Khử trùng nước bằng clo, UV và ozon

1. Khử trùng nguồn nước 2 2. Khử trùng bằng ozon 2 2.1. Cơ chế khử trùng bằng ozon 3 2.2.Khả năng ứng dụng 4 2.3.Ưu điểm và nhược điểm 4 2.4.Liều lượng ozon trong xử lý nước 6 3.Khử trùng bằng UV 9 3.1. Cơ chế diệt khuẩn của UV 10 3.2. Nguyên tắc khử trùng bằng UV 11 3.3.Các loại thiết bị khử trùng bằng tia cực tím 17 3.4.Bảo trì Hệ thống UV 17 3.5.Thông tin nhanh về Xử lý nước bằng tia UV 18 3.6. Ưu nhược điểm 18 4.Khử trùng clo 20 4.1.Cơ chế khử trùng nước bằng Clo 20 4.2.Khử trùng nước bằng Clo có hại cho sức khỏe không 20 4.3.Cách khắc phục mùi clo trước khi sử dụng 21 4.4.Các phương pháp khử trùng nước cấp bằng Clo 21 4.5. Cách khử trùng nước sinh hoạt bằng Clo 21 4.6.Ưu nhược điểm của khử trùng nước bằng Clo 22

1 Khử trùng nguồn nước 2 Khử trùng ozon 2.1 Cơ chế khử trùng ozon 2.2.Khả ứng dụng 2.3.Ưu điểm nhược điểm 2.4.Liều lượng ozon xử lý nước 3.Khử trùng UV 3.1 Cơ chế diệt khuẩn UV 10 3.2 Nguyên tắc khử trùng UV 11 3.3.Các loại thiết bị khử trùng tia cực tím 17 3.4.Bảo trì Hệ thống UV 17 3.5.Thông tin nhanh Xử lý nước tia UV 18 3.6 Ưu nhược điểm 18 4.Khử trùng clo 20 4.1.Cơ chế khử trùng nước Clo 20 4.2.Khử trùng nước Clo có hại cho sức khỏe không 20 4.3.Cách khắc phục mùi clo trước sử dụng 21 4.4.Các phương pháp khử trùng nước cấp Clo 21 4.5 Cách khử trùng nước sinh hoạt Clo 21 4.6.Ưu nhược điểm khử trùng nước Clo 22 1 Khử trùng nguồn nước Khử trùng nguồn nước phương pháp loại bỏ vi sinh vật có nguồn nước Trong lịch sử, clo, nước nóng nước lựa chọn làm chất khử trùng ngành công nghiệp thực phẩm nước giải khát Nhưng chuyên gia tư vấn từ lâu chia sẻ mối quan tâm ngày gia tăng sản phẩm hóa học nguy hiểm Trihalomethanes hay dioxins sản sinh clo phản ứng với chất hữu tìm thấy nước uống, mức độ Cơ quan bảo vệ mơi trường quy định chặt chẽ Ngồi cơng ty, sở sản xuất tìm cách cắt giảm chi phí việc loại bỏ phương pháp sử dụng nước nóng nước tiết kiệm khoản lớn Khử trùng coi chơ chế để vơ hiệu hóa tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh, ngăn ngừa chúng lây lan quan đường nước, ảnh hưởng đến sức khỏe người động vật khác Hiện có nhiều phương pháp khác để khử trùng nguồn nước như: dùng clo, dùng ozon dùng ia UV Khử trùng ozon Ozon sinh phân tư oxi bị phá hủy nguồn lượng lớn thành nguyên tủ oxi, nguyên tủ oxi kết hợp với phân tủ oxi chưa bịphá hủy thành dạng dễ bị phân hủy O3 (ozon), Ozon sử dụng khử trùng nước khơng khí Hầu hết thiết bị sinh khí ozon cho q trình khử trùng nước thường sử dụng nguồn điện cao từ 6-20 kV để phá hủy phân tử oxi thành nguyên tử oxi Ozon sản xuất cơng trình để khử trùng nước tính khơng ổn định nó, dễ phần bị phá hủy thời gian ngắn sau sinh Phân tủ Ozon 2.1 Cơ chế khử trùng ozon Ozon chất oxi hóa mạnh Cơ chế khử trùng ozon sau - Oxi hóa phá hủy trực tiếp thành tế bào làm rò rỉ vật chất bên - Phản ứng gây hư hỏng thành phần axit nucleic - Phá hủy liên kết cacbon nito Khi ozon hịa tan nước, phân tách thành sản phẩm phụ hydrogen peroxy (HO2) hydroxyl (OH), dạng oxi hóa mạnh đóng vai trị lớn cho q trình khử trùng Người ta tin vi khuẩn bị tiêu diệt q trình oxi hóa ngun sinh chất dẫn đến phá hủy thành tế bào Hiệu khử trùng phụ thuộc vào nhạy cảm vi sinh vật, thời gian tiếp xúc nồng độ ozon Thành phần hệ thống khử trùng ozon thường có là: cấp khí (khí oxi khơng khí), thiết bị sản xuất ozon, thiết bị tiếp xúc (tạo thời gian lưu nước ozon), thiết bị phá hủy ozon (phá hủy khí ozon bay ra, hạn chế ảnh hưởng đến mơi trường) Ngồi cịn có bơm tuần hồn để tuần hồn, trộn nước, injector hút khí, bẫy nước, hệ thống làm mát (làm mát ống phóng sản xuất ozon)… Phóng