Các phương pháp khử trùng trong xử lý nước thải

Sau khi xử lý cơ học và sinh học, nồng độ các chất ô nhiễm đã đáp ứng các yêu cầu quy định thì số lượng vi khuẩn gây bênh đặc trưng cũng bị giảm theo đáng kể. Tuy nhiên để đáp ứng quy chuẩn cần thực hiện các biện pháp khử trùng và diệt khuẩn để loại bỏ lượng vi khuẩn gây bệnh còn lại. Đặc biệt đối với một số dòng nước thải đặc thù như nước thải y tế là quá trình rất quan trọng để loại bỏ mầm bệnh trước khi xả thải. Mục tiêu của khử trùng:

+ Giảm mầm bệnh vi khuẩn xuống dưới tiêu chuẩn tối thiểu

+ Không dẫn đến nguy cơ gia tăng đối với sức khỏe con người hoặc môi trường do việc vận chuyển, lưu trữ hoặc xử lý hóa chất khử trùng

Theo nguyên lý, các quá trình khử trùng có thể là lý học hoặc hóa học.

Các phương pháp lý học

Phương pháp nhiệt

• Nguyên lý hoạt động:
  • Tăng nhiệt độ vượt quá giới hạn chịu đựng của vi sinh vật, gây biến tính các cấu trúc và chức năng của chúng.
  • Đa số vi sinh vật bị tiêu diệt ở 100°C.
  • Một số vi khuẩn chuyển sang dạng bào tử bền vững khi gặp nhiệt độ cao.
• Phương pháp tiêu diệt bào tử:
  • Đun nước sôi ở 100°C trong 15–20 phút.
  • Làm nguội xuống dưới 35°C, giữ trong 2 giờ để bào tử phát triển trở lại.
  • Đun sôi lại lần nữa để tiêu diệt hoàn toàn.
• Ưu điểm:
  • Hiệu quả cao trong việc tiêu diệt hầu hết vi sinh vật, bao gồm bào tử.
• Nhược điểm:
  • Tiêu tốn năng lượng.
  • Chỉ phù hợp cho quy mô nhỏ.

• Khử trùng bằng tia cực tím (UV)

  • Nguyên lý hoạt động:
    • Sử dụng tia UV có bước sóng 240–280 nm, hiệu quả nhất ở 254 nm.
    • DNA của vi khuẩn hấp thụ năng lượng từ tia UV, làm gián đoạn quá trình sao chép và phát triển.
  • Ưu điểm:
    • Không làm thay đổi tính chất hóa học và lý học của nước.
    • Không tạo ra sản phẩm phụ độc hại.
  • Nhược điểm:
    • Chi phí vận hành cao.
    • Hiệu quả giảm khi nước đục hoặc có chất nhờn bám vào đèn UV.

• Phương pháp siêu âm

  • Nguyên lý hoạt động:
    • Sử dụng dòng siêu âm với cường độ ≥ 2W/cm² trong thời gian ≥ 5 phút.
    • Sóng siêu âm phá hủy cấu trúc vi sinh vật.
  • Ưu điểm:
    • Có thể tiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật.
  • Nhược điểm:
    • Lắp đặt và vận hành phức tạp.
    • Khó điều chỉnh hiệu quả trên thực tế.

• Phương pháp lọc

  • Nguyên lý hoạt động:
    • Lọc nước qua lớp vật liệu có khe rỗng nhỏ hơn kích thước vi sinh vật (thường < 1 µm).
    • Lớp lọc thường sử dụng tấm sành hoặc sứ.
  • Điều kiện áp dụng:
    • Nước đầu vào phải có hàm lượng cặn < 2 mg/L.
  • Ưu điểm:
    • Không làm thay đổi tính chất lý hóa của nước.
    • Loại bỏ vi sinh vật một cách cơ học.
  • Nhược điểm:
    • Không tiêu diệt vi sinh vật, chỉ loại trừ.
    • Cần thay lõi lọc thường xuyên.

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.

