ĐỀ CƯƠNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP

Câu 1: Đặc điểm nguồn nước mặt và nước ngầm, phân biệt đặc điểm nguồn nước mặt và nước ngầm  Đặc điểm của nguồn nước ngầm : Nước ngầm được tạo thành bởi nước mưa rưa trên mặt đất, thấm qua các lớp đất,được lọc sạch hoặc giữ lại trong các lớp đất chứa nước,giữa các lớp cản nước.Lớp đất giữ nước thường là cát, sỏi, cuội hoặc lẫn lộn các thứ trên với các cỡ hạt và thành phần khác nhau. Lớp đất cản nước thường là đất sét, đất thịt,…Ngoài ra nước ngầm còn có thể do mức nước thấm từ đáy thành sông hoặc hồ tạo ra Tùy theo vị trí và độ sâu của giếng hoặc giếng khoan mà ta thu được các loại nước ngầm sau: + Nước ngầm không áp: thường là nước ngầm mạch nông , ở độ sâu 310m. Loại này thường bị nhiễm bẩn nhiều, trữ lượng ít và chịu ảnh hưởng trực tiếp của thời tiết + Nước ngầm có áp: Thường là nước ngầm có áp mạch sâu trên 20m, trữ lượng nước tốt hơn, trữ lượng nước tương đối phong phú. Đôi khi nước ngầm còn được gọi là nước mạch từ các sườn núi hoặc thung lũng chảy lộ thiên ra ngoài mặt dấtđó là do các kẽ nứt thông với các lớp đất chứa nước gây ra. Nước ngầm có: + Ưu điểm : rất trong sạch (hàm lượng cặn nhỏ, ít vi trùng…)xử lý đơn giản nên giá thành rẻ có thể xây dựng phân tán nên đường kính ống nhỏ và đảm bảo an toàn cấp nước. +Nhược điểm : thăm dò lâu, khó khăn,đôi khi còn chứa nhiều sắt và bị nhiễm mặn nhất là các vùng biển .Khi đó việc xử lý tương đối khó khăn và phức tạp. =>Tuy nhiên với những ưu điểm kể trên nước ngầm thường được chọn làm nguồn nước để cấp cho sinh hoạt ăn uống.  Đặc điểm của nguồn nước mặt Nước mặt chủ yếu là do nước mưa cung cấp, ngoài ra có thể là do tuyết tan trên các triền núi cao ở thượng nguồn chảy xuống.Nước mặt có thể chia làm các loại sau đây: + Nước sông:là loại nước mặt chủ yếu để cung cấp nước. Nước sông có lưu lượng lớn, dễ khai thác, độ cứng và hàm lượng sắt nhỏ.Tuy nhiên nó thường có hàm lương cặn cao,độ nhiễm bẩn về vi trùng lớn nên giá thành xử lý thường đắt.Nước sông có sự thay đổi lớn +Nước suối: mùa khô rất trong, lưu lượng nhỏ, mùa lũ lưu lượng lớn, nước đục,có nhiều cát sỏi, mức nước lên xuống đột biến. +Nước hồ, đầm: tương đối trong, trừ ở ven hồ, đục hơn do bị ảnh hưởng của sóng.Nước hồ, đầm thường có độ màu cao do ảnh hưởng của rong rêu và các thủy sinh vật,nó thường bị nhiễm bẩn,nhiễm trùng nếu không được bảo vệ cẩn thận. Nguồn nước mặt là nước ta khá phong phú vì nước ta mưa nhiều và mạng lưới sông , suối phân bố khắp nơi.Nó là nguồn cung cấp nước quan trọng cho các đô thị, nhất là cho các khu công nghiệp lớn. Câu 2: Những biện pháp cơ bản trong xử lý nước cấp. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp từ nguồn nước mặt, nước ngầm  Các biện pháp xử lý cơ bản : + Biện pháp cơ học : sử dụng cơ học để giữ lại cặn không tan trong nước.Các công trình: song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng,bể lọc…. +Biện pháp hóa học: dùng các hóa chất cho vào nước để xử lý như : dùng phèn làm chất keo tụ, dùng vôi để kiềm hóa nước, khử trùng nước bằng clo. + Biện pháp lý học: khử trùng nước bằng các tia tử ngoại,sóng siêu âm. Điện phân nước biển để khử muối.Khử khí CO2 hòa tan nước bằng phương pháp làm thoáng. =>Trong 3 biện pháp xử lý nước nêu trên, thì biện pháp cơ học là xử lý nước cơ bản nhất .Có thể dùng biện pháp cơ học để xử lý nước độ lập hoặc các biện pháp hóa học và lý học để rút ngắn thời gian và nâng cao hiệu quả xử lý.  Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp từ nguồn nước mặt, nước ngầm. • Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp từ nguồn nước mặt:

XỬ LÝ NƯỚC CẤP Câu 1: Đặc điểm nguồn nước mặt nước ngầm, phân biệt đặc điểm nguồn nước mặt nước ngầm  Đặc điểm nguồn nước ngầm : Nước ngầm tạo thành nước mưa rưa mặt đất, thấm qua lớp đất,được lọc giữ lại lớp đất chứa nước,giữa lớp cản nước.Lớp đất giữ nước thường cát, sỏi, cuội lẫn lộn thứ với cỡ hạt thành phần khác Lớp đất cản nước thường đất sét, đất thịt,… Ngoài nước ngầm mức nước thấm từ đáy thành sông hồ tạo Tùy theo vị trí độ sâu giếng giếng khoan mà ta thu loại nước ngầm sau: + Nước ngầm không áp: thường nước ngầm mạch nông , độ sâu 3-10m Loại thường bị nhiễm bẩn nhiều, trữ lượng chịu ảnh hưởng trực tiếp thời tiết + Nước ngầm có áp: Thường nước ngầm có áp mạch sâu 20m, trữ lượng nước tốt hơn, trữ lượng nước tương đối phong phú Đôi nước ngầm gọi nước mạch từ sườn núi thung lũng chảy lộ thiên mặt dấtđó kẽ nứt thông với lớp đất chứa nước gây Nước ngầm có: + Ưu điểm : (hàm lượng cặn nhỏ, vi trùng…)xử lý đơn giản nên giá thành rẻ xây dựng phân tán nên đường kính ống nhỏ đảm bảo an toàn cấp nước +Nhược điểm : thăm dò lâu, khó khăn,đôi chứa nhiều sắt bị nhiễm mặn vùng biển Khi việc xử lý tương đối khó khăn phức tạp =>Tuy nhiên với ưu điểm kể nước ngầm thường chọn làm nguồn nước để cấp cho sinh hoạt ăn uống  Đặc điểm nguồn nước mặt Nước mặt chủ yếu nước mưa cung cấp, tuyết tan triền núi cao thượng nguồn chảy xuống.Nước mặt chia làm loại sau đây: 1 + Nước sông:là loại nước mặt chủ yếu để cung cấp nước Nước sông có lưu lượng lớn, dễ khai thác, độ cứng hàm lượng sắt nhỏ.Tuy nhiên thường có hàm lương cặn cao,độ nhiễm bẩn vi trùng lớn nên giá thành xử lý thường đắt.Nước sông có thay đổi lớn +Nước suối: mùa khô trong, lưu lượng nhỏ, mùa lũ lưu lượng lớn, nước đục,có nhiều cát sỏi, mức nước lên xuống đột biến +Nước hồ, đầm: tương đối trong, trừ ven hồ, đục bị ảnh hưởng sóng.Nước hồ, đầm thường có độ màu cao ảnh hưởng rong rêu thủy sinh vật,nó thường bị nhiễm bẩn,nhiễm trùng không bảo vệ cẩn thận Nguồn nước mặt nước ta phong phú nước ta mưa nhiều mạng lưới sông , suối phân bố khắp nơi.Nó nguồn cung cấp nước quan trọng cho đô thị, cho khu công nghiệp lớn Câu 2: Những biện pháp xử lý nước cấp Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp từ nguồn nước mặt, nước ngầm  Các biện pháp xử lý : + Biện pháp học : sử dụng học để giữ lại cặn không tan nước.Các công trình: song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng,bể lọc… +Biện pháp hóa học: dùng hóa chất cho vào nước để xử lý : dùng phèn làm chất keo tụ, dùng vôi để kiềm hóa nước, khử trùng nước clo + Biện pháp lý học: khử trùng nước tia tử ngoại,sóng siêu âm Điện phân nước biển để khử muối.Khử khí CO2 hòa tan nước phương pháp làm thoáng =>Trong biện pháp xử lý nước nêu trên, biện pháp học xử lý nước Có thể dùng biện pháp học để xử lý nước độ lập biện pháp hóa học lý học để rút ngắn thời gian nâng cao hiệu xử lý  • Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp từ nguồn nước mặt, nước ngầm Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp từ nguồn nước mặt: Câu 3: Vẽ sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc làm việc, phạm vi ứng dụng bể lọc nhanh, bể lọc chậm, bể lọc áp lực  • Bể lọc nhanh( có vận tốc 2-15 m/h) Sơ đồ cấu tạo bể lọc nhanh : Hình 4-4 (trang 119 – sách giáo trình ) • Nguyên tắc làm việc : • Phạm vi ứng dụng bể lọc nhanh : Bể lọc nhanh thường sử dụng dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất keo tụ hay dây chuyền khử sắt nước ngầm  • - - • Bể lọc chậm ( có vận tốc 0,1-0,5 m/h) • Sơ đồ cấu tạo bể lọc chậm : Hình 4-2 (trang 114 – sách giáo trình ) Nguyên tắc làm việc: phần 2.1 trang 113,114 –sách giáo trình + Khi lọc: Nước từ bể lắng đưa sang bể lọc qua cử đưa nước vào phân phối vào bể lọc qua lớp vật liệu lọc cát lọc lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước tới bể chứa nước + Khi rửa: Rửa thủ công: nước lọc rút xuống mặt cát lọc khoảng 20 cm, dùng