Đề tài Công nghệ xử lý nước nhiễm phèn

Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
BỘ CÔNG THƯƠNG  
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH  
VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG  
---o0o---  
XỬ NƯỚC CẤP  
Đề tài:  
GVHD: Cao Thị Thúy Nga.  
Lớp: CDMT10.  
Nhóm:  
1. Nguyễn Thị Yến Nhi.  
2. Hồ Tiểu Mi.  
3. Vũ Thị Lan.  
4. Lê Thành Yên .  
5. Nguyễn Đình Việt Hưng.  
TP.HCM, tháng 7, năm 2010.  
1
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
MỤC LỤC  
CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU  
I. Sự cần thiết: ...............................................................................................................1  
II. Mục tiêu: ....................................................................................................................1  
III. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu:..............................................................................1  
IV. Phương pháp nghiên cứu:........................................................................................1  
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ NƯỚC NHIỄM PHÈN  
I. Tính chất: .....................................................................................................................2  
1. Phèn sắt: .....................................................................................................................2  
2. Phèn nhôm..................................................................................................................2  
II. Nguyên nhân nước nhiễm phèn. ..............................................................................3  
III. Ảnh hưởng của nước chua phèn: ...........................................................................3  
CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ NƯỚC  
NHIỄM PHÈN.  
I. Các biện pháp xử lý trong dân gian...........................................................................4  
1. Lọc qua tro bếp: .......................................................................................................4  
2. Lọc nước qua lớp thơm đã được sấy khô: .............................................................4  
II. Các phương pháp xử nước nhiễm phèn...............................................................4  
1. Đối với nước phèn loại I: ...........................................................................................4  
2. Đối với nước phèn loại II: .........................................................................................4  
3. Đối với nước phèn loại III:.........................................................................................4  
III. Các phương pháp khử sắt thể dùng trong công nghệ xử lý phèn. ..................5  
1. Phương pháp hóa học: ..............................................................................................5  
1.1 Khử sắt bằng hoá chất .........................................................................................5  
1.2 Khử sắt bằng vôi .................................................................................................5  
1.3 Khử sắt bằng Clo ...................................................................................................5  
1.4 Khử sắt bằng Kali Permanganat (KMnO 4)...........................................................5  
1.5 Khử sắt bằng ClO2: ..............................................................................................5  
2
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
1.6 Khử sắt bằng O3: .................................................................................................6  
2. Phương pháp hóa lý: .................................................................................................6  
2.1 DS3 – Hạt lọc xử nước phèn .............................................................................6  
2.2 Khử sắt bằng cách lọc qua lớp vật liệu đặc biệt ....................................................7  
2.3 Khử phèn sắt bằng trao đổi ion ...........................................................................7  
2.4 KDF 85 ..................................................................................................................7  
2.5 Vật liệu lọc FILOX-R đột phá trong công nghệ khử phèn: ..................................7  
3. Phương pháp oxy hoá sắt ...........................................................................................8  
4. Khử sắt bằng phương pháp làm thoáng:.....................................................................8  
4.1 Làm thoáng đơn giản bề mặt lọc ...........................................................................8  
4.2 Làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiên.....................................................................8  
4.3 Làm thoáng cưỡng bức..........................................................................................9  
5. Khử sắt bằng phương pháp vi sinh.............................................................................9  
IV. Một số giai đoạn về công nghệ khử sắt trong nước cấp ........................................9  
1. Giai đoạn đưa các hoá chất vào nước.........................................................................9  
2. Giai đoạn xử sơ bộ .................................................................................................9  
3. Giai đoạn làm sạch .....................................................................................................9  
V. Một số thiết bị khử sắt thường được sử dụng........................................................10  
1. Làm thoáng đơn giản trên bề mặt bể lc..................................................................10  
2. Tháp làm thoáng tự nhiên.........................................................................................10  
3. Tháp làm thoáng cưỡng bức.....................................................................................10  
4. Bể lắng tiếp xúc........................................................................................................11  
5. Bể lọc cặn sắt............................................................................................................11  
VI. Công nghệ KATOX ................................................................................................11  
VII. Một số phương pháp khác xử nước nhiễm sắt, phèn: ...................................12  
CHƯƠNG IV: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THÍCH HỢP  
I. Qui mô công nghiệp:..................................................................................................13  
II. Qui mô hộ gia đình: .................................................................................................15  
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................17  
3
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
LỜI CẢM ƠN  
Chúng em, lớp CDMT10 xin gởi lời cảm ơn chân thành đến cô Cao Thị Thúy  
Nga, giáo viên hướng dẫn môn xử nước cấp, đã tận tình hướng dẫn để chúng em có  
thể hoàn thành tốt bài tiểu luận này. Đồng thời, chúng em cũng xin gởi lời cảm ơn đến  
các thầy quản thư viện đã giúp chúng em tìm tài liệu.  
