3Phương pháp khử sắt trong nước ngầm
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (21.89 MB, 214 trang )
Phản ứng khử sắt với các tác nhân oxy hóa
khác nhau
Lượng
Lượng
kiềm tiêu
chất oxy
tốn,
hóa cần,
mg/mgFe2+ mg/mgFe2+
Oxygen: làm thóa khử sắt
4Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3↓ + 8CO2
0,14
1,80
Chlorine: khử sắt bằng Clo
2Fe(HCO3)2 + Ca(HCO3)2+ Cl2 = 2Fe(OH)3↓+
CaCl2+ 6CO2
0,64
2,70
Chlorine dioxide:
Fe(HCO3)2 + 2NaHCO3+ ClO2- = Fe(OH)3↓+
NaClO2 + 3CO2
1,21
2,70
Potassium permanganate:
0,94
3Fe(HCO3)2 + KMnO4 + 2H2O = Fe(OH)3↓+
MnO2 + KHCO3 + 5CO2
GV: Ngô Phương Linh. Bộ môn CNKTMT, Viện CNSH & MT
1,50
6
a. Làm thoáng khử sắt
Nước ngầm
Hàm lượng sắt sau làm thoáng – lọc, mg/l
pH
Fe2+, mg/l
15 phút
30 phút
60 phút
5,00
10,0
9,0
9,0
7,5
5,50
10,0
5,5
4,6
4,0
5,95
10,0
5,0
4,0
3,5
6,15
10,0
4,4
3,5
2,5
6,50
10,0
2,8
1,8
0,3
6,65
10,0
0,7
0,2
0,1
6,80
10,0
0,2
0,1
<0,1
7,00
10,0
0,1
<0,1
<0,1
7,45
10,0
0,1
<0,1
<0,1
8,05
10,0
<0,1
<0,1
<0,1
GV: Ngô Phương Linh. Bộ môn CNKTMT, Viện CNSH & MT
7
a. Làm thoáng khử sắt
Các phương pháp làm thoáng:
• Làm thoáng đơn giản ngay trên bề mặt lớp vật liệu lọc:
Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm rất ít.
Lượng O2 hòa tan bằng 40% giá trị bão hòa.
• Làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiên:
Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm 50%.
Lượng O2 hòa tan bằng 55% giá trị bão hòa.
• Làm thoáng cưỡng bức:
Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm 75%.
Lượng O2 hòa tan bằng 70% giá trị bão hòa.
GV: Ngô Phương Linh. Bộ môn CNKTMT, Viện CNSH & MT
8
a. Làm thoáng khử sắt
Các bước tiến hành tính toán:
• Bước 1: Xác định thế oxy hóa khử theo EFe3+/Fe2+ = 1,34
– 0,177pH. Để có được giá trị pH của nước, cần xác định
nồng độ CO2 và độ kiềm của nước sau khi làm thoáng.
Alkthoáng = Alkđầu – 0,036Fe2+ ,mg đl/l
Làm thoáng đơn giản trên bề mặt lọc
[CO2]thoáng = 1,0 [CO2]đầu + 1,6Fe2+ , mg/l
Làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiên
[CO2]thoáng = 0,5 [CO2]đầu + 1,6Fe2+ , mg/l
Làm thoáng cưỡng bức
[CO2]thoáng = 0,2 [CO2]đầu + 1,6Fe2+ , mg/l
GV: Ngô Phương Linh. Bộ môn CNKTMT, Viện CNSH & MT
9
a. Làm thoáng khử sắt
Các bước tiến hành tính toán:
• Bước 2: Xác định thế oxy hóa khử theo EO2/H2O = 1,231
– 0,059pH + 0,0145 lg[O2].
Để có được giá trị lg[O2], cần xác định nồng độ O2 hòa tan
còn lại trong nước.
Để khử hết 1mg/l H2S thì cần 0,47 mg/l O2 tương ứng.
Để khử hết 1mg/l Fe2+ thì cần 0,143 mg/l O2 tương ứng.
Để khử hết 1mg/l các chất hữu cơ thì cần 1 mg/l O2
tương ứng.
