Có nhiều yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến quá trình tạo bông trong xử lý nước...
Trị số PH của nước
Trị số pH ảnh hưởng rất lớn và nhiều mặt đến quá trình keo tụ, bao gồm:
- Độ hòa tan nhôm hydroxit
- Điện tính hạt keo nhôm hydroxit
- Chất hữu cơ có trong nước
- Tốc độ keo tụ dung dịch keo
Lượng dùng chất keo tụ
Quá trình keo tụ, trợ lắng không phải là một loại phản ứng hoá học đơn thuần, nên lượng chất keo tụ cho vào không thể căn cứ vào tính toán để xác định. Tuỳ điều kiện cụ thể khác nhau và phải làm thực nghiệm chuyên môn để tìm ra liều lượng tối ưu.
Lượng phèn tối ưu cho vào trong nước nói chung là 0.1– 0.5 mg/1, nếu dùng Al2(SO4)3.18H2O thì tương đương 10÷50 mg/l, đối với polymer khoảng 8÷10 mg/1. Nói chung vật huyền phù trong nước càng nhiều, lượng chất keo tụ cần thiết càng lớn. Cũng có thể chất hữu cơ trong nước tương đối ít mà lượng keo tụ tương đối nhiều.
Nhiệt độ nước
Khi dùng muối nhôm làm chất keo tụ, nhiệt độ nước ảnh hưởng lớn đến quá trình keo tụ. Khi nhiệt độ nước thấp (<50C ), bông phèn sinh ra to và xốp, chứa phần nước nhiều lắng xuống rất chậm nên hiệu quả kém.
Khi dùng phèn nhôm sunfat tiến hành keo tụ nước thiên nhiên với nhiệt độ nước thấp nhất là 25÷30°C. Khi dùng muối sắt làm chất keo tụ, ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình keo tụ là không lớn.
Tốc độ hỗn hợp của nước và chất keo tụ
Quan hệ tốc độ hỗn hợp của nước và chất keo tụ đến tính phân bổ đồng điều của chất keo tụ và cơ hội va chạm giữa các hạt keo cũng là nhân tố trọng yếu ảnh hưởng đến quá trình keo tụ. Tốc độ khuấy tốt nhất là chuyển từ nhanh sang chậm. Khi mới cho chất keo tụ vào nước phải khuẩy nhanh, vì sự thuỷ phân của chất keo tụ trong nước và hình thành chất keo tụ rất nhanh. Cho nên phải khuấy nhanh mới có khả năng sinh thành lượng lớn keo hydroxid hạt nhỏ làm cho chúng nhanh chóng khuếch tán đến những nơi trong nước kịp thời cùng với các tạp chất trong nước tác dụng. Sau khi hỗn hợp hình thành bông và lớn lên, thì không nên khuấy nhanh vì có thể làm vỡ những bông phèn đã hình thành.
Video thí nghiệm về quá trình lắng PAC
Tạp chất trong nước
Nếu cho các ion trái dấu vào dung dịch nước nó có thể điều khiển dung dịch keo tụ. Cho nên ion ngược dấu là một loại tạp chất ảnh hưởng đến quá trình keo tụ.
Môi chất tiếp xúc
Khi tiến hành keo tụ hoặc xử lý bằng phương pháp kết tủa khác, nếu trong nước duy trì một lớp cặn bùn nhất định, khiến quá trình kết tủa càng hoàn toàn, làm cho tốc độ kết tủa nhanh thêm. Lớp cặn bùn đó có tác dụng làm môi chất tiếp xúc, trên bề mặt của nó có tác dụng hấp phụ, thúc đẩy và tác dụng của các hạt cặn bùn đó như những hạt nhân kết tinh. Cho nên hiện nay thiết bị dùng để keo tụ hoặc xử lý bằng kết tủa khác, phần lớn thiết kế có lớp cặn bùn.
Trong những năm gần đây người ta bắt đầu quan tâm đến việc nghiên cứu điều chế các hợp chất keo tụ mới nhằm khắc phục hoặc loại bỏ những nhược điểm của chất keo tụ phèn nhôm và sắt truyền thống :
- Giảm độ pH của nước sau xử lý, bắt buộc phải dùng vội để hiệu chỉnh pH dẫn đến chi phí xử lý tăng.
- Nồng độ ion tự do tồn dư cao sau xử lý.
