Bạn đang xem bài viết Phương Pháp Hấp Thụ – Tính Toán Quá Trình Hấp Thụ Trong Xử Lý Khí Thải – Eth Xử Lý Nước Thải Và Môi Trường được cập nhật mới nhất trên website 2atlantic.edu.vn. Hy vọng những thông tin mà chúng tôi đã chia sẻ là hữu ích với bạn. Nếu nội dung hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất.
1. Cân bằng pha trong hệ khí – lỏng
Trong quá trình hấp thụ, xảy ra sự tương tác giữa chất khí với dung dịch có chứa chất có khả năng tác dụng với chất khí. Đôi khi chất khí hòa tan tác dụng trực tiếp với dung môi. Số liệu về sự hòa tan của các khí trong chất lỏng có trong các sổ tay chuyên dùng.
Khi nồng độ khí hòa tan bé, nhiệt độ và áp suất xa các điểm tới hạn thì sự cân bằng hệ lỏng – khí có thể xác định theo định luật Henry:
Trong đó:
Pi : áp suất riêng phần của cấu tử i trong pha khí lúc cân bằng;
Hi : hằng số Henry của cấu tử i (có thứ nguyên áp suất);
xi : tỷ lệ phân mol của cấu tử i trong pha lỏng;
yi*: tỷ lệ phân mol của cấu tử i trong pha khí lúc cân bằng (có dấu *);
P : áp suất tổng của hệ;
K = Hi/P : hệ số không thứ nguyên.
Trong trường hợp chất khí tham gia phản ứng hóa học trong dung dịch thì định luật Henry phải áp dụng không phải cho nồng độ tồng của khí hòa tan mà cho nồng độ của khí chưa phản ứng.
2. Quy luật động học
Đối với hấp thụ vật lý
Trong hấp thụ vật lý, sự vận chuyển các chất trong phạm vi từng pha được xác định bằng các phương pháp cấp khối:
Còn sự vận chuyển các chất từ pha này qua pha khác thì theo các phương trình truyền khối sau:
Quan hệ giữa các hệ số truyền khối (K) và các hệ số cấp khối (𝛽) như sau:
Trong đó:
GA : lượng vật chất truyền vận, Kmol/h ;
𝛽g, 𝛽l : hệ số cấp khối trong pha khí và pha lỏng tương ứng, m/h ;
F : bề mặt tiếp xúc pha, m2 ;
y, x (Kmol/m3): nồng độ của cấu tử được vận chuyển trong pha khí và pha lỏng.
Độ hòa tan một số khí trong nước:
TT Chất khí Nhiệt độ, 0C
0 10 15 20 30 40 50 60
1 N2O(A) 1,05(50 0.88 0,74 0,63 – – – –
2 NO (A) 0,074 9,057 0,051 0,047 0,040 0,035 0,032 0,030
3 NH3(A) 1299 910 801 709 593(280 – – –
4 HCl(S) 507 474 458 442 411 386 362 339
5 SO2(S) 79,8 56,6 47,3 39,4 27,2 18,8 – –
6 H2S(A) 4,62 3,36 2,91 2,55 2,01 1,64 1,38 1,18
7 CO2(A) 1,713 1,194 1,019 0,878 0,665 0,530 0,436 0,359
8 CO (A) 0,035 0,028 0,025 0,023 0,020 0,018 0,016 0,015
9 Cl2 (S) 4,61 3,08 2,63 2,26 1,77 1,41 1,20 1,01
Ghi chú :
(A): Chỉ số ml khí nằm cân bằng với nước mà áp suất riêng phần của khí luôn luôn
không đổi và bằng 760 mmHg
(S) : Chỉ số ml khí ở 00C, 760 mmHg hòa tan trong 1 ml nước ở nhiệt độ chỉ định và ở tổng áp suất khí và hơi nước là 760 mmHg
yp, xp : nồng độ của cấu tử được chuyển vận tại ranh giới phân pha giữa pha khí và pha lỏng, Kmol/m3
y*: nồng độ của cấu tử trong pha khí cân bằng với nồng độ của khí, Kmol/m3
x*: nồng độ của cấu tử trong pha lỏng cân bằng với nồng độ của khí, Kmol/m3
m : hằng số cân bằng pha (yp = mxp)
Kg, Kl : hệ số truyền khối tính theo nồng độ trong pha khí và pha lỏng, m/h.
