nghiên cứu và đánh giá hiệu quả sử dụng phèn nhôm và pac với nồng độ phèn dưới 15% để xử lý nước sông vũng liêm cấp nước sinh hoạt cho hộ dân xã trung thành tây

Keo tụ và tạo bông là một quy trình trong xử lý nước, quy trình này sử dụng hóa chất để tách các chất ô nhiễm trong nước thành bùn và sau đó lắng xuống.. Các chất này sẽ trung hoà các đi

Trang 1

TÓM TẮT KHÓA LUẬN (TIẾNG VIỆT)

Xử lý nước bằng phương pháp keo tụ là cho vào trong nước các chất keo tụ (coagulant) Keo tụ và tạo bông là một quy trình trong xử lý nước, quy trình này sử dụng hóa chất để tách các chất ô nhiễm trong nước thành bùn và sau đó lắng xuống Các chất này sẽ trung hoà các điện tích của các hạt keo hoà tan trong nước, ngăn cản sự chuyển động hỗn loạn của các ion giúp cho việc liên kết tạo bông keo tụ thuận lợi trong một số trường hợp trong nước có chứa nhiều: Chất rắng lơ lửng, các hạt keo, chất hữu cơ, tảo, vi khuẩn, vi sinh vật Thì cần đến quá trình xử lý có keo tụ tạo bông Quá trình keo tụ tạo bông là công nghệ loại bỏ các chất ô nhiễm nhờ quá trình làm giảm điện tích Zeta trên bề mặt hạt keo trong nước Trong nghiên cứu này, em sử dụng hóa chất keo tụ là phèn Nhôm và PAC để

xử lý nước sông Vũng liêm cấp nước cho hộ dân xã Trung Thành Tây với nồng độ phèn cho trước là 2, 5, 7, 10, 12% Xử lý độ đục, độ màu, TSS của nước sông đạt hiệu quả xử

lý cao > 80% sử dụng cho sinh hoạt trên mô hình thí nghiệm Jartest

Từ khóa: Jartest, Độ màu, Độ đục, TSS

TÓM TẮT KHÓA LUẬN (TIẾNG ANH)

Coagulant treatment is applied in the water Flocculation and flocculation are a process in water treatment that uses chemicals to separate pollutants into water and then settle down These substances neutralize the charges of colloidal particles dissolved in water, preventing the chaotic motion of the ions, which facilitates the coagulating of coagulants

in some cases in water containing more: Suspensions, colloidal particles, organic matter, algae, bacteria, microorganisms It is necessary to have a process that has cotton coagulation The process of cotton flocculation is a technology that removes pollutants by reducing the Zeta charge on the surface of the colloidal particles in water In this research,

I used aluminum oxide and PAC to treat Vung Liem River water supply to households in Trung Thanh Tay commune with the alum level of 2, 5, 7, 10, 12% Treating turbidity, color, TSS of river water has high treatment efficiency > 80% used for living on Jartest experimental model

Key words: Jartest, Color, Turbidity, TSS

Trang 2

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

TP.Hồ Chí Minh, Ngày 19 Tháng 12 Năm 2017

Trang 3

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

TP.Hồ Chí Minh, Ngày 19 Tháng 12 Năm 2017

Trang 4

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN iii

TÓM TẮT KHÓA LUẬN ( TIẾNG VIỆT) iii

TÓM TẮT KHÓA LUẬN ( TIẾNG ANH) iii

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN iii

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU x

DANH MỤC HÌNH ẢNH xii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ivv

MỞ ĐẦU ivvi

1 Đặt vấn đề xvi

2 Mục tiêu nghiên cứu xvivii

3 Nội dung nghiên cứu xviii

4 Phương pháp nghiên cứu xviii

5 Đối tượng và giới hạn nghiên cứu xviii

6 Đóng góp khoa học, kinh tế và xã hội của nghiên cứu xviiii

7 Tính mới của nghiên cứu xviviii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC SÔNG VŨNG LIÊM VÀ ĐIỀU KIỆN KINH TẾ XÃ HỘI XÃ TRUNG THÀNH TÂY 1

1.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC SÔNG VŨNG LIÊM 1

1.2 ĐIỀU KIỆN KINH TẾ XÃ HỘI XÃ TRUNG THÀNH TÂY 3

1.2.1 Vị trí địa lý 3

1.2.2 Đặc điểm khí hậu 4

1.2.3 Đặc điểm thủy văn 4

1.2.4 Điều kiện về kinh tế xã hội 5

a Nông nghiệp 5

b Công nghiệp 5

Trang 5

c Y tế 5

d Giáo dục 5

e Văn hóa du lịch 5

f Dân số 6

1.3 NGUỒN NƯỚC CẤP CHO CÁC HỘ DÂN VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN NƯỚC ĐẾN XÃ TRUNG THÀNH TÂY 6

1.3.1 Trữ lượng và tình hình cấp nước cho các hộ dân xã Trung Thành Tây 6

a Trữ lượng cấp nước cho các hộ dân 6

b Tình hình cấp nước cho các hộ dân 7

1.3.2 Ảnh hưởng của nguồn nước đến hộ dân xã Trung Thành Tây 8

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH KEO TỤ VÀ CÁC CHẤT KEO TỤ TRONG XỬ LÝ NƯỚC CẤP 10

2.1 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH KEO TỤ 10

2.1.1 Khái niệm 10

2.1.2 Giới thiệu chung 10

a Mục tiêu keo tụ 12

b Yêu cầu keo tụ 12

c Nguyên tắc keo tụ 12

d Chất phân tán trong môi trường nước 13

e Hệ keo, cấu tạo và tính chất 13

f Sự cần thiết của các chất keo tụ 14

2.1.3 Phương pháp keo tụ 15

2.2 CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH KEO TỤ 16

2.2.1 Cơ chế trung hoà điện tích 18

2.2.2 Cơ chế tạo cầu nối 18

2.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH KEO TỤ 19

2.3.1 pH 19

Trang 6

2.3.2 Liều lượng chất keo tụ 20

2.3.3 Độ đục ban đầu 20

2.3.4 Chất hữu cơ: 20

2.3.5 Anion, cation trong nước 20

2.3.6 Thế năng zeta của hệ 20

2.3.7 Nhiệt độ của nước 21

2.3.8 Hiệu ứng khuấy 21

2.4 CÁC HÓA CHẤT KEO TỤ 21

2.4.1 Phèn nhôm sunfat (Al2(SO4)3.18H2O) 21

2.4.2 Hóa chất PAC [Al2(OH)nCl6.nxH2O]m 23

2.4.3 Hóa chất phèn Sắt (Fe2(SO4)3.nH2O) 26

2.5 CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VỀ KEO TỤ TẠO BÔNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC 27

