4. Chì (Pb): Đây là một kim loại nặng ảnh hưởng đế nơ nhiễm mơi trường rất
3.5 TỔNG QUAN VỀ CÁC CƠNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC NGẦM
Trong một hệ thống xử lý nước ngầm, thường khơng cĩ tất cả các cơng trình xử lý được nêu. Các cơng trình xử lý cĩ mặt tuỳ thuộc vào thành phần tính chất của nước ngầm cần xử lý sao cho nước đầu ra đạt chất lượng theo nhu cầu dùng nước. Và kinh phí cho hệ thống là thấp nhất cĩ thể.
Trường hợp nước ngầm cĩ đủ oxy hố, cĩ thể sử dụng trực tiếp khơng cần xử lý. Tuy nhiên các cơng trình vẫn rất cần thiết như vấn đề làm mềm nước, điều chỉnh độ pH, khử trùng. Mơ hình đơn giản của quá trình xử lý nước ngầm được thể hiện như sau:
Ca(OH)2 Cl2
Sơ đồ 3.1: Mơ hình đơn giản của q trình xử lý nước ngầm
Giếng Chỉnh pH Clo hố
an tồn
Bể chứa nước sạch
Nếu nước ngầm khơng cĩ đủ oxy hồ tan thì việc cần trao đổi khí và sau đĩ là q trình lọc trở nên rất cần thiết. Trong q trình trao đổi khí sẽ xảy ra sự nhận oxy, tách CH4, H2S và khử CO2. Trong quá trình lọc tiếp theo, các ion Sắt và Mangan (II) sẽ bị oxy hố tách ra, đồng thời một lượng nhỏ Amoniac (1,5mg/l) cĩ thể được oxy hố thành Nitrat bằng q trình sinh học. Trong trường hợp này, lọc được coi là một thiết bị phản ứng trong q trình hố học và sinh học xảy ra. Việc điều chỉnh độ pH sau lọc cũng rất cần thiết. Hệ thống phức tạp hơn so với nước ngầm cĩ đủ oxy. Trong một số trường hợp, thời gian lưu của lọc khơng đủ để khử Sắt (II) kết hợp với oxy tạo thành Sắt (III), giải pháp đề ra là dùng dung dịch chất oxy hố khử để oxy hố Sắt như: Clo, Kali Permanganat, Ozơn. Tách Mangan đơi khi cũng là một vấn đề, phương án tốt nhất là tăng pH lên đến 8.3 trước khi lọc, vì ở điều kiện đĩ Mangan cĩ thể bị khử với oxy. Để tách hàm lượng lơn amon (>1mg/l), sử dụng phương pháp lọc khơ. Amoniac cần được oxy hố hồn tồn thành Nitrat nên cần một lượng oxy khá lớn và lượng oxy đĩ khơng cĩ đủ q trình lọc cát nhanh kiểu lọc ướt. Lọc khơ cũng cĩ thể sử dụng cĩ hiệu quả để tách Sắt và Mangan, kể cả khi nồng độ amon trong nước thấp. Lọc khơ cĩ nhược điểm là vận hành khĩ khăn hơn lọc nhanh cát ướt, do quá trình rữa ngược chiều phức tạp hơn và năng lượng tiêu hao cũng lớn hơn.
Khả năng xử lý nước ngầm bằng quá trình khác nhau được mơ tả trong hình dưới đây:
Sơ đồ 3.2: Cơng nghệ xử lý nước ngầm phổ biến
Chất keo tụ chất khử trùng Chất kiềm hố Giàn mưa Bể trộn Bể lắng Bể lọc Bể chứa nước sạch
Sơ đồ 3.3 : Sơ đồ mơ tả các q trình khác nhau trong xử lý nước ngầm Làm thống Oxy hố Lọc khử Fe2+, Mn2+ Tạo bơng và lắng Ổn định lọc Ổn định điều Chỉnh pH Lắng Hấp thụ Lọc Khử trùng, ổn định Sử dụng. 3.5.1 LÀM THỐNG
Đây là một giai đoạn trong dây chuyền cơng nghệ xử lý nước cĩ nhiệm vụ:
- Hồ tan oxy từ khơng khí vào nước để oxy hố Sắt hố trị (II), Mangan hố hố trị (III) và Mangan hố hố trị (IV) tạo thành các hợp chất Hydroxit Sắt hố trị (III) Fe(OH)3 và Hydroxit Mangan hố trị (IV) Mn(OH)4kết tủa dễ lắng và được thu ra khỏi nước bằng lắng và lọc.
- Trong nước ngầm sắt thường tồn tại ở dạng ion, Fe2+ là thành phần của các muối hồ tan như: Bicacbonat Fe(HCO3)2, Sunfua FeSO4 và thường tồn tại khơng bền vững và bị phân li:
Fe(HCO3)2 = 2 HCO3 - Fe2+
Q trình oxy hĩa thuỷ phân diễn ra:
4 Fe2+ + O2+10 H2O = 4 Fe(OH)2 +8H+
2Mn(HCO3)2 + O2 + 6 H2O = 2Mn(OH)2 + 4H+ + 4 HCO3 −
H+ + HCO3 = H2O + CO2
Khử khí CO2, H2S cĩ trong nước, làm tăng pH của nước, tạo điều kiện thuận lợi và đẩy nhanh quá trình oxy hố và Thuỷ Ngân và Mangan, nâng cao năng suất của các cơng trình lắng và lọc trong quá trình khử Sắt và Mangan.
H2S + O2 = 2S + 2H2O
Q trình làm thống tăng hàm lượng oxy hố hồ tan trong nước nâng cao oxy hố khử của nước để thực hiện dễ dàng các q trình oxy hố chất hữu cơ trong quá trình khử mùi và màu của nước.
Cĩ hai phương pháp làm thống :
1. Đưa nước vào trong khơng khí: Cho nước phun thành tia hay thành màn mỏng chảy trong khơng khí ở các giàn làm thống tự nhiên, hay cho nước phun thành tia và màng mỏng trong các thùng kín rồi thổi khơng khí vào thùng như các dàn làm thống cưỡng bức.
2. Đưa khơng khí vào trong nước: Dẫn và phân phối khơng khí nén thành các bọt nhỏ theo dàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nước, các bọt khí nổi lên, nước được làm thống. Trong kỹ thuật xử lý nước cấp, người ta áp dụng các giàn làm thống theo phương pháp 1 và các thiết bị làm thống hỗn hợp giữa hai phương pháp trên: Làm thống bằng máng tràn nhiều bậc và phun trên mặt nước. Đầu tiên tia nước tiếp xúc với khơng khí. Sau khi chạm mặt nước, tia nước kéo theo bọt khí đi sâu vào khối nước trong bể tạo thành các bọt khí nhỏ nổi lên.
Hiệu quả của quá trình tuỳ thuộc vào:
- Chênh lệch nồng độ (hay cịn biểu thị bằng chênh lệch áp suất riêng phần) của khí cần trao đổi trong hai pha khí và nước, độ chênh lệch nồng độ biểu thị thực tế bằng cường độ tưới nếu dùng giàn làm thống tự nhiên, hay bằng tỷ lệ rị rĩ trên nước dùng làm thống cưỡng bức.
- Diện tích tiếp xúc giữa hai pha khí và nước, diện tích tiếp xúc càng lớn, q trình trao đổi khí diễn ra càng nhanh.
- Thời gian tiếp xúc của hai pha khi nước trong cơng trình càng lớn, mức độ trao đổi càng triệt để.
- Nhiệt độ của mơi trường tăng, tạo thuận lợi cho q trình khử khí ra khỏi nước và bất lợi cho quá trình hấp thụ hồ tan khí vào nước. Và ngược lại.
- Bản chất của khí được trao đổi.