Nghiên Cứu, Ứng Dụng Bể Lắng Xốy Để Xử Lý Nước Thải Giặt Tẩy

Nghiên Cứu, Ứng Dụng Bể Lắng Xốy Để Xử Lý Nước Thải Giặt Tẩy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc -oOo -

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Ngày, tháng, năm sinh : 26-09-1981 Nơi sinh: Bình Định

I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên Cứu, Ứng Dụng Bể Lắng Xốy Để Xử Lý Nước Thải Giặt Tẩy

III. NGÀY HỒN THÀNH NHIỆM VỤ: 30 tháng 6 năm 2005

Chân thành cám ơn tất cả các Thầy Cô thuộc Khoa Công Nghệ Môi Trường, Trường Đại Học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh đã truyền đạt những kiến thức quý báu trong thời gian qua.

Cám ơn ThS Lê Công Nhất Phương cán bộ Viện Sinh Học Nhiệt Đới

đã tận tình giúp đỡ trong quá trình phân tích nước thải.

Xin chân thành cám ơn Công ty giặt tẩy Lâm Quang, Quận Gò Vấp, Thành phố Hồ Chí Minh trong quá trình lấy nước thải nghiên cứu.

Cám ơn các bạn sinh viên lớp ĐH01MT, Khoa Công Nghệ Môi Trường, Trường Đại Học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh.

Cuối cùng, xin cám ơn gia đình là nguồn động viên và là điểm tựa vững chắc, đã hỗ trợ và tạo nghị lực cho tôi trong suốt quá trình học tập.

Chân thành cám ơn

Lê Đình Tuấn

TÓM TẮT

Đề tài “Nghiên cứu và ứng dụng bể lắng xốy để xử lý nước thải giặt tẩy ” được thực hiện tại

Thành Phố Hồ Chí Minh Mô hình thí nghiệm được đặt tại Khoa Công Nghệ Môi Trường –Đại Học Nông Lâm Thời gian thực hiện từ 03/2005 – 06/2005 Quá trình nghiên cứu và vậnhành mô hình bể lắng xốy được thực hiện với nội dung như sau:

 Thu thập số liệu về hiện trạng ô nhiễm môi trường và các phương pháp xử lý nước thảigiặt tẩy tại Thành phố Hồ Chí Minh hiện nay Khảo sát hiện trạng và thu thập tài liệucủa Công ty giặt tẩy có liên quan đến đề tài

 Tiến hành làm và vận hành mô hình thí nghiệm bể lắng xốy có thể tích 40 lít và thínghiệm keo tụ đạt được kết quả như sau:

+ Tỷ lệ hóa chất tối ưu giữa phèn và xút là: 2:1

+ Thời gian lưu tối ưu của bể lắng xốy là: 60 đến 90 phút

+ Tỷ lệ tuần hồn bùn tối ưu là 1 lần so với lưu lượng nước thải đầu vào

+ Hiệu quả khử COD,SS và độ màu khi vận hành với các thông số tối ưu là:73,6%,89,2%, 92,4%

 Tính tốn, thiết kế xử lý nước thải cho Công ty giặt tẩy Lâm Quang có ứng dụng bể lắngxốy

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ KHĨA LUẬN i

LỜI CẢM ƠN ii

TĨM TẮT iii

DANH SÁCH BẢNG vi

DANH SÁCH HÌNH vii

DANH MỤC VIẾT TẮT viii

CHƯƠNG 1 - ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.1 TỔNG QUAN 1

1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 2

1.3 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 2

1.4 GIỚI HẠN CỦA KHĨA LUẬN 2

1.5 LUẬN ĐIỂM NGHIÊN CỨU 2

CHƯƠNG 2 - NƯỚC THẢI GIẶT TẨY VÀ SỰ CẦN THIẾT XỬ LÝ 3

2.1 KHÁI QUÁT VỀ NGÀNH CƠNG NGHIỆP GIẶT TẨY 3

2.2 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI 6

2.3 SỰ CẦN THIẾT XỬ LÝ NƯỚC THẢI 7

2.4 MỘT SỐ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẶT TẨY 8

CHƯƠNG 3 - XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮNG, KEO TỤ VÀ CƠNG NGHỆ LẮNG XỐY 9

3.1 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮNG 9

3.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ 9

3.2.1 Quá trình keo tụ và các yếu tố ảnh hưởng: 9

3.2.2 Bản chất lý hĩa của quá trình keo tụ: 11

3.2.3 Các phương pháp keo tụ: 11

3.3 CƠNG NGHỆ LẮNG XỐY 12

3.3.1 Tổng quan về cơng nghệ lắng xốy 12

3.3.2 Nguyên lý hoạt động 13

CHƯƠNG 4 - MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM VÀ VẬN HÀNH 14

