Phương pháp xử lý nước sinh hoạt ăn uống nhiễm Nitrat và Nitrit
Nước sinh hoạt ăn uống nhiễm Nitrat và Nitrit gây ảnh hưởng rất lớn đến người sử dụng. Mức độ quá cao của các hợp chất này trong nước uống đã gây ra các bệnh nghiêm trọng thậm chí tử vong ở trẻ nhỏ dưới 6 tháng tuổi. Nước uống nhiễm nitrit có thể gây ung thư. Vì vậy nếu kết quả xét nghiệm nước sinh hoạt ăn uống nhiễm Nitrat và Nitrit cần thiết phải thực hiện các phương pháp xử lý nước sinh hoạt ăn uống nhiễm Nitrat và Nitrit.
Tại sao nước sinh hoạt ăn uống nhiễm Nitrat và Nitrit
Nitrat là một thành phần trong phân bón và cả Nitrat và Nitrit được tìm thấy trong nước thải và chất thải của con người và động vật. Trong nước các dạng Nito thường thấy nhất là Nitrat, Nitrit, amoniac và nito hữu cơ.
Nitrit có thể được hình thành do quá trình oxy hóa amoniac hoặc khử nitrat. Nói chung Nitrat được tìm thấy ở nồng độ cao hơn nhiều so với Nitrit vì Nitrat ổn định hơn với tỷ lệ phụ thuộc vào độ axit và nhiệt độ.
Nitrit có thể xâm nhập vào nước thông qua việc sử dụng các chất ức chế ăn mòn trong công nghiệp xử lý nước hoặc thông qua việc chuyển đổi từ amoniac hoặc Nitrat.
Nitrat có thể được đưa vào nước từ chất thải của con người hoặc động vật, nước thải do vi khuẩn trong môi trường hoặc do dòng chảy từ đất được bón phân.
Nồng độ Nitrat hoặc Nitrit có thể tăng cao khi khu vực xung quanh phát triển mạnh sử dụng cho mục đích nông nghiệp.
Nitrat là gì – Nguyên nhân nước nhiễm Nitrat
Nước sinh hoạt ăn uống nhiễm Nitrat và Nitrit gây nguy hại cho sức khỏe như thế nào
Mức độ quá cao của các hợp chất nito này trong nước uống đã gây ra bệnh nghiêm trọng và đôi khi tử vong ở trẻ nhỏ dưới 6 tháng tuổi. Tình trạng này dẫn đến khi Nitrat chuyển đổi thành Nitrit trong cơ thể trẻ sơ sinh. Nitrit sau đó can thiệp vào khả năng khai thác oxy của máu. Các triệu chứng bao gồm khó thở và da xanh. Đây là một bệnh cấp tính, các triệu chứng có thể phát triển nhanh chóng ở trẻ sơ sinh nếu không được điều trị y tế kịp thời có thể dẫn đến tử vong.
Nitrit được tiêu thụ trực tiếp hoặc được hình thành sau khi chuyển đổi nitrat thành nitrit trong dạ dày, phản ứng với các hợp chất sắt trong máu người làm giảm khả năng của những hợp chất sắt đó để liên kết oxy. Vì vậy hàm lượng Nitrit trong cơ thể cao sẽ gây ức chế oxi dẫn đến hiện tượng thiếu oxi trong máu, cơ thể thiếu oxi sẽ bị choáng váng và có thể ngất khi đang làm việc hay hoạt động khác.
