Điều chế HCl trong phòng thí nghiệm

Công nghệ biofloc giúp tăng năng suất thâm canh cá rô phi

Công nghệ biofloc đã được ứng dụng rất nhiều trong các mô hình nuôi thâm canh tôm thẻ chân trắng. Hiện nay, công nghệ này đã được ứng dụng vào nuôi thương phẩm cá rô phi cho năng suất cao tới 26 tấn/ha/vụ.

Việc ứng dụng công nghệ biofloc (viết tắt tiếng Anh là BFT) trong nuôi thâm canh cá rô phi thúc đẩy tốc độ tăng trưởng của cá nuôi, năng suất chất lượng cá nuôi đạt cao, hiệu quả sử dụng thức ăn được cải thiện, góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường ao nuôi. Ứng dụng BFT trong nuôi trồng thủy sản được coi là một hướng đi mới của công nghệ sinh học.

Dựa trên nguyên lý bổ sung nguồn cacbon theo một tỷ lệ phù hợp với lượng nitơ sẵn có trong nước ao để làm thức ăn cho vi sinh vật dị dưỡng có trong ao, tạo điều kiện cho nhóm này phát triển chiếm ưu thế trong ao. Vi sinh vật dị dưỡng sẽ chuyển hóa các hợp chất chứa nitơ trong nước ao thành protein trong sinh khối, nhờ đó tái sử dụng được nguồn nitơ từ chất thải hòa tan trong nước ao và chuyển hóa thành sinh khối thức ăn tự nhiên cho cá nuôi, làm tăng hiệu quả sử dụng thức ăn nuôi cá.

Khái niệm biofloc trong BFT dùng để chỉ tập hợp vật chất hữu cơ lơ lửng trong nước bao gồm tảo, động vật nguyên sinh và vi sinh vật - trong đó chiếm ưu thế là vi sinh vật dị dưỡng - được gắn kết với nhau bằng chất keo sinh học polyhydroxy alkanoat (PHA). Tập hợp các biofloc là nguồn thức ăn tự nhiên giàu dinh dưỡng đối với cá rô phi nuôi trong ao. Do đó, việc ứng dụng BFT sẽ làm giảm chi phí thức ăn nuôi cá và được coi là giải pháp phát triển bền vững nuôi trồng thủy sản ở quy mô công nghiệp, theo thông tin từ Khuyến nông Việt Nam.

Công nghệ biofloc thúc đẩy tốc độ tăng trưởng của cá nuôi, giúp năng suất nuôi đạt cao

Quy trình nuôi cá rô phi dựa trên công nghệ biofloc giúp tăng năng suất chất lượng được Tạp chí Thủy sản Việt Nam đưa ra như sau: cá rô phi được chọn vào nuôi là cá đơn tính đực dòng Novit 4, kích thước 7 – 10 g/con, nuôi với mật độ 5 con/m2. Cho ăn 2 lần/ngày, với mức độ đáp ứng 90% so với nhu cầu. Mỗi tuần cho cá nhịn ăn 1 ngày để kích thích cá sử dụng sinh khối biofloc trong ao. 

Lượng biofloc cần cung cấp trong tháng đầu tiên là 3 – 5 ppm/ngày. Từ tháng thứ 2, khi có sẵn lượng Biofloc trong hệ thống thì ta chỉ cần bổ sung thêm chế phẩm sinh học có thành phần vi sinh là nhóm vi khuẩn Baciluss để duy trì ổn định lượng biofloc trong ao. Bổ xung mật rỉ đường có hàm lượng Cacbon là 37,5%, 1 tuần/lần, để cung cấp thêm nguồn Cacbon.

Trong quá trình nuôi, vận hành hệ thống sục khí đáy suốt ngày đêm kết hợp với máy quạt nước để trộn đều nước ao từ tầng đáy lên tầng mặt và tạo dòng nước chảy trong ao. Trong 2 tháng đầu chỉ chạy máy quạt nước khi bón bổ sung rỉ đường và biofloc mồi. Sau đó sử dụng cả sục khí đáy và quạt nước liên tục cho đến khi thu hoạch để duy trì dưỡng khí và đảm bảo biofloc lơ lửng trong nước.

Thái Hà (Vietq.vn)

Khử trùng nước thải bằng Clo

KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI BẰNG CLO,

XẢ NƯỚC THẢI SAU XỬ LÝ VÀO NGUỒN TIẾP NHẬN

Trần Thị Cúc Phương

1. Khái niệm và tầm quan trọng của khử trùng nước thải.

1.1  Khái niệm khử trùng nước thải

- Nước thải là nước được thải ra sau khi được sử dụng (cho nhu cầu sinh hoạt của con người hoặc nhu cầu sản xuất công nghiệp).

- Khử trùng nước thải là quá trình loại bỏ trong nước thải những vi sinh có khả năng gây bệnh, là hàng rào cần thiết và cuối cùng chống lại sự phơi nhiễm của người với những vi sinh gây bệnh, bao gồm virus, vi khuẩn và protozoa.

1.2  Tại sao phải khử trùng

Theo kết quả quan trắc tại tỉnh Đồng Nai và thành phố Hồ Chí Minh, kết quả chất lượng nguồn nước cấp phục vụ sinh hoạt lưu vực Đồng Nai qua các năm đang bị suy giảm.

+ Hiện trên sông Sài Gòn, nồng độ vi sinh vượt tiêu chuẩn loại B từ hơn 1 lần đến 10 lần; nồng độ COD, BOD₅ không đạt tiêu chuẩn loại A.

+ Còn trên sông Đồng Nai, nồng độ DO, dầu mỡ chỉ đạt tiêu chuẩn loại B. Riêng nồng độ vi sinh vượt tiêu chuẩn loại B hơn 2 lần thay vì phải đạt loại A.

