(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của tần số xung điện áp hình chữ nhật đến hiệu quả xử lý nước điện hóa cho tháp giải nhiệt trong hệ thống water Chiller

CẢM TẠ
Để hồn thành luận văn thạc sĩ này, tơi xin bày tỏ lời cảm ơn tới giáo viên
hướng dẫn của tôi, TS. Lê Minh Nhựt - Người đã định hướng, trực tiếp hướng dẫn và
cố vấn cho tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài luận văn. Xin chân thành cảm ơn
những tài liệu chuyên ngành, sự hỗ trợ về thiết bị thí nghiệm và điều kiện nghiên cứu.
Đồng thời, Thầy cũng là người luôn chia sẽ cho tôi những kinh nghiệm quý giá về cả
kiến thức chuyên môn cũng như định hướng phát triển bản thân. Một lần nữa, tôi xin
gửi lời cảm ơn sâu sắc và chân thành nhất của mình đến Thầy.
Tơi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến những Thầy/Cô trong Khoa Cơ
Khí Động Lực, những Thầy trong hội đồng bảo vệ đã góp ý, hướng dẫn và tạo điều
kiện cho tơi thực hiện đề tài nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Cuối cùng, tơi xin tỏ lịng biết ơn đến phụ huynh, đồng nghiệp và bạn bè và
các em sinh viên đã luôn bên cạnh giúp đỡ, động viên tôi trong thời gian hoàn thành
luận văn thạc sĩ.
Trân trọng./

ix


LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 05 năm 2021
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Dương Huỳnh Minh Nhựt

x

TĨM TẮT
Mục tiêu chính của đề tài là đánh giá sự ảnh hưởng của tần số, độ rộng xung
điện áp, mật độ dòng điện đến hiệu quả xử lý nước điện hóa cho nước làm mát trong
tháp giải nhiệt của hệ thống water chiller giải nhiệt nước.
Một hệ thống xử lý nước điện hóa được thiết kế để xử lý nước làm mát của
tháp giải nhiệt của hệ thống chiller giải nhiệt nước được lắp đặt trong khuôn viên của
Đại học Sư phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Thiết bị này bao gồm một bộ
nguồn điều khiển một chiều, các thiết bị đo lường, bể phản ứng điện hóa và các điện
cực. Loạt thí nghiệm đầu tiên, mẫu nước làm mát ban đầu được xử lý trong bể phản
ứng 2 lít để đánh giá ảnh hưởng của tần số, độ rộng xung điện áp và mật độ dòng điện
đến hiệu quả của quá trình xử lý nước làm mát điện hóa xung. Trong loạt thí nghiệm
thứ hai, hệ thống xử lý nước điện hóa này được kết nối với tháp giải nhiệt để xử lý
nước làm mát tuần hoàn qua bể phản ứng nhằm so sánh hiệu quả và điện năng tiêu
thụ của phương pháp điện hóa xung so với phương pháp điện hóa một chiều truyền
thống.
Kết quả nghiên cứu cho thấy với độ rộng xung điện áp là 0.7, tần số 1 kHz,
mật độ dòng điện 80 A/m2 cho hiệu quả xỷ lý nước làm mát của tháp giải nhiệt tối đa
đã được quan sát. Khi so sánh chế độ điện hóa xung với chế độ điện hóa một chiều
thì điện năng tiêu thụ giảm xuống đồng thời hiệu quả loại bỏ độ cứng tổng tăng lên.
Do đó, đã chứng minh được tính ưu việt của phương pháp điện hóa xung so với
phương pháp điện hóa một chiều truyền thống.

xi


ABSTRACT
The main objective of the thesis is to evaluate the effects of the frequency, the
duty cycle and the current density on the performance of the electrochemical cooling
water treatment for cooling towers of water-cooled chiller systems.
An electrochemical water treatment system designed to treat cooling water

samples of the cooling tower of a water chiller system is designed and installed on
the campus of Ho Chi Minh City University of Technology and Education. This
system consists of a DC power supply, measuring equipment, an electrochemical
reactor tank and electrodes. The first series of experiments, a cooling water sample
was treated in a 2-liter reactor to evaluate the effects of the frequency, the duty cycle
and the current density on the performance of the electrochemical cooling water
treatment. In the second series of experiments, this cooling water treatment system
was connected to the cooling tower to treat the circulating cooling water through the
reactor to compare the performance of the pulsed electrochemical method over the
traditional DC electrochemical method and the power consumption.
The result shows that the highest performance of the electrochemical cooling
water treatment system corresponds to a pulse duty cycle of 0.7, frequency 1kHz, a
current density of 80 A/m2 was observed. When compared with the DC pulse
electrochemical and DC electrochemical the power consumption decreases and the
total hardness removal performance increases. Therefore, it has proved the
superiority of the pulsed electrochemical method compared to the traditional DC
electrochemical method.

xii


MỤC LỤC
Trang tựa

TRANG

Quyết định giao đề tài
Biên bản chấm luận văn
Phiếu nhận xét luận văn
Lý lịch khoa học ....................................................................................................vii

Lời cam đoan........................................................................................................... x
Cảm tạ .................................................................................................................... ix
Tóm tắt .................................................................................................................... x
Mục lục ................................................................................................................xiii
Danh mục các chữ viết tắt.................................................................................... xvii
Danh sách các bảng ............................................................................................xviii
Danh sách các hình ............................................................................................... xix
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN................................................................................... 1
1.1 Tổng quan về hướng nghiên cứu ............................................................... 1
1.1.1 Tổng quan về xử lý nước làm mát của tháp giải nhiệt trong hệ thống
chiller giải nhiệt nước ................................................................................. 1
1.1.2 Tổng quan các nghiên cứu liên quan đề tài ......................................... 2
1.2 Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................ 9
1.3 Mục đích nghiên cứu của đề tài ............................................................... 12
1.4 Nhiệm vụ, đối tượng và giới hạn nghiên cứu của đề tài ........................... 12
1.4.1 Nhiệm vụ nghiên cứu: ...................................................................... 12
1.4.2 Đối tượng và giới hạn nghiên cứu của đề tài .................................... 13
1.5 Phương pháp nghiên cứu ......................................................................... 13
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..................................................................... 14

xiii


2.1 Hệ thống làm lạnh nước Water chiller ..................................................... 14
2.1.1 Hệ thống điều hịa khơng khí giải nhiệt nước water chiller ............... 14
2.1.2 Tháp giải nhiệt trong hệ thống chiller giải nhiệt bằng nước .............. 16
2.1.3 Các chỉ số chủ yếu của nước tháp giải nhiệt ..................................... 17
2.1.4 Tiêu chuẩn nước cấp cho tháp giải nhiệt........................................... 19
2.2 Một số vấn đề của hệ thống giải nhiệt nước trong chiller ......................... 19
2.2.1 Các vấn đề của hệ thống giải nhiệt ................................................... 19

