Các phương pháp khử sắt trong xử lí nước

Các phương pháp khử sắt trong nước ngầm

Nước ngầm tồn tại trong các lỗ hổng “túi nước” và các khe nứt của đất đá (gọi là “mạch nước ngầm”, được tạo thành trong giai đoạn trầm tích đất đá hoặc do sự thẩm thấu, thấm của nguồn nước bề mặt, nước mưa…Nước ngầm có thể cách mặt đất vài mét, đến vài chục mét, được khai thác bằng các giếng khoan to nhỏ tùy quy mô sử dụng. Nguồn nước ngầm ít chịu ảnh hưởng bởi các tác động của con người. Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước bề mặt sông suối... Trong nước ngầm hầu như không có các hạt keo hay các hạt lơ lửng, và vi sinh gây bệnh. Tuy nhiên, nước ngầm lại có nhược điểm là hàm lương sắt (I-on Fe 2+) khá cao nếu không khử bỏ thì khó sử dụng.
1/-Nguyên lí khử sắt ( oxy hoá sắt Fe 2+ ( Fe 3+ )
Nguyên lý của phương pháp này là oxy hoá sắt (II) thành sắt(III) và tách chúng ra khỏi nước dưới dạng hyđroxyt sắt (III). Trong nước ngầm,sắt (II) bicacbonat là một muối không bền, nó dễ dàng thuỷ phân thành sắt (II)hyđroxyt theo phản ứng:
Fe(HCO)3)2 + 2H2O → Fe(OH)2+ 2H2CO3
Nếu trong nước có oxy hoà tan, sắt (II) hyđroxyt sẽ bị oxy hoá thành sắt (III) hyđroxyt theo phản ứng:
4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 →4Fe(OH)3 ↓
Sắt (III) hyđroxyt kết tủa thành bông cặn màu vàng , có thể tách ra khỏi nước một cách dễ dàng nhờ quá trình lắng lọc.
Kết hợp các phản ứng trên ta có phản ứng chung của quá trình oxy hoá sắt như sau:
4Fe2+ + 8HCO3 + O2 + H2O →4Fe(OH)3 + 8H+ + 8HCO3-
Nước ngầm thường không chứa ôxy hoà tan hoặc có hàm lượng ôxy hoà tan rất thấp. Để tăng nồng độ ôxy hoà tan trong nước ngầm, biện pháp đơn giản nhất là làm thoáng. Hiệu quả của bước làm thoáng được xác định theo nhu cầu ôxy cho quá trình khử sắt.
2/- Phương pháp khử sắt bằng ôxy tự nhiên trong không khí
a/ Làm thoáng đơn giản bề mặt lọc
Nước cần khử sắt được làm thoáng bằng giàn phun mưa ngay trên bề mặt lọc. Chiều cao giàn phun thường lấy cao khoảng 0,7m, lỗ phun có đường kính từ 5-7mm, lưu lượng tưới vào khoảng 10 m3/m2.h. Lượng ôxy hoà tan trong nước sau khi làm thoáng ở nhiệt độ 250C lấy bằng 40% lượng ôxy hoà tan bão hoà (ở 250C lượng ôxy bão hoà bằng 8,1 mg/l).
b/Làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiên 
Nước cần làm thoáng được tưới lên giàn làm thoáng một bậc hay nhiều bậc với các sàn rải xỉ hoặc tre gỗ. Lưu lượng tưới và chiều cao thấp cũng lấy như trường hợp trên. Lượng ôxy hoà tan sau làm thoáng bằng 55% lượng ôxy hoà tan bão hoà. Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm 50%.

c/Làm thoáng cưỡng bức
Các nhà máy nước thường dùng tháp làm thoáng cưỡng bức với lưu lượng tưới từ 30 đến 40 m3/h. Lượng không khí tiếp xúc lấy từ 4 đến 6 m3 cho 1m3nước. Lượng ôxy hoà tan sau làm thoáng bằng 70% hàm lượng ôxy hoà tan bão hoà. Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm 75%.
3/- Khử sắt bằng hoá chất
Khi trong nước nguồn có hàm lượng tạp chất hữu cơ cao, các chất hữu cơ sẽ tạo ra dạng keo bảo vệ các ion sắt, như vậy muốn khử sắt phải phá vỡ được màng hữu cơ bảo vệ bằng tác dụng của các chất ôxy hoá mạnh. Đối với nước ngầm, khi làm lượng sắt quá cao đồng thời tồn tại cả H2S thì lượng ôxy thu được nhờ làm thoáng không đủ để ôxy hoá hết H2S và sắt, trong trường hợp này cần phải dùng đến hoá chất để khử sắt.
a/ Biện pháp khử sắt bằng vôi
Khi cho vôi vào nước, độ pH của nước tăng lên. Ở điều kiện giàu ion OH-, các ion Fe2+ thuỷ phân nhanh chóng thành Fe(OH)2 và lắng xuống một phần, thế ôxy hoá khử tiêu chuẩn của hệ Fe(OH)2/Fe(OH)3 giảm xuống, do đó sắt(II) dễ dàng chuyển hoá thành sắt (III). Sắt (III) hyđroxyt kết tụ thành bông cặn, lắng trong bể lắng và có thể dễ dàng tách ra khỏi nước.
Phương pháp này có thể áp dụng cho các nhà máy nước với cả nước bề mặt và nước ngầm. Nhược điểm của phương pháp này là phải dùng đến các thiết bị pha chế cồng kềnh, quản lý phức tạp, cho nên thường kết hợp khử sắt với quá trình xử lý khác như