Công nghệ xử lý sắt mangan, nâng pH không dùng hóa chất sẽ giúp cho các công ty cấp nước tiết kiệm được khá nhiều chi phí nguyên, nhiên liệu đầu vào cũng như giảm lượng nước tiêu hao trong quá trình xử lý và vận hành hệ thống tại các nhà máy nước tập trung với nguồn nước thô là nước ngầm.

Với nét đặc trưng là nằm sâu trong lòng đất cho nên trong nước ngầm không tồn tại oxy mà có thể có các chất như sắt (Fe), mangan (Mn), amoni (NH₄^+s) , khí metan (CH₄) và hydro sunfua (H₂S). Hiểu rõ về vấn đề này cho nên công nghệ xử lý mà công ty đưa ra có bước xử lý đầu tiên đó là làm thoáng và trao đổi khí. Với mục tiêu là cung cấp khí oxy và loại bỏ khí carbon dioxit (CO₂) hiện đang tồn tại trong nguồn nước đầu vào. Tại bề mặt tiếp xúc giữa nước và không khí một luồng khí di chuyển liên tục từ không khí vào nước và ngược lại, khi bề mặt tiếp xúc có diện tích đủ rộng và thời gian trao đổi khí đủ dài thì lượng khí trong nước sẽ đạt mức tương đương với lượng khí trong không khí. Việc cung cấp oxy vào trong nước có tác dụng Oxy hóa các chất hòa tan như sắt (Fe²⁺), mangan (Mn²⁺) thành các chất không thể hòa tan và amoni (NH₄⁺) thành nitrat (nhờ vi khuẩn Nitrosomas và Nitrobacter).Ngoài ra, bằng phương pháp làm thoáng, một số khí có hại cũng được loại bỏ, như: Khí CO₂, Khí metan (CH₄), Khí hydro sunfua (H₂S) cũng bị loại bỏ một phần.

Quá trình trao đổi khí là một quá trình chậm, quá trình này được đẩy nhanh nếu có bề mặt tiếp xúc rộng, thoáng, thời gian tiếp xúc dài, ranh giới bề mặt giữa nước và không khí cần làm mới nhiều hơn nữa. Nếu làm thoáng đúng như các điều kiện nêu trên thì các phản ứng sau đây sẽ xảy ra:

SO₄ + 5H₂ → H₂S (↑ gas) + 4 H₂O

H₂CO₃ → CO₂ + H₂O

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂Os

4Fe²⁺ + O₂ + 18H₂O → 4Fe(OH)₃↓ + 8H₃O⁺

NH₄⁺ + 2O₂ + H₂O → NO₃^– + 2H₃O⁺

2Mn²⁺ + O₂ + 6H₂O →  2MnO₂↓ + 4H₃O⁺

Các phản ứng trên dựa hoàn toàn vào các nguyên lý: sinh học, cơ học, hấp thụ và hoạt hoá. Nguyên lý làm việc dựa vào các cơ chế họat động đồng thời và ảnh hưởng lẫn nhau. Không có sự can thiệp của hoá chất (các chất oxi hoá như: Clo, KMnO₄…). Công nghệ này áp dụng vật liệu lọc là cát thạch anh tự nhiên, áp dụng phương pháp thoáng khí cưỡng bức và tháp oxi. Với sơ đồ công nghệ xử lý như sau:

Công nghệ xử lý của dây chuyền sẽ trải qua 2 quá trình:

Xử lý bước 1: Chủ yếu là phản ứng hóa học, giải phóng các khí như H₂S, CO₂, …và chuyển phần lớn Fe²⁺ thành Fe³⁺ (khử được 99% sắt tổng tùy thuộc hàm lượng Sắt trong nước thô), khử một phần NH₄⁺ và Mn²⁺, toàn bộ được giữ lại hoàn toàn tại lớp cát lọc.

Sau đó nước chảy qua tháp làm thoáng: pH được nâng lên nhờ lượng lớn khí CO₂ thoát ra do bề mặt tiếp xúc giữa nước và oxy được tăng lên tối đa. Trong tháp oxy, các bề mặt tiếp xúc được làm mới liên tục và thời gian tiếp xúc cũng được kéo dài ra.

Xử lý bước 2: Toàn bộ Fe²⁺ (nếu có) còn lại chuyển thành Fe³⁺, Mn²⁺ chuyển thành Manganđioxit được giữ lại hoàn toàn tại lớp cát lọc mà chúng đi qua.

⁺không phát hiện, chỉ tiêu pH đạt 7.53 nằm trong ngưỡng an toàn (6.5÷8.5)

Qua những công trình thực tế đang áp dụng theo mô hình 02 bước xử lý, dây chuyền xử lý đã khẳng định được ưu điểm nổi trội của mình. Dây chuyền xử lý nói trên không những không dùng hóa chất mà vẫn có thể xử lý triệt để Sắt, Mangan mà còn nâng được pH đạt theo yêu cầu. Chất lượng nước sau xử lý ổn định và đạt theo yêu cầu QC 01/2009 BYT. Việc vận hành không quá phức tạp, không đòi hỏi trình độ chuyên môn cao, chi phí quản lý vận hành thấp, tiết kiệm chi phí nguyên nhiên vật liệu trong sản xuất. Đặc biệt ít bảo trì, bảo dưỡng mà chi phí đầu tư thấp.

Ảnh: Hệ thống lọc Sắt, Mangan và nâng pH không dùng hóa chất công suất 6.000 m3/ ngày