Tháng Hai 23 2023
Các biện pháp ứng phó với ô nhiễm vi sinh vật trong hoạt động thẩm thấu ngược
Các biện pháp ứng phó với ô nhiễm vi sinh vật trong hoạt động thẩm thấu ngược
01 Khử trùng bằng clo
Hiệu quả của clo phụ thuộc vào nồng độ clo, thời gian tiếp xúc và độ pH của nước.
Nó thường được sử dụng để khử trùng nước uống, và nồng độ clo dư chung là 0,5ppm.
Trong xử lý nước công nghiệp, ô nhiễm vi sinh vật trên các bộ trao đổi nhiệt và bộ lọc cát có thể được ngăn chặn bằng cách duy trì nồng độ clo dư trong nước trên 0,5-1,0ppm. Lượng clo định lượng phụ thuộc vào hàm lượng chất hữu cơ trong người ảnh hưởng, bởi vì chất hữu cơ sẽ tiêu thụ clo.
Xử lý nước mặt thường yêu cầu khử trùng clo trong phần tiền xử lý thẩm thấu ngược để ngăn ngừa ô nhiễm vi sinh vật. Phương pháp là thêm clo vào lượng nước và duy trì thời gian phản ứng 20-30 phút để giữ clo dư 0,5-1,0ppm trong toàn bộ nồng độ đường ống tiền xử lý.
Tuy nhiên, nó phải được khử clo triệt để trước khi vào phần tử màng để ngăn màng bị oxy hóa và hư hỏng bởi clo.
(1) Phản ứng clo hóa
Các chất khử trùng có chứa clo thường được sử dụng là: khí clo, natri hypochlorite hoặc canxi hypochlorite. Trong nước, chúng nhanh chóng thủy phân thành axit hypochlorous.Cl2+ H2O → HClO + HCl (1)
NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)
Ca (ClO)2+ 2H2O → 2HClO + Ca (OH)2(3)
Axit hypoclorơ trong nước phân hủy các ion hydro và ion hypoclorit:
HClO←→ H++ ClO-(4)
Tổng của Cl2, NaClO, Ca (ClO) 2, HClO và ClO- được gọi là clo tự do (FAC) hoặc clo dư (FRC), và được biểu thị bằng mg / LCl2.
Clo phản ứng với amoniac trong nước để tạo thành chloramines, được gọi là clo kết hợp (CAC) hoặc clo dư kết hợp (CRC), và tổng clo dư và Clo kết hợp được gọi là tổng clo dư (TRC)
TRC = FAC + CAC = FRC + CRC (5)
Hiệu quả diệt khuẩn của clo dư tỷ lệ thuận với nồng độ HClO chưa phân hủy. Tác dụng diệt khuẩn của axit hypoclorơ cao gấp 100 lần so với hypochlorite và tỷ lệ axit hypoclorơ không phân ly tăng lên khi giảm giá trị pH.
Ở pH = 7,5 (25 ° C, TDS = 40mg / L), chỉ có 50% clo dư tồn tại dưới dạng HClO, nhưng ở pH = 6,5, 90% là HClO.
Tỷ lệ HClO cũng tăng theo sự giảm nhiệt độ. Ở 5 ° C, phần phân tử của HClO là 62% (pH = 7,5, TDS = 40mg / L). Trong nước có độ mặn cao, tỷ lệ HClO rất nhỏ (khi pH = 7,5, 25 ° C, 40000mg / L TDS, tỷ lệ khoảng 30%).
(2) Lượng clo định lượng
Một phần của clo được thêm vào phản ứng với nitơ amoniac trong nước để tạo thành clo kết hợp theo các bước phản ứng sau:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monochloramine) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dichloramine) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (Trichloramine) + H2O (8)
Các phản ứng trên chủ yếu phụ thuộc vào độ pH và tỷ lệ khối lượng của clo / nitơ. Chloramine cũng có tác dụng diệt khuẩn, nhưng nó thấp hơn clo.
Phần khác của khí clo được chuyển thành clo không hoạt động. Lượng clo cần thiết cho phần này phụ thuộc vào các chất khử như nitrit, clorua, sunfua, sắt màu và mangan. Phản ứng oxy hóa của chất hữu cơ trong nước cũng tiêu thụ clo.
(3) Clo hóa nước biển
Khác với tình hình ở nước lợ, nước biển thường chứa khoảng 65 mg/L brom. Khi nước biển được xử lý hóa học bằng clo, brom sẽ nhanh chóng phản ứng với axit hypocholorous để tạo ra axit hypobromous
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Bằng cách này, khi nước biển được xử lý bằng clo, tác dụng diệt khuẩn chủ yếu là HBrO thay vì HClO, và axit hypobromous sẽ bị phân hủy thành các ion hypobromit.
