intTypePromotion=1

Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải: Chương 6 - GV. Trần Thị Ngọc Diệu

Chia sẻ: Cuong Quoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

0
141
lượt xem
33
download

Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải: Chương 6 - GV. Trần Thị Ngọc Diệu

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải - Chương 6: Khử trùng, trình bày mục đích, phương pháp khử trùng; các phản ứng, bể tiếp xúc khử trùng, khử trùng bằng ozon, khử trùng bằng điện phân, tính toán khử trùng, thiết bị khử trùng. Đây là tài liệu học tập và tham khảo dành cho sinh viên ngành Môi trường.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải: Chương 6 - GV. Trần Thị Ngọc Diệu

  1. 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 KHỬ TRÙNG 19 June 2010 19 June 2010 CÁC VI SINH VẬT TRONG NƯỚC 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. Tia cực tím (UV) do đèn thủy ngân áp lực thấp phát ra. Đènphát tia cực tím được đặt ngập E. Coli Coliphage Protozoan trong dòng chảy nước thải. TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 3 KHỬ TRÙNG TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 4 KHỬ TRÙNG
  2. 19 June 2010 19 June 2010 KHỬ TRÙNG BẰNG CLO VÀ HỢP CHẤT CỦA CLO 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. TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 5 KHỬ TRÙNG TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 6 KHỬ TRÙNG 19 June 2010 19 June 2010 CÁC PHẢN ỨNG CÁC PHẢN ỨNG Sử dụng Clo Sự phân ly HOCl phụ thuộc vào nồng độ H+ có trong nước, (pH của nước nước) Cl2 + H2O ↔ HOCl + HCl Quá trình phân ly xảy ra hoàn toàn khi pH > 4, ở Hoặc Cl2 + H2O ↔ 2H+ + OCl- + Cl- 250C, hằng số phân ly của Clo trong nước: Sử dụng clorua vôi [HOCl] [H+] [Cl-] K= = 4,05.10-4 Ca(OCl)2 + H2O ↔ CaO + 2HOCl [Cl2] 2HOCl ↔ 2H+ + 2OCl- Với HOCl ở nhiệt độ 00C → K = 1,5.10-8 100C → K = 2.10-8 250C → K = 2.10-8 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 7 KHỬ TRÙNG TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 8 KHỬ TRÙNG
  3. MỨC ĐỘ PHÂN LY CỦA HOCl PHỤ THUỘC VÀO 19 June 2010 19 June 2010 pH, NHIỆT ĐỘ 200C CÁC DẠNG TỒN TẠI CỦA CLO TRONG NƯỚC 100 pH 4 5 6 7 8 9 10 11 90 80 Cl2, % OCl-, % 0,05 0,05 2,50 21 75 97 99,5 99,9 70 HOCl, % Haøm löôïn g HOCl, % 99,95 99,5 97,5 79 25 3 0,5 0,1 60 OCl-, % 50 40 Khi pH tăng, nồng độ HOCl giảm làm hiệu quả khử 30 trùng giảm tương ứng 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 pH TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 9 KHỬ TRÙNG TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 10 KHỬ TRÙNG 19 June 2010 19 June 2010 TƯƠNG QUAN GIỮA pH VỚI NỒNG ĐỘ HOCl KHÔNG PHÂN TƯƠNG QUAN GIỮA pH VÀ THỜI GIAN KHỬ TRÙNG LY VÀ TỶ LỆ VI TRÙNG E.COLI BỊ DIỆT SAU 30 PHÚT CẦN THIẾT 180% Thời gian 160 cần thiết 100% 140 Đường cong 1: Hàm để diệt 2 99% E.coli 120 80 lượng HOCl không phân có trong ly theo pH của nước tính nước khi 100 1 60 theo % hàm lượng 80 clo bằng 0,1 mg/l 60 40 Đường cong 2: Số % (phút) 40 E.coli bị tiêu diệt sau 30 20 20 phút 0 0 2 4 6 8 10 12 pH 5 6 7 8 9 10 11 pH TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 11 KHỬ TRÙNG TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 12 KHỬ TRÙNG
