Bước Đầu Khảo Sát, Đánh Giá, Phân Tích Và Xử Lý Các Hợp Chất Hữu Cơ Có Trong Nước Thải Bằng Phương Pháp Keo Tụ Tại Tổ Dân Phố Cửu Việt 2, Gia Lâm, Hà Nội

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAMKHOA MÔI TRƯỜNG ---KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP BƯỚC ĐẦU KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ, PHÂN TÍCH VÀ XỬ LÝ CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ CÓ TRONG NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TẠI

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA MÔI TRƯỜNG

-KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

BƯỚC ĐẦU KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ, PHÂN TÍCH VÀ XỬ LÝ CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ CÓ TRONG NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TẠI TỔ DÂN PHỐ CỬU VIỆT 2 -

THỊ TRẤN TRÂU QUỲ - GIA LÂM - HÀ NỘI

Người thực hiện : LÊ THỊ HIỀN

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan, các số liệu, kết quả thu thập được là do bản thân trựctiếp làm và theo dõi, thu thập với thái độ khách quan trung thực, nghiêm túc.Các tài liệu đã trích dẫn của tác giả được liệt kê đầy đủ, không sao chép bất

cứ tài liệu nào mà không trích dẫn

Hà Nội, ngày 15 tháng 5 năm 2016

Sinh viên

Lê Thị Hiền

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình tiến hành làm bài khóa luận tốt nghiệp, ngoài sự

nỗ lực của bản thân, em đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy, cô trong KhoaMôi Trường - Học Viện nông nghiệp Việt Nam, cùng toàn thể bạn bè và giađình, đã giúp đỡ em hoàn thành được khóa luận tốt nghiệp này

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Ngọc Kiên đã tận tình giúp đỡ

em, Thầy không chỉ hướng dẫn em về kiến thức, kĩ thuật mà thầy còn độngviên em rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện làm bài khóa luận

Em xin chân thành cảm ơn các bạn sinh viên cùng làm thí nghiệm trongphòng nghiên cứu – Bộ môn hóa là những người bạn đồng hành giúp đỡ emrất nhiều trong suốt quá trình làm thực tập

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên

và giúp đỡ em trong khi làm khóa luận

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày15 tháng 5 năm 2016

Sinh viên

Lê Thị Hiền

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục chữ viết tắt vi

Danh mục bảng vii

Danh mục hình viii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Khái niệm về nước thải sinh hoạt 3

1.1.1 Nguồn gốc 3

1.1.2 Thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt 3

1.1.3 Tác hại đến môi trường 4

1.2 Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước 6

1.2.1 pH 6

1.2.2 Nhiệt độ 6

1.2.3 Hàm lượng các chất rắn 7

1.2.4 Hàm lượng oxy hòa tan (DO) 7

1.2.5 Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) 8

1.2.6 Nhu cầu oxy hóa học (COD) 9

1.2.7 Tổng hàm lượng nitơ (T-N) 10

1.2.8 Tổng hàm lượng photpho (T-P) 10

1.3 Các phương pháp thường sử dụng trong xử lý nước thải sinh hoạt .11

1.3.1 Phương pháp xử lý cơ học 11

1.3.2 Phương pháp xử lý hóa học 13

1.3.3 Phương pháp hóa lý 15

1.3.4 Phương pháp xử lý sinh học 18

1.4 Tổng quan về phương pháp keo tụ 20

1.4.1 Khái niệm về hệ keo 20

1.4.2 Nguyên tắc gây keo tụ với các hệ keo 21

1.4.3 Các chất có khả năng tạo hệ keo đang được sử dụng trong xử lý môi trường 25

1.4.4 Phương pháp keo tụ bằng muối nhôm Al2(SO4).18H2O 26

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1 Đối tượng nghiên cứu 29

2.2 Phạm vi nghiên cứu 29

2.3 Nội dung nghiên cứu 29

2.4 Phương pháp nghiên cứu 29

2.4.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 29

2.4.2 Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp 29

2.4.3 Phương pháp lấy mẫu, bảo quản và phân tích 29

2.4.4 Phương pháp xử lý số liệu 30

2.4.5 Phương pháp so sánh 30

2.4.6 Phương pháp thực nghiệm 31

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 33

3.1 Mô tả đối tượng nghiên cứu 33

3.2 Đặc tính của nước thải sinh hoạt tại điểm nghiên cứu 34

3.3 Khả năng xử lý CHC trong nước thải sinh hoạt bằng phương pháp keo tụ 38

3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của lượng muối nhôm đến quá trình tạo bông và lắng 38

3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của lượng muối nhôm tới hiệu suất xử lý

TSS, COD, BOD5, NH4+, PO43- 39

3.4 Khảo sát ảnh hưởng của lượng muối nhôm đến độ pH 47

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49

Kết luận 49

Kiến nghị 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

PHỤ LỤC 52

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BOD5 Nhu cầu oxy sinh hóa

BTNMT Bộ Nông Nghiệp Phát Triển Nông Thôn

COD Nhu cầu oxy hóa học

GHCP Giới hạn cho phép

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TSS Tổng chất rắn lơ lửng

T-N Nitơ tổng số T-P Photpho tổng số

WHO Tổ chức y tế Thế giới

hiệu suất xử lý COD 42Bảng 3.6 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng muối nhôm đến hiệu

suất xử lý BOD5 44Bảng 3.7 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng muối nhôm đến

hiệu suất xử lý NH4+ 45Bảng 3.8 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng muối nhôm đến hiệu

suất xử lý PO43- 46

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ về sự keo tụ nhạy cảm 24

Hình 3.1 sơ đồ lấy mẫu tại Tổ dân phố Cửu Việt 2-Thị trấn Trâu Quỳ-Gia Lâm-Hà Nội 33

Hình 3.2 Biểu đồ biến động PO43- qua các tháng 35

Hình 3.3 Biểu đồ biến động TSS qua các tháng 35

Hình 3.4 Biểu đồ biến động COD qua các tháng 36

Hình 3.5 Biểu đồ biến động BOD5 qua các tháng 37

Hình 3.6 Biểu đồ biến động NH4+qua các tháng 38

Hình 3.7 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của lượng muối nhôm đến hiệu suất xử lý TSS 41

