Khử trùng trong xử lý nước: So sánh clo, tia cực tím và ozon đối với cây trồng

Trong giấy phép xả thải công nghiệp điển hình, con số đầu tiên bị thất bại hiếm khi là BOD hoặc chất rắn lơ lửng - đó là vi khuẩn. Những cây trồng thoải mái trong giới hạn hữu cơ của chúng trong hầu hết thời gian trong năm sẽ bị loại bỏ vào mùa hè, khi nước thải ấm hơn khiến quần thể phân coliform tăng trở lại và một kết quả duy nhất trên 1.000 MPN trên 100 mL sẽ đẩy lượng xả ra ngoài mức tuân thủ. Khử trùng trong xử lý nước là rào chắn được xây dựng để ngăn chặn chính xác sự cố đó và nó hoạt động không giống bất kỳ quy trình đơn vị nào khác tại chỗ: nó loại bỏ những thứ mà bạn không thể cân được và kết quả của nó được quyết định phần lớn bởi độ sạch của nước khi nó đến.

Hướng dẫn này so sánh ba phương pháp đặc biệt - khử trùng bằng clo, tia cực tím (UV) và ozon - với liều lượng mà mỗi phương pháp thực sự cần, sau đó giải thích các lựa chọn thiết bị ngược dòng quyết định một cách lặng lẽ xem bước khử trùng thành công hay thất bại. Nếu bạn chỉ định, mua hoặc vận hành thiết bị xử lý nước thải thì đây là những con số đáng ghi nhớ.

Khử trùng trong xử lý nước thực sự loại bỏ được những gì

Khử trùng nhắm vào các vi sinh vật gây bệnh - vi khuẩn, vi rút và ký sinh trùng đơn bào - và giảm chúng đến mức bảo vệ xác định, có thể đo lường được. Mọi thứ khác về chủ đề này, từ kích thước lò phản ứng đến việc lưu trữ hóa chất, đều bắt nguồn từ câu duy nhất đó.

Sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thương mại, không chỉ về mặt kỹ thuật. Việc khử trùng từng mét khối nước thải công nghiệp sẽ cực kỳ tốn kém và không cần thiết, do đó, thay vào đó, giấy phép lại yêu cầu giảm lượng gỗ - và thang đo log là không thể tha thứ:

1. 1-log có nghĩa là ngừng hoạt động 90% - một cải tiến rõ ràng hiếm khi đứng riêng lẻ.
2. 2 log có nghĩa là 99% - mức sàn cho nhiều giấy phép xả thải thứ cấp.
3. 3-log nghĩa là 99,9% - tiêu chuẩn chuẩn cho phân coliform và E. coli.
4. 4-log nghĩa là 99,99% - nơi virus và động vật nguyên sinh thường tấn công vào các chương trình tái sử dụng nước.

Giới hạn cụm từ của cơ quan quản lý trong nhật ký vì tỷ lệ phần trăm ẩn thang đo. Nói rằng 99,9% sinh vật bị tiêu diệt nghe có vẻ hoàn toàn đúng cho đến khi bạn tính toán rằng cứ một nghìn sinh vật thì có một người sống sót - và với lượng nước thải vài nghìn mét khối mỗi ngày, phần còn lại vẫn là một số lượng tế bào khổng lồ.

Clo, tia cực tím hay Ozone? So sánh liều lượng, dư lượng và sản phẩm phụ

Không có chất khử trùng nào có hiệu quả ở mọi nơi: clo là lựa chọn rẻ nhất và duy nhất để lại dư lượng bảo vệ, tia cực tím không thêm hóa chất và hoạt động trong vài giây, và ozon là chất mạnh nhất chống lại ký sinh trùng kháng clo nhưng tốn kém nhất khi vận hành.

Bảng dưới đây tóm tắt các biến số thực sự ảnh hưởng đến quyết định mua sắm - liều lượng, thời gian tiếp xúc, hành vi còn sót lại và sản phẩm phụ mà mỗi phương pháp tạo ra.

