tốc ộ lắng. Sử dụng chất làm kết bông tổng hợp thƣờng ƣa tới lƣợng bùn nhỏ. Phối hợp các phƣơng pháp tách hiện ại có thể sản sinh ra bùn ặc có khả  xử lý trực tiếp qua các phân xƣởng làm khô bùn. 4/17/2010 4 1.2. CÁC CHẤT PHẢN ỨNG 1.2.1. Chất làm keo tụ vô cơ 1.2.2. Chất phụ gia kết bông tự nhiên 1.2.3. Các chất keo tụ hữu cơ tổng hợp 1.2.4. Chất kết bông tổng hợp 1.2.1. Chất làm keo tụ vô cơ Muối nhôm Polymer nhôm Muối sắt Các chất làm keo tụ vô cơ khác 1.2.2. Chất phụ gia kếtự nhiên Chất kết bông vô cơ Chất kết bông hữu cơ (polymer tự nhiên) 1.2.3. Các chất keo tụ hữu cơ tổng hợp  là các sản phẩm hữu cơ tổng hợp có khối lƣợng phân tử trung bình (10 4  10 5 ). Trong môi trƣờng nƣớc chúng chỉ có dạng lỏng. Chúng có thể sử dụng trực tiếp (không có trạm ều chế), thay thế toàn bộ hay từng phần chất  tụ vô cơ. Chúng bị thải sau khi hòa tan. 4/17/2010 5 1.2.3. Các chất keo tụ hữu cơ tổng hợp Sử dụng các chất  tụ hữu cơ làm giảm  kể thể tích bùn. Bùn lấy ra ặc hơn, nhƣng  dính hơn. Do vậy, ứng dụng của chúng không phải thích hợp cho bất  công trình nào. Chất kết bông hữu cơ chỉ làm thay ổi rất ít giá trị pH và  thêm rất ít ộ muối. 1.2.3. Các chất keo tụ hữu cơ tổng hợp Phân loại ực áp dụng Sự ồng vận với một số chất keo tụ vô cơ 1.2.4. Chất kết bông tổng hợp  là các ại phân tử nối dài các mắt xích thu ƣợc do kết hợp cac ơn phân tử tổng hợp, trong  một số tích ện hay nhóm khả  ion hóa. Chúng có khối lƣợng phân tử rất cao (10 6  10 7 ), cho phép ạt ƣợc hiệu quả lớn hơn rất nhiều so với polymer tự nhiên. 1.2.4. Chất kết bông tổng hợp Phân loại Sử dụng ực áp dụng 4/17/2010 6 1.3. KẾT BÔNG TIẾP XÚC VỚI BÙN Tự học Chƣơng 2. KẾT TỦA HÓA HỌC 2.1. LOẠI BỎ CALCIUM VÀ MAGNESIUM 2.2. KẾT TỦA (PRECIPITATION) SILIC 2.3. KẾT TỦA KIM LOẠI 2.4. CÁC LOẠI LIÊN KẾT 2.5. ỨC CHẾ KẾT TỦA 2.1. LOẠI BỎ CALCIUM VÀ MAGNESIUM 2.1.1. Các phƣơng pháp chính 2.1.2. Tính và kiểm tra kết tủa (thu ƣợc một TAC cực tiểu) 2.1.1. Các phƣơng pháp chính Cơ chế kết tủa Sử dụng carbonate natri Kết tủa bằng NaOH 4/17/2010 7 2.1.2. Tính và kiểm tra kết tủa (thu đƣợc một TAC cực tiểu) Liều lƣợng vôi Liều lƣợng carbonate natri Liều lƣợng NaOH 2.2. KẾT TỦA SILIC Loại bỏ silic bằng Mg II Loại bỏ silic bằng aluminate natri Loại bỏ silic bằng Chlorua sắt III Keo silic 2.3. KẾT TỦA KIM LOẠI ự kết tủa của kim loại hòa tan thƣờng gặp chủ yếu trong các chất thải của nhà máy xử lý bề mặt kim loại, sự ngâm chiết của công nghiệp thủy luyện kim, nƣớc làm sạốt than và lò thiêu rác sinh hoạt. 2.3. KẾT TỦA KIM LOẠI Phƣơng pháp thƣờng dùng nhất là làm kết tủa kim loại dƣới dạng hydroxide bằơn giản các chất thải acid. Giá trị pH kết tủa cựại của tất cả kim loại không trùng nhau, ta tìm một vùng tối ƣu của pH, giá trị từ 7  10,5 tùy theo giá trị cực tiểu cầể loại bỏ kim loạộc hại. 4/17/2010 8 2.3. KẾT TỦA KIM LOẠI Cùng kết tủa với carbonate dƣới dạng hydroxide carbonate ít hòa tan, mức loại bỏ có thể ƣợc cải thiệƣờng hợp của chì. Giá trị dƣ kim loạổi từ 0,1  2 mg/l tùy theo kim loại và không phụ thuộc vào hydroxide, chúng vẫn ở trạng thái keo phân tán tùy theo chất lƣợng kết bông và lắng. 2.3. KẾT TỦA