Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng 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 cp Trưng 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 a cực m 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

2.3.
Nồng độ khử trùng và thời gian ếp xúc 10
IC
2.4.
Tác động của pH 12
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 2
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
IC
2.5.
Nhiệt độ 12
IC
2.6.
Cạnh tranh hóa học và vật lý đối với việc khử trùng 12
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 cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
Giới thiệu
Xã hội càng phát triển, cht lượng cuộc sống ngày càng được quan tâm và nhu
cầu sử dụng nước sạch ngày càng tăng lên. Để cung cp 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 cht vô cơ, hữu cơ nước thiên nhiên còn
chứa rt 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 đưng khác nhau như ăn
uống sinh hoạt mà chúng ta đang xét gây ra nhửng ảnh hưởng xu đến sức khoẻ từ
mức độ nhẹ đến mức nghiêm trọng .Với các hệ thống cp nước công nghiệp cũng

Quy trình: Cho nước chảy qua một ống kín trong đó có lắp đèn cực tím. Các tia
UV được phóng vào dòng nước. Cu trúc DNA/RNA của vi sinh bị thay đổi làm cho
chúng không thể tồn tại và sinh sản.
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 nht định có thể diệt 99,99% vi khuẩn nhưng không
loại bỏ bt kỳ tạp cht gì có trong nước. Phương pháp này sử dụng điện và thưng
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.
IA
2
. 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, nht là việc
quản lý nồng độ hóa cht tương đối phức tạp, khó có thể áp dụng được trong qui mô
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 6
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
nhỏ (trừ trưng hợp dùng lõi lọc bằng sợi hay sứ pha nitrate bạc), hoặc giá thành quá
cao.
Nhằm khắc phục những nhược điểm y, phương pháp thẩm thu ngược (reverse
osmosis) được sáng chế từ khi sợi thủy tinh nhân tạo (fiber) ra đi, ứng dụng nguyên
lý vận động của nước, thẩm thu từ vùng nước loãng (hay dung dịch loãng) sang vùng
nước đậm đặc qua một màng thẩm thu dưới một áp lực khá cao. Màng thẩm thu 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 thu; hóa cht, 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

nước một lần nữa.
Phương pháp nhiệt tuy đơn giản nhưng tốn kém năng lượng nên thưng 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 cht ô xi hoá mạnh để ô xi hoá
men của tế bào vi sinh và tiêu diệt chúng. Do đạt được hiêu sut cao nên ngày nay
phương pháp này được ứng dụng rộng rãi ở mọi qui mô.
IB
1
. Khử trùng bằng Chlor
IB
1.1
Hóa học của Chlor
Khí Chlor được đưa vào nước sẽ thủy phân theo phương trình sau:
Cl
2
+ H
2
O ↔ 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

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.
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 9
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
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 bt hoạt phage f2 hay vius polio type
1. Chlor tác động vào lớp bao protein của những loại virus khác (thí dụ: rotavius).
IB
2
Chloramine hóa
Chloramine hóa là sự khử trùng nước bằng Chloramine thay vì Chlor tự do. Mặc
dù chúng là cht khử trùng ít hiệu quả hơn Chlor tự do, chúng dưng 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 cht
khử trùng hàng đầu trong hệ thống xử lý nước vàchuyển phần dư thành mono
Chloramin nếu muốn khống chế màng sinh học.
IB
2.1
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: NH
3
+ HOCl → NH
2
Cl +H
2
O
Tạo thành dichoramine: NH

cũng xảy ra đối với virus đưng ruột và nang protozoa rt đề kháng với Chloramine.
Do đó, ngưi 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 cht lượng tốt.
IC. Khử trùng bằng Ozone
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 11
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
Ozone được tạo thành bằng cách cho luồng không khí khho đi ngang qua những
điện cực được tách ri bởi một khe không khí và cht 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 vào loại sử dụng. Hiệu quả để làm cht khử trùng của nó không bị
ảnh hưởng bởi PH, và không tương tác với ammonia.
IC
1
. Cơ chế tác dụng của Ozone
Ozon là một cht khí có màu ánh tím ít hòa tan trong nước và rt độc hại đối với
con ngưi.Ở trong nước ozon phân hủy rt nhanh thành oxi nguyên tử và phân tử.
Ozon có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nen khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rt
nhiều lần.
Trong môi trưng nước ozone tạo ra những gốc tự do bt hoạt vi sinh vật. Ozone
làm ảnh hưởng tính thm hoạt động của ezyme và AND của tế bào vi khuẩn trong đó
những đuôi guanine hay thymine dưng như nhạy cảm nht 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 bt 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 hp 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.
IC

t
e
N
N
−
=
0
Trong đó:
N
0
= thi gian vi sinh vật ở thi điểm 0
N
t
= vi sinh ở thi điểm t
k = hằng số phân huỷ (thi gian
-1
)
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 13
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
t = thi gian.
Tác dụng khử trùng có thể được biểu thị bằng C.t, C là nồng độ khử trùng và t là
thi gian cần thiết để bt hoạt một phần trăm nht định của dân số dưới những điều
kiện nht định (pH và nhiệt độ). mối quan hệ giữa nồng độ cht khử trùng và thi
gian tiếp xúc tuân theo luật Watson:
K = C
n
t
Trong đó
K = hằng số đối với một vi sinh nht định tiếp xúc với một cht khử
trùng dưới những điều kiện nht định.

