Phương Pháp Keo Tụ - Tạo Bông Giúp Xử Lý Nước Thải Hiệu Quả

Sự phát triển của các hoạt động sản xuất, kinh doanh đã làm gia tăng lượng nước thải ra môi trường, gây ô nhiễm nguồn nước và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Để xử lý dòng thải có hàm lượng chất rắn lơ lửng cao, phương pháp keo tụ tạo bông được đánh giá là tối ưu nhất hiện nay. Trong bài viết này, hãy cùng Polygreen tìm hiểu chi tiết hơn về bể keo tụ tạo bông trong xử lý nước thải nhé.

 

Phương pháp keo tụ tạo bông trong xử lý nước thải là gì? 

 

Keo tụ tạo bông là một phương pháp xử lý nước thải hiệu quả và được ứng dụng phổ biến trong quá trình xử lý nước thải xi mạ và nước thải của nhiều ngành công nghiệp khác. Thêm vào đó, phương pháp này có thể loại bỏ được các chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng và vi sinh vật từ dòng thải sinh hoạt.

 

Khái niệm về keo tụ tạo bông trong xử lý nước thải

 

Keo tụ tạo bông trong xử lý nước thải là phương pháp sử dụng hóa chất để phá vỡ độ bền, đồng thời liên kết các hạt keo thành bông cặn có kích thước đủ lớn để có thể dễ dàng tách khỏi dòng nước. Mục đích của quy trình này là nâng cao hiệu quả xử lý nước thải nhằm loại bỏ các chất rắn lơ lửng, xác chết vi sinh, kim loại nặng,... của các công đoạn đi sau như lọc hay lắng.

 

Bản chất quá trình keo tụ tạo bông

 

 

Trong nước ngầm, cặn bẩn thường là những hạt cát, bùn, sinh vật phù du hoặc là sản phẩm của quá trình phân hủy hữu cơ. Trong xử lý nước thải sinh hoạt hay nước thải công nghiệp, việc sử dụng biện pháp cơ học chỉ có thể loại bỏ những hạt có kích thước lớn hơn 10-4mm, những cặn bẩn nhỏ hơn phải áp dụng phương pháp xử lý lý hóa như phương pháp keo tụ.

 

Khi các hạt có kích thước rất bé tham gia chuyển động nhiệt cùng với các phần tử nước sẽ tạo thành hệ keo phân tán trong toàn bộ phần thể tích nước. Do đó, độ bền của các cặn bẩn lơ lửng sẽ bé hơn nhiều so với độ bền của độ phân tán phân tử. Đây cũng là nguyên nhân chúng dễ bị phá hủy bởi những tác động bên ngoài như làm lạnh, đun nóng, pha lẫn các chất điện phân.

 

Với nước mặt, cặn bẩn chủ yếu tạo ra hệ keo kỵ nước mang điện tích âm, còn các hạt keo kỵ nước hình thành bởi quá trình thủy phân sẽ mang điện tích dương. Nhìn chung, phương pháp keo tụ – tạo bông là tăng khối lượng và kích thước của bông cặn, giúp chúng lắng khỏi dòng nước. 

 

Những yếu tố ảnh hưởng đến xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ

 

 

Bể keo tụ tạo bông trong xử lý nước thải sẽ sử dụng các chất keo tụ để làm giảm sự hoạt động của các chất lơ lửng trong nước, từ đó tạo thành các bông cặn có kích thước lớn, dễ dàng tách ra khỏi nước. Tuy nhiên, hiệu quả của phương pháp keo tụ còn phụ thuộc vào các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường nước thải như:

 

• Nồng độ pH: Việc các chất hữu cơ mang điện tích gì sẽ phụ thuộc vào độ pH của dòng thải. Cụ thể, nước có nồng độ pH thấp thì các chất hữu cơ sẽ mang điện tích âm và ngược lại. Tốc độ và hiệu quả đông tụ sẽ ảnh hưởng bởi độ pH vì khi trị số điện thế zeta càng nhỏ, lực đẩy giữa càng hạt keo càng yếu thì tốc độ keo tụ càng nhanh. Tốc độ đông tụ nhanh nhất là khi trị số điện thế zeta = 0.