[O2]còn lại = [O2]hoà tan – {0,47[H2S] + 0,143[Fe2+] + [O2]hữu cơ},
mg/l
Ở 25o C lượng O2 hòa tan bão hòa là 8,1mg/l
GV: Ngô Phương Linh. Bộ môn CNKTMT, Viện CNSH & MT
10
a. Làm thoáng khử sắt
Các bước tiến hành tính toán:
• Bước 3: so sánh các giá trị EFe3+/Fe2+ theo yêu cầu và
EO2/H2O sau làm thoáng. Theo lý thuyết, thế oxy hóa khử
sau làm thoáng lớn hơn thế oxy hóa khử theo yêu cầu thì
Fe2+ sẽ bị oxy hóa thành Fe3+. Nếu EO2/H2O > 3EFe3+/Fe2+
thì chọn để thiết kế. Hệ số 3 được áp dụng để đáp ứng
tốc độ oxy hóa có thể chấp nhận được khi khử sắt.
GV: Ngô Phương Linh. Bộ môn CNKTMT, Viện CNSH & MT
11
b. Khử sắt bằng Clo
Cl2 là chất oxy hóa mạnh. Khi cho Cl2 vào trong nước có
Fe2+, Cl2 có thể thay thế O2 hòa tan trong nước để oxy hóa
Fe2+ thành Fe3+.
Tốc độ oxy hóa bằng Cl2 tăng nhanh khi giảm nồng độ ion
H+, tức là khi tăng giá trị pH của nước. Tuy nhiên, ở giá trị
pH ≥ 5, tốc độ oxy hóa của Cl2 vẫn xảy ra nhanh và lớn hơn
tốc độ oxy hóa của O2.
Khi trong nước nguồn có các hợp chất amoni hòa tan, Cl2
sẽ kết hợp với chúng tạo thành chloramine, do đó quá trình
oxy hóa sẽ chậm lại.
GV: Ngô Phương Linh. Bộ môn CNKTMT, Viện CNSH & MT
12
b. Khử sắt bằng Clo
Đồng thời với việc khử sắt bằng Cl2, các hợp chất hữu cơ
khác trong nước cũng sẽ được loại đi một phần.
Lượng Cl2 bổ sung được tính như sau:
[Cl2] = 0,5 [O2]hữu cơ
[Cl2] : lượng Cl2 cần thiết, mg/l
[O2]hữu cơ: độ oxy hóa bằng KMnO4, mg/l
Tuy nhiên để oxy hóa hiệu quả, một lượng chlorine dư cần
vào khoảng 0,4mg/l
GV: Ngô Phương Linh. Bộ môn CNKTMT, Viện CNSH & MT
13
1. Phương pháp oxy hóa – kết tủa:
b. Khử sắt bằng clo
GV: Ngô Phương Linh. Bộ môn CNKTMT, Viện CNSH & MT
14
c. Khử sắt bằng vôi
Nếu đã khử hết 70 – 80% CO2 mà pH không nâng lên được
7,0 thì có thể là do pH và độ kiềm của nước nguồn quá
thấp. Lúc đó cần kiềm hóa bằng vôi.
Khi cho vôi vào, độ pH của nước sẽ tăng lên. ở điều kiện
giàu ion OH-, Fe2+ sẽ thủy phân nhanh chóng thành
Fe(OH)2 và lắng xuống một phần. Thế oxy hóa khử tiêu
chuẩn của hệ Fe(OH)2/Fe(OH)3 giảm xuống, do đó Fe2+ dễ
dàng chuyển hóa thành Fe3+. Fe(OH)3 kết tủa ở dạng bông
cặn được tách ra khỏi nước bằng quá trình lắng lọc kế tiếp.
GV: Ngô Phương Linh. Bộ môn CNKTMT, Viện CNSH & MT
15
c. Khử sắt bằng vôi
Lượng vôi cần thiết:
[CaO] = 0,8 [CO2] + 1,8 [Fe]
[CaO] :
[CO2] :
[Fe]:
lượng vôi cần thiết, mg/l
lượng CO2 trong nước, mg/l
hàm lượng sắt trong nước, mg/l
GV: Ngô Phương Linh. Bộ môn CNKTMT, Viện CNSH & MT
16