Hình 3.8 Biểu đồ so sánh giữa kết quả xử lý TSS với giá trị tối đa cho phép được quy định trong QCVN14:2008/BTNMT cột B 42

Hình 3.9 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của lượng muối nhôm tới hiệu suất xử lý COD 43

Hình 3.10 Biểu đồ so sánh giữa kết quả xử lý COD so với giá trị tối đa cho phép được quy định trong QCVN 08:2015/BTNMT tại cột B2 43

Hình 3.11 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của lượng muối nhôm đến hiệu suất xử lý BOD5 44

Hình 3.12 Biểu đồ so sánh giữa kết quả xử lý BOD5 với giá trị tối đa cho phép được quy định trong QCVN14:2008/BTNMT cột B .45

Hình 3.13 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của lượng muối nhôm đến hiệu suất xử lý NH4+ 46

Hình 3.14 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của lượng muối nhôm đến hiệu suất xử lý PO43- 47

Hình 3.15 Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của lượng muối nhôm đến độ pH

48

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài

Như chúng ta đã biết nước ngọt là nguồn tài nguyên quý giá không thể

thiếu đối với con người, cùng với sự phát triển của xã hội nhu cầu về nướcsạch ngày càng tăng theo nhịp độ phát triển đô thị và phát triển xã hội, ngoài

ra nhu cầu về nước ngọt cho nuôi trồng động, thực vật ngày càng nhiều Chấtlượng nước cho mỗi đối tượng khác nhau nhưng có một điều cơ bản là cáccây trồng, vật nuôi, con người tiêu thụ nước cần phải phát triển bình thườngkhông bị nhiễm độc trước mắt và lâu dài

Nhưng trong những năm gần đây, Việt Nam đã và đang trên đường pháttriển công nghiệp hóa – hiện đại hóa, đem lại những chuyển biến quan trọngcho nền kinh tế và hệ thống xã hội của đất nước Sự phát triển nhanh chóngcủa các ngành công nghiệp và đô thị hóa đã đem lại những lợi ích tích cựccho nền kinh tế, nâng cao chất lượng đời sống nhân dân Bên cạnh đó cũngkèm theo những tác động không nhỏ tới môi trường sinh thái, ảnh hưởng tớichất lượng cuộc sống của người dân xung quanh, ẩn chứa nhiều mầm bệnhnguy hiểm tới sức khỏe con người Nước thải, khí thải và chất thải rắn đã vàđang làm ô nhiễm thành phố, các khu vực tập trung công nghiệp và các khudân cư

Về vấn đề nước thải, cũng đã có nhiều hướng nghiên cứu xử lý có tínhthuyết phục cao, nhưng do những rào cản nhất định (như không có diện tíchđất đào hồ gom nước để xử lý do không quy hoạch từ trước, các kênh mươngnước thải chằng chịt rất khó để gom, công tác môi trường chưa được chútrọng để phù hợp với môi trường ngày càng ô nhiễm ) nên các hướng xử lýtrên chỉ phát huy được phần nào và thậm chí không thể triển khai được trênthực tế Từ những lý do trên tôi lựa chọn thực hiện đề tài:

”Bước đầu khảo sát, đánh giá, phân tích và xử lý các hợp chất hữu

cơ có trong nước thải bằng phương pháp keo tụ tại Tổ Dân Phố Cửu Việt

2 - Thị Trấn Trâu Quỳ - Gia Lâm - Hà Nội.”

Mặc dù đây là hướng xử lý chưa giải quyết triệt để sự ô nhiễm, nhưng

sẽ cải thiện đáng kể chất lượng nước thải, như mùi hôi của nước, màu nước…

và đặc biệt nó có tính khả thi khi xử lý các nguồn nước thải ở nơi bị tù đọng,không có khu gom nước

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Khảo sát nước thải tại Tổ Dân Phố Cửu Việt 2 Thị Trấn Trâu Quỳ Gia Lâm - Hà Nội

Đánh giá các thông số vật lý và hóa học cơ bản của nước thải sinhhoạt tại Tổ Dân Phố Cửu Việt 2 -Thị Trấn Trâu Quỳ - Gia Lâm - Hà Nội

- Phân tích ảnh hưởng của nước thải đến môi trường

- Nghiên cứu đưa ra được biện pháp xử lí nước thải sinh hoạt bằng

phương pháp keo tụ.

- Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp keo tụ

Đề xuất một số giải pháp xử lý nước thải choTổ Dân Phố Cửu Việt 2 Thị Trấn Trâu Quỳ - Gia Lâm - Hà Nội

Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Khái niệm về nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mụcđích sinh hoạt như tắm giặt, vệ sinh cá nhân…được thải ra từ các trường học,bệnh viện, cơ quan,…

1.1.1 Nguồn gốc

Nước thải sinh hoạt được thu gom từ các hộ gia đình, cơ quan, trườnghọc, bệnh viện, cơ sở kinh doanh …

Nước thải sinh hoạt phát sinh từ các nguồn thải sau:

- Khu dân cư: Nước thải ở khu vực này có thể tính bằng con số theođầu người sử dụng, số lượng nước khoảng 80 – 300 lít trong một ngày Trongthực tế mức độ ô nhiễm của nước thải tùy thuộc vào điều kiện sống của từngkhu vực, chất lượng bữa ăn và chất lượng sống cũng như hệ thống nước thảicủa từng khu vực

- Khu thương mại: gồm có chợ (chợ tập trung, chợ xanh, chợ cóc, ) cáccửa hàng, bến xe, trụ sở kinh doanh, trung tâm mua bán của khu vực Lượngnước thải của khu vực này được tính bằng số m3/ngày dựa trên số lượng nướccấp đầu vào, trung bình 7,5 – 14 m3/ha/ngày

- Khu vui chơi giải trí: gồm các quán cà phê, câu lạc bộ, bể bơi… Ởđây lượng nước thải thay đổi rõ rệt theo mùa trong năm

- Khu vực cơ quan: gồm cơ quan, công sở, trường học, bệnh viện, nhà

tù, nhà nghỉ, nhà ăn…

1.1.2 Thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt

Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:

- Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh

- Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, cácchất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học,ngoài ra còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rấtnguy hiểm Chất hữu cơ chứa trong nước thải bao gồm các hợp chất nhưprotein (40-50%); hydrat cacbon (40-50%) Nồng độ chất hữu cơ trong nướcthải sinh hoạt dao động trong khoảng 150-450mg/l theo trọng lượng khô Cókhoảng 20-40% chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học Ở những khu dân cưđông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không được xử lýthích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

1.1.3 Tác hại đến môi trường.

1.1.3.1 Ảnh hưởng đến môi trường đất.

