CHƯƠNG 10. XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ

Chapter 10
Xử lý nước thải
bằ phương
bằng
h
pháp
há hóa
hó lý

1


Quá trình hóa lý
„
„
„
„
„
„

Keo tụ, tạo bông
Tuyển
ể nổi
ổ
Hấp phụ & nhả khí
Trao đổi
ổ ion
Siêu lọc & thẩm thấu ngược
Điện hóa

Thường là ở công trình xử lý chính hoặc xử lý bậc cao

2


Keo tụ & tạo bông
Loại bỏ hạt keo có kích thước 0.01 – 100m và các chất hữu cơ hòa
tan.
™ Keo
K tụ:
t Là quá
á trình
t ì h thêm
thê hóa
hó chất
hất (chất
( hất keo
k tụ)
t ) nhằm
hằ trung
t
hò điện
hòa
điệ tích
tí h
âm vốn có của các hạt keo, giúp cho các hạt keo tiếp xúc và kết tụ thành
bông có kích thước & tỷ trọng lớn hơn. Các hạt bông sau đó được loại
khỏi nước bằng
ằ lắng,
ắ
lọc hoặc tuyển

ể nổi.
ổ
„
Quá trình keo tụ yêu cầu khuấy trộn nhanh thường từ 1-3 phút
„
Dùng dư chất keo tụ sẽ tích điện hạt keo trở lại và hạn chế quá trình kết tụ
™ Tạo bông (trợ keo tụ): thêm hợp chất cao phân tử làm cầu nối giữa các
hạt keo tụ.
„
Quá trình tạo bông yêu cầu khuấy nhẹ từ từ: tạo tiếp xúc nhưng tránh làm
phá vỡ các bông tụ.
„
Quá trình này xảy ra từ 15ph đến 1h tùy theo tính chất nước thải
„
Dùng dư polymer sẽ khó khăn cho quá trình lắng
„

3


Coagulation & flocculation

4


Thí nghiệm jar test
„

Dùng để xác định liều lượng chất keo tụ và các điều kiện tối ưu (pH,
thời gian)

5


Chất keo tụ (Coagulants)
Chất keo tụ vô cơ: phèn nhôm, phèn sắt
„
Aluminium Sulphate => rẻ tiền, độ hòa tan cao, pHopt 5-7.5
„
Aluminium Hydroxide Chloride Al2(OH)5Cl , Polyaluminium chloride (PAC)
„
Sodium Aluminate Na2Al2O4 =>pHopt 9,3-9,8

„

Fe2((SO4)3.2H2O,, FeCl3

6


Chất keo tụ (Coagulants)
‰ So với phèn nhôm muối sắt có ưu thế là vùng pH tối ưu rộng hơn, từ 5
đến 9,bông cặn bền hơn và nặng hơn nên lắng tốt hơn.
‰ Hydroxyde sắt có thể được tạo thành ở pH thấp 4. Hydroxyde sắt không
bị tá
tái hòa
òa ta
tan ở pH
p cao
‰ Khử màu nước đồng thời với loại sắt và Mn hoặc làm mềm nước trong

điều kiện pH cao
‰ Hydroxyde sắt dễ khử nước hơn
‰ Tuy nhiên phèn sắt là pH giảm nhanh hơn nhôm
‰ Muối sắt clorua dễ hòa tan hơn sắt sulfate nhưng tính ăn mòn cao hơn

7


Coagulants

PAA

8


Chất trợ keo tụ
‰Acid –base để điều chỉnh pH. Acid thường dùng: sulfuric and phosphoric acid. Base
thường dùng: vôi và sô da
‰Cationic polyelectrolytes: có thể dùng là chất keo tụ hoặc trợ keo tụ => sludges
produced are dense and easy to dewater for subsequent treatment and disposal
‰Anionic and nonionic polyelectrolytes : sử dụng kết hợp với chất keo tụ =>
tạo bông=> tougher and good settling flocs
‰Activated silica and clays: a stable negative sol. This sol unites with the positively
charged primary-metal coagulant to produce tougher, denser, and faster settling flocs
‰Bentonite is a type of clay used as a weighting agent in water high in color and low
in turbidity and mineral content.
‰Lime is a coagulant aid used to increase the alkalinity of the water. The increase in
alkalinity results in an increase in ions (electrically charged particles) in the water,
some of which are positively charged. These positively charged particles attract the
colloidal particles in the water, forming floc.