4.1 MƠ TẢ MƠ HÌNH 14

4.1.1 Thí Nghiệm Jartest 14

4.1.2 Mơ Hình Lắng Xốy 15

4.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15

4.3 VẬN HÀNH MƠ HÌNH 16

CHƯƠNG 5 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 17

5.1 NGHIÊN CỨU THỜI GIAN LƯU, TỶ LỆ TUẦN HỒN BÙN VÀ TỶ LỆ HĨA CHẤT ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ KHỬ COD, SS VÀ ĐỘ MÀU 17

5.1.1 Aûnh Hưởng Của Thời Gian Lưu Và Tỷ Lệ Tuần Hồn Bùn 17

5.1.2 Aûnh Hưởng Của Tỷ Lệ Hĩa Chất 20

a pH tối ưu 20

b Liều lượng phèn tối ưu 22

5.2 TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHO CƠNG TY GIẶT TẨY LÂM QUANG 23

5.2.1 Lựa chọn cơng nghệ xử lý nước thải 24

a Lưu lượng tính tốn và tính chất nước thải 24

b Lựa chọn cơng nghệ xử lý nước thải: 24

5.2.2 Tính Tốn Các Cơng Trình Đơn Vị 25

a Ngăn tiếp nhận, bể chứa: 25

b Bể lắng xốy 26

c Bể lọc áp lực 27

d Sân phơi bùn 29

CHƯƠNG 6 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 31

6.1 KẾT LUẬN 31

6.1.1 Khả năng ứng dụng 31

6.1.2 Các thông số tối ưu của bể 31

6.1.3 Các mặt hạn chế 31

6.2 KIẾN NGHỊ 31

TÀI LIỆU THAM KHẢO 32

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1 Kết quả phân tích mẫu nước thải Công ty giặt tẩy Lâm Quang: 7

Bảng 2.2 Kết quả phân tích mẫu nước thải Công ty giặt tẩy EXCEL KIND-ĐÔNG Á, Huyện

Bảng 3.1 Khả năng keo tụ tương đối của các chất điện phân 13

Bảng 5.1 Kết quả thí nghiệm khi thời gian lưu khác nhau và tỷ lệ tuần hồn bùn là 0,5 20 Bảng 5.2 Kết quả thí nghiệm khi thời gian lưu khác nhau và tỷ lệ tuần hồn bùn là 1,0 21 Bảng 5.3 Kết quả thí nghiệm khi thời gian lưu khác nhau và tỷ lệ tuần hồn bùn là 1,5 22 Bảng 5.4 Kết quả thí nghiệm xác định pH tối ưu cho quá trình keo tụ 23

Bảng 5.5 Kết quả thí nghiệm xác định hàm lượng phèn tối ưu cho quá trình keo tụ25

Bảng 5.6 Tính chất nước thải đi vào hệ thống: 27

Bảng 5.7: Dự đốn hiệu quả xử lý qua các công trình: 28

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Công nghệ giặt ủi công nghệ wash 4

Hình 2.2: Sơ đồ quy trình công nghệ GRAMENT WASH(Giặt thông thường) 5

Hình 2.3 Sơ đồ quy trình công nghệ STONE BEACH WASH ( Giặt đá) 6

Hình 2.4 Hệ thống xử lý nước thải Công ty giặt tẩy Yên Chi, Khu công nghiệp Tân Tạo, thành phố Hồ Chí Minh 9

Hình 2.5 Hệ thống xử lý nước thải Công ty giặt tẩy Nơ Xanh, Quận 7, thành phố Hồ Chí Minh 9

Hình 2.6 Hệ thống xử lý nước thải Công ty giặt tẩy EXCEL KIND- ĐÔNG Á, Huyện Củ chi, thành phố Hồ Chí Minh 10

Hình 3.1 Cấu tạo và nguyên lý vận hành của lắng xốy 15

Hình 4.1 Thiết bị Jartest 16

Hình 4.2 Sơ đồ vận hành mô hình bể lắng xốy 18

Hình 4.3 Nguyên lý vận hành mô hình bể lắng xốy 18

Hình 5.1 Sự biến thiên của COD, SS và độ màu theo thời gian khi tỷ lệ tuần hồn bùn là 0,5 .21

Hình 5.2 Sự biến thiên của COD, SS và độ màu theo thời gian khi tỷ lệ tuần hồn bùn là 1,0 .22

