UV và ozon cho nước uống: Hướng dẫn đầy đủ

Không có công đoạn nào loại bỏ được mọi thứ. Lọc cát xử lý hạt rắn, than hoạt tính xử lý clo và chất hữu cơ hòa tan, làm mềm xử lý độ cứng, và RO xử lý muối hòa tan. UV và ozon bất hoạt vi sinh vật nhưng để lại tồn dư khác nhau. Hiểu rõ công đoạn nào chịu trách nhiệm chất nào giúp tránh lỗi phổ biến là thêm bộ lọc than thứ hai khi vấn đề thực sự là nitrat, hoặc thêm UV khi vấn đề thực sự là độ đục che chắn đèn.

Độ đục là thông số nguồn vào quan trọng nhất đối với khử trùng. Trên 1 NTU, các hạt rắn che chắn vi sinh vật khỏi ánh sáng UV và tiêu thụ ozon trước khi ozon tiếp cận chúng. Vì vậy, hầu hết hệ thống UV cho nước uống yêu cầu lõi lọc 5 µm và độ đục dưới 1 NTU, nhiều nhà thiết kế hướng tới dưới 0.5 NTU. Buồng phản ứng UV có đèn sạch nhưng nước cấp bẩn chỉ đạt liều trên giấy, không đạt trong nước.

Thực tiễn nước uống thường sử dụng 30–40 mJ/cm² ở bước sóng 254 nm, được công bố tại thời điểm cuối tuổi thọ đèn và sau khi trừ dung sai do bám bẩn. Vi khuẩn cần liều thấp hơn, virus thường cần cao hơn, còn nang động vật nguyên sinh như Cryptosporidium bị bất hoạt ở liều UV tương đối thấp nhưng vẫn cần buồng phản ứng đã được thẩm định. Nguồn cấp có quy định có thể yêu cầu mức log khử trùng cụ thể và quy trình thẩm định xác định.

UV là hàng rào phù hợp khi nước trong và rủi ro là vi sinh tại điểm sử dụng. UV không thêm gì vào nước và không để lại tồn dư, phù hợp với đóng chai, đồ uống, dịch vụ ăn uống và vòng tuần hoàn nước uống của tòa nhà. UV không phù hợp khi nước đục, khi cần bảo vệ bồn chứa và vòng tuần hoàn, hoặc khi cần oxy hóa màu sắc, sắt và mangan; trong những trường hợp đó, ozon hoặc kết hợp cả hai là lựa chọn phù hợp hơn.

Nước uống thường sử dụng 1–3 mg/L ozon, với thời gian tiếp xúc 5–15 phút. Súc rửa chai sử dụng 2–4 mg/L. Liều được xác định bởi nhu cầu ozon của nước, không phải bằng một con số duy nhất: chất hữu cơ, sắt, mangan và nitrit tiêu thụ ozon trước khi ozon tác động lên vi sinh vật. Đo nhu cầu bằng thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, sau đó xác nhận lượng tồn dư hòa tan tại đầu ra của tháp tiếp xúc.

CT là tích của nồng độ ozon hòa tan và thời gian tiếp xúc, thường được viết là mg·min/L. 1 mg/L duy trì trong mười phút cho CT bằng 10. CT có ý nghĩa là giá trị được tính từ lượng tồn dư sau khi đã thỏa mãn nhu cầu, không phải liều tại điểm châm. Ví dụ, một tháp chứa 5 m³ ở lưu lượng 10 m³/h cho thời gian tiếp xúc danh nghĩa 30 phút; lượng tồn dư 0.4 mg/L sau khi thỏa mãn nhu cầu cho CT bằng 12 mg·min/L.

Ozon phân hủy nhanh: thường trong 20–30 phút ở nước sạch tại 20 °C, và nhanh hơn khi nhu cầu hữu cơ hoặc kim loại cao. Vì vậy ozon được tạo tại chỗ và châm liên tục. Để bảo vệ lưu trữ, cho nước trong bồn tuần hoàn qua thiết bị tiếp xúc ozon và giám sát ORP hoặc ozon hòa tan, duy trì tồn dư khoảng 0.2–0.5 mg/L. Khi có bromua, cần kiểm tra sự hình thành bromat.

