Bài giảng kỹ thuật xử lý nước thải chương 6 GV trần thị ngọc diệu

19 June 2010

MỤC ĐÍCH
Khử trùng nước thải nhằm phá hủy, triệt bỏ
các lọai vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm chưa
được hoặc không thể khử bỏ trong quá trình
xử lý nước thải.

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

2

19 June 2010

CÁC VI SINH VẬT TRONG NƯỚC

KHỬ TRÙNG

19 June 2010

CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG
Hypoclorit – canxi dạng bột – Ca(ClO)2 ( 5% )
Hypoclorit natri, nước javel NaClO
Clorua vôi, CaOCl2
Ozon (sản xuất từ không khí bằng máy tạo
ozon). Ozon sản xuất ra được dẫn ngay vào
bể hòa tan và tiếp xúc.

E. Coli

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

Coliphage

3

Protozoan

KHỬ TRÙNG

Tia cực tím (UV) do đèn thủy ngân áp lực thấp
phát ra. Đènphát tia cực tím được đặt ngập
trong dòng chảy nước thải.
TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

4

KHỬ TRÙNG


19 June 2010

KHỬ TRÙNG BẰNG CLO VÀ HỢP CHẤT CỦA CLO

19 June 2010

KHỬ TRÙNG BẰNG CLO VÀ HỢP CHẤT CỦA CLO
Tốc độ của quá trình khử trùng:
Tăng khi tăng nồng độ chất khử trùng
Tăng khi nhiệt độ nước tăng
Dạng không phân ly của chất khử trùng (Dạng

không phân ly cao → hiệu quả khử trùng cao)
Giảm khi trong nước có các chất hữu cơ, SS
và các chất khử khác.

5

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

KHỬ TRÙNG

6

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

KHỬ TRÙNG

19 June 2010

19 June 2010

CÁC PHẢN ỨNG

CÁC PHẢN ỨNG

Sự phân ly HOCl phụ thuộc vào nồng độ H+ có
trong nước, (pH của nước nước)

Sử dụng Clo
Cl2 + H2O ↔ HOCl + HCl
Hoặc Cl2 + H2O ↔

2H+

+

OCl-

+

Quá trình phân ly xảy ra hoàn toàn khi pH > 4, ở
250C, hằng số phân ly của Clo trong nước:

Cl-

Sử dụng clorua vôi

K=

Ca(OCl)2 + H2O ↔ CaO + 2HOCl

7

= 4,05.10-4

[Cl2]
Với HOCl ở nhiệt độ
00C → K = 1,5.10-8
100C → K = 2.10-8
250C → K = 2.10-8

2HOCl ↔ 2H+ + 2OCl-

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

[HOCl] [H+] [Cl-]

KHỬ TRÙNG

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

8

KHỬ TRÙNG


MỨC ĐỘ PHÂN LY CỦA HOCl PHỤ THUỘC VÀO

19 June 2010

4

5

6

7

8

9

10

11

OCl-, %

0,05

0,05

2,50

21

75

97

99,5

99,9

HOCl, %

99,95

99,5

97,5

79

25

3

0,5

0,1

Khi pH tăng, nồng độ HOCl giảm làm hiệu quả khử
trùng giảm tương ứng

Haøm löôïn g

CÁC DẠNG TỒN TẠI CỦA CLO TRONG NƯỚC

pH, NHIỆT ĐỘ 200C

pH

19 June 2010

100
90
80
70
60
50

40
30
20
10
0

Cl2, %
HOCl, %
OCl-, %

0

9

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

KHỬ TRÙNG

1

2 3

4

5

6

7 8
pH

9 10 11 12 13 14

10

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

KHỬ TRÙNG

19 June 2010

TƯƠNG QUAN GIỮA pH VỚI NỒNG ĐỘ HOCl KHÔNG PHÂN
LY VÀ TỶ LỆ VI TRÙNG E.COLI BỊ DIỆT SAU 30 PHÚT

19 June 2010

TƯƠNG QUAN GIỮA pH VÀ THỜI GIAN KHỬ TRÙNG
CẦN THIẾT
180%

100%

Đường cong 1: Hàm
lượng HOCl không phân
ly theo pH của nước tính
theo %

2
80

1

60

Đường cong 2: Số %
E.coli bị tiêu diệt sau 30
phút

40
20

Thời gian
cần thiết
để diệt
99% E.coli
có trong
nước khi
hàm lượng
clo bằng
0,1 mg/l
(phút)

