Cấp thoát nước - Chương 2 ppt

1
Chương 2.
KEO TỤ CẶN BẨN TRONG NƯỚC
CH¦¥NG 2. KEO Tô CÆN BÈN TRONG N¦íC
2.1. Kh¸i niÖm chung. CÊu
t¹o h¹t keo
2.2. C¸c ph−¬ng ph¸p keo tô
2.3. C¬ chÕ qu¸ tr×nh keo tô
t¹o b«ng
2
2.1. Khái niệm chung
2.1.1. Cấu tạo hạt keo, tính bền của hạt keo
a. Cấu tạo của hạt keo: Hạt keo có cấu tạo rất phức tạp:
+ ở giữa có nhân keo: là tập hợp hàng trăm hoặc hàng nghìn phân tử.
+ Lớp hấp phụ: đợc tạo ra do nhân keo có khả năng hấp phụ mạnh và hấp
phụ chọn lọc những ion có trong thành phần nhân hạt keo.
+ Lớp đối ion: do nhân keo và lớp ion kề sát mang điện và hút những ion
ngợc dấu bao quanh tạo ra (hạt keo).
+ Lớp khuếch tán: hạt keo còn hút những ion ngợc dấu ở xa hơn tạo ra
Ví dụ: AgNO
3
+ NaCl = AgCl + NaNO
3
.Tập hợp m phân tử AgCl tạo thành
nhân keo. Giả sử trong dung dịch d ion Ag
+
, chúng sẽ tạo hạt keo dơng
{m[AgCl] nAg
+
+ (n x)NO
3

-
}
+x
xNO
3
-
Nhân keo
Lớp hấp phụ
Hạt keo
Misen keo
Khái niệm chung về hệ keo
3
Trong trạng thái tĩnh, misen keo trung hoà về điện (các ion
của hạt Misen đợc trung hoà bởi các ion trái dấu của tầng
khuyếch tán)
Do chuyển động Brown 1 số ion tầng khuyếch tán tách
khỏi hạt hạt keo trở nên có điện tích
- thế nhiệt động trên bề mặt nhân keo
- thế điện động trên bề mặt hạt keo
của các ion lớp vỏ nhân (2 tầng)
của các ion lớp khuyếch tán
của các lớp ion kép (tầng hấp phụ)
(
)


=

(
)

=

(
)


=



Khái niệm chung về hệ keo
Tầng hấp phụ
Tầng khuyếch tán


- thế nhiệt động trên bề mặt nhân keo


- thế điện động trên bề mặt hạt keo
Khái niệm chung về hệ keo
= 0
= 0
4
Khái niệm chung về hệ keo
b. Tính bền của hệ keo
Độ bền của hệ keo phụ thuộc: bản chất phân tán, độ phân tán, dung
môi, sự có mặt của các chất làm bền (chất hoạt động bề mặt), nồng độ hạt
phân tán và nhiệt độ.

c. Sự đồng tụ của keo và pepti hoá
Sự đông tụ: là hiện tợng các hạt keo dính kết lại với nhau và tạo thành
kết tủa. Do một nguyên nhân nào đó đẩy ion nghịch ở vỏ khuyếch tán đi
vào lớp hấp phụ của hạt keo, làm giảm điện tích hạt keo, giảm lực đẩy, gây
nên sự keo tụ.
Sự pepti hoá: là quá trình ngợc lại với sự keo tụ. Xảy ra khi:
+ Các sản phẩm đông tụ tiếp xúc với dung dịch điện ly làm cho chúng
khả năng tích điện lai, lực kết dính yếu đi, lực khuyếch tán tăng, dẫn tới sự
phân bố lại các hạt keo và dung dịch keo.
+ Đa vào dung dịch chất hoạt động bề mặt. Tạo ra bề mặt hạt keo lớp
sonvat, sau đó do chuyển động nhiệt các phân tử bị tách ra và tạo thành hệ
keo.
Khái niệm chung về hệ keo
2.1.2. Các tính chất của dung dịch keo
* Tính chất quang học của dung dịch keo
a. Thí nghiệm của Tyndall (năm 1896)
Chiếu chùm tia sáng vào dung dịch keo ta thấy
xuất hiện vùng ánh sáng mờ đục trong dung dịch
keo có dạng hình nón. Hiện tợng này đợc gọi là
hiệu ứng Tyndall.
b. Nguyên nhân
Do hạt keo có kích thớc hạt nhất định. Khi
chiếu sáng các hạt keo sẽ khuyếch tán ánh sáng đi
mọi phơng. Lúc này hạt keo trở thành nguồn sáng
thứ cấp -điểm sáng.
5
Khái niệm chung về hệ keo
* Chuyển động Brown của hạt keo

