I. Khử mặn:
Khử mặn là giảm hàm lượng muối trong nước đến trị số thỏa mãn yêu cầu đối với nước dùng cho ăn uống.
Khử muối là giảm lượng muối hòa tan trong nước đến nồng độ bằng một vài mg hay một vài phần mười mg trong một lít gọi là khử muối.
Các phương pháp khử mặn: Chưng cất, đóng băng, điện phân, lọc nước qua màng bán thấm, chiết ly, trao đổi ion.
Các phương pháp khử muối: Chưng cất trong các thiết bị bốc hơi, trao đổi ion, điện phân trong chậu điện giải nhiều ngăn, lọc qua màng bán thấm.
Khi chọn phương pháp khử mặn và khử muối cần phải tính đến: hàm lượng muối của nước nguồn, công suất yêu cầu của trạm khử muối hay khử mặn.
Giải Pháp
1. Phương pháp trao đổi ion
Khử muối của nước bằng phương pháp trao đổi ion tức là lọc nước qua bể lọc H-cationit và OH-anionit. Khi lọc nước qua bể lọc H-Cationit, do kết quả trao đổi các cation của muối hòa tan trong nước với các ion H+ của hạt cationit, các muối hòa tan trong nước biến thành các axit tương ứng:
RH + NaCl → RNa + HC
2RH + Na 2SO 4 → 2RNa + H 2SO 4
2RH + Ca(HCO 3) 2 → R 2Ca + 2CO 2↑¬ + 2H 2O
Và khi lọc tiếp, nước đã được khử cation ở Bể H-Cationit, qua bể lọc OH-anionit, các hạt anionit sẽ hấp thụ từ nước các anion của các axit mạnh như Cl- , , SO2-4 (Khí cacbonic được khử ra khỏi nước bằng làm thoáng trước khi cho vào bể OH-anionit) và nhả vào nước một số lượng tương đương anion OH-
[An]OH + HCl → [An]Cl + 2H 2O
2[An]OH + H 2SO 4 → [An] 2SO 4 + 2H 2O
2. Phương pháp thẩm thấu ngược
Thực chất của phương pháp này là: lọc nước qua màng bán thấm đặc biệt bằng axetyl xenlulo. Màng chỉ cho nước đi qua còn các ion của muối hòa tan trong nước được giữ lại. Để lọc được nước qua màng này phải tạo ra một áp lực dư ngược với hướng di chuyển nước bằng thẩm thấu, nghĩa là tạo ra áp lực dư trong nước nguồn cao hơn áp lực thẩm thấu của nước qua màng, để nước đã được lọc qua màng không trở lại dung dịch muối do quá trình thẩm thấu.
II. Khử mùi:
Hầu hết các nguồn nước thiên nhiên đều có mùi và vị, nhất là mùi. Theo nguồn gốc phát sinh, mùi được chia làm 2 loại: mùi tự nhiên và mùi nhân tạo.
Mùi tự nhiên chủ yếu là do hoạt động sinh sống và phát triển của các vi sinh vật và rong tảo có trong nước.
Mùi nhận tạo chủ yếu do ảnh hưởng của nước thải công nghiệp gây ra.
Ngoài mùi, nước thiên nhiên có thể có nhiều vị khác nhau như: mặn, đắng, chua cay… Theo tiêu chuẩn nước ăn uống sinh hoạt, nước không được có mùi, vị. Vì vậy cần tiến hành khử mùi, vị.
Giải pháp: Thông thường, các quá trình xử lý nước đã khử được hết mùi và vị có trong nước. Chỉ khi nào các biện pháp xử lý trên không đáp ứng được yêu cầu cần khử mùi, vị thì mới dụng các biện pháp khử mùi, vị độc lập.
Sau đây là một số biện pháp khử mùi, vị thường dùng:
1. Khử mùi bằng làm thoáng
Dựa trên nguyên tắc: các công trình làm thoáng có thể làm bay hơi các loại khí gây mùi cho nước và đồng thời oxi hóa các chất có nguồn gốc hữu cơ và vô cơ gây mùi.