160
140
120
100
80
60
40
20

0

0
2

4

6

8

10 12

pH
5

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

11

KHỬ TRÙNG

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

6

7

8
12

9

10

11 pH

KHỬ TRÙNG


19 June 2010

Trong nước có amoniac, muối amoni chất hữu
cơ có chứa nhôm amoni, thì clo, HOCl, OClphản ứng với chúng tạo thành monocloramin
và dicloramin
→ NH2Cl + H2O

% clo có trong NHCl2

CÁC PHẢN ỨNG

HOCl + NH3

19 June 2010

TỶ SỐ GIỮA MONOCLORAMIN (I) VÀ DICLORAMIN (II) ỨNG VỚI CÁC
GIÁ TRỊ pH KHÁC NHAU Ở 200C

80%

I: Vùng
monocloramin

60

I
40

II: Vùng dicloramin

II
20
0

5

HOCl + NH2Cl → NHCl2 + H2O

6

7

8

pH của nước

HOCl + NHCl2 → NCl3 + H2O

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

13

KHỬ TRÙNG

14

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

KHỬ TRÙNG

19 June 2010

TỶ SỐ GIỮA MONOCLORAMIN (I) VÀ DICLORAMIN (II) ỨNG VỚI
CÁC GIÁ TRỊ pH KHÁC NHAU Ở 200C

Trị số pH càng cao thì lượng clo kết hợp thành
dicloramin càng ít và monocloramin càng cao
Khả năng diệt trùng giảm (do khả năng diệt trùng của
monocloramin từ 3 ÷ 5 lần)
So với clo, khả năng diệt trùng của dicloramin thấp
hơn 20 ÷ 25 lần
Clo kết hợp với amoniac tạo thành cloramin gọi là
clo kết hợp

19 June 2010

SỰ THAY ĐỔI KHẢ NĂNG KHỬ TRÙNG CỦA CLORAMIN THEO
pH CỦA NƯỚC KHI LƯỢNG Clo LÀ 0,8 mg/l và NH3 LÀ 0,2 mg/l
Tỷ lệ vi trùng bị
tiêu diệt

100%
80

1: Thời gian tiếp xúc
10 phút

2

60
1

40

2: Thời gian tiếp xúc
30 phút

20
0
5

2

7

2

9

2

11

pH của nước

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

15

KHỬ TRÙNG

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

16

KHỬ TRÙNG


LIỀU LƯỢNG DƯ CẦN THIẾT CỦA CLO TỰ DO VÀ 19 June 2010
CLORAMIN ỨNG VỚI CÁC GIÁ TRỊ pH KHÁC NHAU

Hàm
lượng
clo dư
trong
nước
(tính
theo
Cl2),
mg/l

2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

2: Lượng cloramin dư
cần có sau 60 phút
tiếp xúc với nước

1

7

BỂ TIẾP XÚC KHỬ TRÙNG

1: Lượng clo tự do
trong nước sau 10
phút

2

6

19 June 2010

8
9
pH của nước

10

17

KHỬ TRÙNG

18

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

19 June 2010

KHỬ TRÙNG

19 June 2010

THIẾT BỊ PHA CHẾ CLO

LIỀU LƯỢNG CLO
Liều lượng clo:
Nước thải sau xử lý cơ học: 10g/m3.
Nước thải sau khi xử lý sinh học không hòan

tòan ở bể aerotank hoặc bể biophin cao tải:
5g/m3.
Nước thải sau khi xử lý sinh học hòan tòan:
3g/m3.
Lượng clo dư: 0,5mg/l

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

19

KHỬ TRÙNG

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

20

KHỬ TRÙNG


19 June 2010

KHỬ TRÙNG BẰNG OZON

19 June 2010

KHỬ TRÙNG BẰNG OZON

Ozon không bền vững, bị phân hủy rất nhanh
thành khí oxy ⇒ không lưu trữ mà phải dùng máy
sản xuất tại nơi sử dụng

Nguyên tắc sản xuất ozon: cho oxy qua thiết bị
phóng ti lửa điện
Máy phát tia lửa điện gồm hai điện cực kim loại đặt
cách nhau một khoảng cho không khí đi qua.
Cấp dòng điện xoay chiều vào các điện cực để tạo
ra tia hồ quang
Không khí đi qua khe hở giữa các điện cực chuyển
một phần oxy thành ozon.

