bài giản xử lý nước sơ bộ
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (808.54 KB, 23 trang )
1
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
CHNG 5
X LÝ NC S B
Cht lng nc cung cp cho lò hi có ý ngha quan trng i vi vic vn
hành an toàn và kinh t ca lò hi. Nc cp cho lò hi bao gm nc ngng ca
tuabin và nc b sung ã c x lý bù li tn tht nc và hi.
i vi các nhà máy in có lò hi ngng hi thun túy các tn tht nc và
hi gm hi tiêu th truyn ng c cu ph, thi bi tro bám bn các b mt t
thông hi làm mát b quá nhit trong lúc t lò, chèn tuabin hi và rò r nh!ng
ch" h trên #ng hi, #ng nc; tn tht này không quá 1-3% s$n lng %nh m&c
ca phân x ng lò hi. Vì th nc cp cho lò hi gm 96-98% nc ngng hi ca
tuabin và 2-4% nc b sung. Nc ngng hi này ch yu là nc tinh khit song
ôi khi nó c'ng có các tp cht không mong mun có nh các mui và hp cht ca
các kim loi nng thâm nhp vào nc theo các #ng khác nhau. Ngun sinh các tp
cht ch yu là rò nc làm lnh qua các ch" h trong các bình gia nhit cung cp
nhit ca mng nhit.
i vi các nhà máy s dng lò hi không có b phân ngng hi, lò hi dùng
hi nc hâm nc hoc các mc ích công nghip khác, thì chúng ta ph$i b sung
lng nc rt ln, có khi 100% trong thành phn nc cp cho lò. Nh!ng lng nc
cp này a s c ly t( thiên nhiên nh sông ngòi, ao h, ôi khi c$ nc bin. Vì
vy, trc khi vào lò hi chúng ph$i c x lý cn thn t c các ch tiêu s
dng trong lò hi.
Tu) thôc vào ngun nc mà thnh tho$ng nc có th c s dng mà
không cn qua quá trình x lý, tuy nhiên iu ó ít x$y ra vì th#ng thì nc hay ch&a
các thành phn tp cht. Nc c xem là gn nh tinh khit là nc ma, tuy nhiên
thm chí là nc ma thì v*n ch&a lng oxy hoà tan, cacbon oxit và nh!ng tp cht
gây +n mòn khác. Thêm vào ó, lng nc ma khi ri xung mt t, thm qua lòng
t to thành dòng sui hay ging trc khi nó c khai thác s dng. iu ó cho
thy tht d, hiu là ti sao quá trình x lý nc là cn thit.
Tp cht trong nc t- nhiên ph thuc rt nhiu vào ngun nc. Ging và
mch nc ngm c phân loi là nc ngm, trong khi nc sông, h và b c
xp vào nc mt.
Nc ngm nhn các tp cht khi nó thm qua lp %a tng, hu ht là các thành
phn hoà tan. Do lp cát á có tác dng nh lp màng lc t- nhiên nên dòng nc
ngm không ch&a các các thành phn l lng.
Nc mt th#ng ch&a các cht h!u c nh lá mc và các cht không tan nh
cát và phù sa. Ngoài ra, các cht th$i sinh hot và cht th$i công nghip góp phn gây
ra ô nhi,m cho dòng nc. Vn tc dòng nc và lu lng và v% trí ca thác nc có
th gây ra s- thay i nhanh chóng lên các c tính ca nc mt.
Mc tiêu chung ca vic x lý là ng+n c$n lp cáu cn và kim soát quá
trình +n mòn. Có rt nhiu phng pháp khác nhau x lý nc trc khi a vào lò,
tuy nhiên a s chúng u i qua hai giai on chính ó là x lý s b và kh khoáng.
Quá trình x lý s b nh.m mc ích loi b/ các cht l lng không tan có
trong ngun nc cp (các hp cht keo và huyn phù) chun b% cho các quá trình
kh khoáng sau ó c trit hn. Các bin pháp x lý s b ó là x lý b.ng các
bin pháp c hc hoc là kt hp keo t to bông b.ng hóa cht ri l0ng lc. tùy thuc
2
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
vào kích thc các vt cht có trong nc mà chúng ta có t(ng bin pháp x lý phù
hp riêng.
5.1 X lý nc bng phng pháp c hc
X lý c hc là s dng các b l0ng và các bình lc c khí tách các tp cht
l lng ra kh/i trong nc. Tuy nhiên x lý c hc ch loi b/ c các tp cht c khí
ra kh/i nc nh là các ht bùn có #ng kính ln hn 10
-4
mm hoc nh!ng ht keo
sau khi ã kt hp chúng li vi nhau. Phng pháp này c s dng tách các tp
cht không hòa tan và mt phn các cht dng keo ra kh/i nc th$i. Các công trình
x lý c hc bao gm: Thit b% ch0n rác, b iu hòa, b l0ng, b lc, b tuyn ni,…
5.1.1 Thit b chn rác
Thit b% ch0n rác có th là song ch0n rác hoc li ch0n rác, có ch&c n+ng ch0n
gi! nh!ng rác bn thô (giy, rau, c/, rác…), nh.m $m b$o $m cho máy bm, các
công trình và thit b% x lý tip theo hot ng n %nh. Kích thc ti thiu ca rác
c gi! li tùy thuc vào kho$ng cách gi!a các thanh kim loi ca song ch0n rác.
Song và li ch0n rác c cu to b.ng các thanh song song, các tm li an
b.ng thép hoc tm thép có c l"… tùy theo kích c1 các m0t li hay kho$ng cách
gi!a các thanh mà ta phân bit loi ch0n rác thô (kho$ng cách gi!a các thanh ch0n 30
÷ 200mm), trung bình (kho$ng cách gi!a các thanh 16 ÷ 30mm) hay rác tinh (kho$ng
cách gi!a các thanh <16mm). Ngoài ra theo cách th&c làm sch thit b% ch0n rác ta có
th chia làm 2 loi: loi làm sch b.ng tay, loi làm sch b.ng c gii.
Song ch0n rác ph$i t tt c$ các trm x lý không phân bit phng pháp
d*n nc ti là t- ch$y hay có áp. Nu trong trm bm ó có song ch0n rác vi khe h
16 mm thì có th không t song ch0n rác trm x lý n!a
i vi các công trình x lý nc th$i thì kèm theo thit b% ch0n rác có th
c kèm theo thit b% nghin rác. ây là thit b% có nhim v c0t và nghin vn rác
thành các ht, các m$nh nh/ l lng trong nc th$i không làm t0c ng, không gây
hi cho bm. Trong th-c t cho thy vic s dng thit b% nghin rác thay cho thit b%
ch0n rác ã gây nhiu khó kh+n cho các công on x lý tip theo do lng cn t+ng
lên nh làm t0c ngh2n h thng phân phi khí và các thit b% làm thoáng trong các b
(a, l" phân phi khí và dính bám vào các tuabin…. Do vy ph$i cân nh0c trc khi
dùng
5.1.2 B iu hòa
Là n v% dùng kh0c phc các vn sinh ra do s- bin ng v lu lng
và t$i lng dòng vào, $m b$o hiu qu$ ca các công trình x lý sau, $m b$o u ra
sau x lý, gi$m chi phí và kích thc ca các thit b% sau này. Có 2 loi b iu hòa là
b iu hòa lu lng và b iu hòa lu lng và cht lng
Các phng án b trí b iu hòa có th là b iu hòa trên dòng hay ngoài
dòng x lý. Phng án iu hòa trên dòng có th làm gi$m áng k dao ng thành
phn nc cp i vào các công on phía sau, còn phng án iu hòa ngoài dòng ch
gi$m c mt phn nh/ s- dao ng ó. V% trí tt nht b trí b iu hòa cn c
xác %nh c th cho t(ng h thng x lý, và ph thuc vào loi x lý, c tính ca h
thng thu gom c'ng nh c tính ca nc cn x lý. Thông th#ng b iu hòa hay
gp nht dây chuyn công ngh x lý nc th$i.
