Giáo trình Cơ sở công nghệ môi trường

n.com GREEN EYE ENVIRONMENT TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này. 3-6 Kết quả thực nghiệm cho thấy quá trình thủy phân Cl2 chỉ xảy ra hoàn toàn khi pH > 4. Mức độ phân ly HOCl phụ thuộc vào pH ở 200C được trình bày trong Bảng 3.2. Bảng 3.2 Mức độ phân ly của HOCl phụ thuộc vào pH ờ 200C pH 5 6 7 8 9 10 11 OCl- (%) 0,05 0,50 2,50 21,00 97,00 99,50 99,99 HOCl (%) 99,95 99,50 97,50 79,00 3,00 0,50 0,10 Thành phần HOCl là thành phầnkhử trùng chính trong nước chỉ tồn tạo ở pH thấp, do đó quá trình khử trùng chỉ đạt hiệu quả cao ở pH thấp. Nước tự nhiên thường không tinh khiết và các phản ứng với các tạp chất chứa trong nước sẽ ảnh hưởng đến sự hình thành clo tự do dư. Ví dụ nếu nước có chứa các chất hữu cơ, ammonia, nitites, sắt, mangan, thì clo sẽ phản ứng với các thành phần này theo phương trình phản ứng như sau: HOCl + NH3 → NH2Cl + H2O Monocloramin HOCl + NH2Cl → NHCl2 + H2O Dicloramin HOCl + NHCl2 → NCl3 + H2O Sản phẩm monochloramin và dichloramin sinh ra tùy thuộc vào giá trị pH của môi trường. pH càng cao, lượng clo kết hợp để tạo thành dichloramin càng thấp và monocholoramin càng cao. Khả năng diệt trùng của monochloramin thường thấp hơn so với dichloramin khoảng 3 đến 5 lần. Khả năng diệt trùng của chloramin thấp hơn Clo từ 20 đến 25 lần. Đó là lý do khiến cho quá trình khử trùng với clo xảy ra hiệu quả ở giá trị pH thấp. Trong hệ thống khử trùng chứa ammonia và các hợp chất amonium. Lượng clo tham gia phản ứng để tạo thành cloramin được gọi là clo kết hợp, tổng lượng clo tự do dưới dạng Cl2, HOCl, và OCl- và lượng clo kết hợp được gọi là clo hoạt tính khử trùng. Do khả năng diệt trùng của clo tự do và clo kết hợp khác nhau mà lượng clo dư cần thiết để đảm bảo khử trùng triệt để cũng được đánh giá ở các mức khác nhau. Tổng lượng clo cần thiết cho vào nước để đảm bảo sau quá trình khử trùng có được lượng clo dư mong muốn thường được xác định trực tiếp bằng thực nghiệm. # Khử Clo (Dechlorination) Tính độc hại của clo dư. Do trong nước thường chứa nhiều loại hợp chất hữu cơ có thể phản ứng với clo tạo thành những hợp chất có tính độc và gây tác hại lâu dài. Do đó, để giảm đến CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này. 3-7 thấp nhất tác hại của các hợp chất này đến môi trường, cần phải khử lượng clo dư vượt quá yêu cầu có trong nước thải được xử lý bằng clo theo một trong những phương pháp trình bày dưới đây. Phản ứng với SO2. Khí SO2 có thể khử clo tự do, monocloramin (NH2Cl), dichloramin (NHCl2), trichloride nitrogen (NCl3) và các hợp chất clo cao phân tử theo các phương trình phản ứng sau: Các phản ứng với clo: SO2 + H2O → HSO3- + H+ HOCl + HSO3- → Cl- + SO42- + 2H+ SO2 + HOCl + H2O → Cl- + SO42- + 3H+ Các phản ứng với cloramin: SO2 + H2O → HSO3- + H+ NH2Cl + HSO3- + H2O → Cl- + SO42- + NH4+ + H+ SO2 + NH2Cl +2H2O → Cl- + SO42- + NH4+ +2H+ Lượng SO2 sử dụng phải được khống chế để tránh tốn hóa chất và làm giảm hàm lượng oxy hòa tan trong nước sau xử lý do phản ứng giữa HSO3- với O2: HSO3- + 0,5O2 → SO42- + H+ Hàm lượng oxy hòa tan giảm sẽ kéo theo giảm pH