điện phương pháp phổ biển dùng để sản xuất ozon Khơng khí cực khơ oxy tinh khiết tiếp xúc với phóng điện cao áp đồng đều, có kiểm sốt tần số cao thấp Điểm sương khí vào phải -60oC thấp Dịng khí chứa từ 0,5 – 3% ozon theo khối lương, sử dụng oxi nguyên chất nồng độ ozon cao từ – lần Ozon sinh đưa vào buồng tiếp xúc để tiếp xúc với dòng nước cần khử trùng Hệ tiếp xúc dạng đĩa thổi khí, dạng hút ventuari Khí ozon bay từ buồng tiếp xúc phải phá hủy trước khí thải mơi trường Để trì liều lượng ozon hiểu khử trùng oxi tinh khiết thường sử dụng khí thải từ buồng tiếp xúc tuần hoàn để sản xuất ozon Liều lượng ozone yêu cầu thay đổi tùy theo chất lượng nước, liều lượng ozone điển hình 1,0 đến 2,0 miligam lít, đủ để tiêu diệt hầu hết vi khuẩn kiểm sốt mùi vị mùi Ozone có hiệu khử trùng chống lại vi khuẩn vi rút cao so với khử trùng clo Ngoài ra, đặc tính oxy hóa làm giảm nồng độ sắt, mangan, lưu huỳnh giảm loại bỏ vấn đề vị mùi Ozone oxy hóa sắt, mangan lưu huỳnh nước để tạo thành oxit kim loại lưu huỳnh ngun tố khơng hịa tan Các hạt khơng hịa tan sau loại bỏ phương pháp sau lọc Các hạt hữu hóa chất loại bỏ thơng qua q trình đơng tụ oxy hóa hóa học Ozone khơng ổn định suy giảm khoảng thời gian từ vài giây đến 30 phút Tốc độ phân hủy hàm số hóa học nước, độ pH nhiệt độ nước 2.2.Khả ứng dụng Khử trùng ôzôn thường sử dụng cho nhà máy cỡ trung bình đến lớn sau xử lý thứ cấp Ngoài việc khử trùng, công dụng phổ biến khác ozone xử lý nước thải kiểm soát mùi Khử trùng ozone phương pháp sử dụng Hoa Kỳ công nghệ chấp nhận rộng rãi châu Âu nhiều thập kỷ Xử lý ozone có khả đạt mức độ khử trùng cao so với clo UV, nhiên, chi phí vốn chi phí bảo trì khơng cạnh tranh với giải pháp thay có sẵn Ozone sử dụng cách tiết kiệm, chủ yếu trường hợp đặc biệt lựa chọn thay không hiệu 2.3.Ưu điểm nhược điểm Ưu điểm - Ozon có hiệu clo việc tiêu diệt virus vi khuẩn - Quá trình khử trùng ozon thường có thời gian tiếp xúc ngắn (khoảng 10 -30 phút) - Do ozon nhanh chóng bị phân hủy nên không tồn nước sau khử trùng, không gây hại - Ozon tạo chổ cơng trình, vậy, khơng cần u tố an tồn cho vận chuyển - Ozon hoàn tan vào nước bị phân hủy thành oxi, tăng oxi hòa tan nước - Ngồi khử trùng, ozon cịn sử dụng để oxi hóa chất nha sắt, H2S, mangan… Nhược điểm - Ozon sinh với liều lượng thấp, khơng hiệu với số loai virus, bảo tử… - Công nghệ phức tạp, yêu cầu nhiều thiết bị - Là chất oxi hóa mạnh nên cần sử dụng vật liệu chống ăn mòn - Sử dụng ozon khơng hiệu nước có hàm lượng chất lơ lửng (SS), cầu oxi hóa học (BOD), tổng lượng hữu cacbon (TOC) cao - Khi ozon khó chịu ảnh hưởng đến sức khỏe người, đặc biệt hệ hô hấp - Chi phí lắp đặt tương đối cao - Khơng cung cấp ozon dư giống Clo, khả tái nhiễm cao trình vận chuyển nước đường ống - Việc tạo sản phẩm phụ gây nguy hiểm nghiên cứu đánh giá - Do khả hòa tan nước ozon thấp clo nhiều, nên hệ khử trùng ozon cần thiết kế đặc biệt - Nguy hỏa hoạn sử dụng điện điện áp cao 2.4.Liều lượng ozon xử lý nước Xác định tổng nhu cầu ozon xử lý nước bao gồm loại bỏ hợp chất hữu cơ, hợp chất vô (fe, Mn, H2S), màu, mùi vị Nó cịn hoạt động chất kết dính vi mơ, hổ trợ loại bỏ chất rắn lơ lửng Bên cạnh đó, ozon Bên cạnh đó, ozon cịn chất diệt khuẩn, tiêu diệt nhiều loại vi khuẩn Vì vậy, ozon xem xét ứng dụng rộng rải xử lý nước Để loại bỏ chất gây ô nhiễm khỏi nước cách sử dụng ozone, điều quan trọng phải hiểu ozone hoạt động trình oxy hóa hóa học Một chất hóa học bị oxi hóa electron Những phản ứng xảy có khơng có diện oxy, trường hợp đề cập đến phản ứng mà oxy dạng ozone tham gia Lượng vật liệu oxy hóa nước gọi nhu cầu ơzơn Phản ứng ozon với hợp chất vô Phản ứng đơn giản phản ứng ozon với hợp chất vô sắt, mangan, H2S Trong trường hợp sắt (Fe) mangan (Mn) kim loại bị oxy hóa thành hợp chất khơng hịa tan kết tủa từ dung dịch Trong xử lý nước công nghiệp, việc loại bỏ hợp chất quan trọng Fe Mn làm màu nước đóng cặn hệ thống đường ống vật liệu ngâm nước Vì vậy, ozone thêm vào để làm cho kim loại không hịa tan sau chúng lọc khỏi nước dạng chất rắn Lượng ôzôn cần thiết 0,44 mg ôzôn / mg Fe 0,88 mg ôzôn / mg Mn Loại bỏ hydrogen sulfide từ nước với ozon Hydrogen Sulfide (h2S) trạo mùi không dễ chịu nước (mùi trứng thúi) Trong nước cấp, H2S loại bỏ để nước có vị tốt Lượng ozon cần thiết theo lý thuyết để khử H2S mg ozon / mg H2S, thực tế lượng dư ozon sử dụng (4 mg ozon / mg H2S) H2S bị oxi hóa thành muối sunfat, muối hòa tan Phản ứng ozon với hợp chất hữu Rất khó để dự đốn tổng lượng ozon yêu cầu để loại bỏ hợp chất hữu có nước Đầu tiên, vài hợp chất hữu khơng phản ứng với ozon, chí cịn chất chất oxi hóa mạnh Những hợp chất axit cacboxilic, ketones aldehyde Ngay với hợp chất phản ứng với ozon, số số bị oxy hóa thành hợp chất nhỏ khơng phản ứng Do đó, khó để dự đốn lượng ozone cần thiết khơng có kiến thức chi tiết hóa chất liên quan thực nghiên cứu thí điểm phịng thí nghiệm Đo hợp chất hữu nước phép thử nhu cầu oxy hóa học (COD) Một cách để đo lượng hợp chất hữu nước đo Nhu cầu oxy hóa học (COD) Thử nghiệm xác định lượng oxy để chuyển tất cacbon hữu mẫu thành CO2 Thử nghiệm sử dụng chất oxy hóa mạnh nhiệt độ cao để oxy hóa hợp chất hữu Sự thay đổi màu sắc, đo lượng chất oxy hóa sử dụng cho biết lượng COD Sự thay đổi COD thường sử dụng mục tiêu xử lý nước Trong thử nghiệm phịng thí nghiệm, lượng COD ban đầu ghi nhận lượng ozone sử dụng cho dung dịch bị ô nhiễm Một mối tương quan ghi nhận ozone sử dụng hàng lượng COD Đây cách trực tiếp để xác định lượng ozone cần thiết Đối với hợp chất hữu xử lý ozone, áp dụng quy tắc chung để ước tính ban đầu nhu cầu ozone Có thể ước chừng lượng ozon cần thiết 2,5 mg ozon / mg COD COD bao gồm hợp chất hữu bị oxy hóa ozon Đo hợp chất hữu nước thử nghiệm tổng carbon hữu (TOC) Một phương pháp khác để đo nồng độ hữu nước Total Organic Carbon (TOC) Thử nghiệm đo tổng cacbon (TC) nước cách loại bỏ cacbon vô (IC) trước tiên, ví dụ: cacbonat, từ nước Bằng cách đo TC trừ IC, phần lại TOC Trong ozone oxy hóa hợp chất hữu cơ, bao gồm số CO2, nhiều hợp chất nước trạng thái oxy hóa Điều có nghĩa thay đổi TOC khơng lớn Nói chung, việc loại bỏ TOC địi hỏi phải sử dụng q trình oxy hóa tiên tiến liên quan đến việc sử dụng ozone thành phần Khử trùng Ozone Để khử hoạt tính vi sinh vật, cần cho chúng tiếp xúc với ozone thời gian định Phép đo gọi Ct, nồng độ trung bình ozone nhân với thời gian tiếp xúc trung bình Nếu người vẽ biểu đồ nồng độ ơzơn theo thời gian, diện tích đường cong Ct Các sinh vật khác yêu cầu Ct khác nhiệt độ định để bất hoạt Giá trị Ct cho nhiều loại sinh vật phát triển Để xây dựng nồng độ ozone nước, trước hết nhu cầu ozone dung dịch phải đáp ứng Điều có nghĩa hợp chất hữu vơ bị ơxy hóa ơzơn trước tiên phải loại bỏ trước nồng độ tăng lên để thiết lập giá trị Ct Liều lượng ozone yêu cầu thay đổi tùy theo chất lượng nước, liều lượng ozone điển hình 1,0 đến 2,0 miligam lít, đủ để tiêu diệt hầu hết vi khuẩn kiểm soát mùi vị mùi Sự phân hủy Ozone Ozone dung dịch nước có phản ứng tự phân hủy Trong nước tinh khiết ozone, khơng có vật chất oxy hóa, phân hủy trở lại oxy Phản ứng phân hủy hàm nhiệt độ Ở pH 7, giá trị là: Vì vậy, ngồi nhu cầu ozone từ hợp chất vơ hữu oxy hóa, người ta cịn phải tính đến khả tự phân hủy Khi phát