Polymer Anion là gì

Chất trợ lắng polymer

Các hạt lơ lửng trong nước không thể được loại bỏ hoàn toàn bằng cách lắng cặn. Thông thường các hạt nặng và lớn lắng xuống dễ dàng. Nhưng các hạt nhỏ và nhẹ hơn lắng rất chậm hoặc trong một số trường hợp nó hoàn toàn không lắng. Do đó, bước trợ lắng thường được bổ sung trong quá trình xử lý nước. Hóa chất (chất làm đông) được thêm vào nước để gom các phần tử không lắng lại với nhau thành các chất rắn có khối lượng lớn hơn, nặng hơn được gọi là floc (Flocculants). Polymer KMR là chất đông tụ phổ biến nhất được sử dụng để lọc nước. Các hóa chất khác, chẳng hạn như hóa chất pac hoặc natri aluminat, cũng có thể được áp dụng.

Keo tụ và đông tụ đã được sử dụng để làm trong nước từ thời cổ đại - ngay từ trước Công nguyên, khi người Ai Cập sử dụng quả hạnh để làm trong nước sông. Ngày nay, keo tụ và tạo bông vẫn là những thành phần thiết yếu của quá trình xử lý. Polymer KMR cho vào nước sẽ giảm độ đục nhanh chóng, gom chất rắn lơ lửng.

Hóa chất đông tụ được sử dụng trong xử lý nước thải chia thành hai loại chính: hữu cơ và vô cơ.

Chất đông tụ hữu cơ thường được sử dụng để tách rắn, lỏng và tạo bùn. Được sử dụng rộng rãi nhất chính là cation, trung hòa điện tích âm của chất keo và tạo thành một khối xốp được gọi là microflocs. Những ưu điểm chính của chất đông tụ hữu cơ bao gồm: liều lượng thấp hơn, khối lượng bùn tạo ra thấp và không ảnh hưởng đến độ pH.

Chất đông tụ vô cơ vừa tiết kiệm chi phí vừa có thể áp dụng cho nhiều loại nước và nước thải. Chất đông tụ vô cơ đặc biệt hiệu quả đối với nước thô có độ đục thấp và thường sẽ xử lý loại nước này khi chất đông tụ hữu cơ không thể.

Sau khi được thêm vào nước, các chất đông tụ vô cơ tạo thành kết tủa nhôm hoặc sắt. Chúng hấp thụ các tạp chất trong nước khi chúng rơi xuống, phục vụ cho việc làm sạch nước. Quá trình này được gọi là cơ chế 'quét-floc'. Tuy nhiên, một nhược điểm của kết tủa hydroxit kim loại quét-floc là chúng làm tăng khối lượng bùn tổng thể phải được xử lý và loại bỏ.

Ví dụ về chất đông tụ vô cơ như sau:

Aluminium Sulfate - Một trong những hóa chất xử lý nước được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới. Phèn được sản xuất dưới dạng chất lỏng, từ đó dạng tinh thể bị khử nước.
Nhôm Clorua - Một sự lựa chọn thứ hai cho Phèn vì nó đắt hơn, nguy hiểm và ăn mòn.
Polyal Aluminium Chloride (PAC) & Aluminium Chlorohydrate (ACH)
Ferric Sulfate & Ferrous Sulfate - Ferric sulfate được sử dụng phổ biến hơn, nhưng Ferric sulfate thường được sử dụng trong các ứng dụng cần chất khử hoặc các ion sắt hòa tan dư thừa. Chất đông tụ sắt hoạt động tương tự như chất đông tụ nhôm nhưng giá thành có thể thay đổi tùy theo nguồn cung cấp tại địa phương.
Ferric Chloride - Chất đông tụ vô cơ rẻ tiền nhất, vì nó được tạo ra như một chất thải từ các hoạt động luyện thép. Tuy nhiên, cho đến nay nó vẫn là chất đông tụ vô cơ có tính ăn mòn và nguy hiểm nhất và việc sử dụng nó chỉ giới hạn ở các cơ sở được trang bị để xử lý nó một cách an toàn.
Hỗn hợp đông tụ hữu cơ và vô cơ

Đông tụ là một trong những phương pháp phổ biến được các nhà máy xử lý nước sử dụng để cung cấp nước sạch, an toàn cho khách hàng sử dụng nước công cộng, phương pháp này thường được sử dụng cùng với các quá trình bao gồm lọc, khử trùng và lắng để loại bỏ các chất gây ô nhiễm chọn lọc khỏi nước.

