Xử lý sắt trong nước uống, nước giếng khoan, nước ngầm thì chắc hẳn ai trong chúng ta cũng đều nghe qua một lần. Nhưng ở quy mô công nghiệp thì việc xử lý Sắt trong nước thải có được ứng dụng? Nếu có, thì phương pháp khử sắt sẽ diễn ra như thế nào? Bài viết này hãy cùng Biogency tìm hiểu xem quy trình khử sắt trong nước thải ở quy mô công nghiệp sẽ diễn ra như thế nào nhé!
Sắt trong đời sống và nước thải công nghiệp
Hệ thống loại bỏ sắt đã trở thành yếu tố thiết yếu trong mọi hệ thống xử lý nước vì Sắt là nguyên tố phong phú thứ tư được tìm thấy trong vỏ Trái đất. Sắt có mặt trong nước là một vấn đề phổ biến ở các nước lớn hiện nay. Sự phổ biến của sắt trong lòng đất là lý do tại sao nó thường được tìm thấy trong nước đến vậy. Sắt và các chất gây ô nhiễm khác có thể được phát hiện bằng các dụng cụ đo thông thường.
Fe xuất hiện trong nước ở dạng hòa tan sắt đen (sắt hóa trị hai ở dạng hòa tan Fe2 + hoặc Fe (OH) +) hoặc ở dạng phức tạp như sắt rắn (sắt hóa trị ba: Fe3 + hoặc kết tủa dưới dạng Fe (OH) 3). Sắt cũng có nguồn gốc từ nước thải công nghiệp như ngành khai thác mỏ, công nghiệp sắt thép, mạ kim loại, .v.v.
Trong nước ngầm hoặc nước giếng ống khoan, sắt luôn là vấn đề đang rất được quan tâm hiện nay. Sự hiện diện của các nguyên tố này trong nước không gây nguy hiểm cho sức khỏe con người nhưng nó có thể gây ra vị, mùi và màu sắc khó chịu, Đối với các ứng dụng gia đình việc sử dụng bộ lọc để loại bỏ sắt thì dễ dàng, trong khi đối với mục đích thương mại và công nghiệp thì cần có nhà máy loại bỏ (khử sắt) lớn để có thể đáp ứng.
Nhìn chung, sắt thường không gây nguy hiểm trực tiếp đến con người hoặc môi trường ngay lập tức, nhưng nó gây khó chịu về mặt thẩm mỹ và cảm quan tự nhiên. Do sắt tạo màu gỉ cho nước, có thể làm ố vải lanh, thiết bị vệ sinh hoặc thậm chí các sản phẩm công nghiệp thực phẩm. Sắt cũng tạo ra vị lợ cho nước, gây khó chịu cho người dùng. Nó cũng một trong những nguyên nhân gây ăn mòn cống rãnh, đường thoát nước do sự phát triển của vi sinh vật, vi khuẩn ferro.
Khử sắt trong hệ thống xử lý nước thải như thế nào?
Sắt là tác nhân chính gây racác vấn đề đổi màu trong hệ thống phân phối nước uống. Việc loại bỏ sắt từ nước ngầm là một bước xử lý phổ biến trong quá trình sản xuất nước uống. Ngay cả khi nước trong đạt tiêu chuẩn nước uống, chất lượng nước trong hệ thống phân phối có thể xấu đi do sự lắng đọng của các hạt sắt (hydroxit) hoặc quá trình keo tụ sau xử lý sắt hòa tan. Do đó để xử lý sắt, điều quan trọng là phải loại bỏ sắt hòa tan và dạng hạt ở cần xây dựng mức độ lớn. Bài viết này sẽ mô tả nghiên cứu hướng tới các quá trình loại bỏ sắt hiện tại và cải thiện việc loại bỏ sắt hòa tan và sắt dạng hạt trong nước thải công nghiệp hiện nay. Nghiên cứu này đã được thực hiện 10 tại nhà máy xử lý nước ngầm tại Hardenbrook, Hà Lan, bao gồm sục khí, lọc cát nhanh và sục khí tháp. Nghiên cứu này bao gồm hai phần:
- Loại bỏ các hạt Fe bằng định lượng qua quá trình lọc cát nhanh chóng.
- Oxi hóa, lọc sắt với bộ lọc và phương pháp rửa ngược, tác động đáng kể đến nồng độ của các hạt Fe xuyên qua bộ lọc.
Với các phạm vi kích thước khác nhau của các hạt rắn cho thấy khả năng lọc của các phẩm có kích thước trung bình (2–7 µm), các hạt sẽ bị ảnh hưởng bởi việc bật/tắt bộ lọc trong hệ thống.
