NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN CÁ CƠM HẤP BẰNG KEO TỤ VAØ
4.1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ tạo bông:
Trị số pH của nước.
Nước thiên nhiên sau khi đã cho Al2(SO4)vào, trị số pH của nó bị giảm thấp, vì Al2(SO4) là một loại gồm một loại muối axit mạnh bazơ yếu. Sự thuỷ phân của nó có thể tăng tính axit của nước. Đối với hiệu quả keo tụ có ảnh hưởng, chủ yếu là trị số pH của nước sau khi cho phèn vào. Cho nên trị số pH dưới đây đều là trị số pH của nước sau khi cho phèn vào.
Trị số pH ảnh hưởng rất lớn và nhiều mặt đến quá trình keo tụ.
( 1 ) Aûnh hưởng của pH đối với độ hoà tan nhôm hydroxit . Nó là một hydroxit điển hình. Trị số pH của nước quá cao hoặc quá thấp đều đủ làm cho nó hoà tan, khiến hàm lượng nhôm dư trong nước tăng thêm .
Khi trị số pH giảm thấp đến 5,5 trở xuống, Al(OH)3 có tác dụng rõ ràng như một chất kiềm, làm cho hàm lượng Al3+ trong nước tăng nhiều như phản ứng sau:
Khi trị số pH tăng cao đến 7,5 trở lên Al(OH)3 có tác dụng như một axit làm cho gốc AlO2 trong nước xuất hiện phản ứng sau:
Al(OH)3 + OH- → AlO2 + 2 H2O
Khi trị số pH đạt đến 9 trở lên, độ hoà tan của Al(OH)3 nhanh chóng tăng lớn sau cùng thành dung dịch muối nhôm.
Khi trong nước có SO4 , trong phạm vi pH = 5,5 ÷ 7 trong vật kết tủa có muối sunfat kiềm rất ít hoà tan. Trong phạm vi này, khi trị số pH biến đổi cao muối sunfat kiềm ở hình thái Al( OH)4SO4 khi pH biến đổi thấp ở dạng Al( OH)SO4.
Tóm lại trong phạm vi pH từ 5,5 đến 7 lượng nhôm dư trong nước đều rất nhỏ
( 2 ) Aûnh hưởng của pH đến điện tích của hạt keo nhôm hyroxit. Điện tích của hạt keo trong dung dịch nước có quan hệ đến thành phần của ion trong nước, đặt biệt là nồng độ ion H+. Cho nên trị số pH đối với tính mang điện của hạt keo có ảnh hưởng rất lớn. Khi 5< pH<8 nó mang điện dương, cấu tạo của đám keo này do sự phân hủy của nhôm sunfat mà hình thành. Khi pH< 5 vì hấp thụ SO4 mà mang điện tích âm, khi pH ≈ 8 , nó tồn tại ở trạng thái hydroxit trung tính, vì thế mà dễ dàng kết tủa nhất.
( 3 ) Aûnh hưởng cuả pH đối với chất hữu cơ trong nước. Chất hữu cơ trong nước như chất hữu cơ bị thối rửa, khi pH thấp, dung dịch keo của axit humic mang điện tích âm. Lúc này dễ dàng dùng chất keo tụ khử đi. Khi pH cao nó trở thành muối axit humic dễ tan. Vì thế mà hiệu quả khử đi tương đối kém. Dùng muối nhôm khử loại này, thích hợp nhất ở pH= 6 ÷ 6,5.
( 4 ) Aûnh hưởng pH đến tốc độ keo tụ dung dịch keo. Tốc độ keo tụ dung dịch keo và điện thế ξ cuả nó có quan hệ. Trị số điện thế ξ càng nhỏ, lực đẩy giữa các hạt càng yếu, vì vậy tốc độ keo tụ càng nhanh. Khi điện thế ξ bằng 0 nghĩa là đạt đến điểm đẳng điện. Tốc độ keo tụ cuả nó lớn nhất.
Dung dịch keo này hình thành từ hợp chất lưỡng tính, điện thế ξ cuả nó và điểm đẳng điện chủ yếu quyết định bởi trị số pH cuả nước. Nhôm hydroxit và các chất humic, đất sét hợp thành dung dịch keo trong nước thiên nhiên đều là lưỡng tính, cho nên pH là nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến tốc độ keo tụ.
Từ một số nguyên nhân trên, đối với một loại nước cụ thể thì không có phương pháp tính toán trị số pH tối ưu mà chỉ xác định thực nghiệm. Chất lượng nước khác nhau, trị số pH tối ưu khác nhau, nghĩa là cũng một nguồn nước, các mùa khác nhau, trị số pH tối ưu có thể thay đổi.
Khi dùng muối nhôm làm chất keo tụ, trị số pH tối ưu nằm trong giới hạn 6,6 ÷ 7,5. Quy luật nói chung là khi lượng chất keo tụ cho vào tương đối ít, dung dịch keo tự nhiên trong nước chủ yếu là dựa vào qúa trình keo tụ của bản thân nó mà tách ra, nên dùng pH tương đối là thích hợp, vì khi điện tích dương cuả dung dịch keo nhôm hydroxit tương đối lớn. Như vậy rất có lợi để trung hoà điện tích âm cuả dung dịch keo tự nhiên, giảm thấp điện thế ξ cuả nó. Khi lượng phèn cho vào tương đối nhiều, chủ yếu là làm cho dung dịch nhôm hydroxit cuả bản thân chất keo tụ hình thành keo tụ càng tốt. Để khử đi vật huyền phù và dung dịch keo tự nhiên có trong nước, làø dựa vào tác dụng hấp phụ dung dịch keo nhôm hydroxit, cho nên pH gần bằng 8 là thích hợp nhất, vì nhôm hydroxit dễ kết tủa xuống.
