Tìm hiểu về bể khử trùng

Mục đích bể khử trùng

Bể khử trùng là một trong những giai đoạn quan trọng của quá trình xử lý nước thải. Mục đích của giai đoạn này chính là tập trung nước thải sau xử lý lắng cặn, lọc, cân bằng pH lại để diệt các mầm vi khuẩn gây bệnh trước khi xả ra môi trường tiếp nhận.

Nguyên lý hoạt động của bể khử trùng

Thông thường, trước khi được dẫn vào bể khử trùng, nước thải sẽ trải qua các giai đoạn bao gồm:

Tại bể tiếp nhận: nước thải từ các nguồn tập trung về bể chứa để lọc bỏ rác kích cỡ lớn, sau đó chảy qua bể tách dầu nhằm loại bỏ các váng mỡ nổi trên bề mặt nước.

Tại bể điều hòa: nguồn nước thải sẽ được điều hòa lại về thành phần và nồng độ, giảm mùi thôi thối cũng như các các chất hữu cơ lơ lửng.

Tại bể Anoxic và bể sinh học hiếu khí sẽ diễn ra quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ, chuyển hóa thành các loại khí ít gây ô nhiễm. Sau khi hoàn thành các công đoạn, nước sẽ chảy vào bể sau cùng chính là bể khử trùng.

Tại bể khử trùng, nước thải sẽ được tiếp tục xử lý theo nguyên lý hoạt động của các phản ứng tác dụng hóa chất khử trùng. Chúng ta sẽ châm Clo theo lượng tính toán thích hợp. Đây là loại hóa chất phổ biến vì sở hữu những ưu điểm nổi bật sau:

• Khả năng đạt được hiệu quả khử trùng với chi phí thấp hơn tia cực tím hay ozone
• Có khả năng ngăn ngừa sự tái nhiễm vi sinh vật trong nước thải
• Phát huy hiệu quả trên hầu hết các loại vi sinh vật
• Có thể kiểm soát liều lượng một cách linh hoạt

Sau đây là bảng so sánh hiệu quả khử trùng của các loại thiết bị mà Bách Khoa đã thống kê được:

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 trong bể khử trùng	98, 99

Tại bể khử trùng, nước thải sẽ được hoàn tất khâu tiêu diệt các vi khuẩn, virus, amoeb gây ra các bệnh thương hàn, phó thương hàn, lỵ, dịch tả, sởi, viêm gan,… đáp ứng tiêu chuẩn QCVN 28:2010/BTNMT (Cột A) để xả thải.
Trên đây là những đặc điểm chính của bể khử trùng, giúp bạn hiểu hơn về chức năng và vai trò của nó trong hoạt động xử lý thải.

Tính tóan bể khử trùng

So sánh hiệu quả khử trùng của các phương pháp

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

Cl₂ hòa tan rất mạnh trong nước (7160 mg/L ở 20^oC và 1 atm). Khi hòa tan trong nước nó tạo thành hypochlorous acide

Cl₂ + H₂O > HOCl + H⁺ + Cl^–

Với hàm lượng Cl₂ thấp hơn 1000 mg/L và pH > 3 phản ứng thủy phân trên diễn ra hoàn toàn.

Hypochlorous acide sau đó bị ion hóa thành hypochlorite ion.

HOCL �> OCl^– + H⁺

HOCl và OCl^– được coi là lượng chlor tự do hữu dụng. Các dạng khác như calcium hypochlorite cũng được sử dụng

Ca(OCl)₂ ® Ca²⁺ + 2OCl^–

Hypochlorous acide sẽ tác dụng với ammonia để tạo nên monochloroamine, dichloramine và nitrogen trichloride

NH₄⁺ + HOCl ® NH₂Cl + H₂O + H⁺

NH2Cl + HOCl ® NHCl₂ + H₂O

NHCl₂ + HOCl ® NCl₃ + H₂O

Việc sinh ra các sản phẩm trên tùy thuộc vào pH, nhiệt độ, thời gian tiếp xúc và tỉ lệ ban đầu giữa chlorine và ammonia (Cl₂ : NH₄⁺ – N). Trong khoảng pH từ 7 ¸ 8 và tỉ lệ Cl₂ : NH₄⁺ – N = 5 : 1 tất cả chlorine tự do hữu dụng sẽ chuyển thành monochloramine trong vòng 1 phút trở lại, nếu tỉ lệ Cl₂ : NH₄⁺ – N lớn hơn 5 : 1 thì sẽ có một ít dichloramine được tạo nên. Khi pH <>

Khi cho chlorine vào nước thải có chứa các chất khử (H₂S, NO^2-, Fe²⁺, Mn²⁺…) amonia và các amine hữu cơ đường biểu diễn dư lượng chlorine sau các phản ứng được biểu diễn trong hình

Dư lượng chlorine trong quá trình sử dụng chlorine để khử trùng

Đầu tiên khi cho chlorine vào nước thải nó sẽ phản ứng hết với các chất khử do đó không có chlorine thừa (a – b):

H₂S + Cl₂ ® 2HCl + S

Chlorine còn tác dụng với phenol tạo nên mono-, di- hoặc trichlorophenol tạo mùi và vị của nước. Nó còn tác dụng với mùn trong nước tạo thành các hợp chất chlor trong đó có chloroform CHCl₃ là chất gây ung thư.

