Khử Trùng Nước Thải Bằng Hóa Chất

Khử trùng là một khâu quan trọng cuối cùng trong hệ thống xử lý nước thải. Sau quá trình xử lý cơ học, nhất là nước sau khi qua bể lọc, phần lớn các vi sinh vật đã bị giữ lại. Song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh, cần phải tiến hành khử trùng nước.

Khử trùng nước thải nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm chưa thể hoặc không thể khử bỏ trong quá trình xử lý nước thải. Nước thải sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học còn chứa khoảng 10⁵ – 10⁶ vi khuẩn/ml. Hầu hết các loại vi khuẩn có trong nước thải không phải là vi trùng gây bệnh nhưng không loại trừ khả năng có vi khuẩn gây bệnh. Khi xả ra nguồn nước cấp, hồ bơi, nguồn tiếp nhận,…thì sẽ lan truyền bệnh rất lớn. Vì vậy, cần phải khử trùng nước thải trước khi xả ra ngoài.

Như đã biết, xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên cho hiệu suất xử lý và khử trùng cao nhất đạt tới 99%, còn các công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo chỉ đạt 91 – 98%. Biểu đồ sau đây hiển thị sự giảm số lượng vi khuẩn sau khi nước thải đã xử lý qua một số công đoạn.

Nước thải trước khi xử lý
Sau bể lắng 1
Sau bể sinh học Aerotank

(Nguồn: Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – TS Lâm Vĩnh Sơn)

Với những phân tích như trên, ta thấy rằng cần phải khử trùng trước khi sử dụng (nước cấp) và trướckhi thải ra nguồn tiếp nhận (nước thải).

Hiện nay có nhiều biện pháp khử trùng có hiệu quả:

Khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh (hóa chất).
Khử trùng bằng các tia vật lý: tia cực tím.
Khử trùng bằng siêu âm.
Khử trùng bằng phương pháp nhiệt.
Khử trùng bằng các ion kim loại nặng.

Bể khử trùng và bồn chứa Clo tại một hệ thống xử lý nước thải ở Tiền Giang

Trong bài viết hôm nay, Tin Cậy xin đề cập đến quá trình khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh hay còn gọi là hóa chất. Đây là phương pháp khử trùng được áp dụng phổ biến hiện nay ở nhiều quy mô khác nhau. Có nhiều loại hóa chất khử trùng trong đó có hai loại hóa chất chủ yếu là Clo và Javel.

1. Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của nó

Bản chất của quá trình khử trùng bằng Clo

Clo là một chất oxy hóa mạnh dù ở bất cứ dạng nào, nguyên chất hay hợp chất, khi tác dụng với nước đều tạo ra phân tử Axit Hypoclorit HOCl có tác dụng khử trùng rất mạnh. Quá trình diệt vi sinh vật xảy ra qua hai giai đoạn:

Đầu tiên chất khử trùng khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh.
Sau đó, phản ứng với men bên trong tế bào và phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến sự diệt vong của tế bào.

Tốc độ của quá trình khử trùng được xác định bằng động học của quá trình khuếch tán chất khử trùng qua vỏ tế bào và động học của quá trình phân hủy men tế bào. Tốc độ khử trùng bị chậm đi rất nhiều khi trong nước có các chất hữu cơ, cặn lơ lửng và các chất khử khác.

Các phản ứng hóa học xảy ra khi cho Clo vào nước

Hợp chất của Clo là Ca(OCl)2 chứa 70% Clo, dạng bột, màu trắng

Như đã biết, khả năng khử trùng của Clo phụ thuộc vào sự tồn tại của HOCl. Theo (2) và (4) sự phân ly của HOCl lại phụ thuộc vào H⁺ có trong nước, phụ thuộc vào độ pH của nước. Kết quả thực nghiệm cho thấy quá trình thủy phân của Clo xảy ra hoàn toàn khi pH>4. Khi pH tăng, nồng độ HOCl giảm làm cho hiệu quả khử trùng cũng giảm đi tương ứng.

Để đảm bảo cho quá trình khử trùng đạt được hoàn toàn, sau khi khử trùng cần giữ lại trong nước một lượng Clo dư thích hợp. Liều lượng Clo cho vào nước để đảm bảo sau phản ứng có được lượng Clo dư cần thiết thường được xác định trực tiếp bằng thực nghiệm.

Tuy nhiên, sau khi khử trùng trong nhiều trường hợp lượng Clo dư còn lại trong nước khá lớn cho nên cần phải xả bớt đến tiêu chuẩn từ 0.3 đến 0.5 mg/l, tránh ảnh hường đến người tiêu dùng.

Nguồn: Sách Nguyên lý quy trình xử lý nước thải

Liều lượng

Liều lượng Clo có thể lấy theo quy phạm như sau:

Đối với nước thải sau xử lý cơ học: 10g/m³.
Đối với nước thải sau xử lý sinh học không hoàn toàn ở bể Aerotank hay bể Biophin cao tải: 5g/m³.
Đối với nước thải sau khi xử lý sinh học hoàn toàn: 3g/m³.

Ưu điểm

Xử lý nước thải với quy mô lớn.
Hiệu quả khử trùng cao, xử lý được các loại vi khuẩn gây bệnh.
Giá thành rẻ, có sẵn trên thị trường.
Bảo quản, vận chuyển và điều hành dễ dàng.

Nhược điểm

Độc hại trong quá trình vận hành.
Dễ gây nguy hại cho nguồn tiếp nhận.
Thời gian tiếp xúc lâu (30 phút).
Độ đục của nước có thể làm giảm khả năng xử lý.

2. Khử trùng bằng nước Javel

Javel có tên gọi là Natri Hypoclorit (NaClO). Phương pháp khử trùng nước thải bằng Javel được sử dụng phổ biến sau Clo. Nước Javel có nồng độ Clo hoạt tính từ 6 – 8g/l.

Bản chất của quá trình khử trùng bằng Javel

Điều chế Javel: (1) trong công nghiệp, (2) trong phòng thí nghiệm

Nguồn: hoc247.net

Natri Hypoclorit có thể được sản xuất theo 2 cách:

Trong công nghiệp, điện phân dung dịch muối ăn “không có màng ngăn” thành dung dịch Natri Hypoclorit.

Natri Hypoclorit (NaClO) là chất oxi hóa mạnh bị phân tách thành ClO_2. Dioxit Clo là khí độc có màu vàng xanh, có mùi clo rất mạnh.

Nguồn: dongachem.vn

Nước Javel là dung dịch có nồng độ Clo từ 5-15%, là dung dịch hơi vàng có mùi đặc trưng. Natri Hypoclorit không ổn định khi tiếp xúc với axit, ánh sáng mặt trời, một số kim loại, các khí độc hại và ăn mòn bao gồm cả khí Clo, Natri Hypoclorit sẽ bị tan chảy.

Các phản ứng hóa học xảy ra khi cho Javel vào nước

Tương tự như HClO, NaClO có tính oxi hóa rất mạnh nên phá vỡ các sắc tố màu sắc của các chất, phá vỡ cấu trúc sinh học của vi sinh vật.

Ở trong nước NaClO:

Cũng giống như Clo, tác dụng khử trùng của Natri Hypoclorit là do sự có mặt của các phân tử Axit Hypoclorit HOCl. Có thể sử dụng máy điện phân dung dịch muối ăn thành dung dịch Natri Hypoclorit hoặc mua sẵn dung dịch Natri Hypoclorit trên thị trường về sử dụng.