Bảng 3.1. Các chỉ tiêu cần theo dòi và cách phân tích
Phương pháp | Phương tiện | |
pH | Đo trực tiếp | - Máy đo pH ORION 230A |
Độ mặn | Đo trực tiếp | - Máy đo độ mặn ORION 105 |
Độ dẫn điện | Đo trực tiếp | - Máy đo độ dẫn điện ORION 105 |
DO | Đo trực tiếp | - Máy đo DO WTW-OXY 330 |
SS | Phương pháp lọc và xác định trọng lượng | - Giấy lọc sợi bằng thủy tinh Advantec - Phểu lọc - Tủ sấy Memmert UI 40 - Máy hút chân không, Cân điện tử CP 324S |
BOD5 | Phương pháp Winkler cải tiến | - Chai BOD, transferpette 2&5ml, ống đong 100mL, beaker 50&100ml, bình sục khí, burette 10mL. - Tủ ủ 200C hiệu Velp FOC 225E - Nước pha loãng bảo hòa oxy - Các hóa chất và dụng cụ cần thiết |
COD | Phương pháp Dicromate | - Ống nghiệm có nút vặn, ống đong 10, 50, 100mL, hệ thống chưng cất hoàn lưu, bình tam giác 50ml - Tủ sấy Memmert UI 40 - Các hóa chất: dd K2Cr2O7 0,0167M, H2SO4 reagent, chỉ thị màu ferroin, dd Ferrous Ammonium Sulfate 0,1M và các dụng cụ cần thiết. |
TKN (Tổng nitơ Kjeldahl) | Phân hủy đạm và chưng cất Kjeldahl | - Máy công phá đạm Kjeldatherm KB 20S - Máy chưng cất đạm Gerhardt Vapodest 20 - Ống Kjeldahl, Erlen 250mL - Các hóa chất: chỉ thị màu hỗn hợp, acid boric, H2SO4 0,02N, H2SO4 đậm đặc, chất xúc tác, NaOH 32%và dụng cụ cần thiết. |
Ptổng | Phương pháp SnCl2 | - Tủ sấy Memmert UI40, erlen 125mL, transferpette 5mL, ống nhỏ giọt, máy ly tâm - Máy đo quang phổ Jenway 6300 Spectrophotometer |
Có thể bạn quan tâm!
-
Ưu, Khuyết Điểm Phương Pháp Xử Lí Sinh Học Kết Hợp Với Giá Bám -
Các Nghiên Cứu Về Bể Keo Tụ Điện Hóa Và Bể Usbf -
Bể Usbf Có Giá Bám (A) Và Bể Usbf Không Giá Bám (B) -
Kết Quả Thí Nghiệm Xác Định Khoảng Cách Của Hai Điện Cực (Thí Nghiệm 3) -
Kết Quả Loại Bỏ P Tổng Trong Nước Thải Thủy Sản -
Kết Quả Thí Nghiệm Xác Định Giá Trị Hiệu Điện Thế Và Cường Độ Dòng Điện (Thí Nghiệm 5)
Xem toàn bộ 154 trang tài liệu này.
- Các hóa chất: chỉ thi phenolphtalein 0,5%, hỗn hợp acid mạnh, dd Amonium molybdate, dd SnCl2, dd Stock photphate, NaOH 6N, K2S2O8 và dụng cụ cần thiết. | ||
MLSS | Phương pháp xác định trọng lượng | - Cốc - Tủ sấy Memmert UI 40 - Tủ nung Heraeus Hanau - Cân điện tử Sartorius GM 1502 |
Trong đó :
+ Đối với bể keo tụ điện hóa chúng tôi theo dòi các chỉ tiêu : độ mặn, độ dẫn điện, pH, SS, DO, COD, BOD, TKN, Ptổng.
+ Đối với bể USBF chúng tôi theo dòi các chỉ tiêu: pH, SS, DO, COD, BOD, TKN, Ptổng.
Ngoài ra, đối với bể keo tụ điện hóa chúng tôi còn sử dụng thêm công tơ điện và máy đo cường độ dòng điện - hiệu điện thế (VOM).
CHƯƠNG 4
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Kết quả thí nghiệm xác định loại kim loại làm điện cực (thí nghiệm 1)
4.1.1 Đặc điểm của nước thải đầu vào
Nước được thu lúc 7h30 sáng, tối đêm trước trời không mưa, nước thải thu được có màu đỏ đậm, nhiều mỡ, ít bọt, mực nước trong kênh dẫn nơi thu mẫu là khoảng 0,3m.