Các công trình làm thoáng khử mùi cũng tương tự như các công trình làm thoáng để khử sắt như: dàn mưa, phun mưa, bể làm thoáng cưỡng bức…
2. Khử mùi bằng các chất oxi hóa mạnh
Các chất oxi hóa mạnh để khử mùi có thể là: clo và các hợp chất của clo, ozone, permanganat Kali…
Dùng Clo và ozone để khử mùi, vị gây nên bởi các vi sinh có nguồn gốc động, thực vật là biện pháp tương đối thông dụng. Đa số các trường hợp đều dùng clo để khử mùi, vị trong nước. Tuy nhiên còn một số trường hợp, dùng clo không có hiệu quả, cần phải thay thế bằng ozone.
Ngoài ra có thể dùng kali permanganat KMNO 4 để khử mùi mới xuất hiện trong quá trình clo hóa nước.
3. Khử mùi bằng phương pháp dùng than hoạt tính
Than hoạt tính có khả năng hấp thụ rất cao đối với các chất gây mùi. Dựa vào khả năng này, người ta khử mùi của nước bằng cách lọc nước qua than hoạt tính. Các loại than hoạt tính thường dùng là: than Anthracite, than cốc, than bạch dương hay than bùn dạng bột để cho vào nước.
Than hoạt tính dùng trong các bể lọc khử mùi có kích thước d = 1 – 3 mm, chiều dày lớp than L= 1.5 – 4 m. Tốc độ lọc có thể đạt 50m/h
Các bể lọc than hoạt tính thường bố trí sau bể lọc trong và khử trùng.
Để phục hồi khả năng hấp thụ của than hoạt tính dùng dung dịch kiềm nóng.
III. Xử lý nước nhiễm Nitrat, Nitrit, Amoniac
Các hợp chất của nitơ có trong nước là kết quả của quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong tự nhiên, trong các chất thải và trong các nguồn phân bón mà con người trực tiếp hoặc gián tiếp đưa vào nguồn nước. Các hợp chất này thường tồn tại dưới dạng Nitrat, Nitrit, Amoniac và cả dạng nguyên tố Nitơ (N 2).
Tùy theo mức độ có mặt của các hợp chất nitơ mà ta có thể biết được mức độ ô nhiễm nguồn nước. Khi nước mới bị nhiễm bẩn bởi phân bón hoặc nước thải, trong nguồn nước có NH 3, NO-2 và NO-3. Sau một thời gian NH 3 và NO-2 bị oxy hóa thành NO-3. Như vậy:
Nếu nước chứa NH 3 và nitơ hữu cơ thì coi như nước mới bị nhiễm bẩn và nguy hiểm.
Nếu nước chủ yếu có NO-2 thì nước đã bị ô nhiễm thời gian dài hơn, ít nguy hiểm hơn.
Nếu nước chủ yếu là NO-3 thì quá trình oxy hóa đã kết thúc.
Ở điều kiện yếm khí, NO-3 sẽ bị khử thành N 3 bay lên. Amoniac là chất gây nhiễm độc trầm trọng cho nước, gây độc cho loài cá.
Việc sử dụng rộng rãi các nguồn phân bón hóa học cũng làm cho hàm lượng amoniac trong nước tự nhiên tăng lên. Trong nước ngầm và nước đầm lầy hay gặp Nitrat(NO-3) và amoniac với hàm lượng cao.
Giải Pháp:
1. Phương pháp khử ion Amoni
1.1. Phương pháp Clo hóa nước đến điểm đột biến
Khi cho CLo vào nước, trong nước tạo ra axit hypoclorit
Cl 3 + H 2O ⇔ HCl + HOCl
Axit hypoclorit kết hợp với NH+4 tạo thành Cloramin. Khi nhiệt độ nước ≥200C, pH ≥7 phản ứng diễn ra như sau:
OH- + NH+ 4 → NH 4OH ⇔ 2SO 4 + H 2O
NH 3 + HOCl → NH 2Cl + H 2O monocloramin
NH 2Cl + HOCl → NHCl 2 + H2 dicloramin
NHCl 2 + HOCl → NCl 3 + H 2O tricloramin
Quá trình kết thúc sau 3 phút khuậy trộn nhẹ. Tại điểm oxy hóa hết Cloramin và trong nước xuất hiện Clo tự do gọi là điểm đột biến. Sau khi khử hết NH+4 trong nước cò lại lượng clo dư lớn, phải khử clo dư trước khi cấp cho người tiêu thụ.