Trong các hệ có độ hòa tan cao thì m ≈ 0, do đó Kg ≈ 𝛽g, tức là trong hệ lỏng – khí như vậy trở lực của quá trình truyền khối tập trung tại pha khí.
Trong các hệ khí ít hòa tan trong chất lỏng thì m có giá trị rất lớn, do đó Kl ≈ 𝛽l, nghĩa là trở lực truyền khối tập trung tại pha lỏng.
Độ hòa tan của một số khí trong nước ở áp suất thường (cm3 khí/lít nước):
TT Chất khí Nhiệt độ, 0C
0 20 40 60
1 Axêtylen 1.730 1.030 – –
2 NH3 1.300.000 710.000 – –
3 SO2 800 395 190 –
4 CO2 1.713 878 530 360
5 CO 35,4 23,2 17,8 14,9
6 H2S 4.670 2.580 1.660 1.190
7 Cl2 – 2.260 1485 –
8 HCl 507.000 442.000 386.000 339.000
Vì trị số của 𝛽g lớn rất nhiều so với 𝛽l nên quá trình hấp thụ xảy ra rất nhanh trong hệ có trở lực khuếch tán truyền khối trong pha khí và như vậy thiết bị cho trường hợp này sẽ có kích thước bé.
Trong quá trình hấp thụ có kèm phản ứng hóa học trong pha lỏng thì gradient nồng độ ở bề mặt phân pha tăng lên so với trường hợp hấp thụ vật lý, hoặc là do tăng động lực khi các hệ số cấp khối trong pha lỏng đối với hấp thụ vật lý và hấp thụ hóa học bằng nhau.
Khi hấp thụ hóa học:
– Hệ số gia tốc hấp thụ trong pha lỏng khi hấp thụ hóa học là:
– Quan hệ giữa hệ số truyền khối k’ với hệ số cấp khối 𝛽’ khi hấp thụ hóa học là:
Lưu ý:
Dấu phẩy (‘) ở các ký hiệu là biểu thị có quá trình hấp thụ hóa học (có kèm theo phản ứng hóa học)
Δl: động lực của sự hấp thụ;
ml : hằng số cân bằng pha đối với hấp thụ vật lý với sự hiệu chỉnh lực ion của dung dịch;
δ : độ tăng trưởng động lực hấp thu trong pha lỏng khi có sự hấp thu hóa học.
Hệ số gia tốc hấp thụ phụ thuộc vào vận tốc phản ứng hóa học và mức độ khuấy đảo của chất lỏng. Phản ứng hóa học không thuận nghịch trong pha lỏng sẽ làm triệt tiêu giá trị áp suất riêng phần cân bằng của khí hòa tan trong một khoảng rộng nồng độ.
Trong trường hợp phản ứng không thuận nghịch nhanh giữa khí hòa tan với tác chất tan trong pha lỏng (hay với pha lỏng như là một tác chất) thì m có giá trị không lớn lắm.
Trở lực tương đối của các pha khí và pha lỏng trong sự khuếch tán khi hấp thụ hóa học là hàm số không chỉ của hệ số khuếch tán của khí hòa tan trong các pha lỏng và pha khí, độ hòa tan của khí và thời gian tiếp xúc pha mà còn phụ thuộc nồng độ các chất chưa tham gia phản ứng, vận tốc khuếch tán của tác chất trong pha lỏng và vận tốc phản ứng.
CÔNG TY CỔ PHẦN MÔI TRƯỜNG ETH
Địa chỉ VPGD: số 25, Phố Nghĩa Đô, Phường Nghĩa Đô, Quận Cầu Giấy, Tp. Hà Nội.
Hotline: 0966.281.336 – 0899.812.999
Website: chúng tôi
Email: moitruongeth@gmail.com
Khái Niệm Về Nước Thải Và Các Phương Pháp Xử Lý Nước Thải
Dưới tốc độ phát triển công nghiệp, đô thị hoá và sự gia tăng dân số, tài nguyên nước trong các vùng lãnh thổ ngày càng chịu áp lực càng nhiều. Hệ quả là môi trường nước ở nhiều đô thị, khu công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ô nhiễm bởi nước thải, khí thải và chất thải rắn. Ô nhiễm nước do sản xuất công nghiệp đóng một phần lớn cho sự ô nhiễm chung, bên cạnh là ô nhiễm từ nguồn nước thải sinh hoạt. Vì vậy, việc xử lý nước thải là rất cần thiết để bảo vệ môi trường sống của con người.
Nước và tầm quan trọng của nó đối với tự nhiên và xã hội
– Nước là gì ?
Nước là chất lỏng trong suốt, không màu, không mùi, không vị, nước có những tính chất vật lý và hoá học khác hẳn so với các chất lỏng khác.’
– Tầm quan trọng của nguồn nước :
Nước là nguồn tài nguyên đặc biệt quan trọng, tham gia vào mọi quá trình hoạt động sản xuất, sinh hoạt của con người.
Nước có mặt trong các cơ thể sống và mang dinh dưỡng đến tất cả các tế bào sống. Có thể nói, nước tham gia vào việc vận chuyển tất cả các chất tan đi khắp sinh quyển.
Nước thải và các phương pháp xử lý nước thải
– Hiểu đơn giản, nước thải là nước được thải ra ngoài môi trường sau quá trình sinh hoạt hoặc hoạt động sản xuất của con người. Đó là khi nguồn nước sạch đã lẫn tạp chất, các chất hóa học và gây ra những tác động không tốt đến môi trường tự nhiên.
– Theo Tiêu chuẩn Việt Nam 5980-1995 và ISO 6107/1-1980: Nước thải là nước đã được thải ra sau khi đã sử dụng hoặc được tạo ra trong một quá trình công nghệ và không còn giá trị trực tiếp đối với quá trình đó.
Phân loại nước thải
Nước thải được phân loại dựa trên nguồn gốc phát sinh ra nó, bao gồm :
Nước thải sinh hoạt: là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, khu vực công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác.
Nước thải công nghiệp (hay còn gọi là nước thải sản xuất): là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động hoặc trong đó nước thải công nghiệp là chủ yếu.
Nước thấm qua: là lượng nước thấm vào hệ thống ống bằng nhiều cách khác nhau, qua các khớp nối, các ống có khuyết tật hoặc thành hố ga hay hố xí.
Nước thải tự nhiên: nước mưa được xem như nước thải tự nhiên ở những thành phố hiện đại, chúng được thu gom theo hệ thống riêng.
Nước thải đô thị: nước thải đô thị là một thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát của một thành phố, thị xã; đó là hỗn hợp của các loại nước thải trên.
Các phương pháp xử lý nước thải bao gồm :
Phương pháp xử lý cơ học : Phương pháp xử lý cơ học sử dụng nhằm mục đích tách các chất không hoà tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải.
Phương pháp xử lý hóa – lý : Thực chất của phương pháp xử lý hoá – lý là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hoà tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường. Ví dụ phương pháp trung hoà nước thải chứa Axít, Bazơ, phương pháp Ôxy hoá…
Phương pháp xử lý sinh học : Phương pháp này thường dùng để loại các chất phân tán nhỏ, keo và hữu cơ hoà tan (đôi khi cả vô cơ) khỏi nước thải. Nguyên lí của phương pháp là dựa vào hoạt động sống của các vi sinh vật có khả năng phân huỷ, bẻ gẫy các đại phân tử hữu cơ thành các chất đơn giản hơn, đồng thời chúng cũng sử dụng các chất có trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng như Cacbon, Nitơ, Phôtpho, Kali…
Xử Lý Nước Thải Và Tổng Quan Về Các Quy Trình Xử Lý
Khái niệm xử lý nước thải
Là quá trình loại bỏ chất ô nhiễm ra khỏi nước thải như nước thải hộ gia đình, cơ quan, xí nghiệp, nhà máy sản xuất… Nó bao gồm các quá trình vật lý, hóa học, và sinh học để loại bỏ các chất ô nhiễm và sản xuất nước thải được xử lý an toàn với môi trường. Sản phẩm sau cùng của quy trình xử lý nước thải là nước đã qua xử lý đạt tiêu chuẩn và một chất thải bán rắn hoặc bùn, nước thải sau khi xử lý có thể thải ra môi trường theo hệ thống thoát nước của khu vực, bùn sẽ được sử dụng làm phân bón cho nông nghiệp.
Đối với hầu hết các thành phố, các hệ thống thoát nước cũng sẽ mang theo một tỷ lệ nước thải công nghiệp tới các nhà máy xử lý nước thải mà thường đã nhận được tiền xử lý tại các nhà máy để giảm tải ô nhiễm. Nếu hệ thống thoát nước là một hệ thống thoát nước kết hợp thì nó cũng sẽ mang theo dòng chảy đô thị (nước mưa) đến nhà máy xử lý nước thải
Nguồn gốc nước thải Nước thải được sinh ra bởi khu dân cư, tổ chức, cơ sở thương mại và công nghiệp. Nó bao gồm dòng chất thải gia đình từ nhà vệ sinh, phòng tắm, nhà bếp, bồn rửa và được thải bỏ thông qua hệ thống cống rãnh. Trong nhiều lĩnh vực, nước thải còn bao gồm chất thải lỏng từ ngành công nghiệp và thương mại. Sự tách biệt và tiêu thoát nước của rác thải sinh hoạt thành nước xám và nước đen đang trở thành phổ biến hơn ở các nước phát triển, với nước xám được phép sử dụng để tưới cây hoặc tái sử dụng để xả nhà vệ sinh. Nước thải có thể bao gồm nước mưa chảy tràn. Hệ thống thoát nước có khả năng xử lý nước mưa được gọi là hệ thống thoát nước kết hợp. Thiết kế này đã được phổ biến khi hệ thống thoát nước đô thị được phát triển đầu tiên, vào cuối những năm 19 và đầu thế kỷ 20. Cống kết hợp yêu cầu thiết bị xử lý lớn hơn nhiều và tốn kém hơn hệ thống cống rãnh vệ sinh. Dòng chảy với lưu lượng lớn khi có các cơn bão có thể vô hiệu hóa hoàn toàn hệ thống xử lý nước thải, gây ra sự cố tràn hoặc lũ lụt. Hệ thống cống rãnh vệ sinh thường nhỏ hơn nhiều so với hệ thống cống rãnh kết hợp, và nó không được thiết kế để vận chuyển nước mưa. Sự chảy tràn của nước thải chưa qua xử lý có thể xảy ra nếu xâm nhập quá nhiều / dòng chảy (pha loãng bởi nước mưa và / hoặc nước ngầm) chảy vào hệ thống thoát nước vệ sinh. Đô thị hóa ở các cộng đồng giữa thế kỷ 20 hoặc sau đó nhìn chung họ đã xây dựng hệ thống nước thải riêng biệt (hệ thống cống rãnh vệ sinh) và hệ thống thoát nước mưa, vì mưa là nguyên nhân hình thành các dòng chảy khác nhau, làm giảm hiệu suất nhà máy xử lý nước thải. Khi nước mưa đi qua mái nhà và mặt đất, nó có thể nhận các chất ô nhiễm khác nhau bao gồm các hạt đất và trầm tích, kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ, chất thải động vật và dầu mỡ. Một số điều luật yêu cầu nước mưa phải được xử lý ở một mức độ nhất định trước khi thải trực tiếp vào nguồn nước. Ví dụ về quá trình xử lý được sử dụng cho nước mưa bao gồm việc giữ lại trong lưu vực, vùng đất ngập nước, hầm chôn cùng với các phương tiện lọc và tách xoáy (để loại bỏ các chất rắn thô).
Tổng quan về quy trình xử lý nước thải
Xử lý sơ bộ: Xử lý sơ bộ loại bỏ tất cả các vật liệu có thể dễ dàng thu được từ nước thải ban đầu trước khi nó gây hư hại hay làm tắc nghẽn các máy bơm và đường lắng nước thải chính. Đối tượng thường được loại bỏ trong quá trình xử lý sơ bộ bao gồm rác, cành cây, lá, và các đối tượng lớn khác. Dòng nước thải ban đầu đi qua một song chắn rác để loại bỏ tất cả các thành phần có kích thước lớn có trong dòng nước thải. Điều này thường được thực hiện cùng với một song chắn rác tự động trong nhà máy hiện đại phục vụ dân số đông, trong khi các nhà máy nhỏ hơn hoặc ít hơn hiện đại, thường sử dụng thanh chắn rác làm sạch bằng tay. Hoạt động của màn chắn rác diễn ra có tốc độ phụ thuộc vào sự tích lũy trên màn chắn hoặc tốc độ dòng chảy. Các chất rắn được thu gom và sau đó xử lý trong một bãi rác, hoặc đốt. Màn chắn rác hoặc song chắn rác có kích thước khác nhau được sử dụng để tăng cường quá trình loại bỏ chất rắn. Nếu chất rắn thô không được loại bỏ, nó sẽ bị cuốn theo trong đường ống và bộ phận chuyển động trong nhà máy xử lý, và có thể gây ra thiệt hại đáng kể và giảm hiệu quả trong quá trình xử lý.
Xử Lý Nước Thải Yếm Khí Bằng Công Nghệ Uasb
a. Sơ lược về quá trình xử lý yếm khí nước thải thu biogas và khả năng ứng dụng:
Xử lý yếm khí nước thải bằng UASB là một trong những phương pháp sinh học xử lý hiệu quả nước thải giàu chất hữu cơ đồng thời thu khí biogas.
Quá trình này thích hợp với các loại nước thải có chất hữu cơ từ 3000 mg/l đến 10000 mg/l. Có thể đến 20000 mg/l
Xử lý bằng UASB thích hợp cho xử lý nước thải một số ngành như: Nước thải ngành thủy sản, nước thải ngành sản xuất cồn, nước thải ngành giấy…
b. Nguyên tắc của quá trình lên men yếm khí tạo biogas:
Nguyên tắc của qúa trình này là sử dụng vi sinh vật yếm khí và tùy tiện để để phân hủy các hợp chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học thu khí biogas.
c. Cơ chế của quá trình phân giải yếm khí:
Cơ chế của quá trình phân giải yếm khí các chất hữu cơ gồm 3 giai đoạn
Dưới tác dụng của các enzim thủy phân (Hyđrolaza) của vi sinh vật, các hợp chất hữu cơ phức tạp như: gluxit, lipit và protein…được phân giải thành các chất hữu cơ đơn giản thành các chất hữu cơ đơn giản như: Đường, peptit, glyxerin, axit hữu cơ, axit amin…
Cơ chế của một số chất đơn giản:
Giai đoạn 2 : Giai đoạn lên men axit hữu cơ.
Các sản phẩm thủy phân sẽ được phân giải yếm khí tạo thành các axít hữu cơ có phân tử lượng nhỏ hơn như axít butyric, axit propionic, axit axetic, axit foocmic. Trong quá trình lên men axit hữu cơ, một số axit béo phân tử lượng lớn được chuyển hóa tạo axit axetic dưới dạng của các vi khuẩn axetogen.
Ví dụ một số cơ chế đơn giản sau:
Ngoài ra, sự lên men cũng tạo thành các chất trung tính như: Rượu, andehyt, axeton, các chất khí CO 2, H 2, NH 3, H 2 S và một lượng nhỏ khí Indol, scatol…
Trong giai đoạn này BOD và COD giảm không đáng kể do đây chỉ là giai đoạn phân cắt các chất phức tạp thành các chất đơn giản hơn và chỉ có rất nhỏ một phần chuyển thành CO 2 và NH 3 , đặc biệt độ pH của môi trường có thể giảm.
Đây là giai đoạn quan trọng nhất của quá trình
Dưới tác dụng của các vi khuẩn mêtan hóa, các axit hữu cơ, các chất trung tính…bị phân giải tạo thành khí mêtan
Sự hình thành khí mêtan có thể theo hai cơ chế sau:
– Do decacboxyl hóa các axit hữu cơ:
– Do khử CO 2 trong đó chất nhường điện tử là H 2 hoặc các chất mang H+ trung gian:
Nhiệt độ thích hợp đối với vi sinh vật ưu ấm là 35 – 37 oC, còn đối với vi sinh vật ưa nóng là 55 – 60 oC, như vậy có thể điền chỉnh nhiệt độ cho quá trình khoảng 42 – 43 o C
Khi nhiệt độ tăng thì vận tốc phản ứng của quá trình tăng nhưng quá trình đối lưu khí trong bể tăng nên khí CO 2 và H 2 dễ thoát ra ngoài do đó dễ mất 30% CH 4 tạo ra nhờ khử CO 2 và làm giảm hiệu quả thu khí biogas.
Ở giai đoạn 1và 2 thì pH ảnh hưởng không nhiều đến vi sinh vật vì các vi sinh vật của giai đoạn này có thể thích ứng được với môi trường axit.
Nếu pH < 6.2 hiệu quả thu metan giảm 30%.
Nếu pH < 6 kéo dài trong 1 tuần thì vi khuẩn metan có thể chết.
Tỷ số C/N = 30/1 là tỷ số thích hợp.
C/N3 trong môi trường yếm khí và trở thành chất độc kìm hãm vi sinh vật cho nên hiệu quả xử lý giảm.
So sánh với bể aeroten (C/N = 20/1) thì nhu cầu N của xử lý yếm khí thấp hơn vì hệ số tạo sinh khối đối với biện pháp hiếu khí là khoảng 0.25 lớn hơn nhiều so với phương pháp yếm khí chỉ khoảng 0.05 – 0.136.
Các chất kìm hãm đối với vi sinh vật của qúa trình này là:
+ Ngoài ra còn một số các chất hữu cơ dạng mạch vòng, dung môi hữu cơ, chất tẩy rửa, thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật…
Thời gian lưu phụ thuộc vào bản chất của COD và BOD và tải lượng của dòng thải.
Email: Moitruongxuyenviet@gmail.com
Tư vấn miễn phí:
CÔNG TY TNHH MÔI TRƯỜNG XUYÊN VIỆT
Địa chỉ: 537/18/4 Nguyễn Oanh, Phường 17, Quận Gò Vấp, TP.HCM
(Địa chỉ cũ: B30 Khu Chung Cư An Lộc, Phường 17, Quận Gò Vấp, TPHCM)
Điện thoại: (+84) 028 3895 3166
Hotline: 0903.018.135 – 0918.280.905
Email: moitruongxuyenviet@gmail.com – info@moitruongxuyenviet.com
Fax: (+84) 028 3895 3188
Chúng tôi rất vui được giải đáp những thắc mắc của bạn. Trân trọng!
Cập nhật thông tin chi tiết về Phương Pháp Hấp Thụ – Tính Toán Quá Trình Hấp Thụ Trong Xử Lý Khí Thải – Eth Xử Lý Nước Thải Và Môi Trường trên website 2atlantic.edu.vn. Hy vọng nội dung bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu của bạn, chúng tôi sẽ thường xuyên cập nhật mới nội dung để bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!