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

21

KHỬ TRÙNG

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

22

19 June 2010

KHỬ TRÙNG BẰNG OZON

KHỬ TRÙNG

19 June 2010

KHỬ TRÙNG BẰNG OZON

Không khí vừa là nguồn cung cấp oxy vừa là chất

điện môi để san đều điện tích phóng ra trên tòan bề
mặt điện cực, ngăn cản hiện tượng phóng điện quá
tải cục bộ.
Sản phẩm phụ của quá trình sản xuất ozon là nhiệt
lượng

Hiệu quả phụ thuộc vào:
– Chất lượng nước
– Cường độ khuấy trộn
– Thời gian tiếp xúc

Ở nhiệt độ cao ozon sản xuất ra rất dễ bị phân hủy
Lắp đặt thiết bị làm lạnh điện cực ở máy sản xuất
ozon

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

23

KHỬ TRÙNG

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

24

KHỬ TRÙNG


19 June 2010

19 June 2010

ƯU ĐIỂM CỦA OZON

KHỬ TRÙNG BẰNG OZON
Dựa vào thời gian tiếp xúc từ 48 phút, thiết kế 3
loại bể hòa tan và khuấy trộn ozon vào nước:

– Không mùi

– Đi qua lớp lọc nổi
– Dùng ejector

– Giảm nhu cầu oxy trong nước

– Dùng cánh khuấy để hòa tan khí

– Giảm nồng độ chất hữu cơ
– Giảm nồng độ các chất hoạt tính bề mặt
– Khử màu, phenol, xianua
– Tăng nồng độ oxy hòa tan
– Không có sản phẩm phụ gây độc hại
– Tăng vận tốc lắng của các hạt lơ lửng

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

25

KHỬ TRÙNG

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

26

KHỬ TRÙNG

19 June 2010

NHƯỢC ĐIỂM CỦA OZON
–

Vốn đầu tư cao

–

Tiêu tốn năng lượng điện

19 June 2010

KHẢ NĂNG KHỬ TRÙNG CỦA OZON

Độ hòa tan của ozon lớn gấp 13 lần so với oxy
Khi mới cho ozon vào, khả năng diệt trùng rất ít
Khi đủ liều lượng thì oxy hóa chất hữu cơ và vi
khuẩn trong nước tác dụng khử của ozon nhanh
gấp 3100 lần so với clo
Thời gian khử trùng xảy ra khoảng từ 3 ÷ 8 giờ

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

27

KHỬ TRÙNG

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

28

KHỬ TRÙNG


19 June 2010

KHẢ NĂNG KHỬ TRÙNG CỦA OZON

19 June 2010

KHỬ TRÙNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN
Các loại điện phân

Lượng ozon cần khử trùng từ 0, 20, 5 mg/l
Thời gian đủ lâu: (khoảng 5 phút) ozon tác dụng tiêu diệt virut
rất mạnh
Khả năng sử dụng ozon trong xử lý nước
– Khử chất rắn trong nước
– Tăng pH, do CO2 thoát ra
– Chuyển NH4+ → NO3-

Nồng độ O3 > 1mg/l; gây độc hại cho người quản lý vận hành
→ biện pháp ngăn ngừa

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

29

KHỬ TRÙNG

Điện phân không
bổ sung các hợp
chất clo
Điện phân dung
dịch muối ăn, sau
đó đưa nước vào
khử trùng

30

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

19 June 2010

KHỬ TRÙNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN

KHỬ TRÙNG

19 June 2010

KHỬ TRÙNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN
Clorua vôi CaOCl2

Điện phân dung dịch muối NaCl: cực dương phân tách ion clo
2Cl- Cl2 + 2e
Cl2 + H2O HClO + HCl
Cl2 + OH- HClO + ClCực âm diễn ra quá trình liên kết phân tử nước
H2O + e = OH- + H+
Ion

