Giải pháp khử trùng nước bằng natri hypoclorit nồng độ cao

So với clo, công nghệ khử trùng nước bằng natri hypoclorit an toàn hơn, phù hợp với những nhà máy xử lý nước công suất lớn.

Ứng dụng của natri hypochlorite

Tuy có nhiều ưu điểm như hiệu quả khử trùng tốt, tác động mạnh đến các loại khuẩn, giá thành rẻ, nhưng công nghệ khử trùng bằng Clo lỏng cũng có nhiều nhược điểm bởi đây là loại khí độc với độc tính cao, tính ăn mòn lớn. Do đó, hợp chất natri hypochlorite sản xuất bằng công nghệ điện phân đã được sử dụng để khử trùng trong nước thay thế cho Clo lỏng, giúp hạn chế rò rỉ khí Clo gây hại tới môi trường và sức khỏe con người.

Về cơ bản, natri hypochlorite là một hợp chất hóa học có công thức NaOCl hoặc NaClO, bao gồm một cation natri (Na+) và một anion hypochlorite (OCl− hoặc ClO−). Natri hypoclorit thường gặp nhất là dung dịch loãng màu vàng lục nhạt thường được gọi là chất tẩy trắng, một hóa chất gia dụng được sử dụng rộng rãi như chất khử trùng. Các hợp chất trong dung dịch không ổn định và dễ dàng phân hủy, giải phóng clo.

Ngày nay, natri hypoclorit được sản xuất bằng phương pháp Hooker theo hướng công nghiệp ở mức độ rộng rãi. Theo phương pháp này, natri hypoclorit (NaClO) và natri clorua (NaCl) được tạo ra khi dẫn khí clo vào dung dịch natri hydroxit nguội loãng. Dung dịch phải giữ ở nhiệt độ dưới 40 độ C (bằng những cuộn dây làm lạnh) để ngừa sự hình thành natri clorat không mong muốn. Natri hydroxit và clo được sản xuất về mặt thương mại bằng quá trình chloralkali, và không cần cách ly chúng để chuẩn bị natri hypoclorit, do đó clo được giảm thiểu và ôxi hoá đồng thời.

Về công dụng, dung dịch natri hypoclorit 12% được dùng rộng rãi trong nhà máy nước cho việc khử trùng nước bằng clo và dung dịch 15% được dùng thường xuyên hơn trong việc tẩy uế nước thải ở nhà máy xử lý. Hypoclorit cao dùng để khử trùng hồ bơi, chứa xấp xỉ 30% canxi hypoclorit.

Giải pháp sản xuất NaOCl nồng độ cao quy mô công nghiệp

Từ nền tảng trên, Techwin đã nghiên cứu và chế tạo Hypo-Plus - máy tạo NaOCl nồng độ cao bằng cách dẫn khí Clo vào dung dịch natri hydroxit nguội loãng. Đây là thiết bị vận hành tự động hóa hoàn toàn, được thiết kế dưới dạng module dễ dàng thay thế linh kiện và bảo trì, bảo dưỡng.

Máy hoạt động theo nguyên lý sử dụng nước mềm và nước muối bão hòa ở bể điện phân màng xoáy nhằm tạo ra dung kịch kiềm ở cục âm và khí clo ở cực dương, từ đó sản xuất ra NaOCl nồng độ cao 12% chất lượng cao thông qua phản ứng tiếp xúc khí lỏng. Nhờ đó, sẽ giảm đến 50% lượng sử dụng muối nguyên liệu và trên 25% năng lượng điện so với thiết bị tạo NaOCl nồng độ thấp, trong khi vẫn đáp ứng chất lượng khử trùng xử lý nước tiêu chuẩn, đồng thời vẫn giảm thiểu sản phẩm phụ vô cơ.

Về thiết kế, Hypo-Plus có cấu tạo tinh gọn, bao gồm nhiều thiết bị nhỏ như: thiết bị xử lý nước nguồn, thiết bị phản ứng tiếp xúc, thiết bị phân giải điện khí lỏng, bể lưu trữ muối, thiết bị sục và lưu trữ NaOCl, thiết bị đi kèm giám sát điều khiển hiện trường. Máy được chế tạo để sử dụng khử trùng tại nhà máy xử lý nước thải/ nước tinh khiết, ứng dụng trong công đoạn xử lý NH3-N hoặc các công đoạn phân giải vật chất hữu cơ.

Hypo-Plus sử dụng phương pháp lọc RO để làm mềm nước nguồn, loại bỏ muối hóa trị hai trong nước thô và xử lý các chất cứng (Ca, Mg) dưới 1ppm, cung cấp nước RO từ thùng chứa vào thùng âm cực đơn vị của bể điện phân và thùng muối. Tiếp đến, thiết bị xử lý nước muối sẽ duy trì độ cứng của nước muối dưới 100ppb và cung cấp vào thùng lưỡng cực. Bằng phương thức phân giải điện màng mao quản, thiết bị sẽ tạo Clo từ việc phân giải điện nước muối, phân giải điện phần nước tại bể âm cực và tạo NaOH, tạo phản ứng khí lỏng Clo và NaOH, sau đó tạo NaOCl và đưa NaOCl vào bể lưu trữ.

Ở phương pháp này, ClO3- là sản phẩm phụ cần khử trùng sẽ được giảm thiểu hơn 90% so với phương pháp nồng độ thấp hiện có và ngăn chặn BrO3-. Do chỉ sản xuất và cung cấp lượng sản phẩm cần thiết trực tiếp tại hiện trường nên người dùng không cần lo lắng về vấn đề chuyển đổi thành sản phẩm phụ cần khử trùng, đồng thời giảm thiểu chi phí duy trì quản lý và chi phí vận chuyển.

Ước tính về chi phí, để sản xuất 1kg Clo hoạt tính cần: 3,75kg NaCl; 4,48 Kw điện; 125 lít nước. Giá thành cho mỗi kg Clo vào khoảng 18.000 đồng, tiết kiệm khá nhiều so với việc sử dụng Clo bột (khoảng 70.000 đồng).

Với độ an toàn cao, loại bỏ yếu tố gây ảnh hưởng tới nhà máy lọc nước bằng việc đảm bảo thiết bị khử trùng an toàn thay thế, máy tạo NaOCl nồng độ cao Hypo-Plus có khả năng ứng dụng tại nhà máy lọc nước quy mô lớn, đảm bảo tính kinh tế thông qua việc tăng cường hiệu suất (giảm 54% chi phí sản xuất), cung cấp một giải pháp khử trùng an toàn hơn so với khử trùng bằng Clo nhưng chi phí hợp lý hơn rất nhiều so với các công nghệ khử trùng bằng ozone hoặc tia cực tím.

Theo khampha