Xử lý nước thải rất quan trọng đối với các cộng đồng và môi trường sinh thái. Nó giải quyết được nguồn nước bị ô nhiễm, góp phần mang lại nguồn nước sạch để sử dụng trong công nghiệp và đô thị, cắt giảm sự lây truyền dịch bệnh và giúp đảm bảo một môi trường xanh sạch làm nền tảng cho sự phát triển chung.
Quá trình thiết yếu này hoạt động như thế nào? Các nhà máy xử lý nước thải hoạt động động ra sao? Hệ thống xử lý nước thải là gì? Bài viết dưới đây sẽ phác thảo các giai đoạn xử lý nước thải, sơ đồ nguyên lý nhà máy xử lý nước thải và thảo luận chi tiết về một số phương pháp xử lý nước thải.
MỤC LỤC BÀI VIẾT
TẠI SAO CHÚNG TA CẦN XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Hiện nay tại Việt Nam, hầu hết các nguồn nước thải từ quá trình sản xuất đều phải trải qua quá trình xử lý. Tuy nhiên, trên toàn thế giới, thực tế xử lý nước thải không phổ biến. Theo Liên Hợp Quốc, khoảng 80% nước thải trên thế giới không được xử lý khi nó trở lại môi trường.
Xử lý nước thải là điều cần thiết vì một số lý do như sau:
Bảo vệ môi trường
Nguồn nước thải chưa qua xử lý thải trở lại môi trường gây ra tác động tàn phá hệ sinh thái. Các chất gây ô nhiễm trong nước thải có thể giết chết thực vật và động vật hoặc làm cho môi trường sống không còn an toàn và các gây nguy hiểm tới nguồn nước sinh hoạt. Nước thải bị ô nhiễm từ nhiều ngành công nghiệp, bao gồm cả ngành dầu khí, dệt may có thể gây ra những hậu quả bất lợi này.
Bảo vệ sức khỏe con người
Xả nước thải chưa qua xử lý ra môi trường có nhiều ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người. Ví dụ, xả nước thải không được xử lý là một yếu tố gây ra nhiều trong số khoảng 1.6 triệu ca tử vong do tiêu chảy xảy ra hàng năm. Trên khắp thế giới, 1,8 tỷ người sử dụng nguồn nước bị nhiễm khuẩn và Trung tâm Kiểm soát Bệnh tật Thành phố Hồ Chí Minh báo cáo rằng 88% trường hợp tử vong do tiêu chảy là do nước không an toàn và thực hành vệ sinh không đầy đủ. Đất nông nghiệp được tưới bằng nước thải chưa qua xử lý cũng có thể tạo ra các loại cây trồng không an toàn để tiêu thụ.
Giảm bớt tình trạng khan hiếm nước
Khan hiếm nước cũng là một vấn đề nghiêm trọng ở nhiều khu vực trên thế giới. Liên Hợp Quốc báo cáo rằng hai phần ba dân số thế giới gặp phải tình trạng khan hiếm nước trong ít nhất một tháng trong năm và tình trạng khan hiếm nước dữ dội có thể khiến 700 triệu người phải rời bỏ nhà cửa vào năm 2030.
Giảm bớt tình trạng khan hiếm nước phụ thuộc một phần vào các quy trình bảo quản và tái sử dụng nước. Xử lý nước thải là một phần vô giá của các quá trình này. Xử lý nước thải triệt để, hiệu quả thường giúp cho nước thải đạt tiêu chuẩn phù hợp để tái sử dụng trong các quy trình công nghiệp hoặc đôi khi là nước uống nếu các quy trình xử lý đủ nghiêm ngặt.
CÁC GIAI ĐOẠN CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Ba giai đoạn xử lý nước thải là gì?
Ba giai đoạn chính của xử lý nước thải là xử lý sơ cấp, thứ cấp và bậc ba. Nhiều nhà máy cũng thêm một giai đoạn tiền xử lý trước khi tới quá trình xử lý chính.
