Phương pháp khử Fe 2+ , Mn 2+ trong xử lý nước cấp

Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP KHỬ Fe2+ , Mn2+ TRONG XỬ LÝ NƯỚC CẤP PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn + Đây là phương pháp chủ yếu dùng để xử lý nguồn nước nhiễm Fe và nâng pH. Do vậy hay dùng để xử lý nguồn nước ngầm. + Ở đây sẽ giới thiệu về pp xử lý Fe hiện nay + Hiện nay có hai pp xử lý nước nhiễm Fe: * Làm thoáng * Dùng chất oxi hóa PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn – Trong nước thiên nhiên đều có chứa một hàm lượng sắt nhất định. – Dạng tồn tại của sắt và lượng sắt tồn tại phụ thuộc vào từng loại nguồn nước, điều kiện môi trường. – Trong nước mặt : tồn tại Fe3+, dạng keo hay dạng huyền phù. Hàm lượng này không lớn và sẽ bị khử. – Trong nước ngầm tồn tại khá lớn và ở dạng Fe2+ (Fe(HCO3); FeSO4…) => làm cho nước có mùi tanh và có màu vàng. – Có nhiều phương pháp khử sắt: • Làm thoáng • Dùng hoá chất • Một số phương pháp khác KHỬ SẮT TRONG NƯỚC PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn – Thực chất của phương pháp khử sắt bằng phương pháp làm thoáng là làm giàu oxi tạo diều kiện để oxi hoá Fe2+ thành Fe3+ phân huỷ tạo thành hợp chất ít tan Fe(OH)3 rồi dùng bể lọc giữ lại. – Trong nước ngầm Fe(II) (bicacbonat) là muối không bền vững thường phân ly theo dạng sau: – Fe(HCO3) == 2 HCO3- + Fe2+ – Nếu có oxi hoà tan , quá trình oxi hoá diễn ra như sau: Khử sắt bằng phương pháp làm thoáng PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Khử sắt bằng phương pháp làm thoáng – 4 Fe2+ + O2 + H2O == 4 Fe(OH03 + 8 H+ – Đồng thời : – H+ + HCO3- == H2O + CO2 – - Quá trình chuyển Fe2+ thành Fe3+ phụ thuộc vào các yếu tố như sau: • pH, O2 • Hàm lượng sắt trong nước ngầm • CO2 • Độ kiềm • Nhiệt độ… – Khi tất cả các ion Fe2+ hoà tan trong nước đã chuyển hoá thành bông cặn Fe(OH)3. Việc loại bỏ các bông cặn ra khỏi nước thực hiện ở bể lọc chủ yếu theo cơ chế giữ cặn cơ học. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Công trình làm thoáng PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Giàn mưa – Giàn mưa: Hay còn gọi là công trình làm thoáng tự, có chức năng làm giàu oxi nước và khử khí CO2 trong nước. Giàm mưa cho khả năng thu được lượng oxi hoà tan bằng 55% lượng oxi bão hoà và có khả năng khử được 75-80% lượng CO2 có trong nước. Nhưng lượng CO2 cò lại sau làm thoáng không xuống thấp hơn 5 –6 mg/l. Cấu tạo giàn mưa gồm các bộ phận sau: • )Hệ thống phân phối nước • )Sàn tung nước • )Sàn đỗ vật liệu tiếp xúc. • )Hệ thống thu nước, thoáng khí và ngăn nước. • )Sàn và ống thu nước PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 240 TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC KYÕ THUAÄT COÂNG NGHEÄ TP. HCM KHOA MOÂI TRÖÔØNG & COÂNG NGHEÄ SINH HOÏC ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP NGHIEÂN CÖÙU THIEÁT KEÁ NAÂNG COÂNG SUAÁT NHAØ MAÙY CAÁP NÖÔÙC SOÁ 1 THÒ XAÕ BAÏC LIEÂU TL 1 : 80 SOÁ BAÛN VEÕ: 07 GVHD SVTH Th.S LAÂM VÓNH SÔN LEÂ TRUNG CÖÔØNG BAÛN VEÕ SOÁ : 03 CHI TIEÁT GIAØN MÖA 70 0 12 00 40 0 10 00 