Chuyển động Brown của các hạt keo là do chuyển động nhiệt

của các phân tử dung môi gây nên chuyên động nhiệt của các hạt
keo.

Chuyển động của các phân tử môi trờng là hỗn loạn dẫn đến
chuyển động của các hạt keo cũng luôn luôn thay đổi vận tốc và
hớng.

Chuyển động Brown có tác dụng làm cho hạt keo phân bố đồng
đều trong thể tích.
Khái niệm chung về hệ keo
* Sự sa lắng của hạt keo

Do hạt keo có một khối lợng nào đó nên sẽ chịu tác động của lực
trọng trờng gây cho hạt keo sự sa lắng (v
sl
). Còn chuyển động
Brown làm cho hạt keo khuyếch tán đều trong thể tích hệ (v
kt
).

Khi có sự cân bằng giữa lực khuyếch tán và sự sa lắng thì trong hệ
keo có sự phân bố hạt keo trong hệ một cách ổn định. Nhng vì một
nguyên nhân nào đó mà:
+ v
sl
> v
kt
thì hạt keo bị sa lắng ;
+ v
sl

< v
kt
thì hạt keo đợc phân bố đều trong thể tích của hệ;
+ v
sl
= v
kt:
hệ nằm ở trạng thái cân bằng động học hay cân
bằng sa lắng.
6
Tơng tác giữa các keo
Các hạt keo chuyển động nhiệt trong
nớc (chuyển động Brown) và có cùng
dấu:
+ Đẩy nhau theo lực đẩy tĩnh điện
+ Hút nhau theo lực hút phân tử (Lực Van
der Waals)
Lực tổng hợp (xem hình vẽ)
+ ban đầu là lực đẩy
+ xích lại gần nhau hơn hợp lực là lực
đẩy max.
+ Nếu các phân tử chuyển động nhanh, đạt
động năng đủ lớn vợt qua đợc lực
đẩy khoảng cách đủ nhỏ lực hút
phân tử tăng nhanh dính kết với nhau
Biểu đồ thể hiện
Lực tơng tác Van der Waals
Khái niệm chung về hệ keo
* Hiện tợng điện di

Khi đặt dung dịch keo vào trong điện trờng dới tác dụng của
điện trờng hạt keo chuyển về phía của điện cực trái dấu, còn dung
môi có chứa các ion ở lớp khuyếch tán chuyển về phía điện cực kia.

Dới tác động của điện trờng, pha này chuyển động tơng đối
với pha kia, điều này có nghĩa hai pha tích điện ngợc dấu nhau.

Hiện tợng pha rắn dịch chuyển tơng đối với pha lỏng gọi là
hiện tợng điện chuyển hay điện di.
7
Khái niệm chung về hệ keo
2.1.3. Phân loại dung dịch keo theo kích thớc
a. Huyền phù: là hệ phân tán của chất rắn trong chất lỏng, kích thớc hạt rắn
trong huyền phù là loại hạt thô (d > 10
-5
m).
- Huyền phù là hệ hầu nh không khuyếch tán, dễ bị sa lắng, không khuyếch
tán ánh sáng nh dung dịch keo.
- Hệ này kém bền do tính bền động học của nó nhỏ. Muốn cho huyền phù bền
ngời ta thờng thêm vào nó chất cao phân tử hay chất hoạt động bề mặt.
b. Nhũ tơng: là hệ phân tán có phân tử phân tán là lỏng và dung môi là lỏng.
- Nhũ tơng lỏng lỏng là hệ có hai pha có bản chất khác nhau. Nhũ tơng có
loại long và đặc, giới hạn bởi phần trăm pha phân tán trong môi trờng phân tán.
- Nhũ tơng là hệ dị thể không bền nhiệt động (đặc biệt là nhũ tơng đặc),
muốn tăng thời gian sống của hệ phải đa vào trong hệ chất nhũ hoá thích hợp.
c. Bọt: là những hệ phân tán rất thô và rất đậm đặc khí trong chất lỏng.
- Bọt là một hệ rất kém bền. Về tính chất và cấu tạo các bọt khí rất giống với
nhũ tơng đậm đặc cao.
2.2. Các phơng pháp keo tụ
Các cặn bẩn trong nớc (hạt cát, sét, bùn sinh vật phù du, sản