  4. 19 June 2010 19 June 2010 TỶ SỐ GIỮA MONOCLORAMIN (I) VÀ DICLORAMIN (II) ỨNG VỚI CÁC CÁC PHẢN ỨNG GIÁ TRỊ pH KHÁC NHAU Ở 200C % clo có trong NHCl2 80% Trong nước có amoniac, muối amoni chất hữu 60 I: Vùng cơ có chứa nhôm amoni, thì clo, HOCl, OCl- I monocloramin phản ứng với chúng tạo thành monocloramin 40 II II: Vùng dicloramin và dicloramin 20 HOCl + NH3 → NH2Cl + H2O 0 5 6 7 8 HOCl + NH2Cl → NHCl2 + H2O pH của nước HOCl + NHCl2 → NCl3 + H2O TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 13 KHỬ TRÙNG TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 14 KHỬ TRÙNG 19 June 2010 19 June 2010 TỶ SỐ GIỮA MONOCLORAMIN (I) VÀ DICLORAMIN (II) ỨNG VỚI SỰ THAY ĐỔI KHẢ NĂNG KHỬ TRÙNG CỦA CLORAMIN THEO CÁC GIÁ TRỊ pH KHÁC NHAU Ở 200C pH CỦA NƯỚC KHI LƯỢNG Clo LÀ 0,8 mg/l và NH3 LÀ 0,2 mg/l Trị số pH càng cao thì lượng clo kết hợp thành dicloramin càng ít và monocloramin càng cao Tỷ lệ vi trùng bị tiêu diệt Khả năng diệt trùng giảm (do khả năng diệt trùng của 100% monocloramin từ 3 ÷ 5 lần) 80 1: Thời gian tiếp xúc So với clo, khả năng diệt trùng của dicloramin thấp 2 hơn 20 ÷ 25 lần 60 10 phút 1 Clo kết hợp với amoniac tạo thành cloramin gọi là 40 2: Thời gian tiếp xúc clo kết hợp 20 30 phút 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
  5. LIỀU LƯỢNG DƯ CẦN THIẾT CỦA CLO TỰ DO VÀ 19 June 2010 19 June 2010 CLORAMIN ỨNG VỚI CÁC GIÁ TRỊ pH KHÁC NHAU BỂ TIẾP XÚC KHỬ TRÙNG 2.0 Hàm 1.8 lượng 1.6 1: Lượng clo tự do clo dư 1.4 2 trong trong nước sau 10 1.2 nước phút 1.0 (tính 0.8 theo 1 2: Lượng cloramin dư 0.6 cần có sau 60 phút Cl2), 0.4 mg/l tiếp xúc với nước 0.2 0 6 7 8 9 10 pH của nước TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 17 KHỬ TRÙNG TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 18 KHỬ TRÙNG 19 June 2010 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
  6. 19 June 2010 19 June 2010 KHỬ TRÙNG BẰNG OZON 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 KHỬ TRÙNG 19 June 2010 19 June 2010 KHỬ TRÙNG BẰNG OZON KHỬ TRÙNG BẰNG OZON Không khí vừa là nguồn cung cấp oxy vừa là chất Hiệu quả phụ thuộc vào: điện môi để san đều điện tích phóng ra trên tòan bề – Chất lượng nước mặt điện cực, ngăn cản hiện tượng phóng điện quá tải cục bộ. – Cường độ khuấy trộn Sản phẩm phụ của quá trình sản xuất ozon là nhiệt – Thời gian tiếp xúc lượng 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
  7. 19 June 2010 19 June 2010 KHỬ TRÙNG BẰNG OZON ƯU ĐIỂM CỦA OZON Dựa vào thời gian tiếp xúc từ 48 phút, thiết kế 3 loại bể hòa tan và khuấy trộn ozon vào nước: – Đi qua lớp lọc nổi – Không mùi – 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 19 June 2010 NHƯỢC ĐIỂM CỦA OZON KHẢ NĂNG KHỬ TRÙNG CỦA OZON – Vốn đầu tư cao Độ hòa tan của ozon lớn gấp 13 lần so với oxy – Tiêu tốn năng lượng điện 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