3
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
5.1.3 B lng
L0ng là quá trình tách kh/i nc cn cn thô, nmg nh: cát, s/i, m$nh thy
tinh, m$nh kim loi, tro, than vn… và các cn l lng hoc bông cn hình thành trong
giai on keo t to bông d-a trên nguyên lý các ht có khi lng riêng ln hn khi
lng riêng ca cht l/ng bao quanh nó s2 t- l0ng xung. Tính cht l0ng ca các ht
có th chia thành 3 dng
L0ng dng I: L0ng các ht r#i rc. Quá trình l0ng c t trng b i các ht
l0ng mt cách r#i rc và tc l0ng không i. Các ht l0ng mt cách riêng l2 không
có kh$ n+ng keo t, không dính bám vào nhau sut quá trình l0ng. có th xác %nh
tc l0ng dng này có th &ng dng %nh lut c in ca Newton và Stoke trên ht
cn. Tc l0ng dng này hoàn toàn có th tính toán c.
L0ng dng II: L0ng bông cn. Quá trình l0ng c t trng b i các ht (bông
cn) kt dính vi nhau trong sut quá trình l0ng. Do quá trình bông cn x$y ra trên các
bông cn t+ng dn kích thc và tc l0ng t+ng. Không có mt công th&c toán hc
thích hp nào biu th% giá tr% này. Vì vy có các thông s thit k v b l0ng dng
này, ng#i ta thí nghim xác %nh tc ch$y tràn và th#i gian l0ng hiu qu$ kh
bông cn cho trc t( ct l0ng thí nghim, t( ó nhân vi h s quy mô ta có tc
ch$y tràn và th#i gian l0ng thit k.
L0ng dng III: L0ng c$n tr . Quá trình l0ng c t trng b i các ht cn có
nng cao (>1000mg/l). Các ht cn có khuynh hng duy trì v% trí không i vi
các v% trí khác, khi ó c$ khi ht nh là mt th thng nht l0ng xung vi vn tc
không i. L0ng dng này thng thy b nén bùn.
Nh ã bit, tc l0ng ca các ht cn s2 cao hn và th#i gian cn thit cho
quá trình làm sch s2 nh/ i khi các ht có kích thc ln và khi lng riêng ca
chúng khác nhiu so vi khi lng riêng ca cht l/ng mà trong ó chúng tn ti. Do
vy b.ng bin pháp nhân to, ng#i ta có th làm t+ng kích thc ht b.ng quá trình
to bông keo, nh vy s2 làm t+ng tc l0ng ca các ht, khi chúng có kh$ n+ng tip
xúc vi nhau to ra các ht có kích thc ln hn. Tr#ng hp các ht mang in
tích chúng s2 y nhau hoc kt hp vi nhau, vic b sung các tác nhân keo t nh
phèn nhôm hoc s0t s2 làm cho quá trình keo t th-c hin có hiu qu$ hn và d*n n
quá trình l0ng tt hn. Khi lng riêng ca các ht cn l lng còn có th thay i
c nh# vic b sung vào trong nc các cht nng hn nh ht t sét, bt á,…
làm cho quá trình l0ng c th-c hin nhanh hn. Các tp cht hòa tan trong nc
c'ng có th c tách ra kh/i nc nh# quá trình l0ng sau khi s dng hóa cht làm
kt ta chúng trong nc.
Có rt nhiu loi b l0ng khác nhau, theo hình dng chúng có dng hình ch!
nht, hình vuông, hình tròn. Theo cách a nc vào, chúng có th là loi liên tc
hoc gián on. Theo hng dòng ch$y, có loi n.m ngang hoc th3ng &ng.
tách các ht cn riêng r2, không có kh$ n+ng keo t, ng#i ta th#ng dùng
các b l0ng n.m ngang (Hình 5.4), phng pháp này cho kt qu$ tt nht. Vi b l0ng
ngang thì nc th$i i vào vùng phân phi nc t u b l0ng, qua vách phân phi,
nc chuyn ng u nc vào vùng l0ng, th#ng cu to dng máng có l". B l0ng
này th#ng là b l0ng cát trong các dây chuyn công ngh x lý nc. Tuy nhiên, tùy
thuc vào iu kin c th, các b l0ng tròn và vuông c s dng khi xét n kh$
n+ng s dng mt b.ng và tit kim chi phí vt liu xây d-ng.
4
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
tách các ht cn có kh$ n+ng keo t, các b l.ng ngang nh trên c'ng c
s dng nhng trong nhiu tr#ng hp thì dùng b l0ng &ng mang li kt qu$ tt hn.
Các b l0ng &ng th#ng có chiu sâu ln hn và có cu trúc u vào ph&c tp hn
nh.m phân chia dòng nc vào trên toàn b din tích c0t ngang dòng ch$y càng tt,
ây là yu t quan trng nh.m $m b$o quá trình l0ng t hiu qu$ tt nht.
Nh vy cu trúc b l0ng ph$i $m b$o các yu t sau:
• Cu trúc ca nhp nc vào ph$i phân b ng u c trên toàn b din
tích tit din dòng ch$y.
• Vùng l0ng, trong ó các phn t l0ng i qua lp nc ph$i $m b$o sao cho
không có s- ri lon do s- thay th cht l/ng vào v% trí ht l0ng.
• Cu trúc ca thoát nc c'ng ph$i $m b$o cho quá trình thu nc sau l0ng
c ng u trên toàn b tit din thu.
• Vùng ch&a bùn cn ph$i $m b$o cho vic tích l'y bùn và %nh k) th$i ra
ngoài.
Mt loi b l0ng th#ng gp trong th-c t n!a ó là b l0ng hình tròn, nc
chuyn ng theo hng bán kính. Tu) theo cách ch$y ca dòng nc vào và ra mà ta
có các dng b l0ng tròn khác nhau.
• B l0ng tròn nc vào b.ng bung phân phi trung tâm (hình 5.1)
• B l0ng tròn phân phi nc vào b.ng máng quanh chu vi b và thu nc ra
b.ng máng trung tâm (hình 5.2)
• B l0ng tròn phân phi nc vào và thu nc ra b.ng máng t vòng quanh
theo chu vi b. (hình 5.3)
5.1.4 B tuyn ni
Phng pháp tuyn ni th#ng c s dng tách các tp cht r0n không tan
hoc tan hoc l/ng có t4 trng nh/ hn t4 trng ca cht l/ng làm nn. V nguyên lý,
tuyn ni là quá trình ngc li ca quá trình l0ng (Hình 5.6). Nu s- khác nhau v t4
trng tách, gi là tuyn ni t- nhiên. Nhng t+ng hiu qu$ ca quá trình,
ng#i ta th#ng thi khí vào nc, các ht l lng s2 bám vào b mt bt khí và ni
nhanh lên phía trên do t4 trng ca bt khí và cn bám trên ó nh/ hn t4 trng nc
rt nhiu. Kích thc các bt khí kho$ng 1mm.
Hình 5.1: B lng tròn phân phi nc vào bng bung phân phi trung tâm
5
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
Hình 5.2: B lng tròn phân phi vào bng máng quanh chu vi b và thu nc ra bng máng trung
tâm
Hình 5.3: B lng tròn phân phi nc vào và thu nc ra bng máng t vòng quanh theo chu vi b
Hình 5.4: B lng ngang
6
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
Hình 5.5: B lng tròn ngoài thc t
ã t( lâu, phng phá tuyn ni th#ng c dùng tách các cht r0n l lng
ra kh/i nc. Trong công nghip và trong ngành x lý nc tuyn ni th#ng c áp
dng x lý các cht l lng, cht khoáng, tái sinh nguyên liu t( nc ra, làm sch
nc th$i và x lý bùn…. u im ca phng pháp này so vi phng pháp l0ng là
có th kh hoàn toàn các ht nh/ nh5, l0ng chm trong th#i gian ng0n. Khi các ht ã
ni lên b mt, chúng có th c thu gom b.ng b phn vt bt.