KIM LOẠI Mứộ dƣ thừa kim loại (Cd, Ag, Hg) ở một số nƣớc rất nghiêm ngặt và giảm hàm lƣợng xuống nhỏ hơn 100 g/l. Sự kết tủa thực hiện dƣới dạng hợp chất chứa lƣu ất ít tan làm kết tủa các kim loại phức yếu (ammonia hoặc một số phức chất của hữu cơ) và trong vùng thu hẹp pH. 2.3. KẾT TỦA KIM LOẠI Kết tủa này nhậƣợc: - Từ Na 2 S và dƣới dạng keo sulfua yêu cầu phải có ồng thời hydroxide sắể kết bông. - Hoặc từ dẫn xuất của methanol hữu cơ làm kết bông dễ dàng hơn. Ở trạng thái trung gian, ta có thể tận dụng sự dƣ thừa của một loại cation kim loại: Fe 3+ hay Al 3+ cho phép hấp thụ (Cd, Se, ngay cả B, As) hay quay trở về phía trƣớc thành một chất oxy hóa mạể phá vỡ các phức mạnh nhƣ acid ethylen diamin acetic (EDTA). 2.4. CÁC LOẠI LIÊN KẾT Sulphate Florua Phosphate 4/17/2010 9 2.5. ỨC CHẾ KẾT TỦA Kết tủa hóa học có thể bị hãm lại bởi một số chất có sẵn trong nƣớc.  là sự ức chế tự nhiên, nó gây nhiều phiền phức ến kết tủa mong muốn. Ngƣợc lại, khi ta muốn tránh kết tủa thì sự ức chế này ƣợc tạo thành bằng cách cho thêm chất ức chế. 2.5. ỨC CHẾ KẾT TỦA 2.5.1. Ức chế tự nhiên 2.5.2. Ức chế sự phân tán 2.5.1. Ức chế tự nhiên Hợp chất vô cơ hay hữu cơ có mặồng thời có thể tạo nên các hợp chất hòa tan tƣơối với các ể kết tủa, hoặc phân tán các sản phẩm kết tủa, hạn chế chúng bằng cách làm chậm lại hay dịch chuyểộ hòa tan. 2.5.2. Ức chế sự phân tán Những tính chất chính Các hợp chất chính [...]... CÁC QUÁ TRÌNH TRUYỀN KHỐI Chƣơng 7 QUÁ TRÌNH TRUYỀN KHỐI 7.1 CÁC QUÁ TRÌNH TRUYỀN KHỐI 7.2 KHUẾCH TÁN PHÂN TỬ Quá trình truyền vật chất trên quy mô phân tử từ pha này sang pha khác khi hai pha tiếp xúc trực tiếp với nhau gọi là quá trình truyền khối hay là quá trình khuếch tán 7.3 HỆ SỐ TRUYỀN KHỐI 7.4 TRUYỀN KHỐI GIỮA HAI PHA 31 4/17/2010 7.1 CÁC QUÁ TRÌNH TRUYỀN KHỐI 7.1.1 Phân loại các quá trình. .. chọn nhƣ: tính đơn giản của quá trình, tài liệu, số liệu và kinh nghiệm cho thiết kế 7.1.3 Các phƣơng pháp thực hiện quá trình truyền khối 7.1.3.2 Quá trình gián đoạn (không ổn định) và quá trình ổn định Đặc trƣng của quá trình gián đoạn là nồng độ tại một điểm bất kz trong thiết bị thay đổi theo thời gian, điều này làm thay đổi các thông số vận hành thiết bị Đặc trƣng của quá trình ổn định là nồng độ... độ khác nhau thì quá trình đƣợc gọi là hấp phụ phân đoạn 7.1.1 Phân loại các quá trình truyền khối Sấy khô: Là quá trình tách nƣớc ra khỏi vật liệu ẩm, trong đó vật chất (hơi nƣớc) đi từ pha rắn vào pha khí Vd: Sấy thực phẩm Nếu quá trình diễn ra theo chiều ngƣợc lại gọi là giải hấp Vd: Lọc nƣớc bằng than hoạt tính 7.1.1 Phân loại các quá trình truyền khối 7.1.1 Phân loại các quá trình truyền khối... nƣớc nóng) và các nhiễu loạn do dao động của muối (nƣớc cửa sông, nƣớc thải công nghiệp) dùng để tính toán xác định kích thƣớc bể lắng (cũng nhƣ sử dụng) 1 Tự học 2 3 16 4/17/2010 Chƣơng 4 QUÁ TRÌNH TUYỂN NỔI 4.1 TÍNH NỔI VÀ TỐC ĐỘ DÂNG NƢỚC 4.1 TÍNH NỔI VÀ TỐC ĐỘ DÂNG NƢỚC 4.1.1 Khái quát 4.2 TUYỂN NỔI TỰ NHIÊN VÀ TUYỂN NỔI BỌT 4.1.2 Kích thƣớc và tốc độ các bọt khí 4.1.3 Sự móc nối hạt vào bọt khí... tạo nên từ pha hơi bằng quá trình ngƣng tụ Các cấu tử