Nếu độ kiềm cuả nước nguồn quá thấp sẽ không đủ để khử tính axit do chất keo tụ thuỷ phân sinh ra. Kết quả làm cho trị số pH cuả nước sau khi cho phèn vào qúa thấp. Ta có thể dùng biện pháp cho kiềm vào để điều chỉnh trị số pH cuả nước ra.
Nói chung kiềm cho vào nước có thể dùng sút ( NaOH), kali hydroxit (KOH), natri cacbonat (Na2CO3), hay canxi hydroxit ( Ca(OH)2).
Lượng dùng chất keo tụ: quá trình keo tụ không phải là một loại phản ứng hoá học đơn thuần, nên lượng phèn cho vào không thể căn cứ vào tính toán để
xác định. Tuỳ điều kiện cụ thể khác nhau, phải làm thực nghiệm chuyên môn để tìm ra lượng phèn cho vào tối ưu.
Lượng phèn tối ưu cho vào trong nước nói chung là 0,1 ∼ 0,5 mgđ/l, nếu dùng Al2( SO4).18 H2O thì tương đương 10 ∼ 50mg/l. Nói chung vật huyền phù trong nước càng nhiều , lượng chất keo tụ cần thiết càng lớn. Cũng có thể chất hữu cơ trong nước tương đối ít mà lượng keo tụ tương đối nhiều.
Nhiệt độ nước: khi dùng muối nhôm làm chất keo tụ, nhiệt độ nước ảnh huởng lớn đến hiệu quả keo tụ. Khi nhiệt độ nước rất thấp (thấp hơn 50C), bông phèn sinh ra to và xốp, chứa phần nước nhiều, lắng xuống rất chậm nên hiệu quả kém.
Khi dùng nhôm sunfat tiến hành keo tụ nước thiên nhiên, nhiệt độ nước thấp nhất là: 25 – 300C.
Khi dùng muối sắt làm chất keo tụ, ảnh hưởng cuả nhiệt độ nước đối với hiệu quả keo tụ không lớn.
Tốc độ hỗn hợp của nước và chất keo tụ: Quan hệ tốc độ hỗn hợp của nước và chất keo tụ đến tính phân bổ đồng đều của chất keo tụ và cơ hội va chạm giữa các hạt keo cũng là một nhân tố trọng yếu ảnh hưởng đến qúa trình keo tụ. Tốc độ khuấy tốt nhất là từ nhanh chuyển sang chậm. Khi mới cho chất keo tụ vào nước phải khuấy nhanh, vì sự thuỷ phân cuả chất keo tụ trong nước và hình thành chất keo tụ rất nhanh.
Cho nên phải khuấy nhanh mới có khả năng sinh thành lượng lớn keo hydroxit hạt nhỏ làm cho nó nhanh chóng khuếch tán đến những nơi trong nước kịp thời cùng với các tạp chất trong nước tác dụng. Sau khi hỗn hợp hình thành bông và lớn lên, không nên khuấy quá nhanh không những bông phèn có thể đánh vỡ đám bông phèn đã hình thành.
Tạp chất trong nước: nếu cho các ion trái dấu vào dung dịch nước có thể khiến dung dịch keo tụ. Cho nên ion ngược dấu là một loại tạp chất ảnh hưởng
đến quá trình keo tụ. Khi dùng Al2(SO4)3 làm chất keo tụ, dung dịch keo Al(OH)3 sinh thành thường mang điện tích dương nên ảnh hưởng của tạp chất trong nước đến quá trình keo tụ dung dịch keo chủ yếu là anion. Người ta tiến hành thí nghiệm các loại dung dịch có chứa nồng độ 10mgđ/l của 3 loại ion HCO3-, SO42- , Cl- , và cho thấy HCO3- hoặc SO42- + Cl- với lượng quá nhiều đều làm cho hiệu qủa keo tụ xấu đi. Nhưng vì ảnh hưởng đó rất phức tạp, hiện nay người ta chưa nắm chắc quy luật của nó.
Khi trong nước có chứa một lượng lớn chất hữu cơ cao phân tử (như axit humic) nó có thể hấp phụ trên bề mặt dung dịch keo, dẫn tới tác dụng bảo vệ dung dịch keo làm cho hạt keo thu được khó keo tụ, nên hiệu quả keo tụ trở nên xấu đi. Trường hợp này có thể dùng biện pháp cho clo hoặc khí ozon vào để phá huỷ các chất hữu cơ đó.
Môi chất tiếp xúc: khi tiến hành keo tụ hoặc xử lý bằng phương pháp kết tủa khác, nếu trong nước duy trì một lớp cặn bùn nhất định, khiến quá trình kết tủa càng hoàn toàn, làm cho tốc độ kết tủa nhanh thêm. Lớp cặn bùn đó có tác dụng làm môi chất tiếp xúc, trên bề mặt cuả nó có tác dụng hấp phụ, thúc đẩy và tác dụng cuả các hạt cặn bùn đó như những hạt nhân kết tinh. Cho nên hiện nay thiết bị dùng để keo tụ hoặc xử lý bằng kết tủa khác, phần lớn thiết kế có lớp cặn bùn.
Rất nhiều nhân tố ảnh hưởng đến hiệu quả keo tụ. Để tìm ra điều kiện tối ưu để xử lý bằng keo tụ, khi thiết kế thiết bị hoặc điều chỉnh vận hành, có thể trước tiên tiến hành thí nghiệm mẫu ở phòng thí nghiệm bằng thiết bị Jartest .