♦ Khử Clo dư trong nước sau khi lọc bằng Natrisunfit (Na 2SO 3)
Na 2SO 3 + Cl 2 + H 2O → 2HCl + Na 2SO 4
♦ Khử Clo dư trong nước sau khi lọc bằng Trionatrisunfit (Na 2S 2O 3)
4Cl 2 + Na 2S 2O 3 + 5H 2O → 2NaCl+ 6HCl + 2H 2SO 4
Quá trình diễn ra hoàn chỉnh sau 15 phút khuấy trộn đều hóa chất và nước
1.2. Phương pháp làm thoáng
Muốn khử NH+4 ra khỏi nước bằng phương pháp làm thoáng, phải đưa pH của nước nguồn lên 10.5 – 11.0 để biến 99% NH+4 thành khí NH 3 hòa tan trong nước.
♦ Nâng pH của nước thô: Để nâng pH của nước thô lên 10.5 – 11.0 thường dùng vôi hoặc xút. Sau bể lọc pha axit vào nước để đưa pH từ 10.5 – 11.0 xuống còn 7.5
♦ Tháp làm thoáng khử khí amoniac NH 3 thường được thiết kế để khử khí amoniac có hàm lượng đầu vào 20 – 40 mg/l, đầu ra khỏi giàn hàm lượng còn lại 1 – 2mg/l, như vậy hiệu quả khử khí của tháp phải đạt 90 – 95%. Hiệu quả khử khí NH 3 của tháp làm thoáng khi pH ≥11 phụ thuộc nhiều nhiệt độ của nước. Khi nhiệt độ nước tăng, tốc độ và số lượng ion NH 4 chuyển hóa thành NH 3 tăng nhanh.
1.3. Phương pháp trao đổi ion
Để khử NH+4 ra khỏi nước có thể áp dụng phương pháp lọc qua bể lọc cationit. Qua bể lọc cationit, lớp lọc sẽ giữ lại ion NH+4 hòa tan trong nước trên bề mặt hạt và cho vào nước ion Na+. Để khử NH+4 phải giữ pH của nước nguồn lớn hơn 4 và nhỏ hơn 8. Vì khi pH ≤ 4, hạt lọc cationit sẽ giữ lại cả ion H+ làm giảm hiệu quả khử NH+4 . Khi pH > 8 một phần ion NH+4 chuyển thành NH 3 dạng khí hòa tan không có tác dụng với hạt cationit.
1.4. Phương pháp sinh học
Lóc nước đã được khử hết sắt và cặn bẩn qua bể lọc chậm hoặc bể lọc nhanh, thổi khí lien tục từ dưới lên. Do quá trình hoạt động vi khuẩn Nitrosomonas oxi hóa NH+4 thành NO-2 và vi khuẩn Nitrobacter oxy hóa NO-2thành NO-3 . Quá trình diễn ra theo phương trình:
NH+4 + 2O 2 → NO-3 + 2H+ + H 2O
1.02NH+4+ 1.89O 2 + 2.02HCO 3- → 0.21C 5H 7O 2N + 1.0NO-3 + 1.92 H 2CO 3 + 1.06H 2O
2. Khử Nitrate NO-3
Để khử nitrat dùng lọc thẩm thấu ngược RO, điện phân, trao đổi ion trong các bể lọc ionit.
Điều kiện áp dụng phương pháp trao đổi ion
♦ Nước có hàm lượng cặn < 1mg/l.
Tổng hàm lượng ion NO-3 và SO2-4 và Cl- có sẵn trong nước phải nhỏ hơn 250 mg/l là hàm lượng ion Cl- lớn nhất cho phép có trong nước ăn uống. Vì khi lọc qua bể lọc anionit các ion SO2-4, NO-3 được giữ lại, thay bằng ion Cl- khi hoàn nguyên bể lọc anionit bằng dung dịch muối ăn.
