Xử lý nước thải dệt nhuộm bằng keo tụ - tạo bông - lắng

Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM
BẰNG KEO TỤ – TẠO BÔNG - LẮNG.
I.Giới thiệu sơ lược về nước thải dệt nhuộm :
1.Giới thiệu :
Nước thải với khâu dệt nhuộm – hoàn tất vải của mình đã và đang là
nguồn gây ra ô nhiễm môi trường khá mạnh cả về lượng cũng như về chất , mà
nguồn gây ra ô nhiễm chínhlà nước thải các loại từ phân xưởng dệt nhuộm –
hoàn tất vải thải ra .

Nước thải dệt nhuộm rất đa dạng và phức tạp , nó bao gồm các thành phần :
• Phẩm nhuộm .
• Chất hoạt động bề mặt.
• Chất điện ly.
• Chất ngậm .
• Chất tạo môi trường.
• Tinh bột , chất oxi hóa …
• Đã có hàng trăm loại hóa chất đặc trưng hòa tan dưới dạng ion và các
chất kim loại nặng đã làm tăng thêm tính độc hại không những trong
thời gian trước mắt mà cón lâu dài về sau đến môi trường sống .
Vì có thành phần độc hại , nước thải dệt nhuộm có khả năng gây ra ô
nhiễm mạnh đến môi trường và sức khỏe con người .
Một đặc điểm nữa là thành phần nước thải hầu như không ổn đònh thay
đổi theo công nghệ và mặt hàng , vì vậy việc xác đònh chính xác thành phần và
tính chất nước thải không dễ dàng .
Chính vì vậy việc tìm hiểu thành phần , tính chất nước thải từ đó nghiên
cứu công nghệ và đề xuất công nghệ xử lí của chúng là việc làm thiết yếu .


GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
1

Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
2 . Sơ đồ công nghệ dệt nhuộm :
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
Chuẩn bò nhuộm :
Rũ , hồ , nấu ,tẩy
Làm bóng
Nhuộm In bông
Cầm màu
Hồ văng
Cạo lông Co ủi
Đóng kiện
2
Chuẩn bò sợi
nguyên liệu
Hồ sợi
Giặt , tẩy
Kiểm gấp
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
3. Tính chất nước thải ra từng công đoạn :
a. Nguyên liệu dệt :
Nguyên liệu dệt trực tiếp là các loại sợi . Nhìn chung các loại vải đều được
dệt từ 3 loại sợi sau :
• Sợi cotton : được kéo từ sợi bông vải , có đặc tính hút ẩm cao , xốp , bền
trong môi trường kiềm , phân hủy trong môi trường axit , cần phải xử lí
kỹ trước khi loại bỏ tạp chất .
• Sợi pha PECO (Polyester và cotton ) là sợi hóa học dạng cao phân tử
được tạo thành từ quá trình tổng hợp hữu cơ , hút ẩm kém , cứng ,bền ở
trạng thái ướt sơ, sợi này bền với axit nhưng kém bền với kiềm .
• Sợi cotton 100% , PE % , sợi pha 65% PE và 35% cotton …
b. Nguyên liệu và in hoa :

Các phẩm nhuộm được sử dụng bao gồm :
• Phẩm nhuộm phân tán : là phẩm không tan trong nước nhưng ở dạng
phân tán trong dung dòch và có thể phân tán trên sợi , mạch phân tử
thường nhỏ có thể nhiều họ khác nhau : anthraquinon , nitroanilamin …
được dùng để nhuộm sơ : poliamide , poliester , axêtat …
• Phẩm trực tiếp : Dùng để nhuộm vải cotton trong môi trường kiềm ,
thường là muối sunfonat của các hợp chất hữu cơ : R – SO
3
Na . Kém
bền với ánh sáng va khi giặt giũ .
• Phẩm nhuộm axit : đa số những hợp chất sulfo chứa một hay nhiều nhóm
SO
3
H và một vài dẫn xuất chứa nhóm COOH dùng nhuộm trực tiếp các
loại tơ sợi chứa nhóm bazơ như : len , tơ , poliamide …
• Phẩm nhuộm hoạt tính : có công thức tổng quát : S – F – T = X , trong đó
F : phân tử mang màu , S: nhóm tan trong nước (SO
3
Na, COONa) , T:
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
3
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
gốc mang phản ứng ( có thể là nhóm clo hay vinyl ) , X : nhím có kảh
năng pảhn ứng …
• Thuốc sẽ phản ứng sơ trực tiếp và sản phẩm phụ là HCl nên cần nhuộm
trong môi trường kiềm yếu .
• Phẩm hoàn nguyên : bao gồm các họ màu khác nhau như : indigo , dẫn
xuất anthraquinon , phẩm sunfua … dùng để nhuộm chỉ ,sợi bông , visco ,
sợi tổng hợp .