2.2.2 Ảnh hưởng của cáu cặn đến hiệu quả hoạt động của hệ thống water
chiller giải nhiệt nước. .............................................................................. 24
2.2.3 Các phương pháp xử lý nước làm mát .............................................. 27
2.3 Phương pháp xử lý nước điện hóa một chiều ........................................... 33
2.3.1 Khái niệm phương pháp xử lý nước điện hóa ................................... 33
2.3.2 Sự điện phân dung dịch chất điện li .................................................. 34
2.3.3 Quá trình điện cực ............................................................................ 35
2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất q trình điện hóa ........................... 36
2.4.1 Mật độ dòng điện ............................................................................. 37
2.4.2 Lớp khuếch tán, độ lưu động của nước ............................................. 37
2.4.3 Khoảng cách điện cực ...................................................................... 40
2.5 Phương pháp điện hóa xung một chiều .................................................... 40
2.6 Quá trình điện phân nước làm mát trong tháp giải nhiệt .......................... 42
2.7 Hiệu suất xử lý nước ............................................................................... 44
CHƯƠNG 3 THIẾT LẬP THỰC NGHIỆM...................................................... 45
3.1 Thiết kế hệ thống giải nhiệt của water chiller giải nhiệt nước .................. 45
3.2 Sơ đồ thí nghiệm ..................................................................................... 48

xiv


3.3 Thiết bị thí nghiệm .................................................................................. 49
3.3.1 Thiết bị xử lý nước điện hóa............................................................. 49
3.3.2 Thiết bị đo lường.............................................................................. 53
3.4 Phương pháp thí nghiệm.......................................................................... 58
3.4.1 Thí nghiệm định hướng xác định các thông số kỹ thuật của hệ thống xử
lý nước...................................................................................................... 59
3.4.2 Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của xung điện áp đến hiệu quả xử lý
nước.......................................................................................................... 60
3.4.3 Thí nghiệm đánh giá hiệu quả xử lý nước giải nhiệt tuần hồn qua bể

phản ứng giữa hai trường hợp điện hóa một chiều và điện hóa xung một chiều
................................................................................................................. 61
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................ 62
4.1 Kết quả thí nghiệm định hướng xác định các thông số kỹ thuật của hệ thống
xử lý nước ..................................................................................................... 62
4.1.1 Kết quả thí nghiệm định hướng xác định thể tích bể phản ứng ......... 62
4.1.2 Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến sự sụt giảm độ cứng tổng.64
4.2 Ảnh hưởng của xung điện áp đến hiệu quả xử lý nước ............................ 64
4.2.1 Ảnh hưởng của tần số đến sự sụt giảm độ cứng tổng và chỉ số TDS . 64
4.2.2 Ảnh hưởng của tần số đến hiệu quả loại bỏ độ cứng tổng ................. 66
4.2.4. Ảnh hưởng của độ rộng xung điện áp đến hiệu quả loại bỏ độ cứng
tổng và tiêu thụ năng lượng....................................................................... 68
4.2.5 Ảnh hưởng của mật độ dòng điện đến hiệu quả làm giảm độ cứng tổng
................................................................................................................. 69
4.2.6 Ảnh hưởng của mật độ dòng điện đến hiệu quả loại bỏ độ cứng tổng
giữa hai trường hợp điện hóa một chiều và điện hóa xung một chiều ........ 70

xv


4.2.7 Ảnh hưởng của mật độ dòng điện đến sự tiêu thụ điện năng giữa hai
trường hợp điện hóa một chiều và điện hóa xung một chiều ...................... 71
4.3. Hiệu quả xử lý nước tuần hoàn qua bể phản ứng giữa hai trường hợp điện
hóa một chiều và điện hóa xung một chiều .................................................... 73
4.3.1 Ảnh hưởng của lưu lượng đến hiệu quả xử lý nước điện hóa ............ 73
4.3.2 Hiệu quả xử lý nước tuần hoàn qua bể phản ứng giữa hai trường hợp
điện hóa một chiều và điện hóa xung một chiều ........................................ 74
4.3.3 Sự tương quan giữa hiệu quả xử lý nước và điện năng tiêu thụ trong hai
trường hợp điện hóa một chiều và điện hóa xung một chiều ...................... 75
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................ 77

5.1. Kết Luận ................................................................................................ 77
5.2. Kiến nghị ............................................................................................... 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 79
PHỤC LỤC .......................................................................................................... 85

xvi


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
KÝ HIỆU

NGHĨA TIẾNG ANH

NGHĨA TIẾNG VIỆT

AHU

Air Handling Unit

Thiết bị trao đổi nhiệt và xử
lý nhiệt ẩm, tạo độ sạch
cho khơng khí

BH

Berberine Hydrochloride

Chất sử dụng trong ngành
dược

COD

Chemical Oxygen Demand

Định lượng chất ơ nhiễm có
thể oxy hóa trong nước

COP

Coefficient Of Performance

Hệ số làm lạnh

DC

Direct current

Dòng điện một chiều

EC

Electro-Conductivity

Độ dẫn điện dung dịch

EDTA

Ethylene Diamine Tetraacetic Acid

Phương pháp chuẩn độ xác

định hàm lượng canxi

FCU

Fan Coil Unit

Thiết bị xử lý khơng khí

GSA

General Services Administration

Cơ quan dịch vụ cơng Hoa
Kỳ

TDS

Total Dissolved Solids

Tổng chất rắn hòa tan

TCXD VN

Tiêu chuẩn xây dựng Việt
Nam

xvii


DANH SÁCH CÁC BẢNG

BẢNG

TRANG

Bảng 1.1. Cơ cấu sử dụng năng lượng của ba thể loại cơng trình Chung cư – Thương
mại – Văn phòng tại Hà Nội năm 2013 .................................................................. 10
Bảng 2.1 Tiêu chuẩn nước giải nhiệt cho hệ thống chiller: .................................... 19
Bảng 3.1 Thông số điện cực .................................................................................. 51

xviii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 1.1 Nhu cầu sử dụng nước trong các tịa nhà ................................................ 11
Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống water chiller giải nhiệt nước ........................................... 14
Hình 2.2 Hiện tượng ăn mòn trong thiết bị trao đổi nhiệt ...................................... 20
Hình 2.3 Cáu cặn hình thành trong thiết bị trao đổi nhiệt ...................................... 21
Hình 2.4 Cặn bẩn bám trên bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt....................................... 22
Hình 2.5 Vi khuẩn hình thành trên bề mặt truyền nhiệt ......................................... 23
Hình 2.6 Khả năng hình thành cáu cặn trên bề mặt truyền nhiệt của các loại thiết bị
trao đổi nhiệt khác nhau......................................................................................... 24
Hình 2.7 Ảnh hưởng của nồng độ CaCO3 đến hiệu quả của thiết bị trao đổi nhiệt dạng
ống vỏ ................................................................................................................... 25
Hình 2.8 Ảnh hưởng của độ dày lớp cáu cặn đến nhiệt độ nước ra của thiết bị ngưng
tụ ........................................................................................................................... 26
Hình 2.9 Ảnh hưởng của độ dày lớp cáu cặn đến hiệu suất trao đổi nhiệt .............. 27