Có mt s loi b tuyn ni ni nh Tuyn ni phân tán không khí b.ng thit b%
c hc: Các trm tuyn ni vi phân tán không khí b.ng thit b% c hc (tuabin hng
trc) c s dng rng rãi trong lnh v-c khai khoáng c'ng nh trong lnh v-c x lý
nc th$i. Các thit b% kiu này cho phép to bt khí khá nh/.
Tuyn ni phân tán không khí b.ng máy bm khí nén. Thit b% này c phân
thành hai loi bao gm tuyn ni phân tán không khí qua các vòi phun th#ng c
s dng x lý nc ch&a các tp cht tan d, +n mòn vt liu ch to các thit b% c
gii (bm, tuabin) vi các chi tit chuyn ng. Và tuyn ni phân tán không khí qua
tm xp, chp xp. Tuyn ni không khí qua tm xp, chp hút có u im so vi các
Hình 5.6: B tuyn ni
7
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
bin pháp tuyn ni khác, cu to các ng+n tuyn ni ging nh cu to ca b
aeroten, ít tn in n+ng, không cn thit b% c gii ph&c tp, rt có li khi x lý nc
th$i có tính xâm th-c cao. Khuyt im ca bin pháp tuyn ni này là các l" ca các
tm xp, chp xp chng b% t0t làm t+ng tn tht áp l-c, khó chn vt liu xp áp &ng
yêu cu v kích thc các bt khí.
Tuyn ni vi tách không khí t( nc. Bin pháp này c s dng rng rãi vi
nc th$i ch&a cht bn kích thc nh/ vì nó cho phép to bt khí rt nh/. Th-c cht
ca bin pháp này là to ra mt dung d%ch (nc th$i) bão hoà không khí. Sau ó
không khí t- tách ra kh/i dung d%ch dng các bt khí c-c nh/. Khi các bt khí này
ni lên b mt s2 kéo theo các cht bn. Tuyn ni vi tách không khí t( nc phân
bit thành tuyn ni chân không, tuyn ni không áp, tuyn ni có áp hoc bm h"n
hp khí - nc.
Tuyn ni in, khi dòng in mt chiu i qua nc th$i, mt trong các in
c-c (catot) s2 to ra khí hydro. Kt qu$ nc th$i c bão hoà b i các bt khí và khi
ni lên kéo theo các cht bn không tan to thành váng bt b mt.
Tuyn ni sinh hc và hoá hc, dùng cô c t( b l0ng t 1. Cn t( b l0ng
t 1 c tp trung vào mt b c bit vào c un nóng ti nhit 35 – 55
0
C
trong vài ngày. Do sinh vt phát trin làm lên men cht bn to bt khí ni lên, kéo
theo cn cùng ni lên b mt, sau ó gt vt lp bt. Kt qu$ cn gi$m c ti 80%.
5.1.5 B lc
Lc là quá trình tách các cht l0ng l lng ra kh/i nc thông qua lp vt liu
lc. Khi h"n hp nc và cht r0n l lng i qua lp vt liu lc, cht r0n l lng s2
c gi! li và nc tip tc ch$y qua.
ây th#ng là công trình cui cùng làm trong nc. Lc c &ng dng
tách các tp cht phân tán có kích thc nh/ kh/i nc th$i, mà các b l0ng không th
loi c chúng. Ng#i ta tin hành quá trình lc nh# các vt liu lc, vách ng+n xp,
cho phép cht l/ng i qua và gi! các tp cht li. Vt liu lc c s dng th#ng là
cát thch anh, than cc, hoc s/i, thm chí c$ than nâu, than bùn hoc than g". Vic
l-a chn vt liu lc tùy thuc vào loi nc th$i và iu kin %a phng.
• Có nhiu dng lc khác nhau, phân loi theo tc ta có
B lc chm: có tc lc 0.1 –0.5 m/h
B lc nhanh: vn tc lc 5 –15 m/h (hình 5.7)
Hình 5.
7
B
l
c nhanh
8
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
B lc cao tc: vn tc lc 36 –100 m/h
• Theo ch làm vic:
B lc trng l-c: h , không áp.
B lc có áp l-c: ây là mt loi b lc khép kín, th#ng c ch to
b.ng thép có dng hình tr &ng và hình tr ngang. Nó th#ng c t
cui dây chuyn công ngh. Nc a vào b lc áp l-c qua 1 ph,u b
trí nh b, qua lp cát lc, lp 1 vào h thng thu nc trong, i vào
áy b và vào ngun tip nhn. Khi ra b, nc t( #ng ng áp l-c
ch$y ngc t( di lên trên qua lp cát lc và vào ph,u thu, ch$y theo
ng thoát nc ra xung ng thu nc ra lc (hình 5.8)
•
dòng !!"!!#
nh$%&%!'
!!'
" !!"!
!# %#!()*+'
• , !
$! !'
" !'
cn bn không b% gi! li ngay lp u tiên, th#ng ng#i ta xp kích
thc ht t( to n bé theo hng ch$y ca dòng nc cn x lý (Hình
5.9)
Hình 5.8 B lc áp lc
9
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
• (! !-!.! !!#/
(!01%2$$
(! 31%2
÷
1%4$$
(!!51%4$$
• ! !
!!'
6$&78$9 !'
$
:!,&!;!!!
"%"%!!#!%$%<; !"!
$(",
;!"!.'
=$&"!'
;&"'
>?@ "$9!'
#" "! ,"! !
!#!,$ &'
Cùng vi th#i gian, lp cn bn bám trên b mt ht vt liu lc t+ng dn, kh$
n+ng lc gi$m i, tn tht áp l-c qua lp b mt vt liu lc t+ng lên. Khi tn tht t+ng
;!!
;!!!.>ABCDE
Hình 5.9: Mô hình c
t l
c cát ho
t tính ODM
–
2F
10
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
n mt giá tr% gii hn, th#ng t( 1,5 n 3m thì ph$i tin hành ra lp vt liu lc,
loi b/ ht cn bn phc hi li n+ng l-c lc ca lp vt liu. Quá trình ra tin
hành theo chiu ngc li vi dòng ch$y cn lc ban u.
5.1.6 B vt du m
Th#ng dùng cho dây chuyn công ngh x lý nc th$i có l*n du m1. Các
cht này th#ng nh5 hn nc và ni lên trên mt nc. Nc th$i sau x lí không có
l*n du m1 mi c phép cho ch$y vào các thy v-c. Hn n!a, nc th$i có l*n du
m1 khi vào x lí sinh hc s2 làm bít các l" hng vt liu lc, phin lc sinh hc và
còn làm h/ng cu trúc bùn hot tính trong aerotank (Hình 5.10)
Ngoài cách làm các gt n gi$n b.ng các tm si quét trên mt nc, ng#i ta
ch to ra các thit b% tách du, m1 t trc dây chuyn công ngh x lí nc th$i.
5.2 Phng pháp keo t to bông
Trong các ngun nc t- nhiên, các tp cht th#ng c phân làm hai loi
chính là các cht hoà tan dng các Ion và các tp cht không hoà tan tn ti trong
ngun nc di dng các ht keo hoc huyn phù. Các tp cht không hoà tan có
kính thc càng nh/ càng khó l0ng và th#i gian l0ng có th kéo dài (xem b$ng).