và tăng BOD và COD của nước sau xử lý. Phương pháp dùng than hoạt tính Quá trình hấp phụ bằng than hoạt tính có thể khử hoàn toàn cả clo tự do và clo kết hợp theo các phương trình phản ứng sau: Phản ứng với clo: C + 2Cl2 + 2H2O → 4HCl + CO2 Phản ứng với cloramin: C + 2NH2Cl + 2H2O → CO2 + 2NH4+ + 2Cl- C + 4NHCl2 + 2H2O → CO2 +2N2 +8H+ + 8Cl- CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này. 3-8 # Khử trùng bằng ClO2 Khí ClO2 và khí không bền và có khả năng cháy nổ nên khí này phải được tạo ra tại trạm xử lý theo phương trình phản ứng sau: 2NaClO2 + Cl2 → 2ClO2 + 2NaCl Hiệu quả của ClO2. Tác nhân khử trùng hoạt tính trong hệ thống ClO2 là ClO2 tự do. Tính chất hóa học của ClO2 trong môi trường nước chưa được xác định rõ ràng. Tuy nhiên, do ClO2 là tác nhân oxy hóa rất mạnh do đó có chế diệt khuẩn có thể xảy ra do khả năng làm mất hoạt tính của hệ thống enzyme của tế bào vi sinh vật hoặc làm mất khả năng tổng hợp protein của tế bào. Sự hình thành sản phẩm phụ. Một số sản phẩm phụ là các muối chlorite và chlorate có thể tạo thành trong quá trình khử trùng với ClO2. Tuy nhiên, các hợp chất này có khả năng phân hủy nhanh hơn các hợp chất clo dư do đó mức độ tác hại của chúng thấp hơn. Một trong những ưu điểm của quá trình khử trùng bằng ClO2 là ClO2 không phản ứng với ammonia và các hợp chất ammonium nên không tạo thành các hợp chất cloramne có tính độc. Thêm vào đó, các phản ứng tạo thành các hợp chất hữu cơ clo hóa cũng không xảy ra trong bất cứ điều kiện nào. Quá trình khử ClO2. Lượng ClO2 dư vượt quá yêu cầu có thể loại bỏ bằng khí SO2 theo phương trình phản ứng sau: SO2 + H2O → H2SO3 H2SO3 + 2ClO2 + H2O → 5H2SO4 + 2HCl #Khử trùng bằng BrCl BrCl thủy phân tạo thành HOBr và HCl theo phương trình phản ứng sau: BRCl + H2O → HOBr + HCl HOBr là acid yếu có thể phân ly theo phương trình phản ứng sau: HBr → H+ + OBr- Nếu trong nước có mặt NH3, HOBr cũng phản ứng với NH3 tạo ra các bromamine theo các phương trình phản ứng sau: NH3 + HOBr → NH2Br + H2O NH2Br + HOBr → NHBr2 + H2O CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này. 3-9 NHBr2 + HOBr → NBr3 + H2O Mặc dù cần tiến hành những nghiên cứu bổ sung để xác định chính xác cơ chế khử trùng bằng của BrCl, nhưng giả thiết thích hợp nhất là BrCl hấp phụ lên tế bào vi sinh vật và phá hủy hoạt tính emzyme của tế bào. Các hợp chất bromamin thể hiện khả năng diệt khuẩn tốt hơn so với các hợp chất cloramine và đồng thời có khả năng phân hủy nhanh hơn. Sự hình thành các sản phẩm phụ. Các hợp chất hữu cơ bromate hóa sẽ hình thành trong quá trình khử trùng bằng BrCl và những hợp chất này dễ dàng bị phân hủy quang hóa và thủy phân. Một số nhiên cứu cho thấy các hợp chất hữu cơ bromate có khả năng tích lũy sinh học torng cá tiếp xúc với nước thải xử lý bằng BrCl. Tuy nhiên, hàm lượng các chất hữu cơ bromate trong cá thấp hơn những hóa chất khác (như PCBs và chlordane). Hiện tại chưa có nhiều số liệu về các tác động đến môi trường do khử trùng bằng BrCl, do đó vẫn cần nghiên cứu chi tiết hơn. # Khử trùng bằng ozone Khử trùng bằng ozone là phương pháp khá tiên tiến và ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Cơ chế khử trùng sử dụng ozone là dựa trên khả năng phái hủy enzyme và nguyên sinh chất của tế bào. Trong môi trường nước, ozone phân ly tạo thành các gốc tự do có khả năng oxy hóa mạnh theo các phương trình phản ứng sau: O3 + H2O → HO3+ + OH- HO3+ + OH- → 2HO2 O3 + HO2 → HO +2O2 HO + HO2 → H2O + O2 Các gốc tự do HO2 và HO có tính oxy hóa và là tác nhân khử trùng. Các gốc tự do này cũng tham gia phản ứng với các tạp chất có trong dung dịch. Hiệu quả khử trùng bằng ozone. Ozone có tính oxy hóa mạnh và khả năng khử trùng lớn hơn nhiều so với clo. Quá trình khử trùng bằng ozone không tạo thành các chất rắn hòa tan và không bị ảnh hưởng của các ion ammonium cũng như pH. Thêm vào đó, do khả năng phân hủy nhanh tạo thành oxy, nên nồng độ oxy hòa tan trong nước sau khi xử lý bằng ozone đạt trạng thái gần bão hòa nên không cần sục khí để đảm bảo nồng độ DO theo tiêu chuẩn xả thải. Ozone có khả năng phân hủy nhanh nên cũng không cần các quá trình phụ để khử ozone thừa như đối với các tác nhân khử trùng khác. Nhược điểm của phương pháp khử trùng bằng ozone là chi phí xử lý cao. CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này. 3-10 # Khử trùng bằng các hóa chất khác Các hóa chất khác có thể sử dụng để khử trùng như iot, H2O2 và kim loại. Các kim loại nặng ở nồng độ rất thấp có thể tiêu diệt được một số loại vi sinh vật và rong tảo, tuy nhiên, đòi hỏi thời gian tiếp xúc lâu, chi phí cao và dễ gây ảnh hưởng đến sức khỏe của con người nên ít được sử dụng. Bảng 3.3 Nồng độ diệt trùng của các ion kim loại nặng Nồng độ diệt trùng (mg/L) Kim loại E Coli Rêu, tảo Bạc 0,04 0,05 Đồng 0,08 0,15 Cadimi 0,15 0,10 Crôm 0,70 0,70 Kẽm 1,04 1,40 3.3.2 Khử Cyanide KHỬ CYANIDE BẰNG Cl2 Quá trình oxy hóa khử Cyanide bằng Clo được thực hiện trong môi trường kiềm. Khi cho Clo vào nước, hypocloric acid được tạo thành theo phương trình phản ứng sau: Cl2 + H2O → HOCl + HCl Hypocloric acid phản ứng với ion CN- theo phương trình phản ứng sau: CN- + HOCl → CNCl + OH- (1) CNCl + OH- → Cl- + HOCl (2) Phản ứng 1 xảy ra không phụ thuộc vào pH, trong khi đó phản ứng 2 phải được thực hiện ở pH lớn hơn 10. Acid cyanic tạo thành bị phân hủy thành CO2 và N2 theo phương trình phản ứng sau: 2CNO- + 3OCl- + H2O → 2CO2 + N2 + 3Cl- + 2OH- Phản ứng này xảy ra chậm hơn ở pH cao hơn, do đo phải duy trì pH trong khoảng từ 7,5 – 8,0. Vì lý do này việc khống chế pH hai giai đoạn phải được thực hiện chặt chẽ cùng với việc cung cấp đủ lượng chất oxy hóa. Hypoclorat natri cũng có thể được sử dụng thay thế clo. CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này. 3-11 KHỬ CYANIDE BẰNG OZONE Cyanide cũng có thể bị o xy hóa bằng ozon và tạo thành các sản phẩm không độc hại thero phương trình phản ứng sau: CN- + O3 → CNO- + O2 2 CNO- + 3O2 + H2O → 2HCO3 + N2 + 3O2 Phản ứng này phụ thuộc rất nhiều vào pH và được thực hiện trong môi trường kiềm ở pH từ 11 đến 12. 