Hình 5.3 Sự biến thiên của COD, SS và độ màu theo thời gian khi tỷ lệ tuần hồn bùn là 1,5 .23

Hình 5.4 Sự biến thiên của COD và SS theo giá trị pH khác nhau 24

Hình 5.5 Sự biến thiên của COD và SS theo hàm lượng phèn khác nhau 26

Hình 5.6 Sơ đồ khối hệ thống xử lý nước thải Công ty Lâm Quang 28

Hình 5.7 Cấu tạo ngăn tiếp nhận và bể chứa 29

Hình 5.8 Cấu tạo bể lắng xốy 30

Hình 5.9 Cấu tạo bể lọc áp lực 32

Hình 5.10 Cấu tạo sân phơi bùn 33

DANH MỤC VIẾT TẮT

CHƯƠNG 1 - ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 TỔNG QUAN

Ngành công nghiệp giặt tẩy là một ngành công nghiệp dịch vụ mới phát triển ở nước ta

và vấn đề môi trường chủ yếu của ngành này là vấn đề về nước thải, nước thải của ngành giặttẩy có nguồn gốc từ việc sử dụng xà phòng, sô đa, các chất tẩy để loại bỏ dầu mỡ, nước thảicủa ngành giặt tẩy có sự dao động lớn cả về lưu lượng và tải lượng ô nhiễm, nó thay đổi theomùa, theo mặt hàng cần giặt tẩy, theo mặt bằng sản xuất và chất lượng sản phẩm, nước thảisản xuất của ngành giặt tẩy có pH cao, chứa các chất giặt tẩy, sợi vải lơ lửng, độ màu, độ đục,tổng chất rắn hàm lượng chất hữu cơ cao

Trên thế giới ngành công nghiệp giặt tẩy phát triển từ rất sớm, có những tiệm giặt tựđộng, đây là một ngành công nghiệp khá bận rộn, doanh thu từ ngành này ngày càng tăng cao

do nhu cầu cuộc sống ngày càng cao, đây là một ngành công nghiệp dịch vụ chứ không phải

là một ngành công nghiệp sản xuất như nhiều người vẫn thường nghĩ Ngành công nghiệp giặttẩy là một ngành công nghiệp giặt tẫy là một ngành công nghiệp dịch vụ lớn nhất tại Mỹ.Theo báo cáo của tổ chức giặt tẩy của Mỹ tháng 1 năm 1961 thì doanh thu của ngành này đạthơn 1,6 tỷ đô la, mỗi tuần giặt hơn 5 tỷ pound ( cân Anh ) bao gồm hơn 50 triệu áo sơ mi.Thị trrường tiêu thụ của các sản phẩm wash là các thị trường Mỹ , Châu Âu, Hàn Quốc, ĐàiLoan,…

Một số kết luận của Gehm liên quan đến phương pháp xử lý nước thải giặt tẩy:

 Loại bỏ khoảng 75% lượng oxy, tổng chất rắn và dầu mỡ nước thải giặt tẩy có thểđược xử lý kinh tế nhất bởi sự axít hóa với H2SO4, CO2 hoặc SO2 Sau đó được đông tụ bởiphèn sắt Đông tụ bằng một số loại muối khác và vôi có thể có hiệu quả trong vài trường hợp,nhưng nó thường đắt tiền

 Nước thải giặt tẩy có thể được xử lý hiệu quả bằng quá trình lọc nhỏ giọt hoặc quá

 Bùn thu được có thể được phơi trực tiếp trên sân phơi bùn và được tiêu hóa bởi vikhuẩn kỵ khí hoặc bùn được nén lại.

 Sau quá trình đông tụ hóa học nước thải giặt tẩy có thể được làm sạch hơn nữa bởiquá trình lọc sinh học và quá trình bùn hoạt tính

Một số biện pháp xử lý nước thải giặt tẩy phổ biến hiện nay bao gồm các hệ thống sau:

 Biện pháp loại bỏ tự nhiên trong các giếng sâu, hồ nhân tạo

 Quá trình bùn hoạt tính

 Quá trình kết tủa hóa học

 Lọc cát và lọc nhỏ giọt với vận tốc cao

 Quá trình axít hóa với H2SO4, CO2, hoặc SO2, sau đó là đông tụ với phèn nhômhoặc phèn sắt

 Phương pháp cacbon hoạt tính và lọc địa chất ( diatomacous-earth filter), nếukhông dùng phương pháp đông tụ và lắng thì phương pháp này chiếm rất ít diện tích và nóhồn tồn là quá trình lọc tự động Tuy nhiên bất lợi chính là không có khả năng xử lý với lưulượng lớn Lưu lượng kinh tế lớn nhất có thể xử lý là 180 m3/ngày đêm

