1. Tầm Quan Trọng Của Việc Khử Khuẩn Nước Thải Sau Khi Xử Lý Cơ Bản

Nước thải, sau khi trải qua quá trình xử lý cơ bản, thường sẽ giảm bớt mức độ ô nhiễm đáng kể, tuy nhiên, một lượng vi sinh vật vẫn còn tồn tại trong nước. Dù nhiều trong số chúng không gây hại, nhưng một số vi sinh vật có thể gây bệnh cho con người và động vật. Theo các nghiên cứu, ngay cả sau khi xử lý cơ bản, mỗi millilit nước thải có thể vẫn chứa từ 10⁵ đến 10⁶ vi sinh vật.

Đặc biệt, trong nước thải từ các khu công nghiệp, bệnh viện hoặc các khu dân cư đông đúc, số lượng vi sinh vật gây bệnh có thể gia tăng đáng kể, đe dọa trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng nếu không thực hiện các biện pháp khử khuẩn hiệu quả.

Khử khuẩn nước thải không chỉ giúp loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh mà còn hạn chế các mầm bệnh truyền nhiễm qua nước, đảm bảo an toàn cho các hệ sinh thái thủy sinh và ngăn chặn ô nhiễm nguồn nước tự nhiên. Điều này càng trở nên quan trọng hơn khi hiện nay, nguồn nước sạch đang ngày càng khan hiếm, và việc bảo vệ nguồn nước sạch trở thành nhiệm vụ cấp thiết trong bảo vệ sức khỏe cộng đồng và bảo vệ môi trường.
 

2. Phương Pháp Hóa Học

2.1. Clo (Cl₂)

Clo (Cl₂) là một trong những phương pháp hóa học phổ biến nhất được sử dụng để khử khuẩn nước thải. Clo hoạt động thông qua phản ứng oxy hóa, làm biến tính các protein và enzyme trong tế bào vi sinh vật, khiến chúng không thể duy trì sự sống. Clo có khả năng tiêu diệt nhiều loại vi sinh vật, từ vi khuẩn, virus đến các sinh vật gây bệnh khác.

Cơ chế khử khuẩn của clo: Clo có khả năng tác động lên các tế bào vi sinh vật, đặc biệt là các tế bào đang sinh trưởng, bằng cách oxy hóa protein trong tế bào hoặc enzyme của chúng. Tuy nhiên, clo không có hiệu quả diệt khuẩn đối với bào tử vi sinh vật, vì chúng có khả năng chống lại tác động oxy hóa mạnh mẽ của clo.

Clo dạng bột và viên:

• Hypochlorit canxi được sử dụng dưới dạng bột. Để sử dụng, hòa tan trong nước thành dung dịch 3-5% và cho vào bể tiếp xúc để xử lý.
• Nước Javel (NaClO) cũng được sử dụng theo cách tương tự.
• Cloamin là hợp chất của clo được chế tạo thành dạng viên, được dùng rộng rãi trong các tình huống khẩn cấp như sau bão lũ hoặc trong các khu vực chịu chiến tranh, nhằm khử khuẩn nhanh chóng.

Lượng clo cần thiết:

• Nước đã xử lý cơ học: Liều lượng clo cần thiết để diệt khuẩn là 10g/m³.
• Nước đã xử lý sinh học không hoàn toàn (qua aeroten hoặc biophin): Liều lượng cần thiết là 5g/m³.
• Nước đã xử lý sinh học hoàn toàn: Liều lượng cần thiết là 3g/m³.

Lưu ý khi sử dụng clo:

• Lượng clo dư trong nước sau khi xử lý nên giữ ở mức 0,5mg/l để đảm bảo an toàn cho môi trường, đặc biệt là đối với các loài thủy sinh như tôm cá.
• Clo có thể kết hợp với các hợp chất hữu cơ, tạo ra các hợp chất có hại cho môi trường, vì vậy cần phải kiểm soát lượng clo dư cẩn thận.
• Clo có tác dụng không chỉ diệt khuẩn mà còn oxy hóa các chất hữu cơ còn lại trong nước, làm cho nước trở nên sáng hơn và cải thiện mùi vị của nước.

Thiết bị sử dụng trong quá trình khử khuẩn bằng clo: Các thiết bị phổ biến bao gồm thùng pha chế dung dịch clo (cloratơ), bể trộn và bể tiếp xúc. Clo khí, clo nước, hoặc vôi clo (canxi hypochlorit) được sử dụng trong quá trình này. Thời gian tiếp xúc với clo thông thường là 30 phút, và mức clo dư trong nước xử lý thường ở mức 0,3-1mg/l.

Ưu điểm của việc sử dụng clo trong xử lý nước là chi phí đầu tư thấp, dễ dàng kiểm soát và áp dụng trong các hệ thống xử lý nước thải lớn. Clo có thể sử dụng trực tiếp hoặc ở dạng hợp chất như natri hypoclorit (NaOCl), giúp khử khuẩn một cách hiệu quả. Tuy nhiên, việc sử dụng clo cũng cần phải có sự tính toán và kiểm soát chặt chẽ, vì nếu dư thừa clo trong nước có thể gây hại cho môi trường và sức khỏe.

2.2. Ozon (O₃)

Ozon là một chất oxi hóa mạnh mẽ hơn clo, có khả năng tiêu diệt vi sinh vật gấp 3.100 lần so với clo. Ozon không chỉ có tác dụng mạnh mẽ trong việc khử khuẩn mà còn có thể phá vỡ cấu trúc của các chất độc hại trong nước, như các hợp chất hữu cơ và các chất ô nhiễm hóa học.