3.3.3 KHỬ CROM Các phản ứng khử thường được áp dụng để loại bỏ Crom (VI) trong nước bằng các tác nhân sulfat sắt (II), bisulfit natri, sulfua dioxit. Thông thường, khi sử dụng sulfat sắt (II) phản ứng với Cr(VI) trong môi trường axít tạo sulfat sắt (III) và Crom (III). Cả hai thành phần này được kết tủa dưới dạng hydroxýt khi có mặt nước vôi. Các quá trình này xảy ra theo chuỗi phản ứng sau: 2 H2CrO4 + 6 FeSO4 + 6H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 +6H2SO4 + 8H2O Cr(OH)3 Fe(OH)3 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này. 4-1 CHƯƠNG 4 CƠ SỞ QUÁ TRÌNH HÓA LÝ 4.1 QUÁ TRÌNH KEO TỤ, TẠO BÔNG Các hạt trong nước thiên nhiên 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 hủy, Kích thước hạt có thể dao động từ vài μm đến vài mm. Bằng các phương pháp xử lý cơ học (lý học) chỉ có thể loại bỏ được những hạt có kích thước lớn hơn 10-4 mm. Với những hạt có kích thước lớn hơn 10-4 mm, nếu dùng quá trình lắng tĩnh thì phải tốn thời gian rất dài (Bảng 4.1) và khó đạt được hiệu quả xử lý cao, do đó cần phải áp dụng phương pháp xử lý hóa lý. Bảng 4.1 Mối liên hệ giữa kích thước hạt và thời gian lắng Kích thước hạt (φ, mm) Loại hạt Thời gian lắng với độ sâu lắng là 1 m 10 Sỏi 1 (s) 1,0 Cát 10 (s) 0,1 Cát mịn 2 (phút) 0,01 Sét 2 (giờ) 0,001 Vi khuẩn 8 (ngày) 0,0001 Hạt keo 2 (năm) 0,00001 Hạt keo 20 (năm) CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này. 4-2 4.1.1 Mục Đích Quá Trình Keo Tụ Tạo Bông Quá trình keo tụ tạo bông được áp dụng để tách loại các hạt cặn có kích thước 0,001 μm < φ < 1 μm, không thể tách loại được bằng các quá trình lý học thông thường như lắng, lọc hoặc tuyển nổi. 4.1.2 Hạt Keo Các hạt keo có kích thước 0,001 μm < φ < 1 μm có khả năng lắng rất chậm do bị cản trở bởi chuyển động Brown. Tỷ lệ giữa diện tích bề mặt và khối lượng của hạt keo lớn hơn rất nhiều so với các hạt khác, do đó tính chất bề mặt (thế điện động và điện tích bề mặt) đóng vai trò quan trọng trong quá trình tách loại hạt keo hơn là lắng dưới tác dụng của trọng lực. Bảng 4.2 Mối liên hệ giữa ích thước hạt và diện tích bề mặt Kích thước hạt (φ, mm) Số lượng hạt Diện tích bề mặt (cm2) 250 1 0,00375 1 2503 1,0 1 x 10-3 (250 x 1000)3 1000 Các hạt keo thường mang điện tích tương ứng với môi trường xung quanh và có thể phân loại thành 2 dạng chính: keo kỵ nước và keo ưa nước. Keo kỵ nước (ví dụ đất sét, oxyt kim loại,) là những hạt keo: - Không có ái lực đối với môi trường nước; - Dễ keo tụ; - Đa số là những hạt keo vô cơ. Keo ưa nước (ví dụ protein) là những hạt keo: - Thể hiện ái lực đối với nước; - Hấp thụ nước và làm chậm quá trình keo tụ, thường cần áp dụng những phương pháp xử lý đặc biệt để quá trình keo tụ đạt hiệu quả mong muốn; CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này. - Đa số là những hạt hữu cơ. Khi cho tác nhân keo tụ vào nước, keo kỵ nước hình thành sau quá trình thủy phân các chất này. Ví dụ khi thủy phân phèn sắt sẽ tạo thành hệ keo trong đó nhân hạt keo là nhóm Fe3+. Nhờ có điện tích bề mặt lớn nên chúng có khả năng hấp phụ chọn lọc một loại ion trái dấu bao bọc quanh bề mặt nhân hạt keo. Lớp vỏ ion này cùng với lớp phân tử bên trong tạo thành hạt keo. Bề mặt nhân hạt keo mang điện tích của lớp ion gắn chặt lên đó, có khả năng hút một số ion tự do mang điện tích trái dấu. Như