• Ngoài ra để mặt hàng bền và đẹp thích hợp với nhu cầu , ngoài phẩm
nhuộm cón sử dụng các chất trợ khác : chất thấm , chất tải , chất giặt ,
chất điện ly (Na
2
SO
4
) , chất điều chỉnh pH ( CH
3
COOH , Na
2
CO
3
, NaOH
) , chất hồ chóng mốc , hồ mềm , hồ láng , chất chống loang màu …
c. Từng công đoạn của công nghệ :
 Chuẩn bò sợi nguyên liệu : sợi nguyên liệu được nhập vào đầu
tiên qua công đoạn đánh ống nhằm loại bỏ xơ ,cặn bẩn .
 Hồ sợi : được tiến hành trước khi dệt có tác dụng tăn cường lực cho
sợi trong quá trình dệt , sau khi hồ sợi xong vải sẽ đem đi dệt .Hóa
chất hồ sợi bao gồm : tinh bột , keo động vật , (cazein và zelatin ) ,
chất làm mềm , dần thảo mộc , chất béo ,chất giữ ẩm CaCl
2
,
glyxerin , chất chống mốc fenol.
 Chuẩn bò nhuộm : bao gồm :
• Phân trục , tẩy và giũ hồ .
o Phân trục : xác đònh lượng phẩm màu nhuộm và các phụ gia
khác theo khối lượng vải cần nhuộm .
o Nấu tẩy : có tác dụng phá hủy các tạp chất xenluloza như
peptin chứa nitơ , pentoza ,… đồng thời tách dễ dàng các axit béo

khỏi vải , ở nhiệt độ lớn hơn 85
0
C sáp bò nóng chảy , nhũ hóa ,
tách khỏi bề mặt vải . Mặt khác quá trình nấu cón làm biến đổi
cấu trúc xơ , dễ hấp phụ thuốc nhuộm . Hóa chất trong công
đoạn này bao gồm : NaOH , NaHSO
3
, Na
2
SiO
3
, H
2
O
2
, chất
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
4
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
hoạt động bề mặt tác dụng nhũ hóa sáp , giảm sức căng bề mặt ,
tạo điều kiện cho dung dòch dễ thấm vào vải . Tẩy trắng :
công đoạn này được dùng cho sản xuất các loại vải trắng , do
sau khi nấu các thành phần vải còn chứa các chất màu thiên
nhiên chưa bò hủy hoại , đồng thời xenlulozơ có khả năng hấp
phụ các chất sẫm màu trong nước nấu .
o Giũ hồ : quá trình này được thực hiện bằng cách ngâm ủ hóa
chất , sau đó giặt ép bằng nước nóng để loại sạch các tạp chất ,
tinh bột … Thông thường các hóa chất cho vào là acid loãng ,
NaOH , chất oxi hóa H
2

O
2
, men gốc thực vật , động vật , xà
bông ….
 Nhuộm sợi : Được tiến hành sau khi hoàn tất các công đoạn chuẩn bò
nhuộm . Trong giai đoạn này ta sử dụng các hóa chất như :NaOH ,
CH
3
COOH , chất tạo môi trường kiềm hay axit , phẩm nhuộm chất
hoạt động bề mặt , chất khử , chất điện ly .. Đối với các mặt vải khác
nhau đòi hõi phẩm nhuộm và môi trường khác nhau .
 Tẩy giặt : Nhằm làm sạch vải , loại bỏ các tạp chất , màu thuốc
nhuộm thừa … qui trình tẩy giặt bao gồm xà phòng hay hóa chất giặt
tổng hợp ở nhiệt độ khoảng 80
0
C , sau đó xả lạnh với các chất tẩy
giặt thông dụng như là : xà phòng , sôđa .
 Công đoạn hoàn tất : là công đoạn cuối cùng tạo ra vải có chất lượng
tốt và theo đúng yêu cầu như : chống mốc , chống cháy , mềm ,
chống màu …hoặc trở về trạng thái tự nhiên sau quá trình căng kéo ,
co rút ở các khâu trước hay thẳng nếp ngay ngắn .

4. Khả năng gây ô nhiễm của nước thải :

Nước thải dệt nhuộm rất đa dạng và phức tạp . Các loại hóa chất sử
dụng như : phẩm nhuộm ,, chất hoạt động bề mặt , chất điện ly ,chất ngậm ,
chất tạo môi trường , tinh bột , men , chất oxi hóa … đã có hàng trăm loại hóa
chất đặc trưng , các chất này hòa tan dưới dạng ion và các chất kim loại nặng
đã làm tăng thêm tính độc hại không những trong thời gian trước mắt mà cón
về lâu dài sau này đến môi trường sống .

GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
5
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
Công nghệ dệt nhuộm sử dụng một lượng nước thải lớn phục vụ cho các
công đoạn sản xuất đồng thời thải ra một lượng nước thải rất lớn tương ứng
bình quân khoảng 12 – 300 m
3
/ tấn vải . Trong số đó hai nguồn nước cần giải
quyết chính là từ công đoạn dệt nhuộm và nấu tẩy .
Nước thải tẩy giặt có pH lớn từ 9 – 12 , hàm lượng chất hữu cơ cao
(COD = 1000 – 3000 mg/l ) do thành phần các chất tẩy gây nên . Độ màu của
nước tẩy khá lớn ở những giai đoạn tẩy ban đầu và có thể ên đến 10.000 Pt –
Co , hàm lượng cặn lơ lửng SS có thể đạt đền trò số 2000 mg/l , nồng độ này
giảm dần ở cuối chu kì xả và giặt . Thành phần của nước thải chủ yếu bao
gồm : thuốc nhuộm thừa , chất hoạt động bề mặt , các chất oxi hóa , sáp xút ,
chất điện ly v . v…
Còn thành phần nước thải nhuộm thì không ổn đònh và đa dạng , thay
đổi ngay trong từng nhà máy khi nhuộm các loại vải khác nhau .
Nhìn chung nước thải dệt nhuộm bao gồm các gốc như : R – SO
3
Na , N
– OH , R – NH
2
, R – Cl .. pH nước thải thay đổi từ 2 – 14 , độ màu rất cao đôi
khi lên đến 50.000 Pt – Co , hàm lượng COD thay đổi từ 80 – 18000 mg/l . Tùy
theo từng loại phẩm nhuộm mà ảnh hưởng đến tính chất nước thải .
Thành phần và tính chất nước thải thay đổi liên tục trong ngày . Nhất
là tại các nhà máy sản xuất theo qui trình gián đoạn , các công đoạn như giặt ,
nấu tẩy , nhuộm đều thực hiện trên cùng một máy , do vậy tùy theo giai đoạn
nước thải cũng biến đổi , dân đến độ màu , hàm lượng chất hữu cơ , độ pH ,

hàm lượng cặn đều không ổn đònh .
Bên cạnh hai nguồn đặc trưng trên , nước thải ở các khâu hơ sợi , giặt
xả cũng có hàm lượng hữu cơ cao , Ph vượt tiêu chuẩn xả thải . tuy nhiên công
đoạn hồ sợi , lượng nước được sử dụng rất nhỏ , hầu như toàn bộ phẩm hồ đượ
bám trên vải , nước thải chỉ xả ra khi làm vệ sinh thiết bò nên không đáng kể .
Nước thải công nghệ dệt nhuộm gây ra ô nhiễm nghiêm trọng đối với
môi trường sống : độ màu , pH , TS , COD ,nhiệt độ vượt quá tiêu chuẩn cho
phép xả vào nguồn . Hàm lượng chất bề mặt đôi khi quá cao , khi thải vào
nguồn nước như sông , kênh rạch tạo màng nội trên bề mặt , ngăn cản sự
khuếch tán của oxi vào môi trường gây nguy hại chi hoạt động của thủy sinh
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
6
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
vật , mặt khác một số các hóa chất chứa kim loại như crôm ,nhân thơm , các
phần chứa độc tố không những có thể tiêu diệt thủy sinh vật mà cón gây hại
trực tiếp đến dân cư ở khu vực lân cận gây ra một số bệnh nguy hiểm như ung
thư .
Điều quan trọng là độ màu quá cao , việc xả thải liên tục vào nguồn
nước đã làm cho độ màu tăng dần , dẫn đến hiện trạng nguồn nước bò vẫn đục ,
chính các thuốc nhuộm thừa có kảh năng hấp thụ ánh sáng , ngăn cản sự
khuếch tán của ánh sáng vào nước , do vậy thực vật dần dần bò hủy diệt, sinh
thái nguồn nước có thể bò ảnh hưởng nghiêm trọng .
II. Quá trình keo tụ , tạo bông :
1. Cấu tạo hạt keo :

