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 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 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 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 thi làm tăng tổn tht áp lực của hệ thống. Để ngăn ngừa những việc trên đây nước cp 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 ngưi 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 cp. Phần này chúng em tìm hiểu tổng quan về các phương pháp khử trùng nước cp, tình hình công nghệ khử trùng nước cp trong nước cũng như một số công nghệ khử trùng nước cp 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 cp Trưng 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 cht lý hoá của nước, không gây nên tác dụng phụ. Tuy nhiên do hiệu sut thp nên thưng 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 thưng gặp. IA 1. 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 ngưi ta thích sử dịng chlor hoá. Cùng với tiến bộ của kỹ thuật, phương pháp khử trùng bằng tia cực tím nay đã ly lại được sự phổ biến, đặc biệt là ở châu Âu. GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 5 Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM 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 lặp lại nh chênh lệch áp sut, 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 thu (xuôi và ngược). Nên lưu ý phương pháp thẩm thu ngược không phải là phương pháp lọc bằng màng, tức không phải qua những khoảng hở giữa các phân tử của cht 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 tt cả hóa cht, vi sinh đều bị ngăn chặn. IA 3 . Khử trùng bằng một số phương pháp khác Khử trùng nước bằng phương pháp siêu âm: Dùng dòng siêu âm với cưng độ tác dụng không nhỏ hơn 2W/cm 2 trong khoảng thi 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 0 C có thể tiêu diệt được vi sinh vật tuy nhiên vẫn còn hạn chế với những vi sinh vật có khả GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 7 Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM 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 120 0 C hoặc đun sôi theo trình tự sau: đun sôi ở điều kiện bình thưng 15 đến 20 phút để cho nước nguội dưới 35 0 C và giữ trong vòng 2 gi 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 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 - được gọi là Chlor tự do sẵn có. HOCl kết hợp với amonian và hợp cht nitơ hữu cơ để tạo thành Chloramin, được gọi là Chlor kết hợp sẵn có. IB 1.2 Khả năng khử trùng của Chlor tự do GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 8 Nghiên cứu công nghệ khử trùng nước cp Trưng ĐHCN Tp.HCM Khả năng khử trùng của Chlor tự do có thể được tăng cưng bằng cách cho thêm muối như: KCl, NaCl, hay CSCl. Sauk hi Chlor hóa, virus bt hoạt có hiệu quả hơn trong nước uống hơn là nước tinh khiết. Cơ chế tác dụng tăng cưng của muối chua được hiểu rõ. Khả năng khử trùng của Chlor có thể được tăng cưng khi có mặt kim loại nặng. Tốc độ bt hoạt của vi khuẩn ( thí dụ: Legionella pneumophila) và virus sinh bệnh (thí dụ: virus polio) được tăng cưng 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 đưng ruột ( thí dụ: virus viêm gan A) ra khỏi nước. IB 1.3 Cơ chế tác động của Chlor Chlor có thể gây ra hai tổn thương đối với tế bào vi khuẩn: Hủy hoại tính thm của màng tế bào: Chlor tự do hủy hoại tính toàn vẹn của màng tế bào vi khuẩn, do đó danã đến mt tính thm 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 cht hp thụ tia cực tím, giảm thp thụ potassium, giảm tổng hợp AND và protein. Sự hủy hoại tính thm 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. 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 2 +HOCl → NHCl 2 +H 2 O Tạo thành trichloramine: NHCl 2 + HOCl → NCl 3 +H 2 O 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 ngưi ta mong muốn bởi vì dichloramine vàtrichloramin tạo thành vị khó chịu đối với nước. GVHD: CAO THỊ THÚY NGA 10 . 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. 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. 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