Đề tài: Công nghệ xử lý nước nhiễm phèn GV: Cao Thị Thúy Nga
TP.HCM, tháng 7, năm 2010.
Trang
1
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH
VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG
eo0of
Đề tài:
GVHD: Cao Thị Thúy Nga.
Lớp: CDMT10.
Nhóm:
1. Nguyễn Thị Yến Nhi.
2. Hồ Tiểu Mi.
3. Vũ Thị Lan.
4. Lê Thành Yên .
5. Nguyễn Đình Việt Hưng.
XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Đề tài: Công nghệ xử lý nước nhiễm phèn GV: Cao Thị Thúy Nga
MỤC LỤC
CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU
I. Sự cần thiết: 1
II. Mục tiêu: 1
III. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu: 1
IV. Phương pháp nghiên cứu: 1
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ NƯỚC NHIỄM PHÈN
I. Tính chất: 2
1. Phèn sắt: 2
2. Phèn nhôm 2
II. Nguyên nhân nước nhiễm phèn. 3
III. Ảnh hưởng của nước chua phèn: 3

2.4 KDF 85 7
2.5 Vật liệu lọc FILOX-R đột phá trong công nghệ khử phèn: 7
3. Phương pháp oxy hoá sắt 8
4. Khử sắt bằng phương pháp làm thoáng: 8
4.1 Làm thoáng đơn giản bề mặt lọc 8
4.2 Làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiên 8
4.3 Làm thoáng cưỡng bức 9
5. Khử sắt bằng phương pháp vi sinh 9
IV. Một số giai đoạn về công nghệ khử sắt trong nước cấp 9
1. Giai đoạn đưa các hoá chất vào nước 9
2. Giai đoạn xử lý sơ bộ 9
3. Giai đoạn làm sạch 9
V. Một số thiết bị khử sắt thường được sử dụng 10
1. Làm thoáng đơn giản trên bề mặt bể lọc 10
2. Tháp làm thoáng tự nhiên 10
3. Tháp làm thoáng cưỡng bức 10
4. Bể lắng tiếp xúc 11
5. Bể lọc cặn sắt 11
VI. Công nghệ KATOX 11
VII. Một số phương pháp khác xử lý nước nhiễm sắt, phèn: 12
CHƯƠNG IV: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THÍCH HỢP
I. Qui mô công nghiệp: 13
II. Qui mô hộ gia đình: 15
TÀI LIỆU THAM KHẢO 17
Trang
3
Đề tài: Công nghệ xử lý nước nhiễm phèn GV: Cao Thị Thúy Nga
LỜI CẢM ƠN
Chúng em, lớp CDMT10 xin gởi lời cảm ơn chân thành đến cô Cao Thị Thúy
Nga, giáo viên hướng dẫn môn xử lý nước cấp, đã tận tình hướng dẫn để chúng em có

6
Đề tài: Công nghệ xử lý nước nhiễm phèn GV: Cao Thị Thúy Nga
Trang
7
Đề tài: Công nghệ xử lý nước nhiễm phèn GV: Cao Thị Thúy Nga
CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU
I. Sự cần thiết:
Hiện nay, khí hậu đang biến đổi thất thường, nắng nhiều, trái đất đang nóng lên từng
ngày, sự bóc hơi nước cũng tăng theo là nguyên nhân dẫn đến tình trạng thiếu nước nghiêm
trọng. Chính vì vậy việc tìm ra các công nghệ xử lý nước có hiệu quả là vấn đề cần thiết.
II. Mục tiêu:
Xử lý nước nhiễm phèn.
III. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu:
Nước nhiễm phèn ở đồng bằng sông Cửu Long.
IV. Phương pháp nghiên cứu:
Sử dụng phương pháp phân tích chỉ tiêu: xem xét hàm lượng sắt, nhôm, sunfat, độ pH,
độ màu, độ kiềm, điều kiện địa phương mà xây dựng công nghệ xử lý.
Trang
8
Đề tài: Công nghệ xử lý nước nhiễm phèn GV: Cao Thị Thúy Nga
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ NƯỚC NHIỄM PHÈN.
I. Tính chất:
Vào mùa mưa, nước mưa rửa trôi đất phèn, mang theo nhiều sắt, nhôm sunfat và axit
mùn hữu cơ, chứa nhiều ion H
+
và các muối thủy phân mang tính axit (AlCl
3
, Al
2
(SO