HBrO ←→ BrO- + H + (10)
Mức độ phân hủy của HBrO thấp hơn so với HClO. Ở pH = 8, chỉ có 28% HClO sẽ không bị phân hủy, nhưng 83% HBrO sẽ không bị phân hủy.
Đối với nước biển trong điều kiện pH cao, tác dụng diệt khuẩn vẫn tốt hơn so với nước lợ. Các ion axit hypobromous và hypobromite sẽ cản trở việc xác định clo dư, được bao gồm trong giá trị đo được của clo dư.
02 Xử lý tiệt trùng tác động
Xử lý sốc liên quan đến việc bổ sung chất diệt khuẩn để thẩm thấu ngược hoặc lọc nano nước cấp trong một khoảng thời gian giới hạn và trong quá trình hoạt động bình thường của hệ thống xử lý nước.
Natri bisulfite thường được sử dụng cho mục đích điều trị này. Nói chung, 500-1000ppm NaHSO3 được thêm vào trong khoảng 30 phút.
Điều trị sốc có thể được thực hiện định kỳ đều đặn, ví dụ, cứ sau 24 giờ một lần hoặc khi nghi ngờ tăng trưởng sinh học. Nước sản phẩm được tạo ra trong quá trình xử lý sốc này sẽ chứa 1-4% nồng độ natri bisulfite bổ sung.
Tùy thuộc vào việc sử dụng nước sản phẩm, có thể quyết định xem nước sản phẩm trong quá trình khử trùng sốc nên được tái chế hay thải ra. Natri bisulfite có hiệu quả chống lại vi khuẩn hiếu khí hơn vi sinh vật kỵ khí. Do đó Việc sử dụng khử trùng sốc nên được đánh giá cẩn thận trước.
03 Khử trùng định kỳ
Ngoài việc liên tục bổ sung thuốc diệt nấm vào nước thô, hệ thống cũng có thể được vệ sinh thường xuyên để kiểm soát ô nhiễm sinh học.
Phương pháp xử lý này được sử dụng trên các hệ thống có nguy cơ biofouling vừa phải, nhưng trong các hệ thống có nguy cơ biofouling cao, khử trùng chỉ là một biện pháp bổ trợ cho xử lý diệt khuẩn liên tục.
Khử trùng phòng ngừa có hiệu quả hơn khử trùng khắc phục vì vi khuẩn bị cô lập dễ tiêu diệt và loại bỏ hơn màng sinh học dày, già.
Khoảng thời gian khử trùng chung là mỗi tháng một lần, nhưng các hệ thống có yêu cầu vệ sinh nghiêm ngặt (như nước xử lý dược phẩm) và nước thô bị ô nhiễm cao (như nước thải) có thể là một lần một ngày. Tất nhiên, tuổi thọ của màng bị ảnh hưởng bởi loại và nồng độ của các hóa chất được sử dụng. Sau khi khử trùng mạnh có thể rút ngắn tuổi thọ màng.
04 Khử trùng ozone
Nó oxy hóa nhiều hơn clo, nhưng nó phân hủy nhanh chóng, vì vậy nó cần được duy trì ở một mức độ nhất định để tiêu diệt vi sinh vật. Đồng thời, khả năng chống ozone của thiết bị được sử dụng cũng nên được xem xét, và thường nên sử dụng thép không gỉ.
Để bảo vệ các yếu tố màng, ozone phải được loại bỏ cẩn thận và chiếu xạ tia cực tím có thể đạt được thành công mục tiêu này.
05 Chiếu tia cực tím
254nm Ánh sáng tia cực tím được chứng minh là diệt khuẩn. Nó đã được sử dụng trong các nhà máy nước nhỏ. Nó không yêu cầu hóa chất được thêm vào nước. Yêu cầu bảo trì của thiết bị thấp. Chỉ cần vệ sinh định kỳ hoặc thay thế đèn hơi thủy ngân.
Tuy nhiên, việc áp dụng xử lý chiếu xạ tia cực tím rất hạn chế và Chỉ thích hợp cho các nguồn nước sạch hơn, vì chất keo và chất hữu cơ sẽ ảnh hưởng đến sự xâm nhập của bức xạ quang học.
06 Natri bisulfit
Khi nồng độ của nó đạt 50mg / L trong ảnh hưởng của hệ thống khử mặn nước biển, nó có hiệu quả trong việc kiểm soát ô nhiễm sinh học. Bằng cách này, ô nhiễm keo cũng có thể được giảm.
