Cấp thoát nước - Chương 6 doc

1 Chương 6. XỬ LÝ ỔN ðỊNH NƯỚC Mục ñích của việc xử lý ổn ñịnh nước: Giữ cho nước luôn ở môi trường trung tính, ngăn ngừa các quá trình xâm thực hoặc lắng ñọng căn CaCO 3 trong các công trình xử lý và vận chuyển nước. 2 1. Khái niệm chung * Độ ổn định của nớc: là tính chất không tạo kết tủa từ nớc hay không hoà tan CaCO 3 trong nớc. * Các liên kết của axit Cacbonic trong nớc: H 2 CO 3 tồn tại trong nớc ở cả 3 dạng: HCO 3 2- , CO 3 2- , CO 2 (sản phẩm phân ly H 2 CO 3 ) (chủ yếu phụ thuộc pH) * Phơng trình cân bằng của hệ Cacbonat trong nớc: 2HCO 3 - CO 2 + CO 3 2- + H 2 O (*) Các dạng tồn tại của Cacbonic trong nớc 3 Khái niệm chung * Xác định độ ổn định của nớc: + pH 0 : pH đo đợc trên thực tế tại điều kiện nhiệt độ thực tế. + pH s : pH bo hoà, hay pH ứng với trạng thái cân bằng của hệ (cân bằng bo hoà của nớc bởi CaCO 3 ). + Xác định độ kiềm K i trong nớc và CO 2 : * Nớc mặt, xử lý bằng keo tụ bằng phèn: pH và K i thay đổi Khái niệm chung a) Không kiềm hoá: ( ) p p e L COCO 44 0 22 += p p ii e L KK = 0 b) Có kiềm hoá: += v v p p ii e L e L KK 0 ( ) += v v p p e L e L COCO 44 0 22 4 Khái niệm chung * Nớc ngầm: Khử sắt , mgđl/l , mg/l + Tra biểu đồ: tìm pH 0 + a hệ số hiệu suất khử CO 2 (0 ữ 0,8) tại công trình làm thoáng pH s , pH 0 I = pH 0 pH s : Chỉ số bo hoà hay chỉ số Langlier [ ] + = 2 036,0 0 FeKK ii ( ) [ ] + += 20 22 .57,11 FeCOaCO Khái niệm chung * Các trờng hợp: a/ I = 0: Hệ Cacbonat cân bằng Nớc ổn định b/I < << < 0: Lợng CO 2 tự do trong nớc lớn hơn lợng CO 2 cân bằng hệ không ổn định, phơng trình (*) có cân bằng chuyển dịch sang trái sự tạo CaCO 3 không diễn ra nớc chứa CO 2 (tự do) xâm thực Nớc có tính chất xâm thực: CO 2 xt + CaCO 3 (bêtông) + H 2 O Ca(HCO 3 ) 2 (ăn mòn bê tông) c/ I > >> > 0: Lợng CO 2 tự do < CO 2 cân bằng cân bằng chuyển dịch sang phải CO 3 2- + Ca 2+ (trong nớc) CaCO 3 Nớc có tính lắng cặn Chú ý: I không có ý nghĩa về mặt định lợng đối với việc xác định độ xâm thực/lắng cặn (chỉ chú ý đến dấu của I : , mà không chú ý tới giá trị tuyệt đối) 5 Khái niệm chung * Chỉ số Rizher: I c = 2pH s pH 0 - I c < << < 6, pH s < << < 7,5: Nớc có tính lắng cặn - I c > >> > 7 : Nớc có tính xâm thực. I c > 7,5 8 Tính xâm thực I c có ý nghĩa định lợng, biểu thị độ lệch của nớc ra khỏi trạng thái cân bằng - I c < << < 6: Ic Độ lắng cặn - I c > >> > 7: Ic Độ xâm thực 2. Các phơng pháp làm ổn định nớc a/ Làm thoáng để khử CO 2 : Làm thoáng nhân tạo (VLL = Rashiga): = 75 90%, hay đi qua bể với VLL bằng đá cẩm thạch CaCO 3 , CaCO 3 .MgO hay MgO b/ Tạo lớp màng bảo vệ thành đờng ống bằng CaCO 3 khi mới đa đờng ống vào sử dụng c/ Lọc qua VLL trung hoà: chứa CaO, Ca 2+ , Mg 2+ d/ Sử dụng hợp chất kiềm (xem phần ổn định nớc với I < << < 0) e/ Sử dụng thuỷ tinh lỏng (Silicat Natri SiO 2 + Na 2 O). C = 7 ữ 30 mg/l SiO 2 hay hỗn hợp cả 2 chất Hecxa Meta Photphat Natria (NaPO 3 ) 6 . 