Trong tất cả các nguồn nước thải hầu như đều tồn tại hàm lượng chất rắn lơ lửng cao, chất hòa tan, hạt keo. Các chất này nếu không được xử lý rất dễ phân hủy và ảnh hưởng đến nguồn nước tiếp nhận trong quá trình xả thải. Vì thế xử lý nước thải tại một số doanh nghiệp đều quan tâm đến vấn đề xử lý các tác nhân này.
Xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ chính là giải pháp tối ưu và mang đến hiệu quả xử lý cao. Các chất trong nước thải được trung hòa về điện tích, ngăn cản các ion chuyển động hỗn loạn tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình keo tụ diễn ra nhanh hơn.
Quá trình keo tụ là gì?
Xử lý nước thải bằng hóa chất keo tụ giúp phá vỡ và sự liên kết các hạt keo với nhau. Thực ra các hạt keo luôn tồn tại trong nước mang điện tích cùng dấu có lực tĩnh điện và không thể tự lắng được. Lúc này thế zeta được hình thành (sự chênh lệch điện thế giữa lớp bề mặt biến dạng của hạt keo và dung dịch keo tụ). Hạt keo có thế zeta càng âm thì chúng có xu hướng càng bền.
Có 2 loại keo tụ thường gặp: keo ưa nước và keo kỵ nước
Đặc tính của các hạt keo
Các hạt keo có đặc tính lắng rất chậm và điện thế lớp bề mặt là yếu tố quan trọng nhất (có xu hướng kết hợp với các chất khác và tăng diện tích xúc với nhau).
Các chất keo tụ được sử dụng nhiều nhất gồm Fe(III), Al(III), Al2(SO4)3.14H2O, FeCl3. Trong đó, phèn sắt được sử dụng nhiều hơn so với phèn nhôm vì chúng mang nhiều ưu điểm vượt trội hơn với:
- Có thể tác dụng ngay tại thời điểm nhiệt độ thấp
- Khoảng pH tác dụng rộng hơn
- Tăng kích thước và độ bền bông keo lớn hơn
- Có thể loại bỏ được mùi và khí H2S
Để quá trình lắng diễn ra nhanh hơn, người ta thường dùng thêm chất trợ keo tụ giúp hình thành bông cặn có kích thước lớn hơn như đất sét, silicat hoạt tính hoặc polyme.
- Đối với hạt keo kỵ nước: gồm hạt keo không thể kết hợp được với các phân tử nước để tạo ra vỏ hydrat, chúng mang điện tích lớn, khi được trung hòa thì các hạt keo bị phá vỡ hoàn toàn. Quá trình keo tụ của hạt keo kỵ nước diễn ra không thuận nghịch và chúng diễn ra cho tới khi keo tụ hoàn toàn các hạt keo này.
- Đối với hạt keo ưa nước: chúng có khả năng kết hợp với phân tử trong nước, mang điện tích bé và dưới tác dụng của chất điện phân không bị trung hòa.
So với 2 loại hạt keo trên thì hạt keo kỵ nước diễn ra mạnh mẽ và hiệu quả hơn. Hạt kỵ nước tạo ra sản phẩm thủy phân gồm phèn nhôm, phèn sắt mang điện tích dương.
Vậy cơ chế hình thành keo kỵ nước diễn ra như thế nào? Keo kỵ nước hình thành nhờ quá trình thủy phân xúc tác như phèn nhôm, phèn sắt. Các hạt keo liên kết với nhau thành khối đồng nhất nhờ điện tích bề mặt lớn, khả năng chọn lọc ion để tạo thành lớp vỏ bọc ion (hạt keo).
Cơ chế quá trình keo tụ trong xử lý nước thải
Thực ra, quá trình lắng cơ học được chia thành 2 loại gồm chất rắn huyền phù kích thước lớn và hạt có kích thước nhỏ hơn. Để tăng diện tích các hạt, nên liên kết chúng với nhau để tăng khả năng lắng.
Như vậy, xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ là quá trình cho hóa chất keo tụ vào nước để tập hợp những hạt rắn có kích thước lớn hơn.
Dưới đây là các cơ chế keo tụ xảy ra:
Cơ chế trung hòa điện tích
Các ion hoặc phân tử mang điện tích trái dấu với điện tích các hạt keo sẽ được hấp thụ hoàn toàn. Chất keo tụ cho vào phải đảm bảo điện thế zeta bằng 0 mv. Đồng thời cần giảm thế điện năng bề mặt (giảm điện thế zeta) để quá trình đẩy tĩnh điện của hạt keo giảm xuống và nhờ tác dụng của trọng lực mà chúng có khả năng kết nối với nhau. Lúc này, hệ keo dần mất đi tính ổn định.
Cần đảm bảo lượng keo tụ vào hệ thống vừa đủ, nếu chất keo tụ quá nhiều dễ gây ra hiện tượng keo tụ quét bông. Vì thế mà quá trình keo tụ tăng lên, hệ keo tụ cũng bị mất dần tính ổn định.
Cơ chế tạo cầu nối
Hợp chất polyme không thể thiếu để tăng cường quá trình keo tụ tạo bông. Nhờ polyme mà các hạt keo được kết dính nhanh hơn giữa các hạt keo trái dấu nhau.
Cơ chế cầu nối trải qua 5 phản ứng cơ bản dưới đây:
- Phản ứng 1: Phân tử Polyme kết dính vào các hạt keo
- Phản ứng 2: Bông cặn được hình thành
- Phản ứng 3: Polyme được hấp thụ lần 2
- Phản ứng 4: Quá trình tạo keo được ổn định
- Phản ứng 5: Làm vỡ bông cặn
Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước thải bằng keo tụ
Trong quy trình xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ cần lưu ý đến các yếu tố môi trường để tránh ảnh hưởng xấu đến quá trình keo tụ gồm:
- Nồng độ pH
- Nhiệt độ nguồn nước
- Lượng chất keo tụ và chất trợ keo phù hợp
- Loại bỏ các tạp chất trong nước
- Tốc độ khuấy trộn
- Dung môi tiếp xúc
Ứng dụng của phương pháp keo tụ trong xử lý nước thải
- Xử lý nước thải dệt nhuộm
- Xử lý nước thải giết mổ
- Xử lý nước thải thủy sản
- Xử lý nước thải sinh hoạt
- …
Ưu điểm của phương pháp keo tụ
- Chi phí sử dụng thấp, rẻ tiền
- Khả năng vận hành đơn giản dễ sử dụng
- Mang đến hiệu quả xử lý chất hữu cơ lớn
- Có thể loại bỏ độ màu, mùi, kim loại nặng trong nguồn nước
Công ty môi trường Hợp Nhất là đơn vị chuyên xử lý nước thải, thiết kế và xây dựng HTXLNT, bảo trì – bảo dưỡng nhiều hệ thống khác nhau. Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc nào liên quan đến xử lý nước thải hãy liên hệ ngay với chúng tôi theo Hotline 0938 089 368 để được tư vấn miễn phí nhé!
