N.V.Anh-Xu ly nuoc cap-Chuong 2. Keo tu

B i giảng: Trạm xử lý nớc Trạm xử lý nớc PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ môn Cấp thoát nớc, Trờng Đại học Xây dựng 9.2009 Sơ đồ phát triĨn cđa c«ng nghƯ XLNC PGS TS Ngun ViƯt Anh, Bộ môn CTN, Trờng ĐHXD B i giảng: Trạm xử lý nớc Những vấn đề trọng tâm Xử lý sơ bộ, trộn hoá chất, keo tụ, lắng, lọc, khử trùng Xử lý sắt, mangan nớc ngầm Công nghệ xư lý n−íc míi: läc líp, tun nỉi, Flo hoá, ozon hoá Quản lý chất lợng nớc Xử lý sơ Th1nh phần, tính chất tạp chất nớc, khả lắng đợc chúng Mục đích sơ lắng Những yêu cầu thiết kế, vận h1nh bể sơ lắng Những yếu tố ảnh hởng: hình dạng bể, tính chất cặn, thời tiết, Các giải pháp xử lý PGS TS Ngun ViƯt Anh, Bé m«n CTN, Tr−êng ĐHXD B i giảng: Trạm xử lý nớc Mục đích sơ lắng Điều ho1 lu lợng v1 nồng độ, giúp cho công trình phía sau l1m việc ổn định Giảm lợng nớc, hoá chất, điện tiêu hao (phèn keo tụ, vôi kiềm hoá, bơm nớc rửa lọc, xử lý bïn cỈn v1 n−íc rưa läc, …) DƠ d1ng xây dựng công trình thu nớc v1 TB cấp xa bờ Trữ nớc Một số yêu cầu thiÕt kÕ Co > 1500 mg/L (cã thĨ nhá h¬n) H = 1,5 – 3,5 m T = – ng1y (>4 h) V < mm/s (bĨ s¬ lắng: 0,5 0,6 mm/s) Tháo rửa hồ: 0,5 năm/lần Nên có >= ngăn, hoặc: Bơm hút bùn, tăng Lp tháo rửa hồ, giảm tốc độ lọc, Miệng hút cao mặt bùn max 0,5 m PGS TS Ngun ViƯt Anh, Bé m«n CTN, Tr−êng ĐHXD B i giảng: Trạm xử lý nớc A G O B K P C H D Q I E J Thnh phần cặn lơ lửng (mg/l) Tạo hệ tán sắc thô, gồm chất huyền phù (chiếm th1nh phần chủ yếu) v1 nhũ tơng nớc Chúng thờng có nhiều nguồn nớc mặt Huyền phù đợc tạo hợp chất vô (oxit kim loại, khoáng sét, ) v1 thủy sinh vật (vi khuẩn, tao, ) Các chất lơ lửng Các phần tử keo Sét mịn Sét Bùn Hạt cát mịn vừa lớn PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ môn CTN, Trờng ĐHXD KÝch th−íc, mm §é lín thủ lùc, mm/s Thêi gian lắng qua chiều sâu m 2.104 ữ 1.106 1.103 ÷ 5.10χ4 24.10χ4 5.10χ2 ÷ 27.10χ3 0,1 0,5 1,0 7.10χ6 7.10 ÷ 17.10χ5 5.10χ3 1,7 χ 0,5 50 100 năm 0,5 tháng ngđ 10 30 2,5 20 s 10 s B i giảng: Trạm xử lý nớc Khả tách chÊt bÈn v vi sinh vËt tõ n−íc theo kÝch thớc chúng Các phân tử hợp chất hữu Các hợp chất hữu Keo Vi khuẩn Men Đơn b o: 10 100 àm 100 àm 10 Sợi tóc Các muối hòa tan Virus nm 0.1 HIV Hồng cầu: àm 0.01 0.001 0.0001 àm Virus Polio: 0.03 àm Thẩm thấu ngợc Nhìn đợc mắt thờng: > 40 àm Lọc Nano Siêu lọc Vi lọc Lọc cát Keo tụ cặn bẩn nớc Hệ keo n−íc - C¸t, sÐt, bïn, sinh vËt phï du, sản phẩm phân huỷ chất hữu cơ, có kÝch th−íc nhá 10∋3 10∋6 mm, khã t¸ch khái n−íc phơng pháp lắng học - Tồn trạng thái lơ lửng, trạng thái cân động - Cần yếu tố bên ngo=i tác động, phá vỡ trạng thái cân đó, tạo điều kiện để hạt cặn lơ lửng kết dính với nhau, tăng kích thớc v= khối lợng chúng dễ lắng xuống đáy PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ môn CTN, Trờng ĐHXD B i giảng: Trạm xử lý nớc §iƯn tÝch cđa hƯ keo n−íc TÇng hÊp thơ Tầng khuyếch tán nhiệt động bề mặt nhân keo điện động bề mặt hạt keo Các phơng pháp đạt đợc keo tụ Tăng động hạt keo Giảm lực đẩy tĩnh điện tăng lực hút phân tử Chất điện ly Điều chỉnh pH Tạo hệ keo khác có khả keo tụ Đa v=o nớc hệ Polyme KÕt hỵp (1+ + + 4) PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ môn CTN, Trờng ĐHXD B i giảng: Trạm xử lý nớc Lực tác dụng lên hạt keo sau lớp điện tích kép bị nÐn (Compression of the Double Layer DLVO Theory) Keo tô cỈn bÈn n−íc ∋ ∋ ChÊt keo tơ: phÌn nhôm Al2(SO4)3, phèn sắt