23 Tháng Hai 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 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 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 phụ thuộc vào hàm lượng chất hữu cơ trong đầu vào, vì chất hữu cơ sẽ tiêu thụ clo.
Xử lý nước mặt thường yêu cầu khử trùng clo trong bộ phận 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 0,5-1,0ppm clo dư trong toàn bộ nồng độ đường ống tiền xử lý.
Tuy nhiên, nó phải được khử clo kỹ lưỡng trước khi đi vào phần tử màng để ngăn màng bị oxy hóa và hư hỏng bởi clo.
(1) Phản ứng clo hóa
Chất khử trùng có chứa clo thường được sử dụng là khí clo, natri hypoclorit hoặc canxi hypoclorit. Trong nước, chúng nhanh chóng thủy phân thành axit hypochlorous.Cl2+ H2O → HClO + HCl (1)
NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)
Ca (ClO)2+ 2 giờ2O → 2HClO + Ca (OH)2(3)
Axit hypochlorous 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 dư (FRC), và được biểu thị bằng mg / LCl2.
Clo phản ứng với amoniac trong nước để tạo thành cloramin, được gọi là clo hỗn hợp (CAC) hoặc clo dư kết hợp (CRC), và tổng clo dư và Clo kết hợp được gọi là clo dư toàn phần (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 hypochlorous cao gấp 100 lần so với hypochlorite, và tỷ lệ axit hypochlorous không phân ly tăng lên khi giá trị pH giảm.
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 lên khi nhiệt độ giảm. 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 liều lượng
Một phần 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. Cloramin cũng có tác dụng diệt khuẩn, nhưng nó thấp hơn clo.
Phần còn lại của khí clo được chuyển hóa thành clo không hoạt động. Lượng clo cần thiết cho bộ phận này phụ thuộc vào các chất khử như nitrit, clorua, sunfua, sắt đen 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 hypochlorous 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 HClO. Ở pH = 8, chỉ 28% HClO sẽ không phân hủy, nhưng 83% HBrO sẽ không phân hủy.
Đối với nước biển trong điều kiện pH cao, hiệu quả diệt khuẩn vẫn tốt hơn so với nước lợ. Axit hypobromous và ion hypobromite sẽ cản trở việc xác định clo dư, được bao gồm trong giá trị đo được của clo dư.
02 Xử lý khử trùng va đập
Xử lý sốc liên quan đến việc bổ sung chất diệt khuẩn vào thẩm thấu ngược hoặc nước cấp lọc nano trong một khoảng thời gian giới hạn và trong quá trình hoạt động bình thường của hệ thống xử lý nước.
Natri bisulfit thường được sử dụng cho mục đích xử lý 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, 24 giờ một lần hoặc khi nghi ngờ sự phát triển sinh học. Nước sản phẩm được tạo ra trong quá trình xử lý sốc này sẽ chứa 1-4% nồng độ natri bisulfit được 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 xả ra. Natri bisulfit có hiệu quả chống lại vi khuẩn hiếu khí hơn vi sinh vật kỵ khí. Do đó Việc sử dụng khử trùng sốc cần 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 bám bẩn sinh học vừa phải, nhưng trong các hệ thống có nguy cơ bám bẩn sinh học cao, khử trùng chỉ là một phụ trợ cho việc xử lý chất diệt khuẩn liên tục.
Khử trùng phòng ngừa hiệu quả hơn khử trùng hiệu quả vì vi khuẩn cô lập dễ tiêu diệt và loại bỏ hơn so với 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 (chẳng hạn như nước xử lý dược phẩm) và nước thô bị ô nhiễm cao (chẳng hạn như nước thải) có thể là mỗi ngày một lần. 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 cường độ cao có thể làm giảm tuổi thọ màng.
04 Khử trùng ozone
Nó oxy hóa nhiều hơn clo, nhưng nó phân hủy nhanh nên cần được duy trì ở một mức nhất định để tiêu diệt vi sinh vật. Đồng thời, cũng cần xem xét khả năng chống ôzôn của thiết bị được sử dụng, và thường nên sử dụng thép không gỉ.
Để bảo vệ các phần tử màng, ozone phải được loại bỏ cẩn thận và chiếu xạ tia cực tím có thể đạt được mục tiêu này thành công.
05 Chiếu tia cực tím
254nm Tia UV được chứng minh là có khả năng 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 thiết bị thấp. Chỉ cần làm sạch định kỳ hoặc thay thế đèn hơi thủy ngân.
Tuy nhiên, ứng dụng xử lý chiếu xạ UV 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.
06 Natri bisulfit
Khi nồng độ của nó đạt 50mg / L trong đầu vào 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 bớt.
Một ưu điểm bổ sung của axit sulfurous là nó không cần 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 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 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 phụ thuộc vào hàm lượng chất hữu cơ trong đầu vào, vì chất hữu cơ sẽ tiêu thụ clo.
Xử lý nước mặt thường yêu cầu khử trùng clo trong bộ phận 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 0,5-1,0ppm clo dư trong toàn bộ nồng độ đường ống tiền xử lý.
Tuy nhiên, nó phải được khử clo kỹ lưỡng trước khi đi vào phần tử màng để ngăn màng bị oxy hóa và hư hỏng bởi clo.
(1) Phản ứng clo hóa
Chất khử trùng có chứa clo thường được sử dụng là khí clo, natri hypoclorit hoặc canxi hypoclorit. Trong nước, chúng nhanh chóng thủy phân thành axit hypochlorous.
Axit hypochlorous 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 dư (FRC), và được biểu thị bằng mg / LCl2.
Clo phản ứng với amoniac trong nước để tạo thành cloramin, được gọi là clo hỗn hợp (CAC) hoặc clo dư kết hợp (CRC), và tổng clo dư và Clo kết hợp được gọi là clo dư toàn phần (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 hypochlorous cao gấp 100 lần so với hypochlorite, và tỷ lệ axit hypochlorous không phân ly tăng lên khi giá trị pH giảm.
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 lên khi nhiệt độ giảm. 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 liều lượng
Một phần 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. Cloramin cũng có tác dụng diệt khuẩn, nhưng nó thấp hơn clo.
Phần còn lại của khí clo được chuyển hóa thành clo không hoạt động. Lượng clo cần thiết cho bộ phận này phụ thuộc vào các chất khử như nitrit, clorua, sunfua, sắt đen 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 hypochlorous 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 HClO. Ở pH = 8, chỉ 28% HClO sẽ không phân hủy, nhưng 83% HBrO sẽ không phân hủy.
Đối với nước biển trong điều kiện pH cao, hiệu quả diệt khuẩn vẫn tốt hơn so với nước lợ. Axit hypobromous và ion hypobromite sẽ cản trở việc xác định clo dư, được bao gồm trong giá trị đo được của clo dư.
02 Xử lý khử trùng va đập
Xử lý sốc liên quan đến việc bổ sung chất diệt khuẩn vào thẩm thấu ngược hoặc nước cấp lọc nano trong một khoảng thời gian giới hạn và trong quá trình hoạt động bình thường của hệ thống xử lý nước.
Natri bisulfit thường được sử dụng cho mục đích xử lý 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, 24 giờ một lần hoặc khi nghi ngờ sự phát triển sinh học. Nước sản phẩm được tạo ra trong quá trình xử lý sốc này sẽ chứa 1-4% nồng độ natri bisulfit được 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 xả ra. Natri bisulfit có hiệu quả chống lại vi khuẩn hiếu khí hơn vi sinh vật kỵ khí. Do đó Việc sử dụng khử trùng sốc cần 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 bám bẩn sinh học vừa phải, nhưng trong các hệ thống có nguy cơ bám bẩn sinh học cao, khử trùng chỉ là một phụ trợ cho việc xử lý chất diệt khuẩn liên tục.
Khử trùng phòng ngừa hiệu quả hơn khử trùng hiệu quả vì vi khuẩn cô lập dễ tiêu diệt và loại bỏ hơn so với 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 (chẳng hạn như nước xử lý dược phẩm) và nước thô bị ô nhiễm cao (chẳng hạn như nước thải) có thể là mỗi ngày một lần. 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 cường độ cao có thể làm giảm tuổi thọ màng.
04 Khử trùng ozone
Nó oxy hóa nhiều hơn clo, nhưng nó phân hủy nhanh nên cần được duy trì ở một mức nhất định để tiêu diệt vi sinh vật. Đồng thời, cũng cần xem xét khả năng chống ôzôn của thiết bị được sử dụng, và thường nên sử dụng thép không gỉ.
Để bảo vệ các phần tử màng, ozone phải được loại bỏ cẩn thận và chiếu xạ tia cực tím có thể đạt được mục tiêu này thành công.
05 Chiếu tia cực tím
254nm Tia UV được chứng minh là có khả năng 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 thiết bị thấp. Chỉ cần làm sạch định kỳ hoặc thay thế đèn hơi thủy ngân.
Tuy nhiên, ứng dụng xử lý chiếu xạ UV 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.
06 Natri bisulfit
Khi nồng độ của nó đạt 50mg / L trong đầu vào 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 bớt.
Một ưu điểm bổ sung của axit sulfurous là nó không cần bổ sung axit để kiểm soát canxi cacbonat do phản ứng axit của axit sulfurous để tạo ra các ion hydro.
HSO3- → H+ + SO42-