1. Tính cấp thiết của dự án
Một trong những yêu cầu cơ bản của con người là nước. Toàn cầu hóa, dân số không kiểm soát và các yếu tố khác đang tạo ra tình trạng thiếu nước sạch và vấn đề này là mối quan tâm của nhiều quốc gia.
Sự phát triển nền kinh tế công nghiệp đi kèm với tiêu phí lượng lớn tài nguyên và tiêu thụ năng lượng, đồng thời cũng gây ra hậu quả nghiêm trọng ô nhiễm môi trường. Đẩy nhanh tiến bộ công nghệ của doanh nghiệp, áp dụng công nghệ tiên tiến, và thực hiện sản xuất sạch hơn có thể không chỉ nâng cao tỷ lệ sử dụng tài nguyên, mà còn giảm ô nhiễm môi trường. Loại bỏ ô nhiễm trong quá trình công nghệ, thực hiện kiểm soát đầy đủ toàn bộ quá trình là con đường chính xác phát triển bền vững của doanh nghiệp.
Việt Nam có nhiều khu vực bị ô nhiễm nặng bởi các nguồn nước thải công nghiệp và sinh hoạt từ các nhà máy và các khu dân cư. Do đó, việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các hệ thống thiết bị xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt là yêu cầu rất cấp bách.
2. Các phương pháp hiện nay trên thế giới
Các công nghệ xử lý nước thải thường được ứng dụng trên thế giới bao gồm các phương pháp như màng lọc, vật lý, hóa học, vi sinh, điện hóa, tia cực tím (UV), O3, NOx v.v.
Một trong những công nghệ được ứng dụng thường xuyên trong xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt là công nghệ màng lọc. Các công nghệ màng lọc gồm: vi lọc – có kích thước lỗ thoát ~ 0.1 µm dùng để loại bỏ các chất cặn bã có kích thước lớn hoặc các đại phân tử được tách ra khỏi các phân tử lớn hơn, các hợp chất protein và các mảnh vỡ của các tế bào, huyền phù; siêu lọc – có kích thước lỗ thoát ~ 0.02 µm thường ứng dụng cho lọc dầu, các hợp chất keo và hydroxit kim loại, xác vi sinh vật, vi khuẩn, virus; lọc nano – có kích thước lỗ thoát ~ 1 nm dùng để loại bỏ triệt để các ion đa hóa trị và các chất hữu cơ phân tử và gần như là tất cả các virus; lọc thẩm thấu ngược (RO) – có kích thước lỗ thoát ~ 0.5 nm tại áp suất khoảng 400 – 1000 psi và có thể khử hầu hết các thành phần có trong nước như cặn lơ lửng, khoáng chất, cacbuahydrat, ion, acid v.v. Công nghệ màng lọc nano và thẩm thấu ngược có giá thành cao và thường chỉ ứng dụng cho xử lý nước uống.
Công nghệ hóa học tương đối dễ thực hiện nhưng thường có giá thành cao, xử lý không triệt để, để lại nhiều di chứng, tác hại cho môi trường. Các công nghệ vật lý như lọc lắng đọng, ly tâm chỉ ứng dụng tốt cho một số loại nước thải có thành phần cặn lơ lửng. Công nghệ vi sinh thường chỉ ứng dụng cho xử lý các loại nước thải hữu cơ với thời gian xử lý tương đối dài, không thích hợp với quy mô công nghiệp. Công nghệ vi sinh không cho phép xử lý triệt để các loại nước thải công nghiệp in, nhuộm, luyện kim, chế tạo máy. Trong các loại công nghệ xử lý nước thì công nghệ điện hóa có khả năng xử lý nhanh và hiệu quả các loại nước thải có các thành phần cặn lơ lửng.
Các thiết bị điện hóa trong các dây chuyền xử lý nước trên thế giới thường sử dụng nguồn điện một chiều với điện cực có thể tan trong chất điện li dưới tác động của một cường độ điện trường. Ưu điểm của các thiết bị này gồm có tốc độ phản ứng cao, nhanh chóng tạo lượng lớn các chất keo tụ và dễ kết tủa. Với các loại nước thải có nồng độ pH khác nhau có thể thay đổi điện cực cho phù hợp.
