Cấp thoát nước - Chương 6 doc

1
Chương 6.
XỬ LÝ ỔN ðỊNH NƯỚC
Mục ñích của việc xử lý ổn ñịnh nước:
Giữ cho nước luôn ở môi trường trung
tính, ngăn ngừa các quá trình xâm thực
hoặc lắng ñọng căn CaCO
3
trong các công
trình xử lý và vận chuyển nước.
2
1. Khái niệm chung
* Độ ổn định của nớc: là tính chất không tạo kết tủa
từ nớc hay không hoà tan CaCO
3
trong nớc.
* Các liên kết của axit Cacbonic trong nớc:
H
2
CO
3
tồn tại trong nớc ở cả 3 dạng: HCO
3
2-
, CO
3
2-
,
CO
2
(sản phẩm phân ly H

2
CO
3
) (chủ yếu phụ thuộc pH)
* Phơng trình cân bằng của hệ Cacbonat trong
nớc:
2HCO
3
-
CO
2
+ CO
3
2-
+ H
2
O (*)
Các dạng tồn tại của Cacbonic trong nớc
3
Khái niệm chung
* Xác định độ ổn định của nớc:
+ pH
0
: pH đo đợc trên thực tế tại điều kiện nhiệt độ
thực tế.
+ pH
s
: pH bo hoà, hay pH ứng với trạng thái cân bằng
của hệ (cân bằng bo hoà của nớc bởi CaCO
3

).
+ Xác định độ kiềm K
i
trong nớc và CO
2
:
* Nớc mặt, xử lý bằng keo tụ bằng phèn: pH và K
i
thay
đổi
Khái niệm chung
a) Không kiềm hoá:
( )
p
p
e
L
COCO 44
0
22
+=
p
p
ii
e
L
KK =
0
b) Có kiềm hoá:

+=
v
v
p
p
ii
e
L
e
L
KK
0
( )








+=
v

v
p
p
e
L
e
L
COCO 44
0
22
4
Khái niệm chung
* Nớc ngầm: Khử sắt
, mgđl/l
, mg/l
+ Tra biểu đồ: tìm pH
0
+ a hệ số hiệu suất khử CO
2
(0 ữ 0,8) tại công trình làm thoáng
pH
s
, pH
0
I = pH
0
pH
s
: Chỉ số bo hoà hay chỉ số Langlier
[

]
+
=
2
036,0
0
FeKK
ii
(
)
[
]
+
+=
20
22
.57,11 FeCOaCO
Khái niệm chung
* Các trờng hợp:
a/ I = 0: Hệ Cacbonat cân bằng Nớc ổn định
b/I
<
<<
<
0: Lợng CO
2
tự do trong nớc lớn hơn lợng CO
2
cân bằng
hệ không ổn định, phơng trình (*) có cân bằng chuyển dịch sang trái

sự tạo CaCO
3
không diễn ra nớc chứa CO
2
(tự do) xâm thực Nớc có
tính chất xâm thực:
CO
2
xt
+ CaCO
3
(bêtông) + H
2
O Ca(HCO
3
)
2
(ăn mòn bê tông)
c/ I
>
>>
>
0: Lợng CO
2
tự do < CO
2
cân bằng cân bằng chuyển dịch sang phải
CO
3
2-

+ Ca
2+
(trong nớc) CaCO
3
Nớc có tính lắng cặn
Chú ý: I không có ý nghĩa về mặt định lợng đối với việc xác định độ xâm
thực/lắng cặn
(chỉ chú ý đến dấu của I : , mà không chú ý tới giá trị tuyệt đối)
5
Khái niệm chung
* Chỉ số Rizher: I
c
= 2pH
s
pH
0
- I
c
<
<<
<
6, pH
s
<
<<
<
7,5: Nớc có tính lắng cặn
- I
c
>

>>
>
7 : Nớc có tính xâm thực. I
c
> 7,5 8
Tính xâm thực
I
c
có ý nghĩa định lợng, biểu thị độ lệch của nớc ra khỏi trạng
thái cân bằng
- I
c
<
<<
<
6: Ic Độ lắng cặn
- I
c
>
>>
>
7: Ic Độ xâm thực
2. Các phơng pháp làm ổn định nớc
a/ Làm thoáng để khử CO
2
: Làm thoáng nhân tạo (VLL =
Rashiga): = 75 90%, hay đi qua bể với VLL bằng đá cẩm
thạch CaCO
3
, CaCO

3
.MgO hay MgO
b/ Tạo lớp màng bảo vệ thành đờng ống bằng CaCO
3
khi mới
đa đờng ống vào sử dụng
c/ Lọc qua VLL trung hoà: chứa CaO, Ca
2+
, Mg
2+

d/ Sử dụng hợp chất kiềm (xem phần ổn định nớc với I
<
<<
<
0)
e/ Sử dụng thuỷ tinh lỏng (Silicat Natri SiO
2
+ Na
2
O). C = 7 ữ 30
mg/l SiO
2
hay hỗn hợp cả 2 chất Hecxa Meta Photphat Natria
(NaPO
3
)
6
.
2