2.5.1 Các nghiên cứu trong nước 27

2.5.2 Nghiên cứu ngoài nước 29

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 32

3.1 TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

3.2 MÔ HÌNH VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 33

3.2.1 Mô hình thí nghiệm 33

3.2.2 Vật liệu nghiên cứu 34

a Hóa chất 34

b Cách pha axit H2SO4 0.1M 34

c Cách pha NaoH 0.1M 34

d Cách pha phèn 34

e Dụng cụ và thiết bị 34

3.2.3 Phương pháp vận hành 36

a Mục đích 36

Trang 7

b Mô tả thí nghiệm 36

3.2.4 Vị trí và tần suất lấy mẫu 36

3.2.5 Kiểm soát các yếu tố trong quá trình vận hành 38

a pH 38

b Máy đo độ màu, độ đục và TSS 38

c Máy khuấy Jartest 40

d Cân phân tích 41

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42

4.1 KẾT QUẢ VẬN HÀNH THÍ NGHIỆM VỚI NỒNG ĐỘ PHÈN NHÔM VÀ PAC 42

4.1.1 Kết quả vận hành thí nghiệm với nồng độ phèn Nhôm và PAC 2% 42

a Thí nghiệm với nồng độ phèn Nhôm 2% 42

b Thí nghiệm với nồng độ phèn PAC 2% 48

4.2 SO SÁNH KẾT QUẢ PHÈN NHÔM VÀ PAC 110

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 112

Trang 8

TÀI LIỆU THAM KHẢO 113 PHỤ LỤC 117

Trang 9

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Các thông số của nước sông Vũng Liêm 1

Bảng 1.2 Thành phần các chất gây nhiễm nước bề mặt 8

Bảng 2.1 Liều lượng phèn nhôm để xử lý nước đục lấy theo TCXD – 33 :1985 22

Bảng 4.1 Kết quả phân tích độ màu, độ đục, TSS cho từng giá trị pH 43

Bảng 4.2 Kết quả xác định hàm lượng phèn Nhôm 2% tối ưu 45

Bảng 4.3 Kết quả phân tích độ đục, độ màu, TSS cho từng giá trị pH 49

Bảng 4.8 Kết quả xác định hàm lượng phèn PAC 5% tối ưu 62

Trang 10

Bảng 4.21 Đánh giá hiệu quả giữa phèn Nhôm và PAC 111

Trang 11

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Vị trí xã Trung Thành Tây 4

Hình 2.1 Hạt keo mang điện tích 10

Hình 2.2 Quá trình keo tụ trong xử lý nước 11

Hình 2.3 Mối quan hệ điện tích của hạt keo 17

Hình 2.4 Hấp phụ ban đầu ở liều lượng polymer tối ưu 18

Hình 2.5 Hình thành bông cặn 18

Hình 2.6 Hấp phụ lần 2 của polymer 18

Hình 2.7 Khi liều lượng polymer dư 19

Hình 2.8 Vỡ bông cặn 19

Hình 2.9 Phèn nhôm sunphat (Al2(SO4)3.18H2O) 21

Hình 2.10 Hóa chất PAC 23

Hình 2.11 Hóa chất keo tụ phèn sắt 25

Hình 2.12 Phèn Nhôm 28

Hình 2.13 Phèn PAC 28

Hình 3.1 Sơ đồ thực hiện 32

Hình 3.2 Mô hình thí nghiệm Jartest 33

Hình 3.3 Axit gây bỏng 35

Hình 3.4 Dụng cụ đo pH 38

Hình 3.5 Máy so màu đo các chỉ tiêu nước AL450 - Aquatylic 39

Hình 3.6 Máy khuấy Jartest 40

Trang 12

Hình 3.7 Cân phân tích 41

Hình 4.1 Xác định pH tối ưu (phèn Nhôm 2%) 44

Hình 4.2 Hiệu quả xử lý độ màu, độ đục, TSS đầu vào, đầu ra 46

Hình 4.3 Hiệu suất xử lý độ màu, độ đục, TSS đầu vào, đầu ra 47

Hình 4.4 Xác định pH tối ưu (PAC 2%) 50

Hình 4.16 Xác định pH tối ưu ( PAC 7%) 77

Trang 13

Hình 4.25 Xác định pH tối ưu ( Nhôm 12%) 98

Trang 14

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

TSS Turbidity & Suspendid Solids : Tổng chất rắn lơ lửng

SS Suspended Solid : Cặn lơ lững

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

PAC Poly Aluminium Chloride

COD Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học

BOD Biochemical oxygen Demand- nhu cầu oxy sinh hoá

Trang 15

MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Nước sạch là một nhu cầu cơ bản trong cuộc sống hằng ngày của mọi người, đang trở thành đòi hỏi bức bách trong việc bảo vệ sức khỏe và cải thiện điều kiện sinh hoạt cho nhân dân, cũng như trong sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước Đặc biệt là nước sạch, mội yếu tố rất quan trọng vì chiếm đến 70% trọng lượng cơ thể con người

Ở nhiều vùng nông thôn do điều kiện kinh tế thấp, nhiều hộ gia đình ở nông thôn vẫn sử dụng nước sông, ao hồ kênh rạch để phục vụ sinh hoạt hàng ngày mà chưa được xử lý Việc sử dụng nguồn nước không đảm bảo đã dẫn đến nhiều hệ lụy về sức khỏe con người Theo thống kê, khoảng 90% dân cư Việt Nam bị nhiễm các loại giun, sán đường tiêu hóa Các bệnh tiêu chảy, hội chứng lỵ, lỵ trực khuẩn là 3 trong số 10 bệnh có tỷ lệ mắc cao nhất, trong đó tiêu chảy là bệnh đứng thứ 6 trong các bệnh có tỷ lệ tử vong lớn nhất Điều đáng nói, số người mắc các bệnh này tập trung phần lớn ở khu vực nông thôn

Có thể nêu lên một vài nguyên nhân thiếu nước sạch hiện nay, tuy Việt Nam có trữ lượng nước dồi dào, lượng mưa khá cao, hệ thống sông ngồi kênh mương dày đặc nhưng lượng nước phân phối không đều theo không gian và thời gian Việc sử dùng ngày càng nhiều nước cho nông nghiệp và công nghiệp, dân số tăng nhanh làm tăng nhu cầu sử dụng nguồn nước, nguyên nhân thứ hai là một số nguồn nước hiện nay đang dần bị ô nhiễm bởi sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt làm cho chất lượng nước ngày càng xấu hơn Chính vì thế để đảm bảo đủ nước cho sử dụng và đạt chất lượng cần có công tác xử

lý nước được đẩy mạnh và đầu tư đúng đắn

Keo tụ là quá trình rất quan trọng trong dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp nói riêng

và nước ô nhiễm nói chung, quá trình keo tụ giúp loại bỏ các hạt lơ lửng do đó làm độ đục, độ màu, SS của nước giảm đi, hiện nay các hóa chất keo tụ sử dụng phổ biến là phèn Nhôm, PAC, phèn Sắt, và dư lượng của các hóa chất này là nguy cơ tiềm ẩn đến sức khỏe của con người Để giảm bớt lượng hóa chất hiện diện trong nước sử dụng hằng

ngày, đề tài ‘‘ PAC với nồng

ộ phèn ưới 15% ể ướ ướ sinh hoạ ộ Tây.” Với mục tiêu tìm ra loại phèn thích hợp ở từng nồng độ cũng như

pH tối ưu, liều lượng tối ưu nhất nhằm cấp nước sạch đạt chất lượng sinh hoạt đảm bảo sức khỏe cho người dân thuộc xã Trung Thành Tây thuộc huyện Vũng Liêm bằng thí nghiệm Jartest với phèn Nhôm và PAC ở các nồng độ khác nhau

Trang 16

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu và đánh giá được khả năng xử lý và hiệu quả khử màu, độ đục và chất rắn lơ lửng của quá trình keo tụ tạo bông bằng thí nghiệm Jartest ở các nồng độ 2, 5, 7, 10, 12% với hóa chất là phèn Nhôm và PAC

Đánh giá hiệu quả sử dụng khả thi giữa hai loại hóa chất trên khi xử lý nước cấp cho hộ dân ở xã Trung Thành Tây

