Tài liệu Xử lý nước bằng phương pháp hóa lý

Thành viên nhóm 2 Nguyễn Thị Ngọc Bích Nguyễn Đại Cường Hứa Đinh Yến Hằng Phạm Thị Thu Hằng Phan Thị Ngọc Huyền Phan Thị Lanh Phạm Thị Kim Mai Trần Huỳnh Phương Trần Bá Phan Ừng Sập Lê Thị Út Trang • • • • • • • 1. Keo Tụ Tạo Bông (Keo Tụ và Đông Tụ) 2.Trung Hòa 3.Tuyển Nổi 4. Hấp Phụ 5. Trích 6. Trao Đổi 7.Thẩm Thấu Ngược • I.PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TẠO BÔNG • I.1. cơ sở lý thuyết • Xử lý bằng phương pháp keo tụ là cho vào trong nước một loại hóa chất gọi là chất keo tụ có thể đủ làm cho các hạt rất nhỏ biến thành những hạt lớn lắng xuống. • Nhưng quá trình keo tụ tạo bông gồm 2 quá trình chính: • - Quá trình keo tụ : dựa trên cơ chế phá bền hạt keo. • - Quá trình tạo bông : tiếp xúc /kết dính giữa ác hạt keo đã bị phá bền. Cơ chất tiếp xúc giữa các hạt này bao gồm: • + Tiếp xúc do chuyển động nhiệt ( chuyển động Brown) tạo thành các hạt có kích thước nhỏ . • + Tiếp xúc do quá trình chuyển động của lưu chất được thực hiện bằng cách khuấy trộn để tạo thành những bông cặn có kích thước lớn hơn. • + Tiếp xúc do quá trình lắng của các hạt. • Quá trình trung hoà điện tích thường được gọi là quá trình đông tụ (Coagulation). • Quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là keo tụ (flocculation). • Theo thành phần cấu tạo người ta chia ra 2 loại keo: • Keo kỵ nước (hydropholic) là loại chống lại các phân tử nước như vàng, bạc, silic … • Keo háo nước (hydrophilic) là loại hấp thụ các phân tử nước như vi khuẩn, virus, lòng trắng trứng … Trong đó keo kỵ nước đóng vai trò chủ yếu trong công nghệ xử lý nước và nước thải. • Nước, chất keo tụ Bể hòa trộn Thiết bị định lượng Nước thải Bể khuấy trộn Bể tạo bông Nước đã được làm trong Bể lắng trong Cặn lắng • Những chất keo tụ thường dùng nhất là các muối nhôm và muối sắt như: •  Al2(SO4)3, Al2(SO4)3 . 18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O,NH4Al(SO4)2.12H2O. . Phèn sắt : gồm sắt (II) và sắt (III): • FeCl3, Fe2(SO4)3.2H2O, Fe2(SO4)3.3H2O, Fe2(SO4)3.7H2O • Phèn Fe (II) : • khi cho phèn sắt (II) vào nước thải Fe(II) sẽ bị thuỷ phân thành Fe(OH)2. • Fe2+ + 2H2O  Fe(OH)2 + 2H+ • Trong nước có O2 tạo thành Fe(OH)3 • pH thích hợp là 8 – 9 => cú kết hợp với vôi thì keo tụ tốt hơn. • Phốn FeSO4 kỹ thuật chứa 47-53% FeSO4. • b. Phèn Fe (III): • Fe3+ + 3H2O  Fe(OH)3 + 3H+ • Phản ứng xảy ra khi pH > 3.5 • Hình thành lắng nhanh khi pH =5.5 - 6.5 c. So sánh phèn sắt và phèn nhôm: • Độ hoà tan Fe(OH)3 < Al(OH)3 • Tỉ trọng Fe(OH)3 = 1.5 Al(OH)3 • Trọng lượng đối với Fe(OH)3 = 2.4; Al(OH)3 =3.6 • Keo sắt vẫn lắng khi nước có ít huyền phù. • Lượng phèn FeCl3 dựng = 1/3 –1/2 phèn nhôm • Phèn sắt ăn mòn đường ống.  