xẻng xúc lớp cát bề mặt dày 2-3 cm, đem rửa, phơi khô cát đi; sau khoảng 10-15 lần rửa, chiều dày lớp cát lọc lại khoảng 0,6-0,7 m xúc toàn số cát lại rửa thay cát vào chiều dày thiết kế Rửa bán giới: ngừng làm việc bể lọc (không cho nước chảy ra) Cho nước vào bể chảy ngang bề mặt nước 10 cm, cường độ 1-2 l/sm2, dùng dụng cụ cào khuấy cặn theo đường nước vào máng thu cuối bể Phạm vi ứng dụng : +Bể lọc chậm dùng để xử lý nước không dùng phèn , không đòi hỏi sử dụng nhiều máy móc, thiết bị phức tạp, quản lý vận hành đơn giản +Bể lọc chậm thường áp dụng cho nhà máy có công suất đến 1000m3/ngày với hàm lượng cặn đến 50 mg/l độ màu đến 50okhi phục hồi bể phải lấy cát rửa 4 + Khi phục hồi lấy cát (xới khí rửa nước )thì sử dụng cho nhà máy có công suất đến 30.000m3/ngày với hàm lượng cặn đến 700 mg/l độ màu đến 50o  Bể lọc áp lực • Sơ đồ cấu tạo bể lọc áp lực : hình 4-21 (trang 151- sách giáo trình ) Nguyên tắc làm việc : trang 152 –sách giáo trình • Nước đưa vào bể qua phễu bố trí đỉnh bể, qua lớp cát lọc, lớp đỡ, vào hệ thống thu nước vào đáy phát vào mạng lưới rửa bể, nước từ đường ống áp lực chảy ngược từ lên qua lớp cát lọc vào phễu thu, chảy theo ống thoát nước rửa xuống mường thoát nước sàn nhà Phạm vi ứng dụng : Bể lọc áp lực thường sử dụng dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất phản ứng hàm lượng cặn nước nguồn đến 50mg/l , độ màu đến 80 độ với công suất trạm xử lý đến 3000 m3/ngày , hay dùng dây chuyền khử sắt dùng ezecto thu khí với công suất nhỏ 500 m3/ngàyvà dùng máy nén khí cho công suất • NOTE: bể lọc tiếp xúc sử dụng công nghệ xử ký nước mặt có dùng chất pu nguồn nước có hàm lượng cặn 150 mg/l; độ mà đến 150 độ, với công suất khử sắt nước ngầm cho trạm xử lý có công suất đến 10000m3/ngđ, dùng bể lọc tiếp xúc CN xử lý nước mặt ko cần cso bể phản ứng bể lắng Câu 4: Yêu cầu vật liệu lọc, loại vật liệu lọc thường dùng Yêu cầu vật liệu lọc: + Có thành phần cấp phối thích hợp +Đảm bảo đồng +Có độ bền học cao +Ổn định mặt hóa học +Cỡ hạt thích hợp,rẻ tiền,dễ kiếm… Để xác định cấp phối cỡ hạt theo yêu cầu người ta dùng phương pháp sàng vật liệu lọc,qua phận sàng tiêu chuẩn có kích thước mắt sàng to,nhỏ khác nhau.Cỡ mắt sàng xác định thực nghiệm theo kích thước đặc trưng loại vật liệu khác Từ tìm ộ sàng tiêu chuẩn có kích thước cỡ mắt sàng chênh lệch không 0,25 mm Để xác định vật liệu lọc phải dựa vào số tiêu :  • • 5 + Độ bền học : tiêu quan trọng vật liệu lọc có độ bền học không đạt yêu cầu rửa lọc, hạt nằm tình tạng hỗn loạn,va chạm vào bị bào mòn vỡ vụn,làm rút ngắn thời gian chu kỳ lọc chất lượng nước lọc xấu +Độ bền hóa học :là tiêu quan trọng, đảm bảo cho nước lọc không bị nhiễm bẩn chất có hại cho sức khỏe có hại cho quy trình công nghệ sản phẩm dùng nước + Hình dạng hạt +Kích thước hạt  Các loại vật liệu lọc thường dùng : -Cát thạch anh : kích thước hạt 0,9 -1,2mm tác dụng học loại bỏ cạn bẩn,huyền phù,cạn lơ lửng - Đá hoa nghiền - Than antraxit: than antraxit dùng làm vật liệu lọc phải hạt cứng,bền,không chứa đất,cát bở,rời,sét tạp chất vỡ vụn khác - Than hoạt tính: +Than hoạt tính dạng hạt không chứa tạp chất vô hữu hòa tan gây độc hại người sử dụng nước + Than hoạt tính dùng làm vật liệu lọc không tạo nên thành phần nước vượt tiêu chuẩn quy định tạp chất than hoạt tính nằm giới hạn - Sỏi đá: ( 2-20mm h=100mm),( 20-40mm h=150mm) - Các loại vật liệu tổng hợp (polime) Câu 5:Vẽ sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc làm việc, phạm vi ứng dụng của bể lắng đứng, ngang, ly tâm  • • Bể lắng đứng • sơ đồ cấu tạo :Hình 3-8 ( trang 84 –sách giáo trình ) Nguyên tắc làm việc : trang 84 –sách giáo trinh Nước chảy vào ống trung tâm bể, xuống vào bể lắng nước chuyển động theo chiều từ lên trên, cặn rơi từ xuống đáy bể nước lắng thu vào máng vòng bố trí xung quanh thành bể đưa sang bể lọc cặn tích lũy vùng chứa cặn thải theo chu kỳ ống van xả cặn Phạm vi áp dụng : Bể lắng đứng sử dụng cho trạm xử lý có công suất nhỏ( đến 3000 m3/ngày đêm ).Bể lắng đứng hay kết hợp với bể phản ứng xoáy hình trụ (hay gọi ống trung tâm )  • • Bể lắng ngang • Sơ đồ câu tạo : hình 3-6, 3-7 (sách giáo trình ) Căn vào biện pháp thu nước lắng người ta chia bể lắng ngang thành loại + bể lắng thu nước cuối: thường kết hợp với bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng + bể lắng ngang thu nước bề mặt: thường kết hợp với bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng Nguyên tắc làm việc : trang 73, trang 74 –sách giáo trình Nước đưa từ bể phản ứng vào máng phân phối nước vào qua vach phân phối đầu bể nước đưa vào vùng lắng theo nguyên lý tọng lực hạt cặn rơi xuống đáy bể, nước lắng qua vách ngăn thu nước vào máng thu nước theo đường ống dẫn sang bể lọc, cặn xả chu kỳ ống xả cặn Phạm vi áp dụng : Bể lắng ngang sử dụng cho trạm xử lý có công suất lớn 3000m3/ngày đêm trường hợp xử lý nước có dùng phèn áp dụng với công suất cho trạm xử lý không dùng phèn  Bể lắng ly tâm • Sơ đồ cấu tạo : hình 3-16 (trang 103 –sách giáo trình ) • Nguyên tắc làm việc : trang 103 –sách giáo trình ) • Phạm vi áp dụng : Bể lắng ly tâm thường sử dụng để sơ lắng nguồn nước có hàm lượng cặn cao (lớn 2000 mg/l )với công suất lớn 30.000 m3/ngày đêm có không dùng chất keo tụ NOTE: mà nước nguồn có nhiều cặn (lớn 2500 mg/l) dùng công trình lắng sơ bộ; bể lắng có lớp cặn lơ lửng sử dụng cho trạm xử lý có công suất đến 3000 m3/ngđ; bể lắng lớp mỏng sử dụng cho Q không lớn Câu 5) phạm vi bể phản ứng: Bể pu khí; bể pu có lớp cặn lơ lửng nằm phần đầu cảu bể lắng ngang; bể pu kiểu vách ngăn ngang sử dụng cho Q lớn 30000m3/ngđ; bể pu có vách ngăn thẳng đứng sư dụng Q không nhỏ 6000 m3/ngđ; bể pu xoáy sử dụng Q nhỏ 3000 m3/ngđ, gồm ống hình trụ đặt tâm bể lắng đứng Bể trộn: bể trộn khí áp dụng cho Q vừa lớn; bể trộn vách ngăn ngang cócửa thu hep cho Q vừa nhỏ; bể trộn có chắn khoan lỗ áp dụng Q lớn 25000m3/ngđ; bể trộn đứng Câu 6:Cơ chế xử lý cặn công nghệ xử lý nước cấp keo tụ tạo bông, ảnh hưởng pH lượng phèn Các hóa chất thường sử dụng keo tụ  Cơ chế xử lý cặn công nghệ xử lý nước cấp keo tụ tạo bông: Các hạt có kích thước nhỏ 10-4mm tự lắng mà tồn trạng thái lơ lửng Muốn loại bỏ loại cặn lơ lửng phải dùng biện pháp xử lý học kết hợp với biện pháp hóa học,tức cho vào nước cần xử lý chất phản ứng để tạo hạt keo có khả dính kết lại với dính kết hạt cặn lơ lửng có nước,tạo thành cặn lớn có trọng lượng đáng kể.Do cặn tạo thành dễ dàng lắng xuống bể lắng bị giữ lại bể lọc + Hiện tượng hạt keo loại hút tạo thành tập hợp hạt có kích thước khối lượng đủ lớn để lắng xuống trọng lực thời gian đủ ngắn gọi tượng keo tụ Một cách khác làm hạt keo co cụm thành cặn lớn dễ lắng dùng tác nhân thích hợp “khâu” chúng lại thành hạt lớn đủ lớn, nặng để lắng Hiện tượng gọi tượng tạo thực nhờ phân tử chất cao phân tử tan nước có lực tốt với hạt keo hạt cặn nhỏ, chất có khả tạo gọi chất tạo hay trợ keo tụ 8  Như vậy, để kết tủa hệ keo sử dụng cách sau đây: Phá tính bền hệ keo (do lực đẩy tĩnh điện) cách thu hẹp lớp điện kép tới mức zeta = 0, lực đẩy tĩnh điện hạt – hạt không, tạo điều kiện cho hạt keo hút lực bề mặt tạo hạt lớn dễ kết tủa Cách thực cho hạt keo hấp phụ đủ điện tích trái dấu để trung hoà điện tích hạt keo Điện tích trái dấu thường ion kim loại đa hoá trị bám dính (hiệu ứng quét) Tạo điều kiện cho hạt keo va chạm với kết tủa chất keo tụ nhờ tượng hấp phụ Dùng chất cao phân tử – trợ keo tụ để hấp phụ “khâu” hạt nhỏ lại với tạo hạt kích thước lớn (gọi hay cặn) dễ lắng Ảnh hưởng pH,lượng phèn +pH: Ta thấy nồng độ Al(OH)3 Fe(OH)3 nước sau trình thủy phân chất keo tụ yếu tố định trình keo tụ Al3+ +3 H2O = Al(OH)3 + 3H+ Fe3+ + H2O = Fe(OH)2 + 3H+ Phản ứng thủy phân giải phóng H+ , pH nước giảm làm giảm tốc độ phản ứng thủy phân phải khử H+ để điều chỉnh pH Khi pH 7,5 làm cho muối kiềm tan hiệu keo tụ bị hạn chế Ion H+ thường khử độ kiềm tự nhiên nước ,khi độ kiềm tự nhiên không đủ để trung hòa H+ ta phải thêm vôi sooda vào nước để kiềm hóa Phèn nhôm có hiệu keo tụ cao pH = 5,5 7,5 Phèn sắt : Phản ứng thủy phân xảy pH >3,5 trinh kết tủa hình thành nhanh chóng pH= 5,5 6,5 Qúa trình oxy hóa nươc diễn tốt pH=  nước phải có độ kiềm cao +Lượng phèn : ( Chưa thấy) Liều lượng phèn sắt dùng để kết tủa 1/3 đến ½ liều lượng phèn nhôm Nếu lượng phèn cho vào để tạo dư cuộn lại tạo tượng tái bền hạt keo, làm cho nước đục không(kém) tạo tạo sản phẩm phụ không mong muốn Các hóa chất thường sử dụng keo tụ : phèn nhôm Al2(SO4)3 , phèn sắt loai FeSO4 FeCl3 Các loại phèn đưa vào nước dạng dung dịch hòa tan +Để tăng cường trình keo tụ, tăng hiệu suất làm việc công trinh xử lý ,có thể dùng thêm chất phụ trợ keo tụ cho vào với phèn.Chất phụ trợ keo tụ hợp chất cao phân tử poliacrilamit (PAA) axit silic 9 hoạt hóa(theo SiO2)Liều lượng chất phụ trợ (khi cho vào nước trước bể lắng) lấy sau: Nếu dùng poliacrilamit :lấy 0,1 1,5 mg/l Nếu dùng axit silic hoạt hóa (SiO2) lấy mg/l Sau cần kiểm tra độ ổn định nước sau keo tụ theo số ổn định I.Nếu I= 0,25 nước coi ổn định.Nếu I nằm khoảng phải có biện pháp xư lý ổn định nước Câu 7:Xử lý Fe xử lý Mn:các phương pháp, nguyên lý phương pháp, (Dài chả làm nữa)) a) Các phương pháp xử lý sắt:9 sau khử sắt PH phải đạt 7-7,5; PH đầu > 6,8 cần làm thoáng đơn giản < 6,8 phải dùng thên hóa chất + Khử sắt phương pháp làm thoáng Thực chất pp khử sắt làm thoáng làm giàu oxi cho nước, tạo điều kiện để sắt 2+ oxi hóa thành sắt 3+, sau sắt 3+ thực trình thủy phân để tạo thành hợp chất tan sắt oxit, dùng bể lọc để giữ lại, làm thoáng làm thoáng tự nhiên hay làm thoáng nhân tạo sai làm thoáng qt oxi hóa Fe2+ thủy phân Fe3+ xảy tỏng mt tự hay mt xúc tác • • 10 PU oxi hóa Fe2+ thành Fe3+ thủy phân Fe3+ môi tự (đây TH khử sắt dàn mưa hay thùng quạt gió) nước ngầm sắt bicacbonat phân li theo dạng Fe(HCO3)2 = 2HCO3- + Fe2+ Nếu nước có oxi hòa tan, qt oxi hóa thủy phân diễn Fe2+ + O2 + 10 H2O = Fe(OH)3 + 8H+ Đồng thời xảy phản ứng phụ: H+ + HCO3- = H2O + CO2 Sau làm thoáng nước phải có PH >7 độ kiềm > mgđl/l PU oxi hóa Fe2+ thủy phân Fe3+ mt dị thể lớp vật liệu lọc ( khử sắt làm thoáng đơn giản lọc) Trường hợp làm thoáng để cung cấp oxi cho nước làm thoáng, Fe2+ oxi hóa thành Fe3+ với tỉ lệ nhỏ Qt oxi hóa sắt 2+ thành sắt 3+ thủy phân sắt 3+ thành sắt 3oxit chủ yếu xảy lớp vật liệu lọc 10 • Qt làm thoáng tạo lớp màng có cấu tạo từ hợp chất sắt: Fe2+; Fe3+; Fe(OH)2; Fe(OH)3; lớp màng hình thành có tác dụng làm tăng tốc độ oxi hóa Fe2+, lớp màng có khả hấp phụ O2 Quy phạm quy định phạm vi ứng dụng sơ đồ PH >6,8, hàm lượng sắt hóa trị nước ngầm không lớn 15 mg/l PU oxi hóa Fe2+ thành Fe3+ có lớp màng xúc tác oxit mangan Lớp màng oxit manggan chất xúc tác làm tăng qt oxi hóa sắt 2+ thành sắt 3+ TH PH< MnOMn2O7 + 4Fe(HCO3)2 + 2H2O => 3MnO2 + 4Fe(OH)3 + 8CO2 3MnO2 + O2 => MnOMn2O7 + Khử sắt PP dùng hóa chất • • Khử sắt chất oxi hóa mạnh Các chất oxi hóa mạnh thường sử dụng Cl2, KMnO4, O3… 2Fe2+ + Cl2 +6 H2O = 2Fe(OH)3 + 2Cl- + 6H+ 3Fe2+ + KMnO4 + 7H2O = Fe(OH)3 + MnO2 + K+ + 5H+ Khử sắt vôi PP thường kết hợp với qt làm ổn định nước làm mềm nước: Trường hợp nước có oxi hòa tan: Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O + Ca(OH)2 => 4Fe(OH)3 + Ca(HCO3)2 Trường hợp nước oxi hòa tan Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 => FeCO3 + CaCO3 + H2O + Các PP khử sắt khác • • • 11 Khử sắt trao đổi cation: Cho nước qua lớp vật liệu lọc có khả trao đổi ion ion H+ Na+ có thành phần lớp vật liệu lọc, trao đổi với ion Fe2+ có nước, kết Fe2+ giữ lại lớp vật liệu lọc lớp vật liệu lọc có khả trao đổi ion gọi cationit Khử sắt điện phân: dùng cực âm sắt, nhôm, cực dương đồng, bạch kim, hay đồng mạ kền dùng điện cực hình ống trụ hay hình sợi thay cho điện cực phẳng Khử sắt pp vi sinh vật: Cấy mầm khuẩn lớp cát lọc bể lọc thông qua hoạt động vi khuẩn, sắt loại bỏ khỏi nước 11 • Khử sắt lòng đất: Dựa nguyên tắc Các ion Ca2+, Mg2+ gắn khoáng vật tầng đất đá chứa nước có khả trao đổi ion với ion Fe2+ nước ngầm Một số sơ đồ khử sắt làm thoáng: + sơ đồ làm thoáng đơn giản lọc + giàn mưa – lắng tiếp xúc – lọc + thùng quạt gió – lắng tiếp xúc – lọc + ezecto thu khí hay máy nén khí – bình trộn khí – lọc áp lực b) • 12 Các pp khử mangan Trên thực tế việc khử mangan thường tiến hành đồng thời với khử sắt Trong nước ngầm mangan thường tồn dạng Mn2+ hòa tan hay dạng keo không tan Khi Mn2+ bị oxi hóa chuyển dạng Mn3+ Mn4+ dạng hodroxit kết tủa 2Mn(HCO3)2 + O2 +6H2O => Mn(OH)4 + 4H+ + 4HCO3PH tối ưu để khử Mn 8,5-9,5 Khử sắt, mangan phương pháp làm thoáng Mangan nước thường tồn dạng Mn2+ muốn loại chúng khỏi nước cần oxy hóa chúng thành muối Mn4+ dạng tan rối dùng phương pháp lắng, lọc dể giữ chúng lại loại chúng khỏi nước Muốn oxy hóa Mn2+ thành Mn4+ người ta thường sử dụng phương pháp làm thoáng tự nhiên hay cưỡng (các dàn mưa hay quạt gió) Thực chất phương pháp làm thoáng làm giàu oxy cho nước, tạo điều kiện cho Mn2+ thành MnO2 dùng bể lọc để giữ lại Căn vào hàm lượng dạng tồn mangan nước gầm chia thành sơ đồ khử mangan phương pháp làm thoáng: + Sơ đồ 1: làm thoáng tự nhiên làm thoáng cưỡng – lắng tiếp xúc – lọc lớp vật liệu lọc Sơ đồ áp dụng hàm lượng mangan nước nhỏ tồn dạng mangan2+ hòa tan Trong TH bể lọc có thẻ dùng lớp vật liệu lọc cát thạch ach có bề dày 1,2-1,5 m 12 • • + Sơ đồ 2: làm thoáng tự nhiên hay cưỡng – lắng tiếp xúc – lọc lớp lớp vật liệu lọc Khi hàm lượng mangan sắt torgn nước nguồn cao nên thiết kế bể lọc lớp vật liệu lọc cát đen dày 1,5 m thiết kế lớp vật liệu lọc than angtraxit cát với bề dày không nhỏ 1,5m + Sơ đồ 3: làm thoáng cưỡng – lắng tiếp xúc – lọc bậc Khi hàm lượng sắt mangan nước nguồn cao, sử dụng sơ đồ không hiệu nên sử dụng sơ đồ Quá tình khử mangan thực bậc gồm khâu: làm thoáng – tiếp xúc – lọc sau xử ký để nâng PH nước lên lượng oxi lại nước không đủ đẻ oxi hóa mangan phải làm thoáng lại, sau lọc nước qua bể lọc bậc mangan khử Sơ đồ tốn hiệu cao, nước đảm bảo chất lượng Khử mangan phương pháp dùng hóa chất Khử mangan chất oxy hóa mạnh, để oxi hóa Mn2+ thành Mn4+ - Các chất oxy mạnh thường dùng để khử sắt là: Cl2, KMnO4, O3…So sánh với phương pháp khử mangan làm thoáng ta thấy, dùng chất oxy hóa mạnh phản ứng xảy nhanh Các phương pháp khác để khử mangan + Khử mangan phương pháp trao đổi ion Việc sử dụng phương pháp trao đổi ion mangan tương đối thông dụng Do nguyên tố có hóa trị hai nên dễ dàng bị hấp phụ vật liệu trao đổi ion + Khử mangan phương pháp điện phân Dùng cực âm sắt, nhôm cac cực dương đồng mạ niken dùng điện cực hình ống trụ hay hình sợi thay cho điện cực phẳng + Phương pháp sinh học: Cấy loại vsv có khả hấp thụ mangan qt sinh trưởng lên bề mặt lớp vật liệu lọc Xác vsv tọa thành lớp màng oxit mangan bề mặt hạt vật liệu lọc lớp màng có tác dụng xúc tác qt khử mangan Câu 8: Trình bày các phương pháp khử trùng nước thải 1) • 13 Khử trùng chất oxi hóa mạnh Khử trùng clo hợp chất clo Clo chất oxi hóa mạnh dạng nào, clo tác dụng với nước tạo thành axit hipoclorit có tác dụng diệt trùng mạnh Cl2 + H2O = HOCl + HCl Cl2 + H2O = H+ + OCl- + ClKhi