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 BƠNG - LẮNG.
I.Giới thiệu sơ lược về nước thải dệt nhuộm :
1.Giới thiệu :
Nước thải với khâu dệt nhuộm – hồn tất vải của mình đã và đang là nguồn
gây ra ơ nhiễm mơi trường khá mạnh cả về lượng cũng như về chất , mà nguồn gây
ra ơ nhiễm chínhlà nước thải các loại từ phân xưởng dệt nhuộm – hồn 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 mơi 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 khơng những trong thời gian
trước mắt mà cón lâu dài về sau đến mơi trường sống .
Vì có thành phần độc hại , nước thải dệt nhuộm có khả năng gây ra ơ nhiễm
mạnh đến mơi trường và sức khỏe con người .
Một đặc điểm nữa là thành phần nước thải hầu như khơng ổn định thay đổi
theo cơng nghệ và mặt hàng , vì vậy việc xác định chính xác thành phần và tính chất
nước thải khơng dễ dàng .
Chính vì vậy việc tìm hiểu thành phần , tính chất nước thải từ đó nghiên cứu
cơng nghệ và đề xuất cơng nghệ xử lí của chúng là việc làm thiết yếu .


2 . Sơ đồ cơng nghệ dệt nhuộm :
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799

H v ngồ ă
Co i ủ
1
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
3. Tính chất nước thải ra từng cơng đoạn :
a. Ngun liệu dệt :
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
Chu n b nhu m : ẩ ị ộ
R , h , n u ,t y ũ ồ ấ ẩ
Làm bóng
Nhu m ộ In bơng
C m màu ầ
H v ngồ ă
C o lơng ạ Co i ủ
óng ki nĐ ệ
2
Chu n b s iẩ ị ợ
ngun li uệ
H s i ồ ợ
Gi t , t y ặ ẩ
Ki m g pể ấ
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
Ngun 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 bơng vải , có đặc tính hút ẩm cao , xốp , bền
trong mơi trường kiềm , phân hủy trong mơi 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 q 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. Ngun liệu và in hoa :

Các phẩm nhuộm được sử dụng bao gồm :
• Phẩm nhuộm phân tán : là phẩm khơng tan trong nước nhưng ở dạng
phân tán trong dung dịch 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 mơi trường kiềm ,
thường là muối sunfonat của các hợp chất hưu 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 cơng thức tổng qt : S – F – T = X , trong đó
F : phân tử mang màu , S: nhóm tan trong nước (SO
3
Na, COONa) , T: gốc
mang phản ứng ( có thể là nhóm clo hay vinyl ) , X : nhím có kah năng pảhn
ứng …
• Thuốc sẽ phản ứng sơ trực tiếp và sản phẩm phụ là HCl nên cần nhuộm
trong mơi trường kiềm yếu .
• Phẩm hồn ngun : bao gồm các họ màu khác nhau như : indigo , dẫn
xuất anthraquinon , phẩm sunfua … dùng để nhuộm chỉ ,sợi bơng , visco ,
sợi tổng hợp .
• Ngồi ra để mặt hàng bền và đẹp thích hợp với nhu cầu , ngồi phẩm

nhuộm cón sử dụng các chất trợ khác : chất thấm , chất tải , chất giặt , chất
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
3
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
điện ly (Na
2
SO
4
) , chất đieu chỉnh pH ( CH
3
COOH , Na
2
CO
3
, NaOH ) , chất
hồ chóng mốc , hồ mềm , hồ láng , chất chống loang màu …
c. Từng cơng đoạn của cơng nghệ :
 Chuẩn bị sợi ngun liệu : sợi ngun liệu được nhập vào đầu tiên
qua cơng 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 q 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 bị nhuộm : bao gồm :
• Phân trục , tẩy và giũ hồ .
o Phân trục : xác định 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 bị nóng chảy , nhũ hóa , tách
khỏi bề mặt vải . Mặt khác q trình nấu cón làm biến đổi cấu trúc
xơ , dễ hấp phụ thuốc nhuộm . Hóa chất trong cơng đoạn này bao
gồm : NaOH , NaHSO
3
, Na
2
SiO
3
, H
2
O
2
, chất hoạt động bề mặt tác
dụng nhũ hóa sáp , giảm sức căng bề mặt , tạo điều kiện cho dung
dịch dễ thấm vào vải . Tẩy trắng : cơng 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 bị hủy hoại , đồng thời
xenlulozơ có khả năng hấp phụ các chất sẫm màu trong nước nấu .
o Giũ hồ : q 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 … Thơng thường các hóa chất cho vào là acid lỗng ,
NaOH , chất oxi hóa H
2
O
2