Chọn UV khi nước trong, rủi ro là vi sinh tại vòi và không mong muốn có tồn dư. Chọn ozon khi nước cần oxy hóa, khi bồn chứa và vòng tuần hoàn cần được bảo vệ, hoặc khi phải xử lý màu sắc, mùi vị, sắt và mangan. Một số nhà máy sử dụng cả hai: ozon cho vòng tuần hoàn bồn chứa và UV tại điểm sử dụng, vì ozon bảo vệ toàn bộ khối nước còn UV bảo vệ mét cuối cùng.

Nước thấm RO không có clo tồn dư, nên bất kỳ vi sinh vật nào xâm nhập bồn chứa hoặc đường ống đều có thể lắng lại và tạo màng sinh học. Một bồn có lỗ thông hơi mở vào phòng nhiều bụi, xả qua đoạn ống chết hoặc duy trì ở 30 °C là điều kiện thuận lợi cho vi sinh phát triển hơn đường nước thô. Phần lớn ô nhiễm sau xử lý xuất hiện sau màng lọc chứ không phải trước màng, vì vậy vệ sinh lưu trữ quan trọng hơn bản thân RO.

Sử dụng đáy hình nón hoặc đáy dốc, ống tràn kín có lưới chắn côn trùng, lõi thông hơi kỵ nước 0.2 µm, đầu phun rửa và không có đoạn ống chết dài hơn ba lần đường kính ống. Giữ thời gian lưu trữ từ một ngày trở xuống. Cho tuần hoàn qua UV, hoặc duy trì ozon 0.2–0.5 mg/L và giám sát ORP. Vệ sinh và khử trùng bồn chứa mỗi 3–12 tháng, và sau mỗi lần vào bảo trì.

Lấy mẫu tại nguồn, không lấy phía sau bộ làm mềm hiện có, và nêu rõ nguồn là nước máy, giếng khoan, sông, hồ hay nước xe bồn. Báo cáo phòng thí nghiệm phải bao gồm TDS, độ dẫn điện, pH, độ kiềm, độ cứng, canxi, magiê, natri, clorua, sunfat, nitrat, sắt, mangan, asen, silica, COD, độ đục và tổng số vi khuẩn. Cần lấy mẫu theo mùa khi nguồn nước biến động.

Dữ liệu hiện trường quan trọng không kém thành phần hóa học: giờ cao điểm, lưu lượng ngày, giờ vận hành, điện, thoát nước, diện tích phòng, nhiệt độ môi trường, dung tích lưu trữ, vật liệu đường ống và quy định xả thải. Báo giá chỉ dựa trên lưu lượng ngày thường làm thiếu công suất tiền xử lý và hàng rào cuối, vì cả hai đều được quyết định bởi lưu lượng đỉnh và chất lượng nước xấu nhất, không phải giá trị trung bình năm.

Các yêu cầu có tính ràng buộc là yêu cầu của thị trường đích. Tiêu chuẩn nước uống khác nhau về danh mục thông số, giới hạn và tần suất giám sát, và một hệ thống được thiết kế cho một quốc gia không tự động đáp ứng quốc gia khác. Hướng dẫn Chất lượng Nước uống của WHO là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích khi xây dựng tiêu chuẩn quốc gia, nhưng không thay thế quy định địa phương.

Việc tuân thủ được chứng minh bằng kiểm nghiệm nước thành phẩm, không phải bằng nhãn thiết bị. Chúng tôi không tuyên bố các hệ thống này có chứng nhận nước uống hay giấy phép vệ sinh. Nhà máy vận hành theo ISO 9001 và có chứng nhận CE cho thiết bị xuất khẩu, nhưng đó là chứng nhận chất lượng và an toàn sản phẩm, không phải phê duyệt nước uống. Mọi phê duyệt vật liệu hoặc báo cáo kiểm nghiệm địa phương phải được lấy cho thị trường đích.

Trước khi giao hàng, cần thống nhất các thử nghiệm nghiệm thu: công suất ở nhiệt độ thiết kế, độ dẫn điện của nước thấm, liều UV hoặc tồn dư ozon, và mẫu vi sinh khi quy định địa phương yêu cầu. Sau khi lắp đặt, lặp lại các thử nghiệm với nước tại chỗ và lưu kết quả cùng nhật ký vận hành.