Tính tóan bể khử trùng Khử trùng pot

Tính tóan bể khử trùng




Kh
ử trùng (disinfection) khác với tiệt trùng (sterilization), quá trình tiệt trùng sẽ tiêu
diệt hoàn toàn các vi sinh v
ật còn quá trình khử trùng thì không tiêu diệt hết các vi
sinh vật. Quá trình khử trùng dùng đ
ể tiêu diệt các vi khuẩn, virus, amoeb gây ra các
bệnh thương hàn, phó thương hàn, l
ỵ, dịch tả, sởi, viêm gan Các biện pháp khử
trùng bao gồm sử dụng hóa ch
ất, sử dụng các quá trình c
Trong phần này chúng ta chỉ bàn đ
ến việc khử trùng bằng các hóa chất. Các hóa chất
thư
ờng sử dụng cho quá trình khử trùng là chlorine và các hợp chất của nó, bromine,
ozone, phenol và các phenolic, cồn, kim lo
ại nặng và các hợp chất của nó, xà bông và
bột giặt, oxy già, các loại kiềm và axít.

So sánh hiệu quả khử trùng của các phương pháp
Phương pháp Hiệu quả
(%)
Lọc thô 0 ¸ 5
Lọc tinh 10 ¸ 20
Bể lắng cát 10 ¸ 25
Bể lắng sơ hoặc thứ cấp cơ học 25 ¸ 75
Bể lắng sơ hoặc thứ cấp có thêm

hóa chất 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
Ngu
ồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991
Cl
2
hòa tan rất mạnh trong nước (7160 mg/L ở 20
oC

và 1 atm). Khi hòa tan trong n
thành hypochlorous acide
Cl
2
+ H
2
O > HOCl + H
+
+ Cl
-

Với hàm lượng Cl
2
thấp hơn 1000 mg/L và pH > 3 ph
ản ứng thủy phân trên diễn ra hoàn
toàn.
Hypochlorous acide sau đó bị ion hóa thành h
ypochlorite ion.

HOCL � > OCl
-
+ H
+

HOCl và OCl
-
được coi là lư
ợng chlor tự do hữu dụng. Các dạng khác nh
hypochlorite cũng được sử dụng
Ca(OCl)
2
® Ca
2+
+ 2OCl
-

Hypochlorous acide sẽ tác dụng với ammonia đ
ể tạo nên monochloroamine, dichlorami
nitrogen trichloride
NH
4
+
+ HOCl ® NH
2
Cl + H
2
O + H
+

NH2Cl + HOCl ® NHCl
2
+ H
2
O
NHCl
2
+ HOCl ® NCl
3
+ H
2
O
Việc sinh ra các sản phẩm trên tùy thuộc vào pH, nhiệt
đ
giữa chlorine và ammonia (Cl
2
: NH
4
+

- N). Trong kho
ảng pH từ 7 ¸ 8 và tỉ lệ Cl
: 1 t
ất cả chlorine tự do hữu dụng sẽ chuyển thành monochloramine trong vòng 1 phút trở lại,
nếu tỉ lệ Cl
2
: NH
4
+
- N lớn hơn 5 : 1 thì s

ẽ có một ít dichloramine
Khi cho chlorine vào nước thải có chứa các chất khử (H
2
amine hữu cơ đường biểu diễn dư lư
ợng chlorine sau các phản ứng
hình

Dư lượng chlorine trong quá trình sử dụng chlorine
đ

Đầu tiên khi cho chlorine vào nư
ớc thải nó sẽ phản ứng hết với các chất khử do
chlorine thừa (a - b):
H
2
S + Cl
2
® 2HCl + S
Chlorine còn tác dụng với phenol tạo nên mono-, di-
ho
nước. Nó còn tác dụng với mùn trong nư
ớc tạo thành các hợp
chloroform CHCl
3
là chất gây ung thư.
Cho tới liều lượng b nó đã thỏa mãn nhu cầu về chlor đ
ối với các chất khử, do
cho thêm chlor vào nó s
ẽ tạo nên chloramine, chloramine tạo nên một phần d
hợp chất chlor h

ữu dụng. Khi tất cả ammonia và các amine hữu c
h
ết với chlorine (c) việc tiếp tục cho thêm chlorine vào sẽ tạo nên phản ứng oxy hóa
chloramine quá trình này sẽ làm giảm dư lượng chlor (c
giảm dư lư
ợng chlorine là kết quả của quá trình khử các nguyên tử chlorine
thấp nhất (chloride). Sau khi đã k
ết thúc quá trình oxy hóa các chloramine nếu tiếp tục cho
chlor vào nước thải thì sẽ tạo nên dư lư
ợng chlor tự do hữu dụng do
điểm d sẽ đi lên. Điểm d được coi như là "đi
ểm dừng" của
xác định liều lư
ợng chlorine cần sử dụng cho quá trình xử lý ammonia và khử trùng n
(cần thiết phải có dư lượng chlor tự do hữu dụng đ
ể bảo
nhiên việc áp dụng điểm dừng để xác định liều lư
ợng chlorine
được ứng dụng.
Để đơn giản hóa vấn đề trong việc xử lý nư
ớc thải sinh hoạt ng
chất chlor hữu dụng sau 15 phút tiếp xúc giữa nư
ớc thải và chlorine nếu
mg/L thì liều lượng chlorine sử dụng là đủ và ngư
ời ta gọi
Để hoàn thành công đoạn xử lý nư
ớc thải bằng chlorine n
ph
ối qua ống châm lổ, hoặc suốt chiếu ngang của bể trộn)
máy khuấy vận tốc cao, thời gian lưu tồn của nư

