CÔNG NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG OZONE

CƠNG NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC THẢI
SINH HOẠT BẰNG OZONE

Sinh viên thực hiện
TRẦN MỸ TÂM
MSSV: 91602111
Giáo viên hướng dẫn
Thầy PHẠM ANH ĐỨC

1


Nội dung

1

2

Tổng quan

Quá trình khử trùng bằng Ozone

3

Ưu điểm – Nhược điểm

4

Ứng dụng

2

1

Tổng quan

Insert Your Image

3


1

-

Khử trùng nước thải là cơ chế chính cho sự bất hoạt hoặc hủy diệt các sinh vật gây bệnh để ngăn chặn sự lây lan
của các bệnh lây

-

truyền qua đường nước cho người sử dụng hạ lưu và môi trường.

Người ta nhận thấy rằng chỉ với các quá trình xử lý cơ học thì
trùng có trong

-

Tổng quan

khơng thể loại trừ được các loài vi sinh vật và vi

nước.

Do vậy, để có nguồn nước đảm bảo an tồn vệ sinh trước khi thải vào các nguồn, bắt buộc phải tiến hành các biện
pháp khử trùng (khử trùng chỉ nhằm tiêu diệt những vi khuẩn, virut loại có hại, gây bệnh, khơng phải tiêu diệt tất
cả vi khuẩn có trong nước).

4


1

Tổng quan

Một số phương pháp khử trùng:

⇒ Ozone là một chất có
mạnh

dụng oxy hóa

hơn chlorine

5


2

Quá trình khử trùng bằng Ozone

2.1 Bản chất của Ozone

-

Ozon có cơng thức hóa học là O , khơng bền vững, khó bảo quản, dễ phân giải trong thời gian
3
ngắn.
O →O +O
3
2

-

Sau đó nguyên tử oxy nhanh chóng kết hợp với nhau thành phân tử oxy:
O+O→O

-

2

Ozone là một loại khí màu xanh (ở nhiệt độ bình thường), tồn tại ở tầng bình lưu,có tác dụng như
lá chắn bảo vệ cho sự sống trên Trái Đất. Ozon có khả năng hấp thụ mạnh các tia tử ngoại.

-

Ozone có trọng lượng phân tử là 48, có tiềm năng oxi hóa cao.

Hình. Cấu trúc phân tử O

3

6


2

-

Quá trình khử trùng bằng Ozone

Ozone thường được tạo ra bởi ánh sáng cực tím và tia sét
Ozon rất độc, gây hại cho sức khỏe ở nồng độ 0.25 mg/l, cực độc ở 1 mg/l.

-

Nồng độ tối ưu cho phép trong khu vực làm việc là 0.0001 mg/m

-

Ozone có thể được tạo ra bằng điện phân ở cường độ cao, bằng phản ứng quang hóa hoặc bằng phản

3

ứng hóa phóng xạ bởi sự phóng điện.

-

Ozone có thể gây nổ khi nồng độ đạt đến 240g/m

3

7


2

Quá trình khử trùng bằng Ozone

2.2 Tác dụng của ozone đối với vi khuẩn, virus và nấm mốc

-

Những nghiên cứu về nồng độ ozone trên khả năng tiêu diệt vi khuẩn thì rất nhanh chỉ cần 0.1mg/l.

-

Nồng độ ozone yêu cầu để tiêu diệt 99.9% vi khuẩn trong nước (25°C, pH = 7) trong 10 phút thay
đổi trong khoảng 0.05 và 0.6 mg/l

-

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.

8


2

Quá trình khử trùng bằng Ozone

2.3 Cơ chế khử trùng của ozone


- Ozone phản
ứngvới
trực
vớicác
chất
tiếp
tan
vớihữu
theo
chấtcơ
cơ
tantan
chếtrong
gốc nước chủ yếu theo hai cơ chế sau:
tác dụng
chất
- + Ozone
Khi
khi
tan
hịa
vào
tan
nước
vào
tinh

nước
khiết,
sẽ
tác
ozone
dụng
sẽvới
phân
CHC
hủy(P),
tạotạothành
thành
gốc
dạng
OHoxy
theohóa
phản
củaứng
chúng
kiểutheo
dây
Thứhịa
nhất
là,
ozone
phản
ứng
trực
tiếp
với

chất
tan
(P).
chuyền.
Từ
trình
các
độngphản
phản
học sau:
ứng với
đó, chất
sau một
số phép
biếngốc.
đổi, các tác giả đã
+ phương
Thứ hai là,
ozone
ứng
tan theo
cơ chế

thiết lập được phương

trình tốc độ phân hủy ozone như sau: d[P]/dt = kP[P][O3]
- 1/2
3/2
d[O3]/dt = kA[O3] + kB[OH ] .[O3]

