Bài giảng kỹ thuật xử lý nước thải chương 6 khử trùng nước thải

Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 168

Chương 6. KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI

6.1. TẠI SAO PHẢI KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI
Dựa vào sự phân tích ta có thể đưa ra 2 ngun nhân cần phải khử trùng nước thải và nước cấp sau
đây:

1. Theo u cầu của tiêu chuẩn Việt Nam về chỉ tiêu an tồn nước cấp và nước thải phải kể đến
chỉ tiêu vi sinh
a. Nước cấp: + Ecoli khơng được tồn tại
+ Coliform < 20MPN/100ml
b. Nước thải: + Coliform : < 5000 MPN/100ml (loại A)
< 10000 MPN/100ml (loại B)

2. Do trong q trình xử lý n
ước cấp và nước thải phải qua nhiều cơng đoạn khác nhau do đó
khả năng gây nhiễm vi sinh là rất cao

Bể trộn đứng
MLCN
TBCI
Chất khử trùng
Bề phả n ứ ng
xoá y hình phễ u
phè n

Bể chứ a
Nư ơ ù c
Bể tiêu thụ
Bề lắng
0, 00
1000
3700
2000
2700
3200
5600
Bể lọc
HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP
hố thu + SCR thô
hố đệm
lọc rác tinh
bể điều hòa
bể lọc sinh học nhỏ giọt
bể bùn hoạt tính
bể lắng 2 (bể lắng ngang)
mương thoát
thùng thu rác
máy ép bùn
bể chứa bùn
bùn tuẩn hoàn
bùn dư
thiết bò gạt bùn
nhà bảo vệ
dãy hành chánh
P. phân tích

bể lắng
ngang
bể chứa bùn
bể điều hòa
bể bùn hoạt tính
bể lọc sinh
học nhỏ gọt
máy ép bùn
hố thu + SCR
hố đệm
lọc thô
bãi đất trống (dự trù mở rộng)
SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ HTXL NƯỚC THẢI KCN VN - SINGARPORE
MẶT BẰNG TRẠM XỬ LÝ

Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 169
0
20
40
60
80
100
120
I II III
I
I
.
.
N

N
ư
ư
ớ
ớ
c
c
t
t
h
h
ả
ả
i
i
t
t
r
r
ư
ư
ớ
ớ
c
c
k
k
h
h
i

i
x
x
ử
ử


l
l
ý
ý


I
I
I
I
.
.






S
S
a
a
u

u


b
b
ể
ể


l
l
ắ
ắ
n
n
g
g


1
1


I
I
I
I
I
I
.

.


S
S
a
a
u
u


b
b
ể
ể


A
A
e
e
r
r
o
o
t
t
e
e
n

n


% giảm VK
Khử trùng là một khâu quan trọng cuối cùng trong hệ thống xử lý nước sinh hoạt. Sau quá trình xử lý
cơ học, nhất là nước sau khi qua bể lọc, phần lớn các vi sinh vật đã bị giữ lại. Song để tiêu diệt hoàn
toàn các vi trùng gây bệnh, cần phải tiến hành khử trùng nước.

Khử trùng nước thải là nhằm mục đích phá hủ, tiêu diệt các loại vi khẩun gây bệnh nguy hiểm hoặc
chưa được hoặc không thể
khử bỏ trong quá trình xử lý nước thải.

Nước thải sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học còn chứa khoảng 105 – 106 vi khuẩn /ml. Hầu hết
các loại vi khuẩn có trong nước thải không phải là vi trùng gây bệnh nhưng không loại trừ khả năng có
vi khuẩn gây bệnh. Khi xả ra nguồn nước cấp, hồ bơi, thì sẽ lan truyền bệnh rất lớn. Vì vậy cần phải
tuyệt trùng nước thải trước khi xả ra ngoài.

Như đã biết, xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên cho hiệu xuất xử lý
và khử trùng cao nhất, đạt tới 99%, còn các công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo chỉ đạt
91 – 98%.

Biểu đồ sau đây biểu thị sự giảm số lượng vi khuẩn sau khi nước thải đã xử lý qua một số công đoạn:

Với những phân tích như trên ta thấy rằng cần phải khử trùng truớc khi sử dụng (nước cấp) và trước
khi thải ra nguồn tiếp nhận (nước thải).