Nước thải sinh hoạt mang nhiều các chất vô cơ và hữu cơ thấm vào đấtlàm ảnh hưởng đến đất như:

Liên kết giữa các hạt keo đất bị bẻ gãy, cấu trúc đất bị phá vỡ, thay đổicác đặc tính lý học, hóa học của đất.Vai trò đệm, tính oxy hóa, tính dẫn điện,dẫn nhiệt của môi trường đất bị thay đổi mạnh

Một số chất hay ion có trong nước thải ảnh hưởng đến đất như: quátrình oxy hóa các ion Fe2+ và Mn2+ có nồng độ cao tạo thành các oxit khôngtan Fe2O3 và MnO2 gây ra hiện tượng “nước phèn” dẫn đến hiện tượng đóngváng trên mặt đất

Các chất trong nước thải sinh hoạt không những gây ảnh hưởng đến đất

mà còn ảnh hưởng đến cả các sinh vật đang sống trong đất Các ion Fe2+ và

Mn2+ ở nồng độ cao là các chất độc hại đối với cây trồng Phát tán các vi sinhvật không có lợi vào môi trường đất

1.1.3.2 Ảnh hưởng đến môi trường nước.

Nước thải sinh hoạt thải ra các kênh, mương, sông, ngòi, ao, hồ gây ra

sự mất cân bằng giữa lượng chất thải ra môi trường nước (rác thải sinh hoạt,

các chất hữu cơ, ) và các sinh vật tiêu thụ lượng chất này (vi sinh vật, tảo,…)làm cho các chât hữu cơ, chất rắn lơ lửng, không được phân hủy, vẫn cònlưu lại trong nước với khối lượng lớn, dẫn đến việc nước mất dần đi sự tinhkhiết ban đầu, làm chất lượng nguồn nước bị suy giảm nghiêm trọng

Nước thải sinh hoạt gây ảnh hưởng trực tiếp đến các sinh vật nước,trong nước thải có chứa 60 -80 % các chất hữu cơ dễ bị phân hủy, khi vi sinhvật phân hủy các chất hữu cơ này sẽ gây thiếu hụt hàm lượng oxi hòa tantrong nước gây chết các loài thủy sinh vật đặc biệt là cá, tôm Nhiều loài thủysinh do hấp thụ các chất độc trong nước, thời gian lâu ngày gây biến đổi trong

cơ thể nhiều loài thủy sinh, một số trường hợp gây ra đột biến gen, tạo nhiềuloài mới, một số trường hợp làm cho nhiều loài chết

Hiện tượng phú dưỡng: Thường xảy ra với các hồ, hoặc các vùng nước

ít lưu thông trao đổi Khi mới hình thành các hồ đều ở tình trạng nghèo chấtdinh dưỡng nước hồ thường khá trong Nước thải sinh hoạt thường chứa hàmlượng photphat cao Khi hàm lượng photphat trong nước đạt đến mức 0,01mg/l và tỷ lệ P: N: C vượt quá 1: 16: 100, thì sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng

1.1.3.3 Ảnh hưởng đến môi trường không khí.

Các hợp chất hữu cơ, vô cơ thông qua vòng tuần hoàn nước, theo hơinước vào không khí làm cho mật độ bụi bẩn trong không khí tăng lên

Một số chất khí được hình thành do quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơtrong nước thải sinh hoạt như SO2, CO2, H2S, NH3, CO… ảnh hưởng đến môitrường khí quyển và con người, gây mùi hôi thối khó chịu

1.1.3.4 Ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều các vi khuẩn, kí sinh trùng, nấm mốcgây bệnh, các vi sinh vật này là những nguồn gây bệnh chính ảnh hưởng đếnsức khỏe con người và động vật khi tiếp xúc phải hoặc tái sử dụng nước thải

xử lý không đảm bảo Có thể gây các bệnh như :

Bệnh đường ruột: gây nên chủ yếu do các loại vi khuẩn sống trong

nước như vi khuẩn đại tràng, thương hàn, tả lỵ… các vi khuẩn gây bệnh ỉachảy trẻ em như Leptospira, Brucella, tularensis, các siêu vi khuẩn bại liệt,viêm gan

Bệnh ỉa chảy là bệnh lây lan chủ yếu bởi phân người Bên cạnh đó thức

ăn nước uống bị nhiễm phải cũng là nguyên nhân gây bệnh Nhiều nước trênthế giới khi người mẹ sinh con, có nhiều khả năng là đứa trẻ sẽ chết trước sinhnhật lần thứ nhất Tỷ lệ có thể lên tới 220 trẻ chết trong 1000 trẻ sinh ra, trong

đó ít nhất có 25% trẻ chết vì các bệnh ỉa chảy

Các bệnh do kí sinh trùng, vi khuẩn, virus và nấm mốc: Con người cóthể mắc các bệnh do kí sinh trùng như amip, giun sán các loại; bệnh ngoài da,viêm mắt do các loại vi khuẩn, virus, nấm mốc và các loại sinh trùng khác.Nguyên nhân chủ yếu là do thiếu nước sạch và vệ sinh cá nhân kém

Các bệnh do trung gian: Côn trùng trung gian truyền bệnh chủ yếu làcác loài muỗi, quá trình sinh sản của muỗi phải qua môi trường nước Trongcác vùng có dịch bệnh lưu hành, muỗi có khả năng truyền bệnh như bệnh sốtrét, bệnh Dengue, bệnh sốt xuất huyết, bệnh giun chỉ…

1.2 Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước

1.2.1 pH

Chỉ số pH là một trong những chỉ số cần xác định đối với nước cấp vànước thải Giá trị pH cho phép điều chỉnh được lượng hóa chất sử dụng trongquá trình xử lý nước bằng các phương pháp đông tụ hóa học, khử trùng hoặctrong xử lý nước bằng phương pháp sinh học Sự thay đổi trị số pH có thể dẫnđến sự thay đổi về thành phần các chất có trong nước do quá trình hòa tanhoặc kết tủa Mặt khác nó cũng thúc đẩy hay ngăn chặn những phản ứng hóahọc hay sinh học xảy ra trong nước

