Bài thảo luận Chất rắn trong nước

NHÓM THỰC HIỆN: 1.HÀ NHƯ BIẾC 0607003 2.LẠI THANH BÌNH 0617004 3.TRẦN NGỌC MỸ DUYÊN 0617013 4.HUỲNH THU HUYỀN 0617018 5.HOÀNG THỊ KIỀU OANH 0617052 6.NGUYỄN NGỌC PHONG 0617053 7.LƯU NGUYỄN THANH THẢO 0617074 8.NGUYỄN NHẬT TRƯỜNG 0617078 9.NGUYỄN HỮU MẠNH ĐẠT 0617097 Thuật ngữ “chất rắn”: lượng chất rắn còn lại trong một mẫu nước sau khi sấy khô hoặc đốt nóng ở một nhiệt độ nhất định. Phân loại chất rắn: Lượng tổng (total) Lương hòa tan (dissolved) Lượng lơ lửng (suspended) Lượng lắng (settleable) Lượng cố định (fixed) Lượng dễ bay hơi (volatile)  Làm giảm độ trong của nước  Làm giảm hiệu quả của nước dùng cho tưới tiêu và công nghiệp  Nước có hàm lượng chất rắn cao thì trong việc xử lý đòi hỏi phương pháp xử lý hóa học và máy móc hiện đại, làm cho quá trình làm sạch nước trở nên tốn kém.  Hàm lượng chất rắn cao làm tăng tỷ trọng nước, ảnh hưởng đến sinh vật nước ngọt và giảm lượng hòa tan của chất khí (O2)  Chất rắn lơ lửng trong nước thải chưa được xử lý dẫn đến hiện tượng bùn lắng và điều kiện kỵ khí.  Nước thải sinh hoạt (domestic wastewater)  Nước thải đô thị (municipal wastewater)  Nước thải công nghiệp (industrial wastewater)  Nước chảy tràn (run-off, stormwater)  Nước sông bị ô nhiễm do các yếu tố tự nhiên Mức độ ô nhiễm (mgL-1) Các dạng chất rắn Trung Ít bình Nhiều Tổng hàm lượng chất rắn (TS) 300 700 1000 Tổng hàm lượng chất rắn hòa tan (TDS) 200 500 0 Tổng hàm lượng chất rắn hòa tan cố định(FDS) 120 300 400 Tổng hàm lượng chất rắn hòa tan dễ bay hơi (VDS) 80 200 300 Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS) 100 200 300 Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng cố định (FSS) 20 50 60 Tổng hàm lượng chất lơ lửng dễ bay hơi (VSS) 50 150 240 Tổng hàm lượng chất rắn lắng (SETS) 4 8 15 Loại nước TDS (mgL-1) Nước biển 3500 Nước uống <1000 <500, sử dụng không hạn chế Nước tưới tiêu 500-2000, sử dụng ở mức vừa >2000, sử dụng hạn chế Thường phân tán ở dạng:  Dạng lơ lửng (SS):  chất rắn lắng được  chất không lắng được  Dạng hòa tan (DS):  chất rắn hòa tan  chất rắn keo •Hạt đất ,cát •Hạt bùn •Phù sa… Chúng thường có mặt trong nước mặt nhưng ít thấy trong nước ngầm do khả năng tách lọc tốt của đất Thành phần Nước biển Nước sông hồ Nồng độ Các ion chính Nồng độ (mg/L) Thứ tự Thứ tự (mg/L) Cl- 19340 1 8 5 Na+ 10770 2 6 6 2- SO4 2712 3 11 4 Mg2+ 1294 4 4 7 Ca2+ 412 5 15 2 K+ 399 6 2 8 - HCO3 140 7 58 1 Br - 65 8 - - Sr2+ 9 9 - - Các nguyên tố vết (µg/L) (µg/L) B 4500 1 10 15 Si 5000 2 13100 3 F 1400 3 100 12 N 250 4 230 11 P 35 5 20 13 Mo 11 6 1 18 Zn 5 7 20 14 Fe 3 8 670 9 Cu 3 9 7 17 Mn 2 10 7 16 Ni 2 11 0,3 19 Al 1 12 400 10 Các chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học Hợp chất clo hữu cơ (DDT, Lindane,…)  Hợp chất đa vòng (pyren, naphtalen,…) Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học Chất đường,chất béo, protein… Dầu mỡ động thực vật… Lò sấy Buồng hút ẩm Cân phân tích Bộ phận lọc Bếp cách thủy Đĩa sấy Tổng hàm lượng các chất rắn (TS) là lượng khô tính bằng mg của phần còn lại sau khi làm bay hơi 1 lít mẫu nước trên nồi cách thủy rồi sấy khô ở 1050C cho tới khi khối lượng không đổi (dơn vị tính bằng mg). Dụng cụ: đĩa sấy buồng hút ẩm lò sấy cân phân tích Bếp cách thủy Tiến trình thí nghiệm:  Làm sạch đĩa sấy và nung tại 1050C (khoảng 1h)  Để nguội trong buồng hút ẩm và cân (Md)  Đong chính xác 100-500mL mẫu, cho vào đĩa sấy  Đun trên bếp cách thủy đến khi khô.  