Chương 6 khử trùng nước thảy (bộ môn quản lý tài nguyên nước)

Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 168 Chương 6. KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI 6.1. TẠI SAO PHẢI KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI Dựa vào sự phân tích ta có thể đưa ra 2 ngun nhân cần phải khử trùng nước thải và nước cấp sau đây: 1. Theo u cầu của tiêu chuẩn Việt Nam về chỉ tiêu an tồn nước cấp và nước thải phải kể đến chỉ tiêu vi sinh a. Nước cấp: + Ecoli khơng được tồn tại + Coliform < 20MPN/100ml b. Nước thải: + Coliform : < 5000 MPN/100ml (loại A) < 10000 MPN/100ml (loại B) 2. Do trong q trình xử lý n ước cấp và nước thải phải qua nhiều cơng đoạn khác nhau do đó khả năng gây nhiễm vi sinh là rất cao Bể trộn đứng MLCN TBCI Chất khử trùng Bề phả n ứ ng xoá y hình phễ u phè n Bể chứ a Nư ơ ù c Bể tiêu thụ Bề lắng 0, 00 1000 3700 2000 2700 3200 5600 Bể lọc HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP hố thu + SCR thô hố đệm lọc rác tinh bể điều hòa bể lọc sinh học nhỏ giọt bể bùn hoạt tính bể lắng 2 (bể lắng ngang) mương thoát thùng thu rác máy ép bùn bể chứa bùn bùn tuẩn hoàn bùn dư thiết bò gạt bùn nhà bảo vệ dãy hành chánh P. phân tích bể lắng ngang bể chứa bùn bể điều hòa bể bùn hoạt tính bể lọc sinh học nhỏ gọt máy ép bùn hố thu + SCR hố đệm lọc thô bãi đất trống (dự trù mở rộng) SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ HTXL NƯỚC THẢI KCN VN - SINGARPORE MẶT BẰNG TRẠM XỬ LÝ Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 169 0 20 40 60 80 100 120 I II III I I . . N N ư ư ớ ớ c c t t h h ả ả i i t t r r ư ư ớ ớ c c k k h h i i x x ử ử l l ý ý I I I I . . S S a a u u b b ể ể l l ắ ắ n n g g 1 1 I I I I I I . . S S a a u u b b ể ể A A e e r r o o t t e e n n % giảm VK Khử trùng là một khâu quan trọng cuối cùng trong hệ thống xử lý nước sinh hoạt. 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 là nhằm mục đích phá hủ, tiêu diệt các loại vi khẩun gây bệnh nguy hiểm hoặc chưa được 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, thì sẽ lan truyền bệnh rất lớn. Vì vậy cần phải tuyệt 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 xuất 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 biểu thị sự giảm số lượng vi khuẩn sau khi nước thải đã xử lý qua một số công đoạn: Với những phân tích như trên ta thấy rằng cần phải khử trùng truớc khi sử dụng (nước cấp) và trước khi thải ra nguồn tiếp nhận (nước thải). 6.2. CÁC PHUONG PHÁP KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI 9 Hiện nay có nhiều biện pháp khử trùng có hiệu quả: − Khử trùng bằng các chất oxi hoá mạnh: Cl 2 , các hợp chất Clo, O 3, KmnO 4 . − 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. 9 Cách lựa chọn phương pháp phụ thuộc: − Các yếu tố ảnh hưởng. − Hiệu quả. 6.2.1. Khử trùng bằng các chất ô xi hóa mạnh 6.2.1.1.Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo Cl 2 là chất oxi hoá mạnh ở bất kỳ dạng nào. Khi cho Clo tác dụng với nó sẽ tạo thành HOCl có tác Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 170 dụng diệt trùng mạnh. Khi cho Clo vào trong H 2 O, chất diệt trùng sẽ khuyếch tán qua lớp vỏ tế bào sinh vật ⇒ gây phản ứng với men tế bào ⇒ làm phá hoại các quá trình trao đổi chất của tế bào vi sinh vật. Khi cho Clo vào trong nước, phản ứng diễn ra như sau: Cl 2 + H 2 O = HCl + HclO Hoặc có thể ở dạng phương trình phân li Cl 2 + H 2 O = H + + OCl - + Cl - . Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau: Ca(OCl) 2 + H 2 O = CaO + 2HOCl 2HOCl = 2H + + 2OCl - Khả năng diệt trùng của Clo phụ thuộc vào hàm lượng HOCl có trong H 2 O. Nồng độ HOCl phụ thuộc vào lượng ion H + trong nước hay phụ thuộc vào pH của nước. Khi: - pH = 6 thì HOCl chiếm 99,5% còn OCl - chiếm 0.5% - pH = 7 thì HOCl chiếm 79% còn OCl - chiếm 21% - pH = 8 thì HOCl chiếm 25% còn OCl - chiếm 75% Tức là pH càng cao hiệu quả khử trùng càng giảm. Tác dụng khử trùng của HOCl cao hơn nhiều OCl - . Khi cho Clo vào trong nước ngoài việc diệt vi sinh vật, nó còn khử các chất hoà tan và NH 3 . HOCl + NH 3 = NH 2 Cl + H 2 O HOCl + NH 2 Cl = NHCl 2 + H 2 O HOCl + NHCl = NCl 3 + H 2 O Do đó khả năng diệt trùng kém đi. Bởi vì khả năng diệt trùng của monocloramin hấp hơn dicloramin khoảng 3 – 5 lần, còn khả năng diệt trùng của dicloramin thấp hơn HOCl khoảng 20 – 25 lần. Khi pH tăng → NCl 3 tạo ít. Khả năng diệt trùng của NH 2 Cl =( 1/3 -1/5) NHCl 2 và NH 2 Cl 2 =(1/20 – 1/25)Cl 2 . Sau khi qua xử ly (hệ thống xử lý) thì lượng Clo lượng dư: 0.3-0.5mg/l. Sao cho đến cuối ống còn 0.05mg/l. Lượng Clo dư đưa vào trong nước phải xác định bằng thực nghiệm. Khi thiết kế sơ bộ có thể lấy như sau : đối với nước thải sau xử lý cơ học là 10mg/l; nước thải sau xử lý Aeroten không hoàn toàn hay Biophin cao tải là 5mg/l; nước thải xử lý sinh học hoàn toàn là 3mg/l. Khi trong nước có phenol, khử trùng bằng Clo → Clo phenol có mùi rất khó ch ịu. Nên khử bằng NH 3 trước khi khử trùng. * Khử trùng bằng Clo lỏng: Khi dùng Clo lỏng để khử trùng , tại nhà máy phải lắp đạt thiết bị chuyên dùng để đưa Clo vào nước gọi là Cloratơ. Đây là thiết bị có chức năng pha chế và định lượng Clo hơi và nước. Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 171 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 172 Hình : Cloratơ Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 173 6.2.1.2. Khử trùng bằng Clorua vôi và canxihyphocloit Clorua vôi được sản xuất bằng cách cho Clo + vôi tôi Æ Cloruavôi. Trong Cloruavôi thì lượng Clo hoạt tính chiếm 20 – 25%. Canxi hypôclorit Ca (OCl) 2 là sản phẩm của quá trình làm bão hòa dung dịch vôi sữa bằng Clo. Ham lượng Clo hoạt tính chiếm 30 – 45%. Hệ thống pha chế Clo Bình Clo lỏng 50 – 100 l Bình Clo lỏng dung tích 800 – 1000li1t Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 174 6.2.1.3. Khử trùng bằng Natri hypoclorit (nước zaven). NaClo là sản phảm của quá trình điện phân dung dịch muối ăn . Nước zaven có nồng độ Clo hoạt tính từ 6 – 8g/l Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 175 6.2.1.4. Dùng Ôzôn để khử rùng Ôzôn là một chất khí có màu tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại đối với con người. Ở trong nước, ôzôn phân hủy rất nhanh thành ôxi phân tử và nguyên tử. Ôzôn có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nên diệt trùng mạnh hơn. Ôzôn được sản xấut bằng cách