Một lợi thế bổ sung của axit sulfurous là nó không yêu cầu bổ sung axit để kiểm soát canxi cacbonat do phản ứng axit của axit sulfurous để tạo ra các ion hydro.
HSO3- → H+ + SO42-
01 Khử trùng bằng clo
Hiệu quả của clo phụ thuộc vào nồng độ clo, thời gian tiếp xúc và độ pH của nước.
Nó thường được sử dụng để khử trùng nước uống, và nồng độ clo dư chung là 0,5ppm.
Trong xử lý nước công nghiệp, ô nhiễm vi sinh vật trên các bộ trao đổi nhiệt và bộ lọc cát có thể được ngăn chặn bằng cách duy trì nồng độ clo dư trong nước trên 0,5-1,0ppm. Lượng clo định lượng phụ thuộc vào hàm lượng chất hữu cơ trong người ảnh hưởng, bởi vì chất hữu cơ sẽ tiêu thụ clo.
Xử lý nước mặt thường yêu cầu khử trùng clo trong phần tiền xử lý thẩm thấu ngược để ngăn ngừa ô nhiễm vi sinh vật. Phương pháp là thêm clo vào lượng nước và duy trì thời gian phản ứng 20-30 phút để giữ clo dư 0,5-1,0ppm trong toàn bộ nồng độ đường ống tiền xử lý.
Tuy nhiên, nó phải được khử clo triệt để trước khi vào phần tử màng để ngăn màng bị oxy hóa và hư hỏng bởi clo.
(1) Phản ứng clo hóa
Các chất khử trùng có chứa clo thường được sử dụng là: khí clo, natri hypochlorite hoặc canxi hypochlorite. Trong nước, chúng nhanh chóng thủy phân thành axit hypochlorous.
Axit hypoclorơ trong nước phân hủy các ion hydro và ion hypoclorit:
HClO←→ H++ ClO-(4)
Tổng của Cl2, NaClO, Ca (ClO) 2, HClO và ClO- được gọi là clo tự do (FAC) hoặc clo dư (FRC), và được biểu thị bằng mg / LCl2.
Clo phản ứng với amoniac trong nước để tạo thành chloramines, được gọi là clo kết hợp (CAC) hoặc clo dư kết hợp (CRC), và tổng clo dư và Clo kết hợp được gọi là tổng clo dư (TRC)
TRC = FAC + CAC = FRC + CRC (5)
Hiệu quả diệt khuẩn của clo dư tỷ lệ thuận với nồng độ HClO chưa phân hủy. Tác dụng diệt khuẩn của axit hypoclorơ cao gấp 100 lần so với hypochlorite và tỷ lệ axit hypoclorơ không phân ly tăng lên khi giảm giá trị pH.
Ở pH = 7,5 (25 ° C, TDS = 40mg / L), chỉ có 50% clo dư tồn tại dưới dạng HClO, nhưng ở pH = 6,5, 90% là HClO.
Tỷ lệ HClO cũng tăng theo sự giảm nhiệt độ. Ở 5 ° C, phần phân tử của HClO là 62% (pH = 7,5, TDS = 40mg / L). Trong nước có độ mặn cao, tỷ lệ HClO rất nhỏ (khi pH = 7,5, 25 ° C, 40000mg / L TDS, tỷ lệ khoảng 30%).
(2) Lượng clo định lượng
Một phần của clo được thêm vào phản ứng với nitơ amoniac trong nước để tạo thành clo kết hợp theo các bước phản ứng sau:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monochloramine) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dichloramine) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (Trichloramine) + H2O (8)
Các phản ứng trên chủ yếu phụ thuộc vào độ pH và tỷ lệ khối lượng của clo / nitơ. Chloramine cũng có tác dụng diệt khuẩn, nhưng nó thấp hơn clo.
Phần khác của khí clo được chuyển thành clo không hoạt động. Lượng clo cần thiết cho phần này phụ thuộc vào các chất khử như nitrit, clorua, sunfua, sắt màu và mangan. Phản ứng oxy hóa của chất hữu cơ trong nước cũng tiêu thụ clo.
(3) Clo hóa nước biển
Khác với tình hình ở nước lợ, nước biển thường chứa khoảng 65 mg/L brom. Khi nước biển được xử lý hóa học bằng clo, brom sẽ nhanh chóng phản ứng với axit hypocholorous để tạo ra axit hypobromous
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Bằng cách này, khi nước biển được xử lý bằng clo, tác dụng diệt khuẩn chủ yếu là HBrO thay vì HClO, và axit hypobromous sẽ bị phân hủy thành các ion hypobromit.
