Việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải trước khi đưa ra môi trường là việc làm cần thiết đối với bất cứ cơ quan, doanh nghiệp hay cá nhân nào. Việc xử lý nước thải bao gồm rất nhiều công đoạn như hóa học, vật lý, sinh học xảy ra
1. Xử lý nước thải là gì?
Xử lý nước thải là một quá trình để loại bỏ chất bẩn, chất ô nhiễm ra khỏi nước thải (nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải bệnh viện…) nhằm mục đích bảo vệ môi trường và tái sử dụng nguồn nước thải đã được xử lý. Xử lý nước thải có thể dùng nhiều biện pháp khác nhau như: vật lý, hoá học, sinh học – Tuỳ vào từng loại nước thải mà việc áp dụng công nghệ phù hợp để đạt hiệu quả cao nhất.
2. Quy trình xử lý nước thải tối ưu nhất hiện nay
Các quá trình này có tác dụng thúc đẩy việc cải thiện chất lượng nước, giúp giảm thiểu tối đa hàm lượng độc hại thải ra môi trường để có thể sử dụng lại và không gây ô nhiễm. Dưới đây là một số công đoạn của các hệ thống xử lý nước thải phổ biến nhất hiện nay:
2.1.Điều lưu và trung hòa
2.2.Keo tụ, tạo bông cặn và kết tủa
2.3.Tuyển nổi
2.4.Xử lý sinh học hiếu khí
2.5.Lắng
2.6.Xử lý cấp 3 (Lọc, hấp phụ, trao đổi ion)
Hệ thống xử lý nước thải trước khi đưa ra môi trường
3. Các hệ thống xử lý nước thải tối ưu nhất hiện nay
Để đạt được hiệu quả cao nhất, tiết kiệm chi phí nhất trong quá trình xử lý nước thải, trong bài viết này, Greenwater sẽ cung cấp cho các bạn những hệ thống xử lý nước thải, từ đó để bạn áp dụng vào doanh nghiệp của mình sao cho hiệu quả cao nhất.
3.1. Xử lý nước thải bằng hệ thống điều lưu
Điều lưu là quá trình giảm thiểu hoặc kiểm soát các biến động về đặc tính của nước thải nhằm tạo điều kiện tối ưu cho các quá trình xử lý kế tiếp. Quá trình điều lưu được tiến hành bằng cách trữ nước thải lại trong một bể lớn, sau đó bơm định lượng chúng vào các bể xử lý kế tiếp.
Hệ thống bể điều lưu xử lý nước thải trong công nghiệp
Quá trình điều lưu được sử dụng để:
– Điều chỉnh sự biến thiên về lưu lượng của nước thải theo từng giờ trong ngày.
– Tránh sự biến động về hàm lượng chất hữu cơ làm ảnh hưởng đến hoạt động của vi khuẩn trong các bể xử lý sinh học.
– Kiểm soát pH của nước thải để tạo điều kiện tối ưu cho các quá trình sinh học, hóa học sau đó.
– Khả năng chứa của bể điều lưu cũng góp phần giảm thiểu các tác động đến môi trường do lưu lượng thải được duy trì ở một mức độ ổn định.
– Ngoài ra, bể điều lưu còn là nơi cố định các độc chất đối với quá trình xử lý sinh học làm cho hiệu suất của quá trình này tốt hơn
3.2. Xử lý nước thải bằng hệ thống trung hoà
Nước thải thường có pH không thích hợp cho các quá trình xử lý sinh học hoặc thải ra môi trường. Do đó, nó cần phải được trung hòa. Có nhiều cách để tiến hành quá trình trung hòa:
– Trộn lẫn nước thải có pH acid và nước thải có pH bazơ. Bằng cách trộn lẫn hai loại nước thải có pH khác nhau, chúng ta có thể đạt được mục đích trung hòa. Quá trình này đòi hỏi bể điều lưu đủ lớn để chứa nước thải.
– Trung hòa nước thải Acid: người ta thường cho nước thải có pH acid chảy qua một lớp đá vôi để trung hoà; hoặc cho dung dịch vôi vào nước thải, sau đó vôi được tách ra bằng quá trình lắng.
– Trung hòa nước thải kiềm: bằng các acid mạnh (lưu ý đến tính kinh tế). CO2 cũng có thể dùng để trung hòa nước thải kiềm, khi sục CO2 vào nước thải, nó tạo thành acid carbonic và trung hòa với nước thải.
Xử lý nước thải bằng bể trung hòa
3.3. Xử lý nước thải bằng công nghệ keo tụ và tạo bông cặn
Hai quá trình hóa học này kết tụ các chất rắn lơ lửng và các hạt keo để tạo nên những hạt có kích thước lớn hơn. Nước thải có chứa các hạt keo có mang điện tích (thường là điện tích âm).