CO
E
6
Các phơng pháp làm ổn định nớc
1. ổn định nớc với I >
>>
> 0
- Với I > 0 sử dụng H
2
SO
4
hay HCl hay (Na
3
PO
3
)
6
, Na
5
P
3
O
10
a) I
>
>>
>
0; pH
0
>

>>
>
8,4: liều lợng axit cần dùng D
0
, mg/l
,mg/l
trong đó:
+ - hệ số, xác định theo đồ thị, theo pH
0
và I
+ K
io
- mgđl/l
+ e
a
- Trọng lợng đơng lợng của axit, mg/mgđl
H
2
SO
4
: 4,9
HCl: 30,5
+ C
a
- % axit trong sản phẩm công nghiệp
a
aia
C
eKD
100

0

=
Các phơng pháp làm ổn định nớc
b) Đối với nớc đợc làm mềm bằng vôi hay vôi + Xôđa:
Với I
>
0, pH
0
>
8,4; pH
s
<
8,4
, mg/l
+ K
if
- độ kiềm của nớc theo phenolftalein (độ kiềm tự do)
( )
[
]
a
iiaa
C
KKeD
f
100
1
0

+=
[
]
[
]


+=
2
3
2
1
COOHK
f
i
7
Các phơng pháp làm ổn định nớc
Với I
>
0, pH
0
>
pHs
>
8,4:
, mg/l
- Trên thực tế, thờng sử dụng hệ thống tự động - điều chỉnh lu lợng + nồng
độ h/c đa vào trong nớc bằng bơm định lợng theo giá trị pH của dung dịch
(sensor DP)

- I > 0 tránh tạo cặn CaCO
3
: sử dụng (NaPO
3
)
6
và Na
5
P
3
O
10
Tripolyphotphat natria (xem phần tránh lắng cặn + làm mềm nớc)
Tạo lớp màng bảo vệ trên các màng katod và anod trên bề mặt kim
loại giảm/hạn chế sự ăn mòn
+ C = 2 ữ 4 mg/l. Nớc cấp cho sinh hoạt: Nếu sử dụng PO
4
3-
: C 3,5 mg/l
+ Đờng ống mới: ngâm vào dung dịch C
200-250%
, 2-3 ngđ sau rửa bằng nớc
với P
2
O
5

a
ia
a

C
Ke
D
f
100

Các phơng pháp làm ổn định nớc
2. ổn định nớc với I <
<<
< 0, sử dụng kiềm vôi/sôđa
- Trớc tiên, vào giai đoạn đầu đa HTCN vào sử dụng ngời ta xử lý nớc bằng
kiềm nồng độ cao tạo 1 lớp màng CaCO
3
bảo vệ ở bề mặt bên trong đờng ống
(I = 0,7) khoảng 1-2 tháng. Sau đó giảm liều lợng kiềm xuống để đảm bảo I = 0
và giữ I ở giá trị này luôn luôn.
* Xác định liều lợng vôi để đảm bảo I = 0,7
a) Với pHs
<
<<
<
7,7:
+ m
1
hệ số xác đinh bằng đồ thị theo I, [CO
2
]
0
+ C
v

lợng CaO, % trong sản phẩm công nghiệp
[ ]
v
v
C
COmD
28.100

0
21
=
8
Các phơng pháp làm ổn định nớc
b) Với pHs
>
>>
>
7,7:
, mg/l (1)
+ m
2
, m
3
hệ số xác định bằng đồ thị, theo pH
0
, CO
2
, K
io
, pH

s
+ Ki - độ kiềm của nớc. Nếu xử lý bằng phèn , mgđl/l
* Lợng vôi để đảm bảo I = 0:
Với I
<
<<
<
0, pH
0
<
<<
<
pH
s
<
<<
<
8,4:
+ Bản chất của quá trình: xem đồ thị
, mg/l
+ - xác định theo đơn vị, theo pH
0
[ ] [ ]
[
]
v
iv
C
COmKmCOmD
28.100

0
223
0
22
0
++=
p
p
ii
e
L
KK =
0
v
iv
C
KD
100
28
0

=
9
Các phơng pháp làm ổn định nớc
Với I
<
<<
<
0, pH

0
<
<<
<
8,4; pHs
>
>>
>
8,4:
(2)
( , - theo đồ thị)
- Công thức kiểm tra:
(3)
+ Nếu D
v
(1) hoặc D
v
(2) > d
v
(3) thì phải thêm vào nớc 1 lợng sôđa:
, mg/l
( )
v
iv
C
KD
100
28
0

++=
[
]
v
iv
C
K
CO
d
28.100
.
22
.7,0
0
2








+=
( )
100.
100.28
.
32

=
v
vvCONa
C
dDD
10
11