ĐỀ TÀI: Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp ppt

Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
- - -    - - -

Tiểu luận
ĐỀ TÀI:
Nghiên cứu công nghệ khử trùng
nước cấp
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 1
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
Mục lục
Tiêu đề Trang
Giới thiệu 1
Chương I: Tổng quan về các phương pháp khử trùng nước cấp 2
IA. Phương pháp lý học 2
IA
1.
Khử trùng bằng a cực m 2
IA
2.
Phương pháp lọc 3
IA
3.
Khử trùng bằng một số phương pháp khác 4
IB Khử trùng bằng phương pháp hóa học 5
IB
1.
Khử trùng bằng Chlor 5
IB
1.1
Hóa học của Chlor 5
IB

1.2
Khả năng khử trùng của Chlor tự do 5
IB
1.3
Cơ chế tác động của Chlor 6
IB
2
Chloramine hóa 7
IB
2.1
Hóa học của Chloramine 7
IB
2.2
Tác động khử trùng của Chloramine vô cơ 8
IC. Khử trùng bằng Ozon 8
IC
1
. Cơ chế tác dụng của ozon 9
IC
2
.

Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử trùng 9
IC
2.1.
Loại hóa chất khử trùng 10
IC
2.2.
Loại vi sinh vật 10
IC

2.3.
Nồng độ khử trùng và thời gian ếp xúc 10
IC
2.4.
Tác động của pH 12
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 2
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
IC
2.5.
Nhiệt độ 12
IC
2.6.
Cạnh tranh hóa học và vật lý đối với việc khử trùng 12
Chương II: Tình hình công nghệ khử trùng nước cấp tại Việt Nam 14
Chương III: Tình hình công nghệ khử trùng nước cấp trên thế giới 18
Chương IV:Lựa chọn công nghệ khử trùng phù hợp với điều kiện của
nước ta………… 21
IVA. Hiệu quả của các phương pháp khử trùng 21
IVB. Ưu và nhược điểm của các phương pháp 23
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 3
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
Giới thiệu
Xã hội càng phát triển, cht lượng cuộc sống ngày càng được quan tâm và nhu
cầu sử dụng nước sạch ngày càng tăng lên. Để cung cp nước sạch có thể khai thác
các nguồn nước từ thiên nhiên từ các nguồn như:nước mặt, nước ngầm, nước biển
trong những nguồn này ngoài những hợp cht vô cơ, hữu cơ nước thiên nhiên còn
chứa rt nhiều vi sinh vật như vi khuẩn và cá loại vi trùng gây bệnh như tả, lỵ,
thương hàn…Chúng xâm nhập vào cơ thể qua nhiều con đưng khác nhau như ăn
uống sinh hoạt mà chúng ta đang xét gây ra nhửng ảnh hưởng xu đến sức khoẻ từ
mức độ nhẹ đến mức nghiêm trọng .Với các hệ thống cp nước công nghiệp cũng

cần phải khử sạch các loại vi sinh vật để ngăn ngừa sự kết bám của chung lên thành
ống dẫn nước lên các thiết bị làm lạnh, làm giảm khả năng truyền nhiệt, đồng thi
làm tăng tổn tht áp lực của hệ thống. Để ngăn ngừa những việc trên đây nước cp
cho sinh hoạt cần được khử trùng.
Khử trùng là quá trình loại bỏ những vi sinh vật có khả năng gây bệnh. Khử
trùng là hàng rào cần thiết và cuối cùng để chống lại sự phơi nhiễm của ngưi với
những vi sinh vật gây bệnh.Vì thế khử trùng nước là một khâu hết sức quan trọng
trước khi đưa vào hệ thống phân phối nước cp.
Phần này chúng em tìm hiểu tổng quan về các phương pháp khử trùng nước cp,
tình hình công nghệ khử trùng nước cp trong nước cũng như một số công nghệ khử
trùng nước cp ở ngoài nước nhằm lựa chọn công nghệ phù hợp với điều kiện phát
triển ở Việt Nam.
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 4
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
Chương I. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG
IA. Phương pháp lý học
Khử trùng bằng phương pháp vật lý có ưu điểm cơ bản là không làm thay đổi
tính cht lý hoá của nước, không gây nên tác dụng phụ. Tuy nhiên do hiệu sut thp
nên thưng chỉ áp dụng ở qui mô nhỏ với các điều kiện kinh tế kỹ thuật cho
phép.Dưới đây là các phương pháp khử trùng bằng phương pháp vật lý thưng gặp.
IA
1.
Khử trùng bằng tia cực tím
Việc khử trùng bằng tia cực tím lần đầu tiên được dùng vào đầu thế kỉ 20 để xủ
lý nước ở Henderson, Kentucky nhưng phương pháp này bị bỏ quên do ngưi ta
thích sử dịng chlor hoá. Cùng với tiến bộ của kỹ thuật, phương pháp khử trùng bằng
tia cực tím nay đã ly lại được sự phổ biến, đặc biệt là ở châu Âu.

GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 5
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM

Quy trình: Cho nước chảy qua một ống kín trong đó có lắp đèn cực tím. Các tia
UV được phóng vào dòng nước. Cu trúc DNA/RNA của vi sinh bị thay đổi làm cho
chúng không thể tồn tại và sinh sản.
Nguyên lý diệt khuẩn của tia cực tím:

Một đoạn DNA của vi khuẩn trước khi bị chiếu tia cực tím.
Đoạn gen đã bị phá hủy
Tia cực tím ở một tần số nht định có thể diệt 99,99% vi khuẩn nhưng không
loại bỏ bt kỳ tạp cht gì có trong nước. Phương pháp này sử dụng điện và thưng
được ứng dụng ở công đoạn cuối cùng của hệ thống lọc nước. Khác với đun sôi,
phương pháp này tiết kiệm điện và nhanh hơn nhiều. Đây là phưong pháp xử lý an
toàn nếu kết hợp thêm với loại lọc Than hoạt tính.
IA
2
. Phương pháp lọc
Các phương pháp lọc và tiệt trùng nước đơn lẽ đều có những phần không hoàn
thiện, đặc biệt là độ an toàn của nước về mặt hóa lý, vi sinh không cao, nht là việc
quản lý nồng độ hóa cht tương đối phức tạp, khó có thể áp dụng được trong qui mô
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 6
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
nhỏ (trừ trưng hợp dùng lõi lọc bằng sợi hay sứ pha nitrate bạc), hoặc giá thành quá
cao.
Nhằm khắc phục những nhược điểm y, phương pháp thẩm thu ngược (reverse
osmosis) được sáng chế từ khi sợi thủy tinh nhân tạo (fiber) ra đi, ứng dụng nguyên
lý vận động của nước, thẩm thu từ vùng nước loãng (hay dung dịch loãng) sang vùng
nước đậm đặc qua một màng thẩm thu dưới một áp lực khá cao. Màng thẩm thu này
được đặt ở giữa vùng nước sạch (trong) và vùng nước nhiễm bẩn hay nước mặn; nước
trong sẽ di chuyển sang vùng nước mặn (đậm đặc) cho đến khi cả hai bên cân bằng và
chỉ có nước đi qua màng thẩm thu; hóa cht, vi sinh trong nước được giữ lại từ 85-
100%. Vận động qua lại của nước từ bẩn sang sạch bằng áp lực máy bơm được lặp đi

lặp lại nh chênh lệch áp sut, tạo ra nguồn chảy ngược, vì nước sạch (pure water) di
chuyển từ vùng đậm đặc (muối hay nhiễm bẩn) sang vùng nước loãng và sạch dần
(tinh khiết dần dần) theo chu kỳ qua lại của thẩm thu (xuôi và ngược). Nên lưu ý
phương pháp thẩm thu ngược không phải là phương pháp lọc bằng màng, tức không
phải qua những khoảng hở giữa các phân tử của cht liệu làm màng như các loại sợi
Cellulóe Acetate, Triacetate hay Polyamide Polymes.
Với nguyên lý này, nước lọc từ hệ thống R O được xem là nước siêu lọc vì tt cả
hóa cht, vi sinh đều bị ngăn chặn.
IA
3
. Khử trùng bằng một số phương pháp khác
Khử trùng nước bằng phương pháp siêu âm: Dùng dòng siêu âm với cưng độ
tác dụng không nhỏ hơn 2W/cm
2
trong khoảng thi gian trên 5 phút có khả năng tiêu
diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước
Phương pháp nhiệt: Đây là phương pháp cổ truyền đun sôi nước ở 100
0
C có thể
tiêu diệt được vi sinh vật tuy nhiên vẫn còn hạn chế với những vi sinh vật có khả
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 7
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
năng chuyển sang dạng bào tử với lớp bảo vệ vững chắc.Để tiêu diệt được nhóm vi
khuẩn sinh bào tử này, cần đung sôi nước đến 120
0
C hoặc đun sôi theo trình tự sau:
đun sôi ở điều kiện bình thưng 15 đến 20 phút để cho nước nguội dưới 35
0
C và giữ
trong vòng 2 gi tạo điều kiện cho các bào tử phát triển trở lại sau đó lại đun sôi

nước một lần nữa.
Phương pháp nhiệt tuy đơn giản nhưng tốn kém năng lượng nên thưng chỉ áp
dụng ở qui mô nhỏ.
IB. Khử trùng bằng phương pháp hoá học
Cơ sở của phương pháp hoá học là sử dụng các cht ô xi hoá mạnh để ô xi hoá
men của tế bào vi sinh và tiêu diệt chúng. Do đạt được hiêu sut cao nên ngày nay
phương pháp này được ứng dụng rộng rãi ở mọi qui mô.
IB
1
. Khử trùng bằng Chlor
IB
1.1
Hóa học của Chlor
Khí Chlor được đưa vào nước sẽ thủy phân theo phương trình sau:
Cl
2
+ H
2
O ↔ HOCl + H
+
+ Cl
-
Axid hypochlorous phân ly tron nước theo phản ứng sau:
HOCL ↔ H
+
+ OCl
-
HOCL và OCL
-
Phụ thuộc vào PH của nước, Chlor dưới dạng HOCL và OCL