Đường kính hạt < 1
µ
m , là thành phần chính gây ra độ đục .
• Các hạt cặn nguồn Silic , hợp chất hữu cơ đều có điện tích âm ,
ngược lại các hydroxit Al, Fe mang điện tíc dương . Khi các cân bằng

thế điện động của nước bò phá vỡ , các thành phần mang điện tích sẽ
kết hợp hoặc dính kết các nguyên tử hoặc các ion tự do , các tổ hợp
trên gọi là các hạt keo có thể là hạt keo kò nước hoặc là keo háo nước
.
• Kò nước : Không ái lực với nước , dễ keo tụ , phần lớn là
keo vô cơ .
• Háo nước : i lực mạnh với nước , hấp thụ nước và cản trở
quá trình keo tụ , phần lớn là chất hữu cơ .
• Lực đẩy tónh điện có xu hướng ngăn cản sự kết hợp giữa các hạt keo
tích điện cùng dấu va . Khi hạt keo xích lại gần nhau thì ban đấu lục
đẩy tónh điện lớn hơn lực hút phân tử nên hợp lực tăng dần . Nếu các
hạt keo có năng lượng động học lớn hơn lực đẩy tónh điện , thì chúng
sẽ xích lại gần nhau hơn , lực hút phân tử giữa chúng sẽ tăng rất
nhanh và các hạt dính kết được với nhau .
• Trong thực tế việc tăng năng lượng động học của hạt keo rất khó
thực hiện nên phương pháp thông dụng là giảm lực đẩy tónh diện giữa
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
7
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
các hạt keo , nghóa là giảm điện thế Zeta của hạt keo .Để lực hút
phân tử thắng lực đẩy tónh điện thì điện thế zeta của hạt keo phải nhỏ
hơn 0.03 V và quá trình keo tụ đạt hiệu quả cao khi điện thế Zeta
bằng không .
2. Tính chất bề mặt hạt keo:
Là yếu tố quan trọng gây khó khăn lắng trọng lực .
• Hấp phụ : có khuynh hướng kéo các chất xung quanh do lực vạn vật hấp
dẫn .
• Tính điện động : hạt keo thường mang điện tích do sự ion hóa cúa các
nhóm chức trên bề mặt và hấp thụ các ion của dung dòch bên ngoài .
• Điện chuyển : các hạt di chuyển về phía cực mang điện tích trái dấu ở

tốc độ tỉ lệ với Gradien điện thế hình thành trong dung dòch .
• Điện thế Zeta : Khi một hạt chuyển động trong trường điện , một phần
nước gần bề mặt chuyển động và hình thành mặt cắt giữa khối dung dòch
và lớp nước kéo theo . Điện thế Zeta là điện thế tại mặt cắt .
3. Cơ chế keo tụ – tạo bông :
Cơ chế tạo cầu nối :
• Phản ứng 1 : Hấp phụ ban đầu ở liều lượng polime tối ưu . Phân tử
polime dính vào hạt keo .
• Phản ứng 2 : Hình thành bông cặn . Đuôi polime đã hấp phụ có thể
duỗi ra và gắn kết với vò trí trống trên bề mặt hạt keo khác  hình
thành bông cặn.
• Phản ứng 3 : Hấp phụ lần hai của polime . Nếu đoạn cuối duỗi ra và
không tiếp xúc với vò trí trống trên hạt khác  gấp lại và tiếp xúc
với mặt khác của chính hạt đó  ổn đònh lại .
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
8
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
• Phản ứng 4 : khi liều lượng polime dư . Nếu polime thêm vào dư
nhiều , bề mặt hạt bảo hòa các đoạn polime  không có vò trí trống
để hình thành cầu nối  hạt keo ổn đònh trở lại .
• Phản ứng 5 : Vỡ bông cặn , vỡ vụn bông cặn khi xáo trộn nhiều .
• Trong toàn bộ quá trình (5 phản ứng tên ) . Cơ chế chính là : Hấp phụ
và tạo cầu nối . Cơ chế phụ : Trung hòa điện tích .
4.Quá trình keo tụ tạo bông :
Khi chất keo tụ co vào nước và nước thải , các hạt keo trong nước bò mật
tính ổn đònh , tương tác với nhau , kết cụm lại hình thành các bông cặn lớn ,
dễ lắng . Quá trình mất tính ổn đònh của hạt keo là quá trình lý hóa phức tạp ,
có thể giải thích dựa trên các cơ chế sau :
• Giảm điện thế Zeta tới giá trò mà tại đó dưới 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 bông cặn hình thành khi lắng xuống sẽ bắt giữ các hạt keo
trên q đạo lắng xuống .
Quá trình keo tụ thông thường áp dụng khử màu , hàm lượng cặn lơ lửng
trong xử lí nước thải .
5.Các phương pháp keo tụ :
a. Keo tụ bằng chất điện ly :
Bản chất của phương pháp là cho thêm vào nước các chất diện ly ở dạng
các ion ngược dấu .Nhờ chuyển động Brown các hạt keo với điện tích bé khi va
chạm dễ kết dính bằng lực hút phân tử tạo nên các bông cặn ngày càng lớn .
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
9
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
Quá trình keo tụ bằng chất điện ly được đánh giá như một cơ chế keo tụ
tối ưu . khi sử dụng chất điện ly với các ion có hóa trò càng lớn thì hiệu quả keo
tụ càng cao và liều lượng chất điện ly càng giảm đi .
Phương pháp keo tụ bằng chất điện ly đòi hỏi liề lượng chất keo tụ cho
vào nước phải rất chính xác .
Nếu nồng độ các chất điện ly trong nước vượt quá mức cần thiết sẽ gây
ra quá trình tích điện trở lại đối với các hạt keo , làm điện thế Zeta tăng lên và
hiệu quả keo tụ sẽ giảm đi .
b. Keo tụ bằng hệ keo ngược dấu (keo tụ bằng phương pháp hóa lý):
Quá trình keo tụ được thực hiện bằng cách tạo ra trong nước một hệ keo
mới tích điện ngược dấu với keo cặn bẩn trong nước thiên nhiên và các hạt keo
tích điện trái dấu sẽ trung hòa lẫn nhau .
Chất keo tụ thường sử dụng là phèn Al và Fe và được đưa vào nước
dưới dạng dung dòch hòa tan , sau phản ứng thủy phân chúng tạo thành hệ keo
mới mang điện tích dương có khả năng trung hòa các loại keo mang điện tích

