Clo dư là gì? Tác hại và cách xử lý nước nhiễm Clo dư trong nguồn nước sinh hoạt

1. Khái niệm

Hiện nay việ sử dụng nước máy đang là phổ biến ở cả các khu đô thị, thành phố lớn cũng như vùng nông thôn. Nước máy là nguồn nước đã được xử lý qua hệ thống lọc và thường được khử trùng với clo dư. Khi sử dụng nước máy hầu hết ai cũng sẽ cảm nhận thấy có mùi hăng lạ đến từ nước, đó chính là mùi clo dư. Câu hỏi được rất nhiều người đặt ra khi tiếp xúc với nguồn nước máy có mùi là chính là : thêm clo vào với mục đích gì? Clo dư có độc hại gì với cơ thể con người?

Clo là một chất oxy hóa mạnh, ở bất cứ dạng nào, nguyên chất hay hợp chất khi tác dụng với nước đều tạo ra phân tử axit hypoclorit HOCl

Cl₂ + H₂O   ⇔ HOCl + HCl

Axit này có tác dụng khử trùng, diệt khuẩn rất mạnh gia hai giai đoạn : khuếch tán xuyên qua lớp vỏ tế bào vi khuẩn, sau đó phản ứng với lớp men bên trong tế bào và phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn dến sự phá hủy tế bào vi khuẩn.

Nước máy là nguồn nước cấp sinh hoạt cho các hộ gia đình do vậy cần đạt yêu cầu là một nguồn nước an toàn và không chứa vi trùng, vi khuẩn gây bệnh. Trong các biện pháp khử trùng được áp dụng với nguồn nước như sục ozone, tia cực tím, phương pháp nhiệt,… thêm clo dư là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để khử trùng nguồn nước cấp và đặc biệt là khả năng ngăn tái nhiễm khuẩn trong quá trình phân phối, vận chuyển và lưu trữ nước qua đường ống.

2. Tác hại và nguồn gốc

Khi sử dụng để xử lý nước, dưới môi trường áp suất cao clo được bổ sung ở dạng lỏng làm chất diệt khuẩn trong nước. Clo có ưu điểm hơn hẳn các chất khử trùng khác là lượng clo dư sau khử trùng có tác dụng ngăn ngừa sự tái nhiễm của vi khuẩn cho nước. Tuy nhiên hàm lượng clo dư trong nước không đủ tiêu chuẩn (vượt quá 5mg/l) có thể gây hại cho sức khỏe con người. Ở dạng lỏng, ngoài việc tồn tại clo dư, sự kết hợp giữa clo với các hợp chất hữu cơ tự nhiên trong nước, các phụ phẩm diệt khuẩn có thể tạo ra chất độc hại gấp hàng nghìn lần.

Clo có thể dễ dàng xâm nhập vào cơ thể qua sự hấp thụ của da hoặc qua mắt, mũi và tai. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng 2/3 sự phơi nhiễm clo là do con người hít phải hơi clo khi tiếp xúc với hơi nước và sự hấp thụ qua da khi tắm. Hơi chứa clo là khi đi vào cơ thể người là chất kích thích đối với các mô, phế quản trong phổi là nguyên nhân gây nên các bệnh về đường hô hấp như hen suyễn, viêm phế quản,…đặc biệt ở trẻ em. Triệu chứng lâm sàng của người bị nhiễm độc clo cấp tính là: ho, khó thở, đau ngực,… nếu ngộ độc kéo dài có thể gây tổn thương đường hô hấp, tiếp xúc với mắt có thể gây tổn thương giác mạc. Các nhà khoa học ở Anh, Mỹ đã nghiên cứu và công bố phụ nữ uống nước chứa clo dư dễ bị sẩy thai,tăng gấp đôi nguy cơ sinh con bị bệnh tim mạch, hở hàm ếch hoặc bại não về sau.

Ngoài ra chloroform CHCl₃ và trihalomethanes (THMs bao gồm CHF₃-Trifluoromethane, CHClF₂-Chlorodifluoromethane, CHBrCl₂-Bromodichloromethane, CHBr₂Cl-Dibromochloromethane,…) là hai phụ phẩm chính được sinh ra do tương tác giữa clo với các hợp chất hữu cơ khác trong nước đang được các nhà khoa học trên thế giới đưa vào danh sách những hợp chất thuộc nhóm các chất gây ung thư và có khả năng gây dị tật ở trẻ sơ sinh, tăng nguy cơ mắc bệnh tim mạch.

Bên cạnh những nguy hại về sức khỏe do tác động của clo dư, nó cũng là tác nhân gây biến đổi mùi vị, tạo mùi hôi trong nước uống gây trở ngại cho cuộc sống và buộc con người phải tìm nguồn nước uống khác thay thế.