triển giá trị Ct, thay đổi nồng độ ôzôn hàm thời gian tiếp xúc đo để xác định đường cong C so với t để xác định diện tích đường cong So sánh hiệu khử trùng ozon Một cách phổ biến khác để xem xét hiệu khử trùng nước sử dụng khái niệm thời gian cô đặc (concentration time- CT) Khái niệm phổ biến hệ thống khử trùng nước uống thiết kế Khái niệm CT ozon biểu thị tích nồng độ trung bình ozon (dư) nhân với thời gian sinh vật tiếp xúc với dư lượng Sản phẩm gọi CT thường có đơn vị mg-min / lít Cách tiếp cận mặt khái niệm giống hệ số sát thương, tính theo cách khác Đối với sinh vật nhiệt độ định, CT tương quan với mức giảm log định sinh vật Giảm bốn log cho thấy loại bỏ 99,99% sinh vật Mỗi sinh vật có phản ứng khác chất diệt khuẩn định Dưới số giá trị CT để giảm log (99,9%) giardia lamblia (Giardia lamblia nguyên nhân phổ biến gây tiêu chảy người loài động vật có vú khác khắp giới) So sánh ozone với clo sinh vật này, thời gian tiếp xúc cách sử dụng phương pháp tiếp cận CT cho thấy ozone có hiệu gấp 60 lần so với clo Ozone có hiệu chống lại loạt sinh vật quan trọng giardia hình đây: 3.Khử trùng UV Tia cực tím (UV) phần ánh sáng đến từ mặt trời Quang phổ UV có tần số cao so với ánh sáng nhìn thấy tần số thấp so với tia X Điều có nghĩa quang phổ UV có bước sóng dài tia X bước sóng ngắn ánh sáng nhìn thấy; thứ tự lượng, từ thấp đến cao, ánh sáng nhìn thấy, tia cực tím, tia X Là kỹ thuật xử lý nước, UV biết đến chất khử trùng hiệu khả diệt khuẩn (khử hoạt tính) mạnh; UV đủ lượng (bức xạ ion hóa) để phá vỡ liên kết hóa học, giết chết vi khuẩn UV khử trùng nước có chứa vi khuẩn vi rút có hiệu chống lại động vật nguyên sinh nang Giardia lamblia nang trứng Cryptosporidium UV sử dụng thương mại nhiều năm ngành công nghiệp dược phẩm, mỹ phẩm, đồ uống điện tử, đặc biệt Châu Âu Ở Mỹ, sử dụng để khử trùng nước uống vào đầu năm 1900 bị bỏ rơi chi phí vận hành cao, thiết bị khơng đáng tin cậy phổ biến ngày tăng việc khử trùng khử trùng clo Hệ thống khử trùng tia cực tím cách hiệu để chống lại ô nhiễm vi sinh vật nước Tuy nhiên, vi sinh phải tiếp xúc với ánh sáng UV-C với lượng thích hợp để khử trùng nước hiệu Hệ thống Khử trùng UV sử dụng nhiều ứng dụng khác nhau, từ lọc nước uống hộ gia đình để khử trùng nước cấp toàn thị trấn đến xử lý nước thải công nghiệp Xử lý nước tia cực tím cơng nhận cách an tồn tiết kiệm chi phí để khử trùng nước cho ứng dụng công nghiệp Khử trùng tia cực tím hữu ích hầu hết ứng dụng, yêu cầu nước tinh khiết, an toàn khơng có vi sinh vật Tuy nhiên, có khả nước bị ô nhiễm trước đến điểm sử dụng cuối Hệ thống khử trùng tia cực tím gì? Trong cơng nghệ khử trùng nước tia UV, tia cực tím có bước sóng 253,7 nanomet sử dụng để khử trùng vi khuẩn, vi rút, nấm mốc, tảo vi sinh vật khác sinh sôi phát triển Công nghệ khử trùng tia cực tím phá hủy DNA vi sinh vật khiến chúng chết phát triển thêm Công nghệ khử trùng tia cực tím sử dụng để khử trùng nước uống, khử trùng nước quy trình, khử trùng nước thải khử trùng bề mặt Ngồi ứng dụng khử trùng, cơng nghệ sử dụng để loại bỏ TOC phá hủy Ozone Ngồi ra, cịn có máy tiệt trùng UV cho bệnh viện, nhà máy văn phòng 3.1 Cơ chế diệt khuẩn UV Bức xạ UV có ba vùng bước sóng: UV-A, UV-B UV-C Và vùng cuối này, UV-C sóng ngắn, có đặc tính diệt khuẩn để khử trùng Đèn hồ quang thủy ngân áp suất thấp giống đèn huỳnh quang tạo tia UV phạm vi 254 nm Một nm phần tỷ mét (10 ^ -9 mét) Những loại đèn chứa thủy ngân nguyên tố khí trơ, chẳng hạn argon, ống truyền tia UV, thường thạch anh (không giống thủy tinh, suốt tia cực tím) Theo truyền thống, hầu hết đèn UV hồ quang thủy ngân loại gọi "áp suất