cho Oxy hoặc không khí đi qua thiết bị phóng lửa điện. Để cung cấp đủ lượng ozon cho trạm xử lý nước ta dùng máy phát tia lửa điện và cho không khí chảy qua. Ozon sản xuât ra d ể bị phân hủy thành Oxy do đó phải lắp thiết bị làm lạnh ở máy sản xuất Ozon. Có 2 loại máy làm lạnh điện cực: - Làm lạnh bằng không khí. - Làm lạnhbằng nước. Ưu điểm của Ozon: - Không có mùi - Làm giảm nhu cầu oxi của nước , giảm chất hữu cơ, - Khử màu, phênol, xianua - Tăng DO - Không có sản phẩm phụ gây độc hại - Tăng vận tốc lắng của h ạt lơ lửng Nhược điểm: - Vốn đầu tư cao - Tiêu tốn năng lượng Khả năng tiệt trùng của Ozon Độ hòa tan của Ozon gấp 13 lần của oxy. Khi vừa cho vào trong nước khả năng tiệt trùng là rất ít , khi Ozon đã hòa tan đủ liều lượng, ứng với hàm lượng đủ oxy hoá hữu cơ và vi khuẩn trong nước, lúc đó tác dụng khử trùng mạnh nhanh gấp 3100 lần so với Clo, thờ i gian tiệt trùng xảy ra trong khoảng 3 – 8 giây. Liều lượng cần thiết cho nước ngầm là 0.75 – 1mg/l; 1.0 – 3.0 mg/l nước mặt; sau bể lắng 2 trong xử lý nước thải từ 5 – 15mg/l. 6.2.2. Khử trùng bằng tia cực tím Tia cự tím UV là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4 – 400nm. Độ dài bước sóng của tia cự tím nằm ngoài vùng phát hiện, nhận biết của mắt thường. Dùng tia cực tím để tiệt trùng không làm thay đổi tính chất hóa học và lý học củ a nước. Tia cực tím tác dụng làm thay đổi DNA của tế bào vi khẩun, tia cực tím có độ dài bước sóng 254nm, khả năng diệt khuẩn cao nhất. Trong các nhà máy xử lý nước thải, dùng đèn thuỷ ngân áp lực thấp để phát tia cực tím, loại đèn này phát ra tia cự tím có bước sóng 253,7nm, bóng đèn đặt trong hộp thủy tinh không hấp phụ tia cực tím, ngăn cách đèn và nước. Đèn được lắp thành bộ trong hộp đựng có vách ngăn phân phối để khi n ước cảy qua hộp, được trộn đều để cho số lượng vi khuẩn đi qua đèn trong thời gian tiếp xúc ở hộp là cao nhất. Lớp nước đi qua đèn có độ dày khoảng 6mm, năng lượng tiêu thụ từ 6000 – 13000mocrowat/s, độ bền 3000 giờ đến 8000 giờ. Tuy nhiên khi sử dụng phương pháp này thì chi phí rất cao. Các thực nghiệm gần đây cho thấy nước thải có hàm lượng cặn lơ lửng SS < 50mg/l sau khi đi qua h ộp đèn cực tím với tiêu chuẩn năng lượng nêu trên thì nước còn 200 Colifrom/100ml. Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 176 6.2.3. Khử trùng bằng một số phương pháp khác - Khử trùng bằng siêu âm: Dùng dòng siêu âm với cường độ tác dụng lớn sẽ có thể tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước - Khử trùng bằng PP nhiệt: PP cổ truyền. Đun sôi nước ở 100 0 C. - Khử trùng bằng Ion Bạc : Có thể tiêu diệt phần lớn vi trùng. Với 2 – 10g/l ion là có thể tác dụng. Bài tập áp dụng : Tính công trình khử trùng nước thải cho trạm xử lý nước thải công suất 12,5 (m 3 /h) - Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo công thức: (Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp,Tính toán thiết kế công trình- Lâm Minh Triết) ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ === h kg Qa Y a 0375,0 1000 5,12*3 1000 * Trong đó: Q: lưu lượng tính toán của nước thải, Q = 12,5 (m 3 /h) a: liều lượng Clo hoạt tính trong Clo nước lấy theo điều 6.20.3-TCXD-51-84, nước