PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI i

PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Khử trùng (disinfection) khác với tiệt trùng (sterilization), quá trình tiệt trùng sẽ tiêu diệt hoàn toàn các vi sinh vật còn quá trình khử trùng thì không tiêu diệt hết các vi sinh vật. Quá trình khử trùng dùng để tiêu diệt các vi khuẩn, virus, amoeb gây ra các bệnh thương hàn, phó thương hàn, lỵ, dịch tả, sởi, viêm gan...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI iPHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG TRONG XỬLÝ NƯỚC THẢIKhử trùng (disinfection) khác với tiệt trùng(sterilization), quá trình tiệt trùng sẽ tiêudiệt hoàn toàn các vi sinh vật còn quá trìnhkhử trùng thì không tiêu diệt hết các visinh vật.Quá trình khử trùng dùng để tiêu diệt các vikhuẩn, virus, amoeb gây ra các bệnh thươnghàn, phó thương hàn, lỵ, dịch tả, sởi, viêmgan...Các biện pháp khử trùng bao gồm sử dụnghóa chất, sử dụng các quá trình cơ lý, sửdụng các bức xạ. Trong phần này chúng ta chỉbàn đến việc khử trùng bằng các hóa chất.Các hóa chất thường sử dụng cho quá trìnhkhử trùng là chlorine và các hợp chất của nó,bromine, ozone, phenol và các phenolic, cồn,kim loại nặng và các hợp chất của nó, xà bôngvà bột giặt, oxy già, các loại kiềm và axít. So sánh hiệu quả khử trùng của các phương pháp Phương pháp Hiệu quả (%) Lọc thô 0¸5 Lọc tinh 10 ¸ 20 Bể lắng cát 10 ¸ 25 Bể lắng sơ hoặc thứ cấp cơ 25 ¸ 75 học Bể lắng sơ hoặc thứ cấp có 40 ¸ 80 thêm hóa chất trợ lắng Bể lọc sinh học nhỏ giọt 90 ¸ 95 Bể bùn hoạt tính 90 ¸ 98 Chlorine hóa nước thải sau 98 ¸ 99 xử lýNguồn: Wastewater Engineering: treatment,reuse, disposal, 1991Cl2 hòa tan rất mạnh trong nước (7160 mg/L ở20oC và 1 atm). Khi hòa tan trong nước nó tạothành hypochlorous acide Cl2 + H2O------> HOCl + H++ Cl-Với hàm lượng Cl2 thấp hơn 1000 mg/L và pH> 3 phản ứng thủy phân trên diễn ra hoàntoàn.Hypochlorous acide sau đó bị ion hóa thànhhypochlorite ion. ------>OCl- + H+ HOCLHOCl và OCl- được coi là lượng chlor tự dohữu dụng. Các dạng khác như calciumhypochlorite cũng được sử dụng Ca2+ + 2OCl- Ca(OCl)2Hypochlorous acide sẽ tác dụng với ammoniađể tạo nên monochloroamine, dichloramine vànitrogen trichlorideNH4+ + HOCl NH2Cl + H2O + H+NH2Cl + HOCl NHCl2 + H2ONHCl2 + HOCl NCl3 + H2OViệc sinh ra các sản phẩm trên tùy thuộc vàopH, nhiệt độ, thời gian tiếp xúc và tỉ lệ ban đầugiữa chlorine và ammonia (Cl2 : NH4+ - N).Trong khoảng pH từ 7 8 và tỉ lệ Cl2 : NH4+ -N = 5 : 1 tất cả chlorine tự do hữu dụng sẽchuyển thành monochloramine trong vòng 1phút trở lại, nếu tỉ lệ Cl2 : NH4+ - N lớn hơn 5 :1 thì sẽ có một ít dichloramine được tạo nên.Khi pH < 6, một lượng lớn nitrogen trichlorideđược tạo thành, đây là một chất khí có mùi hôido đó cần quản lý tốt pH để tránh xảy ratrường hợp này. Chloramine được gọi là hợpchất chlor hữu dụng. Trong nước chloraminebị thủy phân yếu để tạo nên hypoclorousacide. Hiệu suất khử trùng của chloramine tùythuộc vào lượng hypochlorous