-
được gọi là Chlor tự do sẵn có. HOCl kết hợp với amonian và hợp cht nitơ hữu cơ
để tạo thành Chloramin, được gọi là Chlor kết hợp sẵn có.
IB
1.2
Khả năng khử trùng của Chlor tự do
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 8
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
Khả năng khử trùng của Chlor tự do có thể được tăng cưng bằng cách cho thêm
muối như: KCl, NaCl, hay CSCl. Sauk hi Chlor hóa, virus bt hoạt có hiệu quả hơn
trong nước uống hơn là nước tinh khiết. Cơ chế tác dụng tăng cưng của muối chua
được hiểu rõ.
Khả năng khử trùng của Chlor có thể được tăng cưng khi có mặt kim loại nặng.
Tốc độ bt hoạt của vi khuẩn ( thí dụ: Legionella pneumophila) và virus sinh bệnh
(thí dụ: virus polio) được tăng cưng khi Chlor tự do bị biến đổi bởi đồng và bạc
sinh ra từ điịen phân (400 và 40µg). Hiện tượng này đã được chứng minh cho vi
khuẩn chỉ thị trong hồ bơi. Dù vậy quá trình này không loại bỏ hoàn toàn virus
đưng ruột ( thí dụ: virus viêm gan A) ra khỏi nước.
IB
1.3
Cơ chế tác động của Chlor
Chlor có thể gây ra hai tổn thương đối với tế bào vi khuẩn:
Hủy hoại tính thm của màng tế bào:
Chlor tự do hủy hoại tính toàn vẹn của màng tế bào vi khuẩn, do đó danã đến
mt tính thm tế bào và hủy hoại những chức năng khác của tế bào. Tiếp xúc với
Chlor dẫn đến rò rỉ protein, ARN, AND. Chết tế bào xảy ra do sự phóng thích TOC
và các cht hp thụ tia cực tím, giảm thp thụ potassium, giảm tổng hợp AND và
protein. Sự hủy hoại tính thm cũng có thể được xem là tổn thương gây ra cho bào
tử vi khuẩn do Chlor.
Tổn thương axid nhân và emzyme:

Chlor gây ra tổn thương acid nhân của vi khuẩn cũng như enzyme (thí dụ:
catalase).Một trong những hậu quả của giảm hoạt tính của catalase là việc bị ức chế
do tích lũy peroxide hydro.
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 9
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
Đối với virus, phương thức tác động của Chlor có thể phụ thuộc vào loại virus.
Tổn thương acid nhân là phương thức chủ yếu bt hoạt phage f2 hay vius polio type
1. Chlor tác động vào lớp bao protein của những loại virus khác (thí dụ: rotavius).
IB
2
Chloramine hóa
Chloramine hóa là sự khử trùng nước bằng Chloramine thay vì Chlor tự do. Mặc
dù chúng là cht khử trùng ít hiệu quả hơn Chlor tự do, chúng dưng như có hiệu
quả hơn trong việc khống chế vi sinh vật màng sinh học bởi vì chúng tương tác kém
hơn đối với polysaccharide vỏ nang. Do đó, dùng Chlor tự do đã được gợi ý là cht
khử trùng hàng đầu trong hệ thống xử lý nước vàchuyển phần dư thành mono
Chloramin nếu muốn khống chế màng sinh học.
IB
2.1
Hóa học của Chloramine
Trong dung dịch nước, HOCl phản ứng với ammonia và tạo thành Chloramine
vô cơ theo phản ứng sau:
Tạo thành monochloramine: NH
3
+ HOCl → NH
2
Cl +H
2
O
Tạo thành dichoramine: NH

2
+HOCl → NHCl
2
+H
2
O
Tạo thành trichloramine: NHCl
2
+ HOCl → NCl
3
+H
2
O
Tỷ lệ của 3 dạng chlorine phụ thuộcvào PH của nước. Monochlorine chiếm ưu
thế ở PH › 8.5. Monochloramine và dichloramine cùng tồn tại ở PH giữa 4.5 và 8.5
và trichloramine tại thành PH ˂ 4.5.Trong nhà máy xử lý nước, việc tạo thành
monochloramine là điều ngưi ta mong muốn bởi vì dichloramine vàtrichloramin tạo
thành vị khó chịu đối với nước.

GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 10
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
Tổng các phức hợp
Chlorine,%
Hình. Phân bố của các loại chloramines theo PH
IB
2.2
Tác động khử trùng của Chloramine vô cơ
Vào năm 1940, Butterfied và cộng sự chứng minh rằng Chlor tự do bt hoạt vi
khuẩn đưng ruột nhanh hơn Chloramine vô cơ. Hơn nữa, tác động diệt khuẩn của
Chloramine tăng cùng với nhiệt độ và nồng độ ion hydro. Những quan sát tương tự

