Hiện này cĩ nhiều phương pháp khử sắt của nước ngầm, cĩ thể chia thành 3 nhĩm chính sau:
Khử sắt bằng phương pháp làm thống.
Khử sắt bằng phương pháp dùng hĩa chất.
18
a. Khử sắt bằng phương pháp làm thống
Thực chất của phương pháp khử sắt bằng làm thống là làm giàu oxy trong nước, tạo điều kiện để Fe2+ oxy hĩa thành Fe3+, sau đĩ thực hiện quá trình thủy phân để tạo thành hợp chất ít tan Fe(OH)3 , rồi bể lọc để giữ lại. Làm thống cĩ thể là làm thống tự nhiên hay làm thống nhân tạo.
Trong nước ngầm, sắt II bicacbonat là muối khơng bền vững, thường phân ly theo dạng sau: = − + 2+ 3 3) 2 (HCO HCO Fe Fe
Nếu trong nước cĩ oxy hịa tan, quá trình oxy hĩa và thủy phân diễn ra như sau:
4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3+8H+
* Các yếu tố ảnh hưởng khi khử sắt bằng phương pháp làm thống
Quá trình chuyển hĩa Fe2+ thành Fe3+ phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: pH, O2, hàm lượng sắt của nước ngầm, CO2, độ kiềm , nhiệt độ, thời gian phản ứng. Ngồi ra tốc độ oxy hĩa Fe2+ cịn phụ thuộc vào thế oxy hĩa khử tiêu chuẩn Eo
* Các phương pháp làm thống
+ Làm thống đơn giản ngay trên bề mặt lớp vật liệu lọc: nước cần khử sắt được làm thống bằng giàn phun mưa ngay trên bề mặt lọc. Chiều cao giàn phun thường lấy cao khoảng 0,7m; lỗ phun cĩ đường kính 5 – 7mm, lưu lượng tưới vào khoảng 10m3/giờ. Lượng oxy hịa tan trong nước sau làm thống ở nhiệt độ 25oC lấy bằng 40% lượng oxy hịa tan bão hịa (ở 25oC lượng oxy hịa tan bão hịa bằng 8,1mg/l).
+ Làm thống bằng giàn mưa tự nhiên: nước cần làm thống được tưới lên giàn làm thống một bậc hay nhiều bậc với các sàn rải sỉ hoặc tre gỗ. Lưu lượng tưới và chiều cao tháp cũng lấy như trường hợp trên. Lượng oxy hịa
19
tan sau làm thống lấy bằng 55% lượng oxy hịa tan bão hịa. Hàm lượng CO2
sau làm thống giảm 50%.
+ Làm thống cưỡng bức: cĩ thể dùng tháp làm thống cưỡng bức với lưu lượng tưới từ 30 – 40m3/giờ, lượng khơng khí tiếp xúc lấy từ 4–6m3 cho 1m3 nước. Lượng oxi hịa tan sau làm thống bằng 70% lượng oxy hịa tan bão hịa. Hàm lượng CO2 sau làm thống giảm 75%.
* Một số cơng nghệ khử sắt bằng làm thống
Sắt, Mangan trong nước thường tồn tại ở dạng Fe2+, Mn2+ vì vậy muốn loại chúng ra khỏi nước cần oxy hĩa chúng thành muối Fe3+, Mn4+ ở dạng ít tan rối dùng phương pháp lắng, lọc dể giữ chúng lại và loại chúng ra khỏi nước. Muốn oxy hĩa Fe2+ thành Fe3+, Mn2+ thành Mn4+ người ta thường sử dụng phương pháp làm thống tự nhiên hay cưỡng bức (các dàn mưa hay quạt giĩ). Thực chất của phương pháp làm thống là làm giàu oxy cho nước, tạo điều kiện cho Fe2+ oxy hố thành Fe3+ sau đĩ Fe3+ thực hiện quá trình thủy phân để tạo thành hợp chất ít tan Fe(OH)3, Mn2+ thành MnO2 rồi dùng bể lọc để giữ lại.
Làm thống đơn giản – lọc:
Hình 1.1: Sơ đồ làm thống đơn giản – lọc
Cơng nghệ này áp dụng khi nguồn nước cĩ [Fe2+] ≤ 10mg/l, độ oxy hĩa ≤ [0,15[Fe2+]x5] mg/l O2, NH4+< 1 mg/l, H2S ≤ 0,5 mg/l, pH sau làm thống ≥ 6,8; Hệ thống này khử được 30 – 35% CO2 trong nước.
Phun mưa lên mặt bể lọc Bể lọc nhanh Bể chứa nước sạch Giếng Chất khử trùng
20
- Ưu điểm:
+ Cĩ thể áp dụng đối với cơng suất bất kỳ.
+ Cơng trình đơn giản, hiệu quả xử lý cao, ổn định.
+ Cho chu kỳ lọc dài do tổn thất áp lực là của lớp vật liệu tăng chậm.
