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

vii


 i
 ii
 iii
 iv
ABSTRACT vi
 vii

.  1
1.1 Tng quan chung v c nghiên cu, các kt qu nghiên cu trong và 1
: 1
1.1.1 Tng quan: 1
1.1.2 Các kt qu : 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 c thi: . 5
1.1.2.3 Nghiên cu công ngh x c thi y t Biofast-M: 12
1.1.2.4 Nghiên cu công ngh plasma c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 21
1.2 Mc tiêu, khách th ng nghiên cu: 23
1.2.1 Mc tiêu nghiên cu: 23
1.2.2 Khách th ng nghiên cu: 23
1.3 Nhim v c tài và phm vi nghiên cu: 24
u: 24
 24
 25
.  26

 26
 26


viii
 26
2.1.3 Bc Ion hóa: 26
t trong plasma: 29
2.2.1  29
 29
 29
2.2.4  29
 30
 30
 30
2.3 30
 30

2
O
2
 31
 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
. VÀ  34
3.1 Yêu c nh và thông s thit k: 34

3.1.1 Yêu c nh: 34
3.1.1.1 Yêu c tài: 34
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
ng và gii pháp thc hin: 40
 án 1: 40
 42


ix
 44
3.3 Phân tích và la ch 46
3.4 Trình t công vic tiên hành: 46
. TÍNH TOÁN VÀ  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
c: 49
 bn khung: 50
4.2.3 c qua h thng: 60
4.2.4 Tính công suc: 60
4.2.5 Khong cách gin cc: 60
4.2.6 Nhi ti bung Plasma: 62
4.2.7 B ngun Plasma: 62
4.2.7.1 Mu ch  rng xung: 62

4.2.7.2 Mu chnh tn s 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 ng cn áp ngun kt qu x lý n các
cht BOD
5
, COD, Nitrat, Phosphat và Coliforms: 72
4.3.3.3 ng cn ngun kt qu x lý n các
cht BOD
5
, COD, Nitrat, Phosphat và Coliforms: 73


x
4.3.3.4 ng ca thi gian x n kt qu x lý n các cht
BOD
5
, COD, Nitrat, Phosphat và Coliforms: 74
. VÀ  76
 76
 76
 76
 76
 77
 78
 79

 79
5.2.1 Ch quan: 79
5.2.2 Khách quan: 81
5.2.3 Mt s kt qu c sau th nghim: 82
 86
 86
 87
 90













xi
DANH MC T VIT TT

BOD
5
Biochemical oxygen demand 5 (nhu cu oxy sinh h u kin
20
0
C trong thi gian 5 ngày)

COD Chemical Oxygen Demand (nhu cu ôxy hóa hóa hc)
DO Dissolved oxygen (n oxi hòa tan)
PVC 
QCVN Quy chun Vit Nam
RmS Remote Mutual SCADA
SS suspended solid (cht rng)
TCVN Tiêu chun Vit Nam
TS Total solid (tng cht rng)
UV Ultraviolet radiation (tia cc tím)
















xii
DANH M, HÌNH V

H1.1: Nn internet] 2
S 1.1: S 8

S 1.2: S theo Biofast-M [9] 12
Hình 1.2: HRmS [9] 14
Hình 1.3: M [16] 14
S ]
16
Hình 1.4: (a)  17
S  17
S1.5: TUV và UV + H
2
O
2
[18] 18
S
[18] 18
S  19
S  
 19
Hình 1.5: Quá trình ion hóa [21] 20
Hình 1.6: K [8] 20
Hình 2.1:  20
Hình 2.2:  20
Hình 3.1: Quy t 37
Hình 3.2: N 37
Hình 3.3a,b: P 40
Hình 3.4a,b: P 42
Hình 3.5a,b: P 43
Hình 4.1: T 48
Hình 4.2: T 49
Hình 4.3: B 54

xiii
Hình 4.4: B 57
Hình 4.5: B 58
Hình 4.6: C 58
Hình 4.7:  57
Hình 4.8:  58
Hình 4.9: T 61
Hình 4.10: C 63
Hình 4.11: T 62
Hình 4.12: T 63
Hình 4.13: B-220VAC 63
Hình 4.14: B 64
Hình 4.15: TH MP120 65
Hình 4.16: T 66
Hình 4.17: M 
= 7 67
Hình 4.18: M 
pH = 7 68
Hình 4.19: T 70
Hình 4.20:  lý 72
Hình 4.21:  73
Hình 4.22:  74
Hình 5.1: K 75
Hình 5.2: B 76
Hình 5.3: B 76
Hình 5.4: B 77
Hình 5.5: T 77
Hình 5.6: C 78
Hình 5.7: G