IV. Khử phèn:
Trong nước thiên nhiên, kể cả nước mặt và nước ngầm đều có chứa sắt. Hàm lượng sắt và dạng tồn tại của chúng tùy thuộc vào từng loại nguồn nước, điều kiện môi trường.
Trong nước mặt, sắt tồn tại ở dạng hợp chất Fe3+ , dạng keo hay huyền phù. Hàm lượng này thường không lớn và sẽ được khử trong quá trình làm trong nước.
Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại ở dạng ion sắt hóa trị 2 trong thành phần của các muối hòa tan như bicacbonat, sunfat, clorua..Hàm lượng sắt này thường cao và phân bố không đồng đều trong các lớp trầm tích dưới sâu.
Khi trong nước có hàm lượng sắt cao, nước có mùi tanh và có nhiều cặn bẩn màu vàng, làm giảm chất lượng nước ăn uống sinh hoạt và sản xuất. Vì vậy, khi trong nước có hàm lượng sắt lớn hơn giới hạn cho phép thì phải tiến hành khử sắt.
Giải pháp:
1. Khử sắt bằng phương pháp làm thoáng
Thực chất của phương pháp khử sắt bằng làm thoáng là làm giàu oxy cho nước, tạo điều kiện để Fe2+ oxy hóa thành Fe3+ thực hiện quá trình thủy phân để tạo thành hợp chất ít tan Fe(OH) 3 rồi dùng bể lọc để giữ lại.
2. Khử sắt bằng phương pháp hóa chất
2.1. Khử sắt bằng các chất oxy hóa mạnh
Các chất oxy hóa mạnh thường sử dụng để khử sắt là: Cl 2, KMnO 4, O3…Phản ứng diễn ra như sau
2Fe2+ + Cl 2 + 6H 2O → 2Fe(OH) 3 ↓ + 2Cl- + 6H+
3Fe2+ + KMnO 4 + 7H 2O → 3Fe(OH) 3 ↓ + MnO 2 + K+ + 5H+
Trong phản ứng, để oxy hóa 1 mg Fe2+ cần 0.64mg Cl 2 hoặc 0.94mg KMnO 4 và đồng thời độ kiềm của nước giảm đi 0.018meq/l
2.2.Khử sắt bằng vôi
Phương pháp khử sắt bằng vôi thường không đứng đôc lập, mà kết hợp với các quá trình làm ổn định nước hoặc làm mềm nước. Phản ứng xảy ra theo 2 trường hợp ♦
Có oxy hòa tan 4Fe(HCO 3)2 + O 2 + 2H 2O + 4Ca(OH) 2 → 4Fe(OH) 3 ↓ + 4Ca(HCO 3)2
Sắt (III)hydroxyt được tạo thành, dễ dàng lắng lại trong bể lắng và giữ lại hoàn toàn trong bể lọc.
♦ Không có oxy hòa tan
Fe(HCO 3)2 + Ca(OH) 2 → FeCO 3 + CaCO 3 + 2H 2O
Sắt được khử đi dưới dạng FeCO 3 chứ không phải hydroxyt sắt
3. Các phương pháp khử sắt khác:
3.1.Khử sắt bằng trao đổi Cation
Cho nước đi qua lớp vật liệu lọc có khả năng trao đổi ion. Các ion H+ và Na+ có trong thành phần của lớp vật liệu lọc, sẽ trao đổi với các ion Fe2+ có trong nước. Kết quả Fe2+ được giữ lại trong lớp vật liệu lọc. Lớp vật liệu lọc có khả năng trao đổi ion là Cation thường được sử dụng cho nguồn nước có chứa Fe2+ ở dạng hòa tan
3.2.Khử sắt bằng điện phân
3.2.Khử sắt bằng phương pháp vi sinh vật.
V. Xử lý nước cứng:
Độ cứng của nước là số đo hàm lượng các ion kim loại Ca2+ và Mg2+ có trong nước.
