Phương pháp điện hóa là phương pháp xử lý nước thải dưới tác dụng của dòng điện, các điện cực dương (thường sử dụng nhôm Al+ hoặc sắt Fe+) sẽ bị ăn mòn, và giải phóng các chất có khả năng keo tụ (ion Al3+ hoặc Fe3+) vào môi trường nước thải, kèm theo là các phản ứng điện phân tạo bọt khí ở các cực âm. Phương pháp điện hóa xử lý nước thải là quá trình gây ra sự mất ổn định và tập hợp các hạt phức tạp từ nhỏ đến lớn. Thông qua quá trình điện phân, các yếu tố gây ra sự đông tụ như hydroxit kim loại được tạo ra. Các tác nhân làm đông kết hợp với các chất ô nhiễm để tạo thành những bông cặn có kích thước lớn, chúng làm cho những vật chất huyền phù trong nước liên kết chặt với nhau và lắng xuống hoặc nổi lên bề mặt.
Cuộc thi sáng tạo Khoa học – Kĩ thuật dành cho học sinh Trung học Đề tài: NGHIÊN CỨU XỬ LÍ NƯỚC THẢI PHỊNG KHÁM BỆNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HỐ Lĩnh vực: Kỹ thuật mơi trường KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU A LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI I Cơ sở khoa học: Khái niệm phương pháp điện hóa Phương pháp điện hóa phương pháp xử lý nước thải tác dụng dòng điện, điện cực dương (thường sử dụng nhôm Al+ sắt Fe+) bị ăn mịn, giải phóng chất có khả keo tụ (ion Al 3+ Fe3+) vào môi trường nước thải, kèm theo phản ứng điện phân tạo bọt khí cực âm Phương pháp điện hóa xử lý nước thải q trình gây ổn định tập hợp hạt phức tạp từ nhỏ đến lớn Thơng qua q trình điện phân, yếu tố gây đông tụ hydroxit kim loại tạo Các tác nhân làm đông kết hợp với chất ô nhiễm để tạo thành bơng cặn có kích thước lớn, chúng làm cho vật chất huyền phù nước liên kết chặt với lắng xuống lên bề mặt Mơ hình điện phân phịng thí nghiệm Đặc điểm q trình điện hóa xử lý nước thải Dùng dòng điện dòng chiều Các anode kim loại hịa tan có khả tạo chất keo tụ Tùy vào pH nước thải mà chọn cực dương kim loại khác Thời gian lưu nước, cường độ dòng điện, hiệu điện thế, hiệu suất vận hành thiết bị có ổn định liên tục có mối liên hệ chặt chẽ với Hệ thống điện cực đặt ngập nước thải nhằm đảm bảo tiếp xúc tối đa chúng chất ô nhiễm có nước thải Có thể hoạt động tốt trường hợp nước thải đưa vào liên tục theo hệ thống mẻ II Lí chọn đề tài: Thực trạng cho thấy gần phịng khám bệnh khơng có hệ thống xử lí nước thải, đặc biệt phịng khám tư nhân Nước thải phòng khám thường xả trực tiếp môi trường Đây thực mối lo ngại sâu sắc môi trường sức khỏe người Hiện giới nước ta, có nhiều giải pháp cơng nghệ xử lí nước thải bệnh viện đạt hiệu cao Công nghệ điện hóa xử lí nước thải số phương pháp Điện hóa phương pháp xử lí nước thải, phần q trình xử lí Phương pháp điện hóa xử lí nước thải thực nhiều nước phát triển, mang lại hiệu cao, dễ vận hành, đơn giản dễ sử dụng Tuy nhiên nước ta, cịn cơng nghệ mẻ, chưa ứng dụng rộng rãi Với lí nhóm nghiên cứu lựa chọn đề tài : “Nghiên cứu xử lí nước thải phịng khám bệnh phương pháp điện hoá” B GIẢ THUYẾT KHOA HỌC, CÂU HỎI NGHIÊN CỨU, MỤC TIÊU KĨ THUẬT, KẾT QUẢ MONG ĐỢI Câu hỏi nghiên cứu: Thực trạng cho thấy gần phòng khám bệnh khơng có hệ thống xử lí nước thải, đặc biệt phòng khám tư nhân Nước thải phòng khám thường xả trực tiếp môi trường Đây thực mối lo ngại sâu sắc môi trường sức khỏe người Giả thuyết đưa rằng, liệu xử lí nguồn nước thải phịng khám phương pháp điện hố, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường giúp bảo vệ sức khoẻ người? Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu đánh giá khả xử lí nước thải phịng khám phương pháp điện hóa Thiết kế mơ hình xử lí nước thải phịng khám phương pháp điện hố với chi phí rẻ, dễ sử dụng Kết mong đợi: Với mơ hình rẻ tiền này, phịng khám tư xử lí nước thải phịng khám giúp bảo vệ mơi trường sức khoẻ người C MÔ TẢ CHI TIẾT BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CÁC KẾT LUẬN Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu thực phạm vi quy mơ phịng thí nghiệm Các thơng số cần theo dõi đo đạc: khối lượng điện cực, pH, TSS, COD, photpho tổng, nitơ tổng tiêu coliform Đánh giá hiệu phương pháp điện hóa dựa vào thơng số đo đạc nước thải trước sau xử lí Nội dung nghiên cứu Tìm hiểu thành phần tính chất nước thải phịng khám Tìm hiểu số phương pháp cơng nghệ xử lí nước thải phịng khám Tìm hiểu ngun lí phương pháp điện hóa xử lí nước thải Đề xuất mơ hình điện hóa xử lí nước thải phịng khám Ghi nhận kết xử lí số liệu với quy mơ phịng thí nghiệm Đánh giá hiệu xử lí qua thơng số mẫu nước thải sau kiểm tra Phương pháp nghiên cứu Phương pháp thu thập số liệu: lấy mẫu nước thải, thu thập thông số nơi lấy mẫu tài liệu liên quan Phương pháp thực nghiệm: tiến hành chạy mơ hình thí nghiệm cần thiết Phương pháp tính tốn, xử lí, lập bảng số liệu, đồ Dự kiến kết Xây dựng mơ hình xử lí nước thải phịng khám phương pháp điện hóa, để xử lí số thơng số có nước thải Ý nghĩa đề tài Là bước đầu việc áp dụng mơ hình điện hóa để xử lí nước thải bệnh viện với quy mơ nhỏ Tạo tiền đề để áp dụng vào thực tế đề tài có tính khả thi cao Sơ đồ, nguyên lý hoạt động hệ thống điện hóa xử lý nước thải phịng khám a Sơ đồ Sơ đồ nguyên lý chung hệ thống điện hóa xử lý nước thải Chú thích: Nguồn điện chiều 2 Bể đơng tụ điện hóa Bể lắng b Nguyên lý hoạt động Bể điện hóa gồm hệ thống điện cực kim loại có khả hòa tan Al, Fe,… xếp song song suốt chiều dài bể nối với nguồn điện chiều Nước thải qua kim loại, tác dụng dòng điện, phản ứng điện hóa diễn sau: Tại cực âm có hình thành hydro nhóm OH- nước bị khử Tại cực dương xảy trình oxi hóa hình thành oxi ngun tử có tác dụng oxy hóa phá vỡ cấu trúc hợp chất hữu nhiễm có nước thải Điện cực dương (anode) bị hòa tan vào nước tạo thành cation, gặp nhóm hydroxyt (OH-) nước tạo thành nhóm hydroxyt (hoặc sắt hydroxyt) kết tủa có khả kết dính chất lơ lửng tạo thành bơng cặn lơ lửng, đạt kích thước lớn lắng xuống đáy Nước thải sau tạo phương pháp điện hóa chảy bể lắng để tách cặn khỏi nước Nước thải sau lắng tiếp tục lọc lần trước kiểm tra đạt chuẩn xả thải c Ưu nhược điểm lợi ích q trình điện hóa xử lý nước thải Ưu điểm: thiết bị nhỏ gọn, dễ lắp đặt, dễ vận hành, không sử dụng tác nhân hóa học, thay đổi với điều kiện thời tiết, khơng có chất độc phát sinh, xử lý nước thải độc hại có chứa nồng độ cao hợp chất hữu Nhược điểm: + Các điện cực bị ăn mịn kết q trình oxy hóa, cần thay thường xuyên, làm tăng chi phí cho vật liệu làm điện cực + Các điện cực theo thời gian làm giảm dần hiệu suất làm việc trở nên thụ động + Tiêu tốn điện để xử lý nước thải Mơ hình xử lí thải phịng khám phương pháp điện hố Kết luận Mơ hình xử lí nước thải thiết kế vận hành đơn giản đáp ứng mục đích xử lí nước thải phịng khám Với mơ hình phịng khám tự trang bị, giúp xử lí nước thải phịng khám hàng ngày, giúp bảo vệ môi trường sức khoẻ người Màu nước thải trước sau xử lí phương pháp điện hố D TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Hoàng Việt – Huỳnh Long Toản, Nghiên cứu xử lý nước thải thủy sản phương pháp keo tụ điện hóa kết hợp với bể USBF, Khoa Môi trường tài nguyên thiên nhiên, Đại học Cần Thơ Christos Comninellis – Guohua Chen (editors), Electrochemistry for the Environment – chapter 10, Springer New York Dordrecht Heidelberg London, 2010 Shah Hardik, Electrochemical Oxidation Of Organic Pollutants, Chemical Engineering Department Sarvajanik College of Engineering and Technology, 2003 Nguyễn Văn Nhân – Ngơ Thị Nga, Giáo trình Công nghệ xử lý nước thải, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2002