 

• Liều lượng của hóa chất keo tụ: Tùy vào tính chất của từng loại nước thải, hàm lượng và liều lượng sử dụng các hóa chất keo tụ sẽ có sự khác biệt. Nồng độ chất keo tụ quá cao hay quá thấp đều sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý dòng thải.

 

• Độ đục ban đầu của nước thải: Nếu độ đục của nước thấp sẽ giảm khả năng liên kết các chất keo tụ. Lúc này, chúng ta cần phải tạo thêm độ đục cho nước trước khi xử lý bằng cách cho thêm các chất đông tụ.

 

• Chất hữu cơ: Một số chất hữu cơ hòa tan sẽ gây khó khăn cho công đoạn keo tụ.

 

• Anion, cation trong dòng thải: Các hóa chất này có thể làm tăng khả năng keo tụ.

 

• Tốc độ khuấy trộn: Đây là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình keo tụ. Bởi vì hiệu quả xử lý dòng thải đạt chất lượng chỉ khi có sự khuấy trộn thích hợp.

 

• Thế năng zeta: Thế năng zeta sẽ quyết định nồng độ pH tối ưu cho phương pháp keo tụ – tạo bông.

 

• Nhiệt độ: Một số loại hóa chất keo tụ sẽ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ thực tế của dòng thải. Theo đó, nhiệt độ nước quá cao sẽ làm giảm hiệu quả của sự lắng

 

Các loại bể keo tụ tạo bông trong quá trình xử lý nước thải

 

Bể keo tụ tạo bông là một trong các bể xử lý nước thải đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình xử lý nước thải, vì đây là nơi diễn ra các phản ứng keo tụ và tạo bông. Bể được thiết kế với ba loại chính dưới đây:

 

Bể trộn các chất keo tụ

 

Các chất hỗ trợ keo tụ phèn sắt, phèn nhôm, PAC khi được thêm vào bể sẽ được trộn đều bởi cánh khuấy. Quá trình khuấy trộn sẽ diễn ra đều đặn và liên tục để hỗ trợ các chất keo tụ trên được tiếp xúc tối đa với các hạt trong nước.

 

Bể phản ứng tạo bông

 

 

Bể này sẽ giúp những bông cặn có khối lượng và kích thước nhỏ nhanh liên kết lại với nhau để tạo thành bông cặn lớn hơn. Khi khối lượng đủ lớn, các bông cặn trên sẽ tự động lắng và tách ra khỏi dòng nước.

 

Ở bể phản ứng tạo bông, cánh khuấy sẽ giảm tốc độ nhưng vẫn duy trì sự đều đặn khi khuấy trộn. Để quá trình tạo bông diễn ra thuận lợi hơn, cần chú ý đến các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường nước như nồng độ pH, tốc độ cánh khuấy, nhiệt độ dòng thải,...

 

Bể lắng 

 

Các bông cặn sau khi lắng xuống sẽ tách khỏi dòng nước tại khu vực bể lắng. Tại bể này, bạn chỉ cần duy trì tốc độ của dòng thải trong bể để những cặn bẩn có thể được loại bỏ ra khỏi nước thải.

 

Cơ chế hoạt động của quá trình dùng phương pháp keo tụ 

 

Cơ chế hoạt động của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ dựa trên nguyên tắc làm mất đi sự ổn định của dung dịch keo có trong nước, từ đó tạo thành các bông cặn có kích thước lớn, dễ dàng tách ra khỏi nước.

 

Cơ chế trung hòa tích điện

 

 

Cơ chế này hấp thụ các phân tử hay ion mang điện tích trái dấu với điện tích của các hạt keo. Đồng thời, hàm lượng cấu tạo keo đất cũng cần được tối ưu sao cho điện thế zeta bằng 0.

 

Cụ thể, khi giảm thế năng bề mặt nghĩa là giảm điện thế zeta, lúc này sự tĩnh điện của các hạt keo giảm xuống, làm hệ keo mất đi sự ổn định. Việc tăng lượng chất keo tụ quá nhiều sẽ gây ra hiện tượng nhét bông. Khi sự ổn định của hệ keo giảm đi sẽ làm tăng hiệu quả quá trình keo tụ.

