Thiết kế và chế tạo hệ thống xử lý nước thải y tế công suất 5m3 ngày bằng công nghệ plasma

iv ABSTRACT ..... không còn kh năng lƠm mƠn ch n thì lúc nƠy nó không còn g i lƠ plasma... Năng ợng cao nlc.

M C L C

Lụ L CH KHOA H C i

L I CAM ĐOAN ii

L I C M N iii

TịM T T iv

ABSTRACT vi

M C L C vii

CH NG 1 T NG QUAN 1

1.1 T ng quan chung v lĩnh v c nghiên c u, các k t qu nghiên c u trong và 1

ngoƠi n c đƣ công b : 1

1.1.1 T ng quan: 1

1.1.2 Các k t qu trong n c vƠ ngoƠi n c đƣ công b : 4

1.1.2.1 Các ng d ng c a công ngh Plasma trên th gi i: 4

1.1.2.2 M t s khái ni m v ch t th i y t và các thông s có trong n c th i: 5 1.1.2.3 Nghiên c u công ngh x lỦ n c th i y t Biofast-M: 12

1.1.2.4 Nghiên c u công ngh plasma c a đ i h c Zhejiang: 15

1.1.2.5 Nghiên c u công ngh plasma: 20

1.1.2.6 Nghiên c u công ngh plasma c a ĐHSPKT TPHCM: 21

1.2 M c tiêu, khách th vƠ đ i t ng nghiên c u: 23

1.2.1 M c tiêu nghiên c u: 23

1.2.2 Khách th vƠ đ i t ng nghiên c u: 23

1.3 Nhi m v c a đ tài và ph m vi nghiên c u: 24

1.4 Ph ng pháp nghiên c u: 24

1.4.1 C s ph ng pháp lu n: 24

1.4.2 Các ph ng pháp nghiên c u c th : 25

CH NG 2 C S Lụ THUY T 26

2.1 Ion hoá: 26

2.1.1 Đ nh nghĩa: 26

2.1.2 Năng l ng ion hoá: 26

2.1.3 B c Ion hóa: 26

2.2 S t ng tác gi a các h t trong plasma: 29

2.2.1 Ti t di n hi u d ng: 29

2.2.2 Kho ng đ ng t do trung bình: 29

2.2.3 T n s va ch m: 29

2.2.4 Va ch m đƠn h i: 29

2.2.5 Va ch m không đƠn h i: 30

2.2.5.1 Va ch m không đƠn h i lo i 1: 30

2.2.5.2 Va ch m không đƠn h i lo i 2: 30

2.3 Quá trình t o ch t oxi hoá: 30

2.3.1 T o ozone: 30

2.3.2 T o H2O2 (Hiđrô perôxít): 31

2.3.3 T o g c *OH có m c oxi hoá m nh: 31

2.4 Quá trình Oxy hóa: 32

2.4.1 Oxy hóa vòng benzene b ng OH*: 32

2.4.2 Oxy hóa vòng benzene b ng Ozon: 33

CH NG 3 PH NG H NG VÀ GI I PHỄP 34

3.1 Yêu c u đ tƠi, ph ng pháp xác đ nh và thông s thi t k : 34

3.1.1 Yêu c u đ tƠi vƠ ph ng pháp xác đ nh: 34

3.1.1.1 Yêu c u đ tài: 34

3.1.1.2 Ph ng pháp xác đ nh: 35

3.1.2 Thông s thi t k : 37

3.1.2.1 Quy trình x lý: 37

3.1.2.2 Thông s thi t k c a bu ng plasma: 38

3.1.2.3 Nguyên lý làm vi c c a bu ng plasma: 39

3.2 Ph ng h ng và gi i pháp th c hi n: 40

3.2.1 Ph ng án 1: 40

3.2.3 Ph ng án 3: 44

3.3 Phân tích và l a ch n ph ng án: 46

3.4 Trình t công vi c tiên hành: 46

CH NG 4 TÍNH TOÁN VÀ THI T K 47

4.1 Ch n v t li u cho h th ng: 47

4.2 Tính toán cho h th ng: 48

4.2.1 T ng quan h th ng: 48

4.2.2 Ph n khung c a h th ng: 48

4.2.2.1 Yêu c u c a khung: 48

4.2.2.2 Kích th c: 49

4.2.2.3 Tính toán đ b n khung: 50

4.2.3 L u l ng n c qua h th ng: 60

4.2.4 Tính công su t b m n c: 60

4.2.5 Kho ng cách gi a hai đi n c c: 60

4.2.6 Nhi t đ t i bu ng Plasma: 62

4.2.7 B ngu n Plasma: 62

4.2.7.1 M ch đi u ch đ r ng xung: 62

4.2.7.2 M ch đi u ch nh t n s vƠ đi n áp: 63

4.2.7.3 B bi n áp: 64

4.2.8 L p trình PLC cho h th ng: 65

4.3 Thí nghi m: 65

4.3.1 Nguyên li u: 65

4.3.2 Thi t b thí nghi m: 66

4.3.3 Ti n hành thí nghi m: 67

4.3.3.2 nh h ng c a đi n áp ngu n plasma đ n k t qu x lý n ng đ các ch t BOD5, COD, Nitrat, Phosphat và Coliforms: 72

4.3.3.3 nh h ng c a dòng đi n ngu n plasma đ n k t qu x lý n ng đ các ch t BOD5, COD, Nitrat, Phosphat và Coliforms: 73

4.3.3.4 nh h ng c a th i gian x lỦ đ n k t qu x lý n ng đ các ch t

BOD5, COD, Nitrat, Phosphat và Coliforms: 74

CH NG 5 CH T O, TH NGHI M VÀ ĐỄNH GIỄ 76

5.1 Ch t o, th nghi m: 76

5.1.1 Ph n khung: 76

5.1.2 B ngu n h th ng: 76

5.1.2.1 B ngu n phát Plasma: 76

5.1.2.2 B PLC S7 300 vƠ bi n áp vô c p đ u vƠo: 77

5.1.3 Bu ng plasma: 78

5.1.5 Ch y th nghi m: 79

5.2 Đánh giá: 79

5.2.1 Ch quan: 79

5.2.2 Khách quan: 81

5.2.3 M t s k t qu đ t đ c sau th nghi m: 82

6.1 K t lu n: 86

6.2 Ki n ngh : 86

TÀI LI U THAM KH O 87

PH L C 90

DANH M C T VI T T T

BOD5 Biochemical oxygen demand 5 (nhu c u oxy sinh h c đo đi u ki n

200C trong th i gian 5 ngày)COD Chemical Oxygen Demand (nhu c u ôxy hóa hóa h c)

DO Dissolved oxygen (n ng đ oxi hòa tan)

PVC Polyvinylchloride (nh a t ng h p)

QCVN Quy chuẩn Vi t Nam

RmS Remote Mutual SCADA

DANH M C S Đ , HÌNH VẼ

Hình 1.1: N c th i y t ch a qua x lỦ [ngu n internet] 2

S đ 1.1: S đ h n h p n c th i y t x ra c ng chung thƠnh ph [8] 8

S đ 1.2: S đ x lỦ n c th i y t theo Biofast-M [9] 12

Hình 1.2: H th ng đi u khi n t đ ng RmS [9] 14

Hình 1.3: Mô hình th c nghi m [16] 14

S đ 1.3: nh h ng c a v t li u lƠm đi n c c d ng t i t c đ t o ra ozone [17] 16

Hình 1.4: (a) Đi n c c b ng dung d ch đi n phơn, (b) Đi n c c b ng đ ng [17] 17

S đ 1.4: nh h ng c a n c oxi giƠ khi thêm vƠo trong n c th i [18] 17

S đ 1.5: Tr ng h p ch có UV và UV + H2O2 [18] 18

S đ 1.6: nh h ng c a công su t phóng đi n t i s phơn h y các ch t ô nhi m [18] 18