phẩm phân huỷ các chất hữu cơ,) có kích thớc nhỏ (< 10
-4
mm)
thì khó tách khỏi nớc bằng phơng pháp lắng cơ học, chúng tồn tại
ở trạng thái lơ lửng trong nớc, trong trạng thái cân bằng động.
Cần những yếu tố bên ngoài tác động, phá vỡ trạng thái cân bằng
đó, tạo điều kiện để các hạt cặn lơ lửng kết dính với nhau, tăng kích
thớc và khối lợng của chúng dễ lắng xuống đáy hơn.
Các phơng pháp tác động:
- Nung nóng, làm lạnh, dùng các chất điện ly, sử dụng từ
trờng,
- Dùng các hoá chất nhằm tạo ra trong nớc hệ keo mới, mang
điện tích ngợc dấu với hệ keo cặn bẩn trong nớc thiên nhiên và
làm nhân tố keo tụ các hạt cặn bẩn lơ lửng (thờng đợc dùng).
8
Các hạt cặn lơ lửng trong nớc phần lớn thờng đều mang điện
tích âm (cặn gốc silic, các hợp chất hữu cơ), một số mang điện
tích dơng (hydroxit sắt, nhôm). Khi thế cân bằng điện động bị
phá vỡ các hạt liên kết với nhau tạo thành các tổ hợp gọi là
các hạt keo. Chúng có thể là keo háo nớc hoặc keo kỵ nớc.
Keo háo nớc (a nớc): trên bề mặt chúng có 1 lớp màng thuỷ
hoá, gồm các nhóm phân cực bề mặt hoà tan trong nớc (nh các
nhóm hydroxyl OH
-
, COOH
-
,). Các hạt keo này thờng mang
điện tích không lớn và đông tụ dới tác dụng của các chất điện ly
(ở dạng các ion ngợc dấu).
Keo kỵ nớc (cặn bẩn trong nớc: bùn, sét, cát) đóng vai trò

chủ yếu trong công nghệ xử lý nớc bằng chất keo tụ.
2.2. Các phơng pháp keo tụ
2.2. Các phơng pháp keo tụ
(1). Tăng động năng hạt keo
Có thể thực hiện đợc nhờ cách tăng nhiệt độ (khó
thực hiện), khuấy trộn hay tạo dòng chảy xoắn ở trong
công trình xử lý (thờng áp dụng, tuy nhiên không thể
đạt đợc hiệu suất cao nếu chỉ áp dụng phơng pháp
này).
Việc tăng động năng của hạt keo làm cho chúng linh
động hơn tăng số va chạm giữa các hạt keo trong
dung dịch kích thớc các hạt keo tăng sa lắng
9
Các phơng pháp keo tụ
(2) Giảm lực đẩy tĩnh điện và tăng lực hút Ion:
- Đa vào nớc các hoá chất làm tăng nồng độ của chất
điện ly trung tính (ví dụ nh NaCl), dẫn đến giảm độ dày
của lớp điện tích kép (giảm ) làm giảm lực đẩy tĩnh
điện giữa các hạt tơng tác tổng cộng giữa các hạt keo
bằng không, do đó sự tạp thành tổ hợp các hạt keo có thể
xảy ra khi chúng va chạm, tiếp xúc với nhau.