Chính điện tích của nó ngăn cản không cho nó va chạm và kết hợp lại với nhau làm cho dung dịch được giữ ở trạng thái ổn định. Việc cho thêm vào nước thải một số hóa chất (phèn, ferrous chloride…) làm cho dung dịch mất tính ổn định và gia tăng sự kết hợp giữa các hạt để tạo thành những bông cặn đủ lớn để có thể loại bỏ bằng quá trình lọc hay lắng cặn.
Các chất keo tụ thường được sử dụng là muối sắt hay nhôm có hóa trị 3.
Các chất tạo bông cặn thường được sử dụng là các chất hữu cơ cao phân tử như polyacrilamid. Việc kết hợp sử dụng các chất hữu cơ cao phân tử với các muối vô cơ cải thiện đáng kể khả năng tạo bông cặn.
3.4. Xử lý nước thải bằng hệ thống kết tủa
Kết tủa là phương pháp thông dụng nhất để loại bỏ các kim loại nặng ra khỏi nước thải. Thường các kim loại nặng được kết tủa dưới dạng hydroxide. Do đó, để hoàn thành quá trình này người ta thường cho thêm các base vào nước thải để cho nước thải đạt đến pH mà các kim loại nặng cần phải loại bỏ có khả năng hòa tan thấp nhất.
Thường trước quá trình kết tủa, người ta cần loại bỏ các chất ô nhiễm khác có khả năng làm cản trở quá trình kết tủa. Quá trình kết tủa cũng được dùng để khử phosphate trong nước thải.
3.5. Ứng dụng công nghệ tuyển nổi xử lý nước thải
Quá trình này dùng để loại bỏ các chất có khả năng nổi trên mặt nước thải như dầu, mỡ, chất rắn lơ lửng. Trong bể tuyển nổi người ta còn kết hợp để cô đặc và loại bỏ bùn.
Đầu tiên nước thải, hay một phần của nước thải được tạo áp suất với sự hiện diện của một lượng không khí đủ lớn. Khi nước thải này được trả về áp suất tự nhiên của khí quyển, nó sẽ tạo nên những bọt khí. Các hạt dầu, mỡ và các chất rắn lơ lửng sẽ kết dính với các bọt khí và với nhau để nổi lên trên và bị một thanh gạt tách chúng ra khỏi nước thải.
Sử dụng bể tuyển nổi trong xử lý nước thải
3.6. Bể lắng trong xử lý nước thải công nghiệp
Quá trình lắng áp dụng sự khác nhau về tỉ trọng của nước, chất rắn lơ lửng và các chất ô nhiễm khác trong nước thải để loại chúng ra khỏi nước thải. Đây là một phương pháp quan trọng để loại bỏ các chất rắn lơ lung.
Bể lắng thường có dạng chữ nhật hoặc hình tròn.
Đối với dạng bể lắng hình chữ nhật ở đáy bể có thiết kế thanh gạt bùn theo chiều ngang của bể, thanh gạt này chuyển động về phía đầu vào của nước thải và gom bùn về một hố nhỏ ở đây, sau đó bùn được thải ra ngoài.
Có hai loại bể lắng hình tròn:
– Loại 1 nước thải được đưa vào bể ở tâm của bể và lấy ra ở thành bể
– Loại 2 nước thải được đưa vào ở thành bể và lấy ra ở tâm bể.
– Loại bể lắng hình tròn có hiệu suất cao hơn loại bể lắng hình chử nhật.
Quá trình lắng còn có thể kết hợp với quá trình tạo bông cặn khi đưa thêm vào một số hóa chất xử lý nước thải để cải thiện rõ rệt hiệu suất lắng.
3.7. Xử lý nước thải bằng công nghệ xử lý sinh học hiếu khí
Phần lớn các chất hữu cơ trong nước thải bị phân hủy bởi quá trình sinh học. Trong quá trình xử lý sinh học các vi sinh vật sẽ sử dụng oxy để phân hủy chất hữu cơ và quá trình sinh trưởng của chúng tăng nhanh.
Ngoài chất hữu cơ (hiện diện trong nước thải), oxygen (do ta cung cấp) quá trình sinh học còn bị hạn chế bởi một số chất dinh dưỡng khác. Ngoại trừ nitơ và photpho, các chất khác hiện diện trong chất thải với hàm lượng đủ cho quá trình xử lý sinh học.
Nước thải sinh hoạt chứa các chất này với một tỉ lệ thích hợp cho quá trình xử lý sinh học. Một số loại nước thải công nghiệp như nước thải nhà máy giấy có hàm lượng carbon cao nhưng lại thiếu phospho và nitơ, do đó cần bổ sung hai nguồn này để vi khuẩn hoạt động có hiệu quả. Những yếu tố khác ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học là nhiệt độ, pH và các độc tố.
