- hi: đô sâu tại thủy vự c
c.Điều hòa (Equalisation)
Thông thường lưu lượng, nhiệt độ, hàm lượng các chất ô nhiễm... trong dòng thải thay đổi theo thời gian. Sự tăng giảm của các đại lượng trên gây khó khăn cho hoạt động của các hệ thống xử lý vàảnh hưởng tới việc thải vào nguồn tiếp nhận. Yêu cầu trong thiết kế phải theo giá trị lớn nhất của dòng thải. Trong các quá trình, nếu dòng vào tăng đột ngột với biên độ lớn sẽ làm cho quá trình xử lý bị quá tải như trường hợp lắng, lọc... hay mất tác dụng như trường hợp phải xử lý hóa học hay sinh học. Vai trò của bể điều hòa nhằm hạn chế các dao động trên.
Trong những trường hợp đơn giản có thể kết hợp nhiệm vụ xử lý sơ bộ và điều hòa dòng thải trong cùng một thiết bị.
Phân loại bể điều hòa
Theo chức năng: ta có thể phân biệt bể điều hòa lưu lượng, bể điều hòa nồng độ, bể điều hòa cả nồng độ và lưu lượng.
Theo chế độ làm việc: có thể chia ra bể điều hòa hoạt động gián đoạn theo chu kỳ và bể điều hòa hoạt động liên tục.
Yêu cầu vị trí đặt bể điều hòa
Tùy thuộc vào hệ thống sản xuất của xí nghiệp và phương án xử lý chất thải mà ta lựa chọn một vị trí đặt bể điều hòa thích hợp.
lý. Khi đó, trong sơ đồ dây chuyền công nghệ của trạm xử lý, bể điều hòa được bố trí phía sau bể lắng thô, nếu nước thải có chưa một lượng lớn các tạp chất vô cơ không tan với kích thước lớn. Bể điều hòa cũng có thể đặt trước bể lắng đó, nếu nước thải chưa chủ yếu là các chất hữu cơ không tan.
Trong một số trường hợp, bể điều hòa được bố trí đặt ở vị trí phía sau bể xử lý sơ cấp và trước bể xử lý sinh học. Điều này sẽ làm giảm được lượng bùn và bọt ở trong bể điều hòa. Nếu là một bể điều hòa lưu lượng dòng thì cần phải bố trí nó ở trước cả bể lắng sơ cấp và bể xử lý sinh học và phải thiết kế hệ thống khuấy trộn mạnhnhằm ngăn cản sự lắng của huyền phù, cũng như làm giảm bớt sự chênh lệch nồng độ và đôi khi, ở đây còn bố trí cả bộ phận sục khí để làm giảm sự bốc mùi khó chịu trong các thiết bị xử lý phía sau.
3.8.2.2.Phương pháp hóa lýa. Keo tụ- tủa bông a. Keo tụ- tủa bông
Để tăng nhanh quá trình lắng các chất lơ lửng phân tán nhỏ, keo, và các tạp chất khác, người ta dùng phương pháp keo tụ- tủa bông. Thuật ngữ keo tụ (flocculation) đôi khi còn gọi là đông tụ (coagulation).
Keo tụ là hiện tượng phá vỡ trạng thái ổn định của các hạt keo huyền phù để tạo ra các cụm hạt khi có sự tiếp xúc giữa các hạt keo. Các biện pháp keo tụ thường là: tăng lực ion, thay đổi pH, đưa vào hệ một muối ion kim loại hóa trị III, đưa vào hệ một polime tự nhiên hay tổng hợp.
Tủa bông là sự kết hợp của các hạt keo đã bị keo tụ. Quá trình này chỉ có thể xảy ra sau khi có hiện tượng keo tụ, vấn đề cần quan tâm đối với tủa bông là vận tốc kết tụ của các hạt. Để có một giai đoạn tủa bông tốt thì cần phải có sự kết tụ tốt, nồng độ keo càng cao càng tốt.
Trong tự nhiên, tùy theo nguồn gốc xuất xứ cũng như bản chất hóa học, các hạt cặn lơ lửng đều mang điện tích âm hoặc dương. Ví dụ, các hạt rắn có nguồn gốc silic, các hợp chất hữu cơ đều có điện tích âm, ngược lại các hydroxit sắt và nhôm mang điện tích dương. Khi thế cân bằng điện động của nước bị phá vỡ, các thành phần mang điện tích sẽ kết hợp hoặc dính kết với nhau bằng lực liên kết phân tử và điện từ, tạo thành một tổ hợp các phân tử, nguyên tử hoặc các ion tự do. Các tổ hợp trên được gọi là các hạt “bông keo” (flocs). Theo thành phần cấu tạo người ta chia chúng thành hai loại keo: keo kỵ nước (hydropholic) là loại chống lại các phân tử nước và keo háo nước (hydrophilic) là loại hấp thụ các phân tử nước như vi khuẩn, vi rút..., trong đó keo kỵ nước đóng vai trò chủ yếu trong công nghệ xử lý nước và nước thải.
