Hệ thống xử lý nước cứng

Nước cứng thường chứa các tạp chất muối khoáng hòa tan như canxi, magiê, sunphua, sắt, chì và đá vôi.

Độ cứng của nước là số đo hàm lượng các ion kim loại Ca2+, Mg2+ có trong nước. Gồm hai loại:

Độ cứng tạm thời: nước có mặt của muối cacbonat và bicacbonat Ca, Mg. Loại nước này khi đun sôi sẽ tạo ra muối kết tủa CaCO3, MgCO3.

Độ cứng vĩnh cửu: do các loại muối sunfat hoặc clorua Ca, Mg tạo ra. Loại muối này thường khó xử lý.
Công nghệ lọc RO,nước lọc RO,công nghệ trao đổi ion

ĐO ĐỘ CỨNG TRONG NƯỚC:

Có nhiều đơn vị biểu thị độ cứng, nhưng đơn vị thường dùng là “phần triệu” ( ppm) hay mg CaCO3/lit. Ở Ấn độ thường dùng đơn vị ppm, còn ở Mỹ người ta thường dùng đơn vị “gpg” (Grains per Gallon ). Quy đổi 1 gpg = 17.1 ppm. Mỗi nơi trên thế giới có thể có một đơn vị đo độ cứng khác nhau, sau đây là một vài đơn vị đo độ cứng:

	mgCa/l (ppm)	mgCaCO3/l (ppm)	Degrees Clark	Degrees French	Degrees Greman	MmolCa/l
Rất cứng	140	350	24.4	35	20	4
Cứng	100	250	17.4	25	14	3
Mềm	30	75	5.2	8	4	1

Tác hại:

Trong công nghiệp nước cứng ảnh hưởng lớn đến tất cả các thiết bị đun nấu, tháp giải nhiệt, bình nóng lạnh, nồi hơi…Việc sử dụng nước cứng cho các thiết bị nói trên dẫn đến tình trạng bám cặn trên bề mặt thiết bị đun nấu, bám cặn, giảm năng lực truyền nhiệt, giảm hệ số lưu thông lưu lượng trên đường ống, dần dần có thể gây áp lực lớn có thể gây nổ nồi hơi trong một thời gian dài.

Trong sinh hoạt nước cứng gây ảnh hưởng không tốt cho sức khỏe con người. Độ cứng vĩnh viễn ít ảnh hưởng đến sức khỏe con người, nhưng độ cứng tạm thời lại gây ảnh hưởng không tốt cho sức khỏe. Đó là một trong các nguyên nhân gây ra bệnh sỏi thận, bệnh tắc động mạch do đóng cặn. Ngoài ra, độ cứng cao gây lãng phí xà phòng và chất tẩy rửa, tạo cặn lắng bám trên bề mặt các trang thiết bị sinh hoạt.

Việc sử dụng nước cứng trong pha chế thuốc có thể làm giảm hiệu quả mong muốn của thuốc, nấu thịt, rau khó chín, làm thay đổi hương vị của chè. Làm giảm hiệu quả của việc giặt tẩy bằng xà phòng.

Có nhiều phương pháp làm mềm nước, vì thế phải căn cứ vào mức độ làm mềm cần thiết (độ cứng cho phép còn lại của nước), chất lượng nước nguồn và các chỉ tiêu kinh tế khác để chọn ra phương pháo làm mềm thích hợp nhất.

Các phương pháp làm mềm nước:

Phương pháp nhiệt:

Cơ sở lý thuyết của phương pháp này là dùng nhiệt để bốc hơi khí cacbonic hòa tan trong nước. Trạng thái cân bằng của các hợp chất cacbonic sẽ chuyển dịch theo phương trình phản ứng sau:

2HCO3- → CO32- + H2O + CO2 ­

Ca2+ + CO32- → CaCO3 ↓

NênCa(HCO3)2 → CaCO3 ↓ + CO2 ­ + H2O

Tuy nhiên, khi đun nóng nước chỉ khử được hết khí CO2 và giảm độ cứng cacbonat của nước, còn lượng CaCO3 hòa tan vẫn còn tồn tại trong nước.

