Tổng quan về ô nhiễm Sắt và Mangan trong nguồn nước, công nghệ xử lý phục vụ cấp nước
Nhóm 3 – K52 Công nghệ môi trường
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NÔI
TRƯỜNG ĐẠI HOC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG
BÀI TIỂU LUẬN
Đề tài:
Tổng quan về ô nhiễm Sắt và Mangan
trong nguồn nước, công nghệ xử lý
phục vụ cấp nước
Giảng viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Mạnh Khải
Nhóm sinh viên thực hiện : Nhóm 3 – K52 CNMT
1. Lý Quỳnh Anh – Nhóm trưởng
2. Vũ Thị Hạnh
3. Hoàng Thị Hồng
4. Phạm Thị Nguyệt Nga
5. Hoàng Minh Trang
Hà Nội T1/2011
1
ĐH QGHN – Trường ĐH KHTN – Khoa Môi Trường
Tổng quan về ô nhiễm Sắt và Mangan trong nguồn nước, công nghệ xử lý phục vụ cấp nước
Nhóm 3 – K52 Công nghệ môi trường
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU…………………………………………………………………………...4
1. Tổng quan……………………..……………………………………………5
1.1. Trạng thái tồn tại của sắt và mangan trong các nguồn nước tự nhiên ……....5
1.2. Tác hại của sắt và mangan tới sức khỏe con người và vấn đề loại bỏ sắt và
mangan trong phục vụ cấp nước…………….………………………………7
2. Đặc trưng nguồn nước nhiễm sắt, mangan và tiêu chí lựa chọn phương
pháp xử lý……….……….………………………………….……………..….7
2.1. Đặc trưng nguồn nước nhiễm sắt, mangan…………………………………..7

3.3.3. Hạt Birm khử sắt………………………………………………………….22
3.3.4. Vật liệu đa năng ODM – 2F……………………………………………...23
3.3.5. Cát thạch anh và sỏi đỡ…………………………………………………...24
3.3.6. Than hoạt tính…………………………………………………………….25
2
ĐH QGHN – Trường ĐH KHTN – Khoa Môi Trường
Tổng quan về ô nhiễm Sắt và Mangan trong nguồn nước, công nghệ xử lý phục vụ cấp nước
Nhóm 3 – K52 Công nghệ môi trường
4. Một số mô hình xử lý tiêu biểu……………..…………………………….26
4.1. Xử lý nước ngầm có hàm lượng sắt thấp (hàm lượng sắt <10 Mg/L)………..26
4.2. Xử lý nước ngầm có hàm lượng sắt cao (hàm lượng sắt > 10 mg/l)…………28
5. Kết luận…………………………...……………………………………….31
6. Đánh giá nhóm…………………………………………………………….32
MỞ ĐẦU
3
ĐH QGHN – Trường ĐH KHTN – Khoa Môi Trường
Tổng quan về ô nhiễm Sắt và Mangan trong nguồn nước, công nghệ xử lý phục vụ cấp nước
Nhóm 3 – K52 Công nghệ môi trường
Khi xã hội ngày càng phát triển, cũng đồng nghĩa với việc chất lượng cuộc
sống của con người ngày càng được cải thiện và nâng cao hơn. Kéo theo đó, những
nhu cầu tất yếu phục vụ cuộc sống thường ngày cũng được xã hội cũng như dư
luận chú trọng và quan tâm hơn trước. Một trong những nhu cầu không thể thiếu
phục vụ cuộc sống của con người là nước sạch cấp cho ăn uống và sinh hoạt. Vai
trò của nước sạch là rất quan trọng đối với sự tồn tại của con người cũng như các
loài sinh vật, con người có thể nhịn đói cả tuần mà không sao nhưng không thể
thiếu nước uống quá 3 ngày.
Trong xử lý phục vụ cấp nước, có 2 nguồn cung cấp nước nguồn là nước
mặt và nước ngầm. Mỗi loại nước có tính chất và thành phần rất khác nhau nên các
công đoạn xử lý vì thế mà cũng rất đặc thù. Nếu như nước mặt có ưu điểm là dễ
khai thác hơn so với nước ngầm, thì nó lại có hạn chế rất lớn là dễ bị nhiễm bẩn

3
có thế bị hòa tan theo phương
trình phản ứng sau:
FeCO
3
+ CO
2
+ H
2
O → Fe
2+
+ HCO
3
-
(1)
- Phản ứng này không xảy ra ngay cả khi hàm lượng CO
2
và FeCO
3
cao nếu
có mặt oxi hòa tan. Tuy nhiên trong điều kiện kỵ khí , Fe
3+
bị khử thành Fe
2+
một cách dễ dàng
- Mangan tồn tại trong đất chủ yếu dưới dạng MnO
2
, rất ít tan trong nước có
chứa CO
2

sử dụng Fe(III) và Mn(IV) làm chất nhận điện tử do quá trình trao đổi chất
dưới điều kiện kỵ khí dẫn đến sự hình thành các dạng khử Fe(II) và Mn(II).
Như vậy, vi sinh vật không chỉ tạo ra môi trường kỵ khí cần thiết cho quá
trình khử mà còn có khả năng khử trực tiếp Fe và Mn.
- Quá trình oxy hóa pyrit sắt (FeS
2
) không tan cũng là nguyên nhân tạo ra môi
trường kỵ khí và sự hình thành sulfat sắt hòa tan:
2FeS
2
+ 7O
2
+ 2H
2
O → 2 Fe
2+
+ 4SO
4
2-
+ 4H
+Nước tại các điểm khai thác nước ngầm khác nhau, có màu vàng nâu, vàng và đục
hoặc có khi trắng đục như sữa
1.2. Tác hại của sắt và mangan tới sức khỏe con người và vấn đề loại bỏ
sắt và mangan trong phục vụ cấp nước
6
ĐH QGHN – Trường ĐH KHTN – Khoa Môi Trường
Tổng quan về ô nhiễm Sắt và Mangan trong nguồn nước, công nghệ xử lý phục vụ cấp nước

