MỤC ĐÍCH Khử trùng nước thải nhằm phá hủy, triệt bỏ các lọai vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm chưa được hoặc không thể khử bỏ trong quá trình xử lý nước thải.. 19 June 2010 CÁC VI SINH VẬT T
Trang 1MỤC ĐÍCH
Khử trùng nước thải nhằm phá hủy, triệt bỏ các lọai vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm chưa được hoặc không thể khử bỏ trong quá trình
xử lý nước thải.
19 June 2010
CÁC VI SINH VẬT TRONG NƯỚC
19 June 2010
CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG Hypoclorit – canxi dạng bột – Ca(ClO)2 ( 5% ) Hypoclorit natri, nước javel NaClO
Clorua vôi, CaOCl2 Ozon (sản xuất từ không khí bằng máy tạo ozon) Ozon sản xuất ra được dẫn ngay vào
bể hòa tan và tiếp xúc.
Tia cực tím (UV) do đèn thủy ngân áp lực thấp phát ra Đènphát tia cực tím được đặt ngập trong dòng chảy nước thải
Trang 2KHỬ TRÙNG BẰNG CLO VÀ HỢP CHẤT CỦA CLO
6
KHỬ TRÙNG BẰNG CLO VÀ HỢP CHẤT CỦA CLO Tốc độ của quá trình khử trùng:
Tăng khi tăng nồng độ chất khử trùng Tăng khi nhiệt độ nước tăng
Dạng không phân ly của chất khử trùng (Dạng
Giảm khi trong nước có các chất hữu cơ, SS
và các chất khử khác.
19 June 2010
Sử dụng Clo
Cl 2 + H 2 O ↔HOCl + HCl
Hoặc Cl 2 + H 2 O ↔2H + + OCl - + Cl
-Sử dụng clorua vôi
-CÁC PHẢN ỨNG
19 June 2010
Sự phân ly HOCl phụ thuộc vào nồng độ H + có trong nước, (pH của nước nước)
Quá trình phân ly xảy ra hoàn toàn khi pH > 4, ở
25 0 C, hằng số phân ly của Clo trong nước:
K = [HOCl] [H
+ ] [Cl - ] [Cl 2 ]
= 4,05.10 -4 CÁC PHẢN ỨNG
Với HOCl ở nhiệt độ
0 0 C →K = 1,5.10 -8
10 0 C →K = 2.10 -8
25 0 C →K = 2.10 -8
Trang 3MỨC ĐỘ PHÂN LY CỦA HOCl PHỤ THUỘC VÀO
pH, NHIỆT ĐỘ 20 0 C
0,1 0,5 3 25 79 97,5 99,5 99,95
HOCl, %
99,9 99,5 97 75 21 2,50 0,05 0,05
OCl - , %
11 10 9 8 7 6 5 4
pH
Khi pH tăng, nồng độ HOCl giảm làm hiệu quả khử
trùng giảm tương ứng
10
CÁC DẠNG TỒN TẠI CỦA CLO TRONG NƯỚC
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
pH
Cl2, % HOCl, % OCl-, %
19 June 2010
TƯƠNG QUAN GIỮA pH VỚI NỒNG ĐỘ HOCl KHÔNG PHÂN
LY VÀ TỶ LỆ VI TRÙNG E.COLI BỊ DIỆT SAU 30 PHÚT
2 4 6 8 10 12 pH
100%
80
60
40
20
0
1
2 Đường cong 1: Hàm
lượng HOCl không phân
ly theo pH của nước tính theo %
Đường cong 2: Số % E.coli bị tiêu diệt sau 30 phút
19 June 2010
TƯƠNG QUAN GIỮA pH VÀ THỜI GIAN KHỬ TRÙNG
CẦN THIẾT
5 6 7 8 9 10 11 pH
180%
160
140 120 100 80 60 40 20 0
Thời gian cần thiết
để diệt 99% E.coli
có trong nước khi hàm lượng clo bằng 0,1 mg/l (phút)
Trang 4Trong nước có amoniac, muối amoni chất hữu
cơ có chứa nhôm amoni, thì clo, HOCl, OCl
-phản ứng với chúng tạo thành monocloramin
và dicloramin
HOCl + NH 2 Cl →NHCl 2 + H 2 O
HOCl + NHCl 2→NCl 3 + H 2 O
CÁC PHẢN ỨNG
14
TỶ SỐ GIỮA MONOCLORAMIN (I) VÀ DICLORAMIN (II) ỨNG VỚI CÁC
GIÁ TRỊ pH KHÁC NHAU Ở 20 0 C
5 6 7 8
pH của nước
60 40 20 0
II
I
I: Vùng monocloramin II: Vùng dicloramin
19 June 2010
TỶ SỐ GIỮA MONOCLORAMIN (I) VÀ DICLORAMIN (II) ỨNG VỚI
CÁC GIÁ TRỊ pH KHÁC NHAU Ở 20 0 C
Trị số pH càng cao thì lượng clo kết hợp thành
dicloramin càng ít và monocloramin càng cao