Hệ thống sông Sài Gòn - Đồng Nai là nguồn cung cấp nước cho nhiều triệu người trong lưu vực này. Theo giới chuyên môn, ô nhiễm vi sinh trong nước sẽ làm gia tăng nguy cơ các bệnh liên quan đến đường ruột

Hình 1:  Tổ hợp công trình hệ thống xử lý nước thải

Tất cả các hoạt động trong sinh hoạt và sản xuất của con người đều tạo ra chất thải. Các chất thải tồn tại ở dạng chất rắn, chất lỏng và thể khí. Ngoài các tạp chất vô cơ, hữu cơ…trong nước thải còn có nhiều loại vi sinh vật như vi khuẩn, vi trùng, virut gây bệnh như tả, lỵ, thương hàn…. Nếu xả thải vào nguồn nước cấp mà chưa qua khử trùng thì khả năng lan truyền bệnh là rất lớn. Tiêu chuẩn của một nguồn nước tốt là phải loại trừ được các nguồn gây bệnh đó. Do đó, khử trùng nước là một quá trình không thể thiếu được trong công nghệ xử lý nước. Người ta nhận thấy rằng chỉ với các quá trình xử lý cơ học thì không thể loại trừ được các loài vi sinh vật và vi trùng có trong nước. Do vậy, để có nguồn nước đảm bảo an toàn vệ sinh trước khi thải vào các nguồn, bắt buộc phải tiến hành các biện pháp khử trùng (khử trùng chỉ nhằm tiêu diệt những vi khuẩn, virut loại có hại, gây bệnh, không phải tiêu diệt tất cả vi khuẩn có trong nước).

2. Khử trùng bằng clo và các hợp chất của clo

Cơ sở của phương pháp khử trùng bằng các chất hóa chất là sử dụng chất oxy hóa mạnh hơn để oxy hóa men của tế bào vi sinh vật và tiêu diệt chúng. Các hóa chất thường dùng là: các halogen clo, brom; clo dioxyt; các hypoclorit và các muối của nó; ozôn…. Phương pháp khử trùng hóa học có hiệu suất cao nên được sử dụng rộng rãi với nhiều quy mô.

Clo là một chất oxy hóa mạnh, ở bất cứ dạng nào, nguyên chất hay hợp chất, khi clo tác dụng với nước đều cho các phân tử axit hypocloro  (HOCl), một hợp chất có năng lực khử trùng rất mạnh.

Cơ chế tác động của clo: Quá trình hủy diệt vi sinh vật xảy ra qua hai giai đoạn:  đầu tiên chất khử trùng khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào của vi sinh vật, sau đó phản ứng với men bên trong tế bào và phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến diệt vong tế bào.

Tốc độ phản ứng quá trình khử trùng được xác định bằng động học của quá trình khuếch tán chất diệt trùng qua vỏ tế bào và động học của quá trình phân hủy men tế bào. Tốc độ quá trình khử trùng tăng khi nồng độ của chất khử trùng và nhiệt độ của nước tăng, ngoài ra tốc độ khử trùng còn phụ thuộc vào dạng không phân ly của chất khử trùng, vì quá trình khuếch tán qua vỏ tế bào xảy ra nhanh hơn cả quá trình phân ly. Tốc độ quá trình khử trùng còn phụ thuộc vào cả hàm lượng các chất hữu cơ, các cặn lơ lửng và các chất khử khác. Khi trong nước có hàm lượng cao của các chất này thì tốc độ quá trình khử trùng sẽ giảm đi đáng kể.

Khi cho clo tác dụng với nước, phản ứng đặc trưng xảy ra là quá trình thủy phân clo, tạo thành axit hypoclorit và axit clohydric :

Cl₂ + H₂O HOCl + HCl     

Ở dạng phân ly ta có:

            Cl₂ + H₂O     2H⁺ + OCl^- + Cl^-         

Tương tự khi dùng clorua vôi làm chất khử trùng ta có:

            Ca(OCl)₂ + H₂O    CaO + 2HOCl

            2HOCl    2H⁺ + 2OCl^-

Khả năng diệt trùng của clo phụ thuộc vào hàm lượng HOCl có trong nước. Nồng độ HOCl phụ thuộc vào lượng ion H⁺ trong nước hay phụ thuộc vào pH của nước. Khi :

            pH = 6 thì HOCl chiếm 99,5%, OCl- chiếm 0,5%

            pH = 7 thì HOCl chiếm 79%, OCl- chiếm 21%

            pH = 8 thì HOCl chiếm 25%, OCl- chiếm 75%

HOCl không phân ly là thành phần khử trùng chính trong nước, thành phần này chỉ có giá trị cao ở pH thấp, điều đó cũng nói lên rằng quá trình dùng clo để khử trùng trong nước chỉ có được hiệu quả cao khi tiến hành ở pH thấp.

* Khi nước có mặt amoniac hoặc hợp chất có chứa nhóm amoni, chúng có thể tác dụng với clo axit hypoclorit hoặc ion hypoclorit để sinh thành các hợp chất cloramin theo các phản ứng sau :

                               NH₃ + HOCl    ¨    NH₂Cl + H₂O                           

                                            monocloramine

           NH₂Cl + HOCl    ¨     NHCl₂ + H₂O

                                         dicloramine

         NHCl₂ + HOCl    ¨     NCl₃ + H₂O

                                          tricloramine

Sản phẩm monocloramine và dicloramine sinh thành tùy thuộc vào trị số pH của môi trường. Trị số pH càng cao, lượng clo kết hợp để tạo thành dicloramine càng thấp và nồng độ monocloramine càng cao. Hơn nữa, nhiều nghiên cứu cho thấy rằng, năng lực diệt trùng của monocloramine thường thấp hơn so với năng lực diệt trùng của dicloramine khoảng từ 3 đến 5 lần, so với clo, năng lực diệt trùng của dicloramine lại thấp hơn từ 20 đến 25 lần. Chính điều đó giải thích vì sao quá trình khử trùng lại xảy ra có hiệu quả hơn khi trị số pH của môi trường thấp.

Để đảm bảo cho quá trình khử trùng đạt được hiệu quả hoàn toàn, người ta thường tính đến một lượng clo dư thích hợp trong nước sau quá trình khử trùng. Trong hệ thống khử trùng có chứa amoniac hoặc các hợp chất có chứa nhóm amoni, lượng clo tham gia phản ứng để tạo thành cloramine được gọi là clo kết hợp, tổng hàm lượng của clo tự do dưới dạng Cl₂, HOCl và ClO^-, lượng Clo kết hợp được gọi là clo hoạt tính khử trùng, do khả năng diệt trùng của clo tự do và clo kết hợp khác nhau mà lượng clo dư cần thiết để đảm bảo khử trùng triệt để cũng dược đánh giá ở mức khác nhau.