6.2. CÁC PHUONG PHÁP KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI

9 Hiện nay có nhiều biện pháp khử trùng có hiệu quả:
− Khử trùng bằng các chất oxi hoá mạnh: Cl
2
, các hợp chất Clo, O
3,
KmnO
4
.
− Khử trùng bằng các tia vật lý: tia cực tím.
− Khử trùng bằng siêu âm.
− Khử trùng bằng phương pháp nhiệt.
− Khử trùng bằng các ion kim loại nặng.
9 Cách lựa chọn phương pháp phụ thuộc:
− Các yếu tố ảnh hưởng.
− Hiệu quả.

6.2.1. Khử trùng bằng các chất ô xi hóa mạnh
6.2.1.1.Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo
Cl
2
là chất oxi hoá mạnh ở bất kỳ dạng nào. Khi cho Clo tác dụng với nó sẽ tạo thành HOCl có tác
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 170
dụng diệt trùng mạnh. Khi cho Clo vào trong H
2
O, chất diệt trùng sẽ khuyếch tán qua lớp vỏ tế bào
sinh vật ⇒ gây phản ứng với men tế bào ⇒ làm phá hoại các quá trình trao đổi chất của tế bào vi sinh
vật.

Khi cho Clo vào trong nước, phản ứng diễn ra như sau:
Cl
2
+ H
2
O = HCl + HclO
Hoặc có thể ở dạng phương trình phân li
Cl
2
+ H
2
O = H
+
+ OCl
-
+ Cl

-
.
Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau:
Ca(OCl)
2
+ H
2
O = CaO + 2HOCl
2HOCl = 2H
+
+ 2OCl
-
Khả năng diệt trùng của Clo phụ thuộc vào hàm lượng HOCl có trong H
2
O. Nồng độ HOCl phụ thuộc
vào 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%

Tức là pH càng cao hiệu quả khử trùng càng giảm.

Tác dụng khử trùng của HOCl cao hơn nhiều OCl
-
.

Khi cho Clo vào trong nước ngoài việc diệt vi sinh vật, nó còn khử các chất hoà tan và NH
3
.
HOCl + NH
3
= NH
2
Cl + H
2
O
HOCl + NH
2
Cl = NHCl
2
+ H
2
O
HOCl + NHCl = NCl
3
+ H
2
O

Do đó khả năng diệt trùng kém đi. Bởi vì khả năng diệt trùng của monocloramin hấp hơn dicloramin
khoảng 3 – 5 lần, còn khả năng diệt trùng của dicloramin thấp hơn HOCl khoảng 20 – 25 lần.

Khi pH tăng → NCl
3
tạo ít. Khả năng diệt trùng của NH
2
Cl =( 1/3 -1/5) NHCl
2
và NH
2
Cl
2
=(1/20 –
1/25)Cl
2
.

Sau khi qua xử ly (hệ thống xử lý) thì lượng Clo lượng dư: 0.3-0.5mg/l. Sao cho đến cuối ống còn
0.05mg/l.

Lượng Clo dư đưa vào trong nước phải xác định bằng thực nghiệm. Khi thiết kế sơ bộ có thể lấy như
sau : đối với nước thải sau xử lý cơ học là 10mg/l; nước thải sau xử lý Aeroten không hoàn toàn hay
Biophin cao tải là 5mg/l; nước thải xử lý sinh học hoàn toàn là 3mg/l.

Khi trong nước có phenol, khử trùng bằng Clo → Clo phenol có mùi rất khó ch
ịu. Nên khử bằng NH
3

trước khi khử trùng.

* Khử trùng bằng Clo lỏng: Khi dùng Clo lỏng để khử trùng , tại nhà máy phải lắp đạt thiết bị
chuyên dùng để đưa Clo vào nước gọi là Cloratơ. Đây là thiết bị có chức năng pha chế và định lượng

Clo hơi và nước.







Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 171



Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 172

Hình : Cloratơ
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 173

6.2.1.2. Khử trùng bằng Clorua vôi và canxihyphocloit
Clorua vôi được sản xuất bằng cách cho Clo + vôi tôi Æ Cloruavôi. Trong Cloruavôi thì lượng Clo
hoạt tính chiếm 20 – 25%. Canxi hypôclorit Ca (OCl)
2
là sản phẩm của quá trình làm bão hòa dung
dịch vôi sữa bằng Clo. Ham lượng Clo hoạt tính chiếm 30 – 45%.