Quá trình keo tụ bằng chất điện ly có thể coi nh là một quá trình
keo tụ tối u. Ngời ta đ xác định rằng khi sử dụng chất điện ly
với các Ion có hoá trị càng lớn thì hiệu quả keo tụ càng cao và liều
lợng chất điện ly càng giảm đi.

Phơng pháp này đòi hỏi liều lợng chất keo tụ đa vào nớc phải
rất chính xác. Nếu nồng độ các chất điện ly trong nớc vợt quá
mức cần thiết sẽ gây ra quá trình tích điện trở lại đối với hạt keo,

làm thế năng tăng lên và hiệu quả keo tụ giảm.

Biện pháp này khó ứng dụng trong xử lý nớc. Tuy nhiên, ngời
ta có thể quan sát hiện tợng keo tụ này ở vùng cửa sông chảy ra
biển. Tại đó, do nồng độ muối cao, các hạt keo huyền phù bị keo tụ
nhanh chóng, tạo ra sự lắng đọng trầm tích bồi cạn cửa sông.
2.2. Các phơng pháp keo tụ
10
Các phơng pháp keo tụ
(3) Thay đổi pH:
Thay đổi pH của môi trờng có thể
làm thay đổi hay làm mất điện tích sơ
cấp (điện tích ứng với điểm đẳng
điện), do đó làm giảm hay triệt tiêu
lực đẩy. Tuy nhiên, pH của nhiều loại
hạt thờng thấp, ví dụ, đối với:
+ Sét: pH của điểm đẳng điện pH
0
= 5
+ Mùn (humin): pH
0
= 3,5 - 4,5
+ Protit: pH
0
= 3,5 - 4,2
+ Silic SiO
2
: pH
0
= 2.

Lực tác dụng lên hạt keo sau khi lớp
điện tích kép bị nén
(Compression of the Double Layer
DLVO Theory)
2.2. Các phơng pháp keo tụ
(4) Đa vào nớc hệ muối kim loại hoá trị III có thể thuỷ phân
(phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3
, phèn sắt FeCl
3
, Poly Alluminium Chlorid
(PAC) )
- Phèn đợc phân ly thành các ion kim loại và Anion axit mạnh:
Al
2
(SO
4
)
3
2Al
3+
+ 3SO
4
2-
FeCl
3

Fe
3+
+ 3Cl
-
Khi đó:
(4a) Các ion kim loại (Al
3+
, Fe
3+
) trung hoà các hạt keo trong
nớc mang điện tích (-), làm giảm thế điện động keo liên kết
lại tạo bông cặn.
11
2.2. Các phơng pháp keo tụ
(4b) Các ion kim loại tham gia phản ứng thuỷ phân:
Al
3+
+3H
2
O Al(OH)
3
+3H
+
Fe
3+
+ 3H
2
O Fe(OH)
3
+ 3H

+
Al(OH)
3
và Fe(OH)
3
là những hạt keo mang điện tích (+) trung
hoà + tạo bông cặn.
2.2. Các phơng pháp keo tụ
(4c) Các sản phẩm thuỷ phân hoàn toàn của các Ion kim loại
tạo các Hydroxit kim loại (Al(OH)
3
, Fe(OH)
3
, ) kết tủa dạng
bông, có tính hoạt tính bề mặt cao có khả năng bẫy, hút
bám lên bề mặt các chất bẩn (hạt keo, cặn, mùi vị, vi sinh vật,
một số chất tan, ion kim loại nặng, các hạt keo trong nớc, )
tạo các bông cặn lớn lắng xuống.
- (4a), (4b), (4c) - 3 loại bông cặn sinh ra trong quá trình keo
tụ bằng phèn.
- (4a)- ít; (4c) - đa số, có tính quyết định đến hiệu suất keo tụ
12
2.2. Các phơng pháp keo tụ

Trên thực tế, khi cho phèn vào nớc, chúng bị thuỷ phân và tạo
ra không chỉ Al(OH)
3
hay Fe(OH)
3
mà còn tạo các phức

