1398 Lượt xem - 09-04-2020 08:59
Đa phần các công nghệ xử lý nước thải ô nhiễm truyền thống sử dụng nhiều hóa chất, vi màng, màng lọc nano,… thường cho kết quả khá thấp. Việc sử dụng nhiều hóa chất có thể gây ra nhiều vấn đề khác như sinh ra các hợp chất độc hại như Halogen, NOx, NH3,… vì thế mà xử lý nước thải bằng công nghệ plasma có khả năng xử lý triệt để và loại bỏ nhanh các thành phần ô nhiễm trong nước.
Ngoài việc ứng dụng để xử lý nước thải y tế thì plasma lạnh còn được sử dụng phổ biến trong việc xử lý nước ao, hồ nuôi thủy sản, nhất là các mô hình nuôi các lóc.
Tổng thể mô hình plasma trong xử lý nước cấp
Người ta tiến hành ứng dụng mô hình này bằng 3 bể cá lóc được bố trí khác nhau. Trong đó, 1 bể được làm bằng khung sắt có áp lưới, 2 bể còn lại làm bằng khung tre có lót bạt. Mật độ nuôi thả cá giống khoảng 100 con/m2.
Cấu tạo tổng thể của mô hình này thường được ứng dụng trong phòng thí nghiệm. Với công nghệ phóng điện bằng màn chắn điện vầng quang. Được đặt trong ống thủy tinh có màn chắn và tầng ozone tạo ra điện cực ngoài. Nhờ vậy mà hiệu quả xử lý được nâng cao.
Công nghệ plasma lạnh thường dùng để xử lý nước cấp. Bể keo tụ tạo bông với chất trợ lắng dùng để xử lý nước sông từ ao lắng. Sau đó, nước được bơm qua cột lọc thô để lược bỏ hết tạp chất lơ lửng hoặc chưa lắng kịp trong các bồn lọc. Tiếp theo, 11 cột xử lý plasma nhận nước thải từ bồn chứa thực hiện diệt khuẩn và mầm bệnh. Theo tính toán, tổng công suất xử lý toàn hệ thống khoảng 22 lít/phút với điện năng tiêu thụ là 1,2 kWh/m3 nước cần xử lý.
Sau khi trải qua các giai đoạn xử lý, nước thải được bơm qua các thùng chứa. Ngoài ra, lượng ozone dư thừa cũng được xử lý bằng cách hòa tan vào nguồn nước bằng các viên sủi bọt. Hệ thống này vận hành liên tục và nước sau xử lý sẽ được bơm trực tiếp đến các bể nuôi cá.
Như vậy, nhờ quá trình xử lý plasma mà các thành phần khó phân hủy được chuyển hoàn toàn về dạng đơn chất. Toàn bộ quy trình không chỉ thu gom chất thải bằng quá trình keo tụ - tạo bông mà việc lắng cũng diễn ra dễ dàng và đơn giản hơn, góp phần rút ngắn thời gian xử lý. Bên cạnh đó, các electron chuyển động với vận tốc khá lớn va đạp vào giữa 2 cực; đồng thời còn cung cấp năng lượng, phá vỡ liên kết giữa các ion, điện từ, photon cùng các gốc tự do.
Ứng dụng hệ thống plasma lạnh trong xử lý nước thủy sản
Chất lượng nước đầu vào
Chắc chắn rằng đây sẽ là công nghệ sẽ được sử dụng rộng rãi trong hoạt động nuôi trồng thủy sản trong thời gian tới vì ưu điểm loại bỏ đến 95% lượng Coliform trong nước. Các chỉ tiêu khác như nồng độ pH, độ kiềm hầu như không bị tác động bởi quá trình hoạt động của hệ thống đều đạt chỉ tiêu về điều kiện chất lượng nước tiêu chuẩn.