S đ 1.7: nh h ng c a ph t i s phơn h y các ch t ô nhi m [18] 19

S đ 1.8: nh h ng c a n ng đ dung d ch đi n phơn t i t c đ s n sinh ozone vƠ công su t phóng đi n [18] 19

Hình 1.5: Quá trình ion hóa [21] 20

Hình 1.6: K t c u mô hình th c nghi m [8] 20

Hình 2.1: oxy hóa vòng benzene b ng OH* [10] 20

Hình 2.2: oxy hóa vòng benzene b ng Ozon [10] 20

Hình 3.1: Quy trình x lỦ n c th i b ng công ngh plasma 37

Hình 3.2: Nguyên lỦ lƠm vi c c a bu ng plasma 37

Hình 3.3a,b: Ph ng án 1 40

Hình 3.4a,b: Ph ng án 2 42

Hình 3.5a,b: Ph ng án 3 43

Hình 4.1: T ng quan toƠn b h th ng 48

Hình 4.4: Bi u đ l c c t trên d m 57

Hình 4.5: Bi u đ moment trên d m 58

Hình 4.6: Chuy n v trên d m 58

Hình 4.7: Moment trên d m 57

Hình 4.8: ng su t pháp l n nh t 58

Hình 4.9: Tính toán m ch đi u ch nh đ r ng xung 61

Hình 4.10: Chu kỳ m t xung 63

Hình 4.11: Tính toán m ch hi u ch nh t n s vƠ đi n áp 62

Hình 4.12: Tính toán giá tr t n s [10] 63

Hình 4.13: B bi n áp vô c p 0-220VAC 63

Hình 4.14: B bi n đ i đi n áp cao 64

Hình 4.15: Thi t b đo đ pH MP120 65

Hình 4.16: Thi t b thí nghi m 66

Hình 4.17: M i quan h gi a đi n áp vƠ th i gian v i l u l ng 0,6 ÷ 1 l/ph đ pH = 7 67

Hình 4.18: M i quan h gi a đi n áp vƠ th i gian v i l u l ng 1,1 ÷ 1,5 l/ph đ pH = 7 68

Hình 4.19: T ng k t giá tr l u l ng vƠ đi n áp t i u 70

Hình 4.20: nh h ng c a đi n áp ngu n plasma đ n k t qu x lý 72

Hình 4.21: nh h ng c a dòng đi n ngu n plasma đ n quá trình x lỦ 73

Hình 4.22: nh h ng c a th i gian đ n k t qu x lỦ 74

Hình 5.1: Khung c a h th ng th c t 75

Hình 5.2: B ngu n phát tia plasma th c t 76

Hình 5.3: B PLC S7 300 vƠ bi n áp vô c p đ u vƠo th c t 76

Hình 5.4: Bu ng plasma th c t 77

Hình 5.5: ToƠn b h th ng th c t 77

Hình 5.6: Ch y th nghi m 78

Hình 5.7: Gi y ch ng nh n s n phẩm phù h p v i yêu c u kỹ thu t c a Phòng Y t Tp Biên Hòa 80

Hình 5.8: K t qu ki m tra n c th i phòng khám Y Đ c sau khi x lỦ 81 Hình 5.9: K t qu ki m tra n c th i phòng khám Long Bình sau khi x lỦ 82 Hình 5.10: K t qu ki m tra n c th i phòng khám Saigon Lab lúc ô nhi m nh t 83 Hình 5.11: K t qu ki m tra n c th i phòng khám Saigon Lab tr c vƠ sau khi x

lý 84

DANH M C B NG BI U

B ng 1.1 Thông s đặc tr ng n c th i b nh vi n tr c khi x lỦ [32] 8

B ng 3.1 Giá tr gi i h n các thông s vƠ n ng đ các ch t ô nhi m trong n c th i y t theo QCVN 28:2010/BTNMT [7] 34

B ng 3.2 Thông s c a h th ng x lỦ n c th i y t 38

B ng 4.1 K t qu tính toán trên ph n m m Autodesk Inventor 52

B ng 4.2 So sánh k t qu tính toán vƠ mô ph ng 59

B ng 4.3 Đi u ki n đ t o ra tia l a đi n [33] 60

B ng 4.4 B ng nhi t đ m t s lo i plasma [16] 62

B ng 4.5 M t s ch tiêu có trong n c th i y t c a các phòng khám đa khoa 65

B ng 4.6 T ng k t giá tr l u l ng vƠ đi n áp 70

B ng 5.1 Thông s b ngu n 76

B ng 1 M i quan h gi a đi n áp vƠ th i gian ng v i l u l ng 0.6 l/ph 90

B ng 2 M i quan h gi a đi n áp vƠ th i gian ng v i l u l ng 0.7 l/ph 90

B ng 3 M i quan h gi a đi n áp vƠ th i gian ng v i l u l ng 0.8 l/ph 91

B ng 4 M i quan h gi a đi n áp vƠ th i gian ng v i l u l ng 0.9 l/ph 92

B ng 5 M i quan h gi a đi n áp vƠ th i gian ng v i l u l ng 1 l/ph 93

B ng 6 M i quan h gi a đi n áp vƠ th i gian ng v i l u l ng 1.1 l/ph 94

B ng 7 M i quan h gi a đi n áp vƠ th i gian ng v i l u l ng 1.2 l/ph 95

B ng 8 M i quan h gi a đi n áp vƠ th i gian ng v i l u l ng 1.3 l/ph 96

B ng 9 M i quan h gi a đi n áp vƠ th i gian ng v i l u l ng 1.4 l/ph 96

B ng 10 M i quan h gi a đi n áp vƠ th i gian ng v i l u l ng 1.5 l/ph 97

Cùng v i s gia tăng dơn s , s phát tri n c a khoa h c kỹ thu t và ch t

l ng cu c s ng đ c nâng cao thì đòi h i vi c quan tơm chăm sóc s c khoẻ con

ng i ngày càng cao, m ng l i y t và b nh vi n ngày càng phát tri n H n m t

th kỷ qua, khoa h c y h c đƣ đ t đ c nhi u thành t u to l n và b nh vi n đƣ b c vào kỷ nguyên hi n đ i hoá, đ a nh ng ti n b khoa h c kỹ thu t và y h c vào th c

ti n nh m m c đích ch a tr , chăm sóc s c khoẻ c ng đ ng m t cách có hi u qu

h n Tuy nhiên, các ho t đ ng chăm sóc s c khoẻ không tránh kh i vi c phát sinh

ch t th i, trong đó có nh ng ch t th i nguy hi m đ i v i s c khoẻ c ng đ ng và môi

tr ng N c th i y t có th ch a vi sinh v t, kim lo i nặng, hóa ch t đ c, đ ng v phóng x ầ Theo s li u th ng kê c a B Y t năm 2012, t ng l ng n c th i y t phát sinh t i các c s khám, ch a b nh c n x lý kho ng 150.000 m3/ngƠy ch a k

l ng n c th i c a các c s y t thu c h d phòng, các c s đƠo t o y d c, s n

xu t thu c vƠ c s y t B , ngànhầ và con s này s là 300.000 m3/ngày vƠo năm

T ch c Y t Th Gi i (WHO) đƣ nh n m nh c n ph i xây d ng các chính sách qu c gia, các khung pháp lỦ, đƠo t o nhơn viên, đ ng th i kêu g i nâng cao