1.2.2 Nhiệt độ

Nhiệt độ của nước thay đổi theo mùa, theo các thời điểm trong ngày Ởnước ta, nước bề mặt có khoảng dao động từ 14,3-33,50C, nhiệt độ nước ngầm

ít biến đổi hơn từ 24-270C

- Chất rắn lơ lửng (các chất huyền phù) là các hạt nhỏ (hữu cơ hoặc vôcơ) không tan trong nước Khi vận tốc của dòng chảy bị giảm xuống (do nóchảy vào các hồ chứa lớn) phần lớn các chất rắn lơ lửng sẽ bị lắng xuống đáy

hồ, những hạt không lắng được sẽ tạo thành độ đục của nước Các chất lơlửng hữu cơ sẽ tiêu thụ oxy để phân hủy làm giảm DO của nguồn nước

Hàm lượng các chất lơ lửng là lượng khô của phần chất rắn còn lại trêngiấy lọc khi lọc 1 lít nước mẫu qua giấy lọc rồi sấy khô ở 105ºC cho tới khikhối lượng không đổi Đơn vị tính là mg/l

- Chất rắn hòa tan (DS): là hiệu số của tổng chất rắn (TS) với chất rắn

lơ lửng (SS): DS=TS-SS

Đơn vị tính bằng mg/l

- Chất rắn bay hơi (VS): Là trọng lượng mất đi khi nung lượng chất rắnhuyền phù TSS ở 550◦C trong một khoảng thời gian xác định Thời gian nàyphụ thuộc vào loại mẫu nước Đơn vị mg/l

1.2.4 Hàm lượng oxy hòa tan (DO)

Đây là một chỉ tiêu quan trọng nhất của nước vì oxy không thể thiếuđối với tất cả các sinh vật sống trên cạn cũng như dưới nước, nó duy trì quátrình trao đổi chất, sinh ra năng lượng cho sự sinh trưởng, sinh sản và tái sảnxuất Bình thường mức oxy hoà tan trong nước khoảng 8 - 10 mg/l, chiếm 70

– 85% khí oxy bão hoà Mức oxy hoà tan trong nước tự nhiên và nước thảiphụ thuộc vào mức độ ô nhiễm chất hữu cơ, vào hoạt động của thế giới thuỷsinh, các hoạt động hoá sinh, hoá học và vật lý của nước.

- Việc xác định thông số oxy hoà tan có ý nghĩa quan trọng trong việcduy trì điều kiện hiếu khí trong quá trình xử lý nước thải Mặt khác lượng oxyhoà tan còn là cơ sở của phép phân tích xác định nhu cầu oxy sinh hoá

- Oxy hoà tan trong nước sẽ tham gia vào quá trình trao đổi chất, duytrì năng lượng cho quá trình phát triển, sinh sản và tái sản xuất cho các vi sinhvật sống dưới nước Hàm lượng oxy hoà tan trong nước phụ thuộc vào nhiệt

độ và áp suất Khi nhiệt độ tăng DO giảm và vận tốc các phản ứng tăng lên,khi nhiệt độ giảm DO tăng nhưng ngược lại vận tốc phản ứng giảm Nếu chỉ

số DO thấp nghĩa là nước có nhiều chất hữu cơ, dẫn đến nhu cầu oxy sinh hoátăng lên, vì vậy việc tiêu thụ oxy trong nước cũng tăng lên

Chỉ số DO cao chứng tỏ trong nước có nhiều rong, tảo tham gia quátrình quang hợp góp phần giải phóng oxy và nước không bị ô nhiễm Cóhai phương pháp xác định DO là phương pháp Winkler và phương phápđiện cực oxy

1.2.5 Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD)

BOD (Biochemical Oxygen Demand): là lượng oxy cần cung cấp để

oxy hóa các chất hữu cơ trong nước bởi sinh vật BOD là một chỉ số và đồngthời là một thủ tục được sử dụng để xác định xem các sinh vật sử dụng hếtoxy trong nước nhanh hay chậm như thế nào Nó được sử dụng trong quản lý

và khảo sát chất lượng nước cũng như trong sinh thái học hay khoa học môitrường Để oxy hóa hết chất hữu cơ trong nước thì phải mất 20 ngày ở 20◦C

Để đơn giản người ta chỉ lấy chỉ số BOD5 sau khi oxy hóa 5 ngày (BOD5).Sau 5 ngày khoảng 80% chất hữu cơ đã bị oxy hóa BOD5 là tiêu chuẩn đánhgiá hiệu quả của các nhà máy hay phương pháp xử lý nước thải BOD phảnánh mức độ ô nhiễm hữu cơ của nước thải BOD càng lớn thì nước thải bị ô

nhiễm càng cao và ngược lại.

Để xác định chỉ số BOD5 người ta lấy một mẫu nhất định cho vào chaisẫm màu, pha loãng bằng một thể tích dung dịch pha loãng (nước cất bổ sungmột vài nguyên tố dinh dưỡng N, P, K bão hoà oxy theo tỉ lệ tính toán sẵn,sao cho đảm bảo dư lượng oxy hoà tan cho quá trình phân huỷ sinh học), nếumẫu nước thiếu vi sinh vật có thể thêm một ít nước chứa vi sinh vật vào

Xác định nồng độ oxy hoà tan D1 sau đó đem ủ mẫu trong buồng tối ở

20oC, sau 5 ngày đem xác định lại nồng độ oxy hoà tan D5

1.2.6 Nhu cầu oxy hóa học (COD)

COD (Chemical Oxygen Demand – nhu cầu oxy hóa học) là lượng oxy

cần thiết để oxy hóa các hợp chất hóa học bao gồm cả vô cơ và hữu cơ Nhưvậy hàm lượng COD là lượng oxy cần để oxy hóa hết các chất hóa học trongnước Toàn bộ lượng oxy sử dụng cho các phản ứng trên được lấy từ oxy hòatan trong nước (DO) Đây là các chỉ số được dùng rộng rãi để biểu thị hàmlượng chất hữu cơ có trong nước thải và mức độ ô nhiễm nước tự nhiên