vậy, quanh nhân hạt keo có hai lớp ion mang điện tích trái dấu bao bọc, gọi là lớp điện tích kép của hạt keo. Lớp ion ngoài cùng do lực liên kết yếu nên thường không có đủ điện tích trung hòa với điện tích bên trong và 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 ở trạng thái khuếch tán (Hình 4.1). Hạt mang điện tích âm Lớp điện tích kép Lớp khuếch tán Điện thế zêta Hình 4.1 Cấu tạo hạt keo. Các lực hút và lực đẩy tĩnh điện hoặc lực Van der Waals tồn tại giữa các hạt keo. Độ lớn của lực này thay đổi tỷ lệ nghịch với khoảng cách giữa các hạt (Hình 4.2). Khả năng ổn định hạt 4-3 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này. keo là kết quả tổng hợp giữa lực hút và lực đẩy. Nếu lực tổng hợp là lực hút thì xảy ra quá trình keo tụ. Khi các hạt keo kết dính với nhau, chúng tạo thành những hạt có kích thước lớn hơn gọi là bông cặn và có khả năng lắng nhanh. Fđ Fh Fđ – Fh Lư ïc hu ùt Lư ïc đa åy Hàng rào thế năng 0 Khoảng cách Fđ Fh Fđ – Fh Lư ïc hu ùt Lư ïc đa åy 0 Khoảng cách Hinh 4.2 Năng lượng tương tác của hệ keo. Để lực hút thắng được lực đẩy thì điện thế zêta phải nhỏ hơn 0,03 V và quá trình keo tụ càng đạt hiệu quả khi điện thế zêta tiến tới 0. 4.1.3 Cơ Chế Của Quá Trình Keo Tụ Tạo Bông Các cơ chế chính của quá trình keo tụ tạo bông gồm: a) Quá trình nén lớp điện tích kép, giảm thế điện động zêta nhờ ion trái dấu Khi bổ sung các ion trái dấu vào nước/nước thải với nồng độ cao, các ion sẽ chuyển dịch đến lớp khuếch tán vào lớp điện tích kép và tăng điện tích trong lớp điện tích kép, giảm thế điện động zêta và giảm lực tĩnh điện. b) Quá trình keo tụ do hấp phụ ion trái dấu trên bề mặt, trung hòa điện tích tạo ra điểm đẳng điện zêta bằng 0. Trong trường hợp này, quá trình hấp phụ chiếm ưu thế. c) Cơ chế hấp phụ – tạo cầu nối Các polymer vô cơ hoặc hữu cơ có thể ion hóa, nhờ cấu trúc mạch dài chúng tạo ra cầu nối giữa các hạt keo qua các bước sau: 4-4 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này. - Phân tán polymer; - Vận chuyển polymer đến bề mặt hạt; - Hấp phụ polymer lên bề mặt hạt; - Liên kết giữa các hạt đã hấp phụ polymer với nhau hoặc với các hạt khác. Cơ chế tạo cầu nối có thể biểu diễn theo sơ đồ phản ứng như sau: Phản ứng 1: phân tử polymer kết dính với hạt keo do lực hút giữa polymer và hạt keo tích điện trái dấu. Polymer hạt keo hạt keo bị phá bean Phản ứng 2: phần còn lại của polymer đã hấp phụ hạt keo ở trên lại liên kết với những vị trí hoạt tính trên bề mặt các hạt keo khác. Tạo bông Hạt keo bị phá bền Hạt bông keo Phản ứng 3: nếu không thể liên kết với hạt keo khác, polymer đã hấp phụ hạt keo trên sẽ cuộn lại và kết dính ở một vị trí hoạt tính khác trên bề mặt hạt keo và do đó tái tạo ra hiện tượng tái bền hạt keo. 4-5 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này. Hạt keo bị phá bền Hạt keo tái bền Phản ứng 4: Nếu cho quá thừa polymer, có thể làm bão hòa điện tích bề của các hạt keo nên không vị trí hoạt tính nào tồn tại để tạo thành cầu nối. Điều này dẫn đến hiện tượng tái bền hạt keo và có thể có hoặc không xảy ra hiện tượng đổi dấu hạt keo. Polymer dư Hạt keo Hạt keo bền vững Phản ứng 5: phá vỡ liên kết giữa hạt keo và polymer nếu khuấy trộn quá mạnh Phá vỡ bông cặn Hạt bông keo Đọan bông keo Phản ứng 6: tái bền hạt keo do hiện tượng hấp phụ trên một vị trí hoạt tính khác của cùng hạt keo như trình bày ở phản ứng 3. 