cũng xảy ra đối với virus đưng ruột và nang protozoa rt đề kháng với Chloramine.
Do đó, ngưi ta khuyến khích rằng đối với nước uống, không nên chỉ khử trùng
bằng Chlor, hay nói khác đi nên cân nhắc khử trùng bằng Chloramine khi nguồn
nước có cht lượng tốt.
IC. Khử trùng bằng Ozone
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 11
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
Ozone được tạo thành bằng cách cho luồng không khí khho đi ngang qua những
điện cực được tách ri bởi một khe không khí và cht điện môi và đưa vào dòng điện
xoay chiều với điện thế thay đổi từ 8000 đến 20.000 Volt.
Ozone cũng có thể được áp dụng ở những điểm khác nhau của nhà máy xử lý
nước, tùy thuộc vào loại sử dụng. Hiệu quả để làm cht khử trùng của nó không bị
ảnh hưởng bởi PH, và không tương tác với ammonia.
IC
1
. Cơ chế tác dụng của Ozone
Ozon là một cht khí có màu ánh tím ít hòa tan trong nước và rt độc hại đối với
con ngưi.Ở trong nước ozon phân hủy rt nhanh thành oxi nguyên tử và phân tử.
Ozon có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nen khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rt
nhiều lần.
Trong môi trưng nước ozone tạo ra những gốc tự do bt hoạt vi sinh vật. Ozone
làm ảnh hưởng tính thm hoạt động của ezyme và AND của tế bào vi khuẩn trong đó
những đuôi guanine hay thymine dưng như nhạy cảm nht đối với ozone.
Xử lý ozone cũng dẫn đến việc biến đổi AND plasmide vòng kín thành AND
vòng mở. Đối với poliovirus, ozone gây bt hoạt virus bằng cách phá hủy lõi acid
nhân. Vỏ protein cũng bị ảnh hưởng, những tổn thương đối với vỏ protein là nhỏ và
có thể không bị ảnh hưởng đến việc hp thụ poliovirus vào tế bào chủ (VP4, một
polypeptide capside chịu trách nhiệm cho việc bám dính vào tế bào chủ và không bị
ảnh hưởng bởi ozone). Đối với rotavirus, ozone thay đổi cả capside và lõi ARN.
IC

2
. Những yếu tố ảnh hưởng tới quá trình khử trùng
Một số những yếu tố ảnh hưởng đến cht lượng, hiệu quả khử trùng nước và
nước thải có thể kể sau đây.
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 12
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
IC
2.1
Loại hoá cht khử trùng
Hiệu quả khử trùng phụ thuộc vào loại hoá cht sử dụng. một số cht khử trùng
(thí dụ: ozone, dioxide chlor) có tính oxy hoá mạnh hơn những loại khác (thí dụ:
chlor).
IC
2.2
Loại vi sinh vật
Những vi sinh vật gây bệnh có sức đề kháng thay đổi rt nhiều để chống lại cht
khử trùng. Những vi khuẩn sinh bào tử nói chung có sức đề kháng với cht khử
trùng tốt hơn những vi khuẩn sinh dưỡng. Sức đề kháng cht khử trùng có thể thay
đổi rt khác nhau trong những vi khuẩn sinh dưỡng và trong những chủng cùng
thuộc một loài. Thí dụ legionella pneumophylla có sức đề kháng chống chlor tốt hơn
E. coli . Nói chung, sức đề kháng với khử trùng thay đổi theo thứ tự sau: vi khuẩn
sinh dưỡng < vi khuẩn đưng ruột < vi khuẩn sinh bào tử < nang protozoa.
IC
2.3
Nồng độ khử trùng và thi gian tiếp xúc
Mức độ bt hoạt vi sinh vật gây bệnh với cht khử trùng tăng với thi gian và
theo lý tưởng tăng theo động học bậc một. Sự bt hoạt theo thi gian là đưng thẳng
khi số liệu được vẽ trên giy log-log.

kt

t
e
N
N
−
=
0
Trong đó:
N
0
= thi gian vi sinh vật ở thi điểm 0
N
t
= vi sinh ở thi điểm t
k = hằng số phân huỷ (thi gian
-1
)
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 13
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
t = thi gian.
Tác dụng khử trùng có thể được biểu thị bằng C.t, C là nồng độ khử trùng và t là
thi gian cần thiết để bt hoạt một phần trăm nht định của dân số dưới những điều
kiện nht định (pH và nhiệt độ). mối quan hệ giữa nồng độ cht khử trùng và thi
gian tiếp xúc tuân theo luật Watson:
K = C
n
t
Trong đó
K = hằng số đối với một vi sinh nht định tiếp xúc với một cht khử
trùng dưới những điều kiện nht định.

C = nồng độ cht khử trùng(mg/L)
t = thi gian cần thiết để diệt phần trăm nht định của quần thể (phút)
n = hằng số được gọi là hệ số pha loãng.
Vi sinh vật Nồng độ
Chlorine,
mg/g
Thi gian gây
bt hoạt, phút
Ct
E. coli
Poliovirus 1
Nang E.
Histolytica
Nang G.
Lamblia
Nang G.
muris
0.1
1
5
1
2
2.5
2.5
0.4
1.7
18
5.
40
100

100
0.04
1.7
90
50
80
250
250
Bảng. bất hoạt vi sinh vật bởi chlorine, giá trị Ct (5
0
C, pH)
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 14
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
IC
2.4
Tác động của pH
Nói về phương diện khừ trùng bằng chlor, yếu tố pH kiểm soát lượng HOCl
(acid hypochloruos) và OCl
-
(hypochlorite) trong dung dịch. Đối với khử trùng E.
coli, HOCl hiệu quả hơn OCl
-
80 lần. khi khừ trùng bằng chlor, Ct gia tăng với pH.
ngược lại, sự bt hoạt vi khuẩn, virus, và nang protozoa bởi dioxide chlor nói chung
có hiệu quả hơn ở pH cao hơn. Tác động của pH lên sự bt hoạt vi sinh vật của
Chloramine không rõ do những kết quả tìm thy trái ngược nhau. Tác dụng của pH
lên sự bt hoạt vi khuẩn bởi ozone còn chưa được rõ.
IC
2.5
Nhiệt độ