Hàm lượng nhôm (mg/l) - - 40 -20
Độ mặn (mg/l) - 180 -
1. Phèn sắt:
Là một muối kép của sắt (III) sunfat với muối sunfat của kim loại kiềm hay amoni, ví
dụ: kali sắt sunfat [K
2
SO
4
.Fe
2
(SO
4
)
3
.24H
2
O hay KFe(SO
4
)
2
.12H
2
O]. Ở dạng tinh khiết, Phèn
sắt là tinh thể không màu, nhưng thường có màu tím vì có vết mangan; tan trong nước. Phèn
sắt được điều chế bằng cách kết tinh hỗn hợp sắt (III) sunfat với muối sunfat của các kim
loại kiềm hoặc amoni. Phèn sắt thường được dùng làm thuốc thử trong các phòng thí
nghiệm.
2. Phèn nhôm: gồm hai loại:
- Phèn nhôm đơn: Al
2

; t
nc
= 92
o
C; đun nóng đến 200
o
C thì mất nước
kết tinh, thành phèn khan ở dạng bột trắng (thường gọi là phèn phi hoặc khô phèn) ít tan
trong nước.
Dung dịch phèn chua có tính axit, không độc. Tinh thể phèn tan trong nước tạo màng
hiđroxit lắng xuống kéo theo các chất bẩn lơ lửng trong nước, vì vậy, nó được dùng làm
trong nước; làm chất cầm màu trong nhuộm vải; chất kết dính trong ngành sản xuất giấy;
Trang
9
Đề tài: Công nghệ xử lý nước nhiễm phèn GV: Cao Thị Thúy Nga
làm thuốc thử trong các phòng thí nghiệm, dùng làm thuốc cầm máu bề mặt, lau rửa bộ
phận cơ thể ra nhiều mồ hôi, rửa niêm mạc miệng, họng; làm thuốc rắc kẽ chân. Y học cổ
truyền còn gọi phèn chua là bạch phèn. Bạch phèn có tính hàn, vào kinh tì, giải độc, sát
khuẩn, cầm máu, chữa viêm dạ dày, ruột; dùng thêm các vị thuốc khác chữa đau răng. Phèn
phi trộn với bột lưu huỳnh tán nhỏ và tá dược dùng bôi nách sau mỗi lần tắm để chữa chứng
hôi nách.
 Amoni nhôm sunfat hay phèn nhôm amoni [(NH
4
)
2
SO
4
.Al
2
(SO

3+
, Al
3+
ở
dạng hòa tan, hòa tan vào trong nước.
III. Ảnh hưởng của nước chua phèn:
Khi người dân sử dụng nước bị nhiễm phèn mà chưa qua xử lý thì nó gây ra hậu quả:
gây bệnh đau bao tử, các dụng cụ chứa nước đều bị ăn mòn, tắm rửa bị rộp da, loại nước có
màu vàng đục có chứa nhiều phèn sắt gây cảm giác mỹ quan không tốt, loại nước trong
xanh có chứa nhiều phèn nhôm, pH thấp, nếu dùng sẽ gây hư hại cho men răng, hệ tiêu hóa
vì nước quá chua.
Hàm lượng sắt lớn hơn 0.3 mg/l, mangan lớn hơn 0.1 mg/l làm hoen ố quần áo và các
dụng cụ chứa trong nhà, hàm lượng nhôm cao sẽ làm nước có màu và gây lắng đọng trong
các dụng cụ chứa, gây bệnh rối loạn thần kinh, gây loãng xương ở người già và ảnh hưởng
tới chứa năng lọc máu của thận; lượng sunfat cao gây vị khó chịu cho nước dùng. Nếu nước
chứa nhiều sunfat và magie sẽ gây tính nhuận trường.
CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC
NHIỄM PHÈN.
Trang
10
Hình 2.1: Nước nhiễm phèn
Đề tài: Công nghệ xử lý nước nhiễm phèn GV: Cao Thị Thúy Nga
Thành phần chủ yếu trong nước nhiễm phèn ion Fe
2+
và Fe
3+
, vì vậy muốn xử lý nước
nhiễm phèn thì cần phải xử lý, loại bỏ các ion Fe
2+
và Fe