sd clorua vôi: 13 • 14 Ca(OCl)2 + H2O = CaO + 2HOCl 2HOCl = 2H+ + 2OClPH cao hiệu khử trùng clo giảm Khi nước tồn amoniac, hay muối amoni hợp chất hữu có chứa nhóm amoni, HOCl vừa tạo tác dụng với chất: HOCl + NH3 => NH2Cl + H2O HOCL + NH2CL => NHCL2 + H2O HOCL + NHCL2 => NCL3 + H2O  Khả diệt trùng khả diệt trùng monocloramin thấp ddicloorramin khoảng 3-5 lần, ddiclorramin thấp HOCl khoảng 20-25 lần PH cao lượng ddiclorramin tạo thành ít, khả diệt trùng clo giảm + Các dạng clo dùng để khử trùng: - Clo lỏng: clo lỏng dạng clo nguyên chất có màu vàng xanh, sản xuất nhà máy, dùng clo lỏng để khử trùng nhà máy nước phải lắp đặt thiết bị chuyên dùng để đưa clo vào nước gọi clorato; clorato đưa clo vào với áp lực cao, hay bị rò rỉ gây nguy hiểm, nên dùng - Khử trùng cloruavooi canxi hypiclorit Clorua vôi sản xuất cách cho clo phản ứng với vôi Trong clorua vôi lượng clo hoạt tính chiếm 20 – 25 %, clorua vôi dễ hút ẩm phân hủy khí clo, nên cần bảo quản kho kín, khô Canxi hypoclorit sản phẩm cảu qt làm bão hòa dung dịch vôi sữa clo Hàm lượng clo hoạt tính chiếm 30 – 45 % Ca(OCl)2 không hút ẩm, bảo quản lâu kho tói, khô mà không bị giảm độ hoạt tính - Dùng natrihypoclorit ( nước giaven): chất sản phẩm qt điện phân dd muối ăn, nước giaven có nồng độ clo hoạt tính từ 6-8 g/l Khử trùng nước giaven nên áp dụng nhà máy nước điều kiện cung cấp clo hóa chất khác Khử trùng clo amoniac Khi khử trùng clo, mà nước có chứa phenol, để ngăn chặn mùi clophenol, phải đặt thiết bị khí amoiac vào nước Amoniac phải bảo quản bình thùng đặt kho tiêu thụ 14 • 2) 3) • • • 15 Thiết bị amoniac hóa bố trí buồng riêng, cách li với buồng định liều lượng clo phải trang bị giới hóa để di chuyển bình thùng Liều lượng amoniac cần thiết đua vào nước phải xác định thực nghiệm Cách thức pha chế định lượng amoniac clo Dùng ozon để khử trùng Ozon chất khí màu ánh tím hòa tan nước độc hại với người nước , ozon phân hủy nhanh thành oxi phân tử nguyên tử, ozon có tính hoạt hóa mạnh clo, nên khả diệt trùng mạnh clo nhiều lần Ưu điểm: lượng ozon dùng không lớn, thời gian tiếp xúc ngắn, không gây mùi khó chịu, sản xuất nhà máy nước thiết bị gọi ozonato Nhược điểm: hiệu suất ozonato thấp Khử trùng nước tia tử ngoại Tia tử ngoại hay gọi tia cực tím, có bước sóng ngắn có tác dụng diệt trùng mạnh Nguyên lý diệt trùng: dùng đèn búc xạ tử ngoại đặt dòng chảy nước tia cực tím phát có tác dụng lên phần tử protit tế bào vsv, phá vỡ cấu trúc khả trao đổi chất, chúng bị tiêu diệt hiệu khử trùng đạt nước chất hữu cặn lơ lửng Các phương pháp khử trùng khác Khử trùng siêu âm: dùng dòng siêu âm với cường độ tác dụng lớn khoảng thời gian nhỏ phút, tiêu diệt toàn vsv có nước Khử trùng pp nhiệt Đây pp cổ truyền đun sôi nước nhiệt độ 100 o C tiêu diệt phần lớn vi khuẩn có nước.chỉ trừ nhóm vi khuẩn gặp nhiệt độ cao chuyển sang dạng bào tử vững chắc, pp đơn giản tốn nhiên liệu cồng kềnh nên dùng cho quy mô hộ gia đình Khử trùng ion bạc Ion bạc tiêu diệt phần lớn vi trùng có nước với hàm lượng 210 ion g/l có tác dụng diệt trùng, nhiên phương pháp có hạn chế: nước có độ màu cao, có chất hữu cơ, có nhiều loại muối ion bạc không phát huy khả diệt trùng Bài tập: 15 Tính toán Q, kích thước bể xử lý lọc nhanh, lắng ngang, lắng đứng Xác định hiệu quả cần xử lý, diện tích giàn mưa, diện tích thùng quạt gió, tính dung tích bể hóa chất keo tụ Đề xuất dây chuyền xử lý nước cấp cho nguồn nước với thông số cho trước 16 16 [...]