, men gốc thực vật , động vật , xà bơng
….
 Nhuộm sợi : Được tiến hành sau khi hồn tất các cơng đoạn chuẩn
bị nhuộm . Trong giai đoạn này ta sử dụng các hóa chất như :NaOH ,
CH
3
COOH , chất tạo mơi trường kiềm hay axit , phẩm nhuộm chất hoạt
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
4
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
động bề mặt , chất khử , chất điện ly .. Đối với các mặt vải khác nhau đòi
hõi phẩm nhuộm và mơi 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
thơng dụng như là : xà phòng , sơđa .
 Cơng đoạn hồn tất : là cơng đoạn cuối cùng tạo ra vải có chất
lượng tốt và theo đúng u cầu như : chống mốc , chống cháy , mềm ,
chống màu …hoặc trở về trạng thái tự nhiên sau q trình căng kéo , co
rút ở các khâu trước hay thẳng nếp ngay ngắn .

4. Khả năng gây ơ 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 mơi
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 khơng những trong thời gian trước mắt mà cón về lâu dài sau này đến mơi

trường sống .
Cơng nghệ dệt nhuộm sử dụng một lượng nước thải lớn phục vụ cho các
cơng đoạn sản xuất đồng thời thải ra một lượng nước thải rất lớn tương ứng bình
qn khoảng 12 – 300 m
3
/ tấn vải . Trong số đó hai nguồn nước cần giải quyết
chính là từ cơng 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 trị 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 khơng ổn định 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 đơi 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 .
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
5
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
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 cơng 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

khơng ổn định .
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 cơng đoạn hồ
sợi , lượng nước được sử dụng rất nhỏ , hầu như tồn bộ phẩm hồ đượ bám trên
vải , nước thải chỉ xả ra khi làm vệ sinh thiết bị nên khơng đáng kể .
Nước thải cơng nghệ dệt nhuộm gây ra ơ nhiễm nghiêm trọng đối với mơi
trường sống : độ màu , pH , TS , COD ,nhiệt độ vượt q tiêu chuẩn cho phép xả
vào nguồn . Hàm lượng chất bề mặt đơi khi q cao , khi thải vào nguồn nước như
sơng , kênh rạch tạo màng nội trên bề mặt , ngăn cản sự khuếch tán của oxi vào mơi
trường gây nguy hại chi hoạt động của thủy sinh vật , mặt khác một số các hóa chất
chứa kim loại như crơm ,nhân thơm , các phần chứa độc tố khơng 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 q cao , việc xả thải liên tục vào nguồn nước
đã làm cho độ màu tăng dần , dẫn đến hiện trạng nguồn nước bị 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 bị hủy diệt, sinh thái nguồn nước có thể bị
ảnh hưởng nghiêm trọng .
II. Q trình keo tụ , tạo bơng :
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 bị phá vỡ , các thành phần mang điện tích sẽ kết hợp hoặc
dính kết các ngun tử hoặc các ion tự do , các tổ hợp trên gọi là các hạt
keo có thể là hạt keo kị nước hoặc là keo háo nước .
• Kị nước : Khơng ái lực với nước , dễ keo tụ , phần lớn là keo