2 CO E 6 Các phơng pháp làm ổn định nớc 1. ổn định nớc với I > >> > 0 - Với I > 0 sử dụng H 2 SO 4 hay HCl hay (Na 3 PO 3 ) 6 , Na 5 P 3 O 10 a) I > >> > 0; pH 0 > >> > 8,4: liều lợng axit cần dùng D 0 , mg/l ,mg/l trong đó: + - hệ số, xác định theo đồ thị, theo pH 0 và I + K io - mgđl/l + e a - Trọng lợng đơng lợng của axit, mg/mgđl H 2 SO 4 : 4,9 HCl: 30,5 + C a - % axit trong sản phẩm công nghiệp a aia C eKD 100 0 = Các phơng pháp làm ổn định nớc b) Đối với nớc đợc làm mềm bằng vôi hay vôi + Xôđa: Với I > 0, pH 0 > 8,4; pH s < 8,4 , mg/l + K if - độ kiềm của nớc theo phenolftalein (độ kiềm tự do) ( ) [ ] a iiaa C KKeD f 100 1 0 += [ ] [ ] += 2 3 2 1 COOHK f i 7 Các phơng pháp làm ổn định nớc Với I > 0, pH 0 > pHs > 8,4: , mg/l - Trên thực tế, thờng sử dụng hệ thống tự động - điều chỉnh lu lợng + nồng độ h/c đa vào trong nớc bằng bơm định lợng theo giá trị pH của dung dịch (sensor DP) - I > 0 tránh tạo cặn CaCO 3 : sử dụng (NaPO 3 ) 6 và Na 5 P 3 O 10 Tripolyphotphat natria (xem phần tránh lắng cặn + làm mềm nớc) Tạo lớp màng bảo vệ trên các màng katod và anod trên bề mặt kim loại giảm/hạn chế sự ăn mòn + C = 2 ữ 4 mg/l. Nớc cấp cho sinh hoạt: Nếu sử dụng PO 4 3- : C 3,5 mg/l + Đờng ống mới: ngâm vào dung dịch C 200-250% , 2-3 ngđ sau rửa bằng nớc với P 2 O 5 a ia a C Ke D f 100 Các phơng pháp làm ổn định nớc 2. ổn định nớc với I < << < 0, sử dụng kiềm vôi/sôđa - Trớc tiên, vào giai đoạn đầu đa HTCN vào sử dụng ngời ta xử lý nớc bằng kiềm nồng độ cao tạo 1 lớp màng CaCO 3 bảo vệ ở bề mặt bên trong đờng ống (I = 0,7) khoảng 1-2 tháng. Sau đó giảm liều lợng kiềm xuống để đảm bảo I = 0 và giữ I ở giá trị này luôn luôn. * Xác định liều lợng vôi để đảm bảo I = 0,7 a) Với pHs < << < 7,7: + m 1 hệ số xác đinh bằng đồ thị theo I, [CO 2 ] 0 + C v lợng CaO, % trong sản phẩm công nghiệp [ ] v v C COmD 28.100 0 21 = 8 Các phơng pháp làm ổn định nớc b) Với pHs > >> > 7,7: , mg/l (1) + m 2 , m 3 hệ số xác định bằng đồ thị, theo pH 0 , CO 2 , K io , pH s + Ki - độ kiềm của nớc. Nếu xử lý bằng phèn , mgđl/l * Lợng vôi để đảm bảo I = 0: Với I < << < 0, pH 0 < << < pH s < << < 8,4: + Bản chất của quá trình: xem đồ thị , mg/l + - xác định theo đơn vị, theo pH 0 [ ] [ ] [ ] v iv C COmKmCOmD 28.100 0 223 0 22 0 ++= p p ii e L KK = 0 v iv C KD 100 28 0 = 9 Các phơng pháp làm ổn định nớc Với I < << < 0, pH 0 < << < 8,4; pHs > >> > 8,4: (2) ( , - theo đồ thị) - Công thức kiểm tra: (3) + Nếu D v (1) hoặc D v (2) > d v (3) thì phải thêm vào nớc 1 lợng sôđa: , mg/l ( ) v iv C KD 100 28 0 ++= [ ] v iv C K CO d 28.100 . 22 .7,0 0 2 += ( ) 100. 100.28 . 32 = v vvCONa C dDD 10 . 1 Chương 6. XỬ LÝ ỔN ðỊNH NƯỚC Mục ñích của việc xử lý ổn ñịnh nước: Giữ cho nước luôn ở môi trường trung tính, ngăn ngừa các quá trình. nớc ở cả 3 dạng: HCO 3 2- , CO 3 2- , CO 2 (sản phẩm phân ly H 2 CO 3 ) (chủ yếu phụ thuộc pH) * Phơng trình cân bằng của hệ Cacbonat trong nớc: 2HCO 3 - CO 2 + CO 3 2- + H 2 O (*) Các dạng. Photphat Natria (NaPO 3 ) 6 . 2 CO E 6 Các phơng pháp làm ổn định nớc 1. ổn định nớc với I > >> > 0 - Với I > 0 sử dụng H 2 SO 4 hay HCl hay (Na 3 PO 3 ) 6 , Na 5 P 3 O 10 a) I > >> > 0;