phương pháp khử trùng

PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNGKhử 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
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
phương pháp khử trùng PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNGKhử trùng (disinfection) khác với tiệt trùng (sterilization), quá trình tiệttrùng sẽ tiêu diệt hoàn toàn các vi sinh vật còn quá trình khử trùng thìkhông tiêu diệt hết các vi sinh vật.Quá trình khử trùng dùng để tiêu diệt các vi khuẩn, virus, amoeb gây racác bệnh thương hàn, phó thương hàn, lỵ, dịch tả, sởi, viêm gan...Các biện pháp khử trùng bao gồm sử dụng hóa chất, sử dụng các quátrình cơ lý, sử dụng các bức xạ. Trong phần này chúng ta chỉ bàn đếnviệc khử trùng bằng các hóa chất. Các hóa chất thường sử dụng cho quátrình khử 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, xàbông và 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 học 25 ¸ 75 Bể lắng sơ hoặc thứ cấp có thêm hóa chất trợ lắng 40 ¸ 80 Bể lọc sinh học nhỏ giọt 90 ¸ 95 Bể bùn hoạt tính 90 ¸ 98 Chlorine hóa nước thải sau xử lý 98 ¸ 99Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991Cl2 hòa tan rất mạnh trong nước (7160 mg/L ở 20oC và 1 atm). Khi hòatan trong nước nó tạo thành hypochlorous acide Cl2 + H2O ------> HOCl + H+ + Cl-Với hàm lượng Cl2 thấp hơn 1000 mg/L và pH > 3 phản ứng thủy phântrên diễn ra hoàn toàn.Hypochlorous acide sau đó bị ion hóa thành hypochlorite ion. HOCL ------> OCl- + H+HOCl và OCl- được coi là lượng chlor tự do hữu dụng. Các dạng khácnhư calcium hypochlorite cũng được sử dụng Ca(OCl)2  Ca2+ + 2OCl-Hypochlorous acide sẽ tác dụng với ammonia để tạo nênmonochloroamine, dichloramine và nitrogen trichlorideNH4+ + HOCl  NH2Cl + H2O + H+NH2Cl + HOCl  NHCl2 + H2ONHCl2 + HOCl  NCl3 + H2OViệc sinh ra các sản phẩm trên tùy thuộc vào pH, nhiệt độ, thời gian tiếpxúc và tỉ lệ ban đầu giữa chlorine và ammonia (Cl2 : NH4+ - N). Trongkhoảng pH từ 7  8 và tỉ lệ Cl2 : NH4+ - N = 5 : 1 tất cả chlorine tự dohữu dụng sẽ chuyển thành monochloramine trong vòng 1 phút trở lại,nếu tỉ lệ Cl2 : NH4+ - N lớn hơn 5 : 1 thì sẽ có một ít dichloramine đượctạo nên. Khi pH < 6, một lượng lớn nitrogen trichloride được tạo thành,đây là một chất khí có mùi hôi do đó cần quản lý tốt pH để tránh xảy ratrường hợp này. Chloramine được gọi là hợp chất chlor hữu dụng. Trongnước chloramine bị thủy phân yếu để tạo nên hypoclorous acide. Hiệusuất khử trùng của chloramine tùy thuộc vào lượng hypochlorous acideđược tạo nên.Khi cho chlorine vào nước thải có chứa các chất khử (H2S, NO2-, Fe2+,Mn2+...) amonia và các amine hữu cơ đường biểu diễn dư lượng chlorinesau các phản ứng được biểu diễn trong hình Dư lượng chlorine trong quá trình sử dụng chlorine để khử trùngĐầu tiên khi cho chlorine vào nước thải nó sẽ phản ứng hết với các chấtkhử do đó không có chlorine thừa (a - b): H2S + Cl2  2HCl + SChlorine còn tác dụng với phenol tạo nên mono-, di- hoặctrichlorophenol tạo mùi và vị của nước. Nó còn tác dụng với mùn trongnước tạo thành các hợp chất chlor trong đó có chloroform CHCl3 là chấtgây ung thư.Cho tới liều lượng b nó đã thỏa mãn nhu cầu về chlor đối với các chấtkhử, do đó nếu tiếp tục cho thêm chlor vào nó sẽ tạo nên chloramine,chloramine tạo nên một phần dư lượng ở dạng hợp chất chlor hữu dụng.Khi tất cả ammonia và các amine hữu cơ trong nước thải phản ứng hếtvới chlorine (c) việc tiếp tục cho thêm chlorine vào sẽ tạo nên phản ứngoxy hóa chloramine quá trình này sẽ làm giảm dư lượng chlor (c - d) vàtạo nên N2, NO3 và NCl3. Việc giảm dư lượng chlorine là kết quả củaquá trình khử các nguyên tử chlorine đến mức oxy hóa thấp nhất(chloride). Sau khi đã kết thúc quá trình oxy hóa các chloramine nếu tiếptục cho chlor vào nước thải thì sẽ tạo nên dư lượng chlor tự do hữu dụngdo đó đường biểu diễn từ điểm d sẽ đi lên. Điểm d được coi như làđiểm dừng của đồ thị. Việc xác định điểm dừng để xác định liều lượngchlorine cần sử dụng cho quá trình xử lý ammonia và khử trùng nướcthải (cần thiết phải có dư lượng chlor tự do hữu dụng để bảo đảm choquá trình khử trùng). Tuy nhiên việc áp dụng điểm dừng để xác định liềulượng chlorine đòi hỏi kỹ thuật cao cho nên ít được ứng dụng.Để đơn giản hóa vấn đề trong việc xử lý nước thải sinh hoạt người ta xácđịnh dư lượng hợp chất chlor hữu dụng sau 15 phút tiếp xúc giữa nướcthải và chlorine nếu đạt nồng độ 0,5 mg/L thì liều lượng chlorine sửdụng là đủ và người ta gọi đó là lượng chlorine cần thiết.Để hoàn thành công đoạn xử lý nước thải bằng chlorine nước thải vàdung dịch chlor (phân phối qua ống châm lổ, hoặc suốt chiếu ngang củabể trộn) được cho vào bể trộn trang bị một máy khuấy vận tốc cao, thờigian lưu tồn của nước thải và dung dịch chlorine trong bể trộn khôngngắn hơn 30 giây. Sau đó nước thải đã trộn lẫn với dung dịch chlorineđược cho chảy qua bể tiếp xúc được chia thành những kênh dài và hẹptheo đường gấp khúc.Thời gian tiếp xúc giữa chlorine và nước thải từ 15  45 phút, ít nhấtphải giữ được 15 phút ở tải đỉnh. Bể tiếp xúc chlorine thường được thiếtkế theo kiểu plug-flow (ngoằn ngoèo). Tỉ lệ dài : rộng từ 10 : 1 đến 40 :1. Vận tốc tối thiểu của nước thải phải từ 2  4,5 m/phút để tránh lắngbùn trong bể. Sơ đồ một bể tiếp xúc chlorineTổng chiều dài của kênh có thể tính bằng công thức:trong ñoùL: tổng chiều dài của kênhV/Q: thời gian lưu tồn theo lý thuyết (t), hay thời gian tiếp xúc ...