3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Nội dung 1: Tổng quan về nước sông Vũng Liêm và điều kiện kinh tế xã hội xã Trung

Thành Tây

Nội dung 2: Tổng quan về quá trình keo tụ và các chất keo tụ trong xử lý nước cấp

Nội dung 3: Tiến hành thí nghiệm Jartest ở các nồng độ 2, 5, 7, 10 và 12% với hóa chất là

phèn Nhôm và PAC

Nội dung 4: Đánh giá khả năng sử dụng và so sánh hiệu quả giữa phèn Nhôm và PAC ở

các nồng độ trên

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phương pháp thu thập tài liệu: Thu thập các tài liệu về tính chất, thành phần nước sông, các phương pháp xử lý nước cấp cho hộ dân

Các chỉ tiêu nước như pH, TSS, độ đục, độ màu bằng các phương pháp:

5 ĐỐI TƯỢNG VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu: Xử lý độ đục, độ màu và chất rắn lơ lững của nước sông Vũng

Liêm bằng phương pháp keo tụ tạo bông trên mô hình Jartest

Giới hạn đề tài: Đề tài nghiên cứu xử lý nước sông Vũng Liêm dùng phèn Nhôm và

PAC với nồng độ phèn là 2, 5, 7, 10, 12% Và đánh giá, so sánh hiệu quả sử dụng phèn để cấp nước sạch sinh hoạt cho hộ dân xã Trung Thành Tây, được thực hiện tại phòng thí nghiệm ĐH Tài Nguyên Và Môi Trường TP HỒ CHÍ MINH trong thời gian từ tháng 8 đến tháng 12 dương lịch năm 2017

Trang 17

6 ĐÓNG GÓP KHOA HỌC, KINH TẾ VÀ XÃ HỘI CỦA NGHIÊN CỨU

Đề tài này nhằm đáp ứng điều kiện thực tế góp phần đáp ứng yêu cầu xử lý nước cấp sinh hoạt cho hộ dân nông thôn ở hộ dân xã Trung Thành Tây và các hộ dân nông thôn ở vùng sâu chưa có được nguồn nước sạch nói chung

Tiếp nối các nghiên cứu trong và ngoài nước từ những năm trước với phèn Nhôm hoặc PAC, từng loại nước sẽ có tính chất riêng biệt mà cho ra pH cũng như liều lượng phèn keo tụ khác nhhau, có loại nước cần liều lượng keo tụ cao mới hiệu suất cao nhưng có loại nước thì ngược lại Nghiên cứu nhằm góp phần làm rõ thêm khả năng keo tụ cũng như hiệu quả của phèn Nhôm và PAC từng nồng độ riêng biệt mà các nghiên cứu trước thông thường chỉ dùng một loại phèn để thực nghiệm

7 TÍNH MỚI CỦA NGHIÊN CỨU

Xác định được chính xác liều lượng phèn thích hợp ở mỗi nồng độ phèn khác nhau vì thế dẫn đến giảm được việc tốn kém thời gian và chi mong muốn, chính vì thế đề tài này được tiến hành đến đáp ứng được những tiêu chí trên và góp phần làm giảm chi phí cũng như biết được hiệu quả nghiên cứu cũng như khả năng xử lý riêng biệt của từng loại phèn với mỗi nồng độ khác nhau, từ đó ta tìm được pH tối ưu ở mỗi nồng độ và liều lượng tối giảm được lượng phèn dư khi tiến hành keo tụ sẽ sinh ra loại chất rắn thứ cấp

Trang 18

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC SÔNG VŨNG LIÊM VÀ ĐIỀU KIỆN

KINH TẾ XÃ HỘI XÃ TRUNG THÀNH TÂY

1.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC SÔNG VŨNG LIÊM

Theo kết quả quan trắc chất lượng nước mặt theo mùa mưa (tháng 9) của Sở Tài Nguyên Môi Trường tỉnh Vĩnh Long có các thông số ô nhiễm cụ thể như sau:

Bảng 1.3 Các thông số của nước sông Vũng Liêm

Trang 19

 Thông số TSS: (Turbidity & Suspendid Solids : Tổng chất rắn lơ lửng)

Phần lớn GTTB vượt giá trị giới hạn của QCVN 08:2008/BTNMT, loại A2 từ 1,13 đến 3 lần tại hầu hết các tuyến sông, rạch và dao động từ 16,43 – 90 mg/l Trong mùa khô, 6/11 tuyến sông, rạch có GTTB thông số TSS đạt quy chuẩn cho phép và thấp hơn so với tháng 6 và mùa mưa Trong mùa mưa, GTTB thông số TSS tại các tuyến sông, rạch đều vượt quy chuẩn cho phép từ 1,5 đến 3 lần và có mức độ ô nhiễm cao hơn sovới các đợt quan trắc còn lại

 Thông số Amoni:

Thông số Amoni có GTTB vượt giá trị giới hạn của QCVN 08:2008/BTNMT, loại A2 từ 1,2 đến 4,8 lần tại tất cả các tuyến sông, rạch và dao động từ 0,24 – 0,96 mg/l Trong tháng 6, hầu hết các tuyến sông, rạch có mức độ ô nhiễm thông số Amoni cao hơn so với các đợt quan trắc còn lại

 Thông số Nitrit:

Thông số Nitrit có GTTB vượt giátrị giới hạn của QCVN 08:2008/BTNMT, loại A2 từ 1,05 đến 2,1 lần tại hầu hết các tuyến sông, rạch và dao động từ 0,017 - 0,042 mg/l Trong mùa mưa, GTTB của thông số Nitrit cao hơn so với mùa khô và vượt quy chuẩn tại tất cả các tuyến sông, rạch

Trang 20

 Thông số COD:

Thông số COD, ngoại trừ tuyến sông Lộc Hòa, sông Vũng Liêm vào mùa mưa; các tuyến sông, rạch còn lại đều có GTTB thông số COD tại các đợt quan trắc đạt giá trị giới hạn của QCVN 08:2008/BTNMT, loại A2 và dao động từ 3,25 đến 16,2 mg/l Trong mùa khô, GTTB thông số COD đều đạt quy chuẩn cho phép trên tất cả các tuyến sông

 Thông số BOD 5 :

Thông số BOD5, GTTB daođộng từ 1,39 – 7,5 mg/l 08/11 tuyến sông, rạch đạt giá trị giới hạn của QCVN08:2008/BTNMT, loại A2 Sông Vũng Liêm vào mùa mưa có GTTB vượt nhẹ (từ 1,17 đến 1,25lần) so với QCVN

 Thông số Arsen:

Thông số Arsen, GTTB dao động từ 0,003 – 0,104 mg/l

Độ màu:

Thông số Độ màu, GTTB dao động từ 16,5– 486 Pt – Co

1.2 ĐIỀU KIỆN KINH TẾ XÃ HỘI XÃ TRUNG THÀNH TÂY

1.2.1 Vị trí địa lý

Trung Thành Tây là một xã thuộc huyện Vũng Liêm, tỉnh Vĩnh Long, Việt Nam

Vũng Liêm là một huyện ở phía đông tỉnh Vĩnh Long (Việt Nam)

Huyện ở phía Đông Nam của tỉnh Vĩnh Long Địa hình đồng bằng duyên hải Có sông Cổ Chiên, Mang Thít và rạch Bưng Trường, Vũng Liêm chảy qua

