CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM PHÈN

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ
eo0of
Đề tài:
GVHD: Viên Thị Thủy.
Lớp: CDMT13.
Nhóm:
1. Ngô Văn Dũng
2. Tống Thị Duyên.
3. Nguyễn Thị Hà.
4. Nguyễn Thị Hồng .
5. Phan Thị Tình.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ
NƯỚC CẤP
Thanh hóa, tháng 12, năm 2013
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
DANH SÁCH NHÓM
TT HỌ VÀ TÊN MSSV GHI CHÚ
1 Ngô Văn Dũng 11011063
2 Tống Thị Duyên 11019013
3 Nguyễn Thị Hà 11013123
4 Nguyễn Thị Hồng 11016743
5 Phan Thị Tình 11021093
Lớp: CDMT13TH
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
MỤC LỤC
Lớp: CDMT13TH Trang 1
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
LỜI CẢM ƠN
Chúng tôi lớp CDMT13 xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Viên Thị

Thủy giáo viên hướng dẫn môn xử lý nước cấp, đã tận tình hướng dẫn để chúng tôi
có thể hoàn thành tốt bài báo cáo này. Đồng thời, chúng tôi cũng xin gởi lời cảm
ơn đến các thầy cô quản lý thư viện đã giúp chúng tôi tìm tài liệu.
Lớp: CDMT13TH Trang 2
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, vấn đề cấp nước cho sinh hoạt và ăn uống đang là một vấn đề bức
thiết và cần có sự quan tâm nhiều. Bởi vì, hầu hết người dân đều sử dụng nguồn
nước cấp cho sinh hoạt mà nếu nguồn nước đó không được xử lý đúng cách thì nó
sẽ gây ảnh hưởng rất lớn tới người tiêu dùng. Chẳng hạn như gây ra bệnh đau bao
tử, các dụng cụ chứa nước đều bị ăn mòn, tắm rửa bị rộp da, nước có màu gây cảm
giác mỹ quan không tốt…
Vì vậy yêu cầu hiện nay là phải có các công nghệ xử lý thích hợp để xử lý
các nguồn nước chưa đạt tiêu chuẩn thành nguổn nước đạt tiêu chuẩn cấp nước để
cấp nước cho người dân, bảo đảm an toàn vệ sinh.
Hiện tại, vấn đề xử lý nước chua phèn đang rất nóng bỏng và cần nhiều sự
quan tâm của giới chuyên môn.
Lớp: CDMT13TH Trang 3
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
Giáo viên hướng dẫn

Giáo viên phản biện

Lớp: CDMT13TH Trang 4
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết :
Hiện nay, vấn đề cấp nước cho sinh hoạt và ăn uống đang là một vấn đề bức
thiết và cần có sự quan tâm nhiều. Bởi vì, hầu hết người dân đều sử dụng nguồn
nước cấp cho sinh hoạt mà nếu nguồn nước đó không được xử lý đúng cách thì nó
sẽ gây ảnh hưởng rất lớn tới người tiêu dùng. Chẳng hạn như gây ra bệnh đau bao
tử, các dụng cụ chứa nước đều bị ăn mòn, tắm rửa bị rộp da, nước có màu gây cảm
giác mỹ quan không tốt…
Vì vậy yêu cầu hiện nay là phải có các công nghệ xử lý thích hợp để xử lý
các nguồn nước chưa đạt tiêu chuẩn thành nguổn nước đạt tiêu chuẩn cấp nước để
cấp nước cho người dân, bảo đảm an toàn vệ sinh.
Hiện tại, vấn đề xử lý nước chua phèn đang rất nóng bỏng và cần nhiều sự

quan tâm của giới chuyên môn.
2. Mục tiêu:
Xử lý nước nhiễm phèn thành nước cấp và đề xuất,tính toán thiết kế sơ đồ
công nghệ xử lý
3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu:
Nước nhiễm phèn ở xã Quảng Ngọc.
4. Phương pháp nghiên cứu:
4.1. Phương pháp tiếp cận thông tin trực tiếp và gián tiếp.
· Thu thập thông tin,tài liệu liên quan đến nguồn nước nhiễm phèn tại xã
quảng ngọc.
· Thu thập số liệu từ mạng internet,sách báo và một số tài liệu khác.
· Các số liệu được thu thập trên các tài liệu chính thống có cơ sở khoa học và
được lựa chọn để kiểm tra.
4.2. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết.
Tính toán thiết kế các công trình đơn vị.
4.3. Phương pháp xử lý số liệu thống kê.