Tp. Biên Hòa 80


xiv
Hình 5.8: K 81
Hình 5.9: K 82
Hình 5.10: K 83
Hình 5.11: K
lý 84

xv
DANH MC BNG BIU

B 1.1 T 8
B 3.1 G 
 34
B 3.2 T  38
B4.1 K 52
B 4.2 S 59
B  60
B 4.4 B 62
B 4.5 M 65
B 4.6 T 70
B 5.1 T 76
B 1 M 90
B 2 M 90
B 3 M 91
B4 M 92
B5 M 93
B 6 M1 l/ph 94
B 7 M 95
B 8 Mph 96
B 9 M 96
B 10 M 97


1



1.1 Tng quan chung v c nghiên cu, các kt qu nghiên cu trong và
:
1.1.1 
Trong thi ngày nay, vi s phát trin mnh m ca nn công nghip
kinh t th ng mt mi li ích kinh t to lc, góp phn gii
quyc làm i dân t khác li phát thi ra các cht ô
nhim làm ng xng sng ca   ng t
c bit ng c. V x lý ô nhic do các
khu công nghip, nhà máy, xí nghi y t, các c thi ra hin
nay không còn là v nh c mt n thành mt bài toán khó
cho chính ph nói riêng và cho toàn xã hi nói chung.
Cùng vi s    , s phát trin ca khoa hc k thut và cht
ng cuc sc nâng cao i vic kho con
i ngày càng cao, mi y t và bnh vin ngày càng phát trit
th k qua, khoa hc y hc nhiu thành tu to ln và bnh vic
vào k nguyên hing tin b khoa hc k thut và y hc vào thc
tin nhm ma trc kho cng mt cách có hiu qu
, các hoc kho không tránh khi vic phát sinh
cht thng cht thi nguy hii vi sc kho cng và môi
ng. c thi y t có th cha vi sinh vt, kim loi nng, hóa chng v
phóng x Theo s liu thng kê ca B Y t , tc thi y t
phát sinh t khám, cha bnh cn x lý khong 150.000 m

3

c thi c y t thuc h d  o y c, sn
xut thu y t B, ngànhvà con s này s là 300.000 m
3
/ngày 
2015 [33].

2
T chc Y t Th Gin mnh cn phi xây dng các chính
sách qung thi kêu gi nâng cao
nhn thc cng.

1: 

 
-


 - 
              

  
    -UBND,    -VX ,   
3000/SYT--SYT 

 2015 và 


3


c và các tr n 2012 -
, phòng khám 
 y t, các
bnh vi
 
 gim thiu s ô nhim này trên th gii nói chung và  Vit Nam nói
riêng hin có rt nhiu     c thi     
c cao, ng pháp sinh hc,  Tuy nhiên
này  h thng phc
tp  
 
 plas  c thi m
vào hong s mang li hiu qu kinh t cao vì có chi phí xây dng h thng
thc bit là chi phí vn hành rt thp. X c thi y t bng công ngh
Plasma da trên nguyên lý oxy hóa bc sinh ra bi các gc oxy hoá rt
m, O* , H*, O
3
, H
2
O
2
và tia UV làm phá v các liên kt ion, liên kt
cng hóa tr ca cht hvà tiêu dit các vi khun, nm mc có trong
nc thi [24]. Các gc oxy hóa và tia UV c sinh ra c thi qua vùng
plasma (hin th U = 0 ÷ 40 KV, f = 20 ÷ 75 KHz, n I = 02
÷ 04 A), các electron chuyng vi vn tc rt ln s p vào các phân t
cung cp cho các phân t mt.
Thit k, ch to h thng x lý vi chi phí thp mà vm bc thi
sau x t tiêu chun cho phép ra ngun tip nha lu 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 ô
nhim ng sng ca chúng ta.
Tóm li:  p
  p
âm nào 

4
o. Thit k và ch to h thng x c thi y t bng công ngh plasma
ng c b ô nhim trm trng hin nay có m
ht sc to ln. x c thi mi, xanh sch. Nó khc phc
c nhng hn ch ctruyn thng.

