ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nghiên Cứu,Thiết Kế,Chế Tạo Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Cơ Sở Y Tế Bằng Công Nghệ Plasma
- Tên đề tài:
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống xử lý nước thải cơ sở y tế bằng công nghệ Plasma.
- Các số liệu, tài liệu ban đầu:
Hệ thống xử lý nước 10m3/ngày
|
|
Lưu lượng giờ trung bình[t1] :
- Lưu lượng trung bình giây:
o
- Hệ số không điều hòa tra theo Bảng 3-1, Điều 3.2 TCXDVN 51- 2008 đối với lưu lượng trung bình của nước thải nhỏ hơn 5 l/s thì K0 lấy bằng 5.
= 2,5
= 0,38
|
= * = 10 * 2,5 = 25 m3/ngày
|
Lưu lượng ngày lớn nhất :
- Lưu lượng lớn nhất theo giờ:
= = = 1,04 m3/h
- Lưu lượng lớn nhất theo giây:
= = = 0,000288 m3/s = 0,28 l/s
- Lưu lượng ngày nhỏ nhất :
= * = 10 * 0,38 = 3,8 m3/ngày
- Lưu lượng nhỏ nhất theo giờ:
= = = 0,158 m3/h
[t3]
Nước thải bệnh viện Long Bình
Kết quả của đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu thiết kế chế tạo mô hình[t4] thực nghiệm hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp bằng công nghệ Plasma”
- Nội dung chính của đồ án:
- Tìm hiểu công nghệ xử lý nước thải cơ sở y tế hiện nay.
- Nghiên cứu công nghệ Plasma.
- Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống xửlý[t5] nước thải cơ sở y tế bằng công nghệ Plasma
- Lấy mẫu nước thải cơ sở y tế, thử nghiệm, phân tích đánh giá kết quả và hiệu chỉnh hệ thống.
[t1]Gio, khong hieu Phuong trinh
Phuong trinh phai danh so thu tu
[t2]l la gi vay?
[t3]Xem lai
[t4]Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình [t4]
[t5]
MỤC LỤC
LỜI CAM KẾT.. x
LỜI CẢM ƠN.. xi
TÓM TẮT ĐỒ ÁN.. xii
DANH MỤC BẢNG BIỂU.. xiii
DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ.. xiv
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.. xvi
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU.. 1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài:1
1.1.1 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.2
1.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài.3
1.2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.3
1.2.1.1 Đối tượng nghiên cứu.3
1.2.1.2 Phạm vi nghiên cứu.3
1.3 Phương pháp nghiên cứu.3
1.3.1 Cơ sở phương pháp luận.3
1.3.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể.3
1.4 Kết cấu của đồ án tốt nghiệp.4
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI5
2.1 Giới thiệu chung về thực trạng nước thải ở các bệnh viện trên địa bàn Tp.HCM... 5
2.2 Nguồn gốc nước thải bệnh viện. 5
2.2.1 Thành phần, tính chất nước thải bệnh viện. 5
2.2.2 Tình hình về hệ thống bệnh viện tại thành phố Hồ Chí Minh. 5
2.2.3 Tình trạng nước thải và mức độ xử lý hiện nay tại các bệnh viện. 6
2.2.3.1 Tình hình nước thải tại các bệnh viện. 6
2.2.3.2 Mức độ xử lý hiện nay tại các bệnh viện. 6
2.3 Phương pháp xử lý nước thải tại các bệnh viện hiện nay. 6
2.3.1 Tồng quan về các phưong pháp xử lý nước thải.6
2.3.1.1 Phương pháp cơ học:6
2.3.1.2 Phương pháp hỏa lý. 8
2.3.1.3 Phương pháp sinh học:9
2.4 Xử lý bằng công nghệ Plasma của trường DHSPKT HCM.12
2.4.1 Mô hình thực nghiệm.12
2.4.2 Thuyết minh sơ đồ mô hình:12
2.4.3 Mô hình thực tế:13
2.4.4 Kết quả đạt được. 14
2.4.5 Ưu điểm:17
2.4.6 Nhược điểm:17
2.5 Xử lý bằng công nghệ Plasma đại học Zhejiang.17
2.5.1 Mô hình thực nghiệm.17
2.5.2 Thuyết minh sơ đồ mô hình.18
2.5.3 Kết quả đạt được.18
2.5.4 ảnh hưởng của nồng độ dung dịch điện phân tới tốc độ sản sinh ozone và công suất phóng điện.20
2.5.5 ảnh hưởng của công suất phóng điện tới sự phân hủy các chất ô nhiễm.21
2.2.1 ảnh hưởng của pH tới sự phân hủy các chất ô nhiễm.22
2.2.2 ảnh hưởng của nước oxi già khi thêm vào trong nước thải.23
2.6: Mô hình hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp bằng công nghệ plasma cũ. 25
2.6 Bộ nguồn.26
2.6.1 Mạch điều chỉnh độ rộng xung. 26
2.6.2: Mạch điều chỉnh tần số và điện áp. 27
2.6.3 Bộ biến áp. 28
2.7 Thí nghiệm tìm mối liên quan giữa lưu lượng và điện áp để đạt được hiệu quả xử lý độ pH tốt nhất28
2.8 Hệ thống tự động:46
CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.. 47
3.1 Các định nghĩa cơ bản.47
3.1.1 Ion hoá:47
3.1.2 Năng lượng ion hoá:47
3.1.3 Bậc Ion hóa:47
3.2 Sự tương tác giữa các hạt trong Plasma.49
3.2.1 Tiết diện hiệu dụng.49
3.2.2 Khoảng đường tự do trung bình.50
3.2.3 Tần số va chạm.50
3.2.4 Va chạm đàn hồi.50
3.2.5 Va chạm không đàn hồi.50
3.2.5.1 Va chạm không đàn hồi loại 1:50
3.2.5.2 Va chạm không đàn hồi loại 2:50
3.3 Quá trình tạo chất oxi hoá:51
3.3.1 Tạo ozone:51
3.3.2 Tạo H2O2. 51
3.3.3 Tạo gốc *OH có mức oxi hoá mạnh:51
3.4 Quá trình oxy hóa.52
3.4.1 Oxy hóa vòng benzene bằng OH*. 52
3.4.2 Oxy hóa vòng benzene bằng Ozon.53
CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP VỀ CÔNG NGHỆ.. 54
4.1 Yêu cầu đề tài và thông số thiết kế.54
4.1.1 Phương hướng và giải pháp thực hiện:55
4.1.1.1 Phương án 1:55
4.1.1.2 Phương án 2:56
4.1.1.3 Phương án 3:56
4.1.1.4 Phương án 4:57
4.1.1.5 Phương án 5. 57
4.1.1.6 Phương án 6:57
4.1.1.7 Phương án 7:58
4.1.1.8 Phương án 8:59
4.1.2 Phân tích và lựa chọn phương án.59
4.1.3 Trình tự công việc tiên hành.59
CHƯƠNG 5:TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Y TẾ BẰNG CÔNG NGHỆ PLASMA.. 61
5.1 Nhận xét61
5.2 Chọn vật liệu cho hệ thống.61
5.3 Tính toán cho hệ thống.61
5.3.1 Song chắn rác. 61
5.3.1.1 Nhiệm vụ:61
5.3.2 Hố thu. 64
5.3.2.1 Nhiệm vụ. 64
5.3.3 Bể điều hòa. 66
5.3.3.1 Nhiệm vụ. 66
5.3.3.2 Tính toán. 66
5.3.4 Buồng plasma. 68
5.3.4.1 Lưu lượng nước qua hệ thống.68
5.3.4.2 Tính toán kích thước ống phóng. 68
5.3.4.3 Tính kích thước đường ống cơ bản ( đường ống dẫn chính). 73
5.3.4.4 Tính toán chọn bơm.. 78
5.3.4.5 Tính toán chiều cao hút cho phép để tránh hiện tượng xâm thực. 80
5.4.5 Nhiệt độ tại buồng Plasma.81
Chương 6: Chế tạo và thử nghiệm.. 82
|
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: VŨ VĂN ĐAN MSSV: 11343008 Họ tên sinh viên: ĐẶNG VĂN THÀNH MSSV: 11343051 Lớp: 113430B Khoá: 2011 – 2013 Ngành đào tạo: Cơ Khí Chế Tạo Máy Hệ: Chính Quy
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống xử lý nước thải cơ sở y tế bằng công nghệ Plasma.