- 
-

Nhưng phản ứng trực tiếp của ozone với CHC có tính chọn lọc, tức là ozone chỉ phản ứng với một số
loại
Trong
CHC
đó knhất
định.
= 2k25.(k23/k26)
A= 2, k22

1/2

Sản
của các
trìnhtrường
ozonekiềm,
hóa trực
tiếp các
vịngtăng.
thơmThực
bằngnghiệm
ozone thường
là khi
các axit
Theophẩm
biểu thức
trên,q
ở mơi

sự phân
hủychất ozone
cho thấy,
hữu
cơ các
oxy hóa
cácmuối
hợp của
chấtchúng.
đa vịng thơm (PAH) chỉ bằng một ozone, hiệu quả

tốt khi pH = 7 – 12

9


2

-

Quá trình khử trùng bằng Ozone

Một cơ chế khác của khử trùng là ức chế hoạt động enzyme. Các chất oxy hóa mạnh như clo và các hợp
chất của nó có

thể làm biến đổi sự sắp xếp hóa học của enzyme và làm bất hoạt enzyme.

+ Phá hủy thành tế bào.
+ Biến đổi khả năng thẩm thấu của tế bào.
+ Thay thế bản chất keo của plasma.

+ Ức chế hoạt động của enzyme.

⇒ Các chất khử trùng có tác dụng là làm hư hại hay phá hủy thành tế bào dẫn đến tế bào bị chết

10


2

-

Quá trình khử trùng bằng Ozone

Phản ứng đặc trưng của Ozone là phản ứng phân hủy:

+
O3 + H2O → HO3 + OH
+
HO3 + OH → 2HO2
O3 + HO2 → HO* + 2O2
HO* + HO2 → H2O + O2

-

Các gốc tự do được hình thành (HO2 và HO*) có khả năng oxy hóa tuyệt đối và có lẽ là những chất
tham gia tích cực trong q trình khử trùng.

-

Các gốc tự do này cũng có khả năng oxy hóa để phản ứng với các hợp chất hữu cơ và

tiêu diệt vi

sinh vật trong nước thải

11


2

Q trình khử trùng bằng Ozone

2.4 Ngun lí hoạt động

-

Trong môi trường nước, ozone ở dạng gốc tự do tiêu diệt

được vi sinh vật, ozone tác động lên

tính thấm của màng, hoạt động của enzyme và DNA của tế bào vi khuẩn và khử guanine hoặc
thymine.

-

Việc xử lí ozone cũng dẫn đến sự biến đổi của vịng kín

plamid DNA của E.coli thành vịng mở

DNA

-

Ozone có thể phân hủy mạnh các thành phần kim loại và các tạp chất trong nước, sắt, mangan,
2arsenic,S , … nó

phá vỡ trạng thái bền vững của keo hữu cơ, làm tăng hiệu suất keo tụ và giảm

lượng hóa chất keo tụ. Làm mền nước cứng khiến nguồn nước trở nên sạch hơn, ngon hơn và
trong lành hơn do được tăng cường nhiều dưỡng khí.

12


2

-

Quá trình khử trùng bằng Ozone

Ozone tiêu diệt virus bằng việc phá hủy nhân acid nucleic.
Những màng protein cũng bị tác động nhưng sự phá hủy của màng protein có thể nhỏ và có thể khơng
tác động đáng kể đến virus ký sinh gây bệnh và tế bào của nó.

-

Đối với polivirus, ozone gây bất hoạt virus bằng cách phá hủy lõi acid nhân, vỏ protein cũng bị ảnh hưởng.

-

Đối với rotaviruses, ozone làm biến đổi cả liên kết và nhân RNA.

13


2

Quá trình khử trùng bằng Ozone

2.5 Cách vận hành

14


2

Quá trình khử trùng bằng Ozone

Bộ tiếp xúc khuếch tán khí ozone điển hình gồm ba giai đoạn:

 Dịng chảy ngược dòng : ozone và nước chảy theo hướng ngược lại

15


2

Q trình khử trùng bằng Ozone

 Dịng chảy cùng chiều: ozone và nước chảy theo cùng hướng

16


2

Q trình khử trùng bằng Ozone

 Dịng chảy kết hợp: ozone và nước chảy theo một sự sắp xếp đồng thời, tuần hoàn xen
kẽ nhau.