vơ cơ .
• Háo nước : Ai lực mạnh với nước , hấp thụ nước và cản trở
q trình keo tụ , phần lớn là chất hữu cơ .
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
6
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
• Lực đẩy tĩnh 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 tĩnh
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 tĩnh điện , thì chúng sẽ xích lại gần
nhau hơn , lực hút phan 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 thơng dụng là giảm lực đẩy tĩnh diện giữa các hạt
keo , nghĩa là giảm điện thế Zeta của hạt keo .Để lực hút phân tử thắng
lực đẩy tĩnh điện thì điện thế zeta của hạt keo phải nhỏ hơn 0.03 V và q
trình keo tụ đạt hiệu quả cao khi điện thế Zeta bằng khơng .
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 dịch bên ngồi .
• 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 dịch .
• 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 dịch và lớp
nước kéo theo . Điện thế Zeta là điện thế tại mặt cắt .
3. Cơ chế keo tụ – tạo bơng :
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 bơng cặn . Đi polime đã hấp phụ có thể duỗi
ra và gắn kết với vị trí trống trên bề mặt hạt keo khác  hình thành bơng
cặn.
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
7
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
• Phản ứng 3 : Hấp phụ lần hai của polime . Nếu đoạn cuối duỗi ra và
khơng tiếp xúc với vị trí trống trên hạt khác  gấp lại và tiếp xúc với mặt
khác của chính hạt đó  ổn định lại .
• Phản ứng 4 : khi liều lượng polime dư . Nếu polime thêm vào dư nhiều ,
bề mặt hạt bảo hòa các đoạn polime  khơng có vị trí trống để hình
thành cầu nối  hạt keo ổn định trở lại .
• Phản ứng 5 : Vỡ bơng cặn , vỡ vụn bơng cặn khi xáo trộn nhiều .
• Trong tồn bộ q trình (5 phản ứng tên ) . Cơ chế chính là : Hấp phụ và
tạo cầu nối . Cơ chế phụ : Trung hòa điện tích .
4.Q trình keo tụ tạo bơng :
Khi chất keo tụ co vào nước và nước thải , các hạt keo trong nước bị mật tính
ổn định , tương tác với nhau , kết cụm lại hình thành các bơng cặn lớn , dễ lắng .
Q trình mất tính ổn định của hạt keo là q trình lý hóa phức tạp , có thể giải
thích dựa trên các cơ chế sau :
• Giảm điện thế Zeta tới giá trị 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 bơng cặn .
• Các hạt kết cụm do sự hình thành cầu nối giữa các nhóm hoạt tính
trên hạt keo .
• Các bơng cặn hình thành khi lắng xuống sẽ bắt giữ các hạt keo trên
quĩ đạo lắng xuống .
Q trình keo tụ thơng 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 bơng cặn ngày càng lớn .
Q 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 trị càng lớn thì hiệu quả keo tụ càng
cao và liều lượng chất điện ly càng giảm đi .
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
8
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
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 q mức cần thiết sẽ gây ra
q 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):
Q 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 dịch 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.
Q 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 q 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 bơng 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
+
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 bơng
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 bơng cặn có hoạt tính bề mặt cao . Các bơng cặn
này khi lăng xuống sẽ hấp thụ cuốn theo các hạt keo , cặn bẩn , các hợp chất hữu
cơ , các chất mùi vị …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 q
trình thủy phân các chất keo tụ là yếu tố quyết định hiệu quả keo tụ .
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
9
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

Trong thực tế , lượng phèn tối ưu sử dụng cho mỗi nguồn nước được xác định
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 q trình keo tụ bằng hợp chất cao phân tử :
Các hợp chất cao phân tử gốc vơ cơ như axit silic hoạt hóa , hoặc gốc hữu cơ
như polyacrylat , polyacrylamin đều có thể dùng để làm chất tăng cường cho q
trình keo tụ của phèn .
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 q trình hình thành và lắng bơng cặn .
Tuy nhiên hợp chất cao phân tử đòi hỏi cơng 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 Xơ (cũ ) đã đưa ra phương pháp lọc tiếp xúc dựa
trên ngn lý keo tụ tiếp xúc .
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
10
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
Về bản chất sự kết bám của các hạt cặn lên bề mặt vật liệu lọc là q 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 .
Q trình hình thành bơng cặn trong mơi trường tiếp xúc diễn ra với tốc độ
nhanh và hiệu quả hơn sự tạo thành bơng mơi 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 khơng 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 mơi trường nước , nhưng trong mơi trường tiếp xúc q trình keo tụ đã xảy
ra .

