Chuyên đề Các biện pháp xử lý nước

MỤC LỤC CHƯƠNG1:PHƯƠNG PHÁP LẮNG LỌC 2 1.1Lọc bằng công nghệ Ultrafiltration 2 1.1.1. Công nghệ Ultrafiltration 2 1.1.2.Một số đặc điểm tiêu biểu của công nghệ Ultrafiltration 2 1.1.3.Chất lượng nước sau khi lọc bằng màng UF 3 1.2.Than hoạt tính 4 1.2.1.Quy trình lọc bằng than hoạt tính 4 1.2.2. Các dạng kết cấu của than hoạt tính 4 1.2.3.Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu xuất lọc 4 CHƯƠNG 2:PHƯƠNG PHÁP LÀM MỀM NƯỚC 5 2.1.Chu trình vận hành bộ trao đổi ion 5 2.2.Chất lượng nước sau trao đổi ion 5 CHƯƠNG 3:PHƯƠNG PHÁP KHỬ PHÈN SẮT 5 3.1. Phương pháp làm thoáng 5 3.2. Phương pháp dùng hóa chất 5 3.3. Khử phèn sắt bằng trao đổi ion 5 3.4. KDF 85 5 3.5. Filox-R đột phá trong công nghệ khử phèn 5 CHƯƠNG 4:PHƯƠNG PHÁP KHỬ MÙI 6 4.1. Nguồn gốc của Sul-fua Hydro 6 4.2. Biện pháp thông dụng khử mùi “trứng thối” 6 CHƯƠNG 5:PHƯƠNG PHÁP THANH TRÙNG, TIỆT TRÙNG 6 5.1. Tiệt trùng diệt khuẩn bằng tia cực tím 6 5.1.1. Quy trình 6 5.1.2. Ưu điểm 7 5.1.3. Khuyết điểm 7 5.2. Tiệt trùng bằng Ozone 8 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 :So sánh tiêu chí nước trước và sau khi lọc 3 Bảng 2.1: Một số loại ion thường thấy trong nước chưa xử lý 5 Bảng 5.1: So sánh các phương pháp diệt khuẩn: 7 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 : Cơ chế lọc bằng màng UF 1 Hình 1.2 : So sánh nước trước và sau khi lọc 2 Hình 1.3 :Một dây chuyền lọc nước bằng màng UF 2 Hình 1.4: Than hoạt tính 3 Hình 5.1: Một đoạn DNA của vi khuẩn trước khi bị chiếu tia cực tím 6 . Hình 5.2: Đoạn gen đã bị phá hủy 7 Hình 5.3: Châm ozone sạch vào bồn chứa nước 8 CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC 1.Phương pháp lắng lọc: 1.1. Lọc bằng công nghệ Ultrafiltration: 1.1.1. Công nghệ Ultrafiltration: Ultrafiltration là một công nghệ lọc dùng màng áp suất thấp để loại bỏ những phân tử có kích thuớc lớn ra khỏi nguồn nước. Dưới một áp suất không quá 2,5 bars, nước, muối khoáng và các phân tử/ ion nhỏ hơn lỗ lọc (0.1- 0.005 micron) sẽ “chui” qua màng dễ dàng. Các phân tử có lớn hơn, các loại virus, vi khuẩn sẽ bị giữ lại và thải xả ra ngoài. Hình 1.1 : Cơ chế lọc bằng màng UF Màng lọc UltraFiltration được làm thành những ống nhỏ, đường kính ngoài 1,6mm. Một bộ lọc là một bó hàng ngàn ống nhỏ nên diện tích lọc rất lớn, giúp tăng lưu lượng nước lên nhiều lần. Màng lọc này cũng có thể rửa ngược được và có tuổi thọ khá cao, từ 3 – 5 năm. 1.1.2.Một số đặc điểm tiêu biểu của công nghệ Ultrafiltration: Quá trình lọc diễn ra ở nhiệt độ bình thường và áp suất thấp nên tiêu thụ ít điện năng, cắt giảm chi phí hoạt động đáng kể. Kích thuớc của hệ thống gọn nhỏ, cấu trúc đơn giản, không tốn mặt bằng lắp đặt. Quy trình vận hành đơn giản, không cần nhiều nhân công. Cấu trúc và vật liệu màng lọc đồng nhất và sử dụng phương