1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Hiện nay hầu hết các công ty giặt tẩy đều có hệ thống xử lý nước thải, nhưng trong hệthống xử lý nước thải thường dùng bể lắng cát, hiệu quả lượng chất nhiễm bẩn không hòa tankhoảng 40-60% đồng thời bể lắng ngang và một số bể lắng khác, chiếm một khối tích côngtrình lớn, thiếu tính kinh tế Trong nước thải giặt tẩy nếu như sử dụng bể lắng ngang sẽ tạo ramột lượng bùn khá lớn làm tăng diện tích sân phơi bùn và sẽ không hiệu quả kinh tế trong xửlý

Nếu như sử dụng bể lắng xốy thì có thể tuần hồn bùn trong bể đồng thời không nhấtthiết phải xả bùn liên tục, lắng xốy cũng chiếm khối tích nhỏ, dễ vận hành, hiệu quả xử lý cao,

… vì vậy việc nghiên cứu, ứng dụng bể lắng xốy để xử lý nước thải giặt tẩy là một nghiên cứuhết sức cần thiết để ứng dụng hiệu quả bể lắng xốy trong xử lý nước thải từ ngành giặt tẩy

SS, độ màu, độ đục,… của bể lắng xốy đối với nước thải giặt tẩy

1.4 GIỚI HẠN CỦA KHÓA LUẬN

Thời gian nghiên cứu được thực hiện từ tháng 3/2005—tháng 6/2005

Nguồn nước thải là nước thải ngành giặt tẩy Nước thải được lấy tại công ty LâmQuang: 17/5K Phan Huy Ích P.12, Q Gò Vấp, Tp.Hồ Chí Minh

Hoạt động nghiên cứu được thực hiện trên mô hình thực nghiệm

Các dữ liệu nghiên cứu : Hiệu quả xử lý của bể lắng xốy dựa trên cơ sở phân tích các

số liệu đầu vào và đầu ra và chế độ vận hành

Các số liệu nghiên cứu đầu vào và ra: nghiên cứu chủ yếu trên 03 chỉ tiêu là hàmlượng chất hữu cơ sinh hóa (COD), chất lơ lửng (SS), độ màu

Số liệu về chế độ vận hành: thời gian lưu, tỷ lệ hóa chất và tỷ lệ tuần hồn bùn.

1.5 LUẬN ĐIỂM NGHIÊN CỨU

Bể lắng xốy đã được áp dụng một số nơi trên thế giới như Hồng Kông, Trung Quốc,Hoa Kỳ,… để xử lý nước thải dệt nhuộm và các loại nước thải có SS cao

Tại Việt Nam bể lắng xốy đã được áp dụng và cho thấy hiệu quả xử lý cao đối vớinước thải giặt tẩy, giấy và dệt nhuộm

Nước thải giặt tẩy có đặc trưng là SS và độ màu cao, do đó việc nghiên cứu và ứngdụng lắng xốy cho xử lý nước thải giặt tẩy là rất thích hợp

CHƯƠNG 2 - NƯỚC THẢI GIẶT TẨY VÀ SỰ CẦN THIẾT XỬ LÝ

2.1 KHÁI QUÁT VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẶT TẨY

Ngành công nghiệp giặt tẩy là một ngành công nghiệp dịch vụ mới phát triển ở nước

ta, sản phẩm chủ yếu của ngành giặt tẩy thường là quần áo Jeans, Kaki được wash theo yêucầu của khách hàng và giặt các loại khác như quần áo, khăn trải bàn, trải giường cho kháchsạn, nhà hàng và dân dụng, …

Công nghệ Wash

Công nghệ giặt ủi

Hình 2.1 Công nghệ giặt ủi công nghệ wash

Nguyên liệu chủ yếu của ngành giặt tẩy là bột giặt, các tác nhân giặt tẩy như: đá wash,thuốc tẩy,…

Về công nghệ giặt tẩy có thể tóm tắt theo 2 hình sau:

Sản phẩm cần giặt

Rũ hồ

Xả sạch, vắt ly tâm

Giặt,làm mềm Softener

Xả sạch, vắt ly tâm

Sản phẩm Wash Khâu vị trí cần wash

Rũ hồ

Xả sạch,vắt ly tâm

Stone Wash(đá)