Không làm biến động các yếu tố lý hóa trong nguồn nước
Hầu như chất lượng của cá nuôi đều phát triển theo hướng tích cực khi mà các yếu tố trong bể có biến động khá nhỏ. Điều này được chứng minh, khi mà hoạt động cấp nước vào hệ thống bể nuôi xử lý bằng plasma bước đầu mang lại kết quả khả quan hơn. Trước hết đó là cách làm ổn định môi trường nuôi nhờ việc giảm và hạn chế sự phát triển của coliform gây ô nhiễm nguồn nước. Vì thế, cá nuôi trong bể sẽ có điều kiện phát triển tốt hơn, nhất là có thể giảm chi phí thay nước trong bể.
Hiệu quả kinh tế
Thiết bị không đòi hỏi sử dụng hóa chất, đơn giản, gọn nhẹ và tự động nên không cần đến chi phí vận hành. Có thể thấy, chi phí đầu tư cho hệ thống tiết kiệm đến 30 – 40% so với các công nghệ xử lý môi trường truyền thống. Khi các hệ thống xử lý khác cần chi phí và mặt bằng xây dựng chiếm diện tích khá lớn thì hệ thống plasma trong xử lý nước thải sẽ là sự lựa chọn tối ưu nhất dành cho bạn.
Công nghệ Plasma là công nghệ tiên tiến để làm sạch và khử trùng nước thải, xử lý chất ô nhiễm. Plasma chứa các ion tự do hoặc các hợp chất oxy hóa, có thể phân hủy các phân tử ô nhiễm.
Plasma là trạng thái thứ 4 của vật chất sau rắn, lỏng và khí. Tồn tại trong điều kiện nhiệt độ cao hoặc điện từ trường lớn. Tai đây, các nguyên tử bị ion hóa thành các hạt electron, ion tự do. Và sẽ tiếp tục phản ứng với các thành phần nguyên tử, phân tử khác.
Công nghệ Plasma đã được chứng minh là có thể phân hủy VOC và khử mùi rất tốt. Các phân tử mùi điển hình trong thực tế là VOC: aldehyd, axit béo, ankan, axit formic, amin hoặc este. Plasma phù hợp hơn so với các phương pháp: hấp thụ, hấp phụ hoặc các quá trình nhiệt. Vì tiêu thụ năng lượng thấp hơn.
Nguyên lý hoạt động công nghệ Plasma
Sơ đồ hoạt động xử lý nước thải công nghệ Plasma
Quy trình hoạt động
Giai đoạn xử lý nước thải bằng Plasma
– Nước thải chảy qua song chắn rác và bể lắng cát và bể điều hòa.
– Tại bể điều hòa nước thải được xử lý sơ bộ bằng ozone. Cấp cho bể thông qua cụm máy thổi khí và các đĩa phân phối khí.
– Sau đó nước được bơm với lưu lượng cố định lên thiết bị xử lý bằng Plasma. Thông qua cụm bơm nước thải thả chìm đặt tại bể điều hòa.
– Các electron chuyển động với vận tốc rất lớn . Sẽ va đập vào các phân tử trong vùng không gian giữa hai điện cực. Cung cấp cho các phân tử một năng lượng làm phá
vỡ các liên kết. Tạo ra các ion, điện tử, photon, nguyên tử, các gốc tự do.
– Tại đây liên tục diễn ra quá trình phân ly và tái hợp. Tạo ra các gốc oxy hóa rất mạnh như OH, O, H, O3, H2O2. Phân hủy toàn bộ các hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm.
– Các thành phần khó phân hủy trong nước thải đã được chuyển về dạng đơn chất. Quá trình thu gom chất thải trong nước bằng quá trình keo tụ- tạo bong- lắng diễn ra đơn giản và nhanh chóng.
