5.2. KHỪTRÙNG NUỚC BẰNG CLO
5.2.1. Khử trùng nước bằng clorua vôl
Thiết bị dùng để khử trùng nước bằng clorua vôi thường có: một hay hai thùng hoà tan, 2 thùng dung dịch và 1 thùng định lượng (xem hình 5.2).
Hình 5.2: Thiết bi khử trùng hằng clorua vôi
1. Thùng dung dịch; 2. Thùng hoà tan;
3. Thùng định lượng; 4. ố n g dẫn nước cấp;
5. Xà cặn; 6. Van; 7. Phễu,
Thùng hoà tan làm nhiệm vụ trộn clorua vôi với nước kĩ thuật để nhận được dung dịch clorua vôi dạng sữa có nồng độ 2,5%. Sau khi qua thùng định lượng, dung dịch clorua vôi được dẫn đến m áng trộn trước khi qua bể tiếp xúc.
Dung tích hữu ích của thùng dung dịch có thể xác định theo công thức:
w = a.Q
lOOOObn m (5.6)
Trong đó:
Q - Lun lượng trung bình của nước cần khử trùng, mVngày;
a - Liều lượng clo hoạt tính, g/m^;
b - Nồng độ dung dịch clorua vôi, lấy không lớn hơn 25%;
n - Số lần hoà trộn clorua vỏi trong ngày, lấy trong khoảng 2 ^ 6 lần phụ thuộc vào công suất của trạm.
Phần bùn của thùng dung dịch lấy bằng 15% dung tích hữu ích.
Đối với các trạm clorua vôi, công suất dưới Ikg/h thì thùng hoà tan có thể làm bằng gỗ dạng hình tròn, bên trong có trát vữa xi mãng; đối với trạm công suất dưới 2,5 kg/h thì có thể làm bằng bê tông cốt thép.
Dung tích thùng hoà tan lấy không quá 50% dung tích thùng dung dịch.
Đối với các trạm xử lí công suất trung bình, để trộn clo trong các bể hòa tan thường dùng thiết bị trộn cơ học. Để tránh ãn mòn do clo gây nên, các cánh và trục của thiết bị trộn cơ học đều làm bằng gỗ.
Thùng định lượng thường có hình ôvan trên mặt bằng, kích thước 0,5 X 0,4m và cao 0,5m.
Tất cả các thùng kể trên đều có nắp đậy kín để tránh clo không bay ra ngoài phòng làm viêc.
Các thiết bị và đường ống khác tiếp xúc với dung dịch clo phải làm bằng loại vật liệu chống ăn mòn. ổ n g dẫn dung dich clorua vôi vào bể trộn có thể dùng ống cao su, ống ni lông, ống chất déo V V . .
5.2.2. K h ử trù n ịỉ nước bàníỊ clo lỏng
Clo có thể dẫn irưc tiếp vào nước để khử trùng gọi là clo hoá trực tiếp hoặc qưa cloratơ (thiết bị dùng để hòa tan. điều chế và định lượng nước clo).
Khi thực hiên clo hoá tiirc tiếp, vấn đề quan trọng là làm thế nào đế phân phối đều clo vào nước.
Trong thực tê ilurờiig dìing mọt loại phễu đặc biệt đặt cách mặt nước l,5m , nước clo qua phễu này phân pliối đểu vào nước.
Phưong pháp khử irùng băng clo lỏng được ứng dụng rộng rãi trên thế giới, ở nưởc ta, việc chế tạo clo lỏng còn hạn chế và chưa sản xuất được cloratơ, nhưng phương pháp này vẫn được áp dung pliổ biên cho hệ thống cấp thoát nước.
Cloratơ có nhiều loai: clorauy hoạt động liên tục, cloratơ hoạt động theo tỉ lệ, clorat'í áp lực, cloratơ chân khôiig
Cloratơ hoai dòng liêii tuc là loại cloratơ trong quá trình làm việc đưa một lượne clo cô' định vào mrớc trong niòl thời gian xác định. Loại này được sử dụng đối với những trạm công siiàt từ 25 4- 5()kg clo trong một giờ.
Cloratơ lioai độiig theo ti lệ thì lượng clo qua cloratơ tự động thay đổi khi chất lượng và kai lưoim nước thay đổi. Loại này thường áp dụng đối với những trạm công suất không lớn
Trong iliưc tc, klii khư tiìing nước người ta thường sử dụng cloratơ chân không hoạt động licn UIC Vói iliict hi này clo được giữ dưới áp lực thấp hơn áp suất của khống klií do đó liơi clo khòng bay ra phòng.
Ó l,iẽii Xỏ (cCi), loai cloratơ chân không hoạt động liên tục được ứng dụng nhiều nhất là loai . I( )l 11111 - 100 (xein hình 5.3).