Xả sạch,vắt ly tâm

Cầm màu,lơ màu,Softener

Xả sạch,vắt ly tâm

Ngành công nghiệp giặt tẩy có nhu cầu tiêu thụ nước rất lớn, có nhiều loại hình washkhác nhau như: garment wash, sand wash, bio wash, enzym cắt lông, stone wash,…và ngànhnày cũng dùng nhiều loại hố chất tẩy khác nhau để giặt tẩy, tính chất nước thải và lưu lượngnước thải của ngành giặt tẩy thay đổi tuỳ thuộc vào sản phẩm cần giặt, công đoạn giặt tẩy,nước thải của khâu giặt các sản phẩm thông thường có chứa các chất bẩn, dầu mỡ, chất nhờn,thức ăn thừa, nếu giặt các sản phẩm là ra giường, quần áo của bệnh viện thì có thể đây lànguồn phát sinh ra các nguồn dịch bệnh cần ngăn ngừa, … Trong quá trình wash thì tuỳthuộc vào yêu cầu của sản phẩm cần wash mà nước thải của khâu wash có chứa một lượnglớn chất tẩy, đá dùng để wash, có mùi thuốc tẩy gây khó chịu và tuỳ thuộc vào màu của sảnphẩm yêu cầu mà độ màu của khâu wash thay đổi rất lớn.

2.2 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI

Nước thải của ngành giặt tẩy có nguồn gốc từ việc sử dụng xà phòng, sô đa, các chấttẩy để loại bỏ dầu mỡ, nước thải sản xuất của ngành giặt tẩy có pH cao, chứa các chất giặttẩy, sợi vải lơ lửng, độ màu, độ đục, tổng chất rắn, hàm lượng chất hữu cơ cao,…

KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MẪU NƯỚC:

Bảng 2.1 Kết quả phân tích mẫu nước thải Công ty giặt tẩy Lâm Quang:

Bảng 2.2 Kết quả phân tích mẫu nước thải Công ty giặt tẩy EXCEL KIND-ĐÔNG Á,

Huyện Củ Chi, Thành Phố Hố Chí Minh:

Nguồn: Công ty Môi Trường Việt Nam Xanh, Thành Phố Hồ Chí Minh, năm 2003

Bảng 2.3 Kết quả phân tích mẫu nước thải Công ty giặt tẩy YÊN CHI, Khu Công

Nghiệp Tân Tạo, Thành Phố Hồ Chí Minh.

Nguồn: Viện Sinh Học Nhiệt Đới, Thành Phố Hồ Chí Minh, năm 2005

Bảng 2.4 Kết quả phân tích mẫu nước thải Công ty giặt tẩy NƠ XANH, Quận 7, Thành

Nguồn: Viện Môi Trường, Đại Học Quốc Gia, Thành Phố Hồ Chí Minh, năm 2001

Nước thải giặt tẩy nói chung có khả năng gây độc hại đối với cá và các sự sống dướinước tại những vùng chịu ảnh hưởng trực tiếp của nguồn nước thải ngành này

Đặc tính của dòng nước thải này là có chứa hàm lượng các chất hoạt động bề mặt, chấttạo bọt cao, cặn lơ lửng, độ màu cao,…

Nhìn chung, nước thải ngành giặt tẩy được xem là loại nước thải có mức độ ô nhiễmtrung bình Nước thải này nếu như không được xử lý thích đáng sẽ gây ra những tác động xấuđến chất lượng nguồn nước, đến quá trình hoạt động của thủy sinh vật, các loại thực vật nước

và ngay cả con người tại những vùng chịu ảnh hưởng trực tiếp của nguồn nước thải Chúngkhông những làm chết các loại thủy sản mà còn làm mất khả năng tự làm sạch của nguồnnước, con người đánh bắt và ăn phải các loại thủy sản này cũng có thể bị nhiễm độc

2.4 MỘT SỐ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẶT TẨY

Song chắn rác

Nước thải

Hóa chất

Hoàn lưu bùn

Bể điều hòa và ổn định pH

Bể lắng, lọc

Sân phơi bùn

3.1 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮNG

Lắng là phương pháp đơn giản nhất để tách các chất bẩn không hòa tan ra khỏi nướcthải Mỗi hạt rắn không hòa tan trong nước thải khi lắng sẽ chịu tác động của hai lực: trọnglực bản thân và lực cản xuất hiện khi hạt rắn chuyển động dưới tác động của trong lượng Mốitương quan giữa hai lực đó quyết định tốc độ lắng của hạt rắn