Lớp: CDMT13TH Trang 5
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.Nguồn gốc nước nhiễm phèn.
- Do nước mưa rửa trôi lớp đất có chứa các ion Fe
2+
, Fe
3+
, Al
3+
.
- Mạch nước ngầm chảy qua các tầng đất có các ion Fe
2+

, Fe
3+
, Al
3+
ở dạng
hòa tan, hòa tan vào trong nước.
1.2.Thành phần, tính chất nước nhiễm phèn.
Vào mùa mưa, nước mưa rửa trôi đất phèn, mang theo nhiều sắt, nhôm sunfat
và axit mùn hữu cơ, chứa nhiều ion H
+
và các muối thủy phân mang tính axit
(AlCl
3
, Al
2
(SO
4
)
3
, FeCl
3
, Fe
2
(SO
4
)
3
, FeSO
4
. Nước phèn không có tính chất điệm

(hàm lượng ion HCO
3
-
và CO
3
2-
không có hoặc rất thấp). Vùng trũng, nước đọng
chứa rất nhiều sunfat, ngược lại ở vùng có địa hình cao hàn lượng sunfat có trong
nước ít hơn.
Bảng 1.1 Các thông số đánh giá về chất lượng nước ngầm.
STT Thông số Đơn vị Giới hạn
1 Màu Pt-Co 5 ÷50
2 pH 6.5÷ 8.5
3 Độ cứng mg/l 300÷ 500
4 Mangan mg/l 0.1÷0.5
5 Sắt mg/l 1÷5
6 Sunfat mg/l 200÷400
7 Kẽm mg/l 5
Nguồn gốc: TCVN 5944-1995 tiêu chuẩn chất lượng nước ngầm.
1.2.1. Phèn sắt:
Là một muối kép của sắt (III) sunfat với muối sunfat của kim loại kiềm hay
amoni, ví dụ: kali sắt sunfat [K
2
SO
4
.Fe
2
(SO
4
)

3
.24H
2
O hay KFe(SO
4
)
2
.12H
2
O]. Ở
dạng tinh khiết, Phèn sắt là tinh thể không màu, nhưng thường có màu tím vì có
vết mangan; tan trong nước. Phèn sắt được điều chế bằng cách kết tinh hỗn hợp sắt
(III) sunfat với muối sunfat của các kim loại kiềm hoặc amoni. Phèn sắt thường
được dùng làm thuốc thử trong các phòng thí nghiệm.
Lớp: CDMT13TH Trang 6
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
1.2.2. Phèn nhôm: gồm hai loại:
- Phèn nhôm đơn: Al
2
.(SO
4
)
3
.18H
2
O.
- Phèn nhôm kép: muối kép của sunfat nhôm với sunfat kim loại kiềm hoặc
amoni.
- Kali nhôm sunfat hay phèn nhôm kali (thường gọi: phèn chua)
[KAl(SO

4
)
2
.12H
2
O hay K
2
SO
4
.Al
2
(SO
4
)
3
.24H
2
O]: Tinh thể lớn hình bát diện, trong
suốt, không màu,vị chát, cảm giác se lưỡi; khối lượng riêng 1,75 g/cm
3
; t
nc
= 92
o
C;
đun nóng đến 200
o
C thì mất nước kết tinh, thành phèn khan ở dạng bột trắng
(thường gọi là phèn phi hoặc khô phèn) ít tan trong nước.
- Dung dịch phèn chua có tính axit, không độc. Tinh thể phèn tan trong nước

tạo màng hiđroxit lắng xuống kéo theo các chất bẩn lơ lửng trong nước, vì vậy, nó
được dùng làm trong nước; làm chất cầm màu trong nhuộm vải; chất kết dính trong
ngành sản xuất giấy; làm thuốc thử trong các phòng thí nghiệm, dùng làm thuốc
cầm máu bề mặt, lau rửa bộ phận cơ thể ra nhiều mồ hôi, rửa niêm mạc miệng,
họng; làm thuốc rắc kẽ chân. Y học cổ truyền còn gọi phèn chua là bạch phèn.
Bạch phèn có tính hàn, vào kinh tì, giải độc, sát khuẩn, cầm máu, chữa viêm dạ
dày, ruột; dùng thêm các vị thuốc khác chữa đau răng.
Hình 1.1: Nước nhiễm phèn
- Amoni nhôm sunfat hay phèn nhôm amoni [(NH
4
)
2
SO
4
.Al
2
(SO
4
)
3
.24H
2
O)]:
tinh thể màu trắng, khối lượng riêng 1,65 g/cm
3
, t
nc
= 94,5
o
C. Dễ tan trong nước.

Cũng dùng làm trong nước; là một thành phần của bột nở, bột chữa cháy; dùng
trong mạ điện; trong y học, dùng làm thuốc lợi tiểu, gây nôn.
Lớp: CDMT13TH Trang 7
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
1.3. Ảnh hưởng của nước chứa phèn:
- Khi người dân sử dụng nước bị nhiễm phèn mà chưa qua xử lý thì nó gây
ra hậu quả: gây bệnh đau bao tử, các dụng cụ chứa nước đều bị ăn mòn, tắm rửa bị
rộp da, loại nước có màu vàng đục có
chứa nhiều phèn sắt gây cảm giác mỹ quan không tốt, loại nước trong xanh có
chứa nhiều phèn nhôm, pH thấp, nếu dùng sẽ gây hư hại cho men răng, hệ tiêu hóa
vì nước quá chua.
Hàm lượng sắt lớn hơn 0.3 mg/l, mangan lớn hơn 0.1 mg/l làm hoen ố quần
áo và các dụng cụ chứa trong nhà, hàm lượng nhôm cao sẽ làm nước có màu và
gây lắng đọng trong các dụng cụ chứa, gây bệnh rối loạn thần kinh, gây loãng
xương ở người già và ảnh hưởng tới chứa năng lọc máu của thận; lượng sunfat cao
gây vị khó chịu cho nước dùng. Nếu nước chứa nhiều sunfat và magie sẽ gây tính
nhuận trường.
Thành phần chủ yếu trong nước nhiễm phèn ion Fe
2+
và Fe
3+
, vì vậy muốn
xử lý nước nhiễm phèn thì cần phải xử lý, loại bỏ các ion Fe
2+
và Fe
3+
ra khỏi nước.
1.4. Các phương pháp xử lý nước nhiễm phèn.
1.4.1 Phương pháp xử lý phèn truyền thống.
1.4.1.1. Lọc qua tro bếp:

Liều lượng tro thay đổi 5 – 10 g/l nước, tro bếp có khả năng làm tăng pH, tăng
độ kiềm HCO
3
-
, giữ lại một phần sắt, nhôm. Nước qua lắng tro có vị ngọt, uống
được nhưng phảng phất mùi tanh.
1.4.1.2. Lọc nước qua lớp bã thơm đã được sấy khô:
Nước sau khi lọc có vị ngọt, làm cho ta có cảm giác uống được, độ pH vẫn
còn quá thấp (pH<4), hàm lượng nhôm và sắt không giảm. Do vậy nếu sử dụng
loại nước này để uống, người dân sẽ đưa vào cơ thể một số độc chất mà không hề
hay biết.
1.4.2.Phương pháp xử lý phèn hiện nay.
1.4.2.1.Phương pháp hóa học:
Khử phèn bằng hoá chất
Lớp: CDMT13TH Trang 8
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
- Khi trong nước nguồn có hàm lượng tạp chất hữu cơ cao, các chất hữu cơ
sẽ tạo ra dạng keo bảo vệ các ion sắt, như vậy muốn khử sắt phải phá vỡ được
màng hữu cơ bảo vệ bằng tác dụng của các chất ôxy hoá mạnh. Đối với nước
ngầm, khi làm lượng sắt quá cao đồng thời tồn tại cả H
2
S thì lượng ôxy thu được
nhờ làm thoáng không đủ để ôxy hoá hết H
2
S và sắt, trong trường hợp này cần phải
dùng đến hoá chất để khử sắt.
- Khi cho vôi vào nước, độ pH của nước tăng lên. Ở điều kiện giàu ion OH
-
,
các ion Fe

2+
thuỷ phân nhanh chóng thành Fe(OH)
2
và lắng xuống một phần, thế
ôxy hoá khử tiêu chuẩn của hệ Fe(OH)
2
/Fe(OH)
3
giảm xuống, do đó sắt (II) dễ
dàng chuyển hoá thành sắt (III). Sắt (III) hyđroxyt kết tụ thành bông cặn, lắng
trong bể lắng và có thể dễ dàng tách ra khỏi nước.
Phương pháp này có thể áp dụng cho cả nước mặt và nước ngầm.
Nhược điểm của phương pháp này là phải dùng đến các thiết bị pha chế cồng
kềnh, quản lý phức tạp, cho nên thường kết hợp khử sắt với quá trình xử lý khác
như xử lý ổn định nước bằng kiềm, làm mềm nước bằng vôi kết hợp với sôđa.
Khử phèn bằng Clo
Quá trình khử phèn bằng clo được thực hiện nhờ phản ứng sau:
2Fe(HCO
3
)
2
+ Cl
2
+ Ca(HCO
3
)
2
+ 6H
2
O → 2Fe(OH)

3
CaCl
2
+ 6H
+
+ 6HCO
3
-
Khử sắt ở dạng hợp chất hữu cơ, pH>=5. Khi trong nước có chứa các hợp
chất ammonia, clo tự do kết hợp tạo ra cloramin làm giảm tốc độ oxy hóa.
Khử phèn bằng Kali Permanganat (KMnO
4
)
Khi dùng KMnO
4
để khử sắt, quá trình xảy ra rất nhanh vì cặn mangan (IV)
hyđroxyt vừa được tạo thành sẽ là nhân tố xúc tác cho quá trình khử. Phản ứng xảy
ra theo phương trình sau:
5Fe
2+
+ MnO
4
-
+ 8H
+
→ 5Fe
3+
+ Mn2
+
+ 4H

2
O
Khử phèn bằng ClO
2
:
Quá trình oxy hóa xảy ra theo phương trình phản ứng:
Fe
2+
+ ClO
2
+ 3H
2
O  Fe(OH)
3
+ ClO
2
-
+ 3H
+
Quá trình diễn ra khi pH>7
Lớp: CDMT13TH Trang 9
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
Khử phèn bằng O
3
:
Phương trình phản ứng:
Fe
2+
+ O
3

+ 2H
2
O  Fe(OH)
3
+ O
2
+ H
+
Nhược điểm khi sử dụng O
3
là tạo thành lớp váng nổi trên bề mặt và khó tách
váng nổi đó ra khỏi.
1.4.2.2. Phương pháp hóa lý:
Khử phèn bằng cách lọc qua lớp vật liệu đặc biệt
Các vật liệu đặc biệt có khả năng xúc tác, đẩy nhanh quá trình ôxy hoá khử
Fe
2+
thành Fe
3+
và giữ lại trong tầng lọc. Quá trình diễn ra rất nhanh chóng và có
hiệu quả cao. Cát đen là một trong những chất có đặc tính như thế.
KDF 85
Hình 1.2: Thiết bị lọc nước giếng nhiễm phèn
Được nâng cấp trên nguyên tắc trao đổi ion, phương pháp này đặc biệt hiệu
quả và thích hợp cho gia đình. Linh hồn của phương pháp này nằm ở cấu tạo của
vật liệu trao đổi ion. Đây là một hợp chất giữa Đồng và Kẽm, được hoạt tính hóa,
vừa có thể trao đổi ion với Fe
2+
vừa khử được mùi tanh, khử khuẩn mà không cần
bất cứ hóa chất gì.

