Phương pháp xử lý nước hiệu quả bằng keo tụ

Không chỉ trong nước thải mà kể cả trong nước mặt, nước ngầm cũng có rất nhiều chất hoà tan, chất keo, chất rắn lơ lửng,…. Để xử lý, nhiều người lựa chọn xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ. Liệu phương pháp này có thật sự hiệu quá? Mời các bạn cùng theo dõi qua bài viết sau.

Xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ là cho vào trong nước các chất keo tụ (coagulant). Các chất này sẽ trung hoà các điện tích của các hạt keo hoà tan trong nước, ngăn cản sự chuyển động hỗn loạn của các ion giúp cho việc liên kết tạo bông keo tụ thuận lợi. 

Đối với nước thải có hàm lượng SS cao, keo tụ có tác dụng lớn trong việc kết bông cặn để lại ở quá trình lắng hay tuyển nổi. Keo tụ là một phương pháp xử lý nước có sử dụng hoá chất. Các hạt keo nhỏ lơ lửng trong nước nhờ tác dụng của chất keo tụ mà liên kết với nhau tạo thành bông keo có kích thước lớn hơn.

Mục đích của xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ 

  • Lắng các hạt cặn lơ lửng có kích thước <10-4mm
  • Tăng hiệu suất lắng của bể
  • Cải thiện độ đục và màu sắc của nước
  • Tiết kiệm thời gian và chi phí
  • Xử lý được lượng nước thải lớn hơn
Phương pháp xử lý nước hiệu quả bằng keo tụ
Xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ

Cơ chế của quá trình keo tụ tạo bông

Thông thường quá trình keo tụ tạo bông xảy ra qua hai giai đoạn:

  • Chất keo tụ tự phát sinh thuỷ phân, hình thành dung dịch keo, và ngưng tụ.
  • Trung hoà hấp phụ lọc các tạp chất trong nước.

Kết quả: hình thành các hạt lớn lắng xuống.

Cơ chế: 

  • Tạo cầu nối giữa các polymer vô cơ hoặc hữu cơ của các hạt dạng keo bằng cách vận chuyển, phân tán và hấp thụ polymer trên bề mặt hạt.
  • Bổ sung một lượng ion trái dấu vào nước thải với nồng độ cao. Chúng sẽ dịch chuyển, tác động đến các lớp điện tích kép làm tăng và khuếch tán chúng.
  • Ion trái dấu được hấp thụ trên bề mặt tạo nên sự trung hòa điện tích, lúc đó điện zeta sẽ bằng 0.
Phương pháp xử lý nước hiệu quả bằng keo tụ
xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ

  • Độ pH: thông thường, ở nồng độ pH thấp, các chất hữu cơ sẽ mang điện tích âm và mang điện tích dương khi nồng độ pH cao. Mối quan hệ giữa tốc độ đông tụ của dung dịch keo và điện thế zeta: trị số zeta càng nhỏ => lực đẩy giữa các hạt keo càng yếu => tốc độ đông tụ của nó càng nhanh. Cho nên, khi trị số zeta = 0, tốc độ đông tụ là lớn nhất. 
  • Liều lượng của chất keo tụ: tùy vào loại nước và hàm lượng chất keo khác nhau mà phải tiến hành thực nghiệm để xác định.
  • Độ đục ban đầu: nếu nước có độ đục thấp => hàm lượng các chất lơ lửng thấp => khả năng liên kết với các chất keo tụ thấp => hiệu quả keo tụ không cao. Lúc này, người ta phải tạo độ đục cho nước thải trước khi xử lý bằng cách cho thêm các chất trợ keo tụ. 
  • Chất hữu cơ là mục tiêu keo tụ chính của quá trình keo tụ. Một số chất hữu cơ hòa tan gây khó khăn cho quá trình keo tụ.
  • Anion, cation trong nước: chúng có khả năng làm giảm tính ổn định của hệ keo, tăng khả năng keo tụ của chúng.
  • Hiệu ứng khuấy (tốc độ khuấy trộn) Quá trình keo tụ đạt hiệu quả chi khi có sự khuấy trộn thích hợp theo từng giai đoạn. 
  • Thế năng zeta sẽ quyết định đến pH tối ưu cho quá trình keo tụ.
  • Nhiệt độ: một số chất keo tụ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ của nước thải. Ở nhiệt độ quá cao, hiệu quả lắng sẽ kém đi. 