4.1.2 Hiện tượng xảy ra trong quá trình thí nghiệm
Với các điều kiện thí nghiệm như đã trình bày ở phần 3.3.1 - thí nghiệm 1. Chúng tôi vận hành 2 bể keo tụ điện hóa hoạt động theo mẻ song song nhau và quan sát được các hiện tượng sau:
+ Bể 1: (Al - cực dương; Fe - cực âm), bọt khí ở cực âm được sinh ra rất mãnh liệt và kéo dài từ đầu cho tới khi kết thúc thí nghiệm. Quá trình tạo bông cũng diễn ra rất mạnh liệt, càng về cuối thí nghiệm bông cặn càng ít được tạo ra. Màu của nước chuyển từ màu đỏ đậm sang màu đỏ nhạt hơn.
+ Bể 2: (Fe - cực dương; Al - cực âm), bọt khí ở cực âm được sinh ra không thật sự mãnh liệt và thời gian càng dài thì bọt khí sinh ra càng nhiều hơn. Ở cực dương bọt khí cũng xuất hiện nhưng ít. Quá trình tạo bông cũng diễn ra yếu. Màu của nước chuyển từ màu đỏ đậm sang màu xanh rất đậm. Nhưng nếu để nước tiếp xúc với không khí một khoảng thời gian thì màu xanh này sẽ bị chuyển sang màu nâu sẫm.
Hình 4.1. Nước thải đầu ra của
bể keo tụ điện hóa với cực dương lần lượt là Al và Fe
4.1.3 Kết quả thí nghiệm
Sau khi thực hiện thí nghiệm và phân tích các chỉ tiêu lý hóa như đã trình bày ở phần 3.3.1, chúng tôi thu được các kết quả sau đây:
Bảng 4.1. Kết quả thí nghiệm xác định loại kim loại làm điện cực
Đơn vị | Đầu vào | Đầu ra (60 phút) | ||
Al (cực dương) | Fe (cực dương) | |||
pH | - | 7,1 | 7,24 | 6,74 |
SS | (mg/L) | 860 | 76 | 125,5 |
COD | (mg/L) | 2160 | 720 | 960 |
2500
Nống độ SS và COD còn lại sau xử lý (mg/L
2250
2000
1750
1500
SS COD
1250
1000
750
500
250
0
Đầu vào Al3+ Fe3+
Hình 4.2. Kết quả loại bỏ SS và COD trong nước thải thủy sản của bể keo tụ điện hóa có cực dương lần lượt là nhôm (Al) và sắt (Fe)
4.1.4 Các nhận xét và giải thích
Qua quá trình thực hiện thí nghiệm định hướng này và quan sát hiện tượng chúng tôi có các nhận xét sau:
+ Nồng độ COD và SS trong nước thải đầu ra của bể 1 thấp hơn trong bể 2.
Điều này đồng nghĩa với việc hiệu suất xử lý ở bể 1 cao hơn bể 2.
=> Nguyên nhân của vấn đề này là do ảnh hưởng bởi bản chất của kim loại làm điện cực tan. Ở bể 1 kim loại làm điện cực tan là Al, khi tan sẽ giải phóng ra cation Al3+. Ở bể 2 thì kim loại làm điện cực tan là Fe nên khi tan sẽ giải phóng ra cation Fe3+. Trong khí đó, hiệu quả của quá trình thủy phân của 2 cation Al3+ và Fe3+ để tạo thành Al(OH)3 và Fe(OH)3 lại diễn ra theo hai hướng hoàn toàn khác nhau. Trong khi, Al3+ bị
thủy phân trực tiếp thành Al(OH)3 thì Fe3+ lại phải bị thủy phân gián tiếp qua Fe(OH)2
rồi mới thành Fe(OH)3 (Ramesh Babu, Bhadrinarayana, Meera Sheriffa Begum và Anantharaman, 2006). Các phản ứng thủy phân của 2 ion như sau:
Đối với ion Al3+:
Al3+ + 3H2O → AL(OH)+3 + 3H+
Đối với ion Fe3+:
Fe3+ + 2H2O → Fe(OH)+2 + 2H+ 2Fe(OH)2 + 1/2O2 + H2O → 2Fe(OH)3
Bên cạnh đó, quá trình chuyển hóa từ Fe(OH)2 sang Fe(OH)3 như thí nghiệm trên lại ảnh hưởng bởi oxi hòa tan (DO) trong nước. Trong nước thải thủy sản, hàm lượng DO rất thấp, trong khi ở đó phía trên mặt thoáng của bể, các váng bọt đã che lấp hết các khoảng trống và oxi trong không khí không thể khuếch tán vào nước thải được. Do đó, lượng Fe(OH)3 được tạo ra ở bể 2 là thấp hơn nhiều so với lượng Al(OH)3 được tạo ra ở bể 1. Hơn thề nữa khả năng keo tụ của Fe(OH)2 thấp hơn nhiều so với Fe(OH)3 và Al(OH)3. Điều đó dẫn đến khả năng keo tụ của bể 1 sẽ cao hơn bể 2 và cuối cùng là chất lượng nước đầu ra ở bể 1 cũng sẽ cao hơn bể 2.
