tiểu luận nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp

Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp Trường 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 cấp Trường 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 tia cực tím 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 tiếp xúc 10
IC
2.4.
Tác động của pH 12
IC
2.5.
Nhiệt độ 12
IC
2.6.
Cạnh tranh hóa học và vật lý đối với việc khử trùng 12
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 2
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp Trường ĐHCN Tp.HCM
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 cấp Trường ĐHCN Tp.HCM
Giới thiệu
Xã hội càng phát triển, chất lượng cuộc sống ngày càng được quan tâm và nhu cầu sử dụng
nước sạch ngày càng tăng lên. Để cung cấp 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 chất vô cơ, hữu cơ nước thiên nhiên còn chứa rất 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 đường khác nhau như ăn uống sinh hoạt mà chúng ta
đang xét gây ra nhửng ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ từ mức độ nhẹ đến mức nghiêm
trọng .Với các hệ thống cấp 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 thời làm tăng tổn thất áp lực của hệ
thống. Để ngăn ngừa những việc trên đây nước cấp 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 người 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 cấp.
Phần này chúng em tìm hiểu tổng quan về các phương pháp khử trùng nước cấp,
tình hình công nghệ khử trùng nước cấp trong nước cũng như một số công nghệ khử
trùng nước cấp 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 cấp Trường 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 chất lý hoá của nước, không gây nên tác dụng phụ. Tuy nhiên do hiệu suất thấp
nên thường 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 thường gặp.
IA1. 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 người ta
thích sử dịng chlor hoá. Cùng với tiến bộ của kỹ thuật, phương pháp khử trùng bằng
tia cực tím nay đã lấy lại được sự phổ biến, đặc biệt là ở châu Âu.

Quy trình: Cho nước chảy qua một ống kín trong đó có lắp đèn cực tím. Các tia
UV được phóng vào dòng nước. Cấu trúc DNA/RNA của vi sinh bị thay đổi làm cho
chúng không thể tồn tại và sinh sản.
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 5

Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp Trường ĐHCN Tp.HCM
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 nhất định có thể diệt 99,99% vi khuẩn nhưng không
loại bỏ bất kỳ tạp chất gì có trong nước. Phương pháp này sử dụng điện và thường
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.
IA2. 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, nhất là việc quản lý nồng độ hóa chất
tương đối phức tạp, khó có thể áp dụng được trong qui mô nhỏ (trừ trường hợp dùng lõi lọc bằng
sợi hay sứ pha nitrate bạc), hoặc giá thành quá cao.
Nhằm khắc phục những nhược điểm ấy, phương pháp thẩm thấu ngược (reverse osmosis) được
sáng chế từ khi sợi thủy tinh nhân tạo (fiber) ra đời, ứng dụng nguyên lý vận động của nước, thẩm
thấu từ vùng nước loãng (hay dung dịch loãng) sang vùng nước đậm đặc qua một màng thẩm thấu
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 6
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp Trường ĐHCN Tp.HCM
dưới một áp lực khá cao. Màng thẩm thấu 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 thấu; hóa chất, 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 nhờ
chênh lệch áp suất, 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 thấu (xuôi và ngược). Nên lưu ý phương pháp thẩm thấu ngược không phải là phương pháp lọc
bằng màng, tức không phải qua những khoảng hở giữa các phân tử của chất 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 tất cả hóa chất, vi