âm.
Quá trình keo tụ xảy ra như sau : Khi cho phèn vào nước , nó sẽ phân ly
thành các ion hòa tan theo phương trình :
Al
2
(SO
4
)
3
 2Al
3+
+ 3 SO
4
2-

FeCl
3
 Fe
3+
+ 3 Cl
-

Các ion kim loại mang điện tích dương một mặt tham gia vào quá trình
trao đổi với các cation nằm trong lớp điện tích kép của hạt keo tự nhiên mang
điện tích âm , làm giảm thế điện động Zeta , giúp cho các hạt keo dễ dáng liên
kết với nhau bằng lực hút phân tử , tạo ra các bông cặn lắng . Mặt khác các ion
kim loại tự do lại kết hợp với các phân tử nước bằng phản ứng thủy phân :
Al
3+
+ 3 H

2
O  Al(OH)
3
+ 3H
+

Fe
3+
+ 3 H
2
O  Fe(OH)
3
+ 3H
+
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
10
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
Các phân tử Al(OH)
3
và Fe(OH)
3
là các hạt keo mang điện tích dương
có khả năng kết hợp với các hạt keo tự nhiên mang điện tích âm tạo thành các
bông cặn .Đồng thời các phân tử Al(OH)
3
và Fe(OH)
3
kết hợp với các anion
có trong nước và kết hợp với nhau tạo ra bông cặn có hoạt tính bề mặt cao .
Các bông cặn này khi lăng xuống sẽ hấp thụ cuốn theo các hạt keo , cặn bẩn ,

các hợp chất hữu cơ , các chất mùi vò …tồn tại ở trạng thái hòa tan hoặc lơ lửng
trong nước .
Từ đó ta thấy nồng độ các phân tử Al(OH)
3
và Fe(OH)
3
trong nước sau
quá trình thủy phân các chất keo tụ là yếu tố quyết đònh hiệu quả keo tụ .
Trong thực tế , lượng phèn tối ưu sử dụng cho mỗi nguồn nước được xác
đònh cụ thể bằng thực nghiệm tại nguồn nước , có thể sử dụng theo bảng sau :
Lượng phèn cần thiết theo hàm lượng cặn của nước nguồn :
Hàm lượng cặn của nước
nguồn (mg/l)
Lượng phèn Al
2
(SO
4
)
3
(mg/l)
Đến 100
100 – 200
200 – 400
400 – 600
600 – 800
800 – 1000
1000 – 1400
1400 – 1800
1800 – 2200
15 – 25