Hình 2.10 Phương pháp lọc nước đầu vào trước tháp giải nhiệt ............................ 28
Hình 2.11 Thiết bị thương mại xử lý nước tháp giải nhiệt ..................................... 33
Hình 2.12 Mơ tả q trình điện phân ..................................................................... 34
Hình 2.13 Quá trình khuếch tán tại bề mặt điện cực .............................................. 39
Hình 2.14 Chế độ nguồn xung một chiều .............................................................. 41
Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống giải nhiệt của water chiller giải nhiệt nước ..................... 45
Hình 3.2 Hệ thống giải nhiệt bình ngứng của chiller làm mát bằng nước .............. 48
Hình 3.3 Sơ đồ thiết bị xử lý nước điện hóa .......................................................... 48
Hình 3.4 Hệ thống xử lý nước điện hóa tuần hồn ................................................ 49
Hình 3.5 Bộ cấp nguồn hệ thống xử lý nước điện hóa ........................................... 50
Hình 3.6 Bể phản ứng và các điện cực .................................................................. 52
Hình 3.7 Bơm tuần hồn và cảm biến lưu lượng ................................................... 52
Hình 3.8 Bút đo PH P-2S của hãng total meter...................................................... 53
Hình 3.9 Bút đo chỉ số TDS .................................................................................. 54

xix


Hình 3.10 Bộ chuẩn độ cứng................................................................................. 55
Hình 3.11 Đồng hồ vạn năng và thiết bị đo năng lượng tiêu thụ ............................ 57
Hình 4.1 Ảnh hưởng của thể tích bể phản ứng đến hiệu quả loại bỏ độ cứng tổng . 62
Hình 4.2 Ảnh hưởng của khoảng cách giữa các điện cực đến sự sụt giảm tổng độ
cứng của nước theo thời gian ................................................................................. 63
Hình 4.3 Sự sụt giảm độ cứng tổng giữa các tần số khác nhau theo thời gian ........ 64
Hình 4.4 Sự sụt giảm chỉ số TDS giữa các tần số khác nhau theo thời gian ........... 65
Hình 4.5 Ảnh hưởng của tần số đến hiệu quả loại bỏ độ cứng tổng ....................... 66
Hình 4.6 Ảnh hưởng của tần số đến chỉ số pH của nước làm mát .......................... 67
Hình 4.7 Ảnh hưởng của độ rộng xung điện áp đến hiệu quả loại bỏ độ cứng tổng và
tiêu thụ năng lượng ................................................................................................ 68
Hình 4.8 Ảnh hưởng của mật độ dòng điện đến hiệu quả loại bỏ độ cứng tổng và tiêu

thụ năng lượng ...................................................................................................... 69
Hình 4.9 Ảnh hưởng của mật độ dòng điện đến hiệu quả làm giảm độ cứng tổng giữa
hai trường hợp điện hóa một chiều và điện hóa xung một chiều ............................. 70
Hình 4.10 Ảnh hưởng của mật độ dòng điện đến sự tiêu thụ điện năng của giữa hai
trường hợp điện hóa một chiều và điện hóa xung một chiều .................................. 72
Hình 4.11 Ảnh hưởng của lưu lượng nước qua bộ xử lý đến sự sụt giảm độ cứng tổng
của nước theo thời gian ......................................................................................... 73
Hình 4.12 Sự sụt giảm độ cứng tổng theo thời gian giữa hai trường hợp nguồn một
chiều và nguồn xung một chiều ............................................................................. 74
Hình 4.13 Hiệu quả xử lý nước và điện năng tiêu thụ trong hai trường hợp điện hóa
một chiều và điện hóa xung một chiều ................................................................... 75

xx


CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về hướng nghiên cứu
1.1.1 Tổng quan về xử lý nước làm mát của tháp giải nhiệt trong hệ thống
chiller giải nhiệt nước
Tháp giải nhiệt là một thành phần không thể thiếu của những hệ thống lạnh giải
nhiệt bằng nước. Tại đây nhiệt được tản ra khơng khí nhờ q trình làm mát bay hơi.
Tháp giải nhiệt tiêu thụ một lượng lớn nước do quá trình bay hơi và xả đáy, đồng thời
chất lượng nước cũng ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả làm mát, hiệu quả trao đổi nhiệt
của các thiết bị. Nước cấp bổ sung có chứa các cation kim loại sẽ được tích lũy và
nồng độ tăng theo thời gian gây nên độ cứng của nước, sử dụng nước làm mát thường
gây ra các vấn đề về sự hình thành cáu cặn trên đường ống, sự phát triển của vi sinh
vật, sự ăn mòn, sự tiêu hao nước [1,2]. Trong các vấn đề trên, sự hình thành cáu cặn
trên bề mặt thiết bị truyền nhiệt gây ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất truyền nhiệt và

COP của hệ thống. Nguyên nhân chính gây nên vấn đề đóng cáu cặn trên bề mặt thiết
bị truyền nhiệt là do sự hiện diện của các ion nước cứng gây nên độ cứng tổng trong
nước, khi nồng độ quá cao sẽ dẫn đến sự hình thành kết tủa bám trên bền mặt tuyền
nhiệt. Vì vậy, nước làm mát cần được xử lý để làm giảm độ cứng tổng để đảm bảo
hiệu suất hoạt động của hệ thống.
Có nhiều phương pháp khác nhau để làm mềm nước và hạn chế hình thành vảy
bám như dùng hóa chất để tạo kết tủa hóa học hoặc trao đổi ion, thẩm thấu ngược,
màng lọc nano, gia nhiệt, chưng cất... Điều này bảo vệ thiết bị trao đổi nhiệt và thiết
bị tháp giải nhiệt, tuy nhiên, ngay cả khi hóa chất được sử dụng thường xuyên, hệ
thống vẫn cần phải xả đáy, bảo dưỡng và cấp nước sạch để duy trì các thơng số chất
lượng nước của hệ thống. Ngồi ra, việc sử dụng hóa chất đơi khi tạo ra vấn đề xử lý
chất thải và gây ô nhiễm môi trường [2,3]. Hiện nay việc áp dụng công nghệ xử lý
nước điện hóa thay cho xử lý nước hóa học truyền thống nổi bật lên những lợi ích
tiềm năng sau [4]: Loại bỏ việc sử dụng hóa chất xử lý chất khống kết tinh, ăn mòn

