ĐỀ CƯƠNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP

XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Câu 1: Đặc điểm nguồn nước mặt và nước ngầm, phân biệt đặc điểm nguồn
nước mặt và nước ngầm
 Đặc điểm của nguồn nước ngầm :
Nước ngầm được tạo thành bởi nước mưa rưa trên mặt đất, thấm qua các
lớp đất,được lọc sạch hoặc giữ lại trong các lớp đất chứa nước,giữa các lớp cản
nước.Lớp đất giữ nước thường là cát, sỏi, cuội hoặc lẫn lộn các thứ trên với các
cỡ hạt và thành phần khác nhau. Lớp đất cản nước thường là đất sét, đất thịt,…
Ngoài ra nước ngầm còn có thể do mức nước thấm từ đáy thành sông hoặc hồ
tạo ra
Tùy theo vị trí và độ sâu của giếng hoặc giếng khoan mà ta thu được các
loại nước ngầm sau:
+ Nước ngầm không áp: thường là nước ngầm mạch nông , ở độ sâu 3-10m.
Loại này thường bị nhiễm bẩn nhiều, trữ lượng ít và chịu ảnh hưởng trực tiếp
của thời tiết
+ Nước ngầm có áp: Thường là nước ngầm có áp mạch sâu trên 20m, trữ lượng
nước tốt hơn, trữ lượng nước tương đối phong phú.
Đôi khi nước ngầm còn được gọi là nước mạch từ các sườn núi hoặc
thung lũng chảy lộ thiên ra ngoài mặt dấtđó là do các kẽ nứt thông với các lớp
đất chứa nước gây ra.
Nước ngầm có:
+ Ưu điểm : rất trong sạch (hàm lượng cặn nhỏ, ít vi trùng…)xử lý đơn giản nên
giá thành rẻ có thể xây dựng phân tán nên đường kính ống nhỏ và đảm bảo an
toàn cấp nước.
+Nhược điểm : thăm dò lâu, khó khăn,đôi khi còn chứa nhiều sắt và bị nhiễm
mặn nhất là các vùng biển .Khi đó việc xử lý tương đối khó khăn và phức tạp.
=>Tuy nhiên với những ưu điểm kể trên nước ngầm thường được chọn làm
nguồn nước để cấp cho sinh hoạt ăn uống.


Đặc điểm của nguồn nước mặt

Nước mặt chủ yếu là do nước mưa cung cấp, ngoài ra có thể là do tuyết
tan trên các triền núi cao ở thượng nguồn chảy xuống.Nước mặt có thể chia làm
các loại sau đây:

1

1


+ Nước sông:là loại nước mặt chủ yếu để cung cấp nước. Nước sông có
lưu lượng lớn, dễ khai thác, độ cứng và hàm lượng sắt nhỏ.Tuy nhiên nó thường
có hàm lương cặn cao,độ nhiễm bẩn về vi trùng lớn nên giá thành xử lý thường
đắt.Nước sông có sự thay đổi lớn
+Nước suối: mùa khô rất trong, lưu lượng nhỏ, mùa lũ lưu lượng lớn,
nước đục,có nhiều cát sỏi, mức nước lên xuống đột biến.
+Nước hồ, đầm: tương đối trong, trừ ở ven hồ, đục hơn do bị ảnh hưởng
của sóng.Nước hồ, đầm thường có độ màu cao do ảnh hưởng của rong rêu và
các thủy sinh vật,nó thường bị nhiễm bẩn,nhiễm trùng nếu không được bảo vệ
cẩn thận.
Nguồn nước mặt là nước ta khá phong phú vì nước ta mưa nhiều và mạng
lưới sông , suối phân bố khắp nơi.Nó là nguồn cung cấp nước quan trọng cho
các đô thị, nhất là cho các khu công nghiệp lớn.
Câu 2: Những biện pháp cơ bản trong xử lý nước cấp. Sơ đồ dây chuyền công
nghệ xử lý nước cấp từ nguồn nước mặt, nước ngầm


Các biện pháp xử lý cơ bản :

+ Biện pháp cơ học : sử dụng cơ học để giữ lại cặn không tan trong

nước.Các công trình: song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng,bể lọc….
+Biện pháp hóa học: dùng các hóa chất cho vào nước để xử lý như : dùng
phèn làm chất keo tụ, dùng vôi để kiềm hóa nước, khử trùng nước bằng clo.
+ Biện pháp lý học: khử trùng nước bằng các tia tử ngoại,sóng siêu âm.
Điện phân nước biển để khử muối.Khử khí CO2 hòa tan nước bằng phương
pháp làm thoáng.
=>Trong 3 biện pháp xử lý nước nêu trên, thì biện pháp cơ học là xử lý nước cơ
bản nhất .Có thể dùng biện pháp cơ học để xử lý nước độ lập hoặc các biện
pháp hóa học và lý học để rút ngắn thời gian và nâng cao hiệu quả xử lý.

