Quy trình xây dựng hệ thống xử lý nước thải công nghiệp chuẩn

Tổng hợp đẩy đủ các phương pháp và quy trình xây dựng hệ thống xử lý nước thải công nghiệp tốt nhất hiện nay. Tiết kiệm chi phí tối đa cho doanh nghiệp

1. Hệ thống xử lý nước thải công nghiệp

Xử lý nước thải công nghiệp bao gồm các cơ chế và quy trình sử dụng để xử lý nước thải được tạo ra từ các hoạt động công nghiệp hoặc thương mại. Sau khi xử lý, nước thải công nghiệp được xử lý (hoặc dòng thải) có thể được tái sử dụng hoặc đưa đến một hệ thống thoát nước vệ sinh hoặc một nơi lưu trữ nước trong thiên nhiên. Hầu hết các ngành công nghiệp tạo ra nước thải mặc dù xu hướng phát triển trên thế giới gần đây là giảm thiểu lượng hoặc tái chế nước thải được tạo ra trong quá trình sản xuất. Tuy nhiên, nhiều ngành công nghiệp vẫn còn tạo ra nhiều nước thải.

1.1. Nước thải công nghiệp là gì?

Nước thải công nghiệp là nước thải phát sinh từ các quá trình sản xuất tại các nhà máy xí nghiệp như nước thải vệ sinh máy móc thiết bị và nguyên liệu, nước thải sinh ra trực tiếp từ các quá trình sản xuất.
 Nước thải công nghiệp thường rất đa dạng phong phú về lưu lượng cũng như tính chất nguy hiểm của từng loại nước thải, phụ thuộc vào các yếu tố chính như: ngành công nghiệp gì, loại hình công nghệ đang được sử dụng, nguyên vật liệu được sử dụng trong sản xuất, tính hiện đại của thiết bị máy móc trong nhà xưởng, hay ý thức của cán bộ công nhân viên nhà máy...

Xử lý nước thải công nghiệp

Trước tìm hiểu các công nghệ xử lý nước thải công nghiệp, ta tìm hiểu qua khái niệm và vai trò của một vài thành phần sau:

1.1.1. Xử lý nước thải tiếng anh là gì?

Xử lý nước thải tiếng anh là: wastewater treatment

Xử lý nước thải công nghiệp tiếng anh là industrial waste water treatment

Việc dịch hai thuật ngữ tiếng anh này giúp các bạn có khả năng tìm kiếm các tài liệu liên quan đến việc xử lý nước thải và xử lý nước thải công nghiệp, nhằm tìm hiểu được các khái niệm cũng như quy trình xử lý một cách đúng đắn.

1.1.2. COD trong nước thải là gì

COD (Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học) là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải công nghiệp, là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các hợp chất hữu cơ trong nước bằng phương pháp hóa học.

Chất oxy hóa thường dùng để xác định COD là Dicromat kali (K2Cr2O7)

1.1.3. Tác dụng và ý nghĩa của bể điều hòa trong xử lý nước thải

Một trong những thành phần bể quan trọng nhất trong cụm bể xử lý nước thải công nghiệp là bể điều hòa. Bể điều hòa có chức năng điều hòa lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải. 

Đối với nước thải công nghiệp do đặc tính lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm ở mỗi thời điểm sẽ khác nhau, do đó việc tính toán và thiết kế bể điều hòa trong dây chuyền xử lý nước thải công nghiệp là vô cùng quan trọng. Bể điều hòa phải đáp ứng được đủ thời gian lưu nước với hệ số an toàn để có thể đáp ứng được vào giờ cao điểm, đồng thời có bộ phận đảo trộn để nồng độ nước thải được đồng nhất.

1.2. Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải được xử lý như thế nào?

Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải được phân thành 2 loại:

  • Bùn thải không nguy hại: là bùn thải từ các quá trình xử lý nước thải sinh hoạt, từ các quá trình xử lý nước thải không chứa các thành phần nguy hại.
  • Bùn thải nguy hại: là bùn thải chứa các chất được nằm trong danh mục các chất nguy hại.
    Việc xác định bùn thải nguy hại và không nguy hại phải được một phòng phân tích có chứng năng chứng nhận.

Khi bùn thải không nguy hại ta có khă năng đem đốt, bón cây, trôn lấp với quy trình quản lý không nghiêm ngặt còn với bùn thải nguy hại phải được một đơn vị có chức năng thu gom và xử lý chất thải nguy hại mới được xử lý. Việc xử lý cũng có thể bao gồm trôn lấp và đốt nhưng với yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt hơn.

2. Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp

Có rất nhiều phương pháp để xử lý nước thải công nghiệp, các phương pháp này được áp dụng một cách linh hoạt hoặc kết hợp rất nhiều phương pháp tùy thuộc vào từng ngành sản xuất cụ thể hay từng loại nước thải công nghiệp cụ thể.

Các phương pháp xử lý chính có thể bao gồm như sau:

2.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học

Bao gồm các quá trình tách rác, lắng , lọc trọng lực, lọc áp lực...

Các quá trình xử lý bằng phương pháp cơ học thường được sử dụng để xử lý sơ bộ nước thải hoặc là khâu cuối cùng tách các chất lơ lửng ra khỏi nước thải đã được xử lý.

Tuy nhiên quá trình xử lý nước thải bằng các phương pháp cơ học lại góp một phần lớn vào việc đảm bảo tính ổn định của toàn bộ hệ thống khi vận hành.

2.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học

Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học thường bao gồm các quá trình: trung hòa nước thải, oxy hóa khử, tạo kết tủa hoặc phản ứng phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại.

2.2.1. Phương pháp trung hòa

Có thể bao gồm nhiều cách khác nhau như:

-- Trộn lẫn hai dòng nước thải có tính chất trái ngược nhau: axit với kiềm

-- Bổ sung vào nước thải các tác nhân hóa học.

-- Cho nước thải tiếp xúc với các vật liệu lọc có tác dụng trung hòa

-- Sử dụng quá trình hấp thụ khí và nước như: dập các khí axit bằng nước thải có tính kiềm, hoặc ngược lại

2.2.2. Phương pháp oxy hóa và khử

Có rất nhiều các chất oxy hóa được dùng để xử lý nước thải như: Clo ở dạng khí, hóa lỏng, dioxyt clo, Javen, pemanganat kali, bicromat kali, H2O2, ozon...

Khi quá trình oxy hóa xảy ra, các chất độc hại tồn tại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước thải. Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn tác nhân hóa học, do đó quá trình oxy hóa học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các chất ô nhiễm trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác rẻ tiền hơn như phương pháp sinh học, phương pháp cơ học...

2.2.3. Phương pháp keo tụ đông tụ

Keo tụ và tạo bông là là hai quy trình gắn liền với nhau, đóng vai trò rất quan trọng trong xử lý nước cấp và xử lý nước thải

Xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ là cho vào trong nước các chất keo tụ (coagulant) và chất trợ keo, các chất này sẽ trung hoà các điện tích của các hạt keo hoà tan trong nước, ngăn cản sự chuyển động hỗn loạn của các ion giúp cho việc liên kết các hạt tạo thành bông keo tụ thuận lợi.

Đối với các loại nước thải có hàm lượng SS cao, quá trình đông keo tụ cũng có tác dụng rất lớn trong việc kết bông các hạt cặn lơ lửng tạo điều kiện cho bông cặn lắng xuống dưới tại pha lắng, dẫn đến nước thải sẽ loại bỏ được các bông cặn này do đó sẽ giảm được một lượng SS đáng kể.

Phương pháp keo tụ tạo bông này hay được áp dụng cho các loại nước thải sau:

  • Nước thải có chứa kim loại như mạ, tẩy rửa bề mặt
  • Nước thải chứa cặn lơ lửng như nước thải giấy, nước thải sản xuất gạch men, nước thải sơn
  • Là một khâu quan trọng trong quá trình xử lý nước thải rỉ rác, nước thải dệt nhuộm...

2.3. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Cơ chế xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học (xử lý nước thải bằng vi sinh): Các vi sinh vật có trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và thức ăn để tạo sinh khối và năng lượng chính vì thế giúp giảm nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải. Sản phẩm của các quá trình phân hủy này là khí CO2, H2O, N2, và sinh khối vi sinh vật.

Xử lý nước thải công nghiệp bằng phương pháp sinh học

Phương pháp sinh học chỉ được sử dụng để phân hủy các hợp chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học, có 2 dạng phương pháp sinh học được áp dụng trong xử lý nước thải là:

  • Phương pháp sinh học kỵ khí: sử dụng các vi sinh vật kỵ khí để phân giải các chất hữu cơ có cấu tạo mạch hóa học phức tạp thành các chất hữu cơ có mạch đơn giản đồng thời sinh ra các khí như NH3, H2S, CH4...
  • Phương pháp sinh học hiếu khí: sử dụng nhóm các vi sinh vật hiếu khí cần oxy để chuyển hóa các chất hữu cơ. Nước thải đầu vào quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí yêu cầu có tỷ lệ BOD:COD > 0,5.