Vi mong muc bo
v ng sng ci, hn ch và gim thiu ô nhic,
nâng cao chng cuc sng và bo v sc khe cho cng, nng dn
và hnh ch tài: t k và ch to h thng x c
thi y t công sut 05 m
3
/ngày bng công ngh p
1.1.2 
1.1.2.1 
 
khi ông giànc vào


               gh-

lasma -temperature plasma) 




0
C - 9.000
0
C

lasma. Còn plasma
- 



tác [24].

5
 p
 a p.
       

 bay trên màn hình
radar. 
 
 [30].
Ngoài ra, p
r 

 

 
.
1.1.2.2 

 
 

y 
 


 


 Cht thi phóng x lng:



6


  
   pH là mt trong nhng ch c cc thi.
Ch s này cho thy s cn thit phng hóa
cht cn thit trong quá trình x  keo và kh khu
 TS (Total solid): Ch s cho bit tng s cht rc thi (bao
gm c cht rnh bng trng khô
c mu trên bp cách thy ri sy khô  103
0
C
n khi tri (mg/l hoc g/l).
 SS (susng các cht huyn phù, là tr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c qua phu lc
Gooch ri sy khô  103

0
C - 105
0
C ti khi tri (mg/l
hoc g/l).
 Màu: Có nhinh màu cc thng dùng  
i các dung dch chun là clorophantinat coban.
 DO (dissolved oxygen): n  nh
ch s c tip bn cc
oxi vi màng nh
 BOD (biochemical oxygen demand): nhu cu oxi hóa sinh hng oxi
cn thi oxi hóa các cht hng vi sinh vt ( ch yu là vi khun).
Trong thc t nh ch s BOD
5
ng oxi cn thit
 vi sinh vt oxi hóa các hp cht h
 COD (Chemical Oxygen Demand): nhu cu oxi hóa hóa hng oxi
cn thit cho quá trình oxi hóa toàn b các cht hc
thi thành CO
2
 c. Cht oxi hóa   ng dùng: K
2
Cr
2
O
7
, hoc
KMnO
4.


7
1.1.2.3 m nguc thi y t  Vi lý c
n:
 m nguc thi y t:
 
          
 (t          
         
  [8]:
- 
-                

- 
 

 

 
 Khoa X-
 
 
              

- n áo, drap
- 

8

 [8]
   




1 [32]
STT



QCVN 28:2010
1
pH
-
4  10
6,5  8,5
2
COD
Mg/l
512
50
3
BOD
5

Mg/l
362
30
4

SS
Mg/l
150
50
5
NO
3
-

Mg/l
51
30
6
Phosphate
Mg/l
14
6
7

Mg/l
2
-
8
Coliform
MPN/100ml
10
6

3.000


9
 
 :







 :

 n



 

52   
     

 :



 






10
   
 
.
 :



 


 
  lý c n:
Hin nay  c ta, 
thì 

n hình:
  
c 
i
 

 
 
: n;
c.
  lý hóa hc:
n ng hoá h chuyn các cht ô nhim
thành các cht ít ô nhit ít ô nhim thành các cht không ô nhim. Ví d


3
, H
2
O
2
, O
2
, Cl
2
 oxi hoá các cht h

11
c thng có giá thành x lý cao nên có hn
ch s dng, tng ch s dng khi c thi tn ti các cht h
khó phân hy sinh hc. ng áp dng cho các loc thi
c thi rò r c thi dt nhuc thi gic thi xi m
 lý hóa hc bao g
hòa; p; p; pn hóa.
  lý hóa lý:
c x  loi khi dch thi các hng phân
tán, các cht h lý hóa lý g
pháp: hp thc, tuyn ni, tách bng màng,
  lý sinh hc:
P lý sinh hc là s dng kh ng, hong ca vi sinh
v phân hu các cht bn hc thi.
 lý sinh hc có th thc hiu kin hiu khí (vi s
có mt ca oxy) hou kin k khí (không có oxy).
Quá trình x lý sinh hc gc:
 Chuyn hoá các hp cht có ngun gc cacbon  dng keo và dng hòa tan

thành th khí và thành các v t bào vi sinh.
 To ra các bông cn sinh hc gm các t bào vi sinh vt và các cht keo vô
c thi.
 Loi các bông cn ra khc thi bng quá trình lng.