Riêng đối với Mg, quá trình khử xảy ra qua hai bước. Ở nhiệt độ thấp (đến 180C) ta có phản ứng:

Mg(HCO3)2 → MgCO3 + CO2­ + H2O

Khi tiếp tục tăng nhiệt độ, MgCO3 bị thủy phân theo phản ứng:

MgCO3 + H2O → Mg(OH)2 ↓ + CO2

Công nghệ lọc nước ion:

Để loại trừ nước cứng và kể cả một số ion Kim loại (như Đồng, Cadimi) trong nước thì lọc nước bằng công nghệ trao đổi ion là cách làm hiệu quả và phổ biến nhất hiện nay. Chúng ta đều biết các muối Natri (Na – NaCl là muối ăn hàng ngày) và Kali (K) hòa tan hoàn toàn trong nước, không hại sức khỏe và thiết bị, do vậy nếu như thay thế Canxi, Magie, Đồng… trong nước bằng Natri và Kali sẽ là biện pháp tốt nhất để làm mềm nước. Vì vậy những màng lọc với các chuỗi phân tử để trao đổi ion đã được chế tạo để khi nước cứng đi qua, phản ứng trao đổi sẽ xảy ra và Ca2+, Mg2+sẽ bị giữ lại để cho Na+ và K+ đi vào trong nước. Như vậy nguồn nước vẫn đảm bảo lượng muối khoáng cần thiết và lại mềm đi rất nhiều lần, giúp cho nguồn nước sạch và thuận tiện cho sinh hoạt trong gia đình.

Sử dụng hóa chất:

Công nghệ lọc RO,nước lọc RO,công nghệ trao đổi ion

Thông thường hóa chất được sử dụng là hợp chất của photphat, các hóa chất này khi hòa tan vào nước sẽ làm cho các Ion Ca+ và Magie+ không hoạt động, không gây đóng cặn.

Trong thực tế áp dụng hàng loạt phương pháp xử lý nước bằng hóa chất với mục đích kệt hợp các ion Ca2+ và Mg2+ hòa tan trong nước thành các hợp chất không tan dễ lắng và lọc. Các hóa chất thường dùng để làm mềm nước là vôi, sođa Na2CO3, xút NaOH, hyđrôxit bari Ba(OH)2, photphat natri Na3PO4.

Chọn phương án làm mềm nước bằng hóa chất cần phải dựa vào chất lượng nước nguồn và mức độ làm mềm cần thiết. Trong một vài trường hợp có thể kết hợp làm mềm nước với khử sắt, khử silic, khử photphat…

Ngoài ra trong mỗi trường hợp cụ thể phải dựa trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật giữa các phương pháp, đặc biệt là với phương pháp làm mềm bằng cationit.

Máy lọc nước RO (thẩm thấu ngược):

Công nghệ lọc RO cho phép loại bỏ gần như tất cả các chất hòa tan và không hòa tan ra khỏi nước, nước lọc RO có thể coi là H2O tinh khiết (tuy không bằng nước cất).

Đun nước :

Đun nóng nuớc sẽ làm giảm đáng kể độ cứng của nước

Làm nước lưu động liên tục:

Khuấy liên tục hoặc bơm tuần hoàn liên tục cũng có tác dụng, tuy rằng khá chậm và trong nhiều trường hợp, sự phân hủy bicarbonat chậm hơn sự hòa tan bicarbonat mới từ các nguồn khác vào nước.

Phương pháp điện từ :

Đây là một giải pháp mới trong công việc làm mềm nước cứng. Việc sử dụng dòng điện biến thiên một chiều tác động vào nước cứng, gây ức chế, vô hiệu hóa sự hoạt động của các Ion Ca+ và Magie +. Làm cho chúng không thể kết hợp tạo thành muối bám trên bề mặt các thiết bị đun nấu và đường ống.

Thông thường tùy chất lượng của nguồn nước (thông qua đo đạc các chỉ số) mà chọn các các loại máy lọc nước với các lõi lọc trao đổi ion phù hợp được sử dụng.

Bùn hoạt tính trong xử lý nước thải
Phương thức cấp khí cho các dạng bể aeroten trong xử lý nước thải
Oxi hóa các chất hữu cơ của ozone
Hệ thống xử lý nước cứng
Phương pháp ion trong xử lý nước cấp