Hiệu quả bt hoạt vi sinh vật và ký sinh trùng gia tăng (đó là Ct giảm) khi nhiệt
đô tăng.
IC
2.6
Cạnh tranh hoá học và vật lý dối với việc khử trùng
Những hợp cht cạnh tranh với tác dụng khử trùng là những hợp cht chứa nitơ
vô cơ và hữu cơ, sắt, mangan, và sulfur hydro. những hợp cht hữu cơ hoà tan cũng
tác động lên nhu cầu clor và sự hiện diện của chúng làm giảm hiệu quả khử trùng.
Độ đục trong nước được cu thành từ những cht vô cơ (thí dụ: bùn, sét,và oxide
sắt) và những cht hữu cơ cũng như những tế bào vi sinh. Nó được đo lưng bằng
cách xác định ánh sáng khuếch tán bởi những hạt hiện diện trong nước. nó cản trở
việc phát hiện coliform trong nước và nó cũng có thể làm giảm hiệu quả khử trùng
của chlor và những cht khử trùng khác. nước dùng để uống chỉ cho phép có 1 đơn
vị độ đục nephelometric. độ đục cần được loại bỏ bởi vi sinh vật gắn kết với hạt có
sức đề kháng với việc khủ trùng nhìêu hơn sinh vật lơ lững tự do.
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 15
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
Carbon hữu cơ tổng số (TOC) liên quan đến độ đục tác động lên nhu cầu chlor
và do đó cạnh tranh với việc duy trì chlor dư trong nước. vì sinh vật trong cht phân,
cặn tế bào và cht rắn trong nước thải cũng được bảo vệ với cht khử trùng. những
phát hiện này đặc biệt quan trọng đối với những cộng đồng dùng nước xử lý chủ yếu
bằng chlor hoá. Hình 6.3 cho thy tác động bảo vệ của những hạt trong nước và
nước thải phụ thuộc vào bản cht và kích thước của hạt. do đó poliovirus có dính kết
với tế bào được bảo vệ khỏi sự bt hoạt của chlor trong khi bentonite và aluminum
phosphate không bảo vệ virus. Virus và những vi khuẩn chỉ thị không được
bentonite bảo vệ khỏi ozone. một thí dụ về tác động bảo vệ của hạt trong nước thải
đầu vào ban đầu cho thy những phần có kích thước lớn hơn 7 µm chịu trách nhiệm
làm nên tác dụng bảo vệ cho hạt. một nghiên cứu về virus dính kết với cht rắn dưới
điều kiện thực địa cho thy chúng có sức đề kháng cao hơn so với những virus tự do
giảm độ đục xuống dưới 0.1 NTU có thể là biện pháp dự phòng để chống lại tác

động bảo vệ của hạt trong khi khử trùng.
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 16
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
Chương II. TÌNH HÌNH CÔNG NGHỆ KHỬ TRÙNG NƯỚC CẤP TẠI
VIỆT NAM
Trước đây, khử trùng nước bằng nhiệt, hợp cht của Clo; ngày nay, việc khử
trùng nước đa dạng hơn với việc sử dụng ozone, tia cực tím, màng lọc, nano…Các
thiết bị dùng nước trong nhà cũng luôn được cải tiến để phù hợp và thuận tiện cho
ngưi sử dụng.
Ở nước ta hiện nay trong các trạm cp nước quy mô thị trn, thị xã, thành phố
việc khử trùng nước được thực hiện bằng khí clo được nén vào trong những bình
thép chịu áp lực cao và được đưa vào nước nh hệ thống van điều chỉnh lượng khí
clo thoát ra. Cách này có ưu điểm tiết kiệm được diện tích sử dụng, thuận tiện trong
việc vận hành nhưng đòi hỏi các biện pháp đảm bảo an toàn nghiêm ngặt vì clo là
cht độc mạnh có khả năng hủy hoại nhanh kim loại và tiêu diệt sinh vật trong phạm
vi lớn khi vì nguyên nhân nào đó clo thoát ra môi trung trong lúc bảo quản, vận
chuyển hoặc trong quá trình khử trùng nước.
Ở các trạm cp nước quy mô nhỏ từ cp xã trở xuống, do các doanh nghiệp địa
phương tự thiết kế và xây dựng, biện pháp khử trùng nước phổ biến nht là dùng
dung dịch được pha chế bằng cách trộn bột clorua vôi (hypochlorite canxi) vào nước
theo tỷ lệ nht định bằng phương pháp thủ công. Biện pháp này đơn giản và dễ thực
hiện nht nhưng xét về mặt cht lượng khử trùng lại không đảm bảo vì các loại bột
clorua vôi mua trên thị trưng có thể chứa nhiều tạp cht hóa học khác, việc pha chế
bột clorua vôi vào nước bằng phương pháp thủ công không cho phép định lượng clo
hoạt tính đã đưa vào nước với độ chính xác cần thiết. Mặt khác việc bảo quản clorua
vôi là cht hút nước rt mạnh thưng không được lưu ý đúng mức nên cht lượng
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 17
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
của nó giảm nhanh theo thi gian và việc pha chế bằng các phương tiện thủ công rt
độc hại cho công nhân vận hành trạm nước. Một số không lớn các trạm cp nước có

mua dung dịch hypochlorite natri (Nước javen) từ các nhà máy hoá cht để khử
trùng nước. Cách này không gây nguy hiểm và độc hại cho môi trưng xung quanh
trạm nước nhưng có nhược điểm là chi phí vận chuyển hoá cht cao và dung dịch
hypochlorite natri bán sẵn thưng có hàm lượng cao (trên 10%) nên bị phân huỷ
nhanh, không thể tích trữ lâu.
Biện pháp điều chế hypochlorite natri từ nước muối tại trạm nước để dùng ngay
tránh được những hạn chế của các biện pháp đã nêu ở trên và cũng đã được áp dụng
ở nước ta từ những năm 80 của thế kỷ trước. Song do những hạn chế trước hết là về
vật liệu để chế tạo các điện cực sử dụng để điện phân nước muối chưa có lớp phủ
bảo vệ chống ăn mòn tốt để có thể sử dụng được hàng nghìn gi và cho cht lượng
sản phẩm ổn định, cũng như do các chi tiết, vật liệu phụ khác để làm thiết bị điện
phân chưa có cht lượng đạt yêu cầu nên biện pháp này không được phát triển rộng
rãi và các thiết bị đã được sản xut cũng nhanh chóng được thay thế bằng một trong
các phương tiện đã nêu ở trên.Tuy nhiên trong vài năm gần đây nh những thành
quả làm các bản điện cực cht lượng cao dùng trong điện phân của ngành chế tạo vật
liệu và các kết quả nghiên cứu mới về chế tạo thiết bị điện phân nước muối thành
dung dịch hypochlorite natri, biện pháp này lại được phát triển sử dụng rt rộng rãi
trên thế giới. Nhiều hãng chế tạo thiết bị điện hoá ở Mỹ và các nước khác đã chào
bán các thiết bị có công sut tính theo clo hoạt tính từ vài trăm gam đến hàng chục
tn trong một gi với mức tiêu hao điện và muối rt nhỏ. Để sản xut 1kg clo hoạt
tính chỉ cần có 3-4kg muối và 4-5kw.h điện. Vì vậy chi phí sản xut của biện pháp
này thp hơn các biện pháp khác. Do có các ưu điểm khác như độ an toàn trong sản
xut cao, tránh được việc phải chuyên trở và bảo quản các hóa cht độc hại… biện
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 18
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
pháp này đang trở thành thích hợp nht cho các trạm cp nước có công sut đến
hàng chục nghìn mét khối trong một gi .
Hiện nay ở nước ta ngoài một vài cơ sở kinh doanh các thiết bị sản xut dung
dịch hypochlorite natri từ muối bằng phương pháp điện phân dùng cho trạm cp
nước quy mô nhỏ nhập từ nước ngoài, thiết bị WATERCHLO do Trung tâm Phát

triển công nghệ cao (Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam) chế tạo đã được nhiều
trạm cp nước sử dụng và đánh gía cao. Trung tâm PTCNC đã giải quyết một loạt
các vn đề kỹ thuật cơ bản nht trong việc chế tạo các thiết bị loại này: độ bền của
các điện cực được đảm bảo bằng vật liệu có tuổi thọ hoạt động ít nht là 5 năm; các
chỉ số kỹ thuật của thiết bị cho phép giảm đáng kể quá trình sinh ra oxy cạnh tranh
với quá trình sinh clo trong buồng phản ứng điện hoá; cu tạo đặc biệt của buồng
điện hoá đã tăng sự hoà trộn của khí clo và xút tạo ra trên các bản điện cực dẫn đến
hiệu sut tạo hypochlorite natri trở nên cao hơn nhiều lần…Những cải tiến về công
nghệ đã nâng cao vượt bậc cht lượng của các thiết bị WATERCHLO thế hệ mới so
với các thiết bị thế hệ cũ cũng do Trung tâm chế tạo từ năm 2000 đến 2004. Thiết bị
WATERCHLO hiện nay được tự động hoá hoàn toàn từ sau khâu pha nước muối
đến khâu cp định lưọng dung dịch khử trùng vào nước sinh hoạt. Mọi hoạt động
của máy được kiểm soát bằng các đồng hồ chỉ thị và được điều chỉnh bằng các núm,
van điều khiển nên việc thao tác của công nhân trạm nước rt nhẹ nhàng. An toàn
lao động trong vận hành thiết bị được đảm bảo tuyệt đối. Thậm chí trong trạm nước
ngưi ta không ngửi thy mùi của khí clo.Toàn bộ chi phí để khử trùng một mét khối
nước bằng thiết bị WATERCHLO kể cả khu hao thiết bị và tiền công được xác
định trong khoảng 20 đến 30 đồng do mức tiêu hao điện và muối của thiết bị này rt
thp: để sản xut 1kg clo hoạt tính (ít nht đủ để khử trùng 500 mét khối

nước sinh
hoạt) chỉ cần ít hơn 5kg muối ăn và 6kW.h điện. Mặt khác dung dịch sản phẩm của
WATERCHLO có hàm lượng clo hoạt tính hoàn toàn tương đương với sản phẩm
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 19
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
của các thiết bị nước ngoài và cht lượng của nó hầu như không đổi sau mưi ngày
được đựng trong bồn kín và tối. Trung tâm Phát triển công nghệ cao đã cung cp và
đưa vào sử dụng thành công nhiều thiết bị WATERCHLO có công sut từ 50 gam
đến 1kg clo hoạt tính trong một gi từ hơn một năm nay ở một số tỉnh miền Bắc và
hiện nay đang nhận được nhiều đơn đặt hàng từ các địa phương, thậm chí từ Cà mau.

Mục tiêu sắp tới của Trung tâm là chế tạo các thiết bị có công sut hàng trăm
kilôgam clo hoạt tính trong một ngày.
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 20
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
Chương III. TÌNH HÌNH KHỬ TRÙNG NƯỚC CẤP TRÊN THẾ GIỚI
Các phương pháp phổ biến nht để khử trùng nước sinh hoạt được áp dụng trên
thế giới hiện nay là hòa trộn vào nước các cht oxy hóa như khí ôzôn, khí clo hay
các hợp cht có chứa clo hoạt tính, hoặc chiếu tia cực tím vào nước. Phương pháp
chiếu tia cực tím hầu như không làm thay đổi thành phần hóa học của nuớc, có ưu
điểm là không tạo nên những cht có thể gây mùi hoặc có hại cho con ngưi, là
phương pháp “sạch” hơn cả song do có nhược điểm là yếu tố khử trùng chỉ có tác
dụng tức thi tại điểm mà tia cực tím có thể đạt tới nên nước có thể bị tái nhiễm
khuẩn trong quá trình được vận chuyển theo đưng ống từ nhà máy nước đến các
điểm dùng nước. Việc đưa ôzôn hay các cht có clo hoạt tính vào nước ngoài việc
khử trùng nước còn có tác dụng oxy hóa các tạp cht vô cơ và hữu cơ trong nước,
như vậy chúng sẽ làm tốt hơn cht lượng nước như giảm độ màu, giảm mùi hôi của
các cht hoà tan trong nước thiên nhiên Phương pháp đưa ôzôn vào nước để khử
trùng đòi hỏi phải có phương tiện để trộn ôzôn vào nước (như các bể hoặc tháp trộn
có chiều cao nht định). Do các bọt khí ôzôn không thể lưu lại trong nước trong quá
trình nước được chuyển theo đưng ống nên tại các nhà máy nước, sau khi đã dùng
ôzôn để khử trùng nước, trước khi bơm nước vào mạng đưng ống ngưi ta vẫn phải
trộn một lượng clo hoạt tính nht định vào nước. Mặt khác do chi phí đầu tư mua và
bảo dưỡng thiết bị sản xut ôzôn cũng như chi phí điện để sản xut ôzôn cao hơn
nhiều so với chi phí dùng clo để khử trùng nước nên cho đến nay phương pháp khử
trùng nước sinh hoạt bằng clo hoạt tính vẫn được dùng phổ biến, đặc biệt ở các nước
mà giá nước sinh hoạt tương đối rẻ. Phương pháp này với thuật ngữ chuyên môn là
clo hoá nước lần đầu tiên được nhà khoa học ngưi Đức A. Traube sử dụng trong
năm 1894 và đến khoảng năm 2010 đã được ứng dụng rộng rãi tại các nước Châu
Âu và Mỹ. Hiện nay để clo hoá nước ngưi ta dùng khí clo hay các cht có chứa clo
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 21

Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
hoạt tính như clorua vôi, các hypochlorite, các cht chloramine, đioxytclo… Trong
mọi trưng hợp liều lượng sử dụng các cht kể trên đều được tính qua lượng clo hoạt
tính. Trên thực tế để clo hoá nước ngưi ta thưng dùng khí clo, clorua vôi, các
hypochlorite, các cht chloramine. Tác dụng khử trùng của các hợp cht có clo hoạt
tính chính là ở chỗ sau khi hoà tan vào nước chúng tạo thành axit hypochlorous
(HOCl) và các ion hypochlorite (OCl
-
) là những cht khi tiếp xúc với màng tế bào
của vi sinh sẽ làm cản trở quá trình trao đổi cht dẫn đến chúng bịchết. Axit
hypochlorus có tác dụng diệt vi sinh mạnh và nhanh hơn ion hypochlorite. Tuy nhiên
hai cht này lại có thể chuyển hóa lẫn nhau tùy thuộc vào giá trị pH của nước. ở gía
trị pH bằng 7,5 lượng HOCl và OCl
-
tương đương; ở giá trị pH bằng 6,5 thì trong
tổng khối lượng clo hoạt tính lượng HOCl
-
chiếm tới 90%; còn ở giá trị pH lớn hơn 9
thì các ion hypochlorite chiếm ưu thế tuyệt đối. Vì vậy quá trình khử trùng nước
được thực hiện tốt hơn khi gía trị pH nhỏ.
Hiện nay trên thế giới, việc khử trùng bằng ozon đang có xua hướng phát triển
mạnh.
WEDECO công nghệ ôzôn :
Hiện tại ITT nước & nước thải phát triển, kế hoạch và sản xut of-the-nghệ
thuật ozone WEDECO hệ thống nhà nước để xử lý nước trong quá trình đô thị và
công nghiệp. Cp bằng sáng chế EFFIZON ® HP công nghệ và nhiều năm kinh
nghiệm sản xut là nền tảng của thẩm quyền của chúng tôi. Các triết lý đằng sau
công nghệ EFFIZON ® HP là: hiệu sut cao nht và độ tin cậy kiên quyết với tổng
số chi phí thp.
Extreme điều kiện ưu tiên áp dụng bên trong một máy phát điện ozone - một