9


Chất hỗ trợ tạo bông
Flocculants consist of various molecular weight anionic, nonionic and cationic
polymers. They are used to increase the efficiency of settling, clarification,
fil i and
filtration
d centrifugation
if
i operations.
i
MINERAL FLOCCULANTS
„
activated silica.
„
certain colloidal clays (such as bentonite),
„
certain metallic hydroxides with a polymeric structure (alum, ferric hydroxide)
NATURAL FLOCCULANTS
„
They are water soluble anionic, cationic or nonionic polymers.
„
the starch derivatives: mostly pregelatinized hence water-soluble. They are corn
or potato-starches. They can be natural starches, anionic oxidized starches or
amine treated cationic starches. The use of this class of products has decreased
in water treatment but remains important in the paper industry.
„
the polysaccharides: usually guar gums and mostly used in acid medium.
„

the alginates: anionic and used in potable water treatment.
10
„


Chất hỗ trợ tạo bông
SYNTHETIC FLOCCULANTS
„
Polyacrylamides (PAA)
A nonionic polymer. Their effect is due to bridging between particles by polymer chains.
They have a specific average molecular weight (i.e. chain length) and a given molecular
distribution.
For each suspension, a certain degree of anionic, cationic or nonionic character is beneficial.
Usually, the intrinsic flocculating power increases with the molecular weight.
Polyacrylamides have the highest molecular weight among the synthesized industrial
chemicals in the range of 10-20 millions.
Other polymers display specific properties and are used under specific conditions.
„
They are mostly: Polyethylene-imines, Polyamides-amines , Polyamines , Polyethyleneoxide, Sulfonated compounds
„
Dosage: 0.4-1g/m3
minimum amount of sludge
11


Factors Influencing Coagulation
‰ pH: tùy thuộc tính chất nước thải. Alum = 5.32, ferrous = 11.95, and ferric = 8.2
đối với thí nghiệm khi chất rắn hòa tan trong mẫu là 140mg /l ở 250C
‰ Mixing
‰ Trình tự cho hóa chất : chỉnh pH, chất keo tụ, chất trợ. Thường được xác định

nhờ
hờ Jar
J T
Testt
‰ Water characteristics (alkalinity, cation/anion contain ….)

12


13


14


Chitosan-biocoagulants
g
(đọc thêm)
Using common/traditional chemical substances may have several environmental
consequences
q
(i)
( ) an increase in metal concentration in water (which
(
mayy have
human health implications); (ii) production of large volumes of (toxic) sludge;
(iii) dispersion of acrylamide oligomers which may also be a health hazard.
⇒Alternative coagulants and flocculants have been considered for
environmental applications. Biopolymers may be of great interest since they are
natural low-cost products, characterized by their environmentally

f i dl b
friendly
behaviour.
h i
Among these
h
biopolymers,
b
l
chitosan
h
may be
b considered
d d as
one of the most promising coagulation/flocculation materials.
™ Chitosan
Chit
h th
has
the physico-chemical
h i
h
i l characteristics
h
t i ti off both
b th
coagulants and flocculants, i.e., high cationic charge density and long
polymer chains, leading to bridging of aggregates and precipitation
15

Chitosanbiocoagula
nts

16


Chitosanbiocoagula
nts

17


Ứng dụng pp keo tụ
„
„

„
„
„

Loại TSS,
Một sốố chất
ấ tan hữu cơ (humic, mực, màu…), kim loại As, Cr (kết
ế
tủa)
Kết tủa
tủ phosphate
h h t
Loại vi sinh vật

Nh
Nhược
điể
điểm:
¾ Bùn thải chứa kim loại => chất thải nguy hại
¾ Chi phí hóa chất
ấ
¾ Tiêu thụ kiềm, làm thay đổi pH của nước
¾ Vật liệu chống
ố ăn mòn
18


Bể trộn

19


Bể tạo bông

20


Bể tạo bông vách ngăn

21


Bể tạo bông cơ khí

22


Thời g
gian lưu q
quá trình keo
tụ
Best floc size 0.1 to 3 mm

23


Tuyển nổi
„

Tạo ra bọt khí để ''thu hút'' được dầu/chất rắn lơ lửng thành hỗn
hộp có tỷ trọng thấp nổi trên bề mặt nước,
nước sau đó gom bọt lại để
lấy dầu/chất rắn lơ lửng đó.

24


Tuyển nổi
„

„
„

(1)

(2)

Tuyển nổi áp lực - Dissolved-Air Flotation (DAF): đưa khí vào
dò lỏng
dòng
lỏ đã được
đ
nén
é
Tuyển nổi cơ học -Air flotation: Aeration at atmospheric pressure
T ể nổi
Tuyển
ổi chân
hâ không
khô -Vacuum
V
fl t ti
flotation:
Bã hòa
Bão
hò khí trong
t
nước
ớ
ở áp suất thường, sau đó hút chân không chất lỏng
Trực tiếp trên bể sục khí
Đưa không khí vào ống hút của bơm

25