Các phương pháp xử lý nước thải thông dụng hiện nay

CCEP giới thiệu các phương pháp xử lý nước thải đang hiện hành, các nguyên lý chính, phạm vi áp dụng và một vài lưu ý trong quá trình thiết kế.

I. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải

Chúng ta đã nghe nhiều trên tivi, báo đài những vụ về xả thải nước thải chưa qua xử lý ra môi trường gây hậu quả nghiêm trọng như Vedan xả nước thải giết chết sông Thị vải, nhà máy gang thép Formosa bức tử biển dọc miền Trung

Nước thải từ lâu đã trở thành vấn đề được quan tâm. Nhiều nhà máy, doanh nghiệp vì lợi ích cá nhân sẵn sàng xả trực tiếp nước thải chưa qua xử lý xuống các nguồn tiếp nhận là sông, hồ, suối gây hậu quả nghiêm trọng, không ai hết chính con người cũng đã và đang chịu ảnh hưởng trực tiếp từ câu chuyện này

Nước thải chia thành nhiều loại có thể kể đến như: nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải nông nghiệp... để tiện quản lý nhà nước cũng đã ban hành những văn bản pháp luật áp dụng nhằm kiểm soát về số lượng, chất lượng trước khi thải ra môi trường

>>> Xem thêm xử lý nước thải công nghiệp

II. Các chất ô nhiễm trong xử lý nước thải

Đối với từng loại nước thải sẽ có những đặc trưng và thông số ô nhiễm khác nhau. 

1. BOD (Biochemical oxygen Demand- nhu cầu oxy sinh hoá)

+ Khái niệm: BOD là lượng oxi cần thiết cung cấp cho vi sinh vật để oxi hóa các chất hữu cơ 
Nồng độ BOD đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải, nồng độ BOD càng cao nước càng ô nhiễm

+ Tùy theo tính chất và trạng thái từng nguồn nước khác nhau mà VSV cần thời gian thích hợp để oxy hóa hoàn toàn chất hữu cơ. Mức độ oxy hóa diễn ra theo sơ đồ giảm dần, thời gian đầu quá trình diễn ra mạnh mẽ nhưng về sau lại càng giảm dần.

+ Thông số BOD của một số loại nước thải:

Nước thải sinh hoạt: 100-200 mg/l

Nước thải dệt nhuộm: 100-300 mg/l

Nước thải bia      : 1000-2000 mg/l

2. COD (Chemical oxygen Demand – nhu cầu ô xy hoá học)

+ Khái niệm: COD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chất hóa học trong nước bao gồm cả vô cơ và hữu cơ.

Chỉ tiêu BOD chưa phản ánh được đầy đủ lượng tổng chất hữu cơ có trong nước thải, COD sẽ cho cái nhìn tổng quan và chính xác hơn. COD và BOD có quan hệ chặt chẽ với nhau, nồng độ 2 chỉ tiêu này là thông số quan trọng trong quá trình thiết kế các hệ thống xử lý nước thải

Cũng như BOD, COD đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn thải, nồng độ càng cao càng ô nhiễm. Hiện nay, nhiều thiết bị được dùng để đo đạc nhanh nồng độ COD trong nước thải thuận lợi cho quá trình vận hành, thiết kế. CCEP giới thiệu bộ sản phẩm test nhanh COD đơn giản, chính xác

+ Thông số COD của một số loại nước thải:

Nước thải chăn nuôi: 2000-5000 mg/l

Nước thải sản xuất giấy: 1000-4000 mg/l

Nước thải xi mạ: 400-600 mg/l

3. SS (Chất rắn lơ lửng)

+ Khái niệm: Chất rắn lơ lửng là những chất rắn không tan trong nước, chúng góp phần tạo độ đục cho nước thải

Về cảm quan nước có nồng độ SS cao sẽ có màu đục, khả năng xâm nhập ánh sáng vào môi trường nước thấp gây giảm khả năng quang hợp, nồng độ oxy trong nước thấp ảnh hưởng đến sinh vật 

Nước có nồng độ SS cao gây tắc ghẽn mang cá cản trở quá trình hô hấp, ảnh hưởng sự phát triển nhiều động vật

Mỗi loại nước thải chất rắn lơ lửng sẽ có những đặc trưng riêng, từ đó sẽ đưa ra phương án thiết kế các hạng mục xử lý cho phù hợp 

4. pH

+ Khái niệm: pH là chỉ số thể hiện nồng độ của ion H+, hay nói chính xác hơn là nồng độ hoạt tính của ion H+ có thang đo 0-14

pH được sử dụng đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nước, khả năng ăn mòn, độ cứng...pH<7 nước có tính axit, PH>7 nước có tính kiềm. Nước thải có giá trị pH thấp, cao quá khi xả ra môi trường tự nhiên đều gây ảnh hưởng đến thủy sinh vật

Trong các hệ thống xử lý nước thải, pH đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình và được kiểm soát theo giai đoạn để phù hợp với mục đích:

+ Tại các bể sinh học để đảm bảo sự phát triển của vi sinh pH luôn được kiểm soát trong giới hạn cho phép

+ Trong quá trình keo tụ nhằm loại bỏ kim loại trong nước thải, mỗi kim loại sẽ có pH tối ưu để quá trình keo tụ diễn raGía trị pH trong các Quy chuẩn chất lượng nước thải dao động trong khoảng: 5-9 (khoảng giá trị này đảm bảo hạn chế tối đa mức độ ảnh hưởng đến môi trường xả thải)

5. Kim loại nặng (Cu, Fe, Cd, Pb, Cr...)

+ Kim loại nặng thường chứa trong nước thải công nghiệp bởi nhiều nguyên nhân khác nhau, kim loại nặng có tính ít độc đến rất độc khi cơ thể con người hay động vật nhiễm phải

+ Một số loại nước thải công nghiệp chứa kim loại nặng phổ biến: Nước thải khai thác khoáng sản, nước thải chế biến gang thép, nước thải sản xuất linh kiện điện tử, sản xuất chất bán dẫn...lượng và loại kim loại sẽ khác nhau phụ thuộc vào quá trình sản xuất của từng doanh nghiệp 

III. Bộ tiêu chuẩn môi trường trong ngành xử lý nước thải

Sau khi nhận kết quả mẫu nước thải để biết các chỉ tiêu có đạt hay không sẽ tiến hành so sánh bộ Quy chuẩn phù hợp của BTNMT ban hành  

Hiện nay, hai bộ Quy chuẩn đánh giá chất lượng nước thải được sử dụng nhiều:

+ QCVN14:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải sinh hoạt

+ QCVN40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp

Ngoài ra một số loại nước thải sẽ có bộ Quy chuẩn riêng cho từng loại nước thải đặc thù:

+ QCVN 11-MT:2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp chế biến thuỷ sản

+ QCVN 12-MT:2015/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp giấy và bột giấy

+ QCVN 13-MT:2015/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt nhuộm

+ QCVN 62-MT:2016/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chăn nuôi

Ngoài ra còn nhiều các tiêu chuẩn, quy chuẩn khác. Tùy thuộc vào trường hợp để sử dụng cho phù hợp, chính xác

IV. Các phương pháp xử lý nước thải

1. Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học

Trong nước thải có chưá các chất tan, khó tan. Đê loại bỏ rác và các hạt cặn, lơ lửng có trong nước cần xử dụng các quá trình cơ học: chắn-lọc rác, lắng, lọc, tuyển nổi...

Phương pháp sử dụng hiện nay rất đa dạng nên việc lựa chọn phương pháp sẽ được cân nhắc, phụ thuộc vào các yếu tố như tính chất, nồng độ, lưu lượng, mức độ sạch...

Trên thực tế sử dụng phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ đến 60% các tạp chất không tan, tập chất dạng keo trong nước thải. Một số hạng mục xử lý cơ học phổ biến:

+ Song chắn rác, tách rác:

Song chắn rác được xem bước xử lý sơ bộ đầu tiên trước khi nước thải đưa vào hệ thống xử lý. Tại các song chắn rác các tạp chất như rác, túi nilong, gỗ, rẻ...được giữ lại đảm bảo các thiết bị phía sau hoạt động ổn định không xảy ra các sự cố như tắc, hỏng hệ thống hoạt động an toàn
Tùy thuộc vào kích thước các khe chắn sẽ chia thành các loại chắn rác khác nhau:

Song chăn rác thô có kích thước giữa các thanh chăn 50-100 mm, chúng được chế tạo bằng kim loại được thường đặt cố định hoặc cơ động tại các vị trí đầu vào hệ thống nhằm loại bỏ vật có kích thước lớn. 

Song chắn rác tinh còn được gọi máy tách rác sẽ có kích thước lưới 0.5mm-2mm. Máy sẽ được hoạt động tự động nhằm loại bỏ các chất lơ lửng có kích thước nhỏ, mịn như nước thải trại lợn, bột giấy...

+ Bể tuyển nổi:

Phương pháp tuyển nổi ứng dụng bằng cách liên tục tạo ra các bọt khí giúp liên kết dính các chất cặn bã có trong nước thải, dưới tác động của bơm áp lực nước thải và không khí được hòa trộn với nhau cặn bám vào dòng khí hòa tan nổi lên bề mặt. Bể tuyển nổi thường được sử dụng để tách váng dầu mỡ, chất rắn lơ lửng...