Hệ thống xử lý nước 10m3/ngày
Lưu lượng giờ trung bình[t1] :
o
= 2,5 = 0,38
Lưu lượng ngày lớn nhất :
= = = 1,04 m3/h
= = = 0,000288 m3/s = 0,28 l/s
= * = 10 * 0,38 = 3,8 m3/ngày
= = = 0,158 m3/h [t3] Nước thải bệnh viện Long Bình Kết quả của đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu thiết kế chế tạo mô hình[t4] thực nghiệm hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp bằng công nghệ Plasma”
TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)
MỤC LỤC LỜI CAM KẾT.. x LỜI CẢM ƠN.. xi TÓM TẮT ĐỒ ÁN.. xii DANH MỤC BẢNG BIỂU.. xiii DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ.. xiv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.. xvi CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU.. 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài:1 1.1.1 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.2 1.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài.3 1.2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.3 1.2.1.1 Đối tượng nghiên cứu.3 1.2.1.2 Phạm vi nghiên cứu.3 1.3 Phương pháp nghiên cứu.3 1.3.1 Cơ sở phương pháp luận.3 1.3.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể.3 1.4 Kết cấu của đồ án tốt nghiệp.4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI5 2.1 Giới thiệu chung về thực trạng nước thải ở các bệnh viện trên địa bàn Tp.HCM... 5 2.2 Nguồn gốc nước thải bệnh viện. 5 2.2.1 Thành phần, tính chất nước thải bệnh viện. 5 2.2.2 Tình hình về hệ thống bệnh viện tại thành phố Hồ Chí Minh. 5 2.2.3 Tình trạng nước thải và mức độ xử lý hiện nay tại các bệnh viện. 6 2.2.3.1 Tình hình nước thải tại các bệnh viện. 6 2.2.3.2 Mức độ xử lý hiện nay tại các bệnh viện. 6 2.3 Phương pháp xử lý nước thải tại các bệnh viện hiện nay. 6 2.3.1 Tồng quan về các phưong pháp xử lý nước thải.6 2.3.1.1 Phương pháp cơ học:6 2.3.1.2 Phương pháp hỏa lý. 8 2.3.1.3 Phương pháp sinh học:9 2.4 Xử lý bằng công nghệ Plasma của trường DHSPKT HCM.12 2.4.1 Mô hình thực nghiệm.12 2.4.2 Thuyết minh sơ đồ mô hình:12 2.4.3 Mô hình thực tế:13 2.4.4 Kết quả đạt được. 14 2.4.5 Ưu điểm:17 2.4.6 Nhược điểm:17 2.5 Xử lý bằng công nghệ Plasma đại học Zhejiang.17 2.5.1 Mô hình thực nghiệm.17 2.5.2 Thuyết minh sơ đồ mô hình.18 2.5.3 Kết quả đạt được.18 2.5.4 ảnh hưởng của nồng độ dung dịch điện phân tới tốc độ sản sinh ozone và công suất phóng điện.20 2.5.5 ảnh hưởng của công suất phóng điện tới sự phân hủy các chất ô nhiễm.21 2.2.1 ảnh hưởng của pH tới sự phân hủy các chất ô nhiễm.22 2.2.2 ảnh hưởng của nước oxi già khi thêm vào trong nước thải.23 2.6: Mô hình hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp bằng công nghệ plasma cũ. 25 2.6 Bộ nguồn.26 2.6.1 Mạch điều chỉnh độ rộng xung. 26 2.6.2: Mạch điều chỉnh tần số và điện áp. 27 2.6.3 Bộ biến áp. 28 2.7 Thí nghiệm tìm mối liên quan giữa lưu lượng và điện áp để đạt được hiệu quả xử lý độ pH tốt nhất28 2.8 Hệ thống tự động:46 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.. 47 3.1 Các định nghĩa cơ bản.47 3.1.1 Ion hoá:47 3.1.2 Năng lượng ion hoá:47 3.1.3 Bậc Ion hóa:47 3.2 Sự tương tác giữa các hạt trong Plasma.49 3.2.1 Tiết diện hiệu dụng.49 3.2.2 Khoảng đường tự do trung bình.50 3.2.3 Tần số va chạm.50 3.2.4 Va chạm đàn hồi.50 3.2.5 Va chạm không đàn hồi.50 3.2.5.1 Va chạm không đàn hồi loại 1:50 3.2.5.2 Va chạm không đàn hồi loại 2:50 3.3 Quá trình tạo chất oxi hoá:51 3.3.1 Tạo ozone:51 3.3.2 Tạo H2O2. 51 3.3.3 Tạo gốc *OH có mức oxi hoá mạnh:51 3.4 Quá trình oxy hóa.52 3.4.1 Oxy hóa vòng benzene bằng OH*. 52 3.4.2 Oxy hóa vòng benzene bằng Ozon.53 CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP VỀ CÔNG NGHỆ.. 54 4.1 Yêu cầu đề tài và thông số thiết kế.54 4.1.1 Phương hướng và giải pháp thực hiện:55 4.1.1.1 Phương án 1:55 4.1.1.2 Phương án 2:56 4.1.1.3 Phương án 3:56 4.1.1.4 Phương án 4:57 4.1.1.5 Phương án 5. 57 4.1.1.6 Phương án 6:57 4.1.1.7 Phương án 7:58 4.1.1.8 Phương án 8:59 4.1.2 Phân tích và lựa chọn phương án.59 4.1.3 Trình tự công việc tiên hành.59 CHƯƠNG 5:TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Y TẾ BẰNG CÔNG NGHỆ PLASMA.. 61 5.1 Nhận xét61 5.2 Chọn vật liệu cho hệ thống.61 5.3 Tính toán cho hệ thống.61 5.3.1 Song chắn rác. 61 5.3.1.1 Nhiệm vụ:61 5.3.2 Hố thu. 64 5.3.2.1 Nhiệm vụ. 64 5.3.3 Bể điều hòa. 66 5.3.3.1 Nhiệm vụ. 66 5.3.3.2 Tính toán. 66 5.3.4 Buồng plasma. 68 5.3.4.1 Lưu lượng nước qua hệ thống.68 5.3.4.2 Tính toán kích thước ống phóng. 68 5.3.4.3 Tính kích thước đường ống cơ bản ( đường ống dẫn chính). 73 5.3.4.4 Tính toán chọn bơm.. 78 5.3.4.5 Tính toán chiều cao hút cho phép để tránh hiện tượng xâm thực. 80 5.4.5 Nhiệt độ tại buồng Plasma.81 Chương 6: Chế tạo và thử nghiệm.. 82
LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp có tính chất rất quan trong đối với sinh viên năm cuối và là rất cần thiết trước khi tốt nghiệp, nhằm củng cố và bổ sung lại những kiến thức về chuyên ngành cơ khí chế tạo máy và các môn học khác có liên quan mà chúng em đã được học trong khoảng thời gian ngồi trên giảng đường đại học, cũng như những kinh nghiệm từ thực tế. Đồ án tốt nghiệp này đã giúp cho chúng em biết vận dụng được đi từ lý thuyết vào thực tếđể có thể nghiên cứu, tính toán và chế tạo thiết bị ứng dụng trong thực tế. Qua đó giúp cho chúng em biết được khả năng xử lý tình huống trong thiết kế, đã cũng cố vững hơn về kiến thức chuyên ngành và kỹ năng làm việc nhóm sao đạt hiệu quả cao, là một kỹ năng rất cần thiết cho một kỹ sư sau khi ra trường. Để hoàn thành đồ án này, chúng em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, hỗ trợ từ thầy cô, gia đình, người thân và bạn bè. Mặc dù chúng em cũng đã rất cố gắng hết sức mình, nhưng trong một khoảng thời gian cho phép, cũng như hạn chế về mặt kiến thức của bản thân, nên đồ án của chúng em không thể tránh khỏi nhiều thiếu sót. Chính vì vậy, chúng em rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy giáo, cô giáo cũng như của bạn bè để chúng em có thể củng cố kiến thức của mình trước khi ra trường. Trước tiên chúng em xin chân thành gửi đến toàn thể quý thầy cô trong Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy đã truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt những năm tháng trên giảng đường Đại Học lời cảm ơn chân thành nhất. Chúng em xin cảm ơn gia đình, những người luôn ủng hộ, động viên, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trong học tập cũng như trong cuộc sống Ngoài ra chúng em xin gửi lời cảm ơn tới tất cả những người bạn đã cùng chúng em gắng bó, giúp đỡ trong suốt quá trình học tập.