Khả năng diệt trùng giảm (do khả năng diệt trùng của
monocloramin từ 3 ÷ 5 lần)
So với clo, khả năng diệt trùng của dicloramin thấp
hơn 20 ÷ 25 lần
Clo kết hợp với amoniac tạo thành cloramin gọi là
clo kết hợp
19 June 2010
SỰ THAY ĐỔI KHẢ NĂNG KHỬ TRÙNG CỦA CLORAMIN THEO
pH CỦA NƯỚC KHI LƯỢNG Clo LÀ 0,8 mg/l và NH 3 LÀ 0,2 mg/l
Tỷ lệ vi trùng bị tiêu diệt
pH của nước
5 2 7 2 9 2 11
100%
80 60 40 20 0
1
2 1: Thời gian tiếp xúc
10 phút 2: Thời gian tiếp xúc
30 phút
Trang 5LIỀU LƯỢNG DƯ CẦN THIẾT CỦA CLO TỰ DO VÀ
CLORAMIN ỨNG VỚI CÁC GIÁ TRỊ pH KHÁC NHAU
6 7 8 9 10
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
2
1
pH của nước
Hàm
lượng
clo dư
trong
nước
(tính
theo
Cl2),
mg/l
1: Lượng clo tự do trong nước sau 10 phút
2: Lượng cloramin dư cần có sau 60 phút tiếp xúc với nước
18
BỂ TIẾP XÚC KHỬ TRÙNG
19 June 2010
THIẾT BỊ PHA CHẾ CLO
19 June 2010
LIỀU LƯỢNG CLO
Liều lượng clo:
Nước thải sau xử lý cơ học: 10g/m 3 Nước thải sau khi xử lý sinh học không hòan tòan ở bể aerotank hoặc bể biophin cao tải: 5g/m 3
Nước thải sau khi xử lý sinh học hòan tòan: 3g/m 3
Lượng clo dư: 0,5mg/l
Trang 6KHỬ TRÙNG BẰNG OZON
Ozon không bền vững, bị phân hủy rất nhanh
thành khí oxy ⇒ không lưu trữ mà phải dùng máy
sản xuất tại nơi sử dụng
Nguyên tắc sản xuất ozon: cho oxy qua thiết bị
phóng ti lửa điện
Máy phát tia lửa điện gồm hai điện cực kim loại đặt
cách nhau một khoảng cho không khí đi qua.
Cấp dòng điện xoay chiều vào các điện cực để tạo
ra tia hồ quang
Không khí đi qua khe hở giữa các điện cực chuyển
một phần oxy thành ozon.
22
KHỬ TRÙNG BẰNG OZON
19 June 2010
KHỬ TRÙNG BẰNG OZON
Không khí vừa là nguồn cung cấp oxy vừa là chất
điện môi để san đều điện tích phóng ra trên tòan bề
mặt điện cực, ngăn cản hiện tượng phóng điện quá
tải cục bộ.
Sản phẩm phụ của quá trình sản xuất ozon là nhiệt
lượng
Ở nhiệt độ cao ozon sản xuất ra rất dễ bị phân hủy
Lắp đặt thiết bị làm lạnh điện cực ở máy sản xuất
ozon
19 June 2010
KHỬ TRÙNG BẰNG OZON
Hiệu quả phụ thuộc vào:
– Chất lượng nước – Cường độ khuấy trộn – Thời gian tiếp xúc
Trang 7KHỬ TRÙNG BẰNG OZON
Dựa vào thời gian tiếp xúc từ 48 phút, thiết kế 3
loại bể hòa tan và khuấy trộn ozon vào nước:
– Đi qua lớp lọc nổi
– Dùng ejector
– Dùng cánh khuấy để hòa tan khí
26
ƯU ĐIỂM CỦA OZON
– Không mùi – Giảm nhu cầu oxy trong nước – Giảm nồng độ chất hữu cơ – Giảm nồng độ các chất hoạt tính bề mặt – Khử màu, phenol, xianua
– Tăng nồng độ oxy hòa tan – Không có sản phẩm phụ gây độc hại – Tăng vận tốc lắng của các hạt lơ lửng
19 June 2010
NHƯỢC ĐIỂM CỦA OZON
– Vốn đầu tư cao
– Tiêu tốn năng lượng điện
19 June 2010
KHẢ NĂNG KHỬ TRÙNG CỦA OZON
Độ hòa tan của ozon lớn gấp 13 lần so với oxy Khi mới cho ozon vào, khả năng diệt trùng rất ít Khi đủ liều lượng thì oxy hóa chất hữu cơ và vi khuẩn trong nước tác dụng khử của ozon nhanh gấp 3100 lần so với clo
Thời gian khử trùng xảy ra khoảng từ 3 ÷ 8 giờ
Trang 8KHẢ NĂNG KHỬ TRÙNG CỦA OZON
Lượng ozon cần khử trùng từ 0, 20, 5 mg/l