+ Nước thải đầu ra ở bể 1 có màu đỏ nhạt. Trong khi đó, ở bể 2 nước thải đầu ra có màu xanh nhạt.
=> Màu đỏ nhạt ở bể 1 là do máu cá và các chất có màu đỏ trong nước thải đã bị loại bỏ một phần bởi quá trình keo tụ và tuyển nổi. Màu xanh ở bể 2 là màu xanh của Fe(OH)2. Khi để nước tiếp xúc với môi trường không khí thì oxi trong môi trường
không khí sẽ khuyết tán vào trong môi trường nước thải và tác dụng với Fe(OH)2 để tạo thành Fe(OH)3. Do đó, nước thải lúc này không còn màu xanh nữa mà đã chuyển sang màu nâu sẫm.
+ Chúng tôi quyết định chọn sắt làm cực âm và nhôm làm cực dương cho bể keo tụ điện hóa hoạt động theo mẻ để xử lý nước thải thủy sản.
=> Có 2 lý do để chúng tôi đưa ra quyết định này. Thứ nhất, là do pH của nước thải thủy sản thường nằm trong khoảng trung tính nên phù hợp với quá trình thủy phân của Al3+ để tạo thành Al(OH)3 hơn quá trình thủy phân của Fe3+ để tạo thành Fe(OH)3. Thứ hai, là ở cùng một thời gian lưu thì hiệu suất ở bể 1 cao hơn bể 2.
4.2 Kết quả thí nghiệm trên bể keo tụ điện hóa
4.2.1 Kết quả thí nghiệm xác định thời gian lưu nước (thí nghiệm 2)
Qua thí nghiệm 1, chúng tôi đã xác định được Al làm cực tan tốt hơn sắt. Do đó, chúng tôi đã sử dụng nhôm làm cực dương và sắt làm cực âm cho thí nghiệm 2, cùng với các điều kiện thí nghiệm như đã trình bày ở phần 3.4.2.1 - thí nghiệm 2, chúng tôi đã vận hành bể keo tụ điện hóa hoạt động theo mẻ và thu được một số kết quả sau:
4.2.1.1 Đặc điểm của nước thải đầu vào
Nước thải được thu vào lúc 8h sáng, tối đêm trước trời không mưa, nước thải có màu đỏ đậm, ít mỡ, nhiều bọt, mực nước trong kênh dẫn nơi thu mẫu là khoảng 0,4m.
4.2.1.2 Hiện tượng xảy ra trong quá trình thí nghiệm
Trong quá trình vận hành mô hình bể keo tụ điện hóa hoạt động theo mẻ để xác định thời gian lưu tốt nhất, chúng tôi đã quan sát được một số hiện tượng sau:
+ Khi vận hành bể keo tụ điện hóa được khoảng 3 phút thì quá trình keo tụ mới bắt đầu diễn ra và kéo dài cho đến khi kết thúc thí nghiệm. Khoảng thời gian mà quá trình keo tụ diễn ra mạnh mẽ nhất là từ khoảng 20 phút đến 90 phút.
+ Lớp váng bọt được tạo thành ban đầu là do các vết dầu mỡ và các mảng thịt cá nên lớp váng bọt có màu trắng. Tuy nhiên, càng về sau lớp này có màu đậm hơn, lúc này lớp váng bọt kế tiếp có màu đỏ nhạt. Khoảng 90 phút trở về sau thì lớp váng bọt được hình thành chủ yếu là do bọt khí.