... trong nước nguồn đều cao, hoặc khi sử dụng sơ đồ 2 không hiệu quả thì nên sử dụng sơ đồ 3 Quá tình khử mangan được thực hiện ở bậc 1 gồm các khâu: làm thoáng – tiếp xúc – lọc sau đó xử ký để nâng PH của nước lên 8 nếu lượng oxi còn lại trong nước không đủ đẻ oxi hóa mangan thì phải làm thoáng lại, sau đó lọc nước qua bể lọc bậc 2 ở đây mangan sẽ được khử Sơ đồ này tuy tốn kém nhưng hiệu quả cao, nước. .. natrihypoclorit ( nước giaven): chất này là sản phẩm của qt điện phân dd muối ăn, nước giaven có nồng độ clo hoạt tính từ 6-8 g/l Khử trùng bằng nước giaven chỉ nên áp dụng đối với các nhà máy nước không có điều kiện cung cấp clo hoặc hóa chất khác Khử trùng clo bằng amoniac Khi khử trùng bằng clo, mà trong nước có chứa phenol, để ngăn chặn mùi clophenol, phải đặt thiết bị để cho khí amoiac vào nước Amoniac... toán Q, kích thước bể xử lý lọc nhanh, lắng ngang, lắng đứng Xác định hiệu quả cần xử lý, diện tích giàn mưa, diện tích thùng quạt gió, tính dung tích bể hóa chất keo tụ Đề xuất dây chuyền xử lý nước cấp cho những nguồn nước với các thông số cho trước 16 16 ... K+ + 5H+ Khử sắt bằng vôi PP này thường kết hợp với các qt làm ổn định nước hoặc làm mềm nước: Trường hợp nước có oxi hòa tan: 4 Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O + 4 Ca(OH)2 => 4Fe(OH)3 + 4 Ca(HCO3)2 Trường hợp nước không có oxi hòa tan Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 => FeCO3 + CaCO3 + H2O + Các PP khử sắt khác • • • 11 Khử sắt bằng trao đổi cation: Cho nước đi qua lớp vật liệu lọc có khả năng trao đổi ion các ion H+ và Na+... chỉ đạt được khi trong nước không có các chất hữu cơ và cặn lơ lửng Các phương pháp khử trùng khác Khử trùng bằng siêu âm: dùng dòng siêu âm với cường độ tác dụng lớn trong khoảng thời gian nhỏ nhất là 5 phút, sẽ có thể tiêu diệt toàn bộ vsv có trong nước Khử trùng bằng pp nhiệt Đây là pp cổ truyền đun sôi nước ở nhiệt độ 100 o C có thể tiêu diệt phần lớn các vi khuẩn có trong nước. chỉ trừ nhóm vi khuẩn... trùng bằng ion bạc Ion bạc có thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước với hàm lượng 210 ion g/l đã có tác dụng diệt trùng, tuy nhiên phương pháp này có hạn chế: nếu trong nước có độ màu cao, có chất hữu cơ, có nhiều loại muối thì ion bạc không phát huy được khả năng diệt trùng Bài tập: 15 Tính toán Q, kích thước bể xử lý lọc nhanh, lắng ngang, lắng đứng Xác định hiệu quả cần xử lý,... xúc rất ngắn, không gây mùi khó chịu, có thể sản xuất tại nhà máy nước bằng thiết bị gọi là ozonato Nhược điểm: hiệu suất của ozonato thấp Khử trùng nước bằng tia tử ngoại Tia tử ngoại hay còn gọi là tia cực tím, có bước sóng ngắn có tác dụng diệt trùng rất mạnh Nguyên lý diệt trùng: dùng các đèn búc xạ tử ngoại đặt trong dòng chảy của nước các tia cực tím phát ra sẽ có tác dụng lên các phần tử protit... lắng, lọc dể giữ chúng lại và loại chúng ra khỏi nước Muốn oxy hóa Mn2+ thành Mn4+ người ta thường sử dụng phương pháp làm thoáng tự nhiên hay cưỡng bức (các dàn mưa hay quạt gió) Thực chất của phương pháp làm thoáng là làm giàu oxy cho nước, tạo điều kiện cho Mn2+ thành MnO2 rồi dùng bể lọc để giữ lại Căn cứ vào hàm lượng và dạng tồn tại của mangan trong nước gầm có thể chia thành 3 sơ đồ khử mangan... vật: Cấy các mầm khuẩn trong lớp cát lọc của bể lọc thông qua các hoạt động của các vi khuẩn, sắt được loại bỏ ra khỏi nước 11 • Khử sắt ngay trong lòng đất: Dựa trên nguyên tắc Các ion Ca2+, Mg2+ gắn trên khoáng vật của tầng đất đá chứa nước có khả năng trao đổi ion với các ion Fe2+ của nước ngầm Một số sơ đồ khử sắt bằng làm thoáng: + sơ đồ làm thoáng đơn giản và lọc + giàn mưa – lắng tiếp xúc – lọc... cùng với khử sắt Trong nước ngầm mangan thường tồn tại ở dạng Mn2+ hòa tan hay có thể ở dạng keo không tan Khi Mn2+ bị oxi hóa sẽ chuyển về dạng Mn3+ và Mn4+ ở dạng hodroxit kết tủa 2Mn(HCO3)2 + O2 +6H2O => 2 Mn(OH)4 + 4H+ + 4HCO3PH tối ưu để khử Mn là 8,5-9,5 Khử sắt, mangan bằng phương pháp làm thoáng Mangan trong nước thường tồn tại ở dạng Mn2+ vì vậy muốn loại chúng ra khỏi nước cần oxy hóa chúng