Các nguyên tố như Sắt, Lưu huỳnh và mangan có trong nước gây ra một lớp cặn dày, dẫn đến tắc nghẽn máy bơm và vòi, bộ lọc trong hệ thống xử lý. Việc lắng cặn sắt ở mức cao có thể gây tốn kém rất nhiều cho nhà máy xử lý nước thải của bạn. Hệ thống xử lý khử sắt sẽ làm giảm mức độ lắng cặn của chất gây ô nhiễm bằng cách gia tăng quá trình oxy hóa và chuyển hóa thành dạng hạt rỉ sét. Các hạt rỉ sét có thể được lọc ra bằng Quy trình siêu lọc hoặc Lọc nano. Với nồng độ sắt > 28 ppm là mức độ cần thiết để xử lý Fe trong hệ thống xử lý nước thải.
Các nguyên tắc cần biết để thể khử sắt hiệu quả trong hệ thống
Quá trình mà sắt được loại bỏ khỏi nước được gọi là Lọc oxy hóa bao gồm quá trình oxy hóa sắt (Fe) thành dạng hòa tan của chúng và sau đó loại bỏ bằng phương pháp lọc. Chất oxy hóa sẽ oxy hóa sắt (tạo thành hạt), đồng thời tiêu diệt vi khuẩn sắt và bất kỳ vi khuẩn gây bệnh nào khác có thể tồn tại sau đó bộ lọc loại bỏ các hạt sắt ra khỏi nước thải.
Xác định các yếu tố cần thiết trước khi lắp đặt hệ thống khử sắt
Để có một hệ thống loại bỏ sắt hiệu quả cho dù nó được ứng dụng trong khu dân cư thương mại hay công nghiệp. Các tiêu chí như tổng lượng nước thải cần xử lý, thời gian hoạt động, áp lực của nước, hàm lượng chất rắn lơ lửng, độ đục, độ pH và quan trọng nhất là hàm lượng Sắt có trong nước thải cần được xem xét trước khi lắp đặt hệ thống khử sắt.
Mô tả tổng quan về công nghệ và quy trình
Hàm lượng sắt hòa tan cần được chuyển đổi thành dạng lơ lửng để tiến hành lọc. Do đó, để loại bỏ sắt hiệu quả bao gồm hai quá trình gồm quá trình sục khí và quá trình lọc.
Quy trình sục khí
Nước thải nhiễm sắt cần xử lý được bơm vào bể sục khí, chia thành các ngăn có kích thước bằng nhau, Nước thô được phép phun vào ngăn thứ nhất thông qua các ống phun nước, được đục lỗ với thiết kế chuyên biệt. Từ khoang đầu tiên, nước đi đến hai khoang khác thông qua nhiều lỗ thông hơi được thiết kế ở độ cao phù hợp, tạo ra chuyển động đối lưu trong nước.
Vào thời điểm nước đến ngăn thứ ba, tại đây ngăn sẽ tự nhiên thiết lập sự tiếp xúc tối đa với không khí và do đó hàm lượng sắt hòa tan bị oxy hóa chuyển hoá thành sắt lơ lửng. Trong trường hợp độ pH của nước cấp có tính axit, cần đo liều lượng chất oxy hóa thích hợp để tạo điều kiện và xúc tiến quá trình sục khí tại ngăn này.
Nếu việc xây dựng bể sục khí bề mặt không khả thi do hạn chế về không gian thì có thể xây dựng bể sục khí dưới mặt đất, tương tự như bể phốt. Trong bể sục khí dưới mặt đất, quá trình sục khí được thực hiện thông qua các phương tiện cơ học bằng cách sử dụng quạt gió và bộ khuếch tán. Một máy bơm loại bỏ bùn cũng có thể được sử dụng để loại bỏ bùn cặn hình thành dưới đáy. Tổng thể tích, kích thước và thiết kế của bể sục khí là những thông số quan trọng quyết định hiệu quả sục khí và xử lý sắt cho cả hệ thống.
Quá trình sục khí ngoài hệ thống
Nước thải được bơm vào bể sục khí một buồng (bể phốt hoặc bể HDPE) thông qua các vòi phun nước được thiết kế đặc biệt. Phần nước này được để ứ đọng trong bể sục khí trong thời gian từ 4 đến 8 giờ, quá trình sục khí hiệu quả hay không sẽ tùy thuộc vào hàm lượng sắt trong nước thải thô lúc đó. Trong trường hợp độ pH của nước cấp có tính axit thì cần cho liều lượng chất oxy hóa thích hợp để tạo điều kiện xúc tác cho quá trình sục khí.