TÓM TẮT ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CƠ SỞ Y TẾ BẰNG CÔNG NGHỆ PLASMA.
Công nghệ Plasma đã có lâu đời nhưng hầu hết được dùng trong phòng thí nghiệm với áp suất thấp.Về việc ứng dụng công nghệ Plasma để xử lý nước thải khu công nghiệp[t7] thì chưa có tổ chức, trung tâm nào nghiên cứu thiết kế và chế tạo. Hiện nay ở Việt nam, có rất nhiều phương pháp [t8] thường được ứng dụng riêng rẽ hoặc kết hợp để xử lý nước thải trong khu công nghiệp: phương pháp hóa lý, phương pháp oxy hóa bậc cao, phương pháp sinh học… Quá trình xử lý hóa lý với phương pháp keo tụ-tạo bông, tuyển nổi và hấp phụ thu được hiệu quả cao trong việc khử độ màu và giảm nồng độ BOD. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là chi phí hóa chất cao và lượng bùn sinh ra lớn. Đối với phương pháp oxy hóa bậc cao, các chất oxy hóa thường được sử dụng là Chlorine (Cl2), Hydroxy Peroxide (H2O2), và Ozone (O3), với Cl2 được đánh giá là chất oxy hóa kinh tế nhất. Nhược điểm của phương pháp này là chi phí đầu tư và chi phí vận hành cao.[t9] Bên cạnh đó, quá trình xử lý sinh học với bùn hoạt tính hiếu khí và kỵ khí cũng có thể được sử dụng để xử lý với hiệu quả cao, tuy nhiên nhược điểm chính là thời gian xử lý dài. Nhìn chung các phương pháp xử lý nước thải cổ điển thường có chi phí đầu tư cao và chiếm nhiều diện tích xây dựng do đó việc nghiên cứu và áp dụng phương pháp xử lý xanh sạch và hiệu quả như công nghệ Plasama là hết sức cần thiết. Nghiên cứu được thực hiện gồm bốn giai đoạn là: (1) nghiên cứu lý thuyết về công nghệ Plasma, động lực học plasma, quá trình ion hóa và[t10] oxy hóa và phân hủy các tạp chất vô cơ, hữu cơ có trong nước thải, (2) đưa ra nhiều phương án thiết kế chế tạo mô hình xử lý thực nghiệm[t11] , phân tích ưu nhược điểm của từng phương án, và cuối cùng chọn phương án tối ưu dựa trên tiêu chí hiệu suất xử lý, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường, (3) tiến hành thí nghiệm với các điều kiện khác nhau: công suất tiêu hao (dòng điện, điện áp, tần số), kích thước hình dáng buồng Plasma, (4) phân tích đánh giá kết quả thí nghiệm và kết luận[t12] .
DANH MỤC BẢNG BIỂU |
Bảng 2.1: Mối quan hệ giữa điện áp và thời gian ứng với lưu lượng 0.6 l/ph.30
Bảng 2.2: Mối quan hệ giữa điện áp và thời gian ứng với lưu lượng 0.7 l/ph. 31
Bảng 2.3: Mối quan hệ giữa điện áp và thời gian ứng với lưu lượng 0.8 l/ph. 32
Bảng 2.4: Mối quan hệ giữa điện áp và thời gian ứng với lưu lượng 0.9 l/ph. 34
Bảng 2.5: Mối quan hệ giữa điện áp và thời gian ứng với lưu lượng 1 l/ph. 36
Bảng 2.6 Mối quan hệ giữa điện áp và thời gian ứng với lưu lượng 1,1 l/ph. 37
Bảng 2.7: Mối quan hệ giữa điện áp và thời gian ứng với lưu lượng 1.2 l/ph. 39
Bảng 2.8: Mối quan hệ giữa điện áp và thời gian ứng với lưu lượng 1.3 l/ph. 40
Bảng 2.9: Mối quan hệ giữa điện áp và thời gian ứng với lưu lượng 1.4 l/ph. 42
Bảng 2.10: Mối quan hệ giữa điện áp và thời gian ứng với lưu lượng 1.5 l/ph. 43
Bảng 2.11: Tổng kết giá trị lưu lượng và điện áp. 44
Bảng 4.1 Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải cơ sở y 54
Bảng 5.1 Thông số thính toán cho song chắn rác làm sạch bằng thủ công. 62
Bảng 5.2 : Các thông số thiết kế song chắn rác. 64
Bảng 5.3 : Các thông số thiết kế hố thu gom.. 65
Bảng 5.4 : Các dạng khuấy trộn ở bể điều hòa. 67
Bảng 5.5: Bảng tương quan giữa nhiệt độ, áp suất và vận tốc. 73
Bảng 5.6: Hệ số tổn thất cục bộ. 74
Bảng 5.7: Bảng tra kích thước đường kính ống. 77
Bảng 5.8: Bảng nhiệt độ một số loại Plasma[nguồn internet]. 81
DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ
Hình 2.1: Kết cấu mô hình thực nghiệm.. 12
Hình 2.2 :Mô hình chạy thực tế. 13
Hình 2.3 : Kết quả đạt được sau khi xử lý. 14
Hình 2.4 :Kết quả đạt được sau khi test tại trung tâm.. 14
Hình 2.5 : Test tại viện nghiên cứu công nghệ sinh học và môi trường. 15
Hình 2.6 : Kết quả sau xử lý chạy tại phòng thí nghiệm ĐHSPKT.. 16
Hình 2.7 : Mô hình thực nghiệm.. 17
Sơ đồ 2.1 : Kết quả đạt được. 18
Hình 2.8 : (a) :Điện cực bằng dung dịch điện phân. 19
Sơ đồ 2.2 : ảnh hưởng của nồng độ dung dịch điện phân tới tốc độ sản sinh ozone và công suất phóng điện. 20
Sơ đồ 2.3: ảnh hưởng của công suất phóng điện tới sự phân hủy các chất ô nhiễm.21
Sơ đồ 2.4 : Ảnh hưởng của PH tới sự phân hủy các chất ô nhiễm.. 22
Sơ đồ 2.5 : Ảnh hưởng của nước oxi già khi thêm vào trong nước thải23
Sơ đồ 2.6 : Trường hợp chỉ có UV và UV + H2O2. 24
Hình 2.9: Bộ xử lý nước thải cũ. 25
Hình 2.10: Tính toán mạch điều chỉnh độ rộng xung. 26
Hình 2.11 : Chu kỳ một xung. 26
Hình 2.12: Tính toán mạch hiệu chỉnh tần số và điện áp. 27
Hình 2.13: Tính toán giá trị tần số. 27
Hình 2.14: Bộ biến áp 0-220VAC.. 28
Hình 2.15: Bộ biến đổi điện áp cao.28
Sơ đồ 2.7: Mối quan hệ giữa điện áp và thời gian ứng với lưu lượng 0.6 l/ph. 30
Sơ đồ 2.9: Mối quan hệ giữa điện áp và thời gian ứng với lưu lượng 0.8 l/ph. 33