sinh đều bị ngăn chặn.
IA3. Khử trùng bằng một số phương pháp khác
Khử trùng nước bằng phương pháp siêu âm: Dùng dòng siêu âm với cường độ tác dụng không
nhỏ hơn 2W/cm2 trong khoảng thời 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 0C có thể tiêu diệt
được vi sinh vật tuy nhiên vẫn còn hạn chế với những vi sinh vật có khả 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 1200C hoặc đun sôi theo trình tự sau: đun sôi ở điều kiện bình thường 15 đến 20 phút để
cho nước nguội dưới 350C và giữ trong vòng 2 giờ 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 thường 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 chất ô xi hoá mạnh để ô xi hoá men của tế bào
vi sinh và tiêu diệt chúng. Do đạt được hiêu suất cao nên ngày nay phương pháp này được ứng
dụng rộng rãi ở mọi qui mô.
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 7
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp Trường ĐHCN Tp.HCM
IB1. Khử trùng bằng Chlor
IB1.1 Hóa học của Chlor
Khí Chlor được đưa vào nước sẽ thủy phân theo phương trình sau:
Cl2 + H2O ↔ 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 chất nitơ hữu cơ để tạo thành Chloramin,
được gọi là Chlor kết hợp sẵn có.
IB1.2 Khả năng khử trùng của Chlor tự do
Khả năng khử trùng của Chlor tự do có thể được tăng cường bằng cách cho thêm muối như:

KCl, NaCl, hay CSCl. Sauk hi Chlor hóa, virus bất hoạt có hiệu quả hơn trong nước uống hơn là
nước tinh khiết. Cơ chế tác dụng tăng cường của muối chua được hiểu rõ.
Khả năng khử trùng của Chlor có thể được tăng cường khi có mặt kim loại nặng. Tốc độ bất
hoạt của vi khuẩn (thí dụ: Legionella pneumophila) và virus sinh bệnh (thí dụ: virus polio) được
tăng cường 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 đường ruột (thí dụ: virus viêm gan A) ra khỏi nước.
IB1.3 Cơ chế tác động của Chlor
Chlor có thể gây ra hai tổn thương đối với tế bào vi khuẩn:
Hủy hoại tính thấm của màng tế bào:
Chlor tự do hủy hoại tính toàn vẹn của màng tế bào vi khuẩn, do đó danã đến mất tính thấm 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 chất hấp thụ tia cực tím, giảm thấp thụ
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 8
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp Trường ĐHCN Tp.HCM
potassium, giảm tổng hợp AND và protein. Sự hủy hoại tính thấm 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.
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 bất hoạt phage f2 hay vius polio type 1. Chlor tác động vào lớp
bao protein của những loại virus khác (thí dụ: rotavius).
IB2 Chloramine hóa
Chloramine hóa là sự khử trùng nước bằng Chloramine thay vì Chlor tự do. Mặc dù chúng là
chất khử trùng ít hiệu quả hơn Chlor tự do, chúng dường 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 chất khử trùng hàng đầu trong hệ thống xử lý nước
vàchuyển phần dư thành mono Chloramin nếu muốn khống chế màng sinh học.
IB2.1 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: NH3 + HOCl → NH2Cl +H2O
Tạo thành dichoramine: NH2 +HOCl → NHCl2 +H2O
Tạo thành trichloramine: NHCl2 + HOCl → NCl3 +H2O
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 người ta mong muốn bởi
vì dichloramine vàtrichloramin tạo thành vị khó chịu đối với nước.

GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 9
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp Trường ĐHCN Tp.HCM
Tổng các phức hợp
Chlorine,%

Hình. Phân bố của các loại chloramines theo PH
IB2.2 Tác động khử trùng của Chloramine vô cơ
Vào năm 1940, Butterfied và cộng sự chứng minh rằng Chlor tự do bất hoạt vi khuẩn đường
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 đường ruột và
nang protozoa rất đề kháng với Chloramine. Do đó, người 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 chất lượng tốt.
IC. Khử trùng bằng Ozone
Ozone được tạo thành bằng cách cho luồng không khí khho đi ngang qua những điện cực
được tách rời bởi một khe không khí và chất 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
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 10
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp Trường ĐHCN Tp.HCM