pháp lọc cơ học nên không làm biến đổi tính chất hóa học của nguồn nước. Vật liệu của màng lọc không xâm nhập vào nguồn nước, đảm bảo độ tinh khiết trong suốt quy trình xử lý. 1.1.3.Chất lượng nước sau khi lọc bằng màng UF Hình 1.2 : So sánh nước trước và sau khi lọc Tiêu chí Mẫu nước Sau khi lọc Độ đục (NTU) 10.2 0.2 Volatile Phenolic Compound (mg/L) 0.018 < 0.002 CODcr (mg/L) 3.46 1.46 Chloroform (mg/L) 347 4.5 Tổng số khuẩn Intestinal Coliform (cfu/mL) 350 0 Tổng số khuẩn Fecal Coliform (cfu/L) 350 0 Bảng 1.1: So sánh tiêu chí nước trước và sau khi lọc Hình 1.3 :Một dây chuyền lọc nước bằng màng UF 1.2.Than hoạt tính 1.2.1.Quy trình lọc bằng than hoạt tính: Than hoạt tính lọc nước qua hai quá trình song song: Lọc cơ học, giữ lại các hạt cặn bằng những lỗ nhỏ Hấp thụ các tạp chất hòa tan bằng cơ chế hấp thụ bề mặt hoặc trao đổi ion. Than hoạt tính là một chất liệu xốp, có rất nhiều lỗ lớn nhỏ. Dưới kính hiển vi điện tử, một hạt than trông giống như một tổ kiến. Vì thế, diện tích tiếp xúc bề mặt của nó rất rộng để hấp thụ tạp chất Hình 1.4: Than hoạt tính Than hoạt tính chỉ có tác dụng với một lượng nước nhất định. Sau khi lọc được một khối lượng nước theo chỉ định của nhà sản xuất (chỉ những hãng uy tín mới chỉ định theo tiêu chí này), than sẽ không còn khả năng hấp thụ mùi nữa. 1.2.2. Các dạng kết cấu của than hoạt tính Dạng hạt là những hạt than nhỏ, rẻ tiền, thích hợp cho việc khử  mùi. Tuy nhiên, nước thường có xu hướng chảy xuyên qua những khoảng trống giữa những hạt than thay vì phải chui qua những lỗ nhỏ. Dạng khối là loại hiệu quả nhất để lọc cặn, khuẩn Coliform, chì, độc tố, khử mầu và khử mùi clorine 1.2.3.Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu xuất lọc: Tính chất vật lý của than hoạt tính: kết cấu, kích thước, mật độ lỗ, diện tích tiếp xúc Tính chất lý hóa của các loại tạp chất cần loại bỏ Thời gian tiếp xúc của nước với than hoạt tính càng lâu, việc hấp thụ càng tốt.  2.Phương pháp làm mềm nước: Trao đổi ion là một phương pháp làm mềm, khử khoáng vẫn đang được sử dụng rộng rãi. Ion là một nguyên tử mang điện tích. Nguyên tử mang điện tích âm được gọi là Anion. Nguyên tử mang điện tích dương (thường là kim loại) được gọi là Cation. 2.1.Chu trình vận hành bộ trao đổi ion Theo nguyên lý những hạt mang điện tích trái dấu sẽ hút nhau, người ta dùng "hạt nhựa trao đổi ion", tích Cation để "hút" các ion âm và ngược lại. Khi các hạt nhựa đã bão hòa (không thể "hút" thêm được nữa) người ta phải "sạc" lại. Cation Anion Calcium (Ca2+) Chloride (Cl-) Magnesium (Mg2+) Bicarbonate (HCO3-) Sodium (Na+) Nitrate (NO3-) Potassium (K+) Carbonate (CO32-) Iron (Fe2+) Sulfate (SO42-) Bảng 2.1: Một số loại ion thường thấy trong nước chưa xử lý 2.2.Chất lượng nước sau trao đổi ion Nước sau khi qua thiết bị khử Cation loại được các cation