Nguyên nhân khó l0ng là do s- in ly hoc s- hp ph x$y ra ngay trên b mt r0n
ca các ht cht r0n không hoà tan d*n n trên b mt các ht r0n l lng có tích in
cùng du, và do ó các ht keo s2 y nhau b.ng l-c y tnh in. L-c y tnh in
s2 th0ng l-c Van Der Waals ca các ht keo d*n n các ht keo rt khó tin li gn
nhau to thành ht to hn, có khi lng và t4 trong ln hn d, dàng cho quá trình
l0ng. c trng cho s- chênh lch in tích ca ca b mt ht keo và dung d%ch này
ng#i ta gi là th Zeta. Tùy thuc vào m&c ln nh/ ca th Zeta mà dung d%ch keo
s2 n %nh (khó l0ng), th Zeta càng ln, các ht keo nh/ càng rt khó l0ng.
11
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
Bng 5.1: Mi quan h gia ng kính ht keo và thi gian lng
Tu) thuc vào yêu cu cht lng nc mà ng#i ta cn ph$i l-a chn các
công ngh x lý nc phù hp nh: l0ng s b, tuyn ni, lc, iu chnh pH, keo t,
oxi hoá kh, hp ph, trao i Ion,…Phng pháp keo t là phng pháp hoá hc s
dng các hoá cht keo t và cht tr l0ng nh.m mc ích kt hp các ht keo, huyn
phù li thành các ht có kích thc ln hn d, dàng cho quá trình l0ng. Thông th#ng
ng#i ta s dng các mui Fe
3+
hay Al
3+
làm cht keo t, cht tr l0ng là hp cht cao
phân t tng hp. Các cht keo t s2 trung hoà in tích b mt ca các ht keo, huyn
phù trong nc làm phá v1 th cân b.ng c' và hình thành h cân b.ng mi. Kt qu$
các ht có th tin li gn nhau và kt hp li vi nhau to thành các bông bùn nh/
(Microfloc). Cht tr l0ng s2 kt hp các bông bùn nh/ hình thành các bông bùn
ln (Macrofloc) hn d, dàng cho quá trình l0ng, lc.
i vi nhà máy nhit in công sut cao, nc dùng cho chu trình nhit là
nc kh khoáng ã qua các ct trao i Ion. iu kin b0t buc i vi ngun nc
u vào ca h thng kh khoáng là ph$i loi b/ c các tp cht không hoà tan
dng các ht keo hay huyn phù (hoc nc có c 6 2NTU). iu kin này nh.m
$m b$o các ht keo không bít các l" mao qu$n có kích thc rt nh/ ca các ht trao
i Ion, làm c$n tr quá trình vn chuyn các Ion và ph$n &ng trao i Ion x$y ra bên
trong ht trao i. Chính vì lý do ó, trong h thng x lý ca nhà máy nhit in, h
thng x lý nc keo t, l0ng lc ph$i t trc h thng kh khoáng.
5.2.1 Cu to ca ht keo
Tùy thuc vào ngun gc xut x&, thông th#ng các ht keo trong nc có th
mang in tích âm hoc dng. Các ht cn gc silic, các tp cht h!u c u mang
in tích âm, các hydroxit s0t, nhôm mang in tích dng. in tích âm trên b mt
ht keo s2 hút các Cation và y các Anion có trong môi tr#ng nc. Kt qu$ là hình
thành lp in tích kép t( a n d – electrical double layer- bao quanh các ht keo.
Nh vy, các ht keo trong môi tr#ng nc (hay còn gi là các mixen keo) gm 2
phn là nhân keo và lp in tích kép trên b mt (Hình 5.11).
T4 l gi!a lng Cation và Anion t( trong b mt ht keo s2 gi$m dn t( trong
ra ngoài. Ti b mt r0n (b mt a) có in th âm ln nht so vi môi tr#ng nc bên
ngoài. Ti vùng ranh gii vi môi tr#ng nc, b mt d, t4 l Cation và Anion gn
b.ng nhau nên in th tin gn n b.ng in th môi tr#ng nc (coi là b.ng 0). Do
vy, in th âm ca lp in tích kép t( b mt r0n ht keo (a) ra n môi tr#ng
nc (d) s2 gi$m dn nh theo #ng (1) ca th% in th.
ng kính ht
(mm)
10
-
7
10
-
6
10
-
5
10
-
4
10
-
3
10
-
2
10
-
1
1
10
Phân loi
Dung d%ch
th-c (dng
phân t)
Dung d%ch
keo
Vt huyn phù
(tp cht thô)
c trng
Trong sut Di ánh
sáng chiu
thy c
c M0t th#ng có
th nhìn thy
Phng pháp x
lý thng dùng
Trao
i ion
K
t t
a t
-
nhiên l
c
Keo t
,l
0
ng trong ,l
c
12
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
Hình 5.11: Cu trúc ca lp in tích kép trên b mt ht rn trong nc
Tuy nhiên, b$n thân bên trong lp in tích kép c'ng có s- khác bit v in
tích và s- n %nh in tích. C+n c& theo tính cht ó ng#i ta phân chia lp in tích
kép thành hai lp khác nhau là lp hp ph (stern layer - còn gi là lp bn v!ng) và
lp khuych tán (diffuse layer). Do vy, ng#i ta gi tên lp Ion phía ngoài ht keo
này là lp in tích kép (electrical double layer)
Khi ht keo di chuyn trong môi tr#ng nc, ch mt phn lp in tích kép
sát vi nhân keo là di chuyn cùng vi ht keo (t( lp a n c) và c gi là lp hp
ph. Lp hp ph di chuyn cùng ht keo này có in tích tng i n %nh và do ó
b mt phân giao c có in th so vi môi tr#ng xung quanh là n %nh và c gi là
b mt tnh in (lp c: electrokinetic face). in th ca b mt tnh in so vi môi
tr#ng nc bên ngoài c gi là th Zeta ca ht keo (im c’ trên th%). Th Zeta
ca ht keo s2 tng i n %nh trong quá trình di chuyn ca ht keo. Th Zeta là
mt thông s quan trng th hin m&c tích in ca các ht keo. Khi hai ht keo
tích in cùng du tin li gn nhau, chúng s2 y nhau b.ng l-c tnh in. Th Zeta
càng ln thì l-c y càng ln. L-c y tnh in này ln hn l-c Van De Waals và do
ó các ht keo rt khó tin li gn nhau. iu này gi$i thích ti sao các h keo rt khó
l0ng các iu kin bình th#ng.
Lp in tích kép phía bên ngoài (t( c n d) s2 b% phá v1 trong quá trình vn
chuyn ca ht keo và c gi là lp khuch tán. Lp khuch tán liên tc b% phá v1
và hình thành li to thành mt quá trình cân b.ng ng. Do ó, nng các ion trong
môi tr#ng nc s2 $nh h ng tr-c tip n lp lp khuych tán ca ht keo. Lý
thuyt v lp khuych tán c c vn dng gi$i thích quá trình hot ng ca ht
nh-a trao i Ion.
