Trong quy trình xử lý nước thải, bể khử trùng thường là công trình được đặt ở cuối cùng trước khi đưa nước ra môi trường.
Khử trùng nước thải là nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm chưa được hoặc không thể khử bỏ trong quá trình xử lý nước thải.
Các biện pháp khử trùng bao gồm sử dụng hóa chất, sử dụng các quá trình cơ lý, sử dụng các bức xạ. Trong phần này chúng ta chỉ nghiên cứu đến việc khử trùng bằng bằng Chlorine. Phương pháp này có ưu điểm là rẻ tiền, đơn giản, hiệu quả cao.
Clo có tính khử mạnh nên khi dùng Clo để khử trùng nước thải sẽ xảy ra rất nhiều phản ứng giữa Clo với các thành phần hóa học có mặt trong nước thải. Bể khử trùng bằng Chlorine đươc cấu tạo để nước thải và dung dịch clo (phân phối qua ống châm lổ, hoặc suốt chiều ngang của bể trộn) được đưa vào bể trộn trang bị một máy khuấy vận tốc cao, thời gian lưu tồn của nước thải và dung dịch chlorine trong bể trộn không ngắn hơn 30 giây. Sau đó nước thải đã trộn lẫn với dung dịch chlorine được cho chảy qua bể tiếp xúc được chia thành những kênh dài và hẹp theo đường gấp khúc.
Phản ứng đặc trưng là sự thủy phân của clo tạo ra axit hypoclorit và axit hydrocloric:
Cl2 + H2O → HClO + HCl Hoặc có thể ở dạng phương trình phân li:
Cl2 + H2O → 2H+ + OCl- + Cl-
Tuy nhiên, nếu trong NT chứa nhiều chất hữu cơ chúng sẽ kết hợp với clo tạo các sản phẩm độc hại, ... dễ gây hại cho nguồn nước đặc biệt đối nguồn nước cấp cho mục đích sinh hoạt.
Để định lượng clo, xáo trộn clo với hơi nước công tác, điều chế và vận chuyển đến nơi sử dụng người ta thường dùng cloratơ.
Nồng độ HOCl phụ thuộcvào 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%
Tác dụng khử trùng của HOCl cao hơn nhiều OCl-. Tức là PH càng cao hiệu quả khử trùng càng giảm.
Khử trùng hóa chất nói chung và Clo nói riêng cần đảm bảo nồng độ hóa chất trong nước theo QCVN, thông thường để đảm bảo hiệu quả của quá trình khử trùng, ta điều chỉnh lượng clo cho vào sao cho hàm lượng clo dư còn lại trong nước thải sau khi tiếp xúc không nhỏ hơn 1,5 mg/l.
Khử clo dư trong nước: Khử dư lượng clo trong nước khi clo hóa với liều lượng cao có thể dùng phương pháp hóa học. Khử clo bằng hóa chất như dùng SO2, Na2SO3, Na2S2O3 theo các phản ứng sau:
Cl2 + SO2 +2H2O→ 2HCl + H2SO4
Cl2 + Na2SO3 + H2O → 2HCl + Na2SO4
4Cl2 + Na2S2O3 + 5H2O → 2NaCl + 6HCl + 2H2SO4
Axit clohydric và axit sunfuric hình thành được trung hòa bằng độ kiềm dư của nước. Để khử hết 1mg clo dư cần đến 0,9 mg SO2.
Sử dụng khí Clo trong hoạt động sản xuất mang lại hiệu quả về kinh tế và kỹ thuật, tuy nhiên quá trình lâu ngày có thể xảy ra một vài sự cố rò rỉ. Biện pháp phù hợp nhất để xử lý sự cố rò rỉ vẫn là thiết bị trung hòa khí Clo. Do vậy để bảo đảm an toàn về tính mạng con người, tài sản thiết bị, môi trường xung quanh thì cần lắp đặt hệ thống này cho nhà trạm Clo.