Tuy nhiên, nhược điểm lớn của ozon là chi phí đầu tư và vận hành cao. Việc sản xuất ozon đòi hỏi các thiết bị chuyên dụng và quá trình điện phân oxy để tạo ra ozon, điều này làm cho ozon ít được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước thải quy mô lớn. Tuy nhiên, ozon lại rất hiệu quả trong các hệ thống xử lý nước thải nhỏ hoặc trong các tình huống cần xử lý nước thải có mức độ ô nhiễm cao.

2.3. Peroxit (H₂O₂)

Peroxit (H₂O₂) là một chất khử khuẩn khác được sử dụng trong xử lý nước thải. Dù không mạnh mẽ như ozon hay clo, peroxit có một số ưu điểm vượt trội như không tạo ra sản phẩm phụ độc hại và ít gây ô nhiễm môi trường. Peroxit có khả năng phân hủy nhanh chóng trong môi trường nước và không gây tác dụng phụ dài hạn, điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn an toàn trong một số ứng dụng khử khuẩn.

Tuy nhiên, nhược điểm của peroxit là hiệu quả khử khuẩn không mạnh mẽ bằng các chất oxi hóa mạnh khác, và nó cần được sử dụng đúng liều lượng để đạt hiệu quả tốt nhất mà không gây tổn hại đến chất lượng nước sau xử lý.

3. Phương Pháp Vật Lý

3.1. Tia UV (Ultraviolet)

Tia cực tím (UV) là một trong những phương pháp vật lý phổ biến được sử dụng để khử khuẩn nước thải. Khi nước thải tiếp xúc với tia UV, tia này có khả năng phá hủy cấu trúc DNA của vi sinh vật, làm cho chúng không thể sinh sản và phát triển, từ đó ngừng gây hại.

Tia UV rất hiệu quả trong việc tiêu diệt vi khuẩn và virus mà không cần sử dụng hóa chất, nên nó đặc biệt hữu ích trong các hệ thống xử lý nước thải không muốn tạo ra bất kỳ sản phẩm phụ hóa học nào. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ hiệu quả với nước trong sạch hoặc nước đã qua xử lý cơ bản, vì nếu nước có nhiều tạp chất hoặc chất hữu cơ hòa tan, hiệu quả khử khuẩn sẽ giảm đi đáng kể.

3.2. Lọc Cát Chậm

Lọc cát chậm là một phương pháp vật lý sử dụng lớp cát để loại bỏ vi sinh vật và các tạp chất lơ lửng trong nước. Quá trình này diễn ra chậm, với nước thải được lọc qua các lớp cát dày, giúp loại bỏ hầu hết các hạt vi sinh vật. Tuy nhiên, phương pháp này không phải là phương pháp khử khuẩn hoàn chỉnh, mà chỉ là một bước hỗ trợ trong quá trình xử lý nước.

3.3. Vi Lọc

Vi lọc là phương pháp sử dụng các màng lọc siêu mịn để loại bỏ vi sinh vật và các hạt nhỏ trong nước. Các màng lọc này có khả năng loại bỏ hầu hết vi sinh vật có kích thước lớn hơn 0.1 micron, và do đó rất hiệu quả trong việc khử khuẩn nước thải. Tuy nhiên, vi lọc yêu cầu chi phí đầu tư và bảo trì khá cao, và thường chỉ được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước quy mô nhỏ hoặc trung bình.

4. Các Lưu Ý Quan Trọng Khi Áp Dụng Các Phương Pháp Khử Khuẩn

4.1. Kiểm Soát Lượng Hóa Chất

Một trong những lưu ý quan trọng khi áp dụng các phương pháp khử khuẩn hóa học là phải kiểm soát lượng hóa chất sử dụng. Việc dùng quá nhiều hóa chất có thể dẫn đến việc dư thừa các sản phẩm phụ, gây ô nhiễm và ảnh hưởng xấu đến môi trường nước. Vì vậy, cần phải tính toán chính xác liều lượng hóa chất và theo dõi thường xuyên chất lượng nước thải.

4.2. Đảm Bảo Tiêu Chuẩn An Toàn Môi Trường

Mặc dù các phương pháp khử khuẩn như clo, ozon hay tia UV đều có hiệu quả cao, nhưng chúng cũng có thể tạo ra các sản phẩm phụ gây hại cho môi trường nếu không được sử dụng đúng cách. Do đó, khi lựa chọn phương pháp khử khuẩn, cần phải cân nhắc đến tác động lâu dài của chúng đối với môi trường và sinh vật thủy sinh.

5. Kết Luận

Khử khuẩn nước thải là một bước quan trọng trong quá trình xử lý nước thải, giúp đảm bảo nước sau khi xử lý đạt được chất lượng an toàn cho môi trường và sức khỏe cộng đồng. Các phương pháp như clo, ozon, tia UV và các phương pháp vật lý khác đều có những ưu và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ phụ thuộc vào đặc điểm của nước thải, chi phí đầu tư, và yêu cầu về hiệu quả khử khuẩn.

Tóm lại, việc áp dụng các phương pháp khử khuẩn hiệu quả không chỉ giúp loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh mà còn góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng và bảo vệ môi trường nước, đảm bảo nguồn nước sạch cho các thế hệ tương lai.