4
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
LỜI MỞ ĐẦU  
Hiện nay, vấn đề cấp nước cho sinh hoạt ăn uống đang một vấn đề bức thiết  
cần sự quan tâm nhiều. Bởi vì, hầu hết người dân đều sử dụng nguồn nước cấp  
cho sinh hoạt nếu nguồn nước đó không được xử đúng cách thì nó sẽ gây ảnh  
hưởng rất lớn tới người tiêu dùng. Chẳng hạn như gây ra bệnh đau bao tử, các dụng  
cụ chứa nước đều bị ăn mòn, tắm rửa bị rộp da, nước có màu gây cảm giác mỹ quan  
không tốt…  
vậy yêu cầu hiện nay là phải có các công nghệ xử lý thích hợp để xử lý các  
nguồn nước chưa đạt tiêu chuẩn thành nguổn nước đạt tiêu chuẩn cấp nước để cấp  
nước cho người dân, bảo đảm an toàn vệ sinh.  
Hiện tại, vấn đề xnước chua phèn đang rất nóng bỏng cần nhiều sự quan  
tâm của giới chuyên môn.  
5
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN  
.............................................................................................................................................  
.............................................................................................................................................  
.............................................................................................................................................  
.............................................................................................................................................  
.............................................................................................................................................  
.............................................................................................................................................  
.............................................................................................................................................  
..........................................................................  
6
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
7
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU  
I. Sự cần thiết:  
Hiện nay, khí hậu đang biến đổi thất thường, nắng nhiều, trái đất đang nóng lên từng  
ngày, sự bóc hơi nước cũng tăng theo là nguyên nhân dẫn đến tình trạng thiếu nước nghiêm  
trọng. Chính vì vậy việc tìm ra các công nghệ xử nước hiệu quả vấn đề cần thiết.  
II. Mục tiêu:  
Xử nước nhiễm phèn.  
III. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu:  
Nước nhiễm phèn ở đồng bằng sông Cửu Long.  
IV. Phương pháp nghiên cứu:  
Sử dụng phương pháp phân tích chỉ tiêu: xem xét hàm lượng sắt, nhôm, sunfat, độ pH,  
độ màu, độ kiềm, điều kiện địa phương mà xây dựng công nghệ xử lý.  
8
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ NƯỚC NHIỄM PHÈN.  
I. Tính chất:  
Vào mùa mưa, nước mưa rửa trôi đất phèn, mang theo nhiều sắt, nhôm sunfat và axit  
mùn hữu cơ, chứa nhiều ion H+ và các muối thủy phân mang tính axit (AlCl3, Al2(SO4)3,  
-
FeCl3, Fe2(SO4)3, FeSO4. Nước phèn không có tính chất điệm (hàm lượng ion HCO3 và  
2-  
CO3 không có hoặc rất thấp). Vùng trũng, nước đọng chứa rất nhiều sunfat, ngược lại ở  
vùng có địa hình cao hàn lượng sunfat có trong nước ít hơn.  
Nước chua phèn được chia ra làm 3 loại:  
Thông số  
Loại I  
Loại II  
Vàng đục  
2.5 – 3.5  
0
Loại III  
Trong xanh  
2.5 – 2.8  
0
Độ màu  
Vàng đục  
pH  
2.5 – 3.0  
Độ kiềm  
0
Hàm lượng sắt (mg/l)  
Hàm lượng sunfat (mg/l)  
Hàm lượng nhôm (mg/l)  
Độ mặn (mg/l)  
30 – 120  
25 – 70  
100 – 380  
-
2 – 10  
800 – 5000  
100 – 400  
40 -20  
-
-
-
180  
1. Phèn sắt:  
một muối kép của sắt (III) sunfat với muối sunfat của kim loại kiềm hay amoni, ví  
dụ: kali sắt sunfat [K2SO4.Fe2(SO4)3.24H2O hay KFe(SO4)2.12H2O]. Ở dạng tinh khiết,  
Phèn sắt là tinh thể không màu, nhưng thường có màu tím vì có vết mangan; tan trong nước.  
Phèn sắt được điều chế bằng cách kết tinh hỗn hợp sắt (III) sunfat với muối sunfat của các  
kim loại kiềm hoặc amoni. Phèn sắt thường được dùng làm thuốc thử trong các phòng thí  
nghiệm.  
2. Phèn nhôm: gồm hai loại:  
- Phèn nhôm đơn: Al2.(SO4)3.18H2O.  
- Phèn nhôm kép: muối kép của sunfat nhôm với sunfat kim loại kiềm hoặc amoni.  
Kali nhôm sunfat hay phèn nhôm kali (thường gọi: phèn chua) [KAl(SO4)2.12H2O  
hay K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O]: Tinh thể lớn hình bát diện, trong suốt, không màu,vị chát,  
cảm giác se lưỡi; khối lượng riêng 1,75 g/cm3; tnc= 92oC; đun nóng đến 200oC thì mất nước  
kết tinh, thành phèn khan ở dạng bột trắng (thường gọi là phèn phi hoặc khô phèn) ít tan  
trong nước.  
