Phương pháp Ozon hóa trong xử lý nước

Phương pháp ozon hóa trong xử lý nước là phương pháp làm giảm các chất hữu cơ gây ô nhiễm trong nước thông qua độ bền oxy hóa của ozon. Phương pháp này cho phép đồng thời khử tạp chất hữu cơ (phenol, chất hoạt động bề mặt, chất màu, mùi vị) và các hợp chất xyanua, asen trong nước. Các vi khuẩn bị tiêu diệt nhanh hơn so với xử lý bằng clo vài nghìn lần. Vì vậy đây được xem là phương pháp hiệu quả trong xử lý nước thải và nước cấp.

1. Đặc điểm của phương pháp ozon hóa

- Ozone là khí màu tím nhạt, tồn tại ở tầng thượng quyển ở nhiệt độ -119oC, ozon hóa lỏng và có màu xanh đậm. Ozone rất độc, gây hại cho sức khỏe ở nồng độ 0,25 mg/l, cực độc ở 1 mg/l, nồng độ tối đa cho phép trong khu vực làm việc là 0,001 mg/m3.

- Độ hòa tan của ozon trong nước phụ thuộc vào pH và hàm lượng các chất hòa tan.

- Môi trường axit, muối sẽ làm tăng độ hòa tan của ozon và đối với kiềm thì ngược lại. 

- Tác động của ozon trong quá trình oxy hóa có thể diễn ra theo 3 hướng:

1. Oxy hóa trực tiếp với sự tham gia của một nguyên tử oxy;
2. Kết hợp toàn bộ phân tử ozon với chất bị oxi hóa tạo thành ozon;
3. Vai trò xúc tác tăng cường oxy hóa trong không khí khi bị ozon hóa. 

2. Ứng dụng của phương pháp ozon hóa 

Phương pháp ozon hóa được ứng dụng phổ biến trong xử lý nước thải dệt nhuộm, may mặc, thuộc da, nước thải bệnh viện do hiệu suất xử lý và tính linh hoạt cao. 

Ngoài xử lý nước thải, phương pháp ozon hóa cũng được ứng dụng trong xử lý nước cấp để khử mùi, khử màu, loại bỏ vi khuẩn, vi rút, tạo ra các nguồn nước tinh khiết, chất lượng.

3. Quy trình xử lý nước bằng phương pháp ozon

Giai đoạn hình thành phân tử ozon: Đầu tiên, người ta sẽ cung cấp nguồn khí oxy để tạo ra ozon bằng bức xạ tia UV hoặc bằng quá trình phóng điện. Các electron sẽ chuyển đổi phân tử oxy thành nguyên tử oxi và các phân tử ozon. Các nguyên tử oxi không ổn định liên kết với các hydro trong không khí để tạo thành các gốc hydroxit – đây chính là nhân tố tạo nên đặc tính oxy hóa của ozon. 

Giai đoạn ozon hóa: Tiếp theo cho khí ozon hòa tan vào nước thải, khí ozon sẽ oxy hóa chất hữu cơ, chất gây ô nhiễm, vi khuẩn, vi rút trong nước thải. 

- Ozon có thể oxy hóa cả chất vô cơ và hữu cơ trong nước thải.

- Ví dụ phản ứng oxi hóa một loạt các chất hữu cơ và khoáng chất (Fe2+, Mn2+) tạo thành kết tủa của các hydroxit hay dioxit permanganat không tan:

FeSO4 + H2SO4 + O3 = Fe2(SO4)3 + 3H2O + O2

MnSO4 + O3 +H2O = H2MnO3 + O2 + H2SO4

H2MnO3 + 3O3 = HMnO4 + 3O2 + H2O

- Còn amoniac bị oxy hóa bằng ozon trong môi trường kiềm theo phản ứng sau:

NH3 + 4O3 = NO3- + 4O2 + H2O + H+

- Ozon có khả năng phản ứng tốt với phenol trong khoảng nồng độ <1.000mg/l. 

Giai đoạn lọc sinh học: Loại bỏ vi khuẩn, ni tơ, bùn thải triệt để nhờ việc sục khí sinh học.

4. Ưu điểm và nhược điểm của Phương pháp Ozon hóa

Dưới đây là một số ưu và nhược điểm của phương pháp Ozone hóa:

4.1. Ưu điểm

- Xử lý bằng phương pháp ozon hóa giúp loại bỏ vi khuẩn, vi rút, ký sinh trùng, độ đục, mùi khó chịu, sắt, mangan và đồng.

- Ozon được hình thành từ oxy nên không có sản phẩm phụ hoặc các sản phẩm thải. 

- Quá trình xử lý diễn ra an toàn, không phát sinh chất độc hại.

- Thực hiện nhanh chóng.

4.2. Nhược điểm

- Chi phí của phương pháp này thường tốn kém hơn so với phương pháp khác, chẳng hạn như phương pháp khử trùng bằng Clo.

- Khả năng ăn mòn và độc tính: Ozone là khí độc hại, vì vậy nếu máy phát ozone bị rò rỉ, nó có thể trở thành mối đe dọa nguy hiểm.

- Trên thực tế, Ozone có thể gây hại cho sức khỏe con người nếu có thời gian tiếp xúc quá lâu.

- Một nhược điểm nữa là phương pháp này tiêu tốn nhiều năng lượng.

Mặc dù còn nhiều nhược điểm nhưng nhìn chung Ozon được mệnh danh là “chất khử trùng xanh” trong xử lý nước bởi thời gian tiếp xúc, tiệt trùng rất nhanh (3 – 8 giây) nhưng hiệu quả khử trùng cao, khử hiệu quả hoạt tính của vi khuẩn và vi rút hơn các phương pháp khác. Mỗi phương pháp xử lý nước có ưu nhược điểm khác nhau và tùy thuộc điều kiện của mỗi doanh nghiệp mà chọn lựa phương pháp xử lý phù hợp.

Cảm ơn Quý bạn đọc đã dành thời gian theo dõi và Công ty xử lý nước Hợp Nhất vô cùng hoan nghênh mọi ý kiến đóng góp từ Quý bạn đọc để nội dung bài viết được hoàn thiện hơn!

Tìm hiểu thêm: Phương pháp trung hòa nước thải bằng hóa chất