Cách xử lý mangan trong nước

Mangan thường tồn tại song song với sắt trong nước ngầm. Nước nhiễm mangan gây ảnh hưởng không nhỏ đến đời sống sinh hoạt của mọi người, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe. Vậy làm thế nào để nhận biết nước nhiễm mangan, nguyên nhân nước nhiễm mangan là gì và cách xử lý nước nhiễm mangan như thế nào?

Nguyên nhân nước nhiễm mangan

• Nguồn nước ngầm đi qua các lớp đất đá và cuốn theo một hàm lượng mangan vào trong nước và làm nước bị nhiễm mangan.
• Nước rửa trôi mangan trên mặt đất và chảy xuống sông, suối, ao, hồ… dần dần ngấm xuống mạch nước ngầm
• Quá trình phong hóa (phá hủy đất đá, khoáng sản)
• Xả thải chưa qua xử lý ra môi trường, xuống nguồn nước gần khu trung cư (tập trung ở nông thôn)
• Sản xuất, luyện kim, khai thác khoáng sản.

Lý do cần xử lý nước nhiễm mangan là vì nước nhiễm mangan ảnh hưởng không hề nhỏ tới sinh hoạt hàng ngày và sức khỏe của người sử dụng.

Đối với sinh hoạt

• Mangan khi tiếp xúc với oxi sẽ bị oxy hóa tạo thành mangan dioxit (MnO2) làm cho nước có màu nâu đen và có mùi tanh của kim loại, gây mất cảm quan.
• Mangan thường gây ra cặn ố bẩn trên các thiết bị, vì vậy, sử dụng nước hằng ngày để lau rửa, giặt giũ sẽ gây ảnh hưởng đến độ bền của đồ dùng. Đặc biệt, giặt quần áo bằng nước nhiễm Mn sẽ hình thành những vết ố bẩn màu nâu, đen trên quần áo do quá trình oxy hóa gây ra.
• Mangan trong nước gặp clo sẽ tạo kết tủa cặn bám dioxit mangan và có thể gây tắc đường ống.

Đối với sức khỏe

Mangan có mặt trong nước ở dạng ion hòa tan (Mn2+). Nếu ở hàm lượng nhỏ dưới 0,1mg/lít thì mangan có lợi cho sức khỏe. Tuy nhiên nếu hàm lượng mangan cao từ 1-5mg/lít sẽ gây ra không ít ảnh hưởng đến một số cơ quan nội tạng của cơ thể.

• Mn không có khả năng gây đột biến cũng như hình thành các bệnh nguy hiểm như ung thư, cũng không ảnh hưởng đến sinh sản…nhưng nó có liên quan mật thiết đến hệ thần kinh, gây ra các độc tố hình thành hội chứng manganism với các triệu chứng gần như tương tự bệnh Parkinson. Nếu lượng Mn hấp thu vào cơ thể cao có thể gây độc với phổi, hệ thần kinh, thận và tim mạch. Khi hít phải Mangan với lượng lớn có thể gây hội chứng nhiễm độc ở động vật, gây tổn thương thần kinh.
• Mn đặc biệt có hại cho trẻ bởi cơ thể trẻ em dễ dàng hấp thụ được rất nhiều Mg trong khi tiết thải ra ngoài thì rất ít. Điều đó dẫn đến sự tích tụ Mn trong cơ thể trẻ, gây ra các hậu quả nghiêm trọng. Vì vậy, các chuyên gia y tế khuyến cáo phụ nữ đang mang thai và trẻ em tuyệt đối tránh tiếp xúc và sử dụng nguồn nước nhiễm Mn.
• Sử dụng nguồn nước bị nhiễm Mangan trong thời gian dài, nhiễm độc mangan từ nước uống làm giảm khả năng ngôn ngữ, giảm trí nhớ, giảm khả năng vận động liên quan đến tay và chuyển động của mắt, nếu nhiễm độc mangan lâu ngày có thể dẫn đến triệu chứng thần kinh không bình thường như dáng đi và ngôn ngữ bất thường. Với khả năng không gây ung thư ở người nhưng Mangan vẫn có tác động xấu tới cơ thể con người chúng ta.

