Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 12 Bài 3 THÍ NGHIỆM LẮNG BÔNG CẶN 3.1 MỤC ĐÍCH. Ø Xác đònh tốc độ chảy tràn ở các hiệu quả lắng tổng cộng khác nhau. Ø Xác đònh thời gian lắng ở các hiệu quả lắng tổng cộng khác nhau. 3.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT. Lắng là quá trình tách khỏi nước cặn lơ lửng hoặc bông cặn hình thành trong giai đoạn keo tụ tạo bông. Trong công nghệ xử lý nước cấp quá trình lắng được ứng dụng : Ø Lắng cặn phù sa khi nước mặt có hàm lượng phù sa lớn và cặn lắng nước thô trước khi lọc có độ đục thấp. Ø Lắng bông cặn phèn /polyme trong công nghệ khử đục và màu nước mặt. Ø Lắng bông cặn vôi-manhê trong công nghệ khử cứng bằng hoá chất. Ø Lắng bông cặn sắt và mangan trong công nghệ khử sắt và mangan. Trong công xử lý nước thải quá trình lắng được ứng dụng : Ø Lắng cát, sạn, mảnh kim loại, htuỷ tinh, xương, hạt sét,… ở bể lắng cát. Ø Loại bỏ chất lơ lửng ở bể lắng đợt 1. Ø Lắng bùn hoạt tính hoặc màng vi sinh vật ở bể lắng đợt 2. Hai đại lượng quan trọng trong việc thiết kế bể lắng chính là tốc độ lắng và tốc độ chảy tràn. Để thiết kế một bể lắng lý tưởng, đầu tiên người ta xác đònh tốc độ lắng của hạt cần được loại và khi đó đặt tốc độ chảy tràn nhỏ hơn tốc độ lắng. Tính chất lắng của các hạt có thể chia thàng 3 dạnh như sau : Lắng dạng I: lắng các hạt rời rạc. Quá trình lắng được đặt trưng bởi các hạt lắng một cách rời rạc và ở tốc độ lắng không đổi. Các hạt lắng một cách riêng lẽ không có khả năng keo tụ, không dính bám vào nhau suốt quá trình lắng. Để có thể xác đònh tốc độ lắng ở dạng này có thể ứng dụng đònh luật cổ điển của Newton và Stoke trên hạt cặn. Tốc độ lắng ở dạng này hoàn toàn có thể tính toán được. Lắng dạng II: lắng bông cặn. Quá trình lắng được đặt trưng bởi các hạt ( bông cặn) kết dính với nhau trong suốt quá trình lắng. Do quá trình bông cặn xảy ra trên các bông cặn tăng dần kích thước và tốc độ lắng tăng. Không có một công thức toán học thích hợp nào để biểu thò giá trò này. Vì vậy để có các thông số thiết kế về bể lắng dạng này, người ta thí nghiệm xác đònh tốc độ chảy tràn và thời gian lắng ở hiệu quả khử bông cặn cho trước từ cột lắng thí nghiệm, từ đó nhân với hệ số quy mô ta có tốc độ chảy tràn và thời gian lắng thiết kế. Lắng dạng III: lắng cản trở. Quá trình lắng được đặt trưng bởi các hạt cặn có nồng độ cao (> 1000mg/l). Các hạt cặn có khuynh hướng duy trì vò trí không đổi với các vò trí khác, khi đó cả khối hạt như là một thể thống nhất lắng xuống với vận tốc không đổi. Lắng dạng này thướng thấy ở bể nén bùn. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 13 V VI V 1 2 3 4 5 III 6 7 VII II 8 9 10 3.3. MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM 3.4 CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH. ü Chuẩn bò thùng chứa nước thải và khuấy trộn đều nước thải. ü Chuẩn bò cột lắng hình hộp ü Bơm nước thô vào cột lắng : V ü Để lắng 1 phút. Lấy mẫu nước kiểm tra độ đục (SS) ở các độ sâu khác nhau ứng với thời điểm khác nhau (5, 10, 15, 20, 40, 60, 90 phút, cho đến khi SS = 0) ở các độ sâu khác nhau: 1.8, 1.4, 1.0, 0.6, 0.4 m ü Sau khi đo độ đục ta tính toán hiệu quả lắng theo công thức sau: R% =( 1 - C 1 / C 0 ) x 100%. Ø R% : hiệu quả ở một chiều sâu tương ứng với một thời gian lắng%. Ø C 1 : hàm lượng SS ở thời gian t ở độ sâu h, mg/L. Ø C 0 : hàm lượng SS ban đầu, mg/L. Lập bảng kết quả đo SS Cao độ (m) Co (mg/l) 5 (phút) 10 15 20 40 60 90 0.2 0.6 1.0 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 14 1.4 1.8 Lập bảng hiệu quả sau khi lắng tính ra % (R) Cao độ (m) 5 (phút) 10 15 20 40 60 90 0.2 0.6 1.0 1.4 1.8 3.5 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Dựng đồ thò với trục hoành biểu thò thời gian lấy mẫu, trục tung biểu thò chiều sâu. Vẽ biểu đồ hiệu quả lắng. Nội suy các đường cong hiệu quả lắng bằng cách nối các điểm có cùng hiệu quả lắng như mô hình gợi ý sau: 2.0 m 1.8 m 1.6 m 1.4m 1.2 m 1.0 m 0.8 m 0.6 m 0.4 m 0.2 m 0.0 m 5. 10 15 20 40 60 90 10 Phu ùt Độ sâu (m) 25 35% 40% R a = 55% 80 95 100 H a H b H c H d H d t 2 = 30 t 1 = 18 t 3 = 37.5 t 4 = 50 t 5 = 62.5 t 6 = 82.5 t 7 = 100 2 1 ba HH H + = R b = 65% BIỂU ĐỒ HIỆU QUẢ LẮNG – NỘI SUY ĐƯỜNG CONG PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 15 0 20 40 60 80 100 00.020.040.060.080.10.12 Vận tốc lắng (vận tốc chảy tràn) (m/p) Hiệu quả lắng (% ) Đồ thò biểu diễn mối quan hệ giữa hiệu quả lắng và tốc độ chảy tràn Đồ thò biểu diễn mối quan hệ giữa hiệu quả lắng và thời gian lắng 0 20 40 60 80 100 020406080100 Thời gian lắng (phút) Hiệu quả lắng (%) Từ giao điểm giữa đường cong hiệu quả lắng và trục hoành, xác đònh tốc độ chảy trànV 0 = H / t i . Trong đó H là chiều sâu cột (2m), t i là thời gian lấy mẫu được xác đònh từ giao điểm đường cong hiệu quả lắng và trục hoành. Vẽ đường thắng đứng từ t i . chiều cao H 1 ,H 2 …. Tương ứng với các trung điểm đoạn thẳng giữa đường thẳng t i và các đường cong hiệu quả. Hiệu quả lắng tổng cộng ở thời gian t i được tính như sau: R Ti = R a + H 1 / H ( R b - R a ) + H 2 ( R c - R b ) + ……………… Từ các số liệu tính toán trên xây dựng biểu đồ hiệu quả lắng theo thời gian lưu nước và hiệu quả lắng theo tốc độ chảy tràn. Từ hai biểu đồ trên với hiệu quả lắng yêu cầu có thể xác đònh thời gian lưu nước và tốc độ chảy tràn thiết kế. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com . Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th. S. Lâm Vónh S n Trang 14 1.4 1.8 Lập bảng hiệu quả sau khi lắng tính ra % (R) Cao độ (m) 5 (phút) 10 15 20. kiểm tra độ đục (SS) ở các độ s u khác nhau ứng với th i điểm khác nhau (5 , 10, 15, 20, 40, 60, 90 phút, cho đến khi SS = 0) ở các độ s u khác nhau: 1.8, 1.4, 1.0, 0.6, 0.4 m ü Sau khi đo độ. hiệu quả lắng theo công th c sau: R% =( 1 - C 1 / C 0 ) x 100%. Ø R% : hiệu quả ở một chiều s u tương ứng với một th i gian lắng%. Ø C 1 : hàm lượng SS ở th i gian t ở độ s u h, mg/L. Ø