vào loại sử dụng. Hiệu quả để làm chất khử trùng của nó không bị ảnh hưởng bởi PH, và không
tương tác với ammonia.
IC1. Cơ chế tác dụng của Ozone
Ozon là một chất khí có màu ánh tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại đối với con người. Ở
trong nước ozon phân hủy rất nhanh thành oxi nguyên tử và phân tử. Ozon có tính hoạt hóa mạnh
hơn Clo, nen khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rất nhiều lần.
Trong môi trường nước ozone tạo ra những gốc tự do bất hoạt vi sinh vật. Ozone làm ảnh
hưởng tính thấm hoạt động của ezyme và AND của tế bào vi khuẩn trong đó những đuôi guanine
hay thymine dường như nhạy cảm nhất 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 bất 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 hấp 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.
IC2. Những yếu tố ảnh hưởng tới quá trình khử trùng
Một số những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng, hiệu quả khử trùng nước và
nước thải có thể kể sau đây.
IC
2.1
Loại hoá chất khử trùng
Hiệu quả khử trùng phụ thuộc vào loại hoá chất sử dụng. một số chất 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 rất nhiều để chống lại chất
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 11
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp Trường ĐHCN Tp.HCM

khử trùng. Những vi khuẩn sinh bào tử nói chung có sức đề kháng với chất khử
trùng tốt hơn những vi khuẩn sinh dưỡng. Sức đề kháng chất khử trùng có thể thay
đổi rất 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 đường ruột < vi khuẩn sinh bào tử < nang protozoa.
IC
2.3
Nồng độ khử trùng và thời gian tiếp xúc
Mức độ bất hoạt vi sinh vật gây bệnh với chất khử trùng tăng với thời gian và
theo lý tưởng tăng theo động học bậc một. Sự bất hoạt theo thời gian là đường thẳng
khi số liệu được vẽ trên giấy log-log.

Trong đó:
N
0
= thời gian vi sinh vật ở thời điểm 0
N
t
= vi sinh ở thời điểm t
k = hằng số phân huỷ (thời gian
-1
)
t = thời gian.
Tác dụng khử trùng có thể được biểu thị bằng C.t, C là nồng độ khử trùng và t là
thời gian cần thiết để bất hoạt một phần trăm nhất định của dân số dưới những điều
kiện nhất định (pH và nhiệt độ). mối quan hệ giữa nồng độ chất khử trùng và thời
gian tiếp xúc tuân theo luật Watson:
K = C
n

t
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 12
kt
t
e
N
N
−
=
0
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp Trường ĐHCN Tp.HCM
Trong đó
K = hằng số đối với một vi sinh nhất định tiếp xúc với một chất khử
trùng dưới những điều kiện nhất định.
C = nồng độ chất khử trùng (mg/L)
t = thời gian cần thiết để diệt phần trăm nhất định của quần thể (phút)
n = hằng số được gọi là hệ số pha loãng.
Vi sinh vật Nồng độ
Chlorine,
mg/g
Thời gian gây bất
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)
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 bất 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 bất hoạt vi sinh vật của
Chloramine không rõ do những kết quả tìm thấy trái ngược nhau. Tác dụng của pH
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 13
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp Trường ĐHCN Tp.HCM
lên sự bất hoạt vi khuẩn bởi ozone còn chưa được rõ.
IC
2.5
Nhiệt độ
Hiệu quả bất 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 chất cạnh tranh với tác dụng khử trùng là những hợp chất chứa nitơ
vô cơ và hữu cơ, sắt, mangan, và sulfur hydro. những hợp chất 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 cấu thành từ những chất vô cơ (thí dụ: bùn, sét,và oxide
sắt) và những chất hữu cơ cũng như những tế bào vi sinh. Nó được đo lường 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 chất 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.
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 chất phân,
cặn tế bào và chất rắn trong nước thải cũng được bảo vệ với chất 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 thấy tác động bảo vệ của những hạt trong nước và
nước thải phụ thuộc vào bản chất và kích thước của hạt. do đó poliovirus có dính kết
với tế bào được bảo vệ khỏi sự bất 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
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 14
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp Trường ĐHCN Tp.HCM
đầu vào ban đầu cho thấy 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 chất rắn dưới
điều kiện thực địa cho thấy 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 15
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp Trường ĐHCN Tp.HCM
Chương II. TÌNH HÌNH CÔNG NGHỆ KHỬ TRÙNG NƯỚC CẤP TẠI
VIỆT NAM
Trước đây, khử trùng nước bằng nhiệt, hợp chất 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 người sử dụng.
Ở nước ta hiện nay trong các trạm cấp nước quy mô thị trấn, 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 nhờ 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 chất 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 truờng trong lúc bảo quản, vận
chuyển hoặc trong quá trình khử trùng nước.
Ở các trạm cấp nước quy mô nhỏ từ cấp xã trở xuống, do các doanh nghiệp địa phương tự

