Công suất xử lý: 10 m3/ ngày đêm
1. YÊU CẦU CHUNG
Công nghệ xử lý đạt chuẩn nước thải đầu ra theo Quy chuẩn Việt Nam QCVN 28:2010/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải y tế.
Hệ thống xử lý ổn định, đảm bảo không bị tác động nhiều với các lý do nồng độ nước thải đầu vào. Tuổi thọ công trình đảm bảo từ 15 – 20 năm vận hành.
Quy trình vận hành đơn giản, không cần có công nhân có kiến thức chuyên môn cao trong quá trình vận hành.
Hệ thống cần thiết kế chế độ chạy tự động, kết hợp với chế độ chạy tay để có thể vừa có thể giảm thiểu sự can thiệp của con người, vừa đảm bảo tính linh động trong quá trình vận hành.
Chi phí vận hành nước thải thấp. Giảm thiểu tối đa các chi phí phát sinh do hỏng hóc, thay thế vật tư.
Công suất xử lý 10 m3/ ngày. Hệ thống vận hành liên tục hoặc theo mẻ. Chế độ vận hành hoàn toàn tự động hoặc bằng tay.
2 PHƯƠNG ÁN CÔNG NGHỆ
2.1. Đặc điểm thành phần của nước thải:
Nước thải có thành phần rất phức tạp, bao gồm nhiều loại chất khác nhau, các loại vi khuẩn, vi sinh vật gây bệnh trong các hoạt động thí nghiệm. Tùy vào từng loại thí nghiệm khác nhau mà có thể đưa vào nước thải các thành phần chất thải khác nhau. Do vậy, về cơ bản nước thải của bệnh viện có nồng độ các chất ô nhiễm không đồng nhất và kém ổn định.
– Các hóa chất thường sử dụng trong quá trình thí nghiệm bao gồm
+ Hóa chất dạng rắn (Amoni acetat, Amoni dihydrophosphat, Amoni molipdat, Amoniclorua, Asen, Axit ascorbic, Axit Barbituric, Axit benzoic, Axit boric, Axit Chromo tropic, Axit citric…
+ Hóa chất dạng lỏng: các dung môi hữu cơ như Benzen, Etalnol, Formandehit, n-Hexan, 0-xylen,…
+ Phẩm màu, dung dịch chất chuẩn, chất chuẩn, …
+ Sản phẩm gốc kháng sinh Amoxicillin & Ampicillin, các hợp chất vòng b -Lactam,..
Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Hệ thống xử lý nước thải sử dụng nguyên lý ô xy hóa bậc cao để phá vỡ các hợp chất hữu cơ và vô cơ trong nước thải. Sau đó bằng khâu xử lý hóa học và vật lý tiếp theo với các quá trình keo tụ – lắng, lọc, hấp phụ, các thành phần chất ô nhiễm có trong nước thải được loại bỏ hoàn toàn, nước thải sau khi đi qua hệ thống có các chỉ tiêu hoàn toàn đáp ứng được, QCVN 28:2010/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải y tế để đủ điều kiện xả ra mà không làm ảnh hưởng đến môi trường.
Nguyên tắc chung của quá trình là oxy hóa bậc cao nhờ phản ứng Perozone tức là phản ứng oxy hóa của ozone O3 với sự có mặt của H2O2.
Quá trình Perozone sẽ tạo ra gốc OH– thông qua phản ứng:
H2O2 + 3O3 → 2 .OH + 3O2
Gốc OH– là chất có tính ô-xy hóa khử rất mạnh. Chất này có khả năng khử được trên 90% hàm lượng COD, BOD5 và SS, tiêu diệt trên 95% chỉ số coliform…. Nước thải của máy ozone không phát sinh sản phẩm thứ cấp gây độc hại, đảm bảo tiêu chuẩn để xả ra môi trường.
Ở quá trình này, phản ứng đồng thời của ozon và của các gốc tự do •OH sẽ làm tăng cường tốc độ phân huỷ chất hữu cơ. Paillard (Paillard, H.,1988) đã nghiên cứu xử lý atrazine trong nước sông Sein đã lọc. Kết quả cho thấy rằng hiệu quả xử lý thuốc trừ sâu bằng quá trình kết hợp ozon – hydroperoxide tốt hơn so với quá trình ozon hoá. Tỉ số H2O2/O3 tối ưu là 0,35-0,45.
