Bài 7 - Phần 3 & 4: Hiệu quả và các thiết bị trong khử trùng clo
Tấm lắng lamen (lamella) - đệm vi sinh - chụp lọc nước
______________________
Clo dư và liều lượng
Một loạt các yếu tố có thể ảnh hưởng đến hiệu quả khử trùng khi sử dụng điểm cân bằng clo hoặc chloramines. Một trong những yếu tố quan trọng nhất là nồng độ clo dư trong nước.
Clo dư cho việc khử trùng nên có ít nhất 0,5 mg/l. Clo dư này (bao gồm axit hypochlorous và/hoặc chloramines) phải đủ để diệt các vi sinh vật hiện diện trong nước và diệt bất kỳ tác nhân gây bệnh nào có thể nhập vào hệ thống phân phối thông qua các kết nối trên hệ thống hoặc các điểm rò rỉ. Để đảm bảo rằng nước là không có bất kỳ vi sinh vật nào khi nó đến khách hàng, clo dư nên khoảng 0,2 mg/L ở hai đầu cực của hệ thống phân phối. Clo dư trong hệ thống phân phối cũng sẽ phản ứng để kiểm soát vi sinh vật và mùi vị.
Để xác định liều lượng clo chính xác thêm vào nước sẽ phụ thuộc vào số lượng và loại chất trong nước. Liều lượng clo được tính như sau:
Liều lượng clo = Clo nhu cầu + Clo dư
Vì vậy, nếu clo dư cần thiết là 0,5 mg/L và nhu cầu clo được biết đến là 2 mg/L thì 2,5 mg/L clo sẽ được châm vào nước để đủ clo cho việc xử lý nước.
Nhu cầu clo thường sẽ thay đổi theo thời gian khi các đặc tính của nước thay đổi. Bằng việc kiểm tra clo dư, các nhà máy có thể xác định được liều lượng clo đủ cần được thêm vào để xử lý nước. Trong các nhà máy lớn, clo phải được lấy mẫu mỗi hai giờ và tại các điểm khác nhau trong hệ thống phân phối.
Lưu ý rằng, nếu nước có mùi hắt mạnh của clo không có nghĩa là clo được cho quá liều. Nhiều khả năng, chloramines đang được sản xuất và clo cần được thêm vào để clo vược qua điểm cân bằng.
Thời gian tiếp xúc
Thời gian tiếp xúc cũng quan trọng như clo dư trong việc xác định hiệu quả của clo. Thời gian tiếp xúc là số lượng thời gian mà clo phản ứng với các vi sinh vật trong nước, và là khoảng thời gian giữa thời điểm khi clo được châm vào nước và thời điểm khi nước được sử dụng bởi khách hàng. Thời gian tiếp xúc càng lâu thì hiệu quả khử trùng càng cao. Khi sử dụng clo để khử trùng, thời gian tiếp xúc tối thiểu là 30 phút cần thiết để khử trùng đầy đủ.
Giá trị thời gian tiếp xúc (CT) được sử dụng như một thước đo của clo để Xác định mức độ vô hiệu hóa tác nhân gây bệnh. CT giá trị được tính như sau:
CT = (Clo dư, mg/L) (Thời gian tiếp xúc, phút)
CT bằng nồng độ clo dư nhân với thời gian. Như công thức cho thấy, một lượng clo dư thấp vẫn có thể diệt được các vi sinh vật nếu thời gian tiếp xúc dài hơn, và ngược lại.
Các yếu tố ảnh hưởng khác
Trong quá trình khử trùng, các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả khử trùng là lượng clo dư, các loại hóa chất được sử dụng để khử trùng, thời gian tiếp xúc, sự pha trộn ban đầu của clo vào trong nước, và vị trí của clo trong quá trình xử lý. Khử trùng hiệu quả nhất sẽ có một clo dư cao, thời gian clo tiếp xúc lâu và được trộn đều.
Đặc tính của nước cũng sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả của clo. Như độ pH trong nước cao, các axit hypochlorous bị tách ra thành ion hypoclorit, vì vậy giá trị pH thấp kết quả khử trùng sẽ hiệu quả hơn.