Sơ đồ 2.10: Mối quan hệ giữa điện áp và thời gian ứng với lưu lượng 0.9 l/ph. 35
Sơ đồ 2.11: Mối quan hệ giữa điện áp và thời gian ứng với lưu lượng 1 l/ph. 36
Sơ đồ 2.12: Mối quan hệ giữa điện áp và thời gian ứng với lưu lượng 1.1 l/ph. 38
Sơ đồ 2.13: Mối quan hệ giữa điện áp và thời gian ứng với lưu lượng 1.2 l/ph. 39
Sơ đồ 2.14: Mối quan hệ giữa điện áp và thời gian ứng với lưu lượng 1.3 l/ph. 41
Sơ đồ 2.15: Mối quan hệ giữa điện áp và thời gian ứng với lưu lượng 1.4 l/ph. 42
Sơ đồ 2.16: Mối quan hệ giữa điện áp và thời gian ứng với lưu lượng 1.5 l/ph. 44
Sơ đồ 2.17: Tổng kết giá trị lưu lượng và điện áp tối ưu.45
Hình 2.16 : Hệ thống tự động.46
Hình 4.1 : Hai điện cực đặt bên ngoài , chính giữa là lớp điện môi (nước). 55
Hình 4.2 : Hai điện cực đặt 2 đầu, lớp điện môi đặt 1 bên. 56
Hình 4.3 : hai điệncực đặt 2 đầu, lớp điện môi đặt chính giữa nhưng không chạm điện cực. 56
Hình 4.4 : Hai điện cực đặt bên ngoài , chính giữa là lớp điện môi (nước). 57
Hình 4.5 : Hai điện cực đặt 2 đầu, lớp điện môi đặt 1 bên. 57
Hình 4.6 : Hai điện cực đặt 2 đầu, lớp điện môi đặt 1 bên. 58
Hình 4.7 : Hai điện cực đặt trực tiêp trong nước. 59
Hình 5.1: Biểu đồ đường Paschen. 68
Hình 5.2: Kích thước sơ bộ ống thủy tinh và ống thạch anh. 69
Hình 5.3: Tia phun thẳng đứng. 70
Hình 5.4: Kích thước đường ống cơ bản. 73
Hình 5.5: Chọn kích thước ống bằng phương pháp giải đồ thị76
Hình 5.6: Các thông số làm việc của bơm.. 79
Hình 6.1: Mô hình chế tạo thực tế. 83
Hình 6.2: Bộ biến đổi điện áp cao (Flyback). 83
Hình 6.3: Lò phản ứng plasma. 84
Hình 6.4: Mô hình chạy thí nghiệm.. 85
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BOD5 Biochemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy sinh học đo ở điều kiện 200C trong thời gian 5 ngày)
COD Chemical Oxygen Demand ( Nhu cầu ôxy hóa hóa học)
KCN Khu công nghiệp
SS Suspended Solids (Chất rắn lơ lửng)
PAC Poly Aluminium Chloride
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
TN Thí nghiệm
TNHH Trách nhiệm hữu hạn
XLNT Xử lý nước thải
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1 Tính cấp thiết của đề tài:
Nước thải bệnh viện là một trong những mối quan tâm, lo ngại vì chúng có thể gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và nguy hại đến đời sống con người. Điều quan tâm hàng đầu đối với nước thải của các bệnh viện là vấn đề các vi trùng gây bệnh và thuốc kháng sinh, thuốc sát trùng. Các vi trùng gây bệnh có thể tồn tại trong một thời gian nhất định ngoài môi trường khi có cơ hội nó sẽ phát triển trên một vật chủ khác và đó chính là hiện tượng lây lan các bệnh truyền nhiễm. Đây chính là điểm khác biệt của nước thải bệnh viện so với các loại nước thải khác. Ngoài ra, các chất kháng sinh và thuốc sát trùng xuất hiện cùng với dòng nước thải sẽ tiêu diệt các vi khuẩn có lợi và có hại gây ra sự phá vỡ hệ cân bằng sinh thái trong hệ các vi khuẩn tự nhiên của môi trường nước thải, làm mất khả năng xử lý nước thải của vi sinh vật nói chung.
Việc tìm hiểu và phát triển công tác quản lý cũng như nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải bệnh viện không chỉ đạt các yêu cầu của tiêu chuẩn (qui định) quy định mà còn phải bảo đảm các yếu tố chiếm ít diện tích, dễ lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng, không gây ô nhiễm thứ cấp ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. Hệ thống công nghệ xử lý nước thải bệnh viện còn phải có giá thành lắp đặt thiết bị công nghệ và sản phẩm xử lý phải phù hợp, cho năng suất cao và hoạt động ổn định.
Hiện nay, trong 109 bệnh viện được sự quản lý của trung tâm Y tế dự phòng thì có 12 bệnh viện chưa có hệ thống xử lý chiếm 13,3%, số bệnh viện đạt chuẩn là 11 bệnh viện chiếm 28,2[t13] %.
“Nếu xét về nguy hại, nước thải y tế xứng đáng xếp đầu danh mục, bởi trong đó chứa một lượng khổng lồ các loại vi khuẩn, mầm bệnh. Tuy nhiên, suốt một thời gian dài công tác xử lý nước thải từ các bệnh viện, trung tâm y tế trên địa bàn TP.HCM chưa được quan tâm đúng mức.
Nguồn phát sinh nước thải tại bệnh viện (BV) gồm: nước thải có nguồn gốc từ các hoạt động sinh hoạt của bệnh nhân, người nuôi bệnh và cán bộ công nhân viên làm việc trong BV. Đó là nước thải từ các phòng phẫu thuật, phòng xét nghiệm, phòng thí nghiệm, từ các nhà vệ sinh, từ giặt giũ, rửa thực phẩm, bát đĩa, từ việc làm vệ sinh phòng...
Đặc tính của nước thải BV: ngoài những yếu tố ô nhiễm thông thường như chất hữu cơ, dầu mỡ động thực vật, vi khuẩn, còn có những chất bẩn khoáng và hữu cơ đặc thù như các phế phẩm thuốc, các chất khử trùng, các dung môi hóa học, dư lượng thuốc kháng sinh, các đồng vị phóng xạ được sử dụng trong quá trình chẩn đoán và điều trị bệnh. Việc sử dụng rộng rãi các chất tẩy rửa (chất hoạt động bề mặt) ở xưởng giặt của BV cũng tạo nguy cơ làm xấu đi mức độ hoạt động của công trình xử lý nước thải BV.”