Sấy ở 1050C đến khối lượng không đổi.  Làm nguội và cân (Mt) Chú ý: Đối với nước khoáng hóa cao đòi hỏi phải nung lâu hơn Công thức tính: Mt(mg): khối lượng của đĩa sấy cộng với phần chất rắn trên đĩa Md(mg): khối lượng của đĩa ban đầu V(mL): thể tích mẫu ban đầu Hàm lượng các chất hòa tan (DS) là lượng khô của phần dung dịch qua lọc khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu lọc có giấy lọc sợi thủy tinh rồi sấy khô ở 1050C cho tới khi khối lượng không đổi ( đơn vị tính là mg). Dụng cụ: • Đĩa sấy • Buồng hút ẩm • Lò sấy • Cân phân tích • Bộ lọc Millipore • Giấy lọc sợi thủy tinh • Bếp cách thủy Tiến trình thí nghiệm:  Làm sạch và nung đĩa sấy tại 1050C  Làm nguội và cân (Md)  Đong chính xác 100-500mL mẫu và lọc kỹ bằng bộ phận lọc áp suất  Đun phần nước lọc trên bếp cách thủy cho đến khô  Sấy ở 1050C đến khối lượng không đổi  Làm nguội và cân (Mt) Công thức tính: Mt(mg):Khối lượng giấy lọc sau khi lọc Md(mg):Khối lượng giấy lọc trước khi lọc V(mL):Thể tích mẫu lọc Hàm lượng các chất lơ lửng (SS) là lượng khô của phần chất rắn còn lai tren giấy lọc sợi thủy tinh khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu lọc rồi sấy khô ở 1050 C cho tới khi khối lượng không đổi (đơn vị tính là mg) Dụng cụ:  Đĩa sấy  Buồng hút ẩm  Lò sấy  Cân phân tích  Bộ lọc millipore  Giấy lọc sợi thủy tinh Tiến trình thí nghiệm:  Rửa sạch bộ phận lọc  Nung giấy lọc đến khối lượng không đổi ở 1050C  Làm nguội trong bình hút ẩm và cân (Md)  Đong chính xác 100-500mL mẫu, lắp giấy lọc vào hệ thống lọc  Lọc kỹ mẫu bằng bộ phận lọc áp suất  Nung giấy lọc bao gồm cặn lọc cho ở 1050C đến khối lượng không đổi (khoảng 1h)  Làm nguội và cân (Mt) Công thức tính: Mt(mg):Khối lượng giầy lọc sau khi lọc Md(mg):Khối lượng giấy lọc trước khi lọc V(mL): Thể tích mẫu lọc Là sản phẩm thu được từ việc xác định tổng hàm lượng chất rắn và chất rắn hòa tan và huyền phù khi được đun ở 5500C trong lò nung.  Chất rắn cố định (FS) là cặn rắn còn dư sau khi nung  Chất rắn bay hơi (VS) là khối lượng bị mất đi khi nung  Sự giảm khối lượng là do sự biến đổi chất hữu cơ thành H2O và CO2 Dụng cụ:  đĩa  buồng hút ẩm  lò sấy  cân phân tích  bộ lọc Millipore  giấy lọc sợi thủy tinh  bếp cách thủy  Lò buồng kín Tiến trình thí nghiệm:  Nung đĩa sấy khoảng 1h (giấy lọc khoảng 15mins) ở 5500C và cân (M)  Xác định TS, DS với đĩa sấy (SS với giấy lọc) giống tiến trình ở trên. Cân khối lượng sản phẩm (Mb)  0 Nung Mb ở 550 C đến khối lượng không đổi  Để nguội trong bình hút ẩm và cân (Ma) Chú ý: TS (sử dụng đĩa sấy) => TFS, TVS DS (sử dụng đĩa sấy) => FDS, VDS SS (sử dụng giấy lọc) => FSS, VSS Công thức tính: Mb(mg):khối lượng của đĩa (hoặc giấy lọc) cộng với phần chất rắn trước khi nung Ma(mg):khối lượng của đĩa (hoặc giấy lọc) cộng với khối lượng chất rắn sau khi nung M(mg):khối lượng của đĩa (hoặc giấy lọc). V(mL):thể tích mẫu ban đầu Chất rắn lắng là chất rắn đang ở trạng thái lơ lửng sẽ lắng ở điều kiện bất động do tác động của trọng lực. Chỉ những chất rắn lơ lửng thô có tỷ trọng đủ lớn sẽ lắng. Bùn là sự tích lũy của các chất rắn lắng được. Đo nồng độ chất rắn lắng là thông số cấn thiết để xác định nhu cầu thiết bị lắng cặn và tính chất vật lý của dòng thải nạp vào dòng chảy tự nhiên của nước Dụng cụ: Phễu chia độ(Imhoff) Tiến trình thí nghiệm:  Cho 1L dung dịch mẫu vào phễu chia độ Imhoff.  