9
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
Dung dịch phèn chua có tính axit, không độc. Tinh thể phèn tan trong nước tạo màng  
hiđroxit lắng xuống kéo theo các chất bẩn lơ lửng trong nước, vậy, được dùng làm  
trong nước; làm chất cầm màu trong nhuộm vải; chất kết dính trong ngành sản xuất giấy;  
làm thuốc thử trong các phòng thí nghiệm, dùng làm thuốc cầm máu bề mặt, lau rửa bộ  
phận cơ thể ra nhiều mồ hôi, rửa niêm mạc miệng, họng; làm thuốc rắc kẽ chân. Y học cổ  
truyền còn gọi phèn chua là bạch phèn. Bạch phèn có tính hàn, vào kinh tì, giải độc, sát  
khuẩn, cầm máu, chữa viêm dạ dày, ruột; dùng thêm các vị thuốc khác chữa đau răng. Phèn  
phi trộn với bột lưu huỳnh tán nhỏ và tá dược dùng bôi nách sau mỗi lần tắm để chữa chứng  
hôi nách.  
Amoni nhôm sunfat hay phèn nhôm amoni [(NH4)2SO4.Al2(SO4)3.24H2O)]: tinh thể  
màu trắng, khối lượng riêng 1,65 g/cm3, tnc = 94,5oC. Dễ tan trong nước. Cũng dùng làm  
trong nước; một thành phần của bột  
nở, bột chữa cháy; dùng trong mạ  
điện; trong y học, dùng làm thuốc lợi  
tiểu, gây nôn.  
II. Nguyên nhân nước nhiễm phèn.  
- Do nước mưa rửa trôi lớp đất có  
chứa các ion Fe2+, Fe3+, Al3+.  
- Mạch nước ngầm chảy qua các  
tầng đất có các ion Fe2+, Fe3+, Al3+ ở  
dạng hòa tan, hòa tan vào trong nước.  
Hình 2.1: Nước nhiễm phèn  
III. Ảnh hưởng của nước chua phèn:  
Khi người dân sử dụng nước bị nhiễm phèn mà chưa qua xử lý thì nó gây ra hậu quả:  
gây bệnh đau bao tử, các dụng cụ chứa nước đều bị ăn mòn, tắm rửa bị rộp da, loại nước có  
màu vàng đục chứa nhiều phèn sắt gây cảm giác mỹ quan không tốt, loại nước trong  
xanh có chứa nhiều phèn nhôm, pH thấp, nếu dùng sẽ gây hư hại cho men răng, hệ tiêu hóa  
nước quá chua.  
Hàm lượng sắt lớn hơn 0.3 mg/l, mangan lớn hơn 0.1 mg/l làm hoen ố quần áo và các  
dụng cụ chứa trong nhà, hàm lượng nhôm cao sẽ làm nước có màu và gây lắng đọng trong  
các dụng cụ chứa, gây bệnh rối loạn thần kinh, gây loãng xương ở người già và ảnh hưởng  
tới chứa năng lọc máu của thận; lượng sunfat cao gây vị khó chịu cho nước dùng. Nếu nước  
chứa nhiều sunfat và magie sẽ gây tính nhuận trường.  
10  
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ NƯỚC  
NHIỄM PHÈN.  
Thành phần chủ yếu trong nước nhiễm phèn ion Fe2+ và Fe3+, vì vậy muốn xử nước  
nhiễm phèn thì cần phải xử lý, loại bỏ các ion Fe2+ và Fe3+ ra khỏi nước.  
I. Các biện pháp xử lý trong dân gian.  
1. Lọc qua tro bếp:  
Liều lượng tro thay đổi 5 – 10 g/l nước, tro bếp khả năng làm tăng pH, tăng độ kiềm  
-
HCO3 , giữ lại một phần sắt, nhôm. Nước qua lắng tro có vị ngọt, uống được nhưng phảng  
phất mùi tanh.  
2. Lọc nước qua lớp thơm đã được sấy khô:  
Nước sau khi lọc vị ngọt, làm cho ta có cảm giác uống được, độ pH vẫn còn quá  
thấp (pH<4), hàm lượng nhôm và sắt không giảm. Do vậy nếu sử dụng loại nước này để  
uống, người dân sẽ đưa vào cơ thể một số độc chất mà không hề hay biết.  
II. Các phương pháp xử nước nhiễm phèn  
1. Đối với nước phèn loại I:  
Khử sunfat bằng kiềm hóa và bari để keo tụ thành BaSO4. Lắng lọc qua giấy.  
2-  
Lượng SO4 giảm xuống còn 500 – 700 mg/l.  
Nhược điểm: không ổn định, liều lượng bari lớn, đắt tiền, không khống chế được bari  
trong nước dẫn đến gây độc cho người dùng.  
2. Đối với nước phèn loại II:  
Kiềm hóa nước để nâng pH và khử sắt, sau đó lắng lọc qua bể lắng cát. Nước sau  
xử lý có:  
- Độ pH: 6.5  
- Độ kiềm tổng cộng: 50 – 100 mg/l CaCO3  
- Sắt: vết  
- Các chi tiêu khác đạt tiêu chuẩn nước ăn uống sinh hoạt.  