Không có gì để tranh cãi về tác dụng diệt khuẩn của clo trong nước nhưng điều đáng lo ngại chính là lượng clo dư tồn tại sau quá trình xử lý có tính chất oxy hóa khá mạnh đã gây ra một loạt các vấn đề nghiêm trọng cho sức khỏe.

3. Cách xử lý

Clo nguyên chất hiếm khi được sử dụng trực tiếp để xử lý nước. Tùy thuộc vào chi phí, nguyên liệu sẵn có hiện nay có ba chất chứa clo phổ biến nhất được sử dụng trong xử lý nước gồm khí clo, canxi hypoclorite và natri hypoclorite. Dù sử dụng bất kỳ chất nào trong số trên cũng sẽ để lại một lượng clo dư gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người, do đó việc xử lý clo dư còn lại trong nguồn nước trước khi đưa vào sinh hoạt là việc cấp thiết.

3.1 Phương pháp làm thoáng

Cách đơn giản thường có thể sử dụng dễ dàng để loại bỏ clo dư khỏi nguồn nước đó là để thoáng khí một thời gian để khí clo tự bay hơi.

* Ưu điểm: đơn giản, dễ thực hiện, chi phí thấp.

* Nhược điểm:

- Không xử lý được triệt để clo dư trong nước.

- Thủ công, tốn thời gian xử lý.

3.2 Phương pháp khử bằng hóa chất

Nguyên tắc của phương pháp này là dựa vào tính chất oxy hóa mạnh của clo để sử dụng hóa chất có tính khử để loại bỏ. Hóa chất thường sử dụng ở đây chủ yếu là các muối sulfite -SO₃^2-

Cl₂ + Na₂SO₃ + H₂O  → Na₂SO₄ + 2HCl

* Ưu điểm:

- Dễ thực hiện

- Xử lý triệt để clo dư trong nước

* Nhược điểm:

 - Đưa thêm lượng ion kim loại, muối vào trong nguồn nước.

 - Thêm thiết bị xử lý các ion tạo ra do khử bằng hóa chất.

 - Làm tăng pH của nước.

 - Chi phí cho hóa chất xử lý không thấp.

3.3 Phương pháp sử dụng tia cực tím

Một trong các phương pháp khử trùng nước có thể áp dụng để khử clo dư sau xử lý đó là sử dụng tia cực tím (UV). Khi phát tia cực tím với cường độ cao, bức xạ quang phổ rộng của tia cực tím sẽ có khả năng phá vỡ liên kết hóa học phân tử clo do đó làm giảm clo tự do. Lượng tia cực tím cần thiết trong khử clo cao hơn gấp 15 đến 30 lần so với yêu cầu khử trùng cũng bằng tia cực tím. Do đó, khi sử dụng tia cực tím để xử lý clo dư cũng sẽ có tác dụng trong việc khử trùng nước hiệu quả.

* Ưu điểm:

- Xử lý triệt để đồng thời khử trùng nước hiệu quả.

* Nhược điểm:

- Chi phí xử lý cao

- Không đạt hiệu quả kinh tế khi vừa xử lý khử trùng nước bằng clo, vừa xử lý bằng tia cực tím.

3.4 Phương pháp hấp phụ

Hấp phụ chính là quá trình chất khí (hoặc lỏng) bị hút trên bề mặt rắn xốp. Ở đây clo dư trong nước dễ dàng bị hấp phụ bởi than hoạt tính trên bề mặt, các mao quản của cấu trúc xốp. Để đạt được hiệu quả sử dụng và độ bền than hoạt tính dạng hạt GAC thường được sử dụng trong các bộ lọc nước để hấp phụ clo dư cũng như các hợp chất clo còn lại trong nước.

* Ưu điểm:

- Xử lý triệt để clo dư trong nước.

- Đơn giản, dễ sử dụng với nguồn nguyên liệu phong phú dễ tìm.

- Thân thiện với môi trường, không tạo nguồn thải độc hại.

* Nhược điểm:

 - Cần thay thế vật liệu sau thời gian sử dụng nhất định.

4. Kết luận

Hiện nay do chi phí xử lý nguồn nước sinh hoạt với clo thấp với nguồn nguyên liệu dễ kiếm đã khiến cho nguồn nước sau khi xử lý dễ gây hại cho sức khỏe con người khi ẩn chứa một lượng clo dư nhất định.

Để ngăn ngừa các tác hại không đáng có đến từ chính việc xử lý tạo nguồn nước sạch hơn, song song với việc tìm phương án xử lý khác thay thế dần phương pháp khử trùng bằng clo thì việc loại bỏ clo dư khỏi nguồn nước là vấn đề cấp thiết. Với mỗi điều kiện khác nhau có thể lựa chọn phương án xử lý clo dư sao cho đạt hiệu quả cao nhất tuy nhiên phương pháp tối ưu nhất hiện nay là sử dụng máy lọc nước hoặc bộ lọc nước dùng  than hoạt tính hấp phụ với rất nhiều ưu điểm về chi phí cũng như hiệu quả cao.