Monomers và Polymers:
- Monomers: Al
3+
, Al(OH)
2+
, Al(OH)
2
+
, Al(OH)
3
, Al(OH)
4
-

- Polymers: Al
2
(OH)
2
4+
, Al
3
(OH)
4
5+
, Al
13
O
4
(OH)
24

7+
,

Những phức này mang điện tích dơng, có khả năng:
- Làm trung hoà các điện tích sơ cấp mang điện (-) (cơ chế (4a);
- Hấp phụ trên bề mặt chúng các hạt keo (cơ chế 4b);
- Các sản phẩm thuỷ phân hoàn toàn là các Hydroxit kim loại kết
tủa, tạo bông bẫy các hạt keo (cơ chế 4c).
2.2. Các phơng pháp keo tụ
(5). Đa vào trong nớc một chất Polymer tự nhiên hoặc Polymer tổng
hợp:

Làm trung hoà điện tích các hạt keo, tạo cầu nối giữa các hạt keo cách xa
nhau với khoảng cách lớn hơn khoảng cách hiệu dụng của lực đẩy. Mặt
khác các Polyme mang điện, có thể làm trung hoà điện tích các hạt keo.

Để sự trợ keo xảy ra, các phần của sợi (chuỗi) Polymer phải đợc hấp
phụ lên bề mặt của một số hạt hay bông keo tụ. Các tổ hợp phần tử chất
bẩn Polymer phần tử chất bẩn đợc hình thành theo kiểu này.
Tuy nhiên, cần lu ý, nếu sử dụng Polyme quá liều lợng, sẽ tái xác lập
lại trạng thái bền vững của hệ keo, làm giảm hiệu suất keo tụ.
(6). Kết hợp một số phơng pháp trên.
Ví dụ: (1) + (3) + (4) + (5)
13
2.2. Các phơng pháp keo tụ
Một số hoá chất dùng trong keo tụ
Sulfat Nhôm Al
2
(SO
4

)
3
.18H
2
O;
Sulfat Nhôm tinh chế.
Oxy Clorit Nhôm: Al
2
(OH)
5
Cl.
Aluminat Natri: NaAlO
2
.
Clorua sắt 3: FeCl
3
.6H
2
O.
Sulfat sắt 2: Fe SO
4
.7H
2
O
Sulfat sắt 3: Fe
2
(SO
4
)
3

.2H
2
O.
Hỗn hợp (Fe
2
(SO
4
)
3
+ FeCl
3
).
Hỗn hợp FeCl
3
+ Al
2
(SO
4
)
3
.
Poly Allumminium Chloride PAC (PACN, PAC HAPI, ),

Một số loại hoá chất dùng để keo tụ nớc
- Sulfat Nhôm Al
2
(SO
4
)
3

.18H
2
O: SX từ quặng Boxit, Nefelin, 1 số loại đất sét,
- Sulfat Nhôm tinh chế: SX từ nhôm Al
2
O
3
tác dụng với H
2
SO
4
- Oxy Clorit Nhôm Al
2
(OH)
5
Cl: SX từ Al(OH)
3
pha chế với HCl
- Aluminat Natri NaAlO
2
: SX từ Al
2
O
3
hay Al(OH)
3
+ NaOH
- Clorua sắt: FeCl
3
.6H

2
O : SX từ Fe + Cl
2
(ở 700
o
C) hoặc quặng sắt + Cl
2
- Sulfat sắt II FeSO
4
.7H
2
O
- Sulfat sắt III Fe
2
(SO
4
)
3
.2H
2
O: sản xuất từ Fe
2
O
3
+ H
2
SO
4
- Hỗn hợp (Fe
2

(SO
4
)
3
+ FeCl
3
): thu từ hỗn hợp (FeSO
4
.7H
2
O và Cl
2
)
- Hỗn hợp FeCl
3
+ Al
2
(SO
4
)
3
theo tỷ lệ 1 /1 hay 2 /1
2.2. Các phơng pháp keo tụ
14
15 25
18 30
24 40
28 45
33 55
36 60

39 65
45 75
48 - 80
đến 100
100 200
200 400
400 600
600 800
800 1000
1000 1400
1400 1800
1800 - 2200
Lợng phèn Al
2
(SO
4
)
3
, mg/lHàm lợng cặn của nớc nguồn, mg/l
Lợng phèn cần thiết theo hàm lợng cặn của nớc nguồn

Nếu nớc nguồn đồng thời có độ màu cao, lợng phèn Al
2
(SO
4
)
3
đợc
tính theo công thức: a = 4M (M - độ màu, thang màu Pt Co).