thiết kế và xây dựng, biện pháp khử trùng nước phổ biến nhất là dùng dung dịch được pha chế
bằng cách trộn bột clorua vôi (hypochlorite canxi) vào nước theo tỷ lệ nhất định bằng phương pháp
thủ công. Biện pháp này đơn giản và dễ thực hiện nhất nhưng xét về mặt chất lượng khử trùng lại
không đảm bảo vì các loại bột clorua vôi mua trên thị trường có thể chứa nhiều tạp chất 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 chất hút nước rất mạnh thường không được lưu ý đúng mức nên chất lượng của nó giảm nhanh
theo thời gian và việc pha chế bằng các phương tiện thủ công rất độc hại cho công nhân vận hành
trạm nước. Một số không lớn các trạm cấp nước có mua dung dịch hypochlorite natri (Nước javen)
từ các nhà máy hoá chất để khử trùng nước. Cách này không gây nguy hiểm và độc hại cho môi
trường xung quanh trạm nước nhưng có nhược điểm là chi phí vận chuyển hoá chất cao và dung
dịch hypochlorite natri bán sẵn thường 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
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 16
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp Trường ĐHCN Tp.HCM
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 giờ và cho chất lượng sản phẩm ổn định, cũng như do các chi tiết, vật liệu phụ khác để
làm thiết bị điện phân chưa có chất lượng đạt yêu cầu nên biện pháp này không được phát triển
rộng rãi và các thiết bị đã được sản xuất cũng nhanh chóng được thay thế bằng một trong các
phương tiện đã nêu ở trên. Tuy nhiên trong vài năm gần đây nhờ những thành quả làm các bản
điện cực chất 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 rất 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 suất tính theo clo hoạt tính từ vài trăm gam đến hàng
chục tấn trong một giờ với mức tiêu hao điện và muối rất nhỏ. Để sản xuất 1kg clo hoạt tính chỉ
cần có 3-4kg muối và 4-5kw.h điện. Vì vậy chi phí sản xuất của biện pháp này thấp hơn các biện
pháp khác. Do có các ưu điểm khác như độ an toàn trong sản xuất cao, tránh được việc phải

chuyên trở và bảo quản các hóa chất độc hại… biện pháp này đang trở thành thích hợp nhất cho
các trạm cấp nước có công suất đến hàng chục nghìn mét khối trong một giờ .
Hiện nay ở nước ta ngoài một vài cơ sở kinh doanh các thiết bị sản xuất dung dịch
hypochlorite natri từ muối bằng phương pháp điện phân dùng cho trạm cấp 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 cấp nước sử dụng và đánh gía cao. Trung tâm
PTCNC đã giải quyết một loạt các vấn đề kỹ thuật cơ bản nhất 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 nhất 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; cấu 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 suất tạo hypochlorite natri trở nên
cao hơn nhiều lần… Những cải tiến về công nghệ đã nâng cao vượt bậc chất 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 cấp 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 rất nhẹ nhàng. An toàn lao động trong vận hành thiết bị
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 17
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp Trường ĐHCN Tp.HCM
được đảm bảo tuyệt đối. Thậm chí trong trạm nước người ta không ngửi thấy mùi của khí clo.Toàn
bộ chi phí để khử trùng một mét khối nước bằng thiết bị WATERCHLO kể cả khấu 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 rất thấp: để sản xuất 1kg clo hoạt tính (ít nhất 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 của các thiết bị nước ngoài và chất
lượng của nó hầu như không đổi sau mười ngày được đựng trong bồn kín và tối. Trung tâm Phát
triển công nghệ cao đã cung cấp và đưa vào sử dụng thành công nhiều thiết bị WATERCHLO có
công suất từ 50 gam đến 1kg clo hoạt tính trong một giờ 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 suất hàng trăm kilôgam clo hoạt tính

