1. Khử trùng nguồn nước.................................................................................................. 2
2. Khử trùng bằng ozon .................................................................................................... 2
2.1. Cơ chế khử trùng bằng ozon ..................................................................................... 3
2.2.Khả năng ứng dụng .................................................................................................... 4
2.3.Ưu điểm và nhược điểm ............................................................................................. 4
2.4.Liều lượng ozon trong xử lý nước ............................................................................. 6
3.Khử trùng bằng UV ........................................................................................................ 9
3.1. Cơ chế diệt khuẩn của UV ...................................................................................... 10
3.2. Nguyên tắc khử trùng bằng UV .............................................................................. 11
3.3.Các loại thiết bị khử trùng bằng tia cực tím ............................................................. 17
3.4.Bảo trì Hệ thống UV ................................................................................................ 17
3.5.Thơng tin nhanh về Xử lý nước bằng tia UV ........................................................... 18
3.6. Ưu nhược điểm........................................................................................................ 18
4.Khử trùng clo ................................................................................................................ 20
4.1.Cơ chế khử trùng nước bằng Clo ............................................................................. 20
4.2.Khử trùng nước bằng Clo có hại cho sức khỏe không ............................................. 20
4.3.Cách khắc phục mùi clo trước khi sử dụng .............................................................. 21
4.4.Các phương pháp khử trùng nước cấp bằng Clo...................................................... 21
4.5. Cách khử trùng nước sinh hoạt bằng Clo ................................................................ 21
4.6.Ưu nhược điểm của khử trùng nước bằng Clo ......................................................... 22

1


1. Khử trùng nguồn nước
Khử trùng nguồn nước là phương pháp loại bỏ vi sinh vật có trong nguồn nước.
Trong lịch sử, clo, nước nóng và hơi nước đã được lựa chọn làm chất khử trùng trong ngành
công nghiệp thực phẩm và nước giải khát. Nhưng các chuyên gia tư vấn từ lâu đã chia sẻ
mối quan tâm ngày càng gia tăng về các sản phẩm hóa học nguy hiểm. Trihalomethanes
hay dioxins sẽ được sản sinh ra khi clo phản ứng với chất hữu cơ được tìm thấy trong nước
uống, mức độ của nó được Cơ quan bảo vệ mơi trường quy định chặt chẽ. Ngồi ra các

cơng ty, cơ sở sản xuất cũng đang tìm cách cắt giảm chi phí và việc loại bỏ phương pháp
sử dụng nước nóng cùng hơi nước sẽ tiết kiệm được những khoản rất lớn

Khử trùng được coi là chơ chế chính để vơ hiệu hóa hoặc tiêu diệt vi sinh vật gây
bệnh, ngăn ngừa chúng lây lan quan đường nước, ảnh hưởng đến sức khỏe cịn người và
động vật khác.
Hiện này có nhiều phương pháp khác nhau để khử trùng nguồn nước như: dùng clo,
dùng ozon hoặc dùng ia UV.
2. Khử trùng bằng ozon
Ozon được sinh ra khi phân tư oxi bị phá hủy bởi nguồn năng lượng lớn thành các
nguyên tủ oxi, các nguyên tủ oxi này sẽ kết hợp với các phân tủ oxi chưa bịphá hủy thành
dạng dễ bị phân hủy là O3 (ozon), Ozon này sẽ được sử dụng khử trùng nước và cả khơng
khí. Hầu hết các thiết bị sinh khí ozon cho q trình khử trùng nước thường sử dụng nguồn
điện thế cao từ 6-20 kV để có thể phá hủy phân tử oxi thành nguyên tử oxi. Ozon được sản
xuất ngay tại cơng trình để khử trùng nước do tính khơng ổn định của nó, dễ phần bị phá
hủy trong thời gian ngắn sau khi được sinh ra.

Phân tủ Ozon
2


2.1. Cơ chế khử trùng bằng ozon
Ozon là chất oxi hóa mạnh. Cơ chế khử trùng của ozon như sau
- Oxi hóa và phá hủy trực tiếp thành tế bào và làm rò rỉ các vật chất bên trong ra ngoài
- Phản ứng gây hư hỏng các thành phần axit nucleic
- Phá hủy liên kết cacbon và nito
Khi ozon hòa tan trong nước, nó sẽ phân tách thành các sản phẩm phụ là hydrogen
peroxy (HO2) và hydroxyl (OH), đây là những dạng oxi hóa rất mạnh và đóng vai trị lớn
cho quá trình khử trùng. Người ta tin rằng vi khuẩn bị tiêu diệt vì q trình oxi hóa ngun
sinh chất dẫn đến phá hủy thành tế bào. Hiệu quả khử trùng phụ thuộc vào sự nhạy cảm

của vi sinh vật, thời gian tiếp xúc và nồng độ ozon.
Thành phần của 1 hệ thống khử trùng ozon thường có là: bộ cấp khí (khí oxi hoặc khơng
khí), thiết bị sản xuất ozon, thiết bị tiếp xúc (tạo thời gian lưu nước và ozon), thiết bị phá
hủy ozon (phá hủy khí ozon bay ra, hạn chế ảnh hưởng đến môi trường). Ngồi ra cịn có
bơm tuần hồn để tuần hồn, trộn nước, bộ injector hút khí, bẫy nước, hệ thống làm mát
(làm mát ống phóng sản xuất ozon)….
Phóng điện là phương pháp phổ biển nhất dùng để sản xuất ozon. Không khí cực khơ
hoặc oxy tinh khiết tiếp xúc với phóng điện cao áp đồng đều, có kiểm sốt ở tần số cao
hoặc thấp. Điểm sương của khí vào phải là -60oC hoặc thấp hơn. Dịng khí ra sẽ chứa từ
0,5 – 3% ozon theo khối lương, trong khi sử dụng bằng oxi nguyên chất thì nồng độ ozon
cao hơn từ 2 – 4 lần.

Ozon được sinh ra sẽ được đưa vào buồng tiếp xúc để tiếp xúc với dòng nước cần
khử trùng. Hệ tiếp xúc có thể dạng đĩa thổi khí, hoặc dạng hút ventuari. Khí ozon bay ra từ
buồng tiếp xúc phải được phá hủy trước khí thải ra mơi trường. Để duy trì liều lượng ozon
và hiểu q khử trùng oxi tinh khiết thường được sử dụng và khí thải từ buồng tiếp xúc
được tuần hồn để sản xuất ozon. Liều lượng ozone yêu cầu sẽ thay đổi tùy theo chất lượng
nước, nhưng liều lượng ozone điển hình là 1,0 đến 2,0 miligam mỗi lít, đủ để tiêu diệt hầu
hết vi khuẩn và kiểm soát mùi vị và mùi.
Ozone có hiệu quả khử trùng chống lại vi khuẩn và vi rút cao hơn so với khử trùng
bằng clo. Ngồi ra, các đặc tính oxy hóa cũng có thể làm giảm nồng độ sắt, mangan, lưu
huỳnh và giảm hoặc loại bỏ các vấn đề về vị và mùi. Ozone oxy hóa sắt, mangan và lưu
huỳnh trong nước để tạo thành oxit kim loại hoặc lưu huỳnh nguyên tố không hịa tan. Các
hạt khơng hịa tan này sau đó sẽ được loại bỏ bằng phương pháp sau lọc. Các hạt hữu cơ
3


và hóa chất sẽ được loại bỏ thơng qua q trình đơng tụ hoặc oxy hóa hóa học. Ozone
khơng ổn định và nó sẽ suy giảm trong khoảng thời gian từ vài giây đến 30 phút. Tốc độ
phân hủy là một hàm số của hóa học nước, độ pH và nhiệt độ nước.


2.2.Khả năng ứng dụng
Khử trùng bằng ôzôn thường được sử dụng cho các nhà máy cỡ trung bình đến lớn
sau ít nhất là xử lý thứ cấp. Ngồi việc khử trùng, một công dụng phổ biến khác của ozone
trong xử lý nước thải là kiểm soát mùi. Khử trùng bằng ozone là phương pháp ít được sử
dụng nhất ở Hoa Kỳ mặc dù công nghệ này đã được chấp nhận rộng rãi ở châu Âu trong
nhiều thập kỷ. Xử lý bằng ozone có khả năng đạt được mức độ khử trùng cao hơn so với
clo hoặc UV, tuy nhiên, chi phí vốn cũng như chi phí bảo trì khơng cạnh tranh với các giải
pháp thay thế có sẵn. Ozone do đó chỉ được sử dụng một cách tiết kiệm, chủ yếu trong các
trường hợp đặc biệt khi các lựa chọn thay thế không hiệu quả.
2.3.Ưu điểm và nhược điểm
Ưu điểm
- Ozon có hiệu quả hơn clo trong việc tiêu diệt virus và vi khuẩn
- Quá trình khử trùng bằng ozon thường có thời gian tiếp xúc ngắn (khoảng 10 -30
phút)
- Do ozon nhanh chóng bị phân hủy nên không tồn tại trong nước sau khử trùng,
không gây hại.
- Ozon được tạo tại chổ ở cơng trình, vì vậy, khơng cần u tố an tồn cho vận chuyển
- Ozon hoàn tan vào trong nước và bị phân hủy thành oxi, tăng oxi hịa tan trong
nước.
- Ngồi khử trùng, ozon cịn có thể sử dụng để oxi hóa các chất nha sắt, H2S,
mangan…
4


Nhược điểm
- Ozon sinh ra với liều lượng thấp, do đó sẽ khơng hiệu quả với một số loai virus, bảo
tử…
- Công nghệ phức tạp, yêu cầu nhiều thiết bị
- Là chất oxi hóa mạnh nên cần sử dụng vật liệu chống ăn mịn

- Sử dụng ozon khơng hiệu quả khi nước có hàm lượng chất lơ lửng (SS), như cầu
oxi hóa học (BOD), tổng lượng hữu cơ cacbon (TOC) cao.
- Khi ozon cực kỳ khó chịu và ảnh hưởng đến sức khỏe con người, đặc biệt là hệ hô
hấp
- Chi phí lắp đặt tương đối cao
- Khơng cung cấp ozon dư giống như Clo, khả năng tái nhiễm sẽ cao trong quá trình
vận chuyển nước trong đường ống.
- Việc tạo ra sản phẩm phụ gây nguy hiểm vẫn đang được nghiên cứu và đánh giá
- Do khả năng hòa tan trong nước của ozon thấp hơn clo nhiều, nên hệ khử trùng ozon
cần được thiết kế đặc biệt
- Nguy cơ hỏa hoạn do sử dụng điện ở điện áp cao

5


2.4.Liều lượng ozon trong xử lý nước
Xác định tổng nhu cầu ozon trong xử lý nước bao gồm loại bỏ hợp chất hữu cơ, hợp
chất vô cơ (fe, Mn, H2S), màu, mùi và vị. Nó cịn hoạt động như một chất kết dính vi mơ,
cái hổ trợ loại bỏ chất rắn lơ lửng. Bên cạnh đó, ozon. Bên cạnh đó, ozon cịn là chất diệt
khuẩn, có thể tiêu diệt được nhiều loại vi khuẩn. Vì vậy, hiện nay ozon được xem xét ứng
dụng khá rộng rải trong xử lý nước
Để loại bỏ các chất gây ô nhiễm khỏi nước bằng cách sử dụng ozone, điều quan
trọng là phải hiểu rằng ozone hoạt động bằng q trình oxy hóa hóa học. Một chất hóa học
bị oxi hóa khi mất electron. Những phản ứng này có thể xảy ra khi có và khơng có sự hiện
diện của oxy, nhưng trong trường hợp hiện tại chúng ta đang đề cập đến những phản ứng
mà oxy ở dạng ozone tham gia. Lượng vật liệu có thể oxy hóa trong nước được gọi là nhu
cầu ôzôn.
Phản ứng của ozon với các hợp chất vô cơ
Phản ứng đơn giản nhất là phản ứng của ozon với hợp chất vô cơ như sắt, mangan,
H2S. Trong trường hợp này sắt (Fe) và mangan (Mn) là các kim loại bị oxy hóa thành các

hợp chất khơng hịa tan và kết tủa từ dung dịch. Trong xử lý nước công nghiệp, việc loại
bỏ các hợp chất này rất quan trọng vì Fe và Mn có thể làm mất màu nước và đóng cặn trên
hệ thống đường ống và các vật liệu ngâm trong nước. Vì vậy, ozone được thêm vào để làm
cho kim loại khơng hịa tan và sau đó chúng được lọc ra khỏi nước dưới dạng chất rắn.
Lượng ôzôn cần thiết là 0,44 mg ôzôn / mg Fe và 0,88 mg ôzôn / mg Mn.

Loại bỏ hydrogen sulfide từ nước với ozon
Hydrogen Sulfide (h2S) trạo ra mùi không dễ chịu trong nước (mùi trứng thúi).
Trong nước cấp, H2S được loại bỏ để nước có vị tốt hơn. Lượng ozon cần thiết theo lý
thuyết để khử H2S là 3 mg ozon / mg H2S, nhưng trong thực tế và lượng dư ozon được sử
dụng (4 mg ozon / mg H2S). H2S bị oxi hóa thành muối sunfat, một muối hòa tan.
6


Phản ứng của ozon với hợp chất hữu cơ
Rất khó để dự đoán tổng lượng ozon yêu cầu để loại bỏ hợp chất hữu cơ có trong
nước. Đầu tiên, một vài hợp chất hữu cơ không phản ứng với ozon, thậm chí nó cịn chất
chất oxi hóa mạnh. Những hợp chất này như là axit cacboxilic, ketones và aldehyde. Ngay
cả với các hợp chất phản ứng với ozon, một số trong số đó sẽ bị oxy hóa thành các hợp
chất nhỏ hơn khơng phản ứng. Do đó, rất khó để dự đốn lượng ozone cần thiết nếu khơng
có kiến thức chi tiết về các hóa chất liên quan hoặc thực hiện các nghiên cứu thí điểm hoặc
phịng thí nghiệm.
Đo các hợp chất hữu cơ trong nước bằng phép thử nhu cầu oxy hóa học (COD)
Một cách để đo lượng hợp chất hữu cơ trong nước là đo Nhu cầu oxy hóa học
(COD). Thử nghiệm này về cơ bản xác định lượng oxy để chuyển tất cả cacbon hữu cơ
trong mẫu thành CO2. Thử nghiệm sử dụng một chất oxy hóa mạnh ở nhiệt độ cao để oxy
hóa các hợp chất hữu cơ. Sự thay đổi màu sắc, đo lượng chất oxy hóa được sử dụng sẽ cho
biết lượng COD. Sự thay đổi COD thường được sử dụng như một mục tiêu trong xử lý
nước. Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, lượng COD ban đầu được ghi nhận
và lượng ozone được sử dụng cho dung dịch bị ô nhiễm. Một mối tương quan được ghi

nhận giữa ozone được sử dụng và hàng lượng COD. Đây là cách trực tiếp nhất để xác định
lượng ozone cần thiết. Đối với các hợp chất hữu cơ có thể xử lý bằng ozone, có thể áp dụng
quy tắc chung để ước tính ban đầu về nhu cầu ozone. Có thể ước chừng lượng ozon cần
thiết là 2,5 mg ozon / mg COD trong đó COD bao gồm các hợp chất hữu cơ có thể bị oxy
hóa bởi ozon.
Đo các hợp chất hữu cơ trong nước bằng thử nghiệm tổng carbon hữu cơ (TOC)
Một phương pháp khác để đo nồng độ hữu cơ trong nước là Total Organic Carbon
(TOC). Thử nghiệm này đo tổng cacbon (TC) trong nước bằng cách loại bỏ cacbon vô cơ
(IC) trước tiên, ví dụ: cacbonat, từ nước. Bằng cách đo TC và trừ đi IC, phần còn lại là
TOC. Trong khi ozone có thể oxy hóa các hợp chất hữu cơ, bao gồm một số CO2, nhiều
hợp chất sẽ vẫn ở trong nước ở trạng thái oxy hóa. Điều này có nghĩa là sự thay đổi trong
TOC có thể khơng lớn. Nói chung, việc loại bỏ TOC địi hỏi phải sử dụng các q trình
oxy hóa tiên tiến có thể liên quan đến việc sử dụng ozone như một thành phần.
Khử trùng bằng Ozone
Để khử hoạt tính của vi sinh vật, cần cho chúng tiếp xúc với ozone trong một thời
gian nhất định. Phép đo này được gọi là Ct, là nồng độ trung bình của ozone nhân với thời
gian tiếp xúc trung bình. Nếu một người vẽ biểu đồ nồng độ ơzơn theo thời gian, diện tích
dưới đường cong sẽ là Ct. Các sinh vật khác nhau yêu cầu Ct khác nhau ở một nhiệt độ
nhất định để bất hoạt. Giá trị Ct cho nhiều loại sinh vật đã được phát triển. Để xây dựng
nồng độ ozone trong nước, trước hết nhu cầu về ozone trong dung dịch phải được đáp ứng.
Điều này có nghĩa là các hợp chất hữu cơ và vơ cơ có thể bị ơxy hóa bởi ơzơn trước tiên
phải được loại bỏ trước khi nồng độ có thể tăng lên để thiết lập giá trị Ct. Liều lượng ozone
yêu cầu sẽ thay đổi tùy theo chất lượng nước, nhưng liều lượng ozone điển hình là 1,0 đến
2,0 miligam mỗi lít, đủ để tiêu diệt hầu hết vi khuẩn và kiểm soát mùi vị và mùi.

7


Sự phân hủy của Ozone
Ozone trong dung dịch nước có phản ứng tự phân hủy. Trong nước tinh khiết ozone,

không có bất kỳ vật chất nào có thể oxy hóa, sẽ phân hủy trở lại oxy. Phản ứng phân hủy
là một hàm của nhiệt độ. Ở pH 7, các giá trị là:

Vì vậy, ngồi nhu cầu ozone từ các hợp chất vơ cơ hoặc hữu cơ có thể oxy hóa,
người ta cịn phải tính đến khả năng tự phân hủy. Khi phát triển giá trị Ct, sự thay đổi nồng
độ ôzôn như một hàm của thời gian tiếp xúc sẽ được đo để xác định đường cong C so với
t để có thể xác định diện tích dưới đường cong.
So sánh hiệu quả khử trùng của ozon
Một cách phổ biến khác để xem xét hiệu quả khử trùng nước là sử dụng khái niệm
thời gian cô đặc (concentration time- CT). Khái niệm này phổ biến trong các hệ thống khử
trùng nước uống thiết kế. Khái niệm CT của ozon được biểu thị bằng tích của nồng độ
trung bình của ozon (dư) nhân với thời gian sinh vật tiếp xúc với dư lượng. Sản phẩm này
được gọi là CT và thường có đơn vị mg-min / lít. Cách tiếp cận này về mặt khái niệm giống
như hệ số sát thương, nhưng được tính theo một cách hơi khác.
Đối với một sinh vật và nhiệt độ nhất định, CT sẽ tương quan với mức giảm log
nhất định của sinh vật đó. Giảm bốn log cho thấy loại bỏ 99,99% sinh vật. Mỗi sinh vật sẽ
có một phản ứng khác nhau đối với một chất diệt khuẩn nhất định. Dưới đây là một số giá
trị CT để giảm 3 log (99,9%) của giardia lamblia (Giardia lamblia là nguyên nhân phổ biến
gây tiêu chảy ở người và các lồi động vật có vú khác trên khắp thế giới). So sánh ozone
với clo đối với sinh vật này, trong cùng một thời gian tiếp xúc bằng cách sử dụng phương
pháp tiếp cận CT cho thấy ozone có hiệu quả gấp 60 lần so với clo.

Ozone có hiệu quả chống lại một loạt các sinh vật quan trọng ngồi giardia như hình
dưới đây:

8


3.Khử trùng bằng UV
Tia cực tím (UV) là một phần của ánh sáng đến từ mặt trời. Quang phổ UV có tần

số cao hơn so với ánh sáng nhìn thấy và tần số thấp hơn so với tia X. Điều này cũng có
nghĩa là quang phổ UV có bước sóng dài hơn tia X và bước sóng ngắn hơn ánh sáng nhìn
thấy; thứ tự năng lượng, từ thấp đến cao, là ánh sáng nhìn thấy, tia cực tím, tia X. Là một
kỹ thuật xử lý nước, UV được biết đến là một chất khử trùng hiệu quả do khả năng diệt
khuẩn (khử hoạt tính) mạnh; UV đủ năng lượng (bức xạ ion hóa) để có thể phá vỡ các liên
kết hóa học, giết chết vi khuẩn. UV khử trùng nước có chứa vi khuẩn và vi rút và có thể có
hiệu quả chống lại các động vật nguyên sinh như nang Giardia lamblia hoặc nang trứng
Cryptosporidium. UV đã được sử dụng thương mại trong nhiều năm trong ngành công
nghiệp dược phẩm, mỹ phẩm, đồ uống và điện tử, đặc biệt là ở Châu Âu. Ở Mỹ, nó được
sử dụng để khử trùng nước uống vào đầu những năm 1900 nhưng đã bị bỏ rơi do chi phí
vận hành cao, thiết bị không đáng tin cậy và sự phổ biến ngày càng tăng của việc khử trùng
bằng khử trùng bằng clo.
Hệ thống khử trùng bằng tia cực tím là một cách cực kỳ hiệu quả để chống lại sự ô
nhiễm vi sinh vật trong nước. Tuy nhiên, vi sinh phải tiếp xúc với ánh sáng UV-C với
lượng thích hợp để khử trùng nước hiệu quả. Hệ thống Khử trùng UV được sử dụng trong
nhiều ứng dụng khác nhau, từ lọc nước uống trong các hộ gia đình để khử trùng nước cấp
của toàn bộ thị trấn đến xử lý nước thải cơng nghiệp. Xử lý nước bằng tia cực tím được
cơng nhận là một cách an toàn hơn và tiết kiệm chi phí hơn để khử trùng nước cho các ứng
dụng cơng nghiệp.

Khử trùng bằng tia cực tím hữu ích trong hầu hết mọi ứng dụng, khi yêu cầu nước
tinh khiết, an tồn và khơng có vi sinh vật. Tuy nhiên, nó có khả năng nước bị ơ nhiễm
trước khi đến điểm sử dụng cuối cùng.
Hệ thống khử trùng bằng tia cực tím là gì?
Trong cơng nghệ khử trùng nước bằng tia UV, tia cực tím có bước sóng 253,7
nanomet được sử dụng để khử trùng vi khuẩn, vi rút, nấm mốc, tảo và các vi sinh vật khác
sinh sôi và phát triển. Cơng nghệ khử trùng bằng tia cực tím phá hủy DNA của vi sinh vật
khiến chúng chết và không thể phát triển thêm. Công nghệ khử trùng bằng tia cực tím có
thể được sử dụng để khử trùng nước uống, khử trùng nước quy trình, khử trùng nước thải
và khử trùng bề mặt. Ngoài các ứng dụng khử trùng, cơng nghệ này cũng có thể được sử

9


dụng để loại bỏ TOC và phá hủy Ozone. Ngoài ra, cịn có máy tiệt trùng UV cho bệnh viện,
nhà máy và văn phòng.

3.1. Cơ chế diệt khuẩn của UV
Bức xạ UV có ba vùng bước sóng: UV-A, UV-B và UV-C. Và vùng cuối cùng này,
UV-C sóng ngắn, có đặc tính diệt khuẩn để khử trùng. Đèn hồ quang thủy ngân áp suất
thấp giống như đèn huỳnh quang tạo ra tia UV trong phạm vi 254 nm. Một nm là một phần
tỷ của mét (10 ^ -9 mét). Những loại đèn này chứa thủy ngân nguyên tố và khí trơ, chẳng
hạn như argon, trong ống truyền tia UV, thường là thạch anh (không giống như thủy tinh,
trong suốt đối với tia cực tím). Theo truyền thống, hầu hết đèn UV hồ quang thủy ngân là
loại được gọi là "áp suất thấp", vì chúng hoạt động ở áp suất riêng phần tương đối thấp của
thủy ngân, áp suất hơi tổng thể thấp (khoảng 2 mbar), nhiệt độ bên ngoài thấp (50-100 °
C), và công suất thấp. Loại đèn này phát ra bức xạ UV gần như đơn sắc ở bước sóng 254
nm, nằm trong phạm vi tối ưu để axit nucleic hấp thụ năng lượng UV (khoảng 240-280
nm); UV phá vỡ liên kết trong axit nucleic, giết chết vi sinh vật.

10


Trong những năm gần đây, đèn UV áp suất trung bình hoạt động ở áp suất, nhiệt độ
và mức cơng suất cao hơn nhiều và phát ra phổ năng lượng UV cao hơn từ 200 đến 320
nm, đã được bán trên thị trường. Tuy nhiên, đối với khử trùng nước uống bằng tia cực tím
ở quy mơ hộ gia đình, đèn và hệ thống đèn áp suất thấp là hoàn tồn phù hợp và thậm chí
cịn được ưu tiên hơn đèn và hệ thống đèn trung áp. Điều này là do chúng hoạt động ở công
suất thấp hơn, nhiệt độ thấp hơn và chi phí thấp hơn trong khi có hiệu quả cao trong việc
khử trùng lượng nước đủ dùng hàng ngày trong gia đình. Yêu cầu thiết yếu để khử trùng
bằng tia UV với hệ thống đèn là nguồn điện có sẵn và đáng tin cậy. Mặc dù yêu cầu về

điện năng của hệ thống khử trùng bằng đèn UV thủy ngân áp suất thấp là khiêm tốn, nhưng
chúng rất cần thiết cho hoạt động của đèn để khử trùng nước. Vì hầu hết các vi sinh vật bị
ảnh hưởng bởi bức xạ xung quanh 260 nm, bức xạ UV nằm trong phạm vi thích hợp cho
hoạt động diệt khuẩn. Có những loại đèn UV tạo ra bức xạ trong phạm vi 185 nm có hiệu
quả trên vi sinh vật và cũng sẽ làm giảm tổng hàm lượng carbon hữu cơ (TOC) của nước.
Đối với một hệ thống UV điển hình, khoảng 95% bức xạ đi qua ống bọc thạch anh và vào
nước chưa được xử lý. Nước chảy như một lớp màng mỏng phủ lên đèn. Ống bọc thạch
anh được thiết kế để giữ cho đèn ở nhiệt độ lý tưởng khoảng 104 ° F
3.2. Nguyên tắc khử trùng bằng UV
Bức xạ UV ảnh hưởng đến vi sinh vật bằng cách thay đổi DNA trong tế bào và cản
trở quá trình sinh sản. Xử lý bằng tia cực tím khơng loại bỏ các sinh vật khỏi nước, nó chỉ
đơn thuần là bất hoạt (giết chết) chúng. Hiệu quả của quá trình này liên quan đến thời gian
tiếp xúc và cường độ đèn cũng như các thông số chất lượng nước chung. Thời gian tiếp
xúc được báo cáo là "microwatt x giây / cm vng" (µWatt x giây / cm²) và Bộ Y tế và
Dịch vụ Nhân sinh Hoa Kỳ đã thiết lập mức phơi nhiễm tối thiểu là 16.000 µWatt x giây /
cm² đối với hệ thống khử trùng bằng tia cực tím. Hầu hết các nhà sản xuất cung cấp cường
11


độ đèn từ 30.000-50.000 µWatt x giây / cm². Nói chung, vi khuẩn coliform chẳng hạn, bị
tiêu diệt ở 7.000 µWatt x giây / cm².
Vì cường độ đèn giảm dần theo thời gian sử dụng, nên việc thay thế đèn và tiền xử
lý thích hợp là chìa khóa thành cơng của q trình khử trùng bằng tia UV. Ngồi ra, hệ
thống UV nên được trang bị thiết bị cảnh báo để cảnh báo cho chủ sở hữu khi cường độ
đèn giảm xuống dưới phạm vi diệt khuẩn. Sau đây là thời gian chiếu xạ cần thiết để bất
hoạt hoàn toàn các vi sinh vật khác nhau dưới liều 30.000 µWatt x giây / cm² ở bước sóng
UV 254 nm.

12



Được sử dụng một mình, bức xạ UV khơng cải thiện mùi vị, mùi hoặc độ trong của
nước. Đèn UV là một chất khử trùng rất hiệu quả, mặc dù việc khử trùng chỉ có thể xảy ra
bên trong thiết bị. Khơng giống như q trình khử trùng bằng clo, khơng có sự khử trùng
cịn lại trong nước để vơ hiệu hóa vi khuẩn có thể tồn tại hoặc có thể được đưa vào sau khi
nước đi qua nguồn UV. Tỷ lệ vi sinh vật bị tiêu diệt phụ thuộc vào cường độ của tia UV,
thời gian tiếp xúc, chất lượng nước thô và việc bảo dưỡng thiết bị đúng cách. Nếu vật chất
tích tụ trên tay áo thạch anh hoặc tải trọng hạt cao, cường độ tia cực tím và hiệu quả xử lý
sẽ giảm. Ở liều đủ cao, tất cả các mầm bệnh đường ruột trong nước đều bị bất hoạt bởi bức
xạ UV. Thứ tự chung về khả năng đề kháng của vi sinh vật (từ ít nhất đến nhiều nhất) và
13


liều UV tương ứng để bất hoạt trên diện rộng (> 99,9%) là: vi khuẩn sinh dưỡng và ký sinh
đơn bào Cryptosporidium parvum và Giardia lamblia ở liều thấp (1-10 mJ / cm2) và virus
đường ruột và bào tử vi khuẩn ở liều cao (30-150 mJ / cm2). Hầu hết các hệ thống khử
trùng UV bằng đèn thủy ngân áp suất thấp có thể dễ dàng đạt được liều bức xạ UV 50-150
mJ / cm2 trong nước chất lượng cao và do đó, khử trùng hiệu quả tất cả các mầm bệnh
trong nước. Lưu ý: Đã có sự thay đổi đơn vị trong đoạn này, từ µW x giây / cm2 sang mJ
/ cm2. Cả hai đều là đơn vị của bức xạ (cơng suất / diện tích); ốt (W) là jun / giây; 1000
µ (micro) = 1 m (mili). 1000 µW x giây / cm2 = 1 mJ / cm2.
Tuy nhiên, chất hữu cơ hòa tan, chẳng hạn như chất hữu cơ tự nhiên, một số chất
gây ô nhiễm vô cơ, chẳng hạn như sắt, sulfit và nitrit, và chất lơ lửng (hạt hoặc độ đục) sẽ
hấp thụ bức xạ UV hoặc che chắn vi khuẩn khỏi bức xạ UV, dẫn đến liều lượng UV được
phân phối thấp hơn và khử trùng vi sinh giảm. Một mối quan tâm khác về việc khử trùng
vi khuẩn với liều lượng bức xạ UV thấp hơn là khả năng của vi khuẩn và các vi sinh vật tế
bào khác để sửa chữa các thiệt hại do tia UV gây ra và khôi phục khả năng lây nhiễm, một
hiện tượng được gọi là kích hoạt lại. UV làm bất hoạt vi sinh chủ yếu bằng cách thay đổi
axit nucleic về mặt hóa học. Tuy nhiên, các tổn thương hóa học do tia UV gây ra có thể
được sửa chữa bằng các cơ chế enzym tế bào, một số trong số đó khơng phụ thuộc vào ánh

sáng (sửa chữa tối) và một số khác cần ánh sáng nhìn thấy (ghép nối quang hoặc kích hoạt
quang). Do đó, để đạt được khả năng khử trùng nước bằng tia cực tím tối ưu địi hỏi phải
cung cấp đủ liều tia cực tím để gây ra mức độ thiệt hại lớn hơn của axit nucleic và do đó
khắc phục hoặc áp đảo các cơ chế sửa chữa DNA.
Liều lượng khử trùng được xác định bằng công thức bên dưới
Trong đó: cường độ tia UV là cơng suất bức xạ của tia UV (W hay mW) tác động
lên 1 đơn vị diện tích (m2 hoặc cm2)
Mỗi loại vi sinh vật sẽ có 1 liều lượng tiêu diệt khác nhau. Dưới đây là lieu lượng
tiêu diệt loại bỏ 99,9%

14


Liều vơ hiệu hóa đối với Giardia và Cryptosporidium
Liều tia cực tím là tích số của cường độ ánh sáng tia cực tím (bức xạ) và thời gian
tiếp xúc tính bằng giây (IT), được nêu bằng đơn vị: mW x s / cm2 hoặc mJ / cm2. IT tương
tự như liều lượng hóa chất hoặc CT (nồng độ x thời gian). Các vi sinh vật cho thấy một
loạt các mức độ nhạy cảm với UV như được hiển thị trong dữ liệu UV. Cryptosporidium
15


và Giardia nhạy cảm với tia cực tím hơn vi khuẩn và vi rút. Các kết quả tương tự cũng thu
được khi sử dụng phương pháp chiếu xạ tia cực tím áp suất thấp, áp suất trung bình và xung
- Hãy tìm hệ thống khử trùng bằng tia UV loại A. Liều UV cần thiết để khử hoạt tính 4 log
của các mầm bệnh trong nước được chọn được trình bày dưới đây:

Tiền xử lý chiếu xạ UV
Quá trình lọc cặn qua lọc cát hoặc lọc than hoạt tính phải được thực hiện trước khi
nước đi qua bộ phận UV. Vật chất dạng hạt, màu sắc và độ đục ảnh hưởng đến sự truyền
tia cực tím đến vi sinh vật và do đó phải được loại bỏ để khử trùng thành công. UV thường

là thiết bị cuối cùng trong hệ thống xử lý (một loạt các thiết bị xử lý phía trước), sau q
trình thẩm thấu ngược, làm mềm nước hoặc lọc. Bộ phận UV phải được đặt càng gần điểm
sử dụng càng tốt vì bất kỳ bộ phận nào của hệ thống ống nước đều có thể bị nhiễm vi khuẩn.
Khuyến nghị rằng toàn bộ hệ thống đường ống dẫn nước phải được khử trùng bằng clo
trước khi sử dụng hệ thống UV lần đầu. Dưới đây là thông số cơ bản của nước trước khí
vào hệ thống khử trung UV

16


3.3.Các loại thiết bị khử trùng bằng tia cực tím
Thiết bị xử lý UV điển hình bao gồm một buồng hình trụ chứa bóng đèn UV dọc
theo trục trung tâm của nó. Một ống bọc thạch anh bao bọc bóng đèn; dịng nước chảy song
song với bóng đèn (cần nguồn điện cung cấp để tạo tia UV). Một thiết bị kiểm sốt dịng
chảy ngăn khơng cho nước đi qua bóng đèn quá nhanh, đảm bảo thời gian tiếp xúc bức xạ
thích hợp với nước chảy. Người ta đã báo cáo rằng dịng nước hỗn loạn (kích động) giúp
sinh vật tiếp xúc hoàn toàn hơn với bức xạ UV. Vỏ hệ thống UV phải bằng thép không gỉ
để bảo vệ bất kỳ bộ phận nào đó khỏi bị ăn mịn. Để đảm bảo rằng chúng sẽ không bị nhiễm
bẩn, tất cả các mối hàn trong hệ thống phải được nung chảy plasma và tẩy bằng khí argon.
Sự khác biệt chính trong các thiết bị xử lý UV là công suất và các tính năng tùy chọn. Một
số được trang bị đầu dị phát xạ tia cực tím để cảnh báo người dùng khi thiết bị cần làm
sạch hoặc khi nguồn sáng bị hỏng. Tính năng này cực kỳ quan trọng để đảm bảo hiệu quả
khử trùng và cung cấp nước an tồn. Một máy dị phát ra âm thanh hoặc tắt dịng nước
thích hợp hơn đèn cảnh báo, đặc biệt hệ thống có thể được đặt ở nơi đèn cảnh báo khơng
được nhận thấy ngay lập tức.
3.4.Bảo trì Hệ thống UV
Vì bức xạ UV phải đến được vi khuẩn để khử hoạt tính của chúng, nên thiết bị chứa
nguồn sáng phải được giữ sạch sẽ. Sản phẩm thương mại có sẵn để rửa thiết bị để loại bỏ
bất kỳ lớp màng nào trên nguồn UV. Làm sạch qua đêm bằng dung dịch natri hydrosulfit
17



0,15% hoặc axit xitric sẽ loại bỏ hiệu quả các màng như vậy. Một số thiết b có cần gạt nước
để hỗ trợ quá trình làm sạch. Hệ thống UV được thiết kế để hoạt động liên tục và chỉ nên
tắt nếu không cần xử lý trong vài ngày. Cần một vài phút để làm ấm đèn trước khi hệ thống
được sử dụng lại sau khi tắt. Ngoài ra, hệ thống đường ống dẫn nước của ngôi nhà cần
được súc rửa kỹ lưỡng sau một thời gian không sử dụng. Bất cứ khi nào hệ thống được bảo
dưỡng, toàn bộ hệ thống ống nước phải được khử trùng bằng hóa chất như clo trước khi sử
dụng hệ thống UV để khử trùng.
Đèn UV dần mất tác dụng với quá trình sử dụng; đèn nên được làm sạch thường
xuyên và thay thế ít nhất một lần một năm, hoặc theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Khơng
có gì lạ khi một bóng đèn mới giảm 20% cường độ trong vịng 100 giờ đầu tiên hoạt động,
mặc dù mức cường độ đó được duy trì trong vài nghìn giờ tiếp theo. Như đã nêu ở trước,
một số thiết bị được trang bị thiết bị phát hiện tia cực tím giảm cường độ sẽ cảnh báo khi
cường độ ánh sáng giảm xuống dưới một mức nhất định. Nước đã xử lý phải được theo dõi
vi khuẩn coliform và vi khuẩn dị dưỡng hàng tháng trong ít nhất 6 tháng đầu tiên sử dụng
thiết bị. Nếu những sinh vật này có trong nước đã qua xử lý, cần kiểm tra cường độ đèn,
và toàn bộ hệ thống đường ống dẫn nước phải được khử trùng bằng hóa chất như clo.
3.5.Thơng tin nhanh về Xử lý nước bằng tia UV
 Khử trùng bằng tia cực tím khơng thêm hóa chất vào nước.
 UV có hiệu quả chống lại vi khuẩn và vi rút; và có thể có hiệu quả chống lại Giardia
lamblia hoặc Cryptosporidium nếu hệ thống được thiết kế tùy chỉnh để đáp ứng các
yêu cầu khử trùng này.
 Khử trùng bằng tia cực tím khơng có khử trùng dư.
 Phải có cường độ đèn tối thiểu là 16.000 µwatt x giây / cm².
 UV thường là thiết bị cuối cùng trong hệ thống xử lý của các thiết bị xử lý nước.
 Thiết bị UV nên có đầu dị phát xạ tia cực tím âm thanh để thơng báo cho người
dùng khi cường độ đèn không đủ.
 Việc bảo dưỡng và thay thế đèn thường xuyên là điều cần thiết.
 Công suất từ 0,5 gallon mỗi phút (gpm) đến vài trăm gpm.

 Cần phải xử lý trước để loại bỏ độ đục, TSS và các thông số khác trước khi đưa vào
khử trùng Uv
 Cũng có một giới hạn về số lượng vi khuẩn có thể được điều trị. Giới hạn trên đối
với khử trùng bằng tia cực tím là 1.000 coliform tổng số / 100 mL nước hoặc 100
coliform phân / 100 mL.
 Nước chứa hàm lượng khống cao có thể tích tụ trên bóng đèn, làm giảm hiệu quả
khử trùng.
3.6. Ưu nhược điểm
Ưu điểm
- Đây là một công nghệ khử trùng rất hiệu quả cho Cryptosporidium và Giardia.

18


Nó khơng làm thay đổi đáng kể chất lượng nước; nghĩa là, khơng có thay đổi trong
tổng số hữu cơ carbon (TOC), pH, độ ăn mịn, khả năng hình thành DBP hoặc độ
đục.
- Công nghệ điện tử tương đối rẻ với vốn và chi phí vận hành thấp, so với các lựa
chọn khử trùng khác cho động vật nguyên sinh.
- Nó tương đối dễ dàng để vận hành (tức là bật hoặc tắt) thiết bị UV dựa trên về sự
thay đổi của lưu lượng nước, chất lượng nước, v.v.
- Thiết bị UV có diện tích lắp đặt tương đối nhỏ và thường có thể dễ dàng lắp đặt vào
các nhà máy xử lý nước hiện có
- Khơng cần hóa chất để khử trùng bằng tia cực tím.
- Khử trùng rất nhanh. Thời gian liên lạc trong khoảng vài giây.
Nhược điểm
- Khơng có khả năng khử trùng sau khi ra khỏi buồng khử trùng. Do đó, clo hoặc
cloramin thường được thêm vào để duy trì lượng dư khử trùng trong hệ thống phân
phối.
- Hiện tại, không thể theo dõi liên tục liều lượng tia cực tím, vì vậy người vận hành

phải dựa vào các phép đo thứ cấp (chỉ số cảm biến, độ truyền tia UV, tốc độ dòng
nước, v.v.).
- Hầu hết các lò phản ứng UV đều chứa đèn thủy ngân, vì vậy việc vỡ đèn UV thể
hiện mối nguy thủy ngân có thể xảy ra. Tuy nhiên, các tính toán dường như cho thấy
rằng ngay cả khi thủy ngân trong đèn đã đi vào nước hoàn toàn, mức thủy ngân
trong nước được phân phối vẫn thấp hơn nhiều so với mức ô nhiễm tối đa. Nghiên
cứu thêm là cần thiết để giải quyết vấn đề này.
- Nguồn điện cung cấp cho thiết bịcó thể bị gián đoạn, có thể khiến đèn UV tắt trong
khoảng thời gian từ 1–5 phút. Điều này có thể dẫn đến một số nước khơng được xử
lý trừ khi nước được chuyển thành chất thải.
- Đèn UV chứa thủy ngân có thể bể, khơng chỉ đưa thủy ngân vào trong nước mà còn
đưa các mãnh vỡ thủy tinh vào trong nước. Vì vậy, sau đèn UV nên lắp thêm bộ lọc
tinh để phòng sự cố. Một số hệ thống có thêm van tự động, van sẽ đóng lại khi sự
cố xảy ra, nước sẽ theo hướng khác thải ra ngoài. Khoảng cách từ đèn đến van được
tính tốn cho phù hợp.
-

19


4.Khử trùng clo
4.1.Cơ chế khử trùng nước bằng Clo
Phương pháp khử trùng nước bằng clo là một trong những phương pháp xử lý làm
sạch nước phổ biến nhất hiện nay. Bằng cách sử dụng hóa chất có tính oxy hóa mạnh nhằm
mục đích oxy hóa men tế bào vi sinh vật (VSV), vi khuẩn rồi tiêu diệt chúng.
Khử trùng nước bằng Clo được thực hiện qua hai giai đoạn.
 Giai đoạn 1: Khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật.
 Giai đoạn 2: Phản ứng với men tế bào Vi sinh vật, thay đổi quá trình trao đổi chất.
Tức là ngăn cản quá trình trao đổi cất, Vi sinh vật khơng có dinh dưỡng sẽ dẫn đến
tiêu diệt.


Tốc độ phản ứng quá trình khử trùng bằng Clo
Quá trình khử trùng nước diễn ra rất nhanh. Q trình đó được xác định bằng động
học của quá trình khuếch tán và động học của quá trình phân hủy men tế bào
Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ khử trùng nước bằng hóa chất Clo:

Nồng độ, nhiệt độ: Nồng độ và nhiệt độ càng cao tốc độ quá trình khử trùng tăng
 Tính chất khơng phân ly của chất khử trùng. Đặc biệt trong nước có nhiều cặn, chất
hữu cơ và các chất khử sẽ làm giảm tốc độ của q trình khử trùng nước. Do đó,
u cầu nước pha dung dịch clo phải là nước sạch.
4.2.Khử trùng nước bằng Clo có hại cho sức khỏe khơng
 Clo được ứng dụng rộng rãi trong thực tế để khử trùng nước sinh hoạt, nước bể bơi,
nước ao hồ..

20







Nhiều nghiên cứu thực tiễn đã chứng minh, quá trình khử trùng nước sinh hoạt
bằng Clo không gây ra những ảnh hưởng gì lớn tới sức khỏe.
Nếu nồng độ Clo khơng tín tốn kỹ sẽ tạo thành Clo dư, clo dư tồn tại trong nước
sẽ tạo ra một vài sản phẩm không tốt. Đặc biệt là trihalomethanes ảnh hưởng cho
trẻ em và phụ nữ mang thai.
Khử trùng bằng Clo sẽ làm cho nước có mùi khó chịu, chứ khơng ảnh hưởng đến
sức khỏe như mọi người thường nghĩ.


4.3.Cách khắc phục mùi clo trước khi sử dụng
Để nước ở nơi thoáng khí để nước bớt mùi Clo hoặc cho nước vào chai và để trong
tủ lạnh một thời gian rồi sử dụng. Tốt hơn hết là sử dụng các loại bình lọc than hoạt tính
để xử lý tình trạng này.
4.4.Các phương pháp khử trùng nước cấp bằng Clo
 Ở quy mô nhỏ: dùng phương pháp khử trùng nước bằng Cloramin B được sử
dụng rất phổ biến, xử lý các loại nước cấp nhỏ như chum, vại, xô, thùng, chậu,…
 Ở quy mô công nghiệp: Khử trùng nước cấp bằng Cloramin B 27% (clo hoạt tính),
clorua vơi, clo long (dạng khí hóa lỏng).

4.5. Cách khử trùng nước sinh hoạt bằng Clo
Clo có thể châm vào nguồn nước bằng nhiều cách khác nhau, tùy thuộc vào từng dạng
hóa chất:
- Sử dụng clo dạng bột (Clorua vơi, cloraminB): hóa chất được khuấy tan trong nước
trước khi được bơm định lượng bơm vào nguồn nước. Đối với quy mơ nhỏ, clo có
thể châm trực tiếp vào bể nước.
- Sử dụng clo dạng lỏng (nước javen): nước javen sẽ được bơm định lượng bơm vào
nguồn nước với liều lượng đã được tính tốn.
21


- Sử dụng clo khí: clo sẽ được hút và hịa trộn vào nước thơng qua bộ ventuari
Hàm lượng châm clo phụ thuộc vào tính chất của nước. Do clo ngồi khử trùng cịn oxi
hóa các chất có trong nước như sắt, mangan…. Nếu bỏ qua các yếu tố này, lượng clo châm
vào nước có thể ước tính 2-3g/m3 cho nước ngầm và 3-5g/m3 cho nước mặt trong xử lý
nước cấp, thời gian lưu khoảng 30 phút. Đối với nước thải có thể lấy theo nước mặt hoặc
cao hơn.
4.6.Ưu nhược điểm của khử trùng nước bằng Clo
Ưu điểm


Đây là loại hóa chất phổ biến vì sở hữu những ưu điểm nổi bật sau:
 Có khả năng ngăn ngừa sự tái nhiễm vi sinh vật trong nước thải.
 Phát huy hiệu quả trên hầu hết các loại vi sinh vật.
 Có thể kiểm sốt liều lượng một cách linh hoạt.
 Có 1 lượng clo dư để dự phóng khử trùng trên đường ống
 Là phương pháp khử trùng tương đối rẻ
Nhược điểm




Tạo mùi khó chịu
Khơng an tồn nếu dùng clo khí (dạng hóa lỏng), do khả năng bị rị rĩ ra mơi trường
Tạo sản phẩm phụ có khả năng gây ung thư.

22