1


và sự phát triển của sinh vật. Tăng hiệu quả làm mát bằng cách ngăn chặn sự đóng
cáu cặn trên đường ống gây trở nhiệt, giúp cải thiện truyền nhiệt. Tiết kiệm nước và
chi phí nước bằng cách giảm lượng xả đáy cần thiết, cho phép hệ thống hoạt động
tuần hoàn thời gian dài.
1.1.2 Tổng quan các nghiên cứu liên quan đề tài
Đề tài "Nghiên cứu ảnh hưởng của tần số xung điện áp hình chữ nhật đến hiệu
quả xử lý nước điện hóa cho tháp giải nhiệt trong hệ thống water chiller" trước đó
đã có những nghiên cứu liên quan như sau:
Becker và cộng sự [4] đã chỉ ra việc điện hóa đưa ion hydroxyl (kềm) vào nước
làm mát tuần hồn dẫn đến việc chuyển hóa bicarbonate thành cacbonat, thúc đẩy kết
tủa Canxi cacbonat. Mật độ dòng điện, lượng điện năng cung cấp trên diện tích của
một tế bào điện phân là rất quan trọng khi xem xét động học cho các phản ứng điện

hóa. Tối đa hóa lưu lượng liên quan cũng giúp trộn lại các cụm ion đạt được nồng độ
đồng nhất trong toàn bộ nước tháp giải nhiệt và chuyển động đồng đều từ nước tháp
sang bộ xử lý.
Abdel-Shafy và cộng sự [5] đã xử lý nước xả đáy tháp giải nhiệt bằng phương pháp
điện phân cực dương Magiê đơn giản. Một cặp điện cực song song có diện tích bề
mặt hoạt động 65 cm2 hoạt động ở chế độ đơn cực được đặt theo chiều dọc trong bể
phản ứng 0,6 lít, khoảng cách điện cực là 1 cm và được ghép nối với nguồn điện
(30V/5A).Với mật độ dòng điện là 142,9 A/m2, điện cực que Magiê đã loại bỏ lần
lượt 51,80% và 93,70% cho độ cứng tổng và silica; với chi phí vận hành là 0,88
USD/m3 nước đã xử lý. Có thể kết luận rằng phương pháp điện phân sử dụng điện
cực que Magiê có thể được áp dụng thành công để xử lý nước xả đáy để tạo điều kiện
tái sử dụng. Tuy nhiên, khi sử dụng điện cực Magiê sẽ bị tan, phải hao tốn chi phí
thay thế điện cực.
Hafez và cộng sự [6] đã nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình điện hóa bằng cách
sử dụng các điện cực Al, Fe và Zn để loại bỏ các ion cứng và silica hòa tan từ nước
xả đáy tháp giải nhiệt. Các điện cực Al, Fe,và Zn làm cực dương và thép không gỉ
dạng tấm kích thước tương tự làm cực âm, các cặp điện cực được đặt song song cách

2


nhau 1 cm, với tổng diện tích bề mặt hiệu dụng là 70 cm2, được đặt trong bể 0,7 lít.
Một nguồn kỹ thuật số cung cấp nguồn điện DC (25V/50A). Kết quả thu được hiệu
suất loại bỏ tối đa 55,36% và 99,54% đạt được đối với các ion cứng và silica tương
ứng sử dụng điện cực Al ở mật độ dòng điện là 142,9 A/m2. Dù đạt hiệu quả cao,
nhưng phương pháp này cũng cần xem xét mức tiêu thụ cao của cực dương và giảm
hiệu suất điện cực do màng oxit không dẫn điện.
Liao và cộng sự [7] đã nghiên cứu hiệu quả của quá trình điện phân cực dương tan
bằng cách sử dụng điện cực sắt và nhôm để xử lý nước xả đáy tháp giải nhiệt mô
phỏng có chứa silica hịa tan (Si (OH)4), Ca2+ và Mg2+. Các thí nghiệm với chín điện

cực đặt song song, khoảng cách mỗi điện cực là 0,4 cm, thể tích nước trong bể phản
ứng là 0,35 lít. Kết quả với mật độ dịng điện cao nhất 46 A/m2 thì các điện cực sắt
chỉ có hiệu quả 30% trong việc loại bỏ Ca2+ và Mg2+ so với silica. Với mật độ dòng
điện 90 A/m2 điện cực nhôm với các chất phụ gia khác nhau loại bỏ ion cứng 100%.
Nghiên cứu này cho thấy phương pháp có hiệu quả trong việc loại bỏ silica khỏi nước
xả đáy tháp bằng cả điện cực sắt và nhơm. Tính thực tiễn chung của việc sử dụng
phương pháp này để loại bỏ các ion nước cứng khỏi nước tháp giải nhiệt sẽ phụ thuộc
vào chi phí xử lý chung (điện năng, vật liệu điện cực tan, bảo trì) so với chi phí của
nước ngọt.
Kiichi và cộng sự [8] đã thực nghiệm sử dụng phương pháp điện phân để loại bỏ
ion, làm mềm nước cứng tuần hoàn trong tháp giải nhiệt ở các chất lượng nước khác
nhau tại Nhật Bản. Nghiên cứu này là phương pháp điện phân sử dụng điện cực Titan,
với số lượng điện cực được lắp đặt là 18 cho cực dương và cực âm xen kẽ. Các thực
nghiệm mật độ dòng điện là 3 A/m2, sự hoán đổi cực âm và cực dương thường xuyên
và hiệu suất được duy trì trong một thời gian dài bằng cách sử dụng chúng xen kẽ.
Kết quả ước tính cho thấy lượng kết tủa loại bỏ thành phần là khoảng 12-14 g/giờ.
Hiệu suất loại bỏ ion nước cứng khoảng 10% và khơng có sự khác biệt đáng kể giữa
các khu vực. Hơn nữa, khối lượng kết tủa trong điều kiện hoạt động hàng năm được
ước tính dựa trên kết quả của ước tính này là 105 đến 123 kg/năm. Nghiên cứu này

3


có khả năng loại bỏ lượng kết tủa lớn tương ứng có thể thu được, tuy nhiên hiệu suất
trung bình vẫn còn thấp cần được cải thiện.
Rungvavmanee và cộng sự [9] đã nghiên cứu hiệu quả xử lý điện phân trong việc
giảm một vài chỉ số của nước làm mát từ tháp giải nhiệt của ngành dệt may. Một loạt
các thí nghiệm sử dụng 5 cặp điện cực nhơm với tổng diện tích 1047 cm2, được đặt
song song cách nhau 0,8 cm trong bể phản ứng 2 lít đã được tiến hành. Việc sử dụng
mật độ dòng điện 25 A/m2 điện phân mang lại hiệu quả thỏa đáng trong việc giảm