Bắc giáp sông Mang Thít, ngăn cách với huyện Mang Thít và huyện Tam Bình

Nam giáp huyện Càng Long của tỉnh Trà Vinh

Trang 21

Tây giáp huyện Trà Ôn cùng tỉnh

Đông giáp sông Cổ Chiên, ngăn cách với tỉnh Bến Tre

Hình 1.2 Vị trí xã Trung Thành Tây

1.2.2 Đặc điểm khí hậu

Vũng Liêm có đặc điểm cũng như toàn tỉnh Vĩnh Long, nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, quanh năm nóng, ẩm, có chế độ nhiệt tương đối cao và bức xạ dồi dào, với các đặc trung như sau:

Nhiệt độ bình quân trong năm biến động từ 27,3 - 28,7 0C, vào mùa khô đặc biệt tháng 4,

5, nhiệt của toàn tỉnh lên cao 35,5 – 38 0C;

Bức xạ trên địa bàn huyện tương đối cao, bình quân số giờ nắng trong một ngày là 7,5 giờ Bức xạ quang hợp hàng năm đạt 79.600 cal/m2 Thời gian chiếu sáng bình quân năm đạt 2.550 - 2.700 giờ/năm

Độ ẩm không khí bình quân 81-85%, tháng có độ ẩm không khí cao nhất là 88% (vào tháng 9)

Lượng mưa: Số ngày mưa bình quân trong năm là 100 - 115 ngày với lượng mưa trung bình đạt 1.550 - 1.650 mm/năm

1.2.3 Đặc điểm thủy văn

Vũng Liêm có đặt điểm cũng như toàn tỉnh Vĩnh Long chịu ảnh hưởng chế độ bán nhật triều không đều của biển Đông thông qua các sông lớn là sông Cổ Chiên và sông Măng Thít, có đặc tính địa hình rất nhạy cảm với chế độ nước trên sông, rạch, trong ngày có 2

Trang 22

con nước lớn, ròng, trong tháng thì có 2 con nước rong vào những ngày đầu và giữa của tháng âm lịch Hệ kinh trục phân bố khá đều trên toàn huyện với mật độ bình quân trên 13,7 m/ha

Trong khi đó mật độ kinh mương nội đồng trung bình 20 m/ha và phân bố không đều Nước ngọt hầu như quanh năm (chỉ nhiễm mặn nhẹ diễn ra vài ngày trong năm ở các xã ven sông Cổ Chiên), tạo thuận lợi cho tưới tiêu trong nông nghiệp, giao thông thuỷ, phục

vụ cho sản xuất và sinh hoạt

1.2.4 Điều kiện về kinh tế xã hội

a Nông

Địa hình Vũng Liêm thuộc đồng bằng duyên hải Điều kiện thuận lợi phát triển nền kinh

tế nông nghiệp Đồng thời Vũng Liêm là vùng sản xuất nhiều lúa gạo phẩm chất cao

và gạo đặc sản

Huyện được xem là vùng sản xuất nhiều lúa gạo phẩm chất cao và gạo đặc sản Huyện có

2 xã cù lao chuyên trồng cây ăn quả với nhiều loại trái cây đặc sản như: sầu riêng, bòn bon, măng cụt…

e ă hóa du ị

Ngành giáo dục huyện Vũng Liêm cũng được chú trọng phát triển về quy mô trường lớp

và chất lượng giáo dục Trung tâm dạy nghề huyện được thành lập từ năm 2002 Trung tâm thường xuyên mở các lớp đào tạo ngắn hạn gồm: may công nghiệp, cơ khí (hàn,

Trang 23

tiện), sửa chữa xe gắn máy, điện công nghiệp - dân dụng, thi lấy giấy phép lái xe mô tô hạng A1 và dạy nghề lao động nông thôn

Vũng Liêm cũng là nơi đầu tiên nổ ra Nam Kỳ Khởi Nghĩa ở Vĩnh Long, đồng thời đây cũng là quê hương của cố Thủ tướng Võ Văn Kiệt Vũng Liêm được thiên nhiên ưu đãi đất đai trù phú, cảnh quan sông nước, có 2 xã cù lao là Thanh Bình và Quới Thiện rất thích hợp cho phát triển du lịch sinh thái Ngoài ra, huyện cũng có một số di tích văn hóa, lịch sử đáng để tham quan như: chùa Hạnh Phúc Tăng, đền Chu Văn Tiếp, đình Bình Phụng, tượng đài Đốc binh Lê Cẩn - Nguyễn Giao tại ngã ba An Nhơn, bia Nam Kỳ khởi nghĩa tại xã Thanh Bình

1.3.1 Trữ lượng và tình hình cấp nước cho các hộ dân xã Trung Thành Tây

a Trữ ượng c p ước cho các hộ dân

Nguồn nước mặt:

Nguồn nước mặt cung cấp chính cho toàn huyện chủ yếu từ Sông Cổ Chiên thông qua hệ thống các sông nhỏ như sông Vũng Liêm và hệ thống kinh rạch nội đồng cung cấp nước cho toàn bộ đất canh tác và sinh hoạt của huyện Chất lượng nguồn nước được đánh giá như sau:

 Lượng nước mùa kiệt trên sông đủ thỏa mãn cho nhu cầu tưới của cây trồng và sinh hoạt và khả năng tải nước cực đại sông Tiền, sông Cổ Chiên lên tới 12.000 – 19.000m3/s (có chiều rộng từ 800 - 2000m và độ sâu từ 20 – 40m)

 Sông Măng Thít có chiều rộng trung bình 110-150m, chiều sâu từ 8-14m, có lưu lượng cực đại và bình quân chảy ra, vào tại 2 cửa: phía Cổ Chiên 1.500 – 1.650m3/s (bình quân 949 - 994m3/s); phía Sông Hậu 525 - 650m3/s (bình quân 310 - 435m3/s)

 Chất lượng nguồn nước có độ pH từ 6,8 – 7,0 Riêng mùa lũ, nguồn nước có lượng phù sa từ 200 – 450 g/m3, qua đó làm tăng độ phì nhiêu đất đai và tăng thêm nguồn lợi thuỷ sản từ tự nhiên trên địa bàn của huyện

Trang 24

Nguồn nước dưới đất:

 Nước dưới đất của toàn tỉnh nói chung và của huyện Vũng Liêm nói riêng là khá phong phú, song việc khoanh định phạm vi phân bố và xác định trữ lượng, chất lượng nước để sử dụng cho mục đích sinh hoạt thì hạn chế

 Trong những năm gần đây nước dưới đất được khai thác khá nhiều, chủ yếu là quy

mô nhỏ và tầng khai thác là các tầng nước nông và đây là nguồn nước cấp cho sinh hoạt của nhiều hộ dân trong huyện Nhìn chung, nước dưới đất tầng nông có độ cứng hơi cao, có canxi carbonate và bị nhiễm mặn, ở một vài khu vực hàm lượng sắt và Asen khá cao Do khai thác khá nhiều nên phần lớn nguồn nước dưới đất tầng nông có chất lượng khá tốt nhưng đã và đang bị ô nhiễm các thành phần dinh dưỡng, chất hữu cơ

b Tình hình c p ước cho các hộ dân

Hình 1.3 Người dân sử dụng trực tiếp nước sinh hoạt

Các hộ dân xã Trung Thành Tây chủ yếu lấy nước từ sông Vũng liêm để bơm lên dùng cho sinh hoạt hằng ngày và được trữ lại vào các lu, chậu hay bể chứa nước của mỗi nhà tùy điều kiện, đa phần các hộ dân ở đây hầu hết dùng phèn mua ở chợ để lóng phèn xong rồi dùng trực tiếp cho sinh hoạt, chỉ một phần ít hộ dân được nước máy về nhà do điều kiện còn nhiều khó khăn nên đa phần chưa được vào nước máy của nhà nước để về nhà

sử dụng

Trang 25

1.3.2 Ảnh hưởng của nguồn nước đến hộ dân xã Trung Thành Tây

Tình hình thời tiết ngày càng nắng nóng kèm theo việc khan hiếm nguồn nước dẫn đến nguồn nước đang là vấn đề quan tâm hàng đầu của người dân để có nước cho việc sinh hoạt hằng ngày