Trên đây là một số thông tin về xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ mà tôi muốn cung cấp cho những ai đang có nhu cầu xử lý nước thải, nước nguồn. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ có thể xử lý được những hạt cặn có kích thước nhỏ. Để xử lý nước thải bị ô nhiễm nặng, đừng quên vẫn có công nghệ MET – công nghệ hàng đầu chuyên xử lý tất cả các nguồn nước. Mọi thắc mắc về công nghệ và yêu cầu lắp đặt, bạn đọc vui lòng liên hệ với chúng tôi, các bạn nhé!  

Xử lý nước thải bằng keo tụ tạo bông là việc thêm vào trong nước các chất keo tụ (coagulant) để trung hòa điện tích của các hạt keo hòa tan.

Trong hệ thống xử lý nước thải bể keo tụ - tạo bông là một trong những phần quan trọng nhất. Trong quá trình xử lý bất kỳ một loại nước nào đều có các hạt cặn hoặc hạt rắn có nhiều kích thước khác nhau. Và để loại bỏ được hoàn toàn những loại hạt đó thì phương pháp keo tụ - tạo bông là phương pháp hiệu quả nhất.

Khái niệm quá trình keo tụ - tạo bông

Trong nước thải luôn tồn tại các loại tạp chất lơ lửng có điện tích âm và kích thước to nhỏ khác nhau. Nếu sử dụng phương pháp lắng chắc chắn sẽ không thể loại bỏ được hoàn toàn những tạp chất này, vì chúng không có khả năng tự lắng.

Phương pháp xử lý nước hiệu quả bằng keo tụ

Vì thế chúng ta cần sử dụng đến phương pháp keo tụ - tạo bông. Các hạt keo tụ sẽ làm chúng có xu hướng đẩy các hạt có cùng điện tích hỗn loạn trong dung dịch và kết dính với nhau tạo thành cụ bông nổi trên mặt nước.

Cơ chế hoạt động

Cơ chế hoạt động cơ bản của phương pháp này là làm giảm sự hoạt động hỗn loạn của các chất lơ lửng mang điện tích có sẵn trong nước bằng các cách sau:

Bổ sung các ion mang điện trái dấu với các hạt keo lơ lửng trong nước.

Hình thành các cầu nối giữa các hạt keo.

Bắt giữ các hạt keo và bông cặn.

Cơ chế trung hòa điện tích.

Nhiệm vụ đầu tiên của cơ chế này là bổ sung các ion hoặc phân tử có điện tích trái dấu với điện tích của hạt keo. Cần tính toán liều lượng chất keo tụ tối ưu sao cho điện thế zeta bằng 0mV.

Tiếp theo cần làm giảm thế năng bề mặt, có nghĩa là giảm điện thế zeta. Khi đó, các hạt keo sẽ đẩy tĩnh điện giảm xuống, cùng với đó khả năng kết nối sẽ được kết lại nhờ lực tương tác tĩnh điện. Cùng lúc đó hệ keo sẽ mất đi tính ổn định.

Sau đó chúng ta cần tăng hàm lượng chất keo tụ. Quá trình sẽ làm tăng hiệu quả của việc keo tụ. Nếu bạn cho quá nhiều lượng chất keo tụ vào quá trình sẽ gây ra hiện tượng keo tụ quét bông.

Cơ chế tạo cầu nối

Để thúc đẩy quá trình keo tụ - tạo bông được diễn ra hiệu quả hơn cần sử dụng thêm các hợp chất polymer. Chất này sẽ giúp tạo sự kết dính giữa các hạt keo lại với nhau. Ở cơ chế cầu nối sẽ diễn ra 5 phản ứng:

Phản ứng 1: phân từ polymer sẽ kết dính với hạt keo.

Phản ứng 2: quá trình hình thành bông cặn. Đuôi của polymer đã hấp phụ liên kết với những vị trí trống có trên bề mặt keo. Từ đó dẫn đến việc hình thành bông cặn.