nhƣ vậy hiện diện trong cả hai pha nhƣng với tỷ lệ khác nhau do có độ bay hơi khác nhau Vd: chƣng cất rƣợu và nƣớc 7.1.1 Phân loại các quá trình truyền khối 7.1.1 Phân loại các quá trình truyền khối Hấp thu: Là quá trình hòa tan khí (hay hơi) vào chất lỏng, trong đó vật chất (một cấu tử hay một nhóm cấu tử) đi từ pha khí vào pha lỏng Nếu pha lỏng... Lỏng 7.1.1 Phân loại các quá trình truyền khối 7.1.2 Lựa chọn phƣơng pháp phân riêng 7.1.3 Các phƣơng pháp thực hiện quá trình truyền khối 7.1.4 Nguyên tắc thiết kế 7.1.5 Biểu diễn thành phần pha Chƣng cất: Là quá trình phân riêng các hỗn hợp lỏng thành các cấu tử riêng biệt, trong đó vật chất đi từ pha lỏng vào pha hơi và ngƣợc lại, pha hơi đƣợc tạo nên từ pha lỏng bằng quá trình bốc hơi ngƣợc lại... rắn vào pha lỏng Nếu quá trình xảy ra theo chiều ngƣợc lại thì gọi là hấp phụ trong chất lỏng 33 4/17/2010 7.1.1 Phân loại các quá trình truyền khối Trong các quá trình đƣợc đề cập ở trên, nói vật chất đi từ pha này sang pha khác chỉ là tƣơng đối, vì rằng trong cùng một lúc vật chất luôn di chuyển thuận nghịch chứ không phải theo một chiều, sở dĩ nói nhƣ vậy là căn cứ vào kết quả cuối cùng của quá trình. .. pháp cơ học và truyền khối đƣợc sử dụng, đặc biệt khi phƣơng pháp cơ học không triệt để, nhƣ tách dầu thực vật ra khỏi bã ta dùng trích ly chất rắn theo sau quá trình ép 7.1.1 Phân loại các quá trình truyền khối Trọng tâm của các quá trình phân riêng là tác nhân phân riêng Trong chƣng cất tác nhân phân riêng là nhiệt; trong trích ly là dung môi; trong hấp phụ là chất hấp phụ và trong quá trình phân... Giữa các quá trình truyền khối Ví dụ hỗn hợp khí oxygen và nitrogen có thể đƣợc tách ra bằng quá trình chƣng cất hay bằng quá trình hấp phụ chọn lựa trên than hoạt tính Dung dịch loãng acid acetic với nƣớc có thể đƣợc tách bằng phƣơng pháp chƣng cất hoặc bằng phƣơng pháp trích ly chất lỏng bằng một dung môi thích hợp 7.1.3 Các phƣơng pháp thực hiện quá trình truyền khối 7.1.3.1 Thu hồi dung chất và phân... tử thì quá trình đƣợc gọi là làm ẩm hoặc làm khô dòng khí tùy thuộc trên chiều di chuyển của nƣớc Vd: tách CO2, SO2, H2S bằng dung dịch kiềm KOH Ngƣợc lại nếu vật chất đi từ pha lỏng vào pha khí thì quá trình đƣợc gọi là nhả khí Sự khác biệt chủ yếu là do chiều di chuyển của vật chất 32 4/17/2010 7.1.1 Phân loại các quá trình truyền khối 7.1.1.2 Khí – Rắn Hấp phụ: Là quá trình hút khí (hơi) vào chất . nghệ Hóa học và Thực phẩm – Tập 1: Khuấy và Lắng lọc. NXB Đại học Quốc gia Tp.HCM. Tp.HCM. QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ NƢỚC VÀ NƢỚC THẢI Phạm Anh Đức. 2008. Bài giảng Quá trình Công nghệ nước và Nước. TRƯỜNG VÀ BẢO HỘ LAO ĐỘNG #" MÔN HỌC QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI GIẢNG VIÊN: ThS. PHẠM ANH ĐỨC 4/17/2010 1 QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ NƢỚC VÀ NƢỚC THẢI Phạm Anh Đức Khoa Môi trƣờng và. Thắng QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ NƢỚC VÀ NƢỚC THẢI Lê Văn Cát. 2002. Hấp phụ và Trao đổi Ion trong Kỹ thuật Xử lý nước và Nước thải. NXB Thống kê. Hà Nội. Nguyễn Văn Lua. 2005. Quá trình và Thiết bị Công