Cho tới liều lượng b nó đã thỏa mãn nhu cầu về chlor đối với các chất khử, do đó nếu tiếp tục cho thêm chlor vào nó sẽ tạo nên chloramine, chloramine tạo nên một phần dư lượng ở dạng hợp chất chlor hữu dụng. Khi tất cả ammonia và các amine hữu cơ trong nước thải phản ứng hết với chlorine (c) việc tiếp tục cho thêm chlorine vào sẽ tạo nên phản ứng oxy hóa chloramine quá trình này sẽ làm giảm dư lượng chlor (c – d) và tạo nên N₂, NO₃ và NCl₃. Việc giảm dư lượng chlorine là kết quả của quá trình khử các nguyên tử chlorine đến mức oxy hóa thấp nhất (chloride). Sau khi đã kết thúc quá trình oxy hóa các chloramine nếu tiếp tục cho chlor vào nước thải thì sẽ tạo nên dư lượng chlor tự do hữu dụng do đó đường biểu diễn từ điểm d sẽ đi lên. Điểm d được coi như là “điểm dừng” của đồ thị. Việc xác định điểm dừng để xác định liều lượng chlorine cần sử dụng cho quá trình xử lý ammonia và khử trùng nước thải (cần thiết phải có dư lượng chlor tự do hữu dụng để bảo đảm cho quá trình khử trùng). Tuy nhiên việc áp dụng điểm dừng để xác định liều lượng chlorine đòi hỏi kỹ thuật cao cho nên ít được ứng dụng.

Để đơn giản hóa vấn đề trong việc xử lý nước thải sinh hoạt người ta xác định dư lượng hợp chất chlor hữu dụng sau 15 phút tiếp xúc giữa nước thải và chlorine nếu đạt nồng độ 0,5 mg/L thì liều lượng chlorine sử dụng là đủ và người ta gọi đó là lượng chlorine cần thiết.

Để hoàn thành công đoạn xử lý nước thải bằng chlorine nước thải và dung dịch chlor (phân phối qua ống châm lổ, hoặc suốt chiếu ngang của bể trộn) được cho vào bể trộn trang bị một máy khuấy vận tốc cao, thời gian lưu tồn của nước thải và dung dịch chlorine trong bể trộn không ngắn hơn 30 giây. Sau đó nước thải đã trộn lẫn với dung dịch chlorine được cho chảy qua bể tiếp xúc được chia thành những kênh dài và hẹp theo đường gấp khúc.

Thời gian tiếp xúc giữa chlorine và nước thải từ 15 ¸ 45 phút, ít nhất phải giữ được 15 phút ở tải đỉnh. Bể tiếp xúc chlorine thường được thiết kế theo kiểu plug-flow (ngoằn ngoèo). Tỉ lệ dài : rộng từ 10 : 1 đến 40 : 1. Vận tốc tối thiểu của nước thải phải từ 2 ¸ 4,5 m/phút để tránh lắng bùn trong bể.

Sơ đồ một bể tiếp xúc chlorine

Tổng chiều dài của kênh có thể tính bằng công thức Trong ñoù

L: tổng chiều dài của kênh

V/Q: thời gian lưu tồn theo lý thuyết (t), hay thời gian tiếp xúc

W: chiều rộng kênh

D: chiều sâu mực nước trong kênh

Qmax: lưu lượng nước thải ở tải đỉnh

Người ta thường sử dụng thời gian tiếp xúc là 15 phút chiều rộng của kênh là 0,3 m và chiều sâu của nước trong kênh là 1,33 m.

Để dễ dàng loại bỏ các cặn lắng, bể tiếp xúc nên được lắp đặt các ống thoát nước ở dưới đáy.

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 vật	Độc tính cao ở nồng độ cao	Cao	Cao	Cao	Cao	Cao	Cao	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	–

.

Như đã nói ở trên các hóa chất thường sử dụng trong quá trình khử trùng là Cl₂, ClO₂, Ca(ClO)₂, NaOCl. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình là khả năng diệt khuẩn của các hóa chất này, quá trình khuấy trộn ban đầu, đặc tính cuả nước thải, thời gian tiếp xúc giữa nước thải và chất khử trùng, đặc điểm của các vi sinh vật.

Các liều lượng chlorine thường dùng cho các mục đích khác nhau

trong quá trình xử lý nước thải

Mục đích sử dụng	Liều lượng mg/L
Ngăn quá trình ăn mòn do H2S	2 ¸ 9 a
Khử mùi hôi	2 ¸ 9 a
Khống chế quá trình phát triển của các màng bùn vi sinh vật	1 ¸ 10
Khử BOD	0,5 ¸ 2 b
Khống chế ruồi ở bể lọc sinh học	0,1 ¸ 0,5
Loại dầu, mỡ	2 ¸ 10
Khử trùng nước thải chưa qua xử lý	6 ¸ 25
Khử trùng nước thải đã qua xử lý cấp I	5 ¸ 20
Khử trùng nước thải sau kết tủa hóa học	2 ¸ 6
Khử trùng nước thải đã qua xử lý bằng bể lọc sinh học	3 ¸ 15
Khử trùng nước thải đã qua xử lý bằng bể bùn hoạt tính	2 ¸ 8

Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991

Ghi chú: a: trên mg/L H₂S b: cho 1 mg/L BOD khử đi

 

 

 

 

Tag: tiếng anh gì bản vẽ autocad cad bơi cảnh thuốc sát