acide được tạonên.Khi cho chlorine vào nước thải có chứa cácchất khử (H2S, NO2-, Fe2+, Mn2+...) amonia vàcác amine hữu cơ đường biểu diễn dư lượngchlorine sau các phản ứng được biểu diễntrong hìnhDư lượng chlorine trong quá trình sử dụng chlorine để khử trùngĐầu tiên khi cho chlorine vào nước thải nó sẽphản ứng hết với các chất khử do đó không cóchlorine thừa (a - b): H2S + Cl2 2HCl + SChlorine còn tác dụng với phenol tạo nênmono-, di- hoặc trichlorophenol tạo mùi và vịcủa nước. Nó còn tác dụng với mùn trongnước tạo thành các hợp chất chlor trong đó cóchloroform CHCl3 là chất gây ung thư.Cho tới liều lượng b nó đã thỏa mãn nhu cầuvề chlor đối với các chất khử, do đó nếu tiếptục cho thêm chlor vào nó sẽ tạo nênchloramine, chloramine tạo nên một phần dưlượng ở dạng hợp chất chlor hữu dụng. Khi tấtcả ammonia và các amine hữu cơ trong nướcthải phản ứng hết với chlorine (c) việc tiếp tụccho thêm chlorine vào sẽ tạo nên phản ứngoxy hóa chloramine quá trình này sẽ làm giảmdư lượng chlor (c - d) và tạo nên N2, NO3 vàNCl3. Việc giảm dư lượng chlorine là kết quảcủa quá trình khử các nguyên tử chlorine đếnmức oxy hóa thấp nhất (chloride). Sau khi đãkết thúc quá trình oxy hóa các chloramine nếutiếp tục cho chlor vào nước thải thì sẽ tạo nêndư lượng chlor tự do hữu dụng do đó đườngbiểu diễn từ điểm d sẽ đi lên. Điểm d được coinhư là điểm dừng của đồ thị. Việc xác địnhđiểm dừng để xác định liều lượng chlorine cầnsử dụng cho quá trình xử lý ammonia và khửtrùng nước thải (cần thiết phải có dư lượngchlor tự do hữu dụng để bảo đảm cho quátrình khử trùng). Tuy nhiên việc áp dụng điểmdừng để xác định liều lượng chlorine đòi hỏikỹ thuật cao cho nên ít được ứng dụng.Để đơn giản hóa vấn đề trong việc xử lý nướcthải sinh hoạt người ta xác định dư lượng hợpchất chlor hữu dụng sau 15 phút tiếp xúc giữanước thải và chlorine nếu đạt nồng độ 0,5mg/L thì liều lượng chlorine sử dụng là đủ vàngười ta gọi đó là lượng chlorine cần thiết.Để hoàn thành công đoạn xử lý nước thảibằng chlorine nước thải và dung dịch chlor(phân phối qua ống châm lổ, hoặc suốt chiếungang của bể trộn) được cho vào bể trộntrang bị một máy khuấy vận tốc cao, thời gianlưu tồn của nước thải và dung dịch chlorinetrong bể trộn không ngắn hơn 30 giây. Sau đónước thải đã trộn lẫn với dung dịch chlorineđược cho chảy qua bể tiếp xúc được chiathành những kênh dài và hẹp theo đường gấpkhúc.Thời gian tiếp xúc giữa chlorine và nước thảitừ 15 45 phút, ít nhất phải giữ được 15 phútở tải đỉnh. Bể tiếp xúc chlorine thường đượcthiết kế theo kiểu plug-flow (ngoằn ngoèo). Tỉlệ dài : rộng từ 10 : 1 đến 40 : 1. Vận tốc tốithiểu của nước thải phải từ 2 4,5 m/phút đểtránh lắng bùn trong bể. Sơ đồ một bể tiếp xúc chlorineTổng chiều dài của kênh có thể tính bằngcông thức:trong ñoùL: tổng chiều dài của kênh V/Q: thời gian lưu tồn theo lý thuyết (t), hay thời gian tiếp xúc W : chiều rộng kênh D: chiều sâu mực nước trong kênh Qmax: lưu lượng nước thải ở tải đỉnh Người ta thường sử dụng th ...