OH-

CaOCl2 + 2H2O 2HClO + CaCl2 + Ca(OH)2
HClO H+ + ClO-

Tạo thành sản phẩm diệt khuẩn HOCl và ClONhư vậy, thực chất của quá trình điện phân
muối ăn để khử trùng cũng là quá trình clo
hoá.

liên kết với ion Na+ ở lại trong dung dịch
HClO + NaOH = NaHClO + H2O
NaClO + H2O = NaOH + HClO

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

31

KHỬ TRÙNG

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

32

KHỬ TRÙNG


19 June 2010

LIỀU LƯỢNG HOÁ CHẤT CẦN THIẾT
Lượng clo họat tính cần thiết để khử trùng:
Vmax = a × Qmax

(kg/h)

Trong đó:
Qmax: lưu lượng tối đa của nước thải (m3/h).
a:

liều

lượng

clo

họat

tính

34

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

19 June 2010

LIỀU LƯỢNG HOÁ CHẤT CẦN THIẾT

19 June 2010

LIỀU LƯỢNG HOÁ CHẤT CẦN THIẾT

100 × a × Qmax
P

qmax =

Trong đó:
Qmax: lưu lượng tối đa của nước thải
(m3/h).
a: liều lượng clo họat tính (g/m3)
P: hàm lượng clo họat tính (%) trong
clorua vôi thường lấy bằng 30%

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

35

KHỬ TRÙNG

Liều lượng tối đa của dung dịch clo (clo lỏng
và vôi):

Nếu sử dụng clorua vôi:

X max =

(g/m3).

KHỬ TRÙNG

100 × a × Qmax
P × Cclorua

Cclorua: Hàm lượng clo trong dung dịch g/l
Hàm lượng hoạt tính ở trong dung dịch clorua
vôi được xác định bởi quan hệ:
Cclo hoạt tính = PCclorua/100
Đối với clo lỏng thì nồng độ clo hoạt tính bằng
nồng độ clo trong nước, nghĩa là Cclo.ht = Cclo
TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

36

KHỬ TRÙNG


19 June 2010

19 June 2010

THIẾT BỊ

THIẾT BỊ
Dung tích hữu ích của thùng:

Thiết bị:

W = aQ/1000.b.n

– Thùng hoà trộn,

Trong đó:

– Thùng định lượng,

Q – lưu lượng trung bình của nước cần khử trùng,
m3/ngày.

– Thùng dung dịch

Thùng hoà trộn: trộn clorua vôi với nước tạo
dung dịch dạng sữa:

a – liều lượng clo hoạt tính.

Nồng độ 25%

b – nồng độ dung dịch clorua vôi, lấy không lớn hơn
25%.
n – số lần hòa trộn clorua vôi trong ngày, lấy trong
khoảng 2 – 6 lần phụ thuộc vào công suất trạm.

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

37

KHỬ TRÙNG

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

38

19 June 2010

THIẾT BỊ

KHỬ TRÙNG

19 June 2010

KHỬ TRÙNG BẰNG CLO LỎNG

Thùng định lượng: thường có hình ovan trên
mặt bằng,

Dẫn clo trực tiếp vào nước thải hoặc qua clorator

Kích thước: 0,5 x 0,4 x 0,5m (D x R x C)

Clorator hoạt động liên tục: đưa một lượng clo cố định
vào nước thải trong một thời gian xác định. sử dụng đối
với những trạm có công suất 25 – 50kg clo/h.

Phân loại clorator:

Clorator hoạt động theo tỉ lệ: lượng clo qua clorator tự
động thay đổi theo tính chất và lưu lượng nước thải. áp
dụng đối với những trạm có công suất không lớn.
Clorator chân không hoạt động liên tục. clo được giữ
dưới áp lực thấp hơn áp suất của không khí do đó hơi
clo không bay ra ngoài môi trường xung quanh.
TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

39

KHỬ TRÙNG

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

40

KHỬ TRÙNG