Quá trình keo tụ tạo bông là gì?

Bản chất của quy trình keo tụ tạo bông

Quá trình keo tụ tạo bông là làm tăng kích thước và tăng trọng lượng của cặn bông. Nhờ vậy, các hạt sẽ dễ dàng bị lắng xuống dưới và việc lọc nước sẽ dễ dàng hơn.

Các cặn bẩn có trong nước thiên nhiên thường là các hạt cát, bùn đất, các sinh vật phù du, sản phẩm phân hủy của các hợp chất hữu cơ. Trong kỹ thuật xử lý nước thường có các biện pháp xử lý bằng cơ học như lắng tĩnh, lọc. Nhưng những kỹ thuật này chỉ có thể loại bỏ các hạt có kích thước lớn hơn kích thước 10^-4mm. Còn đối với những hạt có kích thước nhỏ hơn 10^-4mm thì chỉ có thể xử lý bằng các biện pháp lý hóa.

Khi những hạt này ở kích thước siêu bé, chúng sẽ tham gia vào chuyển động nhiệt Brown cùng theo các phân tử nước. Quá trình này tạo thành hệ keo và phân tán khắp toàn bộ thể tích nước. Các hạt cặn lơ lửng ở trong nước thường có độ bền nhỏ hơn so với độ phân tán các phân tử. Vậy nên chúng có thể dễ dàng bị phá hủy thông qua các tác động từ bên ngoài như đun nóng hay làm lạnh, hay pha với các hợp chất điện phân.

Những hạt cặn này sẽ làm bẩn nguồn nước và còn tạo ra hệ keo kỵ nước gồm các hạt mang ion âm ( hạt điện tích). Thông thường phản ứng thủy phân phèn nhôm, phèn sắt thường tạo ra hệ keo kỵ mang các ion dương ( điện tích dương).

Quy trình keo tụ – tạo bông là gì?

Quá trình khi phá vỡ độ bền và các liên kết của các hạt keo ( thường là silica, các kim loại nặng, xác chết vi sinh vật, các chất rắn hữu cơ,…) tạo ra nhân dính kết các hạt này lại gọi là quá trình keo tụ.

Sau đó, phần bông cặn sau khi được liên kết bởi quá trình keo tụ kết dính lại với nhau, quy trình này gọi là tạo bông.

Cấu tạo của hệ keo ở trong nước

Hạt keo là một hỗn hợp các phân tử do một chất hòa tan trong nước tạo nên. Nhân của hạt keo có một lớp keo trên trên bề mặt vậy nên nó có khả năng hút các ion trái dấu. Phần nhân kết hợp với lớp điện tích kép tạo nên hạt.

Sau đó, phần hạt sẽ hấp phụ các ion cùng dấu tạo ra hạt keo hoàn chỉnh. Dựa vào chuyển động Brown, hạt keo luôn mang điện, chúng sẽ hút toàn bộ các hạt keo trái dấu khác tạo thành một hệ keo hoàn toàn mới và có kích thước lớn hơn.

Quy trình keo tụ tạo bông diễn ra như thế nào?

Quá trình keo tụ tạo bông là một quá trình bổ sung các hạt ion mang điện tích trái dấu để có thể trung hòa điện tích mà các hạt keo mang theo có ở trong nước. Quá đó, làm trăng thế điện động Zeta, khiến các hạt keo bị phá vỡ, không cho các hạt chuyển động hỗn loạn ở trong nước.

Quá trình tụ bông là quá trình liên kết các bông cặn có trong nước lại với nhau. Quá trình này diễn ra ngay sau quá trình keo tụ. Để qúa trình này được diễn ra, trong thực tiễn người ta phải sử dụng phương pháp khuấy, với tốc độ cánh khuấy nhỏ. Mục đích khi làm như vậy là để bông cặn kết dính lại với nhau để tăng kích thước và trọng lượng để bông cặn có thể lắng đọng xuống phía dưới.

Quy trình keo tụ tạo bông

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

* Cấu tạo của bể keo tụ tạo bông

• Bể trộn các hóa chất keo tụ

Các chất keo thường được sử dụng cho quy trình này là phèn sắt, phèn nhôm hoặc PAC,…Các chất keo này sẽ được trộn đều trong bể keo tụ. Để tăng quá trình keo tụ, người ta sẽ thêm các hợp chất trợ keo tụ. Điều này sẽ giúp quá trình keo tụ diễn ra nhanh hơn, hiệu quả hơn.

Khi chất keo tụ tiếp xúc với nước kết hợp với khuấy đều sẽ khiến các hóa chất keo tụ được tiếp xúc trực tiếp hoàn toàn với các hạt keo đã có ở trong nước.

* Bể phản ứng tạo bông

Dưới tác động của cánh khuấy nhưng với tác động nhỏ hơn thì phần bông cặn nhỏ sẽ tiến hành liên kết lại với nhau tạo thành các bông cặn lớn hơn.

Các bông cặn phải có khối lượng lớn thì mới có khả năng lắng đọng được xuống dưới. Quá trình này còn gọi là quá trình đông tụ.