Vật liệu lọc FILOX-R đột phá trong công nghệ khử phèn:
FILOX là một vật liệu oxy hóa khử phèn không dùng hóa chất, là sáng chế
độc quyền của WATTS Water
Technologies với những đặc điểm :
- Cho lưu lượng cao nhất trong số tất cả các vật liệu khử sắt.
- Tự động tái sinh mà không cần thêm bất cứ hóa chất gì.
Lớp: CDMT13TH Trang 10
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
- Hiệu quả khử Mangan cao
Phương pháp trao đổi ion được sử dụng khi kết hợp với quá trình khử cứng.
Khi sử dụng thiết bị trao đổi ion để khử sắt, nước ngầm không được tiếp xúc với
không khí vì Fe
3+
sẽ làm giảm khả năng trao đổi của các ionic. Chỉ có hiệu quả khi
khử nước ngầm có hàm lượng sắt thấp.
DS3 – Hạt lọc xử lý nước phèn
Hạt lọc nước đa năng DS3 dùng xử lý nước nhiễm phèn, nước giếng…, đã
được tặng giải thưởng Sáng tạo Khoa học công nghệ Việt Nam. Nhờ tính năng loại
bỏ sắt, magan và các yếu tố độc hại khác, DS3 là sản phẩm bảo vệ sức khỏe trước
hiện trạng ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng. Với 50kg DS3 và vài thùng
nhựa có thể tạo nên thiết bị lọc nước gia đình.
Hình 1.3: Sơ đồ công nghệ xử lý nước nhiễm phèn sử dụng DS3
Hình 1.4: Hạt lọc DS3 và DC3
Lớp: CDMT13TH Trang 11
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
1.4.2.3. Khử phèn sắt bằng trao đổi ion
Cho nước đi qua vật liệu trao đổi ion. Các ion Fe2+ sẽ trao đổi với các ion
H+ và Na+ trong thành phần của vật liệu lọc. Kết quả là Fe2+ được giữ lại trong
thành phần của vật liệu lọc
Các ion Ca

2+
và Mg
2+
cũng tham gia trong quá trình này. Phương pháp này
vừa cho hiệu quả khử sắt cao, vừa làm mềm nước.
1.4.2.4. Phương pháp oxy hoá phèn
Nguyên lý của phương pháp này là oxy hoá (II) thành sắt (III) và tách chúng
ra khỏi nước dưới dạng hyđroxyt sắt (III). Trong nước ngầm, sắt (II) bicacbonat là
một muối không bền, nó dễ dàng thuỷ phân thành sắt (II) hyđroxyt theo phản ứng:
Fe(HCO)
3
)
2
+ 2H
2
O → Fe(OH)
2
+ 2H
2
CO
3
Nếu trong nước có oxy hoà tan, sắt (II) hyđroxyt sẽ bị oxy hoá thành sắt (III)
hyđroxyt theo phản ứng:
4Fe(OH)
2
+ 2H
2
O + O
2
→ 4Fe(OH)

3
↓
Sắt (III) hyđroxyt trong nước kết tủa thành bông cặn màu vàng và có thể
tách ra khỏi nước một cách dễ dàng nhờ quá trình lắng lọc.
Kết hợp các phản ứng trên ta có phản ứng chung của quá trình oxy hoá sắt
như sau:
4Fe
2+
+ 8HCO
3
-
+ O
2
+ H
2
O → 4Fe(OH)
3
+ 8H
+
+ 8HCO
3
-
Nước ngầm thường không chứa ôxy hoà tan hoặc có hàm lượng ôxy hoà tan
rất thấp. Để tăng nồng độ ôxy hoà tan trong nước ngầm, biện pháp đơn giản nhất là
làm thoáng. Hiệu quả của bước làm thoáng được xác định theo nhu cầu ôxy cho
quá trình khử sắt.
1.4.1.8. Khử phèn bằng phương pháp làm thoáng:
Làm thoáng đơn giản bề mặt lọc
Nước cần khử sắt được làm thoáng bằng dàn phun mưa ngay trên bề mặt lọc.
Chiều cao giàn phun thường lấy cao khoảng 0,7m, lỗ phun có đường kính từ 5-