Tia cực tím và ozon là tác nhân chính giúp diệt khuẩn, xử lý triệt để các thành phần độc hại còn lại trong nước thải. Ngoài ra, ozon còn có tác dụng khử màu, khử mùi do khả năng oxy hóa mạnh nên dễ dàng phá vỡ các liên kết của hợp chất gây màu, gây mùi.
3. Giới thiệu về dây chuyền công nghệ tích hợp điện hóa và plasma lạnh trong xử lý nước thải
Thông thường các dây chuyền công nghệ chỉ sử dụng một hoặc hai phương pháp xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt, vì vậy mà khó có thể xử lý được nhiều loại nước thải. Với mỗi loại nước thải lại phải thay đổi công nghệ và ứng dụng các trang thiết bị tương thích. Dây chuyền xử lý nước thải trên cơ sở tích hợp nhiều loại công nghệ khác nhau cho phép xử lý hầu hết các loại nước thải công nghiệp và sinh hoạt. Trong đó tránh xử lý các phương pháp gây độc hại cho môi trường. Tích hợp công nghệ điện hóa, công nghệ xử lý bằng plasma lạnh (tia cực tím, ozon) và màng lọc trong dây chuyền công nghệ của Viện cho phép đáp ứng đầy đủ các yêu cầu xử lý các nguồn nước thải công nghiệp và sinh hoạt. Cách tiếp cận này tổng hợp các ưu điểm của các phương pháp xử lý chính như màng lọc, keo tụ điện hóa, tia cực tím và ozon.
Nguyên lý hoạt động cơ bản của dây chuyền: nước thải từ bể chứa nước thải được bơm qua thiết bị lọc sơ cấp, sau đó theo thứ tự qua hệ thống điện hóa , thiết bị màng vi lọc, thiết bị phát plasma lạnh, thiết bị màng siêu lọc và dẫn đến bể chứa nước sau xử lý.
Dây chuyền công nghệ xử lý các loại nước thải của Viện có thể ứng dụng cho xử lý nhiều loại nước thải khác nhau (nước thải sinh hoạt, chăn nuôi, trồng trọt, nước thải nhiễm khuẩn, nước thải y tế, nước thải khu công nghiệp v.v.); kết cấu đơn giản, chắc chắn, dễ vận hành và điều khiển; dễ chế tạo, thay thế và bảo trì các chi tiết; có hệ số sử dụng (hiệu suất) năng lượng cao, có chi phí cho thiết kế chế tạo và vận hành thấp.
Việc sử dụng dây chuyền công nghệ xử lý các loại nước thải theo sáng chế đem lại hiệu quả cao về kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trường. Trong đó:
- Có thể xử lý nhiều loại nước thải khác nhau, bao gồm: sinh hoạt (cụm dân cư, hồ chứa nước sinh hoạt), chăn nuôi – trồng trọt (nước nuôi tôm v.v.), nước nhiễm khuẩn, tảo, nước thải khu công nghiệp (công nghệ nhuộm, công nghệ in v.v.), nước thải y tế, nước nhiễm kim loại nặng (asen, lưu huỳnh v.v.);
- Không sử dụng các hóa chất độc hại (HCl, Cl2, H2SO4, NaOH, H2O2, Al2(SO4)3.14H2O, nước Javen, C3H5NO v.v.), đáp ứng được các tiêu chuẩn môi trường cho nước thải sau xử lý;
- Có thể xử lý được các loại nước thải đặc thù khó xử lý như nước thải nhiễm khuẩn, nước thải độc, các loại nước thải nhuộm, in ấn;
- Có khả năng xử lý lượng lớn nước thải trong thời gian ngắn, hiệu quả xử lý cao;
- Nước sau xử lý có thể sử dụng cho các mục đích khác nhau ứng với từng chế độ hoạt động khác nhau (tái sử dụng, thải ra môi trường v.v.);
- Cho phép ứng dụng, tích hợp vào các dây chuyền sản xuất nông nghiệp và công nghiệp.
VIỆN CÔNG NGHỆ VINIT
01.2020