•

2

Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp từ nguồn nước mặt, nước
ngầm.
Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp từ nguồn nước mặt:

2


Câu 3: Vẽ sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc làm việc, phạm vi ứng dụng của bể lọc
nhanh, bể lọc chậm, bể lọc áp lực

3


•

Bể lọc nhanh( có vận tốc 2-15 m/h)

Sơ đồ cấu tạo của bể lọc nhanh : Hình 4-4 (trang 119 – sách giáo trình )

•

Nguyên tắc làm việc :

•

Phạm vi ứng dụng của bể lọc nhanh : Bể lọc nhanh thường được sử dụng
trong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất keo tụ hay trong dây
chuyền khử sắt của nước ngầm .
3




•

-

-

•

Bể lọc chậm ( có vận tốc 0,1-0,5 m/h)
• Sơ đồ cấu tạo của bể lọc chậm : Hình 4-2 (trang 114 – sách giáo
trình )

Nguyên tắc làm việc: phần 2.1 trang 113,114 –sách giáo trình
+ Khi lọc: Nước từ bể lắng đưa sang bể lọc qua cử đưa nước vào và phân phối

vào bể lọc qua các lớp vật liệu lọc là cát lọc và lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu
nước trong rồi tới bể chứa nước sạch
+ Khi rửa:
Rửa bằng thủ công: để cho nước lọc rút xuống dưới mặt cát lọc khoảng 20 cm,
dùng xẻng xúc một lớp cát trên bề mặt dày 2-3 cm, đem đi rửa, phơi khô cát
đi; sau khoảng 10-15 lần rửa, chiều dày lớp cát lọc còn lại khoảng 0,6-0,7 m
thì xúc toàn bộ số cát còn lại đi rửa và thay cát sạch vào bằng đúng chiều dày
thiết kế
Rửa bằng bán cơ giới: ngừng làm việc bể lọc (không cho nước trong chảy ra).
Cho nước vào bể chảy ngang bề mặt nước 10 cm, cường độ 1-2 l/sm2, dùng
dụng cụ cào khuấy. cặn theo đường nước cuốn vào máng thu ở cuối bể
Phạm vi ứng dụng :
+Bể lọc chậm dùng để xử lý nước không dùng phèn , không đòi hỏi sử dụng
nhiều máy móc, thiết bị phức tạp, quản lý và vận hành đơn giản.
+Bể lọc chậm thường áp dụng cho các nhà máy có công suất đến 1000m3/ngày
với hàm lượng cặn đến 50 mg/l và độ màu đến 50okhi phục hồi bể phải lấy cát
ra rửa.
4

4


+ Khi phục hồi không phải lấy cát ra (xới bằng cơ khí và rửa bằng nước )thì
có thể sử dụng cho các nhà máy có công suất đến 30.000m3/ngày với hàm
lượng cặn đến 700 mg/l và độ màu đến 50o
 Bể lọc áp lực
• Sơ đồ cấu tạo của bể lọc áp lực : hình 4-21 (trang 151- sách giáo
trình )
Nguyên tắc làm việc : trang 152 –sách giáo trình

•

Nước được đưa vào bể qua 1 phễu bố trí ở đỉnh bể, qua lớp cát lọc, lớp đỡ,
vào hệ thống thu nước trong đi vào đáy và phát vào mạng lưới. khi rửa bể,
nước từ đường ống áp lực chảy ngược từ dưới lên trên qua lớp cát lọc và vào
phễu thu, chảy theo ống thoát nước rửa xuống mường thoát nước dưới sàn
nhà
Phạm vi ứng dụng : Bể lọc áp lực thường được sử dụng trong dây chuyền xử
lý nước mặt có dùng chất phản ứng khi hàm lượng cặn của nước nguồn đến
50mg/l , độ màu đến 80 độ với công suất trạm xử lý đến 3000 m3/ngày , hay
dùng trong dây chuyền khử sắt khi dùng ezecto thu khí với công suất nhỏ hơn
500 m3/ngàyvà dùng máy nén khí cho công suất bất kỳ.

•

NOTE: bể lọc tiếp xúc sử dụng trong công nghệ xử ký nước mặt có dùng
chất pu đối với nguồn nước có hàm lượng cặn 150 mg/l; độ mà đến 150 độ,
với công suất bất kỳ hoặc khử sắt trong nước ngầm cho trạm xử lý có công
suất đến 10000m3/ngđ, khi dùng bể lọc tiếp xúc thì CN xử lý nước mặt sẽ
ko cần cso bể phản ứng và bể lắng
Câu 4: Yêu cầu của vật liệu lọc, các loại vật liệu lọc thường dùng.
Yêu cầu của vật liệu lọc:
+ Có thành phần cấp phối thích hợp
+Đảm bảo đồng nhất
+Có độ bền cơ học cao
+Ổn định về mặt hóa học
+Cỡ hạt thích hợp,rẻ tiền,dễ kiếm…
Để xác định cấp phối và cỡ hạt theo yêu cầu người ta dùng phương pháp
sàng vật liệu lọc,qua 1 bộ phận sàng tiêu chuẩn có kích thước mắt sàng
to,nhỏ khác nhau.Cỡ của mắt sàng được xác định bằng thực nghiệm theo