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)
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 14
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
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 bt 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 bt hoạt vi sinh vật của
Chloramine không rõ do những kết quả tìm thy trái ngược nhau. Tác dụng của pH
lên sự bt hoạt vi khuẩn bởi ozone còn chưa được rõ.
IC
2.5
Nhiệt độ

động bảo vệ của hạt trong khi khử trùng.
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 16
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
Chương II. TÌNH HÌNH CÔNG NGHỆ KHỬ TRÙNG NƯỚC CẤP TẠI
VIỆT NAM
Trước đây, khử trùng nước bằng nhiệt, hợp cht 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
ngưi sử dụng.
Ở nước ta hiện nay trong các trạm cp nước quy mô thị trn, 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 nh 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
cht 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 trung trong lúc bảo quản, vận
chuyển hoặc trong quá trình khử trùng nước.
Ở các trạm cp nước quy mô nhỏ từ cp xã trở xuống, do các doanh nghiệp địa
phương tự thiết kế và xây dựng, biện pháp khử trùng nước phổ biến nht là dùng
dung dịch được pha chế bằng cách trộn bột clorua vôi (hypochlorite canxi) vào nước
theo tỷ lệ nht định bằng phương pháp thủ công. Biện pháp này đơn giản và dễ thực
hiện nht nhưng xét về mặt cht lượng khử trùng lại không đảm bảo vì các loại bột
clorua vôi mua trên thị trưng có thể chứa nhiều tạp cht 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 cht hút nước rt mạnh thưng không được lưu ý đúng mức nên cht lượng
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 17
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
của nó giảm nhanh theo thi gian và việc pha chế bằng các phương tiện thủ công rt
độc hại cho công nhân vận hành trạm nước. Một số không lớn các trạm cp nước có

triển công nghệ cao (Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam) chế tạo đã được nhiều
trạm cp nước sử dụng và đánh gía cao. Trung tâm PTCNC đã giải quyết một loạt
các vn đề kỹ thuật cơ bản nht 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 nht 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; cu 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 sut tạo hypochlorite natri trở nên cao hơn nhiều lần…Những cải tiến về công
nghệ đã nâng cao vượt bậc cht 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 cp 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 rt nhẹ nhàng. An toàn
lao động trong vận hành thiết bị được đảm bảo tuyệt đối. Thậm chí trong trạm nước
ngưi ta không ngửi thy mùi của khí clo.Toàn bộ chi phí để khử trùng một mét khối
nước bằng thiết bị WATERCHLO kể cả khu 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 rt
thp: để sản xut 1kg clo hoạt tính (ít nht 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
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 19
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
của các thiết bị nước ngoài và cht lượng của nó hầu như không đổi sau mưi ngày
được đựng trong bồn kín và tối. Trung tâm Phát triển công nghệ cao đã cung cp và
đưa vào sử dụng thành công nhiều thiết bị WATERCHLO có công sut từ 50 gam
đến 1kg clo hoạt tính trong một gi 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.

Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
hoạt tính như clorua vôi, các hypochlorite, các cht chloramine, đioxytclo… Trong
mọi trưng hợp liều lượng sử dụng các cht kể trên đều được tính qua lượng clo hoạt
tính. Trên thực tế để clo hoá nước ngưi ta thưng dùng khí clo, clorua vôi, các
hypochlorite, các cht chloramine. Tác dụng khử trùng của các hợp cht 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 cht khi tiếp xúc với màng tế bào
của vi sinh sẽ làm cản trở quá trình trao đổi cht dẫn đến chúng bịchết. Axit
hypochlorus có tác dụng diệt vi sinh mạnh và nhanh hơn ion hypochlorite. Tuy nhiên
hai cht 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 :
Hiện tại ITT nước & nước thải phát triển, kế hoạch và sản xut of-the-nghệ
thuật ozone WEDECO hệ thống nhà nước để xử lý nước trong quá trình đô thị và
công nghiệp. Cp bằng sáng chế EFFIZON ® HP công nghệ và nhiều năm kinh
nghiệm sản xut là nền tảng của thẩm quyền của chúng tôi. Các triết lý đằng sau
công nghệ EFFIZON ® HP là: hiệu sut cao nht và độ tin cậy kiên quyết với tổng
số chi phí thp.
Extreme điều kiện ưu tiên áp dụng bên trong một máy phát điện ozone - một

Bể lắng sơ hoặc thứ cp có thêm hóa cht 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
GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 24
Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM
So sánh đặc điểm của một số hóa cht 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
vật
Độc tính
cao ở nồng độ
cao
Cao Cao Cao Cao Cao Cao Cao
Độ hòa tan Phải hòa

dung dịch
- Đồng nht Đồng nht Đồng nht Đồng nht Đồng nht Đồng nht N/A
Tác dụng
với cá cht
khác
Chỉ tác
dụng với vi
khuẩn không tác
dụng với cht
hữu cơ
Oxy hóa
cht hữu
cơ
Cht oxy hóa
mạnh
Cht oxy hóa
mạnh
Cao Oxy hóa cht
hữu cơ
Oxy hóa
cht hữu
cơ
-
Độc tính ở các
nhiệt độ khác
nhau
Giữ được
độ độc ở khoảng
biến thiên của
nhiệt độ môi