6.Hóa chất dùng để keo tụ:
• Để thực hiện q trình keo tụ, người ta cho vào nước các chất phản ứng thích
hợp như : phèn nhơm Al
2
(SO
4
)
3
, phèn sắt FeSO
4
koặc FeCl
3
. Các loại phèn
này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hòa tan.
• Dùng phèn nhơm:
Khi cho phèn nhơm vào nước , chúng phân li tạo ion Al
3+
bị thủy phân tạo
thành Al(OH)
3
.
Ngồi Al(OH)
3
là nhân tố quyết định 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, khơng đủ trung hòa ion H
+
thì cần phải kiềm hóa nước. Chất dùng để kiềm hóa thơng dụng là vơi (CaO) ,
sođa (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 bị thủy phân thành Fe(OH)
2
.
Phèn Fe(III) khi cho vào nước phân li thành ion Fe
3+
và bị 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 nhơm :
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
11
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
• Liều lượng phèn Fe dùmg để kết tủa chỉ bằng 1/3 – ½ liều
lượng phèn Al.
• Phèn Fe ít bị 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 q trình keo tụ .
• Nhiệt độ :
Yếu tố nhiệt độ ảnh hưởng đến q 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 .
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 . Ngồi 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 nhơm là: 20 – 40
o
C, tốt
nhất là 35 – 45
o
C.
Phèn Fe khi thủy phân ít bị 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 khơng xảy ra phản ứng thủy phân. Khi
pH > 7.5 làm cho muối kiềm kém tan và hiệu quả keo tụ bị hạn chế.Phèn
nhơm 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 q trình kết
tủa sẽ hình thành nhanh chóng khi pH = 5.5 – 6.5.
• ở pH < 3 thì Fe(III) khơng bị 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. Q trình tạo bơng :

Là q trình tiếp xúc giữa các hạt mất ổn định . Khuấy chậm làm cho các bơng
đã keo tụ nhỏ dính kết với nhau tạo thành các bơng lớn và dễ lắng .
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
12
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
Trong tạo bơng chú ý đến hai thơng số : G ( Gradien vận tốc ) và t ( thời gian
trơn tạo bơng ) . Hai giá trị này phụ thuộc vào : Thành phần hóa học của nước , tính
chất và hàm lượng hạt keo
G lớn  phá vỡ bơng bùn .
T lớn  mòn bơng bùn , hao năng lượng .
Vì vậy tạo bơng ban đầu nhanh có G khá cao tới khi bơng hình thành rồi thì chặn
lại , G giảm dần thì kích thước bơng cặn lớn dần .

III.Động học của q trình keo tụ :
1. Các giai đoạn của q trình keo tụ :
Keo tụ trong nước bằng phèn xảy ra các q 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 bơng cặn .
Thực chất thì ba q trình này xảy ra đồng thời .
Q 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 q trình hình thành bơng 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 bơng cặn có kích thước lớn dần lên cho đến lúc chúng khơng còn
tham gia vào q trình chuyển động nhiệt .
2 . Sự hình thành bơng cặn của q 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
khuech tán của mơi trường D ) .
• Bán kính tác dụng của lực Vander Waals R .
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
13
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
• Tốc độ tăng các tổ hợp hạt n
x
và được biểu thị 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 mơi trường nước ln tồn tại hai dạng dòng chảy là chảy tầng và chảy rối
. Sự chuyển động của bơng cặn cũng phụ thuộc vào hai dạng dòng chảy trên :
• Keo tụ bơng cặn trong trong dòng chảy tầng :
Mơ hình tương tác giữa hai bơng cặn .
Số lượng tương tác của hai nhóm bơng cặn thời gian sẽ là :