Những hạt rắn lơ lửng mang điện tích âm trong nước sẽ hút các ion trái dấu. Một số các ion trái dấu đó bị hútvào hạt rắn và chúng chuyển động cùng hạt rắn, do đó tạo thành một mặt trượt. Xung quanh lớp ion trái dấu bên trong này là lớp ion bên ngoài mà hầu hết là các ion trái dấu, nhưng chúng bị hút bám vào một cách lỏng lẻo và có thể dễ dàng bị trượt ra. Khi các hạt rắn mang điện tích âm chuyển động qua chất lỏng thì điện tích âm đó bị giảm bởi các ion mang điện tích dương ở lớp bên trong. Hiệu số điện năng giữa các lớp cố định và lớp chuyển động gọi là thế zeta (ζ) hay thế điện động.
ion có điện tích dương. Như vậy trong keo tụ diễn ra quá trình phá vỡ ổn định trạng thái keo của các hạt nhờ trung hòađiện tích.
Các chất keo tụ thường dùng là các muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng. Việc lựa chọn chất keo tụ phụ thuộc vào các tính chất hóa lý,chi phí, nồng độ tạp chất trong nước, pH và thành phần muối trong nước. Trong thực tế người ta thường sử dụng các chất keo tụ sau: Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O.
Trong đó được dùng rộng rãi nhất là Al2(SO4)3 bởivì Al2(SO4)3 hòa tan tốt trong nước, chi phí thấp và hoạt động có hiệu quả cao trong khoảng pH=5-7,5
Trong quá trình đông tụ, Al2(SO4)3 tác dụng với Ca(HCO3)2 trong nước theo phản ứng sau:
Al2(SO4)3 + Ca(HCO3)2 ↔ Al(OH)3↓ + 3CaSO4 + 6CO2
Trong phần lớn các trường hợp người ta sử dụng hỗn hợp NaAlO2 và Al2(SO4)3 theo tỷ lệ (10:1)÷(20:1). Phản ứng xảy ra như sau:
6 NaAlO2 + Al2(SO4)3 + 12H2O ↔ 8Al(OH)3↓ + 3 Na2SO4
Việc sử dụng hỗn hợp muối trên cho phép tăng hiệu quả quá trình làm trong nước, tăng khối lượng và tốc độ lắng của các bông keo tụ, mở rộng khoảng pH tối ưu của môi trường.
Al2(OH)5Cl có độ acid thấp nên rất phù hợp để dùng làm sạch nước có độ kiềm yếu và quá trình được thực hiện nhờ phản ứng sau:
Al2(OH)5Cl + Ca(HCO3)2 → 4Al(OH)3↓ +CaCl2 + 2CO2
Các muối sắt: Fe2(SO4)3.2H2O; Fe2(SO4)3.3H2O; FeSO4.7 H2O và FeCl3, cũng thường được dùng làm chất đông tụ. Việc tạo thành bông keo diễn ra theo các phản ứng:
FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3↓ + HCl
Fe2(SO4)3 + 6H2O → 2Fe(OH)3↓ +3H2SO4 Trong điều kiện kiềm hóa xảy ra phản ứng sau:
2FeCl3 + 3Ca(OH)3 → 2Fe(OH)3↓ + CaCl2 FeSO4 + 3Ca(OH)3 → 2Fe(OH)3↓ + 3CaSO4
Các muối sắt được sử dụng làm chất keo tụ có nhiều ưu điểm hơn so với các muối nhôm, do:
- Tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp;
- Có khoảng giá trị pH tối ưu của môi trường rộng hơn;
- Độ bền lớn và kích thước bông keo có khoảng giới hạn rộng của thành phần muối; - Có thể khử được mùi vị khi có H2S.
Tuy nhiên các muối sắt cũng có những nhược điểm, chúng tạo thành các phức hòa tan nhuộm màu qua phản ứng của các cation sắt với một số hợp chất hữu cơ.
Để tăng cường quá trình tạo thành bông keo hyđroxyt nhôm và sắt với mục đích tăng tốc độ lắng, người ta tiến hành cho thêm vào nước thải các hợp chất cao phân tử gọi là chất trợ keo tụ (flocculant). Việc sử dụng các chất trợ đông tụ cho phép hạ thấp liều lượng chất keo tụ, giảm bớt thời gian quá trình keo tụ và nâng cao tốc độ lắng của các bông keo.
dioxit silic hoạt tính (xSiO2.yH2O). các chất trợ keo tụ tổng hợp thường dùng nhất là polyacrylamit: (CH2CHCONH2)n.
Keo tụ- tủa bông là một công đoạn quan trọng trong xử lý nước bề mặt. Mặc dù, keo tụ và tủa bông là hai giai đoạn khác nhau (về lý thuyết cũng như thực hành), nhưng chúng luôn luôn gắn liền nhau trong đa số trường hợp xử lý nước.
Trong thực hành xử lý nước, keo tụ tương ứng với giai đoạn khuấy trộn nhanh khi thêm chất keo tụ, trong một khoảng thời gian ngắn, còn tủa bông tương ứng với giai đoạn lớn lên của các cụm bông nhờ khuấy nhẹ trong một thời gian dài.