trong một ngày.
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 18
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp Trường ĐHCN Tp.HCM
Chương III. TÌNH HÌNH KHỬ TRÙNG NƯỚC CẤP TRÊN THẾ GIỚI
Các phương pháp phổ biến nhất để khử trùng nước sinh hoạt được áp dụng trên thế giới hiện
nay là hòa trộn vào nước các chất oxy hóa như khí ôzôn, khí clo hay các hợp chất 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 chất có thể gây mùi hoặc có hại
cho con người, là phương pháp “sạch” hơn cả song do có nhược điểm là yếu tố khử trùng chỉ có
tác dụng tức thời 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 đường ống từ nhà máy nước đến các điểm dùng nước. Việc đưa
ôzôn hay các chất có clo hoạt tính vào nước ngoài việc khử trùng nước còn có tác dụng oxy hóa
các tạp chất vô cơ và hữu cơ trong nước, như vậy chúng sẽ làm tốt hơn chất lượng nước như giảm
độ màu, giảm mùi hôi của các chất 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 nhất định). Do các bọt khí ôzôn không thể lưu lại trong nước trong quá trình nước
được chuyển theo đường ống nên tại các nhà máy nước, sau khi đã dùng ôzôn để khử trùng nước,
trước khi bơm nước vào mạng đường ống người ta vẫn phải trộn một lượng clo hoạt tính nhất định
vào nước. Mặt khác do chi phí đầu tư mua và bảo dưỡng thiết bị sản xuất ôzôn cũng như chi phí
điện để sản xuất 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 người 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
người ta dùng khí clo hay các chất có chứa clo hoạt tính như clorua vôi, các hypochlorite, các chất
chloramine, đioxytclo… Trong mọi trường hợp liều lượng sử dụng các chất kể trên đều được tính
qua lượng clo hoạt tính. Trên thực tế để clo hoá nước người ta thường dùng khí clo, clorua vôi, các
hypochlorite, các chất chloramine. Tác dụng khử trùng của các hợp chất 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 chất khi tiếp xúc với màng tế bào của vi sinh sẽ làm cản trở quá trình trao đổi chất

dẫn đến chúng bịchết. Axit hypochlorus có tác dụng diệt vi sinh mạnh và nhanh hơn ion
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 19
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp Trường ĐHCN Tp.HCM
hypochlorite. Tuy nhiên hai chất 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:
We at ITT Water & Wastewater develop, plan and produce state-of-the-art WEDECO ozone
systems for water treatment in municipal and industrial processes. Hiện tại ITT nước & nước thải
phát triển, kế hoạch và sản xuất of-the-nghệ thuật ozone WEDECO hệ thống nhà nước để xử lý
nước trong quá trình đô thị và công nghiệp. Patented EFFIZON® HP technology and many years
of production experience is the foundation of our competence. Cấp bằng sáng chế EFFIZON ® HP
công nghệ và nhiều năm kinh nghiệm sản xuất là nền tảng của thẩm quyền của chúng tôi. The
philosophy behind the EFFIZON® HP technology is: The highest performance and
uncompromising reliability with low total costs. Các triết lý đằng sau công nghệ EFFIZON ® HP
là: hiệu suất cao nhất và độ tin cậy kiên quyết với tổng số chi phí thấp.
Extreme conditions prevail inside an ozone generator - from both a chemical and electrical
point of view. Extreme điều kiện ưu tiên áp dụng bên trong một máy phát điện ozone - một chất
hóa học từ cả hai và điểm điện của xem. High electrical voltages create the highly reactive ozone
from oxygen gas. Điện điện áp cao tạo ôzôn dễ phản ứng từ khí oxy. A well-though-out equipment
concept and high-quality materials are required in order to create the highest operating safety and
reliable performance for the customer. A cũng như các thiết bị mặc dù ra khái niệm và các vật liệu
chất lượng cao được yêu cầu để tạo sự an toàn và hiệu suất hoạt động cao nhất đáng tin cậy cho
khách hàng. WEDECO ozone systems fulfill these criteria while also providing economical
operation. WEDECO hệ thống ozone thực hiện các tiêu chí này, trong khi cũng cung cấp các hoạt
động kinh tế.
EFFIZON® HP technology - the centerpiece of the WEDECO ozone generators EFFIZON ®

