Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ

Trong nước thường tồn tại rất nhiều các dạng chất gây ô nhiễm khác nhau như chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng, cặn bẩn và các phương pháp xử lý nước thải cho các chất trên được áp dụng chỉ có thể xử lý những chất có kích thước lớn hoặc chất lắng chưa thể xử lý triệt để.  Tuy nhiên, gần đây công nghiệp đã áp dụng phương pháp công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ kết bông để có thể xử lý được các chất ở dạng huyền phù kích thước rất nhỏ kết hợp với hóa chất tạo kết dính giữa các hạt chất với nhau tạo thành bông keo kích thước lớn dễ dàng xử lý.

Khái niệm về xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ tạo bông:

​Xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ tạo bông

– Phương pháp xử lý nước thải bằng keo tụ tạo bông có sử dụng hoá chất.

– Trong đó, các hạt keo nhỏ lơ lửng trong nước nhờ tác dụng của chất keo tụ mà liên kết với nhau tạo thành bông keo có kích thước lớn hơn.

– Người ta có thể tách chúng ra bằng các biện pháp lắng lọc hay tuyển nổi.

Nguyên tắc của phương pháp xử lý nước thải bằng keo tụ tạo bông:

– Làm mất tính ổn định của các hệ keo thiên nhiên.

– Tạo ra hệ keo mới có khả năng kết hợp tạo thành những bông cặn lớn,lắng nhanh, có hoạt tính bề mặt cao, được loại bỏ bằng phương pháp lắng hoặc lọc.

Xem thêm bài viết : Hệ thống xử lý nước thải công nghiệp

Các chất keo tụ

– Muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng

– Tuỳ thuộc vào các tính chất hoá lý, chi phí, nồng độ tạp chất trong nước, pH và thành phần muối trong nước.

Trên thực tế người ta thường dùng các chất keo tụ sau: Al2(SO4)3.18H2O; Al2(OH)5Cl ; KAl(SO4)2.12H2O;NH4Al(SO4)2.12H2O ; Fe2(SO4)3.2H2O,…

Chất trợ keo

– Tự nhiên: tinh bột, dextrin (C6H10O5)n, xenlulo và Dioxit Silic hoạt tính (xSiO2.yH2O), chitosan…

– Tổng hợp: thường dùng là polyacrylamide.

Cơ chế của  phương pháp xử lý nước thải bằng keo tụ tạo bông

Trong quá trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt chất rắn huyền phù có kích thước lớn (δ > 1.10-2), còn các hạt nhỏ hơn ở dạng keo không thể lắng được. Ta có thể tăng kích cỡ các hạt nhờ tác dụng tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết vào các tập hợp hạt để có thể lắng được. Muốn vậy, trước hết cần trung hoà điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng lại với nhau.

Xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ là cho vào trong nước một loại hoá chất gọi là chất keo tụ có thể đủ làm cho những hạt rất nhỏ biến thành những hạt lớn lắng xuống. Thông thường phương pháp keo tụ tạo bông xảy ra qua hai giai đoạn:

– Bản thân chất keo tụ phát sinh thuỷ phân, quá trình hình thành dung dịch keo, và ngưng tụ.

– Trung hoà hấp phụ lọc các tạp chất trong nước.

Kết quả của quá trình trên là hình thành các hạt lớn lắng xuống. Những hạt rắn lơ lửng mang điện tích âm trong nước (keo sét, protein …) sẽ hút các ion dương tạo ra hai lớp điện tích dương bên trong và bên ngoài. Lớp ion dương bên ngoài liên kết lỏng lẻo nên có thể dễ dàng bị trợt ra. Như vậy điện tích âm của hạt bị giảm xuống. Thế điện động hay thế zeta bị giảm xuống.

Mục tiêu đề ra là giảm thế zeta, tức là giảm chiều cao của hàng rào năng lượng đến giá trị giới hạn, sao cho các hạt rắn không đẩy lẫn nhau bằng cách cho thêm vào các ion có điện tích dương để phá vỡ sự ổn định của trạng thái keo của các hạt nhờ trung hoà điện tích. Khả năng dính kết tạo bông keo tụ tăng lên khi điện tích của hạt giảm xuống và keo tụ tốt nhất khi điện tích của hạt bằng không. Chính vì vậy lực tác dụng lẫn nhau giữa các hạt mang điện tích khác nhau giữa vai trò chủ yếu trong keo tụ. Lực hút phân tử tăng nhanh khi giảm khoảng cách giữa các hạt bằng các tạo nên những chuyển động khác nhau được tạo ra do quá trình khuấy trộn.

Cơ chế của quá phương pháp này là làm mất đi sự ổn định của dung dịch keo có trong nước bằng các biện pháp:

– Nén lớp điện tích kép được hình thành giữa pha rắn và lỏng: giảm điện thế bề mặt bằng hấp phụ và trung hoà điện tích.