Ở trong nước thải, hỗn hợp không hòa tan gồm tổ hợp các chất có nhiều phần nhỏkhác nhau về số lượng, hình dáng và trọng lượng riêng Trong quá trình lắng các phần nhỏ sẽliên kết với nhau làm thay đổi hình dạng, kích thước và trọng lượng riêng của chúng Quy luậtlắng của các hạt dạng bông keo khác với các hạt rắn hình cầu riêng lẻ và đồng nhất Ngồi raquá trình lắng được thực hiện không phải trong điều kiện tĩnh mà nước thải luôn chuyển động

Tùy theo mức độ xử lý nước thải mà ta có thể dùng bể lắng như một công trình xử lý

sơ bộ trước khi nước thải đưa tới những công trình xử lý phức tạp hơn Cũng có thể sử dụng

bể lắng như công trình xử lý cuối cùng, nếu điều kiện vệ sinh cho phép

Quá trình lắng có thể được phân thành 3 dạng cơ bản phụ thuộc vào trạng thái của các hạtcặn lắng trong nước:

- Lắng độc lập

- Lắng keo tụ

- Lắng kết hợp

3.2.1 Quá trình keo tụ và các yếu tố ảnh hưởng:

Mục đích của quá trình keo tụ là hỗ trợ cho quá trình khử màu, chất rắn lơ lửng, COD

và tách kim loại nặng ra khỏi nước thải

Keo tụ là quá trình làm to các hạt cặn phân tán trong nước, tạo thành dạng bông dễlắng Trong quá trình keo tu,ï lượng chất lơ lửng, mùi, màu sẽ giảm xuống Ngồi ra các chấtnhư silicar, hydratcacbon, chất béo, dầu mỡ và lượng lớn vi khuẩn cũng bị loại bỏ

Bản chất hiện tượng keo tụ là một quá trình phức tạp Khi keo tụ, quá trình xảy ra chủyếu mang bản chất vật lý, nhưng khi có chất phản ứng trong nước thì các chất hòa tan sẽ thayđổi thành phần hóa học, trong đó các ion kết tủa thành chất không tan và lắng xuống

Chất keo tụ thường dùng là các muối sunfat nhôm, sunfat sắt và clorua sắt, … Khi chomuối nhôm vào nước chúng sẽ tác dụng với ion bicacbonat có trong nước và tạo thànhhydroxyt ở dạng keo:

Al2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2  2 Al(OH)3  + 3CaSO4 + 6 CO2

Nếutrong nước không đủ độ kiềm, phải tăng kiềm bằng cách thêm xút, khi đó:

Al2(SO4)3 + 6 NaOH  2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4

Khi dùng các muối sắt sẽ tạo thành các hydoxyt sắt dạng không tan:

FeSO4 + 2 NaOH  Na2SO4 + Fe(OH)2 

Bông hydroxyt tạo thành tạo thành sẽ hấp phụ và dính kết các chất huyền phù, chấtkeo có trong nước thải Khi có chất điện ly, các chất keo trong nước thải hấp phụ ion trên bềmặt và tích điện Các phần tử chất bẩn chủ yếu hấp phụ các anion nên sẽ tích điện âm Khicho thêm chất keo tụ vào nước tạo thành các hạt keo tích điện dương ( như Al(OH)3,Fe(OH)2, Fe(OH)3 ) chúng sẽ hợp nhất với các phần tử chất bẩn đến mức đủ lớn để lắng thànhcặn Đó là hiện tượng mất ổn định và được kết thúc bằng quá trình làm to hạt

Hàm lượng chất keo tụ đưa vào nước thải cần xác định bằng thực nghiệm Liều lượng chấtkeo tụ chủ yếu phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Dạng và nồng độ chất bẩn

- Loại chất keo tụ

- Biện pháp hòa trộn chất keo tụ với nước thải

- Ảnh hưởng của keo tụ đến quá trình làm sạch tiếp theo và quá trình xử lý cặn ( làmsạch bằng phương pháp sinh học, lên men cặn, khử nước trong cặn)

- Hiệu suất quá trình keo tụ phụ thuộc vào giá trị pH Ví dụ: để keo tụ bằng phèn nhôm

pH tối ưu bằng 4,8 – 8,0, hoặc nếu dùng FeSO4 phải duy trì pH bằng 9 – 11

Để tạo các bông cặn lớn, dễ lắng người ta cho thêm các chất trợ keo tụ Đó là các chất caophân tử tan trong nước và dễ phân ly thành ion Tuỳ thuộc vào nhóm ion phân ly mà chất trợkeo tụ có điện tích âm hay dương ( loại anion, cation, nonion ) Chất trợ keo tụ thông dụngnhất là polyacrylamit (CH2CHCONH2)2