Độ cứng của nước được gọi là tạm thời khi có mặt của muối cacbonat và bicacbonat Ca, Mg. Loại nước này khi đun sôi sẽ tạo ra muối kết tủa CaCO 3 và MgCO 3.
Độ cứng vĩnh cữu của nước do các loại muối sunfat hoặc clorua Ca, Mg tạo ra. Loại muối này thường khó xử lý.
Trong sinh hoạt, độ cứng cao gây lãng phí xà phòng và các chất tẩy rửa, tạo cặn lắng bám trên bề mặt các trang thiết bị sinh hoạt.
Trong công nghiệp độ cứng của nước gây cản trở cho quá trình vận chuyển và làm giảm năng lực truyền nhiệt, giảm tuổi thọ của thiết bị.
Giải pháp:
Có nhiều phương pháp làm mềm nước, vì thế phải căn cứ vào mức độ làm mềm cần thiết (độ cứng cho phép còn lại của nước), chất lượng nước nguồn và các chỉ tiêu kinh tế khác để chọn ra phương pháp làm mềm thích hợp nhất.
Để làm mềm nước, người ta dùng các phương pháp sau:
- Làm mềm nước bằng hóa chất: pha các hóa chất khác nhau vào nước để kết hợp với ion Ca2+ và Mg2+ tạo thành các hợp chất không tan trong nước
- Phương pháp nhiệt: đun nóng hoặc chưng cất nước.
- Phương pháp trao đổi ion: lọc nước cần làm mềm qua lớp lọc cationit có khả năng trao đổi Na+ hoặc H+ có trong thành phần của hạt cationit với ion Ca2+ và Mg2+ hòa tan trong nước và giữ chúng lại trên bề mặt của các hạt lớp vật liệu lọc.
- Phương pháp tổng hợp: là phương pháp phối hợp 2 trong 3 phương pháp trên.
- Lọc qua màng bán thấm, thẩm thấu ngược (RO)
1. Phương pháp nhiệt
Cơ sở lý thuyết của phương pháp này là dùng nhiệt để bốc hơi khí cacbonic hòa tan trong nước. Trạng thái cân bằng của các hợp chất cacbonic sẽ chuyển dịch theo phương trình phản ứng sau:
2HCO-3 → CO2-3 + H 2O + CO 2
Ca2+ + CO2-3 → CaCO 3↓
Nên Ca(HCO 3)2 → CaCO 3 ↓ + CO-2 + H 2O
Tuy nhiên, khi đun nóng nước chỉ khử được hết khí CO 2 và giảm độ cứng cacbonat của nước, còn lượng CaCO 3 hòa tan vẫn còn tồn tại trong nước.
Riêng đối với Mg, quá trình khử xảy ra qua hai bước. Ở nhiệt độ thấp (đến 180C) ta có phản ứng:
Mg(HCO 3)2 → MgCO 3 + CO 2¬ + H 2O
Khi tiếp tục tăng nhiệt độ, MgCO 3 bị thủy phân theo phản ứng:
MgCO 3 + H 2O → Mg(OH) 2 ↓ + CO-2
2. Phương pháp hóa chất
Trong thực tế áp dụng hàng loạt phương pháp xử lý nước bằng hóa chất với mục đích kệt hợp các ion Ca2+ và Mg2+ hòa tan trong nước thành các hợp chất không tan dễ lắng và lọc. Các hóa chất thường dùng để làm mềm nước là vôi, sođa Na 2CO 3, xút NaOH, hyđrôxit bari Ba(OH) 2, photphat natri Na 3PO 4.
Chọn phương án làm mềm nước bằng hóa chất cần phải dựa vào chất lượng nước nguồn và mức độ làm mềm cần thiết. Trong một vài trường hợp có thể kết hợp làm mềm nước với khử sắt, khử silic, khử photphat…
Ngoài ra trong mỗi trường hợp cụ thể phải dựa trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật giữa các phương pháp, đặc biệt là với phương pháp làm mềm bằng cationit.
