( 10-08-2023 - 03:01 PM ) - Lượt xem: 0
XỬ LÝ NƯỚC CẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ
1. Làm thoáng
Bản chất của quá trình làm thoáng 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 hydroxyl sắt hóa trị III. Và hydroxyl mangan hóa trị IV Mn(OH)4 kết tủa dễ lắng đọng để khử ra khỏi nước bằng lắng, lọc.
Làm thoáng để khử 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 công suất của các công trình lắng và lọc trong quy trình khử sắt và mangan. Quá trình làm thoáng làm 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 mùi 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.
– Hỗn hợp hai phương pháp trên: Làm thoáng bằng máng tràn nhiều bậc và phun trên mặt nước.
2. Clo hóa sơ bộ
Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc. Clo hóa sơ bộ có tác dụng tăng thời gian khử trùng khi nguồn nước nhiễm clo bẩn nặng, oxy hóa sắt hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạo thành các kết tủa tương ứng, oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu, ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu, phá hủy tế bào của các vi sinh sản ra chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc.
3. Keo Tụ – Tạo Bông
- Keo Tụ:
Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán. Kích thước của hạt thường dao động trong khoảng 0,1 đến 10 m. Các hạt này không nổi cũng không lắng. Và do đó tương đối khó tách loại. Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ số diện tích bề mặt . Và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hóa học bề mặt trở nên rất quan trọng. Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ do lực hút VanderWaals giữa các hạt.
Lực này có thể dẫn đến sự dính kết giữa các hạt ngay khi khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm. Sự va chạm xảy ra do chuyển động Brown và do tác động của sự xáo trộn. Tuy nhiên, trong trường hợp phân tán keo. Các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt mang tích điện. Có thể là điện tích âm hoặc điện tích dương nhờ sự hấp thụ có chọn lọc các ion. Trong dung dịch hoặc sự ion hóa các nhóm hoạt hóa. Trạng thái lơ lửng của các hạt keo được bền hóa nhờ lực đẩy tĩnh điện.
- Quy trình chuyển hóa:
Do đó, để phá tính bền của hạt keo cần trung hòa điện tích bề mặt của chúng. Quá trình này được gọi là quá trình keo tụ. Các hạt keo đã bị trung hòa điện tích có thể liên kết với những hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn. Nặng hơn và lắng xuống. Quá trình này được gọi là quá trình tạo bông. Quá trình thủy phân các chất keo tụ và tạo thành bông cặn xảy ra theo các giai đoạn sau:
Me3+ + HOH Me(OH)2+ + H+
Me(OH)2+ + HOH Me(OH)+ + H+
Me(OH)+ + HOH Me(OH)3 + H+
——————————————————–
Me3+ + HOH Me(OH)3 + 3H+
- Những chất keo tụ thường dùng nhất là các muối sắt và muối nhôm như:
Al2(SO4)3, Al2(SO4)2.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, Kal(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O
· FeCl3, Fe2(SO4)2.2H2O, Fe2(SO4)2.3H2O, Fe2(SO4)2.7H2O
- Muối Nhôm
Trong các loại phèn nhôm, Al2(SO4)3 được dùng rộng rãi nhất. Do có tính hòa tan tốt trong nước, chi phí thấp. Và hoạt động có hiệu quả trong khoảng pH = 5,0 – 7,5. Quá trình điện ly và thủy phân Al2(SO4)3
- Muối Sắt
Các muối sắt được sử dụng làm chất keo tụ có nhiều ưu điểm hơn so với các muối nhôm do:
– Tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp.
– Có khoảng giá trị pH tối ưu của môi trường rộng hơn.
– Độ bền lớn.
– Có thể khử mùi H2S.
- Chất Trợ Keo Tụ
Để tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông. Người ta thường sử dụng các chất trợ keo tụ (flucculant). Việc sử dụng chất trợ keo tụ cho phép giảm liều lượng chất keo tụ. Giảm thời gian quá trình keo tụ và tăng tốc độ lắng của các bông keo. Các chất trợ keo tụ nguồn gốc thiên nhiên thường dùng là tinh bột, dextrin (C6H10O5)n, các ete, cellulose, dioxit silic hoạt tính (xSiO2.yH2O).
