Trong nước thường tồn tại rất nhiều các dạng chất ô nhiễm như các chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng, cặn bẩn chúng tồn tại ở trạng thái khác nhau. Các quá trình cơ học (lắng, lọc, ly tâm) chỉ tách hiệu quả các hạt lơ lửng có đường kính hạt >104 mm (bùn, tảo, cát…). Đối với các hạt lơ lửng rất nhỏ và dạng keo đường kính hạt 106 104 mm (sét, đại phân tử hữu cơ…), thường rất khó lắng, lọc. Vì vậy để đạt hiệu quả trước khi lắng lọc người ta sử dụng quá trình keo tụ tạo bông.
1 CÁC Q TRÌNH HĨA LÝ TRONG KTMT TS BÙI THỊ THU HÀ Q TRÌNH KEO TỤ TẠO BƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT II KHÁI NIỆM, ỨNG DỤNG, HẠT KEO III CƠ CHẾ QUÁ TRÌNH KTTB IV ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH KTTB V THIẾT BỊ QUÁ TRÌNH KTTB VI NGUYÊN LIỆU CHO QUÁ TRÌNH KTTB VII CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH KTTB I Cơ sở lý thuyết Trong nước thường tồn nhiều dạng chất ô nhiễm chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng, cặn bẩn chúng tồn trạng thái khác nhau - Các trình học (lắng, lọc, ly tâm) tách hiệu hạt lơ lửng có đường kính hạt >10-4 mm (bùn, tảo, cát…) - Đối với hạt lơ lửng nhỏ dạng keo đường kính hạt 10-6 -10-4 mm (sét, đại phân tử hữu cơ…), thường khó lắng, lọc Vì để đạt hiệu trước lắng lọc người ta sử dụng q trình keo tụ - tạo bơng II Khái niệm mục đích Khái niệm - Keo tụ: phá vỡ tính bền vững hạt keo cách đưa thêm chất phản ứng - gọi chất keo tụ - Kết bông: dính kết hạt “đã phá vỡ độ bền” thành cục bơng nhỏ, sau thành cụm to lắng - Q trình cải thiện cách thêm vào chất phản ứng gọi tác nhân kết hay chất phụ gia kết bơng Ứng dụng q trình keo tụ tạo bơng Tách hạt cặn có kích thước 0,001 μm < φ < μm Chuyển hạt keo thành hạt lắng Giảm thành phần có nước như: chất bẩn lơ lửng, anion PO4 3-… cải thiện độ đục màu sắc nước Hạt keo - Đối tượng xử lí chủ yếu trình KTTB hạt keo - Hạt keo có kích thước khoảng 0,001 μm < φ < μm, khả lắng chậm - Các hạt keo thường mang điện tích tương ứng với mơi trường xung quanh phân loại thành dạng chính: + Keo kỵ nước + Keo háo nước 10 Cấu tạo hạt keo *Các hạt keo mang điện tích âm ( chiếm đa số: cặn gốc silic, tạp chất hữu cơ…) điện tích dương (hydroxit sắt, hydroxit nhôm…) *Hạt keo âm ( - ) hút cation đến gần bề mặt để trung hòa điện tích, phân bố thành lớp: 12 Cấu tạo hạt keo Ion dương Ion âm 13 Tập hợp hai lớp gọi lớp kép, điện động xuất hai lớp gọi zeta Lớp thứ hai: dày hỗn hợp ion (hầu hết cation), liên kết lỏng lẻo gọi lớp khuếch tán Lớp thứ nhất: mỏng, mang điện tích(+) liên kết chặt chẽ với hạt keo gọi lớp Stern 14 III Cơ chế trình keo tụ tạo bơng - Q trình nén lớp điện tích kép, giảm điện động zeta nhờ ion trái dấu - Quá trình keo tụ hấp phụ ion trái dấu bề mặt, trung hòa điện tích tạo điểm đẳng điện zeta 15 III Cơ chế q trình keo tụ tạo bơng (tt) - Cơ chế hấp phụ - tạo cầu nối : Các polymer vô hữu ion hóa, nhờ cấu trúc mạch dài chúng tạo cầu nối hạt keo - Quá trình keo tụ hấp phụ lắng trình lắng: tác nhân keo tụ phèn nhôm phèn sắt cho vào dung dịch tạo thành Al(OH)3 Fe(OH)3 lắng xuống, kéo theo keo, cặn bẩn hữu vô cơ, hạt keo khác lắng 16 III Cơ chế q trình keo tụ tạo bơng (tt) Phân tán polymer Cơ chế hấp phụ tạo cầu nối Vận chuyển polymer đến bề mặt hạt Hấp thụ polymer lên bề mặt hạt Liên kết hạt polymer hấp phụ với với hạt khác 17 18 IV Động học trình KTTB Gồm hai q trình chính: • Q trình keo tụ: dựa chế phá bền hạt keo • Q trình tạo bơng: tiếp xúc/ kết dính hạt keo bị phá bền 19 IV Động học trình KTTBB (tt) Giá trị gradient vận tốc G thời gian t phụ thuộc vào: Thành phần hóa học nước Bản chất nồng độ keo nước G = P1/2 -1/2 V-1/2 Trong đó: P lượng tiêu hao bể phản ứng tạo (W.kg.m2.m-3) V thể tích bể phản ứng độ nhớt động học 20 V Thiết bị trình KTTB Những thiết bị cần cho q trình keo tụ: - Cánh khuấy: có chức quan trọng q trình này, cánh khuấy có tác dụng khuấy chất keo tụ hòa tan vào chất lỏng 21 V Thiết bị trình KTTB (tt) - Máy đo pH: trình keo tụ chịu ảnh hưởng pH Do máy đo pH giúp biết ổn định độ pH cho trình keo tụ xảy hiệu - Thiết bị châm hóa chất: Thiết bị châm hóa chất sử dụng để đưa hóa chất xử lý vào trình keo tụ 22 VI Nguyên liệu cho q trình KTTB - Các hố chất gây keo tụ thường loại muối vô Thường sử dụng phèn nhôm, phèn sắt, PAC để làm chất keo tụ - Phương pháp keo tụ- kết sử dụng Poly Aluminium Chloride ( PAC) Chất keo tồn dạng polime vô poli nhôm clorua (polime aluminium chloride) chúng sử dụng rộng rãi trình xử lý nước 23 VI Nguyên liệu cho trình KTTB (tt) -PAC thường dạng bột thô màu vàng nhạt vàng đậm, dễ tan trong nước kèm tỏa nhiệt, dung dịch suốt, có tác dụng mạnh về tính hút thấm -Khơng làm đục nước,khơng ăn mòn thiết bị, khơng phát sinh SO42-, có khả keo tụ tốt -So với khối lượng nước lượng PAC cho vào nhỏ phản ứng lại diễn nhanh sau tiếp xúc với nước -Giá thành rẻ 24 VII.Các yếu tố ảnh hưởng tới trình KTTB * Đối với trình keo tụ: - Điều kiện khuấy trộn (càng nhanh tốt) - Nhiệt độ nước (nhiệt độ cao tốt), pH nước ảnh hưởng trực tiếp đến trình thủy phân * Đối với q trình tạo bơng: - Điều kiện khuấy trộn (chậm, thời gian dài) - Độ đục nước thô nồng độ cặn dính kết từ trước * Ngồi có ảnh hưởng khác như: thành phần ION, chất hữu cơ, liều lượng chất keo tụ, độ đục ban đầu 25 26 ... tích tạo điểm đẳng điện zeta 15 III Cơ chế trình keo tụ tạo (tt) - Cơ chế hấp phụ - tạo cầu nối : Các polymer vô hữu ion hóa, nhờ cấu trúc mạch dài chúng tạo cầu nối hạt keo - Quá trình keo tụ. ..CÁC Q TRÌNH HĨA LÝ TRONG KTMT TS BÙI THỊ THU HÀ Q TRÌNH KEO TỤ TẠO BƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT II KHÁI NIỆM, ỨNG DỤNG, HẠT KEO III CƠ CHẾ QUÁ TRÌNH KTTB IV ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH KTTB V THIẾT BỊ QUÁ TRÌNH... lắng trình lắng: tác nhân keo tụ phèn nhơm phèn sắt cho vào dung dịch tạo thành Al(OH)3 Fe(OH)3 lắng xuống, kéo theo keo, cặn bẩn hữu vô cơ, hạt keo khác lắng 16 III Cơ chế trình keo tụ tạo bơng