Thời gian đủ lâu: (khoảng 5 phút) ozon tác dụng tiêu diệt virut
rất mạnh
Khả năng sử dụng ozon trong xử lý nước
– Khử chất rắn trong nước
– Tăng pH, do CO2thoát ra
– Chuyển NH4 → NO3
-Nồng độ O 3 > 1mg/l; gây độc hại cho người quản lý vận hành
→biện pháp ngăn ngừa
30
KHỬ TRÙNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN
Các loại điện phân
Điện phân không
bổ sung các hợp chất clo
dịch muối ăn, sau
đó đưa nước vào khử trùng
19 June 2010
KHỬ TRÙNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN
Điện phân dung dịch muối NaCl: cực dương phân tách ion clo
2Cl - Cl2 + 2e
Cl2+ H 2O 1 HClO + HCl
Cl2+ OH - 1 HClO + Cl
-Cực âm diễn ra quá trình liên kết phân tử nước
H2O + e = OH - + H +
Ion OH - liên kết với ion Na + ở lại trong dung dịch
HClO + NaOH = NaHClO + H2O NaClO + H2O = NaOH + HClO
19 June 2010
Clorua vôi CaOCl 2
CaOCl2+ 2H 2O 1 2HClO + CaCl2 + Ca(OH)2
HClO 1 H + + ClO
-Như vậy, thực chất của quá trình điện phân muối ăn để khử trùng cũng là quá trình clo hoá.
KHỬ TRÙNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN
Trang 9LIỀU LƯỢNG HOÁ CHẤT CẦN THIẾT Lượng clo họat tính cần thiết để khử trùng:
V max = a × Q max (kg/h) Trong đó:
Qmax: lưu lượng tối đa của nước thải (m3 /h).
19 June 2010
LIỀU LƯỢNG HOÁ CHẤT CẦN THIẾT
Nếu sử dụng clorua vôi:
max max
100 a Q X
P
× ×
=
Trong đó:
Qmax: lưu lượng tối đa của nước thải
(m 3 /h).
a: liều lượng clo họat tính (g/m3 )
P: hàm lượng clo họat tính (%) trong
clorua vôi thường lấy bằng 30%
19 June 2010
LIỀU LƯỢNG HOÁ CHẤT CẦN THIẾT Liều lượng tối đa của dung dịch clo (clo lỏng
và vôi):
C clorua : Hàm lượng clo trong dung dịch g/l Hàm lượng hoạt tính ở trong dung dịch clorua vôi được xác định bởi quan hệ:
Cclo hoạt tính = PC clorua /100
Đối với clo lỏng thì nồng độ clo hoạt tính bằng
nồng độ clo trong nước, nghĩa là Cclo.ht = Cclo
max max
100
clorua
a Q q
P C
× ×
=
×
Trang 10THIẾT BỊ
Thiết bị:
– Thùng hoà trộn,
– Thùng định lượng,
– Thùng dung dịch
Thùng hoà trộn: trộn clorua vôi với nước tạo
dung dịch dạng sữa:
Nồng độ 25%
38
THIẾT BỊ
Dung tích hữu ích của thùng:
W = aQ/1000.b.n Trong đó:
Q – lưu lượng trung bình của nước cần khử trùng,
m 3 /ngày.
a – liều lượng clo hoạt tính.
b – nồng độ dung dịch clorua vôi, lấy không lớn hơn 25%.
n – số lần hòa trộn clorua vôi trong ngày, lấy trong khoảng 2 – 6 lần phụ thuộc vào công suất trạm.
19 June 2010
THIẾT BỊ
Thùng định lượng: thường có hình ovan trên
mặt bằng,
Kích thước: 0,5 x 0,4 x 0,5m (D x R x C)
19 June 2010
KHỬ TRÙNG BẰNG CLO LỎNG
Dẫn clo trực tiếp vào nước thải hoặc qua clorator Phân loại clorator:
Clorator hoạt động liên tục: đưa một lượng clo cố định vào nước thải trong một thời gian xác định sử dụng đối với những trạm có công suất 25 – 50kg clo/h.
Clorator hoạt động theo tỉ lệ: lượng clo qua clorator tự động thay đổi theo tính chất và lưu lượng nước thải áp dụng đối với những trạm có công suất không lớn.
Clorator chân không hoạt động liên tục clo được giữ dưới áp lực thấp hơn áp suất của không khí do đó hơi clo không bay ra ngoài môi trường xung quanh.