Giàn mưa, tháp làm thoáng, clo hóa sơ bộ và ion hóa

Lấy oxy từ không khí để oxy hóa sắt và mangan hóa trị II hòa tan trong nước ( chủ yếu là sắt). Khử khí CO2, H2S có trong nước, nâng cao pH của nước để đẩy nhanh qua trình oxy hóa và thủy phân sắt, mangan trong dây chuyền công nghệ. Làm giàu oxy để tăng thế oxy hóa khử của nước, khử các chất bẩn ở dạng khí hòa tan trong nước

Chuyên đề:

GIÀN MƯA, THÁP LÀM THOÁNG

CLO HÓA SƠ BỘ TRAO ĐỔI ION TRONG XỬ LÝ NƯỚC

Mục đích 

 Lấy oxy từ không khí để oxy hóa sắt và mangan

hóa trị II hòa tan trong nước ( chủ yếu là sắt)

 Khử khí CO2, H2S có trong nước, nâng cao pH của

nước để đẩy nhanh qua trình oxy hóa và thủy phân sắt, mangan trong dây chuyền công nghệ

 Làm giàu oxy để tăng thế oxy hóa khử của nước,

khử các chất bẩn ở dạng khí hòa tan trong nước

Quá trình làm thoáng

Cơ chế

Làm giàu oxy cho nước, tạo điều kiện để Fe2+ oxy hóa thành Fe3+, sau đó Fe3+ thực hiện quá trình thủy phân để tạo thành hợp chất ít tan Fe(OH)3 Mn2+ bị oxy hóa thành Mn3+ và Mn4+ ở dạng hydroxit kết

tủa Sau đó dùng bể lọc để giữ lại

Quá trình oxy hóa Fe2+ và thủy phân Fe3+ có thể xảy

ra trong môi trường tự do, môi trường hạt hoặc xúc tác

Đối với Mn:

2Mn(HCO3)2 + O2 + 6H2O → 2Mn(OH)4 + 4H + +

4HCO 3−

 Độ pH: nếu độ pH thấp quá trình oxy hóa Fe2+ và thủy phân Fe3+ sẽ xảy ra rất chậm, nếu pH thấp sẽ xảy ra phản ứng phụ làm giảm độ kiềm của nước

 Độ kiềm: độ kiềm càng lớn đồng nghĩa với lượng

CO2 tự do trong nước càng cao thì phản ứng xảy ra càng nhanh

 Các tạp chất: H2S, NH3, các chất bẩn hữu cơ sẽ

gây cản trở quá trình oxy hóa Fe2+

Dùng để loại bỏ các hợp chất vô cơ của sắt và

mangan hòa tan trong nước: FeS, Fe(OH)2, FeCO3, Fe(OH)3, FeCl3, FeSO4, Mn(HCO3)2,…, khử các khí

có trong nước: CO2, H2S, NH3,…

Làm thoáng bằng

giàn mưa

Cấu tạo giàn mưa

 Diện tích mặt bằng của giàn mưa:

        F =Q/ qm    (m2)

Trong đó:

 Q: Lưu lượng nước xử lý (m3/h)

 Qm: Cường độ mưa lấy từ 10 – 15 (m3/m2-h)

 Diện tích mặt bằng của 1 ngăn giàn mưa:

       f = F/N

N: số ngăn trong giàn mưa.

 Tổng diện tích bề mặt tiếp xúc của giàn mưa :

          Ftx =       (m2)

Trong đó:

G: Lượng CO2 tự do cần khử (kg/h)

K: Hệ số khử khí lấy theo biểu đồ

∆Ctb: Lực động trung bình của quá trình khử khí(kg/m3)

 Lượng CO2 tự do cần lấy đi:

       Cl = 1,64 Fe2+  +  (Cđ – Ct)  (mg/l)

Trong đó:

Fe2+ : Hàm lượng sắt có trong nước nguồn(mg/l)

1.64: Lượng CO2 tự do tách ra khi thủy phân 1

mg Fe của nước nguồn (mg/l)

Cđ : Hàm lượng CO2 tự do ban đầu trong nước ngầm (mg/l)

Ct : Nồng độ CO2 tính toán ứng với độ pH = 7,5

và đọ kiềm của nước nguồn.