thấp", chúng hoạt động áp suất riêng phần tương đối thấp thủy ngân, áp suất tổng thể thấp (khoảng mbar), nhiệt độ bên ngồi thấp (50-100 ° C), cơng suất thấp Loại đèn phát xạ UV gần đơn sắc bước sóng 254 nm, nằm phạm vi tối ưu để axit nucleic hấp thụ lượng UV (khoảng 240-280 nm); UV phá vỡ liên kết axit nucleic, giết chết vi sinh vật 10 Trong năm gần đây, đèn UV áp suất trung bình hoạt động áp suất, nhiệt độ mức công suất cao nhiều phát phổ lượng UV cao từ 200 đến 320 nm, bán thị trường Tuy nhiên, khử trùng nước uống tia cực tím quy mơ hộ gia đình, đèn hệ thống đèn áp suất thấp hồn tồn phù hợp chí cịn ưu tiên đèn hệ thống đèn trung áp Điều chúng hoạt động công suất thấp hơn, nhiệt độ thấp chi phí thấp có hiệu cao việc khử trùng lượng nước đủ dùng hàng ngày gia đình Yêu cầu thiết yếu để khử trùng tia UV với hệ thống đèn nguồn điện có sẵn đáng tin cậy Mặc dù yêu cầu điện hệ thống khử trùng đèn UV thủy ngân áp suất thấp khiêm tốn, chúng cần thiết cho hoạt động đèn để khử trùng nước Vì hầu hết vi sinh vật bị ảnh hưởng xạ xung quanh 260 nm, xạ UV nằm phạm vi thích hợp cho hoạt động diệt khuẩn Có loại đèn UV tạo xạ phạm vi 185 nm có hiệu vi sinh vật làm giảm tổng hàm lượng carbon hữu (TOC) nước Đối với hệ thống UV điển hình, khoảng 95% xạ qua ống bọc thạch anh vào nước chưa xử lý Nước chảy lớp màng mỏng phủ lên đèn Ống bọc thạch anh thiết kế để giữ cho đèn nhiệt độ lý tưởng khoảng 104 ° F 3.2 Nguyên tắc khử trùng UV Bức xạ UV ảnh hưởng đến vi sinh vật cách thay đổi DNA tế bào cản trở trình sinh sản Xử lý tia cực tím khơng loại bỏ sinh vật khỏi nước, đơn bất hoạt (giết chết) chúng Hiệu trình liên quan đến thời gian tiếp xúc cường độ đèn thông số chất lượng nước chung Thời gian tiếp xúc báo cáo "microwatt x giây / cm vng" (µWatt x giây / cm²) Bộ Y tế Dịch vụ Nhân sinh Hoa Kỳ thiết lập mức phơi nhiễm tối thiểu 16.000 µWatt x giây / cm² hệ thống khử trùng tia cực tím Hầu hết nhà sản xuất cung cấp cường 11 độ đèn từ 30.000-50.000 µWatt x giây / cm² Nói chung, vi khuẩn coliform chẳng hạn, bị tiêu diệt 7.000 µWatt x giây / cm² Vì cường độ đèn giảm dần theo thời gian sử dụng, nên việc thay đèn tiền xử lý thích hợp chìa khóa thành cơng q trình khử trùng tia UV Ngồi ra, hệ thống UV nên trang bị thiết bị cảnh báo để cảnh báo cho chủ sở hữu cường độ đèn giảm xuống phạm vi diệt khuẩn Sau thời gian chiếu xạ cần thiết để bất hoạt hoàn toàn vi sinh vật khác liều 30.000 µWatt x giây / cm² bước sóng UV 254 nm 12 Được sử dụng mình, xạ UV không cải thiện mùi vị, mùi độ nước Đèn UV chất khử trùng hiệu quả, việc khử trùng xảy bên thiết bị Khơng giống q trình khử trùng clo, khơng có khử trùng cịn lại nước để vơ hiệu hóa vi khuẩn tồn đưa vào sau nước qua nguồn UV Tỷ lệ vi sinh vật bị tiêu diệt phụ thuộc vào cường độ tia UV, thời gian tiếp xúc, chất lượng nước thô việc bảo dưỡng thiết bị cách Nếu vật chất tích tụ tay áo thạch anh tải trọng hạt cao, cường độ tia cực tím hiệu xử lý giảm Ở liều đủ cao, tất mầm bệnh đường ruột nước bị bất hoạt xạ UV Thứ tự chung khả đề kháng vi sinh vật (từ đến nhiều nhất) 13 liều UV tương ứng để bất hoạt diện rộng (> 99,9%) là: vi khuẩn sinh dưỡng ký sinh đơn bào Cryptosporidium parvum Giardia lamblia liều thấp (1-10 mJ / cm2) virus đường ruột bào tử vi khuẩn liều cao (30-150 mJ / cm2) Hầu hết hệ thống khử trùng UV đèn thủy ngân áp suất thấp dễ dàng đạt liều xạ UV 50-150 mJ / cm2 nước chất lượng cao đó, khử trùng hiệu tất mầm bệnh nước Lưu ý: Đã có thay đổi đơn vị đoạn này, từ µW x giây / cm2 sang mJ / cm2 Cả hai đơn vị xạ (công suất / diện tích); ốt (W) jun / giây; 1000 µ (micro) = m (mili) 1000 µW x giây / cm2 = mJ / cm2 