COD biểu thị lượng chất hữu cơ có thể oxy hoá bằng con đường hoáhọc Chỉ số COD có giá trị cao hơn BOD vì nó bao gồm cả lượng chất hữu cơkhông bị oxy hoá bằng vi sinh vật

Có thể xác định hàm lượng COD bằng phương pháp trắc quang vớilượng dư dung dịch K2Cr2O7 – là chất oxy hoá mạnh để oxy hoá các chất hữu

cơ trong môi trường axit với xúc tác là Ag2SO4

Chất hữu cơ + Cr2O72- + 14 H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O +CO2

Hoặc O2 + 4H+ + 4e 2H2O

Có thể xác định hàm lượng COD bằng phương pháp chuẩn độ Theophương pháp này lượng Cr2O7 2- dư được chuẩn bằng dung dịch muối Mohr(FeSO4(NH4)2SO4) với chỉ thị là dung dịch diphenylanin Điểm tương đươngđược xác định khi dịch chuyển từ màu tím sang màu xanh rêu

1.2.7 Tổng hàm lượng nitơ (T-N)

Các hợp chất chứa Nitơ có trong nước thải thường là các hợp chấtprotein và các sản phẩm phân huỷ: amon, nitrat, nitrit Chúng có vai trò quantrọng trong hệ sinh thái nước Trong nước rất cần thiết có một lượng nitơthích hợp, đặc biệt là trong nước thải, mối quan hệ giữa BOD với nitơ vàphotpho có ảnh hưởng rất lớn đến sự hình thành và khả năng oxy hoá của bùnhoạt tính vì nitơ là chất dinh dưỡng cho vi sinh vật Tuy nhiên, khi hàm lượngnitơ trong nước cao sẽ gây ô nhiễm nước

1.2.8 Tổng hàm lượng photpho (T-P)

Photpho tồn tại ở trong nước với các dạng H2PO4-, HPO4 2- , PO43- , cácpolyphotphat như Na3(PO3)6 và các photpho hữu cơ Đây là một trong nhữngnguồn dinh dưỡng cho sinh vật dưới nước như tảo và các loại thực vật pháttriển Hàm lượng photpho cao trong nước thải làm cho các tảo, các loại thựcvật lớn phát triển làm gây ách tắc thuỷ vực Hiện tượng tảo bùng phát (hiệntượng nước nở hoa) do nước thừa chất dinh dưỡng, thực chất là hàm lượngPhotpho ở trong nước cao Sau đó tảo và vi sinh vật tự phân, thối rữa làmnước bị ô nhiễm thứ cấp, thiếu oxy hoà tan và làm cho tôm cá bị chết Trong

xử lý nước thải người ta chú ý đến hàm lượng tổng photpho nhằm xác định tỉ

số BOD5 : N : P nhằm chọn phương pháp thích hợp cho quá trình xử lý Ngoài

ra cũng có thể xác lập tỉ số giữa Photpho và Nitơ để đánh giá mức dinh dưỡngtrong nước

1.3 Các phương pháp thường sử dụng trong xử lý nước thải sinh hoạt

1.3.1.2 Thiết bị nghiền rác

Là thiết bị có nhiệm vụ cắt và nghiền vụn rác thành các hạt, các mảnhnhỏ lơ lửng trong nước thải để không làm tắc ống, không gây hại cho bơm.Trong thực tế cho thấy việc sử dụng thiết bị nghiền rác đã gây nhiều khó khăncho các công đoạn xử lý tiếp theo do lượng cặn lên như làm tắc nghẽn hệthống phân phối khí và các thiết bị làm thoáng trong các bể (đĩa, lỗ phân phốikhí và dính bám vào các tuabin…), do vậy phải cân nhắc trước khi dùng

1.3.1.3 Bể điều hòa

Là đơn vị dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lưulượng và tải lượng dòng vào, đảm bảo hiệu quả các công trình xử lý sau, đảmbảo đầu ra sau xử lý, giảm chi phí và kích thước của các thiết bị sau này

Có 2 loại bể điều hòa: là bể điều hòa lưu lượng và bể điều hòa lưulượng & chất lượng

Các phương án bố trí bể điều hòa có thể là bể điều hòa trên dòng thải hayngoài dòng thải xử lý Phương án điều hòa trên dòng thải có thể làm giảm đáng

kể dao động thành phần nước thải đi vào các công đoạn phía sau, còn phương

án điều hòa ngoài dòng thải chỉ giảm được một phần nhỏ sự dao động đó

1.3.1.4 Bể lắng cát

Bể lắng cát tách ra khỏi nước thải các chất bẩn vô cơ có trọng lượngriêng lớn (như xỉ than, cát…) Chúng không có lợi đối với quá trình làmtrong, xử lý sinh hóa nước thải và xử lý cặn bã cũng như không có lợi đối vớicác công trình thiết bị công nghệ trên trạm xử lý Cát từ bể lắng cát đưa điphơi khô ở trên sân phơi và sau đó thường được sử dụng lại cho những mụcđích xây dựng

1.3.1.5 Bể lắng

Bể lắng tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng khác với trọng lượngriêng của nước thải Chất lơ lửng nặng sẽ từ từ lắng xuống đáy, các chất lơlửng nhẹ sẽ nổi lên bề mặt Cặn lắng và bọt nổi nhờ các thiết bị cơ học thugom và vận chuyển lên công trình xử lý cặn

1.3.1.6 Bể vớt dầu mỡ

Bể vớt dầu mỡ thường áp dụng khi xử lý nước thải chứa dầu mỡ (nướcthải công nghiệp) Đối với nước thải sinh hoạt khi hàm lượng dầu mỡ khôngcao thì việc vớt dầu mỡ thường thực hiện ngay ở bể lẳng nhờ thiết bị gạt nổi

1.3.1.7 Bể lọc

Bể lọc có tác dụng tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏbằng cách cho nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, công trình này sử dụng chủyếu cho 1 số loại nước thải công nghiệp

Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thảiđược 60% các tạp chất không hòa tan và 20% BOD Hiệu quả xử lý có thể đạttới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 30 – 35% theo BOD bằng biện pháplàm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ sinh học Nếu điều kiện vệ sinh cho phép, thì

sau khi xử lý cơ học nước thải được khử trùng và xả vào nguồn, nhưngthường thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi cho qua xử lýhóa học và sinh học.

