Thống kê
Số người online: 4
Lượt truy cập: 5651999
Khử Nitrate trong giếng khoan
Khử nitrat bằng phương pháp lọc qua màng có hiệu quả cao với thẩm thấu ngược (RO) và siêu lọc UF. Tuy nhiên hiệu quả chỉ khoảng 60 - 65% hàm lượng nitrat được loại trừ. Để khử nitrat triệt để, phương pháp RO thường được đưa vào dây chuyền công nghệ vận hành trước cột trao đổi ion.
Hàm lượng cho phép của nitrat trong nước ăn uống theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN5501-91) là 45mg/l.
Các phương pháp khử nitrat
Để khử nitrat người ta thường dùng các phương pháp: lọc thẩm thấu ngược RO, điện phân, trao đổi ion, sinh học.
Khử nitrat bằng phương pháp lọc qua màng có hiệu quả cao với thẩm thấu ngược (RO) và siêu lọc UF. Tuy nhiên hiệu quả chỉ khoảng 60 - 65% hàm lượng nitrat được loại trừ. Để khử nitrat triệt để, phương pháp RO thường được đưa vào dây chuyền công nghệ vận hành trước cột trao đổi ion.
Phương pháp thẩm thấu ngược dùng màng bán thấm RO rất tốn kém chỉ dùng để khử nước có tổng lượng khoáng (TDS) cao, nước nhiễm mặn hoặc có nguồn gốc nước ven biển, nước biển.
Chọn phương pháp khử nitrat cần phải dựa vào chất lượng nước yêu cầu sau xử lý, thành phần muối hòa tan trong nước nguồn:
- Khi tổng hàm lượng muối trong nước nguồn thấp: nitrat vượt quá tiêu chuẩn, lượng ion Cl- trong nước thấp dùng phương pháp trao đổi ion phù hợp.
- Khi tổng hàm lượng muối trong nước nguồn cao: Cl- , SO42- , NO3- cao ứng dụng phương pháp trao đổi ion không hiệu quả kinh tế, nên dùng phương pháp phối hợp với phương pháp thẩm thấu ngược dùng màng bán thấm RO.
Phương pháp trao đổi ion:
Trao đổi ion là quá trình hấp thụ các ion trong dung dịch lên lớp vật liệu trao đổi và thay thế bằng những ion của lớp vật liệu trao đổi hòa tan vào dung dịch ấy.
Để khử ion nitrat trong nước, khi sử dụng phương pháp trao đổi ion chất lượng nước sau xử lý sẽ đạt được độ an toàn cao. Ion nitrat sẽ được trao đổi với một ion của nhựa trao đổi ion với một lưu lượng dòng chảy được lựa chọn.
Trong phương pháp xử lý nước ngầm nhiễm nitrat, loại nhựa anionit có tính kiềm mạnh rất thích hợp và thông dụng. Loại nhựa này có độ bền khá cao, hiệu quả trao đổi tốt, chất lượng trao đổi lớn. Nhựa trao đổi anionit thường có dạng tổng quát là R - Cl.
Quá trình khử nitrat bằng phương pháp trao đổi ion dựa theo phản ứng sau:
R - Cl + NO3- ® R - NO3 + Cl-
NO3- được hấp phụ kết nối trên nhựa trao đổi ion tạo thành R -NO3, còn ion Cl- ở trong hạt nhựa sẽ hòa tan trong nước.
R - NO3 có thể được tái sinh lại dạng ban đầu R - Cl bằng cách hoàn nguyên nhựa trao đổi bởi dung dịch NaCl hay dung dịch NaOH theo phản ứng sau hóa học sau:
R - NO3 + NaCl ® RCl + NO3-
Hoặc R - NO3 + NaOH ® ROH + NO3-
Tuy nhiên loại nhựa kiềm mạnh cũng khử các anion khác có trong nước. Tùy thuộc may loc nuoc vào lượng SO42- trong nước nhiễm nitrat mà ảnh hưởng đến dung lượng trao đổi Nitrat của nhựa. Tùy theo yêu cầu chất lượng nước và từng điều kiện cụ thể có thể chọn phương pháp khử nitrat thích hợp, thông thường người ta thường dùng phương pháp trao đổi ion.