 Sơ đồ sau thể hiện lượng clo dư  theo quá trình cho clo vào khử trùng :

Hình 2: Đồ thị thể hiện lượng clo dư  theo quá trình sử dụng clo khử trùng

Điểm tới hạn (breakpoint) rất quan trọng trong tính toán hàm lượng clo cho vào. Điểm tới hạn là điểm bão hòa của các phản ứng khử trùng. Tại điểm tới hạn, clo thêm vào sẽ trở thành clo dư. Để đánh giá hiệu quả của quá trình khử trùng nước thải bằng clo, ta thường thực hiện bằng cách kiểm tra số dư lượng hóa chất đã sử dụng và bằng cách xác định hàm lượng clo dư trong nước thải sau khi tiếp xúc với clo.

Thông thường để đảm bảo hiệu quả của quá trình khử trùng, ta điều chỉnh lượng clo cho vào sao cho hàm lượng clo dư còn lại trong nước thải sau khi tiếp xúc không nhỏ hơn 1,5 mg/l.

* Khử clo dư trong nước : Khử dư lượng clo trong nước khi clo hóa với liều lượng cao có thể dùng phương pháp hóa học. Khử clo bằng hóa chất như dùng SO₂, Na₂SO₃, Na₂S₂O₃ theo các phản ứng sau :

            Cl₂ + SO₂ +2H₂O→ 2HCl + H₂SO₄

            Cl₂ + Na₂SO₃ + H₂O → 2HCl + Na₂SO₄

            4Cl₂ + Na₂S₂O₃ + 5H₂O → 2NaCl + 6HCl + 2H₂SO₄

Axit clohydric và axit sunfuric hình thành được trung hòa bằng độ kiềm dư của nước. Để khử hết 1mg clo dư cần đến 0,9 mg SO₂.

Ngoài ra có thể dùng than hoạt tính để lọc clo dư. Lớp lọc hấp thụ qua than hoạt tính có chiều dày từ 2 đến 2,5m, kích thước hạt từ 1,5 đến 2,5mm, tốc độ lọc 20 - 30m/h. Tái sinh than hoạt tính khi nó hết khả năng hấp thụ clo được tiến hành bằng rửa qua dung dịch kiềm nóng hoặc canxi hypoclorit.

Phương pháp làm thoáng bề mặt chỉ khử được một phần clo dư hòa tan, còn hypoclorit do không bay hơi nên phương pháp này kém hiệu quả hơn. Khử clo và cloramine bằng phương pháp làm thoáng chỉ đạt hiệu quả khi pH của môi trường nhỏ hơn 5.

Để khử trùng nước nhiễm bẩn nặng, đặc biệt khi trong nước có nhiều vi trùng có sức đề kháng cao với các chất oxy hóa và trong trường hợp cần khử màu, mùi, vị của nước, có thể sử dụng liều lượng clo đến 10mg/l hoặc hơn để đảm bảo cả hiệu quả khử trùng triệt để và cả việc oxy hóa các chất gây mùi vị. Tuy nhiên khi lượng clo dư sau khử trùng còn quá lớn, nhất thiết phải tìm biện pháp khử bớt clo dư xuống đến tiêu chuẩn cho phép từ 0,3 đến 0,5mg/l.

* Khi trong nước có chứa phenol, nếu cho clo vào sẽ tạo ra clophenol gây mùi vị khó chịu, trong trường hợp này nhất thiết phải tiến hành amoniac hóa trước khi khử trùng.

Độc tính clo và những sản phẩm phụ khác: Nói chung, nguy cơ do hóa chất trong nước không được xác định rõ bằng những nguy cơ của vi sinh vật gây bệnh. Đó là do thiếu thông tin về sản phẩm phụ khử trùng. Độc tính của clo và sản phẩm phụ của nó rõ ràng là đáng quan tâm bởi vì người ta ước tính 79% dân số các nước phát triển tiếp xúc với clo. Người ta tìm thấy có mối quan hệ giữa clo hóa nước uống và gia tăng nguy cơ ung thư đại tràng và bàng quang. Các hợp chất của trihalomethanes (THM) như là: cloroform, diclomethane, 1,2-dicloethane và carbon tetraclorua là những hợp chất clo hóa được tạo thành do việc clo hóa nước và nước thải và bị nghi ngờ có khả năng sinh ung thư.

Cách chủ yếu để giảm hay kiểm soát THM trong nước uống như sau:

- Loại bỏ những tiền chất của THM trước khi clo hóa-có sự liên hệ giữa tiềm năng tạo thành THM tổng số và tổng carbon hữu cơ( TOC) trong nước.

- Loại bỏ THM; và

- Sử dụng những chất khử trùng khác thông thường không tạo thành THM (thí dụ cloramine, ozone, hay tia cực tím).

Canxi hipoclorit có công thức hóa học Ca(ClO)₂, clorua vôi là sản phẩm của quá trình phản ứng clo với vôi tôi, trong clorua vôi cũng có thể chứa đến 40 - 45% canxi hypoclorit với lượng clo hoạt tính từ 20 đến 25%. Clorua vôi dễ hút ẩm và phân hủy khí clo nên cần được bảo quản khô ráo, cẩn thận.

Ca(OCl)₂ + H₂O  CaO + 2HOCl

2HOCl  2H⁺ + 2OCl^-

Clo dioxit có công thức hóa học là ClO₂, clo dioxit là chất khí màu xanh, có tính khử trùng rất mạnh vì nó có thể tiêu diệt vi khuẩn, các loại kí sinh trùng và virus mà những hệ thống sử dụng clo khác không diệt được, dễ hòa tan trong nước và kém bền dưới ánh sáng. Clo dioxit thường dùng để khử trùng nước có chứa phenol hoặc có hàm lượng chất hữu cơ cao do không phản ứng tạo ra clophenol. Clo dioxit được sản xuất trực tiếp tại chỗ bằng cách sục khí clo vào dung dịch natri clorit hay canxi clorit đã được axit hóa :

2NaClO₂ + Cl₂  →   2ClO₂ + 2NaCl

Ca(ClO₂)₂ + Cl₂ →  2ClO₂ + CaCl₂

Hạn chế của clo dioxit là giá thành cao và đòi hỏi kỹ thuật phức tạp, gây nguy hại khi phản ứng với cacbon hoạt tính, tạo ra odor và gây ăn mòn thiết bị. Lượng clo sinh ra phải được quan trắc thường xuyên trong hệ thống vận hành.