+ Bể lắng: 

Bể lắng có nhiệm vụ lắng và loại bỏ các tạp chất không tan trong nước. Tùy thuộc vào các giai đoạn và tính chất của cặn cần loại bỏ sẽ chia thành các loại bể lắng khác nhau:

Bể lằng sơ cấp: Nhiệm vụ tách cặn răn, chất rắn lơ lửng không hòa tan có trong nước thải trước khi đi vào các bể xử lý tiếp theo

Bể lắng thứ cấp: Nhiệm vụ là lắng cặn vi sinh (lắng bông cặn), bùn trong nước thải và vị trí đặt bể ở sau công trình xử lý

Bể lắng bể nén bùn: Nhiệm vụ lắng những hạt cặn có nồng độ cao

2. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học

Phương pháp hóa học được sử dụng nhiều trong các hệ thống. CCEP đã có bài viết phân tích cụ thể phương pháp: Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học

3. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý

Phương pháp sử dụng quá trình phản ứng của hóa chất được cung cáp với các tạp chất bẩn cần loại bỏ có trong nước thải và có khả năng loại chúng ra khỏi nước thải dưới dạng cặn lắng hoặc dạng hòa tan không độc hại

Một số phương pháp hóa lý được sử dụng nhiều trong các hệ thống như: keo tụ, trích ly, hấp phụ...

+ Qúa trình keo tụ tạo bông:

Qúa trình thường được dùng để khử màu, giảm độ đục, chất rắn lơ lửng có trong nước thải
Hóa chất keo tụ được cung cấp với liều lượng được tính toán trước, các hạt mịn sẽ kết hợp lại với nhau tạo thành các bông cặn có kích thước lớn, dưới tác động của trọng lực những hạt cặn sẽ lắng xuống tách ra khỏi nước

Chất keo tụ được dùng là phèn nhôm, phèn sắt. Trong thực tế các hệ thống dùng phèn sắt nhiều hơn do giá thành và những ưu điểm vượt trội

Để quá trình kẹo tụ, lắng diễn ra nhanh hơn người ta còn bổ xung thêm các chất trợ keo tụ

4. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Phương pháp dựa trên quá trình phát triển của vi sinh vật được cung cấp, nuôi cấy trong các hệ thống. Các vi sinh vật đóng vai trò chuyển hóa các chất hữu cơ có trong nước thải 

Công việc quan trọng nhất trong phương pháp này là công việc nuôi cấy vi sinh

Dựa trên tính chất nước thải, hiện nay các hệ thống phổ biến sử dụng 2 loại bể sinh học hiếu khí, bể sinh học kỵ khí:

+ Bể sinh học hiếu khí Aeroten: Là quá trình sử dụng vi sinh phân giải các chất hữu cơ trong nước thải trong điều kiện có oxy 

Vi sinh hiếu khí được nuôi cấy trong bể dưới 2 hình thức lơ lửng hoặc bám dính:

Dạng lơ lửng: Bùn vi sinh hiếu khí được cung cấp đồng thời oxy được cung cấp nhờ quá trình thổi khí, khuấy đảo liên tục. Chúng phát triển trạng thái lơ lửng, khả năng xử lý ở mức cao
Dạng bám dính: Vi sinh được nuôi cấy sẽ bám dính vào các giá thể được cung cấp sẵn, các giá thể giúp lượng sinh khối tăng nhanh chóng, khả năng lưu giữ bùn trong thời gian dài giúp tăng hiệu quả xử lý

Ngoài ra phương pháp sinh học hiếu khí kém phổ biến vẫn được sử dụng như các ao hồ sinh học, cánh đồng tưới, bãi lọc..Phương pháp này cần sử dụng diện tích lớn và thời gian lưu cũng lâu hơn bình thường

+ Bể sinh học kỵ khí: Là quá trình sử dụng vi sinh phân giải các chất hữu cơ, vô cơ trong nước thải trong điều kiện không có oxy

Dựa vào trạng thái của bùn, xử lý kỵ khí được chia thành các dạng: 

Vi sinh trưởng thành dạng lơ lửng, lớp bùn kị khí dưới đáy bể cho dòng được được phân phối ngược từ dưới lên các chất hữu cơ được phân hủy thành các các hợp chất có khối lượng phân tử nhỏ hơn, các khí được hình thành CH4, CO2

Sử dụng cột chứa vật liệu làm giá thể để vi sinh kỵ khí bám và phát triển, thực hiện quá trình lọc kỵ khí qua lớp vật liệu

5. Xử lý nước thải bằng phương pháp oxy hóa nâng cao

Phương pháp oxi hóa nâng cao là quá trình oxi hóa bậc cao nhờ phản ứng Perozon, nói cách khác là quá trình oxy hóa của O3 với sự có mặt H2O2. Qúa trình này phá hủy các hợp chất hữu cơ, vô cơ có trong 

Qúa trình Perozon sẽ tạo ra OH- thông qua phản ứng: H2O2 + 3O3 → 2OH- + 3O2

Trên thực tế gốc OH- có tính chất oxy 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.

V. Dịch vụ xử lý nước thải của CCEP

Với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực xử lý nước thải, CCEP đã hoàn thành đưa vào vận hành rất nhiều hệ thống trong đó có những hệ thống nước thải đặc thù : Nước thải xi mạ, nước thải mực in, nước thải chăn nuôi, nước thải giấy...

CCEP không ngừng nghiên cứu áp dụng các phương án xử lý nước thải phù hợp cho từng hệ thống. Liên hệ để được tư vấn miễn phí !

Nguồn: CCEP
Chuyên mục: Xử lý nước thải, Kiến thức
Tags: Xử lý nước thải