CÔNG NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG OZONE Ozone phân hủy chất hữu cơ và tiệt trùng nhanh hơn chorine nhiều lần do có thể làm bất hoại các virus, nang bào, trứng,…có trong nước thải. Ozone có tính năng sát khuẩn, phân giải ion kiem loại nặng, phân hủy thuốc trừ sâu. Loại bỏ Fe, Mn có trong nước, nhất là nước ngầm.
CƠNG NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG OZONE Sinh viên thực TRẦN MỸ TÂM MSSV: 91602111 Giáo viên hướng dẫn Thầy PHẠM ANH ĐỨC Nội dung Tổng quan Quá trình khử trùng Ozone Ưu điểm – Nhược điểm Ứng dụng Tổng quan Insert Your Image - Khử trùng nước thải chế cho bất hoạt hủy diệt sinh vật gây bệnh để ngăn chặn lây lan bệnh lây - truyền qua đường nước cho người sử dụng hạ lưu môi trường Người ta nhận thấy với q trình xử lý học trùng có - Tổng quan loại trừ loài vi sinh vật vi nước Do vậy, để có nguồn nước đảm bảo an tồn vệ sinh trước thải vào nguồn, bắt buộc phải tiến hành biện pháp khử trùng (khử trùng nhằm tiêu diệt vi khuẩn, virut loại có hại, gây bệnh, khơng phải tiêu diệt tất vi khuẩn có nước) Tổng quan Một số phương pháp khử trùng: ⇒ Ozone chất có mạnh dụng oxy hóa chlorine Q trình khử trùng Ozone 2.1 Bản chất Ozone - Ozon có cơng thức hóa học O , khơng bền vững, khó bảo quản, dễ phân giải thời gian ngắn O →O +O - Sau nguyên tử oxy nhanh chóng kết hợp với thành phân tử oxy: O+O→O - Ozone loại khí màu xanh (ở nhiệt độ bình thường), tồn tầng bình lưu,có tác dụng chắn bảo vệ cho sống Trái Đất Ozon có khả hấp thụ mạnh tia tử ngoại - Ozone có trọng lượng phân tử 48, có tiềm oxi hóa cao Hình Cấu trúc phân tử O - Quá trình khử trùng Ozone Ozone thường tạo ánh sáng cực tím tia sét Ozon độc, gây hại cho sức khỏe nồng độ 0.25 mg/l, cực độc mg/l - Nồng độ tối ưu cho phép khu vực làm việc 0.0001 mg/m - Ozone tạo điện phân cường độ cao, phản ứng quang hóa phản ứng hóa phóng xạ phóng điện - Ozone gây nổ nồng độ đạt đến 240g/m Quá trình khử trùng Ozone 2.2 Tác dụng ozone vi khuẩn, virus nấm mốc - Những nghiên cứu nồng độ ozone khả tiêu diệt vi khuẩn nhanh cần 0.1mg/l - Nồng độ ozone yêu cầu để tiêu diệt 99.9% vi khuẩn nước (25°C, pH = 7) 10 phút thay đổi khoảng 0.05 0.6 mg/l - Ozone phân hủy chất hữu tiệt trùng nhanh chorine nhiều lần làm bất hoại virus, nang bào, trứng,…có nước thải Quá trình khử trùng Ozone 2.3 Cơ chế khử trùng ozone - Ozone phản ứngvới trực vớicác chất tiếp tan vớihữu theo chấtcơ tantan chếtrong gốc nước chủ yếu theo hai chế sau: tác dụng chất - + Ozone Khi tan hòa vào tan nước vào tinh nước khiết, tác ozone dụng sẽvới phân CHC hủy(P), tạotạothành thành gốc dạng OHoxy theohóa phản củaứng chúng kiểutheo dây Thứhòa là, ozone phản ứng trực tiếp với chất tan (P) chuyền Từ trình độngphản phản học sau: ứng với đó, chất sau số phép biếngốc đổi, tác giả + phương Thứ hai là, ozone ứng tan theo chế thiết lập phương trình tốc độ phân hủy ozone sau: d[P]/dt = kP[P][O3] - 1/2 3/2 d[O3]/dt = kA[O3] + kB[OH ] [O3] - - Nhưng phản ứng trực tiếp ozone với CHC có tính chọn lọc, tức ozone phản ứng với số loại Trong CHC knhất định = 2k25.