2.3.1. Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp sinh học trong xử lý nước thải

Tại sao lại ưu tiên sử dụng phương pháp sinh học trong xử lý nước thải?

  • Phương pháp sinh học có chi phí vận hành thấp nhất trong các phương pháp xử lý nước thải.
  • Không sinh ra các sản phẩm độc hại như bùn nguy hại, các khí thải độc hại
  • Thân thiện với môi trường

Nhược điểm của phương pháp sinh học:

  • Yêu cần người vận hành am hiểu về quá trình sinh học, nuôi cấy vi sinh, cách kiểm tra vi sinh vật trong nước thải
  • Thời gian xử lý lâu hơn các phương pháp khác vì thời gian lưu trong các bể sinh học yêu cầu lớn
  • Thời gian khởi động hệ thống kéo dài vì thời gian nuôi vi sinh vật lâu, dao động trong khoảng 15 - 30 ngày.

2.3.3.. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí

Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí thường sử dụng để xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ (thể hiện qua các thông số BOD, COD) rất cao lên tới hàng ngàn mg/l. Phương pháp này sử dụng các chủng vi sinh vật kỵ khí (tức là không ưu không khí) để xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải, các chất khí được tạo thành sau quá trình xử lý là CH4 , H2S, các chất hữu cơ dễ phân hủy, H20, CO2, NH3...

Phương pháp sinh học kỵ khí thường được sử dụng để tiền xử lý trước khi cho nước thải sang công đoạn xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí

2.3.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí

 Phương pháp sinh học hiếu khí có vai trò quan trọng trong việc vô cơ hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học đồng thời thúc đẩy quá trình nitrate hóa chuyển NH4+ thành NO3-. 

Giai đoạn này đòi hỏi một lượng khí rất lớn được cấp cưỡng bức thông qua máy cấp khí đặt cạn và hệ đĩa phân tán khí mịn bố trí dưới đáy thiết bị.

+ Chu trình khử diễn ra như sau:

 

→ Với quy trình công nghệ đưa ra, việc khử Nitơ trong nước thải hoàn toàn đáp ứng được. Để khử Nitơ hiệu quả, nước sau khi qua bể Aerotank không phân phối toàn bộ về bể lắng mà 1/2 lưu lượng này được tuần hoàn lại bể thiếu khí để đi hết chu trình thiếu khí → hiếu khí còn lại.

2.4. Quy trình vận hành hệ thống xử lý nước thải

Hệ thống xử lý nước thải được vận hành theo 2 cách sau:

Hệ thống vận hành bằng tay: nhân viên vận hành trực tiếp bật tắt các thiết bị điện trong hệ thống hoạt động theo thứ tự đã được hướng dẫn vận hành ngay từ đầu bao gồm:

  • Vận hành các thiết bị bơm trong hệ thống
  • Vận hành các máy thổi khí
  • Vận hành các máy khuấy hóa chất, máy khuấy bể phản ứng, máy khuấy đảo trộn nước thải
  • Cung cấp hóa chất vào các bồn chứa hóa chất

Hệ thống vận hành tự động: là chương trình vận hành đã được cài đặt sẵn cho toàn bộ các thiết bị trong hệ thống hoạt động theo trình tự và các tín hiệu đầu vào.

Nhân viên vận hành hệ thống xử lý nước thải chỉ việc theo dõi các phản ứng diễn ra trong các bể, theo dõi các thông số nước thải đầu vào và đầu ra, pha hóa chất theo nồng độ và lưu lượng đã được tính toán sẵn. Đồng thời tiến hành bảo trì bảo dưỡng các thiết bị trong hệ thống theo định kỳ.

3. Một số mô hình trạm xử lý nước thải

Các quy trình xử lý nước thải công nghiệp đối với từng ngành riêng có thể xem thêm tại các liên kết:

  • Xử lý nước thải xi mạ
  • Xử lý nước thải sơn
  • Xử lý nước thải giấy

Mọi nhu cầu liên quan đến hệ thống xử lý nước thải, các phương pháp để giải quyết các vấn đề còn tồn đọng trong hệ thống xử lý nước có thể liên hệ Mr. Minh - 0929.540.420 để được giải đáp.

Nguồn: CCEP
Chuyên mục: Xử lý nước thải
Tags: Xử lý nước thải