Nhiều hộ dân không quan tâm đến chất lượng nước sạch cứ việc lấy nước từ các kênh, gạch trước nhà để lấy lên sinh hoạt mặc dù có nhiều nguồn xã thải từ các hộ chăn nuôi gần đó, vì nếu không dùng nước như vậy thì sẽ không có nước mà sử dụng Chính vì vậy nguồn nước chưa đạt chất lượng làm ảnh hưởng đến sức khỏe trực tiếp của người dân sống tại xã Trung Thành Tây

Do sự kết hợp từ các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên đặc trưng của nước là:

Bảng 1.4 Thành phần các chất gây nhiễm nước bề mặt

- Chất thải sinh hoạt hữu cơ

- Cao phân tử hữu cơ

- Các ion K+, Na+, Ca2+,

NH4+, SO42-, Cl-, PO4,…

3 Các chất khí CO2, O2,

N2, CH4, H2S,

- Các chất hữu cơ

- Các chất mùn

(Nguồn: Hoàng văn Huệ, Công nghệ môi trường, nhà xuất bản Xây Dựng Hà Nội, 2004)

- Nước bề mặt là nguồn nước tự nhiên gần gũi với con người nhất cũng chính vì vậy mà nước bề mặt cũng là nguồn nước dễ bị ô nhiễm nhất Ngày càng hiếm có nguồn nước

bề mặt nào đáp ứng tối thiểu nguồn nước sinh hoạt mà không cần xử lý trước khi đưa vào sử dụng

- Do hàm lượng cao của các chất có hại cho sức khỏe và các vi sinh vật gây hại cho con người trong nước bề mặt phải giám định chất lượng nguồn nước, kiểm tra các thành phần hóa học, hóa lý, sinh học và nhất thiết phải được khử trùng nếu như đưa vào nước cấp sinh hoạt

Trang 26

- Đối với nước sông thì chất lượng nước phụ thuộc vào các yếu tố xung quanh như: độ phát triển công nghiệp, dân số trong khu vực, hiệu quả của công tác quản lý các dòng thải vào sông

- Ngoài ra chất lượng nước sông còn phụ thuộc vào điều kiện thủy văn, tốc độ dòng chảy, thời gian lưu và thời tiết trong khu vực

- Độ đục: Nước nguyên chất là một môi trường trong suốt và có khả năng truyền ánh sáng tốt, nhưng trong nước có các tạp chất huyền phù, cặn rắn lơ lững, các vi sinh vật

và cả các hóa chất hòa tan thì khả năng truyền ánh sáng của nước giảm đi Dựa trên nguyên tắc đó người ta xác định độ đục của nước, có nhiều đơn vị đo độ đục như: mg SiO2/L, NTU, FTU Theo như tiêu chuẩn Việt Nam, độ đục được xác định bằng chiều sâu lớp nước thấy được gọi là độ trong

- Độ màu: độ màu của nước bị gây ra bởi các tạp chất hữu cơ, các hợp chất sắt và

mangan không hòa tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ra màu vàng

còn các loại thủy sinh gây ra nước có màu xanh lá cây

Tuy nhiên, nước sông hồ vẫn thường xuyên xảy ra quá trình tự làm sạch như quá trình lắng các chất huyền phù trong thời gian lưu, quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ, quá trình bốc hơi

Trang 27

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH KEO TỤ VÀ CÁC CHẤT

KEO TỤ TRONG XỬ LÝ NƯỚC CẤP

2.1 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH KEO TỤ

2.1.1 Khái niệm

Các chất keo tụ thường được dùng để phá vỡ độ bền của hệ keo, loại bỏ huyền phù hổ trợ đắc lực cho quá trình xử lý nước bằng phương pháp lắng lọc

 Khái niệm hiện tượng keo tụ:

Keo tụ là hiện tượng làm mất đi sự ổn định của các hệ huyền phù dạng keo “ ổn định”

Để cuối cùng tạo ra các cụm hạt khi có sự tiếp xúc giữa các hạt Nói cách khác keo tụ là phương cách làm biến mất hoặc làm giảm điện tích bề mặt của hệ keo

 Một khái niệm khác:

Keo tụ (coagulation): là hiện tượng các hạt keo nhỏ tập hợp lại với nhau tạo thành các hạt lớn hơn dễ lắng Có nhiều cơ chế khác nhau dẫn đến hiện tượng keo tụ nhưng có thể chia làm hai giai đoạn chính là khử tính bền của hệ keo và tạo ra liên kết giữa chúng Để khử tính bền của hệ keo người ta quy về bốn cơ chế sau :

 Nén ép làm giảm độ giày lớp điện tích kép

 Hấp phụ và trung hòa điện tích

 Lôi cuốn, quét cùng với chất kết tủa

 Hấp phụ và tạo cầu liên kết giữa các hạt keo

2.1.2 Giới thiệu chung

Trong quá trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt rắn huyền phù có kích thước lớn ( 10-2

) còn các hạt nhỏ hơn ở dạng keo không thể lắng được Ta có thể tăng kích cở các hạt nhờ tác dụng tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết vào các tập hợp hạt để có thể lắng được Muốn vậy, trước hết cần trung hòa điện tích của chúng, tiếp đến là liên kết chúng lại với nhau

- 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 những hạt rất nhỏ biến thành những hạt lớn lắng xuống

- Thông thường quá trình keo tụ tạo bông xảy ra hai giai đoạn:

- Bản thân chất keo tụ phát sinh thủy phân, quá trình hình thành dung dịch keo, và ngưng tụ

- Trung hòa hấp phụ lọc các tạp chất trong nước

Kết quả của quá trình trên là hình thành các hạt lớn lắng xuống

Những hạt rắn lơ lững mang điện tích âm trong nước (keo sét, protein, ) sẽ hút các ion dương tạo ra hai lớp điện tích dương bên trong và bên ngoài Lớp ion dương bên ngoài

Trang 28

liên kết lỏng lẻo nên cĩ thể dễ dàng bị trượt ra Như vậy điện tích âm của hạt bị giảm xuống Thế điện động hay thế zeta bị giảm xuống

Hình 2.14 Hạt keo mang điện tích

Mục tiêu đề ra là giảm thế zeta, tức là giảm chiều cao của hàng rào năng lượng đến giá trị giới hạn, sao cho các hạt rắn không đẩy lẫn nhau bằng cách cho thêm vào các ion có điện tích dương để phá vỡ sự ổn định của trang thái keo của các hạt nhờ trung hoà điện tích Khả năng dính kết tạo bông keo tụ tăng lên khi điện tích của hạt giảm xuống và keo tụ tốt nhất khi điện tích của hạt bằng không Chính vì vậy lực tác dụng lẫn nhau giữa các hạt mang điện tích khác nhau giữ vai trò chủ yếu trong keo tụ Lực hút phân tử tăng nhanh khi giảm khoảng cách giữa các hạt bằng các tạo nên những chuyển động khác nhau được tạo ra do quá trình khuấy trộn