7mm, lưu lượng tưới vào khoảng 10 m
3
/m
2
.h. Lượng ôxy hoà tan trong nước sau
khi làm thoáng ở nhiệt độ 25
0
C lấy bằng 40% lượng ôxy hoà tan bão hoà (ở 25
0
C
lượng ôxy bão hoà bằng 8,1 mg/l).
Lớp: CDMT13TH Trang 12
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
Nguồn nước đầu vào có hàm lượng sắt không được lớn hơn 10 mg/l. Nước
sau làm thoáng có pH>6.8, ammonia <1 mg/l. Khử được 30-35% CO
2
.
Nhược điểm: không xử lý được nước có hàm lượng sắt cao. Nếu hàm lượng
sắt cao mà không đủ khí O
2
thì Fe
2+
còn lại trong nước sẽ tạo thành kết tủa Fe
3+
làm
nghẹt đường ống
Làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiên.
Sử dụng tháp làm thoáng tự nhiên (giàn mưa) khi cần làm giàu ôxy kết hợp
với khử khí CO
2

. Do khả năng trao đổi của O
2
lớn hơn CO
2
nên tháp được thiết kế
cho trường hợp khử CO
2
. Giàn mưa cho khả năng thu được lượng ôxy hoà tan
bằng 55% lượng ôxy bão hoà và có khả năng khử được 75-80% lượng CO
2
còn lại
sau khi làm thoáng không xuống thấp hơn 5-6 mg/l.
Làm thoáng cưỡng bức.
Cấu tạo của tháp làm thoáng cưỡng bức cũng gần giống như tháp làm thoáng
tự nhiên, ở đây chỉ khác là không khí được đưa vào tháp cưỡng bức bằng quạt gió.
Không khí đi ngược chiều với chiều rơi của các tia nước. Lưu lượng tưới thường
lấy từ 30 đến 40 m
3
/m
2
.h. Lượng không khí cấp vào từ 4 đến 6m
3
cho 1m
3
nước
cần làm thoáng.Lượng ôxy hoà tan sau làm thoáng bằng 70% hàm lượng ôxy hoà
tan bão hoà.
Hàm lượng CO
2
sau làm thoáng giảm 75%.

Ưu điểm:
- Diện tích xây dựng nhỏ, công trình gọn nhẹ.
- Kiểm soát được lượng khí cấp.
- Tốc độ oxy hóa nhanh.
- Có khả năng công nghệ hóa.
1.5. Một số giai đoạn về công nghệ khử phèn trong nước cấp
1.5.1. Giai đoạn đưa các hoá chất vào nước
Giai đoạn này gồm có quá trình làm thoáng nước để làm giàu ôxy và khử khí
cacbonic cùng với việc pha trộn hoá chất vào nước như vôi, phèn, clo, ôzon, kali
permanganate…
Lớp: CDMT13TH Trang 13
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
1.5.2. Giai đoạn xử lý sơ bộ
Hình 1.5: Sơ đồ xử lý nước nhiễm phèn
Mục đích của giai đoạn này là nhằm tạo ra những điều kiện cho phản ứng ôxy
hoá khử diễn ra đ ược hoàn toàn, nhanh chóng. Các thiết bị cần thiết cho giai đoạn
này là bể lắng tiếp xúc, bể lọc sơ bộ, bể lọc tiếp xúc, bể lắng ngang hoặc lắng
trong.
1.5.3 Giai đoạn làm sạch
Giai đoạn này cần đến các bể lọc khác nhau. Tuỳ theo hàm lượng và thành
phần sắt trong nước nguồn cùng với chất lượng nước nguồn mà quyết định quy
trình khử sắt cụ thể, thường được xác định bằng thực nghiệm tại chỗ kết hợp với
các kết quả tính toán sơ bộ.
Khi hàm lượng sắt cao trên 6 mg/l và cần khử triệt để khí cacbonic, quy trình
khử sắt sẽ bao
gồm cả ba giai đoạn trên.
1.6. Một số thiết bị khử phèn thường được sử dụng.
1.6.1. Bể lắng tiếp xúc
Bể lắng tiếp xúc có chức năng giữ nước lại sau quá trình làm thoáng trong
một thời gian đã để quá trình ôxy hoá và thuỷ phân dẫn diễn ra hoàn toàn, đồng