nh n th c c ng đ ng

ả nh 1.1: N th i y tế h qu nguồn int rn t

Vi c phát tri n đ t n c theo h ng công nghi p hóa, hi n đ i hóa ph i đi đôi v i phát tri n b n v ng Trên tinh th n đó ngƠy 25/6/1998 b chính tr Đ ng

c ng s n Vi t Nam đƣ ra ch th s 36/CT-TW v công tác b o v vƠ gi gìn môi

tr ng s ng c a chúng ta Năm 2010, B Y t đƣ thƠnh l p C c qu n lỦ môi tr ng

y t chuyên trách v v n đ nƠy Th t ng Chính ph Nguy n T n Dũng cũng đƣ phê duy t đ án x lỦ ch t th i y t giai đo n 2010 - 2015 vƠ đ nh h ng t i 2020

v i ph ng chơm dùng công ngh m i, hi n đ i vƠ thơn thi n v i môi tr ng Riêng t i đ a bƠn 2 t nh thƠnh ph H Chí Minh vƠ Đ ng Nai, đ tăng c ng b o v môi tr ng n c, y ban nhơn dơn Tp H Chí Minh vƠ S Y t t nh Đ ng Nai đƣ

ra Ch th s 21/2010/CT-UBND, Công văn s 1882/UBND-VX , Công văn s 3000/SYT-KHTC, vƠ Công văn s 3005/KH-SYT v vi c tăng c ng b o v môi

tr ng n c l u v c h th ng sông Đ ng Nai trên đ a bƠn thƠnh ph H Chí Minh giai đo n 2011 ậ 2015 và kh c ph c nh ng t n t i, h n ch trong vi c xơy d ng vƠ

v n hƠnh các h th ng x lỦ ch t th i y t vƠo môi tr ng n c, kh o sát l p d án

đ u t xơy d ng h th ng x lỦ ch t th i y t cho các trung tơm y t , phòng khám đa khoa khu v c và các tr m y t xƣ, ph ng, th tr n trên đ a bƠn t nh giai đo n 2012 -

2015, kiên quy t x lỦ c các c s y t , các b nh vi n, phòng khám không có h

th ng x lỦ n c th i y t đ t chuẩn theo quy đ nh Do đó đòi h i các c s y t , các

t p chi m nhi u di n tích xơy d ng, t n nhi u hóa ch t, chi phí duy trì caoầ do đó

vi c nghiên c u vƠ áp d ng ph ng pháp x lỦ xanh s ch vƠ hi u qu nh công ngh plasma lƠ h t s c c n thi t Đơy lƠ ph ng pháp x lỦ n c th i m i, khi đi vào ho t đ ng s mang l i hi u qu kinh t cao vì có chi phí xây d ng h th ng

th p, đặc bi t là chi phí v n hành r t th p X lỦ n c th i y t b ng công ngh Plasma d a trên nguyên lý oxy hóa b c cao đ c sinh ra b i các g c oxy hoá r t

m nh nh HO*, O* , H*, O3, H2O2 và tia UV làm phá vỡ các liên k t ion, liên k t

c ng hóa tr c a ch t h u c , vô c và tiêu di t các vi khuẩn, n m m c có trong

n c th i [24] Các g c oxy hóa và tia UV nƠy đ c sinh ra khi n c th i qua vùng plasma (hi u đi n th U = 0 ÷ 40 KV, f = 20 ÷ 75 KHz, c ng đ dòng đi n I = 02

÷ 04 A), các electron chuy n đ ng v i v n t c r t l n s va đ p vào các phân t cung c p cho các phân t m t năng l ng lƠm phá vỡ các liên k t

Thi t k , ch t o h th ng x lý v i chi phí th p mà v n đ m b o n c th i sau x lỦ đ t tiêu chuẩn cho phép ra ngu n ti p nh n ụ nghĩa c a lu n văn không

n m ngoài m c tiêu nh m góp m t ph n vào vi c h n ch và gi m thi u m c đ ô nhi m môi tr ng s ng c a chúng ta

Tóm l i: Công ngh plasma đƣ có lơu đ i nh ng h u h t đ c dùng trong phòng thí nghi m v i hi u su t th p V vi c ng d ng công ngh plasma đ x lỦ

t o ắThi t k và ch t o h th ng x lỦ n c th i y t b ng công ngh plasmaẰ trong giai đo n môi tr ng n c b ô nhi m tr m tr ng nh hi n nay có m t Ủ nghĩa

h t s c to l n Đơy lƠ ph ng pháp x lỦ n c th i m i, xanh s ch Nó kh c ph c

đ c nh ng h n ch c a các ph ng pháp truy n th ng

Thi t k h th ng x lỦ v i chi phí th p mƠ v n đ m b o n c th i sau x lỦ

đ t tiêu chuẩn cho phép ra ngu n ti p nh n V i mong mu n đóng góp vƠo vi c b o

v môi tr ng s ng c a con ng i, h n ch và gi m thi u ô nhi m môi tr ng n c, nâng cao ch t l ng cu c s ng và b o v s c kh e cho c ng đ ng, ng i h ng d n

và h c viên đƣ quy t đ nh ch n đ tài: ắThi t k và ch t o h th ng x lý n c

th i y t công su t 05 m 3 /ngày b ng công ngh plasmaẰ

1.1.2 Các k t qu trong n c vƠ ngoƠi n c đƣ công b :

1.1.2.1 Các ng d ng c a công ngh Plasma trên th gi i:

Thu t ng Plasma l n đ u tiên đ c s d ng đ mô t khí ion hóa b i nhƠ

hóa h c ng i Mỹ Irving Langmuir khi ông giành gi i th ng Nobel hóa h c vào năm 1927 Nh ng công ngh plasma th t s b t đ u phát tri n t gi a nh ng năm

cu i c a th k XX vƠ bùng n vƠo nh ng năm đ u c a th k XXI khi công ngh Plasma đƣ vƠ đang có mặt trong h u h t các ng d ng công ngh cao (high-technology) M t ví d đi n hình lƠ nhi t phơn rác th i thƠnh đi n năng b ng công ngh plasma nhi t đ cao (high-temperature plasma) c a NASA, đ c các công ty công ngh cao n i ti ng c a Mỹ nh General Electric, Westinghouse, Alter NRGầ

ng d ng, ch t o thi t b ng d ng công ngh plasma lƠ th c hi n m t quá trình

s d ng đi n đ t o ra cung h quang nhi t đ c c cao (7.0000 C - 9.0000 C) nh m

bi n các lo i ch t th i thƠnh khí phơn t , nguyên t (g i lƠ khí t ng h p), h i n c

vƠ ch t x b ng các thi t b đặc bi t, g i lƠ thi t b chuy n đ i plasma Còn plasma nhi t đ th p (low-temperature plasma) đ c s d ng trong quá trình ch t o v t

li u bao g m c vi c c y (etching) các mô hình ph c t p dùng cho các các linh ki n

vi đi n t vƠ vi quang, dùng trong các công ngh l ng đ ng trong các lĩnh v c t o

ma sát, t , quang, ch t d n đi n, ch t cách đi n, ch t polyme, các mƠng m ng xúc tác [24]