Tại sao việc loại bỏ chất rắn quyết định hiệu suất khử trùng

Các hạt là kẻ thù thầm lặng của mọi quá trình khử trùng: chúng che khuất các vi sinh vật khỏi ánh sáng tia cực tím và tiêu thụ clo trước khi nó đến được cơ thể cần làm bất hoạt.

Các ngưỡng làm việc là không thể tha thứ. Các lò phản ứng UV được thiết kế dựa trên độ truyền tia cực tím (UVT) và hầu hết cần nước thải trên khoảng 55 đến 65% UVT - trong thực tế có nghĩa là chất rắn lơ lửng dưới 20 mg/L và độ đục dưới 5 NTU. Để khử trùng bằng clo, mỗi miligam chất rắn hữu cơ tạo ra một nhu cầu clo phải được đáp ứng trước khi bất kỳ lượng dư tự do nào có thể tồn tại, vì vậy nước bẩn sẽ nhân lên hóa đơn hóa học một cách âm thầm.

Đây là lý do tại sao các nhà thiết kế có kinh nghiệm coi hệ thống chất rắn như một phần của hệ thống khử trùng chứ không phải là một giai đoạn riêng biệt. Sự đông tụ bằng các dải tuyển nổi không khí hòa tan chất rắn và dầu lơ lửng trước khi chúng chạm tới lớp rào cản cuối cùng.

Máy tuyển nổi không khí hòa tan để loại bỏ chất rắn và dầu Bộ phận DAF tự động, tích hợp này làm đông tụ và loại bỏ các chất rắn lơ lửng, dầu và các chất gây ô nhiễm khác trước khi sàng lọc tinh. Việc loại bỏ tải trọng đó trước tiên sẽ giúp hàng rào khử trùng ở hạ lưu đạt được nước thải có độ đục thấp theo thiết kế của nó. Xem sản phẩm →

Sàng lọc tinh sau đó đánh bóng nước thải thứ cấp xuống cửa sổ có độ đục thấp, thiết kế UV giả định trên giấy.

Bộ lọc trống siêu nhỏ để đánh bóng nước thải mịn Với lưới thép không gỉ 316L 10-100μm và quá trình rửa ngược liên tục hoàn toàn tự động, bộ lọc dạng trống này sẽ đánh bóng nước thải thứ cấp thành chất rắn lơ lửng thấp. Nó chuẩn bị nước cho điều kiện độ đục ổn định mà hiệu suất khử trùng ổn định phụ thuộc vào. Xem sản phẩm →

Cách kiểm soát liều lượng và thời gian tiếp xúc trong xử lý nước

Tuân thủ khử trùng là một vấn đề kiểm soát trước khi nó trở thành vấn đề hóa học - những cây vượt qua liên tục là những cây giữ được liều lượng và thời gian tiếp xúc ổn định trong khi dòng nước thải thay đổi xung quanh chúng.

Đối với phương pháp hóa học, cơ quan quản lý đánh giá giá trị CT: nồng độ chất khử trùng tự do (C, tính bằng mg/L) nhân với thời gian tiếp xúc hiệu quả (t, tính bằng phút). Một cây trồng được bổ sung liều lượng 3 mg/L vào bể tiếp xúc chính hãng trong 30 phút sẽ tích lũy CT là 90, cao hơn mức mà hầu hết các mục tiêu vi khuẩn cần trong nước ấm. Nhưng nhiệt độ thấp hơn, độ pH trôi dạt và nhu cầu clo từ chất hữu cơ đều đẩy CT cần thiết lên cao - thường tăng gấp hai hoặc ba lần giữa mùa hè và mùa đông.

Tự động hóa là thứ giúp thu hẹp khoảng cách đó. Một thiết bị định lượng hoàn toàn tự động điều chỉnh tốc độ phun hóa chất để chảy và cắt nó theo máy phân tích dư lượng, giữ clo tự do trong một dải hẹp thay vì vượt quá mức giữa các lần hiệu chỉnh thủ công. Logic tương tự được áp dụng ở thượng nguồn, nơi các chất keo tụ và hóa chất điều chỉnh độ pH phải đối mặt với những biến động giống hệt nhau - đó là lý do tại sao định lượng hóa chất tự động đã trở thành mặc định trong các nhà máy xử lý nước thải hiện đại.