Đa số chất bẩn hữu cơ, vô cơ dạng keo có trong nước thải thường tích điện âm, vì vậy nếudùng các chất trợ keo tụ dạng cation sẽ không cần thêm chất keo tụ

Việc chọn loại hóa chất, liều lượng tối ưu và thứ tự cho vào nước, xác định lượng cặn tạothành phải được tiến hành bằng thực nghiệm Lượng chất trợ keo tụ thường dùng là 1- 5mg/L

Do trong nước thải có nhiều chất bẩn nên phải dùng lượng lớn hóa chất Liều lượng chấtkeo tụ quá ít hoặc quá nhiều làm cản trở quá trình mất ổn định các hạt keo trong nước thải.Quá trình keo tụ chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau :

- pH

- Nồng độ của chất keo tụ

- Bản chất của hệ keo, sự có mặt của các ion khác trong nước thải

- Thành phần của các chất hữu cơ có trong nước

- Nhiệt độ

3.2.2 Bản chất lý hóa của quá trình keo tụ:

Các cặn bẩn trong nước thường là các hạt sét, cát, bùn, sinh vật phù du, sản phẩm phânhủy chất hữu cơ… Vì có kích thước rất bé nên chúng tham gia vào chuyển động nhiệt cùngvới các phân tử nước, tạo thành một hệ keo phân tán vào tồn bộ thể tích nước, độ bền của cáchạt cặn lơ lửng trong nước bé hơn nhiều so với độ bền của hệ phân tán phân tử nên chúng dễ

bị phá hủy (lắng đọng) dưới tác dụng của các yếu tố bên ngồi

Lợi dụng tính chất này trong công nghệ xử lý nước, thường cho phèn vào nước để làmmất tính ổn định của hệ keo cũ đồng thời tạo nên hệ keo mới có khả năng kết hợp thànhnhững bông cặn lớn, lắng nhanh, có hoạt tính bề mặt cao, khi lắng hấp phụ và kéo theo cặnlàm bẩn nước, cũng như các chất hữu cơ gây mùi

3.2.3 Các phương pháp keo tụ:

Một trong các phương pháp keo tụ hệ keo là làm giảm thế năng Zeta của hạt bằng cáchtăng nồng độ của chất điện phân trong nước.

Khi nồng độ của ion đối tăng lên, càng nhiều ion của lớp khuếch tán vào lớp điện tíchkép, kết quả là làm giảm điện thế  của lớp điện tích kép và chiều dày của lớp khuếch tángiảm Khả năng làm giảm điện thế  của các hạt keo bằng các ion đối tăng nhanh khi tăng hóatrị của các ion này Bảng (3.1) ghi khả năng keo tụ tương đối của các cation và anion có hóatrị khác nhau Từ bảng (3.1) ta thấy rằng khả năng gây ra keo tụ của các hóa trị một: hóa trịhai: hóa trị ba gần đúng theo tỷ số 1: 30: 1000

Bảng 3.1 Khả năng keo tụ tương đối của các chất điện phân

Chất điện phân

Khả năng keo tụ tương đối của chất điện

phân với keo tích điện

Có thể keo tụ hệ keo bằng cách đưa vào dung dịch một hệ keo mới, tích điện ngược dấu với hệ keo muốn keo tụ, lúc đó trong dung dịch xảy ra sự trung hòa lẫn nhau của các hạt keo tích điện trái dấu

Khi thực hiện quá trình keo tụ theo phương pháp này phải đảm bảo chính xác sự cân bằng tổng điện tích của hệ keo mới đưa vào dung dịch và tổng điện tích của hệ keo muốn keo tụ

Do trong quá trình keo tụ một hỗn hợp các hệ keo khác nhau, ví dụ hỗn hợp keo thiên nhiên làm bẩn nước và keo tạo ra do thủy phân phèn, điều kiện keo tụ của hệ keo tạo ra do thủy phân phèn không trùng với điều kiện keo tụ của các keo thiên nhiên, cho nên lúc đầu chỉ

có một số cặn bông được tạo ra do sự kết hợp lẫn nhau của keo tự nhiên tích điện âm và keo thủy phân tích điện dương, còn về sau bông cặn tạo ra là do keo tụ hệ keo do phèn thủy phân, các bông cặn này có hoạt tính phát triển nên chúng hấp phụ các keo tự nhiên làm bẩn nước, các chất hữu cơ gây mùi vị của nước, và trong quá trình lắng, chúng thu hút các cặn có kích thước bé lơ lửng trong nước

Trong thực tế phương pháp này được áp dụng rộng rãi để keo tụ cặn bẩn trong nước.

