Tài liệu Nghiên cứu xử lý nước cấp bằng công nghệ pac (powdered activated carbon) kết hợp lọc màng (tt)

1 NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC CẤP BẰNG CÔNG NGHỆ PAC KẾT HỢP LỌC MÀNG WATER TREATMENT STUDY BY COMBINATION OF PAC TECHNOLOGICAL AND MEMBRANE FILTRATION Tác giả : Nguyễn Tiến Văn Ngô Thị Hồng Vân Lớp : 09MT111 Trường : Đại Học Lạc Hồng Khoa : Công Nghệ Sinh Học Và Môi Trường ------------------------------------------------------------------------------------------------------TÓM TẮT Xã hội ngày một phát triển, chất lượng cuộc sống được nâng cao, nhu cầu sử dụng nước sạch của người dân ngày càng tăng. Nhưng thực tế cho thấy việc xử lý nước cấp còn tốn rất nhiều chi phí quy trình công nghệ phức tạp, hiệu quả xử lý chưa cao, biện pháp phổ biến đang được áp dụng hiện nay là sử dụng clo để khử trùng nước nhưng đó chưa thật sự là phương pháp an toàn và hiệu quả nhất. Việc nghiên cứu xử lý nước cấp bằng phương pháp PAC kết hợp lọc màng là một phương pháp mới đang được nghiên cứu trên nhiều nước. Với công nghệ xử lý nước cấp bằng phương pháp này đã cho thấy những ưu điểm nổi bật. Từ kết quả đạt được, nhóm nghiên cứu thấy rằng phương pháp này hoàn toàn khả quan. Đơn giản được quy trình xử lý nước truyền thống hiện nay đang áp dụng. Trong luận văn nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu với đối tượng là: chất keo tụ là phèn nhôm Al2(SO4)3 5%, vật liệu hấp phụ là than hoạt tính PAC, màng vi lọc MF để xử lý nước sông Đồng Nai thông qua các chỉ tiêu: pH, TSS, độ màu, BOD5, COD, E.Coli, Coliform… Sau khi vận hành mô hình các kết quả cho thấy:  E.Coli, độ màu và TSS được xử lý triệt để.  Hiệu suất xử lý BOD5: 92%.  Hiệu suất xử lý COD: 96.3%  Hiệu suất xử lý tổng coliform: 99.76% Với kết quả đạt được ở trên cho thấy “công nghệ xử lý nước cấp bằng phương pháp PAC kết hợp lọc màng” rất khả quan về các phương diện kỹ thuật, chi phí đầu tư, chi phí vận hành, mô hình sản xuất. Đảm bảo chất lượng nước cấp, an toàn sức khỏe, nâng cao chất lượng sống cho người dân. ABSTRACT The social is more developing, the quality of life is increased, Human‘s need of clean water is higher. In the other hand, the problem of supply water cost so much money cause of complex technical process. The effective is not good. The comment measure nowadays is using chlorine to sterilize water but this way is still not the best effective and safe methods. Research of supplying water by PAC methods combined filtration is a new method which is 2 researching in many countries. With this sterilize water Technique in this way brings outstanding advantages. From these results, Research Department sees that this method is perfectly positive. Additionally, it leans the traditional sterilize water that we are using. In research essay, team which researches this method use objects: the flocculation materials is aluminum Al2(SO4)3 5 percent, adsorption materials is adtivated carbon PAC, Microfiltration (commonly abbreviated to MF) to sterilize water of Dong Nai River through targets: PH, TSS, color, BOD5, COD, E.Coli, Coliform… After operation this scale, the results we received: - E.Coli, color and TSS are solved perfectly - BOD5‘s performance treatment: 92% - COD‘s performance treatment: 96.3% - Total Colifom‘s performance: 99.76% With these results we see that “The technique of solving supplying water by PAC methods combined filtration” is positive about technical aspect, investment cost, operation fee, production scale. Ensure quality of water supplying, healthy and enhance human life quality. 