(Nguồn: Thốt nước – tập 2 – Xử lý nước thải – Hồng Văn Huệ)

Điện thế

Khoảng cách

Mặt trượt

Hạt keo mang điện

tích âm (ion tạo

thế)

Lớp ion đối cố

định

Lớp ion đối khuếch tán

Thế zeta

Trang 29

a M tiêu keo

 Giảm độ đục, độ màu, chất rắn lơ lửng và vi sinh

 Xác định pH tối ưu, lượng phèn tối ưu của quá trình keo tụ tạo bông

 Keo tụ làm cho các hạt cặn phân tán trong nước tạo thành dạng bông dễ lắng, trong quá trình keo tụ lượng chất lơ lửng, màu sẽ giảm xuống ngoài ra các chất như silicat, hydratcacbon, chất béo, và lượng lớn vi trùng bị loại bỏ

b Yêu ầ keo

 Trung hòa, làm mất ổn định hạt keo

 Chất phản ứng phải khuếch tán nhanh trong toàn bộ khối tích nước

 Lượng hóa chất cho vào là rất nhỏ so với lưu lượng nước thô

c Nguyên ắ keo

 Khi hóa chất (PAC, phèn Nhôm, ) được cho vào nước thô chứa cặn lắng chậm hoặc không lắng được, hạt keo và một số thành phần ô nhiễm hòa tan sẽ kết tụ với nhau hình thành các bông cặn lớn và nặng

 Bông cặn có thể tách khỏi nước bằng lắng trọng lực hoặc tuyển nổi khí hòa tan

Kết tủa và kết dính tạp chất ổn định lắng xuống đáy

Trang 30

d C phân tán trong môi ườ ướ

- Một chất rắn (chất phân tán) tùy theo kích thước của nó khi tồn tại trong nước (môi trường phân tán) có thể tạo thành các dạng : dung dịch thực (d 10-7

cm), trạng thái keo (d 10-7

- 10-4 cm) và huyền phù (d 10-4

cm)

- Trong môi trường nước các chất huyền phù lơ lững có nguồn gốc vô cơ (cát, đất sét, bùn phù sa), hữu cơ (sản phẩm của sự phân hủy động thực vật), hay sinh vật (vi khuẩn, thực vật nổi, tảo, ) các chất này tạo nên độ đục, độ màu của nước

- Dung dịch thật là hệ có độ phân tán cao và có thể xem là một hệ pha đồng nhất vì lúc

đó các chất phân tán tồn tại riêng lẻ ở kích thước phân tử hay ion

- Huyền phù có độ phân tán thấp, chất phân tán của huyền phù có thể nhìn bằng mắt thường

Yếu tố quan trong nhất của hệ phân tán trong môi trường nước là sự tương tác giữa chất phân tán và các chất tan, từ đó theo các hiện tượng hấp phụ, trao đổi ion, sự tạo thành lớp điện tích kép, lớp khuếch tán,

e H keo, c u tạo và tính ch t

- Hệ keo bền là do diện tích bề mặt và lớp vỏ hydrat cùng với các chất hập phụ trên bề mặt ngăn cản không cho các hạt keo tiến gần lại nhau Độ bền của hệ keo là đại lượng thể hiện khả năng giữ nguyên trạng thái phân tán của hệ theo thời gian Độ bền của hệ keo phụ thuộc vào bản chất của hệ keo và tính tương tác của nó với môi trường nước

- Hạt keo bao gồm một nhân thường có cấu tạo tinh thể và vỏ (lớp điện tích bao xung quanh) Phần nhân chính là các chất phân tán có diện tích bề mặt lớn, được tích điện,

sự hình thành điện tích trên bề mặt là do các nguyên nhân :

 Phản ứng hóa học trên bề mặt chất rắn (điện tích phụ thuộc rất nhiều vào pH của môi trường, thường điện tích âm ở vùng pH cao và điện tích dương ở vùng pH thấp)

 Hấp phụ các cấu tử kỵ nước hay các ion chất hoạt động bề mặt (điện tích bề mặt phụ thuộc vào điện tích của chất bị hấp thụ)

Điện tích bề mặt tồn tại không thể độc lập mà sẽ bị trung hòa bởi điện tích trái dấu ở phía ngoài, hình thành lớp điện tích kép Do các phân tử dung môi cũng như chất phân tán chuyển động không ngừng cho nên lớp điện tích kép luôn bị biến dạng không ổn định tạo thành lớp khuếch tán Lớp khuếch tán hình thành là do sự cân bằng tạm thời giữa lực tương tác tĩnh điện và chuyển động nhiệt của phân tử Hệ keo luôn trung hòa về mặt điện tích, nghĩa là tổng số điện tích của lớp khuếch tán và điện tích bề mặt bằng không Tùy theo điện tích bề mặt của nhân hạt keo, ta có keo âm hay keo dương

Trang 31

H keo có tính ch t n: Khi áp điện trường vào dung dịch keo, các hạt keo mang điện

tích âm sẽ di chuyển về cực dương và các hạt keo mang điện tích dương sẽ di chuyển về cực âm Đây là hiện tượng điện di – hiện tượng di chyển tương đối của các hạt mang điện

so với pha tĩnh là dung môi Hiệu điện thế gây ra hiện tượng điện di được gọi là thế điện động (electro kinetich potential) hay thế năng zeta ξ Vì vậy mỗi một va chạm của các hạt keo điểu dẫn đến sự liên kết các hạt, nghĩa là rất hiệu quả đối với quá trình keo tụ, còn gọi là keo tụ nhanh và ngược lại là keo tụ chậm

f Sự ầ ế ủa các keo

Bảng sau giới thiệu một số hạt có mặt trong nước và thời gian cần thiết để các hạt này lắng trong môi trường nước dưới tác dụng của trọng lực ở 20

Bảng 2.2 Các loại hạt có mặt trong môi trường nước

( Nguồn: Giáo trình xử lý nước cấp sinh hoạt – Nguyễn Thị Thu Thủy)

Các số liệu của bảng trên cho thấy rằng các hạt có kích thước càng nhỏ càng khó lắng, đặc biệt là chất keo không có khả năng lắng tự nhiên, do đó để có thể lắng người ta làm tăng kích thước các hạt keo đủ lớn bằng cách đưa vào môi trường một hợp chất có khả năng lôi kéo các hạt keo này tập hợp lại với nhau thành tổ hợp lớn hơn hay tạo các kết tủa bông có kích thước lớn để lôi cuốn các hạt keo này cùng lắng, các chất có khả năng như vậy được coi là chất keo tụ, vì thế vai trò của chất keo tụ là rất quan trọng trong xử lý nước

Trang 32

2.1.3 Phương pháp keo tụ

Xử lý bằng phương pháp keo tụ là cho vào trong nước một loại hoá chất gọi là chất keo

tụ có thể đủ làm cho các hạt rất nhỏ biến thành những hạt lớn lắng xuống

Thông thường quá trình keo tụ tạo bông xảy ra qua hai giai đoạn sau:

- Bản thân chất keo tụ phát sinh thuỷ phân, quá trình hình thành dung dịch keo và ngưng

tụ

- Trung hoà hấp phụ lọc các tạp chất trong nước

Kết quả của quá trình trên là hình thành các hạt lớn lắng xuống

Trong quá trình này người ta sử dụng hệ keo ngược dấu muối Nhôm hoặc muối sắt, các muối này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hòa tan, trong dung dịch chúng phân li thành các anion và cation như sau:

Al2(SO4)3 Al3+

+ 3SO4 FeCl3 2Fe3+

_+ 3Cl- Nhờ hóa trị cao của các ion kim loại, chúng có khả năng ngậm nước tạo thành các phức chất hexa Me(H2O)63+ (trong đó Me có thể là Fe hoặc Al)

Khi pH tăng xảy ra các phản ứng sau :

Me(H2O)63+ + H2O Me(H2O)5OH2+ + H3O+ Tăng axit: Me(H2O)52+ + H2O Me(H2O)4(OH)2+ + H3O+

Tăng kiềm: Me(H2O)4(OH)2+ + H2O Me(H2O)3+ + H3O + H3O+

Me(OH)3 + OH- Me(OH)4 Sản phẩm mang nhiều các nguyên tử kim loại ví dụ như : Al3(OH)45+ Các hợp chất này mang điện tích dương và có khả năng kết hợp với các hạt keo mang điện tích âm và tạo thành bông cặn, các bông keo này khi lắng xuống sẽ hấp phụ cuốn theo các hạt keo, cặn bẩn hữu cơ, chất mang mùi vị, tồn tại ở trạng thái hòa tan hoặc lở lững trong nước Mặt khác các ion kim loại còn tác dụng với nước qua phản ứng sau :

Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+

Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+ Trong phản ứng thuỷ phân trên đây, ngoài Al(OH)3 (nhân tố quyết định đến hiệu quả keo tụ) được tạo thành mà còn giải phóng ra các ion H+ Các ion này sẽ được khử bằng độ kiềm tự nhiên của nước (được đánh giá bằng HCO3-)

Trường hợp độ kiềm tự nhiên của nước thấp, không đủ để trung hoà ion H+

thì cần phải kiềm hoá nước Chất dùng để kiềm hoá thông dụng là vôi Một số trường hợp khác có thể dùng xođa (Na2CO3) hay sút NaOH

Trang 33

Quan sát quá trình keo tụ phèn Nhôm ta thấy có khả năng tạo ra các loại bông cặn như sau :

 Loại thứ nhất là tổ hợp các hạt keo tự nhiên, loại này chiếm số ít

 Loại thứ hai bao gồm các hạt keo mang điện tích trái dấu nên kết hợp với nhau và trung hòa về điện tích Loại này không có khả năng kết dính và hấp phụ trong quá trình lắng tiếp theo vì vậy số lượng cũng không đáng kể

 Loại thứ ba được hình thành từ các hạt keo do thủy phân chất keo tụ với các anion

có bên trong bông cặn có hoạt tính bề mặt cao, có khả năng hấp phụ các chất bẩn trong khi lắng, tạo thành các bông cặn lớn hơn Trong xử lý nước bằng keo tụ loại thứ ba chiếm ưu thế và tính quyết định đến hiệu quả keo tụ

Sự keo tụ gồm 2 giai đoạn:

 Keo tụ ẩn: bằng mắt thường, quan sát vẻ bề ngoài người ta không thể nhìn thấy sự thay đổi nào mặc dù trong thực tế các hạt keo đã chập lại với nhau thành các tập

hợp hạt lớn hơn

 Keo tụ rõ: là giai đoạn thấy rõ sự biến đổi màu sắc, vẻ ánh quang (opalescence), rồi

chuyển đến trạng thái đục mờ và cuối cùng tạo kết tủa hoặc ra dạng gel

Đối với một dung dịch keo, giai đoạn keo tụ ẩn sẽ nhanh chóng chuyển thành keo tụ rõ Trong các dung dịch cao phân tử giai đoạn keo tụ ăn xảy ra rất dài và có thể không chuyển sang keo tụ rõ

2.2 CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH KEO TỤ

Cơ chế của quá trình keo tụ là làm mất đi sự ổn định của dung dịch keo có trong nước bằng các biện pháp:

 Nén lớp điện tích kép dược hình thành giữa pha rắn và lỏng: giảm điện thế bể mặt bằng hấp phụ và trung hoà điện tích

 Hình thành các cầu nối giữa các hạt keo

 Bắt giữ các hạt keo vào bông cặn

 Là thành phần chính gây ra độc đục (có tỉ lệ diện tích bề mặt/khối lượng cao)

 Tính chất bề mặt (hạt có điện thế và mang điện tích) là yếu tố quan trọng gây khó lắng trọng lực

Trang 34

Điện thế Zelta:

● Là sự khác nhau về điện thế giữa lớp cố định và lớp chuyển động

● Hạt keo silica và hầu hết các protein mang điện tích âm

● Hydro oxides của sắt và nhôm thường mang điện tích dương

 Khi một hạt chuyển động trong trường điện, một phần nước gần bề mặt chuyển động và hình thành mặt cắt giữa khối dung dịch và lớp nước kéo theo Điện thế Zelta là điện thế tại mặt cắt

 Khi tác nhân keo tụ được cho vào nước  các ion ở lớp khuếch tán bị trung hòa

 điện thế Zelta giảm  hạt keo mất ổn định  dễ kết cụm với nhau

Hình 2.16 Mối quan hệ điện tích của hạt keo

- Nén lớp điện tích kép: i.e giảm điện thế bề mặt bằng hấp phụ và trung hòa điện tích 

tăng lực hút giữa các hạt keo  các hạt keo kết dính lại với nhau

Khoảng cách từ bề mặt hạt

Trang 35

2.2.1 Cơ chế trung hoà điện tích

 Hấp thụ các ion hay phân tử mang điện tích trái dấu với điện tích của hạt keo

 Liều lượng chất keo tụ tối ưu cho vào sao cho điện thế zeta bằng 0 mV

 Giảm thế năng bề mặt tức là giảm điện thế zeta khi đó sự đẩy tĩnh điện của các hạt keo giảm xuống và có khả năng kết nối lại nhờ lực tương tác tĩnh điện, khi đó hệ keo mất đi tính ổn định

 Tăng hàm lượng chất keo tụ, nếu lượng chất keo tụ cho vào quá nhiều sẽ gây hiện tượng keo tụ quét bông Quá trình này làm tăng hiệu quả keo tụ lên, hệ keo cũng bị mất ổn định

2.2.2 Cơ chế tạo cầu nối

 Ph n ng 1: Hấp phụ ban đầu ở liều lượng polymer tối ưu Phân tử polymer dính

vào hạt keo, dính kết theo nhánh nếu polymer và hạt keo trái dấu

Hình 2.17 Hấp phụ ban đầu ở liều lượng polymer tối ưu

 Ph n ng 2: Hình thành bông cặn Đuôi polymer đã hấp phụ có thể duỗi ra và gắn

kết với vị trí trống trên bề mặt hạt keo khác  hình thành bông cặn

Hình 2.18 Hình thành bông cặn

 Ph n ng 3: Hấp phụ lần 2 của polymer Nếu đoạn cuối duỗi ra và không tiếp xúc

với vị trí trống trên hạt khác  gấp lại và tiếp xúc với mặt khác của chính hạt đó

 ổn định lại

Trang 36

Hình 2.19 Hấp phụ lần 2 của polymer

 Ph n ng 4: Khi liều lượng polymer dư thì bề mặt hạt bão hòa các đoạn polymer

 không có vị trí trống để hình thành cầu nối  Hạt keo ổn định lại

Hình 2.20 Khi liều lượng polymer dư

● Ph n ng 5: Vỡ bông cặn.