Nhiệt độ cũng ảnh hưởng tới clo như bất kỳ phản ứng hóa học nào khác. Nước ấm có thể được xử lý hiệu quả hơn vì các phản ứng xảy ra nhanh hơn. Ở nhiệt độ nước thấp hơn, thời gian tiếp xúc lâu hoặc nồng độ hoá chất cao hơn phải được sử dụng để đảm bảo khử trùng một cách đầy đủ.
Độ đục của nước ảnh hưởng chủ yếu đến quá trình khử trùng. Nước đục có xu hướng chứa các hạt cặn, chúng phản ứng với clo làm giảm nồng độ clo dư được hình thành. Vì độ đục của nước phụ thuộc phần lớn vào các quá trình trước khử trùng như đông tụ, kết tủa, lắng và lọc do vậy những quá trình này cũng ảnh hưởng đến hiệu quả của clo. Độ đục cũng bị ảnh hưởng bởi nguồn nước – độ đục của nước ngầm có xu hướng thay đổi chậm hoặc không thay đổi gì, trong khi nhu cầu clo cho nước bề mặt có thể thay đổi liên tục theo sự thay đổi độ đục của nước theo mùa, đặc biệt là sau những trận bão và mùa tuyết tan.
Cuối cùng và trực quan nhất là số lượng và loại vi sinh vật trong nước sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả khử trùng bằng clo. Các vi sinh vật dạng nang hình thành và virus là rất khó khử trùng bằng sử dụng clo, và quá trình khử trùng sẽ kém hiệu quả hơn nếu các tác nhân gây bệnh được tìm thấy trong nước.
Thiết bị khử trùng bằng clo
Phương pháp đơn giản nhất là sử dụng một hypochlorinator. Hypochlorinators là động cơ để bơm dung dịch hypochlorite vào nước. Máy bơm này hút dung dịch hypochlorite ra khỏi buồng chứa và bơm xuống nước để xử lý. Nơi đường ống từ máy bơm tham gia vào đường ống nước thô tạo ra một chân không nhỏ và rút dung dịch clo vào trong nước.
Rất là cần thiết để tăng hoặc giảm số lượng clo vào nước khi điều kiện nước thay đổi. Hypochlorinators cho phép điều chỉnh lượng clo vào nước theo ba cách. (1) Điều chỉnh độ dài ngắt quãng hoặc (2) tốc độ máy bằng cách thay đổi kích thước ròng rọc. Cả hai điều chỉnh này là thay đổi tỷ lệ - tốc độ mà máy bơm clo vào trong nước. (3) Điều chỉnh số lượng clo vào nước bằng cách thay đổi nồng độ của dung dịch hypochlorite.
Máy bơm và bình chứa clo
Trong khi máy bơm clo thường được sử dụng để khử trùng một cách liên tục trong các hệ thống nhỏ và kinh tế hơn khi nguồn cung cấp lớn hơn 75 gpm, và đôi khi có thể được sử dụng trong các hệ thống nhỏ hơn là rất tốt. Thời gian bơm dự kiến và nhu cầu clo (dựa trên các thử nghiệm clo dư) xác định một lượng clo cần thiết được sử dụng trong từng tình huống cụ thể.
Bình chứa clo là thiết bị để đưa khí clo vào nước bằng các bình thép chứa clo lỏng. Các phần sau sẽ giải thích như thế nào về số lượng clo thích hợp được phân phối từ các bình thép chứa clo lỏng này, nhưng trước tiên chúng ta cần phải hiểu làm thế nào Clo lỏng được lưu trữ.
Clo được ngưng tụ thành dạng lỏng, nhưng nở ra thành khí khi nó rời khỏi bình thép. Bất cứ một chất nào khi thay đổi trạng thái từ lỏng sang dạng khí thì nhiệt là cần thiết. Nhiệt được hấp thụ vào clo lỏng khi nó thay đổi trạng thái từ bình thép vào không khí xung quanh.