M t trong nh ng ng d ng c a plasma ngu i hi n nay mƠ hai n c Nga vƠ

Mỹ đƣ vƠ đang nghiên c u đó lƠ ng d ng c a plasma trong công ngh hƠng không

Đ c phát ra chung quanh thơn máy bay đang bay, plasma tách hẳn máy bay ra

kh i không khí khi n cho l c c n khí đ ng h c b tri t tiêu giúp cho máy bay bay nhanh h n, ít tiêu hao nhiên li u h n vƠ có th lƠm m t d u máy bay trên màn hình radar Theo các chuyên viên hƠng không thì ng d ng nƠy có th áp d ng đ i v i các lo i v t th bay nh máy bay, tên l a chi n l c, máy bay không ng i lái, v tinh các ch đ bay khác nhau nh bay t c đ bình th ng hay siêu thanh [30]

Ngoài ra, plasma cũng r t quan tr ng trong chi u sáng, t o sóng vi ba, h y các ch t th i đ c h i, các ch t hóa h c, lazer vƠ các b gia t c tơn ti n ph c v cho

vi c nghiên c u các h t c b n

Vi c ng d ng công ngh plasma ngu i trong lĩnh v c x lỦ n c th i cũng

đƣ đ c m t s t ch c n c ngoƠi nghiên c u nh nh ng nghiên c u c a đ i h c Zhejiang Trung Qu c, hay nghiên c u c a ti n sĩ ng i Nh t ậ Anto Tri Sugiarto đƣ

b c đ u thƠnh công Indonesia vƠo năm 2004 v i hi u su t x lỦ lên đ n 90 % 1.1.2.2 M t s khái ni m v ch t th i y t vƠ các thông s có trong n c th i:

Ch t th i y t nguy h i lƠ ch t th i có m t trong các thƠnh ph n nh : máu,

d ch c th , ch t bƠi ti t; các b ph n hoặc c quan c a ng i, đ ng v t; b m kim tiêm vƠ các v t s c nh n; d c phẩm, hoá ch t vƠ các ch t phóng x dùng trong y

t N u nh ng ch t th i nƠy không đ c tiêu huỷ s gơy nguy h i cho môi tr ng vƠ đặc bi t lƠ đ i v i s c kh e con ng i

 Ch t th i phóng x l ng:

n c súc r a các d ng c có ch a phóng x (N c súc r a d ng c trong chẩn đoán hình nh có ch a h t nhơn phóng x tia, h t nhơn nguyên t )

 Các thông s có trong n c th i:

 Đ pH: Đ pH là m t trong nh ng ch tiêu xác đ nh n c c p vƠ n c th i

Ch s này cho th y s c n thi t ph i trung hòa hay không vƠ tính l ng hóa

ch t c n thi t trong quá trình x lỦ đông t keo và kh khuẩnầ

 TS (Total solid): Ch s cho bi t t ng s ch t r n có trong n c th i (bao

g m c ch t r n vô c vƠ h u c ầ) TS đ c xác đ nh b ng tr ng l ng khô sau khi cho bay h i 01 lít n c m u trên b p cách th y r i s y khô 1030 C cho đ n khi tr ng l ng không đ i (mg/l hoặc g/l)

 SS (suspended solid): hƠm l ng các ch t huy n phù, là tr ng l ng khô c a

ch t r n còn l i trên gi y l c s i th y tinh khi l c 1lít m u n c qua ph u l c Gooch r i s y khô 1030 C - 1050 C t i khi tr ng l ng không đ i (mg/l

hoặc g/l)

 Màu: Có nhi u cách xác đ nh màu c a n c th i, nh ng th ng dùng đơy

lƠ ph ng pháp so mƠu v i các dung d ch chuẩn là clorophantinat coban

 DO (dissolved oxygen): n ng đ oxi hòa tan Có 2 ph ng pháp đ xác đ nh

ch s DO lƠ: ph ng pháp Iod vƠ ph ng pháp đo tr c ti p b ng đi n c c oxi v i màng nh y trên các máy đo

 BOD (biochemical oxygen demand): nhu c u oxi hóa sinh h c: lƠ l ng oxi

c n thi t đ oxi hóa các ch t h u c b ng vi sinh v t ( ch y u là vi khuẩn) Trong th c t ng i ta th ng xác đ nh ch s BOD5, lƠ l ng oxi c n thi t trong 5 ngƠy đ u đ vi sinh v t oxi hóa các h p ch t h u c

 COD (Chemical Oxygen Demand): nhu c u oxi hóa hóa h c: lƠ l ng oxi

c n thi t cho quá trình oxi hóa toàn b các ch t h u c có trong m u n c

th i thành CO2 vƠ n c Ch t oxi hóa đơy th ng dùng: K2Cr2O7, hoặc KMnO4.

1.1.2.3 Đặc đi m ngu n n c th i y t Vi t Nam vƠ các ph ng pháp x lý c

đi n:

 Đặc đi m ngu n n c th i y t :

 Ngu n phát sinh:

N c th i c a b nh vi n ch a nhi u các ch t bẩn h u c , vi sinh v t gơy

b nh (tr c khuẩn Shigella gơy b nh l , Salmonella gơy b nh đ ng ru t, S.typhimurium gơy b nh th ng hƠnầ), ngoƠi ra trong n c th i b nh vi n còn

ch a ch t phóng x N c th i b nh vi n phát sinh t nh ng ngu n chính sau [8]:

- N c th i lƠ n c m a ch y trƠn trên toƠn b di n tích c a b nh vi n

- N c th i sinh ho t c a cán b công nhơn viên y t trong b nh vi n, c a

b nh nhơn vƠ c a ng i nhƠ b nh nhơn đ n thăm vƠ chăm sóc b nh nhơn

- N c th i t các ho t đ ng khám vƠ đi u tr nh :

 N c th i t các phòng xét nghi m nh : Huy t h c vƠ xét nghi m sinh hoá

ch a ch t d ch sinh h c (n c ti u, máu vƠ d ch sinh h c, hoá ch t)

 Khoa xét nghi m vi sinh: Ch a ch t d ch sinh h c, vi khuẩn, virus, n m, kỦ sinh trùng, hoá ch t

 Khoa gi i ph u b nh: G m n c r a s n phẩm các mô, t ng t bƠo

 Khoa X-Quang: N c r a phim

 Đi u tr kh i u: N c th i ch a hoá ch t vƠ ch t phóng x

 Khoa s n: N c th i ch a máu vƠ các t p ch t khác

 Nha khoa: N c th i ch a máu vƠ các ch t kim lo i (vƠng, b c, đ ngầ) dùng đ chám răng

- N c giặt giũ qu n áo, drap, chăn mƠnầcho b nh nhơn

- N c t các công trình ph tr khácầ

Sơ đồ 1.1: Sơ đồ hỗn hợp n th i y tế r ống hung thành phố [8]

S đ 1.1 cho th y h n h p n c th i x ra c ng chung c a thƠnh ph :

 Đặc tr ng c a n c th i y t :

 N c th i lƠ n c m a:

L ng n c th i nƠy sinh ra do n c m a r i trên mặt b ng khuôn viên b nh

vi n, đ c thu gom vƠo h th ng thoát n c Ch t l ng c a n c th i nƠy ph thu c vƠo đ s ch c a khí quy n vƠ mặt b ng r a trôi c a khu v c b nh vi n N u khu v c mặt b ng c a b nh vi n nh : sơn bƣi, đ ng xá không s ch ch a nhi u rác tích t lơu ngƠy, đ ng xá l y l i thì n c th i lo i nƠy s b nhi m bẩn nặng, nh t

lƠ n c m a đ t đ u Ng c l i, khơu v sinh sơn bƣi, đ ng xá t tầ thì l ng

n c m a ch y trƠn qua khu v c đó s có m c đ ô nhi m th p

 N c th i sinh ho t:

LƠ lo i n c th i ra sau khi s d ng cho các nhu c u sinh ho t trong b nh

vi n c a cán b công nhơn viên, b nh nhơn, ng i nhƠ b nh nhơn nh : n c th i nhƠ ăn, nhƠ v sinh, nhƠ t m, t các khu lƠm vi cầ L ng n c th i nƠy ph thu c vƠo s cán b công nhơn viên b nh vi n, s gi ng b nh vƠ s ng i nhƠ b nh nhơn thăm nuôi b nh nhơn, s l ng ng i khám b nh

N c th i sinh ho t chi m g n 80 % l ng n c đ c c p cho sinh ho t

N c th i sinh ho t th ng ch a nh ng t p ch t khác nhau Các thƠnh ph n nƠy bao

g m: 52 % ch t h u c , 48 % ch t vô c , ngoƠi ra còn ch a nhi u lo i vi sinh v t gơy b nh, ph n l n các vi sinh v t có trong n c th i lƠ các virus, vi khuẩn gơy

b nh t , l , th ng hƠnầ

 N c th i t khơu khám vƠ đi u tr b nh:

Trong các dòng n c th i c a b nh vi n thì dòng th i nƠy có th coi lƠ lo i

n c th i có đ ô nhi m h u c cao vƠ ch a nhi u vi trùng gơy b nh nh t

N c th i lo i nƠy phát sinh t nhi u quá trình khác nhau trong ho t đ ng

c a b nh vi n (chẳng h n t khơu xét nghi m, gi i ph u, s n nhi, súc r a các d ng

c y khoa, các ng nghi m, các l hoá ch t hoặc giặt tẩy qu n áo b nh nhơn, chăn mƠn, ga gi ng cho các phòng b nh vƠ v sinh lau nhƠ, c r a tẩy u các phòng

b nh vƠ phòng lƠm vi cầ) Nhìn chung n c th i lo i nƠy bao g m: Cặn l l ng,

n c th i đ c h i gơy ô nhi m môi tr ng l n vƠ nh h ng nhi u t i s c khoẻ

c ng đ ng Do đó, n c th i lo i nƠy nh t thi t ph i đ c x lỦ tr c khi th i ra ngoƠi môi tr ng

 N c th i t các công trình ph tr khác:

N c còn có th t các công trình ph tr khác nh : nhƠ máy phát đi n d phòng, khu r a xeầ

Nh v y xét các ngu n phát sinh vƠ thƠnh ph n c a các n c th i b nh vi n,

có th nói r ng n c th i b nh vi n lƠ lo i n c th i nguy hi m, ch a r t nhi u vi trùng gơy b nh vƠ các h p ch t h u c đ c h i khác, n u không qua x lỦ mƠ th i ra

h th ng thoát n c chung s gơy ô nhi m nặng cho môi tr ng, nh h ng t i s c khoẻ c a toƠn c ng đ ng

X lỦ c h c có nhi m v lo i b các t p ch t không hòa tan có trong n c

th i, đi u hòa l u l ng, n ng đ các ch t ô nhi m có trong n c th i, c th lƠ:

c có trong n c th i Ph ng pháp nƠy th ng có giá thành x lý cao nên có h n

ch s d ng, th ng ch s d ng khi trong n c th i t n t i các ch t h u c , vô c khó phân h y sinh h c Ph ng pháp nƠy th ng áp d ng cho các lo i n c th i

 Ph ng pháp x lý sinh h c:

Ph ng pháp x lý sinh h c là s d ng kh năng s ng, ho t đ ng c a vi sinh

v t đ phân huỷ các ch t bẩn h u c có trong n c th i

Ph ng pháp x lý sinh h c có th th c hi n trong đi u ki n hi u khí (v i s

có mặt c a oxy) hoặc trong đi u ki n kỵ khí (không có oxy)

1.1.2.3 Nghiên c u công ngh x lỦ n c th i y t Biofast-M:

Sơ đồ 1.2: Sơ đồ n th i y tế th o Biof st-M [9]

 Thuy t minh s đ công ngh :

 Ngăn x lý vi sinh y m khí/Anaerobic:

N c th i t h gom c a b nh vi n sau khi ch y qua b l c rác, s đ c b m

t đ ng vƠo ngăn x lý y m khí trong h th ng Trong b l c rác, có g n 01 b sensor: c m bi n m c chuy n n c

Trong ngăn nƠy s x y ra quá trình phân h y các ch t h u c hòa tan và d ng keo trong n c th i d i s tham gia c a các vi sinh v t y m khí Vi sinh v t s h p

th ch t h u c trong n c th i phân h y và chuy n hóa thành khí (70 % ậ 80 % là metan và 20 % ậ 30 % là cacbonic)

Do duy trì đ c môi tr ng n đ nh và t o đ c nh ng đi u ki n t t nh t cho

vi sinh ho t đ ng, nên hi u qu x lý t i ngăn y m khí cao Các ch tiêu nh BOD, COD có th gi m t 65 % đ n 75 %, SS gi m trên 90 %, và các ch tiêu khác nh Nit , Amoni, Ph t pho, ầ gi m đáng k t i ngăn

 Ngăn X lý hi u khí v i thi t b SupAero:

Sau khi x lý y m khí, n c th i ti p t c đ c b m qua ngăn hi u khí T i đơy n c th i s đ c khu ch tán khí O2 b i h th ng Super Aerobic, g i là kỹ thu t ắSiêu khu ch tánẰ Thi t b SupAero t o ra hi u ng Sinh h c - Đ ng l c (Bio-Kinetic effect) Nh hi u ng này, quá trình ph n ng vi sinh hi u khí và hi u

qu oxid hóa s tăng lên g p 3 l n, so v i các b ắaerotenẰ công ngh cũ Do v y,

h th ng SupAero có th tích g n nhẹ, ch b ng 33 % so v i b ắAerotenẰ vƠ chi phí đi n năng cũng ti t ki m đ c 40 %, do không s d ng b m khí cao áp vƠ không c n ph i v n hành liên t c 24/24 gi nh các h th ng cũ

N c th i đ c b m vƠ cùng đó lƠ hòa tr n khí c p v i l ng bùn ho t tính

có trong b s t o đi u ki n cho vi sinh hi u khí phát tri n t o bông bùn sinh h c -

qu n th vi sinh v t hi u khí ậ có kh năng l ng t t d i tác d ng tr ng l c

 Ngăn kh trùng:

N c th i sau các chu trình y m khí → hi u khí → oxy hoá và l ng cặn,

đ c ch y đ n ngăn kh trùng Chlorine đ c c p t đ ng hòa tr n vƠo n c, kh trùng tr c khi x ra ngoƠi N c th i sau x lỦ đ t tiêu chuẩn QCVN 28:2010/BTNMT

 Thi t b kh mùi, kh đ c:

Trong quá trình ho t đ ng vi sinh y m khí và hi u khí, s phát sinh m t

l ng l n khí đ c và r t hôi nh Metal (CH4), Hydro sulfur (H2S), amoniac (NH3), acid nitric (HNO3) vƠ các h i acid h u c (metyl mercaptance) Nh ng khí này t o mùi hôi và kh năng gơy đ c r t l n

Toàn b khí th i sinh ra trong các giai đo n x lý s đ c thu d n vào thi t

b và ph n ng oxy hoá gi a khí th i và khí Ozone (O3) do thi t b c p s x y ra r t nhanh Khí th i sau khi đ c x lỦ đ t tiêu chuẩn khí th i TCVN 5937:1995 thoát

ra ngoài qua ng thoát khí, không còn mùi hôi vƠ đƣ kh khí đ c

 H th ng đi u khi n t đ ng - RmS:

Hình 1.2: ảệ thống điều khiển tự động RmS 9

H th ng x lỦ n c th i Biofast-M, đ c đi u khi n v n hành t đ ng b ng RmS (Remote Mutual SCADA) Không c n ng i chăm sóc th ng xuyên, an toàn tuy t đ i khi v n hành h th ng Ti t ki m chi phí đi n năng (x lý theo mẻ) gi m

- Thao tác chuy n đ i nhanh h n d a trên h th ng cũ tr c đơy

- Cho ra n c s ch có th cho ch y vào sông hay th m vƠo đ t

- Thay th c u ki n nhanh vƠ đ n gi n

- Khó khăn trong l p trình đi u khi n, b o trì h th ng t đ ng (cái này khó

khăn cho dơn thi t k , ch đ u t không quan tơm v n đ này)

- Có kh năng n c đ u ra giai đo n x ra cu n theo các bùn khó l ng, váng

n i

- Nhi u công đo n nên h th ng x lỦ ph c t p

1.1.2.4 Nghiên c u công ngh plasma c a đ i h c Zhejiang:

 Mô hình th c nghi m:

Hình 1.3: Mô hình th ực nghiệm [16]

 Thuy t minh s đ mô hình:

C u t o mô hình g m có hai ng th ch anh đặt đ ng tr c Toàn b hai ng đặt trong m t bình ch a n c th i ng th ch anh nh đ c l p đ y b ng dung d ch

đi n phơn vƠ đ c n i v i ngu n d ng c a ngu n N c th i n i v i ngu n âm Trong dung d ch đi n phân có sodium chloride n ng đ thay đ i t i 50 g/L Trong

m t thí nghi m khác thì ch t đi n phân trong ng th ch anh nh đ c thay b ng

m t thanh đ ng đ so sánh đặc tính phóng đi n

Không khí khô v i l u l ng 6 L/phút đ c th i qua kho ng không gian

b khu ch tán c u t o g m nhi u l nh li ti

Đi u ki n thí nghi m nhi t đ phòng, đi n áp thay đ i, n ng đ pH thay đ i

t 3.2 t i 10 Đ tăng kh năng phát x UV, n c th i đƣ đ c thêm vào hydrogen peroxide N ng đ c a hydrogen peroxide đ c thay đ i t i 23 mmol/L Trong su t quá trình x lý, NO2 trong không khí có th nh h ng đ n n ng đ pH trong n c

th i

 K t qu đ t đ c:

 nh h ng c a v t li u lƠm đi n c c d ng t i t c đ t o ra ozone:

Sơ đồ 1.3: nh h ởng c a vật liệu àm điện cự d ơng t i tố độ t o ra ozone [17]

Trong c hai tr ng h p, đi n c c ơm lƠ n c th i, đi n c c d ng lƠ dung

dch đi n phân hoặc b ng đ ng Nh ta th y, t c đ s n sinh ra ozone v i đi n c c

là dung d ch đi n phơn cao h n đi n c c làm b ng đ ng Gi i thích cho đi u này chính là vì s ti p xúc hoàn h o gi a dung d ch đi n phân và b mặt ng th ch anh

nh Nó làm cho gi m thi u t i đa năng l ng m t đi ToƠn b năng l ng đ u đ c phơn tán vƠo môi tr ng gi a hai ng thí nghi m S khác bi t đ c ch ra hình sau:

Hình 1.4: (a) Điện cực bằng dung dị h điện phân, (b) Điện cực bằng đồng [17]

Do s ti p xúc đ u c a dung d ch đi n phơn lên năng l ng đ c truy n đi thu n l i h n khi s d ng ng đ ng

 nh h ng c a O3, UV và H2O2 t i s phân h y các ch t ô nhi m:

Sơ đồ 1.4: nh h ởng c n o i già khi thêm vào trong n c th i [18]

Trong tr ng h p ch có UV và UV + H2O2 hi u qu phân h y kém Tr ng

h p ch có ozone thì hi u qu phân h y tăng nhanh Có th nói r ng ozone quy t

đ nh nhi u nh t t i kh năng phơn h y các ch t gây ô nhi m Khi n ng đ H2O2 là 1 mmol/l k t h p v i ozone thì tăng c ng kh năng phơn h y là nh tăng l ng g c

Sơ đồ 1.5: Tr ờng hợp chỉ có UV và UV + H 2 O 2 [18]

 nh h ng c a công su t phóng đi n t i s phân h y các ch t ô nhi m: Các nghiên c u tr c đơy đƣ ch ra t c đ t o ozone ph thu c ch y u vào công su t phóng đi n M i quan h nƠy đ c ch ra hình sau:

Sơ đồ 1.6: nh h ởng c a công suất phóng điện

t i sự phân h y các chất ô nhiễm [18]

 nh h ng c a pH t i s phân h y các ch t ô nhi m:

Sơ đồ 1.7: nh h ởng c a pH t i sự phân h y các chất ô nhiễm [18]

 nh h ng c a n ng đ dung d ch đi n phân t i t c đ s n sinh ozone và công su t phóng đi n:

Sơ đồ 1.8: nh h ởng c a nồng độ dung dị h điện phân t i tố độ

s n sinh ozone và công su ất phóng điện [18]

Bi u đ trên ch ra nh h ng c a n ng đ natri clorua trong dung d ch đi n phân trong ng nh t i t c đ s n sinh ozone và hi u su t phóng đi n khi cung c p

đi n áp 29.5 KV S kỳ v ng khi tăng n ng đ s lƠm tăng hai y u t k trên nh ng

th c t vi c tăng n ng đ không nh h ng nhi u t i t c đ t o ozone K t qu này

đ c cho lƠ do đi n tr su t cao c a không khí gi a hai ng Mặc dù dòng khí th i qua gi a hai ng d n đi n y u nh ng đi n tr v n cao h n r t nhi u đi n tr c a

ch t đi n phân trong ng nh Nên m t cách t ng quát thì n u đƣ phóng đi n đ c qua kho ng không gi a 2 ng thì hi n nhiên phóng đ c trong dung d ch đi n phân Nên n u ch xét riêng y u t n ng đ c a ch t đi n phân không nh h ng đ n s phóng đi n t ng ng không nh h ng t i t c đ t o ozone

1.1.2.5 Nghiên c u công ngh plasma:

 Đ nh nghĩa:

Plasma lƠ tr ng thái th t c a v t ch t (các tr ng thái khác lƠ r n, l ng, khí) trong đó các ch t b ion hóa m nh Đ i b ph n phơn t hay nguyên t ch còn

l i h t nhơn, các electron chuy n đ ng t ng đ i t do gi a các h t nhơn [31]

Plasma không ph bi n trên Trái Đ t tuy nhiên trên 99 % v t ch t trong vũ

tr t n t i d i d ng plasma, vì th trong b n tr ng thái v t ch t, plasma đ c xem

nh tr ng thái đ u tiên trong vũ tr

Có 2 lo i plasma : + Plasma ngu i

+ Plasma nóng

Plasma ngu i: S ion hóa đ c x y ra b i

vi c nh n năng l ng t các dòng v t ch t bên ngoài nh t các b c x đi n tr ng, t

tr ng Các electron b n t cathode ra làm ion hóa m t s phơn t trung hòa Các electron m i b tách ra chuy n đ ng nhanh trong đi n tr ng vƠ ti p t c làm ion hóa các phơn t khác