4-6 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này. Đoạn bông keo Đoạn bông keo tái ổn định d) Quá trình keo tụ hấp phụ cùng lắng trong quá trình lắng Ở giá trị pH thích hợp, các tác nhân keo tụ là phèn nhôm và phèn sắt cho vào dung dịch sẽ tạo thành Al(OH)3 hoặc Fe(OH)3 và lắng xuống. Trong quá trình lắng chúng kéo theo các bông keo, các cặn bẩn hữu cơ và vô cơ, các hạt keo khác cùng lắng. Cơ chế này được gọi là cơ chế cùng lắng. Quá trình này không phụ thuộc vào quá trình keo tụ tạo bông và không xảy ra hiện tượng tái ổn định hạt keo như trên. ٤٫١٫٤ Động Học Quá Trình Keo Tụ Tạo Bông Quá trình keo tụ tạo bông gồm hai quá trình chính: - Quá trình keo tụ: dựa trên cơ chế phá bền hạt keo; - Quá trình tạo bông: tiếp xúc/kết dính giữa các hạt keo đã bị phá bền. Cơ chất tiếp xúc giữa các hạt này bao gồm: + Tiếp xúc do chuyển động nhiệt (chuyển động Brown) tạo thành hạt có kích thước nhỏ, khoảng 1 μm; + Tiếp xúc do quá trình chuyển động của lưu chất được thực hiện bằng cách khuấy trộn hỗn hợp để tạo thành những bông cặn có kích thước lớn hơn; + Tiếp xúc do quá trình lắng của các hạt. Giá trị gradient vận tốc G và thời gian t phụ thuộc vào: - Thành phần hóa học của nước; - Bản chất và nồng độ keo trong nước. 4-7 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này. 4-8 G = P1/2. μ-1/2. V-1/2 Trong đó, P là năng lượng tiêu hao trong bể phản ứng tạo bông (W.kg.m2.s-3), V là thể tích bể phản ứng, μ là độ nhớt động học. 4.2 QUÁ TRÌNH KẾT TỦA Quá trình kết tủa thường gặp trong xử lý nước là kết tủa carbonate canxi and hydroxyt kim loại. Ví dụ ứng dụng quá trình kết tủa làm mềm nước theo các phương pháp như sau: - Sử dụng vôi: Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 → 2CaCO3↓ + 2H2O - Sử dụng carbonate natri: Na2CO3 + CaCl2 → 2NaCl + CaCO3↓ - Sử dụng xút: 2NaOH + Ca(HCO3)2 → Na2CO3 + CaCO3↓ + H2O Kim loại chứa trong nước thải có thể tách loại đơn giản bằng cách tạo kết tủa kim loại dưới dạng hydroxyt. Giá trị pH tối ưu để quá trình kết tủa xảy ra hiệu quả nhất của các kim loại khác nhau không trùng nhau. Do đó, cần xác định giá trị pH thích hợp đối với từng kim loại trong mỗi loại nước thải cụ thề cần xử lý. Bên cạnh đó, quá trình kết tủa còn được ứng dụng trong quá trình khử SO42-, F-, PO43- như sau: - SO42- + Ca2+ + 2H2O → CaSO4.2H2O ↓ - 2F- + 2Ca2+ → CaF2↓ - 2H3PO4 + Ca(OH)2 → Ca(HPO4)2↓ + 2H2O ở pH = 6 – 7 - 2Ca(HPO4)2 + Ca(OH)2 → Ca3(PO4)3↓ + 2H2O ở pH = 9 - 12 4.3 QUÁ TRÌNH TUYỂN NỔI HÓA HỌC (XEM CHƯƠNG 2) 4.4 QUÁ TRÌNH ĐIỆN PHÂN Quá trình điện phân ứng dụng sự chênh lệch điện thế giữa hai điện cực trong bình điện phân (dung dịch chứa ion) để tạo ra điện trường định hướng chuyển động của các ion. Các ion dương (cation) di chuyển về phía điện cực âm (catốt), các ion âm (anion) di chuyển về phía CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT TS: Nguyễn Trung Việt