Hiệu quả quá trình phụ thuộc vào liều lượng ozon, thời gian tiếp xúc và độ kiềm của nước. Hiệu quả xử lý tốt nhất đạt được khi H2O2 được cho thêm vào sau thời điểm phản ứng mạnh của chất với ozon, điều này cho phép tận dụng hết khả năng oxy hóa chọn lọc của phân tử ozon trước khi oxy hoá không chọn lọc bởi .OH.
a. Quá trình xúc tác đồng thể
Quá trình xúc tác đồng thể là quá trình đưa vào hệ O3/H2O2 các chất xúc tác để nâng cao hoạt tính oxy hóa của ozone.
– Chất xúc tác kiềm:
Cơ chế tạo gốc tự do hydroxyl .OH trong môi trường nước vói chất xúc tác kiềm OH– như sau:
H2O2 + 3O3 → 2.OH + 3O2 (2)
– Chất xúc tác kim loại
Cho vào hệ O3/H2O2 các lon kim loại chuyển tiếp có tác dụng nâng cao hoạt tính oxy hóa của ozone.
Đối với xúc tác sắt Fe2+: Cho vào hệ O3/H2O2 dung dịch FeSO4 sẽ tạo gốc .OH và tạo thànhFe3+. Trong trường họp này Fe2+ là chất tham gia phản ứng và bị tiêu hao trong quá trình phản ứng:
H2O2 + 3O3→ 2 .OH + 3O2 (3)
Đối với xúc tác nhôm Al3+: Cho vào hệ dung dịch phèn nhôm Al(SO4)3. Cơ chế phản ứng có thể như sau: Trong môi trường nước, Al3+ tạo thành Al(OH)3 kết tủa và các bông keo này hấp phụ một phần COD và chất màu trong nước, làm nồng độ COD cao hơn trong nước. Khi có O3 kết hợp với H2O2 sẽ tạo ra gốc .OH và xảy ra phản ứng phân hủy chất hữu cơ trong nước, do trong các bông keo có nồng độ chất hữu cơ rất cao nên tốc độ phản ứng tăng mạnh, giảm nồng độ chất hữu cơ và tiếp tục quá trình hấp phụ chất hữu cơ vào bông keo và quá trình phân hủy COD và màu nước thải tiếp diễn.
b. Quá trình xúc tác dị thể
Quá trình xúc tác dị thể là quá trình đưa vào hệ O3/H2O2 các chất xúc tác rắn là các oxit kim loại chuyển tiếp hoặc than hoạt tính. Theo Legube et al. (1999), cơ chế phản ứng xúc tác dị thể có thể xảy ra theo 2 khả năng sau đây:
– Chất xúc tác chỉ đóng vai trò như một chất hấp phụ Me-OH, ozone và gốc hydroxyl tạo ra từ sự phân huy ozon sẽ là tác nhân oxy hóa.
– Chất xúc tác có thể tác dụng với cả ozon và chất hữu cơ hấp phụ trên bề mặt, đúng nghĩa với bản chất của quá trình xúc tác.
c. Lựa chọn quá trình oxy hóa bậc cao AOPs thích hợp để xử lý nước thải các cơ sở phòng thí nghiệm và y tế.
Xử lý nước thải các cơ sở thí nghiệm y tế bằng quá trình Perozone (hệ O3/H2O2) có hiệu quả hơn nhiều so với xử lý bằng ozone đơn vì quá trình Perozone hiệu quả tạo ra do tác dụng oxy hóa của gốc .OH và cả O3, trong khi xử lý bằng ozone đơn chỉ có tác dụng oxy hóa của O3.
Với đặc trưng ô nhiễm của nước thải là có độ màu cao và COD khó phân hủy sinh học, độ pH = 7,5 – 9, lựa chọn quá trình AOPs trên cơ sở ozone là Perozone để xử lý nước thải các cơ sở y tế và dược phẩm.
Sơ đồ công nghệ XLNT