Phản ứng 3: quá trình hấp phụ lần 2 của polymer được diễn ra. Nếu đoạn cuối của polymer không được kết nối với vị trí trống trên các hạt thì chúng sẽ gấp lại và tiếp xúc với các mặt khác của chính hạt đó. Nguyên nhân của phản ứng này là do sự khuếch tán chậm hoặc độ đục, mật độ keo trong nước thấp.

Phản ứng 4: nếu liều lượng polymer thừa sẽ làm cho bề mặt hạt keo bão hòa. Điều này sẽ làm cho không còn vị trí trống để hình thành cầu nối đưa hệ keo được ổn định lại.

Phản ứng 5: vỡ bông cặn. Nếu quá trình xáo trộn diễn ra quá lâu hoặc quá nhanh sẽ làm các bông cặn bị phá vỡ. Từ đó sẽ làm chúng quay trở về trạng thái ổn định ban đầu.

Quá trình keo tụ

Quá trình keo tụ là quá trình bổ sung các ion có điện tích trái dấu với mục đích trung hòa điện tích các hạt keo có trong nước. Từ đó, sẽ làm tăng thế điện động zeta và phá vỡ độ bền của các hạt keo. Đồng thời sẽ ngăn cản sự chuyển động hỗn loạn của chúng trong nước.

Quá trình tạo bông là quá trình liên kết các bông cặn lại với nhau sau khi quá trình keo tụ kết thúc. Để thực hiện được tốt quá trình này thực tế chúng ta cần sử dụng thêm phương pháp khuấy với tốc độ nhỏ. Với sự kết hợp này sẽ giúp tăng kích thước và khối lượng của bông cặn.

Các yếu tố nào sẽ ảnh hưởng đến quá trình keo tụ - tạo bông

Nồng độ pH

Để quá trình keo tụ - tạo bông đạt hiệu quả thì nồng độ pH phải được điều chỉnh ở mức ổn định. Vì đây là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến quá trình nên cần tính toán và kiểm tra thường xuyên. Nếu nồng độ pH không ổn định sẽ làm ảnh hưởng đến quá trình như:

Độ hòa tan của chất keo tụ.

Ảnh hưởng đến điện tích của các hạt keo tụ.

Tác động đến tốc độ quá trình  diễn ra keo tụ - tạo bông.

Liều lượng chất keo tụ - tạo bông

Tùy thuộc vào dòng chảy, nồng độ và tính chất của nguồn nước thải xử lý chúng ta cần lựa chọn liều lượng chất keo tụ phù hợp.

Nếu lượng tạp chất lơ lửng trong nước nhiều thì cần sử dụng nhiều chất keo tụ. Tương tự nếu trong nước thải có nhiều hợp chất hữu cơ thì cũng cần sử dụng nhiều chất keo tụ để quá trình được diễn ra hiệu quả hơn.

Nhiệt độ của nước thải

Nếu bạn định sử dụng muối nhôm cho quá trình diễn ra keo tụ - tạo bông thì cần lưu ý nhiệt độ của nước thải. Nếu nhiệt độ của nước thải quá thấp chỉ khoảng <5oC thì bông phèn sẽ to và xốp dẫn đến tình trạng lắng chậm và hiệu quả không cao.

Còn nếu bạn định sử dụng sunfat làm chất hỗ trợ thì nhiệt độ sẽ không ảnh hưởng nhiều đến hiệu quả của trình. Đa số nhiệt độ của nước ở mức 20oC – 30oC chính là nhiệt độ lý tưởng.

Phương pháp keo tụ - tạo bông được sử dụng phổ biến trong quá trình xử lý nước thải bởi tính hiệu quả cao của nó. Toàn Á – công ty chuyên về tư vấn và xử lý nước thải. Với đội ngũ chuyên nghiệp và giàu kinh nghiệm chắc chắn sẽ hỗ trợ được bạn trong việc tìm hiểu và xây dựng một hệ thống xử lý nước thải phù hợp. Nếu bạn muốn tìm hiểu kỹ hơn về việc ứng dụng phương pháp này có thể liên hệ với chúng tôi.