82% độ kiềm, giảm 88% độ cứng Canxi, giảm 81 % độ cứng tổng và giảm 64% tổng
chất rắn hòa tan, cho thấy nước được xử lý đủ tốt để được tái sử dụng trong q trình
làm mát. Chi phí tiêu thụ năng lượng điện trong xử lý điện phân đã được chứng minh
là cạnh tranh với chi phí nước ngọt. Tuy nhiên, công việc nghiên cứu để khắc phục
mức tiêu thụ cao của cực dương nhôm và giảm hiệu suất điện cực do màng oxit không
thấm là cần thiết trước khi xử lý điện phân có thể được coi là một phương pháp thực
tế.
Trong một nghiên cứu khác của Rungvavmanee và các cộng sự [10]. Một hệ thống
điện hóa theo dãy đã được sử dụng: bể phản ứng điện hóa là một cốc 2 lít với bộ 5
cặp điện cực làm bằng thép không gỉ 304 với tổng diện tích 1047 cm2. Các điện cực
được nối theo chiều dọc với khoảng cách 0,8 cm giữa các điện cực. Một loạt các thí
nghiệm sử dụng điện cực thép khơng gỉ đã được tiến hành với các mật độ dòng điện
khác nhau. Việc sử dụng mật độ dòng điện 7 A/m2 mang lại hiệu quả thỏa đáng trong
việc giảm độ kiềm (giảm 59%), độ cứng Canxi (giảm 21%), độ cứng rổng (giảm 24%)
và tổng chất rắn hòa tan (giảm 10%). Sự tiêu hao vật liệu cực dương là khoảng 30g
thép không gỉ trên 1 m3 nước làm mát. Việc xử lý điện phân sử dụng thép khơng gỉ
vì cả cực dương và cực âm đều có tiềm năng kinh tế và kỹ thuật để xử lý nước làm
mát.
ZHI và cộng sự [11] đã nghiên cứu hệ thống điện phân Al quy mơ phịng thí
nghiệm để loại bỏ silica khỏi nước làm mát. Bộ phản ứng có dung tích là 1,5 lít, hai
điện cực nhơm đặt song song, dịng điện được cung cấp bởi một nguồn cung cấp điện
DC kỹ thuật số thủ công. Các điều kiện tối ưu là khoảng cách điện cực 2,50 cm, mật

4


độ dịng điện 38,9 A/m2, trong đó hiệu suất loại bỏ silica 83,243%, tiêu thụ điện cực
0,0400 kg/m3. Sự tương tác của các thông số cũng đã được chứng minh và thời gian
phản ứng và mật độ dòng điện là hai yếu tố chính ảnh hưởng đến các phản ứng.
Tomberlin và cộng sự [12] đã chế tạo bộ xử lý nước luân chuyển sử dụng điện

phân nước, bằng cách sử dụng dịng điện 15 Ampe. Hệ thống có một dịng chảy được
trích ra từ vịng nước chính chảy vào bộ xử lý và sau đó được đưa trở lại vào tháp giải
nhiệt. Dòng chảy này đòi hỏi một máy bơm tuần hồn nhỏ. Kết quả thí nghiệm cho
thấy hệ thống tiết kiệm nước đáng kể ở mức 31,6%, Chất lượng nước đáp ứng tiêu
chuẩn GSA (United States General Services Administration) và việc loại bỏ một
lượng lớn chất rắn bằng bộ xử lý có khả năng cải thiện độ sạch của hệ thống có thể
tạo ra sự tiết kiệm năng lượng.
Jin và cộng sự [13] thực hiện quá trình kết tủa điện hóa đảo ngược cực để loại bỏ
cặn lắng trong nước làm mát tuần hồn. Các thí nghiệm được thực hiện với hai điện
cực titan được phủ lớp chống tan, khoảng cách điện cực là 5 mm, được đặt trong bể
phản ứng 0,1 lít. Kết quả cho thấy với mật độ dịng điện 260 A/m2, lưu lượng nước
tuần hồn là 10 lít/giờ cho hiệu suất loại bỏ độ cứng tổng là 21,4%. Nhìn chung, đảo
cực là một phương pháp hiệu quả để tách cặn trong điện hóa q trình kết tủa. Hiệu
quả loại bỏ độ cứng cao hơn và năng lượng thấp hơn có thể đạt được mức tiêu thụ
bằng cách sử dụng đảo cực để tách cặn lắng.
Kalash và cộng sự [14] đã nghiên cứu loại bỏ độ cứng từ nước máy lấy từ mạng
nước thành phố Aljadriya - Baghdad. Hai điện cực than chì làm cực dương và ba điện
cực nhôm làm cực âm được đặt trong bể phản ứng 2,5 lít. Kết quả cho thấy hiệu suất
loại bỏ độ cứng cao nhất 85% có thể đạt được ở pH là 7,5 và điện áp 28,5 Volt với
khoảng cách 2 cm của điện cực. Tuy nhiên mức tiêu thụ năng lượng và chi phí hoạt
động cao có thể là yếu tố hạn chế trong tiếp tục áp dụng đầy đủ quy mô lớn.
Một số nghiên cứu sử dụng dịng xung trong cơng nghệ điện hóa để xử lý nước các
lĩnh vực khác nhau cũng được đề cập:
Xu và cộng sự [15] đã nghiên cứu kiểm tra khả năng loại bỏ các hợp chất gây màu
khỏi nước thải nhuộm bằng phương pháp keo tụ điện hóa xung. Trong các thí nghiệm

5


sử dụng các điện cực nhôm tan hoạt động ở hiệu điện thế 30 V. Kết quả chỉ ra rằng