3. Đối với nước phèn loại III:  
Kiềm hóa nước để nâng pH, khử nhôm và sắt. Tổng hợp hóa chất FeCl3, Na2CO3,  
PAC,có tác dụng tạo môi trường cho ion Al3+ chuyển về dạng hydroxit nhôm và các muối  
nhôm ở dạng keo như: Al(OH)SO4, Al2(OH)4SO4. Hóa chất tổng hợp này còn tạo trong  
nước nhân keo tụ mang điện tích dương, gây phản ứng đồng keo tụ với các ion sắt và nhôm  
trong nước. Các ion sunfat là những ion đối, có tác dụng mở rộng vùng phản ứng, nâng hiệu  
11  
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
quả keo tụ. Sau xử lý, lượng ion SO42- trong nước giảm đi một phần do hấp phụ trên bề mặt  
keo và lắng. Đặc biệt hóa chất này còn tạo ra bông cặn to, nặng dễ lắng.  
III. Các phương pháp khử sắt thể dùng trong công nghệ xử lý phèn.  
1. Phương pháp hóa học:  
1.1 Khử sắt bằng hoá chất  
Khi trong nước nguồn có hàm lượng tạp chất hữu cơ cao, các chất hữu cơ sẽ tạo ra  
dạng keo bảo vệ các ion sắt, như vậy muốn khử sắt phải phá vỡ được màng hữu cơ bảo vệ  
bằng tác dụng của các chất ôxy hoá mạnh. Đối với nước ngầm, khi làm lượng sắt quá cao  
đồng thời tồn tại cả H S thì lượng ôxy thu được nhờ làm thoáng không đủ để ôxy hoá hết  
2
H2S và sắt, trong trường hợp này cần phải dùng đến hoá chất để khử sắt.  
1.2 Khử sắt bằng vôi  
Khi cho vôi vào nước, độ pH của nước tăng lên. Ở điều kiện giàu ion OH-, các ion Fe2+  
thuỷ phân nhanh chóng thành Fe(OH)2 lắng xuống một phần, thế ôxy hoá khử tiêu chuẩn  
của hệ Fe(OH)2/Fe(OH)3 giảm xuống, do đó sắt (II) dễ dàng chuyển hoá thành sắt (III). Sắt  
(III) hyđroxyt kết tụ thành bông cặn, lắng trong bể lắng và có thể dễ dàng tách ra khỏi nước.  
Phương pháp này có thể áp dụng cho cả nước mặt nước ngầm.  
Nhược điểm của phương pháp này là phải dùng đến các thiết bị pha chế cồng kềnh,  
quản phức tạp, cho nên thường kết hợp khử sắt với quá trình xử lý khác như xử ổn định  
nước bằng kiềm, làm mềm nước bằng vôi kết hợp với sôđa.  
1.3 Khử sắt bằng Clo  
Quá trình khử sắt bằng clo được thực hiện nhờ phản ứng sau:  
-
2Fe(HCO3)2 + Cl2 + Ca(HCO3)2 + 6H2O 2Fe(OH)3CaCl2 + 6H+ + 6HCO3  
Khử sắt ở dạng hợp chất hữu cơ, pH>=5. Khi trong nước chứa các hợp chất  
ammonia, clo tự do kết hợp tạo ra cloramin làm giảm tốc độ oxy hóa.  
1.4 Khử sắt bằng Kali Permanganat (KMnO 4)  
Khi dùng KMnO4 để khử sắt, quá trình xảy ra rất nhanh vì cặn mangan (IV) hyđroxyt  
vừa được tạo thành sẽ là nhân tố xúc tác cho quá trình khử. Phản ứng xảy ra theo phương  
trình sau:  
-
5Fe2+ + MnO4 + 8H+ 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O  
1.5 Khử sắt bằng ClO2:  
Quá trình oxy hóa xảy ra theo phương trình phản ứng:  
-
Fe2+ + ClO2 + 3H2O Fe(OH)3 + ClO2 + 3H+  
12  
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
Quá trình diễn ra khi pH>7  
1.6 Khử sắt bằng O3:  
Phương trình phản ứng:  
Fe2+ + O3 + 2H2O Fe(OH)3 + O2 + H+  
Nhược điểm khi sử dụng O3 tạo thành lớp váng nổi trên bề mặt và khó tách váng nổi  
đó ra khỏi.  
2. Phương pháp hóa lý:  
2.1 DS3 – Hạt lọc xử nước phèn  
Hạt lọc nước đa năng DS3 dùng xử nước nhiễm phèn, nước giếng…, đã được tặng  
giải thưởng Sáng tạo Khoa học công nghệ Việt Nam. Nhờ tính năng loại bỏ sắt, magan và  
các yếu tố độc hại khác, DS3 là sản phẩm bảo vệ sức khỏe trước hiện trạng ô nhiễm môi  
trường ngày càng gia tăng. Với 50kg DS3 và vài thùng nhựa thể tạo nên thiết bị lọc nước  
gia đình.  
Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ xử nước nhiễm phèn sử dụng DS3  
Hình 3.2: Hạt lọc DS3 và DC3  
13  
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
2.2 Khử sắt bằng cách lọc qua lớp vật liệu đặc biệt  
Các vật liệu đặc biệt khả năng xúc tác, đẩy nhanh quá trình ôxy hoá khử Fe2+ thành  
Fe3+ giữ lại trong tầng lọc. Quá trình diễn ra rất nhanh chóng và có hiệu quả cao. Cát đen  
một trong những chất đặc tính như thế.  