Ca2+ , Mg2+, Cu2+, Pb2+, Na+, Fe2+ và các ion kim loại khác. (Nước từ thiết bị khử cation cấp cho thiết bị khử anion.) Nước sau khi qua thiết bị này không còn các anion Cl−, HCO3−, PO43−, NO3−, SO42− 3.Phương pháp khử phèn sắt Sắt là nguyên tố có nhiều trong vỏ trái đất. Trong quá trình thẩm thấu, nước làm hòa tan va mang theo nguyên tố này vào tầng nước ngầm và gây không ít phiền toái cho ngừoi sử dụng. Có nhiều cách khử phèn sắt (Fe2+) : 3.1. Phương pháp làm thoáng: Cung cấp Ô xy, làm Fe2+ thành Fe3+,sau đó Fe3+ thủy phân thành Fe(OH)3 ít tan, lắng lại và lọc thô. Phương trình: 4Fe2+ + O2 + 10H2O = 4Fe(OH)3 + 8H+ 3.2. Phương pháp dùng hóa chất: Clo, Ozone, Quỳ tím cũng để tạo ra Fe(OH)3 và cho lắng, sau đó lọc thô. 3.3. 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 3.4. KDF 85: Đó là một hợp chất giữa Đồng và Kẽm, được hoạt tính hóa, vừa có thể trao đổi ion với Fe2+ vừa khử được mùi tanh, khử khuẩn mà không cần bất cứ hóa chất gì. 3.5. 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 Technology 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. Hiệu quả khử Mangan cao 4.Phương pháp khử mùi: Sulfur Hydro (H2S) dù không gây hại nhiều cho sức khỏe nhưng mùi thum thủm như trứng thối khiến người dùng khó chịu, mất cảm giác an toàn khi sử dụng nước. Mùi hôi này thường gặp trong nguồn nước giếng. 4.1. Nguồn gốc của Sul-fua Hydro: Chất khí này được sinh ra trong quá trinhg phân hủy các chất hữu cơ, đặc biệt trong môi trường thiếu ô xy hòa tan và pH thấp hơn 6. Khi nứoc có pH cao, lưu huỳnh sẽ tồn tại ở dạng khác. Nước mặt (sông hồ) thường hiếm khi có mùi này vì luôn được tiếp xúc với không khí, có nhièu ô xy hoặc nếu có thì cũng dễ bay hơi. Một số vi khuẩn ăn lưu huỳnh có trong nước ngầm hoặc còn sót trong hệ thống cấp nước máy cũng tạo ra khí sul-fua hydro. Lọai khuẩn này vô hại đối với sức khỏe con người nhưng nó gây ra những hiền toái về mùi và màu, anh hưởng đến cảm quan người dùng nước. 4.2. Biện pháp thông dụng khử mùi “trứng thối” : 4.2.1. Thông dụng nhất phải kể đến phương pháp ô xy hóa để chuyển khí này sang thể rắn và lọc bỏ. Nếu hàm lượng của nó trong nước cao hơm 6.0 mg/l có thể dùng hóa chất như clo. Ngược lại, khi hàm lượng nhỏ hơn 6 và trong môi trường pH lớn hơn 6.8 ta có thể dùng các bộ lọc với vật liệu có tính ô xy hóa cao như cát man-gan, Filox. 4.2.2. Dùng than hoạt tính cũng cho kết quả khả quan vì nó có thể hấp thụ hoàn toàn các loại mùi trong nguồn nước. 4.2.3. Phương pháp ít tốn kém nhất phải kể đến cách tạo giàn phun mưa, vẫn hay dùng trong dân gian. 5.Phương pháp thanh trùng, tiệt trùng: 5.1. Tiệt trùng diệt khuẩn bằng tia cực tím : 5.1.1. Quy trình: Cho nước chảy qua một ống kín trong đó có lắp đèn cực tím. Các tia UV được phóng vào dòng nước. Cấu trúc DNA/RNA của vi sinh bị thay đổi làm cho chúng không thể tồn