FeCl3, Poly Alluminium Chlorid (PAC) Phèn đợc đa v=o nớc, phân ly th=nh Kation kim lo¹i v= Anion axit m¹nh: Al2(SO4)3 → 2Al3+ + 3SO427 FeCl3 → Fe3+ + 3Cl7 PGS TS Ngun ViƯt Anh, Bộ môn CTN, Trờng ĐHXD B i giảng: Trạm xử lý nớc (a) Các ion kim loại (Al3+, Fe3+) trung ho= hạt keo nớc mang ®iƯn tÝch (∋), l=m gia’m thÕ ®iƯn ®éng → c¸c hạt keo liên kết lại tạo cặn (b) Các ion kim loại tham gia phan ứng thuỷ phân: Al3+ +3H2O Al(OH)3↓ +3H+ Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3↓ + 3H+ Al(OH)3 v= Fe(OH)3 l= nh`ng hạt keo mang điện tích (+) trung ho= + tạo cặn (b) Al(OH)3, Fe(OH)3 kết hợp với Anion nớc tạo cặn, có hoạt tính bề mặt cao hút bám lên bề mặt chất bẩn (hạt keo, cặn, mùn, vi sinh vật, số chất tan, ion kim loại nặng, ) hi`nh th=nh cặn lớn lắng xuống đáy bể lắng Trên thực tế, cho phèn v=o nớc, chúng bị thuỷ phân v= tạo không Al(OH)3 hay Fe(OH)3 m= tạo phức Monomers v= Polymers (phơ thc v=o pH, nång ®é phÌn, ): Monomers: Al3+, Al(OH)2+, Al(OH)2+, Al(OH)3, Al(OH)47 Polymers: Al2(OH)24+, Al3(OH)45+, Al13O4(OH)247+, Những phức n=y mang điện tích dơng, có khả năng: L=m trung ho= điện tích sơ cấp mang điện () (cơ chế (a); Hấp phụ bề mặt chúng hạt keo (cơ chế b); Các sản phẩm thuỷ phân ho=n to=n l= Hydroxit kim loại kết tủa, tạo bẫy hạt keo (cơ chế c) PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ môn CTN, Trờng ĐHXD B i giảng: Trạm xử lý nớc Các yếu tố ảnh hởng đến hiệu trình keo tụ phèn Độ pH nớc Phản ứng thuỷ phân phèn tạo ion H+ pH, Ki, (CO2) Đẩy hệ keo lệch khỏi điểm đẳng điện v= giảm tốc độ phản ứng thuỷ phân pH dung dịch đợc điều chỉnh bằng: Độ kiềm tự nhiên nớc Sử dụng vôi/sôđa/xút (Vôi: không tạo CO2 v= tăng pH cao + rẻ) Các yếu tố ảnh hởng đến hiệu trình keo tụ phèn Mỗi loại phèn yêu cầu giá trị pH thích hợp cho trình tạo keo tụ: + Phèn nhôm: pH 6,5 ∋ 7,5 → dƠ ¸p dơng; + PhÌn sắt 2: pH > đòi hỏi pH cao hơn; + Phèn sắt 3: pH 5,5 9,5 dễ áp dụng PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ môn CTN, Trờng ĐHXD B i giảng: Trạm xử lý nớc Các yếu tố ảnh hởng đến hiệu trình keo tụ phèn Độ kiềm nớc Ki Điều chỉnh độ pH nớc sau đa phÌn v=o: NÕu Ki lín → trung ho= ion H+ sinh trình thuỷ phân phèn pH thay đổi Nếu độ kiềm Ki thấp, không đủ để trung ho= ion H+ phải sử dụng hoá chất để nâng độ kiềm Ki nớc: sử dụng vôi, sôđa, xút CO327 + H+ HCO37 Ki OH7 + H+ H2O Các yếu tố ảnh hởng đến hiệu trình keo tụ phèn Xác định độ kiềm nớc sau đa phÌn v=o: K i*tp = K i0tp − Lp ep + Lk ek mgđl/l Xác định lợng kiềm cần ®−a v=o n−íc: L  LK = eK  p − K itp + 0,5  e   p + Lk,ek liều lợng (mg/l) v= đơng lợng (mg®l/l) cđa chÊt kiỊm mg/l + Lp, ep – liỊu lợng (mg.l) v= đơng lợng (mgđl/l) chất phèn sử dụng Lk > 0? + Kitp độ kiềm to=n phần nớc, mgđl/l + 0,5 Độ kiềm dự trữ, mgđl/l PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ môn CTN, Trờng §HXD 10 ... Trạm xử lý nớc Điện tích hệ keo nớc Tầng hấp thụ Tầng khuyếch tán nhiệt động bề mặt nhân keo điện động bề mặt hạt keo Các phơng pháp đạt đợc keo tụ Tăng động hạt keo Giảm lực đẩy tĩnh điện... điện ly Điều chỉnh pH Tạo hệ keo khác có khả keo tụ Đa v=o n−íc hƯ Polyme KÕt hỵp (1+ + + 4) PGS TS Ngun ViƯt Anh, Bé m«n CTN, Trờng ĐHXD B i giảng: Trạm xử lý nớc Lực tác dụng lên hạt keo sau... Trạm xử lý nớc Tạo cầu nối hạt keo cách xa với khoảng cách lớn khoảng cách hiệu dụng lực đẩy Các Polyme mang điện, l=m trung ho= điện tích hạt keo Tuy nhiên, sử dụng Polyme liều lợng, tái xác lập