Ngoài ra đặc biệt nghiêm trọng nitrit trong dung dịch axit (môi trường dạ dày) có thể tạo thành axit nitric có thể phản ứng với các sản phẩm axit amin (ví dụ từ protein) để tạo thành nitrosamine là chất gây ung thư
Phương pháp xử lý nước sinh hoạt ăn uống nhiễm Nitrat và Nitrit dễ thực hiện
Phương pháp xử lý nước sinh hoạt ăn uống nhiễm Nitrat và Nitrit như sau:
- Xác định vị trí và loại bỏ nguồn Nitrat, Nitrit cấp vào nước
- Thay thế nguồn nước giếng bằng nước máy
- Lắp đặt thiết bị xử lý nước
1)Xác định vị trí và loại bỏ nguồn Nitrat, Nitrit
Trước khi thực hiện bất kỳ một phương pháp xử lý nào, điều quan trọng là phải cố gắng xác định vị trí và loại bỏ nguồn gây ra Nitrat, Nitrit có trong nước. Các nguồn cấp Nitrat, Nitrit trong nước có thể là:
- Nguồn phân bón nông nghiệp
- Nguồn chất thải vệ sinh của người, động vật
- Nguồn nước thải
Khi xác định được nguồn cấp Nitrat, Nitrit vào nước, nếu không thể khắc phục loại bỏ được thì cách tốt nhất là khoan giếng mới ở vị trí cách xa các nguồn này.
2)Thay thế nước giếng khoan bằng nguồn nước máy thành phố
3)Lắp đặt thiết bị xử lý nước
Phương pháp loại bỏ Nitrat, Nitrit ra khỏi nguồn nước sinh hoạt ăn uống bao gồm:
- Thẩm thấu ngược
- Trao đổi ion
- Chưng cất: Chưng cất cũng có thể được sử dụng để xử lý một lượng nước nhỏ. Tuy nhiên chưng cất không được sử dụng rộng rãi do chi phí vận hành cao và nhiệt thải ra cao
Thẩm thấu ngược RO
RO là thiết bị xử lý nước được sử dụng thường xuyên nhất để loại bỏ Nitrat và Nitrat. Trong quy trình RO, nước không được xử lý từ giếng mà dưới áp lực chảy qua màng lọc thẩm thấu ngược RO. Màng RO cho phép các phân tử nước di chuyển trong khi giữ lại Nitrat, Nitrit và các chất gây ô nhiễm khác. Các chất gây ô nhiễm bị giữ lại sẽ được xả ra khỏi màng nhờ quá trình sục rửa màng sau đó.
Một thiết bị RO bao gồm màng RO, vỏ màng và các bộ lọc trước RO.
Thiết bị lọc RO xử lý nước sinh hoạt ăn uống nhiễm Nitrat Nitrit tại các hộ gia đình
Hiệu quả của quy trình lọc RO
Hiệu quả của quy trình lọc RO có thể được đo lường bằng 2 cách: Độ tinh khiết của nước và khối lượng dựa trên đo lường
- Hiệu quả dựa trên độ tinh khiết của nước được xử lý: Lọc RO thường có thể loại bỏ 80 -99% hầu hết các chất gây ô nhiễm. Chất lượng được xử lý là thước đo quan trọng nhất về hiệu quả của thiết bị RO
- Hiệu quả dựa trên thể tích nước đã xử lý
Thiết bị lọc RO có thể bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố:
Độ đục của nước
Để thực hiện tách nước khỏi các chất gây ô nhiễm, các lỗ lọc của màng phải rất nhỏ. Vì vậy màng RO rất nhạy cảm với sự tắc nghẽn của các hạt rắn nhỏ. Chính vì vậy cần phải cài đặt bộ lọc thô trước màng RO để giảm tải cho màng RO tránh cho chúng không bị tắc bất kể hàm lượng chất rắn của nước thô là bao nhiêu.
Nếu nước trong, bộ lọc thô trước màng RO thường được chọn có kích thước lọc là 5 micron. Nếu nước có độ đục lớn hơn, nhiều hạt lơ lửng trong nước, bộ lọc 5 micron có thể được lắp đặt trước bởi bộ lọc có kích thước lọc lớn hơn khoảng 25 -50 micron.
Sắt và mangan
Những chất gây ô nhiễm tự nhiên này thường tạo ra các hạt làm tắc màng RO, vì vậy cần lắp độ bộ khử khử sắt và mangan trước màng RO
Hydrogen sunfit
Vật liệu này có thể tạo ra một lớp phủ gelatin trên màng. Điều này có thể hạn chế tuổi thọ của màng RO. Vì vậy khi hydro sunfua cao, các tiền xử lý khác cũng có thể cần thiết.
