Xử lý hóa lý nước thải: keo tụ, trung hòa, oxy hóa khử

Tóm tắt bài viết này với AI

Try with ChatGPT Try with Claude Try with AI Mode

Xử lý hóa lý nước thải gồm keo tụ tạo bông, trung hòa pH và oxy hóa khử để xử lý kim loại nặng, độ màu, cặn khó lắng. Kỹ sư CCEP tư vấn miễn phí.

Không phải loại nước thải nào cũng xử lý được bằng vi sinh. Với nước thải chứa kim loại nặng, độ màu cao hay chất hữu cơ khó phân hủy, vi sinh gần như “bó tay”, thậm chí còn bị đầu độc.

Đó là lúc xử lý hóa lý phát huy vai trò. Bằng các phản ứng hóa học và quá trình vật lý, xử lý hóa lý loại bỏ những thành phần mà công nghệ sinh học không giải quyết được, đồng thời bảo vệ hệ vi sinh phía sau.

Bài viết này giải thích ba nhóm quá trình cốt lõi của xử lý hóa lý: trung hòa, keo tụ tạo bông và oxy hóa khử, cùng cách chúng phối hợp trong một dây chuyền xử lý nước thải hoàn chỉnh.

Xử lý hóa lý nước thải là nhóm phương pháp dùng phản ứng hóa học và quá trình vật lý để loại bỏ các chất ô nhiễm khó xử lý bằng sinh học, gồm ba quá trình chính: trung hòa (cân bằng pH), keo tụ tạo bông (gom cặn lơ lửng, độ màu) và oxy hóa khử (xử lý kim loại nặng, chất khó phân hủy). Xử lý hóa lý thường đóng vai trò tiền xử lý bảo vệ vi sinh hoặc xử lý bậc cao để đạt chuẩn.

Xử lý hóa lý nước thải là gì

Xử lý hóa lý là một trong ba trụ cột của xử lý nước thải, bên cạnh xử lý cơ học và xử lý sinh học. Bạn có thể xem vị trí của nó trong bức tranh tổng thể tại bài công nghệ xử lý nước thải phổ biến hiện nay.

Bản chất của xử lý hóa lý là dùng hóa chất để thay đổi trạng thái của chất ô nhiễm: biến chất hòa tan thành chất kết tủa để tách ra, biến chất độc thành chất ít độc, hoặc gom các hạt nhỏ li ti thành bông cặn lớn để lắng.

Xử lý hóa lý khác gì so với xử lý sinh học

Xử lý sinh học dùng vi sinh vật “ăn” chất hữu cơ, phù hợp với nước thải sinh hoạt và công nghiệp có thành phần dễ phân hủy. Các công nghệ như công nghệ AAO hay công nghệ MBBR đều thuộc nhóm này.

Xử lý hóa lý thì không dùng vi sinh mà dùng phản ứng hóa học, cho kết quả nhanh và xử lý được cả những chất mà vi sinh không phân hủy nổi. Đổi lại, nó tiêu tốn hóa chất và tạo ra bùn hóa lý cần xử lý riêng.

Khi nào cần dùng xử lý hóa lý

Xử lý hóa lý được dùng khi nước thải có một hoặc nhiều đặc điểm sau: chứa kim loại nặng (xi mạ, cơ khí, sản xuất pin), có độ màu cao và chất khó phân hủy (dệt nhuộm, giấy, mực in), có pH quá cao hoặc quá thấp, hoặc nhiều cặn lơ lửng, độ đục lớn.

Nó cũng được dùng để hoàn thiện chất lượng nước sau bước sinh học, giúp đạt các chỉ tiêu khắt khe về màu, phốt pho hay COD còn sót lại.

Trung hòa: cân bằng độ pH của nước thải

Trung hòa là bước điều chỉnh pH – thang đo độ axit hoặc bazơ của nước, từ 0 đến 14 – về vùng an toàn, thường trong khoảng 6 đến 9.

Với nước thải có tính axit (pH thấp), người ta bổ sung chất kiềm như xút (NaOH) hoặc vôi (Ca(OH)₂). Ngược lại, với nước thải có tính kiềm (pH cao), bổ sung axit như axit sunfuric để kéo pH về trung tính.

Bước này quan trọng vì hai lý do. Thứ nhất, nước thải xả ra môi trường phải nằm trong ngưỡng pH cho phép của quy chuẩn. Thứ hai, nếu phía sau có công đoạn sinh học, vi sinh chỉ sống khỏe trong vùng pH gần trung tính, nên trung hòa đóng vai trò bảo vệ hệ vi sinh.

Trung hòa cũng thường là bước chuẩn bị bắt buộc trước keo tụ, vì mỗi loại hóa chất keo tụ chỉ hoạt động tốt trong một khoảng pH nhất định.