HBrO ←→ BrO- + H + (10)
Mức độ phân hủy của HBrO thấp hơn so với HClO. Ở pH = 8, chỉ có 28% HClO sẽ không bị phân hủy, nhưng 83% HBrO sẽ không bị phân hủy.
Đối với nước biển trong điều kiện pH cao, tác dụng diệt khuẩn vẫn tốt hơn so với nước lợ. Các ion axit hypobromous và hypobromite sẽ cản trở việc xác định clo dư, được bao gồm trong giá trị đo được của clo dư.
02 Xử lý tiệt trùng tác động
Xử lý sốc liên quan đến việc bổ sung chất diệt khuẩn để thẩm thấu ngược hoặc lọc nano nước cấp trong một khoảng thời gian giới hạn và trong quá trình hoạt động bình thường của hệ thống xử lý nước.
Natri bisulfite thường được sử dụng cho mục đích điều trị này. Nói chung, 500-1000ppm NaHSO3 được thêm vào trong khoảng 30 phút.
Điều trị sốc có thể được thực hiện định kỳ đều đặn, ví dụ, cứ sau 24 giờ một lần hoặc khi nghi ngờ tăng trưởng sinh học. Nước sản phẩm được tạo ra trong quá trình xử lý sốc này sẽ chứa 1-4% nồng độ natri bisulfite bổ sung.
Tùy thuộc vào việc sử dụng nước sản phẩm, có thể quyết định xem nước sản phẩm trong quá trình khử trùng sốc nên được tái chế hay thải ra. Natri bisulfite có hiệu quả chống lại vi khuẩn hiếu khí hơn vi sinh vật kỵ khí. Do đó Việc sử dụng khử trùng sốc nên được đánh giá cẩn thận trước.
03 Khử trùng định kỳ
Ngoài việc liên tục bổ sung thuốc diệt nấm vào nước thô, hệ thống cũng có thể được vệ sinh thường xuyên để kiểm soát ô nhiễm sinh học.
Phương pháp xử lý này được sử dụng trên các hệ thống có nguy cơ biofouling vừa phải, nhưng trong các hệ thống có nguy cơ biofouling cao, khử trùng chỉ là một biện pháp bổ trợ cho xử lý diệt khuẩn liên tục.
Khử trùng phòng ngừa có hiệu quả hơn khử trùng khắc phục vì vi khuẩn bị cô lập dễ tiêu diệt và loại bỏ hơn màng sinh học dày, già.
Khoảng thời gian khử trùng chung là mỗi tháng một lần, nhưng các hệ thống có yêu cầu vệ sinh nghiêm ngặt (như nước xử lý dược phẩm) và nước thô bị ô nhiễm cao (như nước thải) có thể là một lần một ngày. Tất nhiên, tuổi thọ của màng bị ảnh hưởng bởi loại và nồng độ của các hóa chất được sử dụng. Sau khi khử trùng mạnh có thể rút ngắn tuổi thọ màng.
04 Khử trùng ozone
Nó oxy hóa nhiều hơn clo, nhưng nó phân hủy nhanh chóng, vì vậy nó cần được duy trì ở một mức độ nhất định để tiêu diệt vi sinh vật. Đồng thời, khả năng chống ozone của thiết bị được sử dụng cũng nên được xem xét, và thường nên sử dụng thép không gỉ.
Để bảo vệ các yếu tố màng, ozone phải được loại bỏ cẩn thận và chiếu xạ tia cực tím có thể đạt được thành công mục tiêu này.
05 Chiếu tia cực tím
254nm Ánh sáng tia cực tím được chứng minh là diệt khuẩn. Nó đã được sử dụng trong các nhà máy nước nhỏ. Nó không yêu cầu hóa chất được thêm vào nước. Yêu cầu bảo trì của thiết bị thấp. Chỉ cần vệ sinh định kỳ hoặc thay thế đèn hơi thủy ngân.
Tuy nhiên, việc áp dụng xử lý chiếu xạ tia cực tím rất hạn chế và Chỉ thích hợp cho các nguồn nước sạch hơn, vì chất keo và chất hữu cơ sẽ ảnh hưởng đến sự xâm nhập của bức xạ quang học.
06 Natri bisulfit
Khi nồng độ của nó đạt 50mg / L trong ảnh hưởng của hệ thống khử mặn nước biển, nó có hiệu quả trong việc kiểm soát ô nhiễm sinh học. Bằng cách này, ô nhiễm keo cũng có thể được giảm.
Một lợi thế bổ sung của axit sulfurous là nó không yêu cầu bổ sung axit để kiểm soát canxi cacbonat do phản ứng axit của axit sulfurous để tạo ra các ion hydro.
HSO3- → H+ + SO42-