Hệ thống pha chế Clo
Bình Clo lỏng
50 – 100 l
Bình Clo lỏng dung tích 800 – 1000li1t
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 174

6.2.1.3. Khử trùng bằng Natri hypoclorit (nước zaven). NaClo là sản phảm của quá trình điện phân
dung dịch muối ăn . Nước zaven có nồng độ Clo hoạt tính từ 6 – 8g/l

Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 175
6.2.1.4. Dùng Ôzôn để khử rùng

Ôzôn là một chất khí có màu tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại đối với con người. Ở trong nước,
ôzôn phân hủy rất nhanh thành ôxi phân tử và nguyên tử. Ôzôn có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nên
diệt trùng mạnh hơn.
Ôzôn được sản xấut bằng cách cho Oxy hoặc không khí đi qua thiết bị phóng lửa điện. Để cung cấp đủ
lượng ozon cho trạm xử lý nước ta dùng máy phát tia lửa điện và cho không khí chảy qua. Ozon sản
xuât ra d
ể bị phân hủy thành Oxy do đó phải lắp thiết bị làm lạnh ở máy sản xuất Ozon. Có 2 loại máy
làm lạnh điện cực:
- Làm lạnh bằng không khí.
- Làm lạnhbằng nước.

Ưu điểm của Ozon:
- Không có mùi

- Làm giảm nhu cầu oxi của nước , giảm chất hữu cơ,
- Khử màu, phênol, xianua
- Tăng DO
- Không có sản phẩm phụ gây độc hại
- Tăng vận tốc lắng của h
ạt lơ lửng

Nhược điểm:
- Vốn đầu tư cao
- Tiêu tốn năng lượng

Khả năng tiệt trùng của Ozon
Độ hòa tan của Ozon gấp 13 lần của oxy. Khi vừa cho vào trong nước khả năng tiệt trùng là rất ít , khi
Ozon đã hòa tan đủ liều lượng, ứng với hàm lượng đủ oxy hoá hữu cơ và vi khuẩn trong nước, lúc đó
tác dụng khử trùng mạnh nhanh gấp 3100 lần so với Clo, thờ
i gian tiệt trùng xảy ra trong khoảng 3 –
8 giây.

Liều lượng cần thiết cho nước ngầm là 0.75 – 1mg/l; 1.0 – 3.0 mg/l nước mặt; sau bể lắng 2 trong xử
lý nước thải từ 5 – 15mg/l.

6.2.2. Khử trùng bằng tia cực tím

Tia cự tím UV là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4 – 400nm. Độ dài bước sóng của tia cự tím
nằm ngoài vùng phát hiện, nhận biết của mắt thường. Dùng tia cực tím để tiệt trùng không làm thay
đổi tính chất hóa học và lý học củ
a nước.

Tia cực tím tác dụng làm thay đổi DNA của tế bào vi khẩun, tia cực tím có độ dài bước sóng 254nm,
khả năng diệt khuẩn cao nhất. Trong các nhà máy xử lý nước thải, dùng đèn thuỷ ngân áp lực thấp để

phát tia cực tím, loại đèn này phát ra tia cự tím có bước sóng 253,7nm, bóng đèn đặt trong hộp thủy
tinh không hấp phụ tia cực tím, ngăn cách đèn và nước. Đèn được lắp thành bộ trong hộp đựng có
vách ngăn phân phối để khi n
ước cảy qua hộp, được trộn đều để cho số lượng vi khuẩn đi qua đèn
trong thời gian tiếp xúc ở hộp là cao nhất. Lớp nước đi qua đèn có độ dày khoảng 6mm, năng lượng
tiêu thụ từ 6000 – 13000mocrowat/s, độ bền 3000 giờ đến 8000 giờ.

Tuy nhiên khi sử dụng phương pháp này thì chi phí rất cao. Các thực nghiệm gần đây cho thấy nước
thải có hàm lượng cặn lơ lửng SS < 50mg/l sau khi đi qua h
ộp đèn cực tím với tiêu chuẩn năng lượng
nêu trên thì nước còn 200 Colifrom/100ml.



Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 176

6.2.3. Khử trùng bằng một số phương pháp khác
- Khử trùng bằng siêu âm: Dùng dòng siêu âm với cường độ tác dụng lớn sẽ có thể tiêu diệt toàn
bộ vi sinh vật trong nước
- Khử trùng bằng PP nhiệt: PP cổ truyền. Đun sôi nước ở 100
0
C.
- Khử trùng bằng Ion Bạc : Có thể tiêu diệt phần lớn vi trùng. Với 2 – 10g/l ion là có thể tác
dụng.