3
- Sắt: có vết
- Các chi tiêu khác đạt tiêu chuẩn nước ăn uống sinh hoạt.
3. Đối với nước phèn loại III:
Kiềm hóa nước để nâng pH, khử nhôm và sắt. Tổng hợp hóa chất FeCl
3
, Na
2
CO
3
,
PAC,có tác dụng tạo môi trường cho ion Al
3+
chuyển về dạng hydroxit nhôm và các muối
nhôm ở dạng keo như: Al(OH)SO
4
, Al
2
(OH)
4
SO
4
. Hóa chất tổng hợp này còn tạo trong
nước nhân keo tụ mang điện tích dương, gây phản ứng đồng keo tụ với các ion sắt và nhôm
trong nước. Các ion sunfat là những ion đối, có tác dụng mở rộng vùng phản ứng, nâng hiệu
quả keo tụ. Sau xử lý, lượng ion SO
4
2-
trong nước giảm đi một phần do hấp phụ trên bề mặt
keo và lắng. Đặc biệt hóa chất này còn tạo ra bông cặn to, nặng và dễ lắng.

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 xử lý ổn
định nước bằng kiềm, làm mềm nước bằng vôi kết hợp với sôđa.
1.3 Khử sắt bằng Clo
Quá trình khử sắt bằng clo được thực hiện nhờ phản ứng sau:
2Fe(HCO
3
)
2
+ Cl
2
+ Ca(HCO
3
)
2
+ 6H
2
O → 2Fe(OH)
3
CaCl
2
+ 6H
+
+ 6HCO
3
-
Khử sắt ở dạng hợp chất hữu cơ, pH>=5. Khi trong nước có chứa các hợp chất
ammonia, clo tự do kết hợp tạo ra cloramin làm giảm tốc độ oxy hóa.
1.4 Khử sắt bằng Kali Permanganat (KMnO
4

O  Fe(OH)
3
+ ClO
2
-
+ 3H
+
Quá trình diễn ra khi pH>7
1.6 Khử sắt bằng O
3
:
Trang
12
Đề tài: Công nghệ xử lý nước nhiễm phèn GV: Cao Thị Thúy Nga
Phương trình phản ứng:
Fe
2+
+ O
3
+ 2H
2
O  Fe(OH)
3
+ O
2
+ H
+
Nhược điểm khi sử dụng O
3
là tạo thành lớp váng nổi trên bề mặt và khó tách váng nổi

được giữ lại trong thành phần của vật liệu
lọc
Các ion Ca
2+
và Mg
2+
cũng tham gia trong quá trình này. Phương pháp này vừa cho
hiệu quả khử sắt cao, vừa làm mềm nước.
2.4 KDF 85
Được nâng cấp trên nguyên tắc trao đổi ion, phương pháp này đặc biệt hiệu quả và
thích hợp cho gia đình. Linh hồn của phương pháp này nằm ở cấu tạo của vật liệu trao đổi
ion. Đây là một hợp chất giữa Đồng và Kẽm, được hoạt tính hóa, vừa có thể trao đổi ion với
Fe
2+
vừa khử được mùi tanh, khử khuẩn mà không cần bất cứ hóa chất gì.
2.5 Vật liệu lọc 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 Technologies 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
Phương pháp trao đổi ion được sử dụng khi kết hợp với quá trình khử cứng. Khi sử
dụng thiết bị trao đổi ion để khử sắt, nước ngầm không được tiếp xúc với không khí vì Fe
3+
sẽ làm giảm khả năng trao đổi của các ionic. Chỉ có hiệu quả khi khử nước ngầm có hàm
lượng sắt thấp.
3. Phương pháp oxy hoá sắt
Trang
14
Hình 3.3: Thiết bị lọc nước

Kết hợp các phản ứng trên ta có phản ứng chung của quá trình oxy hoá sắt như sau:
4Fe
2+
+ 8HCO
3
-
+ O
2
+ H
2
O → 4Fe(OH)
3
+ 8H
+
+ 8HCO
3
-
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.
4. Khử sắt bằng phương pháp làm thoáng:
4.1 Làm thoáng đơn giản bề mặt lọc
Nước cần khử sắt được làm thoáng bằng dàn 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 m
3
/m
2
.h. Lượng ôxy hoà tan trong nước sau khi làm thoáng ở nhiệt độ
25

