KHỬ TRÙNG NƯỚC CẤP, NƯỚC THẢI BẰNG CLO

Khử trùng bằng Clo: Các phản ứng xảy ra khi cho Clo vào nước, phương trình CHICK, ý nghĩa.

Các vi sinh vật (VSV) gây bệnh lan truyền trong nước là một nguy cơ tiềm tàng đối với sức khoẻ cộng đồng, sự khử trùng luôn là một mắt xích quan trọng trong dây chuyền xử lý nước sinh hoạt. Mục đích của khử trùng là loại bỏ các VSV gây bệnh, vi khuẩn, vi rút, cũng như các mầm gây bệnh khác. Đó là biện pháp cuối cùng để cung cấp nước uống không có vi khuẩn.

Hiện nay có nhiều biện pháp khử trùng nước có hiệu quả như:

– Khử trùng bằng các chất oxi hoá mạnh.

– Khử trùng bằng các tia vật lý.

– Khử trùng bằng siêu âm.

– Khử trùng bằng phương pháp nhiệt.

– Khử trùng bằng các ion kim loại nặng.

Ở Việt Nam đang sử dụng phổ biến phương pháp khử trùng bằng các chất oxi hoá mạnh, nhất là Clo.

Clo là chất oxi hoá mạnh ở bất cứ dạng nào khi Clo tác dụng với nước tạo thành axit hypoclorơ (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh khi cho Clo vào nước, chất diệt trùng khuyếch tán xuyên qua vỏ tế bào VSV và phản ứng với men bên trong của tế bào, phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến VSV bị tiêu diệt.

Khi cho Clo vào trong nước, phản ứng diễn ra như sau:
Cl2 + H2O = HCl + HClO
Hoặc có thể ở dạng phương trình phân li
Cl2 + H2O = H+ + OCl- + Cl-

Khả năng diệt trùng của Clo phụ thuộc vào hàm lượng HOCl có trong nước. Nồng độ HOCl phụ thuộc vào lượng ion H⁺ trong nước hay phụ thuộc vào pH của nước.

pH = 6 thì HOCl = 99,5% còn OCl = 0,05%.

pH = 7 thì HOCl = 79% còn OCl = 21%.

pH = 8 thì HOCl = 25% còn OCl = 75%.

Tức là pH của nước càng cao hiệu quả khử trùng bằng Clo càng giảm.

Khi trong nước tồn tại Amoniac, mỗi Amoni hay CHC có chứa nhóm amoni thì HOCl vừa tạo ra sẽ tác dụng với các chất này theo phản ứng sau:

HOCl + NH₃ ® NH₂Cl + H₂O

HOCl + NH₂Cl ® NHCl₂ + H₂O

HOCl + NHCl₂ ® NCl₃ + H₂O

Do đó khả năng diệt trùng kém đi bởi vì khả năng diệt trùng của NH₂Cl thấp. NHCl₂ khoảng 3 ¸ 5 lần còn khả năng diệt trùng của NHCl₂ thấp hơn HOCl khoảng 20 ¸ 25 lần. Độ pH càng cao lượng NHCl₂ tạo ra càng ít, khả năng diệt trùng của Clo càng giảm đi.

Để đảm bảo phản ứng khử trùng xảy ra triệt để và còn được tiếp tục trong quá trình vận chuyển trên đường ống đến điểm dừng nước ở cuối mạng lưới cần đưa thêm vào nước một lượng Clo dư cần thiết ngoài lượng Clo tính toán. Theo TCVN, liều lượng Clo dư ở đầu mạng lưới tối thiểu là 0,5mg/l; Ở cuối mạng lưới tối thiểu là 0,05mg/l và không được lớn tới mức có mùi khó chịu.

Liều lượng Clo đưa vào nước để khử trùng được xác định bằng thực nghiệm. Khi thiết kế sơ bộ có thể lọc như sau: Hàm lượng Clo để khử trùng lắng. Đối với nước ngầm là 0,7 ¸ 1,0mg/l; đối với nước mặt là 2,0 ¸ 3,0mg/l.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử trùng nước bằng Clo: pH, nhiệt độ và nồng độ chất khử trùng.

Để xác định được điều kiện tối ưu của sự khử trùng thì phải tiến hành thực nghiệm. Các công trình nghiên cứu thường được tiến hành nghiên cứu số VSV phụ thuộc vào 2 thông số thời gian t và nồng độ của chất oxi hoá.

Định luật CHICK được ứng dụng để thiết lập phương trình hiệu quả khử trùng.

; K = l.Cⁿ

Ở đây:

N₀: Số VSV ban đầu.

N_t: Số VSV còn sống ở thời điểm t; với nồng độ chất khử trùng C.

K: Hằng số vận tốc, phụ thuộc vào VSV, vào chất khử trùng và phụ thuộc vào điều kiện tiến hành (t⁰, pH, lực ion …).

t: Thời gian tiếp xúc với chất oxi hoá.

l: Hệ số chết riêng của VSV bởi chất khử trùng.

C: Nồng độ chất oxi hoá (giả thiết C = const trong suốt thời gian khử hoạt tính của VSV).

n: Hằng số đã biết, gọi là hệ số pha loãng, trị số của n có giá trị trung bình xung quanh 1 (giữa 0,7 và 1,3 đối với Clo).

Phương trình trên chỉ rõ tầm quan trọng của tích số C.t nghĩa là tích số của thời gian tiếp xúc t với nồng độ của chất khử trùng C, với giả thiết C = const.

Nếu coi n =1 cho thấy khả năng diệt trùng của Clo tỷ lệ nghịch với nồng độ pha loãng, nếu nồng độ Clo giảm đi 2 lần thì thời gian khử trùng cần thiết cần phải tăng lên gần 2 lần.