Có nhiều thiết kế khác nhau cho bể xử lý sinh học hiếu khí, nhưng loại thường dùng nhất là bể bùn hoạt tính, nguyên tắc của bể này là vi khuẩn phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải và sau đó tạo thành các bông cặn đủ lớn để tiến hành quá trình lắng dễ dàng.
Sau đó các bông cặn được tách ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng cơ học. Như vậy một hệ thống xử lý bùn hoạt tính bao gồm: một bể bùn hoạt tính và một bể lắng.
Công nghệ xử lý nước thải sinh học hiếu khí
3.8. Ứng dụng máy sục khí trong công nghệ xử lý nước thải
Quá trình sục khí không những cung cấp oxy cho vi khuẩn hoạt động để phân hủy chất hữu cơ, nó còn giúp cho việc việc khử sắt, magnesium. Ngoài ra còn kích thích quá trình oxy hóa hóa học các chất hữu cơ khó phân hủy bằng con đường sinh học và tạo lượng DO đạt yêu cầu để thải ra môi trường. Có nhiều cách để hoàn thành quá trình sục khí: bằng con đường khuếch tán khí hoặc khuấy đảo.
3.9. Xử lý nước thải cấp 3
Lọc:
Quá trình lọc nhằm loại bỏ các chất rắn lơ lửng hoặc các bông cặn (từ quá trình keo tụ hoặc tạo bông cặn), bể lọc còn nhằm mục đích khử bớt nước của bùn lấy ra từ các bể lắng.
Quá trình lọc dựa trên nguyên tắc chủ yếu là khi nước thải đi qua một lớp vật liệu có lổ rỗng, các chất rắn có kích thước lớn hơn các lổ rỗng sẽ bị giữ lại. Có nhiều loại bể lọc khác nhau nhưng ít có loại nào sử dụng tốt cho quá trình xử lý nước thải. Hai loại thường sử dụng trong quá trình xử lý nước thải là bề lọc cát và trống quay.
Hấp phụ:
Quá trình hấp phụ thường được dùng để loại bỏ các mảnh hữu cơ nhỏ trong nước thải công nghiệp (loại này rất khó loại bỏ bằng quá trình xử lý sinh học).
Nguyên tắc chủ yếu của quá trình là bề mặt của các chất rắn (sử dụng làm chất hấp phụ) khi tiếp xúc với nước thải có khả năng giữ lại các chất hòa tan trong nước thải trên bề mặt của nó do sự khác nhau của sức căng bề mặt.
Chất hấp phụ thường được sử dụng là than hoạt tính (dạng hạt). Tùy theo đặc tính của nước thải mà chúng ta chọn loại than hoạt tính tương ứng. Quá trình hấp phụ có hiệu quả trong việc khử COD, màu phenol…
Than hoạt tính sau một thời gian sử dụng sẽ bảo hòa và mất khả năng hấp phụ, chúng ta có thể tái sinh chúng lại bằng các biện pháp tách các chất bị hấp phụ ra khỏi than hoạt tính thông qua: nhiệt, hơi nước, acid, base, ly trích bằng dung môi hoặc oxy hóa hóa học.
Trao đổi ion
Trao đổi ion là quá trình ứng dụng nguyên tắc trao đổi ion thuận nghịch của chất rắn và chất lỏng mà không làm thay đổi cấu trúc của chất rắn. Quá trình này ứng dụng để loại bỏ các cation và anion trong nước thải. Các cation sẽ trao đổi với ion hydrogen hay sodium, các anion sẽ trao đổi với ion hydroxyl của nhựa trao đổi ion.
Hầu hết các loại nhựa trao đổi ion là các hợp chất tổng hợp. Nó là các chất hữu cơ hoặc vô cơ cao phân tử đính kết với các nhóm chức. Các nhựa trao đổi ion dùng trong xử lý nước thải là các hợp chất hữu cơ cao phân tử có cấu trúc không gian 3 chiều và có lổ rỗng. Các nhóm chức được đính vào cấu trúc cao phân tử bằng cách cho hợp chất này phản ứng với các hóa chất chứa nhóm chức thích hợp.
Khả năng trao đổi ion được tính bằng số nhóm chức trên một đơn vị trọng lượng nhựa trao đổi ion. Hoạt động và hiệu quả kinh tế của phương pháp này phụ thuộc vào khả năng trao đổi ion và lượng chất tái sinh cần sử dụng. Nước thải được cho chảy qua nhựa trao đổi ion cho tới khi các chất ion cần loại bỏ biến mất.
Khi nhựa trao đổi ion đã hết khả năng trao đổi ion, nó sẽ được tái sinh lại bằng các chất tái sinh thích hợp. Sau quá trình tái sinh các chất tái sinh sẽ được rửa đi bằng nước và bây giờ nhựa trao đổi ion đã sẳn sàng để sử dụng cho chu trình kế./.
Nguồn tin: Hội cấp thoát nước Việt Nam- Nghiên cứu trao đổi