của một số chất như cacbonat, CO
2
, O
2
, các chất hữu cơ tan trong nước,
chúng sẽ oxy hóa hay khử sắt và làm cho sắt có thể tồn tại ở dạng tan hay
kết tủa.
- Trong nước mặt, do ion sắt hai dễ bị oxy hóa, nên sắt thường tồn tại ở dạng
Fe
3+
, thường là Fe(OH)
3
dưới dạng keo hữu cơ, cặn huyền phù…, và có thể
dế dàng được loại bỏ cùng với độ đục.
- Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại dưới dạng Fe
2+
trong các muối hòa tan:
Fe(HCO
3
)
2
, FeSO
4
. Đôi khi tồn tại cả dưới dạng keo của axit humic, funvic
hoặc keo silic. Hàm lượng sắt có trong các nguồn nước ngầm thường cao và
phân bố không đồng đều, phụ thuộc vào các lớp trầm tích dưới đất sâu nơi
7
ĐH QGHN – Trường ĐH KHTN – Khoa Môi Trường
Tổng quan về ô nhiễm Sắt và Mangan trong nguồn nước, công nghệ xử lý phục vụ cấp nước
Nhóm 3 – K52 Công nghệ môi trường

hoá ion sắt II thành ion hoá trị III hoặc cho vào nước các chất keo tụ FeCl
3
,
Al(SO
4
)
3
và tiến hành kiềm hoá để có giá trị pH thích hợp cho quá trình
đông keo tụ các loại keo sắt và phèn xảy ra triệt để trong các bể lắng, bể lọc
tiếp xúc và bể lọc trong.
- Mặc dù sắt không gây độc hại cho cơ thế, tuy nhiên nước có hàm lượng sắt
cao hơn 0,5mg/l thường có mùi tanh khó chịu, chứa nhiều cặn bẩn màu vàng
(kết tủa hydroxyt sắt 3), nước thường đục, gây ảnh hưởng xấu đến chất
lượng nước ăn uống, sinh hoạt, sản xuất: làm ố vàng quần áo khi giặt, làm
hỏng sản phẩm của các ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp…các cặn sắt kết
tủa có thể làm tắc hoặc làm giảm khả năng vận chuyển của các ống dẫn
8
ĐH QGHN – Trường ĐH KHTN – Khoa Môi Trường
Tổng quan về ô nhiễm Sắt và Mangan trong nguồn nước, công nghệ xử lý phục vụ cấp nước
Nhóm 3 – K52 Công nghệ môi trường
nước. Tiêu chuẩn nước uống và nước sạch đều quy định hàm lượng sắt nhỏ
hơn 0,5 mg/l.
2.1.2. Mangan
- Mangan thường tồn tại trong nước cùng với sắt nhưng ở với hàm lượng ít
hơn. Nước có chứa mangan thường tạo ra lớp cặn màu đen đóng bám vào
thành và đáy bồn chứa.
- Trong nước, mangan tồn tại dưới dạng các muối tan của clorua, sunfat,
nitrat.
- Hàm lượng mangan trong nước tự nhiên trung bình là 0,58mg/l, hàm lượng
này còn phụ thuộc vào nguồn nước và địa chất các khu vực nước chảy qua.

nước là làm giàu oxi, tạo điều kiện để oxi hóa Fe(II) thành Fe(III) rồi phân hủy tạo
thành hợp chất ít tan sắt hidroxit Fe(OH)
3
và Mn(II) thành Mn(IV) kết tủa.
- Quá trình oxi hóa diễn ra như sau:
- Trong quá trình làm thoáng nước , oxi được đưa vào sẽ oxi hóa 1 số hợp
chất hữu cơ, đẩy CO
2
ra, làm cho pH của nước tăng đẩy nhanh quá trình oxy hoá
và thuỷ phân sắt và mangan trong dây chuyền công nghệ khử sắt và mangan.
- Oxi hóa Fe(II) và Mn(II) theo phương trình sau:
+ Đối với Fe:
Trong nước có oxy hoà tan, sắt (II) hyđroxyt sẽ bị oxy hoá thành sắt (III) hyđroxyt
theo phản ứng:
4Fe
2+
+ 8OH
-
+ O
2
+2H
2
O = 4Fe(OH)
3
↓ + 8H
+
Sắt (III) hyđroxyt trong nước kết tủa thành bông cặn màu vàng và có thể tách ra
khỏi nước một cách dễ dàng nhờ quá trình lắng lọc.
Đặc biệt, trong nước ngầm, với sự có mặt của anion HCO
3

Nhóm 3 – K52 Công nghệ môi trường
2Mn(HCO
3
)
2
+ O
2
+ 6H
2
O = 2Mn(OH)
4
↓ + 4H
+
+ 4HCO
3
-
(pH tối ưu cho quá trình này là =8.5-9.5)
3.1.2. Sử dụng giàn mưa hay quạt gió
- Có nhiều biện pháp làm thoáng, nhưng biện pháp thông dụng nhất là cho
nước chảy qua các tấm đục lỗ thành tia như mưa (giàn mưa). Khi nước bị xé
nhò thành tia như vậy thì nó tiếp xúc với không khí nhiều hơn và dễ dàng
loại bỏ các khí không cần thiết và hòa tan oxy.
3.1.3. 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 m
3
/m
2
.h. Lượng ôxy hoà tan