kích thước đặc trưng của các loại vật liệu khác nhau .Từ đó tìm ra được ộ
sàng tiêu chuẩn có kích thước cỡ mắt sàng chênh lệch nhau không quá 0,25
mm.
Để xác định vật liệu lọc phải dựa vào 1 số chỉ tiêu :



•

•
5

5


+ Độ bền cơ học : là chỉ tiêu quan trọng vì nếu vật liệu lọc có độ bền cơ học
không đạt yêu cầu khi rửa lọc, các hạt nằm trong tình tạng hỗn loạn,va chạm
vào nhau sẽ bị bào mòn và vỡ vụn,làm rút ngắn thời gian của chu kỳ lọc và
chất lượng nước lọc xấu đi.
+Độ bền hóa học :là chỉ tiêu quan trọng, đảm bảo cho nước lọc không bị
nhiễm bẩn bởi các chất có hại cho sức khỏe hoặc có hại cho quy trình công
nghệ của sản phẩm nào đó khi dùng nước.
+ Hình dạng hạt
+Kích thước hạt.
 Các loại vật liệu lọc thường dùng :
-Cát thạch anh : kích thước hạt 0,9 -1,2mm tác dụng cơ học loại bỏ cạn
bẩn,huyền phù,cạn lơ lửng.
- Đá hoa nghiền
- Than antraxit: than antraxit dùng làm vật liệu lọc phải là các hạt
cứng,bền,không được chứa đất,cát bở,rời,sét hoặc các tạp chất vỡ vụn

khác.
- Than hoạt tính: +Than hoạt tính dạng hạt không chứa các tạp chất vô cơ
cũng như hữu cơ hòa tan gây độc hại đối với người sử dụng nước.
+ Than hoạt tính dùng làm vật liệu lọc không được tạo nên bất cứ một
thành phần nào trong nước vượt quá tiêu chuẩn quy định và các tạp chất
trong than hoạt tính nằm trong giới hạn
- Sỏi đá: ( 2-20mm h=100mm),( 20-40mm h=150mm)
- Các loại vật liệu tổng hợp (polime)
Câu 5:Vẽ sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc làm việc, phạm vi ứng dụng của bể lắng
đứng, ngang, ly tâm.


•

•

6

Bể lắng đứng
• sơ đồ cấu tạo :Hình 3-8 ( trang 84 –sách giáo trình )

Nguyên tắc làm việc : trang 84 –sách giáo trinh
Nước chảy vào ống trung tâm giữa bể, đi xuống dưới vào bể lắng. nước
chuyển động theo chiều từ dưới lên trên, cặn rơi từ trên xuống đáy bể.
nước đã lắng trong được thu vào máng vòng bố trí xung quanh thành
bể và đưa sang bể lọc. cặn tích lũy ở vùng chứa cặn được thải ra ngoài
theo chu kỳ bằng ống và van xả cặn.
Phạm vi áp dụng : Bể lắng đứng được sử dụng cho những trạm xử lý có
công suất nhỏ( đến 3000 m3/ngày đêm ).Bể lắng đứng hay được kết hợp với
bể phản ứng xoáy hình trụ (hay còn gọi là ống trung tâm )

6




•

•

Bể lắng ngang
• Sơ đồ câu tạo : hình 3-6, 3-7 (sách giáo trình )

Căn cứ vào biện pháp thu nước lắng người ta chia bể lắng ngang thành 2
loại
+ bể lắng thu nước ở cuối: thường kết hợp với bể phản ứng có lớp cặn lơ
lửng
+ bể lắng ngang thu nước bề mặt: thường kết hợp với bể phản ứng có lớp
cặn lơ lửng
Nguyên tắc làm việc : trang 73, trang 74 –sách giáo trình
Nước sẽ được đưa từ bể phản ứng vào máng phân phối nước vào qua vach
phân phối đầu bể nước được đưa vào trong vùng lắng theo nguyên lý tọng lực
các hạt cặn sẽ rơi xuống đáy bể, nước đã lắng trong qua vách ngăn thu nước
vào máng thu nước và theo đường ống dẫn sang bể lọc, cặn được xả chu kỳ
bằng ống xả cặn
Phạm vi áp dụng : Bể lắng ngang được sử dụng cho các trạm xử lý có công
suất lớn hơn 3000m3/ngày đêm đối với trường hợp xử lý nước có dùng phèn
và áp dụng với công suất bất kỳ cho các trạm xử lý không dùng phèn
 Bể lắng ly tâm
• Sơ đồ cấu tạo : hình 3-16 (trang 103 –sách giáo trình )

•

7

Nguyên tắc làm việc : trang 103 –sách giáo trình )

7


•

Phạm vi áp dụng : Bể lắng ly tâm thường được sử dụng để sơ lắng các nguồn
nước có hàm lượng cặn cao (lớn hơn 2000 mg/l )với công suất lớn hơn hoặc
bằng 30.000 m3/ngày đêm và có hoặc không dùng chất keo tụ.
NOTE: khi mà nước nguồn có nhiều cặn (lớn hơn 2500 mg/l) sẽ dùng công
trình lắng sơ bộ; bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng chỉ sử dụng cho các trạm xử lý
có công suất đến 3000 m3/ngđ; bể lắng lớp mỏng chỉ sử dụng cho Q không lớn
Câu 5) phạm vi các bể phản ứng:
Bể pu cơ khí; bể pu có lớp cặn lơ lửng nằm ngay trong phần đầu cảu bể
lắng ngang; bể pu kiểu vách ngăn ngang sử dụng cho Q lớn hơn hoặc bằng
30000m3/ngđ; bể pu có vách ngăn thẳng đứng sư dụng Q không nhỏ hơn
6000 m3/ngđ; bể pu xoáy sử dụng Q nhỏ hơn hoặc bằng 3000 m3/ngđ, là
gồm 1 ống hình trụ đặt ở tâm bể lắng đứng
Bể trộn: bể trộn cơ khí áp dụng cho Q vừa và lớn; bể trộn vách ngăn ngang
cócửa thu hep cho Q vừa và nhỏ; bể trộn có tấm chắn khoan lỗ áp dụng Q
lớn hơn 25000m3/ngđ; bể trộn đứng
Câu 6:Cơ chế xử lý cặn trong công nghệ xử lý nước cấp bằng keo tụ tạo bông,
ảnh hưởng của pH và lượng phèn . Các hóa chất thường được sử dụng trong keo
tụ.



Cơ chế xử lý cặn trong công nghệ xử lý nước cấp bằng keo tụ tạo bông: Các hạt
có kích thước nhỏ hơn 10-4mm không thể tự lắng được mà luôn tồn tại ở trạng
thái lơ lửng .Muốn loại bỏ các loại cặn lơ lửng phải dùng biện pháp xử lý cơ học
kết hợp với biện pháp hóa học,tức là cho vào nước cần xử lý các chất phản ứng
để tạo ra các hạt keo có khả năng dính kết lại với nhau và dính kết các hạt cặn lơ
lửng có trong nước,tạo thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể.Do đó
các bông cặn mới tạo thành dễ dàng lắng xuống ở bể lắng và bị giữ lại trong bể
lọc.
+ Hiện tượng các hạt keo cùng loại có thể hút nhau tạo thành những tập hợp hạt
có kích thước và khối lượng đủ lớn để có thể lắng xuống do trọng lực trong thời
gian đủ ngắn được gọi là hiện tượng keo tụ. Một cách khác làm các hạt keo co
cụm thành bông cặn lớn dễ lắng là dùng các tác nhân thích hợp “khâu” chúng lại
thành các hạt lớn hơn đủ lớn, nặng để lắng. Hiện tượng này được gọi là hiện
tượng tạo bông được thực hiện nhờ những phân tử các chất cao phân tử tan trong
nước và có ái lực tốt với các hạt keo hoặc các hạt cặn nhỏ, các chất có khả năng
tạo bông được gọi là các chất tạo bông hay trợ keo tụ.
8

8




Như vậy, để kết tủa hệ keo có thể sử dụng các cách sau đây:
1. Phá tính bền của hệ keo (do lực đẩy tĩnh điện) bằng cách thu hẹp lớp điện kép
tới mức thế zeta = 0, khi đó lực đẩy tĩnh điện hạt – hạt bằng không, tạo điều kiện
cho các hạt keo hút nhau bằng các lực bề mặt tạo hạt lớn hơn dễ kết tủa. Cách