/h.
Lượng không khí tiếp xúc lấy từ 4 đến 6 m
3
cho 1m
3
nước. Lượng ôxy hoà tan sau làm
thoáng bằng 70% hàm lượng ôxy hoà tan bão hoà.
Hàm lượng CO
2
sau làm thoáng giảm 75%.
Ưu điểm:
- Diện tích xây dựng nhỏ, công trình gọn nhẹ.
- Kiểm soát được lượng khí cấp.
- Tốc độ oxy hóa nhanh.
- Có khả năng công nghệ hóa.
5. Khử sắt bằng phương pháp vi sinh
Một số loại vi sinh có khả năng ôxy hoá sắt trong điều kiện mà quá trình ôxy hoá hoá
học xảy ra rất khó khăn. Chúng ta cấy các mầm khuẩn sắt trong lớp cát lọc của bể lọc, thông
qua hoạt động của các vi khuẩn sắt được loại ra khỏi nước. Thường sử dụng thiết bị bể lọc
chậm để khử sắt.
IV. Một số giai đoạn về công nghệ khử sắt trong nước cấp
1. Giai đoạn đưa các hoá chất vào nước
Giai đoạn này gồm có quá trình làm thoáng nước để làm giàu ôxy và khử khí cacbonic
cùng với việc pha trộn hoá chất vào nước như vôi, phèn, clo, ôzôn, kali permanganate…
2. Giai đoạn xử lý sơ bộ
Mục đích của giai đoạn này là nhằm tạo ra những điều kiện cho phản ứng ôxy hoá khử
diễn ra đ ược hoàn toàn, nhanh chóng. Các thiết bị cần thiết cho giai đoạn này là bể lắng
tiếp xúc, bể lọc sơ bộ, bể lọc tiếp xúc, bể lắng ngang hoặc lắng trong.
3. Giai đoạn làm sạch
Giai đoạn này cần đến các bể lọc khác nhau. Tuỳ theo hàm lượng và thành phần sắt

. Giàn mưa cho khả năng thu được lượng ôxy hoà tan bằng 55% lượng ôxy bão hoà
và có khả năng khử được 75-80% lượng CO
2
còn lại sau khi làm thoáng không xuống thấp
hơn 5-6 mg/l.
3. Tháp làm thoáng cưỡng bức
Cấu tạo của tháp làm thoáng cưỡng bức cũng gần giống như tháp làm thoáng tự nhiên,
ở đây chỉ khác là không khí được đưa vào tháp cưỡng bức bằng quạt gió. Không khí đi
ngược chiều với chiều rơi của các tia nước. Lưu lượng tưới thường lấy từ 30 đến 40
m
3
/m
2
.h. Lượng không khí cấp vào từ 4 đến 6m
3
cho 1m
3
nước cần làm thoáng.
4. Bể lắng tiếp xúc
Trang
17
Hình 3.4: Sơ đồ xử lý nước nhiễm phèn
Đề tài: Công nghệ xử lý nước nhiễm phèn GV: Cao Thị Thúy Nga
Bể lắng tiếp xúc có chức năng giữ nước lại sau quá trình làm thoáng trong một thời
gian đã để quá trình ôxy hoá và thuỷ phân dẫn diễn ra hoàn toàn, đồng thời tách một phần
cặn nặng trước khi chuyển sang bể lọc. Trong thực tế thường lấy thời gian lưu của nước từ
30 đến 45 phút. Bể lắng tiếp xúc có thể được thiết kế như bể lắng đứng và thường đặt ngay
dưới giàn làm thoáng.
Bể lọc tiếp xúc hay bể lọc sơ bộ được áp dụng khi hàm lượng sắt trong nước nguồn
cao hoặc cần khử đồng thời cả mangan. Bể lọc tiếp xúc có cấu tạo như các bể lọc thông

Đề tài: Công nghệ xử lý nước nhiễm phèn GV: Cao Thị Thúy Nga
Đối với nước nhiễm phèn, ta xử lý ô nhiễm bằng vôi sống. Lấy 10g vôi sống cho vào
140l nước, sau đó để nước lắng xuống, gạn lấy nước trong.
Nước nhiều sắt thường có màu vàng, mùi tanh. Cách đơn giản để làm sạch nước nhiễm
sắt là đổ nước vào thùng, khuấy lên nhiều lần rồi để lắng, chắt lấy nước trong.
Có thể dùng phèn chua để xử lý nước nhiễm phèn sắt. Phèn chua giã nhỏ (nửa thìa cho
25 lít nước) đổ vào thùng quấy nhiều lần để sắt và phèn kết tủa lắng dần xuống đáy.
Ngoài ra có thể xử lý bằng phương pháp sục khí, qua giàn mưa và bồn lắng, lọc để khử
sắt. Làm giàn mưa bằng ống nhựa, khoan 150 - 200 lỗ có đường kính từ 1,5mm đến 2 mm
tùy theo công suất máy bơm đang sử dụng. Dưới cùng của bể lọc là lớp sỏi dày khoảng 1
gang, trên lớp sỏi là lớp cát dày khoảng 2,5 - 3 gang. Phương pháp này có thể kết hợp xử lý
được một số chất khác với hàm lượng thấp như: Hydrogen sulfite H
2
S, Amoniac, Asen.
CHƯƠNG IV: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THÍCH HỢP
Trang
19
Đề tài: Công nghệ xử lý nước nhiễm phèn GV: Cao Thị Thúy Nga
I. Qui mô công nghiệp:
Đối với qui mô công nghiệp thì nên chọn phương pháp xử lý làm thoáng là hiệu quả
nhất.