– Hình thành các cầu nối giữa các hạt keo.

– Bắt giữ các hạt keo vào bông cặn.

Cơ chế tạo cầu nối

Phản ứng 1: Hấp phụ ban đầu ở liều lượng polime tối ưu. Phân tử polime dính vào hạt keo.

Hấp phụ ban đầu ở liều lượng polime tối ưu –

Phản ứng 2: Hình thành bông cặn. Đuôi polime đã hấp phụ có thể duỗi ra và gắn kết với vị trí trống trên bề mặt hạt keo khác —> hình thành bông cặn.

Hình thành bông cặn – Xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ tạo bông

Phản ứng 3: Hấp phụ lần hai của polime. Nếu đoạn cuối duỗi ra và không tiếp xúc với vị trí trống trên hạt khác và gấp lại —> tiếp xúc với mặt khác của chính hạt đó —> ổn định lại.

Phản ứng 4: khi liều lượng polime dư. Nếu polime thêm vào dư nhiều, bề mặt hạt bão hòa các đoạn polime —> không có vị trí trống để hình thành cầu nối —> hạt keo ổn định trở lại.

Phản ứng 5: Vỡ bông cặn, vỡ vụn bông cặn khi xáo trộn nhiều.

Trong toàn bộ quá trình (5 phản ứng trên ), Cơ chế chính là: Hấp phụ và tạo cầu nối. Cơ chế phụ là: Trung hòa điện tích.

Quá trình nguyên lý hoạt động

Khi chất keo tụ cho vào nước và nước thải, các hạt keo trong nước bị mất tính ổn định, tương tác với nhau, kết cụm lại hình thành các bông cặn lớn, dễ lắng. Quá trình mất tính ổn định của hạt keo là quá trình lý hóa phức tạp, có thể giải thích dựa trên các cơ chế sau:

+ Giảm điện thế Zeta tới giá trị mà tại đó dưới tác dụng của lực hấp dẫn Vanderwaals cùng với năng lượng khuấy trộn cung cấp thêm, các hạt keo trung hòa điện kết cụm và tạo thành bông cặn.

+ Các hạt kết cụm do sự hình thành cầu nối giữa các nhóm hoạt tính trên hạt keo.

+ Các bông cặn hình thành khi lắng xuống sẽ bắt giữ các hạt keo trên quỹ đạo lắng xuống.

+ Quá trình keo tụ thông thường áp dụng khử màu, hàm lượng cặn lơ lửng trong xử lí nước thải.

Hóa chất keo tụ

Để thực hiện phương pháp keo tụ tạo bông, người ta cho vào nước các chất phản ứng thích hợp như: phèn nhôm Al2(SO4)3, phèn sắt FeSO4 koặc FeCl3. Các loại phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hòa tan.

Xem thêm bài viết : Hệ thống xử lý sinh hoạt

Cơ chế trung hoà điện tích

Hấp thụ các ion hay phân tử mang điện tích trái dấu với điện tích của hạt keo. Liều lượng chất keo tụ tối ưu cho vào sao cho điện thế zeta bằng 0 mV.

Giảm thế năng bề mặt tức là giảm điện thế zeta khi đó sự đẩy tĩnh điện của các hạt keo giảm xuống và có khả năng kết nối lại nhờ lực tương tác tĩnh điện, khi đó hệ keo mất đi tính ổn định.

Tăng hàm lượng chất keo tụ, nếu lượng chất keo tụ cho vào quá nhiều sẽ gây hiện tượng keo tụ quét bông. Quá trình này làm tăng hiệu quả keo tụ lên, hệ kéo cũng bị mất ổn định.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ tạo bông

Quá trình keo tụ phụ thuộc vào hai cơ chế chính là trung hoà điện tích và hấp phụ tạo cầu nối. Vì thế các yếu tố nào ảnh hưởng đến hai quá trình trên điện gây ảnh hưởng đến quá trình keo tụ tạo bông.

• Ảnh hưởng của pH
• Nhiệt độ nước
• Liều lượng chất keo tụ và chất trợ keo tụ
• Tạp chất trong nước
• Tốc độ khuấy trộn
• Môi chất tiếp xúc: nếu trong nước duy trì một lớp cặn bùn nhất định, khiến cho quá trình kết tủa càng hoàn toàn, tốc độ kết tủa tăng.

Xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ  – Công ty môi trường SGE 

Hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ

Với nhiều năm kinh nghiệm và sở hữu đội ngũ chuyên gia kỹ thuật, Công ty Môi Trường Sài Gòn SGE đã tư vấn, thiết kế, thi công các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ đạt chuẩn với chi phí tối ưu nhất rất nhiều doanh nghiệp trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh thành.