cht hóa học từ cả hai và điểm điện của xem. Điện điện áp cao tạo ôzôn dễ phản
ứng từ khí oxy. A cũng như các thiết bị mặc dù ra khái niệm và các vật liệu cht
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 22
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
lượng cao được yêu cầu để tạo sự an toàn và hiệu sut hoạt động cao nht đáng tin
cậy cho khách hàng. WEDECO hệ thống ozone thực hiện các tiêu chí này, trong khi
cũng cung cp các hoạt động kinh tế.
EFFIZON ® HP công nghệ - trung tâm của các máy phát ozone WEDECO
Các EFFIZON ® HP điện cực có thể làm cho độ tin cậy như không có hệ thống
khác. Các điện cực bằng sáng chế tạo ra ozone theo nguyên tắc phóng điện im lặng
từ oxy hoặc không khí. Một điện áp cao được áp dụng giữa một ống thép căn cứ cao
cp và điện cực tương ứng của nó. Các điện cực và ống các căn cứ được phân cách
bởi một điện môi, mà tạo ra hai khoảng trống xả cho dòng khí: cả hai bên ngoài của
điện môi. Một số các phân tử ôxy trong khí nguồn cp dữ liệu phá vỡ trong lĩnh vực
điện và ngay lập tức gắn bó với các phân tử ôxy tự do, tạo thành ôzôn.
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 23
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
Chương IV. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ KHỬ TRÙNG PHÙ HỢP VỚI
ĐIỀU KIỆN CỦA NƯỚC TA
IVA. Hiệu quả của các phương pháp khử trùng
Hiệu quả của mỗi phương pháp có thể xem xét bảng sau đây:
Phương pháp Hiệu quả (%)
Lọc thô
0,5
Lọc tinh
10¸20
Bể lắng cát
10¸25
Bể lắng sơ hoặc thứ cp cơ học
25¸75

Bể lắng sơ hoặc thứ cp có thêm hóa cht trợ lắng
40¸80
Bể lọc sinh học nhỏ giọt
90¸95
Bể bùn hoạt tính
90¸98
Chlorine hóa nước thải sau xử lý
98¸99
Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 24
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
So sánh đặc điểm của một số hóa cht sử dụng cho quá trình khử trùng
Đặc diểm Đặc điểm
mong muốn đạt
được
Chlorine Sodium
hypochloride
Calcium
hypochloride
Chlorine
dioxide
Bromine chloride Ozone UV
Độc tính
đối với vi sinh
vật
Độc tính
cao ở nồng độ
cao
Cao Cao Cao Cao Cao Cao Cao
Độ hòa tan Phải hòa

tan trong nước
hoặc mô
Thp Cao Cao Cao Thp Cao N/A
Độ bền Ít giảm
tính diệt khuẩn
theo thi gian
Bền Hơi
không ổn
định
Tương đối
bền
không bền
sx khi cần
Hơi không ổn
định
không bền
sx khi cần
sx khi cần
Không độc đối
với sv bậc cao
Độc đối
với vsv, không
độc với ngưi
và động vật
Rt độc
với sv bậc
cao
Độc Độc Độc Độc Độc Độc
Tính đồng
nht trong

dung dịch
- Đồng nht Đồng nht Đồng nht Đồng nht Đồng nht Đồng nht N/A
Tác dụng
với cá cht
khác
Chỉ tác
dụng với vi
khuẩn không tác
dụng với cht
hữu cơ
Oxy hóa
cht hữu
cơ
Cht oxy hóa
mạnh
Cht oxy hóa
mạnh
Cao Oxy hóa cht
hữu cơ
Oxy hóa
cht hữu
cơ
-
Độc tính ở các
nhiệt độ khác
nhau
Giữ được
độ độc ở khoảng
biến thiên của
nhiệt độ môi

trưng
Cao Cao Cao Cao Cao Cao Cao
Độ ăn mòn Không ăn
mòn kim loại
Ăn mòn
mạnh
Ăn mòn Ăn mòn Ăn mòn
mạnh
Ăn mòn Ăn mòn
mạnh
N/A
Khả năng
khử mùi
Có khả năng
khử mùi khi khử
trùng
Cao Trung bình Trung bình Cao Trung bình Cao -

IVB. Ưu và nhược điểm của các phương pháp
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 25