KHỬ TRÙNG – TRẠM BƠM CẤP 2 – MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

Trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên
Khoa Môi Trường
Lớp 10CMT

KHỬ TRÙNG – TRẠM BƠM CẤP 2 – MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

1.

Nguyễn Thị Thanh Tâm: 1022254

2.

Phan Thị Phương Nhung: 1022210

3.

Đoàn Ngọc Bích Tấn:

1022257

4.

Lê Thị Bích Ngọc:

1022194

5.

Nguyễn Thị Tố Nhi:

1022207

6.

Võ Thị Thu My:

1022183

7.

Bạch Phi Hân:

1022093

8.

Nguyễn Minh Tuấn:

1022331


A. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG
I

Mục đích

II

Phương pháp vật lý:
1.Phương pháp nhiệt
2.Khử trùng bằng tia cực tím

3.Phương pháp siêu âm
4.Phương pháp lọc

III Phương pháp hóa học:
5.Khử trùng nước bằng Clo và các hợp chất của nó
6.Khử trùng nước bằng iod
7.trùng nước bằng ion của kim loại nặng
8.Khử trùng bằng ozone


I Mục đích

•Nước cấp cho sinh hoạt: nhằm ngăn ngừa các bệnh dịch do vi khuẩn và vi trùng gây ra (tả, lỵ, thương hàn…).
•Nước cấp cho công nghiệp: nhằm khử sạch các loại vi sinh vật để ngăn ngừa sự kết bám VSV lên thành ống dẫn

• Phương pháp lý học

nước các thiết bị làm lạnh → giảm khả năng truyền nhiệt và gây tổn thất thủy lực.

• Phương pháp hóa học
1
2


II Các phương pháp lý học

•Ưu điểm: Không làm thay đổi tính chất lý hóa của nước và không gây tác dụng phụ
•Nhược điểm: Hiệu suất thấp → chỉ áp dụng ở quy mô nhỏ với các điều kiện kinh tế, kỹ thuật cho
phép

Phương pháp nhiệt

Khử trùng bằng tia cực tím

Phương pháp siêu âm

Phương pháp lọc


1.Phương pháp
nhiệt
Đa số VSV bị tiêu diệt ở 100°C

Một số loài VSV khi nhiệt độ tăng → chuyển sang dạng bào tử với lớp bảo vệ vững chắc → không bị tiêu diệt
khi đun sôi 15 – 20 phút.

Cách 1 Đun

Cách 2: Đun sôi ở đk thường 15 – 20 phút → để nguội đến

nước ở

<35°C → giữ trong 2h cho bào tử phát triển trở lại → đun sôi

120°C.

nước 1 lần nữa

Phương pháp nhiệt tuy đơn giản nhưng tốn năng lượng nên thường chỉ được áp dụng ở
quy mô nhỏ.

2.Khử trùng bằng tia cực
tím
Tia cực tím (UV) là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4 – 400nm (nanometer).. Dùng tia cực tím
để khử trùng không làm thay đổi tính chất hóa học và lý học của nước.

254nm

thay đổi DNA của tế bào

Tia cực tím

vi khuẩn
diệt khuẩn cao nhất

Ưu điểm

•

Hiệu suất khử trùng cao đối với

nước có độ đục thấp

Nhược điểm

• Độ đục của nước và chất nhờn ngăn cản tia cực tím tác dụng
vào vi khuẩn → hiệu quả khử trùng thấp.

• Chi phí vận hành cao.

Phương pháp siêu âm

Cường

độ

dòng

siêu âm >= 2W/cm2 trong
5 phút có thể tiêu diệt toàn
bộ vi sinh vật trong nước.

Phương pháp lọc

Loại được đa số VSV trong nước (trừ siêu vi trùng) kích
thước 1 – 2 µm qua lớp lọc có kích thước khe rỗng < 1µm
Lớp lọc thường dùng là các tấm sành, sứ xốp có khe rỗng
cực nhỏ.
Hàm lượng cặn phải < 2mg/L


Khử trùng bằng các phương pháp vật lý

Ưu điểm

•

cơ bản là không làm thay đổi

Nhược điểm

•

do hiệu suất thấp nên thường chỉ áp dụng ở quy mô

tính chất lý hóa của nước, không nhỏ với các điều kiện kinh tế kỹ thuật cho phép
gây nên tác dụng phụ


III. Các phương pháp hóa học

Cơ sở của phương pháp hóa học là sử dụng các chất oxy hóa mạnh để oxy hóa men của tế bào vi sinh và tiêu
diệt chúng. Các hóa chất thường dùng là:  Clo, brom, iod, clo dioxit, axit hypoclorit và muối của nó, ozone, kali
permanganate, hydro peroxit. Do hiệu suất cao nên ngày nay khử trùng  bằng hóa chất đang được áp dụng rộng
rãi ở mọi qui mô.