Theo công nghệ này, nước ngầm từ giếng khoan được bơm vào bể phản ứng, pha hóa
chất rồi đưa lên tháp oxy hóa để loại bỏ khí CO
2
và nâng pH của nước về giá trị trung hòa.
Không khí được cấp vào tháp oxy hóa nhờ quạt thổi khí, chuyển hóa Fe
2+
thành Fe
3+

Bể lọc
nổi
Nước sạch
Hình 4.1: Sơ đồ công nghệ xử lý nước nhiễm phèn
Đề tài: Công nghệ xử lý nước nhiễm phèn GV: Cao Thị Thúy Nga
Ta lựa chọn công nghệ này vì những ưu điểm sau: các thiết bị lọc được chế tạo bằng
thép và lắp ráp lại thành cụm, khi cần di dời thì chỉ cần tháo các ống nối, thời gian xây dựng
lắp đặt nhanh. Mặt trong thiết bị được phủ epoxy chống ăn mòn, tăng thời gian sử dụng. Hệ
thống được điều khiển hoàn toàn tự động, chiếm mặt bằng chỉ khoảng 50% so với công
nghệ truyền thống là bể xây xi măng. Chu kỳ vận hành (lọc) lâu hơn công nghệ truyền thống
do ít bị tắc nghẽn. Hệ thống còn có thiết bị kiểm tra, giám sát áp lực hệ thống để xác định
chu kỳ lọc
Trang
21
Hình 4.2: Hệ thống xử lý nước cấp
nhiễm phèn sắt.
Hình 4.3: Hệ thống xử lý nước cấp nhiễm phèn sắt.
Đề tài: Công nghệ xử lý nước nhiễm phèn GV: Cao Thị Thúy Nga
II. Qui mô hộ gia đình:
Hoạt động:
Quy trình kỹ thuật của hệ thống bắt đầu các công đoạn như sau: Nước từ giếng ngầm
(hoặc giếng khơi) bơm lên bể, được bổ sung ôxy không khí đề ôxy hóa một phần sắt có mặt
trong nước. Nước sẽ được dẫn qua bộ phận để nước phun thành tia (hoặc tạo mưa rơi) vào
thùng nhằm loại bỏ khí CO
2
, nâng cao độ pH, đồng thời là quá trình lấy ôxy từ không khí để
ôxy hóa các nguyên tố kim loại có mặt trong nước (chủ yếu là sắt). Tại đây, trong quá trình
nước đi vào thùng chứa, các khí có mùi hôi sẽ thoát ra. Để quá trình ôxy hóa diễn ra hoàn
toàn, nhờ một thiết bị sục khí ôxy không khí để chuyển hóa toàn bộ sắt thành kết tủa, các
tạp chất sẽ bị kết tủa kéo theo và lắng tụ xuống đáy bình. Sau đó, nước tự động đi qua hệ

biệt là các bệnh liên quan đến đường ruột [công nghệ này đã được áp dụng tại các địa
phương như Lộc Thủy, Lộc Tiến, Lộc Vĩnh (huyện Phú Lộc) ].
Hiện nay, trên thế giới vẫn còn một số nước thiếu nước sinh hoạt nghiêm trọng. Ví vậy
việc tìm ra công nghệ xử lý nước hiệu quả là một vấn đề bức thiết và cần được sự quan tâm
của tất cả các nước trên thế giới.
Trang
23
Đề tài: Công nghệ xử lý nước nhiễm phèn GV: Cao Thị Thúy Nga
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Giáo trình xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, Ts. Trịnh Xuân Lai, NXB
Xây dựng, Hà Nội 2008.
2. www.apollo.net.vn hoặc
3. tuvanmoitruong.com
4. locnuoctoana.com.vn
5. www.techmartvietnam.com.vn
Trang
24