Nếu dùng phèn sắt FeCl
3
hoặc FeSO
4
: liều lợng phèn có thể lấy bằng
1/3 1/2 giá trị trên
Chất trợ keo:
+ Tăng hiệu suất của quá trình đông tụ + tiết kiệm hoá chất.
+ Đa vào nớc sau phèn và vôi
Các hợp chất Polymer:
- Nguồn gốc tự nhiên: tinh bột, vụn rong, tảo, men thuỷ phân
Protit, b khoai,
-Nguồn gốc nhân tạo: Polyme PAA (PolyAcrylAmid):
(CH
2
CHONH
2
)
n
- Chất keo tụ vô cơ: Axit Silic hoạt tính, Silicat Natri sản xuất
từ thuỷ tinh lỏng (Na
2
O)
m
(SiO
2
)
n
đa vào trong nớc tạo
các Anion tăng hiệu suất xử lý!

15
2.3.1. Các giai đoạn của quá trình keo tụ:
Gồm các giai đoạn sau:
+ Pha trộn các chất keo tụ với nớc.
+ Thuỷ phân của phèn đồng thời phá huỷ độ bền
vững của hệ keo tự nhiên.
+ Hình thành bông cặn.
2.3. Cơ chế của quá trình keo tụ
2.3. Cơ chế của quá trình keo tụ

Về thực chất ba giai đoạn này xẩy ra liên tục và gần nh đồng thời. Với
các phơng pháp keo tụ khác nhau, sự khác biệt có tính đặc trng chủ yếu
là ở hai giai đoạn đầu của quá trình keo tụ.

Khi cho hoá chất vào nớc, quá trình thuỷ phân, hấp phụ và trao đổi ion
của lớp điện tích kép diễn ra rất nhanh chóng, phụ thuộc vào điều kiện môi
trờng phản ứng.

Sau đó bắt đầu quá trình hình thành các bông cặn. Hiệu quả của giai
đoạn này phụ thuộc chủ yếu vào số lợng va chạm và kết dính với nhau tạo
thành các bông cặn có kích thớc lớn dần lên cho đến lúc chúng không còn
tham gia vào quá trình chuyển động nhiệt.

Muốn có hiệu quả keo tụ cao cần tạo điều kiện cho các bông cặn tiếp tục
chuyển động và va chạm nhau.

Giai đoạn hình thành các bông cặn là khâu cuối cùng có tính chất quyết
định đến hiệu quả của toàn bộ các quá trình keo tụ cặn bẩn.
16
2.3.2. Keo tụ tiếp xúc

Nguyên lý: lợi dụng khả năng kết bám của các hạt cặn lên bề mặt
của các hạt vật liệu lọc nh cát
Bản chất sự kết bám của các hạt cặn lên bề mặt vật liệu lọc là quá
trình keo tụ.
Trong điều kiện thuỷ động thuận lợi, các hạt cặn chuyển động
gần bề mặt các hạt vật liệu và dính kết lẫn nhau.
Quá trình hình thành bông cặn trong môi trờng tiếp xúc diễn ra
với tốc độ nhanh và hiệu quả hơn sự tạo thành bông căn trong môi
trờng chất lỏng:
- Cờng độ va chạm giữa các hạt cặn với các hạt vật liệu lọc có
kích thớc lớn cao hơn nhiều so với cờng độ va chạm dính
kết với các hạt lớn không mang điện của lớp vật liệu lọc do lực
hút phân tử.
- Ngay cả khi nồng độ các hạt còn cha đủ để tạo điều kiện keo
tụ trong môi trờng nớc, nhng trong môi trờng tiếp xúc
quá trình keo tụ đ xảy ra.
Quá trình keo tiếp xúc hiệu quả nhất xảy ra
ngay sau khi pha chất keo tụ vào nớc (bể lọc
tiếp xúc sau ngăn trộn + tách khí, không có
ngăn phản ứng).
Lúc đầu khi tăng liều lợng phèn, độ đục và độ
màu của nớc giảm rất ít sau đó khi đến một
liều lợng nhất định bắt đầu ngỡng keo tụ, độ
đục và độ màu của nớc giảm rất nhanh. Tiếp
theo nếu tăng liều lợng phèn hơn nữa, hiểu
quả xử lý cũng không tăng đáng kể.
17
2.3.3. Các yếu tố ảnh hởng đến hiệu
quả quá trình keo tụ bằng phèn
(1). Độ pH của nớc