1. Đặt vấn đề Hiện nay, hơn 70% các nhà máy cấp nước ở Việt Nam sử dụng nước mặt là nguồn nước chính, phục vụ cho nhu cầu cấp nước sinh hoạt và sản xuất. Tuy nhiên, ở nhiều nơi, nguồn nước mặt lại là nơi tiếp nhận các loại chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp từ các khu đô thị, khu dân cư, nông thôn, các làng nghề sản xuất,... với nhiều loại chất ô nhiễm, làm cho nước có màu sắc và mùi, vị khó chịu, nguy hiểm cho sức khoẻ con người. Một số nhà máy nước đã có những biện pháp cố gắng giảm thiểu sự tồn tại của các hợp chất ô nhiễm trong nước sau xử lý và đảm bảo độ an toàn cho nước sinh hoạt, tuy nhiên còn thiếu những sơ sở khoa học chắc chắn, hiệu quả xử lý phần lớn chưa cao, còn nhiều vấn đề khó khăn trong giải pháp bố trí công trình và trong quản lý vận hành. Oxy hóa sơ bộ nước thô bằng Clo để giảm hàm lượng chất ô nhiễm trong nguồn nước là biện pháp đang được áp dụng phổ biến ở nhiều nhà máy nước tại Việt Nam do chi phí thấp, tận dụng được các công trình sẵn có. Tuy nhiên đây không phải là biện pháp hiệu quả cao để loại bỏ các hợp hất ô nhiễm, bởi có rất nhiều hợp chất gây ô nhiễm bền vững. Mặt khác, cũng như việc áp dụng phổ biến biện pháp khử trùng bằng Clo, các biện pháp này còn gây nguy hại đến sức khỏe con người. Với nghiên cứu xử lý nước cấp bằng phương pháp PAC kết hợp lọc màng có thể đem lại hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm trong nước đảm bảo chất lượng nước cấp, an toàn cho sức khỏe và nâng cao chất lượng cuộc sống, giảm thiểu chi phí xử lý góp phần tăng trưởng kinh tế xã hội đất nước. 3 2. MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Thành phần và tính chất nước mặt sử dụng nghiên cứu Bảng 2.1: Thành phần nước mặt nghiên cứu Đặc tính pH TSS Độ màu BOD5 COD Tổng số coliform Escherichia coli Hàm lượng amoni Nồng độ 6.5-8 40 56 5.5 - 6 68 mg/l Pt - Co mg/l mg/l 9.2×102 MPN/100ml 2 MPN/100ml 1.3×10 1.0 2.2. Nội dung thực hiện 2.2.1. Khảo sát quá trình keo tụ  Mô hình keo tụ gồm:  Máy khuấy từ  Becher 1000 ml Hình 2.1: Mô hình keo tụ  Các thí nghiệm khảo sát:     So sánh hiệu quả các loại phèn. Xác định giá trị pH tối ưu cho quá trình keo tụ Xác định liều lượng phèn tối ưu cho quá trình keo tụ Xác định vận tốc khuấy tối ưu cho quá trình keo tụ Đơn vị mg/l (nguồn: PTN khoa CNSH – MT) 4  Xác định thời gian khuấy tối ưu cho quá trình keo tụ  Xác định thời gian lắng tối ưu cho quá trình keo tụ 2.2.2. Khảo sát quá trình hấp phụ  Các thí nghiệm khảo sát:  Xác định giá trị pH tối ưu cho quá trình hấp phụ  Xác định liều lượng PAC tối ưu cho quá trình hấp phụ  Xác định thời gian khuấy tối ưu cho quá trình hấp phụ  Xác định thời gian lắng tối ưu cho qua trình hấp phụ 2.2.1. Mô hình PAC kết hợp lọc màng  Gồm:  Hai bình chứa có thể tích 10 lít và 25 lít  Một bể lắng có thể tích 10 lít  Một cột lọc có chiều dài 60 cm, đường kính Ø 90  Một máy khuấy xáo trộn  Một bơm chìm  Một dàn đỡ Bể phả n ứng Bể lắng Nước ra Hình 2.2: Mô hình PAC kết hợp lọc màng Sử dụng các thông số trong bảng 2.2 để tiến hành chạy mô hình PAC kết hợp lọc màng. Bảng:2.2: Thông số tiến hành chạy mô hình PAC kết hợp lọc màng Thông số Đơn vị Giá trị Liều lượng than g/L 0.5 Thời gian phản ứng phút 30 Thời gian lắng phút 20 Lưu lượng bơm qua cột lọc MF L/h 17 Nước sau quá trình xử lý sẽ được phân tích các chỉ tiêu theo quy chuẩn QCVN 02/BYT. 5 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1. Nghiên cứu xử lý kết hợp Tiến hành keo tụ với các điều kiện tối ưu. Nước sau khi keo tụ được sử dụng để chạy mô hình xử lý bằng phương pháp PAC kết hợp lọc màng. Điều kiện tiến hành chạy mô hình xử lý cho ở bảng 3.1. Bảng 3.1 : Thông số ban đầu tiến hành chạy mô hình Thông số pH Liều lượng than Thời gian khuấy Thời gian lưu Lưu lượng bơm qua cột lọc MF Đơn vị Giá trị g/L phút phút L/h 7 0.5 30 20 17 3.1.1. Xử lý BOD5 Sau khi tiến hành chạy mô hình phân tích, mẫu nước đầu vào và đầu ra thu được kết quả giá trị BOD5 ở bảng 3.2. Bảng 3.2: Bảng giá trị BOD5 trước và sau xử lý Tháng 7 8 9 10 Giá trị BOD5 chưa xử lý (mg/L) Giá trị BOD5 sau xử lý (mg/L) Min 4,6 4,8 4,7 5,8 Max 4,9 5,6 5,2 7,4 TB 4,7 5,0 4,9 6,8 Biểu đồ 3.1: Biểu đồ thể hiện giá trị BOD5 theo tháng của nước sông Đồng Nai chưa xử lý Min 0.5 0.4 0.3 0.4 Max 0.8 0.8 0.7 0.7 TB 0.65 0.6 0.5 0.55 QCVN 02/BYT - Biểu đồ 3.2 : Biểu đồ thể hiện giá trị BOD5 theo tháng của nước sông Đồng Nai sau xử lý bằng phương pháp PAC kết hợp lọc màng Kết quả biểu đồ 3.2 cho ta thấy được xử lý đáng kể so với giá trị BOD5 ban đầu. Với hiệu suất xử lý đạt 92%. 6 3.1.2. Xử lý COD Sau khi tiến hành chạy mô hình, phân tích mẫu nước đầu vào và đầu ra thu được kết quả giá trị COD ở bảng 3.3. Bảng 3.3: Bảng giá trị COD trước và sau xử lý Giá trị COD chưa xử lý (mg/L) Giá trị COD sau xử lý (mg/L) QCVN 02/BYT Tháng Min Max TB Min Max TB 7 64 68 66 3 4 3.5 8 67 69 68 2 4 3 9 66 70 68 2 5 3.5 10 65 69 67 2 3 2.5 - Biểu đồ 3.3: Biểu đồ thể hiện giá trị COD theo tháng của nước sông Đồng Nai chưa xử lý. Biểu đồ 3.4: Biểu đồ thể hiện giá trị COD theo tháng của nước sông Đồng Nai sau khi xử lý bằng phương pháp PAC kết hợp lọc màng Từ biểu đồ 3.4 thấy được xử lý nước cấp bắng phương pháp PAC kết hợp lọc màng đã giảm giá trị COD từ 80 mg/l xuống 7 mg/L (theo tháng 10). Hiệu suất đạt 96.3%. 3.1.3. Xử lý độ màu Sau khi tiến hành chạy mô hình, phân tích mẫu nước đầu vào và đầu ra thu được kết quả giá trị độ màu ở bảng 3.4. Bảng 3.4: Bảng độ giá trị màu trước và sau xử lý Độ màu chưa xử lý Độ màu sau xử lý QCVN (Pt Co) (Pt Co) 02/BYT Tháng Min Max TB Min Max TB 55 57 56 7 8 55 59 57 - - - 9 56 58 57 - - - 10 57 59 58 - - - - 7 Biểu đồ 3.5: Biểu đồ thể hiện độ màu theo tháng của nước sông Đồng Nai chưa xử lý. Sau khi chạy mô hình dựa vào kết quả từ bảng 3.4 nước sau khi xử lý độ màu đã được xử lý triệt để. 3.1.4. Xử lý TSS Sau khi tiến hành chạy mô hình, phân tích mẫu nước đầu vào và đầu ra thu được kết quả giá trị COD ở bảng 3.5. Bảng 3.5: Bảng giá trị TSS trước và sau xử lý Tháng Giá trị TSS chưa xử lý (mg/L) Giá trị TSS sau xử lý (mg/L) 7 Min 38.55 Max 42.45 TB 40.55 Min - Max - TB - 8 38.13 40.11 39.12 - - - 9 39.32 41.16 40.24 - - - 10 40.30 43.76 42.03 - - - QCVN 02/BYT - Biểu đồ 3.6: Biểu đồ thể hiện giá trị TSS theo tháng của nước sông Đồng Nai chưa xử lý. 8 Sau khi chạy mô hình dựa vào kết quả từ bảng 3.5 nước sau khi xử lý độ màu đã được xử lý triệt để. 3.1.5. Xử lý E.coli Sau khi tiến