Clo: Một số màng RO sẽ bị hỏng do sự hiện diện của clo hoặc các hợp chất oxy hóa mạnh khác. Hoặc là màng kháng clo, chẳng hạn như celloso acetate phải được sử dụng hoặc điểm châm hóa chất clo phải được đặt sau màng RO
Phương pháp xử lý nước sinh hoạt ăn uống nhiễm Nitrat và Nitrit bằng trao đổi ion
Nhựa trao đổi ion từ lâu đã được sử dụng để loại bỏ Nitrat. Có 2 loại nhựa để lựa chọn là: Nhựa tiêu chuẩn chọn lọc Nitrat và nhựa tiêu chuẩn. Sự khác biệt lớn giữa chúng là ái lực tương đối của các ion đa hóa trị như sunfat và arsenate.
Ái lực tương đối của một số ion phổ biến được tìm thấy trong nước uống đối với nhựa loại 1 và loại 2 tiêu chuẩn là từ ái lực lớn hơn đến kém hơn : Perchlorte ⇒ sulfate ⇒ asernate ⇒ Nitrat ⇒ Clorua ⇒ Bicarbonate
Ngược lại nhựa chọn lọc Nitrat thực sự không chọn lọc đối với các ion đa hóa trị như sunfat và arsenate. Những loại nhựa này có ái lực với Nitrat cao hơn tất cả các ion phổ biến khác được tìm thấy trong nước uống. Thứ tự tương đối của ái lực đối với một số ion phổ biến được tìm thấy trong nước uống đối với nhựa chọn lọc Nitrat là: Perchlorate ⇒ Nitrat ⇒ Sulfate ⇒ Asen ⇒ Clorua ⇒ Bicarbonate
Một số lượng khá lớn các loại nhựa chọn lọc Nitrat đã được tổng hợp. Hai loại được sử dụng rộng rãi nhất cho nước uống là Tributylamine và triethylamine, cả 2 đều có chứng nhận NSF cho nước uống được
Tiền xử lý
Hệ thống trao đổi ion loại bỏ Nitrat, Nitrit thường chỉ yêu cầu lọc trước và khử clo (nếu có clo) như tiền xử lý. Hai bước này là cần thiết để bảo vệ nhựa trao đổi anion khỏi quá trình oxy hóa và ô nhiễm vật lý.
Làm mềm nước trước nhựa trao đổi ion loại bỏ Nitrat, nitrit là không cần thiết, ngoại trừ trong nước có độ PH cao và độ cứng cao trong đó nồng độ cacbonat và hydroxit trong lớp nhựa có thể gây ra kết tủa canxi hoặc magie. Nếu điều này xảy ra, có thể cần phải ngâm hoặc rửa một chút trên lớp nhựa với một loại axit nhẹ.
Làm mềm nước là gì – Các phương pháp làm mềm nước
Quá trình xử lý nước sinh hoạt ăn uống nhiễm Nitrat, Nitrit như thế nào
Quá trình xử lý nước sinh hoạt ăn uống nhiễm Nitrat, Nitrit bằng trao đổi ion vừa đơn giản vừa hiệu quả. Nó hoạt động tương tự như phương pháp làm mềm nước bằng trao đổi ion thông thường và có thể loại bỏ hơn 90% Nitrat.
Quá trình này sử dụng nhựa trao đổi anion bazo mạnh được tái sinh bằng muối tinh khiết NaCl hoặc kali clorua KCl. Các ion clorua của muối được sử dụng bởi nhựa, các ion natri đi qua các lớp nhựa và không ảnh hưởng đến quá trình khử Nitrat, Nitrit.
Các loại nhựa anion được sử dụng trong các ứng dụng xử lý nước sinh hoạt ăn uống nhiễm Nitrat thường được tái sinh với 10 -15 pound muối trên mỗi feet khối – điều này được áp dụng như nồng độ dung dịch 4% – 8%. Tốc độ dòng dịch vụ thường nằm trong khoảng từ 2 gallo mỗi phút trên mỗi feet khối (GPM/ft3) đến 4 GPM/ft3 cho các luồng liên tục với lưu lượng cực đại lên tới khoảng 10 GPM/ft3. Điều này tương tự như tốc độ dòng chảy làm mềm thông thường.