Lớp: CDMT13TH Trang 14
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
thời tách một phần cặn nặng trước khi chuyển sang bể lọc. Trong thực tế thường
lấy thời gian lưu của nước từ 30 đến 45 phút. Bể lắng tiếp xúc có thể được thiết kế
như bể lắng đứng và thường đặt ngay dưới giàn làm thoáng.
Bể lọc tiếp xúc hay bể lọc sơ bộ được áp dụng khi hàm lượng sắt trong nước
nguồn cao hoặc cần khử đồng thời cả mangan. Bể lọc tiếp xúc có cấu tạo như các
bể lọc thông thường với lớp vật liệu lọc bằng sỏi , than antraxit, sành, sứ…có kích
thước hạt lớn. Tốc độ lọc thường khống chế trong khoảng 15 đến 20 m/h.
1.6.2. Bể lọc cặn phèn
Để lọc sạch nước có chứa cặn sắt, sử dụng các bể lọc nhanh thông thường.
Do khác với bể lọc cặn bẩn bình thường ở chỗ quá trình ôxy hoá và thuỷ phân sắt
còn tiếp tục xảy ra trong lớp vật liệu lọc, nên ngay từ đầu chu kỳ lọc, cặn đã bám
sẵn trong lớp vật liệu lọc và độ chứa cặn của lớp vật liệu lọc sẽ cao hơn.
Hình 1.6: Hệ thống xử lý nước
Vì vậy, vật liệu lọc có thể lấy cấp phối hạt lớn hơn, đương kính trung bình hạt
từ 0,9 đến 1,3 mm, bề dày lớp vật liệu lọc 1,0 đến 1,2 m, tốc độ lọc lấy từ 5 đến 10
m/h. Do cặn sắt bám chắc nên phải rửa lọc bằng nước và khí kết hợp, lưu lượng
nước rửa thực tế thường dùng từ 10 đến 12 l/m
2
.s. Nếu sử dụng bể lọc 2 lớp gồm
antraxit và cát thạch anh thì hiệu quả xử lý sẽ cao hơn.
1.7. Công nghệ KATOX
Công nghệ có tên gọi là “KATOX” có nghĩa là oxy hoá xúc tác, cho phép xử
lý nước hàm lượng cao, cung cấp nước sử dụng cho sinh hoạt. Đã áp dụng cho rất
nhiều điểm trên phạm vi toàn quốc. Sau nhiều năm sử dụng, thiết bị vẫn chạy ổn
Lớp: CDMT13TH Trang 15
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
định và đảm bảo chất lượng· Nguồn nước ban đầu là: nước ngầm, nước sông, nước
hồ ao …

Ưu điểm: Công nghệ hiện đại, thiết bị gọn nhẹ, sử dụng đơn giản, tính bền
vững cao, ít phải bảo trì, giá thành hợp lý.
1.8. Một số phương pháp khác xử lý nước nhiễm sắt, phèn:
- Nước nhiều sắt thường có màu vàng, mùi tanh. Cách đơn giản để làm sạch
nước nhiễm sắt là đổ nước vào thùng, khuấy lên nhiều lần rồi để lắng, chắt lấy
nước trong.
- Có thể dùng phèn chua để xử lý nước nhiễm phèn sắt. Phèn chua giã nhỏ
(nửa thìa cho 25 lít nước) đổ vào thùng quấy nhiều lần để sắt và phèn kết tủa lắng
dần xuống đáy.
- Một số loại vi sinh có khả năng ôxy hoá sắt trong điều kiện mà quá trình ôxy
hoá hoá học xảy ra rất khó khăn. Chúng ta cấy các mầm khuẩn sắt trong lớp cát lọc
của bể lọc, thông qua hoạt động của các vi khuẩn sắt được loại ra khỏi nước.
Thường sử dụng thiết bị bể lọc chậm để khử phèn. Tuy nhiên thì phương pháp này
rất ít khi được sử dụng.
Lớp: CDMT13TH Trang 16
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC
NHIỄM PHÈN
2.1. Thành phần, tính chất nước nhiễm phèn.
Đặc tính chung về thành phần, tính chất của nước ngầm là nước có độ đục
thấp, nhiệt độ và các thành phần hóa học ít thay đổi, nước không có oxy hóa trong
môi trường khép kín là chủ yếu, thành phần của nước có thể thay đổi đột ngột với
sự thay đổi độ đục và ô nhiễm khác nhau. Những thay đổi này liên quan đến sự
thay đổi lưu lượng của lớp nước sinh ra do nước mưa.
Thành phần, tính chất nước ngầm phụ thuộc vào nguồn gốc, cấu trúc địa tầng
của khu vực và chiều sâu của lớp nước ngầm… Trong nước ngầm không chứa
rong, tảo là yếu tố dễ gây ô nhiễm nguồn nước nhưng chúng lại chứa các tạp chất
hoà tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, các quá trình phong hoá và sinh hoá
trong khu vực. Ở những vùng có điều kiện phong hoá tốt, mưa nhiều hoặc bị ảnh
hưởng của nguồn thải thì trong nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hoà

tan, các chất hữu cơ. Bản chất địa chất của khu vực ảnh hưởng lớn đến thành phần
hoá học của nước ngầm vì nước luôn tiếp xúc với đất đá trong đó nó có thể lưu
thông hoặc bị giữ lại. Giữa nước và đất luôn hình thành nên sự cân bằng về thành
phần hoá học, vì vậy thành phần của nước thể hiện thành phần của địa tầng khu
vực đó. Tuy vậy, nước ngầm có một số đặc tính chung là: độ đục thấp, nhiệt độ và
thành phần hoá học ít thay đổi theo thời gian, ngoài ra nước ngầm thường chứa rất
ít vi khuẩn, trừ trường hợp nguồn nước bị ảnh hưởng của nước bề mặt.
Các đặc tính của nước ngầm:
Nhiệt độ của nước ngầm tương đối ổn định.
Độ đục thường thay đổi theo mùa.
Độ màu: Thường thì không có màu, độ màu gây ra do chứa các chất của acid
humic.
Độ khoáng hoá thường không thay đổi.
Sắt và mangan thường có mặt với các hàm lượng khác nhau.
CO
2
thường xâm thực với hàm lượng lớn.
Ôxi hoà tan thường không có.
Lớp: CDMT13TH Trang 17
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
H
2
S thỉnh thoảng có mặt trong nước ngầm.
NH
4
+
thường có mặt trong nước ngầm.
Nitrat, Silic có hàm lượng đôi khi cao.
Ít bị ảnh hưởng bởi các chất vô cơ và hữu cơ.
Clo có thể bị ảnh hưởng hoặc không bị ảnh hưởng tuỳ theo khu vực.