GrrnnN
dt
dN
t
3
2121012
)(
3
4
+==−
α
Trong các cơng thức trên:
N
1
– số lượng tương tác ( va chạm ) của nhóm bơng cặn 1 với một bơng cặn 2 ;
N
2
- số lượng tương tác ( va chạm ) của hai nhóm bơng cặn 1 và 2 ;
( n

1
và n
2
) – số lượng bơng cặn 1 và 2 có trong một đơn vị 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 bơng cặn 1 và 2 ;
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
14
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
Phương trình tên biễu diễn tốc độ keo tụ của hệ đa phân tán trong dòng chảy tầng.
• Keo tụ tạo bơng trong dòng chảy rối :
Các phân tử nước cùng bơng cặn chuyển động theo hướng quĩ đạo khơng
gian .
Xét một khối chất lỏng trong mơi trường nước, ở trạng thái tĩnh 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 vị thể tích chất lỏng
trong một đơn vị 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 định luật Newton
f =
dz
dv
µ
ở đây :
µ
- độ nhớt động lực học .
Gradien tốc độ của dòng chảy rối khi khuấy trộn :

µ
W
G =
=
v

ε
Trong đó :
ε
- năng lượng tiêu hao cho một đơn vị thể tích chất lỏng ;
V – độ nhớt động học của chất lỏng ;
Hoặc có thể tính theo cơng thức :

Qt
W
G
µ
1
=
, s
-1
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
15
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

Trong đó : W
1
– cơng 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 thị 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 bơng cặn do ảnh hưởng của chuyển
động nhiệt và khuấy trộn có thể xác định bằng cách lập tỉ số :

DR
GR
dt
dN
dt
dN
t
t
π
3
3
=
−
−


Để tính tốn hiệu quả của q trình keo tụ một cách chính xác và tin cậy , tứ
đó tìm ra giá trị tối ưu của các thơng số điều khiển , cần phải nghiên cứu ảnh hưởng
đồng thời của tổ hợp các yếu tố có tính quyết định 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 ;
Y – hiệu quả keo tụ :

%100.
0
0
M
mM
Y
−
=

m – hàm luợng cặn cón lại trong nước sau khi keo tụ và để lắng tính trong
một thời gian nào đó , mg/l;
IV . Các loại cơng nghệ sử dụng để xử lí nước thải dệt nhuộm :

• Phương pháp xử lý hóa chất: Keo tụ tạo bơng .
• Phương pháp hấp thụ bằng than hoạt tính .
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
16
Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .
• Phương pháp xử lí sinh học: xử lí bằng bùn hoạt tính
hiếu khí, kị khí hoặc xử lí sinh học hiếu khí tiếp xúc .
Phương pháp chọn lựa để xử lí là : Keo tụ – tạo bơng – lắng .
Cơng nghệ của keo tụ – tạo bơng là :

1. Ưu khuyết điểm của cơng nghệ xử lí bằng hóa chất: Keo tụ – tạo bơng
– lắng với cơng 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 .
• Nước thải dệt nhuộm khơng ổn định nên xử lí bằng phương pháp sinh
học đòi hỏi có kiến thức trong ngành để tránh gây xốc cho vi sinh vật.
• Keo tụ – tạo bơng vừa xử lí nước thải sinh hoạt của cơng nhân đồng
thời vừa xử lí nước thải dệt nhuộm của nhà máy kết hợp .
• Phương pháp này có khả năng làm lắng các chất thải lơ lửng, làm
giảm màu, hàm lượng hữu cơ trong nước thải do kết hợp hạt keo với
tạp chất.
b. Khuyết điểm:
• Keo tụ tạo bơng phải sử dụng hóa chất để xử lí nên g6ay ra độ
pH vì vậy phải xử lí cả pH.

• Tiêu hao năng lượng trong q trình khuấy trộn .
2. Các loại bể keo tụ – tạo bơng :
a. Ba bể keo tụ – tạo bơng – lắng tách riêng nhau .
GVHD – Nguyễn Thò Thanh Phượng SVTH: Lê Thò Hằng - 90100799
Keo t ụ
T o bơng ạ L ng ắ
17