Điều kiện áp dụng phương pháp trao đổi ion đạt hiệu quả cao: Nước có hàm lượng cặn < 1 g/l. Tổng hàm lượng ion nitrat, sulfat và clor có trong nước nguồn muốn xử lý phải nhỏ hơn 250 mg/l (vì hàm lượng clo lớn nhất cho phép trong nước ăn uống là 250 mg/l).
Nguyên lý trao đổi ion cột tháp:
Đây là một hình thức trao đổi trạng thái động. Phương thức vận hành thông thường là làm cho nước từ trên chảy xuống dưới liên tục xuyên qua lớp trao đổi. Do đó nước và lớp chất trao đổi ion phần trên và dưới tiếp xúc theo thứ tự trước, sau khác nhau.
Thông thường trong nước có chứa các ion trao đổi (sulfat, nitrat…); để đơn giản, ta nghiên cứu nước chỉ có anion nitrat cần trao đổi.
Trước tiên nước đầu vào gặp lớp bề mặt của nhựa trao đổi. Nitrat tiến hành trao đổi. Cho nên chất trao đổi ion lớp đó sau khi cho nước chảy qua nhanh chóng mất hiệu lực. Sau đó nước có nitrat tiếp tục chảy qua ở lớp dưới. Cứ thế vận hành trao đổi đến khi nó đạt đến cân bằng ở lớp nhựa cuối cùng. Chất lượng nước ra thay đổi, có sự rò rỉ dần lượng nitrat cho đến điểm giới hạn cho phép về nitrat của nước uống và sinh hoạt, chấm dứt giai đoạn trao đổi. Bắt đầu giai đoạn hoàn nguyên: tái sinh hạt nhựa.
Có nhiều loại nhựa trao đổi anion như Lewatit, M-600, M-500, MP 64, Purolite, A 400, đều là loại hạt nhựa trao đổi ion có tính kiềm mạnh. Đặc tính của các anionit được dùng phổ biến giới thiệu ở bảng sau:
Qua thử nghiệm so sánh, Phòng Thí nghiệm chọn loại Lewatit Mono Plus M 600.
- Lưu lượng trao đổi cao trong suốt quá trình tái sinh và vận hành.
- Ít tốn nước rửa.
- Có dòng chảy đều của các lưu chất.
Quá trình hoàn nguyên
Người ta rửa lớp vật liệu lọc bằng dung dịch có nồng độ cao của ion OH- hay Cl-.
R-NO3 + NaCl ® R-Cl + NaNO3
R-NO3 + NaOH ® R-OH + NaNO3
Khi hoàn nguyên bằng NaOH, vật liệu lọc trao đổi sẽ có dạng R-OH. Trong quá trình trao đổi, pH và độ kiềm của nước đầu ra sẽ có sự thay đổi đáng kể. Thông thường pH và độ kiềm tổng sẽ được nâng lên. Hóa chất dùng để hoàn nguyên thường dùng là NaCl.
Sơ đồ mô hình & quy trình công nghệ xử lý
Quy trình này áp dụng cho nhu cầu dùng nước công suất 1m3/ngày.
Nước giếng được bơm vào thùng chứa đá vôi: nước tiếp xúc với đá vôi giải phóng khí CO2 tự do và nâng pH, độ kiềm.
Dùng bơm, bơm nước vào cột lọc cát áp lực. Vận tốc lọc được hiệu chỉnh từ 7 - 12 m/giờ. Để điều tiết và ổn định lưu lượng đầu vào, đồng thời tránh cho máy bơm khỏi bị tình trạng nóng máy do bị hạn chế lưu lượng nên cần đến một hệ thống hoàn lưu nước.
Sau khi qua lọc cát, nước được dẫn qua cột trao đổi ion khử nitrat với các vận tốc lọc đã được điều chỉnh (từ 15 - 30 m/h) và nước được dẫn ra ngoài vào thùng chứa nước sạch.
Khi hàm lượng nitrat vượt quá tiêu chuẩn cho phép, tiến hành thí nghiệm hoàn nguyên tái sinh nhựa bằng dung dịch muối ăn 10 %.