Các phương pháp xử lý hóa học bao gồm:

1.3.2.1 Phương pháp trung hòa

Dùng để đưa môi trường nước thải có chứa axit hoặc kiềm về trạng tháitrung tính hoặc pH = 6,5 – 8,5 Phương pháp trung hòa thường được dùngtrước công đoạn xử lý sinh học (vì ở độ pH trung tính thường là điều kiện tối

ưu cho các quá trình phân hủy chất ô nhiễm) hay công đoạn cuối cùng trướckhi xả thải vào nguồn tiếp nhận

Mục tiêu của phương pháp trung hòa: dùng tác nhân hóa học để khửaxit (hoặc kiềm) của nước thải, đưa nước thải về khoảng trung tính (pH = 6,5

- 8,5)

Nguyên lý: Bản chất của phương pháp trung hòa là phản ứng hóa họcgiữa axit và kiềm hoặc giữa muối với axit hoặc kiềm trong nước thải Chấtđược chọn để thực hiện phản ứng gọi là tác nhân trung hòa hóa học Các tácnhân trung hòa thường được dùng để xử lý chất thải:

- Chất thải chứa axit: NaOH, KOH, Na2CO3, NH4OH, CaCO3, MgCO3,

xi măng, vôi

- Chất thải chứa kiềm: H2SO4, HNO3, các muối axit

- Tách kim loại nặng (Zn, Ni, Cu, Fe, Pb…): CaO, CaOH, Na2CO3,NaOH.

Phương pháp này có thể được thực hiện bằng nhiều cách: Trộn lẫnnước thải chứa axit và chứa kiềm, bổ sung thêm tác nhân hóa học, lọc nướcqua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung hòa, hấp thụ khí chứa axit bằng nướcthải chứa kiềm…

1.3.2.2 Phương pháp khử trùng

Quá trình khử trùng là quá trình tiêu hủy các vi sinh vật gây bệnh Khácvới quá trình tiệt trùng là quá trình tiêu hủy toàn bộ vi sinh vật có trong nướchoặc nước thải, quá trình khử trùng chỉ tiêu diệt một cách có chọn lọc những

vi sinh vật gây bệnh Trong lĩnh vực xử lý nước thải, ba nhóm vi sinh vật gâybệnh quan trọng nhất là vi khuẩn (bacteria), vi trùng (virus), và nang bào(amoebic cyst) Những loại bệnh do vi khuẩn lan truyền qua môi trường nướcbao gồm bệnh thương hàn, bệnh dịch tả, bệnh phó thương hàn, bệnh kiết lị.Những bệnh do vi trùng lan truyền qua môi trường nước bao gồm bại liệt,viêm gan siêu vi

Quá trình khử trùng được thực hiện bằng hầu hết các hóa chất, tác nhânvật lý, phương pháp cơ học và phương pháp bức xạ

Đối với phương pháp hóa học, các tác nhân hóa học dùng làm chất khửtrùng bao gồm: Clo và các hợp chất của clo, brom, iot, Ozone, phenol và các hợpchất của phenol, rượu, các kim loại nặng và những hợp chất tương ứng, màu, xàphòng và chất tẩy rửa, các hợp chất ammonium, H2O2, các hợp chất axit và kiềm

Trong những chất này những chất khử thông dụng nhất là các hợp chấthóa học có tính oxy hóa và clo là một trong những tác nhân được sử dụngnhiều nhất Brom và iot cũng được sử dụng trong khử trùng nước thải Ozone

là tác nhân có hiệu quả cao và ngày càng được sử dụng nhiều Nước có độaxit và độ kiềm cao cũng được sử dụng để tiêu hủy vi sinh vật gây bệnh vìnước có pH lớn hơn 11 hoặc nhỏ hơn 3 thì độc đối với vi khuẩn

1.3.2.3 Phương pháp oxy hóa khử

Là phương pháp sử dụng tác nhân hóa học để oxy hóa hoặc khử cácchất độc hòa tan trong nước thải, chuyển chúng thành dạng không độc và tách

- Các chất oxy hóa dạng lỏng: H2O2, KMnO4, NaClO…

1.3.2.4 Phương pháp kết tủa hóa học

Là phương pháp sử dụng hóa chất để biến đổi trạng thái vật lý của cácchất rắn lơ lửng và chất rắn hòa tan sang trạng thái kết tủa để loại bỏ chúng rakhỏi nước thải

Các chất gây kết tủa thường dùng là: Al2(SO4)3.nH2O; FeCl3; FeSO4;

Fe2(SO4)3.3H2O; Fe2(SO4)3.7H2O; Ca(OH)2

1.3.3 Phương pháp hóa lý

Phương pháp hóa lý được sử dụng để loại khỏi dịch thải các hạt lơ lửngphân tán, các chất hữu cơ và vô cơ hòa tan.Trong dây truyền công nghệ xử lý,công đoạn xử lý hóa lý thường được áp dụng sau công đoạn xử lý cơ học.Phương pháp xử lý hóa lý bao gồm: phương pháp hấp phụ, trao đổi ion, trích

ly, chưng cất, cô đặc, lọc ngược…

1.3.3.1 Phương pháp tuyển nổi

Tuyển nổi loại bỏ các tạp chất bẩn ra khỏi nước bằng cách tạo chochúng khả năng dễ nổi lên mặt nước Muốn vậy người ta cho vào nước chấttuyển nổi hoặc tác nhân tuyển nổi để thu hút và kéo các chất bẩn nổi lên mặtnước, sau đó loại hỗn hợp chất bẩn và chất tuyển nổi ra khỏi nước Khi tuyểnnổi người ta thường dùng các bọt khí nhỏ li ti phân tán và bão hòa trong nước.Những hạt chất bẩn chứa trong nước (dầu, sợi giấy, cellulozo, len …) sẽ dính

vào các bọt không khí và cùng các bọt không khí nổi lên mặt nước, rồi loạikhỏi nước Tuyển nổi là quá trình tách các hạt lơ lửng ra khỏi chất lỏng bằngcách sục vào chất lỏng dòng khí phân tán ở dạng bọt rất nhỏ, các hạt khôngthấm ướt sẽ dính vào bọt và cùng với bọt nổi lên trên bề mặt chất lỏng vàđược vớt ra ngoài.