Thiết bị định lượng hoàn toàn tự động để kiểm soát hóa chất Hệ thống ba bể điều khiển bằng PLC này liên tục chuẩn bị và đo lường các dung dịch polyme hoặc hóa chất, giữ liều lượng ổn định khi có sự thay đổi ảnh hưởng. Tốc độ tự động giữ dư lượng chất khử trùng và chất đông tụ trong phạm vi hẹp, giảm rủi ro cả về vi sinh và hóa học. Xem sản phẩm →

Sản phẩm phụ của quá trình khử trùng: Sự đánh đổi mà bạn không thể bỏ qua

Khử trùng bằng hóa chất đánh đổi rủi ro vi sinh bằng rủi ro hóa học và các giấy phép hiện đại ngày càng giới hạn cả hai bên của hoạt động buôn bán đó.

Khi clo phản ứng với chất hữu cơ còn sót lại trong nước thải có độ bóng kém, nó tạo thành trihalomethanes và axit haloacetic. EPA Hoa Kỳ giới hạn tổng lượng trihalomethanes ở mức 0,080 mg/L và năm axit haloacetic ở mức 0,060 mg/L trong nước uống, đồng thời các cơ chế tái sử dụng tiếp tục được thắt chặt theo các tiêu chuẩn tương tự. Ozone có phiên bản riêng của vấn đề: trong nước giàu bromide, nó có thể tạo thành bromate, chất này được điều chỉnh ở mức microgam.

Trong thực tế, những cây trồng gặp khó khăn với các sản phẩm phụ hầu như không bao giờ thiếu chất khử trùng - chúng thiếu tiền xử lý.

Khử trùng trong xử lý nước: Bốn câu hỏi người mua hỏi đầu tiên

Sự khác biệt giữa khử trùng và khử trùng là gì?

Khử trùng làm giảm vi sinh vật gây bệnh đến mức bảo vệ mục tiêu, thường được biểu thị bằng mức giảm 3 log, hoặc 99,9%. Khử trùng tiêu diệt tất cả sự sống của vi sinh vật, điều này không cần thiết và không kinh tế đối với nước thải và nước uống.

Clo thực sự cần bao nhiêu thời gian tiếp xúc?

Thực hành thông thường là 30 đến 60 phút trong bể tiếp xúc có vách ngăn trong khi giữ dư lượng clo tự do khoảng 0,2 đến 1,0 mg/L. Các sinh vật kháng clo như Giardia và Cryptosporidium cần giá trị CT cao hơn hàng trăm lần, đó là lý do tại sao nhiều nhà máy kết hợp clo với phương pháp lọc hoặc tia cực tím.

Tại sao khử trùng bằng tia UV thất bại sau mưa lớn tại các nhà máy công nghiệp?

Dòng bão đi vào làm tăng độ đục và giảm độ truyền tia cực tím, do đó các hạt che khuất ánh sáng của các sinh vật. Nếu hệ thống tia cực tím chỉ bị hỏng trong thời tiết ẩm ướt, nguyên nhân sâu xa thường là do tải chất rắn ở thượng nguồn chứ không phải do lò phản ứng - trước tiên hãy kiểm tra các giai đoạn tuyển nổi và lọc.

Những thiết bị nào nên được lên kế hoạch xung quanh bước khử trùng?

Xử lý hệ thống chất rắn như một phần của quá trình khử trùng: tuyển nổi không khí hòa tan và lắng đọng ống nghiêng giúp giảm tải, trống lọc siêu nhỏ đánh bóng độ đục và các thiết bị định lượng tự động giữ chất khử trùng hóa học đúng mục tiêu. Các nhà sản xuất như Công ty TNHH Công nghệ Bảo vệ Môi trường Yixing Hengye xây dựng các thiết bị này thành một dây chuyền tích hợp giúp các giao diện đó dễ dàng duy trì nhất quán hơn.