40 0 10 00 40 0 10 00 20 0 62 00 9000 200 9000 200 9000 200 9000 200200 Æ 60 Æ150 Æ1 0 104 1000 TL 1:20 Æ200 Æ 60 Æ 3 TL 1:40 35 0 TL 1:4 25 25 75 Æ 5 0 0 Æ200 20 10 20 10 20 10 20 10 CHI TIEÁT A (OÁNG PHUN MÖA) CHI TIEÁT B (OÁNG CAÁP KHÍ) CHI TIEÁT 1 A A B B MAËT BAÈNG MAËT CAÉT A-AMAËT CAÉT B-B 200 10000 200 1 8315 1000 17400 1000 8307 500 500 4500 9000 9200 9200 4500 A B 25 30 0 25 CHI TIEÁT GIAØN MÖA iii PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Khử sắt bằng phương pháp hoá chất a. Khừ sắt bằng chất oxi hoá mạnh – Chất oxi hoá mạnh dùng để khử Fe là : Cl2, KmnO4, O3… – Khi các chất oxi hoá mạnh và thì nước phản ứng như sau: – 2Fe2+ + Cl2 + 6H2O == 2 Fe(OH)3 + 2 Cl- + 6 H+ – 3 Fe2+ + KMnO4 + 7 H2O == 3 Fe(OH)3 + MnO2 + K+ + 5 H+ – - Trong phản ứng , để oxi hoá 1 mmg Fe2+ cần 0.64 mg Cl2 hoặc 0.94 mg KMnO4 và đồng thời độ kiềm của nước giảm đi 0.018 mgđ/ l PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Khử sắt bằng phương pháp hoá chất Khử sắt bằng vôi – Phương pháp khử sắt bằng vôi thường không đứng độc lập mà kết hợp với quá trình làm ổn định nước hoặc làm mềm nước. Khi cho vôi vào nước quá trình khử xảy hai trường hợp sau: • Nước có oxi hoà tan : vôi được coi là chất xúc tác: – 4 Fe(HCO3)2 + O2 + H2O + 4 Ca(OH)2 ------> Fe(OH)3 + 4Ca(HCO3)2 • Nước không có oxi hoà tan: phản ứng xảy ra như sau: – Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 ------> FeCO3 + CaCO3 + H2O – - Sắt được khử dưới dạng FeCO3 chứ không phải hydroxyt sắt. – - Ngoài ra còn một số phương pháp khử khác: • Phương pháp trao đổi ion • Phương pháp điện phân • Phương pháp vi sinh PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn TÍNH TOÁN GIÀN MƯA 1. Diện tích mặt bằng của giàn mưa: F = Q/qm (m2) – Q : lưu lượng xử lý (m3/h) – qm : cường độ giàn mưa lấy : 10 –15 (m3/m2.h) 2. Diện tích một ngăn: f = F/N • (N: số ngăn) PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn TÍNH TOÁN GIÀN MƯA 3. Tổng bề mặt tiếp xúc của giàn mưa: + G: lượng CO2 tự do cần khử (kg/h) * Cl: lượng CO2 tự do đơn vị lấy đi khỏi nước để tăng pH =7.5 Cl = 1.64 Fe2+ + (Cđ – Ct) (mg/l) • Fe2+: sắt trong nguồn nước. • Cđ: hàm lượng CO2 tự do ban đầu nước ngầm. • Ct: CO2 tính toán với pH = 7.5 và độ kiềm của nước nguồn. Ct = Cbđ . b.g – Cbđ : phụ thuộc vào pH, độ kềm ở 20oC (Ki) ( tra biểu đồ) – b:Phụ thuộc vào lượng muối (mg/l) (tra bảng) – g:Phụ thuộc vào nhiệt độ của nước (tra bảng) tb tx CK GF D = . ( )hkgQCG l / 1000 . = PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn TÍNH TOÁN GIÀN MƯA + K: hệ số khử khí lấy theo t, đường kính sỏi + DCtb: lực động trung bình quá trình khử (Cmax = 1.64 Fe2+ + Cđ) t t tb C C CCC max max lg.2300 - =D PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn – Khử sắt bằng Cl2: để oxi hoá 1mg Fe 2+ cần 0.64 mg Cl2 – Khử sắt bằng KMnO4: để khử hết 1mg Fe2+ cần 0.5654mg KMnO4 – MANGAN: tương tự như khử sắt nhưng khác ở phương trình: 2Mn(HCO3)2 + O2 + 6H2O à 2Mn(OH)4 + 4H+ + 4HCO3- pHopt =8.5-9.5 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version