2.3 Khử phèn sắt bằng trao đổi ion  
Cho nước đi qua vật liệu trao đổi ion. Các ion Fe2+ sẽ trao đổi với các ion H+ và Na+  
trong thành phần của vật liệu lọc. Kết quả là Fe2+ được giữ lại trong thành phần của vật liệu  
lọc  
Các ion Ca2+ và Mg2+ cũng tham gia trong quá trình này. Phương pháp này vừa cho  
hiệu quả khử sắt cao, vừa làm mềm nước.  
2.4 KDF 85  
Được nâng cấp trên nguyên tắc trao đổi ion, phương pháp này đặc biệt hiệu quả và  
thích hợp cho gia đình. Linh hồn của phương pháp này nằm ở cấu tạo của vật liệu trao đổi  
ion. Đây một hợp chất giữa Đồng Kẽm, được hoạt tính hóa, vừa thể trao đổi ion với  
Fe2+ vừa khử được mùi tanh, khử khuẩn mà không cần bất cứ hóa chất gì.  
2.5 Vật liệu lọc FILOX-R đột phá trong công nghệ khử phèn:  
FILOX là một vật liệu oxy hóa khử phèn không dùng hóa chất, là sáng chế độc quyền  
của WATTS Water Technologies với những đặc điểm :  
- Cho lưu lượng cao nhất trong số tất cả các vật liệu khử sắt.  
- Tự động tái sinh mà không cần thêm bất cứ hóa chất gì.  
- Hiệu quả khử Mangan cao  
Phương pháp trao đổi ion được sử dụng khi kết hợp với quá trình khử cứng. Khi sử  
dụng thiết bị trao đổi ion để khử sắt, nước ngầm không được tiếp xúc với không khí vì Fe3+  
sẽ làm giảm khả năng trao đổi của các ionic. Chỉ hiệu quả khi khử nước ngầm có hàm  
lượng sắt thấp.  
Hình 3.3: Thiết bị lọc nước  
giếng nhiễm phèn  
14  
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
3. Phương pháp oxy hoá sắt  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
Nguyên lý của phương pháp này là oxy hoá (II) thành sắt (III) và tách chúng ra khỏi  
nước dưới dạng hyđroxyt sắt (III). Trong nước ngầm, sắt (II) bicacbonat là một muối không  
bền, dễ dàng thuỷ phân thành sắt (II) hyđroxyt theo phản ứng:  
Fe(HCO)3)2 + 2H2O Fe(OH)2 + 2H2CO3  
Nếu trong nước có oxy hoà tan, sắt (II) hyđroxyt sẽ bị oxy hoá thành sắt (III) hyđroxyt  
theo phản ứng:  
4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 4Fe(OH)3 ↓  
Sắt (III) hyđroxyt trong nước kết tủa thành bông cặn màu vàng và có thể tách ra khỏi  
nước một cách dễ dàng nhờ quá trình lắng lọc.  
Kết hợp các phản ứng trên ta có phản ứng chung của quá trình oxy hoá sắt như sau:  
-
-
4Fe2+ + 8HCO3 + O2 + H2O 4Fe(OH)3 + 8H+ + 8HCO3  
Nước ngầm thường không chứa ôxy hoà tan hoặc có hàm lượng ôxy hoà tan rất thấp.  
Để tăng nồng đôxy hoà tan trong nước ngầm, biện pháp đơn giản nhất là làm thoáng. Hiệu  
quả của bước làm thoáng được xác định theo nhu cầu ôxy cho quá trình khử sắt.  
4. Khử sắt bằng phương pháp làm thoáng:  
4.1 Làm thoáng đơn giản bề mặt lọc  
Nước cần khử sắt được làm thoáng bằng dàn phun mưa ngay trên bề mặt lọc. Chiều  
cao giàn phun thường lấy cao khoảng 0,7m, lỗ phun có đường kính từ 5-7mm, lưu lượng  
tưới vào khoảng 10 m3/m2.h. Lượng ôxy hoà tan trong nước sau khi làm thoáng ở nhiệt độ  
250C lấy bằng 40% lượng ôxy hoà tan bão hoà (ở 250C lượng ôxy bão hoà bằng 8,1 mg/l).  
Nguồn nước đầu vào có hàm lượng sắt không được lớn hơn 10 mg/l. Nước sau làm  
thoáng có pH>6.8, ammonia <1 mg/l. Khử được 30-35% CO2.  
Nhược điểm: không xử được nước có hàm lượng sắt cao. Nếu hàm lượng sắt cao mà  
không đủ khí O2 thì Fe2+ còn lại trong nước sẽ tạo thành kết tủa Fe3+ làm nghẹt đường ống.  
4.2 Làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiên  
Nước cần làm thoáng được tưới lên giàn làm thoáng một bặc hay nhiều bậc với các sàn  
rải xỉ hoặc tre gỗ.  
Lưu lượng tưới chiều cao tháp cũng lấy như trường hợp trên. Lượng ôxy hoà tan  
sau làm thoáng bằng 55% lượng ôxy hoà tan bão hoà. Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm  
50%.  
15  
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
4.3 Làm thoáng cưỡng bức  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
Cũng thể dùng tháp làm thoáng cưỡng bức với lưu lượng tưới từ 30 đến 40 m3/h.  