Tuy nhiên, chất hữu hòa tan, chẳng hạn chất hữu tự nhiên, số chất gây ô nhiễm vô cơ, chẳng hạn sắt, sulfit nitrit, chất lơ lửng (hạt độ đục) hấp thụ xạ UV che chắn vi khuẩn khỏi xạ UV, dẫn đến liều lượng UV phân phối thấp khử trùng vi sinh giảm Một mối quan tâm khác việc khử trùng vi khuẩn với liều lượng xạ UV thấp khả vi khuẩn vi sinh vật tế bào khác để sửa chữa thiệt hại tia UV gây khôi phục khả lây nhiễm, tượng gọi kích hoạt lại UV làm bất hoạt vi sinh chủ yếu cách thay đổi axit nucleic mặt hóa học Tuy nhiên, tổn thương hóa học tia UV gây sửa chữa chế enzym tế bào, số số khơng phụ thuộc vào ánh sáng (sửa chữa tối) số khác cần ánh sáng nhìn thấy (ghép nối quang kích hoạt quang) Do đó, để đạt khả khử trùng nước tia cực tím tối ưu địi hỏi phải cung cấp đủ liều tia cực tím để gây mức độ thiệt hại lớn axit nucleic khắc phục áp đảo chế sửa chữa DNA Liều lượng khử trùng xác định công thức bên Trong đó: cường độ tia UV cơng suất xạ tia UV (W hay mW) tác động lên đơn vị diện tích (m2 cm2) Mỗi loại vi sinh vật có liều lượng tiêu diệt khác Dưới lieu lượng tiêu diệt loại bỏ 99,9% 14 Liều vơ hiệu hóa Giardia Cryptosporidium Liều tia cực tím tích số cường độ ánh sáng tia cực tím (bức xạ) thời gian tiếp xúc tính giây (IT), nêu đơn vị: mW x s / cm2 mJ / cm2 IT tương tự liều lượng hóa chất CT (nồng độ x thời gian) Các vi sinh vật cho thấy loạt mức độ nhạy cảm với UV hiển thị liệu UV Cryptosporidium 15 Giardia nhạy cảm với tia cực tím vi khuẩn vi rút Các kết tương tự thu sử dụng phương pháp chiếu xạ tia cực tím áp suất thấp, áp suất trung bình xung - Hãy tìm hệ thống khử trùng tia UV loại A Liều UV cần thiết để khử hoạt tính log mầm bệnh nước chọn trình bày đây: Tiền xử lý chiếu xạ UV Quá trình lọc cặn qua lọc cát lọc than hoạt tính phải thực trước nước qua phận UV Vật chất dạng hạt, màu sắc độ đục ảnh hưởng đến truyền tia cực tím đến vi sinh vật phải loại bỏ để khử trùng thành công UV thường thiết bị cuối hệ thống xử lý (một loạt thiết bị xử lý phía trước), sau q trình thẩm thấu ngược, làm mềm nước lọc Bộ phận UV phải đặt gần điểm sử dụng tốt phận hệ thống ống nước bị nhiễm vi khuẩn Khuyến nghị tồn hệ thống đường ống dẫn nước phải khử trùng clo trước sử dụng hệ thống UV lần đầu Dưới thông số nước trước khí vào hệ thống khử trung UV 16 3.3.Các loại thiết bị khử trùng tia cực tím Thiết bị xử lý UV điển hình bao gồm buồng hình trụ chứa bóng đèn UV dọc theo trục trung tâm Một ống bọc thạch anh bao bọc bóng đèn; dịng nước chảy song song với bóng đèn (cần nguồn điện cung cấp để tạo tia UV) Một thiết bị kiểm sốt dịng chảy ngăn khơng cho nước qua bóng đèn nhanh, đảm bảo thời gian tiếp xúc xạ thích hợp với nước chảy Người ta báo cáo dòng nước hỗn loạn (kích động) giúp sinh vật tiếp xúc hồn tồn với xạ UV Vỏ hệ thống UV phải thép không gỉ để bảo vệ phận khỏi bị ăn mịn Để đảm bảo chúng không bị nhiễm bẩn, tất mối hàn hệ thống phải nung chảy plasma tẩy khí argon Sự khác biệt thiết bị xử lý UV công suất tính tùy chọn Một số trang bị đầu dị phát xạ tia cực tím để cảnh báo người dùng thiết bị cần làm nguồn sáng bị hỏng Tính quan trọng để đảm bảo hiệu khử trùng cung cấp nước an tồn Một máy dị phát âm tắt dịng nước thích hợp đèn cảnh báo, đặc biệt hệ thống đặt nơi đèn cảnh báo không nhận thấy 3.4.Bảo trì Hệ thống UV Vì xạ UV phải đến vi khuẩn để khử hoạt tính chúng, nên thiết bị chứa nguồn sáng phải giữ Sản phẩm thương mại có sẵn để rửa thiết bị để loại bỏ lớp màng nguồn UV Làm qua đêm dung dịch natri hydrosulfit 17 0,15% axit xitric loại bỏ hiệu màng Một số thiết b có cần gạt nước để hỗ trợ trình làm Hệ thống UV thiết kế để hoạt động liên tục