Hình 2.21 Vỡ bông cặn

2.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH KEO TỤ

2.3.1 pH

Trị số pH ảnh hưởng rất lớn và nhiều mặt đến quá trình keo tụ bao gồm :

 pH là một yếu tố cực kỳ quan trọng đối với quá trình keo tụ Thông thường, ở pH thấp các chất hữu cơ mang điện tích âm và pH cao chúng mang điện tích dương Ảnh hưởng của pH đến tốc độ đông tụ của dung dịch keo: tốc độ đông tụ của dung dịch keo và điện thế ξ của nó có quan hệ

Trang 37

 Trị số ξ càng nhỏ, lực đẩy giữa các hạt keo càng yếu Vì vậy tốc độ đông tụ của nó càng nhanh Khi điện thế ξ bằng không, nghĩa là đạt đến điểm đẳng điện, tốc độ đông tụ của nó lớn nhất.Dung dịch keo hình thành từ hợp chất lưỡng tính, trị số ξ của nó và điểm đẳng điện chủ yếu quyết định bởi trị số pH của nước.Do đó, để đạt được hiệu quả keo tụ là tốt nhất thì phải chọn trị số pH thích hơp cho từng loại nước thải riêng

 Trị số pH này gọi là pH tối ưu Đối với mỗi loại nước khác nhau sẽ có pH tối ưu khác nhau và không có một phương pháp nào tính toán mà phải dựa vào thực nghiệm thông qua thí nghiệm Jartest trên từng loại nước riêng

 Ảnh hưởng đến độ hòa tan nhôm hydroxid

 Ảnh hưởng đến điện tích của hạt keo nhôm hydroxid

 Ảnh hưởng đến chất hữu cơ có trong nước

2.3.2 Liều lượng chất keo tụ

 Quá trình keo tụ không phải là một phản ứng hóa học thông thường, nên lượng chất keo tụ cho vào không thể dựa vào các tính toán để xác định Tùy vào loại nước khác nhau, tùy vào hàm lượng chất keo mà phải tiến hành thực nghiệm để xác định trị số

pH tối ưu tương ứng với trị số pH tối ưu của nó

 Lượng phèn tối ưu cho vào trong nước nói chung là 0.1 – 0.5 mg/L Nếu dùng

Al2(SO4)3.18H2O thì tương đương 10 – 50 mg/L, đối với polymer khoảng 8 -10 mgđ/L Nói chung vật huyền phù nước càng nhiều lượng chất keo tụ nước càng lớn, cũng có thể chất hữu cơ trong nước tương đối ít lượng chất keo tụ nhiều

2.3.3 Độ đục ban đầu

Một số loại nước cần keo tụ có độ đục thấp, nghĩa là hàm lượng các chất lơ lửng thấp, khả năng liên kết với các chất keo tụ thấp cho nên hiệu quả keo tụ không cao Lúc này phải tạo độ đục ban đầu bằng cách cho thêm các chất trợ keo tụ như vôi…

2.3.4 Chất hữu cơ:

Các chất hữu cơ là mục tiêu keo tụ chính của quá trình keo tụ Một số chất hữu cơ hòa tan gây khó khăn cho quá trình keo tụ

2.3.5 Anion, cation trong nước

Sự có mặt của các ion này trong nước có khả năng làm giảm tính ổn định của hệ keo, tăng khả năng keo tụ của chúng

2.3.6 Thế năng zeta của hệ

Thế năng ξ của hệ quyết định đến pH tối ưu cho quá trình keo tụ

Trang 38

2.3.7 Nhiệt độ của nước

Nhiệt độ keo tụ: một số chất keo tụ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ của nước Ở nhiệt độ quá cao, do chuyển động nhiệt các bông keo tạo thành khó có khả năng lớn, hiệu quả lắng kém đi

2.3.8 Hiệu ứng khuấy

Trong quá trình keo tụ, một trong những yếu tố quyết định nữa là tốc độ khuấy trộn được cung cấp Quá trình keo tụ phải đựơc đảm bảo sự khuấy trộn thích hợp theo từng giai đoạn riêng biệt giúp cho chất keo tụ tiếp xúc được với hạt keo và các bông keo tiếp xúc với nhau tạo thành các bông lớn hơn nhằm đạt đến hiệu quả tạo bông là tốt nhất

(Nguồn: Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Xử lý chất thải)

2.4 CÁC HÓA CHẤT KEO TỤ

2.4.1 Phèn nhôm sunfat (Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O)

Hình 2.22 Phèn nhôm sunphat (Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O)

Phèn nhôm sunfat: Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O

+ Khi dung phèn nhôm làm chất keo tụ sẽ xảy ra phản ứng thủy phân:

Al2(SO4)3 + 6H2O  2Al(OH)3 + 6H+ + 3SO4+ Khi độ kiềm của nước thấp, cần kiềm hóa nước bằng NaOH Liều lượng chất kiềm hóa tính theo công thức:

2-Pk = e1 x (Pp/e2 – Kt + 1) x 100/C Trong đó:

Pk – Hàm lượng chất kiềm hóa (mg/l);

Trang 39

Pp – Hàm lượng phèn cần thiết dùng để keo tụ (mg/l);

e1, e2 – Trọng lượng tương đương của chất kiềm hóa và của phèn (mg/mgđl), với

e1 = 40 (NaOH); e2 = 57 (Al2(SO4)3);

Kt – Độ kiềm của nước nguồn (mgđl/l);

C – Hàm lượng hóa chất tinh khiết (%)

+ Những lưu ý khi sử dụng phèn nhôm:

 pH hiệu quả tốt nhất với phèn nhôm là khoảng 5,5 – 7,5

 Nhiệt độ của nước thích hợp khoảng 20 – 40oC

Ngoài ra, cần chú ý đến: Các thành phần ion có trong nước, các hợp chất hữu cơ,liều lượng phèn, điều kiện khuấy trộn, môi trường phản ứng…

Bảng 2.3 Liều lượng phèn nhôm để xử lý nước đục lấy theo

mà loài người biết

 Muối nhôm ít độc, sẵn có trên thị trường và khá rẻ

Trang 40

 Công nghệ keo tụ bằng phèn nhôm là công nghệ tương đối đơn giản, dễ kiểm soát, phổ biến rộng rãi

b) ượ ể :

 Làm giảm đáng kể độ pH, phải dùng NaOH để hiệu chỉnh lại độ pH dẫn đến chi phí sản xuất tăng

 Khi quá liều lượng cần thiết thì hiện tượng keo tụ bị phá huỷ làm nước đục trở lại

 Phải dùng thêm một số phụ gia trợ keo tụ và trợ lắng

 Hàm lượng Al dư trong nước > so với khi dùng chất keo tụ khác và có thể lớn hơn tiêu chuẩn với (0,2mg/lit)

 Khả năng loại bỏ các chất hữu cơ tan và ko tan cùng các kim loại nặng thường hạn chế

 Ngoài ra, có thể làm tăng lượng SO42- trong nước thải sau xử lí là loại có độc tính đối với vi sinh vật

2.4.2 Hóa chất PAC [Al 2 (OH) n Cl 6 nxH 2 O] m

Hình 2.23 Hóa chất PAC

 Poly Aluminium Chloride (PAC):

- Một trong những chất keo tụ thế hệ mới, tồn tại dưới dạng polymer vô cơ là polymer nhôm clorua, thường viết tắt là PAC Hiện nay, ở các nước tiên tiến, người ta đã sản xuất PAC với lượng lớn và sử dụng rộng rãi để thay thế phèn nhôm sunfat trong xử lý nước sinh hoạt

Định dạng
Số trang	135
Dung lượng	3,24 MB