Khử trùng là một khâu quan trọng cuối cùng trong hệ thống xử lý nước sinh hoạt. Sau quá trình xử lý cơ học, nhất là nước sau khi qua bể lọc, phần lớn các vi sinh vật đã bị giữ lại. Song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh trước khi cung cấp cho sinh hoạt, cần phải tiến hành khử trùng nước.
I/ Sử dụng Clo lỏng:
1. Ưu điểm:
- Là chất khử trùng truyền thống từ trước đến nay.
- Cl2 là chất oxi hoá mạnh ở bất kỳ dạng nào. Khi cho Clo tác dụng với nó sẽ tạo thành HOCl có tác dụng diệt trùng mạnh. Khi cho Clo vào trong H2O, chất diệt trùng sẽ khuyếch tán qua lớp vỏ tế bào sinh vật ⇒ gây phản ứng với men tế bào ⇒ làm phá hoại các quá trình trao đổi chất của tế bào vi sinh vật.
Khi cho Clo vào trong nước, phản ứng diễn ra như sau:
Cl2 + H2O = HCl + HClO
Hoặc có thể ở dạng phương trình phân li
Cl2 + H2O = H+ + OCl- + Cl-
- Dùng khí Clo có thể khử trùng cho trạm cấp nước quy mô lớn
2. Nhược điểm:
- Khí Clo là loại khí rất độc do vậy việc xử lý hơi Clo rò rỉ trong hệ thống châm Clo khử trùng và nhà Clo là một việc rất quan trọng và cần thiết cho tất cả các nhà máy cấp nước.
- Đối với các hiện tượng Clo rò rỉ nhỏ, người vận hành có thể sử dụng các loại mặt nạ chuyên dùng cho hơi Clo, hoặc các thiết bị thở khí nén để phát hiện và giải quyết tại chỗ các lỗ rò rỉ (bằng một số dụng cụ chuyên dùng) hoặc đóng ngay van Clo đầu bình chứa Clo để cô lập kịp thời nguồn Clo cung cấp bị rò rỉ ra ngoài.
Tuy nhiên, đối với một số sự cố trầm trọng hơn gây hiện tượng rò rỉ, phát tán với mức độ lớn như vỡ bình chứa, gãy chân van, cháy núm chì... thì không thể sử dụng các phương tiện đơn giản để xử lý. Thậm chí trong khu vực hơi Clo phát tán, nguồn không khí đậm đặc hơi Clo, các dụng cụ phòng độc thông thường dành cho công nhân vận hành không còn đủ tác dụng nếu phải xử lý sự cố trong thời gian dài, việc tiếp xúc trực tiếp với các thiết bị trong nhà Clo và kiểm soát hơi Clo rò rỉ rất khó khăn.
- Trong trường hợp sử dụng các bình Clo lớn (loại 500 kg trở nên) sẽ gây ra sự cố rất nghiêm trọng về môi trường sống, nhất là khu vực có người dân sinh sống lân cận, thiệt hại về vật chất (Clo ăn mòn khi gặp nước) và về sinh mạng con người là rất lớn.
Để giải quyết các trường hợp khẩn cấp này, trước đây người ta thường sử dụng hố vôi, trong các trường hợp cần thiết, bình chứa Clo (loại cũ, có trọng lượng không lớn: 50 - 200kg) có sự cố rò rỉ sẽ được đưa xuống hố vôi. Tuy nhiên, đây không phải là giải pháp phù hợp với điều kiện hiện nay, vì trong các trường hợp khẩn cấp việc đưa 1 bình chứa 1000kg xuống hố vôi bằng sức người là không thể, do trọng lượng quá lớn mà không chủ động phương tiện, cũng như do các ràng buộc phức tạp với hệ thống mà trong thời điểm khẩn cấp, người vận hành không thực hiện được.
- Việc sử dụng hệ thống trung hòa Clo khẩn cấp khi Clo bị rò rỉ bằng quạt hút gió lưu lượng lớn và tháp trung hoà Clo là giải pháp triệt để nhất mà hiện nay đã và đang được trang bị cho các hệ thống cung cấp khí Clo ở các nhà máy nước lớn. Tuy nhiên, việc lắp đặt và vận hành hệ thống này cũng khá phức tạp và đòi hỏi cán bộ phải có đủ trình độ.
Hệ thống trung hòa Clo rò rỉ bao gồm 6 bộ phận chính
- Bộ cảm biến phát hiện clo rò rỉ
- Tủ điện điều khiển
- Bơm hóa chất NaOH (20%)
- Quạt hút clo rò rỉ
- Tháp trung hòa clo
- Bồn chứa hóa chất
- Việc vận chuyển các bình Clo lỏng khá bất tiện do đa số các nhà máy nước nằm cách xa các nhà máy hóa chất. Vận chuyển bình Clo lỏng phải được cấp phép của cơ quan có thẩm quyền.
- Vì mỗi lần chỉ vận chuyển được 2 – 3 bình (bình Clo không nên tích lũy nhiều trong nhà máy nước), vì vậy chi phí vận chuyển nhiều khi đắt hơn nhiều lần chi giá thành Clo.