Khi hoá tr% và nng các Ion trong dung d%ch t+ng lên thì b dày lp in tích
kép s2 gi$m i và do ó, in th Zeta ca ht keo c'ng thay i. Do ó, quá trình keo
t ph thuc rt nhiu vào nng các Ion trong dung d%ch c'ng nh hoá tr% ca các
13
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
Ion ó. i vi dung d%ch Ion hoá tr% 1 có nng 0,1M b dày lp in tích kép 7 8
10 Ao.
H keo trng thái bình th#ng rt n %nh và khó l0ng. Nguyên nhân là gi!a
hai ht keo bt k) tn ti hai l-c cân b.ng nhau ó là l-c y tnh in và l-c hút Van
De Waals. L-c y tnh in xut hin do b mt ht keo có tích in nh ã trình bày
trên. L-c y này càng ln khi hai ht keo tin li gn nhau. L-c hút Van De Waals
có b$n cht là l-c hút gi!a các phân t n.m trên b mt ca hai ht keo. L-c này c'ng
mnh dn lên khi hai ht keo tin li gn nhau. Tng hp ca hai l-c này theo kho$ng
cách gi!a hai ht keo là #ng cong in m trên th%. L-c tng tác gi!a hai ht
hình thành hàng rào th n+ng ng+n c$n hai ht tin li gn nhau. Khi hai ht di chuyn
tin li gn nhau, chúng ph$i có ng n+ng (vn tc và khi lng) có th vt
qua hàng rào n+ng lng và tin li gn nhau. Khi ã vt qua hàng rào n+ng lng,
lúc ó l-c tng tác gi!a hai ht hoàn toàn là l-c hút nên chúng d, dàng kt hp vi
nhau. Kho$ng cách gn hai ht hút nhau ó ng#i ta gi là b*y n+ng lng
(Energy trap) (Hình 5.12).
hai ht keo có th kt hp li vi nhau thì cn thit ph$i làm gi$m hoc loi
b/ hàng rào n+ng lng ca các ht. Có hai cách làm gi$m hàng rào n+ng lng ó là
nén ép lp in tích kép hoc trung hoà in tích ca b mt ht keo.
Lý thuyt v cu to ht keo c áp dng rng rãi trong công ngh x lý nc
keo t. Vic có nh!ng hiu bit chính xác v nguyên lý cu to ca ht keo c'ng nh
Hình 5.12: th biu th nng lng tng tác gia hai ht keo
14
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
hoá hc keo s2 giúp cho ta có nh!ng k9 thut vn hành chính xác và hiu qu$ i vi
h thng x lý nc s b. T( ó có c nh!ng ch vn hành ti u, mang li các
hiu qu$ kinh t xã hi khác
5.2.2 C ch quá trình keo t
Nh trên ã trình bày, các h keo rt n %nh và rt khó l0ng lc các iu kin
bình th#ng. thun li cho quá trình l0ng và lc tách các ht keo ra kh/i môi
tr#ng nc thì cn thit ph$i có bin pháp kt hp các ht keo li vi nhau hình thành
các bông bùn có kích thc và t4 trng ln. Quá trình ó ng#i ta gi là quá trình keo
t. B$n cht ca quá trình keo t là dùng hoá cht thích hp a vào h keo làm cho
h keo chuyn t( trng thái cân b.ng n %nh sang trng thái mt cân b.ng có xu
hng to ra mt h cân b.ng mi trong ó các ht keo có kích thc ln hn nhiu h
keo c'.
Trong công ngh x lý nc b.ng phng pháp keo t, v mt lý thuyt thì có 4
cách keo t các h keo n %nh ó là:
• Nén ép lp in tích kép (Double layer compression):
• Hp ph trung hoà in tích (Adsorption for neutralization of charge)
• To bông nhôm liên kt các ht keo t- nhiên (Colloid Entrapment)
• To cu ni các ht keo (Bridging)
5.2.2.1 Nén ép lp in tích kép - Keo t bng cht in ly n gin (Double layer
compression - Salting)
B$n cht ca phng pháp là cho vào nc các cht in ly dng Ion n gi$n
ngc du. Khi nng các ion i t+ng lên thì càng có nhiu ion chuyn ng t( lp
khuch tán vào lp in tích kép, làm cho b dày lp in tích kép b% nén ép. iu này
d*n n hàng rào n+ng lng s2 gi$m i và in th Zeta ca ht keo s2 gi$m i, ng
th#i l-c y tnh in c'ng gi$m i thun li cho quá trình các ht keo d, dàng tin li
gn nhau Nu mt lng nng Ion c a vào, quá trình keo t s2 x$y ra
(Hình 5.13). Nh# chuyn ng Brown các ht keo vi in tích nh/ khi va chm d, kt
dính b.ng l-c hút phân t Van De Waals, to nên các bông cn ln hn. Khi kích
thc bông cn t n 1m thì chuyn ng Brown ht tác dng. Nu mun t+ng
kích thc bông cn hn n!a thì cn ph$i tác ng các ht xích li gn nhau hn
b.ng cách khuy trn.
Quá trình keo t b.ng cht in ly n gi$n này c xem nh mt c ch keo
t ti u vì nó gi$i thích qua s- nén ép in trong lp khuch tán vào lp in tích kép
phá v1 trng thái n %nh ca h keo trong nc. Mc dù vy trong th-c t, quá
trình keo t dùng cht in ly n gi$n ít có ý ngha do nng cht in ly dt ti
vic phá v1 trng thái n %nh ca h keo òi h/i rt cao.
Kt qu$ th-c nghim cho thy, khi s dng cht in ly vi các ion có hóa tr%
cao, hiu qu$ keo t càng ln và nng cht in ly òi h/i s2 gi$m i. Mi quan h
gi!a lng cht vi hoá tr% ion c th hin qua phng trình Schulze-Harrdy:
6
1
U
C ≈
Trong ó - C: nng nh/ nht ca cht keo t mmol/l
15
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
- U: hoá tr% ca ion.
Theo phng trình trên thì t4 l v nng lng dung gi!a các cht keo t
Na
+
:Ba
2+
:Al
3+
nh sau: [Na
+
]:[Ba
2+
]:[Al
3+
] =
)
729
1
(:)
64
1
(:1)
3
1
(:)
2
1
(:1
66
=
Qua phng trình ta thy, lng dùng ca Na
+
gp 64 ln lng Ba
2+
, gp 729
ln Al
3+
.
Ngoài ra, c'ng nh các phng pháp keo t khác, phng pháp này òi h/i liu
lng cht in ly cho vào nc ph$i tht chính xác. Nu nng cht in ly trong
nc vt quá m&c cn thit s2 d*n n quá trình tích in tr li i vi ht keo, làm
in th zeta t+ng lên, hiu qu$ keo t gi$m và h keo trong nc s2 tr v trng thái
bn v!ng.
Nói chung, lý thuyt keo t b.ng cách nén ép lp in tích kép không c s
dng trong công ngh x lý nc. Phng pháp này có th c áp dng trong trong
công ngh hoá hc, công ngh x lý nc th$i công nghip nh.m loi b/ các Ion i
có in tích ln 2+, 3+ ra kh/i ngun nc.
Hình 5.13: th biu th nng lng tng tác gia hai ht keo
16
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
5.2.2.2 Hp ph trung hoà in tích (Adsorption for neutralization of charge)
Khi mt lng cht keo t c hoà trn vào nc, nh các ion Al
3+
, Fe
3+
,
các Ion này ngay lp t-c s2 b% thu4 phân và hình thành các hydroxit kim loi nh theo
các phng trình:
Me
3+
+ H
2
O : Me(OH)
2+
+ H
+
Me(OH)
2+
+ H
2
O : Me(OH)
2
1+
+ H
+
Me(OH)
2
1+
+ H
2
O : Me(OH)
3
+ H
+
Me(OH)
3
+ H
2
O : Me(OH)
4
-
+ H
+
Ngoài các Hydroxide trên, các Ion Fe(II), Al(III) có th hình thành các ph&c
tích in dng có kích thc ln hn, ví d nh: AL
6
(OH)
15
3+
; AL
7
(OH)
17
4+
;
AL
8
(OH)
20
4+
;….hoc có th kéo theo các cation và anion khác vào kt cu ca các
hydroxide kim loi. T4 l gi!a các hydroxide kim loi này thay i và ph thuc rt
nhiu vào môi tr#ng pH và %nh lng cht keo t.