“Ngày 26/04/2012, Ủy ban nhân dân thành phố ban hành Công văn số 1882/UBND-VX về việc xử lý nước thải y tế tại các bệnh viện, phòng khám tư nhân trên địa bàn thành phố, cụ thể như sau:
Ủy ban nhân dân thành phố yêu cầu Giám đốc các Bệnh viện, Phòng khám đa khoa, Phòng khám chuyên khoa tư nhân trên địa bàn thành phố khẩn trương triển khai đầu tư xây dựng, hoàn chỉnh hệ thống xử lý nước thải y tế đảm bảo đạt quy chuẩn và hoàn thành trong năm 2012 theo đúng Quyết định của Thủ tướng Chính phủ và Nghị quyết của Hội đồng nhân dân thành phố.
Từ tháng 6 năm 2012, Tổ công tác liên ngành (gồm Sở Y tế, Chi cục Bảo vệ Môi trường - Sở Tài nguyên và Môi trường và Phòng Cảnh sát Môi trường PC49 - Công an thành phố) tiến hành tổng kiểm tra các cơ sở y tế tại thành phố, nếu các cơ sở y tế nào chưa thực hiên xong các hệ thống xử lý nước thải y tế thì nhắc nhở đơn vị thực hiện triển khai đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải theo đúng quy chuẩn. Đến tháng 9 năm 2012 sẽ kiểm tra lại, nếu cơ sở y tế nào không có hệ thống xử lý nước thải y tế thì buộc tạm đình chỉ hoạt động theo đúng quy định của Luật Môi trường, cho đến khi có đầy đủ hệ thống xử lý nước thải y tế đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường - QCVN28:2010/BTNMT, thì mới được tiếp tục cho phép hoạt động.”
1.1.1 [t14] Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
Trong thời đại ngày nay với sự gia tăng nhanh dân số cũng như nhu cầu về chăm sóc sức khỏe được người dân quan tâm đặc biêt đã khiến cho số lượng bệnh viện,[t15] cơ sở y tế vừa và nhỏ xuất hiện nhiều hơn nhằm đáp ứng nhu cầu đó.[t16] Nhưng chính sự gia tăng này thì bệnh viện và các cơ sở y tế đã sản sinh ra nhiều chất thải độc hại làm ảnh hưởng đến môi trường, đặc biệt là nguồn nước. Để làm giảm thiểu sự ô nhiễm này trên thế giới hiện có rất nhiều các phương pháp xử lý nước thải, nhưng những phương pháp xử lý nước thải hiện có [t17] có nhược điểm là chi phí đầu tư cao, hệ thống phức tạp chiếm nhiều diện tích và sử dụng quá nhiều hóa chất trong việc xử lý nước thải…Vì thế,[t18] nếu có một phương pháp xử lý được nước thải của các cơ sở y tế,[t19] giải quyết được các khó khăn hiện tại và phương pháp ấy được áp dụng được vào thực tế thì sẽ mang một giá trị vô cùng to lớn.
Đây là phương pháp xử lý nước thải mới,phương pháp mà trên thế giới hiện nay được giới khoa học rất quan tâm nghiên cứu.Đây là lúc chủ trương đi tắt đón đầu trong khoa học nên được thực hiện.Đây là lúc dám nghĩ dám làm.Ý nghĩa khoa học của đề tài là rõ ràng kể cả khi thành công hay thất bại.Sự thành công của đề tài sẽ hoàn thiện một phương pháp xử lý nước thải mới vừa làm sáng tỏ lý thuyết vừa có thể áp dụng rộng rãi trong lĩnh vực xử lý nước bằng chính công nghệ trong nước,công nghệ Việt.[t20]
1.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài.
Từ thành công của đề tài “Nghiên cứu thiết kế chế tạo mô hình thực nghiệm hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp bằng công nghệ Plasma” ,[t21] chúng tôi sẽ tiếp tục tiến hành các thí nghiệm nhằm tìm tham số tối ưu của hệ thống áp dụng trong xử lý nước thải bệnh viện cơ sở y tế.[t22]
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho cơ sở y tế vừa và nhỏ với yêu cầu đặt ra nước thải đạt tiêu chuẩn xả thải QCVN 28:2010/BTNMT cột B nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường do nước thải gây ra.
1.2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
1.2.1.1Đối tượng nghiên cứu.
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là nước thải của các cơ sở y tế vừa và nhỏ,[t23] các phòng khám tư nhântrên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh có lượng nước thải độc hại, khó phân hủy,[t24] chứa đựng mầm lây lan các bệnh truyền nhiễm nguy hại đến môi trường sống của sinh vật, thực vật và đặc biệt ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng.
Nghiên cứu công nghệ Plasma.
1.2.1.2Phạm vi nghiên cứu.
Nước thải bện[t25] viện Long Bình.
Kiểm nghiệm các chỉ tiêu quan trọng đó là COD, BOD, Ph, nitrat, coliforms[t26] .
1.3 Phương pháp nghiên cứu.
1.3.1 Cơ sở phương pháp luận.
Đồ án dựa trên cơ sở lý thuyết về vật lý plasma,[t27] động lực học plasma.
Thiet ke va che tao[t28]
1.3.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể.
- Phương pháp thu thập số liệu, tài liệu.
- Phương pháp phân tích đánh giá.
- Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia.
1.4 Kết cấu của đồ án tốt nghiệp.
Kết cấu của đồ án tốt nghiệp bao gồm sáu chương, trong đó chương một và hai là giới thiệu tổng quát về đề tài đang nghiên cứu, chương ba là sơ lược cơ sở lý thuyết, chương bốn là phương hướng và giải pháp, chương năm là đề xuất công nghệ tính toán thiết kế, chương sáu là chế tạo thực nghiệm[t29] ,[t30] kiểm nghiệm,[t31] đánh giá.
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
2.1 Giới thiệu chung về thực trạng nước thải ở các bệnh viện trên địa bàn Tp.HCM
2.2 Nguồn gốc nước thải bệnh viện
Từ nhiều nguồn :
- Sinh hoạt của bệnh nhân, người nuôi bệnh nhân, cán bộ và công nhân viên của bệnh viện[t32] .
- Pha chế thuốc.
- Tẩy khuẩn.
- Lau chùi phòng làm việc.
- Phòng bệnh nhân...[t33]
2.2.1 Thành phần, tính chất nước thải bệnh viện
Thành phần chính gây ô nhiễm môi trường do nước thải bệnh viện gây ra là:
- Các chất hữu cơ: BOD, COD.[t34]
- Các chất rắn lơ lửng TSS.
- Các vi trùng, vi khuẩn gây bệnh: Salmonella, tụ cầu, liên cầu, vừu[t35] đường tiêu hóa, bại liệt, các loại kí sinh trùng, amip, nấm...
- Các mầm bệnh sinh học khác trong máu, mủ, dịch, đờm, phân của người bệnh.
- Các loại hóa chất độc hại từ cơ thể và chế phẩm điều trị, thậm chí cả chất phóng xạ.