Lượng không khí tiếp xúc lấy từ 4 đến 6 m3 cho 1m3 nước. Lượng ôxy hoà tan sau làm  
thoáng bằng 70% hàm lượng ôxy hoà tan bão hoà.  
Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm 75%.  
Ưu điểm:  
- Diện tích xây dựng nhỏ, công trình gọn nhẹ.  
- Kiểm soát được lượng khí cấp.  
- Tốc độ oxy hóa nhanh.  
- Có khả năng công nghệ hóa.  
5. Khử sắt bằng phương pháp vi sinh  
Một số loại vi sinh có khả năng ôxy hoá sắt trong điều kiện mà quá trình ôxy hoá hoá  
học xảy ra rất khó khăn. Chúng ta cấy các mầm khuẩn sắt trong lớp cát lọc của bể lọc, thông  
qua hoạt động của các vi khuẩn sắt được loại ra khỏi nước. Thường sử dụng thiết bị bể lọc  
chậm để khử sắt.  
IV. Một số giai đoạn về công nghệ khử sắt trong nước cấp  
1. Giai đoạn đưa các hoá chất vào nước  
Giai đoạn này gồm có quá trình làm thoáng nước để làm giàu ôxy và khử khí cacbonic  
cùng với việc pha trộn hoá chất vào nước như vôi, phèn, clo, ôzôn, kali permanganate…  
2. Giai đoạn xử sơ bộ  
Mục đích của giai đoạn này là nhằm tạo ra những điều kiện cho phản ứng ôxy hoá khử  
diễn ra đ ược hoàn toàn, nhanh chóng. Các thiết bị cần thiết cho giai đoạn này là bể lắng tiếp  
xúc, bể lọc sơ bộ, bể lọc tiếp xúc, bể lắng ngang hoặc lắng trong.  
3. Giai đoạn làm sạch  
Giai đoạn này cần đến các bể lọc khác nhau. Tuỳ theo hàm lượng và thành phần sắt  
trong nước nguồn cùng với chất lượng nước nguồn quyết định quy trình khử sắt cụ thể,  
thường được xác định bằng thực nghiệm tại chỗ kết hợp với các kết quả tính toán sơ bộ.  
Khi hàm lượng sắt cao trên 6 mg/l và cần khử triệt để khí cacbonic, quy trình khử sắt  
sẽ bao gồm cả ba giai đoạn trên.  
16  
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
Hình 3.4: Sơ đồ xử nước nhiễm phèn  
V. Một số thiết bị khử sắt thường được sử dụng  
1. Làm thoáng đơn giản trên bề mặt bể lọc  
Người ta dùng giàn ống khoan lỗ phun mưa trên bề mặt lọc, lỗ phun có đường kính 5  
đến 7 mm, tia nước dùng áp lực phun lên với độ cao 0,5 đến 0,6 m. Lưu lượng phun vào  
khoảng 10 m3/m2.h. Làm thoáng trực tiếp trên bề mặt bể lọc chỉ nên áp dụng khi nước  
nguồn có hàm lượng sắt thấp và không phải khử CO2.  
2. Tháp làm thoáng tự nhiên  
Sử dụng tháp làm thoáng tự nhiên (giàn mưa) khi cần làm giàu ôxy kết hợp với khử  
khí CO2. Do khả năng trao đổi của O2 lớn hơn CO2 nên tháp được thiết kế cho trường hợp  
khử CO2. Giàn mưa cho khả năng thu được lượng ôxy hoà tan bằng 55% lượng ôxy bão hoà  
và có khả năng khử được 75-80% lượng CO2 còn lại sau khi làm thoáng không xuống thấp  
hơn 5-6 mg/l.  
3. Tháp làm thoáng cưỡng bức  
Cấu tạo của tháp làm thoáng cưỡng bức cũng gần giống như tháp làm thoáng tự nhiên,  
ở đây chỉ khác là không khí được đưa vào tháp cưỡng bức bằng quạt gió. Không khí đi  
ngược chiều với chiều rơi của các tia nước. Lưu lượng tưới thường lấy từ 30 đến 40  
m3/m2.h. Lượng không khí cấp vào từ 4 đến 6m3 cho 1m3 nước cần làm thoáng.  
17  
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
4. Bể lắng tiếp xúc  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
Bể lắng tiếp xúc có chức năng giữ nước lại sau quá trình làm thoáng trong một thời  
gian đã để quá trình ôxy hoá và thuỷ phân dẫn diễn ra hoàn toàn, đồng thời tách một phần  
cặn nặng trước khi chuyển sang bể lọc. Trong thực tế thường lấy thời gian lưu của nước từ  
30 đến 45 phút. Bể lắng tiếp xúc có thể được thiết kế như bể lắng đứng thường đặt ngay  
dưới giàn làm thoáng.  
Bể lọc tiếp xúc hay bể lọc sơ bộ được áp dụng khi hàm lượng sắt trong nước nguồn cao  
hoặc cần khử đồng thời cả mangan. Bể lọc tiếp xúc có cấu tạo như các bể lọc thông thường  
với lớp vật liệu lọc bằng sỏi , than antraxit, sành, sứ…có kích thước hạt lớn. Tốc độ lọc  
thường khống chế trong khoảng 15 đến 20 m/h.  