Theo Quy chuẩn quốc gia về chất lượng nước ăn uống – QCVN 01: 2009/BYT, hàm lượng mangan trong nước không được vượt quá 0.3mg/l.

Thực tế Mn tồn tại trong tự nhiên rất nhiều và có thể nói, dạng tồn tại trong nước của chúng là ít gây hậu quả nhất. Tuy nhiên sử dụng nguồn nước chứa mangan lâu ngày cũng gây ra nhiều hậu quả không tốt cho sức khỏe con người. Vì vậy, nếu có thể, con người nên lựa chọn cho mình giải pháp để có thể sử dụng nguồn nước sạch và an toàn, để bảo vệ sức khỏe của bạn và gia đình thay vì vẫn sử dụng nguồn nước lẫn nhiều tạp chất như hiện nay.

Dấu hiệu nhận biết nước nhiễm mangan

Để nhận biết nước nhiễm mangan cũng không quá khó. Nguồn nước bị nhiễm Mangan có các biểu hiện rất rõ ràng, dễ dàng nhận biết bằng cảm quan:

• Nhận biết qua mùi vị: Mangan hòa tan trong nước là mangan 2 (Mn2+) sẽ gây cho nước có mùi tanh rất khó chịu
• Nhận biết qua màu sắc: Nước nhiễm mangan thường vẫn trong khi vừa bơm lên bể chứa, khi để một thời gian trong không khí thì mangan 2 (Mn2+) sẽ chuyển hóa thành mangan 4 (Mn4+) kết tủa tạo màu xám đen làm nước bị đục.
• Nhận biết qua vật dụng thường dùng trong nhà: Nước nhiễm mangan sẽ làm cho quần áo bị ố đen, bồn chứa có lớp cặn đen bám và đáy và thành bồn, sàn nhà, các dụng cụ bị ố màu nâu đen. Các dụng cụ bằng kim loại có thể bị rỉ do nguồn nước này.
• Khi xử lý nước dùng với clo (để diệt khuẩn) mà nguồn nước đó có nhiễm mangan. Sẽ gây ra hiện tượng kết tủa cặn bám vào các đường ống. Lâu ngày sẽ gây hiện tượng tắc và hỏng đường ống.

Các phương pháp xử lý nước nhiễm mangan hiệu quả

1. Xử lý nước nhiễm mangan bằng vật liệu lọc

Hiện nay trên thị trường có một số vật liệu lọc chuyên biệt dùng để khử mangan (xử lý nước nhiễm mangan) như Cát Mangan, Birm và Pyrolox. Các vật liệu này được dùng trong hệ thống cột lọc cùng các vật liệu lọc khác như Sỏi đỡ, Cát thạch anh, Than hoạt tính, Cation, ODM, Corosex…

Mangan

Cát Mangan có thành phần hóa học cơ bản của nó là KMnO4, là vật liệu chuyên dùng để xử lý nước nhiễm mangan, sắt, hydrogen sulfide, asen. Cát Mangan còn khử mùi tanh bằng cách oxy hóa trực tiếp qua tiếp xúc với bề mặt cát, kết tủa và khả năng lọc của tầng hạt.

Birm

Birm là một loại vật liệu lọc nước chuyên dụng để khử các hợp chất sắt và mangan hòa tan trong nước ngầm. Birm hoạt động như một chất xúc tác không hòa tan để tăng cường các phản ứng oxy hóa Mn2+ thành Mn4+ dưới dạng kết tủa và có thể dễ dàng lọc loại bỏ bằng cách rửa ngược.

Pyrolox

Pyrolox là vật liệu lọc mangan dioxit hàng đầu đươc các chuyên gia xử lý nước dùng để xử lý nước nhiễm mangan, sắt, hydro sunfua và asen. Lớp phủ mangan dioxit hoạt động mạnh mẽ như một chất xúc tác để oxy hóa sắt, mangan hòa tan và loại khỏi dung dịch dưới dạng tủa.