Natri hipoclorit có công thức hóa học là NaOCl, dung dịch NaOCl (chứa đến 12% lượng Clo) được chế bằng cách điện phân muối ăn hoặc phản ứng trực tiếp clo với dung dịch NaOH. Hàm lượng clo hoạt tính phụ thuộc vào điều kiện phản ứng và có thể có từ 6 đến 8g/l khí sử dụng quá trình điện phân hoặc có thể cao hơn khi sử dụng phản ứng trực tiếp clo với dung dịch NaOH. Cũng giống như clo ở dạng khí, NaOCl hòa vào nước sẽ tạo ra NaOH và HOCl.

NaOCl  + H₂O → NaOH + HOCl

HOCl H⁺ + OCl^-

Ở điều kiện nhiệt độ cao và pH thấp, dung dịch NaOCl dễ phân hủy, tạo khí Cl₂ và gây ô nhiễm môi trường.

3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử trùng nước bằng clo

3.1 Hàm lượng và thời gian tiếp xúc:

Công thức tính thời gian tiếp xúc:

N_t : Số Coliform ở thời gian t, MPN/100ml.

N₀ : Số Coliform ở thời gian ban đầu t₀, MPN/100ml.

C_t : Hàm lượng clo dư ở thời gian t.

t : Thời gian lưu nước, phút

3.2 Ảnh hưởng của pH

Bảng 1:

pH	Lượng clo dư tối thiểu mg/l
	Clo tự do sau 10 phút tiếp xúc	Clo hoạt tính kết hợp dạng cloramin sau 60 phút tiếp xúc
6 – 7	0,2	1,0
7 – 8	0,2	1,50
8 – 9	0,4	1,80
9 – 10	0,8	-
> 10	> 10	-

Yếu tố pH là yếu tố quan trọng quyết định hiệu quả của quá trình khử trùng bằng clo. Khi pH tăng, hiệu quả khử trùng giảm. Lượng clo dư tối thiểu cần thiết ứng với các giá trị pH khác nhau để diệt trùng hoàn toàn được thể hiện ở bảng 1.

Hiệu quả khử trùng của HOCl cao hơn so với OCl^-. HOCl phân ly yếu ở pH thấp, do đó hiệu quả khử trùng cao hơn khi ở pH thấp.

Đồng Nai: Xử lý nước thải cao su thiên nhiên hiệu quả

• Sơ đồ quy trình công nghệ

Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải cao su thiên nhiên

• Thuyết minh

- Đầu tiên nước thải tự chảy theo tuyến ống thoát nước thải chính qua công trình xử lý cơ học đầu tiên là bể gạn mủ có song chắn rác thô. Song chắn rác thô có nhiệm vụ giữ lại nguyên liệu mủ còn sót lại trong nước thải và các tạp chất vô cơ có kích thước lớn hơn 16mm.

- Nước thải từ ngăn tiếp nhận sẽ được qua tháp khử nitơ và bể tạo bông nhằm giảm nồng độ nitơ trong nước thải, rồi bơm lên bể tuyển nổi. Bể tuyển nổi có nhiệm vụ tách cặn nhỏ khó lắng, acid béo ra khỏi nước bằng hóa chất keo tụ PAC và những bọt khí nhỏ, các bọt khí này bám chặt vào các hạt làm cho tỉ trọng của tổ hợp khí cặn giảm, lực đẩy nổi xuất hiện; khi lực đẩy nổi đủ lớn thì hỗn hợp cặn và khí nổi lên mặt nước và được gạt ra ngoài. Trong đó, hiệu quả khử: BOD = 25%; COD = 30%, SS = 80%.

Bể tuyển nổi (DAF)

- Ở bể xử lý sinh học (Aerotank): quá trình phân hủy một phần các chất hữu cơ trong nước thải thành CO₂, H₂O, … nhờ các vi sinh vật lơ lửng – bùn hoạt tính trong điều kiện giàu oxy, được cung cấp từ máy thổi khí. Các chất hữu cơ ở dạng hòa tan còn lại trong nước thải sẽ được xử lý. Hiệu quả khử: BOD = 50%; COD = 60%; amomi = 80%.

 Bể xử lý sinh học (Aerotank)

 - Tại mương oxy hoá: tiếp tục sục khí bề mặt bằng 2 máy thổi khí với tổng năng lượng 100,5 kW, nhằm tiếp tục phân hủy các chất hữu cơ, nitơ trong điều kiện yếm khí và đạt hiệu quả xử lý cao. Hiệu quả khử: BOD = 95%, COD = 95%, Amoni = 80%, Nitơ tổng = 80%. Bùn sinh ra từ mương ôxy hóa (làm tăng hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải) sẽ được lắng ở bể lắng.

Mương oxy hóa

- Tại bể lắng, các chất lơ lửng và những lớp màng vi sinh vật sẽ được giữ lại làm giảm hàm lượng SS, lượng bùn lơ lửng và hàm lượng bùn hoạt tính được lắng tại đây, phần bùn lắng phía dưới được bơm qua bể chứa bùn.

- Cuối cùng nước thải chảy sang bể tiếp xúc Chlorine, dung dịch Chlorine được bơm định lượng đưa về bể, nhờ năng lượng khuấy trộn của dòng nước, dung dịch Chlorine khuếch tán đều vào nước. Chlorine là chất oxy hóa mạnh sẽ oxy hóa màng tế bào vi sinh gây bệnh và giết chết chúng. Thời gian tiếp xúc để loại bỏ vi sinh khoảng 20 - 45 phút. Nước trong sau xử lý được dẫn ra hồ hoàn thiện trước khi thải vào nguồn tiếp nhận loại A.

- Toàn bộ cặn, bùn dư được bơm vào bể chứa bùn. Từ bể chứa bùn, một phần bùn sẽ được bơm tuần hoàn về mương ôxy hóa, phần còn lại được bơm sang sân phơi bùn để tách nước và nước thải được bơm trở lại bể Aerotank.