các điều kiện tối ưu để xử lý nước thải nhuộm đạt được 95% ở nhiệt độ 25℃ , Với
hai điện cực nhôm đặt song song trong bể phản ứng 8 lít và khoảng cách giữa các
điện cực là 5 cm, điện áp 30V, pH ban đầu khoảng 8, tần số xung 1kHz. Kết quả đã
cho thấy rõ ràng rằng phương pháp keo tụ điện hóa xung rất hứa hẹn cho việc xử lý
nước thải nhuộm.
Jiania và cộng sự [16] đã nghiên cứu q trình oxy hóa điện hóa xung bằng cực
dương PbO2 để loại bỏ Acid Red G (thuốc nhuộm anion) và Crystal Violet (thuốc
nhuộm cation) trong nước thải dệt nhuộm. Với 2 điện cực titan phủ PbO2 đặt cách
nhau 2 cm, trong bể phản ứng 0,5 lít. Kết quả thu được với mật độ dòng điện 400
A/m2 (Acid Red G) và 50 A/m2 (Crystal Violet), với tần số 0,5 Hz, độ rộng xung điện
áp 0,9 thì hiệu quả loại bỏ đạt cao nhất tương ứng với 61% và 79%. Đồng thời nghiên
cứu này cũng chỉ ra chế độ cung cấp dịng xung có lợi thế rõ ràng so với chế độ dịng
điện khơng đổi trực tiếp về hiệu ứng loại bỏ và tiêu thụ năng lượng.
Wang và cộng sự [17] đã nghiên cứu các thơng số tối ưu hóa đa biến của q trình
oxy hóa điện hóa xung để xử lý nước thải thuốc nhuộm có tính kiềm. Một bể phản
ứng với cực dương PbO2/Ti dạng tấm lưới được cố định ở giữa và hai cực âm Ti có
cùng kích thước được đặt ở cả hai bên của cực dương, khoảng cách mỗi điện cực là
1 cm. Các thông số vận hành tối ưu được xác định của độ rộng xung điện áp từ 0,490,52, mật độ dòng điện 89,6 - 102 A/m2 với tần số không đổi 2,5kHz. Ngồi ra, Với
các thơng số vận hành được tối ưu hóa, so với quy trình điện hóa truyền thống có thể
tiết kiệm năng lượng tiêu thụ lên tới 35,5- 47,9%.
Wei và cộng sự [18] đã sử dụng một nguồn cung cấp xung để oxy hóa điện hóa
phenol trong chất thải. Các thí nghiệm được thực hiện trong bể phản ứng có hai điện
cực phẳng song song với khoảng cách 1,55 cm. Cực dương là một tấm màng kim
cương pha tạp boron, cực âm là thép khơng gỉ có cùng kích thước. Kết quả cho thấy
trong chế độ dòng xung, độ rộng xung điện áp phù hợp sẽ đồng thời đạt được hiệu
suất suy giảm COD tương đối cao và mức tiêu thụ năng lượng thấp. Cùng một thông
số tần số là 110 Hz, độ rộng xung điện áp là 0,5, mật độ dòng điện 220 A/cm2, hiệu

6

suất suy giảm COD trong chế độ xung và dòng không đổi lần lượt là 70,7% và 73,7%,
Tiết kiệm năng lượng 53% đã đạt được khi so sánh hai chế độ xung và dịng khơng
đổi. Chế độ dịng xung là một công nghệ khả thi về mặt kinh tế trong q trình oxy
hóa điện hóa.
Mu’azua và cộng sự [19] đã khảo sát tính khả thi của việc giảm tiêu thụ năng lượng
trong q trình oxy hóa phenol bằng cách sử dụng điện cực graphit trong q trình
oxy hóa điện hóa xung. Các thí nghiệm sử dụng bể phản ứng 2 lít. Hai điện cực graphit
có đường kính 10 cm và khoảng cách 5 cm đóng vai trị là cực dương và cực âm, độ
rộng xung điện áp 0,5 – 0,9, mật độ dòng điện 50 – 150 A/m2. Các điều kiện tối ưu
thu được nhằm mục tiêu sử dụng năng lượng hiệu quả nhất với đồng thời hiệu quả
loại bỏ cao mang lại khả năng loại bỏ phenol là 59,41%. Do hoạt tính oxy hóa thấp
vốn có của cực dương graphit, thời gian điện phân lâu hơn để cải thiện hiệu suất của
thiết bị sẽ làm giảm tính khả thi của việc sử dụng cực dương graphit.
Lu và cộng sự [20] đã thực hiện q trình điện hóa xung để loại bỏ sulfide trong
nước thải thành phố, đã đạt được tỷ lệ loại bỏ thành công cao hơn 93,2% so với 73,2%
bằng nguồn điện một chiều với hai điện cực than chì được đặt trong bể phản ứng 1
lít. Kết quả cũng cho thấy q trình điện hóa xung có thể ức chế sự thụ động cực
dương do lắng đọng lưu huỳnh so với quy trình điện hóa một chiều. Bên cạnh đó, sự
mảng bám trên điện cực cũng có thể được kiểm sốt hiệu quả trong q trình điện
hóa xung. Hơn nữa, q trình tối ưu hóa đã được nghiên cứu để xử lý điện hóa xung,
thu được tỷ lệ loại bỏ cao nhất 97,8% ở pH 7–8, điện áp 7 Volt, độ rộng xung điện áp
0,6, tần số xung ở 1000 Hz và khoảng cách điện cực 2,5–3,0 cm. Những kết quả này
chỉ ra rằng quy trình điện hóa xung là một phương pháp đầy hứa hẹn để loại bỏ sunfua
điện hóa bền vững và hiệu quả khỏi nước thải.
Ren và cộng sự [21] đã áp dụng công nghệ keo tụ điện hóa xung để xử lý nước
thải dược phẩm berberine hydrochloride (BH). Một bể phản ứng 10 lít đã được sử
dụng, 8 điện cực được đặt xen kẽ, song song với nhau trong các thí nghiệm. Kết quả
cho thấy rằng với điện cực Fe, hiệu suất loại bỏ các chất ô nhiễm cao hơn đáng kể so
với điện cực Al. Trong điều kiện tối ưu của thời gian phản ứng là 3,5 giờ, độ rộng

7


xung điện áp 0,3, tần số xung 1,0 kHz, mật độ dòng điện 194,4 A/m2 và khoảng
cách điện cực là 2,0 cm, hiệu suất loại bỏ 90,1% BH và 62,6% COD được ghi
nhận. Cuối cùng, chi phí năng lượng của q trình keo tụ điện hóa xung và keo tụ
điện hóa truyền thống được so sánh và nó cho thấy tiết kiệm đến 90% năng lượng.
Tại Việt Nam, công nghệ điện hóa được ứng dụng để xử lý nước trong một số lĩnh
vực khác nhau như:
Hường [22] đã dùng hai phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm được nghiên cứu
và so sánh hiệu quả của chúng. Bể điện phân 0,5 lít được sử dụng, các điện cực Al có
tỉ lệ diện tích cực dương/âm là 2/1. Mật độ dịng điện được sử dụng là 0,5 mA/dm2.
Kết quả thu được hiệu suất xử lý nhu cầu oxi hóa học đạt được của hai phương pháp
keo tụ điện hóa và oxi hóa bằng hợp chất Fenton lần lượt là 97% và 85%.
Cư và các cộng sự [23] đã nghiên cứu phân hủy thuốc nhuộm trong nước bằng
phương pháp điện hóa. Ba cặp điện cực inox được đặt song song trong bể điện phân
với khoảng cách mỗi điện cực là 5 mm. Kết quả cho thấy với điện áp 10 V thì chỉ số
COD của dung dịch giảm 50% so với ban đầu và phương pháp này làm mất màu hoàn
toàn thuốc nhuộm trong nước.
Mai [24] đã nghiên cứu xử lý nước thải thủy sản bằng phương pháp keo tụ - tuyển
nổi điện hóa. Kết quả thí nghiệm thu được với bể phản ứng có dung tích 1 lít, hai điện
cực nhơm đặt song song với khoảng cách 2 cm, mật độ dịng điện áp dụng là 1 A/dm2
các chỉ tiêu mơi trường của nước thải sau xử lý giảm đáng kể với hiệu suất xử lý COD
khá cao, đạt đến 78,5%.
Quỳnh [25] đã sử dụng phương pháp keo tụ điện hóa kết hợp siêu âm có khả năng
xử lý hiệu quả mực in có nồng độ khác nhau lên đến 92% COD và loại bỏ màu đến
98% trong một khoảng thời gian ngắn không yêu cầu sử dụng thêm các chất hóa học.
Điều kiện tối ưu cho phương pháp là mật độ dịng điện chạy trong điện cực nhơm là
0,97 A/dm2, pH ban đầu của nước thải là 7, thời gian phản ứng là 25 phút và khoảng

các giữa các điện cực là 3cm. Khả năng ứng dụng của phương pháp này trong xử lý
nước thải mực in và có thể mở rộng cho xử lí các loại nước thải khác.

8


Từ những tổng quan trên, nhìn chung các nghiên cứu đã cho thấy sự hiệu quả của
phương pháp điện hóa trong việc xử lý nước trong tháp giải nhiệt và các lĩnh vực
khác nhau, loại bỏ các chất khoáng kết tủa hiệu quả. Ưu điểm của phương pháp điện
hóa xung cũng đã được đề cập và cho thấy hiệu quả cao trong xử lý nước và tiết kiệm
năng lượng. Phương pháp điện hóa cịn giúp tiết kiệm nước, hóa chất làm mềm nước,
giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Tuy nhiên các nghiên cứu chưa khảo sát sự tác động của phương pháp điện
hóa đến hiệu quả xử lý nước của tháp giải nhiệt trong hệ thống điều hịa khơng khí
cũng như hệ thống chiller nói riêng trong điều kiện vận hành tại Việt Nam. Bởi vì,
trong những nghiên cứu trên, các loại nước được xử lý chủ yếu là nước làm mát ngành
dệt, nước thải nhà máy Urê, nước thải dệt nhuộm, nước thải thành phố, thủy sản...
Tính chất các loại nước này hoàn toàn khác với nước giải nhiệt trong hệ thống chiller
giải nhiệt nước. Mặt khác, các tiêu chuẩn nước trong chiller cũng khác nhau đối với
từng quốc gia (Chuẩn Việt Nam TCXD 232:1999, Chuẩn Nhật : JRA GL02-1994,
Chuẩn Mỹ: GSA) vì vậy hiệu quả xử lý cũng sẽ được đánh giá khác nhau. Các nghiên
cứu cũng chưa đánh giá sự ảnh hưởng của tần số, độ rộng xung điện áp, hiệu quả xử
lý nước giữa hai trường hợp áp dụng điện hóa xung và điện hóa một chiều không đổi
truyền thống trong xử lý nước làm mát tháp giải nhiệt của hệ thống lạnh, các vấn đề
này cần được nghiên cứu và giải quyết để tìm ra giải pháp tốt nhất trong kỹ thuật.
1.2 Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay với sự phát triển của kinh tế, đời sống con người ngày càng được nâng
cao. Những tòa nhà, khách sạn, trung tâm thương mại mọc lên ngày càng nhiều. Vì
vậy, nhu cầu điều hịa khơng khí cho những cơng trình này là rất lớn và hệ thống
Water chiller được sử dụng phổ biến. Cùng với sự biến đổi khí hậu khiến thời tiết

ngày càng cực đoan, nắng nóng diện rộng kéo dài nên điện năng tiêu thụ cho hệ thống
điều hịa khơng khí sẽ chiếm phần lớn trong tổng năng lượng sử dụng của toàn nhà.
Trong những năm gần đây, tỷ lệ sử dụng năng lượng trong các tòa nhà cao tầng ở
Việt Nam rất cao trong tổng năng lượng tiêu dùng cả nước. Bởi vậy, tiết kiệm năng

9


lượng trong các tịa nhà sẽ mang lại lợi ích to lớn về kinh tế, chính trị và cải thiện đời
sống xã hội...
Theo hướng dẫn áp dụng Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia QCVN 09:2013/BXD
[26] về các cơng trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả, cơ cấu sử dụng năng
lượng của ba thể loại cơng trình Chung cư – Thương mại – Văn phòng tại Hà Nội
năm 2013 như sau:
Bảng 1.1. Cơ cấu sử dụng năng lượng của ba thể loại cơng trình Chung cư –
Thương mại – Văn phòng tại Hà Nội năm 2013 [26]. Đơn vị: %
Lĩnh vực sử dụng năng lượng

Chung cư

Tòa nhà

Tòa nhà

Thương mại

Văn Phịng

Điều hịa khơng khí

25

35

34

Sưởi ấm

6

0

7

Đun nước

34

1

3

Chiếu sáng

11

21

18

Thiết bị điện

13

21

17

Thang máy

6

15

15

Máy bơm

1

2

2

Khác

4

5

4

100

100

100

Tổng số

Từ bảng thống kê trên, có thể thấy năng lượng tiêu thụ cho lĩnh vực điều hịa
khơng khí là vơ cùng lớn. Vì vậy, việc đảm bảo hiệu suất của hệ thống điều hịa khơng
khí để khơng làm gia tăng sự tiêu thụ năng lượng là rất quan trọng. Trong những trung
tâm thương mại, tòa nhà văn phòng, khu giải trí...hệ thống làm lạnh water chiller giải
nhiệt nước được sử dụng rất rộng rãi. Để đảm bảo hiệu suất hoạt động, cải thiện sự
tiêu thụ năng lượng, thì các giải pháp kỹ thuật cần được áp dụng để hạn chế các vấn
đề như hệ thống làm lạnh kém, giải nhiệt kém, máy nén tiêu thụ điện năng cao...
Trong số đó hiện tượng đóng cáu cặn trên bề mặt thiết bị giải nhiệt gây nên sự sụt
giảm hiệu suất truyền nhiệt ảnh hưởng trực tiếp đến sự sụt giảm hệ số COP của hệ

10


thống. Vì vậy, vấn đề xử lý cáu cặn trong hệ thống, cụ thể là tại bình ngưng cần được
quan tâm và thực hiện liên tục. Ngoài ra, nếu xử lý hiệu quả cáu cặn, nâng cao hiệu
suất hệ thống và thân thiện với môi trường sẽ là giải pháp tiết kiệm năng lượng hữu
hiệu.
Một vấn đề khác nảy sinh là lượng tiêu thụ nước cho tháp giải nhiệt của chiller
là vơ cùng lớn. Bảng phân tích tiêu thụ nước trong các tòa nhà văn phòng ở Hoa kỳ
được cung cấp trong hình 1.1 và cho thấy khoảng 28% lượng nước tiêu thụ liên quan

đến sưởi ấm và làm mát.