này có thể thực hiện khi cho hạt keo hấp phụ đủ điện tích trái dấu để trung hoà
điện tích hạt keo. Điện tích trái dấu này thường là các ion kim loại đa hoá trị.
bám dính (hiệu ứng quét).
2. Tạo điều kiện cho các hạt keo va chạm với các bông kết tủa của chính chất keo
tụ nhờ hiện tượng hấp phụ
3. Dùng những chất cao phân tử – trợ keo tụ để hấp phụ “khâu” các hạt nhỏ lại
với nhau tạo hạt kích thước lớn (gọi là bông hay bông cặn) dễ lắng
Ảnh hưởng của pH,lượng phèn
+pH: Ta thấy nồng độ của Al(OH)3 và Fe(OH)3 trong nước sau quá trình thủy
phân các chất keo tụ là yếu tố quyết định quá trình keo tụ.
Al3+ +3 H2O = Al(OH)3 + 3H+
Fe3+ + 3 H2O = Fe(OH)2 + 3H+
Phản ứng thủy phân giải phóng H+ , pH của nước giảm làm giảm tốc độ phản
ứng của thủy phân do đó phải khử H+ để điều chỉnh pH. Khi pH <4,5 thì không
xảy ra quá trình thủy phân.Khi pH>7,5 làm cho muối kiềm kém tan ít đi và hiệu
quả keo tụ bị hạn chế.
Ion H+ thường được khử bằng độ kiềm tự nhiên của nước ,khi độ kiềm tự nhiên
không đủ để trung hòa H+ ta phải thêm vôi hoặc sooda vào nước để kiềm hóa.
Phèn nhôm có hiệu quả keo tụ cao nhất ở pH = 5,5
7,5
Phèn sắt : Phản ứng thủy phân xảy ra khi pH >3,5 và quá trinh kết tủa sẽ hình
thành nhanh chóng khi pH= 5,5
6,5 .Qúa trình oxy hóa của nươc diễn ra tốt
nhất khi pH= 8



9 và nước phải có độ kiềm cao.

+Lượng phèn : ( Chưa thấy)

Liều lượng phèn sắt dùng để kết tủa bằng 1/3 đến ½ liều lượng phèn nhôm
Nếu lượng phèn cho vào để tạo bông dư thì nó sẽ cuộn lại tạo hiện tượng tái bền
hạt keo, làm cho nước vẫn đục không(kém) tạo bông hoặc tạo ra sản phẩm phụ
không mong muốn
Các hóa chất thường được sử dụng trong keo tụ : phèn nhôm Al2(SO4)3 , phèn
sắt loai FeSO4 hoặc FeCl3 .Các loại phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung
dịch hòa tan.
+Để tăng cường quá trình keo tụ, tăng hiệu suất làm việc của các công trinh xử lý
,có thể dùng thêm các chất phụ trợ keo tụ cho vào cùng với phèn.Chất phụ trợ
keo tụ có thể là các hợp chất cao phân tử như poliacrilamit (PAA) hoặc axit silic

9

9


hoạt hóa(theo SiO2)Liều lượng các chất phụ trợ (khi cho vào nước trước bể lắng)
lấy như sau:
Nếu dùng poliacrilamit :lấy bằng 0,1
1,5 mg/l
Nếu dùng axit silic hoạt hóa (SiO2) lấy bằng 2

3 mg/l

Sau đó cần kiểm tra độ ổn định của nước sau khi keo tụ theo chỉ số ổn định I.Nếu
I=
0,25 thì nước được coi là ổn định.Nếu I nằm ngoài khoảng này thì phải
có biện pháp xư lý ổn định nước.
Câu 7:Xử lý Fe và xử lý Mn:các phương pháp, nguyên lý các phương pháp,
(Dài quá chả làm nữa))

a)

Các phương pháp xử lý sắt:9 sau khi khử sắt PH phải đạt 7-7,5; khi PH
đầu bài > 6,8 thì chỉ cần làm thoáng đơn giản nếu < 6,8 thì phải dùng thên
hóa chất

+ Khử sắt bằng phương pháp làm thoáng
Thực chất của pp khử sắt bằng làm thoáng là làm giàu oxi cho nước, tạo điều
kiện để sắt 2+ oxi hóa thành sắt 3+, sau đó sắt 3+ thực hiện quá trình thủy phân
để tạo thành hợp chất ít tan sắt 3 oxit, rồi dùng bể lọc để giữ lại, làm thoáng có
thể là làm thoáng tự nhiên hay làm thoáng nhân tạo. sai khi làm thoáng thì qt
oxi hóa Fe2+ và thủy phân Fe3+ có thể xảy ra tỏng mt tự do hay mt xúc tác
•

•

10

PU oxi hóa Fe2+ thành Fe3+ và thủy phân Fe3+ trong môi tự do (đây là
TH khử sắt bằng dàn mưa hay thùng quạt gió)
trong nước ngầm sắt 2 bicacbonat phân li theo dạng
Fe(HCO3)2 = 2HCO3- + Fe2+
Nếu trong nước có oxi hòa tan, qt oxi hóa và thủy phân diễn ra
4 Fe2+ + O2 + 10 H2O = 4 Fe(OH)3 + 8H+
Đồng thời xảy ra phản ứng phụ:
H+ + HCO3- = H2O + CO2
Sau khi làm thoáng nước phải có PH >7 độ kiềm > 2 mgđl/l
PU oxi hóa Fe2+ và thủy phân Fe3+ trong mt dị thể của lớp vật liệu lọc (
khử sắt bằng làm thoáng đơn giản và lọc)
Trường hợp này làm thoáng chỉ để cung cấp oxi cho nước. khi làm

thoáng, Fe2+ được oxi hóa thành Fe3+ với tỉ lệ nhỏ. Qt oxi hóa sắt 2+
thành sắt 3+ và thủy phân sắt 3+ thành sắt 3oxit chủ yếu xảy ra trong lớp
vật liệu lọc.