2. Xử lý nước nhiễm mangan bằng hệ thống bể lắng

Bể lắng là quá trình làm giảm các hàm lượng cặn lơ lửng trong nước nguồn. Giúp các hạt cặn có tỷ trọng lớn hơn nước sẽ bị lắng xuống đáy bể. Tuy nhiên, hiệu quả của quá trình lắng còn phụ thuộc rất nhiều vào quá trình oxy hóa. Phương pháp xử lý nước nhiễm mangan bằng hệ thống bể lắng này được sử dụng sau khi nước nhiễm mangan đã được làm thoáng hay oxy hóa bằng hóa chất.

3. Xử lý nước nhiễm mangan bằng hệ thống bể lọc

Tiến hành xây bể bằng xi măng, cát gồm 3 ngăn là: lắng, lọc và chứa, diện tích của mỗi ngăn là 0,35 – 0,49 m³. Đối với ngăn lắng ta tiến hành lắp đặt giàn phun mưa gồm một số đoạn ống có đục lỗ hoặc vòi hoa sen bằng nhựa có bán sẵn trên thị trường. Đối với ngăn lọc ta dùng l lớp sỏi đỡ có kích cỡ 5 – 10 cm chiều dày 10 cm, phía trên là một lớp cát lọc kích cỡ từ 0,4 – 0,85 mm, dày 40 cm và trên cùng là lớp cát mịn (0,15 – 0,3 mm) dày 20 cm.

Ngoài ta có thể đổ thêm một lớp than trên lớp sỏi, để khử mùi tanh của nước. Ta tiến hành lắp 1 ống nhựa từ đáy lên và đầu ra nằm cao hơn lớp cát trên cùng để khi nước chảy qua ngăn thành phẩm đến cạn kiệt, không làm phơi mặt cát. Lưu ý ngăn thành phẩm phải có nắp đậy. Nước được bơm từ giếng lên chảy qua vòi sen quay xuống bể lắng. Khi tiếp xúc với không khí, thành phần mangan trong nước bị oxy hóa. Nước được lắng cặn một phần, đến ngăn lọc, nước được lọc sạch cặn lơ lửng, trở nên trong, theo ống dẫn đến ngăn chứa nước thành phẩm.

Với hệ hệ thống này có thể lọc được 4 – 5 m3 nước/ngày. Chi phí để xây dựng cho hệ thống hết khoảng 3 đến 4 triệu.

4. Xử lý nước nhiễm mangan bằng phương pháp làm thoáng

Thực chất của phương pháp xử lý nước nhiễm mangan này là khử mangan bằng làm thoáng là làm giàu oxy cho nước, tạo điều kiện để Mn2+ oxy hóa thành Mn4+, tạo thành hợp chất ít tan Mn(OH)4 hay MnO2 rồi dùng bể lọc để giữ lại. Có thể làm thoáng nước nhiễm mangan bằng nhiều cách như:

• Sục oxy
• Sử dụng giàn mưa, giàn phun sương xuống bể lọc đi qua các lớp vật liệu lọc
• Giàn phun mưa kết hợp quạt gió
• Làm thoáng bằng bề mặt lọc

5. Xử lý nước nhiễm mangan bằng hóa chất

5.1. Khử mangan bằng các chất oxy hóa mạnh

Các chất oxy hóa mạnh thường sử dụng để khử mangan là: Cl2, KMnO4, O3…

• 3Mn2+ + 2MnO4– + 4OH– → 5MnO2 + 2H2O

5.2. Khử mangan bằng vôi

Phương pháp xử lý nước nhiễm mangan bằng vôi thường không đứng độc lập, mà sẽ kết hợp với các quá trình làm ổn định nước hoặc làm mềm nước. Khi mangan (IV) hydroxyd tạo thành sẽ được giữ lại trong bể lắng và nằm lại toàn bộ trong bể lọc.

• 2Mn(HCO3)2 + O2 + 2H2O + 2Ca(OH)2 → 2Mn(OH)4 ↓ + 2Ca(HCO3)2

Tham khảo các hệ thống xử lý nước ăn uống, sinh hoạt (hệ thống lọc nước) do Scimitar cung cấp tại đây.