Nếu clo được rút ra từ bình thép quá nhanh, nhiệt độ của không khí xung quanh sẽ giảm xuống và sẽ gây ra hiện tượng sương, và như vậy lượng khí clo bị giảm, tỷ trọng khí clo được dùng thấp. Để ngăn chặn sương này, tỷ lệ thoát clo không nên lớn hơn 350 pound khí clo/ngày cho một bình thép dung tích 100-150 pound. Nếu tỷ lệ cung cấp clo lớn hơn yêu cầu, nhiều bình thép chứa clo có thể được kết nối với nhau bằng các mối nối cho phép chúng gia nhập với nhau để khí clo được rút ra từ nhiều bình thép chứa clo cùng một lúc.
Cách duy nhất chính xác để xác định tỷ lệ cung cấp clo từ một bình chứa clo là cân các bình chứa clo này theo thời gian. Bằng cách trừ đi trọng lượng bì (trọng lượng của một bình thép rỗng), các nhà máy có thể xác định bao nhiêu clo khí vẫn còn trong bình thép để thay thế một cách kịp thời. Nếu các bình thép được cân theo thời gian, tỷ lệ cung cấp clo có thể được xác định để đảm bảo rằng nồng độ clo thích hợp được thêm vào nước.
Bất cứ khi nào đối phó với khí clo, vấn đề an toàn là rất quan trọng. Bình chứa clo nên được đặt tại nơi tiện dụng cho việc kiểm tra rò rỉ và các nhà chứa clo phải được thông gió tốt. Nếu các công nhân vân hành phải đi bộ qua một khu vực có nồng độc clo cao trong không khí, người đó nên đeo máy hô hấp. Nếu không có dụng cụ thở, các nhân viên vận hành nên giữ đầu cao gấp 2,5 lần nơi chứa clo vì clo nặng và sẽ có xu hướng chìm xuống mặt đất.
Hệ thống phân phối Clo chân không
Các loại tiêu biểu nhất của hệ thống bình clo chân không, được thể hiện dưới đây:
Trong hệ thống clo này, khí clo được lấy từ các xi lanh vào nguồn nước thông qua hệ thống chân không. Chân không được tạo ra do dòng nước chảy qua vòi phun và tạo ra một áp lực trên kim phun. Kim phun này mở van điều chỉnh áp lực trên các xi lanh và cho phép khí clo thoát ra ngoài xi lanh và vào hệ thống.
Khi khí clo đã vào hệ thống ống, tỷ lệ cung cấp clo được đo bằng một rotameter. Ngay bên dưới rotameter, khí clo chảy qua một thiết bị để điều chỉnh tỷ lệ thức lượng clo vào nguồn nước.
Sau đó, khí clo được đưa vào vòi phun. Vòi phun bao gồm một ống đầy nước chảy. Nước chảy kéo clo vào trong nước, cả clo và nguồn nước chảy tạo ra một chân không trong dòng, dẫn đến hút khí clo nhiều hơn từ các xi lanh. Đây là một giải pháp trung chuyển khí clo hòa tan vào một lượng nhỏ nước nguồn, sau đó theo đường ống vào dòng chính của nước cho việc khử trùng nước.
Clo có thể được điều khiển bằng tay hoặc với một bộ điều khiển. Loại phổ biến nhất của bộ điều khiển là điều khiển tỉ lệ tự động cung cấp clo dựa trên tốc độ dòng chảy của nước. Hệ thống cung cấp clo chân không rất an toàn vì bất cứ sự đứt quãng nào đều phá vỡ chân không và làm đóng van điều chỉnh áp lực. Kết quả là, rò rỉ clo là rất ít khi xãy ra.
Cung cấp Clo trực tiếp
Trong một vài trường hợp, clo được bơm trực tiếp vào dòng chảy chính của nước thông qua thiết bị khuếch tán (đĩa phân phối khí) như hiển thị dưới đây.
Phương pháp này là dễ bị rò rỉ clo, vì vậy vấn đề an toàn bị hạn chế, chỉ nên sử dụng phương pháp này cho hệ thống nhỏ hoặc sử dụng trong trường hợp khẩn cấp.
--------------------------------