Mục đích: Q trình lắng chỉ có thể tách các hạt rắn huyền phù nhưng không thể tách được các chất ô nhiễm bẩn ở dạng keo và hịa tan vì chúng là những hạt rắn có kích thước nhỏ. Để tách các hạt rắn này một cách hiệu quả bằng phương pháp lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tương tác hỗ trợ giữa các hạt phân tán liên kết với nhau thành tập hợp các hạt nhằm tăng vận tốc lắng của chúng. Q trình trung hịa điện tích này được gọi là q trình keo tụ, cịn q trình tạo thành các bơng cặn lớn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình tạo bơng.
Q trình keo tụ để khử màu, giảm hàm lượng các cặn lơ lửng trong nước thải. Cơ chế của quá trình :
- Giảm điện thế zeta tới giá trị mà tại đó dƣới tác dụng của lực hấp dẫn Vander Waals 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 bơng cặn đã hình thành khi lắng xuống sẽ bắt giữ các hạt keo trên quỹ đạo lắng.
Người ta thường dùng các hóa chất keo tụ như phèn nhơm [Al2(SO4)3].nH2O hay phèn sắt (FeCl3 hay [Fe2(SO4)3].nH2O), PAC (Poly Aluminium chloride),...
Khi dùng phương pháp này cần điều chỉnh pH, vì pH ảnh hưởng đến khả năng keo tụ. Các chất keo tụ khác nhau cho hiệu quả keo tụ ở pH khác nhau. Với phèn sắt ở pH = 10 cho hiệu quả cao nhất, phèn nhôm pH = 5 – 6 là tốt nhất.
Phương trình phản ứng:
Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+
Fe2+ + 2H2O Fe(OH)2 + 2H+
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3 Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+
Để tăng hiệu quả keo tụ của quá trình và tăng vận tốc lắng cũng như độ nén của các bơng keo thì trong quá trình keo tụ người ta thường bổ sung các chất trợ keo tụ (polymer).
Các yếu tố ảnh hưởng: pH, nhiệt độ, tốc độ lắng, liều lượng.
Hình 2.7 Quá trình keo tụ tạo bông trong xử lý nước.[20]