THÍ NGHIỆM LẮNG VAØ JARTEST ỨNG DỤNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM
4.1.2. Cơ sở lý thuyết quá trình keo tụ, tạo bơng
Xử lý bằng phương pháp keo tụ là cho vào trong nước một loại hĩa chất gọi là chất keo tụ cĩ thể đủ để làm cho các hạt rất nhỏ biến thành hạt lớn rồi lắng xuống. Thơng thường quá trình keo tụ xảy ra qua hai giai đoạn:
- Bản thân chất keo tụ phát sinh thuỷ phân, quá trình hình thành dung dịch keo tụ và ngưng tụ.
- Trung hồ hấp phụ lọc các tạp chất trong nước.
Kết quả của quá trình trên là hình thành các hạt lắng xuống. Chất keo tụ thích hợp được sử dụng trong quá trình keo tụ thường là: phèn nhơm(Al2(SO4)3), phèn sắt (FeSO4 hoặc FeCl3). Các loại phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hịa tan.
Khi cho phèn nhơm vào nước, chúng phân li thành các ion Al3+, sau đĩ các ion này bị thuỷ phân thành Al(OH)3.
Al3+ + 3H2O = Al(OH)3 + 3H+
Trong phản ứng thuỷ phân trên, Al(OH)3 khơng chỉ là nhân tố quyết định đến hiệu quả keo tụ được tạo thành mà các ion H+ cũng gĩp phần vào việc xác định hiệu quả trên. Các ion H+ được giải phĩng sẽ được khử bằng độ kiềm tự nhiên của nước (được đánh giá bằng HCO3-). Nếu độ kiềm tự nhiên của nước thấp
khơng đủ để hịa tan ion H+ thì cần thực hiện kiềm hĩa nước. Chất thơng dụng nhất để kiềm hĩa nước là vơi (CaO). Ngồi ra cịn cĩ thể sử dụng sơda (Na2CO3) hoặc xút (NaOH).
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ, tạo bơng khi sử dụng phèn nhơm
Trị số pH của nước
Trị số pH của nước cĩ ảnh hưởng lớn và nhiều mặt đến quá trình keo tụ. Aûnh hưởng của pH đối với độ hịa tan nhơm hydroxit, đây là một hydroxit lưỡng tính điển hình. Trị số pH quá cao hoặc quá thấp đều ảnh hưởng khả năng hịa tan của Al(OH)3 và hàm lượng nhơm dư trong nước tăng lên.
Nếu pH < 5,5 Al(OH)3 đĩng vai trị là một chất kiềm, lượng Al3+ trong nước tăng: Al(OH)3 + 3H+ Al3+ + 3H2O
Nếu pH tăng cao đến hơn 7,5, Al(OH)3 cĩ vai trị như một axit làm cho gốc
AlO2- trong nước xuất hiện:
Al(OH)3 + OH- AlO2- + 2H2O
Nếu pH > 9, độ hịa tan của Al(OH)3 nhanh chĩng tăng lớn tạo thành dung
dịch muối nhơm.
Khi trong nước cĩ SO42-, trong phạm vi pH = 5,5 ÷ 7, trong kết tủa cĩ muối sunfat kiềm rất ít hịa tan.
Aûnh hưởng của pH đối với điện tích hạt keo nhơm hydroxit.
Trị số pH đối với tính năng mang điện của hạt keo cĩ ảnh hưởng rất lớn. Khi 5 < pH <8, nĩ mang điện dương, cấu tạo của đám keo hình thành do sự phân huỷ của nhơm sunfat.
Khi pH < 5, nĩ mang điện dương và hấp phụ SO42-.
Khi pH ~8, nĩ tồn tại ở hình thái hydroxit trung tính, do vậy mà kết tủa dễ dàng nhất.