       Ct = Cbđ×β×γ (mg/l)β×β×γ (mg/l)γ  (mg/l)

Trong đó:

Cbđ: Nồng độ CO2 tự do xác định theo biểu đồ hình (5-1) ứng với trị số pH và độ kiềm đã biết ở nhiệt độ 20oC (mg/l)

Β: Hệ số kể đến hàm lượng muối hòa tan trong nước có thể xác định theo bảng trị số hệ số β.

γ : Hệ số kể đến nhiệt độ của nước lấy theo bảng trị số hệ số γ.

 Lực động trung bình của quá trình khử khí:

Trọng lượng  (kg/m 2 )

 Tháp làm thoáng có tải trọng cao

 Làm thoáng đơn giản bằng thùng quạt gió.

1 Hệ thống phân phối nước

2 Lớp vật liệu tiếp xúc

3 Sàn thu nước có xi phông

1 Máy quạt gió

2 ống dẫn nước ra

3 ống xả

Hiệu quả của quá trình làm thoáng phụ thuộc vào:

• Chênh lệch nồng độ của khí cần trao đổi và nước

• Diện tích tiếp xúc giữa khí và nước: Diện tích

càng lớn quá trình trao đổi khí càng nhanh.

• Thời gian tiếp xúc: Thời gian tiếp xúc càng lớn

quá trình trao đổi càng triệt để

• Nhiệt độ môi trường: Nhiệt độ tăng có lợi cho quá trình khử khí ra khỏi nước và bất lợi cho quá trình hấp thụ và hòa tan khí vào nước và ngược lại

• Bản chất của khí trao đổi.

 Oxy hóa Fe hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, Oxy

Mn hòa tan để tạo thành các kết tủa tương ứng

 Oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu

Trung hòa amoniac thành cloroamin có tính tiệt

Làm cho bùn nặng hơn, cải thiện mở, góp phần

làm tăng tính hiệu quả của quá trình lắng và lọc

Sơ lược nội dung

Mục 6.5 Phân loại các nguồn nước mặt như

Nước ít mầu dưới 35

Nước có mầu  trung bình 35 đến 120

Nước có mầu 

cao trên 120

nhôm, phèn sắt chất phụ trợ keo tụ, vôi 

xút, sôđa

Có mùi và vị

Ozon hóa, clo hóa, hấp 

phụ qua than hoạt tính

Ozon, clo dioxide, than hoạt tính

Có hydro sunfua (H 2 S) Clo hóa, làm thoáng NaClO

Nước có vi trùng clo hóa, ozon hóa clo, clo dioxite, 

clojaven, ozon

Nước có nhiều sắt

Làm thoáng, Oxy hóa, 

kiềm hóa, keo tụ, trao đổi 

cation

clo, clo dioxide,  clojaven, ozon,  kali permanganate, vôi, sút, sôđa, chất keo tụ

• Áp lực, P : tối đa 16 bar

• Nhiệt độ chất lỏng: tối đa +500C

• Ứng dụng: Xử lý nước uống,

Xử lý nước thải (xử lý bùn / đông kết lắng), Công nghiệp dệt / giấy

• Đặc điểm và sự tiện ích: Thiết

kế chắc chắn, Có thể điều chỉnh

độ dài nhịp.

Thiết bị sản xuất dung dịch khử trùng Natri hypoclorit

từ nước muối dùng trong

các nhà máy xử lý nước cấp

và nước thải

Nguyên tắc: 

 Đảm bảo clo được phân phối đều trong nước

 Sự tiếp xúc của clo với vi sinh vật, chất hữu cơ là lớn nhất

 Đảm bảo dòng ra có hàm lượng clo nằm trong

khung cho phép (lượng clo dùng trong clo hóa sơ

bộ được khuyến cáo từ 2 – 6 mg/l).

Cho clo vào mương, ống dẫn nước từ trạm bơm cấp 1 vào bể điều hòa.

Dùng hệ thống máy khuấy kết hợp với bơm clo

Clo có thể tác dụng với các hợp chất hữu cơ

(phenol), sinh ra các chất có tính độc cao đối

với sức khỏe con người

Tiêu tốn lượng clo gấp 3 đến 5 lần lượng clo

dùng để khử trùng nước sau bể lọc, làm tăng giá thành của nước.