Chờ khoảng 45mins cho chất rắn ổn định và lắng xuống.  Quay nhẹ phễu để làm bật ra những phân tử dính chặt vào thành phễu.  Để yên khoảng 15mins, ghi lại thể tích lắng đọc được trên thang chia độ. Tiến trình thay thế:  Cho khoảng 500mL dung dịch mẫu vào bình đo 1L  Chờ lắng khoảng 1h  Sau đó hút ra 250mL chất lỏng ở phần giữa chất rắn lắng và nổi.  Xác định chất rắn lơ lửng trong phần chất lỏng vừa được hút ra Công thức tính: SS(mgL-1):hàm lượng chất rắn xác định trong mẫu trước khi lắng -1 SSs(mgL ):hàm lượng chất rắn xác định sau khi lắng (phần nước bị hút ra) Tải lượng Tác nhân ô nhiễm (g/người/ngày) BOD5 45 - 54 COD (1,6 - 1,9) *BOD5 Tổng chất rắn hòa tan (TDS) 170 - 220 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) 70 -145 Clo (Cl-) 4 - 8 Tổng nitơ (tính theo N) 6 -12 Tổng photpho (tính theo P) 0,8 - 4 Các ion vô cơ hòa tan Các chất dinh dưỡng (N, P) 2- Sulfat (SO4 ) Clorua (Cl-) Các kim loại nặng (Pb, Hg, Cr, Cd,As,…) Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học Cacbonhydrat, protein, chất béo,… Các chất hữu cơ bền vững PCBs, PCPs, PAHs, hóa chất BVTV,… Bảng giá trị giới hạn cho phép của các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước mặt (TCVN 5942-1995) Giá trị giới hạn STT Thông số Đơn vị A B 1 pH - 6 - 8,5 5,5 - 9 2 BOD5 (20oC) mg/l < 4 < 25 3 COD mg/l < 10 < 35 4 Oxy hòa mg/l ³ 6 ³ 2 5 Chất rắn mg/l 20 80 6 Asen mg/l 0,05 0,1 7 Bari mg/l 1 4 8 Cadmi mg/l 0,01 0,02 9 Chì mg/l 0,05 0,1 10 Crom (VI) mg/l 0,05 0,05 11 Crom (III) mg/l 0,1 1 12 Đồng mg/l 0,1 1 13 Kẽm mg/l 1 2 14 Mangan mg/l 0,1 0,8 15 Niken mg/l 0,1 1 16 Sắt mg/l 1 2 17 Thủy ngân mg/l 0,001 0,002 18 Thiếc mg/l 1 2 19 Amoniăc (tính theo N) mg/l 0,05 1 20 Florua mg/l 1 1,5 21 Nitrat (tính theo N) mg/l 10 15 22 Nitrit (tính theo N) mg/l 0,01 0,05 23 Xianua mg/l 0,01 0,05 24 Phenola (tổng số) mg/l 0,001 0,02 25 Dầu, mỡ mg/l không 0,3 26 Chất tẩy rửa mg/l 0,5 0,5 27 Coliform MPN/100 ml 5,000 10,000 Tổng hóa chất bảo vệ thực 28 vật (trừ DDT) mg/l 0,15 0,15 29 DDT mg/l 0,01 0,01 30 Tổng hoạt động phóng xạ Bq/l 0,1 0,1 31 Tổng hoạt động phóng xạ Bq/l 1,0 1,0 Hầu hết các chất hữu cơ trong nước thải có thể trở thành thức ăn cho vi sinh vật Vi sinh vật:  hiếu khí (aerobic)  Kỵ khí (anaerobic)  Tùy nghi (facultative)  Thiếu khí (anoxic) Phương pháp lắng và keo tụ Phương pháp hấp phụ Phương pháp dùng chất oxy hóa •Kỹ thuật bùn hoạt hóa (activated sludge process) •Kỹ thuật màng mỏng cố định (fixed film process) Bể phân hủy kỵ khí (anaerobic digestion) Kỹ thuật UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) Ao tùy nghi (facultative ponds) Kỹ thuật đất ngập nước (wetland) Tài liệu tham khảo 1. Practical Environmental Analysis, Miroslav Radojevic 2.Giáo trình hóa phân tích, Nguyễn Đức Nghĩa 3. Cơ sở hóa học và quá trình xử lý nước cấp và nước thải, Trần Đức Hà-Đỗ Văn Hải 4.Các chỉ tiêu chất lượng nước, Trần Minh Hải