5. Bể lọc cặn sắt  
Để lọc sạch nước chứa cặn sắt, sử dụng các bể lọc nhanh thông thường. Do khác với  
bể lọc cặn bẩn bình thường ở chỗ quá trình ôxy hoá và thuỷ phân sắt còn tiếp tục xảy ra  
trong lớp vật liệu lọc, nên ngay từ đầu chu kỳ lọc, cặn đã bám sẵn trong lớp vật liệu lọc và  
độ chứa cặn của lớp vật liệu lọc sẽ cao hơn.  
vậy, vật liệu lọc thể lấy cấp phối  
hạt lớn hơn, đương kính trung bình hạt từ  
0,9 đến 1,3 mm, bề dày lớp vật liệu lọc 1,0  
đến 1,2 m, tốc độ lọc lấy từ 5 đến 10 m/h.  
Do cặn sắt bám chắc nên phải rửa lọc bằng  
nước và khí kết hợp, lưu lượng nước rửa  
thực tế thường dùng từ 10 đến 12 l/m2.s.  
Nếu sử dụng bể lọc 2 lớp gồm antraxit và  
cát thạch anh thì hiệu quả xử sẽ cao hơn.  
Hình 3.4: Hệ thống xử nước  
VI. Công nghệ KATOX  
nhiễm phèn  
Công nghệ có tên gọi là “KATOX” có nghĩa là oxy hoá xúc tác, cho phép xử nước  
hàm lượng cao, cung cấp nước sử dụng cho sinh hoạt. Đã áp dụng cho rất nhiều điểm trên  
phạm vi toàn quốc. Sau nhiều năm sử dụng, thiết bị vẫn chạy ổn định đảm bảo chất  
lượng· Nguồn nước ban đầu là: nước ngầm, nước sông, nước hồ ao …  
Ưu điểm: Công nghệ hiện đại, thiết bị gọn nhẹ, sử dụng đơn giản, tính bền vững cao, ít  
phải bảo trì, giá thành hợp lý.  
18  
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
VII. Một số phương pháp khác xử nước nhiễm sắt, phèn:  
Đối với nước nhiễm phèn, ta xử lý ô nhiễm bằng vôi sống. Lấy 10g vôi sống cho vào  
140l nước, sau đó để nước lắng xuống, gạn lấy nước trong.  
Nước nhiều sắt thường có màu vàng, mùi tanh. Cách đơn giản để làm sạch nước nhiễm  
sắt đổ nước vào thùng, khuấy lên nhiều lần rồi để lắng, chắt lấy nước trong.  
thể dùng phèn chua để xử nước nhiễm phèn sắt. Phèn chua giã nhỏ (nửa thìa cho  
25 lít nước) đổ vào thùng quấy nhiều lần để sắt và phèn kết tủa lắng dần xuống đáy.  
Ngoài ra có thể xử bằng phương pháp sục khí, qua giàn mưa bồn lắng, lọc để khử  
sắt. Làm giàn mưa bằng ống nhựa, khoan 150 - 200 lỗ đường kính từ 1,5mm đến 2 mm  
tùy theo công suất máy bơm đang sử dụng. Dưới cùng của bể lọc lớp sỏi dày khoảng 1  
gang, trên lớp sỏi lớp cát dày khoảng 2,5 - 3 gang. Phương pháp này có thể kết hợp xử lý  
được một số chất khác với hàm lượng thấp như: Hydrogen sulfite H2S, Amoniac, Asen.  
19  
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
CHƯƠNG IV: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THÍCH HỢP  
I. Qui mô công nghiệp:  
Đối với qui mô công nghiệp thì nên chọn phương pháp xử lý làm thoáng là hiệu quả  
nhất.  
Quạt thổi  
khí  
Không khí  
Hóa chất  
Tháp  
oxy  
hóa  
Vật liệu lọc  
Bồn lọc  
áp lực  
Bể phản  
ứng  
Bể lắng  
tiếp xúc  
Bể lọc  
nổi  
Xả  
cặn  
Nước sạch  
Nước ngầm  
nhiễm phèn  
Hình 4.1: Sơ đồ công nghệ xử nước nhiễm phèn  
Theo công nghệ này, nước ngầm từ giếng khoan được bơm vào bể phản ứng, pha hóa  
chất rồi đưa lên tháp oxy hóa để loại bỏ khí CO2 và nâng pH của nước về giá trị trung hòa.  
Không khí được cấp vào tháp oxy hóa nhờ quạt thổi khí, chuyển hóa Fe2+ thành Fe3+ tạo  
thành các bông cặn lơ lửng trong nước.  
Nước ra khỏi tháp oxy hóa được dẫn vào bể lắng để lắng các bông cặn tạo ra trong quá  
trình keo tụ. Cặn lắng định kỳ được xả ra nhờ van xả bùn tự động ở đáy bể. Sau khi qua bể  
lắng, nước tự chảy vào bể lọc nổi theo chiều từ dưới lên trên, qua lớp vật liệu nổi là các hạt  
polystyren. Tiếp đó, nước đi vào bồn lọc áp lực để loại bỏ hoàn toàn các cặn lơ lửng nhỏ  
còn sót lại trước khi đem đi sử dụng. Nước sau xử đạt tiêu chuẩn của Bộ Y tế cho ăn  
uống và sinh hoạt. Giá thành xử lý 1m3 nước cấp từ 1.000 đến 1.200 đồng.  