- Hiệu quả kém hơn khi nước nguồn có độ màu và độ đục cao.
-Phải dùng thêm một số phụ gia trợ keo tụ, trợ lắng,...
Từ những năm 1980, khoa học đã phát triển và đưa vào sử dụng các chất keo tụ mới là các polymer tan trong nước của nhôm và sắt có anion là Cl- hoặc SO42-, độ acid của nó rất thấp do quá trình thủy phân ( có kèm theo tạo H+ ) đã được thực hiện trong quá trình polymer tạo thành sản phẩm, do đó khi cho các chất keo tụ này vào nước, chúng không cẩn trải qua giai đoạn tạo thành polymer nên tốc độ keo tụ lớn, việc tạo ra kết tủa hydroxid vô định hình rất thuận lợi. Đầu tiên là PAC (polyaluminium chloride) và PFC (polyferric chloride ).Các thử nghiệm đều cho thấy cả PAC và PFC đều đạt hiệu quả xử lý cao về độ đục, kim loại nặng, COD và đều cho thấy khả năng xử lý trội hơn khi ở nhiệt độ thấp và trong việc xử lý nước thải. Tuy nhiên PFC thì không đạt được tính ưu việt gì hơn so với FC (Sắt III chlorua), trong khi PAC thì có nhiều ưu điểm hơn AS ( Nhôm II sulfat ).
Trong môi trường pH cao ~ 9.5, thì quá trình hình thành aluminat từ polymer rất chậm nên PAC vẫn có khả năng keo tụ tốt trong khi phèn nhôm ( AS ) thì không có khả năng này. Tuy nhiên trong vùng pH <5 cả PAC và AS đều không có khả năng keo tụ vì cả hạt huyền phủ và chất keo tụ đều tích điện dương. PAC được sử dụng rộng rãi để thay thế cho phèn nhôm truyền thống ở các nước Nhật, Pháp, Đức, Canada, Mỹ, Trung Quốc,...
Kinh nghiệm sử dụng PAC cho thấy PAC rất thích hợp cho nước nguồn có độ đục cao, nhiệt độ và độ cứng thấp. Ở Việt Nam đã từng bước đưa PAC vào sử dụng từ năm 1995 cho đến nay, PAC làm cho pH của nước ít thay đổi, ít gây ăn mòn thiết bị và đường ống dẫn nước, tốc độ keo tụ nhanh dẫn đến khả năng thu gọn thiết bị, mặt bằng xử lý. Sau đó từ những năm 1990 các công trình nghiên cứu lại tiếp tục rộ lên và lần lượt hàng loạt sản phẩm mới ra đời : PAS ( polyaluminium sulfat ), PASS ( polyaluminium silicate sulfat ), PES ( polyferric sulfat ), PAFS ( polyalumino ferric sulfat ). Các sản phẩm này chưa thấy có mặt ở Việt Nam nhưng qua tài liệu thu thập cho thấy cả ba đều có ưu điểm giống như PAC là sử dụng ở hàm lượng ít, không cần phải điều chỉnh pH của nước sau xử lý, hoạt lực tốt ở nhiệt độ thấp, loại bỏ triệt để các tạp chất hữu cơ tự nhiên trong nước và nồng độ chất keo tụ thừa lại ở trong nước rất ít, thiết bị mặt bằng xử lý thu gọn. Do là các sản phẩm mới và điều kiện phản ứng tạo thành các polymer vô cơ này rất khắc nghiệt : đòi hỏi thiết bị, áp suất, nhiệt độ, cho nên giá thành sản phẩm cao hơn nhiều so với các chất keo tụ truyền thống, nhưng bù lại liều lượng sử dụng cũng giảm theo nhiều lần. Cho nên việc lựa chọn chất keo tụ để xử lý nước tùy thuộc vào khả năng kinh tế của từng nơi, từng đơn vị, từng nhà máy, nhưng hầu hết các nhà máy mới thành lập đều chọn sản phẩm mới này để xử lý nước và các ưu điểm trên. Sản phẩm chất keo tụ PAC mới này đang có mặt trên thị trường thế giới và Việt Nam. Các nhà sản xuất trong đó có hoá chất Đông Á đang không ngừng cải tiến quy trình công nghệ nhằm mục đích nâng cao hàm lượng Al2O trong sản phẩm, đồng thời có thể hạ thấp giá thành sản phẩm.