thải sau khi xử lý sinh học hoàn toàn, a = 3 Vậy lượng Clo dùng cho 1ngày là: 0,9 (kg/ng) = 27 (kg/tháng) Dung tích bình Clo: () l P m V 36,18 47,1 27 === P: trọng lượng riêng của Clo. - Tính toán máng trộn Để xáo trộn nước thải với Clo, chọn máng trộn vách ngăn có lỗ để tính toán thiét kế. Thời gian xáo trộn trong vòng 1 – 2 phút. Máng gồm 3 ngăn với các lỗ có d = 20 – 100 (mm) (Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp,Tính toán thiết kế công trình- Lâm Minh Triết) Chọn d = 30 mm Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 177 Chọn Chiều rộng máng: B = 0,5 (m) Khoảng cách giữa các vách ngăn: l = 1,5*B = 1,5*0,5 = 0,75 m Chiều dài tổng cộng của máng trộn với 2 vách ngăn có lỗ: L = 3*l + 2* δ = 3*0,75 + 2*0,2 = 2,65 m Chọn thời gian xáo trộn là 2 phút. Thời gian nước lưu lại trong máng trộn được tính bằng công thức: )(60*2 0035,0 65,2*5,0*** 1 max 1 giây H Q L B H t === Vậy: Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ nhất )(3,0 65,2*5,0 0035,0*60*2 1 mH == Số hàng lỗ theo chiều đứng: Có: H 1 = 2d*(n d – 1) + d 65,51 03,0*2 03,03,0 1 *2 1 ≈=+ − =+ − =→ d dH n n lỗ Số hàng lỗ theo chiều ngang: Có: B = 2d*(n n – 1) + 2d 83,81 03,0*2 03,0*25,0 1 *2 *2 ≈=+ − =+ − =→ d dB n n lỗ Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ 2 H 2 = H 1 + h = 0,3 + 0,13 = 0,43 9m) Trong đó: h: Tổn thất áp lực qua các lỗ của vách ngăn thứ 2. )(13,0 81,9*2*62,0 1 2* 22 2 m g v h === μ V: Tốc độ chuyển động của nước qua lỗ. Chọn v = 1 (m/s) μ : Hệ số lưu lượng: μ = 0,62 Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp,Tính toán thiết kế công trình- Lâm Minh Triết) Chiều cao xây dựng: H = H 2 + H bv = 0,43 + 0,17 = 0,6 (m) Vách ngăn máng xáo trộn 30mm B = 0,75m 30mm 20mm H 1 = 0,3m [...]...Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn H2 H1 H D1 = 0,75 B = 0,5 D = 2 ,65 m đồ máng trộn vách ngăn có lỗ - Tính toán bể tiếp xúc – kiểu bể lắng ngang Thể tích hữu ích của bể tiếp xúc được tính theo công thức: V = Qmaxh * t = 12,5 * Trong đó: Chọn 30 = 6, 25 (m3) 60 t: thời gian lưu nước, chọn t = 30 phút (Xử lý nước thải- Hoàng Huệ) Chiều cao bể: H1 = 0,8 (m)... H1 = 0,8 (m) Chiều cao bảo vệ: hbv= 0,2 (m) Diện tích bề mặt: F= V 6 , 25 = = 7 ,8125 ( m 2 ) H 0 ,8 Chọn chiều dài bể: D = 4 (m) → chiều rộng bể: B= F = 1, 953 ≈ 2 ( m ) D Các thông số thiết kế bể khử trùng STT Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đơn vị 1 Chiều dài bể (D) 4 m 2 Chiều rộng bể 2 m 3 Chiều cao bể (H) 1 m 4 Thời gian lưu nước 0,5 h Trang 178 . xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 168 Chương 6. KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI 6. 1. TẠI SAO PHẢI KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI Dựa vào sự phân tích ta có thể đưa ra 2 ngun nhân cần phải khử trùng. 5mg/l; nước thải xử lý sinh học hoàn toàn là 3mg/l. Khi trong nước có phenol, khử trùng bằng Clo → Clo phenol có mùi rất khó ch ịu. Nên khử bằng NH 3 trước khi khử trùng. * Khử trùng bằng. Tính công trình khử trùng nước thải cho trạm xử lý nước thải công suất 12,5 (m 3 /h) - Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo công thức: (Xử lý nước thải đô thị