18 – 30
24 – 40
28 – 45
33 – 55
36 – 60
39 – 65
45 – 75
48 – 80
c. Tăng cường quá trình keo tụ bằng hợp chất cao phân tử :
Các hợp chất cao phân tử gốc vô cơ như axit silic hoạt hóa , hoặc gốc
hữu cơ như polyacrylat , polyacrylamin đều có thể dùng để làm chất tăng cường
cho quá trình keo tụ của phèn .
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
11
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
Trong một vài trường hợp các chất này có thể được dùng làm chất keo tụ
thay phèn . Khác với phương pháp keo tụ bằng chất điện ly hoặc bằng hệ keo
ngược dấu , cơ chế phản ứng chủ yếu ở đây là các tương tác hóa học .
Do hình dạng và kích thước của các cao phân tử lớn và dài nên các hợp
chất cao phân tử keo tụ các hạt cặn bẩn trong nước dưới dạng liên kết chuỗi ,
kiểu này rất thuận lợi cho quá trình hình thành và lắng bông cặn .
Tuy nhiên hợp chất cao phân tử đòi hỏi công nghệ sản xuất cao nên biện
pháp này ít được áp dụng trong kỹ thuật xử lý nước ở nước ta hiện nay .
d.Keo tụ tiếp xúc :
Lợi dụng khả năng kết bám của các hạt cặn lên bề mặt của các hạt vật liệu
lọc như cát … các nhà khoa học Liên Xô (cũ ) đã đưa ra phương pháp lọc tiếp
xúc dựa trên nguên lý keo tụ tiếp xúc .
Về bản chất sự kết bám của các hạt cặn lên bề mặt vật liệu lọc là quá trình
keo tụ. Trong điều kiện thủy 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 trường tiếp xúc diễn ra với tốc độ
nhanh và hiệu quả hơn sự tạo thành bông môi trường chất lỏng . Vì cường độ
va chạm giữa các hạt cặn với các hạt vật liệu lọc có kích thước lớn cao hơn
nhiều so với cường độ va chạm dính kết với các hạt lớn không mang điện của
lớp vật liệu lọc do lực hút phân tử .
Thực tế cho thấy ngay cả khi nồng độ các hạt còn chưa đủ để tạo điều kiện
keo tụ trong môi trường nước , nhưng trong môi trường tiếp xúc quá trình keo tụ
đã xảy ra .
6.Hóa chất dùng để keo tụ:
• Để thực hiện quá trình keo tụ, người ta cho vào nước các chất phản ứng
thích hợp như : phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3
, phèn sắt FeSO
4
koặc FeCl
3
. Các
loại phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dòch hòa tan.
• Dùng phèn nhôm:
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
12
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
Khi cho phèn nhôm vào nước , chúng phân li tạo ion Al
3+
bò thủy
phân tạo thành Al(OH)

3
.
Ngoài Al(OH)
3
là nhân tố quyết đònh đến hiệu quả keo tụ tạo thành
còn giải phóng ra các ion H
+
. Các ion H
+
này sẽ được khử bằng độ kiềm tự
nhiên của nước ( được đánh giá bằng HCO
3
-
).
Trường hợp độ kiềm tự nhiên của nước thấp, không đủ trung hòa ion
H
+
thì cần phải kiềm hóa nước. Chất dùng để kiềm hóa thông dụng là vôi
(CaO) , sa (Na
2
CO
3
) , hoặc xút (NaOH).
Al
3+
+ 3 H
2
O  Al(OH)
3
+ 3H

+
• Dùng phèn sắt:
Phèn sắt chia làm hai loại là phèn sắt II và phèn sắt III. Phèn Fe(II)
khi cho vào nước phân li thành ion Fe
2+
và bò thủy phân thành Fe(OH)
2
.
Phèn Fe(III) khi cho vào nước phân li thành ion Fe
3+
và bò thủy phân
thành Fe(OH)
3
.Phản ứng thủy phân:
o Fe
2+
+ 2 H
2
O  Fe(OH)
2
+ 2H
+
o Fe
3+
+ 3 H
2
O  Fe(OH)
3
+ 3H
+

• Ưu điểm của phèn sắt đối với phèn nhôm :
• Liều lượng phèn Fe dùmg để kết tủa chỉ bằng 1/3 – ½ liều lượng
phèn Al.
• Phèn Fe ít bò ảnh hưởng của nhiệt độ và giới hạn pH rộng.
• Nhược điểm của phèn Fe đối với phèn Al:
Gây ăn mòn đường ống mạnh.
7. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ .
• Nhiệt độ :
Yếu tố nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình keo tụ , khi nhiệt độ nước
tăng , sự chuyển động nhiệt của các hạt keo tăng lên làm tăng tần số va
chạm và hiệu quả kết dính tăng lên .
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
13
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
Thực tê cho thấy khi nhiệt độ nước tăng lượng phèn cần để keo tụ
giảm , thời gian và cường độ khuấy trộn cũng giảm theo . Ngoài ra lượng và
tính chất của cặn cũng ảnh hưởng đến hiệu quả keo tụ .