Trong mô hình nhà máy xử lý nước thải đô thị tiêu chuẩn, nước thải chảy vào bể tiền xử lý trước khi trải qua quá trình xử lý sơ cấp và sau đó là thứ cấp. Không phải tất cả các nhà máy đều sử dụng xử lý bậc ba, nhưng nhiều nhà máy làm khi họ cần nước thải của họ để đáp ứng một tiêu chuẩn nhất định.
1. Tiền xử lý
Tiền xử lý chủ yếu sử dụng các quá trình vật lý như lọc và lắng để loại bỏ các hạt rắn lớn hơn khỏi nước thải.
Trong quá trình tiền xử lý, nước thải chảy vào các bể xử lý và bể chứa như một dòng chảy. Thiết bị lược rác lớn lọc ra các vật dụng lớn hơn như cành cây, lá và mảnh vụn nhựa. Bể điều hòa (Equalization tanks) điều chỉnh lưu lượng nước để thúc đẩy quá trình lắng xuống và các buồng đá sạn cho phép các hạt nhỏ như bụi bẩn, cát, sỏi, bã cà phê và vỏ trứng kết tủa ra ngoài.
Tiền xử lý thường thay đổi theo loại nước thải. Nếu nước thải chứa một lượng lớn dầu mỡ và chất béo, nhà máy xử lý có thể loại bỏ các tạp chất đó trên bề mặt nước trong quá trình tiền xử lý hoặc sử dụng máy thổi khí để tạo ra một lớp bọt nhờn dễ dàng tháo rời. Các nhà máy khác có thể lưu các bước này cho đến khi xử lý chính.
Xử lý nước thải công nghiệp cũng có thể sử dụng phương pháp tiền xử lý hóa học thay vì phương pháp vật lý. Các quá trình này thường làm thay đổi độ pH của nước hoặc làm thay đổi cấu trúc của các tạp chất mà nó chứa. Kết quả là các hạt chất thải rắn dính vào nhau và tạo thành các chất thải nặng hơn dễ dàng kết tủa hơn. Các quá trình này được gọi là keo tụ và tạo bông.
2. Xử lý sơ cấp
Quá trình nhà máy xử lý nước thải ở giai đoạn tiếp theo là xử lý sơ cấp. Mục tiêu chính của nó là sử dụng trọng lực và các quá trình vật lý liên tục để loại bỏ chất rắn khỏi nước thải.
Trong quá trình xử lý nước thải sơ cấp, nước đã qua xử lý được thu gom trong bể lắng chính. Nước thải nằm trong đó một thời gian để các tạp chất khác có thể kết tủa ra ngoài. Thiết bị cào bùn cơ học có thể thu thập một số chất rắn và gửi nó về phía thiết bị xử lý bùn để trở thành một phần của quá trình bùn hoạt tính, mà chúng tôi sẽ chia sẻ ở bài viết sau. Nếu nhà máy không loại bỏ dầu mỡ trong quá trình tiền xử lý, trong quá trình xử lý sơ cấp cần phải hớt các chất dầu mỡ này ra khỏi bề mặt bằng bể tách dầu mỡ.
3. Xử lý thứ cấp
Xử lý nước thải thứ cấp sử dụng các quy trình vi sinh hơn là các quy trình vật lý. Nó sử dụng các vi sinh vật có lợi để phân hủy nhiều tạp chất rắn trong nước thải.
Xử lý nước thải thứ cấp có một vài hình thức chính như sau:
Xử lý thiếu khí
Việc xử lý thiếu khí diễn ra trong trường hợp không có oxy phân tử tự do, mặc dù một số oxy có thể có mặt dưới dạng nitrat, nitrit hoặc sunfat. Quá trình này thường được sử dụng để khử nitrat nước thải có hàm lượng nitơ cao. Nó sử dụng các vi khuẩn không cần oxy cho quá trình trao đổi chất của chúng.
