Các phương pháp khử mangan trong nước ngầm

• Phải khử Mangan (Mn) nước cấp cho nhu cầu sinh hoạt và ăn uống khi hàm lượng Mn trong nước nguồn lớn hơn 0,2 mg/l.
• Việc chọn các phương pháp khử Mn cũng như các các thông số tính toán và liều lượng các hoá chất phải được tiến hành trên cơ sở kết qủa nghiên cứu thực nghiệm tìm dây chuyền công nghệ, thực hiện trực tiếp tại nguồn nước.
• Khử Mn trong nước mặt được tiến hành đồng thời với quá trình làm trong và khử mầu.
• Khử Mn trong nước ngầm: Trường hợp nguồn nước chứa cả Mn và Fe, thì phải so sánh hiệu quả kinh tế giữa phương án khử sắt và Mn đồng thời với phương án khử Fe xong mới khử Mn.
• Nếu việc khử Fe bắt buộc phải dùng hoá chất (Sắt nằm ở dạng keo hoặc có hàm lượng lớn) thì việc khử Fe và Mn sẽ tiến hành đồng thời.
• Ghi chú:  Quá trình ôxy hoá Mn (II) thành Mn(III) và Mn(IV) bằng Ôxy của không khí hoà tan trong nước xảy ra rất chậm. Khi pH < 8, nếu không dùng hoá chất thì việc oxy hoá Mn²⁺ trong thực tế không xảy ra hoặc xẩy ra rất chậm. Khi pH > 8,0, quá trình ôxy hoá Mn(II) thành Mn(IV) bằng Ôxy không khí xảy ra nhanh hơn .
• Dây chuyền khử Mn là dùng phối hợp giữa bể lọc cùng các biện pháp dùng hoá chất để ôxy hoá Mn.

• 

Có thể dùng một trong các biện pháp (dây chuyền) sau để khử Mn trong hệ thống lọc nước công nghiệp:

• Làm thoáng rồi lọc qua Piroluzit, cát đen. (Cách 1)
• Lọc nước bằng cát thạch anh sau khi đã dùng hoá chất như Clo, Clodiôxyt, Ôzôn hoặc KM_nO₄ để oxy hoá Mn. (Cách 2)
• Dùng Vôi, Xút hoặc Sôđa, kết hợp dùng phèn rồi lắng lọc. (Cách 3)
• Lọc qua bể Cationit. (Cách 4)

Dây chuyền (Cách 1)

chỉ thực hiện được khi pH của nước sau quá trình làm thoáng đạt được giá trị ³ 8,5. Khi pH < 7, mặc dù có chất xúc tác, quá trình ôxy hoá Mn(II) bằng Ôxy không khí cũng không xảy ra. Trong trường hợp này phải kiềm hoá để nâng pH của nước.

Dây chuyền (Cách 2) cần lưu ý:

Thời gian để chuyển hoá Mn(II) thành Mn(III) và Mn(IV) khi dùng Clođioxyt và Ôzôn tại pH = 6,5-7 là 10-15 phút.

Khi dùng Clo (cũng tại pH như vậy) cần 60-90 phút.

Dây chuyền (Cách 3):

Dùng khi nguồn nước có yêu cầu làm mềm bằng Vôi hoặc Sôđa hoặc khi kết hợp với cả quá trình khử Sắt đồng thời. Bản chất hiện tượng là khi nâng pH lên 9-9,5, quá trình ôxy hoá Mn(II) bằng Ôxy không khí diễn ra nhanh chóng và trong nước tạo ra bông cặn Mn(OH)₃ và Mn(OH)₄, nó lại đóng vai trò xúc tác trong quá trình ôxy hoá Mn(II).

Dây chuyền (Cách 4):

Bản chất của phương pháp này là quá trình hấp phụ, trao đổi, tự xúc tác của ion Mn²⁺ xẩy ra trên bề mặt lớp vật liệu lọc có phủ màng hấp phụ – tự xúc tác Mangan Diôxyt Hydrat MnO_x.yH₂O.