• Hiệu quả xử lý

STT	Chỉ tiêu	Nồng độ của nước thải trước xử lý	Nồng độ Trung bình của nước thải sau xử lý	Hiệu quả xử lý theo từng chỉ tiêu
1	Tổng chất rắn lơ lửng(mg/l)	1.340	10	99,25%
2	Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5)(mg/l)	9.900	17	99,83%
3	Nhu cầu oxy hoá học (COD)(mg/l)	15.686	43	99,73%
4	Hàm lượng nitơ tổng(mg/l)	731	7,84	98,93%
5	Hàm lượng amoniac(mg/l)	145	2,18	98,50%
6	Coliform (MPN/100ml)	6,3x105	1,7 x101	99,99%

- Theo bảng đánh giá hiệu quả xử lý ở các chỉ tiêu đặc trưng trên: nồng độ các chất ô nhiễm trong nước sau khi xử lý giảm từ 70 - 99,83% và hầu hết đều đạt quy chuẩn Việt Nam về Môi trường QCVN 01:2008/BTNMT, cột A./.

Nguồn: http://hoaphatdongnai.com 

Nước nồi hơi và các biện pháp xử lý

I. CÁC TÁC ĐỘNG CỦA MÔI TRƯỜNG GÂY HẠI CHO NỒI HƠI  - PHÍA NƯỚC, HƠI

Nồi hơi sẽ chịu những ảnh hưởng, hư hỏng do phá hủy bởi ăn mòn hóa học, cáu cặn gây ra và các tác nhân này cũng được chuyển tải theo hơi nước hoặc do bọt bùng sôi cuốn đi gây tác hại cả hệ thống nhận hơi công tác.

1. Ăn mòn hóa học: Gây mục gỉ, mòn bục, nứt và cản trở trao đổi nhiệt.

+ Khí Oxy  O2:

Fe + O2  =>  Fe2O3

Fe2O3 +  O2 => Fe3O4 ( Màu đen – Có tác dụng làm lớp bảo vệ chống acid thâm nhập)

Do giàu Oxy nên:

Fe3O4 + O2  => Fe2O3 (Màu đỏ – gây mục gỉ phát triển – cản trở trao đổi nhiệt)

Cu +  O2 => Cu2O (Màu đỏ – Không chống acid, gây mục gỉ phát triển).Nhưng

Cu2O + O2 => CuO ( Màu nâu đen – Có tác dụng làm lớp bảo vệ chống Oxy, acid thâm nhập)

+ Khí Hydro H2: Chỉ đối với nồi hơi cao áp (trên 6Mpa),  H2 tác động với Cacbon C ở các tổ chức tinh thể thép gây vết nứt tế vi tại nút Carbon bị mất, khi có ứng suất cục bộ tập trung dần dẫn đến nứt vách nồi, ống.

H2 + C (To, P cao) => CH4

+ Ăn mòn do Acid: (*)

-Khí CO2, SO2, H2S… có trong không khí khi hòa tan với nước (H⁺ OH^-) tạo: H2CO3, H2SO4, H2S, …cũng như  lượng nhỏ các Acid khác đã sẵn có trong nước nó tác động với Fe, Cu tạo các muối, gây ăn mòn không những vách ống nồi hơi mà còn cả thiết bị nhận hơi công tác.

Fe + CO2 + H2O => FeCO3 + H2

+ Ăn mòn do muối natri NaCl  có trong nước cấp hoặc nước biển nếu bị rò từ bầu ngưng.

NaCl + = Na⁺ + Cl^-

Cl^- + H⁺ <=> HCl tính acid – gây ăn mòn.

+ Ăn mòn do gỉ muối đồng Cu⁺⁺ (CO3 ^-- ,SO4 ⁺⁺, Cl ^- ..) dồn về từ các bầu hâm, bầu ngưng gây ăn mòn Oxy hóa khử.vd:

CuSO4 + Fe => FeSO4 + Cu

+ Ăn mòn điểm do co giãn cục bộ tại các vị trí làm vỡ lớp Fe3O4 bảo vệ – Quá trình đốt nồi đang nguội quá nhanh không theo qui trình đốt hâm nóng (xem phần tham khảo); Các tạp chất vô cơ(cát, đất…), hữu cơ(vi khuẩn, tế bào…) tạo cực pin gây ăn mòn điện hóa.

Đặc biệt gỉ phần trên và sát mặt nước khi nồi hơi không sử dụng trong thời gian dài (Bảo quản: Điền đầy nước vào bầu nồi,cấp dư hóa chất khử oxy và đủ hóa chất khác, đóng kín van.)

2. Cáu cặn nồi hơi: Cản trở trao đổi nhiệt – Tạo ứng suất nhiệt cao,cục bộ gây nứt ống, vách nồi; làm “tổ” cho các cực pin Ion gây ăn mòn điện hóa.

Các thành phần hóa học chính gây cáu cặn có trong nước – Nhóm khiềm thổ  Ca⁺⁺,  Mg⁺⁺,  SiO2 – tạo nước cứng, đặc biệt với nước trên bờ. Có nước chưng cất đủ tiêu chuẩn sử dụng là tốt nhất.

2.1 Các hợp chất tạo cáu cặn tồn tại khi các tinh thể đá vôi CaCO3, đá gan gà magie MgCO3 hòa tan, và các muối khác (Vd. MgCl, CaCl2, ...) tác động với các acid ở mục trên (*) tạo ra:

-                Muối bền:

CaCO3 + H2SO4 => H2O + CO2+  CaSO4 (thạch cao – Hòa tan tốt nếu bám dính thì tạo cáu mềm – Không tẩy được bằng acid, chỉ làm sạch bằng cơ học)

MgCO3 + H2SO4 => H2O + CO2 + MgSO4 (Hòa tan tốt, kết tủa bám dính nếu môi trường giàu Ca⁺⁺)

MgCl2 => Mg⁺ +Cl^-

Mg+  nếu gặp nhóm OH^- thì Mg⁺⁺ +  OH^- => Mg(OH)2 ( kết tủa dạng huyền phù, không kết tủa nếu môi trường giàu Ca⁺⁺)

Cl^- + H⁺ <=> HCl tăng tính acid – gây ăn mòn.