1.Khử trùng nước bằng Clo và các hợp chất của nó

là, ở bất cứ dạng nào, khi tác dụng với nước đều tạo ra có tác dụng  khử trùng  rất mạnh.

một chất oxy hóa

Clo

mạnh

phân tử axit hypoclorit

nguyên chất hay hợp
chất

+ H2O

HOCl

Quá trình diệt vi sinh vật xảy ra qua 2 giai đoạn. Đầu tiên chất  khử trùng  khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi
sinh, sau đó phản ứng với men bên trong tế bào và phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến sự diệt vong của tế
bào.


Tốc độ của quá trình khử trùng được xác định bằng:

Tốc độ của quá trình khử trùng tăng khi nồng độ của chất khử trùng và nhiệt độ nước tăng

Tốc độ khử trùng bị châm đi rất nhiều khi trong nước có các chất hữu cơ, cặn lơ lững và các chất khử khác.


Các phản ứng hóa học xảy ra khi cho clo vào nước (clo hóa nước)
Phản ứng thủy phân của clo

+
Cl + H O  HOCl + H + Cl
2
2

Dùng Ca(OCl) làm chất khử
2

Ca(OCl) +2H O  2HOCl + Ca(OH)
2
2
2
+
2HOCl  2H + 2OCl

trùng:

Phản ứng với hợp chất nitơ
tạo thành các chloramine

NH + HOClNH Cl(monochloramine) + H O
3
2
2
NH Cl + HOCl  NHCl (dichloramine) + H O
2
2
2
NHCl +HOClNCl (nitrogentrichloride)+ H O
2
3
2

Nếu dư clo,xảy ra quá trình
oxy hóa chloramine bằng
acid hypocloric:

NH Cl + NHCl + HOCl  N O + 4HCl
2
2
2
NHCl + HOCl  NCl + H O
2
3
2
NHCl + H O  NH(OH)Cl + HCl
2
2
NH(OH)Cl + 2HOCl  HNO + 3HCl
3


•
•

Khả năng diệt trùng của Clo phụ thuộc vào HOCl, sự phân ly của HOCl phụ thuộc vào nồng
độ ion H+ (độ pH của nước)
Hằng số thủy phân của Clo trong nước ở 25°C

•

pH tăng  nồng độ HOCl giảm  hiệu quả khử trùng giảm

Bảng: Mức độ phân ly của HOCl phụ thuộc vào các giá trị pH khác nhau của nước ở 20°C

pH

4

5

6

7

8

9

10

11

OCl %

0.05

0.50

2.50

21.00

75.00

97.00

99.50

99.90

HOCl %

99.95

99.50

97.50

79.00

25.00

3.00

0.50

0.10




Khả năng diệt trùng của
clo tự do và clo kết hợp
kác nhau, lượng dư cần
thiết của chúng trong
nước cũng khác nhau

(hình 8.6)


Clo hóa nước với liều lượng cao:

>= 10mg/l

Khử trùng nước nhiễm bẩn nặng, chứa vi trùng có sức đề kháng cao với các chất
oxy hóa hay cần khử màu, mùi, vị của nước

Cần khử bớt clo dư để hạ xuống đến tiêu chuẩn 0.3 – 0.5mg/l sao cho đến cuối ống còn 0,05mg/l.