Theo kết quả phân tích của các cơ quan chức năng, 80% nước thải từ bệnh viện là nước thải bình thường (tương tự nước thải sinh hoạt) chỉ có 20% là những chất thải nguy hại bao gồm chất thải nhiễm khuẩn từ các bệnh nhân, các sản phẩm của máu, các mẫu chẩn đoán bị hủy, hóa chất phát sinh từ trong quá trình giải phẫu, lọc máu, hút máu, bảo quản các mẫu xét nghiệm, khử khuẩn. Với 20% chất thải nguy hại này cũng đủ để các vi trùng gây bệnh lây lan ra môi trường xung quanh. Đặc biệt, nếu các loại thuốc điều trị bệnh ung thư hoặc các sản phẩm chuyển hóa của chúng... không được xử lý đúng mà đã xả thải ra bên ngoài sẽ có khả năng gây quái thai, ung thư cho những người tiếp xúc với chúng .
2.2.2 Tình hình về hệ thống bệnh viện tại thành phố Hồ Chí Minh
Theo sở Y tế Tp.HCM, toàn thành phố hiện có 109 bệnh viện[t36] .
Các bệnh viện chưa có hệ thống xử lý nước thải: 12 bệnh viện (13,33%) chưa có hệ thống xử lý nước thải là bệnh viện An Bình, bệnh viện quận Bình Tân, bệnh viện Tâm Thần, bệnh viện đa khoa Sài Gòn, bệnh viện Răng Hàm Mặt Trung Ương, bệnh viện Ọuận 7, bệnh viện Giao Thông Vận Tải 8, Viện Y Dược Học Dân Tộc, bệnh viện quận Tân Phú, bệnh viện Hồng Đức (cơ sở 1), bệnh viện mắt Việt Hàn, trung tâm phục hồi chức năng .
2.2.3 Tình trạng nước thải và mức độ xử lý hiện nay tại các bệnh viện
2.2.3.1 Tình hình nước thải tại các bệnh viện
Dù nước thải bệnh viện đă [t37] được xử lý nhưng tỷ lệ đạt không cao, do vẫn còn đục, chứa đựng nhiều chất hữu cơ, và chứa nhiều mầm bệnh có thể gây tác hại đến sức khỏe của con người khi thải ra môi trường.
Phần lớn trong số bệnh viện thuộc thành phố quản lý đã có hệ thống xử lý nước thải nhưng đều quá tải gấp 2-3 lần.vấn[t38] đề này đặt ra nhiều lo ngại cho công tác bảo vệ môi trường, phòng ngừa dịch bệnh hiện nay. Một kết quả khảo sát từ 12 bệnh viện của viện vệ sinh y tế công cộng đưa ra năm 2009, cho thấy coliform tác nhân gây bệnh về đường tiêu hóa sau khi xử lý ở 8/12 bệnh viện vượt ngưỡng từ 200 lần trở lên
2.2.3.2 Mức độ xử lý hiện nay tại các bệnh viện
Theo báo cáo kết quả của trung tâm dự phòng cấp thành phố thì:
- Số bệnh viện xuất trình được kết quả xử lý nước thải là: 39 bệnh viện.
- Số bệnh viện có kết quả xét nghiệm đạt chuẩn là 11 bệnh viện, chiếm tỉ lệ 28,2%.
- Tỉ lệ bệnh viện không đạt tiêu chuẩn về chỉ tiêu hữu cơ là 30%
- Tỉ lệ bệnh viện không đạt tiêu chuẩn về chỉ tiêu chất rắn có thể lắng được rất cao, chiếm đến 85,71%.
Tỉ lệ bệnh viện không đạt tiêu chuẩn về chỉ tiêu vi sinh là 47,37%. Nguyên nhân:
- Do hệ thống xử lý nước thải đã quá tải
- Do hệ thống xử lý nước thải vận hành không đúng quy trình kỳ thuật.
- Do hệ thống xử lý nước thải thiếu hóa chất xử lý.
2.3Phương pháp xử lý nước thải tại các bệnh viện hiện nay
Nước thải thường chứa nhiều tạp chất có bản chất khác nhau.Vì vậy, mục đích của việc xử lý nước thải là khử các tạp chất sau cho nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn chất lượng ở mức chấp nhận cho phép thải vào nguồn tiếp nhận. Các phương pháp chung nhất mà ta thường dùng để xử lý mọi loại chất thải được áp dụng là phương pháp cơ học, hóa lý, sinh học. Trong thực tế tùy theo từng loại nước thải mà ta có thể áp dụng để đạt hiệu quả xử lý tối ưu và chi phí xử lý tối thiểu.
2.3.1 Tồng quan về các phưong pháp xử lý nước thải.
2.3.1.1 Phương pháp cơ học:nhằm để tách các tạp chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải.
Thiết bị chắn rác: có chức năng chắn giữ những rác bẩn thô (giấy, rác,...) nhằm đảm bảo cho máy bơm, các công trình và thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định. Song và lưới chắn rác được cấu tạo bằng các thanh song song, các tấm lưới đan bằng thép hoặc tấm thép có đục lỗ...tùy theo kích cỡ các mắt lưới hay khoảng cách giữa các thanh mà ta phân biệt loại chắn rác thô, trung bình hay rác tinh.
Thiết bị nghiền rác: có nhiệm vụ cắt và nghiền vụn rác thành các hạt, các mảnh nhỏ lơ lửng trong nước thải để không làm tắt ống, không gây hại cho bơm.
Bể điều hòa: dùng để điều hòa lưu lượng và tải lượng dòng vào, đảm bảo hiệu quả các công trình xử lý sau, đảm bảo đầu ra sau khi xử lý, giảm chi phí và kích thước của các thiết bị sau này. Bố trí bể điều hòa có thể là bể điều hòa trên dòng thải hay ngoài dòng thải xử lý, vị trí tốt nhất để bố trí bể điều hòa cần được xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý, và phụ thuộc vào loại xử lý, đặc tính của hệ thống thu gom cũng như đặc tính của nước thải. Có 2 loại bể điều hòa:
Bể điều hòa lưu lượng
Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng
- Bể lắng cát: là loại bỏ cặn thô, nặng như: cát, sỏi, mảnh thủy tinh, mảnh kim loại...nhằm bảo vệ các thiết bị ơ khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý sau.
- Bể lắng cát ngang: có dòng nước chuyển động thẳng dọc theo chiều dài của bể. Bể có thiết diện hình chữ nhật, thường có hố thu đặt ở đầu bể.
- Bể lắng cát đứng: dòng nước chảy từ dưới lên trên theo thân bể. Nước được dẫn theo ống tiếp tuyến với phần dưới hình trụ vào bể, vừa xoắn theo trục, vừa tịnh tiến đi lên, trong khi đó các hạt cát dồn về trung tâm và rơi xuống đáy.
- Bể lắng cát tiếp tuyến: là loại bể có thiết diện hình tròn, nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể và được thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngoài.
- Bể lắng cát làm thoáng: để tránh lượng chất hữu cơ lẫn trong cát và tăng hiệu quả xử lý, người ta lắp vào bể lắng cát thông thường một dàn thiết bị phun khí.
- Bể lắng: là phương pháp đơn giản nhất để tách các chất bẩn không hòa tan ra khỏi nước thải. Dựa vào chức năng và vị trí có thể chia bể lắng thành các loại:
- Bể lắng đợt 1: Được đặt trước công trình xử lý sinh học, dùng để tách các chất rắn, chất bẩn lơ lửng không hòa tan (sau hóa lý).
- Bể lắng đợt 2: Được đặt sau công trình xử lý sinh học dùng để lắng các cặn vi sinh, bùn làm trong nước trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.
- Lọc: để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải mà các loại bể lắng không thể loại được. Có nhiều dạng lọc: lọc chân không, lọc áp lực, lọc chậm, lọc nhanh,...việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải.