Sau khi b% thu4 phân hình thành các Hydroxide kim loi tích in dng, trái
du vi in tích ca các ht keo t- nhiên có s;n trong dòng nc, các Cation
hydroxide kim loi này s2 nhanh chóng b% hp ph vào b mt các ht keo b.ng l-c hút
tnh in và trung hoà in tích ca b mt các ht keo. Kt qu$ là bao quanh các ht
keo là mt lp Hydroxide kim loi làm cho b dày lp in tích kép b% co li và c
bit là in th Zeta ca ht keo gi$m xung (Hình 5.14). Tu) theo %nh lng các cht
keo t mà th Zeta ca ht keo s2 bin i theo. Khi th Zeta ca ht keo gi$m xung
(theo mt s tài liu là:<Z<6 5 mV) thì các l-c chuyn ng Van De Waals s2 th0ng
l-c y tnh in, hay nói cách khác n+ng lng ca ht vt qua hàng rào n+ng lng,
Hình 5.14: th in th ca ht keo trc và sau keo t
17
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
kt qu$ là các ht keo tin li gn và kt hp vi nhau hình thành các bông bùn nh/.
Trong lý thuyt keo t b.ng phng pháp trung hoà in tích, thông s in th
Zeta ca ht s2 ánh giá m&c tích in trên b mt ca ht keo. Do ó ta có th s
dng thông s này iu chnh m&c %nh lng phèn nhôm khi vn hành b l0ng.
c bit, trong th-c t không cn thit ph$i gi$m th Zeta v 0. Mc ích ca %nh
lng phèn là làm gi$m hàng rào n+ng lng ca ht.
5.2.2.3 To bông phèn liên kt các ht keo t nhiên (Colloid Entrapment)
ây là mt lý thuyt c &ng dng rng rãi trc ây. Khi mt lng d cht
keo t nh phèn nhôm, phèn s0t a vào trong môi tr#ng nc. Lng cht keo t
vt xa m&c cn thit cho trung hoà in tích trên b mt ht keo. Mt lng nh/ cht
keo t v*n tham gia vào quá trình trung hoà in tích b mt các ht keo t- nhiên. Tuy
nhiên, lng ln các cht keo t Al
3+
; Fe
3+
s2 nhanh chóng hình thành các kt ta
hydroxide có kích thc ln hay còn gi là bông phèn, bông nhôm (nh Al(OH)
3
,
Fe(OH)
3
, … ). Khi ó, các bông phèn s2 kéo theo các các ht keo t- nhiên hoc các tp
vt có trong môi tr#ng nc to thành các bông bùn ln hn.
Me
3+
+ H
2
O : Me(OH)
2+
+ H
+
K
1
Me(OH)
2+
+ H
2
O : Me(OH)
2
1+
+ H
+
K
2
Me(OH)
2
1+
+ H
2
O : Me(OH)
3
+ H
+
K
3
Me(OH)
3
+ H
2
O : Me(OH)
4
-
+ H
+
K
4
i vi các Al (III) và Fe(III), hydroxide Me(OH)
3
có hoà tan rt thp trong
môi tr#ng nc và chúng kt ta trong mt d$i pH nht %nh. Các kt ta này óng
mt vai trò quan trng trong quá trình keo t. Tích s hoà tan ca các kt ta
Me(OH)
3
tính theo phng trình sau:
Me(OH)
3
(s) : Me
3+
+ 3 OH
-
K
s
K
s
= [Me
3+
][OH
-
]
3
Các h.ng s cân b.ng ca các Hydroxide Al(III) và Fe(III) 25
0
C nh sau:
pK
1
pK2 pK
3
pK
4
pK
s
AL3+
4,95 5,6 6,7 5,6 31,8
Fe
3+
2,20 3,5 6,0 10 38
Bng 5.2: Hng s cân bng ca các Hydroxide Al(III) và Fe(III) 25
0
C
Rõ ràng phng pháp này s2 tiêu tn mt lng ln cht keo t hn so vi
phng pháp trung hoà in b mt ht keo. ây chính là c s cho vic %nh lng
phèn mt cách ti u cho vn hành h thng l0ng lc. Trong th-c t vn hành b l0ng,
ch cn $m b$o môi tr#ng pH, lng d phèn nhôm a vào v*n $m b$o cho b
l0ng t các yêu cu v trong, l0ng lc. u im ni bt ca phng pháp to bông
phèn keo t chính là không ph thuc vào b$n cht ngun nc cn x lý. Tp cht
cn loi b/ có th là ht keo, vi sinh vt, các tp cht h!u c,…Chính vì lý do ó,
phng pháp này v*n c áp dng rng rãi trong công ngh x lý nc th$i bn, c
bit là i vi các ngun nc th$i có nhiu tp cht h!u c.
18
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
5.2.2.4 To cu ni các ht keo (Bridging)
Trong công ngh x lý nc nh!ng n+m gn ây, vic nghiên c&u và &ng dng
các cht keo t và tr l0ng có ngun gc là nh!ng cht Polymer h!u c ang ngày
càng phát trin. Trong lý thuyt này, các cht keo t h!u c không nh!ng óng vai trò
trung hoà in tích ca các ht keo t- nhiên trong nc mà còn to cu ni gi!a các
ht keo, liên kt chúng li vi nhau. Do vy, vic hp ph các Polymer nên b mt ca
các ht keo s2 óng mt vai trò quan trng trong công ngh này. Các hp cht keo t
Polymer th#ng là các các hp cht cao phân t khi lng thp. Các nhóm ch&c n+ng
in tích dng th#ng là nhóm Amin hoc ammonium cloride (-NH
3
Cl).
Cht keo t Polymer có hiu qu$ hn h3n các cht keo t vô c. Do kh$ n+ng
tích in (hoá tr%) rt cao nên kh$ n+ng trung hoà in c'ng cao hn h3n các cht keo
t vô c. Ng#i ta có th kt hp s dng cht keo t vô c và h!u c làm t+ng hiu
qu$ keo t. Chúng có th c bm vào cùng mt th#i im mà không gây ra các $nh
h ng c$n tr l*n nhau.
Cn phân bit cht keo t Polymer và cht tr l0ng Polymer. i vi vic loi
b/ keo âm ra kh/i ngun nc thì các cht tr l0ng Polymer th#ng tích in âm
(nhóm ch&c n+ng –COOH). Cht tr l0ng c a vào sau khi s dng phèn keo t
trung hoà in nh.m to cu ni liên kt các bông bùn nh/ thành bông bùn ln hn.
5.2.3 Công ngh x lý nc thô bng cht keo t phèn nhôm
Hin nay, trên th gii ã áp dng c$ bn phng pháp keo t trên vào công
ngh x lý nc. Tuy nhiên, do tính n gi$n và hiu qu$ nên các cht keo t truyn
thng nh phèn nhôm, phèn s0t, PAC v*n c s dng rng rãi trong công ngh x
lý nc. Công ngh x lý nc thô s dng các cht keo t truyn thng này s2 vn
dng các lý thuyt keo t nh trung hoà in, to bông nhôm gi$i thích các hin
tng, nguyên lý quá trình. c bit, x lý nc b.ng công ngh này s2 s dng cht
tr l0ng có ngun ngc h!u c làm t+ng hiu qu$ quá trình keo t mt cách áng k.
Phèn nhôm và phèn s0t là nh!ng cht keo t truyn thng và v*n c s dng
rng rãi trong công ngh x lý nc ngày nay. Vic s dng các dng cht keo t này
v*n có nhiu các u im nh giá thành r=, ch ng v ngun cung cp, %nh lng
phèn d, dàng. Tuy nhiên, mt nhc im ca loi cht keo t kim loi này là vic
tách bùn và th$i bùn sau khi tách khó kh+n hn và do ó giá thành cho ch to b l0ng
hay thit b% tách bùn c'ng cao hn so vi các cht keo t polymer hin i.