20  
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
Ta lựa chọn công nghệ này vì những ưu điểm sau: các thiết bị lọc được chế tạo bằng  
thép và lắp ráp lại thành cụm, khi cần di dời thì chỉ cần tháo các ống nối, thời gian xây dựng  
lắp đặt nhanh. Mặt trong thiết bị được phủ epoxy chống ăn mòn, tăng thời gian sử dụng. Hệ  
thống được điều khiển hoàn toàn tự động, chiếm mặt bằng chỉ khoảng 50% so với công  
nghệ truyền thống bể xây xi măng. Chu kỳ vận hành (lọc) lâu hơn công nghệ truyền thống  
do ít bị tắc nghẽn. Hệ thống còn có thiết bị kiểm tra, giám sát áp lực hệ thống để xác định  
chu kỳ lọc  
Hình 4.2: Hệ thống xử nước cấp  
nhiễm phèn sắt.  
Hình 4.3: Hệ thống xử nước cấp nhiễm phèn sắt.  
21  
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
II. Qui mô hộ gia đình:  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
Vật liệu  
tiếp xúc  
Nước  
ra  
Bể lọc  
ngược  
Bể chứa  
Lọc tinh  
Không khí  
Nước sạch  
Thiết bị  
sục khí  
Nước ngầm  
nhiễm phèn  
Hình 4.4: Sơ đồ công nghệ xử nước nhiễm phèn  
Hoạt động:  
Quy trình kỹ thuật của hệ thống bắt đầu các công đoạn như sau: Nước từ giếng ngầm  
(hoặc giếng khơi) bơm lên bể, được bổ sung ôxy không khí đề ôxy hóa một phần sắt mặt  
trong nước. Nước sẽ được dẫn qua bộ phận để nước phun thành tia (hoặc tạo mưa rơi) vào  
thùng nhằm loại bỏ khí CO2, nâng cao độ pH, đồng thời là quá trình lấy ôxy từ không khí để  
ôxy hóa các nguyên tố kim loại mặt trong nước (chủ yếu sắt). Tại đây, trong quá trình  
nước đi vào thùng chứa, các khí có mùi hôi sẽ thoát ra. Để quá trình ôxy hóa diễn ra hoàn  
toàn, nhờ một thiết bị sục khí ôxy không khí để chuyển hóa toàn bộ sắt thành kết tủa, các  
tạp chất sẽ bị kết tủa kéo theo và lắng tụ xuống đáy bình. Sau đó, nước tự động đi qua hệ  
thống lọc ngược, lọc sơ hệ thống lọc tinh để trở thành nước sạch. Các chỉ tiêu chất lượng  
nước, đặc biệt là hàm lượng sắt tổng số (Fe), sau khi qua hệ thống xử đều đạt yêu cầu  
chất lượng so với tiêu chuẩn TCVN 5502:2003.  
Ưu điểm:  
- Công nghệ đơn giản, hệ thống dễ làm, dễ sử dụng, giá thành thấp.  
- Mô hình xử nước ngầm nhiễm phèn và hệ thống cấp nước sinh hoạt quy mô hộ gia  
đình rất phù hợp với các hộ dân nghèo.  
22  
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
- Hiệu quả kinh tế khá lớn.  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
Sử dụng hệ thống xử nước ngầm nhiễm phèn và cấp nước tự động quy mô hộ gia  
đình tiết kiệm được 70-75% chi phí so với việc dùng nước máy. Mô hình này có thể nhân  
rộng ở những vùng sâu, vùng xa địa hình cách trở trong tỉnh, chấm dứt dần tình trạng người  
dân phải sử nước ngầm nhiễm phèn trong ăn uống sinh hoạt, góp phần giảm bệnh tật, đặc  
biệt là các bệnh liên quan đến đường ruột... [công nghệ này đã được áp dụng tại các địa  
phương như Lộc Thủy, Lộc Tiến, Lộc Vĩnh... (huyện Phú Lộc) ].  
Hiện nay, trên thế giới vẫn còn một số nước thiếu nước sinh hoạt nghiêm trọng. vậy  
việc tìm ra công nghệ xử nước hiệu quả một vấn đề bức thiết cần được sự quan tâm  
của tất cả các nước trên thế giới.  
23  
Trang  
Đề tài: Công nghệ xử nước nhiễm phèn  
TÀI LIỆU THAM KHẢO  
GV: Cao Thị Thúy Nga  
1. Giáo trình xử nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, Ts. Trịnh Xuân Lai, NXB  
Xây dựng, Nội 2008.  
3. tuvanmoitruong.com  
4. locnuoctoana.com.vn  
24  
Trang  
doc 24 trang yennguyen 20/12/2024 40
Bạn đang xem tài liệu "Đề tài Công nghệ xử lý nước nhiễm phèn", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

File đính kèm:

  • docde_tai_cong_nghe_xu_ly_nuoc_nhiem_phen.doc