Bọt khí có thể tạo ra bằng cách xục khí, bằng phản ứng hóa học và sinhhọc sinh ra

Các chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, xỉ tro…

1.3.3.3 Phương pháp trao đổi ion

Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắntrao đổi ion với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau.Các chất này gọi là các ion (chất trao đổi ion ), chúng hoàn toàn không tantrong nước

Các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là cáccation Những chất này mang tính chất axit Những chất có khả năng hút cácion âm gọi là anion và chúng mang tính kiềm Nếu như các ion nào đó traođổi cả cation và anion thì người ta gọi chúng là các ion lưỡng tính

Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hay hữu cơ có nguồn gốc tựnhiên hay tổng hợp nhân tạo Nhóm các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm cócác zeolite, kim loại khoáng chất, đất sét, fenspat, chất mica khác nhau,…

- Các chất chứa nhôm silicat loại: Na2O.Al2O3.nH2O.mH2O

- Các chất florua apatit (Ca5(PO4)3)F và hydroxyt apatit (Ca5(PO4)3)OH

- Các chất có nguồn gốc từ các chất vô cơ tổng hợp gồm silicagel,permutit (chất làm mềm nước),…

- Các chất trao đổi ion hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên gồm axit humiccủa đất (chất mùn) và than đá, chúng mang tính axit yếu

- Các chất trao đổi ion hữu cơ tổng hợp là các nhựa có bề mặt riêng lớn,chúng là những hợp chất cao phân tử Ví dụ, các chất trao đổi cation sunfuaRSO3H, trong đó H-ion trái dấu và SO3–ion nhận điện tử; hoặc cationcacboxylic: R-COOH; cation phenol: R-OH; cation photpho: R-PO3-H

1.3.3.4 Phương pháp tách bằng màng

Màng được định nghĩa là một vai trò ngăn cách giữa các pha khácnhau Nó có thể là chất rắn, hoặc một gel (chất keo) trương nở dung môi hoặcthậm chí cả một chất lỏng.Việc ứng dụng màng để tách các chất, phụ thuộcvào độ ẩm của các hợp chất đó qua màng

- Thẩm thấu ngược

Thẩm thấu là sự di chuyển tự phát của dung môi từ một dung dịchloãng vào một dung dịch đậm đặc qua màng bán thấm Ở tại một áp suất nhấtđịnh, sự cân bằng được thiết lập thì áp suất đó được gọi là áp suất thẩm thấu

Người ta cho rằng nếu như chiều dày của lớp phân tử nước bị hấp phụbằng hay lớn hơn nửa đường kính mao quản của màng thì dưới tác dụng của

áp suất chỉ có nước sạch đi qua; mặc dầu kích thước của nhiều ion nhỏ hơnkích thước của phân tử nước Các màng hydrat của các ion này đã cản trởkhông cho chúng đi qua mao quản của màng Kích thước lớp màng hydrat củacác ion khác nhau sẽ là khác nhau

- Siêu lọc

Giống như thẩm thấu ngược, quá trình siêu lọc cũng phụ thuộc vào ápsuất động lực và đòi hỏi màng cho phép một số cấu tử thấm qua và giữ lạimột số cấu tử khác Điều khác biệt ở chỗ siêu lọc thường sử dụng để táchdung dịch có khối lượng phân tử bột và có áp suất thẩm thấu nhỏ (ví dụ các vi

khuẩn, tinh bột, đất sét,…) Còn thẩm thấu ngược thường được sử dụng đểkhử các chất có khối lượng phân tử thấp và áp suất thẩm thấu cao.

- Thẩm tách và điện thẩm tách

Phép thẩm tách là quá trình phân tách các chất rắn bằng sử dụngkhuếch tán không bằng nhau qua màng.Tốc độ khuếch tán có liên quan đếngradien nồng độ qua màng

1.3.3.5 Phương pháp điện hóa học

Là phương pháp nhằm phá hủy tạp chất độc hại ở trong nước bằng cáchoxy hóa điện hóa trên cực anot hoặc dùng để phục hồi chất quý

Cơ sở của sự điện phân gồm hai quá trình: Oxy hóa ở anot và khử ởcatot Xử lý bằng phương pháp điện hóa rất thuận lợi đối với những loạinước thải có lưu lượng nhỏ và ô nhiễm chủ yếu do các chất hữu cơ và vô

cơ đậm đặc

1.3.4 Phương pháp xử lý sinh học

Thực chất của phương pháp này là dựa vào khả năng sống và hoạt độngcủa các vi sinh để phân hủy – oxy hóa các chất hữu cơ ở dạng keo và hòa tan

có trong nước thải

Những công trình xử lý sinh học được phân thành 2 nhóm:

- Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tựnhiên: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học… thường quá trình xử lý diễn rachậm

- Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiệnnhân tạo: bể lọc sinh học (bể Biophin), bể làm thoáng sinh học (bể aerotank),

… Do các điều kiện tạo nên bằng nhân tạo mà quá trình xử lý diễn ra nhanhhơn, cường độ mạnh hơn

Các quá trình xử lý sinh học chủ yếu được sử dụng để xử lý nước thải:

- Quá trình hiếu khí:

+ Tăng trưởng lơ lửng: quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, phân

+ Tăng trưởng lơ lửng: tăng trưởng lơ lửng khử nitrat

+ Tăng trưởng bám dính: tăng trưởng bám dính khử nitrat

- Quá trình kết hợp hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí:

+ Tăng trưởng lơ lửng: quá trình qua một hay nhiều bậc, mỗi quá trình

Trong trường hợp xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính thường đưa ra mộtphần bùn hoạt tính quay trở lại (bùn tuần hoàn) để tạo điều kiện cho quá trinhsinh học hiệu quả Phần bùn còn lại gọi là bùn dư, thường đưa tới bể nén bùn

để làm giảm thể tích trước khi đưa tới các công trình xử lý cặn bằng phươngpháp sinh học

Quá trình xử lý trong điều kiện nhân tạo không loại trừ triệt để các loại

vi khuẩn, nhất là vi trùng gây bệnh và truyền nhiễm Bởi vậy, sau giai đoạn

xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo cần thực hiện khử trùng nước thảitrước khi xả vào môi trường