Keo tụ tạo bông: loại bỏ cặn lơ lửng và độ màu

Keo tụ tạo bông là quá trình được dùng nhiều nhất trong xử lý hóa lý, giúp loại bỏ cặn lơ lửng, độ đục và một phần độ màu, kim loại. Đây thực chất là hai bước nối tiếp nhau.

Keo tụ hoạt động theo nguyên lý nào

Trong nước thải có vô số hạt keo – những hạt cực nhỏ mang điện tích cùng dấu nên đẩy nhau, lơ lửng mãi không lắng. Đây là lý do nước cứ đục dù để lắng rất lâu.

Keo tụ là bước thêm chất keo tụ – phổ biến là phèn nhôm PAC hoặc phèn sắt – để trung hòa điện tích của các hạt keo. Khi mất lực đẩy, các hạt bắt đầu kết dính lại với nhau. Bước này cần khuấy nhanh để hóa chất phân tán đều khắp nước.

Tạo bông và vai trò của polymer trợ lắng

Sau keo tụ, các hạt mới chỉ kết thành cụm nhỏ. Bước tạo bông bổ sung polymer trợ lắng – chất cao phân tử đóng vai trò như “sợi dây” kết nối các cụm nhỏ thành bông cặn lớn, nặng và dễ lắng.

Bước này cần khuấy chậm, vì khuấy mạnh sẽ làm vỡ bông cặn vừa hình thành. Bông cặn sau đó được tách ra ở bể lắng hoặc bể tuyển nổi, cho nước trong đi tiếp.

Toàn bộ bông cặn tách ra chính là bùn hóa lý, cần được chuyển sang nhánh xử lý bùn thải để tách nước và xử lý đúng quy định.

Oxy hóa khử: xử lý kim loại nặng và chất khó phân hủy

Oxy hóa khử (redox) là quá trình thay đổi hóa trị của chất ô nhiễm bằng cách cho hoặc nhận electron, gồm hai chiều ngược nhau là oxy hóa và khử. Đây là nhóm quá trình mạnh nhất, xử lý được những chất mà keo tụ không đụng tới.

Quá trình oxy hóa loại bỏ những gì

Oxy hóa là thêm chất oxy hóa mạnh để phá vỡ hoặc chuyển hóa chất ô nhiễm. Các chất thường dùng gồm clo, ozone, hydro peroxit, hoặc phương pháp Fenton – kết hợp hydro peroxit với muối sắt để tạo tác nhân oxy hóa rất mạnh.

Oxy hóa được dùng để khử màu nước thải dệt nhuộm, phá vỡ chất hữu cơ khó phân hủy làm giảm COD, khử trùng, hoặc oxy hóa các chất độc như xyanua. Đây là công cụ chủ lực khi cần đạt các chỉ tiêu như COD và độ màu ở mức khắt khe.

Quá trình khử xử lý kim loại nặng như thế nào

Khử là quá trình ngược lại, chuyển chất độc về dạng ít độc hơn để dễ tách. Ví dụ kinh điển là nước thải xi mạ chứa Crom hóa trị 6 (Cr⁶⁺) rất độc. Người ta dùng chất khử để chuyển nó về Crom hóa trị 3 (Cr³⁺) ít độc hơn, sau đó nâng pH để kết tủa và tách ra.

Cơ chế tương tự áp dụng cho nhiều kim loại nặng khác. Nhờ vậy, oxy hóa khử kết hợp với keo tụ kết tủa là bộ đôi không thể thiếu trong xử lý nước thải công nghiệp nặng.

Vị trí của xử lý hóa lý trong dây chuyền xử lý

Xử lý hóa lý hiếm khi đứng một mình mà thường phối hợp với các công đoạn khác, ở một trong ba vị trí.

Tiền xử lý là vị trí phổ biến nhất: đặt hóa lý trước bước sinh học để loại kim loại nặng, điều chỉnh pH và giảm độc tính, nhờ đó bảo vệ vi sinh ở các công nghệ như MBBR, AAO hay màng lọc MBR phía sau.

Xử lý bậc cao đặt hóa lý sau sinh học, để hoàn thiện chất lượng nước, khử màu và phốt pho còn sót, giúp nước đạt mức cao như Cột A trong quy chuẩn nước thải.

Xử lý độc lập áp dụng cho nước thải gần như không phân hủy sinh học, khi đó hóa lý gánh phần lớn công việc thay vì chỉ hỗ trợ.

Ứng dụng xử lý hóa lý theo ngành

Nhu cầu xử lý hóa lý phụ thuộc mạnh vào đặc trưng ô nhiễm của từng ngành. Việc nắm rõ thông số nước thải đặc trưng theo ngành giúp thiết kế đúng phác đồ hóa chất ngay từ đầu.