Khử trùng nước bằng Clo và các hợp chất của nó

Cơ chế hoạt động

• Clo (dưới dạng Cl₂, NaClO, hoặc Ca(ClO)₂) phản ứng với nước để tạo thành axit hypoclorit (HOCl) – chất khử trùng mạnh:
  • Phương trình phản ứng:
    • Cl₂ + H₂O → HCl + HOCl
    • HOCl → H⁺ + OCl⁻
    • HOCl phân hủy tạo HCl và oxy nguyên tử (O), tác nhân tiêu diệt vi sinh vật.

Quá trình diệt vi sinh vật

• Giai đoạn 1: Chất khử trùng khuếch tán qua vỏ tế bào vi sinh vật.
• Giai đoạn 2: Phản ứng với enzyme bên trong tế bào, phá hủy quá trình trao đổi chất và dẫn đến tiêu diệt vi sinh vật.

Ưu điểm

• Phương pháp đơn giản, chi phí thấp.
• Hiệu quả cao trong việc tiêu diệt vi sinh vật.

Nhược điểm

• Hiệu quả bị ảnh hưởng bởi pH và nhiệt độ.
• Có thể làm giảm pH nước và tạo sản phẩm phụ ảnh hưởng đến hương vị nước.

Khử trùng nước bằng Iod

Cơ chế hoạt động

• Iod là chất oxy hóa mạnh, thường được sử dụng để khử trùng nước trong bể bơi.
• Dạng sử dụng: Dung dịch iod bão hòa.
• Liều lượng:
  • pH < 7: Dùng 0.3–1 mg/L iod.
  • Nồng độ > 1.2 mg/L gây mùi vị khó chịu trong nước.

Ưu điểm

• Hiệu quả trong môi trường nước có độ pH thấp.
• Đơn giản và dễ ứng dụng ở các bể bơi hoặc quy mô nhỏ.

Nhược điểm

• Liều lượng cao làm thay đổi mùi vị của nước.
• Không phù hợp cho xử lý nước quy mô lớn.

Khử trùng nước bằng Ozone

Cơ chế hoạt động

• Ozone (O₃) là chất khí có khả năng oxy hóa mạnh. Trong nước, O₃ phân hủy tạo các gốc oxy hóa mạnh (HO₃⁺, HO₂):
  • Phản ứng:
    • O₃ + H₂O → HO₃⁺ + OH⁻
    • HO₃⁺ + OH⁻ → 2HO₂
    • O₃ + HO₂ → HO + 2O₂
    • HO + HO₂ → H₂O + O₂

Quy trình tạo ozone

• Ozone được tạo bằng cách cho không khí hoặc oxy đi qua thiết bị phóng tia lửa điện.
• Thiết bị gồm hai điện cực kim loại đặt cách nhau một khoảng, dòng điện xoay chiều tạo tia hồ quang chuyển một phần oxy thành ozone.

Ưu điểm

• Không gây mùi, không tạo sản phẩm phụ.
• Giảm nhu cầu oxy trong nước và nồng độ chất hữu cơ.
• Khử màu, phenol, xyanua; tăng nồng độ oxy hòa tan.
• Ít bị ảnh hưởng bởi pH và nhiệt độ.
• Không cần khâu định lượng như Clo.

Nhược điểm

• Chi phí đầu tư thiết bị cao.
• Yêu cầu kỹ thuật phức tạp và bảo trì thường xuyên.

So sánh các phương pháp

Bài viết liên quan:

Sự kết hợp giữa hóa chất và vi sinh trong xử lý nước thải: Xem thêm>>

Hóa chất khử màu nước thải hiệu quả: Xem thêm>>

Hóa chất khử trùng nước thải hiện nay: Xem thêm>>

Thông tin liên hệ:

CÔNG TY TNHH ECOONE VIỆT NAM

Chi nhánh miền Bắc: Số 8, đường CN6, Cụm công nghiệp vừa và nhỏ Từ Liêm, Bắc Từ Liêm, Hà Nội

Hotline: 0903 209 802 Mr Mạnh Ecoone chem

Website: Sieuthihoachatcongnghiep.com