- Tuyển nổi, vớt dầu mỡ: để tách các tạp chất (dạng hạt rắn hoặc lỏng), các chất hoạt động bề mặt, dùng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học. Thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là không khí) vào trong pha lỏng, các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo các hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu.
2.3.1.2 Phương pháp hỏa[t39] lý
Phương pháp keo tụ tạo bông: hai quá trình hóa học này kết tụ các chất rắn lơ lửng và các hạt keo để tạo nên những hạt có kích thước lớn hơn. Nước thải có chứa các hạt keo có mang điện tích (thường là điện tích âm). Chính điện tích của nó ngăn cản không cho nó va chạm và kết hợp lại với nhau làm cho dung dịch được giữ ở trạng thái ổn định. Việc cho thêm vào nước thải một số hóa chất (phèn, ferrous, Chloride...) làm cho dung dịch mất tính ổn định và gia tăng sự kết hợp giữa các hạt để tạo thành những bông cặn đủ lớn để có thể loại bỏ bằng quá trình lọc hay lắng. Các chất keo tụ thường được sử dụng là muối sắt hay nhôm có hóa trị 3. Các chất tạo bông cặn thường được sử dụng là các chất hữu cơ cao phân tử như polyacrilamid, việc kết hợp sử dụng các chất hữu cơ cao phân tử với các muối vô cơ cải thiện đáng kể khả năng tạo bông.
Phương pháp trung hòa: để ngăn ngừa hiện tượng xâm thực và để tránh cho quá trình sinh hóa ở các công trình làm sạch và nguồn nước không bị phá hoại của nguồn nước thải có chứa axit hoặc kiềm, tách một số kim loại nặng ra khỏi nước thải. Trung hòa bằng cách dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm (CaCO3, H2SO4, Na2CO3, HNO3...).
Trung hòa bằng trộn nước thải chứa axit và nước thải chứa kiềm.
Trung hòa bằng cách cho thêm hóa chất vào nước thải (nước thải chứa axit yếu, nước thải có chứa axit mạnh như HC1, HNO3 và các muối canxi dễ tan trong nước, nước thải có chứa axit mạnh như H2SO4, H2CO3và các muối canxi khó tan trong nước.
Trung hòa nước thải chứa axit bằng cách lọc qua lớp vật liệu lọc trung hòa: chứa hàm lượng dưới 5mg/l và không chứa kim loại nặng. Vật liệu lọc là đá vôi, magiezit...
Phương pháp tuyển nổi: để tách các tạp chất rắn tan, không tan hoặc lỏng có tỉ trọng nhỏ hơn tỉ trọng của chất lỏng làm nền.
- Tuyển nổi phân tán không khí bằng thiết bị cơ học: cho phép tạo bọt khí nhỏ.
- Tuyển nổi không khí bằng máy bơm khí nén (qua các vòi phun, qua các tấm xốp).
- Tuyển nổi với tách không khí từ nước (tuyển nổi chân không, tuyển nổi không áp, tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí nước).
- Tuyển nổi điện, tuyển nổi sinh học và hóa học thường ít dùng vì gây ra hiện tượng đông tụ sinh học.
- Tuyên nổi sinh học và hóa học làm lượng cặn giảm được 80%.
- Phương pháp hấp thụ: để loại bỏ hết các chất bẩn hòa tan vào nước mà phương pháp xử lý sinh học và các phương pháp không loại bỏ được với hàm lượng rất nhỏ thường có độc tính cao, có mùi vị và màu khó chịu. Than hoạt tính được dùng phổ biến để làm chất hấp thụ và hiệu quả hấp thụ từ 58-95%.
- Phương pháp hấp phụ: được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải có chứa kim loại chất bẩn khác nhau. Có thể dùng để xử lý cục bộ khi trong nước hàm lượng chất nhiễm bẩn nhỏ và có thể xử lý triệt để nước thải đã qua xử lý sinh học hoặc xử lý hóa học.
- Hấp phụ trong điều kiện tĩnh
- Hấp phụ trong điều kiện động
- Phương pháp trích: là phương pháp tách chất bẩn hòa tan bằng cách đưa vào một dung môi và khuấy đều các chất bẩn hòa tan vào dung môi và nồng độ các chất bẩn trong nước giảm đi. Tiếp tục tách dung môi ra khỏi nước thì nước thải coi như được làm sạch.
Phương pháp trao đổi: dùng để xử lý nước thải khối các kim loại như Zn, Cu, Ni, Asen, phóng xạ,...cho phép thu hồi các kim loại có giá trị và đạt mức độ xử lý cao. Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hay hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo.
- Xử lý bằng màng: việc ứng dụng màng để tách các chất phụ thuộc vào độ thấm của các chất đó qua màng, đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác nhau. Các kỹ thuật như điện thẩm tách, thẩm thấu ngược, siêu lọc, và các quá trình làm thoáng, oxy khử ngày càng đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải.
2.3.1.3 Phương pháp sinh học:xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật có khả năng phân hóa những hợp chất hữu cơ thành nước, những chất vô cơ hay các khí đơn giản. Có 2 loại công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học: điều kiện tự nhiên và điều kiện nhân tạo.
- Công trình xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên:
- Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc: để sử dụng nước thải làm phân bón. Dựa trên khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua lọc, nhờ có oxy trong các lỗ hỏng và mao quản của lớp đất mặt, các vi sinh vật hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn. Quá trình oxy hóa nước thải chỉ xảy ra ở lớp đất mặt sâu 1.5m. Vì vậy, các cánh đồng tưới và bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi có mực nước nguồn thấp hơn 1.5m so với mặt đất.
- Cánh đồng tưới nông nghiệp: là sử dụng nước thải như nguồn phân bón để tưới lên các cánh đồng nông nghiệp. Trước khi đưa vào cánh đồng nước thải phải được xử lý sơ bộ qua song chắn rác, bể lắng cát hoặc bể lắng. Chọn loại cánh đồng tùy thuộc vào đặc điểm nguồn nước thải và loại cây trồng.
- Hồ sinh học (hồ oxy hóa): là nơi diễn ra quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ nhờ các loài vi khuẩn, tảo và các loại thủy sinh vật khác. Theo quá trình sinh hóa hồ sinh học được chia ra làm 3 loại:
- Hồ kỵ khí: dùng để lắng và phân hủy cặn lắng bằng phương pháp sinh học tự nhiên dựa trên sự phân giải của vi sinh vật kỵ khí.
- Hồ kỵ hiếu khí: trong hồ kỵ khí xảy ra 2 quá trình song song là oxy hóa hiếu khí và phân hủy metan cặn lắng. Nguồn oxy cung cấp chủ yếu là do quá trình quang hợp rong tảo.
- Hồ hiếu khí: Oxy hoá các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật hiếu khí. Có 2 loại: hồ làm thoáng tự nhiên cấp oxy chủ yếu do khuếch tán không khí qua mặt nước và quang hợp của các thực vật, hồ làm thoáng nhân tạo cấp oxy bằng khí nén, máy khuấy...
- Công trình xử lý sinh học nhân tạo
- Bể lọc sinh học (bể biophin có lớp vật liệu không ngập nước): được ứng dụng để làm sạch một phần hay toàn bộ chất hữu cơ phân hủy sinh học trong nước thải và có thể đạt chất lượng dòng ra với nồng độ BOD tới 15mg/l. Hiệu suất làm sạch nước thải phụ thuộc vào các chỉ tiêu sinh hóa, trao đổi khối, chế độ thủy lực, kết cấu thiết bị. Trong đó, các chỉ tiêu BOD của nước cần làm sạch, chiều dày màng sinh, thành phần các vi sinh vật sống trong màng...cần được chú ý hơn. Bể lọc sinh học chia thành các loại: lọc nhỏ giọt (thông khí tự nhiên); lọc tải trọng cao (thông khí nhân tạo) và tháp lọc.