nên tắt không cần xử lý vài ngày Cần vài phút để làm ấm đèn trước hệ thống sử dụng lại sau tắt Ngoài ra, hệ thống đường ống dẫn nước nhà cần súc rửa kỹ lưỡng sau thời gian không sử dụng Bất hệ thống bảo dưỡng, toàn hệ thống ống nước phải khử trùng hóa chất clo trước sử dụng hệ thống UV để khử trùng Đèn UV dần tác dụng với trình sử dụng; đèn nên làm thường xuyên thay lần năm, theo hướng dẫn nhà sản xuất Khơng có lạ bóng đèn giảm 20% cường độ vịng 100 hoạt động, mức cường độ trì vài nghìn Như nêu trước, số thiết bị trang bị thiết bị phát tia cực tím giảm cường độ cảnh báo cường độ ánh sáng giảm xuống mức định Nước xử lý phải theo dõi vi khuẩn coliform vi khuẩn dị dưỡng hàng tháng tháng sử dụng thiết bị Nếu sinh vật có nước qua xử lý, cần kiểm tra cường độ đèn, toàn hệ thống đường ống dẫn nước phải khử trùng hóa chất clo 3.5.Thông tin nhanh Xử lý nước tia UV  Khử trùng tia cực tím khơng thêm hóa chất vào nước  UV có hiệu chống lại vi khuẩn vi rút; có hiệu chống lại Giardia lamblia Cryptosporidium hệ thống thiết kế tùy chỉnh để đáp ứng yêu cầu khử trùng  Khử trùng tia cực tím khơng có khử trùng dư  Phải có cường độ đèn tối thiểu 16.000 µwatt x giây / cm²  UV thường thiết bị cuối hệ thống xử lý thiết bị xử lý nước  Thiết bị UV nên có đầu dị phát xạ tia cực tím âm để thông báo cho người dùng cường độ đèn không đủ  Việc bảo dưỡng thay đèn thường xuyên điều cần thiết  Công suất từ 0,5 gallon phút (gpm) đến vài trăm gpm  Cần phải xử lý trước để loại bỏ độ đục, TSS thông số khác trước đưa vào khử trùng Uv  Cũng có giới hạn số lượng vi khuẩn điều trị Giới hạn khử trùng tia cực tím 1.000 coliform tổng số / 100 mL nước 100 coliform phân / 100 mL  Nước chứa hàm lượng khống cao tích tụ bóng đèn, làm giảm hiệu khử trùng 3.6 Ưu nhược điểm Ưu điểm - Đây công nghệ khử trùng hiệu cho Cryptosporidium Giardia 18 Nó khơng làm thay đổi đáng kể chất lượng nước; nghĩa là, thay đổi tổng số hữu carbon (TOC), pH, độ ăn mịn, khả hình thành DBP độ đục - Công nghệ điện tử tương đối rẻ với vốn chi phí vận hành thấp, so với lựa chọn khử trùng khác cho động vật nguyên sinh - Nó tương đối dễ dàng để vận hành (tức bật tắt) thiết bị UV dựa thay đổi lưu lượng nước, chất lượng nước, v.v - Thiết bị UV có diện tích lắp đặt tương đối nhỏ thường dễ dàng lắp đặt vào nhà máy xử lý nước có - Khơng cần hóa chất để khử trùng tia cực tím - Khử trùng nhanh Thời gian liên lạc khoảng vài giây Nhược điểm - Không có khả khử trùng sau khỏi buồng khử trùng Do đó, clo cloramin thường thêm vào để trì lượng dư khử trùng hệ thống phân phối - Hiện tại, theo dõi liên tục liều lượng tia cực tím, người vận hành phải dựa vào phép đo thứ cấp (chỉ số cảm biến, độ truyền tia UV, tốc độ dòng nước, v.v.) - Hầu hết lò phản ứng UV chứa đèn thủy ngân, việc vỡ đèn UV thể mối nguy thủy ngân xảy Tuy nhiên, tính tốn dường cho thấy thủy ngân đèn vào nước hoàn toàn, mức thủy ngân nước phân phối thấp nhiều so với mức ô nhiễm tối đa Nghiên cứu thêm cần thiết để giải vấn đề - Nguồn điện cung cấp cho thiết bịcó thể bị gián đoạn, khiến đèn UV tắt khoảng thời gian từ 1–5 phút Điều dẫn đến số nước không xử lý trừ nước chuyển thành chất thải - Đèn UV chứa thủy ngân bể, không đưa thủy ngân vào nước mà đưa mãnh vỡ thủy tinh vào nước Vì vậy, sau đèn UV nên lắp thêm lọc tinh để phịng cố Một số hệ thống có thêm van tự động, van đóng lại cố xảy ra, nước theo hướng khác thải ngồi Khoảng cách từ đèn đến van tính tốn cho phù hợp - 19 4.Khử trùng clo 4.1.Cơ chế khử trùng nước Clo Phương pháp khử trùng nước clo phương pháp xử lý làm nước phổ biến Bằng cách sử dụng hóa chất có tính oxy hóa mạnh nhằm mục đích