C ch ca quá trình keo t s dng phèn nhôm bao gm c$ hai dng: hp ph
trung hoà in tích và to bông phèn liên kt các ht keo t- nhiên. Trong môi tr#ng
nc, hai quá trình này s2 x$y ra ng th#i. Tuy nhiên, mt trong hai quá trình này s2
chim u th. V mt lý thuyt, quá trình hp ph trung hoà in s2 x$y ngay lp t&c
khi a phèn nhôm vào trong ngun nc. Các ph&c hydroxide nhôm tích in dng
(nh mô t$ phn trên) s2 nhanh chóng hình thành theo các ph$n &ng thu4 phân. Các
ph&c tích in dng này s2 nhanh chóng hp ph lên b mt tnh in ca ht keo t-
nhiên do l-c hút tnh in trái du và trung hoà n th Zeta ca ht keo, làm cho ht
keo d, dàng kt hp vi nhau hình thành các bông bùn nh/ (microfloc).
Quá trình tip theo chính là s- phát trin các ph&c nhôm hydroxide thành các
ht keo nhôm tích in dng làm tin cho quá trình to bông phèn liên kt các ht
keo t- nhiên tích in âm. Các bông nhôm hay các ht keo nhôm s2 hình thành mt
19
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
cách c lp và làm thúc y quá trình keo t x$y ra do liên kt các ht keo âm trong
ngun nc.
S- chim u th ca mt trong hai quá trình keo t: trung hoà in tích và hình
thành keo nhôm ph thuc rt nhiu vào môi tr#ng pH và %nh lng phèn nhôm a
vào trong môi tr#ng nc. Nói chung quá trình phát trin hình thành các ht bông
nhôm d, dàng x$y ra khi %nh lng d nhôm, theo lý thuyt là ln hn 30mg
Al
2
(SO
4
)
3
/lít.
Rõ ràng là quá trình keo t di,n ra theo con #ng hp ph trung hoà in x2
tiêu tn rt ít phèn nhôm hn và do ó s2 kinh t hn. Nu quá trình keo t x$y ra theo
con #ng hình thành keo nhôm s2 tiêu tn nhiu phèn nhôm hn. Ta hãy so sánh u
nhc im ca hai quá trình này t( ó có c l-a chn ti u nht.
Keo t theo hng hp ph trung hoà
in
Keo t theo hng hình thành bông
nhôm liên kt các ht keo
Tiêu tn ít lng phèn nhôm hn nên chi
phí kinh t thp hn
Tiêu tn lng ln phèn nhôm nên chi
phí kinh t cao hn
Lng d các Ion thp nên s$n lng
khai thác h thng kh khoáng s2 cao
hn, kinh t hn
Lng d các Ion cao hn, c bit là
Anion SO
4
3-
, nên s$n lng khai thác h
thng kh khoáng s2 gi$m, không kinh
t.
%nh lng phèn ít hn nên hn ch ph$i
dùng kim iu chnh pH, nên kinh t
hn
%nh lng phèn nhôm d nên cn dùng
kim iu chnh pH, không kinh t
%nh lng phèn ít hn nên pH gi$m
không áng k, hn ch quá trình +n mòn
#ng ng thit b%
%nh lng phèn nhôm d nên làm gi$m
pH, làm t+ng tc +n mòn #ng ng
thit b%
Xác %nh giá tr% ti u v %nh lng
phèn khó kh+n hn, cn làm các thí
nghim xác %nh ch ti u.
Không cn quan tâm n %nh lng
phèn, ch cn quan tâm n giá tr% pH ti
u.
Quá trình tách bùn s2 khó hn, có th
kh0c phc nh# h thng b l0ng và b
lc hin i.
Quá trình tách bùn d, dàng hn
Bng 5.3: So sánh phng pháp keo t to bông theo các c ch khác nhau
Qua b$ng trên ta thy, x lý nc b.ng phng pháp keo t i theo con #ng
hp ph trung hoà in s2 tit kim c lng ln phèn nhôm và do ó em li hiu
qu$ kinh t cao hn.
Sau quá trình trung hoà in b.ng cht keo t, các ht keo kt hp li vi nhau
và to thành các bông bùn nh/ (Microfloc). hình thành các bông bùn to hn, thun
li cho quá trình l0ng, lc, thì ng#i ta cho thêm cht tr l0ng vào. Các cht tr l0ng là
các hp cht cao phân t, có các nhóm ch&c (-COOH) hoc (-CONH
2
). Trong dung
20
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
d%ch, các nhóm ch&c ó s2 thu4 phân và to ra các nhóm ch&c mang in mi. Các
nhóm ch&c mang in này s2 hp ph lên b mt ca các bông bùn nh/ b.ng l-c hút
tnh in và hình thành các liên kt. Nhóm Cacbxylic –COOH hình thành liên kt Ion
vi các Cation có trên b mt ca bông bùn nh Al
3+
, Fe
3+
…. Nhóm amide –CONH
2
s2 hình thành liên kt hydrogen gi!a nhóm amide vi nhóm hydroxy –OH ca các
Hydroxite trên b mt ca bông bùn nh Al(OH)
3
; Fe(OH)
3
. Các nhóm ch&c khác ca
cao phân t polymer s2 kt hp vi các bông bùn khác, kt qu$ là hình thành các bông
bùn ln hn. Nh vy, vi lng không polymer s2 làm gi$m hiu qu$ quá trình
keo t. Lng d Polymer c'ng gây c$n tr quá trình keo t do lng d polymer s2
bao ph quá nhiu b mt các bông bùn nh/, làm c$n tr các bông bùn nh/ tin li gn
nhau. Theo ngiên c&u ca V.K.LaMer công b trên tp trí Colloid Science n+m 1969,
thì lng Polymer vào kho$ng ~ 0,5 mg/l
5.2.4 Các bc thc hin mt quá trình keo t to bông
Bc 1: %nh lng và hòa trn hóa cht keo t. Nhim v ca bc này là
a s lng cht keo t cn thit vào trong nc cn x lý và hòa trn
ng u chúng trong h thng.
Bc 2: Phá v1 trng thái n %nh ca h keo, cht gây c cho nc.
Bc 3: To bông keo t kích thc nh/ nh# gradient vn tc ln cho
các cht keo bông nh/ to thành.
Bc 4: To bông keo t ln nh# gradient vn tc nh/ tách các ht cn
ra kh/i nc. Có th cn hoc không cn cht tr l0ng.
5.2.5 Các yu t nh hng n quá trình keo t
Quá trình keo t là mt quá trình hoá lý. Do ó, quá trình keo t ch%u s- tác
ng ca rt nhiu yu t hoá lý nh khuy trn, nhit , môi tr#ng pH, c,…
5.2.5.1 Nhit môi trng
Nhit môi tr#ng nc $nh h ng khá nhiu n quá trình keo t. Khi nhit
môi tr#ng nc cao, quá trình keo t x$y ra tt hn và do ó cht lng b l0ng
Hình 5.15: S nguyên lý quá trình keo t và to bông
21
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
c'ng tt hn. Khi nhit t+ng cao, tc chuyn ng nhit Brown ca các Ion trong
môi tr#ng nc c'ng t+ng lên do ó, s2 thúc y các quá trình nh hp ph trung hoà
in, quá trình di chuyn kt hp các ht keo li vi nhau. c bit khi nhit nc
t+ng, nht ca nc s2 gi$m xung do ó làm cho các ht di chuyn d, dàng hn
trong môi tr#ng nc và làm t+ng tc l0ng ca các bông bùn.