Giai đoạn xử lý nước thải ở bể trung gian
– Nước được thu gom về bể trung gian. Rồi bơm lên bể keo tụ tạo bông thông qua cụm bơm nước thải thả chìm. Các hạt keo dính kết các hạt cặn lơ lửng có trong nước. Tạo thành các bông cặn lớn hơn. Do các thành phần trong nước thải đã được chuyển hóa về dạng đơn chất. Dễ phản ứng và rút ngắn được thời gian xử lý và giảm kích thước bể phản ứng. Các bông cặn mới tạo thành dễ dàng lắng xuống ở bể lắng. Và được chuyển sang công đoạn xử lý bùn.
– Nước thải tiếp tục
tự chảy sang bể tập trung. Tại đây, nước thải được khử trùng bằng ozone.
– Sau khi khử trùng nước thải được bơm qua cột lọc để xử lý tinh triệt để. Các chất rắn không tan và tan đều được giữ lại. Khi nước đi qua các lớp vật liệu lọc, nước trở lên sạch hơn.
Giai đoạn xử lý bùn và rác thải
– Rác thải được sinh ra từ quá trình xử lý cơ học sẽ được chuyên chở bằng xe chở rác chuyên dụng định kỳ.
– Do quá trình xử lý sẽ có một lượng bùn sinh ra. Nước thải có hàm lượng các chất
gây ô nhiễm càng lớn thì lượng bùn sinh ra càng nhiều. Để xử lý triệt để các nguồn gây ô nhiễm thì việc xử lý triệt để lượng bùn này là cần thiết.
– Bùn sinh ra từ các quá trình lắng sẽ được thu gom lại tại bể chứa bùn. Sau đó định kỳ được hút hết xử lý qua máy ép bùn tại chỗ. Hoặc đăng ký xử lý với các đơn vị xử lý môi trường
Ưu và nhược điểm của công nghệ plasma xử lý nước thải
Ưu điểm
– Sử dụng rất ít năng lượng điện => tiết kiệm chi phí.
– Không sử dụng hóa chất.
– Dễ dàng lắp đặt + vận hành.
– Giảm thiểu chi phí bảo hành. Tuổi thọ cao.
Nhược điểm
– Trong quá trình khử khí sinh ra nhiều ozone.
– Chi phí đầu tư ban đầu cao.
Ứng dụng của công nghệ plasma trong xử lý nước thải
Theo PGS.TS. Trần Ngọc Đảm – Phòng Nghiên cứu năng lượng và Môi trường CES Plasma ĐH Sư phạm kỹ thuật TPHCM. Sử dụng công nghệ plasma sẽ xử lý triệt để và hiệu quả các thành phần ô nhiễm trong nước. Quá trình này giúp thu gom chất thải trong nước bằng quá trình keo tụ, tạo bong lắng khá đơn giản. Thời gian thu gom được rút ngắn. Công nghệ xử lý nước thảitruyền thống như bằng hóa chất, vi sinh, …không đạt hiệu quả tối ưu. Ngoài ra, việc sử dụng hóa chất còn gây ra các vấn đề về môi trường.
Chi phí đầu tư ban đầu của hệ thống có thể cao hơn từ 30 – 40% so với các công nghệ truyền thống. Và nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn.
Công nghệ plasma trong y tế
Công nghệ Plasma đặc biệt thích hợp cho việc xử lý nước thải bệnh viện của các cơ sở y tế vừa và nhỏ. Phòng khám tư nhân có lượng nước thải độc hại, khó phân hủy. Nhiều mầm bệnh nguy hại…
Ưu điểm:
– Xử lý được cả hợp chất hữu cơ và vô cơ trong nước thải.
– Hệ thống nhỏ gọn, chiếm ít không gian, vận hành đơn giản.
– Không dùng hóa chất.
– Ít công đoạn, chỉ cần xử lý trực tiếp qua ống plasma.
Hiện nay, xử lý khí thải bằng công nghệ plasma là công nghệ mới. Công nghệ áp dụng ở các nước Mỹ, Anh, Đức áp dụng vào hệ thống xử lý. Vì thế trong tương lai không xa. Công nghệ Plasma sẽ là công nghệ đứng đầu thế giới về xử lý nước thải có nhiều thành phần ô nhiễm.