Do trong quá trình xử lý nước cấp và nước thải phải qua nhiều cơng đoạn khác nhau do đĩ khả năng gây nhiễm vi sinh là rất cao Bể trộn đứng MLCN TBCI Chất khử trùng Bề phản ứng xoáy hìn
Trang 1Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Chương 6 KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI
6.1 TẠI SAO PHẢI KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI
Dựa vào sự phân tích ta cĩ thể đưa ra 2 nguyên nhân cần phải khử trùng nước thải và nước cấp sau đây:
1 Theo yêu 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 quá trình xử lý nước cấp và nước thải phải qua nhiều cơng đoạn khác nhau do đĩ khả năng gây nhiễm vi sinh là rất cao
Bể trộn đứng
MLCN
TBCI
Chất khử trùng
Bề phản ứng xoáy hình phễu
phèn
Bể chứa
Nước
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 bùn hoạt tính bể lắng 2 (bể lắng ngang)
mương thoát thùng thu rác
thiết bị gạt bùn
SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ HTXL NƯỚC THẢI KCN VN - SINGARPORE
MẶT BẰNG TRẠM XỬ LÝ
Trang 2Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
0
20
40
60
80
100
120
I N N ước t t hải t t rước k k hi x x ử ý
I Sau bể ắng 1
I I Sau bể Aeroten
% 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: Cl2, các hợp chất Clo, O3, KmnO4
− 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
Cl2 là chất oxi hoá mạnh ở bất kỳ dạng nào Khi cho Clo tác dụng với nó sẽ tạo thành HOCl có tác
Trang 3Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
dụng diệt trùng mạnh Khi cho Clo vào trong H2O, 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:
Cl2 + H2O = HCl + HclO Hoặc có thể ở dạng phương trình phân li
Cl2 + H2O = H+ + OCl- + Cl- Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau:
Ca(OCl)2 + H2O = CaO + 2HOCl 2HOCl = 2H+ + 2OCl-
Khả năng diệt trùng của Clo phụ thuộc vào hàm lượng HOCl có trong H2O 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 NH3
HOCl + NH3 = NH2Cl + H2O HOCl + NH2Cl = NHCl2 + H2O HOCl + NHCl = NCl3 + H2O
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 → NCl3 tạo ít Khả năng diệt trùng của NH2Cl =( 1/3 -1/5) NHCl2 và NH2Cl2 =(1/20 – 1/25)Cl2
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 chịu Nên khử bằng NH3
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
Trang 4Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 5Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 6
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
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
Trang 7Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
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
Trang 8Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
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 dể 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 hạt 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, thời 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 của 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 nước 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 hộp đèn cực tím với tiêu chuẩn năng lượng nêu trên thì nước còn 200 Colifrom/100ml
Trang 9Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
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 1000C
- 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)
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
=
1000
5 , 12
* 3 1000
*
Trong đó: Q: lưu lượng tính toán của nước thải, Q = 12,5 (m 3 /h)
xử lý sinh học hoàn toàn, a = 3
Vậy lượng Clo dùng cho 1ngày là: 0,9 (kg/ng) = 27 (kg/tháng)
P
m
47 , 1
27 =
=
=
- Tính toán máng trộn
Trang 10Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
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
*
*
max
Q
L B H
Vậy: Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ nhất
) ( 3 , 0 65
, 2
* 5 , 0
0035 , 0
* 60
* 2
Số hàng lỗ theo chiều đứng:
6 5 , 5 1 03 , 0
* 2
03 , 0 3 , 0 1
* 2
=
→
d
d H
Số hàng lỗ theo chiều ngang:
Có: B = 2d*(n n – 1) + 2d
8 3 , 8 1 03
, 0
* 2
03 , 0
* 2 5 , 0 1
* 2
*
−
=
→
d
d B
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
2
2
m g
v
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
20mm
H1 = 0,3m
Trang 11Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
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 = Q max h * t = 12,5 *
60
30
= 6,25 (m 3 )
Trong đó: t: thời gian lưu nước, chọn t = 30 phút (Xử lý nước thải- Hoàng Huệ)
Chọn Chiều cao bể: H 1 = 0,8 (m)
Chiều cao bảo vệ: h bv = 0,2 (m) Diện tích bề mặt:
8 , 0
25 ,
m H
Chọn chiều dài bể: D = 4 (m)
D
F
≈
=
=
Các thông số thiết kế bể khử trùng STT Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đơn vị
D = 2,65 m
B = 0,5 D1 = 0,75
H1