Bài viết này sẽ xem xét phương pháp này trong xử lý nước: nó là gì, nó hoạt động như thế nào và những gì được loại bỏ trong quá trình này.

Chất đông tụ để xử lý nước là gì?
Sắt sunfat, nhôm sunfat, hoặc clorua sắt, được phân loại là nhôm hoặc muối sắt, là những chất đông tụ phổ biến để xử lý nước.

Chất làm đông tụ là một hóa chất được sử dụng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng trong nước uống. Chúng được tạo thành từ các phân tử tích điện dương, giúp trung hòa nước hiệu quả.

Điều trị đông máu hoạt động như thế nào?
Xử lý đông tụ thường được thực hiện trước khi lắng và lọc. Trong quá trình này, một chất đông tụ được thêm vào nước, và điện tích dương của nó sẽ trung hòa điện tích âm của các chất bẩn lơ lửng.

Sự trung hòa làm cho các hạt lơ lửng liên kết với nhau (do đó có thuật ngữ này). Trong các cục được gọi là "bông cặn", các hạt này chìm xuống đáy của bể xử lý. Sau đó, chúng có thể được lọc ra khỏi nước dễ dàng hơn.

Trong quá trình này, chất đông tụ nhanh chóng được thêm vào nước và trộn đều, cho phép nó được phân phối trong toàn bộ mẫu nước. Khi nước đông tụ, nó có thể được lọc qua màng siêu lọc hoặc màng vi lọc, hoặc màng lọc trung bình để loại bỏ các hạt lắng. Nước cũng có thể được chuyển vào bể lắng, trong đó các phần tử nặng sẽ chìm xuống đáy, nơi chúng có thể được loại bỏ.

Những gì được loại bỏ trong quá trình đông máu?
Đông tụ có hiệu quả nhất trong việc loại bỏ chất rắn lơ lửng và các chất hữu cơ tự nhiên như sỏi, cát, tảo, đất sét, sắt, động vật nguyên sinh và thậm chí cả vi khuẩn. Nhiều chất gây ô nhiễm này có thể làm cho nước có mùi vị khó chịu khi tồn tại với số lượng lớn, và cũng có thể làm cho nước có màu nâu hoặc màu da cam.

Tuy nhiên, không phải tất cả các chất gây ô nhiễm đều có thể đông tụ trong cùng một khoảng thời gian, đó là lý do tại sao các phương pháp làm sạch nước khác được sử dụng cùng với phương pháp xử lý này.

Sỏi, cát và cát mịn đều có thể đông lại trong quá trình trung hòa trong vòng hai phút. Để so sánh với tảo, đất sét và động vật nguyên sinh phải mất tới 2 giờ.

Bất kỳ thứ gì khác có thể đông tụ sẽ mất nhiều thời gian hơn: vi khuẩn và tảo có đường kính 1 micron mất khoảng 8 ngày để đông tụ và lắng xuống đáy của nguồn nước, trong khi vi rút có đường kính 0,1 micron mất 2 năm để đông tụ và lắng xuống. Đó là lý do tại sao cần phải khử trùng để tiêu diệt các chất gây ô nhiễm vi sinh một cách nhanh chóng và hiệu quả hơn nhiều.

Như đã nói, nhiều mầm bệnh thực sự tự bám vào các hạt đông tụ, và được loại bỏ trong quá trình lọc.

Đông tụ không đảm bảo nước uống an toàn, nhưng nó vẫn là một quá trình xử lý nước thiết yếu. Nó loại bỏ các chất lơ lửng khiến nước khó xử lý đúng cách hơn bằng chất khử trùng, và có nghĩa là có thể thêm ít clo hơn để khử trùng nước.

Ngoài lợi ích tiết kiệm tiền của quy trình xử lý hóa học này, các nhà cung cấp nước thành phố cũng có thể đảm bảo nước uống an toàn hơn, vì một số hạt hữu cơ nhất định có thể phản ứng với clo và tạo ra một sản phẩm phụ nguy hiểm được gọi là trihalomethanes (THMs).