Làm thống tự nhiên – tiếp xúc lắng – lọc:
Cơng nghệ này thường được ứng dụng khi chất lượng nước ngầm cĩ: chứa sắt cĩ nồng độ nhỏ hơn 25mg/l, độ kiềm ≥ 2mg/l, nồng độ H2S ≤ 0,2 mg/l, NH4+ < 1 mg/l, độ oxy hĩa ≤ 0,15Fe2+, pH sau làm thống ≥ 6,8. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 1.2: Sơ đồ làm thống, lắng, lọc nhanh
- Ưu điểm:
+ Cĩ thể dùng với bất kỳ cơng suất nào. + Cơng trình thu gọn, dễ vận hành, ổn định.
Làm thống cưỡng bức – lắng – lọc trong:
Hình 1.3: Sơ đồ làm thống cưỡng bức, lắng tiếp xúc, lọc
- Ưu điểm:
+ Cĩ thể giải phĩng 80 – 90% lượng CO2 hịa tan, lượng O2 hịa tan lấy bằng 70% lượng bão hịa.
Thùng
quạt giĩ lắng Bể Bể lọc chứa Bể Giến g Chất khử trùng Giàn mưa Bể lắng tiếp xúc Bể lọc nhanh Chất khử trùng Bể chứa nước sạch Giếng
21
+ Diện tích xây dựng nhỏ, cơng trình gọn nhẹ. + Khơng khí được cấp bằng quạt giĩ nên chủ động.
+ Tốc độ oxy hĩa Fe2+ diễn ra nhanh chĩng, đồng thời các khí hịa tan trong nước như H2S, CO2, NH3,..cũng thốt ra dễ dàng với tỷ lệ cao.
Máy nén khí – lọc áp lực:
Hình 1.4: Sơ đồ xử lý nước ngầm bằng máy nén khí, lọc áp lực
Cơng nghệ này thường được sử dụng khi kết hợp khử sắt và mangan, áp dụng đối với trường hợp nước nguồn: pH > 6,9 + Sắt < 5mg/l, Mangan < 0,05mg/l + CO2 < 50mg/l. Cơng nghệ này chỉ áp dụng cho trường hợp thu oxy và khơng cần khử CO2.
- Ưu điểm:
+ Ổn định, quản lý dễ dàng, di chuyển và lắp đặt nhanh. + Cĩ khả năng cơng xưởng hĩa.
+ Cơng trình gọn nhẹ và chiếm diện tích ít. + Cĩ khả năng áp dụng cho diện tích bất kỳ.
b. Khử sắt bằng phương pháp dùng hĩa chất
+ Khử sắt bằng các chất oxy hĩa mạnh
Các chất oxy hĩa mạnh thường sử dụng để khử sắt: Cl2, KMnO4, O3… Khi cho các chất oxy hĩa mạnh vào nước, phản ứng diễn ra như sau:
2Fe2+ +Cl2 +6H2O=2Fe(OH)3 +2Cl− +6H+ 3Fe2++KMnO4+7H2O=3Fe(OH)3+MnO2+K++5H+ Bể lọc áp lực Bể chứa nước sạch Máy nén khí Giếng Chất khử trùng
22
Trong phản ứng, để oxy hĩa 1 mg Fe2+, cần 0,64 mg Cl2 hoặc 0,94 KMnO4
và đồng thời độ kiềm của nước giảm đi 0,018 mgdl/l. Phương pháp này thường được sử dụng kết hợp đồng bộ với làm thống để tăng hiệu quả oxy hĩa sắt trong nước.
+ Khử sắt bằng vơi
Phương pháp khử sắt bằng vơi thường khơng đứng độc lập, mà kết hợp với các quá trình làm ổn định nước hoặc làm mềm nước. Khi cho vơi vào nước, quá trình khử sắt xảy ra theo phản ứng sau:
4Fe(HCO3)2+O2+2H2O+4Ca(OH)2 →4Fe(OH)3 ↓+4Ca(HCO3)2
Sắt (III) hydroxit được tạo thành, dễ dàng lắng lại trong bể lắng và giữ lại hồn tồn trong bể lọc.
c. Các phương pháp khử sắt khác (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+Khử sắt bằng trao đổi ion: cho nước đi qua lơp vật liệu lọc cĩ khả năng trao đổi ion. Các ion H+ và Na+ cĩ trong thành phần của lớp vật liệu, sẽ trao đổi với các ion Fe2+ cĩ trong nước. Kết quả Fe2+ được giữ lại trong lớp vật liệu lọc.
+ Khử sắt bằng điện phân: dùng các cực âm bằng sắt, nhơm, cùng các cực dương bằng đồng … và dùng điện cực hình ống trụ hay hình sợi thay cho tấm điện cực hình trụ phẳng.
+ Khử sắt bằng phương pháp vi sinh vật: cấy các mầm khuẩn sắt trong lớp các lọc của bể lọc. Thơng qua hoạt động của các vi khuẩn, sắt được loại bỏ khỏi nước.