3.7.1. Làm thoáng khử sắt.
- Phương pháp khử sắt bằng làm thoáng là làm giàu oxy cho nước, tạo điều kiện cho để Fe2+ oxi hóa thành Fe3+ và sau đó thực hiện quá trình thủy phân để tạo thành hợp chất ít tan Fe(OH)3, rồi dùng bể lọc để giữ lại. Làm thoáng có thể là: làm thoáng tự nhiên hay làm thoáng nhân tạo. Sau khi làm thoáng, quátrình oxi hóa Fe2+ thành Fe3+ và thủy phân Fe3+ thành Fe(OH)3 kết tủa có thể xảy ra trong môi trường tự do, môi trường hạt hay môi trường xúc tác.
- Trong nước ngầm, sắt II bicacbonat là muối không bền vững, thường phân li theo dạng sau: Fe(HCO3)2 = 2HCO3- + Fe2+ Giếng khoan Nơi tiêu thụ Deairato; Bể phản ứng Bể điều hoà Bồn lọc áp lực Bể chứa nước sạch Đài nước Clo
GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG 27
SVTH: NGUYỄN AN HẠ – MSSV: 90300823
- Nếu trong nước có oxi hòa tan, quá trình oxi hóa và thủy phân diễn ra như sau:
4Fe2+ + O2 + 10H2O = 4Fe(OH)3 + 8H+ - Đồng thời xảy ra phản ứng phụ:
H+ + HCO3- = H2O + CO2
- Tốc độ phản ứng oxi hóa được biểu thị theo phương trình sau:
2 2 2 2 2 [ ] [ ][ ] . [ ] d Fe Fe O v K dt H (Phương trình Just) Trong đó: : tốc độ oxi hóa. 2 [ ] d Fe dt
: sự biến thiên nồng độ [Fe2+] theo thời gian t.
[Fe2+]; [H+]; [O2]: nồng độ của các ion Fe2+, H+ và oxi hoà tan trong nước.
K: hằng số tốc độ phản ứng, phụ htuộc vào nhiệt độ và chất xúc tác.
* Các phương pháp làm thoáng:
+ Làm thoáng đơn giản ngay trên bề mặt lớp vật liệu lọc:
Nước cần khử sắt được làm thoáng bằng giàn phun mưa ngay trên bề mặt lọc. Chiều cao giàn phun thường lấy cao khoảng 0,7m, lỗ phun có đường kính 5 – 7mm, lưu lượng tưới vào khoảng 10m3/giờ. Lượng oxy hoà tan trong nước sau làm thoáng ở nhiệt độ 25oC lấy bằng 40% lượng oxy hoà tan bão hoà (ở 25oC lượng oxy hoà tan bão hoà bằng 8,1mg/l).
+ Làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiên:
Nước cần làm thoáng được tưới lên giàn làm thoáng 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 hoà tan sau làm thoáng lấy bằng 55% lượng oxy hoà tan bão hoà. Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm 50%.
GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG 28
SVTH: NGUYỄN AN HẠ – MSSV: 90300823
Có thể dùng tháp làm thoáng cưỡng bức với lưu lượng tưới từ 30 – 40 m3/giờ. lượng không khí tiếp xúc lấy từ 4 – 6 m3 cho 1m3 nước. Lượng oxi hoà tan sau làm thoáng bằng 70% lượng oxy hoà tan bão hoà. Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm 75%.
3.7.2 Lắng:
Lắng nước là giai đoạn làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước. Trong công nghệ xử lý nước, quá trình lắng xảy ra rất phức tạp. Chủ yếu lắng ở trạng thái động (trong quá trình lắng nước luôn chuyển động), các hạt cặn không tan trong nước là những tập hợp hạt không đồng nhất (kích thước, hình dạng, trọng lượng riêng khác nhau) và không ổn định (luôn thay đổi hình dạng, kích thước trong quá trình lắng do dùng chất keo tụ). Trong quá trình lắng dưới tác dụng của lực trọng trường các hạt lơ lửng có khối lượng riêng lớn hơn khối lượng riêng của nước sẽ sa xuống đáy và bị giữ lại.
