Chế tạo thành công mô hình thiết bị phản ứng hiệu năng cao dạng quay HP2R

Ngày: 31/01/2024 | 2898

Trên cơ sở nghiên cứu phương pháp xử lý nước thải nhiễm amoni cao, các nhà khoa học Viện Công nghệ môi trường (này là Viện Khoa học công nghệ Năng lượng và Môi trường, Viện Hàn lâm KHCNVN) đã chế tạo thành công mô hình thiết bị phản ứng hiệu năng cao dạng quay HP2R cho quy trình stripping nước thải có nồng độ ô nhiễm cao công suất 1,2 - 12 L/h. Nghiên cứu đã cung cấp phương pháp xử lý amoni nồng độ cao, chi phí thấp và được ứng dụng hiệu quả trong xử lý nước thải chăn nuôi và nước rỉ rác tại Việt Nam.

Xử lý nước thải nhiễm amoni

Các hoạt động đô thị, công nghiệp và nông nghiệp tạo ra lượng lớn amoni thải vào môi trường. Tại Việt Nam, nồng độ amoni phát hiện ở mức cao trong nước rỉ rác. Lượng amoni lớn yêu cầu quy trình xử lý phải có các bước tiền xử lý do ngưỡng nồng độ amoni gây ức chế quá trình xử lý sinh học là 200 mg/l.

Ở Việt Nam, đã có nhiều nghiên cứu hướng tới xử lý loại bỏ amoni trong nước thải, tuy nhiên những nghiên cứu này chỉ dừng lại ở quy mô thử nghiệm và chủ yếu là các quy trình hoá học. Chi phí cho hoá chất bổ trợ nếu xử lý ở quy mô thực tế sẽ khá cao, chưa tính đến việc xử lý bùn sau đó. Do đó, phương pháp stripping (công nghệ xử lý nước thải bằng tháp stripping) sử dụng cột tiếp xúc, đang đóng vai trò chính trong công đoạn tiền xử lý amoni (NH3-N) của hệ thống xử lý nước thải thực tế. Tuy nhiên, để đạt hiệu quả cao và đáp ứng đủ công suất yêu cầu kích thước thiết bị lớn hoặc kéo dài thời gian tuần hoàn nước thải hiện đang gây khó khăn trong vận hành bảo dưỡng cũng như chi phí đầu tư.

Phát triển công nghệ chế tạo thiết bị HP2R

Dựa trên nguyên lý và ưu điểm của quá trình stripping trong điều kiện gia tốc ly tâm tốc độ cao, nhóm nghiên cứu của GS. TS. Trịnh Văn Tuyên đã đề xuất và được phê duyệt thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo thiết bị phản ứng hiệu năng cao dạng quay HP2R (High-performance rotating reactor) để xử lý nước thải nhiễm amoni cao” với mục tiêu giảm thiểu hàm lượng amoni trong nước thải chăn nuôi và nước rỉ rác hiệu quả hơn.

Các nhà khoa học đã chế tạo thành công thiết bị phản ứng hiệu năng cao dạng quay HP2R và tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình stripping amoni nồng độ cao trong nước rỉ rác và nước thải chăn nuôi (pH = 8.5 ~ 12, nhiệt độ 30oC, tốc độ vòng quay: 300 – 1200 rpm, lưu lượng nước thải từ 0.05 – 0,2 L/phút và lưu lượng khí từ: 50 – 200 L/phút). Đã xác định được hiệu quả xử lý amoni từ nước thải chăn nuôi và nước rỉ rác của hệ thiết bị HP2R quy mô 1,2 – 12 L/h dao động tự 17,1 - 78% khi thay đổi các điều kiện vận hành. Điều kiện tối ưu cho quy trình xử lý amoni từ nước thải chăn nuôi và nước rỉ rác trong phòng thí nghiệm quy mô 1,2 – 12 L/h là tốc độ vòng quay > 900rpm, QG/QL > 1000.

Nhóm nghiên cứu đã thiết lập mô hình dự đoán hiệu suất và hệ số truyền thể tích khối từ thông số đầu vào của quá trình stripping amoni trong nước rỉ rác sử dụng thiết bị HP2R với hệ số hồi quy tốt (R2 = 0.87 ~ 0.99). Đồng thời, các nhà khoa học đã hoàn thiện tính toán thiết kế thiết bị HP2R quy mô 6.000 L/h với mô hình dự đoán và đánh giá hiệu quả kinh tế khi sử dụng thiết bị HP2R stripping amoni trong nước thải chăn nuôi và nước rỉ rác.

GS. TS. Trịnh Văn Tuyên cho biết: Thiết bị HP2R có ưu điểm về hiệu quả loại bỏ amoni trong nước thải, quy trình vật lý không sử dụng hoá chất phụ trợ, kích thước thiết bị thu gọn giảm thiểu chi phí đầu tư và cải thiện khả năng lắp đặt và ứng dụng thực tế. Thiết bị này có thể giải quyết được những khó khăn tồn đọng trong việc xử lý amoni nồng độ cao trong nước thải tại Việt Nam. Đồng thời làm tiền đề cho các nghiên cứu xử lý các chỉ tiêu ô nhiễm có tính hoá hơi trong nước thải như nước thải công nghiệp bản mạch nhiễm dung môi, khử VOCs trong nước ngầm…

Kết quả của đề tài được công bố trong 01 bài báo quốc tế thuộc hệ thống SCIE, 02 bài trên tạp chí Khoa học Công nghệ nằm trong danh mục Scopus và được Hội đồng nghiệm thu cấp Viện Hàn lâm KHCNVN xếp loại A. Từ những thành công bước đầu, các nhà khoa học định hướng tiếp theo trong tương lai sẽ tập trung hoàn thiện công nghệ của thiết bị HP2R. Cụ thể nhóm sẽ thực hiện nghiên cứu giải pháp kỹ thuật nhằm thu hồi amoniac từ dòng khí sau stripping, đánh giá tổng thể tính khả thi về mặt kinh tế và kỹ thuật của công nghệ, từ đó đưa ra nhận định về khả năng ứng dụng của hệ thiết bị HP2R ở quy mô thực tế.

Thông tin về chủ nhiệm:

GS. TS. Trịnh Văn Tuyên là tác giả và đồng tác giả của 84 bài báo khoa học, trong đó có 32 bài trên các tạp chí quốc tế thuộc danh mục SCI/SCIE; tác giả và đồng tác giả của 06 sách chuyên khảo và sách giáo trình; 07 bằng sáng chế độc quyền và giải pháp hữu ích; giải thưởng Trần Đại Nghĩa. Ông đã và đang chủ nhiệm 18 đề tài/nhiệm vụ nghiên cứu, trong đó có 05 nhiệm vụ cấp Nhà nước, 10 đề tài cấp Viện Hàn lâm, hướng dẫn 08 nghiên cứu sinh, 12 học viên cao học về chuyên ngành Kỹ thuật môi trường.

Tin: Chu Thị Ngân