Clo phản ứng với các chất hữu cơ hòa tan trong nước, tạo ra hợp chất trihalomothene là chất gây

ra ung thư cho người sử sụng nước, vì vậy không nên áp dụng quy trình clo hóa sơ bộ cho các

nguồn nước mặt chứa quá nhiều chất hữu cơ

Thiết kế:

 Đảm bảo hệ thống thông gió

 Kho chứa, vị trí các bình chứa, vị trí đặt máy, phải đảm bảo an toàn

 Tuân thủ các quy định về an toàn trong thiết kế và xây dựng

 Khái niệm:

rắn trao đổi vị trí với ion cùng dấu trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau

+ Chất rắn có khả năng trao đổi ion dương gọi là

cationite

+ Chất rắn có khả năng trao đổi ion âm gọi là anionite.+ Chất rắn có khả năng trao đổi cả ion dương và ion

âm gọi là các ion lưỡng tính

Quá trình trao đổi ion gồm 3 giai đoạn:

• Trao đổi: Các ion trong chất rắn trao đổi vị trí với các ion cùng dấu trong dung dịch

• Bão hòa: Tất cả các vị trí trao đổi ion trong chất rắn

đã được thay thế

• Tái sinh: Rửa ion trong dung dịch bám hút vào chất rắn và khôi phục lại các vị trí trao đổi trong nhựa

ion

 Vật liệu kết cấu dạng hạt có kích thước đồng nhất.

 Vật liệu không bị biến đổi về cấu trúc vật lí khi thay đổi trạng thái hoạt động

 Zeolite là một dạng aluminosilicat, có cấu trúc tinh thể và có độ rỗng lớn

 Na+ là ion linh động trong mạng tinh thể zeolite

 Trong phản ứng trao đổi ion, Na+ đóng vai trò ion trao đổi với các cation khác trong dung dịch

 Zeolite được ứng dụng trong quá trình khử NH4+, khử kim loại nặng và làm mềm nước

Nhựa trao đổi ion tổng hợp

Loại acid mạnh Hoạt động tương tự như 1 acid mạnh, tồn tại ở dạng 

acid (R-SO3-H) và muối (R-SO3-Na). Cả 2 dạng đều  phân ly mạnh ở mọi gí trị Ph.

Loại acid yếu Có chứa gốc acid yếu, thường là nhóm carboxyl 

(COOH-), hoạt động tương tự như 1 acid yếu, kém  phân ly.

Các phản ứng trao đổi ion điển hình

• Đối với zeolite:

ZNa2 + Z + 2

 

 Dung lượng trao đổi ion tới hạn là phần hữu dụng của dung lượng trao đổi ion toàn phần, phụ thuộc vào các điều kiện thủy lực và hóa học của mỗi ứng dụng.

Tái sinh vật lệu trao đổi ion

vượt quá mức cho phép, cần phải tái sinh nhựa trao đổi ion

nhựa trao đổi thành dạng , sau đó có thể chuyển thành dạng bằng cách cho dd muối ăn đi qua cột nhựa

trao đổi thành dạng , sau đó có thể chuyển thành dạng bằng cách cho dd muối ăn đi qua cột nhựa

hay ngược chiều

Cationite và các phương pháp sử dụng

Làm mềm nước bằng cationite dựa trên tính

chất của một số chất không tan hoặc hầu như không tan trong nước – cationite, nhưng có khả năng trao đổi ion.

Chọn phương pháp làm mềm nước bằng

cationite phải dựa vào yêu cầu đối với chất

lượng nước sau khi xử lý, thành phần muối hòa tan trong nước nguồn

δ : hệ số tính đến sự sử dụng không triệt để khả năng trao đổi cân bằng của cationite trong lớp bảo vệ

Các quá trình vận hành bể lọc cationit

Sơ đồ quy trình  vận hành bể lọc  cationite

7.Thùng đựng dd acid hoàn nguyên bể H – cationite 8.Thùng đựng dd xút hoàn nguyên bể OH – anionite 9.Ejector hút dung dịch