2.1. Khử độ cứng cacbonat của nước bằng vôi
Khử độ cứng cacbonat của nước bằng vôi có thể áp dụng trong trường hợp ngoài yêu cầu giảm độ cứng cần phải giảm cả độ kiềm của nước.
2.2. Làm mềm nước bằng vôi và sođa (Na 2CO 3)
Làm mềm nước bằng vôi và sođa là phương pháp có hiệu quả đối với thành phần ion bất kỳ của nước. Khi cho vôi vào nước khử được độ cứng canxi và magiê ở mức tương đương với hàm lượng của ion hyđrôcacbonat trong nước.
2.3. Làm mềm nước làm phốt phát và bari:
Khi làm mềm nước bằng vôi và sođa do độ cứng của nước sau khi làm mềm còn tương đối lớn, người ta bổ sung phương pháp làm mềm triệt để bằng photphat. Hóa chất thường dùng là trinatri photphat hay dinatri photphat. Khi cho các hóa chất này vào nước chúng sẽ phản ứng với ion canxi và magiê tạo ra muối photphat của canxi và magiê không tan trong nước.
Để khử độ cứng sunfat có thể dùng cacbonat bari BaCO 3, hyđrôxit bari Ba(OH) 2 hay aluminat bari Ba(AlO 2)2.
3. Phương pháp trao đổi ion
Làm mềm nước bằng cationit dựa trên tính chất của một số chất không tan hoặc hầu như không tan trong nước – cationit, nhưng có khả năng trao đổi, khi ngâm trong nước, các chất này hấp thụ cation của muối hòa tan lên bề mặt hạt và nhả vào nước một số lượng tương đương cation đã được cấy lên bề mặt hạt từ trước.
VI. Khử Trùng:
Ngoài các tạp chất hữu cơ và vô cơ, nước thiên nhiên còn chứa rất nhiều vi sinh vật, vi khuẩn và các loại vi trùng gây bệnh như tả, lỵ, thương hàn. Để ngăn ngừa các bệnh dịch, nước cấp cho sinh hoạt phải khử trùng. Với các hệ thống nước công nghiệp cũng cần phải khử sạch các loại vi sinh vật để ngăn ngừa sự kết bám của chúng lên thành ống dẫn nước trong các thiết bị làm lạnh, làm giảm khả năng truyền nhiệt, đồng thời làm tăng tổn thất thủy lực của hệ thống.
Các quá trình xử lý cơ học không thể loại trừ được toàn bộ vi sinh vật và vi trùng có trong nước. Để tiêu diệt được toàn bộ vi sinh vật, cần tiến hành các biện pháp. khử trùng nước.
Theo nguyên lý, các quá trình khử trùng có thể là lý học hoặc hóa học.
Giải pháp:
1. Các phương pháp lý học
1.1. Phương pháp nhiệt
Khi đun sôi nước ở 1000C đa số các vi sinh vật bị tiêu diệt. Còn một số ít khi nhiệt độ tăng lên cao liền chuyển sang dạng bào tử với lớp bảo vệ vững chắc. Chúng không bị tiêu diệt dù có đun sôi liên tục trong vòng 15 đến 20 phút. Để tiêu diệt được nhóm vi khuẩn bào tử này, cần đun sôi nước đến 1200C hoặc đun theo trình tự sau: đun sôi ở điều kiện bình thường 15 đến 20 phút, để cho nước nguội đi đến dưới 350C và giữ trong vòng hai giờ 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 năng lượng nên thường chỉ được áp dụng ở quy mô nhỏ.
1.2. Khử trùng bằng tia cực tím
Tia cực tím (UV) là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4 – 400nm (nanometer). Độ dài sóng của tia cực tím nằm ngoài vùng phát hiện, nhận biết của mắt thường. Dùng tia cực tím để khử trùng không làm thay đổi tính chất hóa học và lý học của nước.
Tia cực tim tác dụng làm thay đổi DNA của tế bào vi khuẩn, tia cực tím có độ dài bước sóng 254nm có khả năng diệt khuẩn cao nhất.
