Khử trùng nước bằng tia cực tím dựa trên đặc điểm của tia cực tím. Bức xạ tia cực tím khử hoạt tính của sinh vật bằng cách hấp thụ ánh sáng gây ra một phản ứng quang hóa làm thay đổi thành phần phân tử cần thiết cho chức năng tế bào. Tia UV xuyên qua thành tế bào của vi sinh vật, năng lượng phản ứng với axit nucleic và các tế bào quan trọng khác làm bị thương hoặc diệt tế bào tiếp xúc. Tia cực tím cực kỳ hiệu quả để khử trùng các vi sinh vật nhỏ như vi khuẩn và virus, đối với động vật nguyên sinh như Giardia và Cryptosporidium cần đến liều lượng tia cực tím đủ lớn để tiêu diệt, cách tốt nhất để đạt hiệu quả khử trùng cao nhất trong trường hợp này là sử dụng kết hợp với ozone. Show
+ Bức xạ tia cực tím: Bức xạ tia cực tím tiêu tán nhanh chóng vào nước để hấp thụ và phản xạ vật liệu trong nước. Sóng năng lượng bức xạ tia cực tím là phạm vi của sóng điện từ dài từ 100 đến 400 nm ( giữa X-quang và quang phổ ánh sáng nhìn thấy). Các bộ phận của bức xạ tia cực tím có thể được phân loại như chân không tia cực tím ( 100 -200nm), UV-C( 200-280 nm), UV-B(280-315nm) và tia UV-A( 315-400 nm). Tác dụng diệt khuẩn tối ưu ở bước sóng 245 -85 nm. Khử trùng bằng đèn UV có 3 loại: Đèn áp suất thấp phát ra năng lượng đầu ra tối đa ở bước sóng 253,7 nm Đèn áp suất trung bình phát ra năng lượng ở các bước sóng 180 -1370 nm Đèn áp suất cao phát ra tại các bước sóng trong cường độ cao. + Liều lượng tia cực tím: Liều lượng tia cực tím là quan trọng nhất của khử trùng bằng tia cực tím vì mức độ bất hoạt ( mức độ tiêu hủy hoặc ngừng hoạt động của vi sinh vật) tỷ lệ thuận với liều lượng tia cực tím được sử dụng. + Vị trí lắp đặt: Đèn Uv nên được cài đặt ở bước cuối cùng của quá trình xử lý nước, và càng gần hệ thống cấp nước cuối cùng càng tốt.
+ Ưu điểm: Thân thiện với môi trường, không dùng hóa chất nguy hiểm, độc hại để xử lý do đó không có nguy cơ dùng quá liều Chi phí đầu tư ban đầu thấp cũng như chi phí hoạt động giảm khi so với khử trùng bằng ozone hay clo Có thể sử dụng ngay lập tức mà không cần bồn chứa hay duy trì lâu Không có hóa chất được bổ sung vào nguồn cung cấp, nên không có các sản phẩm phụ được tạo ra ví dụ như clo – hữu cơ tạo trihalomethanes) Không có sự thay đổi trong mùi, vị, PH, các chất hóa học của nước, các chất khoáng thiết yếu và các nguyên tố vi lượng ở lại trong nước Đơn giản,dễ bảo trì, làm sạch định kỳ ( nếu có), dễ dàng thay thế bóng đèn Dễ dàng cài đặt, chỉ có 2 kết nối là kết nối nước và kết nối điện Phù hợp với tất cả các quy trình xử lý nước khác như lọc nước tinh khiết, xử lý nước bể bơi … Yêu cầu rất ít thời gian tiếp xúc ( tính bằng giây so với tính bằng phút của hóa chất khử trùng) Yêu cầu không gian tối thiểu cho các thiết bị + Hạn chế: Không khử trùng còn sót lại Không có cơ sở dữ liệu kỹ thuật cụ thể để áp dụng cho các nguồn nước khác nhau
+ Sắt và mangan: Sắt và mangan với hàm lượng cao sẽ gây ố trên ống thạch anh làm giảm hiệu quả khử trùng.Tia cực tím chỉ hiệu quả khi nước đã được xử lý loại bỏ sắt và mangan đưa về mức thấp 0,3 ppm sắt và 0,05 ppm mangan + Tổng chất rắn hòa tan ( TDS): TDS không được vượt quá 500 ppm + Độ đục: Độ đục ngăn cản ánh sáng truyền qua nước, nên sẽ làm giảm hiệu quả khử trùng, khi sử dụng tia cực tím độ đục phải nhỏ hơn 1 NTU + Chất rắn lơ lửng: Chất rắn lơ lửng cần được giảm xuống tối đa là 5 micron + Các yếu tố khác: Hiệu quả của tia cực tím giảm đáng kể nếu nhiệt độ của nước trên 400C
Tia cực tím được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước sinh hoạt, sản xuất dược phẩm, sản xuất điện tử, sản xuất nước đóng chai và trong rất nhiều các lĩnh vực sản xuất công nghiệp khác. Tốc độ đô thị hóa và công nghiệp hóa càng nhanh kéo theo sự ô nhiễm môi trường ngày càng nặng. Nhu cầu khử trùng nước thải từ các đô thị và các khu công nghiệp ngày càng cấp thiết. Phương pháp xử lý nước thải sử dụng tia UV (tia cực tím) mang lại hiệu quả cao, hệ thống gọn nhẹ dễ lắp đặt với chi phí hợp lý đang ngày càng được quan tâm. Trong thực hành xử lý nước thải bằng tia UV (tia cực tím) làm bất hoạt các vi sinh vật gây bệnh có tầm ảnh hưởng quan trọng rất lớn đối với sự an toàn của nước uống) (cryptosporidium và giardia), tiếp theo là vi khuẩn. Thứ tự hủy diệt của tia UV (tia cực tím) đối với các loại như sau: Cryptosporidium và giardia -> bacteria -> spores -> viruses. Các tế bào trứng cryptosporidium rất mẫn cảm với tia UV. Các bào tử hiếu khí của bacillus subtilis và các bào tử kỵ khí của clostridium perfringens ít nhạy cảm với tia UV hơn các tế bào vi khuẩn thực vật. Vậy cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị UV trong xử lý nước thải như thế nào, MSM Group mời bạn đọc theo dõi bài viết dưới đây. Nguyên lý hoạt động của hệ thống UV trong xử lý nước thảiNhư đã giới thiệu trong bài trước, thiết bị UV hoạt động dựa vào khả năng vô hiệu hóa các vi sinh vật trong nước của tia UV, và được ứng dụng nhiều trong các nhà máy xử lý nước thải có yêu cầu cao về chất lượng nước đầu vào. Hệ thống xử lý nước tải dùng tia UV để chiếu vào nước nhằm loại bỏ các thành phần sinh khối trong nước. Nước được tiếp xúc với ánh đèn càng lâu thì hiệu quả khử trùng càng cao.  Hệ thống khử trùng bằng tia UV (tia cực tím) chuyển năng lượng điện từ đèn hồ quang thủy ngân sang vật liệu di truyền là các ADN và ARN của vi sinh vật. Khi bức xạ tia UV xuyên qua thành tế bào của sinh vật, sẽ phá hủy khả năng sinh sản của tế bào sinh vật. Bức xạ UV được tạo ra bởi sự phóng xạ qua hơi thủy ngân, sẽ xâm nhập vào vật liệu di truyền của vi sinh vật và làm chậm hoặc vô hiệu hóa khả năng sinh sản của chúng. Cấu tạo của hệ thống đèn UV trong xử lý nước thảiCác thành phần chính của hệ thống đèn UV xử lý nước thải bao gồm: lò phản ứng, đèn hồ quang thủy ngân và hộp điều khiển. Bộ phận quan trọng nhất của hệ thống chính là đèn UV. Nguồn bức xạ tia UV là đèn hồ quang thủy ngân LP/ MP với cường độ thấp hoặc cao. Bước sóng tối ưu để bất hoạt các vi sinh vật có hiệu quả là khoảng 250 nm -> 270nm. Khoảng cách từ đèn UV càng xa thì cường độ bức xạ phát ra tè đèn sẽ càng giảm. Đèn UV phát ra ánh sáng chủ yếu ở bước sóng 253,7nm. Chiều dài tiêu chuẩn của đèn LP là 0,75 và 1,5m, đường kính 1,5 – 2.0 cm. Nhiệt độ đèn lý tưởng nằm trong khoảng từ 35 - 50°C (95-122°F). Đèn UV UV thường được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước thải lớn, cường độ tia UV cao gấp 15 – 20 lần so với đèn áp suất thấp. Do cường độ cao nên khả năng khử trùng nhanh hơn và lớn hơn, tuy nhiên do hoạt động ở nhiệt độ cao nên mức tiêu thụ năng lượng cao hơn đèn UV (theo EPA 1999). Các loại cấu hình thiết bị phản ứng khử trùng bằng tia UVCó hai loại cấu hình chính: loại tiếp xúc và loại không tiếp xúc. Trong cả hai loại cấu hình tiếp xúc và không tiếp xúc, dòng nước thải có thể chảy vuông góc hoặc song song với đèn UV. Hộp điều khiển cung cấp điện áp sẽ được khởi động cho đèn và duy trì dòng điện liên tục. Đèn UV có tuổi thọ tối đa khoảng 9.000 giờ hoạt động liên tục, hiệu năng của bóng đèn UV được tính theo tỷ lệ 10w:1000 lít nước. Khi vận hành, cần lưu ý các thông số kỹ thuật về lượng nước, thời gian vận hành mà nhà sản xuất đã khuyến nghị để điều chỉnh cho phù hợp, đảm bảo hiệu quả và an toàn về tuổi thọ cho thiết bị. Trong quá trình hoạt động, các chất bẩn sẽ bám lại trên bề mặt bóng đèn, đường ống. Các chất bẩn này sẽ che chắn, làm giảm cường độ ánh sáng chiếu vào nước từ đèn UV, từ đó giảm thiểu hiệu quả khử trùng của thiết bị. Do đó, phải thường xuyên lau chùi các thiết bị (đèn UV) nhất là bề mặt ống kính. Ưu điểm của hệ thống đèn UV trong xử lý nước thải- Hiệu quả trong việc làm bất hoạt hầu hết các loại virus, bào tử và sinh vật - Không để lại tác động có thể gây hại cho con người hoặc đời sống thủy sinh - Thân thiện với người vận hành - Không yêu cầu không gian lớn như một số các thiết bị khác - Thời gian nước tiếp xúc ngắn, nhưng mang lại hiệu quả cao. - Không để lại tồn dư hóa chất độc hại/ hoặc vấn đế ăn mòn kim loại như các phương pháp khử trùng hóa học. Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất khử trùng nước thải bằng tia UV- Chất lượng nước thải ảnh hưởng không nhỏ đến hiệu suất khử trùng của tia UV. Sự có mặt của các vi sinh vật phân ly trong nước thải được khử trùng bằng tia cực tím có thể ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình khử trùng. - Độ đục và tổng chất rắn lơ lửng (TSS) trong nước thải có thể làm cho việc khử trùng bằng tia UV không hiệu quả. Khử trùng tia UV bằng đèn áp suất thấp không hiệu quả đối với nước thải thứ cấp có nồng độ TSS trên 30mg/L. - Các vật liệu rắn trong nước thải cũng cản trở việc khử trùng của tia UV. Tia UV không thể xuyên qua các vật liệu rắn, do đó các vi sinh nhật liên quan đến các hạt không bị phá hủy. Các hạt như là vật liệu che chắn bảo vệ cho các tế bào của vi sinh vật do đó coliforms liên kết tự nhiên tồn tại khi nước thải được xử lý kết hợp của tia UV và Clo. Để xử lý vấn đề này, phương pháp lọc được ưu tiên để giảm nồng độ coliforms liên quan đến hạt. - Hiệu quả của quá trình khử trùng bằng tia UV chịu ảnh hưởng của lượng nước chạy qua và thời gian tiếp xúc trực tiếp với ánh đèn. Thời gian nước chạy qua ánh đèn càng lâu thì hiệu quả khử trùng càng cao. Khử trùng được coi là cơ chế chính để bất hoạt các vi sinh vật gây bệnh được sử dụng để ngăn ngừa sự lây lan của các bệnh truyền nhiễm qua đường nước đối với người sử dụng. Hiệu quả của hệ thống khử trùng bằng tia UV phụ thuộc vào đặc điểm, chất lượng nước thải (nước đầu vào), cường độ bức xạ UV, thời gian vi sinh vật tiếp xúc với bức xạ và cấu hình thiết bị phản ứng. Đối với mỗi một nhà máy xử lý nước thải, hiệu quả khử trùng liên quan trực tiếp đến nồng độ các thành phần keo và hạt trong nước. |