ớc thải và dung
không ngắn hơn 30 giây. Sau đó nước thải đã tr
ộn lẫn với dung dịch chlorine
qua bể tiếp xúc đư
ợc chia thành những kênh dài và hẹp theo
Thời gian tiếp xúc giữa chlorine và nư
ớc thải từ 15 ¸ 45 phút,
tải đỉnh. Bể tiếp xúc chlorine thường đư
ợc thiết kế theo kiểu plug
dài : rộng từ 10 : 1 đến 40 : 1. Vận tốc tối thiểu của nư
ớc thải phải từ 2 ¸ 4,5 m/phút
lắng bùn trong bể.

Sơ đ
ồ một bể tiếp xúc chlorine

Tổng chiều dài của kênh có thể tính bằng công thức

L: tổng chiều dài của kênh
V/Q: thời gian lưu t
ồn theo lý thuyết (t), hay thời gian tiếp xúc
W: chiều rộng kênh
D: chiều sâu mực nước trong kênh
Qmax: lưu lượng nước thải ở tải đỉnh
Người ta thư
ờng sử dụng thời gian tiếp xúc là 15 phút chiều rộng của kênh là 0,3 m và chiều
sâu của nước trong kênh là 1,33 m.
Để dễ dàng loại bỏ các cặn lắng, bể tiếp xúc nên đư
ợc lắp
đáy.

So sánh đặc đi
ểm của một số hóa chất sử dụng cho quá trình khử trùng
Đặc
diểm
Đặc
điểm
mong
muốn
đạt
được
Chlorine

Sodium
hypochloride

Calcium
hypochloride
Độc
tính
đối
với vi
sinh
vật
Độc
tính
cao ở
nồng
độ cao
Cao Cao Cao
Độ

hòa
tan
Phải
hòa
tan
trong
nước
hoặc
mô
Thấp Cao Cao
Độ
bền
Ít giảm
tính
diệt
khuẩn
theo
thời
gian
Bền Hơi không ổn
định
Tương đối
bền
Không
độc
đối
với sv
Độc
đối với
vsv,

không
Rất độc
với sv
bậc cao
Độc Độc
bậc
cao
độc với
người
và
động
vật
Tính
đồng
nhất
trong
dung
dịch
- Đồng
nhất
Đồng nhất Đồng nhất
Tác
dụng
với cá
chất
khác
Chỉ tác
dụng
với vi
khuẩn

không
tác
dụng
Oxy hóa
chất hữu
cơ
Chất oxy hóa
mạnh
Ch
ất oxy hóa
mạnh
với
chất
hữu cơ

Độc
tính ở
các
nhiệt
độ
khác
nhau
Giữ
được
độ độc
ở
khoảng
biến
thiên
của

nhiệt
độ môi
trường

Cao Cao Cao
Độ ăn
mòn
Không
ăn
mòn
kim
Ăn mòn
mạnh
Ăn mòn Ăn mòn
loại
Khả
năng
khử
mùi
Có khả
năng
khử
mùi khi
khử
trùng
Cao Trung bình Trung bình
.
Như đã nói ở trên các hóa chất thường sử dụ
ng trong quá trình kh
Ca(ClO)

2
, NaOCl. Các yếu tố ảnh hưởng đ
ến quá trình là khả n
chất này, quá trình khuấy trộn ban đầu, đặc tính cuả n
ư
thải và chất khử trùng, đặc điểm của các vi sinh vật.
Các liều lượng chlorine thường dùng cho các mục
đích khác nhau
trong quá trình xử lý nước thải
Mục đích sử dụng Liều lư
ợng mg/L
Ngăn quá trình ăn mòn do H
2
S 2 ¸ 9 a
Khử mùi hôi 2 ¸ 9 a
Khống chế quá trình phát triển của các
màng bùn vi sinh vật
1 ¸ 10
Khử BOD 0,5 ¸ 2 b
Khống chế ruồi ở bể lọc sinh học 0,1 ¸ 0,5
Loại dầu, mỡ 2 ¸ 10
Khử trùng nước thải chưa qua xử lý 6 ¸ 25
Khử trùng nước thải đã qua xử lý cấp I

5 ¸ 20
Khử trùng nước thải sau kết tủa hóa
học
2 ¸ 6
Khử trùng nước thải đã qua xử lý
bằng bể lọc sinh học

3 ¸ 15
Khử trùng nước thải đã qua xử lý
bằng bể bùn hoạt tính
2 ¸ 8
Ngu
ồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991
Ghi chú: a: trên mg/L H
2
S b: cho 1 mg/L BOD khử đi