hành chạy mô hình, phân tích mẫu nước đầu vào và đầu ra thu được kết quả giá trị E.coli ở bảng 3.6. Bảng 3.6: Bảng giá trị E.coli trước và sau xử lý Tháng 7 8 9 10 Giá trị E.coli chưa xử lý (MPN/100ml) Min Max TB 2 2 0.9×10 1.5×10 1.2×102 1×102 1.3×102 1.15×102 0.8×102 1.3×102 1.05×102 0.9×102 1.4×102 1.15×102 Giá trị E.coli sau xử lý (MPN/100ml) Min Max TB - QCVN 02/BYT - Biểu đồ 3.7: Biểu đồ thể hiện giá trị E.coli theo tháng của nước sông Đồng Nai chưa xử lý. Kết quả từ bảng 3.6 cho thấy giá trị E.coli qua xử lý (tháng 10) triệt để so với giá trị E.coli ban đầu. 3.1.6. Xử lý coliform tổng Sau khi tiến hành chạy mô hình, phân tích mẫu nước đầu vào và đầu ra thu được kết quả giá trị coliform tổng ở bảng 3.7. Bảng 3.7: Bảng giá trị coliform tổng trước và sau xử lý Giá trị coliform chưa xử lý (MPN/100ml) Tháng Min Max TB 2 2 7 7.6×10 8.9×10 8.25×102 8 6.8×102 9.2×102 8×102 9 6.9×102 8.5×102 7.7×102 10 7.2×102 9.6×102 8.4×102 Giá trị coliform sau xử lý (MPN/100ml) Min Max TB 1 3 2 0.5 4 2.25 1.2 4 2.6 1 3 2 QCVN 02/BYT 50 9 Biểu đồ 3.9: Biểu đồ thể hiện giá trị coliform theo tháng của nước sông Đồng Nai sau khi xử lý bằng phương pháp PAC kết hợp lọc màng. Kết quả từ biểu đồ 3.9 cho thấy tổng số coliform qua xử lý (tháng 10) giảm 99.76% so với tổng coliform ban đầu. Biểu đồ 3.8: Biểu đồ thể hiện giá trị coliform theo tháng của nước sông Đồng Nai chưa xử lý. 3.2. Kết luận chung Trong phạm vi thí nghiệm, điều kiện tối ưu đặt ra là khả năng xử lý phải hiệu quả nhất. Các kết quả phải được so sánh với tiêu chuẩn nước sau xử lý nhằm đánh giá khả năng áp dụng thực tiễn của bài nghiên cứu khoa học, tiêu chuẩn đối chiếu là quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt (QCVN 02/ BYT). Bảng tổng kết dưới đây là kết quả tổng hợp các chỉ tiêu đối với xử lý nước cấp trong quá trình nghiên cứu: Bảng 3.8: Kết quả tổng hợp sau xử lý nước cấp bằng phương pháp PAC kết hợp lọc màng. STT 1 2 3 4 5 6 7 8 Các chỉ tiêu pH TSS Độ màu BOD5 COD E.coli Tổng coliform Hàm lượng Amoni Đơn vị mg/L Pt - Co mg/L mg/L MPN/100ml MPN/100ml mg/L Trước khi xử lý 7.17 40 56 5.5 - 6 68 1.3×102 9.2×102 1 Sau khi xử lý 6.9 0.55 2.5 2 0.2 QCVN 02/ BYT 6.5 - 8 0 50 3 Từ bảng thống kê trên, nhận thấy việc áp dụng phương PAC kết hợp lọc màng cho hiệu suất xử lý cao. Quy trình xử lý đơn giản, tiết kiệm được chi phí nâng cao hiệu quả kinh tế. 4. KẾT LUẬN Sau quá trình phân tích mẫu nước đầu vào cho ta thấy nước sông Đồng Nai có một số chỉ tiêu không đạt so với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt (QCVN 02/BYT) như: COD, BOD5, TSS, độ màu, ecoli, coliform. Nghiên cứu xử lý bằng phương pháp than hoạt tính (PAC) kết hơp lọc màng làm giảm:  E.Coli, độ màu và TSS được xử lý triệt để. 10  Hiệu suất xử lý BOD5: 92%.  Hiệu suất xử lý COD: 96.3%  Hiệu suất xử lý tổng coliform: 99.76% Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng PAC kết hợp với lọc màng có khả năng xử lý tốt như việc áp dụng theo quy trình xử lý nước cấp thông thường. Tiếp tục nghiên cứu thêm việc việc áp dụng bể lắng vào mô hình này nhằm xử lý nước sông theo một quy trình liên tục. Nghiên cứu thêm quy trình rửa lọc. Áp dụng phương pháp này vào các công ty xử lý nước cấp với quy mô vừa. Giáo viên hướng dẫn Tác giả 1 Tác giả 2 (ký và ghi rõ họ tên) (ký và ghi rõ họ tên) (ký và ghi rõ họ tên)