Các hóa chất trợ keo phổ biến

Trong quá trình keo tụ tạo bông, người ta thường sử dụng các loại phèn để tạo các hạt và sử dụng kèm theo các chất trợ keo để tăng hiệu quả cho quá trình. Các loại phèn thường sử dụng là:

• Sulfat Nhôm ( Al₂(SO₄)₃).18H₂O: Sản xuất từ quặng Boxit, Nefelin hoặc có trong một số loại đất sét.
• Sulfat nhôm tinh chế: thu được từ Al₂O₃ phản ứng với H₂SO₄.
• Oxi Cloritnhoom ( Al₂(OH)₃.3Cl): thu được từ phản ứng giữa Al(OH)₃ và HCl.
• Aluminat Natri ( NaIO₂): thu được sau phản ứng Al₂O₃ hoặc Al(OH)₃ tác dụng với NaOH.
• Clorit sắt ( FeCl₃.6H₂O): thu được qua phản ứng của FeCl₂ hoặc quặng sắt nguyên chất tác dụng với Cl₂ ở nhiệt độ 700^o
• Sulfat Sắt II ( FeSO₄.7H₂O).
• Sulfat sắt III ( Fe₂(SO₄)₃.2H₂O): thu được sau phản ứng Fe₂O₃ + H₂SO₄.
• Hỗn hợp Sắt III Sulfat ( Fe₂(SO₄)₃) và Sắt III Clorua ( FeCl₃)
• Hỗn hợp Nhôm Sulfat và Sắt III Clorua.

Các loại chất trợ keo thường sử dụng là:

• Poly Aluminum Chloride ( PAC)
• Poly Aluminum Chloride Sulfat. ( PACS)
• Poly Aluminum Silica Sulfat. ( PASS)
• Poly Ferric Chloride ( PFC)
• Poly Aluminum Ferric Chloride ( PAFC)
• Poly Aluminum Sulicate Chloride ( PASC)
• Poly Ferric Silicate Chloride ( PFSC)
• Poly Aluminum Ferric Silicate Chloride ( PAFSC)

Các phương pháp keo tụ thường sử dụng

Các phương pháp thường sử dụng trong quá trình keo tụ tạo bông gồm:

Tăng động nằng của các hạt keo bằng cách sử dụng dụng cụ để khuấy trộn.

Giảm lực đẩy của tĩnh điện và tăng thêm lực hút ion điện tích.

Thay đổi nồng độ pH.

Bổ sung thêm các hợp chất muối kim loại có hóa trị III vào trong nước.

Đưa vào trong hệ một polymer tự nhiên hoặc polymer tổng hợp để làm chất trợ keo.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình tụ keo

• Độ pH trong nước

Tùy thuộc nguyên liệu là hợp chất nào sẽ có một mức độ pH phù hợp khác nhau.

Ví dụ: phèn nhôm sẽ đạt hiệu quả cao nhất khi nồng độ pH = 5.5 – 7.5.

phèn sắt sẽ đạt hiệu quả khi độ pH = 3.5 – 6.5 hoặc 8 – 9.

• Nhiệt độ

Nhiệt độ tăng sẽ làm chuyển động nhiệt của các hạt tăng theo. Chúng va chạm vào nhau nhiều hơn và hiệu quả kết dính cũng tăng theo.

• Các hợp chất hữu cơ

Trong khi xảy ra quá trình keo tụ, các hợp chất hữu cơ có xảy ra quá trình oxi hóa sẽ làm cản trở quá trình liên kết các hạt cặn nhỏ, khiến chúng khó có thể kết dính lại với nhau. Điều này sẽ làm giảm hiệu quả của quá trình.

Vậy nên trước khi quá trình keo tụ được thực hiện. Hóa chất cần phải được khử các hợp chất hữu cơ trước khi vào keo tụ.

• Cường độ khuấy trộn

Phải phối hợp để có thể tăng khả năng va chạm giúp các hạt để có thể liên kết đồng thời không làm vỡ các bông cặn đã được liên kết.

• Liều lượng của hóa chất keo tụ

• Loại hóa chất sử dụng để thực hiện quy trình quy tụ.

Ứng dụng bể keo tụ trong xử lý nước

Bể keo tụ tạo bông đã và đang được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế. Đặc biệt, chúng được sử dụng để xử lý các loại nước thải có độ màu, chất rắn lơ lửng cao, có chứa nhiều loại hóa chất,…

Ngoài ra, chúng thường được đăt ở vị trí trước các bể xử lý sinh học nhằm giảm tải phần nào các chỉ số TSS, COD, BOD,…

Trong thực tiễn, quá trình keo tụ tạo bông này dùng để xử lý nước cấp, nước mặt và nước ngầm

Bể keo tụ xử lý nước

Quá trình keo tụ tạo bông là một quá trình quan trọng trong công đoạn xử lý nước thải. Hiện nay để xử lý nước cấp sinh hoạt phải trải qua quy trình nhiều công đoạn vô cùng phức tạp kết hợp cùng những thiết bị công nghệ tiên tiến hiện đại. Quá trình keo tụ tạo bông là một quá trình quan trọng trong công đoạn xử lý nước.

Liên hệ ngay tới Bilico Miền Nam để được tư vấn trực tiếp, hotline: 0912644646

Bài viết liên quan: Flo là gì?