12
1.1.2.3 -M:

: -M [9]
 Thuy công ngh:
  lý vi sinh ym khí/Anaerobic:
c thi t h gom ca bnh vin sau khi chy qua b lc rác, s c 
t  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c.
 xy ra quá trình phân hy các cht ha tan và dng
c th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c thi phân hy và chuyn hóa thành khí (70 %  80 % là
metan và 20 %  30 % là cacbonic).
ng nh và to c nhu kin tt nht cho
vi sinh hong, nên hiu qu x lý tm khí cao. Các ch BOD,
COD có th gim t 65 % n 75 %, SS gim trên 90 %, và các ch tiêu khác 
 t.

13
  lý hiu khí vi thit b SupAero:
Sau khi x lý yc thi tip tu khí. Ti
c thi s c khuch tán khí O
2
bi h thng Super Aerobic, gi là k
thu    t b SupAero to ra hiu ng Sinh hc - 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 p 3 ln, so vi các b  y,
h thng SupAero có th tích gn nh, ch bng 33 % so vi b 
 n   t ki c 40 %, do không s d     
không cn phi vn hành liên tc 24/24 gi  th
c thn khí cp vng bùn hot tính
có trong b s t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  có kh ng ti tác dng trng lc.
  trùng:
c thi sau các chu trình ym khí  hioxy hoá và lng cn,
c ch c cp t ng hòa trc, kh
trùng c khi x   c thi sau x  t tiêu chun QCVN
28:2010/BTNMT.
 Thit b kh mùi, kh c:
Trong quá trình ho ng vi sinh ym khí và hiu khí, s phát sinh mt
ng lc và r
4
), Hydro sulfur (H
2
S), amoniac (NH
3
),
acid nitric (HNO
3
ng khí này to
mùi hôi và kh c rt ln.
Toàn b khí thn x lý s c thu dn vào thit
b và phn ng oxy hoá gia khí thi và khí Ozone (O
3
) do thit b cp s xy ra rt

nhanh. Khí thc x t tiêu chun khí thi TCVN 5937:1995 thoát
ra ngoài qua  c.
 H thu khin t ng - RmS:



14









Hình 1.2: 
H thng x c thi Biofast-u khin vn hành t ng bng
RmS (Remote Mutual SCADA). Không cng xuyên, an toàn
tuyi khi vn hành h thng. Tit ki lý theo m) gim
 % so vi h thng không ng dng RmS.
 m:
 m:
- c ca h thng nh gi thng x ng.
- C
- Thao tác chuya trên h th
- c sch có th cho chy vào sông hay tht.
- Thay th cu kin.
- Tn phí thp cho vic bng.
- D dàng nhn bin hong hin ti ca h thng thông qua màn

hình ca b u khin.
- Có th i nhanh và d dàng chu k vn hành ca h thng.
 m:
- Ci v.
- n.
- Chi phí cho mua hoá ch

15
- u khin, bo trì h thng t ng (cái này khó
t k, ch  này).
- Có kh u ra  n xng, váng
ni.
- Nhin nên h thp.
1.1.2.4  p
 Mô hình thc nghim:

Hình 1.3: Mô hình thc nghim [16]
 Thuy mô hình:
Cu to mô hình gm có hai ng thng trc. Toàn b hai ng
t trong mt bình chc thi. ng thch anh nh c ly bng dung dch
c ni vi ngua nguc thi ni vi ngun âm.
Trong dung dcn phân có sodium chloride n i ti 50 g/L. Trong
mt thí nghim khác thì chn phân trong ng thch anh nh c thay bng
m n.
Không khí khô v  ng 6  c thi qua khong không gian
gia ng to và ng nh  n xy ra. S n này sn sinh
ra các sn phm ch yc thi qua

16
b khuch tán cu to gm nhiu l nh li ti.

u kin thí nghim  nhit  i, n i
t 3.2 t   c thc thêm vào hydrogen
peroxide. N ci ti 23 mmol/L. Trong sut
quá trình x lý, NO
2
trong không khí có th nh n n c
thi.
 Kt qu c:
 ng ca vt lin ci t to ra ozone:

 1.3: ng ca vt lin ci t to ra ozone [17]
Trong c ng hn cc thn c
dn phân hoc by, t sn sinh ra ozone vn cc
là dung dn cc làm bng. Giu này
chính là vì s tip xúc hoàn ho gia dung dn phân và b mt ng thch anh
nh. Nó làm cho gim thiu tng m c
ng gia hai ng thí nghim. S khác bic ch ra  hình
sau: