Trình bay cách làm sạch nước từ nước có lẫn phù sa
Đề bài Show Hãy nêu cách để có được nước muối sạch khi muối ăn lẫn một số hạt sạn không tan trong nước.
Phương pháp giải - Xem chi tiết
Muối ăn tan được trong nước, các hạt sạn không tan trong nước Lời giải chi tiết Bước 1: Hòa tan muối ăn có lẫn tạp chất vào nước cất => Muối tan trong nước, các hạt sạn không tan trong nước Bước 2: Đổ hỗn hợp: nước + muối ăn + hạt sạn vào phễu lọc có giấy lọc => Nước muối chảy xuống dưới, các hạt sạn bị giữ trên giấy lọc Bước 3: Cô cạn dung dịch muối, thu được muối sạch Loigiaihay.com
Khả năng tự làm sạch là khả năng tự điều tiết trong hoạt động của môi trường thông qua một số cơ chế đặc biệt để giảm thâp ô nhiễm từ bên ngoài vào hoặc làm cho chất độc thành chất không độc. Tự làm sạch nguồn nước là quá trình phục hồi lại trạng thái chất lượng ban đầu nhờ các quá trình thuỷ động học, vật lý, hoá học, sinh hoá,…diễn ra trong môi trường nước. Các loại nguồn nước:Tất cả các loại nước trong thiên nhiên đều qua dạng nước mưa. Nước bay hơi từ đại dương, ngưng tụ lại thành những đám mây rồi lại rơi xuống lục địa thành mưa, tuyết. Sau đó nước tập trung vào sông hồ rồi lại chảy ra biển, đại dương. Chu trình thủy văn gồm 3 nguồn nước: Nước mưa, nước mặt, nước ngầm. – Nước mưa: Về mặt vệ sinh, vi trùng học và hóa học, thì nước mưa sạch nhất, chỉ có nhược điểm là nồng độ muối trong đó quá ít. Nước ngầm: Về mặt vệ sinh thì nước ngầm kém nước mưa, nhưng sạch hơn nước mặt. Nhiều khi không phải xử lý mà vẫn sử dụng được. Thực chất nước ngầm là do nước mặt thấm xuống đất. Thành phần hóa lý của nước ngầm tùy thuộc cấu tạo địa chất và thành phần nước mặt. Đối với nước ngầm, sự nhiễm bẩn về vi khuẩn rất đa dạng. Thông thường nước ngầm mạch nông bị nhiễm bẩn nhiều hơn so với nước ngầm mạch sâu. Càng thấm sâu xuống lòng đất, vi khuẩn càng ít đi bởi vì những lớp đất trên cũng có khả năng giữ lại hầu hết vi khuẩn. Nhiều số liệu cho thấy ở dưới các hố phân, vi khuẩn không thể thâm nhập xuống chiều sâu 30-40cm cách mặt đất. Tuy nhiên có khi ở độ sâu 1,5m và hơn nữa cũng phát hiện thấy vi khuẩn và làm nước ngầm bị nhiễm khuẩn. – Nước mặt: Khi nước mưa rơi xuống đất, chảy vào các sông hồ gọi là nước mặt. Nước mặt bẩn nhất cả về vi sinh vật, chất hữu cơ, vô cơ. Nước mặt rất giàu các chất dinh dưỡng – môi trường tốt cho nhiều vi sinh vật phát triển, kể cả nấm và động vật hạ đẳng. Các quá trình tự làm sạch của sôngQuá trình tự làm sạch bao gồm hai quá trình cơ bản: Quá trình xáo trộn, pha loãng giữa nước thải và nước nguồn; quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ dưới sự tham gia của các vi sinh vật và thủy sinh vật nước. Trong thực tiễn, hai quá trình này diễn ra đồng thời nhưng cường độ của chúng phụ thuộc vào vị trí miệng xả nước thải, các yếu tố thuỷ động học dòng chảy như vận tốc, mực nước, lưu lượng, hệ số nhám, hệ số khuếch tán rối, hình thái sông hồ, độ uốn khúc của dòng chảy…và các điều kiện môi trường khác. Nhờ hai quá trình trên nồng độ các chất ô nhiễm đưa vào nguồn nước sau một thời gian sẽ giảm xuống đến một mức nào đó. Kết quả cuối cùng của các quá trình này là phục hồi một phần hoặc toàn bộ trạng thái ban đầu của nguồn nước. Để đơn giản cho việc nghiên cứu, đánh giá quá trình tự làm sạch nguồn nước, người ta chia ra các giai đoạn tự làm sạch theo không gian trong dòng chảy sông. – Vùng 1: vùng xáo trộn nước thải với nước nguồn. Ớ đây chủ yếu diễn ra quá trình pha loãng nước sông với nước thải; – Vùng 2: vùng pha loãng hoàn toàn nước sông với nước thải. Điểm ranh giới giữa vùng 1 và vùng 2 chỉ là quy ước vì trong thực tế không có điểm xáo trộn hoàn toàn nước thải với nước sông. Tuy nhiên thời điểm khoảng 80% lượng nước sông tham gia pha loãng nước thải được coi là điểm xáo trộn hoàn toàn. Tại vùng này chủ yếu diễn ra các quá trình hoá lý và sinh hoá để chuyển hoá chất bẩn; – Vùng 3: vùng khôi phục trạng thái ban đầu của nguồn nước Trong đó: Q: Lưu lượng nước nguồn tham gia vào quá trình xáo trộn, m3/s q: Lưu lượng nước thải xả là vào nguồn, m3/s C: Hàm lượng chất bẩn của nước thải, g/l Cng: Hàm lượng chất bẩn của nước nguồn, g/l Cgh: Hàm lượng chất bẩn của hồn hợp nước thải với nước nguồn sau khi đã xáo trộn kỹ, g/l. Như vậy ta thấy trong quá trình xáo trộn pha loãng chỉ giúp giảm nồng độ nhưng không làm giảm tải lượng chất ô nhiễm. Phương trình cân bằng vật chất cho quá trình xáo trộn, pha loãng: qCnt + QCs = Cgh(q + aQ) + q: Lưu lượng xả thải; m3/h + Q: Lưu lượng nước sông; m3/h + Cnt: Nồng độ chất bẩn trong nước thải; g/m3 + Cs : Nồng độ bẩn của nước sông trên điểm xả thải; g/m3 + Cgh: Nồng độ giới hạn cho phép trong nước sông phụ thuộc vào mục đích sử dụng; g/m3 + a: Hệ số xáo trộn; % Thực tế thì không phải tất cả lưu lượng nước nguồn tham gia vào quá trình xáo trộn mà chỉ một phần. Phần nước nguồn tham gia vào quá trình được đặc trưng bởi hệ số xáo trộn. Sự xáo trộn khuếch tán chủ yếu là do lực gió, sóng, đuổi về mọi hướng và do chênh lệch áp suất, nhiệt độ và các đặc tính của dòng sông: vận tốc dòng chảy, lưu lượng nước, bề rộng sông, bề sâu… tạo nên. Hệ số xáo trộn a được tính theo công thức sau: Với L: chiều dài theo lạch sông tính từ điểm xả đến điểm tính toán (cuối vùng xáo trộn) (m) α là hệ số tính đến các yếu tố thủy lực của dòng sông và được tính theo công sau: ϕ: hệ số tính đến sự uốn khúc của dòng sông và ϕ = Ll/Lt (tỷ số chiều dài theo lạch và chiều dài theo đường thẳng) ξ: hệ số phụ thuộc vào vị trí điểm xả: + Xả ngay bờ: ξ =1 + Xả giữa lòng sông: ξ =1,5 K: hệ số khuếch tán; m/s và K = (Vtb x Htb) / 200 Với Vtb ; Htb là vận tốc trung bình, chiều sâu trung bình của đoạn sông đang tính toán. Quá trình xáo trộn và pha loãng nước sông hồ với nước thải có ý nghĩa rất lớn trong việc bảo vệ nguồn nước: – Giảm được nồng độ chất bẩn tại các điểm cục bộ trong sông hồ; – Phân bố đều tải trọng chất bẩn trong toàn bộ dung tích nước nên tăng cường được quá trình tự làm sạch (phân bố tải trọng chất bẩn cho vi sinh vật); – Do giảm được tải lượng chất bẩn cục bộ, phù hợp với khả năng tự điều chỉnh của hệ sinh thái vực nước nên độ ổn định của hệ được bảo đảm; – Dựa vào số lần pha loãng nước nguồn với nước thải, chúng ta có thể xác định được mức độ xử lý nước thải cần thiết và thiết lập được các biện pháp bảo vệ sông hồ khác. Tự làm sạch bằng quá trình khoáng hóa các chất hữu cơĐối với các chất bẩn không bền vững, khi được đưa vào nguồn nước, dưới tác động của các quá trình sinh học, hoá học và vật lý, chúng sẽ bị phân huỷ hoặc chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác. Sự chuyển hoá này có xu thế phục hồi trạng thái ban đầu cho nguồn nước. Đây là một sự tổng hợp nhiều quá trình diễn ra trong nguồn nước: – Quá trình phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ dưới sự tham gia của các vi sinh vật và thủy sinh vật (quá trình tiêu thụ oxy). – Quá trình hòa tan oxy (quá trình làm thoáng). Tốc độ chuyển hoá chất ô nhiễm từng quá trình này phụ thuộc vào hàng loạt yếu tố như thành phần và đặc điểm quần xã thuỷ sinh vật trong vực nước, nhiệt độ nước, độ pH, cường độ chiếu sáng, độ sâu lớp nước, thành phần cặn lơ lửng và các chất hoà tan, đặc điểm bùn đáy… Quá trình phân hủy hiếu khí (quá trình tiêu thụ oxy):Sự phân hủy chất bẩn có ý nghĩa lớn nhất trong quá trình tự làm sạch của nguồn nước. Khi chất ô nhiễm xuất hiện, 70-80% bị lên men, oxy hóa tạo thành CO2, H2O, và NH4 theo 2 giai đoạn: – Oxy hóa các hợp chất chứa Carbon thành CO2 và H2O. – Oxy hóa các hợp chất chứa Nitơ thành nitrit nhờ vi sinh vật Nitrosomonas và từ nitrit thành nitrate nhờ vi sinh vật Nitrobacter. Trong đó: + La: hàm lượng BOD ở thời điểm ban đầu; mg/l + Lt : hàm lượng BOD qua khoảng thời gian t; mg/l + k: hằng số tiêu thụ oxy với nhiệt độ cho trước + t: thời gian xảy ra quá trình tiêu thụ oxy; ngày Cơ chế: vi khuẩn là nhân tố chính trong quá trình sinh hóa bình thường trong nguồn nước thiên nhiên. Chúng biến các chất hữu cơ hòa tan thành tế bào của mình và các chất vô cơ. Các chất vô cơ lại được tảo sử dụng. Động vật hạ đẳng, vi khuẩn làm thức ăn cho cá bé, rồi cá lớn. Cá lại là nguồn thức ăn cho con người. Vi khuẩn và nấm phân hủy chất hữu cơ để giải phóng CO2, H2O và một số muối khoáng. Trong quá trình này chúng sử dụng một lượng ôxy rất lớn nên thường gây ra hiện tượng thiếu hụt ôxy ngay sau khi xả nước thải vào sông hồ. Quá trình này diễn ra càng mạnh thì hiệu quả tự làm sạch nguồn nước càng cao. Vi khuẩn đóng vai trò chính trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong thiên nhiên và được coi là tác nhân thu gom có hiệu quả chất hữu cơ trong dịch loãng. Vi khuẩn ôxy hóa chất hữu cơ để tự cung cấp năng lượng nhằm tổng hợp các phân tử hữu cơ phức tạp cần cho sự hình thành các tế bào mới. Sự hấp thụ thức ăn của vi khuẩn diễn ra trên toàn bộ bề mặt của nó. Lượng vi khuẩn và nấm trong nước tùy thuộc vào nhiều yếu tố. trong nước sạch thường không đủ chất hữu cơ (chất dinh dưỡng) cho các loại hoại sinh. Khi các chất hữu cơ lẫn vào nước nguồn thì các vi sinh vật phát triển nhảy vọt. Trong quá trình sinh trưởng phát triển các vi sinh vật tiêu thụ càng càng ôxy. Kết quả nồng độ ôxy trong nước giảm, thậm chí bị tiêu thụ hoàn toàn, tạo điều kiện thiếu khí trong môi trường. Thực vật phù du: là thực vật sống trôi nổi trong nước, có thể tự dưỡng qua quá trình quang hợp góp phần phân giải chất hữu cơ hạn chế ô nhiễm nước. Nó làm giàu ôxy trong nước, ôxy rất cần cho quá trình phân hủy chất hữu cơ, làm giảm các nguyên tố dinh dưỡng trong nước. Nó là nguồn thức ăn cho các loại sinh vật ăn thực vật. Tuy nhiên, thực vật phù du phát triển quá mạnh thì lại làm nguồn nước biến đổi lần thứ hai. Các vùng biến đổi của chất thải:
Trong đó: Da: độ thiếu hụt oxy ban đầu; mg/l Dt: độ thiếu hụt oxy qua thời gian t; mg/l K2: hằng số tốc độ hòa tan oxy trong nước T: thời gian xảy ra quá trình hòa tan oxy
|