Khử trùng nước bằng clo,ozone và tia cực tím

Bộ Công Thương
Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM




Khoa Công nghệ Sinh học và Kỹ thuật Môi trường
Lớp: 11CDMT
GVHD: Phạm Duy Thanh
Đề tài: Khử Trùng Nước Bằng Clo, Ozone
Và Tia Cực Tím
BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ
I. Khử Trùng Nước
Là quá trình loại bỏ những vi sinh vật có khả năng gây bệnh có trong nước. Khử trùng là hàng rào cần thiết và cuối cùng chống lại vi sinh vật gây bệnh trong hệ thống xử lý nước, giảm đáng kể bệnh truyền nhiễm qua nước và thực phẩm.
Nó phá hủy, triệt bỏ các loại vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm chưa được hoặc không thể khử bỏ trong quá trình xử lý nước.
Đảm bảo nước qua khử trùng đi vào nguồn tiếp nhận không còn vi trùng gây bệnh.
Khử mùi, khử màu và giảm nhu cầu oxy sinh hóa của nguồn tiếp nhận
II. Khử Trùng Nước Bằng Clo
1. Các phản ứng hóa học xảy ra khi cho Clo vào nước (Clo hóa nước)
Phản ứng đặc trưng của quá trình là sự thủy phân của Clo tạo ra axit hypoclorit và axit Clohydric:
Cl2 + H2O  HOCl + HCl 
Hoặc ở dạng phương trình phân ly: 
Cl2 + H2O  2H+ + OCl- + Cl- 
Khi sử dụng Clorua vôi làm chất khử trùng thì 
Ca(OCl)2 + H2O  CaO + 2HOCl 
2HOCl  2H+ + 2OCl- 
2. Cơ Chế Khử Trùng
Cl2 + H2O ↔ HCl + HOCl
Huỷ hoại tính thấm của tế bào
Chlor tự do huỷ hoại tính toàn vẹncủa màng tế bào vi khuẩn,do đó dẫn đến mất tính thấm của tế bào và huỷ hoại những chức năng khác của tế bào.
Tiếp xúc chlor dẫn đến rò rỉ protein,ARN,AND.
Tế bào chết xảy ra do sự phóng thích TOC và các hợp chất hấp thụ tia cực tím,giảm hấp thụ potassium,giảm tổng hợp AND và protein
Sự huỷ hoại tính thấm cũng có thể được cho là tổn thương gây ra cho bào tử vi khuẩn bởi chlor
Tổn thương acid và enzyme
Chlor gây tổn thương acid nhân của vi khuẩn cũng như enzyme.
Đối với virus,phương thức tác đông của chlor có thể phụ thuộc vào loại virus. Tổn thương acid nhân là phương thức chủ yếu bất hoạt phage f2 hay virus polio type 1. Chlor tác động vào lớp bao protein của những loại virus khác nhau
3. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Khử Trùng Nước Bằng Clo
Nồng độ Chlorine
Nhiệt độ
Tạp chất có trong nước
Độ PH (PH càng cao thì hiệu quả khử trùng của Clo càng giảm).
Khả năng khử trùng của Clo phụ thuộc vào hàm lượng HOCl có trong nước. Nồng độ HOCl phụ thuộc vào lượng ion H+ trong nước hay PH của nước.
ứng dụng của phương pháp khử trùng bằng Clo
4. Ưu Điểm Của Phương Pháp Khử Trùng Nước Bằng Clo
Là chất oxi hóa mạnh ở bất kì dạng nào
Có thể tạo ra dư lượng để tránh trường hợp tái nhiễm khuẩn trên đường vận chuyển.
Dễ sử dụng
Có nhiều trên thị trường, giá cả phù hợp.
Là chất oxi hóa hóa học tốt được sử dụng để khử Fe2+, Mn2+, H2S, NH3,…
5. Nhược Điểm Của Phương Pháp Khử Trùng Nước Bằng Clo
Gây mùi khó chịu
lượng dư Clo có trong nước sẽ gây hại đến cá và các sinh vật có trong nước.
Clo kết hợp với hidrocacbon có trong nước sẽ tạo thành hợp chất có hại cho môi trường sống.
Không có khả năng tiêu diệt một số loại vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm như Giardia và Cryptosporidium
III. Khử Khuẩn Nước Bằng Ozone
Ozone (O3) là một dạng thù hình của Oxy, trong phân tử của nó chứa ba nguyên tử Oxy thay vì hai như thông thường.