Quá trình đông tụ thường được thực hiện qua hai giai đoạn: trộn nhanh và trộn chậm. Trộn nhanh giúp phân tán đều các chất đông tụ trong nước và đảm bảo phản ứng hóa học diễn ra hoàn toàn. Đôi khi điều này được thực hiện bằng cách thêm hóa chất ngay trước máy bơm, cho phép các cánh bơm thực hiện công việc trộn. Tuy nhiên, thông thường, một bể trộn flash nhỏ cung cấp thời gian tạm giam khoảng một phút. Sau khi hỗn hợp chớp cháy, cần khuấy nhẹ trong thời gian dài hơn để thúc đẩy va chạm của các hạt và tăng cường sự phát triển của bông cặn. Sự khuấy trộn nhẹ nhàng, hoặc trộn chậm này được gọi là quá trình keo tụ; nó được hoàn thành trong một chiếc xe tăng có thời gian tạm giam ít nhất là nửa giờ. Bể keo tụ có các máy trộn kiểu cánh khuấy bằng gỗ quay chậm trên một trục dẫn động động cơ nằm ngang. Sau khi keo tụ nước chảy vào các bể lắng. Một số nhà máy xử lý nước nhỏ kết hợp đông tụ và lắng trong một đơn vị thép đúc sẵn duy nhất được gọi là bể tiếp xúc chất rắn.

Lọc
Ngay cả sau quá trình đông tụ và tạo bông, lắng không loại bỏ đủ các tạp chất lơ lửng khỏi nước để làm cho nó trong suốt. Phần nổi không lắng đọng còn lại gây ra độ đục đáng chú ý trong nước và có thể che chắn vi khuẩn khỏi việc khử trùng. Lọc là một quá trình vật lý để loại bỏ những tạp chất này khỏi nước bằng cách thấm nó xuống dưới một lớp hoặc lớp vật liệu xốp, dạng hạt như cát. Các hạt lơ lửng bị mắc kẹt trong các lỗ rỗng của vật liệu lọc, điều này cũng loại bỏ các động vật nguyên sinh có hại và màu sắc tự nhiên. Hầu hết các nguồn cung cấp nước mặt đều yêu cầu phải lọc sau các bước đông tụ và lắng cặn. Tuy nhiên, đối với nước bề mặt có độ đục và màu thấp, có thể sử dụng quy trình lọc trực tiếp, không có quá trình lắng cặn trước đó.

Hai loại bộ lọc cát đang được sử dụng: chậm và nhanh. Bộ lọc chậm cần nhiều diện tích bề mặt hơn bộ lọc nhanh và rất khó làm sạch. Hầu hết các nhà máy xử lý nước hiện đại hiện nay đều sử dụng các bộ lọc phương tiện kép nhanh sau quá trình đông tụ và lắng cặn. Bộ lọc hai phương tiện bao gồm một lớp than antraxit bên trên một lớp cát mịn. Lớp than phía trên giữ lại hầu hết các bông cặn lớn, và các hạt cát mịn hơn ở lớp dưới sẽ bẫy các tạp chất nhỏ hơn. Quá trình này được gọi là quá trình lọc sâu, vì các tạp chất không chỉ đơn giản được sàng lọc hoặc loại bỏ ở bề mặt của lớp lọc, như trường hợp của các bộ lọc cát chậm. Để tăng cường khả năng lọc theo chiều sâu, cái gọi là bộ lọc phương tiện hỗn hợp được sử dụng trong một số nhà máy xử lý. Chúng có lớp thứ ba, bao gồm một khoáng chất hạt mịn gọi là granat, ở dưới cùng của lớp đá.

Bộ lọc nhanh được đặt trong cấu trúc bê tông hình hộp, với nhiều hộp được bố trí ở cả hai bên của phòng trưng bày đường ống. Một bể lớn được gọi là giếng trong thường được xây dựng bên dưới các bộ lọc để giữ nước trong tạm thời. Một lớp sỏi thô thường hỗ trợ các phương tiện lọc. Khi bị tắc bởi các hạt tách ra khỏi nước, lớp lọc phải được làm sạch bằng cách rửa ngược. Trong quá trình rửa ngược, hướng của dòng chảy qua bộ lọc bị đảo ngược. Nước sạch được đẩy lên trên qua phương tiện truyền thông, mở rộng tầng lọc một chút và mang đi các tạp chất trong máng rửa. Nước rửa ngược được phân phối đồng đều khắp đáy bộ lọc bằng hệ thống ống dẫn đục lỗ hoặc các khối gạch xốp.

