Chuyên đề 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.

•

Bể hòa trộn

Thiết bị định lượng

Bể khuấy trộn

Nước, chất keo tụ

Nước thải

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 O₂tạo 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 FeCl₃dựng = 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 20-40^oC,

tốt nhất 35-40^oC.

• Ngoài ra còn yếu ảnh hưởng khác như : thành phần

Ion, chất hữu cơ, liều lượng…

• Trong qua trình đông tụ (Al₂(SO₄)₃tác dụng với

canxibicacbonat như sau:

• Al₂(SO₄)₃+3Ca(HCO₃)₂

+ 6CO₂

Al(OH)₃+ 3CaSO₄

• 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

• Fe(SO₄)3 + 6H₂O

2Fe(OH)₃+ 3H₂SO₄

• Trong điều kiện kiềm hóa:

• 2FeCl₃+ 3Ca(OH)₂2Fe(OH)₃+ 3CaCl₂

• FeSO₄+ 3Ca(OH)₂Fe(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

2- -

3-

trong quá trình khử SO₄, F , PO₄như sau:

2-

+

• SO₄+ 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