Phèn thường dùng để lắng trong nước là phèn nhôm và phèn sắt trong đó chủ yếu là sunfat nhôm Al2(SO4)3, clorua sắt FeCl3 đôi khi dùng sunfat sắt (III): Fe2(SO4)3 và sunfat sắt (II): FeSO4 Ưu điểm của loại phèn kể trên là chúng có khả năng tạo ra hệ keo kỵ nước và khi keo tụ thì tạo ra bông cặn có hoạt tính phát triển cao, có khả năng hấp thụ, thu hút, dính kết các tạp chất và keo làm bẩn nước

Khi cho sunfat nhôm vào nước nó phân ly theo phướng trình:

Al2(SO4)3 2Al3+ + 3SO4

2-Và ion nhôm tham gia vào quá trình trao đổi với các cation nằm trong lớp điện tích kép của hạt keo âm, làm giảm điện thế  của hạt bằng việc thay cation hóa trị II trong hạt keo sét bằng ion nhôm hóa trị III, và nén lớp khuếch tán của keo dẫn đến keo tụ hạt sét Quá trình trao đổi ion của hạt sét diễn ra nhanh và kết thúc khi dung tích trao đổi của hạt keo sét bị sử dụng kiệt, khi đó trạng thái cân bằng của các cation nằm trong dung dịch lại được thiết lập lại.Nhưng quá trình keo tụ hệ keo tự nhiên làm bẩn nước chủ yếu lại là sự thủy phân phèn để tạo

ra keo mới, và keo tụ hệ keo mới này bằng các anion có trong nước để tạo ra bông cặn có họattính bề mặt phát triển cao có khả năng hấp thụ các cặn bẩn trong nước

3.3 CÔNG NGHỆ LẮNG XỐY

3.3.1 Tổng quan về công nghệ lắng xốy

 Lắng xốy là một thiết bị vận hành nhờ sức nước có hình cone, dòng nước chảy từ phía dưới lên, tiếp xúc với chất rắn, phản ứng với bùn Nó tạo ra nước đã xử lý có chất lượng cao Đặc biệt thích hợp để áp dụng cho xử lý nước cấp và nước thải

 Lắng xốy kết hợp các quá trình khuấy trộn, đông tụ, kết bông, lắng và lọc chỉ với một công trình duy nhất Nó mang lại hiệu quả trong thiết kế, giảm vốn đầu tư, năng lượng vàchi phí vận hành Hơn nữa nó không có các hư hỏng thông thường so với các bể lắng khác và

có thể vận hành và bảo quản dễ dàng bởi các công nhân nghiệp dư

3.3.2 Nguyên lý hoạt động

 Nước thải và hóa chất phản ứng được đưa vào tiếp tuyến với thân bể, và việc nướcvào tiếp tuyến được duy trì bởi một cái van, tạo ra một dòng chảy xoắn nhanh chóng hòa trộn hồn tồn hóa chất với nước thải thô Dòng nước đi từ dưới lên trên theo một thiết kế đặc biệt

 Đối với bể lắng xốy các bông cặn không được phép lắng ở đáy như là các bể lắng khác Dòng chảy xoắn luôn giữ chúng ở trạng thái lơ lửng Vận tốc nước chảy qua lớp bùn được điều khiển sao cho sự tuần hồn bùn trong ống trung tâm làm cho các bông cặn luôn ở trạng thái lơ lửng tới mức mà không vượt quá tầng nước đã xử lý

 Hoạt động của lớp bùn xốy như là một thiết bị lọc và thúc đẩy sự tiếp xúc giữa các bông cặn trước đó và nước thải mới vào đảm bảo loại bỏ hồn tồn các chất bẩn Lớp bùn còn có nhiệm vụ kéo dài thời gian tiếp xúc giữa chất keo tụ và nước thải thô

 Nước thải đi từ dưới lên, đi qua tầng cặn, vận tốc nước dâng với vận tốc tiếp tuyến giảm xuống để tăng vùng lắng Khi tầng cặn đạt đến độ cao cực đại việc giảm vận tốc nước không còn làm cho các bông cặn còn giữ ở trạng thái lơ lửng nữa Khi đó nước sạch tiếptục dâng lên bộ phận thu nước, trong khi đó bùn bị tách ra và rơi xuống đáy

 Nước sạch được thu trên bề mặt của bể bằng cách tràn qua máng răng cưa và chảyvào các công trình xử lý tiếp theo