Loại vật liệu lọc nước này có thể điều chế nhân tạo hoặc tự nhiên trong bể lọc.

Quá trình khử Mn theo phương pháp này phải tách khỏi quá trình khử Fe bằng bể lọc hai lớp hoặc hai đợt là tuỳ thuộc vào tổng lượng Fe + Mn có trong nước và công suất của công trình.

Bể lọc hai lớp chỉ nên dùng khi tổng hàm lượng Fe + Mn của nước ngầm tính theo công thức 5Mn + 2Fe²⁺ £ 5mg/l và công suất Q< 100m³/h.

Trong trường hợp Fe tồn tại ở dạng keo và có hàm lượng lớn, có thể tách quá trình khử Fe tại bể lắng và bể lọc chỉ làm nhiệm vụ khử Mn và một phần nhỏ Fe còn lại sau bể lắng.

Khử Mn bằng phương pháp này có thể áp dung đối với cả nguồn nước có 6.5 < pH < 7,5. Nước ở trạng thái cân bằng CaCO₃.

Chu kỳ lọc của bể lọc Mangan nên lấy trong khoảng 3 ngày < t < 14 ngày.

Cấu tạo bể lọc để khử Mn chọn giống như bể lọc dùng để làm trong, khử màu cũng như để khử sắt.

Liều lượng hoá chất tính toán để khử Mn như sau:

1. Liều lượng Clo, Δn tính bằng mg/l.

– Khi trong nước không có NH₄⁺

Δn = 1,3 [Mn²⁺]

– Khi trong nước có NH₄⁺

Δx = 1,3 [Mn ²⁺] + (5-10)[NH₄⁺]

Chú ý: Nếu trong nước có chất hữu cơ thì phải tính tới sự tiêu phí Clo để oxy hoá chúng.

b- Liều lượn Clođioxy (mg/l)

Δc = 1,35 [Mn²⁺]

c- Liều lượng Ôzôn (mg/l)

Δo = 1,45 [Mn²]

d- Liều lượng KMnO₄ (mg/l)

Δk = 2,06 [Mn²⁺]

Liều lượng Vôi hoặc Xút, hoặc Sôđa đưa vào nước: Đủ để nồng độ pH của nước nguồn lên trị số 9-9,5.

Khi khử Mn dùng Clo, mà độ pH của nước nguồn ≤7 thì bể lắng phải có thời gian lưu nước không ít hơn 60.

Khi khử Mn bằng KMnO₄ thì dung dịch KMnO₄ pha ở nồng độ 3%. Việc hoà trộn và bảo quản dung dịch bằng các thùng thép không rỉ, hoặc nhựa.

Khuấy trộn dung dịch bằng khí nén hoặc bằng thiết bị cơ khí. Hoà tan KMnO₄ bằng nước nóng ở nhiệt độ 50-60°C. Thời gian khuấy là 2-3h.

Lưu lượng KMnO₄ tính theo công thức: 

Trong đó:

q – Lưu lượng dung dịch KMnO₄, l/s.

Q – Lưu lượng trạm xử lý, m³/h.

D – Liều lượng KMnO₄ g/m³.

C – Nồng độ dung dịch KMnO₄, g/l.

Điểm đưa dung dịch KMnO₄ vào nước phải đảm bảo sao cho quá trình chuyển hoá màu hồng sang màu vàng gạch được kết thúc ở bể lắng hay bể lắng trong. Nếu không có bể lắng thì qúa  trình đó phải kết thúc trước khi dẫn nước vào bể lọc.

Trong trường hợp có dùng phèn thì đưa dung dịch KMnO₄ vào trước khi đưa phèn vào nước.

Bài viết chỉ sưu tầm để tham khảo, và các phương pháp trên mang tính chất tham khảo. Mọi góp ý xin để lại bằng bình luận bên dưới. Chân thành cảm ơn