Hệ thống xử lý nước thải phòng thí nghiệm

Hiện nay, đa số các phòng thí nghiệm tại bệnh viện, trường học đều không được xử lý một cách hợp lý mà đổ trực tiếp ra môi trường sinh sống của cộng đồng. Mặc dù, lượng nước thải thải ra bên ngoài không lớn nhưng lại chứa nhiều độc tố gây hại đến sức khỏe con người như các kim loại nặng, các chất gây đột biến, gây ung thư,…và nếu thời gian thải ra nguồn nước bên ngoài quá nhiều, vừa sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường, vừa gây ra các bệnh tật xã , vì thế cần có biện pháp xử lý nước thải phòng thí nghiệm phù hợp, để đảm bảo các nồng độ hóa chất ô nhiễm, chất độc đều nằm trong giới hạn cho phép.

Nguồn gốc của nước thải phòng thí nghiệm

Nước thải từ hoạt động thí nghiệm sản sinh ra, nước thải sinh hoạt của các nhân viên làm việc trong các phòng thí nghiệm, nước thải sinh ra sau quá trình tẩy rửa vệ sinh các thiết bị, các vật phẩm trong phòng thí nghiệm, nước thải ra sau quá trình vệ sinh các dụng cụ trong phòng thí nghiệm, trong căn tin, nhà ăn. Vì các phòng thí nghiệm thường sẽ làm việc vói các hóa chất độc hại nên nước thải sản sinh ra sau những công việc trong phòng thí nghiệm cũng sẽ có tác động rất lớn đến môi trường xung quanh.

Thành phần nước thải phòng thí nghiệm

Nước thải có thành phần rất phức tạp, bao gồm nhiều loại chất khác nhau, 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 của phòng thí nghiệm 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 hydrophosphat, Amoni molipdat, Amoni Clorua, Asen, Axit ascorbic, Axit Barbituric, Axit benzoic, Axit boric, Axit Chromotropic, Axit citric…
• Hóa chất dạng lỏng: các dung môi hữu cơ như Benzen, Etanol, Fomanđehit, n-Hexan, 0-xylene,…
• Phẩm màu, dung dịch chất chuẩn, chất chuẩn, …
• Sản phẩm gốc kháng sinh Amoxicillin và Ampicillin, các hợp chất vòng b -Lactam,..

Nguyên lý hoạt động của hệ thống xử lý nước thải phòng thí nghiệm

Hệ thống xử lý nước thải do công ty Môi Trường Sài Gòn SGE sử dụng nguyên lý oxy 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 Peroxone tức là phản ứng oxi hóa của ozone O3 với sự có mặt của H2O2.

Quá trình Peroxone sẽ tạo ra gốc OH- thông qua phản ứng:

H₂O₂ + 3O₃ → 2 .OH + 3O₂

Gốc OH- là chất có tính oxi 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 Seine đã lọc. Kết quả cho thấy rằng hiệu quả xử lý thuốc trừ sâu  bằng quá trình kết hợp ozone – 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.

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 với chất xúc tác kiềm OH- như sau:

H₂O₂ + 3O₃ → 2 .OH + 3O₂  (2)

– Chất xúc tác kim loại

Cho vào hệ O3/H2O2 các ion 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 thành Fe3+. Trong trường hợp 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 mạch, 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.

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 hủy 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.

Lựa chọn quá trình oxy hóa bậc cao AOPs thích hợp để xử lý nước thải phòng thí nghiệm và y tế.

Xử lý nước thải phòng thí nghiệm y tế  bằng quá trình Peroxone (hệ O3/H2O2) có hiệu quả hơn nhiều so với xử lý bằng ozone đơn vì quá trình Peroxone 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 Peroxone để xử lý nước thải phòng thí nghiệm và cơ sở y tế.

Xem thêm bài viết : Xử lý nước thải y tế

Quy trình xử lý nước thải phòng thí nghiệm

Thuyết minh sơ đồ

Nước thải đầu vào với lưu lượng cực đại được dẫn qua hệ thống thu gom về hố thu gom.Với thể tích bể thu gom khá lớn nên hố thu được sử dụng thành bể điều hòa với chức năng điều hòa lưu lượng nước thải để giúp ổn định cho quá trình xử lý tiếp theo.

Tại bể điều hòa độ lượng cặn trong nguồn nước thải lớn nên cần lắp đặt 1 máy khuấy để khuấy trộn để tránh lắng đọng cặn lắng tại bể điều hòa. Tại bể điều hòa lắp đặt 2 bơm chìm để bơm nước thải từ bể điều hòa lên bể keo tụ tạo bông, hai bơm điều hòa hoạt động luân phiên.

Do tính chất của nguồn nước thải chỉ có thành phần SS cao 5000 mg/lít nên hóa chất PAC được sử dụng làm hóa chất keo tụ để đảm bảo tăng hiệu quả keo tụ và giảm được chi phí hóa chất.

PAC được pha trong bồn với số lượng phù hợp được khuấy trộn bằng máy khuấy tốc độ cao. PAC được bơm định lượng bơm lên bể keo tụ và được motor khuấy nhanh trong bể keo tụ. Các chất rắn lơ lửng trong dòng thải được hòa trộn với hóa chất keo tụ.

Lượng chất rắn lơ lửng trong dòng thải dưới tác dụng của hóa chất keo tụ, hóa chất keo tụ sẽ phân ly thành các hạt keo, các hạt keo này có kích thước lớn sẽ kết hợp với thành phần chất rắn lơ lửng trong dòng thải để tạo thành các bông cặn.

Các bông cặn sau khi keo tụ tạo thành các bông cặn nhưng kích thước các bông cặn vẫn còn nhỏ, lắng chậm. Nước thải sau khi qua bể keo tụ được dẫn qua bể tạo bông, tại bể tạo bông hóa chất trợ keo tụ polymer được bổ sung có tác dụng liên kết các bông cặn nhỏ lại tạo thành các công cặn có kích thước lớn hơn đồ thời tăng hiệu quả lắng.

Sau quá trình keo tụ tạo bông thì toàn bộ thành phần ô nhiễm trong dòng nước thải được keo tụ tạo thành các bông cặn. Quá trình tách các bông cặn ra khỏi dòng nước thải được tiến hành trong bể lắng hóa lý.

Bể lắng hóa lý được thiết kế là bể lắng đứng để đảm bảo tốt khả năng lắng và phù hợp với lưu lượng, tính chất nước thải. Sau khi tách riêng phần bông cặn ra khỏi dòng nước thì nước thải sau xử lý được thu bằng các máng răng cưa dọc theo bể. Các bông cặn được lắng dưới đáy bể và định kỳ bơm về bể chứa bùn.

Nước thải được thu tại máng răng cưa sau đó dẫn về bể trung gian. Tại bể trung gian có gắn thiết bị đầu dò mực nước để điều khiển bơm trục ngang cao áp bơm qua bể lọc áp lực để loại bỏ toàn bộ cặn lơ lửng trong dòng nước thải.

Vì sao nên sử dụng hệ thống xử lý nước thải phòng thí nghiệm của công ty Môi Trường Sài Gòn SGE

Với nhiều năm kinh nghiệm và sở hữu đội ngũ chuyên gia kỹ thuật, Công ty Môi Trường Sài Gòn SGE đã tư vấn, thiết kế, thi công các công trình xử lý nước thải phòng thí nghiệm đạt chuẩn với chi phí tối ưu nhất rất nhiều doanh nghiệp trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh thành.