Các chất trợ keo tụ tổng hợp thường dùng là polyacrylamit (CH2CHCONH2)n. Tùy thuộc vào các nhóm ion khi phân ly. Mà các chất trợ đông tụ có điện tích âm hoặc dương như polyacrylic acid (CH2CHCOO)n hoặc polydiallyldimetyl-amon.
Liều lượng chất keo tụ tối ưu sử dụng trong thực tế được xác định bằng thí nghiệm Jartest (Hình 2.4).
4. Khử trùng nước
Khử trùng nước là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước ăn uống sinh hoạt. Trong nước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật và khử 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. Xong để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh. Cần phải tiến hành khử trùng nước. Hiện nay có nhiều biện pháp khử trùng có hiệu quả như: Khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh, các tia vật lý, siêu âm, phương pháp nhiệt, ion kim loại nặng,…
a. Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo
Clo là một chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào. Khi Clo tác dụng với nước tạo thành axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh. Khi cho Clo vào nước, chất diệt trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật. Và gây phản ứng với men bên trong của tế bào. Làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt.
Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau:
Cl2 + H2O HOCl + HCl
Hoặc có thể ở dạng phương trình phân ly:
Cl2 + H2O H+ + OCl- + Cl-
Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau:
Ca(OCl)2 + H2O CaO + 2HOCl
2HOCl 2H+ + 2OCl-
- Máy lọc nước khử mùi clo tốt nhất:
- – Máy lọc nước ro gia đình
- – Máy lọc ro
b. Dùng ozone để khử trùng
Ozone là một chất khí có màu ánh tím ít hòa tan trong nước. Và rất độc hại đối với con người. Ở trong nước, ozone phân hủy rất nhanh thành oxy phân tử và nguyên tử. Ozone có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo. Nên khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rất nhiều lần. Thời gian tiếp xúc rất ngắn do đó diện tích bề mặt thiết bị giảm. không gây mùi vị khó chịu trong nước kể cả khi trong nước có chứa phênol.
c. Khử trùng bằng phương pháp nhiệt
Đây là phương pháp khử trùng cổ truyền. Đun sôi nước ở nhiệt độ 100 độ C có thể tiêu diệt phần lớn các vi khuẩn có trong nước. Chỉ trừ nhóm vi khuẩn khi gặp nhiệt độ cao sẽ chuyển sang dạng bào tử vững chắc. Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này chiếm tỉ lệ rất nhỏ. Phương pháp đun sôi nước tuy đơn giản. Nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh. Nên chỉ dùng trong quy mô gia đình.
d. Khử trùng bằng tia cực tím (UV)
Tia cực tím uv là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4 – 400 nm. Có tác dụng diệt trùng rất mạnh. Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng chảy của nước. Các tia cực tím phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh vật. Phá vỡ cấu trúc và mất khả năng trao đổi chất. Vì thể chúng sẽ bị tiêu diệt. Hiệu quả khử trùng chỉ đạt được triệt để khi trong nước không có các chất hữu cơ và cặn lơ lửng. Sát trùng bằng tia cực tím không làm thay đổi mùi, vị của nước.
e. Khử trùng bằng siêu âm
Dòng siêu âm với cường độ tác dụng không nhỏ hơn 2W/cm2. Trong khoảng thời gian trên 5 phút có khả năng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước.
f. Khử trùng bằng ion bạc
Ion bạc có thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước. Với hàm lượng 2 – 10 ion g/l đã có tác dụng diệt trùng. Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này là: Nếu trong nước có độ màu cao, có chất hữu cơ, có nhiều loại muối,… Thì ion bạc không phát huy được khả năng diệt trùng.
hóa mạnh, than hoạt tính;
– Làm mềm nước bằng phương pháp nhiệt, phương pháp hóa học, phương pháp trao đổi ion;
– Khử mặn và khử muối trong nước bằng phương pháp trao đổi ion, điện phân, lọc qua màng, nhiệt hay chưng cất.