+ Với thời gian lưu là 45 phút thì nước thải đầu ra có màu đỏ tương đối đậm, còn thời gian lưu là 120 phút thì nước thải đầu ra có màu đỏ nhạt.
+ Sau các khoảng thời gian lưu thì khắp mặt bảng điện cực nhôm bị ăn mòn từng mảng nhỏ nên nhẹ hơn còn cực sắt thì nặng hơn lúc đầu.
Hình 4.3. Nước thải đầu vào và nước thải đầu ra
của bể keo tụ điện hóa với thời gian lưu là 45 phút và 120 phút
4.2.1.3 Kết quả thí nghiệm
Sau khi thực hiện thí nghiệm và phân tích các chỉ tiêu lý hóa như đã trình bày ở
phần 3.4.2.1- thí nghiệm 2 chúng tôi thu được các kết quả sau đây :
Bảng 4.2. Kết quả thí nghiệm xác định thời gian lưu nước cho bể keo tụ điện hóa
pH | Độ dẫn điện | SS | COD | BOD5 | TKN | Ptổng | ĐNTT | |
Đơn vị | - | mS | mg/L | mg/L | mg/L | mg/L | mg/L | Wh |
Đầu vào | 7,68 | 2,84 | 900 | 1725 | 1112 | 218,4 | 31,89 | 0 |
15p | 7,53 | 2,82 | 463,67 | 1246,3 | 812,17 | 154,5 | 18,58 | 5 |
30p | 7,79 | 2,76 | 297,33 | 983 | 645,17 | 132,83 | 14,74 | 15 |
45p | 8,00 | 2,71 | 235,33 | 896,67 | 595,67 | 120,33 | 11,52 | 25 |
60p | 7,94 | 2,71 | 205,33 | 861 | 578,67 | 116,17 | 10,42 | 35 |
75p | 7,97 | 2,67 | 184,67 | 833,67 | 550,33 | 113,27 | 9,56 | 45 |
90p | 8,03 | 2,65 | 158,33 | 801,67 | 541 | 110,47 | 9,13 | 55 |
105p | 7,55 | 2,70 | 143 | 759,67 | 502 | 108,5 | 9,03 | 60 |
120p | 8,3 | 2,70 | 130,67 | 735 | 477,67 | 107,1 | 8,83 | 65 |
g
g
c
d
e
f
β
b
α
a
α = 430
β = 130
100
90
80
70
Hiệu suất (%)
60
50
40
30
20
10
0
15p 30p 45p 60p 75p 90p 105p 120p
Thời gian lưu (phút)
Hình 4.4. Hiệu suất loại bỏ SS trong
nước thải thủy sản của bể keo tụ điện hóa theo thời gian lưu Chú thích:
+ α: là góc hợp bởi trục Ox với đường thẳng nối mốc thời gian lưu 15 phút với mốc thời gian lưu 45 phút. Ý nghĩa của góc này là: Nếu α càng lớn thì tốc độ xử lý SS trong khoảng thời gian từ 15 phút đến 45 phút càng nhanh. ngược lại, nếu α càng nhỏ thì tốc độ xử lý SS trong khoảng thời gian từ 15 phút đến 45 phút càng chậm.
+ β: là góc hợp bởi trục Ox với đường thẳng nối mốc thời gian lưu 45 phút với mốc thời gian lưu 105 phút (do sự khác biệt về hiệu suất xử lý giữa thời gian lưu 105 phút và 120 phút là sai khác không có ý nghĩa). Ý nghĩa của góc này là: nếu β càng lớn thì tốc độ xử lý SS trong khoảng thời gian từ 45 phút đến 105 phút càng nhanh. Ngược lại, nếu β càng nhỏ thì tốc độ xử lý SS trong khoảng thời gian từ 45 phút đến 105 phút càng chậm.
+ a; b; c; d; e; f; g: là các chữ cái tượng trưng cho kết quả của quá trình xử lý số liệu bằng phép thử Duncan 5% (so sánh từng cặp). Ý nghĩa của các chữ cái này là: trên đồ thị, những mốc thời gian có cùng chữ cái thì số liệu ở các mốc thời gian lưu đó là sai khác không có ý nghĩa. Ngược lại, thì các số liệu đó là sai khác có ý nghĩa.