Độ sâu lớp nhựa tối thiểu là 30 inch
Thiết bị xử lý nước bằng trao đổi ion
Sự khác biệt giữa xử lý nước sinh hoạt ăn uống nhiễm Nitrat, Nitrit bằng trao đổi ion với làm mềm nước bằng trao đổi ion như sau:
Hoạt động của một thiết bị loại bỏ Nitrat tương tự như thiết bị làm mềm nước thông thường nhưng có một số khác biệt ở nồng độ tái sinh, đặc tính rò rỉ và rửa ngược:
- Nhựa anion ít đậm đặc hơn và yêu cầu tốc độ dòng chảy ngược khoảng 1/3 so với nhựa làm mềm nước
- Vì nhựa anion có xu hướng nổi khi nồng độ muối tăng trên 10%, nồng độ muối thường được áp dụng ở mức 4 – 8%
- Mức tái sinh phải đủ cao trong việc loại bỏ Nitrat để đảm bảo rằng rò rỉ Nitrat được giữ ở mức thấp chấp nhận được. Trong một số trường hợp nhất định, có thể cần phải súc rửa sau khi tái sinh trước khi mức Nitrat đạt đến mức chấp nhận được. Các kỹ thuật như tái sinh dòng ngược hoặc trộn lại sau khi tái sinh có thể làm giảm và thậm chí loại bỏ rò rỉ ban đầu cao.
- Nhựa chọn lọc Nitrat có ái lực tương đối cao từ 10 – 100 lần so với Nitrat chống lại sunfat so với nhựa tiêu chuẩn.Bởi vì điều này, ion sunfat sẽ bị phá hủy
Khi nhựa chọn lọc Nitrat chạy qua điểm cạn kiệt, nồng độ Nitrat của nước được xử lý dần dần sẽ tăng lên nồng độ đầu vào của nó. Nồng độ sunfat trong nước thải sẽ tăng cao hơn nồng độ đầu vào của nó.
Có nhiều loại nhựa chọn lọc Nitrat khác nhau và mỗi loại đều có những ưu điểm riêng tùy thuộc vào ứng dụng. Cấu trúc triethlyamine vì kích thước nhỏ hơn tạo ra một loại nhựa có khả năng hoạt động cao hơn loại tributylamine. Tuy nhiên tributylamine có thể cung cấp chi phí vận hành hóa học thấp hơn trong các hệ thống lớn khi việc sử dụng tái sinh được giảm thiểu.
Ảnh hưởng của PH và rò rỉ trong quá trình xử lý nước sinh hoạt ăn uống nhiễm Nitrat, Nitrat bằng trao đổi ion
Nhựa anion được sử dụng để loại bỏ Nitrat được tái sinh thành dạng clorua sau mỗi lần tái sinh và ban đầu loại bỏ tất cả các ion để đổi lấy clorua – không chỉ nitrat mà còn sunfat và kiềm. Việc loại bỏ độ kiềm làm giảm độ PH trong nước được xử lý xuống dưới 5 vào đầu mỗi chu kỳ dịch vụ.
Bất kỳ nitrat nào còn lại trên nhựa sau khi tái sinh có khả năng xuất hiện trong nước được xử lý dưới dạng rò rỉ trong chu kỳ dịch vụ tiếp theo. Điều này đúng cho cả nhựa tiêu chuẩn và chọn lọc. Rò rỉ Nitrat sẽ tương tự cho cả 2 dưới mức liều tái sinh giống hệt nhau.
Mô hình rò rỉ là tương tự trong tất cả các vùng nước. Nitrat ban đầu bắt đầu ở mức cao và giảm trong suốt chu kỳ dịch vụ vì Nitrat còn sót lại trong chu kỳ trước rời khỏi lớp nhựa ở dạng rò rỉ. Khi chạy tiếp tục, rò rỉ giảm cho đến khi nhựa cạn kiệt và đột phá xảy ra.
Bài viết tham khảo