Phản ứng thuỷ phân phèn tạo ion H
+
pH, K
i
, (CO
2
)
Đẩy hệ keo lệch khỏi điểm đẳng điện và giảm tốc độ phản ứng
thuỷ phân pH của dung dịch đợc điều chỉnh bằng:
+ Độ kiềm tự nhiên của nớc
+ Nếu không đủ độ kiềm: sử dụng vôi/sôđa/xút
Xút: - đắt, phải điều chế chính xác
Vôi: + rẻ, không tạo CO
2
và tăng pH cao hơn
- tạo cặn lắng
Mỗi loại phèn đều có một giá trị pH thích hợp để xảy ra keo tụ:
- Phèn nhôm: pH 6,5 - 7,5 dễ áp dụng
- Phèn sắt 2: pH > 8 đòi hỏi pH cao hơn
- Phèn sắt 3: pH 5,5 - 9,5 dễ áp dụng
2.3.3. Các yếu tố ảnh hởng đến hiệu
quả quá trình keo tụ bằng phèn
18
(2). Độ kiềm tự nhiên của nớc
Độ kiềm ảnh hởng trực tiếp đến pH của nớc.
2.3.3. Các yếu tố ảnh hởng đến hiệu
quả quá trình keo tụ bằng phèn
+ Nếu K
i
lớn trung hoà ion H

+
sinh ra do quá trình thuỷ phân
phèn pH thay đổi ít.
+ Nếu độ kiềm K
i
thấp, không đủ để trung hoà ion H
+
phải sử
dụng hoá chất để nâng độ kiềm K
i
trong nớc (sử dụng vôi, sôđa,
xút)
CO
3
2-
+ H
+
HCO
3
-
K
i

OH
-
+ H
+
H
2
O

Các yếu tố ảnh hởng đến hiệu quả
quá trình keo tụ bằng phèn
- Xác định độ kiềm trong nớc sau khi đa phèn vào:
- Xác định lợng kiềm cần đa vào nớc:








+= 5,0.
tp
i
p
p
KK
K
e
L
eL
+ L
K
, e
K
: liều lợng (mg/l) và đơng lợng (mgđl/l) của chất kiềm
+ L
p
, e

p
: liều lợng (mg.l) và đơng lợng (mgđl/l) của chất phèn sử dụng
+ K
itp
: độ kiềm toàn phần của nớc, mgđl/l
+ 0,5: Độ kiềm dự trữ, mgđl/l
- Nếu: L
K
< 0 lợng kiềm trong nớc đủ để trung hoà ion H
+
.
L
K
> 0 phải đa lợng kiềm này vào nớc.
k
k
p
p
ii
e
L
e
L
KK
tptp
+=
0*
mgđl/l
mg/l
19

28
53
40
CaO
Na
2
CO
3
NaOH
57
54,1
76
66,7
Al
2
(SO
4
)
3
FeCl
3
FeSO
4
Fe
2
(SO
4
)
3
e