10


•

Qt làm thoáng như vậy sẽ tạo ra một lớp màng có cấu tạo từ các hợp
chất của sắt: Fe2+; Fe3+; Fe(OH)2; Fe(OH)3; lớp màng này hình thành
có tác dụng làm tăng tốc độ oxi hóa Fe2+, lớp màng có khả năng hấp
phụ O2
Quy phạm quy định phạm vi ứng dụng sơ đồ này PH >6,8, hàm lượng
sắt hóa trị 2 trong nước ngầm không được lớn hơn 15 mg/l
PU oxi hóa Fe2+ thành Fe3+ khi có một lớp màng xúc tác là oxit
mangan
Lớp màng oxit manggan là chất xúc tác làm tăng qt oxi hóa sắt 2+ thành
sắt 3+ ngay cả trong TH PH< 5
MnOMn2O7 + 4Fe(HCO3)2 + 2H2O => 3MnO2 + 4Fe(OH)3 + 8CO2
3MnO2 + O2 => MnOMn2O7
+ Khử sắt bằng PP dùng hóa chất

•

•

Khử sắt bằng các chất oxi hóa mạnh
Các chất oxi hóa mạnh thường sử dụng là Cl2, KMnO4, O3…
2Fe2+ + Cl2 +6 H2O = 2Fe(OH)3 + 2Cl- + 6H+

3Fe2+ + KMnO4 + 7H2O = 3 Fe(OH)3 + MnO2 + K+ + 5H+
Khử sắt bằng vôi
PP này thường kết hợp với các qt làm ổn định nước hoặc làm mềm
nước:
Trường hợp nước có oxi hòa tan:
4 Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O + 4 Ca(OH)2 => 4Fe(OH)3 + 4
Ca(HCO3)2
Trường hợp nước không có oxi hòa tan
Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 => FeCO3 + CaCO3 + H2O

+ Các PP khử sắt khác
•

•

•

11

Khử sắt bằng trao đổi cation: Cho nước đi qua lớp vật liệu lọc có khả
năng trao đổi ion. các ion H+ và Na+ có trong thành phần của lớp vật liệu
lọc, sẽ trao đổi với các ion Fe2+ có trong nước, kết quả là Fe2+ được giữ
lại trong lớp vật liệu lọc. lớp vật liệu lọc có khả năng trao đổi ion gọi là
cationit
Khử sắt bằng điện phân: dùng các cực âm bằng sắt, nhôm, cùng các cực
dương bằng đồng, bạch kim, hay đồng mạ kền và dùng điện cực hình ống
trụ hay hình sợi thay cho tấm điện cực phẳng
Khử sắt bằng pp vi sinh vật: Cấy các mầm khuẩn trong lớp cát lọc của bể
lọc. thông qua các hoạt động của các vi khuẩn, sắt được loại bỏ ra khỏi
nước

11


•

Khử sắt ngay trong lòng đất: Dựa trên nguyên tắc. Các ion Ca2+, Mg2+
gắn trên khoáng vật của tầng đất đá chứa nước có khả năng trao đổi ion
với các ion Fe2+ của nước ngầm

Một số sơ đồ khử sắt bằng làm thoáng:
+ sơ đồ làm thoáng đơn giản và lọc
+ giàn mưa – lắng tiếp xúc – lọc
+ thùng quạt gió – lắng tiếp xúc – lọc
+ ezecto thu khí hay máy nén khí – bình trộn khí – lọc áp lực

b)

•

12

Các pp khử mangan
Trên thực tế việc khử mangan thường tiến hành đồng thời cùng với khử
sắt
Trong nước ngầm mangan thường tồn tại ở dạng Mn2+ hòa tan hay có thể
ở dạng keo không tan. Khi Mn2+ bị oxi hóa sẽ chuyển về dạng Mn3+ và
Mn4+ ở dạng hodroxit kết tủa
2Mn(HCO3)2 + O2 +6H2O => 2 Mn(OH)4 + 4H+ + 4HCO3PH tối ưu để khử Mn là 8,5-9,5
Khử sắt, mangan bằng phương pháp làm thoáng
Mangan trong nước thường tồn tại ở dạng Mn2+