  8. 19 June 2010 19 June 2010 KHẢ NĂNG KHỬ TRÙNG CỦA OZON KHỬ TRÙNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN Các loại điện phân Lượng ozon cần khử trùng từ 0, 20, 5 mg/l Điện phân không Thời gian đủ lâu: (khoảng 5 phút) ozon tác dụng tiêu diệt virut bổ sung các hợp rất mạnh chất clo Khả năng sử dụng ozon trong xử lý nước – Khử chất rắn trong nước Điện phân dung – Tăng pH, do CO2 thoát ra dịch muối ăn, sau – Chuyển NH4+ → NO3- đó đưa nước vào Nồng độ O3 > 1mg/l; gây độc hại cho người quản lý vận hành khử trùng → biện pháp ngăn ngừa TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 29 KHỬ TRÙNG TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 30 KHỬ TRÙNG 19 June 2010 19 June 2010 KHỬ TRÙNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN KHỬ TRÙNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN Clorua vôi CaOCl2 CaOCl2 + 2H2O 1 2HClO + CaCl2 + Ca(OH)2 Điện phân dung dịch muối NaCl: cực dương phân tách ion clo HClO 1 H+ + ClO- 2Cl- Ž Cl2 + 2e Cl2 + H2O 1 HClO + HCl Tạo thành sản phẩm diệt khuẩn HOCl và ClO- Cl2 + OH- 1 HClO + Cl- Như vậy, thực chất của quá trình điện phân Cực âm diễn ra quá trình liên kết phân tử nước muối ăn để khử trùng cũng là quá trình clo H2O + e = OH- + H+ hoá. Ion OH- 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
  9. 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 (g/m3). TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 34 KHỬ TRÙNG 19 June 2010 19 June 2010 LIỀU LƯỢNG HOÁ CHẤT CẦN THIẾT LIỀU LƯỢNG HOÁ CHẤT CẦN THIẾT Nếu sử dụng clorua vôi: Liều lượng tối đa của dung dịch clo (clo lỏng và vôi): 100 × a × Qmax X max = 100 × a × Qmax P qmax = Trong đó: P × Cclorua Qmax: lưu lượng tối đa của nước thải Cclorua: Hàm lượng clo trong dung dịch g/l (m3/h). Hàm lượng hoạt tính ở trong dung dịch clorua a: liều lượng clo họat tính (g/m3) vôi được xác định bởi quan hệ: P: hàm lượng clo họat tính (%) trong Cclo hoạt tính = PCclorua/100 clorua vôi thường lấy bằng 30% 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 35 KHỬ TRÙNG TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 36 KHỬ TRÙNG
  10. 19 June 2010 19 June 2010 THIẾT BỊ THIẾT BỊ Thiết bị: Dung tích hữu ích của thùng: – Thùng hoà trộn, W = aQ/1000.b.n – Thùng định lượng, Trong đó: – Thùng dung dịch Q – lưu lượng trung bình của nước cần khử trùng, m3/ngày. Thùng hoà trộn: trộn clorua vôi với nước tạo a – liều lượng clo hoạt tính. dung dịch dạng sữa: b – nồng độ dung dịch clorua vôi, lấy không lớn hơn Nồng độ 25% 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 KHỬ TRÙNG 19 June 2010 19 June 2010 THIẾT BỊ KHỬ TRÙNG BẰNG CLO LỎNG Thùng định lượng: thường có hình ovan trên Dẫn clo trực tiếp vào nước thải hoặc qua clorator mặt bằng, Phân loại 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. 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
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2