Vì độ tin cậy của nó, bộ lọc nhanh là loại bộ lọc phổ biến nhất được sử dụng để xử lý các nguồn cung cấp nước công cộng. Tuy nhiên, các loại bộ lọc khác có thể được sử dụng, bao gồm bộ lọc áp suất, bộ lọc đất tảo cát và bộ lọc siêu nhỏ. Một bộ lọc áp suất có một tầng phương tiện dạng hạt, nhưng thay vì mở ở trên cùng như bộ lọc nhanh dòng trọng lực, nó được bao bọc trong một bể thép hình trụ. Nước được bơm qua bộ lọc dưới áp lực. Trong các bộ lọc đất tảo cát, một vật liệu dạng bột tự nhiên bao gồm vỏ của các sinh vật cực nhỏ gọi là tảo cát được sử dụng làm phương tiện lọc. Bột được hỗ trợ thành một lớp mỏng trên màn kim loại hoặc vải, và nước được bơm qua lớp này. Bộ lọc áp lực và bộ lọc đất diatomaceous được sử dụng thường xuyên nhất cho các ứng dụng công nghiệp hoặc cho các bể bơi công cộng.

Microstrainers bao gồm một dây vải sợi thép không gỉ được dệt mịn được gắn trên trống quay được đặt chìm một phần trong nước. Nước đi qua một đầu hở của trống và chảy ra ngoài qua màn chắn, để lại các chất rắn lơ lửng phía sau. Các chất rắn bị bắt giữ được rửa sạch vào một phễu khi chúng được đưa lên khỏi mặt nước bằng trống quay. Microstrainers được sử dụng chủ yếu để loại bỏ tảo khỏi nguồn cấp nước bề mặt trước khi lọc theo dòng trọng lực thông thường. (Chúng cũng có thể được sử dụng trong xử lý nước thải tiên tiến.)

Khử trùng
Khử trùng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh và là điều cần thiết để ngăn ngừa sự lây lan của bệnh qua đường nước. Điển hình là quy trình cuối cùng trong xử lý nước uống, nó được thực hiện bằng cách áp dụng clo hoặc các hợp chất clo, ozone hoặc bức xạ tia cực tím vào nước đã được làm sạch.

Khử trùng bằng clo
Việc bổ sung clo hoặc các hợp chất của clo vào nước uống được gọi là quá trình clo hóa. Các hợp chất clo có thể được sử dụng ở dạng lỏng và rắn — ví dụ, natri hypoclorit lỏng hoặc canxi hypoclorit ở dạng viên hoặc dạng hạt. Tuy nhiên, việc áp dụng trực tiếp clo ở dạng khí từ các thùng chứa bằng thép có áp suất thường là phương pháp kinh tế nhất để khử trùng lượng nước lớn.

Các vấn đề về vị hoặc mùi được giảm thiểu với liều lượng clo thích hợp tại nhà máy xử lý, và nồng độ dư có thể được duy trì trong toàn bộ hệ thống phân phối để đảm bảo mức độ an toàn tại các điểm sử dụng. Clo có thể kết hợp với một số hợp chất hữu cơ tự nhiên trong nước để tạo ra cloroform và các sản phẩm phụ có khả năng gây hại khác (trihalomethanes). Tuy nhiên, rủi ro của điều này là nhỏ, khi clo được sử dụng sau quá trình đông tụ, lắng và lọc.

Cách chọn chất đông tụ để xử lý nước
Loại chất đông tụ được sử dụng bởi cơ sở xử lý nước địa phương của bạn thường sẽ phụ thuộc vào tính sẵn có và khả năng chi trả. Với nhôm sunfat sẵn có, giá cả phải chăng và hiệu quả cao, nó là sự lựa chọn ưu tiên cho việc xử lý nước công cộng trên khắp thế giới.

Chất đông tụ kim loại cũng là một số chất phổ biến nhất để xử lý nước. Tuy nhiên, chất làm đông tổng hợp và chất tạo đông sinh học (bao gồm chất tạo đông sinh học tự nhiên có nguồn gốc từ nấm, nguồn thực vật và động vật) cũng có sẵn. Chúng có lợi thế là tạo ra ít bùn hơn và ít gây ra các vấn đề độc hại hoặc an toàn hơn.

Đông tụ là một quá trình xử lý nước cần thiết, nhưng nó không thể hoạt động một mình. Lọc, lắng và khử trùng cũng được yêu cầu để đảm bảo rằng nước không có các chất ô nhiễm có hại và an toàn để uống.