-                Muối không bền:

Ca⁺⁺ + H(HCO3) => Ca(HCO3)2

Mg⁺⁺ + H(HCO3) => Mg(HCO3)2

Dưới tác động của nhiệt độ cao:

Ca(HCO3)2  => CO2 + H2O +  CaCO3 (cáu cứng bám thành nồi, vách ống - Tẩy được bằng acid)

Mg(HCO3)2 => CO2 + H2O +  MgCO3 (cáu cứng bám thành nồi, vách ống)

CaCO3, MgCO3 Khi ở bề mặt nhiệt độ cao tự bám vào thành nồi, vách ống tạo cáu cứng.

2.2 Silica (SiO2) : Ít gặp, có ở một số vùng nước đặc biệt, tạo cáu cực cứng. Có thể bị cuốn theo hơi bám vào thiết bị công tác Vd: cánh tua bin. Với nồi hơi cao áp acid silicic bay hơi, bám dính tạo cáu cực cứng, ăn mòn kim loại.

II. SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT HỆ THỐNG NƯỚC NỒI HƠI

Với từng loại nồi hơi cụ thể có thể có những thay đổi hoặc thêm bớt các chi tiết khác nhau.

Phân chia các nhóm nước cho nồi nơi:

a, Nước bổ sung (Make up Water): từ nguồn cấp là két nứớc ngọt (Fresh Water)

b, Nước ngưng  tụ (Condensate): Bên ngăn nước ngưng (Howell)

c, Nước cấp (Feed Water) = Nước bổ sung + Nước ngưng tụ: Bên ngăn nước cấp (Cascade)

d, Nước nồi (Boiler Water): Trong bầu nồi.

e, Nước bay hơi – hơi (Steam): Hơi đi công tác.

Tùy thuộc thiết kế các nồi hơi có thể dùng các thiết bị cấp hóa chất theo 1 hoặc 2 kiểu loại như trên hoặc không thì chỉ đổ trực tiếp vào két.

III. CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU TÁC HẠI VÀ CÁC LOẠI HÓA CHẤT ĐƯỢC SỬ DỤNG PHỔ BIẾN HIỆN NAY

1.  Biện pháp cơ học:

- Lọc Nước bổ sung (Make up Water) bằng bình lọc trao đổi Ion – làm mềm nước (Softener), giảm cáu cặn  (hạt lọc có khả năng tái sinh lại sau sử dụng).

- Nâng nhiệt độ Nước cấp (Feed Water) nên 80 ^oC để đuổi khí O2, H2, CO2...

-Xả không khí trong bầu nồi (đỉnh nồi) khi mới đốt nồi hơi cho đến khi thấy hơi nước trắng đã thoát ra ngoài.

- Ngạn mặt, xả đáy.

Khi nồng độ Cl^- (Chlorine) cao:Gạn mặt; Khi nồng độ tạp chất cao - đo bằng độ dẫn điện (Conductivity) cao : Gạn mặt và cả xả cặn đáy.

Định kỳ bắt buộc gạn mặt, xả đáy: * Mở nhỏ van*

Khoảng 3 ngày 1 lần với nồi hơi cỡ lớn quan trọng và đặc biệt khi các loại nồi hơi dùng nước trên bờ; khoảng 5-7 ngày ngạn mặt lượng nhỏ  trong 5 giây, xả đáy lượng nhỏ trong 15 giây cho nồi hơi nhỏ dùng nước chưng cất ổn định hoặc a cm? trên kính thủy (Xem khuyến cáo của các nhà chế tạo). Do các quá trình hóa học xảy ra liên tục tạo kết tủa ở đáy nồi, váng trên bề mặt nước, muối cần phải xả đi (qui trình gạn mặt, xả đáy - xem VI). Thỉnh thoảng xả đáy, vệ sinh phin lọc ( vải nỉ), các két nước nếu có thể.

2.  Biện pháp hóa học - Sử dụng hóa chất:

Hàm lượng hóa chất sử dụng trên 1m3 nước, cho 1 ngày phải tuân theo hướng dẫn của nhà

sản xuất một cách triệt để, nồng độ dư thừa đều có hại.

2.1 Chống ăn mòn:

2.1.1  Khử Oxy (Oxygen Scavenger):

* Dùng Hydrazine N2H4

N2H4 + O2 => H2O + N2

N2H4 cũng tạo môi trường có tính kiềm phía hơi công tác rất có lợi.

Tác dụng phụ có hại khi nồng độ quá cao:

N2H4 (To > 270oC) => NH3 cùng O2, H2O tạo môi trường có tính acid

CuO + N2H4 (bay hơi) = > Cu2O (màu đỏ, gỉ phát triển) + H2O + N2

Phương pháp bổ sung:

-      Hòa với nước cấp vào bình chứa – cho chảy nhỏ giọt liên tục vào két  Nước cấp (Feed Water) (xem II). Ống bổ sung phải cắm gần miệng hút của bơm, sâu dưới mặt nước hơn 80cm (tránh tác dụng trực tiếp với O2 trong không khí) hoặc nối trực tiếp vào đường hút của bơm.

-      Hòa với nước cấp vào bình chứa, dùng bơm hóa chất điều khiển lưu lượng bơm liên tục trực tiếp vào bầu nồi (xem II).

Lưu ý: Tuyệt đối không được đổ thẳng toàn bộ một lần lượng dùng cho cả một ngày vào két

Nước cấp (Feed Water).

* Dùng Sodium Sunfit  Na2SO3 (nhóm Sunfit – chỉ dùng cho nồi hơi dưới 4Mpa)

Na2SO3 +  O2 => Na2SO4

Phương pháp bổ sung: Dạng bột,dung dịch hòa tan và bơm trực tiếp vào bầu nồi qua bình hóa chất. (xem II)

* Dùng Diethylhydroxylamine (hay N-ethyl-N-hydroxyl) R-N-(OH)-R: Là hóa chất tiên tiến có tính kiềm, có khả năng khử  Oxy, chống ăn mòn, chống kết dính.

Phương pháp bổ sung: bổ sung như với Hydrazine ở trên .

* Két đệm tách khí theo nguyên lý hút chân không cho nồi hơi loại cao áp.

2.1.2   Trung hòa Acid (Tạo môi trường có tính kiềm) trong:

a, Nước nồi: (Boiler Water).

*  Dùng Sodium hydroxide NaOH hoặc Potassium hydroxide KOH hoặc Na₂CO₃

Phương pháp bổ sung: Đổ vào két Nước cấp (Feed Water).