(k23/k26) A= 2, k22 1/2 Sản trìnhtrường ozonekiềm, hóa trực tiếp vịngtăng thơmThực bằngnghiệm ozone thường axit Theophẩm biểu thức trên,quá môi phân hủychất ozone cho thấy, hữu oxy hóa cácmuối hợp chấtchúng đa vịng thơm (PAH) ozone, hiệu tốt pH = – 12 - Quá trình khử trùng Ozone Một chế khác khử trùng ức chế hoạt động enzyme Các chất oxy hóa mạnh clo hợp chất làm biến đổi xếp hóa học enzyme làm bất hoạt enzyme + Phá hủy thành tế bào + Biến đổi khả thẩm thấu tế bào + Thay chất keo plasma + Ức chế hoạt động enzyme ⇒ Các chất khử trùng có tác dụng làm hư hại hay phá hủy thành tế bào dẫn đến tế bào bị chết 10 - Quá trình khử trùng Ozone Phản ứng đặc trưng Ozone phản ứng phân hủy: + O3 + H2O → HO3 + OH + HO3 + OH → 2HO2 O3 + HO2 → HO* + 2O2 HO* + HO2 → H2O + O2 - Các gốc tự hình thành (HO2 HO*) có khả oxy hóa tuyệt đối có lẽ chất tham gia tích cực trình khử trùng - Các gốc tự có khả oxy hóa để phản ứng với hợp chất hữu tiêu diệt vi sinh vật nước thải 11 Quá trình khử trùng Ozone 2.4 Ngun lí hoạt động - Trong mơi trường nước, ozone dạng gốc tự tiêu diệt vi sinh vật, ozone tác động lên tính thấm màng, hoạt động enzyme DNA tế bào vi khuẩn khử guanine thymine - Việc xử lí ozone dẫn đến biến đổi vịng kín plamid DNA E.coli thành vịng mở DNA - Ozone phân hủy mạnh thành phần kim loại tạp chất nước, sắt, mangan, 2arsenic,S , … phá vỡ trạng thái bền vững keo hữu cơ, làm tăng hiệu suất keo tụ giảm lượng hóa chất keo tụ Làm mền nước cứng khiến nguồn nước trở nên hơn, ngon lành tăng cường nhiều dưỡng khí 12 - Quá trình khử trùng Ozone Ozone tiêu diệt virus việc phá hủy nhân acid nucleic Những màng protein bị tác động phá hủy màng protein nhỏ không tác động đáng kể đến virus ký sinh gây bệnh tế bào - Đối với polivirus, ozone gây bất hoạt virus cách phá hủy lõi acid nhân, vỏ protein bị ảnh hưởng - Đối với rotaviruses, ozone làm biến đổi liên kết nhân RNA 13 Quá trình khử trùng Ozone 2.5 Cách vận hành 14 Quá trình khử trùng Ozone Bộ tiếp xúc khuếch tán khí ozone điển hình gồm ba giai đoạn: Dịng chảy ngược dịng : ozone nước chảy theo hướng ngược lại 15 Q trình khử trùng Ozone Dịng chảy chiều: ozone nước chảy theo hướng 16 Q trình khử trùng Ozone Dịng chảy kết hợp: ozone nước chảy theo xếp đồng thời, tuần hoàn xen kẽ ⇒ Bộ tiếp xúc khuếch tán bọt thường xây dựng với độ sâu nước từ 18 đến 22 ft để đạt hiệu suất chuyển ozone từ 85 đến 95% 17 Quá trình khử trùng Ozone Hệ thống khử trùng Ozone Buồng tiếp xúc ozone phải kín, tránh người vận hành tiếp xúc trực tiếp với ozone dư trước ozone ngồi Tiếp xúc ozone sử dụng kết hợp với hệ thống phun bên khơng khí chuyển hóa hết Ngồi ra, sử dụng hóa chất khử để hấp thụ hết ozone dư (hydrogen peroxide, thiosulfate, bisulfite) Máy phát điện ozone điển hình 18 Quá trình khử trùng Ozone 2.6 Quy trình xử lí nước thải sinh hoạt phương pháp khử trùng Ozone Nước thải sinh Song chắn rác hoạt Bể điều Bể hòa aerotank Bể lắng Nguồn Khử trùng tiếp nhận ozone Lọc 19 Quá trình khử trùng Ozone 2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình khử trùng Ozone Thời gian Môi trường tiếp xúc phản ứng: Độ pH Nhiệt độ Nước (pH = 7) - Ozone Nhiệt độ(°C) Thời gian tồnriêng phần nhiệt độ giống khí nào, phụ thuộc vào áp suất +cũng Trong dung dịch axit, cóchất độ bền cao Thời gian tiếp xúc nước với ozone thiết kế 12 phút với liều ozone hiệu caotrọng trongđến khoảng – 12, dorãozone bền vững lượng môi trường - Nhiệt độĐộcópHảnhđạthưởng quan thời gian phân ozone - nước + Trong dung kiềm,15nó phân ly yếu 0.5 - mg/l 30 phút axit Axit làm tăng độ hịa khí, tan ozone làm giảm độ hịa tan + Trong khơng phân ly rấtkiềm chậm 25 15 phút + Trong nước, phân ly nhanh 35 phút 20 - Ưu điểm – Nhược điểm Khử màu, khử mùi Khơng có dư lượng độc hại cần phải loại bỏ sau ozon hóa ozone phân hủy nhanh chóng - Thời gian diệt khuẩn nhanh nồng độ ozone thấp Hiệu clo làm bất hoạt hầu hết virus, nang, trứng,… Tính khử trùng khơng bị ảnh hưởng pH Thời gian tiếp xúc ngắn với clo Oxy hóa sulfit Địi hỏi khơng gian Đóng góp oxy hịa tan (tăng DO) 21 - Ưu điểm – Nhược điểm Không đo khử trùng có hiệu khơng Khơng ảnh hưởng lượng dư Ít hiệu bất hoạt số virus, nang, trứng liều thấp sử dụng vi khuẩn coliform - Tạo thành DBP Oxy hóa Fe, Mn HCHC khác Oxy hóa loạt HCHC Xử lí địi hỏi thải khí Quan tâm an tồn Độ ăn mòn cao – ĐỘC Tương đối đắt Phải bảo trì thưởng xuyên 22 24 - Ứng dụng Khử trùng ozone thường sử dụng nhà máy qui mơ cơng nghiệp có kích thước trung bình đến lớn - Ngoài khử trùng, sử dụng phổ biến khác cho ozone xử lý nước thải kiểm soát mùi - Ozone có tính sát khuẩn, phân giải ion kiem loại - Loại bỏ Fe, Mn có nước, nước ngầm nặng, phân hủy thuốc trừ sâu 23 Thank You 24 ... bisulfite) Máy phát điện ozone điển hình 18 Quá trình khử trùng Ozone 2.6 Quy trình xử lí nước thải sinh hoạt phương pháp khử trùng Ozone Nước thải sinh Song chắn rác hoạt Bể điều Bể hòa aerotank... tiêu diệt vi sinh vật nước thải 11 Quá trình khử trùng Ozone 2.4 Nguyên lí hoạt động - Trong môi trường nước, ozone dạng gốc tự tiêu diệt vi sinh vật, ozone tác động lên tính thấm màng, hoạt động... trùng ozone - Ozone phản ứngvới trực vớicác chất tiếp tan vớihữu theo chấtcơ tantan chếtrong gốc nước chủ yếu theo hai chế sau: tác dụng chất - + Ozone Khi tan hòa vào tan nước vào tinh nước