Bài tập áp dụng
: Tính công trình khử trùng nước thải cho trạm xử lý nước thải công suất 12,5 (m
3
/h)
- Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo công thức: (Xử lý nước thải đô thị và
công nghiệp,Tính toán thiết kế công trình- Lâm Minh Triết)
⎟
⎠
⎞
⎜

⎝
⎛
===
h
kg
Qa
Y
a
0375,0
1000
5,12*3
1000
*

Trong đó: Q: lưu lượng tính toán của nước thải, Q = 12,5 (m
3
/h)
a: liều lượng Clo hoạt tính trong Clo nước lấy theo điều 6.20.3-TCXD-51-84, nước thải sau khi
xử lý sinh học hoàn toàn, a = 3
Vậy lượng Clo dùng cho 1ngày là: 0,9 (kg/ng) = 27 (kg/tháng)
Dung tích bình Clo:
()
l
P
m
V 36,18
47,1
27
===

P: trọng lượng riêng của Clo.
- Tính toán máng trộn
Để xáo trộn nước thải với Clo, chọn máng trộn vách ngăn có lỗ để tính toán thiét kế. Thời gian xáo trộn trong
vòng 1 – 2 phút. Máng gồm 3 ngăn với các lỗ có d = 20 – 100 (mm) (Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp,Tính toán thiết
kế công trình- Lâm Minh Triết)
Chọn d = 30 mm
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 177
Chọn Chiều rộng máng: B = 0,5 (m)
Khoảng cách giữa các vách ngăn: l = 1,5*B = 1,5*0,5 = 0,75 m
Chiều dài tổng cộng của máng trộn với 2 vách ngăn có lỗ:
L = 3*l + 2*
δ
= 3*0,75 + 2*0,2 = 2,65 m
Chọn thời gian xáo trộn là 2 phút.
Thời gian nước lưu lại trong máng trộn được tính bằng công thức:

)(60*2
0035,0
65,2*5,0***
1
max
1
giây
H
Q
L
B
H
t ===

Vậy: Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ nhất

)(3,0
65,2*5,0
0035,0*60*2
1
mH ==

Số hàng lỗ theo chiều đứng:
Có: H
1
= 2d*(n
d
– 1) + d

65,51
03,0*2
03,03,0
1
*2
1
≈=+
−
=+
−
=→
d
dH
n

n
lỗ
Số hàng lỗ theo chiều ngang:
Có: B = 2d*(n
n
– 1) + 2d

83,81
03,0*2
03,0*25,0
1
*2
*2
≈=+
−
=+
−
=→
d
dB
n
n
lỗ

Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ 2
H
2
= H
1
+ h = 0,3 + 0,13 = 0,43 9m)

Trong đó: h: Tổn thất áp lực qua các lỗ của vách ngăn thứ 2.

)(13,0
81,9*2*62,0
1
2*
22
2
m
g
v
h ===
μ

V: Tốc độ chuyển động của nước qua lỗ. Chọn v = 1 (m/s)

μ
: Hệ số lưu lượng:
μ
= 0,62 Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp,Tính toán thiết kế
công trình- Lâm Minh Triết)
Chiều cao xây dựng: H = H
2
+ H
bv
= 0,43 + 0,17 = 0,6 (m)

Vách ngăn máng xáo trộn

30mm B = 0,75m
30mm
20mm
H
1
= 0,3m
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 178

đồ máng trộn vách ngăn có lỗ

- Tính toán bể tiếp xúc – kiểu bể lắng ngang
Thể tích hữu ích của bể tiếp xúc được tính theo công thức:
V = Q
max
h
* t = 12,5 *
60
30
= 6,25 (m
3
)
Trong đó: t: thời gian lưu nước, chọn t = 30 phút (Xử lý nước thải- Hoàng Huệ)
Chọn Chiều cao bể: H

1
= 0,8 (m)
Chiều cao bảo vệ: h
bv
= 0,2 (m)
Diện tích bề mặt:
F = )(8125,7
8,0
25,6
2
m
H
V
==
Chọn chiều dài bể: D = 4 (m)
→ chiều rộng bể: B
)(2953,1 m
D
F
≈==

Các thông số thiết kế bể khử trùng
STT Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đơn vị
1 Chiều dài bể (D) 4 m
2 Chiều rộng bể 2 m
3 Chiều cao bể (H) 1 m
4 Thời gian lưu nước 0,5 h


D = 2,65 m

B = 0,5
D
1
= 0,75
H
2
H

H
1