Tác dụng phụ có hại:

Với nồi hơi cao áp(trên 6Mpa) tạo lớp màng bám vào thành vách trao đổi nhiệt, ăn mòn xung quanh  biên dạng tinh thể Fe gây nứt vỡ – hiện tượng “ dòn kiềm”. Trường hợp này phải dùng chất khống chế:Coordinated PO4 và hàm lượng NaOH, KOH dùng thấp hơn nồi hơi thấp áp.

Với nồi hơi thấp áp: Nồng độ kiềm quá cao cũng sẽ bị “ dòn kiềm” như trên khi có độ pH >> 12

Phương pháp bổ sung: Đổ vào két Nước cấp (Feed Water)

* Dùng Octadecylamine - hóa chất tạo lớp màng bảo vệ chống ăn mòn, ít gặp.

b, Hơi đi công tác (Steam)  - Nước ngưng (Condensate Water).

* Dùng Morpholine  C4H9NO: Chất bay hơi, ức chế ăn mòn, thường thấy trong hóa chất hỗn hợp.

* Dùng Ethanolamine hay 2-Aminoethanol,tên viết tắt là ETA hoặc MEA, [H2NCH2CH2OH] H2N-R-(OH): Có tính kiềm – Chất điều pH, dễ bay hơi, trung hòa cac acid do CO2, H2S…

* Dùng 2-Diethylethanolamine R-N-(OH)  [ (C2H5)2NCH2CH2OH ]: Có tính kiềm, dễ bay hơi.

* Dùng Xyclohexylamine (nhóm amin) C6H11NH2 : Dễ bay hơi, có tính kiềm cao (nay ít dùng).

* Dùng luôn Hydrazine N2H4 (để khử Oxy) có thể bay hơi và có tính kiềm thấp.

Phương pháp bổ sung: C4H9NO;ETA+R-N-(OH) ;C6H11NH2 có thể hòa cùng N2H4, bổ sung như với Hydrazine ở trên .

2.2  Chống cáu cặn: Sử dụng nhóm gốc Phosphate

* Dùng Na3PO4 < = > 3Na⁺ +  PO4^3- Hoặc K3PO4 < = > 3K⁺ + PO4^3-

Ca ⁺⁺ + PO4^3- => Ca3(PO4)2 (kết tủa dạng huyền phù – loại bỏ bằng xả đáy )

Mg⁺⁺ + PO4^3- => Mg₃(PO4)₂ (kết tủa dạng huyền phù – loại bỏ bằng xả đáy )

* Dùng Disodium hydrogenorthophosphate  Na2HPO4

* Dùng Sodium hexametaphosphate (NaPO₃)₆

Phương pháp bổ sung: Đổ vào két Nước cấp (Feed Water), Bơm trực tiếp…

* Dùng  NaOH, KOH (xem 2.1.2)

OH^- +  Mg⁺⁺ =>  MgOH (kết tủa dạng huyền phù – loại bỏ bằng xả đáy )

2.3 Khử, loại bỏ dầu bị rò lọt vào nước nồi: Dùng để tạo kết tủa dầu trong nồi để xả ra ngoài.

IV. THÔNG SỐ NƯỚC NỒI HƠI:

Các thông số quan trọng nhất cho nồi hơi đến cỡ trung áp dưới 6Mpa. Các phương pháp thử tuân theo hướng dẫn của các nhà sản xuất.

1, Nước bổ sung (Make up Water): Đo độ cứng - HARDNESS (sau bình lọc - nếu có).

2, Nước nồi (Boiler Water): Nước tốt thì sẽ khá trong và ánh vàng rất nhạt như không màu.

a, Nồng độ kiềm Phenolphtalein (P) - P ALKALINITY (Phenolphtalein Alkalinity – Đo bằng chỉ số lượng CaCO3 tương đương) ~ 100 – 300ppm (với nồi hơi thấp áp dưới 3 Mpa); ~ 100 – 130ppm ( với nồi hơi trung áp dưới 6 Mpa).

(P) có độ pH > 8.3 có lợi vì tạo môi trường kiềm, gồm tổng các thành phần Hydroxide Alkalinity OH^-(có trong dư lượng NaOH,KOH bổ sung cũng như Ca(OH)2… nếu có) và 1/2 lượng Carbonate CO3^--(CaCO3,MgCO3…) và 1/3 lượng phosphate PO4^3- (dư) với các chất có tính kiềm khác.

Đây là thông số có ích cần quan tâm điều chỉnh.

b, Nồng độ kiềm tổng (M) - M ALKALINITY (hoặc Total (T) Alkalinity) có độ pH > 4.3. (M) cao không có lợi vì tạo môi trường acid. Nó gồm tổng các thành phần  Bicarbonate HCO3^- (Ca(HCO3)2,Mg(HCO3)2…), Carbonate CO3^--(CaCO3,MgCO3…) và tổng lượng Hydroxide Alkalinity OH^- (có trong dư lượng NaOH… bổ sung cũng như Ca(OH)2… nếu có.) và 2/3 lượng phosphate PO4^3- (dư).

Tương quan cần phải duy trì là nồng độ  M ALKALINITY phải nhỏ hơn  2 lần  P ALKALINITY.

(M) < 2 x (P)  Và  2 x (P) – (M) = ∑ (OH^-) ~  tổng dư lượng kiềm đã bổ sung.

c, Nồng độ Phosphate PO₄³⁺ ~ 20 – 40ppm (là dư lượng Na3PO4;K3PO4.. bổ sung):Nồng độ thể hiện cao khi ở nhiệt độ cao - Lấy mẫu đo khi nồi hơi cao tải sẽ chuẩn xác hơn.

d, Nồng độ Hydrazine N2H4 ~ 0.03 – 0.15 ppm (là dư lượng C2H4 bổ sung; duy trì <0,1ppm)

e, Nồng độ Chlorides Max Cl^- < 200ppm với nồi hơi thấp áp dưới 3Mpa, ~ 30ppm với nồi hơi trung áp 3 - 6 Mpa.

Khi nồng độ Cl^- cao bất thường – kiểm tra thêm nồng độ Cl^- của nước ngưng tụ xem bầu ngưng có bị rò nước biển làm mát không.

