Chất keo tụ: Mắt xích then chốt không thể thiếu trong quy trình xử lý nước thải

Đối với các chuyên gia xử lý nước, chất keo tụ vừa là một công cụ hàng ngày vừa là một bước ngoặt kỹ thuật. Quá trình chuyển đổi từ "biết tên" sang "hiểu cơ chế hoạt động và sự phù hợp logic" đánh dấu sự phát triển của một kỹ sư từ một người vận hành thành một chuyên gia. Các loại chất keo tụ hiện có và cách phân biệt và sử dụng chúng một cách chính xác là một chủ đề mà nhiều người thấy khó hiểu. Hôm nay, chúng ta sẽ giới thiệu ngắn gọn kiến thức liên quan đến chất keo tụ.

 Chất keo tụ hiện là hóa chất được sử dụng rộng rãi nhất trong xử lý nước thải. Chúng là những chất có thể làm giảm hoặc loại bỏ độ ổn định kết tủa và độ ổn định trùng hợp của các hạt phân tán trong nước, đồng thời khiến các hạt phân tán này kết tụ và tạo thành các cụm.

 Cách thức hoạt động của chất keo tụ

1. Các hạt keo trong nước được đặc trưng bởi kích thước nhỏ, sự hydrat hóa bề mặt và điện tích, mang lại cho chúng độ ổn định cao. Khi chất keo tụ được thêm vào nước, chúng thủy phân thành các hạt keo tích điện và tạo thành cấu trúc lớp điện kép với các ion xung quanh.
2.  Một phương pháp khuấy trộn nhanh sau khi định lượng được sử dụng để thúc đẩy cơ hội và tần suất va chạm giữa các hạt tạp chất dạng keo trong nước và các micelle do quá trình thủy phân của chất keo tụ tạo ra. Các hạt tạp chất trong nước trước tiên mất ổn định dưới tác dụng của chất keo tụ, sau đó kết tụ lại thành các hạt lớn hơn và cuối cùng lắng xuống hoặc nổi lên.
3.  Quá trình mà các hạt tạp chất trong nước tương tác với chất keo tụ, mất ổn định thông qua các cơ chế như nén lớp kép và trung hòa điện tích, và hình thành các vi hạt, được gọi là quá trình đông tụ. Quá trình mà các vi hạt kết tụ dưới tác dụng của các vật liệu bắc cầu và khuấy trộn dòng nước để tạo thành các hạt, phát triển thành các hạt lớn thông qua các cơ chế như hấp phụ, bắc cầu và quét tụ, được gọi là quá trình tạo bông.
4.  Sự kết hợp của quá trình trộn, đông tụ và tạo bông được gọi là quá trình đông tụ-tạo bông. Quá trình trộn thường được hoàn thành trong bể trộn, trong khi quá trình đông tụ và tạo bông xảy ra trong bể phản ứng.

 Các loại chất keo tụ - (Cationic, Non-ionic, Anionic)

Chất keo tụ được phân loại rộng rãi dựa trên loại điện tích mà chúng mang. Có ba loại chính:

•  Chất keo tụ Cationic: Chúng mang điện tích dương và có hiệu quả trong việc liên kết với các hạt tích điện âm. Chúng thường được sử dụng khi các hạt lơ lửng trong nước tích điện âm hoặc khi cần điện tích dương để trung hòa điện tích của một số chất gây ô nhiễm.
• Chất keo tụ Non-ionic: Chúng không mang điện tích và thường được sử dụng trong nước có ít hoặc không có hạt tích điện. Chất keo tụ Non-ionic được ưa chuộng vì độ ổn định của chúng trong phạm vi pH và độ mặn rộng.
• Chất keo tụ Anionic: Chất keo tụ Anionic, chẳng hạn như APAM, mang điện tích âm và thường có hiệu quả trong việc xử lý nước có chứa các hạt tích điện dương hoặc các hạt lơ lửng trung tính. Chúng đặc biệt thích hợp để loại bỏ chất hữu cơ, chẳng hạn như dầu và mỡ, và trong các tình huống có độ pH hơi axit đến trung tính.

 Người dùng có thể đưa ra các lựa chọn hợp lý dựa trên các đặc điểm của nước thải. Việc sử dụng kết hợp chất keo tụ và thiết bị xử lý nước thải có thể cải thiện hiệu quả xử lý và giải quyết hiệu quả các thách thức xử lý nước thải.

 Cách lựa chọn chất keo tụ một cách khoa học

Việc lựa chọn chất keo tụ chính xác là một quá trình ra quyết định khoa học có hệ thống, không phải là thử và sai đơn giản. Nó chủ yếu dựa trên các điểm sau:

•  Phân tích chất lượng nước: Độ pH, độ kiềm, nồng độ chất rắn lơ lửng và bản chất của nước thải, cũng như thế zeta phải được phân tích trước tiên. Ví dụ, độ pH cao có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của chất keo tụ gốc nhôm; chất keo tụ cationic được ưu tiên để xử lý bùn hữu cơ, thường tích điện âm.
• Thử nghiệm bình: Đây là bước cốt lõi và cần thiết nhất. Các thử nghiệm được thực hiện trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng máy khuấy đa cánh để so sánh tác dụng của các loại và liều lượng khác nhau của chất keo tụ song song với các thông số như kích thước hạt, tốc độ lắng và độ trong của lớp nổi, từ đó xác định giải pháp tối ưu.
• Khả năng tương thích với quy trình xử lý: Các quy trình tách khác nhau có các yêu cầu khác nhau đối với các hạt. Ví dụ, các quy trình tuyển nổi yêu cầu các hạt nhẹ và xốp, làm cho chất keo tụ có mật độ điện tích cao phù hợp, trong khi các quy trình lắng yêu cầu các hạt nặng và nhỏ gọn, làm cho chất keo tụ có trọng lượng phân tử cao được ưa chuộng hơn.
• Xem xét tổng chi phí: Điều quan trọng là phải xem xét không chỉ giá đơn vị của hóa chất mà còn cả chi phí trên mỗi tấn nước đã xử lý. Đôi khi, một chất keo tụ đắt tiền hơn nhưng hiệu quả cao, do liều lượng thấp hơn và kết quả xử lý tốt hơn, có thể có tổng chi phí thấp hơn.

 Chất keo tụ đã phát triển từ một hóa chất phụ trợ thành một phương tiện công nghệ cốt lõi trong các hệ thống xử lý nước thải hiện đại để đạt được nước thải tiêu chuẩn cao, tiết kiệm năng lượng, giảm tiêu thụ và sử dụng tài nguyên. Từ các nhà máy xử lý nước thải đô thị đến các trạm xử lý nước thải công nghiệp khác nhau, việc ứng dụng chính xác của chúng liên quan trực tiếp đến cả lợi ích môi trường và kinh tế. Trong tương lai, với các yêu cầu về chất lượng nước ngày càng tăng, việc phát triển và ứng dụng các chất keo tụ xanh và thân thiện với môi trường (chẳng hạn như polyme tự nhiên đã được biến đổi) và các hệ thống định lượng thông minh sẽ trở thành những hướng phát triển quan trọng trong lĩnh vực này.