Loai cloratư chân không này có van chặn, thiết bị lọc, van giảm áp để giảm áp suất xLiôìig (),2at, van điéii chính, lưu lưọiig kế, thiết bị trộn bằng thiiỷ tinh, êjectơ. Số lượng cloiatư kliông ít hơn 2 (1 thiết bị dự trữ). Để theo dõi lượiig clo tiêu thụ người ta đật các ban lông trên giá cân đãc biệt.
Clo đươc tạo hơi cho qua lưii lượng kế, sau đó qua thiết bị trộn và đến êjectơ. Chân kliông troiìg trường hcrp này do êjectơ của trạm cloratơ tạo nên và thường đạt 280mm cột lluiý ngân
Lưu lượiig nước cấn cho cloratơ . lOHMH - 100 lấy căn cứ vào lưu lượng clo và tổn thất áp lực tham khảo bảng 5.1.
Hình 5.3: Cỉoratơ .ỈĨOHMM- 100 a) Nhìn trực điện;
h) Nhìn ngang;
1. Van chặn;
2. Thiết bị lọc clo hơi;
3. Màng lọc;
4 . Áp kế;
5. Van giảm áp;
6. Tê; 7. Áp kế;
<1 8, Van điều chỉnh;
9. Ống nối;
10. Lưu lượng kế;
11. Ống nối;
12. Thiết bị xáo trộn;
13. Thùng định lượng;
14. Ố n g m ềm .
Bảng 5.1. Lưu lượng nước cần cho cloratơ J10HHH -100 phụ thuộc vào lưu lượng clo và tổn thất áp lực
Các tiêu chuẩn
Lưu lượng clo, kg/h
1 - 4 5 5 5 10 10
- Tổn thất áp lực - 1 5 10 5 IOh- 13
- Tổn thất trước êjectơ, at 1,5 1,8 ^ 2 2,5 ^ 3,0 3 ^ 3 ,5 3 ^ 3 ,5 4,2 ^4,5
- Lưu lượng nưóc, m^/h 2,1 3,6 5,4 5,4 7,2 8
Clo nước thường được chứa trong các bình tiêu chuẩn bằng thép - được gọi là ban lông hoặc được chứa trong các thùng chứa lớn hơn.
Mỗi ban lông thường có dung tích 25 ^ 55 lít và clo chứa trong ban lông dưới áp suất 30 at.
Hình 5.4 giới thiệu sơ đồ trạm cloratơ công suất dưới 3kg/h - cloratơ .lOHMM - 100. Đối với các trạm xử lí nước công suất lớn, người ta thưÒTig ứng dụng cloratơ chân không công suất 20 4- 50 kg/h với thiết bị định lượng tự động.
ở mỗi ban lông đều có ống si phông, ốn g này thưòmg cắm sâu đến đáy ban lông. Q o lấy ra khỏi ban lông qua các ống nối mềm.
Theo cấu tạo thì clo dẫn đến cloratơ phải ở dạng khí. Thường bố trí ban lông trung gian. Ban lông trung gian có cấu tạo giống như các loại ban lông tiêu chuẩn khác và bố trí các van điều chỉnh dẫn clo nước cũng như để chuyển clo khí. Clo nước được dồn vào ban lông trung gian, sau khi !àm bốc hơi clo chuyển sang dạng khí đi qua van xả dẫn đến thiết bị định lượng clo.
ry
í -
rĩ
Jt:‘
f ỉ i
>
= 0 - 1
*--- * --- X --- X---K---K----' -- X-
•i(--- x--- X--- X- —
Hình 5.4: Sơ dồ công rìỊỊhệ trạm cìoratơ công suất dưới 3ki>/h
1. Cân; 2. Khung để đặt các ban lông;
3. Thiết bị khử bụi; 4. Cloratơ .'lOHMM - 100; 5. Êjeclơ
Theo TCXD 33-1985, lượng clo lấy ra từ 1 ban lông có thể đạt được thể tích 320 líi ỏ nhiệt độ 15°c với khối lượng là 10 12 kg/h và lượng clo lấy ra từ Im^ bề mặt ban lông thùng chứa clo bằng 3kg/h.
Trong trạm cloratơ cần đặt ống cấp nước với áp suất công tác không nhỏ hon 1,5 at để phục vụ cho êjectơ của trạm cloratơ.
Trạm cloratơ cần có hệ thống thông gió nhân tạo. Thông gió được thiết kế với 12 lần trao đổi không khí trong giờ.
E)ể khử trùng nước thải đã qua xử lí sinh học và nước cấp trước khi sử dụng có thể sử dụng phương pháp điện phân: Điên phân không bổ sung các chất clìứa clo; điện phâii Iiước biển hoặc dung dịch muối ăn, sau đó đưa dung dịch điện phân vào nước để khử trùng.