Trong quá trình xử lý nước thải bằng bất cứ phương pháp nào cũng tạonên một lượng cặn đáng kể ( = 0.5 – 1 % tổng lượng nước thải) Nói chungcác loại cặn giữ lại ở trên các công trình xử lý nước thải đều có mùi hôi thốirất khó chịu (nhất là cặn tươi từ bể lắng 1) và nguy hiểm về mặt vệ sinh

Để giảm hàm lượng chất hữu cơ trong cặn và để đạt được các chỉ tiêu

vệ sinh thường sử dụng phương pháp xử lý sinh học kỵ khí trong các hố bùn(đối với các trạm xử lý nhỏ), sân phơi bùn, thiết bị sấy khô bằng cơ học, lọcchân không, lọc ép… (đối với trạm xử lý công suất vừa và lớn) Khi lượngcặn bã khá lớn có thể sử dụng thiết bị sấy nhiệt

1.4 Tổng quan về phương pháp keo tụ

1.4.1 Khái niệm về hệ keo

Hệ keo là hệ phân tán dị thể có kích thước hạt phân tán từ 10-7cm – 10-4

cm Tùy theo bản chất của keo và sự tương tác giữa các hạt phân tán với môitrường, người ta chia các hệ ra làm 2 loại: hệ keo ghét lưu và hệ keo ưa lưu

- Hệ keo ghét lưu: Hệ giữa các hạt phân tán và môi trường không có

sự tương tác với nhau Keo ghét lưu thường được tạo ra từ các hợp chất vô cơnhư Al(OH)3, Fe(OH)3 vì không có sự tương tác (hoặc sự tương tác là khôngđáng kể), không tạo thành lớp vỏ hydrat, không có sự đồng nhất giữa các hạtphân tán nên hệ keo ghét lưu kém bền, dễ xảy ra hiện tượng keo tụ

- Hệ keo ưa lưu: Hệ giữa các hạt phân tán và môi trường có sự tươngtác với nhau Keo ưa lưu thường được tạo ra từ các chất hữu cơ hoặc các chấtcao phân tử hữu cơ như gelatin, tinh bột, các chất protit Các hạt phân tán kếthợp với các phân tử dung môi tạo thành lớp vỏ hydrat bền vững Ở đây có sựđồng nhất tương đối giữa các hạt phân tán và môi trường nên hệ keo ưa lưu có

độ bền cao hơn nhiều so với hệ keo ghét lưu

Hệ keo có tính bền khi trạng thái phân tán của hệ được duy trì Nếu khảnăng phân tán của hạt bị giảm thì tính bền của hệ rất kém và sẽ xảy ra sự keo

tụ Khi đó các hạt sẽ hút nhau thành những hạt có kích thước lớn hơn và salắng do lực hấp dẫn

Trong nước các hạt keo tồn tại ở trạng thái lơ lửng, không nổi cũngkhông lắng do đó tương đối khó tách loại Vì kích thước nhỏ, tỷ số diện tích

bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hóa học bề mặt trở nên rấtquan trọng Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ

do lực hút VanderWaals giữa các hạt Lực này có thể dẫn đến sự liên kết giữacác hạt ngay khi khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm Sự va chạmxảy ra do chuyển động Brown và do tác động của sự xáo trộn Tuy nhiên,trong trường hợp phân tán keo, các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩytĩnh điện vì bề mặt các hạt tích điện cùng dấu, có thể là điện tích âm hoặc điệntích dương nhờ sự hấp phụ có chọn lọc các ion trong dung dịch Trạng thái lơlửng của các hạt keo được bền hóa nhờ lực đẩy tĩnh điện Do đó để phá tínhbền của hệ keo cần trung hòa điện tích bề mặt của chúng, quá trình này gọi làquá trình gây keo tụ Các hạt keo đã bị trung hòa điện tích có thể liên kết vớicác hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắngxuống, quá trình này gọi là quá trình tạo bông

1.4.2 Nguyên tắc gây keo tụ với các hệ keo

Các hạt cặn không tan hoặc hòa tan trong nước thải thường đa dạng về chủng loại và kích thước, có thể bao gồm các hạt cát, sét, mùn, vi sinh vật,

sản phẩm hữu cơ phân huỷ… Kích thước hạt có thể dao động từ vài micromet đến vài mm Bằng các phương pháp xử lý cơ học (lý học) chỉ có thể loại bỏ được những hạt kích thước lớn hơn 1 mm.

Với những hạt kích thước nhỏ hơn 1 mm, nếu dùng quá trình lắng tĩnhthì phải tốn thời gian rất dài và khó đạt hiệu quả xử lý cao, do đó cần phải ápdụng phương pháp xử lý hoá lý

Mục đích quá trình keo tụ tạo bông để tách các hạt cặn có kích thước0,001mm,các hạt có kích thước <= 0,001mm không thể tách loại bằng các quátrình lý học thông thường như lắng, lọc hoặc tuyển nổi Cơ chế của quá trìnhkeo tụ tạo bông gồm:

• Quá trình nén lớp điện tích kép, giảm thế điện động zeta nhờ ion tráidấu: khi bổ sung các ion trái dấu vào nước thải với nồng độ cao, các ion sẽchuyển dịch đến lớp khuyếch tán vào lớp điện tích kép và tăng điện tích tronglớp điện tích kép, giảm thế điện động zeta và giảm lực tĩnh điện

• Quá trình keo tụ do hấp phụ ion trái dấu trên bề mặt, trung hoà điệntích tạo ra điểm đẳng điện zeta bằng 0 Trong trường hợp này, quá trình hấpphụ chiếm ưu thế

• Cơ chế hấp phụ – tạo cầu nối: các polymer vô cơ hoặc hữu cơ có thểion hoá, nhờ cấu trúc mạch dài chúng tạo ra cầu nối giữa các hạt keo qua cácbước sau:

 - Phân tán polymer

 - Vận chuyển polymer đến bề mặt hạt

 - Hấp phụ polymer lên bề mặt hạt - Liên kết giữa các hạt đã hấp phụpolymer với nhau hoặc với các hạt khác

a) Nguyên tắc gây keo tụ với hệ keo ghét lưu

* Keo tụ keo ghét lưu bằng chất điện ly

Nguyên tắc: Muốn gây keo tụ keo ghét lưu người ta phải tăng lực ion

của dung dịch Lúc đó các ion cùng dấu với ion ở lớp khuếch tán bị hút bởi