HP công nghệ - trung tâm của các máy phát ozone WEDECO
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 20
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp Trường ĐHCN Tp.HCM
The EFFIZON® HP electrode makes reliability possible like no other system. Các EFFIZON
® HP điện cực có thể làm cho độ tin cậy như không có hệ thống khác. These patented electrodes
create ozone according to the principle of silent electrical discharge from oxygen or air. Các điện
cực bằng sáng chế tạo ra ozone theo nguyên tắc phóng điện im lặng từ oxy hoặc không khí. A high
voltage is applied between an grounded high-grade steel tube and its corresponding electrode. The
electrode and the grounded tube are separated by a dielectric, which creates two discharge gaps for
the gas flow: both on the outside of the dielectric. Một điện áp cao được áp dụng giữa một ống
thép căn cứ cao cấp 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.
Some of the oxygen molecules in the feed gas break down in the electric field and immediately
attach themselves to free oxygen molecules, forming ozone. Một số các phân tử ôxy trong khí
nguồn cấp dữ liệu phá vỡ trong lĩnh vực điện và ngay lập tức gắn bó với các phân tử ôxy tự do, tạo
thành ôzôn.
Chương IV. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ KHỬ TRÙNG PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN CỦA
NƯỚC TA
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 21
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp Trường ĐHCN Tp.HCM
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 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
Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991
So sánh đặc điểm 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
Chlorine
dioxide
Bromine
chloride
Ozone UV
Độc tính
đối với vi sinh
Độc tính
cao ở nồng độ
Cao Cao Cao Cao Cao Cao Cao
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 22
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp Trường ĐHCN Tp.HCM

vật cao
Độ hòa tan Phải hòa
tan trong
nước hoặc mô
Thấp Cao Cao Cao Thấp Cao N/A
Độ bền Ít giảm
tính diệt
khuẩn theo
thời 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 người và
động vật
Rất độc
với sv
bậc cao
Độc Độc Độc Độc Độc Độc
Tính đồng
nhất trong
dung dịch
- Đồng
nhất
Đồng nhất Đồng nhất Đồng
nhất
Đồng nhất Đồng
nhất
N/A
Tác dụng
với cá chất
khác
Chỉ tác
dụng với vi
khuẩn không
tác dụng với
chất hữu cơ
Oxy
hóa chất
hữu cơ
Chất oxy
hóa mạnh
Chất oxy