K
, mgđl/lChất kiềm
hoá
e
p
, mgđl/lHoá chất
Các yếu tố ảnh hởng đến hiệu quả
quá trình keo tụ bằng phèn
(3). Nhiệt độ:
Nhiệt độ tăng chuyển động nhiệt của hạt keo tăng
tăng tần số va chạm và động năng hiệu quả kết dính tăng
giảm lợng phèn sử dụng, thời gian, cờng độ khuấy
trộn,
Lp (đông) > Lp (hè)
20
Các yếu tố ảnh hởng đến hiệu quả
quá trình keo tụ bằng phèn
(4). ảnh hởng của các hợp chất hữu cơ
Nếu trong nớc nguồn có chứa các hợp chất hữu cơ ngăn
cản quá trình keo tụ, làm cho hiệu suất keo tụ giảm, do các hợp
chất này bao bọc hạt cặn ngăn cản sự tiếp xúc, dính bám, hấp
phụ lên bông keo tụ phải khử các hợp chất hữu cơ này trớc
khi đa phèn vào bằng các chất oxy hoá mạnh nh Clo,(Clo
hoá sơ bộ)
Sự biến đổi chất lợng nớc
sau khi đa hoá chất keo tụ vào trong nớc
1. Trờng hợp không cần kiềm hoá theo yêu cầu keo tụ
- Độ kiềm sau khi đa hoá chất vào nớc:
, mgđl/l
- CO

2
: , mg/l
- pH:
- Cặn lơ lửng: , mg/l
p
p
ii
e
L
KK
tptp
=
0*
p
p
e
L
COCO 44
0
2
*
2
+=
MLKCC
p
.25,0.
0
max
*
max

++=
(
)
(
)
(
)
(
)
PfKtCaftfpH
tp
is 4
*
3
2
21
+=
+
- K: hệ số, phèn nhôm/sắt loại A: K=1
phèn nhôm/sắt loại B: K = 1,1
- M: Độ màu (độ Cobalt)
21
Sự biến đổi chất lợng nớc
sau khi đa hoá chất keo tụ vào trong nớc
2. Trờng hợp cần kiềm hoá theo yêu cầu keo tụ
- Độ kiềm sau khi đa hoá chất vào nớc:
, mgđl/l
- CO
2
: , mg/l

- pH:
- Cặn lơ lửng: , mg/l
(L
K
, e
k
: lợng kiềm và trọng lợng đơng lợng hợp chất
kiềm đa vào trong nớc (mg/l, mgđl/l)
(
)
(
)
(
)
(
)
PfKtCaftfpH
tp
is 4
*
3
2
21
+=
+
k
k
p
p
ii

e
L
e
L
KK
tptp
+=
0*








+=
k
k
p
p
e
L
e
L
COCO 44
0
2
*
2

kp
LMLKCC +++= 25,0.
0
max
*
max
(
)
(
)
(
)
(
)
PfKtCaftfpH
tp
is 4
*
3
2
21
+=
+
Sự biến đổi chất lợng nớc
sau khi đa hoá chất keo tụ vào trong nớc
22
Công trình pha chế, định lợng
và dự trữ hoá chất
4
1

2
3
5 6
Hoá chất (Phèn)
1- CT hoà phèn
2- CT pha chế
chuẩn bị dung
dịch công tác
3- CT định lợng
4- CT trộn
5- CT phản ứng
(keo tụ)
6- CT lắng
7- Lọc
23
Pha chế dung dịch hoá chất:
- Hoà phèn bằng thủ công;
- - Hoà phèn bằng thiết bị cơ khí, sục khí, dòng nớc
tuần hoàn.
- Tôi vôi
- Pha dung dịch vôi sữa:
- Pha dung dịch vôi bo hoà (nớc vôi trong)
Thiết bị định lợng dung dịch hoá chất
24
Các công trình trộn
Trộn thuỷ lực
+ Trộn trong đờng ống
+ Trộn vách ngăn
+ Trộn đứng
+ Trộn đứng kết hợp tách khí

Trộn cơ khí:
sử dụng các thiết bị khuấy trộn (các cánh khuấy).
Bể phản ứng tạo bông cặn:
Bể phản ứng thuỷ lực.
Bể phản ứng xoáy (hình trụ hoặc côn)
Bể phản ứng vách ngăn
Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng
Bể phản ứng cơ khí.