Chất hữu cơ trong nước như chất hữu cơ bị thối rữa, khi pH thấp, dung dịch keo của axit humic mang điện tích âm, chất keo tụ dễ dàng được khử. Khi pH cao, nĩ trở thành muối axit humic dễ tan, vì thế mà hiệu quả khử tương đối kém. Vì vậy nếu sử dụng muối này, pH thích hợp nhất là 6 ÷ 6,5.
Aûnh hưởng của pH đối với tốc độ keo tụ dung dịch keo.
Khi dùng muối nhơm làm chất keo tụ, trị số pH tối ưu nằm trong giới hạn 6,5 ÷7,5. Quy luật nĩi chung là khi lượng chất keo tụ cho vào tương đối ít, dung dịch keo tự nhiên trong nước chủ yếu là dựa vào quá trình keo tụ của bản thân nĩ mà tách ra, nên dùng pH tương đối là thích hợp, vì khi đĩ điện tích dương của dung dịch keo nhơm hydroxit tương đối lớn. Như vậy rất cĩ lợi để trung hồ điện tích âm cuả dung dịch keo tự nhiên, giảm thấp điện thế ξ cuả nĩ. Khi lượng phèn cho vào tương đối nhiều, chủ yếu là làm cho dung dịch nhơm 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 cĩ trong nước, là dựa vào tác dụng hấp phụ dung dịch keo nhơm hydroxit, cho nên pH gần bằng 8 là thích hợp nhất, vì Al(OH)3 dễ kết tủa xuống. Lượng dùng chất keo tụ
Tuỳ điều kiện cụ thể khác nhau, phải làm thực hiện chuyên mơn để tìm ra lượng phèn tối ưu cho từng loại nước. Nhìn chung lượng phèn thường là 0,1÷0,5mgđl/l, nếu dùng Al2 (SO4)3.18H2O thì tương đương 10 ÷ 50 mg/l. Như vậy, nếu hàm lượng chất huyền phù trong nước càng lớn thì lượng chất keo tu cần thiết càng lớn. Cũng cĩ thể chất hữu cơ trong nước tương đối ít mà lượng keo tụ tương đối nhiều.
Nhiệt độ nước
Khi dùng muối nhơm làm chất keo tụ, nhiệt độ nước ảnh hưởng lớn đến hiệu quả keo tụ. Khi nhiệt độ nước rất thấp (< 50C), bơng phèn sinh ra to và xốp, chứa nhiều nước, lắng chậm, hiệu quả thấp. Nhiệt độ nước thích hợp nhất là 25 ÷ 300C.
Tốc độ hỗn hợp của nước và chất keo tụ
Quan hệ tốc độ hỗn hợp của nước và chấtkeo 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 chủ yếu ảnh hưởng đến quá 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 thủy phân của chất keo tụ trong nước và hình thành chất keo tụ rất nhanh. Cho nên phải khuấy nhanh mới cĩ khả năng sinh thành lượng lớn keo hydroxit hạt nhỏ làm cho nĩ nhanh chĩng khuếch tán đến những nơi trong nước kịp thời cùng với các tạp chất trong nước tác dụng. Sau khi hỗn hợp hình thành bơng và lớn lên, khơng nên khuấy quá nhanh vì bơng phèn khơng những khĩ lớn mà cịn cĩ thể đánh vỡ những bơng phèn đã được hình thành.
Tạp chất trong nước
Nếu cho các ion trái dấu vào dung dịch nước cĩ thể khiến dung dịch keo tụ. Cho nên ion ngược dấu (HCO3-, SO42-, Cl-) 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.
Mơi chất tiếp xúc
Khi thực hiện quá trình keo tụ nếu trong nước duy trì một lớp cặn bùn nhất định, quá trình kết tuả xảy ra nhanh, tốc độ kết tủa nhanh hơn. Cho nên hiện nay thiết bị dùng để keo tụ hoặc xử lý bằng kết tủa khác, phần lớn đều cĩ thiết kế lớp cặn bùn.