- Cấp định lượng khí clo với lượng nhỏ thường không chính xác. Hiệu quả sử dụng không cao do khí clo ít hòa tan trong nước nên nếu trộn khí clo vào nước ngay trước bể chứa nước thì phần lớn lượng khí clo sẽ bay lên không khí. Đa số các trạm cấp nước quy mô nhỏ và vừa (công suất dưới 10,000 m3/ngày) không thể dùng phương pháp này.
3. Tính toán chi phí khử trùng:
- Chi phí Clo khí (mua tại nhà máy): 15.000 đồng /kg (chưa kể vỏ bình), nếu tính cả vận chuyển về tận nhà máy nước thì chi phí này tăng lên gấp đôi hoặc gấp 3 tùy thuộc khoảng cách giữa nhà máy nước và nhà máy hóa chất.
- Bộ châm Clorator: 25.000.000 đồng/bộ
- Hệ thống trung hòa Clo rò rỉ: 1.000.000.000 đồng – 1 tỷ đồng (báo giá của công ty CP Kỹ thuật Á Châu, TP HCM)
®Nếu tính cả khấu hao thiết bị, tiền hóa chất, vận chuyển thì sử dụng Clo khí giá thành dao động trong khoảng 50.000 – 60.000 đồng /kg Clo hoạt tính.
II. Sử dụng dung dịch giaven điện phân từ muối
1. Ưu điểm
- Chỉ cần muối ăn, điện và nước. Đây là những nguyên, nhiên liệu rất sẵn, gần như ở đâu cũng có.
- Hiệu quả khử trùng cao(cùng một nồng độ Clo hoạt tính nhưng bao giờ hiệu quả khử trùng của giaven điện hóa cũng cao hơn Clo lỏng)
- Clo tồn tại trong dung dịch nên hiệu lực khử trùng giữ được lâu hơn
- Cấp định lượng chính xác vào nước
- Không cần chuyên chở, chủ động được nguồn hóa chất (khi cần thì bật thiết bị là có dung dịch khử trùng để sử dụng)
- An toàn cho cán bộ kỹ thuật vận hành trạm vì Clo hoạt tính tồn tại trong dung dịch và dung dịch giaven được đựng trong các thùng nhựa kín.
- Thân thiện với môi trường sống.
2. Nhược điểm:
- Yêu cầu muối ăn sử dụng phải tương đối sạch, độ sạch ≥ 97% và định kỳ bảo dưỡng máy để tránh hiện tượng gây tắc dẫn đến cháy điện cực điện phân.
3. Hiệu quả kinh tế:
TÍNH TOÁN CHI PHÍ GIÁ THÀNH CHI PHÍ KHỬ TRÙNG NƯỚC
DỰA TRÊN THIẾT BỊ ĐIỀU CHẾ 500G/H
Các thông số đầu vào để tính chi phí sản xuất:
- Loại thiết bị : GIA VEN 500(Công suất sản phẩm 500g clo hoạt tính/giờ)
- Thời gian chạy 1 ngày : 15 giờ
- Thời gian chạy 1 năm : 365 ngày
- Thời gian tính khấu hao thiết bị: 5 năm
- Giá mua thiết bị : (đã bao gồm VAT): 358 000 000 đ
- Lượng muối tiêu thụ 1 giờ : 2,5 Kg
- Giá muối ăn tinh sấy : 3.000 đ/Kg
- Công suất tiêu thụ điện năng của thiết bị 3,5 kW/h
- Giá điện sinh hoạt (tính vào giờ bình thường năm 2012): 2.000 đ/kW
1. Chi phí nguyên vật liệu, năng lượng
- Chi phí điện năng trong 1 giờ:
3,5 kW/h x 2.000 đ/kW = 7.000 đ/h
- Chi phí muối trong một giờ :
2,5 kg x 3.000 đ/kg= 7.500 đ/h
- Chi phí nguyên liệu, năng lượng trong một giờ : 14.500 đ/ h
2. Khấu hao thiết bị
- Giá mua thiết bị giaven 500: khoảng 358.000.000 đồng
- Thời gian khấu hao thiết bị : 5 năm x 365 ngày = 1 825 ngày
- Tổng số giờ hoạt động 1825 ngày x 15 giờ/ngày = 27.375 giờ
- Khấu hao thiết bị trên 1 giờ = 358.000.000 đ / 27.375 giờ = 13.078 đ
3. Chi phí chung
(1) + (2) = 14.500 + 13.078 = 27.578 đ
- Một giờ công suất của thiết bị là 500 gam clo hoạt tính, tương đương với khử trùng được 500 m3 nước ngầm (đã qua xử lý lắng, lọc).
® Chi phí khử trùng 1 m3 nước: 27.578 đ / 500 m3 = 55,16 đồng/ m3
- Chi phí để sản xuất 1 kg Clo theo phương pháp điện phân muối ăn là:
27.578 đ x 2 = 55.000 đồng
(Ghi chú: sau 5 năm chỉ cần thay điên cực và một số linh kiện khác nên khấu hao thiết bị sẽ thấp hơn, chi phí thay thế này chỉ chiếm khoảng 1/4 - 1/3 giá máy ban đầu. Vì thế giá thành để sản xuất 1 kg clo hoạt tính còn rẻ hơn nhiều)