Vi sinh vật: Thường có vi khuẩn sắt.
Trong nước ngầm thường không có mặt oxi hoà tan nhưng có hàm lượng CO
2
cao, thường có hàm lượng sắt tổng cộng với các mức độ khác nhau, từ vài mg/l đến
100 mg/l hoặc lớn hơn, vượt xa tiêu chuẩn cho phép với nước ăn uống sinh hoạt
( tiêu chuẩn cho phép đối với hàm lượng sắt trong nước ăn uống sinh hoạt là 0,3
mg/l, đối với khu vực đô thị là 0,5 mg/l đối với khu vực nông thôn). Do đó cần
phải xử lý trước khi đưa vào sử dụng. Một đặc điểm khác cần quan tâm là pH trong
nước thường khá thấp, nhiều nơi pH giảm đến 3 – 4 ( do hàm lượng CO
2
cao),
không thuận lợi cho việc sử lý nước.
2.2. Quy mô xử lý và lưu lượng.
- Quy mô xử lý: xử lý nước nhiễm phèn tại xã Quảng Ngọc
- Lưu lượng:40.000m
3
/ngđ.
2.3 Đề xuất sơ đồ công nghệ
Việc lựa chọn công nghệ xử lý nước phụ thuộc vào chất lượng và đặc trưng
của nguồn nước thô. Các vấn đề cần đề cập đến khi thiết kế hệ thống xử lý nước
bao gồm chất lượng nước thô, yêu cầu và tiêu chuẩn sau xử lý. Dựa vào các số liệu
đã có, so sánh chất lượng nước thô và nước sau xử lý để quyết định cần xử lý
những gì, chọn những thông số chính về chất lượng nước và đưa ra kỹ thuật xử lý
cụ thể. Theo chất lượng nước nguồn đã có đưa ra các phương án xử lý:
Lớp: CDMT13TH Trang 18
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
Thuyết minh quy trình công nghệ:
Đầu tiên, nước ngầm được hút từ đất lên nhờ hệ thống bơm cấp 1, sẽ dẫn
nước vào công trình làm thoáng. Với mục đích chính là khử CO
2,

hòa tan oxi từ
không khí vào nước để oxi hóa Fe
2+
thành Fe
3+
, Mn
2+
thành Mn
4+
(nếu có) để dễ
dàng kết tủa, dễ dàng lắng đọng để khử ra khỏi nước nâng cao công suất của các
công trình lắng và lọc. Sau khi làm thoáng nước tiếp tục sẽ qua bể lắng li tâm
Nước cần xử lý vào ống trung tâm của bể, rồi được phân phối vào vùng lắng
Trong vùng lắng nước chuyển động chậm dần từ tâm bể ra ngoài và từ dưới lên
trên. Ở đây, cặn được lắng xuống đáy, nước trong thì được thu vào máng vòng và
theo đường ống sang bể lọc. Sau đó nước được đưa qua bể lọc nhanh. Tại đây,
không chỉ giữ lại các hạt cặn lơ lửng trong nước có kích thước lớn hơn các lỗ rộng
tạo ra giữ các hạt mà còn lọc giữ lại keo sắt,keo hữu cơ gây độ đục, độ màu. Kế
tiếp là nước được dẫn vào bể chứa nước sạch, với hóa chất khử trùng là dung dich
Clo để loại trừ vi sinh vật tồn tại trong nước ngầm.
Nước đã được khử trùng được đưa qua bể chứa nước sạch.
Cuối cùng nhờ hệ thống bơm cấp 2 phân phối nước cho người dân sử dụng.
Lớp: CDMT13TH Trang 19
Cl
2
Bể lắng
1
Trạm bơm
cấp1
Giàn

mưa
Bể trộn
kết hợp
phản ứng
Nguồn
nước ngầm
Bể chứa
nước sạch
Bể lắng
2
Bể lọc
nhanh
Bể lắng
ly tâm
Trạm bơm
cấp 2
Hệ thống phân
phối nước
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
Số liệu chất lượng nước nguồn cho bảng sau:
STT Chỉ tiêu Đơn vị Nồng độ
1 pH 6.5
2 Độ đục N.T.U 9
3 Độ màu (Pt – Co) mgđl/l 5
4 Độ kiềm (CaCo
3
) mg/l 5.5
5 Hàm lượng cặn nước nguồn mg/l 15
6 Tổng hàm lượng các muối hòa tan mg/l 300
7 Hàm lượng sắt tổng mg/l 26