Khi điện phân dung dịch NaCl ở trong bình điện phân, thì ở cực dương phân tách các ion clo:
2 C r ^ C I2 + 2 e
Clo được tách ra hoà tan vào chất điện phân và tạo thành axit hypoclorơ và axit clohyđric.
CI2 + HọO HCIO + HCl hay là:
CI2 + OH~ HCIO + C l' ở cực âm diễn ra quá trình liên kết phân tử nước:
H ,0 + e o i r - , i r
Các nguyên tử hydro sẽ liên kết thành Hi và bay đi, còn các ion 0 H “ liên kết với các ion Na^ ở lại trong dung dịch.
Dưới tác động của axit hypoclorơ với kiềm tạo thành hypoclorit natri:
HCIO + NaOH = NaClO + H .o ở trong nước NaClO:
NaClO + H .o = NaOH + HCIO HCIO ^ H % CIO’
và clorua CaOCU:
2CaOCỈ2 + 2 H .0 <-> 2HC10 + CaCl. + Ca(OH)2 HCIO H" + CIO'
Rõ ràng cả trong hai trường hợp đều tạo thành sản phẩm triệt khuẩn HCIO và CIO".
Như vậy, thực chất của quá trình điện phàn muối ăn để khử trùng nước cũng là quá trình clo hoá.
Sản phẩm điện phân muối ăn với mức độ nhất định có thể làm đông tụ và lắng các chất iơ lửng.
Phương pháp điện phân thích dụng cho trạm cần khoảng 3 ^ lOkgclo/ngày. Để nhận được hypoclorit natri theo sơ đồ đơn giản trên hình 5.5 hay sơ đồ phức tạp (ở ta thường dùng) trên hình 5.6, người ta cho dung dịch muối NaCl 8 -f 9% đi qua một hệ cực lưỡng tính. Muối được phân li, một ít H và c u bay hơi. sản phẩm nhận được là N aO Q có tác dụng triệt trùng. Thông thường, người ta dùng dòng điện một chiều do đinamô hay chỉnh lưu tạo nên với thế hiệu 100 110 vỏn Nếu dịện thế giữa hai cực là 5 vôn thì ta có thể cấu tạo 21 -í- 22 khoảng cách giữa hai cực. Cường độ dòng điện trên lcm^ điện cực lấy bằng 0,1 -ỉ- 0,3A. Thời gian điện phân 3 -r 15 phút. Như vậy, nếu diện tích điện cực khoảng 50 -r 160 cm^ thì cường độ dòng điộn 10 H- 15A.
Số lượng bình điện phân có kích thước ngoài 70 X 22cm được tính như sau:
N = ^ (5.7)
60 qb Trong đó:
Q - Lưu lượng nước, m^Ai;
a - Lưu lượng clo hoạt tính, mg/1;
q - Lưu lượng dung dịch NaOCl của một bình điện phân loại nhỏ lấy 0,4 1/phút;
b - Nồng độ clo hoạt tính trong dung dịch điện phân nước javen, lấy bằng 5 -r 6g/l.
Muối hoà tan trong bể xáo trộn đạt nồng độ 20 ^ 25%, sau đó ở trong bể dung dịch pha loãng thành 8 ^ 9% rồi cho qua bể định lượng và bình điện phân.
Dung tích của thùng định lượng có thể xác định:
w = 7,2 = 0,072 N q m ,
100 ^
Trong dó: N - Số lượng bình điện phân làm việc đồng thòi;
q - Lưu lượng của một bình điện phân 0,4 1/phút;
m - Số giờ sử dụng giữa hai lần pha chế.
(5.8)
. , J ,
NaOCI
NaCI
Lý
Hỉnh 5,5; Điện phân theo sơ đố đơn giân Hình 5,6: Điện phân theo sơ đồ phức tạp
ỉ. Bình điện phân; 2. Cực âm;
3. Cực lường tính; 4. Cực dương.
Hình 5.7 trình bày sơ đồ công nghệ điện phân muối ăn.
y
_Dung djch NaOCI
Hỉnh 5.7: Sơ đồ cônỊ^ nghệ điện phân muối ăn
1. Kho chứa muối ướt; 2. Dung dịch muối 20 - 25%; 3. Máy bơm dung dịch muối;
4. Bể dung dịch 8 9%; 5. Tỉ trọng kế; 6. Thiết bị định lượng; 7. ố n g dẫn vào các bình điện phân 8. Bình điện phân; 9. Các điện cực âm đương và lưỡng tính; 10. Bể nước làm nguội; 11. ố n g thải; 12. ố n g cấp.
Dùng phương pháp điện phân muối ăn trong thực tế rẻ hơn 1,5 -r 2 lần so với phưoíng pháp clo hoá clorua vôi.