Hình 1.1 Nhu cầu sử dụng nước trong các tòa nhà [12]
Vì vậy, các nghiên cứu làm giảm tác động tiêu cực đến môi trường, nâng cao
hiệu suất, cắt giảm chi phí của của hệ thống lạnh ln được quan tâm. Trong hệ thống
làm lạnh Chiller sử dụng bình ngưng, tháp giải nhiệt nước làm mát được lắp đặt ngoài
trời, để duy trì hiệu suất làm mát thì chất lượng nước cần được giữ ổn định để tránh
sự hình thành của cáu cặn trên bề mặt truyền nhiệt. Cáu cặn có thể là sự kết tinh từ
muối hòa tan, sự phát triển của vi sinh vật và vi khuẩn trên các bề mặt trao đổi nhiệt
gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu quả làm mát. Sự kết tinh của muối khoáng và
sự phát triển của vi khuẩn sẽ tạo ra một lớp trở nhiệt, lâu dài có thể gây tắc nghẽn
dịng chảy, cần phải bảo trì, bảo dưỡng thường xuyên.

11


Ngoài sự lựa chọn thiết bị trao đổi nhiệt phù hợp, thì các phương pháp xử lý
nước trong quá trình hoạt động phải được sử dụng để đảm bảo hiệu suất hoạt động
của hệ thống. Hiện nay, vấn đề bảo vệ môi trường luôn đi đôi với sản xuất, kỹ thuật,
vì vậy các phương pháp xử lý nước hóa học cần được hạn chế và thay thế bằng
phương pháp khác không ảnh hưởng đến môi trường, nhưng phải cân bằng giữa chi
phí và lợi ích đem lại. Điện hóa là một cơng nghệ có từ lâu đời, được ứng dụng nhiều
trong xử lý nước thải công nghiệp, xử lý nước môi trường, tuy nhiên phương pháp
này chưa được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong hệ thống xử lý nước giải nhiệt
của các hệ thống làm lạnh nước tại Việt Nam. Trong đề tài "Nghiên cứu ảnh hưởng
của tần số xung điện áp hình chữ nhật đến hiệu quả xử lý nước điện hóa cho tháp
giải nhiệt trong hệ thống water chiller" sẽ nghiên cứu sự ảnh hưởng của tần số xung
dạng sóng chữ nhật trong q trình điện hóa xử lý nước, đánh giá ảnh hưởng của
phương pháp điện hóa đến hiệu xử lý nước tháp giải nhiệt chiller khi áp dụng công
nghệ này, ưu điểm của phương pháp điện hóa xung so với điện hóa một chiều truyền

thống và tiêu thụ điện năng giữa các trường hợp cũng được xem xét.
1.3 Mục đích nghiên cứu của đề tài
Mục tiêu chính của đề tài này này là đánh giá ảnh hưởng của xung điện áp dạng
sóng chữ nhật đến hiệu quả của hệ thống xử lý nước điện hóa đối với nước làm mát
trong tháp giải nhiệt của hệ thống chiller giải nhiệt nước. Các thông số được thí
nghiệm bao gồm: tần số, độ rộng xung điện áp, mật độ dịng điện. Ngồi ra, chỉ số
TDS, pH, điện năng tiêu thụ cũng được xem xét trong nghiên cứu này. Đề tài cũng
so sánh hiệu quả của phương pháp xử lý nước điện hóa xung so với điện hóa một
chiều truyền thống.
1.4 Nhiệm vụ, đối tượng và giới hạn nghiên cứu của đề tài
1.4.1 Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của cáu cặn đến hiệu quả trao đổi nhiệt của thiết bị trong
hệ thống, quá trình hình thành cáu cặn, các phương pháp xử lý cáu cặn.
- Cơ sở lý thuyết của cơng nghệ điện hóa trong xử lý nước. Các q trình điện hóa,
điện hóa xung, quá trình điện cực.

12


- So sánh đánh giá hiệu quả xử lý nước khi thay đổi các giá trị:
+ Tần số giữa các thí nghiệm, ảnh hưởng của tần số đến các thơng số của nước.
+ Độ rộng xung điện áp giữa các thí nghiệm, ảnh hưởng của độ rộng xung điện
áp đến các thơng số của nước.
+ Mật độ dịng điện giữa các thí nghiệm, ảnh hưởng của mật độ dịng điện đến
các thông số của nước.
- So sánh, đánh giá mức tiêu thụ điện năng giữa các trường hợp điện hóa xung và
điện hóa một chiều truyền thống.
- So sánh hiệu quả, ưu điểm của phương pháp xử lý nước điện hóa xung so với
điện hóa một chiều truyền thống.
1.4.2 Đối tượng và giới hạn nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu này là phương pháp điện hóa xử lý nước tháp giải nhiệt sử dụng điện
cực Titan trong mơ hình chiller tại Thành phố Hồ Chí Minh, các thí nghiệm thay đổi
tần số, độ rộng xung điện áp, đổi mật độ dòng điện trên mỗi điện cực được thực hiện.
Đo đạt chất lượng nước được thực hiện sau khi lấy mẫu thường xuyên bao gồm độ
cứng tổng, pH, TDS trong nước. Điện năng tiêu thụ được ghi chép và so sánh giữa
các thí nghiệm.
1.5 Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp phân tích tài liệu dựa trên luận văn, sách giáo trình, bài báo, tài
liệu internet để hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu:
- Ảnh hưởng của cáu cặn đến hiệu quả trao đổi nhiệt của thiết bị trong hệ
thống, quá trình hình thành cáu cặn, các phương pháp xử lý cáu cặn.
- Cơ sở lý thuyết của cơng nghệ điện hóa trong xử lý nước.
Phương pháp thí nghiệm đánh giá hiệu quả xử lý nước khi thay đổi các giá trị
tần số, độ rộng xung điện áp, mật độ dòng điện giữa các thí nghiệm, ảnh hưởng của
các thơng số đến hiệu quả xử lý nước.
So sánh, đánh giá mức tiêu thụ điện năng giữa các trường hợp điện hóa xung và
điện hóa một chiều truyền thống. So sánh hiệu quả, ưu điểm của phương pháp xử lý
nước điện hóa xung so với điện hóa một chiều truyền thống.

13