Hình 1.5: Quá trình ion hóa [21]

Do hi n t ng ion hóa mang tính dơy chuy n nƠy, s đông các phơn t trong

ch t khí b ion hóa, vƠ ch t khí chuy n sang tr ng thái plasma Trong thƠnh ph n

c u t o lo i plasma nƠy có các ion d ng, ion ơm, electron vƠ các phơn t trung hòa Plasma nhi t đ th p có nhi t đ trong kho ng 3000 - 70000 K, th ng đ c s

d ng trong đèn huỳnh quang, ng phóng đi n t , tivi plasmaầ

Plasma nóng: S ion hóa x y ra do va ch m nhi t gi a các phơn t hay nguyên t nhi t đ cao Khi nhi t đ tăng d n, các electron b tách ra kh i nguyên

t , vƠ n u nhi t đ khá l n, toƠn b các nguyên t b ion hóa nhi t đ r t cao, các nguyên t b ion hóa t t đ , ch còn các h t nhơn vƠ các electron đƣ tách r i kh i các h t nhơn

Plasma nhi t đ cao có nhi t đ l n h n 70000 K, th ng gặp mặt tr i vƠ các ngôi sao, trong ph n ng nhi t h chầ

Các hi n t ng x y ra trong plasma chuy n đ ng lƠ r t ph c t p (s ion hóa,

va ch m đƠn h i, va ch m không đƠn h i, tái h pầ) Đ đ n gi n hóa, trong nghiên

c u plasma, ng i ta th ng ch gi i h n trong vi c xét các kh i plasma tĩnh, t c lƠ các kh i plasma có đi n tích chuy n đ ng nh ng toƠn kh i v n đ ng yên

 Tính ch t:

- D n đi n t t

- Có th b chi ph i m nh b i t tr ng (bó th t l i đ c)

- B c x t vùng h ng ngo i đ n t n vùng t ngo i (tia X)

- Phát nhi t m nh (v i m t đ plasma dày)

- Có tác đ ng hoá h c riêng c a plasma trong th tích và trên các b mặt

1.1.2.6 Nghiên c u công ngh plasma c a ĐHSPKT TPHCM:

 Mô hình th c nghi m:

ả nh 1.6: ết ấu m h nh thự nghiệm 8

 Thuy t minh s đ mô hình:

N c th i y t tr c khi qua h th ng x lỦ n c th i b ng công ngh plasma

ph i qua các khơu nh : song ch n rác, h thu, b đi u hòaầ đ đ m b o ch có

n c th i đ c đ a vƠo h th ng x lỦ

N c th i t b ch a n c s đ c b m lên bu ng x lý plasma thông qua van ti t l u đ ch nh l u l ng cho phù h p v i ngu n plasma N c t van s di chuy n t i v trí vùng c a đi n c c thì s x y ra s phóng đi n gi a đi n c c, m t

đi n c c lƠ n c và m t đi n c c nhôm Khi đó các electron chuy n đ ng v i v n

t c r t l n s va đ p vào các phân t cung c p cho các phân t m t năng l ng lƠm phá vỡ các liên k t t o ra các g c oxy hoá r t m nh nh HO*, O*, H*, O3, H2O2 Chúng đóng vai trò r t quan trong trong quá trình oxy hoá ch t h u c , vô c và tiêu di t các vi khuẩn, n m có trong n c th i y t Sau khi x lí plasma xong n c

- Gi m nhơn công v n hƠnh

- Vùng plasma trong c t h quang nh tăng kh năng lƠm oxy hoá m nh

- V n hƠnh công ngh d dƠng

- Ngu n năng l ng s d ng nh mƠ cho hi u su t l n

- Có tính kinh t cao

 Nh c đi m:

- L u l ng n c qua vùng plasma là tùy thu c vào ngu n phát

1.2 M c tiêu, khách th vƠ đ i t ng nghiên c u:

1.2.1 M c tiêu nghiên c u:

Hi n nay v n đ ô nhi m môi tr ng n c đƣ vƠ đang trong tình tr ng báo

đ ng Vi c l a ch n m t ph ng pháp x lỦ n c th i phù h p còn tùy thu c vào nhi u y u t nh : đặc đi m, thành ph n c a ngu n n c th i; công su t; di n tích; chi phí đ u t xơy d ng; chi phí duy trì ho t đ ng, b o d ỡngầD a trên các đặc

đi m khách quan cho th y các ph ng pháp x lỦ n c th i y t hi n nay đƣ không còn phù h p

V i mong mu n đóng góp vƠo vi c b o v môi tr ng s ng c a con ng i

và gi m thi u ô nhi m môi tr ng n c,nâng cao ch t l ng cu c s ng và b o v

s c kh e cho c ng đ ng thì ng i h ng d n và h c viên th c hi n đ tài này kỳ

v ng r ng s thi t k và ch t o đ c h th ng x lỦ n c th i cho các c s y t , các b nh vi n, phòng khámầ b ng công ngh plasma v i yêu c u đặt ra là nâng cao công su t x lý, ti t ki m năng l ng, h n ch đ n t i thi u di n tích xây d ng, chi phí đ u t xây d ng, duy trì, b o d ỡng th p, n c th i đ t tiêu chuẩn x th i QCVN 28:2010/BTNMT

1.2.2 Khách th vƠ đ i t ng nghiên c u:

Khách th vƠ đ i t ng nghiên c u c a đ tƠi lƠ n c th i c a các c s y t , phòng khám đa v a và nh trên đ a bàn TPHCM và t nh Đ ng Nai nh : phòng khám đa khoa Y Đ c, Long Bình, Sài Gòn Labầcó l ng n c th i đ c h i, khó

Nghiên c u các ch tiêu c a các ch t đ c h i có trong n c th i y t nh :COD, BOD5, pH, nitrat, phosphat, coliforms tr c vƠ sau x lỦ

Nghiên c u công ngh plasma l nh, s nh h ng c a đi n áp, dòng đi n,

th i gian x lỦ đ n hi u su t x lỦ các ch t COD, BOD5, pH, nitrat, phosphat, coliforms có trong n c th i

1.3 Nhi m v c a đ tƠi vƠ ph m vi nghiên c u:

Công vi c chính c a lu n văn nƠy lƠ nghiên c u th c tr ng ngu n n c th i các c s y t , các b nh vi n, phòng khámầ trên đ a bàn Tp H Chí Minh và

t nh Đ ng Nai và gi i thi u t ng quan v m t s công ngh x lỦ n c th i hi n nay, trên c s đó phơn tích các u nh c đi m c a các ph ng pháp x lý này sau

đó đ xu t công ngh x lý m i ậ công ngh plasma.Nghiên c u lý thuy t v công ngh plasma, đ ng l c h c plasma, quá trình ion hóa và oxy hóa và phân h y các

t p ch t vô c , h u c có trong n c th i, đ a ra nhi u ph ng án thi t k ch t o

bu ng plasma, phơn tích u nh c đi m c a t ng ph ng án, vƠ cu i cùng ch n

ph ng án t i u d a trên tiêu chí hi u su t x lý, ti t ki m năng l ng và b o v môi tr ng Xây d ng mô hình th c nghi m, l y m u n c th i và ti n hành x lý Trên c s k t qu x lý, đánh giá s nh h ng c a đi n áp, dòng đi n, th i gian

x lỦ đ n hi u su t x lý n ng đ các ch t ô nhi m có trong n c th i nh : COD, BOD5, pH, nitrat, phosphat, coliforms, tính toán các thông s c b n đ thi t k và

mang đi n làm phá vỡ các thành ph n hóa h c đ c h i và di t virus trong n c th i 1.4.2 Các ph ng pháp nghiên c u c th :