- Bể aerotank: tạo điều kiện hiếu khí cho quần thể vi sinh vật có trong nước thải phát triển tạo thành bùn hoạt tính sẽ phân hủy các chất hữu cơ và làm sạch nước. Aerotenk là công trình bê tông cốt thép hình khối chữ nhật hoặc hình tròn, cũng có trường hợp người ta chế tạo các Aerotank bằng sắt thép hình trụ khối. Thông dụng nhất hiện nay là các aerotank hình bể khối chữ nhật. Nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí, khuấy nhằm tăng cường lượng khí oxi hòa tan và tăng cường quá trình oxi hóa chất bấn hữu cơ có trong nước. Nước thải sau khi đã được xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào aerotank. Các chất lơ lửng này là một số chất rắn và có thể là các chất hữu cơ chưa phải là dạng hòa tan. Các chất lơ lửng là nơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển, dần thành các hạt cặn bông. Các hạt này dần dần to và lơ lửng trong nước. Chính vì vậy xử lý nước thải ở aerotank được gọi là quá trình xử lý với sinh vật lơ lửng của quần thế vi sinh vật. Các bông cặn này cũng chính là bùn hoạt tính.
- Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxi hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ chứa trong nước thải. Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và để đảm bảo oxi đủ cho quá trình oxi hóa thì phải luôn luôn đảm bảo việc thoáng gió. Số lượng bùn tuần hoàn và số lượng không khí cần lấy phụ thuộc vào độ ẩm và mức độ yêu cầu xử lý nước thải. Thời gian nước lưu trong bể aerotank không quá 12 giờ (thường là 4-8 giờ). Nước thải với bùn hoạt tính tuần hoàn sau khi qua bể lắng đợt 2. Ở đấy bùn lắng một phần đưa trở lại aerotank, phần khác đưa tới bể nén bùn. Do kết quả của việc sinh sôi nảy nở các vi sinh vật cũng như việc tách các chất bẩn ra khỏi nước thải mà số lượng bùn hoạt tính ngày một tăng, số lượng bùn thừa chẳng những không giúp ích cho việc xử lý nước thải mà nếu không lấy đi thì sẽ gây trở ngại lớn. Độ ẩm của bùn hoạt tính khoảng 98-99% trước khi đưa lên bể metan cần làm giảm thể tích. Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ xảy ra trong aetotank qua 3 giai đoạn:
Giai đoạn thứ 1: tốc độ oxy hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxy. Ở giai đoạn này bùn hoạt tính hình thành và phát triến. Hàm lượng oxi cần cho vi sinh vật sinh trưởng, đặc biệt ở thời gian. Đầu tiên thức ăn dinh dưỡng trong nước thải rất phong phú, lượng sinh khối trong thời gian này rấy nhiều. Sau khi vi sinh vật thích nghi với môi trường chúng sinh trưởng rất mạnh theo cấp số nhân vì vậy lượng tiêu thụ oxy tăng dần.
Giai đoạn thứ 2: vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxy cũng ở mức gần như ít thay đổi. Chính ở giai đoạn này các chất hữu cơ phân hủy nhiều nhất. Hoạt lực enzym của bùn hoạt tính trong giai đoạn này cũng đạt tới mức cực đại và kéo dài trong một thời gian tiếp theo. Điểm cực đại enzym oxi hóa của bùn hoạt tính thường đạt ở thời điểm sau khi lượng bùn hoạt tính (sinh khối vi sinh vật) tới mức ổn định. Qua các thông số hoạt động của aerotank cho thấy giai đoạn oxy hóa (tốc độ tiêu thụ oxy) rất cao, có khi gấp 3 lần giai đoạn thứ 2.
Giai đoạn thứ 3: sau một thời gian khá dài tốc độ oxy hóa cầm chừng (hầu như ít thay đổi) và có chiều hướng giảm dần ,độ tiêu thụ oxy tăng lên. Đây là giai đoạn nitrat hóa các muối amon.
Sau cùng, nhu cầu oxy lại giảm và cần phải kết thúc quá trình làm việc của aerotank (làm việc theo mẻ). Ở đây cần lưu ý rằng, sau khi oxy hóa được 80- 95% BOD trong nước thải, nếu không khuấy đảo hoặc thổi khí, bùn hoạt tính sẽ lắng xuống đáy, cần phải lấy bùn cặn ra khỏi nước. Nấu không kịp thời tách bùn nước sẽ bị ô nhiễm thứ cấp, nghĩa là sinh khối vi sinh vật trong bùn (chiếm khoảng 70% khối lượng cặn bùn) sẽ tự phân hủy. Tế bào vi khuẩn có hàm lượng protein cao (60-80% so với chất khô), ngoài ra còn có các hợp chất chứa chất béo, hidratcacbon...khi bị tự phân sẽ làm ô nhiễm nguồn nước.
2.4 Xử lý bằng công nghệ Plasma của trường DHSPKT HCM[t40] .
2.4.1 Mô hình thực nghiệm.
Hình 2.1: Kết cấu mô hình thực nghiệm
2.4.2 Thuyết minh sơ đồ mô hình:
Quá trình nước thải từ các nơi sản xuất đưa về cũng qua các công đoạn:
Song chắn rác->Hố thu->Bể điều hoà->Lò phản ứng Plasma..
Nước thải của cơ sở y tế sẽ được dẫn sang bể thu gom nước thải bằng ốngØ 90mm thông qua một song chắn rác được thiết kế trong mương với khoảng cách song nhỏ để giữ lại những mảnh vụn của giẻ lau, rác, ni lông...
Nước chảy đến bể thu gom thì tại bể được bố trí 2 bơm chìm hoạt động luân phiên để bơm lên bể điều hòa. Tại bể điều hòa có hệ thống sục khí để điều hòa lưu lượng cũng như tính chất nước thải, đảm bảo cho hệ thống hoạt động ổn định và giảm kích thước của các công trình đơn vị phía sau.
Khi nước thải từ bể điều hòa sẽ được bơm lên nhờ vào máy bơm, sau đó nước thải sẽ qua van tiết lưu để chỉnh lưu lượng cho phù hợp với nguồn plasma.[t41] Sau khi nước từ van sẽ di chuyển tới vị trí vùng của điện cưc thì sẽ xảy ra sự phóng điện giữa điện cực, một điện cực là nước và một diện cực nhôm.L[t42] úc này sẽ xảy ra sự phóng điện giữa hai điện cực. Khi đó các electron chuyển động với vận tốc rất lớn sẽ va đập vào các phân tử trong vùng không gian giữa hai điện cực và cung cấp cho các phân tử một năng lượng làm phá vỡ các liên kết tạo ra các ion,điện tử,photon,nguyên tử,các gốc tự do.So[t43] ng song với quá trình phân ly còn có quá trình tái hợp.Trong hàng triệu [t44] các phản ứng ấy tái hợp ấy[t45] thì sẽ có các phản ứng mà sản phẩm của nó là các gốc oxy hoá rất mạnh như HO* ,O* ,H* , O3, H2O2 .Chúng đóng vai trò rất quan trong trong quá trình oxy hoá chất hữu cơ và vô cơ trong nước thải y tế.Vùng không gian giữa hai điện cực chính là môi trường Plasma.
2.4.3 Mô hình thực tế:
Hình 2.2 : Mô hình chạy thực tế