Khi hàm lượng cặn trong nước tăng lên , lượng phèn cần thiết cũng
tăng lên , nhưng hiệu quả keo tụ lại phụ thuộc vào tính chất của cặn tự
nhiên như kích thước , diện tích và mức độ phân tán .. .
Nhiệt độ của nước thích hợp khi dùng phèn nhôm là: 20 – 40
o
C, tốt
nhất là 35 – 45
o
C.
Phèn Fe khi thủy phân ít bò ảnh hưởng của nhiệt độ , vì vậy nhiệt
độ của nước ở 0
o

C vẫn có thể dùng phèn Fe làm chất keo tụ
• pH :
• Đối với phèn Al: Khi pH < 4.5 thì không xảy ra phản ứng thủy phân.
Khi pH > 7.5 làm cho muối kiềm kém tan và hiệu quả keo tụ bò hạn
chế.Phèn nhôm đạt hiệu quả cao nhất khi pH = 5.5 – 7.5.
• Đối với phèn Fe: Phản ứng thủy phân xảy ra khi pH > 3.5 và quá trình
kết tủa sẽ hình thành nhanh chóng khi pH = 5.5 – 6.5.
• ở pH < 3 thì Fe(III) không bò thủy phân , SiO
2
keo tụ do ion Fe(III) . Ở
pH cao hơn , chỉ cần liều lượng Fe(III) thấp có thể keo tụ SiO
2
.
8. Quá trình tạo bông :

Là quá trình tiếp xúc giữa các hạt mất ổn đònh . Khuấy chậm làm cho các
bông đã keo tụ nhỏ dính kết với nhau tạo thành các bông lớn và dễ lắng .
Trong tạo bông chú ý đến hai thông số : G ( Gradien vận tốc ) và t ( thời
gian trôn tạo bông ) . Hai giá trò này phụ thuộc vào : Thành phần hóa học của
nước , tính chất và hàm lượng hạt keo
G lớn  phá vỡ bông bùn .
T lớn  mòn bông bùn , hao năng lượng .
Vì vậy tạo bông ban đầu nhanh có G khá cao tới khi bông hình thành rồi thì
chặn lại , G giảm dần thì kích thước bông cặn lớn dần .
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
14
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

III.Động học của quá trình keo tụ :
1. Các giai đoạn của quá trình keo tụ :

Keo tụ trong nước bằng phèn xảy ra các quá trình sau :
• Pha trộn các chất keo tụ với nước .
• Thủy phân của phèn đồng thời phá hủy độ bền vững của hệ keo tự nhiên
.
• Hình thành bông cặn .
Thực chất thì ba quá trình này xảy ra đồng thời .
Quá trình pha hóa chất phải rất nhanh mới có hiệu quả cao , hằng sốtốc độ
thủy phân của anion và cation là 10
-2
s và thời gian hấp phụ trao đổi ion với các
hạt keo tự nhiên mất khoảng 10
-4
s sau đó bắt đầu quá trình hình thành bông
cặn , hiệu quả của giai đoạn này phụ thuộc chủ yếu vào số lượng va chạm giữa
các hạt cặn .
Dưới tác động của sự chuyển động nhiệt , các hạt cặn va chạm và kết dính
với nhau tạo thành các bông cặn có kích thước lớn dần lên cho đến lúc chúng
không còn tham gia vào quá trình chuyển động nhiệt .
2 . Sự hình thành bông cặn của quá trình keo tụ :
a.Tác động của chuyển động nhiệt :
Chuyển động nhiệt phụ thuộc vào :
• Nồng độ ban đầu của hạt n
0
, cường độ chuyển động Brown ( hệ số
khuếch tán của môi trường D ) .
• Bán kính tác dụng của lực Vander Waals R .
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
15
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
• Tốc độ tăng các tổ hợp hạt n

x
và được biểu thò bằng phương trình :

2
0
)(4
x
x
nnDR
dt
dn
−=
απ

Trong đó
α
là hệ số hiệu quả va chạm .
b.Tác động khuấy trộn của dòng nước :

Trong môi trường nước luôn tồn tại hai dạng dòng chảy là chảy tầng và
chảy rối . Sự chuyển động của bông cặn cũng phụ thuộc vào hai dạng dòng
chảy trên :
• Keo tụ bông cặn trong trong dòng chảy tầng :
Mô hình tương tác giữa hai bông cặn .
Số lượng tương tác của hai nhóm bông cặn thời gian sẽ là :

GrrnnN
dt
dN
t

3
2121012
)(
3
4
+==−
α
Trong các công thức trên:
N
1
– số lượng tương tác ( va chạm ) của nhóm bông cặn 1 với một bông
cặn 2 ;
N
2
- số lượng tương tác ( va chạm ) của hai nhóm bông cặn 1 và 2 ;
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
16
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
( n
1
và n
2
) – số lượng bông cặn 1 và 2 có trong một đơn vò thể tích nước ;