hóa mạnh
Cao Oxy hóa
chất hữu cơ
Oxy hóa
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 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
Phương pháp vật lý:
Ưu điểm của đun sôi:
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 23
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp Trường ĐHCN Tp.HCM
Có sẵn, Rất thích hợp cho trường hợp khẩn cấp và tạm thời khử trùng.
Vô cùng hiệu quả thuốc khử trùng có thể giết ngay cả u nang Giardia
Nhược điểm:
Đòi hỏi rất nhiều nhiệt. Cần nhiều thời gian để mang lại cho nước đun sôi và nguội trước khi
sử dụng. Có thể cho nước "cũ" hương vị.
Thông thường bị hạn chế năng lực. Không phải là một điều trị trong hệ thống trực tuyến. Yêu
cầu lưu trữ của các nước riêng biệt đối xử
Ưu điểm phương pháp lọc:
Đơn giản để hoạt động, Không yêu cầu phải giữ cho thời gian điều trị
Sự lựa chọn lớn của các sản phẩm thương mại,Adds no unpleasant taste and often improves
taste and appearance of water Không có thêm hương vị khó chịu và thường xuyên cải thiện hương
vị và sự xuất hiện của các nước
Rationally combined with halogens for removal or destruction of all pathogenic waterborne
microbes Hợp lý kết hợp với halogen để loại bỏ hoặc tiêu hủy tất cả các vi khuẩn gây bệnh đường
nước
Nhược điểm:
Thêm số lượng lớn và trọng lượng để hành lý, Many are not reliable for removal of virNhiều

người không đáng tin cậy để loại bỏ các vi rút
Many are not reliable for removal Channeling of water or high pressure can force
microorganisms through the filter Kênh nước hoặc áp lực cao có thể lực lượng vi sinh vật thông
qua bộ lọc.Relatively expensive, compared to chemical treatment Tương đối đắt, so với điều trị
hóa chất
Đối với tia cực tím:
Ưu điểm: không làm thay đổi thành phần hóa học của nước, có ưu điểm là không tạo nên
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 24
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cấp Trường ĐHCN Tp.HCM
những chất có thể gây mùi hoặc có hại cho con người, là phương pháp “sạch” hơn cả.
Nhược điểm: Chi phí vận hành cao, độ vẫn đục của nước và chất nhờn bám đèn có thể ngăn
cản tia cực tím tác dụng vào vi khuẩn, do đó hiệu quả khử trùng thấp.
Đối với phương pháp nhiệt: phương pháp nhiệt tuy đơn giản nhưng tốn kém năng lượng nên
thường chỉ được áp dụng ở qui mô nhỏ.
Tóm lại: khử trùng bằng phương pháp vật lý có ưu điểm là không làm thay đổi tính chất lý hóa
của nước, không gây nên tác dụng phụ. Tuy nhiên do hiệu suất thấp nên thường chỉ áp dụng ở qui
mô nhỏ với các điều kiện kinh tế, kỹ thuật cho phép.
Phương pháp hóa học:
Ozon:
Ưu điểm của việc khử trùng bằng ozon: Lượng ozon cần thiết cho vào nước không lớn (0.75 ÷
1 mg/l) đối với nước ngầm; 1.0 ÷ 3.0 mg/l đối với nước mặt).Thời gian tiếp xúc rất ngắn (5 phút);
không gây mùi khó chịu cho nước kể cả khi trong nước có phenol.
Nhược điểm của việc dùng ozon là hiệu suất của ozonato thấp (10÷15%).Nếu sản xuất 1 kg03,
tiêu tốn 30÷40 kw/h điện. Ozon sau khi đã được điều chế được đưa vào nước bằng ezector hay nhờ
hệ thống phân phối đặt ở đáy bể tiếp xúc.
Ưu điểm phương pháp iodine:
† Không yêu cầu điện lực.
† Yêu cầu bảo dưỡng ít.
† Cung cấp còn sót lại điều trị.
† Dư dễ dàng để đo lường.

Nhược điểm:
† Y tế chưa xác định tác dụng của iốt.
† Tập trung bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ nước.
† Cho nước một màu rơm nhẹ ở mức cao.
† Cho nước một hương vị iốt.
† Không có hiệu quả như algicide một.
Hiện nay ở Việt Nam đang sử phổ biến nhất phương pháp khử trùng bằng các chất oxi hóa
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 25