CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NƯỚC VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
2.4 Phương pháp xử lý nước dưới đất
2.4.1 Phương pháp tổng quát khử sắt, mangan
Đối với nguồn nước dưới đất, quá trình xử lý nước chủ yếu quan tâm đến vấn đề khử sắt và mangan. Trong trường hợp nguồn nước dưới đất bị nhiễm nitrat, ammonia, bị cứng hoặc bị nhiễm bẩn bởi các chất khác, công nghệ xử lý đòi hỏi phải áp dụng một số quá trình xử lý đặc biệt.
a. Làm thoáng
Nhiệm vụ của công trình làm thoáng trong dây chuyền công nghệ xử lý nước là:
+ Hòa tan oxy từ không khí vào nước để oxy hóa sắt hóa trị II, mangan hóa trị II thành sắt hóa trị III, mangan hóa trị IV tạo thành các hợp chất hydroxit sắt hóa trị III Fe(OH)3 và hydroxit mangan hóa trị IV Mn(OH)4 kết tủa dễ lắng đọng để khử ra khỏi nước bằng lắng và lọc.
+ Khử khí CO2, H2S có trong nước, làm tăng pH của nước, tạo điều kiện thuận lợi và đẩy nhanh quá trình oxy hóa và thủy phân sắt và mangan, nâng cao năng suất của các công trình lắng và lọc trong quy trình khử sắt và mangan.
+ Quá trình làm thoáng tăng hàm lượng oxy hòa tan trong nước, nâng cao thế oxy hóa khử của nước để thực hiện dễ dàng các quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong quá trình khử mùi và màu của nước.
Có hai phương pháp làm thoáng
+ Đưa nước vào trong không khí: cho nước phun thành tia hay thành màng mỏng chảy trong không khí ở các dàn làm thoáng tự nhiên, hay cho nước phun thành tia và màng mỏng trong các thùng kín rồi thổi không khí vào thùng như ở các dàn làm thoáng cưỡng bức.
+ Đưa không khí vào nước: dẫn và phân phối không khí nén thành các bọt nhỏ theo dàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nước, các bọt khí nổi lên, nước được làm thoáng (thường áp dụng trong xử lý nước thải).
Trong kỹ thuật xử lý nước cấp, áp dụng các dàn làm thoáng theo phương pháp 1 và các thiết bị làm thoáng hỗn hợp giữa hai phương pháp trên: làm thoáng bằng máng tràn nhiều bậc và phun trên mặt nước. Đầu tiên tia nước tiếp xúc với không khí, sau khi chạm mặt nước, tia nước kéo theo các bọt khí đi sâu vào khối nước trong bể tạo thành các bọt nhỏ nổi lên.
Hiệu quả của quá trình làm thoáng phụ thuộc vào
+ Chênh lệch nồng độ (hay còn biểu thị bằng chênh lệch áp suất riêng phần) của khí cần trao đổi trong hai pha khí và nước, độ chênh nồng độ biểu thị thực tế bằng cường độ tưới nều dùng dàn làm thoáng tự nhiên, hoặc bằng tỷ lệ gió/ nước nếu dùng dàn làm thoáng cưỡng bức.
+ Diện tích tiếp xúc giữa hai pha khí và nước, diện tích tiếp xúc càng lớn quá trình trao đổi khí diễn ra càng nhanh.
+ Thời gian tiếp xúc giữa hai pha khí và nước trong công trình, thời gian tiếp xúc
càng lớn, mức độ trao đổi càng triệt để.
+ Nhiệt độ của môi trường, nhiệt độ tăng lợi cho quá trình khử khí ra khỏi nước và bất lợi cho quá trình hập thụ và hòa tan khí vào nước và ngược lại.
+ Bản chất của khí được trao đổi.
Hình 2.1 Giàn mưa.
(Internet/ [10]) b. Dùng hóa chất
Đối với sắt: khi trong nước có chất hữu cơ, các tổ hợp chất hữu cơ tạo thành keo bảo vệ của ion sắt, chúng ngăn cản quá trình thủy phân và oxy hóa sắt. Trong nhiều trường hợp muốn khử sắt trước hết phải phá vỡ màng bảo vệ hữu cơ bằng tác dụng của các chất oxy hóa mạnh. Đối với nước dưới đất khi hàm lượng sắt quá cao đồng thời tồn tại cả H2S thì lượng oxy hóa thu được bằng làm thoáng không đủ để oxy hóa toàn bộ H2S và sắt, trong trường hợp này cần dùng hóa chất để khử sắt.
c. Lắng, lọc
Quá trình lắng, lọc trong xử lý nước dưới đất tương tự như quá trình lắng lọc diễn ra khi xử lý nước mặt. Điểm khác biệt gữa quá trình lắng, lọc trong xử lý nước dưới đất là hàm lượng cặn sinh ra từ các ion sắt (III) và ion mangan (IV) kết tủa sau quá trình làm thoáng hoặc xử lý bằng hóa chất. Đối với bể lọc trong sơ đồ trạm xử lý nước dưới đất thường có chiều dày lớp cát lọc khoảng từ 1,1m-1,2m.
Hình 2.2 Bồn lọc áp lực.
(Internet/ [10]) d. Sử dụng vật liệu lọc đặc biệt
Khi công suất của trạm xử lý nhỏ (ví dụ chỉ cung cấp cho 01 nhà máy, cụm dân cư, hộ kinh doanh…) ta có thể sử dụng các loại vật liệu lọc đặc biệt cho bể lọc (cột lọc), nhằm giảm kích thước công trình và dễ dàng tháo lắp. Hiện nay trên thị trường có nhiều loại vật liệu lọc có tính năng khử sắt, mangan, amoni, nâng pH… như cát khử Sắt, mangan; đá nâng pH; than hoạt tính; vật liệu đa năng… Ta chỉ cần cho nước thô qua 1 hoặc nhiều cột lọc có lớp vật liệu lọc đặc biệt là có thể sử dụng ngay được.
Khi sử dụng loại vật liệu lọc này ta phải xem xét, lựa chọn loại vật liệu phù hợp với chất lượng nước thô và nước sau xử lý. Hạn chế cơ bản của phương pháp này là giá của các vật liệu đặc biệt này khá mắc, cần phải thay thế định kỳ. Chu kỳ làm việc của vật liệu đặc biệt phụ thuộc vào chất lượng nguồn nước đi vào các cột lọc.