* Các loại cặn lắng:
Trong thực tế xử lý nước gặp ba loại cặn sau đây:
+ Cặn rắn: là các hạt phân tán riêng lẻ, có độ lớn, bề mặt và hình dáng không thay đổi trong suốt quá trình lắng. Tốc độ lắng cặn không phụ thuộc vào chiều cao lắng và nồng độ cặn (tốc độ lắng được xem như là không đổi theo thời gian lắng).
+ Cặn lơ lững: có bề mặt thay đổi, có khả năng dính kết và keo tụ với nhau trong quá trình lắng làm cho kích thước và vận tốc lắng của các bông cặn tăng dần theo thời gian và chiều cao lắng.
+ Các bông cặn: có khả năng kết dính với nhau, khi nồng độ lớn hơn 1000mg/l tạo thành các đám cặn, khi các đám cặn lắng xuống, nước từ dưới đi lên qua các khe rỗng giữa các bông cặn tiếp xúc với nhau, lực ma sát tăng lên làm hạn chế tốc độ lắng của đám bông cặn nên được gọi là lắng hạn chế. Tốc độ lắng của đám mây các bông cặn phụ thuộc vào tính chất và nồng độ của hạt cặn.
GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG 29
SVTH: NGUYỄN AN HẠ – MSSV: 90300823
+ Lắng tĩnh và lắng theo từng mẻ kế tiếp: thường gặp trong các hồ chứa nước, sau trận mưa nước chảy vào hồ đem theo cặn lắng làm cho nồng độ cặn trong hồ tăng lên, nước trong hồ đứng yên cặn lắng tĩnh xuống đáy. Trong công nghiệp sau một mẽ sản xuất nước được xả ra để lắng bớt cặn được bơm tuần hoàn lại để tái sử dụng cho quá trình sản xuất gọi là lắng tĩnh theo từng mẻ kế tiếp.
+ Bể lắng có dòng chảy ngang cặn rơi thẳng đứng: gọi là bể lắng ngang; hình dáng mặt bằng có thể là hình chữ nhật hoặc hình tròn thường dùng để lắng cặn thô và cặn keo tụ.
+ Bể lắng có dòng nước đi từ dưới lên, cặn rơi từ trên xuống: gọi là bể lắng đứng hình dáng mặt bằng có thể là hình vuông hoặc hình tròn thường dùng để lắng cặn keo tụ.
+ Bể lắng trong có lớp cặn lơ lững: nước đi từ dưới lên qua lớp cặn lơ lững được hình thành trong qúa trình lắng, cặn dính bám vào lớp cặn, nước trong thu trên bề mặ, cặn thừa đưa sang ngăn nén cặn từng thời kỳ sẽ được xả ra ngoài. Bể lắng trong có lớp cặn lơ lững dùng để lắng cặn có khả năng keo tụ.
+ Lắng trong các ống tròn hoặc trong các hình trụ vuông, lục lăng đặt nghiêng so với phương ngang 60O: nước đi từ dưới lên, cặn trượt theo đáy ống từ trên xuống gọi là bể lắng nghiêng hay còn gọi là bể lắng lớp mỏng thường dùng chủ yếu để lắng nước đã trộn phèn.
3.7.3. Lọc:
Lọc nước là một quá trình làm sạch nước bằng cách cho nước đi qua lớp vật liệu lọc nhằm giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn lơ lững và vi sinh vật ra khỏi nước. Kết quả là sau khi lọc nước sẽ có hàm lượng cặn đạt tiêu chuẩn cho phép: nước sẽ có chất lượng tốt hơn cả về mặt vật lý, hóa học, sinh học.
Vật liệu lọc có thể sử dụng như sỏi, cát, than,… Trong đó cát được sử dụng rộng rãi nhất do giá thành rẻ và hiệu suất lọc cũng khá cao. Có thể sử dụng nhiều lớp vật liệu lọc tạo thành nhiều lớp để tăng hiệu quả lọc. Sau một thời gian làm
GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG 30
SVTH: NGUYỄN AN HẠ – MSSV: 90300823
việc lớp vật liệu lọc bị chít lạilàm cho tốc độ lọc giảm dần. Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc ta phải tiến hành rửa lọc có thể rửa bằng nước, bằng gió hoặc bằng gió nước kết hợp.