Max Cl^- cao – gạn mặt. Cl^- càng thấp càng tốt

f, Độ dẫn điện(Conductivity) Max < 700: Max cao – gạn mặt,xả đáy – Cond. càng thấp càng tốt.

(Nồng độ Cl^- và Conductivity là biểu hiện cặn của số lần cấp nước mới hoàn toàn (coi như lượng cũ đã bị thoát biến mất) và chu kỳ cho phép là 10 lần. Vd: Nước cấp có Cl^- = 15ppm sau 10 lần thì nước nồi sẽ có Cl^- = 150ppm)

g, Độ  pH ~ 9.5 - 11 đảm bảo tính kiềm vừa phải trong nước nồi để chống acid ăn mòn- đây là điểm tối ưu. (Sự ăn mòn giảm dần từ pH =4 ->12 và tăng rất mạnh khi pH << 4 hoặc pH >> 12)

h, Nồng độ Sunfit ~ 50 -150 ppm. Đo khi dùng Na3SO4.

3, Nước ngưng  tụ (Condensate): Đo độ pH ~ 8.3 – 9 (có do dư lượng C4H9NO, ETA, R-N-(OH), C6H11NH2,bổ sung và N2H4 tạo ra)

Đo Nồng độ Chlorides Cl^- - thường sẽ rất nhỏ ≤ 20 ppm.

V. TÊN HÓA CHẤT CỦA MỘT SỐ HÃNG SẢN XUẤT:

	NaOH KOH Na2CO3	Na3PO4, (NaPO3)6 Na2HPO4 K3PO4	N2H4 R-N-(OH)-R	C4H9NO ETA R-N-(OH) C6H11NH2	Na2SO3	Hóa chất khử dầu
DREW MARINE	GC (NaOH)	AJUND-B (Na2HPO4) or (Na3PO4)	AMERZINE (N2H4) DREWPLEX_OX (R-N-(OH)-R)	SLCC-A (C4H9NO) or [C6H11NH2]	CATALYZED SULFITE (Na2SO3)	LIQUID COAGULANT
	AGK 100 (hỗn hợp KOH & C4H9NO & K3PO4 & N2H4)
	DREWPLEX_AT (hỗn hợp KOH & K3PO4 & C4H9NO)
UNITOR	ALKALINITY CONTROL (NaOH)	HARDNESS CONTROL (NaPO3)6	OXYGEN CONTROL (N2H4)	CONDENSATE CONTROL [ETA + R-N-(OH)]	CAT. SULFITE (Na2SO3)	BOILER COAGULANT
	COMBINE TREAT (hỗn hợp Na2CO3 & Na3PO4)		OXYGEN SCAVENGER PLUS (R-N-(OH)-R)
	LIQUID TREAT (hỗn hợp KOH &  K3PO4 (& N2H4 ))

VI. QUI TRÌNH GẠN MẶT, XẢ ĐÁY:

1. Chọn thời điểm dùng hơi ít và ổn định không biến động nhiều, khi vừa dừng đốt hoặc dùng nồi hơi khí xả là tốt nhất. Cấp vào nồi lượng nước tới mức qui định  đợi vài phút cho ổn định – (vd: Bơm tự dừng)

2. Mở thật nhỏ van xả đáy nồi, van gạn mặt để hâm nóng toàn bộ đường ống xả tới van thoát mạn.

3. Đóng van đáy nồi, van gạn mặt. Xuống mở van van thoát mạn (hoặc không đóng các van kia mà mở van thoát mạn và xả luôn).

4. Trở lại mở nhỏ van van gạn mặt trước (tránh gây xáo trộn lớp bề mặt), sau khi hoàn thành gạn mặt thì mở nhỏ van xả đáy Hoặc bổ sung lại nước nồi đợi cho ổn định thì xả đáy ( bước 1,) cho đến khi kết thúc qui trình.

* Mở nhỏ van xả để tránh gây hỏng sơn, vỡ van, biến dạng mạn tàu chỗ thoát mạn. Tính toán lượng xả theo thời gian là giây(s)(Min 5-10-15s) hoặc theo lượng nước xả đi mà theo dõi được tương đối a cm  qua kính thủy hoặc đo xác thực từ thể tích két bổ sung ( sau khi xả mới cho bơm cấp chạy lại) . Không gạn, xả khi nồi hơi đang dùng cho bơm làm hàng với tàu dầu để tránh sự cố phải dừng đột ngột do mất nước quá nhanh, chạm vào mức cực thấp (Water  LL alarm).

** Các bất thường khi hiện tượng ống, khung kính thủy bị ăn mòn liên tục cần xem lại chất lượng nước nồi( pH quá cao?), chu kỳ xả vệ sinh kính thủy.

*** Trước khi lấy mẫu phải xả bỏ sạch đường ống, lọ mẫu.Mẫu nước nồi nếu không có sinh hàn nên lấy vào các lọ chịu nhiệt ở mức đầy tràn, đậy nắp kín, nhúng vào nước lạnh để làm nguội. Các mẫu nước khác cũng làm tương tự tránh tiếp xúc lâu với không khí.

**** Khi đo độ pH bằng giấy quì phải đọc chỉ thị màu ngay khi lấy ra khỏi dung dịch thử.  %

Đỗ Đức Thạch

CÔNG TY CỔ PHẦN HÓA PHÁT ĐỒNG NAI (HPDON JSC)

chuyên kinh doanh hóa chất, vi sinh, thiết bị và công nghệ môi trường

Tel: (84-61) 629.3850 - Fax: (84-61) 629.3970

Add: 248 Đồng Khởi, Biên Hòa, Đồng Nai

Website: http://hoaphatdongnai.com 

--------------------------------------------------- 

HOA PHAT DONG NAI JOIN-STOCK COMPANY (HPDON JSC)

specializing in the environment of chemical, microbiological, equipment and technology.

Tel: (84-61) 629.3850 Fax: (84-61) 629.3970

Add: 248 Dong Khoi St., Bien Hoa City, Dong Nai

Website: http://hoaphatdongnai.com 

---------------------------------------------------

化發(同奈)股份有限公司

專生產, 經營化學原料, 微生物, 環保設備與工藝

聯絡者 : 李文章

電話 : (84-61) 629.3850 

傳真 : (84-61) 629.3970

地址 : 同奈省,邊和市,同起,248號

---------------------------------------------------