Ngành xi mạ và cơ khí cần oxy hóa khử để xử lý crom, niken, kẽm cùng keo tụ kết tủa kim loại. Ngành dệt nhuộm và giấy cần oxy hóa khử màu kết hợp keo tụ để hạ COD và độ màu vốn rất cao.

Ngành thực phẩm, chế biến chủ yếu dùng keo tụ tạo bông để tách cặn, dầu mỡ và một phần chất hữu cơ trước khi đưa vào sinh học. Mỗi ngành có một công thức hóa chất riêng, không thể áp dụng chung một phác đồ.

Lưu ý về hóa chất và bùn hóa lý

Xử lý hóa lý gắn liền với việc sử dụng và lưu trữ hóa chất, nên an toàn hóa chất là yêu cầu bắt buộc. Khu vực pha và chứa hóa chất nên có khay chống tràn hóa chất để phòng ngừa rò rỉ, ăn mòn nền và ô nhiễm chéo.

Bên cạnh đó, xử lý hóa lý phát sinh lượng bùn hóa lý đáng kể từ keo tụ và kết tủa. Nhánh xử lý bùn phải được tính đến ngay từ khâu thiết kế, nếu không hệ thống sẽ nhanh chóng quá tải và phát sinh chi phí xử lý bùn ngoài dự kiến.

Ứng dụng xử lý hóa lý tại CCEP

CCEP tư vấn và triển khai các cụm xử lý hóa lý theo đúng đặc trưng ô nhiễm của từng nguồn nước thải, thay vì áp dụng một phác đồ hóa chất cố định. Cụm hóa lý được thiết kế phối hợp với công đoạn sinh học để tối ưu cả chi phí hóa chất lẫn chất lượng đầu ra.

Thế mạnh của CCEP là kiểm soát chất lượng khép kín từ khâu chế tạo vật liệu đến lắp đặt. Các bể phản ứng, bể chứa hóa chất và đường ống được gia công từ bồn bể bằng nhựa PP bền hóa chất, chịu được môi trường axit, kiềm và oxy hóa mạnh của quá trình hóa lý, đồng bộ trong toàn bộ giải pháp xử lý nước thải mà CCEP cung cấp.

Nếu nước thải của bạn chứa kim loại nặng, độ màu cao hoặc khó xử lý bằng sinh học, đội ngũ kỹ sư CCEP sẽ khảo sát và tư vấn miễn phí để đề xuất phác đồ hóa lý phù hợp.

Liên hệ CCEP: Hotline 091.789.6633 – Email ccep.vn@gmail.com – Văn phòng: Nhà NV 6.1, Khu đô thị Viglacera Hữu Hưng, 272 Hữu Hưng, Nam Từ Liêm, Hà Nội.

Câu hỏi thường gặp về xử lý hóa lý nước thải

Xử lý hóa lý khác xử lý sinh học ở điểm nào?

Xử lý hóa lý dùng phản ứng hóa học để loại kim loại nặng, độ màu và chất khó phân hủy, cho kết quả nhanh nhưng tốn hóa chất và tạo bùn. Xử lý sinh học dùng vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ, phù hợp nước thải dễ phân hủy.

Keo tụ và tạo bông khác nhau thế nào?

Keo tụ là bước dùng phèn để trung hòa điện tích, giúp các hạt keo hết đẩy nhau và kết dính, cần khuấy nhanh. Tạo bông là bước thêm polymer để gom các cụm nhỏ thành bông cặn lớn dễ lắng, cần khuấy chậm.

Oxy hóa khử dùng để xử lý gì?

Oxy hóa dùng để khử màu, phá vỡ chất hữu cơ khó phân hủy và khử trùng. Khử dùng để chuyển kim loại nặng độc như Crom hóa trị 6 về dạng ít độc hơn để tách ra. Đây là nhóm quá trình chủ lực cho nước thải công nghiệp nặng.

Xử lý hóa lý đặt trước hay sau xử lý sinh học?

Tùy mục tiêu. Đặt trước để loại độc tố, điều chỉnh pH và bảo vệ vi sinh; đặt sau để hoàn thiện chất lượng, khử màu và phốt pho còn sót giúp đạt chuẩn cao. Nước thải không phân hủy sinh học thì hóa lý xử lý độc lập.

Xử lý hóa lý có tạo ra nhiều bùn không?

Có. Keo tụ và kết tủa phát sinh lượng bùn hóa lý đáng kể, nên nhánh xử lý bùn phải được tính đến ngay từ khâu thiết kế để tránh hệ thống quá tải.