Hướng dẫn vận hành
Nước qua cột lọc cát ® qua cột khử nitrat theo vận tốc lựa chọn.
Sau một thời gian hoạt động, cột trao đổi sẽ mất tác dụng (căn cứ trên đồng hồ đo tổng lưu lượng nước được xử lý). Cần ngừng hệ thống để tiến hành hoàn nguyên: Rửa bể lọc áp lực (rửa ngược - và nên rửa không thường xuyên nếu như không phải là cột lọc khử sắt); Hoàn nguyên cột trao đổi ion. Rửa ngược loại bỏ huyền phù và xới lỏng lớp vật liệu trao đổi với vận tốc 6 lít/ phút; thời gian 5 phút.
Tái sinh ngược bằng dung dịch muối ăn 5 - 10% với vận tốc 0,6/ phút, thời gian 45 - 60 phút. Tráng rửa dung dịch tái sinh - quy cách rửa ngược với vận tốc 6 lít/ phút, thời gian 15 - 30 phút. Thể tích nước sạch để rửa khoảng bằng 10 lần thể tích nhựa.
Ghi chú: Về việc lựa chọn hóa chất tái sinh:
- Sử dụng muối ăn an toàn cho người sử dụng (nếu là người dân có trình độ kỹ thuật bình thường). Hiệu quả khử nitrat cao nhất.
- Sử dụng xút NaOH 5% - yêu cầu thao tác pha chế cẩn thận (bình chứa xút bằng thép không rỉ hoặc nhựa composit dày - đổ nước trước tới mức cần, kế đến đổ xút từ từ và khuấy trộn, dung dịch tỏa nhiệt rất nóng). Thích hợp với nguồn nước có độ mặn cao hơn 250mg/l. Tuy nhiên, dung lượng trao đổi không cao do nhựa phải trao đổi cả nitrat sulfat,Clo…. nên kém hiệu quả kinh tế. .
|
Thông số kỹ thuật hệ thống khử nitrat:
1. Thùng chứa đá vôi
- Dung tích 170 lít
- Đá vôi 50 - 70 kg
2. Cột lọc áp lực (cột lọc cát)
- Tốc độ lọc áp lực: 6 - 12 m/giờ
- Cột bằng nhựa PVC, đường kính 200 mm
- Chiều cao cột: 1,8 m
- Chiều dày lớp vật liệu lọc:
+ Lớp sỏi: 0,3 m
+ Lớp cát: 0,8 - 1,0 m (đường kính hạt: 1,2 - 2 mm)
- Phía dưới cột lọc lắp đặt ống thu nước qua cột lọc nitrat và hệ thống van rửa lọc.
3. Cột lọc nitrat (cột trao đổi ion)
- Tốc độ lọc của cột trao đổi ion: 7 - 30 m/giờ
- Cột bằng nhựa PVC, đường kính 114 mm
- Chiều cao cột: 1,7 m
- Chiều dày lớp nhựa trao đổi: 0,8 m
- Nhựa trao đổi: nhựa anion dạng R-Cl có tính baz mạnh, dung tính 8 lít.
- Đường kính hạt nhựa: 0,55 ± 0,05 mm. Ký hiệu M.600, xuất xứ: Anh
4. Thùng chứa dung dịch hoàn nguyên
- Thùng bằng nhựa
- Dung tích 60 lít
- Dùng bơm rửa công suất 300 lít/giờ
5. Bể chứa nước sạch
- Lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng trao đổi để xác định chu kỳ tái sinh.
|
- Phương pháp rửa màng R/O (30/09/2011)
- ứng dụng các kiểu "Nano" khác nhau trong lọc nước (30/09/2011)
- Tìm hiểu các hóa chất xử lý nước (09/09/2011)
- Asen - tính chất và phương pháp xử lý asen trong nước (09/09/2011)
- Các phương pháp nâng PH (09/09/2011)
- Xử lý mùi hôi trong nước uống (09/09/2011)
- Đảm bảo Quy trình sản xuất nước đóng chai (01/03/2011)