8 Độ Oxi hóa mg/l 4
9 Hàm lượng CO
2
ban đầu có trong nước nguồn mg/l 160
10 Nhiệt độ nước
0
C 20
Tiêu chuẩn nước sau xử lí đạt quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng nước
ăn uống TCVN 01:2009/BYT
2.4. Tính toán công trình đơn vị
2.4.1 Tính dàn mưa
Độ kiềm sau làm thoáng:
K = K
0
– 0,036.Fe
2+
= 5,5 – 0,036.26 = 4,564 (mg/l)
Trong đó: K
0
: là độ kiềm ban đầu của nước nguồn K0 = 5,5mgđl/l
Fe
2+
: hàm lượng sắt ban đầu của nước nguồn Fe
2+
= 26mg/l
Lượng CO2 sau làm thoáng:
CO
2
= (1-a).CO
2

0
+ 1,6.Fe
2+
= (1-0.8).160 + 1,6.26 = 73,6 mg/l
a: hiệu quả khử CO
2
của công trình làm thoáng ta chọn a = 0,8 đối với làm
thoáng bằng giàn mưa (a = 0,75 0,8)
CO
2
0
: hàm lượng CO
2
ban đầu của nước nguồn = 160
pH của nước ngồn sau làm thoáng

74,60066,0
6,73000000405,0
564,444
log
.44
log =−
×
×
=−
×
×
=
µ
CK

K
pH
i
Trong đó:
K: độ kiềm sau làm thoáng
Lớp: CDMT13TH Trang 20
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
C: hàm lượng CO
2
sau làm thoáng
µ: lượng ion của dung dịch = 0,000022.P = 0,000022.300 = 6,6.10
-3
P: tổng hàm lượng muối = 300
K
i
: hằng số phân ly bậc 1 của axit cacbonnic ở nhiệt độ 20
0
c, tra bảng ta
được: K
i
= 4,05.10
-7
Diện tích mặt bằng giàn mưa

)(
3
m
q
Q
F

m
=
Với : Q: lưu lượng nước cần sử lý, Q = 40000 m
3
/ngày = 1667 m
3
/h
Q
m
: cường độ tưới ( lấy từ 10 – 15 m
3
/m
2
.h) chọn qm = 12
m
3
/m
2
.h

)(9,138
12
1667
3
mF
==⇒
Diện tích mỗi ngăn giàn mưa:
)(
2
m

N
F
f
=
Với: N: số ngăn giàn mưa, chon N= 3
F: diện tích mặt bằng giàn mưa

)(3,46
3
9,138
3
mf
==⇒
Chọn kích thước mặt bằng mỗi ngăn giàn mưa là: L x B = 8m x 6m.
Diện tích hữu ích toàn bộ giàn mưa là: 3 × (8×6) = 144 m
2
Hệ thống phân phối nước: việc tính toán hệ thống phân phối nước lên giàn
mưa giống như hệ thống phân phối nước có trở lực lớn ở bể lọc nhanh. Bố trí mỗi
ngăn giàn mưa có 1 ống dẫn nước chính đường kính 450 mm, vận tốc nước trong
mỗi ống dẫn nước chính là:

)/(97,0
4
45,0
14,3
36003
1667
4
22
sm

d
Q
v
=
×
×
==
π
(Theo quy phạm vận tốc này nằm trong khoảng từ 0.8÷1.2)
2.4.2.Tính bể trộn
Lớp: CDMT13TH Trang 21
Đề tài: Xử lý nước nhiễm phèn GV: Viên Thị Thủy
Bể trộn đứng có nhiệm vụ trộn đều nước và hóa chất. Đối với hệ thống xử lí
này sẽ sử dụng vôi nên ta sử dụng loại bể trộn đứng. Xây dựng tối thiểu 2 bể trộn
đứng phòng khi có sự cố hoặc 1 bể cần sửa chữa hệ thống xử lí vẫn tiếp tục hoạt
động.chọ bể trộn đứng là loại bể có mặt bằng hình vuông vì loại này sẽ dễ xây
dựng hơn loại bể có mặt bằng hình tròn.
Công suất: 40000m
3
/ngđ = 1667 m
3
/h =0,46 m
3
/s
Diện tích mặ bằng của của bể trộn tính theo vận tốc nước dâng là 25mm/s
=0,025m/s (theo điều 6.56 TCVN 33:2006)
Khi đó

)(4,18
025,0

46.0
2
m
v
Q
f
d
t
===
Chọn mặt bằng của bể là hình vuông có kích thước: 4 x 4 (m
2
)
b
t
= 4 (m)
Kiểm tra lại vận tốc nước dâng trong bể:

)/(025,0
14,32
46,0
2
sm
f
Q
v
d
≈
×
==
Chọn vận tốc nước trong ống dẫn nước nguồn ở đáy bể: v = 1,5m/s

)(625,0
5,114,3
446,0
14,3
4
m
v
Q
d
=
×
×
=
×
×
=
Chọn d = 600mm
Diện tích đáy (chỗ nối với bể ) là :

)(3,0
4
6,014,3
4
2
22
m
d
f
đ

=
×
=
×
=
π
Do đó diện tích đáy bể( chỗ nối với ống)

)(36,06,06,0
2
mf
d
=×=
Chọn góc hình chóp ở đáy
C
o
60
=
α
, chiều cao phần hình chóp

)(18,3
2
60
cot)6,028,4(
2
1
2
60
cot)(

2
1
0
mggbbh
o
dtd
=×−=×−=
Chọn h
d
= 3,2 (m)
Lớp: CDMT13TH Trang 22