vì vậy muốn loại chúng ra khỏi nước cần oxy hóa chúng thành muối
Mn4+ ở dạng ít tan rối dùng phương pháp lắng, lọc dể giữ chúng lại và
loại chúng ra khỏi nước. Muốn oxy hóa Mn2+ thành Mn4+ người ta
thường sử dụng phương pháp làm thoáng tự nhiên hay cưỡng bức (các
dàn mưa hay quạt gió).
Thực chất của phương pháp làm thoáng là làm giàu oxy cho nước, tạo
điều kiện cho Mn2+ thành MnO2 rồi dùng bể lọc để giữ lại.
Căn cứ vào hàm lượng và dạng tồn tại của mangan trong nước gầm có
thể chia thành 3 sơ đồ khử mangan bằng phương pháp làm thoáng:
+ Sơ đồ 1: làm thoáng tự nhiên hoặc làm thoáng cưỡng bức – lắng tiếp
xúc – lọc 1 lớp vật liệu lọc
Sơ đồ này áp dụng khi hàm lượng mangan trong nước nhỏ và tồn tại dưới
dạng mangan2+ hòa tan
Trong TH này bể lọc có thẻ dùng 1 lớp vật liệu lọc là cát thạch ach có bề
dày 1,2-1,5 m

12


•

•

+ Sơ đồ 2: làm thoáng tự nhiên hay cưỡng bức – lắng tiếp xúc – lọc 1 lớp
hoặc 2 lớp vật liệu lọc
Khi hàm lượng mangan hoặc sắt torgn nước nguồn cao hơn thì nên thiết
kế bể lọc 1 lớp vật liệu lọc là cát đen dày 1,5 m hoặc thiết kế 2 lớp vật
liệu lọc là than angtraxit và cát với bề dày không nhỏ hơn 1,5m
+ Sơ đồ 3: làm thoáng cưỡng bức – lắng tiếp xúc – lọc 2 bậc
Khi hàm lượng sắt và mangan trong nước nguồn đều cao, hoặc khi sử

dụng sơ đồ 2 không hiệu quả thì nên sử dụng sơ đồ 3
Quá tình khử mangan được thực hiện ở bậc 1 gồm các khâu: làm thoáng –
tiếp xúc – lọc. sau đó xử ký để nâng PH của nước lên 8 . nếu lượng oxi
còn lại trong nước không đủ đẻ oxi hóa mangan thì phải làm thoáng lại,
sau đó lọc nước qua bể lọc bậc 2. ở đây mangan sẽ được khử
Sơ đồ này tuy tốn kém nhưng hiệu quả cao, nước đảm bảo chất lượng
Khử mangan bằng phương pháp dùng hóa chất
Khử mangan bằng chất oxy hóa mạnh, để oxi hóa Mn2+ thành Mn4+
- Các chất oxy mạnh thường dùng để khử sắt là: Cl2, KMnO4, O3…So
sánh với phương pháp khử mangan bằng làm thoáng ta thấy, dùng chất
oxy hóa mạnh phản ứng xảy ra nhanh hơn
Các phương pháp khác để khử mangan
+ Khử mangan bằng phương pháp trao đổi ion
Việc sử dụng phương pháp trao đổi ion mangan cũng tương đối thông
dụng. Do nguyên tố này có hóa trị hai nên dễ dàng bị hấp phụ bởi các vật
liệu trao đổi ion.
+ Khử mangan bằng phương pháp điện phân
Dùng các cực âm bằng sắt, nhôm cùng cac cực dương bằng đồng mạ
niken và dùng điện cực hình ống trụ hay hình sợi thay cho tấm điện cực
phẳng.
+ Phương pháp sinh học:
Cấy một loại vsv có khả năng hấp thụ mangan trong qt sinh trưởng lên bề
mặt lớp vật liệu lọc. Xác vsv sẽ tọa thành một lớp màng oxit mangan trên
bề mặt hạt vật liệu lọc. lớp màng này có tác dụng xúc tác qt khử mangan

Câu 8: Trình bày các phương pháp khử trùng nước thải
1)
•

13

Khử trùng bằng các chất oxi hóa mạnh
Khử trùng bằng clo và các hợp chất của clo
Clo là một chất oxi hóa mạnh ở bất cứ dạng nào, clo tác dụng với nước
tạo thành axit hipoclorit có tác dụng diệt trùng mạnh
Cl2 + H2O = HOCl + HCl
Cl2 + H2O = H+ + OCl- + ClKhi sd clorua vôi:
13


•

14

Ca(OCl)2 + H2O = CaO + 2HOCl
2HOCl = 2H+ + 2OClPH càng cao thì hiệu quả khử trùng bằng clo càng giảm
Khi trong nước còn tồn tại amoniac, hay muối amoni hoặc các hợp chất
hữu cơ có chứa nhóm amoni, HOCl vừa tạo sẽ tác dụng với các chất:
HOCl + NH3 => NH2Cl + H2O
HOCL + NH2CL => NHCL2 + H2O
HOCL + NHCL2 => NCL3 + H2O
 Khả năng diệt trùng kém đi do khả năng diệt trùng của monocloramin
thấp hơn ddicloorramin khoảng 3-5 lần, ddiclorramin thấp hơn HOCl
khoảng 20-25 lần
PH càng cao thì lượng ddiclorramin tạo thành càng ít, khả năng diệt
trùng của clo càng giảm đi
+ Các dạng clo dùng để khử trùng:
- Clo lỏng: clo lỏng là một dạng clo nguyên chất có màu vàng
xanh, được sản xuất trong nhà máy, khi dùng clo lỏng để khử
trùng thì nhà máy nước phải lắp đặt thiết bị chuyên dùng để