Clo hóa nước kết hợp với amoniac hóa:

•Dùng để khử clophenol khi cho clo vào nước có phenol
•Amoniac hóa
Cho clo vào nước sau amoniac  tạo thành cloramin  clo không thể kết hợp với phenol tạo clophenol

•pH
Thấp: phản ứng tạo cloramine xảy ra chậm
pH >7: tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng, ngăn phản ứng phụ tạo clophenol

•Phản ứng
HOCl + NH  NH Cl + H O
3
2
2
+
NH Cl + H O  NH4 + OCl

2
2
Quá trình phân ly của cloramin diễn ra chậm  tác dụng khử trùng trong thời gian đầu thấp, nhưng thời gian
có tác dụng khử trùng dài


Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử trùng nước bằng clo

pH: Quyết định hiệu quả của khử trùng bằng clo.
pH tăng → hiệu quả khử trùng giảm
Bảng : Lượng clo dư tối thiểu để diệt trùng hoàn toàn
Lượng clo dư tối thiểu (mg/L)

Giá trị pH

Clo hoạt tính dạng Cloramin sau 60’
Clo tự do sau 10’ tiếp xúc
tiếp xúc

6–7

0,2

1,0

7–8

0,2

1,5

8–9

0,4

1,8

9 – 10

0,8

-

>10

>1

-


Nhiệt độ

•Nhiệt độ nước tăng → độ nhớt giảm → chuyển động nhiệt tăng → khuếch tán chất khử trùng qua vỏ tế bào
VSV tăng

•Với cloramin, nhiệt độ ảnh hưởng lớn hơn so với clo tự do.
Phương trình biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ khử trùng :

t , t – Thời gian tiếp xúc (phút) cần để giảm lượng vi trùng trong nước đến mức yêu cầu tương ứng với nhiệt
1 2

0
độ nước T và T ( K)
1
2
E – Năng lượng hoạt hóa của chất khử trùng
0
R – Hằng số khí, 1,99Kcal/ K


Nồng độ

Nồng độ chất khử trùng tăng → thời gian tác dụng giảm

n
C t=K
C – Nồng độ chất khử trùng
t – Thời gian cần thiết để diệt lượng vi trùng nhất định
n – Chỉ số mũ, n = 0,5 ÷ 1,5
K – Hằng số


Khử Clo dư trong nước

Phương pháp vật lý.

Phương pháp hóa học


Khử Clo dư bằng hóa chất
Khử bằng

SO

2

Cl + SO + 2H O → 2HCl + H SO
2
2
2
2 4
Acid tạo ra sau phản ứng được trung hòa bằng độ kiềm tự nhiên của nước. Khử 1mg clo dư
cần 0,9 mg SO .
2

Khử bằng Na SO
2 3
Cl + Na SO + H O → 2HCl + Na SO
2
2 3
2
2 4
Khử 1 mg Clo dư cần 3,05 mg Na SO tinh thể
2 3
Khử bằng
Na S O
2 2 3

4Cl +Na S O +5H O→2NaCl+6HCl+2H SO
2
2 2 3
2

2 4
Khử 1 mg Clo dư cần 0,85 mg Na S O tinh thể.
2 2 3

Na S O
2 2 3

Từ tinh thể Na S O pha dung dịch 1-2% → đưa vào thiết bị định lượng dung dịch.
2 2 3
Có thể cho dd Na S O vào bể chứa nước sạch hoặc ống dẫn nước từ bể đi
2 2 3

Lưu ý: chỉ dùng đủ lượng Na S O , vì lượng dư sẽ có mùi khó chịu
2 2 3


Khử clo dư bằng phương pháp vật lý

Than hoạt tính

Hấp phụ clo dư, lọc nước qua lớp than hoạt tính dày 2 – 2,5mm, tốc độ lọc 20 30m/h. Giải hấp phụ than bằng dung dịch kiềm nóng hoặc Ca(OCl)

2

Khử một phần clo hòa tan, vì hypoclorit không bay hơi. Đạt hiệu quả cao khi

Làm thoáng

pH < 5

Các hóa chất khử trùng gốc clo

Clo nguyên
chất

Chất khí vàng nhạt, mùi khó chịu, rất độc
Hóa lỏng ở 15°C, áp lực nén 5.75at
Clo lỏng màu vàng xanh, trọng lượng riêng 1.43 kg/L, nhiệt dung 0.2262 kcal/kg độ
Độ tan trong nước phụ thuộc nhiệt độ và áp lực riêng phần
Khi áp lực bằng 1at, nhiệt độ nước 10°C, 1L nước hòa tan được 3L khí clo (9.65g)
Trong xử lý nước, clo thường được dùng ở thể lỏng. Khi sử dụng, cho bốc hơi rồi hòa
tan vào nước

Natri hypoclorit (nước
javen)

Là sản phẩm của quá trình điện phân dung dịch muối ăn.
Thường có nồng độ clo hoạt tính từ 6 – 8 g/L