Trong xử lý nước thải, sử dụng hỗn hợp muối nhôm và muối sắt với tỷ lệ từ 1:1 đến 1:2 thì kết quả đông tụ tốt hơn là sử dụng riêng lẻ. • Quá trình thủy phân các chất keo tụ và tạo thành bông cặn xảy ra theo các giai đoạn sau: • Me3+ + HOH  Me(OH)2+ + H+ • Me(OH)2+ + HOH  Me(OH)+ + H+ • Me(OH)+ + HOH  Me(OH)3 + H+ • --------------------------------------------------------------+ HOH  Me(OH)3 + 3H+ Me3+ • • • • • • • Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân: Độ pH của nước ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thuỷ phân: pH > 4.5 : không xảy ra quá trình thuỷ phân. pH = 5.5 – 7.5 : đạt tốt nhất. pH > 7.5 : hiệu quả keo tụ không tốt. Nhiệt độ của nước thích hợp vào khoảng 20-40oC, tốt nhất 35-40oC. Ngoài ra còn yếu ảnh hưởng khác như : thành phần Ion, chất hữu cơ, liều lượng… • Trong qua trình đông tụ (Al2(SO4)3 tác dụng với canxibicacbonat như sau: • Al2(SO4)3 +3Ca(HCO3)2 Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2 • 6NaAlO2 + Al2(SO4)3 +12H2O 8Al(OH)3+3Na2SO4 • Đối với các Muối sắt việc tạo thành bông keo như sau: • FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + HCl 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 • Fe(SO4)3 + 6H2O • Trong điều kiện kiềm hóa: • 2FeCl3 + 3Ca(OH)2 2Fe(OH)3 + 3CaCl2 • FeSO4 + 3Ca(OH)2 Fe(OH)3 + 3CaSO4 • Quá trình kết tủa thường gặp trong xử lý nước là kết tủa carbonate canxi và hydroxyd kim loại. Ví dụ như ứng dụng quá trình kết tủa làm mềm nước theo các phương pháp sau: • • • + Sử dụng vôi: Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2  CaCO3 + 2H2O + Sử dung natri carbonat: Na2CO3 + CaCl2  2NaCl + CaCO3  + Sử dụng xút : 2NaOH + Ca(HCO3)2  Na2CO3 + Ca CO3  + 2H2O Bên cạn đó, quá trình kết tủa còn được ứng dụng trong quá trình khử SO42- , F- , PO43- như sau: • SO42- + Ca2+ + 2H2O  Ca SO4 . 2H2O • F+ Ca2+  CaF2  • 2H3PO4 + Ca(OH)2  Ca(HPO4)2  + 2H2O ở pH = 6-7 • Ca(HPO4)2 + Ca(OH)2  Ca3(PO4)2  + 2H2O ở pH = 9-12 Quá trình tạo bông cặn có thể đơn giản hoá trong hình dưới đây Tăng cường quá trình keo tụ bằng các hợp chất cao phân tử: ( Chất trợ đông tụ Flocculant) Các chất cao phân tử tan trong nước có cấu tạo mạch dài, phân tử lượng từ 10- 10g/mol và đường kính dung dịch trong phân tử khoảng 0.1-1 µm. Sử dụng cùng với phèn nhôm hay sắt làm hạ thấp liều lượng phèn sử dụng, giảm thời gian quá trình đông tụ, nâng cao tốc độ lắng bông keo, làm tăng sự bền vững của hạt bông keo trong quá trình hoà trộn và lắng cặn. • Chất trợ đông tụ có nguồn gốc thiên nhiên thường dùng là tinh bột, dextrin , các ete, cellulose và dioxide silic hoạt tính (x). • Chất trợ đông tụ tổng hợp thường dùng là polyacrylamit: . Tuỳ thuộc vào nhóm ion khi phân ly mà các chất trợ đông tụ có ion dương hoặc âm: polyacrylic acid hoặc polydiallyldimetyl-amon. • Liều lượng chất keo tụ tối ưu sử dụng trong thực tế được xác định bằng thí nghiệm Jartest. • Nhược điểm là không bảo quản được lâu, đặc biệt khi đã hoà tan trong nước, công nghệ sản xuất tốn kém, giá thành cao. I. Bể hoà trộn phèn: lắng cặn, hoà tan phèn cục. Dùng khí nén hoặc cánh khuấy hoà tan phèn Cấu tạo bể pha phèn hạt với cánh khuấy thẳng” II. Bể tiêu thụ: pha loãng phèn về nồng độ phèn 4 –10%. Dùng không khí nén hoặc máy khuấy, cường độ sục 3 –5 l/s.m2 III. Thiết bị định lượng phèn: điều chỉnh tự động lượng phèn cần thiết đưa vào nước cần xử lý. Thường dùng thiết bị phao Khavanshi . Cấu tạo phao Khavanshi