đưa clo vào nước gọi là clorato; do clorato đưa clo vào với áp
lực cao, hay bị rò rỉ ra ngoài gây nguy hiểm, nên hiện nay ít
dùng
- Khử trùng bằng cloruavooi và canxi hypiclorit
Clorua vôi được sản xuất bằng cách cho clo phản ứng với vôi
tôi. Trong clorua vôi lượng clo hoạt tính chiếm 20 – 25 %,
clorua vôi dễ hút ẩm và phân hủy khí clo, nên cần bảo quản các
kho kín, khô ráo
Canxi hypoclorit là sản phẩm cảu qt làm bão hòa dung dịch vôi
sữa bằng hơi clo. Hàm lượng clo hoạt tính chiếm 30 – 45 % .
Ca(OCl)2 không hút ẩm, có thể bảo quản lâu trong kho tói, khô
ráo mà không bị giảm độ hoạt tính
- Dùng natrihypoclorit ( nước giaven): chất này là sản phẩm của
qt điện phân dd muối ăn, nước giaven có nồng độ clo hoạt tính
từ 6-8 g/l. Khử trùng bằng nước giaven chỉ nên áp dụng đối với
các nhà máy nước không có điều kiện cung cấp clo hoặc hóa
chất khác
Khử trùng clo bằng amoniac
Khi khử trùng bằng clo, mà trong nước có chứa phenol, để ngăn chặn mùi
clophenol, phải đặt thiết bị để cho khí amoiac vào nước. Amoniac phải
được bảo quản trong bình hoặc thùng đặt tại kho tiêu thụ

14


•

2)

3)

•

•

•

1.

15

Thiết bị amoniac hóa được bố trí trong buồng riêng, cách li với buồng
định liều lượng clo và phải được trang bị cơ giới hóa để di chuyển các
bình và thùng
Liều lượng amoniac cần thiết đua vào nước phải được xác định bằng thực
nghiệm
Cách thức pha chế và định lượng amoniac về cơ bản cũng như clo
Dùng ozon để khử trùng
Ozon là một chất khí màu ánh tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại
với con người. ở trong nước , ozon phân hủy rất nhanh thành oxi phân tử
và nguyên tử, ozon có tính hoạt hóa mạnh hơn clo, nên khả năng diệt
trùng mạnh hơn clo rất nhiều lần
Ưu điểm: lượng ozon dùng không lớn, thời gian tiếp xúc rất ngắn, không
gây mùi khó chịu, có thể sản xuất tại nhà máy nước bằng thiết bị gọi là
ozonato
Nhược điểm: hiệu suất của ozonato thấp
Khử trùng nước bằng tia tử ngoại
Tia tử ngoại hay còn gọi là tia cực tím, có bước sóng ngắn có tác dụng
diệt trùng rất mạnh
Nguyên lý diệt trùng: dùng các đèn búc xạ tử ngoại đặt trong dòng chảy
của nước. các tia cực tím phát ra sẽ có tác dụng lên các phần tử protit của

tế bào vsv, phá vỡ cấu trúc và mất khả năng trao đổi chất, vì thế chúng bị
tiêu diệt. hiệu quả khử trùng chỉ đạt được khi trong nước không có các
chất hữu cơ và cặn lơ lửng
Các phương pháp khử trùng khác
Khử trùng bằng siêu âm: dùng dòng siêu âm với cường độ tác dụng lớn
trong khoảng thời gian nhỏ nhất là 5 phút, sẽ có thể tiêu diệt toàn bộ vsv
có trong nước
Khử trùng bằng pp nhiệt
Đây là pp cổ truyền. đun sôi nước ở nhiệt độ 100 o 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, pp này đơn giản nhưng tốn
nhiên liệu và cồng kềnh nên chỉ dùng cho quy mô hộ gia đình
Khử trùng bằng ion bạc
Ion bạc có thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước. với hàm lượng 210 ion g/l đã có tác dụng diệt trùng, tuy nhiên phương pháp này có hạn
chế: 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
Bài tập:
15


Tính toán Q, kích thước bể xử lý lọc nhanh, lắng ngang, lắng đứng. Xác
định hiệu quả cần xử lý, diện tích giàn mưa, diện tích thùng quạt gió, tính
dung tích bể hóa chất keo tụ.
Đề xuất dây chuyền xử lý nước cấp cho những nguồn nước với các thông
số cho trước

16

16