bài giảng môn học xử lý nước cấp

Nguồn nước thiên nhiên: Nước luôn luôn tuần hoàn trong thế giới tự nhiên dưới tác dụng của ánh nắng mặt trời.. Nguồn nước thiên nhiên: 1/ Nước mưa: Nước mưa tương đối thuần sạch, khôn

1

Khoa Môi trường

Môn học

XỬ LÝ NƯỚC CẤP

Cán bộ giảng dạy: TS Đặng Viết Hùng

2

Nội dung môn học

Chương 1 Giới thiệu tổng quan

Chương 2 Công trình thu nước

Chương 3 Quá trình keo tụ

Chương 4 Quá trình khử sắt

Chương 5 Quá trình lắng nước

Chương 6 Quá trình lọc nước

Chương 7 Quá trình khử trùng

Chương 8 Xử lý nước bậc cao

Chương 9 Ổn định hóa nước

Chương 10 Mạng lưới cấp nước

3

[1] Lê Long – Giáo trình cấp nước dân dụng và công nghiệp – NXB Xây dựng,

1980

[2] Nguyễn Thị Thu Thủy – Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp – NXB

Khoa học và Kỹ thuật, 2000

[3] Trịnh Xuân Lai – Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp

nước sạch – NXB Khoa học và Kỹ thuật, 1999

[4] TCXDVN 33: 2006, Cấp nước - Mạng lưới đường ống và công trình, Tiêu

chuẩn thiết kế

[5] AWWA, Water Quality and Treatment, Mc Graw Hill, 1990

[6] James M Montgomery, Consulting Engineers INC, Water Treatment –

Principles and Design, Jonh Wiley and Sons, 1985

[7] Ronald L.D., Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment,

Jonh Wiley and Sons, 1997

Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Nguồn nước thiên nhiên:

Nước luôn luôn tuần hoàn trong thế giới tự nhiên dưới tác dụng của ánh nắng mặt

trời Nước ao, hồ, sông, biển bốc thành hơi nước sau đó lại rơi xuống mặt đất dưới

dạng mưa, tuyết Một phần nước thấm vào lòng đất hình thành nước ngầm Một

phần khác chảy vào ao, hồ, sông, biển Nước thiên nhiên có thể được chia thành các

loại như sau:

STT Nước thiên nhiên

5

1.1 Nguồn nước thiên nhiên:

Chu trình nước thiên nhiên

6

Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.1 Nguồn nước thiên nhiên:

1/ Nước mưa:

Nước mưa tương đối thuần sạch, không chứa các tạp chất khoáng vật Nước mưa

mềm nhất Độ bẩn trong khí quyển quyết định phần lớn thành phần và chất lượng

nước mưa Độ cứng trong nước mưa thường không vượt quá 70–100 microđlg/l, cặn

chưng khô khoảng 40-50 mg/l

2/ Nước biển

Nước biển có thành phần ổn định nhất, cặn chưng khô của nó trong khoảng 33.000 –

39.000 mg/l (3,5 – 4,0%) Khoảng 60% lượng cặn đó là muối ăn (NaCl) Trong nước

biển, còn chứa một lượng lớn hợp chất MgCl2, MgSO4 và CaSO4 Nước biển có tính

ăn mòn và xâm thực rất mạnh

7

1.1 Nguồn nước thiên nhiên:

3/ Nước mặt

Thành phần và chất lượng của nước mặt chịu nhiều ảnh hưởng của các yếu tố tự

nhiên, nguồn gốc xuất xứ, các điều kiện môi trường xung quanh và cả tác động của

con người khi khai thác và sử dụng nguồn nước Thông thường trong nước mặt có

thể tìm thấy các hóa chất hòa tan dưới dạng ion và phân tử, có nguồn gốc hữu cơ

hoặc vô cơ; các hệ keo; các chất rắn lơ lửng; và nhiều loại vi sinh vật (VSV) như là

vi khuẩn, tảo …

4/ Nước ngầm

Nước ngầm ít chịu ảnh hưởng tác động của con người Chất lượng nước ngầm

thường tốt hơn chất lượng nước bề mặt Hầu như không có các hạt keo hay các hạt

cặn lơ lửng Sự hiện diện của VSV cũng rất ít Thành phần đáng quan tâm trong

nước ngầm là các tạp chất hòa tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng và thời tiết,

các quá trình phong hóa và sinh hóa Nước ngầm cũng bị nhiễm bẩn do hoạt động

của con người

Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.1 Nguồn nước thiên nhiên:

Nhiệt độ Thay đổi theo mùa Tương đối ổn định

Chất rắn lơ lửng Cao và thay đổi theo mùa Thấp và hầu như không có

Chất khoáng hòa tan Thay đổi theo lưu vực sông Thường cao hơn nước mặt

Hàm lượng sắt,

Khí CO 2 hòa tan Thường thấp hoặc bằng 0 Thường có ở nồng độ cao

Khí O 2 hòa tan Thường gần bão hòa Thường không tồn tại

9

1.2 Hệ thống cấp nước:

Định nghĩa: dù là nước cấp lấy từ nguồn nào và ở qui mô nào, hệ thống cấp nước

luôn luôn được cấu thành từ ba công trình chính như sau

2 Công trình xử lý nước

3 Công trình phân phối nước

Phân loại: theo mục đích sử dụng có thể được chia thành:

1 Hệ thống cấp nước sinh hoạt

2 Hệ thống cấp nước sản xuất

3 Hệ thống cấp nước chữa cháy

4 Hệ thống cấp nước kết hợp

10

Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.2 Hệ thống cấp nước:

Hệ thống cấp nước

Water Source &

Collection System

Water Treatment Plant

Distribution System

11

1.3 Chất lượng nước cấp:

1/ Chỉ tiêu vật lý: nhiệt độ, độ đục, độ màu, mùi vị, tổng chất rắn, độ dẫn điện, độ

phóng xạ…

2/ Chỉ tiêu hóa học: giá trị pH, độ cứng tổng, độ oxy hóa, hàm lượng Fe, Mn, As,

amoniac, nitrit, nitrat, các kim loại nặng, hóa chất bảo vệ thực vật…

3/ Chỉ tiêu vi sinh: faecal coliform, tổng coliform, protozoa, helminth, sinh vật tự do

(rong tảo)…

Chỉ tiêu bổ sung:

- Hợp chất hữu cơ tự nhiên (NOM)

- VSV: giardia và criptosporidium

Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.3 Chất lượng nước cấp:

13

1.4 Tiêu chuẩn nước cấp:

1/ Nước cấp dân dụng:

Nước thủy cục:

- QCVN 01: 2009/BYT, Chất lượng nước ăn uống

- TCXDVN 33/2006, Tiêu chuẩn thiết kế cấp nước

14

Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.4 Tiêu chuẩn nước cấp:

1/ Nước cấp dân dụng:

Nước đóng chai:

- TCVN 6096-2004: Nước uống đóng chai – Yêu cầu chất lượng

15

1.4 Tiêu chuẩn nước cấp:

2/ Nước cấp công nghiệp:

Nước dùng cho lò hơi Nước dùng làm nguội Nước cho dệt nhuộm Nước dùng cho xi mạ Nước dùng cho hồ bơi

Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.4 Tiêu chuẩn nước cấp:

17

1.4 Tiêu chuẩn nước cấp:

7 Nước phải trong,

không vị lạ, thấy rõ toàn bộ đáy hồ

Mắt thường Cảm quan

Tiêu chuẩn nước hồ bơi

(Hướng dẫn tạm thời của Sở Thể dục Thể thao TPHCM ngày 27/04/2007)

Clean Water

19

1.5 Công nghệ xử lý:

Công nghệ xử lý với lọc trực tiếp

Flash

Mixer

Granular Bed Filter

C x T Tank

Holding Tank Clarifier

Sludge

Clean Water

Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.5 Công nghệ xử lý:

Flash

Mixer

Granular Bed Filter

Clean Water

21

1.5 Công nghệ xử lý:

Công nghệ xử lý nước mặt thông dụng

Flash

Mixer

Granular Bed Filter

Holding Tank Clarifier

C x T Tank

Micro Filter

Holding Tank

Water

23

1.5 Công nghệ xử lý:

Công nghệ xử lý với ozon hóa sơ bộ và lọc trực tiếp

Flash Mixer

Granular Bed Filter

Holding Tank Clarifier

BAF with GAC Bed

O3

Horizontal Clarifier

Rapid Sand Filter

Portable Water Storage

Disinfection (Cl2)

Anionic Polymer Alum/Ferric

1.5 Công nghệ xử lý:

Công nghệ xử lý nước mặt (TPHCM)

Horizontal Clarifier

Rapid Sand Filter

Portable Water Storage

Disinfection (Cl2)

Ca(OH)2, Cl2(if needed)

1.5 Công nghệ xử lý:

Công nghệ xử lý nước ngầm (TPHCM)

27

1.5 Công nghệ xử lý:

Hệ thống xử lý nước ngầm dạng modul

Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.5 Công nghệ xử lý:

29

Hệ thống xử lý lại nước thủy cục 1.5 Công nghệ xử lý:

30

Chương 1: Giới thiệu tổng quan

Hệ thống xử lý nước tại gia đình 1.5 Công nghệ xử lý:

Là công trình đầu tiên của hệ thống cấp nước Nó có nhiệm vụ thu nước từ nguồn,

cung cấp một khối lượng lớn nước theo yêu cầu với chất lượng tốt nhất Nguồn nước

được sử dụng có thể là nước mặt hoặc nước ngầm

2/ Nguồn nước:

- Chất lượng nước phải tốt và ổn định, không bị ô nhiễm từ chất thải của con người

- Lưu lượng nước phải đảm bảo cung cấp quanh năm, cả hiện tại và trong tương lai

33

2.1 Định nghĩa và phân loại:

Sử dụng và Bảo vệ nguồn nước

- Nước là một dạng tài nguyên nên cần được sử dụng một cách tiết kiệm hiệu quả

- Đảm bảo sự hài hòa trong các nhu cầu dùng nước theo hướng sinh thái bền vững

- Dự báo nguồn nước ngắn hạn và dài hạn đáp ứng mục tiêu trước mắt và lâu dài

- Ngăn ngừa và giảm thiểu tác động của thiên nhiên và con người đến chất lượng

34

Chương 2: Công trình thu nước 2.1 Định nghĩa và phân loại:

Quản lý và Giám sát nguồn nước

- Thiết lập hệ thống quản lý nhà nước về sử dụng, bảo vệ các nguồn nước

- Quan trắc nguồn nước bằng các phương pháp thám không vũ trụ hiện đại

- Lấy mẫu, phân tích, và đánh giá các nguồn nước một cách thường xuyên

- Dự báo xu hướng biến đổi nguồn nước, đề xuất các biện pháp ngăn ngừa

35

2.2 Công trình thu nước mặt

1/ Khái quát:

- Vị trí đặt phải chọn ở thượng nguồn so với các khu dân cư và công nghiệp

- Lưu lượng thu vào không nên quá 15% lưu lượng nhỏ nhất của dòng sông

- Bờ sông và lòng sông phải ổn định, bị lở rất ít và đặc biệt là không bị bồi

- Cửa thu nước phải có đủ độ sâu cần thiết và chất lượng nước thu đảm bảo

- Các tài liệu địa chất của bờ sông và lòng sông phải được thu thập đầy đủ

- Các mục đích sử dụng nước cần được kết hợp một cách hài hòa với nhau

2/ Cấu tạo: gồm 2 phần chính

- Cửa thu và

- Trạm bơm

Chương 2: Công trình thu nước 2.3 Công trình thu nước mặt

37

2.2 Công trình thu nước mặt

3/ Phân loại:

- Theo vị trí thu nước:

* Công trình thu nước ven bờ: cửa lấy nước đặt ở ngay sát bờ sông Loại

này được sử dụng khi bờ sông tương đối dốc, ven bờ có đủ độ sâu cần thiết để thu

nước, chất lượng nước ven bờ tốt

* Công trình thu nước xa bờ: cửa lấy nước đặt ngay giữa lòng sông Loại

này được sử dụng khi các yêu cầu trên không thỏa, trong nhiều trường hợp tiết kiệm

hơn nhưng khó quản lý về mùa lũ

- Theo đặc điểm kết cấu:

* Công trình thu nước kiểu kết hợp: cửa thu & trạm bơm đặt cùng một nơi

* Công trình thu nước kiểu phân ly: cửa thu & trạm bơm đặt tách riêng ra

* Công trình thu nước kiểu vịnh: hình thành vịnh nhân tạo nhằm thu nước

* Công trình thu nước kiểu đập chắn: sử dụng để thu nước ở các sông cạn

39

2.2 Công trình thu nước mặt

4/ Công trình thu nước ven bờ:

- Phân loại:

* Loại phân ly

* Loại kết hợp

Chương 2: Công trình thu nước 2.2 Công trình thu nước mặt

4/ Công trình thu nước ven bờ:

- Song chắn rác

Diện tích công tác

w = (Q / v.n)K1K2K3

Q: lưu lượng tính toán của công trình (m3/s)

v: vận tốc nước chảy qua song chắn (m/s) {v = 0,4 – 0,8 m/s}

K1: hệ số co hẹp do các thanh thép {K1 = (a + d) / a}

41

2.2 Công trình thu nước mặt

4/ Công trình thu nước ven bờ:

- Lưới chắn rác

Diện tích công tác:

w = (Q / v.n)K1K2K3

Q: lưu lượng tính toán của công trình (m3/s)

v: vận tốc nước chảy qua lưới chắn (m/s) {lưới chắn phẳng, v = 0,2 – 0,4 m/s}

K1: hệ số co hẹp do các thanh thép {K1 = ((a + d)2 / a2)(1 + p)}

a: kích thước mắt lưới; d: đường kính dây đan

p: tỷ lệ giữa diện tích khung và kết cấu khác với diện tích công tác của lưới

K2: hệ số co hẹp do rác bám vào lưới {K2 = 1,5}

K3: hệ số ảnh hưởng của hình dạng {K3 = 1,15 – 1,50}

n: số cửa đặt lưới

43

2.2 Công trình thu nước mặt

4/ Công trình thu nước ven bờ:

- Ngăn thu nước

Chiều dài : 1,6 – 3,0 m

Chiều rộng : chiều rộng lưới chắn rác + (0,8 – 1,2 m)

Mép dưới cửa thu nước đến đáy sông : 0,7 – 1 m

- Ngăn hút nước

Chiều dài : 1,5 – 3 m

Chiều rộng : lớn hơn hay bằng 3 lần đường kính phễu hút

{đường kính phễu hút = (1,3 – 1,5) đường kính ống hút}

Đáy ngăn hút đến miệng vào phễu hút : ≥ 0,5 m

Chương 2: Công trình thu nước 2.2 Công trình thu nước mặt

5/ Công trình thu nước xa bờ:

- Phân loại:

* Loại dùng ống tự chảy

* Loại dùng ống xi phông

45

2.2 Công trình thu nước mặt

5/ Công trình thu nước xa bờ:

- Ống tự chảy

Đường kính ống tự chảy:

Q: lưu lượng tính toán của ống (m3/s)

V: vận tốc nước chảy trong ống (m/s) {thông thường lấy v = 0,7 – 1,5 m/s}

- Ống xi phông

Đường kính ống xi phông:

V: vận tốc nước chảy trong ống (m/s) {đoạn nghiêng lấy v = 0,7 – 1,5 m/s, đoạn

đứng lấy v = 1,5 – 2,0 m/s}

V

Q D

- Trong một mặt cắt địa chất xác định có thể có một số tầng chứa nước: mạch nông,

mạch sâu, không áp, có áp Cần có đầy đủ các số liệu về địa chất thủy văn

- Tầng chứa nước khai thác là tầng chứa nước có chiều dày lớn, hệ số thấm lớn, chất