⇒ Bộ tiếp xúc khuếch tán bọt thường được xây dựng

với độ sâu nước từ 18 đến 22 ft để đạt

được hiệu suất chuyển ozone từ 85 đến 95%.
17


2

Quá trình khử trùng bằng Ozone

Hệ thống khử trùng bằng Ozone

Buồng tiếp xúc ozone phải kín, tránh người vận hành tiếp xúc trực tiếp với hơi ozone dư trước khi ozone thốt ra ngồi
Tiếp xúc ozone sử dụng kết hợp với hệ thống phun bên ngồi

khơng khí và chuyển hóa hết. Ngồi ra, có thể sử dụng các hóa chất khử để hấp thụ hết

ozone dư (hydrogen peroxide,

thiosulfate, bisulfite).
Máy phát điện ozone điển hình
18


2

Q trình khử trùng bằng Ozone

2.6 Quy trình xử lí nước thải sinh hoạt bằng phương pháp khử trùng Ozone

Nước thải sinh

Song chắn rác

hoạt

Bể điều

Bể

hòa

aerotank

Bể lắng

Nguồn

Khử trùng

tiếp nhận

bằng ozone

Lọc

19


Quá trình khử trùng bằng Ozone

2

2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình khử trùng bằng Ozone

Thời gian

Mơi trường

tiếp xúc

phản ứng:

Độ pH

Nhiệt độ

Nước (pH = 7)

- Ozone
Nhiệt
độ(°C)
Thời
gian
tồnriêng
tại phần và nhiệt độ
giống
như
bất
kì nó
một
khí được
nào,
phụ
thuộc
vào
áp
suất
+cũng
Trong
dung
dịch
axit,
cóchất
độ bền
cao. đều
Thời

gian
tiếp
xúc
nước
với
ozone
thiết
kế
8
12
phút
với
liều
ozone
hiệu quả
caotrọng
trongđến
khoảng
7 – 12,
dorãozone
bền vững trong lượng
mơi trường
- Nhiệt độĐộcópHảnhđạthưởng
quan
thời gian
phân
của ozone.
-

của nước.

+ Trong
dung kiềm,15nó phân ly rất yếu.
0.5
- 2 mg/l.
30 phút
axit.
Axit làm
tăng độ
hịa khí,
tan của
ozone
làm giảm độ hịa tan của nó.
+ Trong
khơng
nó phân
ly và
rấtkiềm
chậm.
25
15 phút
+ Trong nước, nó phân ly rất nhanh
35

8 phút
20


3

-

Ưu điểm – Nhược điểm

Khử màu, khử mùi.
Khơng có dư lượng độc hại cần phải được loại bỏ sau khi ozon hóa vì ozone phân hủy nhanh
chóng.

-

Thời gian diệt khuẩn nhanh ở nồng độ ozone thấp.
Hiệu quả hơn clo làm bất hoạt hầu hết các virus, nang, trứng,…
Tính khử trùng không bị ảnh hưởng bởi pH.
Thời gian tiếp xúc ngắn hơn với clo.
Oxy hóa các sulfit.
Địi hỏi ít khơng gian.
Đóng góp oxy hịa tan (tăng DO).

21


3

-

Ưu điểm – Nhược điểm

Không đo được ngay sự khử trùng có hiệu quả khơng.
Khơng ảnh hưởng của lượng dư.
Ít hiệu quả trong bất hoạt một số virus, nang, trứng ở liều thấp sử dụng đối với vi khuẩn
coliform.

-

Tạo thành DBP.
Oxy hóa Fe, Mn và các HCHC khác.
Oxy hóa một loạt HCHC.
Xử lí địi hỏi thải khí.
Quan tâm an tồn.
Độ ăn mịn cao – ĐỘC.
Tương đối đắt.
Phải bảo trì thưởng xuyên.
22


24

-

Ứng dụng

Khử trùng ozone thường được sử dụng ở các nhà máy

qui mơ cơng nghiệp có kích thước trung

bình đến lớn.

-

Ngoài khử trùng, sử dụng phổ biến khác cho ozone trong xử lý nước thải là kiểm sốt
mùi.

-

Ozone có tính năng sát khuẩn, phân giải ion kiem loại

-

Loại bỏ Fe, Mn có trong nước, nhất là nước ngầm

nặng, phân hủy thuốc trừ sâu.

23


Thank You
24