5.2.5.2 Tc khuy trn
Tc khuy trn $nh h ng rt ln n quá trình keo t. > giai on u tc
khuy trn cn ln nh.m mc ích làm t+ng tc quá trình khuych tán ca các
ion cht keo t vào b mt ht keo, thúc y quá trình trung hoà in tích và kt hp
các ht keo nh/ hình thành các bông bùn nh/. > quá trình hình thành bông bùn ln thì
cn thit ph$i có tc khuy trn nh/ hp lý các bông bùn nh/ kt hp vi nhau.
Quá trình khuy trn ph thuc rt nhiu vào c ca nc ngun. Vi nc
ngun có c thp, lng các cht r0n không hoà tan ít, thì tc quá trình khuy
trn cn ph$i cao cho xác sut các ht gp nhau s2 cao hn và ngc li. Ngoài ra,
khi c thp, c'ng cn thit ph$i nâng cao th#i gian lu trong khoang khuy trn
nh.m mc ích làm t+ng quá trình va chm, tip xúc gi!a các ht keo.
5.2.5.3 nh hng ca cht keo t và cht tr lng
Lng cht keo t phèn nhôm $nh h ng khá ln n quá trình keo t. Lng
thiu phèn nhôm s2 d*n n hin tng không Ion nhôm AL
3+
trung hoà in
các ht keo t- nhiên d*n n quá trình keo t s2 không trit . Lng d phèn nhôm
s2 có hai tr#ng hp x$y ra. Tr#ng hp th& nht lng d quá ln s2 d*n n pH
gi$m di 5 và làm tan kt ta nhôm hydroxyt kt qu$ là quá trình keo t s2 kém hiu
qu$, tr#ng hp này th#ng x$y ra vào mùa ma khi kim nc ngun gi$m.
Tr#ng hp hai, lng phèn nhôm d nhng cha làm gi$m pH hoà tan kt ta
nhôm, khi ó lng d nhôm s2 phát trin thành các keo nhôm c lp, kt qu$ là mt
lng d keo nhôm s2 hình thành mi và không c trung hoà, tn ti c lp và
c'ng rt khó l0ng lc nh các ht keo t- nhiên ban u có trong ngun nc.Tr#ng
hp này th#ng x$y ra khi kim nc ngun cao, %nh lng phèn d. khng
ch lng phèn d, ngoài vic %nh lng chính xác, dùng các cách kim tra th-c
nghim (Jar test), ng#i ta th#ng dùng máy o th Zeta xác %nh im phèn
nhôm.
Nh trên ã phân tích, lng Polymer c'ng $nh h ng n quá trình keo t.
Vi lng không polymer s2 làm gi$m hiu qu$ quá trình keo t. Lng d
Polymer c'ng gây c$n tr quá trình keo t do lng d polymer s2 bao ph quá nhiu
b mt các bông bùn nh/, làm c$n tr các bông bùn nh/ tin li gn nhau. Theo nghiên
c&u ca V.K.LaMer công b trên tp trí Colloid Science n+m 1969, thì lng
Polymer vào kho$ng ~ 0,5 mg/l.
5.2.5.4 Môi trng pH
Môi tr#ng pH $nh h ng rt ln n quá trình keo t. M"i cht keo t có mt
d$i pH ti u và hot ng hiu qu$ nht trong d$i ó. i vi phèn nhôm, d$i pH ti
u là t( 5,0 n 7,5. iu này gi$i thích cho vic quá trình keo t không ch ph thuc
vào quá trình trung hoà in mà còn ph thuc vào quá trình thu4 phân ca các Ion
kim loi. D$i pH s2 $m b$o cho các Hydroxide nhôm n %nh trên b mt ht keo và
không b% phân hu4 do ph$n &ng vi H
+
theo ph$n &ng:
22
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
Al(OH)
3 (s)
+ 3H
+
: Al
3+
+ 3 H
2
O
D$i pH c'ng $nh h ng khá ln n quá trình cân b.ng ng gi!a các
Hydroxide kim loi nh Al
3+
, Al(OH)
2+
, Al(OH)
2
+
, Al(OH)
3
, Al(OH)
4
-
…> trng thái
3ng in Al(OH)
3
s2 ti u hn và n %nh hn do ó lp hyroxit kim loi trên b
mt ht keo s2 bn v!ng hn. Di ây là trng thái cân b.ng gi!a các hydroxit nhôm
trong dung d%ch AlCl
3
10
-3
M.
Qua th% ta thy, vi d$i pH t( 5,5 n 7,5, nhôm Al(III) trong dung d%ch tn
ti ch yu di dng Al(OH)
3
. Do ó, d$i pH 5,5 – 7,5 chính là d$i pH ti u ca quá
trình keo t s dng phèn nhôm hoc các hp cht t( nhôm.
Trong th-c t vn hành th#ng dùng thông s kim iu chnh quá trình keo
t và vn hành b l0ng. Theo mt s tài liu và th-c t vn hành, yêu cu v kim
nc ra $m b$o giá tr% pH ti u là ? 0,1 ÷ 0,2 ml/l (vì th-c t nc ngun rt ít
khi có pH quá cao). Trong d$i pH ti u (t( 5,5 n 7,5), gi$ thit nhôm Al
3+
b% thu4
phân hoàn toàn thành Al(OH)
3
theo phng trình:
Al
3+
+ 3H
2
O : Al(OH)
3
+ 3H
+
Khi ó, lng kim cho vào có th xác %nh theo công th&c sau:
T = K
T
+ K
L
- K
d
Trong ó:
T là lng cht keo t cho vào (ml/lít)
K
T
là kim tng nc ngun (ml/lít)
K
L
là kim do %nh lng kim a vào (ml/lít)
K
d
là kim d ca nc ra. (ml/lít)
Trong tr#ng hp không dùng kim iu chnh pH, công th&c trên vit
thành:
T = K
T
- K
d
Hình 5.16: Mi quan h cân bng gia các Hydroxide nhôm theo pH
23
TTMLO CHNG 5 – X LÝ NC S B
T( công th&c này, ta có th xác %nh c lng phèn cho vào T (ml/lít) và
chuyn thành các n v% khác nh sau:
T (mg Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2
O/lít) = 111.T (ml/lít)
T (mg Al
2
(SO
4
)
3
/lít) = 57.T (ml/lít)
Thông s kim không ph$n $nh c yêu cu v lng phèn nhiu hay ít khi
%nh lng phèn cho b l0ng. Vic %nh lng phèn nhiu hay ít ph thuc ch yu
vào thông s d c, phn này s2 c mô t$ chi tit trong mc sau.
5.2.5.5 c nc ngun
c ca nc là do các ht keo, cht r0n l lng trong nc gây ra, do tính
cht tán s0c hoc hp ph ánh sáng ca các tp cht l lng trong nc gây ra. c
ph thuc rt nhiu vào b$n cht ca các tp cht, kích thc và nng các tp cht.
Nguyên nhân là do các tp cht “tr0ng” s2 ph$n x ánh sáng ln hn các tp cht
“en”, các tp cht có kích thc nh/ s2 ph$n x ánh sáng ln hn các tp cht ln.
Thông s c ph thuc rt nhiu yu t nh kích thc ht, hình dng ca
ht, tính cht quang ca ht và c bit là nng các ht l lng trong m*u. Ta có th
kh3ng %nh khi c nc ngun t+ng thì nng các tp cht l lng c'ng t+ng
theo. Do vy, c+n c& vào c, ta có th xác %nh c lng phèn cn dùng nhiu
hay ít x lý nc b.ng phng pháp keo t. Kt hp hai thông s c và
kim s2 cho ta ch %nh lng phèn ti u cho b l0ng.
Hình 5.17: S công ngh x lý nc s b ti dây chuyn 2-NM nhit in Ph Li