CH NG 2

C S Lụ THUY T

2.1 Ion hoá:

2.1.1 Đ nh nghĩa:

Ion lƠ m t nguyên t hay nhóm nguyên t b m t hay thu nh n thêm đ c

m t hay nhi u electron M t ion mang đi n tích ơm, khi nó thu đ c m t hay nhi u electron, đ c g i lƠ anion hay đi n tích ơm, vƠ m t ion mang đi n tích d ng khi

nó m t m t hay nhi u electron, đ c g i lƠ cation hay đi n tích d ng Quá trình

t o ra các ion g i lƠ ion hóa

2.1.2 Năng l ng ion hoá:

Năng l ng ion hóa c a m t nguyên t hay m t phơn t lƠ năng l ng c n thi t đ tách m t đi n t t nguyên t hay phơn t đó tr ng thái c b n M t cách

t ng quát h n, năng l ng ion hóa th n lƠ năng l ng c n thi t đ tách đi n t th

n sau khi đƣ tách (n-1) đi n t đ u tiên Tr ng thái c b n chính lƠ tr ng thái mƠ t i

đó, nguyên t không ch u nh h ng c a b t kỳ m t t tr ng ngoƠi nƠo c T c lƠ

1 nguyên t kim lo i tr ng thái c b n s có d ng khí, vƠ c u hình electron c a nó cũng lƠ c u hình c b n: tuân theo nguyên lí Pauli, nguyên lí v ng b n vƠ qui t c

ne,I: n ng đ các h t mang đi n

Plasma cơn b ng (hoặc plasma đẳng nhi t) lƠ trong đó các h t có cùng nhi t

đ , trung hòa v đi n vì các h t mang đi n m t đi luôn đ c bù l i do quá trình ion hóa, nó t n t i mƠ không c n l y năng l ng t bên ngoƠi

Plasma không cơn b ng (hoặc plasma b t đẳng nhi t): không trung hòa v

đi n, nh ng s phá vỡ trung hòa đó không ph i lƠ l n, nó t n t i c n có năng l ng

t bên ngoƠi, n u không nh n đ c năng l ng t bên ngoƠi thì plasma s t m t đi

V y đi u ki n g n trung hòa lƠ m t trong nh ng đi u ki n c b n c a plasma

ta có th đ nh nghĩa ắplasma lƠ m t t p h p các ion, đi n t vƠ các h t trung hòa

t ng tác v i nhau vƠ v i tr ng b c x Ằ

 N u b qua l c t ng tác phơn t ta có:

kT r

r: kho ng cách trung bình gi a các h t

3 1 1

e

Z ie

exp

D: là bán kính Debye

1 2

)(

ie ie

ie

n Z

KT D

D D



Die là bán kính Debye c a các thƠnh ph n c u t o Plasma

 N ng đ h t:

3 3 4

không còn kh năng lƠm mƠn ch n thì lúc nƠy nó không còn g i lƠ plasma V y plasma ph i th a mƣn đi u ki n sau:

Th a mƣn đi u ki n g n trung hòa

Bán kính Debye ph i nh h n nhi u l n so v i kích th c c a mi n ch a t p

h p đó D<<L

2.2 Sự t ng tác giữa các h t trong plasma:

2.2.1 Ti t di n hi u d ng:

Ti t di n hi u d ng đặc tr ng cho quá trình va ch m gi a các h t v i nhau

S va ch m gi a hai h t khi gặp nhau s x y ra n u kho ng cách gi a hai tơm nh

h n hoặc b ng m t kho ng cách c c ti u nƠo đó Kho ng cách c c ti u nƠy lƠ bán kính hi u d ng c a s va ch m N u các h t có d ng nh qu c u đƠn h i có bán kính là r1, r2, s va ch m s x y ra khi các h t cách nhau m t kho ng nh h n r1+r2

d ng lý thuy t c đi n khi:

V y lỦ thuy t c đi n đúng ch v i năng l ng c a h t va ch m l n vƠ ti t

di n hi u d ng bi n đ i ch m h n v-2

2.2.5 Va ch m không đƠn h i:

2.2.5.1 Va ch m không đƠn h i lo i 1:

LƠ va ch m lƠm thay đ i tính ch t c a m t hay nhi u h t Nh vƠo s va

ch m không đƠn h i mƠ các quá trình nh : s ion hóa, s kích thích, s phơn li, s hóa h pầ có th x y ra

Trong va ch m không đƠn h i lo i 1 khi kích thích hoặc ion hóa thì m t ph n

đ ng năng c a h t s chuy n vƠo th năng c a h t kia

2.2.5.2 Va ch m không đƠn h i lo i 2:

Khi va ch m th năng c a h t kích thích chuy n qua h t khác d i d ng th năng hay đ ng năng, sau khi va ch m h t kích thích s tr v tr ng thái c b n

N u h t kích thích va ch m v i đi n t s cung c p đ ng năng cho đi n t

N u va ch m v i nguyên t hoặc ion thì chúng s b kích thích hoặc ion hóa.Va

ch m không đƠn h i lo i 2 lƠm s n sinh thêm h t nhanh trong Plasma

2.3 Quá tr nh t o ch t o i hoá:

2.3.1 T o ozone:

Ozone lƠ m t phơn t bao g m ba nguyên t oxy mang đi n tích ơm Các phơn t Ozone r t không n đ nh do đó d tr l i d ng ban đ u c a nó sau m t th i

gian, theo c ch ph n ng sau đơy: 2O3 3O2

V c b n , m t phơn t Ozone ch lƠ m t phơn t Oxy k t h p v i m t nguyên t Oxy khác d i đi u ki n đi n áp cao

đơy ngu n năng l ng c a tia Plasma s lƠm phơn tách các phơn t Oxy trong n c t o thƠnh các nguyên t Oxy g c t do, nh ng g c Oxy nƠy s k t h p

v i các phơn t Oxy t o thƠnh Ozone (O3 )

O2 O + O

O + O2 O3

Ozone lƠ m t trong nh ng ch t oxy hóa m nh nh t đ c bi t đ n, nó có th

đ c s d ng đ thiêu h y các h p ch t hòa tan Không nh ng c hai ch t h u c

vƠ vô c có th b oxy hóa b i Ozone mƠ các vi sinh v t nh vi rút, vi khuẩn vƠ n m

cũng b tiêu di t (quá trình kh trùng)

V i nh ng đ c p trên, Ozone đ c ng d ng trong nhi u m c đích khác nhau Ozone đ c áp d ng ch y u trong x lỦ n c th i vƠ l c n c u ng (đ kh trùng)

2.3.3 T o g c *OH có m c oxi hoá m nh:

Các g c hiđrôxyl *OH thông th ng đ c coi lƠ ch t tẩy r a do nó ph n

ng v i nhi u ch t gơy ô nhi m vƠ th ng đóng vai trò c a b c đ u tiên trong vi c

lo i b các ch t nƠy

Quá trình phơn huỷ oxy hoá d a vƠo g c t do ho t đ ng hydroxyl *OH

đ c t o ra ngay trong quá trình x lỦ

G c hydroxyl *OH lƠ m t tác nhơn oxy hóa m nh nh t trong s các tác nhơn oxy hóa đ c bi t t tr c đ n nay Th oxy hóa c a g c hydroxyl *OH lƠ 2,8V,

t trong s các tác nhơn oxy hóa th ng gặp

Năng ợng cao (nlc)