Quá trình lọc
Nước thải với các hạt sắt lơ lửng này được đưa qua thiết bị khử sắt chứa Ferrous với công nghệ lọc sâu. Công nghệ lọc bao gồm năm lớp phương tiện lọc độc đáo giúp oxy hóa hàm lượng sắt hòa tan còn sót lại và lọc hiệu quả sắt lơ lửng, cải thiện độ đục, chất rắn lơ lửng, màu, mùi vị và mùi hôi trong suốt chiều sâu của quá trình xử lý và phân phối tải lượng đều. Quá trình có bổ bổ sung chất tẩy rửa sắt thiết kế dựa trên công thức tốc độ dòng chảy chính xác phù hợp với hệ thống
Quy trình loại bỏ hạt sắt lơ lửng khỏi dòng thải
Quá trình lọc nước – Quá trình rửa ngược: Sau quá trình lọc, các hạt sắt lơ lửng tích tụ sẽ phải được loại bỏ khỏi bộ phận tự do bằng cách đưa nước đi qua vật liệu thiết kế khoa học. Theo chiều ngược lại, nước với áp suất đủ sẽ khuấy động bộ lọc và đưa tất cả các hạt sắt lơ lửng ra ngoài qua đường thoát nước.
Quy trình rửa
Khi quá trình rửa ngược hoàn tất, môi trường khuấy được để lắng xuống bằng cách nhẹ nhàng cho nước đi qua vật liệu lọc.
Các dạng hệ thống khử sắt
Hệ thống khử sắt bằng hóa chất
Thông thường, sắt được loại bỏ khỏi nước ngầm bằng cách tạo ra một môi trường oxy hóa mạnh. Điều này thường đạt được bằng cách sục khí; bổ sung các chất oxy hóa như clo hoặc nâng cao độ pH của nước bằng cách sử dụng các vật liệu có tính kiềm như đá vôi. Hệ thống này đã và đang được áp dụng phổ biến để xử lý nước ngầm, nước cấp hiện nay.
Hệ thống khử sắt sinh học
Sử dụng bộ lọc loại bỏ sắt sinh học là một giải pháp thay thế cho phương pháp hóa học truyền thống. Các nhà vi sinh vật học đã nghiên cứu trong nhiều năm về một số vi khuẩn có khả năng oxy hóa và cố định sắt. Các vi khuẩn xuất hiện phổ biến trong môi trường tự nhiên và cụ thể thường là trong giếng khoan, các vi sinh vật này đi theo nguồn nước ngầm để bắt đầu quá trình xử lý tại các bộ lọc nước. Muốn quần thể vi sinh hoạt động để oxy hóa sắt thì đòi hỏi có hệ thống sục khí để kích thích sự phát triển trên bề mặt của lớp lọc. Trong vùng hoạt động của vi sinh, quá trình loại bỏ sắt sẽ diễn ra.
Khử sắt bằng hoá chất sẽ hiểu quả hơn nếu được “tăng cường sinh học”?
Có một số cuộc tranh luận về việc phân loại các hệ thống khử sắt là “hóa học” hoặc công nghệ liên quan đến việc bổ sung các chất oxy hóa hóa học như clo được thiết kế chuyên biệt để thúc đẩy quá trình hóa học, làm ức chế hoạt động của vi khuẩn. Tuy nhiên, phần lớn các thiết kế bộ lọc gắn với máy bơm chỉ dựa vào sục khí để thúc đẩy quá trình oxy hóa hóa học và tạo kết tủa.
Có nhiều bằng chứng cho thấy rằng vi khuẩn sắt có mặt ở khắp nơi và các quần thể này tồn tại trong nhiều môi trường, nhiều nhất nguồn nước ngầm. Do đó, có thể là các bộ lọc loại bỏ sắt bằng hóa chất trên thực tế đã được tăng cường về mặt sinh học trong quá trình lý. Có thể nói rằng, quy trình quá trình oxy hóa sắt qua bộ lọc (bằng phương pháp hoá học) có sự hỗ trợ không nhỏ của quá trình sinh học trong đó.
____________________________
Tuy việc ứng dụng hệ thống xử lý nước thải chứa Sắt chưa được ứng dụng phổ biến trong công nghiệp mà chỉ dừng lại ở quy mô vừa và nhỏ, nhưng tiềm năng mà công nghệ này đem đến thì không thể phủ nhận. Mong rằng bài viết này sẽ giúp bạn có cái nhìn mới mẻ hơn về kỹ thuật và phương pháp khử sắt trong nước thải công nghiệp. Để được tư vấn thêm về cách xử lý nước thải theo công nghệ sinh học, xin hãy liên hệ ngay với Biogency theo Hotline: 0909 538 514