 

Cơ chế tạo cầu nối

 

Thông thường, để đẩy nhanh phản ứng keo tụ – tạo bông, người ta sẽ cho thêm các hợp chất polymer trợ keo. Chất này sẽ tạo nên sự kết dính giữa các hạt keo nếu các hạt keo và các chất polymer trái dấu nhau. Cơ chế tạo cầu nối sẽ xảy ra ở 5 phản ứng:

 

• Phản ứng 1: Hấp thụ liều polymer tối ưu, các phân tử này sẽ kết dính vào hạt keo.

 

• Phản ứng 2: Đuôi polymer đã hấp thụ sẽ gắn kết các vị trí trống trên bề mặt các hạt keo khác dẫn đến việc hình thành bông cặn.

 

• Phản ứng 3: Hấp thụ lần 2 của polymer nếu đoạn cuối cùng duỗi ra mà không tiếp xúc với vị trí trống trên hạt khác. Lúc này, polymer sẽ gấp lại và tiếp xúc với mặt khác của chính hạt đó. Đây cũng chính là nguyên nhân khiến mật độ hạt keo, độ đục trong nước thấp và khuếch tán chậm.

 

• Phản ứng 4: Khi hàm lượng polymer dư sẽ làm cho bề mặt hạt keo bão hòa, điều này sẽ khiến mất vị trí trống để hình thành cầu nối, làm cho hệ keo ổn định lại. 

 

• Phản ứng 5: Khi khuấy trộn quá lâu hoặc quá nhanh sẽ làm cho các bông cặn bị phá vỡ và trở về trạng thái ổn định ban đầu.

 

Các loại hóa chất trợ keo được sử dụng khi xử lý nước thải

 

Hóa chất trợ keo là những hợp chất được sử dụng kết hợp với chất keo tụ để tăng hiệu quả của quá trình keo tụ. Các hóa chất trợ keo thường được sử dụng trong xử lý nước thải bao gồm:

 

Hóa chất	Tên gọi/Công thức	Đặc điểm
Hóa chất PAM	Anion/Anionic Polyacrylamide	Chất này giúp tạo độ nhớt cho nước, hỗ trợ lắng đọng các chất bẩn lơ lửng để quá trình xử lý dòng thải trở nên dễ dàng hơn. Hóa chất PAM cũng giúp cô đặc nước nhanh chóng, cải thiện độ lắng nên thích hợp để xử lý bùn hữu cơ.
Phèn sắt	Fe2(SO4)3.nH2O	Phèn sắt có cơ chế tạo ra phản ứng để xử lý nước thải. Hóa chất này ít bị nhiệt độ tác động khi thủy phân. Nguồn nước thải để sử dụng phèn sắt nên có độ pH nằm trong ngưỡng 5-9.
Hóa chất PAC	Tổng hợp của các Polymer vô cơ đa năng	Hóa chất PAC thường có hàm lượng nhôm trung bình trong khoảng từ 29 – 32%. Chất này sẽ giúp tăng hiệu quả keo tụ và xử lý cặn bẩn.
Phèn nhôm	Al2(SO4)3.17H2O	Phèn nhôm sẽ làm cho các tạp chất đông lại thành bông cặn lớn hơn, hỗ trợ công đoạn lắng cặn.

 

Phương pháp keo tụ tạo bông xử lý dựa trên nguyên tắc làm giảm sự hoạt động của các cặn bẩn, tạp chất có trong nước, từ đó tạo thành các bông cặn có kích thước lớn để có thể tách ra khỏi nước thải. Chính vì hiệu quả trên mà phương pháp này hiện được đang ứng dụng rộng rãi để xử lý dòng thải trong nhiều ngành công nghiệp. Nếu doanh nghiệp/cơ sở sản xuất có nhu cầu thi công lắp đặt hệ thống xử lý nước thải, hãy liên hệ với Polygreen để được tư vấn thiết kế hệ thống xử lý đạt chuẩn với chi phí tối ưu nhất.