tại và sinh sản. Nguyên lý diệt khuẩn của tia cực tím:  Hình 5.1: Một đoạn DNA của vi khuẩn trước khi bị chiếu tia cực tím. Hình 5.2: Đoạn gen đã bị phá hủy 5.1.2. Ưu điểm : Tia cực tím ở một tần số nhất định có thể diệt 99,99% vi khuẩn nhưng không loại bỏ bất kỳ tạp chất gì có trong nước. Phương pháp này sử dụng điện và thường được ứng dụng ở công đoạn cuối cùng của hệ thống lọc nước. Khác với đun sôi, phương pháp này tiết kiệm điện và nhanh hơn nhiều. Đây là phưong pháp xử lý an toàn nếu kết hợp thêm với loại lọc Than hoạt tính. 5.1.3. Khuyết điểm: Người ta xác nhận được rằng, tia UVc (có độ dài sóng 254 nano-mét) có khả năng diệt khuẩn rất tốt và giá khá rẽ, tuy nhiên dùng đèn cực tím có những khó khăn nhất định: Độ ổn định của dòng điện sử dụng (không dao động ± 5%)Hệ thống kiểm tra chặt chẽ để theo dõi đèn có hoạt động hay không (không được kiểm tra bằng mắt thường, có thể bị lòa, mù) Tuyệt đối không được ngắt điện trong khi sử dụng, nếu không sẽ bị nhiễm khuẩn trở lại (vì nước vẫn tiếp tục chảy) Nước qua ánh đèn phải được xử lý thật sạch, tránh hiện tượng bụi, cặn bám vào ống thủy tinh (quartz) bảo vệ đèn và việc kiểm tra độ dài sóng tỏa khắp dòng nước rất khó, phải lọc ở tốc độ thật chậm . Tia cực tím Ozone Phương pháp Vật lý Hóa học Vốn đầu tư Thấp Cao Hiệu quả diệt khuẩn Rất tốt Không có kiểm chứng Thời gian tiếp xúc 1 - 3 giây 10 - 15 phút Nguy cơ đối với người dùng Ít Lớn Độc hại Không Có Tính hóa học của nước thay đổi? Không Có Có để lại mùi? Không Có Bảng 5.1: So sánh các phương pháp diệt khuẩn: 5.2. Tiệt trùng bằng Ozone: Ozone (O3) cũng là một loại khí có khả năng diệt trùng hiệu quả nhờ tính oxít hóa mạnh mẽ của nó. Ozone hủy diệt tất cả các loại vi khuẩn trong nước (chỉ cần 1ppm (1 phần triệu) trong 10 phút là có thể sát khuẩn) Phương pháp “Tạo ozone bằng tia cực tím” sử dụng tia UV có bước sóng cực ngắn 185 nanomet và tạo ra một lượng ozone rất nhỏ, chỉ khoảng 0.01 – 0.1% nhưng có ưu điểm là không cần phải làm sạch không khí Hình 5.3: Châm ozone sạch vào bồn chứa nước Thời gian tiếp xúc Sau khi châm ozone vào nguồn nước, càn phải đợi một thời gian cho việc oxy hóa diễn ra trọn vẹn. Giả sử ta châm ozone vào một bình phản ứng 100 lít nước, lưu luợng nước là 20 lit/ phút. Thời gian tiếp xúc sẽ là 100: 20 = 5 phút. Tuy nhiên, thời gian tiếp xúc phụ thuộc vào những tạp chất cần xử lý và hàm luợng ozone. có thể tới hàng chục phút.   Lưu ý đặc biệt khi dùng ozone Nếu không tính toán đúng thời gian tiếp xúc, việc dùng ozone sẽ không hiệu quả. Phải tính đủ hàm lượng ozone cần thiết trên co sở đo đếm chính xác hàm lượng các tạp chất cần xử lý. Ozone có thể làm oxy hóa đường ống, vật liệu lọc, bồn chứa và các chi tiết máy móc. Ozone có thể ảnh hưởng đến người sử dụng nếu không trang bị phương tiện bảo hộ lao động thích hợp… (^_^) HẾT (^_^)