1.3. Phương pháp siêu âm
Dòng siêu âm với cường độ tác dụng không nhỏ hơn 2W/cm2 trong khoảng thời gian trên 5 phút có khả năng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước.
1.4. Phương pháp lọc
Đại bộ phận vi sinh vật có trong nước (trừ siêu vi trùng) có kích thước 1 – 2 µm. Nếu đem lọc nước qua lớp lọc có kích thước khe rỗng nhỏ hơn 1 µm có thể loại trừ được đa số vi khuẩn. Lớp lọc thường dùng là các tấm sành, tấm sứ có khe rỗng cực nhỏ. Với phương pháp này, nước đem lọc phải có hàm lượng cặn nhỏ hơn 2mg/l.
Khử trùng bằng các phương pháp vật lý, có ưu điểm cơ bản là không làm thay đổi tính chất lý hóa của nước, không gây nên tác dụng phụ. Tuy nhiên do hiệu suất thấp nên thường chỉ áp dụng ở quy mô nhỏ với các điều kiện kinh tế kỹ thuật cho phép.
2. 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
. 2.1. Khử trùng nước bằng Clo và các hợp chất của nó
Clo là một chất oxy hóa mạnh, ở bất cứ dạng nào, nguyên chất hay hợp chất khi tác dụng với nước đều tạo ra phân tử axit hypoclorit HOCl có tác dụng khử trùng rất mạnh.
Quá trình diệt vi sinh vật xảy ra qua 2 giai đoạn. Đầu tiên chất khử trùng khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh, sau đó phản ứng với men bên trong tế bào và phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến sự diệt vong của tế bào.
Tốc độ của quá trình khử trùng được xác định bằng động học của quá trình khuếch tán chất diệt trùng qua vỏ tế bào và động học của quá trình phân hủy men tế bào.
Tốc độ của quá trình khử trùng tăng khi nồng độ của chất khử trùng và nhiệt độ nước tăng, đồng thời phụ thuộc vào dạng không phân ly của chất khử trùng, vì quá trình khuếch tán qua vỏ tế bào xảy ra nhanh hơn quá trình phân ly.
Tốc độ khử trùng bị châm đi rất nhiều khi trong nước có các chất hữu cơ, cặn lơ lững và các chất khử khác.
Phản ứng đặc trưng là sự thủy phân của clo tạo ra axit hypoclorit và axit clohydric
Cl 2 + H 2O ⇔ HOCl + HCl
Hoặc ở dạng phương trình phân ly:
Cl 2 + H 2O ⇔ 2H+ + OCl- + Cl-
Khi sử dụng clorua vôi làm chất khử trùng, phản ứng sẽ là: Ca(Cl) 2 + H 2O ⇔ CaO + 2HOCl 2HOCl ⇔ 2H+ + 2OCl-
2.2. Khử trùng nước bằng iod
Iod là chất oxy hóa mạnh và thường được dùng để khử trùng nước ở các bể bơi. Là chất khó hào tan nên iod được dùng ở dạng dung dịch bảo hòa.
Độ hòa tan của iod phụ thuộc vào nhiệt độ nước. Ở 00C độ hòa tan là 100mg/l. Ở 200C độ hòa tan là 300mg/l.
Khi độ pH của nước nhỏ hơn 7, liều lượng iod sử dụng lấy từ 0.3 đến 1 mg/l. Nếu sử dụng cao hơn 1.2mg/l sẽ làm cho nước có mùi vị iod.
2.3. Khử trùng bằng ozone
Ozone có công thức hóa học là O3. Ozone được sản xuất bằng cách cho oxy hoặc không khí đi qua thiết bị phóng tia lửa điện. Để cấp đủ lượng ozone khử trùng cho nhà máy xử lý nước, dùng máy phát tia lửa điện gồm hai điện cục kim loại đặt cách nhau một khoảng cho không khí chạy qua. Cấp dòng điện xoay chiều vào các điện cực để tạo ra tia hồ quang, đồng thời với việc thổi luồng không khí sạch đi qua khe hở giữa các điện cực để chuyển một phần oxy thành ozone.