Ozone được tạo thành bằng cách cho luồng không khí khô đi ngang qua các điện cực được tách rời bởi một khe không khí và chất điện môi và đưa vào dòng điện xoay chiều với hiệu điện thế thay đổi từ 8.000 – 20.000V
Ozone được biết đến như là chất oxy hóa nó được dùng để khử mùi , vị màu và để bất hoạt những vi sinh vật gây bệnh oxy hóa sắt và mangan có trong nước
Hình ảnh về phân tử ozone
1. Cơ Chế Khử Trùng Bằng Ozone
Ozone gây ảnh hưởng đến tính thấm,hoạt động enzyme và AND của tế bào vi khuẩn, trong đó những đuôi guanine hay thymine dường như nhạy cảm nhất đối với Ozone.
Xử lý Ozone cũng dẫn đến việc biến đổi AND plasmide vòng kín thành AND vòng mở
Đối với polivirus, Ozone gây bất hoạt virus bằng cách phá huỷ lõi acid nhân, vỏ protein cũng bị ảnh hưởng.
Đối với rotavirus, Ozone thay đổi cả capside và lõi ARN.
2. Ưu Điểm Của Khử Trùng Bằng Ozone
Ozone có hoạt tính cao nhưng không tạo ra dư lượng.
Làm giảm nhu cầu oxi trong nước, giảm chất hữu cơ.
Tăng DO
Khử màu, phenol, xianua.
Không có sản phẩm phụ gây độc hại.
Tăng vận tốc lắng của các hạt lơ lửng.
Ozone được tạo ra tại chổ nên tránh được những vấn đề tiêu hao trong quá trình vận chuyển.
3. Nhược Điểm Của Phương Pháp Khử Trùng Bằng Ozone
Vốn đầu tư cao
Tiêu tốn năng lượng
Ozone dễ ăn mòn vật liệu
Quá trình tạo ozone có thể phát sinh chất độc, bản thân ozone cũng là một chất độc đối với cơ thể.
Hiệu quả kém đối với nước có hàm lượng COD, BOD, SS… cao
IV. Phương Pháp DùngTia Cực Tím
Tia cực tím còn gọi là tia tử ngoại hay tia UV là một trong những loại sóng điện từ có bước sóng ngắn hơn bước sóng của các loại ánh sáng nhìn thấy được. Sở dĩ gọi là là tia cực tím vì trong các loại ánh sáng nhìn thấy được thì ánh sáng tím có bước sóng ngắn nhất.
Phổ tia cực tím có thể chia ra thành tử ngoại gần có bước sóng từ 380 đến 200 nm và phổtử ngoại xa hay tử ngoại chân không có bước sóng từ 200 đến 10 nm.
Dải quang phổ, phần có màu tím là phần có bước sóng của tia cực tím
1. Cơ Chế Diệt Khuẩn Của Tia Cực Tím.
Tia cực tím có tác dụng rất mạnh trên Nucleo Protein của vi khuẩn, nó có thể làm bất hoạt các enzime, biến dạng hoặc giết chết vi khuẩn.
Vùng cực tím có tác dụng diệt khuẩn nhiều nhất là vùng có bước sóng 280 - 200 nm
Những đèn phát tia cực tím thường được đặt ngầm ở trong nước, lớp nước chảy qua đèn có độ dày khoảng 10 - 15cm và phải được chiếu trong khoảng thời gian là 10 - 30s.
DNA của vi khuẩn trước khi xử lý tia cực tím
DNA của vi khuẩn sau khi xử lý tia cực tím
Ở phần quang phổ màu tím, xuất hiện tia UV 264nm thì vi khuẩn đã có thể bị tiêu diệt
Hình ảnh về đèn cực tím
2. Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Hiệu Quả Khử Trùng Của Đèn Cực Tím
Khi độ màu và độ đục tăng thì tác dụng diệt khuẩn giảm.
Mật độ đèn và cách thức bố trí đèn.
Thời gian vi sinh vật tiếp xúc với bức xạ
Sức chịu đựng của vi khuẩn trong môi trường ánh sáng cực tím.
Độ ẩm làm giảm khả năng tiệt trùng của đèn cực tím
PH ảnh hưởng đến tính hòa tan của các kim loại và cacbonat
3. Ưu Điểm Của Khử Trùng Bằng Tia Cực Tím
Có thể diệt 99,99% vi khuẩn có trong nước
Không ảnh hưởng đến mùi vị của nước
Thời gian khử trùng ngắn
Chi phí đầu tư và vận hành thấp
Không loại bỏ khoáng chất có lợi
Thiết bị gọn nhẹ, dễ lắp đặt và vận hành
Không cần sử dụng thêm hóa chất
4. Nhược Điểm Của Khử Trùng Bằng Tia Cực tím
Tác dụng khử trùng không bền vì nước có thể tái nhiễm khuẩn
Tác dụng hạn chế đối với nước có độ đục và độ màu cao.
Hiệu quả đèn giảm khi sử dụng liên tục
Tiêu tốn nhiều năng lượng