oxy hóa men tế bào vi sinh vật (VSV), vi khuẩn tiêu diệt chúng Khử trùng nước Clo thực qua hai giai đoạn  Giai đoạn 1: Khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật  Giai đoạn 2: Phản ứng với men tế bào Vi sinh vật, thay đổi trình trao đổi chất Tức ngăn cản trình trao đổi cất, Vi sinh vật khơng có dinh dưỡng dẫn đến tiêu diệt Tốc độ phản ứng trình khử trùng Clo Quá trình khử trùng nước diễn nhanh Q trình xác định động học trình khuếch tán động học trình phân hủy men tế bào Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ khử trùng nước hóa chất Clo:  Nồng độ, nhiệt độ: Nồng độ nhiệt độ cao tốc độ trình khử trùng tăng  Tính chất khơng phân ly chất khử trùng Đặc biệt nước có nhiều cặn, chất hữu chất khử làm giảm tốc độ q trình khử trùng nước Do đó, u cầu nước pha dung dịch clo phải nước 4.2.Khử trùng nước Clo có hại cho sức khỏe không  Clo ứng dụng rộng rãi thực tế để khử trùng nước sinh hoạt, nước bể bơi, nước ao hồ 20    Nhiều nghiên cứu thực tiễn chứng minh, trình khử trùng nước sinh hoạt Clo không gây ảnh hưởng lớn tới sức khỏe Nếu nồng độ Clo khơng tín tốn kỹ tạo thành Clo dư, clo dư tồn nước tạo vài sản phẩm không tốt Đặc biệt trihalomethanes ảnh hưởng cho trẻ em phụ nữ mang thai Khử trùng Clo làm cho nước có mùi khó chịu, không ảnh hưởng đến sức khỏe người thường nghĩ 4.3.Cách khắc phục mùi clo trước sử dụng Để nước nơi thống khí để nước bớt mùi Clo cho nước vào chai để tủ lạnh thời gian sử dụng Tốt hết sử dụng loại bình lọc than hoạt tính để xử lý tình trạng 4.4.Các phương pháp khử trùng nước cấp Clo  Ở quy mô nhỏ: dùng phương pháp khử trùng nước Cloramin B sử dụng phổ biến, xử lý loại nước cấp nhỏ chum, vại, xô, thùng, chậu,…  Ở quy mô công nghiệp: Khử trùng nước cấp Cloramin B 27% (clo hoạt tính), clorua vơi, clo long (dạng khí hóa lỏng) 4.5 Cách khử trùng nước sinh hoạt Clo Clo châm vào nguồn nước nhiều cách khác nhau, tùy thuộc vào dạng hóa chất: - Sử dụng clo dạng bột (Clorua vôi, cloraminB): hóa chất khuấy tan nước trước bơm định lượng bơm vào nguồn nước Đối với quy mơ nhỏ, clo châm trực tiếp vào bể nước - Sử dụng clo dạng lỏng (nước javen): nước javen bơm định lượng bơm vào nguồn nước với liều lượng tính tốn 21 - Sử dụng clo khí: clo hút hịa trộn vào nước thông qua ventuari Hàm lượng châm clo phụ thuộc vào tính chất nước Do clo ngồi khử trùng cịn oxi hóa chất có nước sắt, mangan… Nếu bỏ qua yếu tố này, lượng clo châm vào nước ước tính 2-3g/m3 cho nước ngầm 3-5g/m3 cho nước mặt xử lý nước cấp, thời gian lưu khoảng 30 phút Đối với nước thải lấy theo nước mặt cao 4.6.Ưu nhược điểm khử trùng nước Clo Ưu điểm Đây loại hóa chất phổ biến sở hữu ưu điểm bật sau:  Có khả ngăn ngừa tái nhiễm vi sinh vật nước thải  Phát huy hiệu hầu hết loại vi sinh vật  Có thể kiểm sốt liều lượng cách linh hoạt  Có lượng clo dư để dự phóng khử trùng đường ống  Là phương pháp khử trùng tương đối rẻ Nhược điểm    Tạo mùi khó chịu Khơng an tồn dùng clo khí (dạng hóa lỏng), khả bị rị rĩ mơi trường Tạo sản phẩm phụ có khả gây ung thư 22 ... nghệ khử trùng tia cực tím phá hủy DNA vi sinh vật khiến chúng chết phát triển thêm Công nghệ khử trùng tia cực tím sử dụng để khử trùng nước uống, khử trùng nước quy trình, khử trùng nước thải khử. ..1 Khử trùng nguồn nước Khử trùng nguồn nước phương pháp loại bỏ vi sinh vật có nguồn nước Trong lịch sử, clo, nước nóng nước lựa chọn làm chất khử trùng ngành công nghiệp thực phẩm nước giải... sóng UV 254 nm 12 Được sử dụng mình, xạ UV không cải thiện mùi vị, mùi độ nước Đèn UV chất khử trùng hiệu quả, việc khử trùng xảy bên thiết bị Không giống trình khử trùng clo, khơng có khử trùng