Để thực hiện quá trình lọc nước có thể sử dụng một số lọai bể lọc có nguyên tắc làm việc, cấu tạo vật liệu lọc và các thông số vận hành khác nhau, có thể chia ra các lọai bể lọc sau:
* Chia theovận tốc lọc:
+ Bể lọc chậm: tốc độ lọc 0,1 – 0,5 m/h. + Bể lọc nhanh: tốc độ lọc 2 – 15 m/h.
+ Bể lọc cực nhanh: tốc độ lọc 25 m/h trở lên.
* Chia theo chế độ dòng chảy:
+ Bể lọc trọng lực: lọc hở, lọc không áp.
+ Bể lọc áp lực: bể lọc kín quá trình lọc xảy ra nhờ áp lực nước phía trên lớp vật liệu lọc.
* Chia theo chiều của dòng nước:
+ Bể lọc xuôi: là bể lọc có dòng chảy qua lớp vật liệu lọc từ trên xuống như bể lọc chậm, bể lọc nhanh phổ thông…
+ Bể lọc ngược: là bể lọc có dòng chảy qua lớp vật liệu lọc từ dưới lên trên như bể lọc tiếp xúc.
+ Bể lọc hai chiều: là bể lọc có dòng nước chảy qua lớp vật liệu lọc theo cả hai chiều từ trên xuống và từ dưới lên trên như bể lọc AKX.
* Chia theo số lượng lớp vật liệu lọc:
+ Bể lọc một lớp vật liệu lọc.
+ Bể lọc hai hay nhiều lớp vật liệu lọc.
* Chia theo cấu tạo của vật liệu lọc:
+ Bể lọc có vật liệu lọc ở dạng hạt.
GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG 31
SVTH: NGUYỄN AN HẠ – MSSV: 90300823
+ Bể lọc có màng lọc: nước lọc đi qua màng được tạo thành trên bề mặt lưới đỡ hay lớp vật liệu rỗng.
3.7.4. Khử trùng:
Khử trùng là một khâu quan trọng, bắt buộc cuối vùng trong quá trình xử lý nước ăn uống sinh họat. Trong nước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật và vi trùng. Sau các quá trình xử lý cơ học nhất là nước sau khi qua bể lọc phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại. Khử trùng nước cấp là một quá trình nhằm tiêu diệt hoặc làm mất khả năng họat động của các vi sinh vật gây bệnh.
* Hiện nay có nhiều biện pháp khử trùng nước có hiệu quả như:
+ Khử trùng bằng các chất oxi hóa mạnh: các chất khử trùng như chlorine, chloramine, chlorine dioxide, O3, H2O2 …
+ Khử trùng bằng các tia vật lý. + Khử trùng bằng siêu âm.
+ Khử trùng bằng phương pháp nhiệt….
Hiện nay ở Việt Nam đang sử dụng phổ biến nhất phương pháp khử trùng bằng các chất oxi hóa mạnh.
* Cơ chế khử trùng: có ba cơ chế khử trùng chính trong nước cấp như sau: + Phá hủy hoặc làm suy giảm tổ chức cấu trúc tế bào.
+ Làm cản trở quá trình trao đổi chất và năng lượng. + Làm cản trở quá trình sinh tổng hợp và phát triển.
Quá trình khử trùng chính là sự kết hợp của cả ba cơ chế này, tùy thuộc vào tác nhân khử trùng sử dụng và dạng vi sinh vật trong nước. Trong xử lý nước cấp, khả năng oxi hóa các phân tử sinh học và khả năng khuyếch tán qua thành tế bào là cần thiết cho bất kỳ một tác nhân khử trùng hiệu quả nào.
* Yếu tố ảnh hưởng: hiệu quả khử trùng là một hàm của các yếu tố sau: + Dạng và liều lượng chất khử trùng.
+ Dạng và nồng độ của vi sinh vật. + Thời gian tiếp xúc trong bể.
GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG 32
SVTH: NGUYỄN AN HẠ – MSSV: 90300823
+ Đặc trưng của nước.