α
0
– hệ số hiệu quả tương tác ( va chạm ) ;
G – gradien vận tốc ;
(r
1

, r
2
) – bán kính tương tác giữa bông cặn 1 và 2 ;
Phương trình tên biễu diễn tốc độ keo tụ của hệ đa phân tán trong dòng chảy
tầng.
• Keo tụ tạo bông trong dòng chảy rối :
Các phân tử nước cùng bông cặn chuyển động theo hướng q đạo không
gian .
Xét một khối chất lỏng trong môi trường nước, ở trạng thái tónh sự cân
bằng giữa áp lực P và lực ma sát tác dụng lên nó .
Để cho lớp trên và lớp dưới của khối chất lỏng chuyển động tương đối
với nhau với nhau với tốc độ v
td
= dv/dz (haykhối lượng chất lỏng quay với tốc
độ góc dv/dz ), phải tiêu tốn hết một năng lượng bằng tích số của moment quay
(f∆x∆y)∆z với vận tốc góc dx/dz. D o đó năng lượng tiêu hao cho một đơn vò
thể tích chất lỏng trong một đơn vò thời gian là :
W =
dz
dv
f
zyx
dz
dv
zyxf
=
∆∆∆
∆∆∆
)(
Trong đó : f∆x∆y – lực ma sát tác dụng lên bề mặt dưới của khối chất

lỏng:
∆z – khoảng cách cánh tay đòn
dv/dz – tốc độ góc của khối hay gradient tốc độ ( G = dv/dz)
∆x∆y∆z = ∆V – thể tích khối chất lỏng:
f – lực ma sát theo đònh luật Newton
f =
dz
dv
µ
ở đây :
µ
- độ nhớt động lực học .
Gradien tốc độ của dòng chảy rối khi khuấy trộn :
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
17
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

µ
W
G
=
=
v
ε
Trong đó :
ε
- năng lượng tiêu hao cho một đơn vò thể tích chất lỏng ;
V – độ nhớt động học của chất lỏng ;
Hoặc có thể tính theo công thức :

Qt
W
G
µ
1
=
, s
-1

Trong đó : W
1
– công tiêu hao để khuấy trộn , kGm ;
Q – thể tích chất lỏng khuấy trộn , m
3
;
t – thời gian khuấy trộn , s ;
Hai biểu thức trên đồng thời cũng biểu thò cường độ khuấy trộn và được
dùng làm chỉ tiêu để đánh giá mức độ keo tụ theo chuẩn số keo tụ .
Tương quan giữa tốc độ hình thành bông cặn do ảnh hưởng của chuyển
động nhiệt và khuấy trộn có thể xác đònh bằng cách lập tỉ số :

DR
GR
dt
dN
dt
dN
t
t
π

3
3
=
−
−


Để tính toán hiệu quả của quá trình keo tụ một cách chính xác và tin cậy ,
tứ đó tìm ra giá trò tối ưu của các thông số điều khiển , cần phải nghiên cứu ảnh
hưởng đồng thời của tổ hợp các yếu tố có tính quyết đònh đến hiệu quả keo tụ ,
cụ thể phải tím được sự phụ thuộc của hàm số .
Y = f( M
0
,
α
, T
0
, pH , K
i
, G , t),
Trong đó : M
0
- hàm lượng cản của nước nguồn , mg/l;

α
- lượng phèn cho vào nước , mg/l ;
T
0
– nhiệt độ nước ;
K

i
– độ kiềm của nước nguồn , mg/l;
G – cường độ khuấy trộn , s
-1
;
-t – thời gian khuấy trộn ,s ;
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
18
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
Y – hiệu quả keo tụ :

%100.
0
0
M
mM
Y
−
=

m – hàm lïng cặn cón lại trong nước sau khi keo tụ và để lắng tính
trong một thời gian nào đó , mg/l;
IV . Các loại công nghệ sử dụng để xử lí nước thải dệt nhuộm :
• Phương pháp xử lý hóa chất: Keo tụ tạo bông .
• Phương pháp hấp thụ bằng than hoạt tính .
• Phương pháp xử lí sinh học: xử lí bằng bùn hoạt tính hiếu khí, kò khí hoặc
xử lí sinh học hiếu khí tiếp xúc .
Phương pháp chọn lựa để xử lí là : Keo tụ – tạo bông – lắng .
Công nghệ của keo tụ – tạo bông là :

1. Ưu khuyết điểm của công nghệ xử lí bằng hóa chất: Keo tụ – tạo bông
– lắng với công nghệ khác .

a. Ưu điểm:
• Nước thải dệt nhuộm sa khi xả ra ở nhiệt độ cao do nấu tẩy từ 60
– 80
0
C. Nên nếu dùng phương pháp xử lí sinh học đòi hỏi phải có
bể điều hòa lớn .
• Thời gian lưu nước phải lâu thì nước mới nguội được và mặt bằng
phải rộng .
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
Keo tụ Tạo bông Lắng
19