lượng nước tốt và lại không nằm sâu lắm, đảm bảo cả mùa khô và mùa mưa

- Cần làm sáng tỏ mối liên quan của sự bổ cập nguồn nước ngầm từ các nguồn nước

mặt, khả năng của việc bổ cập nguồn nước ngầm bằng các nguồn nước mặt

- Để xác định lưu lượng của các công trình thu nước ngầm có phù hợp với lưu lượng

thiết kế hay không thì khi xây dựng xong phải bơm thử, kiểm tra sự ổn định

- Trong đồ án thiết kế công trình thu nước ngầm phải dự kiến đặt mạng lưới các

giếng quan trắc hoặc các trạm đặt đồng hồ đo nước để quan sát và theo dõi

49

2.3 Công trình thu nước ngầm

- Groundwater usually flows downhill with the slope of the water table Like surface

water, groundwater flows toward, and eventually drains into streams, rivers, lakes and

the oceans Groundwater flow in the aquifers underlying surface drainage basins,

however, does not always mirror the flow of water on the surface Therefore,

groundwater may move in different directions below the ground than the water flowing

on the surface An aquifer is an underground formation of permeable rock or loose

material which can produce useful quantities of water when tapped by a well

- Unconfined aquifers are those that are bounded by the water table Some aquifers,

however, lie beneath layers of impermeable materials These are called confined

aquifers, or sometimes artesian aquifers A well in such an aquifer is called an

artesian well The water in these wells rises higher than the top of the aquifer because

of confining pressure If the water level rises above the ground surface a flowing

artesian well occurs The piezometric surface is the level to which the water in an

artesian aquifer will rise Groundwater still waiting for us to draw it from a well

50

Chương 2: Công trình thu nước 2.3 Công trình thu nước ngầm

3/ Giếng khơi:

Giếng khơi là công trình thu nước ngầm mạch nông Đây là công trình thu nước

ngầm đơn giản được dùng phổ biến để thu nước không áp của tầng đất có chiều sâu

không quá 30 m Cấu tạo của giếng khơi gồm 3 phần: bờ giếng, vách giếng và phần

thu nước Đặc điểm của giếng khơi là chiều sâu hạn chế nhưng tiết diện ngang và

bộ phận thu có diện tích lớn Giếng hình tròn nên có khả năng chịu lực tốt

Giếng khơi được xây dựng bằng những vật liệu phổ thông như gỗ tre, gạch đá, bê

tông cốt thép hoặc thậm chí không xây Phần thu nước chủ yếu của giếng khơi là

đáy giếng Trường hợp nước thấm qua đáy giếng không đủ phải cấu tạo vách giếng

có thể thấm được Giếng hoàn chỉnh là giếng khi vách và phần thu xuyên hết tầng

ngậm nước Giếng không hoàn chỉnh khi không xuyên hết tầng ngậm nước

2





Q : Lưu lượng giếng khơi (m3/s)

d : Đường kính trong của giếng khơi (m)

Vchph : Vận tốc cho phép của nước chảy vào giếng (m/s)

Nguyên tắc làm việc:

Giếng khoan là công trình thu nước ngầm mạch sâu Khi bơm nước ra khỏi giếng với

một lưu lượng nào đó, mực nước trong giếng hạ dần Điều kiện để giếng làm việc

ổn định là lưu lượng nước bơm ra khỏi giếng phải bằng lưu lượng nước từ tầng chứa

chảy vào trong giếng

57

2.3 Công trình thu nước ngầm

4/ Giếng khoan:

Cấu tạo giếng khoan:

1/ Cửa giếng: đặt cao hơn mặt đất, được đậy kín

2/ Ống vách: gia cố bảo vệ giếng và lắp đặt bơm

3/ Ống lọc: khoan lỗ, cắt khe, quấn dây, bọc lưới

4/ Ống lắng: giữ lại cặn cát theo vào trong giếng

58

Chương 2: Công trình thu nước 2.3 Công trình thu nước ngầm

4/ Giếng khoan:

Mực nước tĩnh: mực nước ngang bằng với mặt phẳng áp lực trước khi tiến hành

bơm nước Khi bơm làm việc mức nước trong giếng giảm dần Nước từ tầng chứa

bắt đầu chảy vào trong giếng Phần xung quang giếng có sự giảm áp lực, tạo thành

mặt đẳng áp có dạng hình phểu, gọi là mặt cong ảnh hưởng Khoảng cách từ điểm

bắt đầu có sự thay đổi áp lực đến tâm giếng gọi là bán kính ảnh hưởng

Mực nước động: mực nước trong giếng khi bơm làm việc Nếu độ hạ mực nước nhỏ

quá thì chưa sử dụng hết khả năng cung cấp nước của tầng chứa Nếu độ hạ mực

nước lớn quá thì sẽ làm tăng cột áp toàn phần của máy bơm Nếu lớn quá mức thì

đã sử dụng quá khả năng cung cấp nước của tầng chứa Trường hợp này giếng

thường làm việc không ổn định, cần phải tăng số lượng giếng khoan lên

Giếng khoan hoàn chỉnh

Khai thác nước ngầm không áp

3

Giếng khoan không hoàn chỉnh

Khai thác nước ngầm không áp

Chương 2: Công trình thu nước Giếng khoan hoàn chỉnh thu nước ngầm không áp

Trường hợp chuyển động ổn định:

Q : Lưu lượng khai thác của giếng (m3/ngày)

K : Hệ số thấm của tầng chứa (m/ngày)

r R

S H S K Q

lg

) 2

.(

36 ,



65

r R

S m K Q

lg

73 , 2



Giếng khoan hoàn chỉnh thu nước ngầm có áp

Q : Lưu lượng khai thác của giếng (m3/ngày)

K : Hệ số thấm của tầng chứa nước (m/ngày)

m : Chiều dày tầng chứa nước (m)

S = H – h: Độ hạ mực nước trong giếng khi bơm (m)

H : Độ sâu mực nước tĩnh tính đến đáy của tầng chứa (m)

h : Độ sâu mực nước động trong giếng (m)

R : Bán kính ảnh hưởng xác định bằng khoảng cách từ tâm giếng tới rìa mặt

Q : Lưu lượng khai thác của giếng (m3/ngày)

K : Hệ số thấm của tầng chứa nước (m/ngày)

S : Độ hạ mực nước trong giếng khi bơm (m)

L : Chiều dài công tác của ống lọc (m)

R : Bán kính ảnh hưởng xác định bằng khoảng cách từ tâm giếng tới rìa mặt

ảnh hưởng (m)

r : Bán kính ống lọc (m)

) 2 lg 66 , 0 lg lg

.(

36 , 1

R

L r

L L

r R

S L S K Q









67

Giếng khoan không hoàn chỉnh thu nước ngầm có áp

Khi chiều dày tầng chứa nước rất lớn, lưu lượng của giếng có thể được xác định như

sau:

Q : Lưu lượng khai thác của giếng (m3/ngày)

K : Hệ số thấm của tầng chứa (m/ngày)

L : Chiều dài công tác của ống lọc (m)

S = H – h: Độ hạ mực nước của giếng khi bơm (m)

H : Độ sâu mực nước tĩnh tính đến đáy cách thủy của tầng chứa nước (m)

h : Độ sâu mực nước động trong giếng (m)

r : Bán kính ống lọc (m)

r L

S L K Q

32 , 1 lg

73 , 2



Chương 2: Công trình thu nước 2.3 Công trình thu nước ngầm

69

2.3 Công trình thu nước ngầm

4/ Giếng khoan:

Sự cố thường gặp:

a/ Nghiêng giếng, sụt giếng:

- Hút nước lớn quá mức làm rỗng tầng chứa nước

- Cát trôi vào giếng nhiều gây rỗng tầng chứa

- Ma sát giữa ống vách và đất đá kém

b/ Nước giếng có nhiều cát:

- Lọc làm việc kém

- Hút nước quá mức

70

Chương 2: Công trình thu nước 2.3 Công trình thu nước ngầm

4/ Giếng khoan:

Sự cố thường gặp:

c/ Chất lượng nước xấu đi:

- Nguồn bổ cập không đầy đủ

- Tầng chứa nước bị nhiễm bẩn

- Oáng vách bị thủng hoặc nứt vỡ

- Do ngập lụt hoặc nguyên nhân khác

71

3.1 Định nghĩa và Nguyên tắc:

1/ Định nghĩa

Tạp chất trong nước thiên nhiên thường đa dạng về chủng loại và kích thước Chúng

có thể là các hạt cát, sét, mùn, sinh vật phù du, sản phẩm hữu cơ phân hủy… Kích

thước hạt dao động từ vài phần triệu milimet đến vài milimet Bằng các phương

pháp xử lý như lắng lọc hoặc tuyển nổi, chỉ có thể loại bỏ các hạt có kích thước lớn

hơn 10-4 mm Đối với các hạt có kích thước nhỏ hơn thì đòi hỏi phải tốn rất nhiều

thời gian và cũng rất khó có thể đạt được hiệu quả xử lý cao

Do vậy cần phải áp dụng phương pháp xứ lý hóa lý mới, đó là phương pháp keo tụ

Keo tụ là phương pháp xử lý nước có sử dụng hóa chất Trong đó các hạt keo nhỏ lơ

lửng trong nước nhờ tác dụng của chất keo tụ mà liên kết với nhau tạo thành bông

cặn có kích thước lớn hơn và người ta có thể tách chúng ra khỏi nước dễ dàng bằng

các biện pháp lắng lọc hoặc tuyển nổi Các thuật ngữ như keo tụ (coagulation) và

tạo bông (flocculation) thường được sử dụng qua lại với nhau

Chương 3: Quá trình keo tụ 3.1 Định nghĩa và Nguyên tắc:

Nước mặt Keo tụ Tạo bơng Lắng cặn

73

3.1 Định nghĩa và Nguyên tắc:

Cơ chế keo tụ tạo bông

Tốc độ lắng của các hạt trong nước

Chương 3: Quá trình keo tụ 3.1 Định nghĩa và Nguyên tắc:

1/ Định nghĩa

77

3.2 Hóa học dung dịch keo:

Cấu tạo của hạt keo

78

Chương 3: Quá trình keo tụ 3.2 Hóa học dung dịch keo:

Dung dịch keo bao gồm các hạt keo có đường kính từ 10-6 mm đến 10-4 mm Hạt keo

là thể tập hợp của rất nhiều phân tử và ion Nói chung, nó là do vật khó tan hoặc

kết tủa từ trong nước tách ra hình thành Khi nó tách ra, trước tiên tập hợp nhiều

phân tử lại tạo thành khối Nhờ có diện tích bề mặt lớn, các khối này có khả năng

hấp phụ chọn lọc một loại ion nào đó, hoặc có trong thành phần các ion của khối

hoặc gần giống một trong các ion trong khối về tính chất và kích thước, tạo thành

lớp vỏ bọc ion Lớp vỏ ion này cùng với khối phân tử bên trong hình thành hạt keo

Bề mặt nhân keo mang điện tích của lớp ion gắn chặt trên đó, có khả năng hút một

số ion tự do mang điện tích trái dấu để bù lại một phần điện tích Như vậy quanh

khối liên kết phân tử ban đầu có 2 lớp ion mang điện tích trái dấu nhau bao bọc, gọi

là lớp điện tích kép hay còn gọi là lớp hấp phụ Lớp ion ngoài cùng do lực liên kết

yếu nên thường không có đủ điện tích trung hòa với lớp điện tích bên trong, do vậy

hạt keo luôn mang một điện tích nhất định Để cân bằng điện tích trong môi trường,

hạt keo lại thu hút quanh mình một số ion trái dấu và tạo thêm một lớp khuyếch tán

79

3.2 Hóa học dung dịch keo:

Toàn bộ cấu tạo này gọi là hạt keo hoặc mixen keo Như vậy hạt keo hoặc mixen

keo là hạt có khối lượng nhỏ nhất có khả năng tồn tại độc lập dưới một dạng hoàn

toàn riêng biệt mà vẫn mang tất cả tính chất của dung dịch keo

Cấu tạo của hạt keo

Chương 3: Quá trình keo tụ

3.2 Hóa học dung dịch keo: