Nước và nước thải yêu cầu khử trùng để đáp ứng các điều kiện quy định giới hạn cho tải lượng vi sinh vật tồn tại. Mục tiêu chính của khử trùng là làm giảm nồng độ mầm bệnh (vi khuẩn, vi rút và động vật nguyên sinh) trong nước ở mức dưới giới hạn của nhiễm trùng. Khử trùng có thể được thực hiện bằng nhiệt ( đun nóng, mặt trời), vật lý (lọc, siêu âm, áp suất cao, tia điện tử, chiếu xạ gamma, chiếu xạ tia cực tím) hoặc phương pháp hóa học (clo hóa, axit hóa, bổ sung kiềm, ozone, enzyme, các loại vật liệu dựa trên carbon).
Trong tự nhiên nước sử dụng liên quan tới hầu hết các quá trình sản xuất và sinh hoạt và được thải ra tự nhiên hoặc làm sạch để tái sử dụng. Trong chu trình này, nước thường có lẫn nhiều các thực thể sống có thể có lợi hoặc có hại cho cơ thể sinh vật khác sử dụng. Nước đóng vai trò là vector mang mầm bệnh truyền qua nước, khi vào cơ thể có thể gây ra nhiều các loại bệnh, do đó khử trùng là phương pháp cần thiết được áp dụng cho các trường hợp này. Các phương pháp khử trùng phổ biến hiện nay là đun nóng, sử dụng clo và dùng thiết bị UV, trong đó đèn UV chủ yếu sử dụng cho các quá trình xử lý nước thải. Vậy thiết bị UV khử trùng là gì? Mời bạn theo dõi bài viết dưới đây.
Tin liên quan:
Máy li tâm khử bùn trong xử lý nước thải là gì?
Thiết bị UV là gì?
Để tìm hiểu về thiết bị UV trước hết hãy tìm hiểu qua về tia UV.
Ánh sáng cực tím (UV) là một dạng bức xạ điện từ có bước sóng trong khoảng từ 10 đến 400nm. Bước sóng UV thử nghiệm nằm trong khoảng từ 200nm đến 400nm và được phân chia thành các loại như sau:
UV-A bước sóng 315 – 400 nm
UV-B bước sóng 280 – 315 nm
UV-C bước sóng 200 – 280 nm
Loại cuối cùng được gọi là phạm vi sóng diệt khuẩn vì bước sóng này vô hiệu hóa vi khuẩn và vi rút. Ánh sáng tia cực tím có khả năng làm bất hoạt vi sinh vật, làm giảm tải lượng vi sinh vật trong nước uống và chất thải. Tác dụng diệt khuẩn bao gồm làm hỏng axit nucleic, do đó ngăn chặn sự sao chép của vi sinh vật.
Ánh sáng tia cực tím làm bất hoạt mầm bệnh truyền qua nước theo thứ tự sau: động vật nguyên sinh, vi khuẩn, bào tử vi khuẩn, vi rút và vi khuẩn. Chiếu xạ tia cực tím không được sử dụng chủ yếu trong nước uống nhưng được ứng dụng rất phổ biến trong xử lý chất thải.
Như vậy thiết bị UV sử dụng khử trùng nước là thiết bị sử dụng một đèn phát ra tia UV đi vào nước và thực hiện quá trình khử trùng. Mục đích của biện pháp can thiệp này nhằm cải thiện chất lượng nước nói chung thông qua đáp ứng các điều kiện giới hạn quy định đối với tải lượng vi khuẩn trong nước. Phương pháp này vô hiệu hóa một loạt các vi khuẩn, vi rút và động vật nguyên sinh trong các loại nước và nước thải khác nhau.
Xem thêm:
Thu hồi dầu mỡ thải bằng hệ thống lọc bùn li tâm
Ưu nhược điểm của phương pháp sử dụng tia UV trong xử lý nước thải so với các phương pháp khác
Trong khi các phương pháp khác như khử trùng bằng clo, lọc cát chậm, thanh trùng được sử dụng phổ biến để loại bỏ độ đục, các nang và trứng kí sinh trong quá trình tiền xử lý.
- Clo là phương pháp ít tốn kém nhưng hiệu quả nhất. Tuy nhiên phương pháp này vẫn để lại tồn dư sản phẩm phụ đáng chú ý là khả năng gây ung thư của trihalomethanes.
- Lọc cát chậm có chi phí thấp nhất nhưng đòi hỏi đầu tư lớn vào nhân lực.
- Thanh trùng nước để khử trùng đã được sử dụng rộng rãi vì nhiều vi khuẩn gây bệnh dễ dàng bị tiêu diệt ở nhiệt độ cao. Các vi khuẩn hầu hết bất hoạt ở nhiệt độ 70°C.
Tia UV có hầu hết các ưu điểm của một hệ thống hay phương pháp khử trùng khác. Bức xạ UV có thể làm bất hoạt vi sinh vật, làm giảm tải lượng vi sinh vật trong không khí và nước, trên bề mặt cứng và trong lớp thức ăn mỏng. Nó cũng có thể loại bỏ mầm bệnh từ nước uống và nước ép trái cây. Ánh sáng tia cực tím đã được sử dụng trong nhiều năm để khử trùng nước.
Xử lý khử trùng bằng tia UV của ánh sáng mặt trời rất dễ thực hiện nhưng hiệu quả trong thực tế là không chắc chắn vì phải đạt được nhiệt độ trên 50°C. Do đó thiết bị UV được nghiên cứu ra, thiết bị được cung cấp với đèn UV có giá trị thấp, dễ sử dụng và có thể được thiết kế theo nhiều cách khác nhau.
Các nhược điểm của chất khử trùng hóa học ngày càng lộ ra nhiều đã dẫn đến việc lựa chọn bức xạ UV như một giải pháp thay thế. Việc so sánh hiệu ứng bức xạ tia cực tím với hiệu ứng khử trùng bằng clo cho thấy thực tế là xử lý bằng tia cực tím không tạo ra các sản phẩm phụ khử trùng hoặc dư lượng hóa chất như trong trường hợp khử trùng bằng clo. Cả hai phương pháp khử trùng bằng clo và UV không gây ăn mòn nhưng rủi ro an toàn cao hơn nhiều khi sử dụng clo.
Tin thêm:
Nước Mềm là gì? Nước Cứng là gì?
Đèn UV là gì?
Đèn UV là thiết bị chính và quan trọng nhất trong hệ thống khử trùng bằng tia UV. Là loại đèn phát ra tia UV, một dạng bức xạ điện từ có bước sóng ngắn hơn ánh sáng nhìn thấy, nhưng dài hơn tia X. Loại quang phổ này là sóng điện từ có tần số vô hình với con người, nhưng có thể nhìn thấy đối với một số côn trùng và chim. Những tần số này cao hơn tần số mà mắt người xác định là màu tím; do đó, chúng được gọi là tia cực tím. Tia có thể gây ra các phản ứng hóa học và khiến nhiều chất phát sáng hoặc trở thành huỳnh quang. Thông thường, bước sóng của tia UV nằm trong khoảng từ 10 đến 400nm. Phạm vi của bước sóng UV sử dụng là giữa 200 nm và 400 nm.
Theo ISO 21348-2007, tiêu chuẩn xác định bức xạ mặt trời, phạm vi này được chia thành ba loại gồm.
- UV-A (315 – 400nm) chứa sóng UV dài, gây sạm da.
- UV-B (280 – 315nm) hoặc sóng UV trung bình có thể gây bỏng da và có thể dẫn đến ung thư da. Một phần nhỏ hơn của UV-B (295 Pha297nm) là nhân tố hình thành vitamin D trong tất cả các sinh vật, bao gồm cả con người.
- UV-C (200 – 280nm) chứa sóng UV ngắn và được gọi là phạm vi diệt khuẩn vì vô hiệu hóa vi khuẩn và vi rút.
Tin khác:
Khai thác và sử dụng tia UV trong xử lý nước thải
Khử trùng bằng tia cực tím rất phù hợp cho khử trùng nước thải và điều này đang được quan tâm ngày càng tăng trong ngành xử lý nước vì đã chứng minh rằng bức xạ UV rất hiệu quả chống lại các sinh vật gây bện. Trong thực hành khử trùng nước, ánh sáng tia cực tím thường có hiệu quả nhất trong việc làm bất hoạt Cryptosporidium và Giardia (vi sinh vật gây bệnh có tầm ảnh hưởng quan trọng rất lớn đối với sự an toàn của nước uống) sau đó là vi khuẩn.
Ánh sáng tia cực tím ít hiệu quả nhất đối với bào tử và vi rút, thứ tự hủy diệt với tia UV như sau: Cryptosporidium và Giardia> Bacteria> Spores> Viruses. Các tế bào trứng Cryptosporidium parvum rất mẫn cảm với điều trị bằng tia UV.
Các bào tử hiếu khí của Bacillus subtilis và các bào tử kỵ khí của Clostridium perfringens ít nhạy cảm với UV hơn các tế bào vi khuẩn thực vật.
Virrus và vi khuẩn có khả năng chống bức xạ UV. Các sinh vật kháng UV nhất là virus, đặc biệt là Adenovirus và bào tử vi khuẩn cung cấp một đánh giá rất tốt về tác dụng của kháng adenovirus đối với khử trùng UV.
Hiệu suất khử trùng UV của nước thải bị ảnh hưởng rất nhiều bởi chất lượng nước thải. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh tính hiệu quả của việc xử lý bằng tia cực tím trong việc khử trùng nước thải được xử lý thứ cấp với xử lý cấp ba. Sự có mặt của các vi sinh vật phân ly trong nước thải được khử trùng bằng tia cực tím có thể có ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình khử trùng.
Một vấn đề khác là tia UV không thể xuyên qua các vật liệu rắn, do đó các vi sinh vật liên quan đến các hạt không bị phá hủy. Tác dụng của các hạt như là vật liệu để che chắn các tế bào của vi sinh vật do đó coliforms liên kết tự nhiên tồn tại khi nước thải được xử lý kế hợp bởi UV và clo. Trong trường hợp này nên sử dụng phương pháp lọc để giảm nồng độ coliforms liên quan đến hạt.
Trên đây là những ứng dụng của hệ thống UV trong xử lý nước thải. Để nắm rõ hơn về nguyên lý hoạt động và cấu tạo hệ thống UV khử trùng, mời bạn theo dõi trong các bài viết tiếp theo của Môi trường Việt Nam
Tin mới đăng gần đây:
Hệ thống thu bụi sử dụng vật liệu lọc vải không dệt tổng hợp
Leave a Reply