Quá trình khử nitrat hóa thiếu oxy hoạt động như thế nào? Nitơ trong nước thải thường phải ở dạng nitrat (NO3). Nhà máy có thể chuyển đổi nitơ thành nitrat bằng cách sử dụng bộ lọc nhỏ giọt hoặc hệ thống tăng trưởng lơ lửng. Sau đó, nó tiếp xúc với nước thải cho một số vi khuẩn nhất định. Để ngăn chặn oxy phân tử can thiệp vào quá trình này, các nhà máy thường sử dụng các lò phản ứng kín để xử lý thiếu khí. Các vi sinh vật tiêu thụ nitơ trong nitrat, chỉ để lại các phân tử oxy phía sau.
Xử lý kỵ khí
Xử lý kỵ khí cũng diễn ra trong trường hợp không có oxy. Không giống như xử lý thiếu khí, trong đó oxy phân tử không có nhưng oxy liên kết có thể có trong các hợp chất khác, xử lý yếm khí xảy ra trong trường hợp không có tất cả các dạng oxy.
Xử lý kỵ khí rất hữu ích cho nước thải có nồng độ chất rắn phân hủy sinh học đặc biệt cao, ví dụ như nước thải đô thị tập trung, bùn từ phân động vật và nước thải chế biến thực phẩm. Giống như xử lý thiếu khí, nó cũng ít tốn năng lượng hơn xử lý hiếu khí vì nó không yêu cầu thiết bị trộn oxy với nước thải.
Một lợi ích bổ sung của quá trình xử lý kỵ khí là nó có xu hướng sản xuất metan, cùng với các sản phẩm phụ về khí sinh học khác như carbon dioxide và hơi nước. Nhiều nhà máy xử lý nước thải có thể cô lập khí mê-tan để tái sử dụng làm nhiên liệu, đôi khi thậm chí để cung cấp năng lượng cho nhà máy.
Xử lý hiếu khí
Xử lý nước thải hiếu khí xảy ra khi có oxy vì các vi sinh vật liên quan cần oxy cho quá trình trao đổi chất của chúng.
Để xử lý hiếu khí diễn ra, nhà máy xử lý nước thải phải có thiết bị có thể cung cấp oxy và kết hợp nó vào nước thải trong một quá trình được gọi là sục khí. Nhà máy có thể có các bể lớn với các thiết bị sục khí bề mặt để trộn không khí vào nước. Hoặc nó có thể sử dụng bể sục khí đầy màng cao su hoặc gốm sứ, thường là bộ khuếch tán hình đĩa hoặc ống. Không khí chảy qua các đường ống trên sàn bể và vào các bộ khuếch tán, nơi chứa nhiều lỗ thủng nhỏ. Những lỗ thủng này phát ra không khí dưới dạng bong bóng nhỏ. Khi các bong bóng nổi lên qua cột nước, chúng tạo điều kiện cho việc chuyển oxy và tiêu hóa hiếu khí.
Một số nhà máy sử dụng màng lọc cho xử lý hiếu khí. Một dạng phổ biến của hệ thống màng là hệ thống bể phản ứng sinh học màng MBBR. Một hệ thống MBBR sử dụng một bể chứa đầy hàng ngàn giá thể nhỏ. Các giá thể này chiếm một lượng đáng kể thể tích của bể chứa – thường là 50 đến 70%.
Thiết kế của các giá thể phù hợp cho sự phát triển của vi sinh. Các giá thể giống như bánh xe với nhiều nan hoa nhỏ. Hình dạng phức tạp này cung cấp một diện tích bề mặt rộng lớn, tối ưu vi sinh phát triển. Một khi vi sinh đã bám giữ, chúng tạo thành một màng sinh học bóng bẩy trên các giá thể. Các giá thể cũng có mật độ tương tự như nước, vì vậy chúng có thể tự treo lơ lửng khắp cột nước để tối đa hóa không gian có sẵn. Sự sắp xếp này giúp vi sinh tiếp xúc với càng nhiều chất thải càng tốt để thúc đẩy quá trình tiêu hóa hiệu quả.
Nhà máy xử lý cũng thường sử dụng xử lý bùn hoạt tính, đây là một trong những quá trình hiếu khí phổ biến nhất. Nó hoạt động bằng cách sử dụng sục khí và keo tụ với nhau. Như chúng ta đã thấy, nước thải chảy vào bể sục khí và bị trộn lẫn với nước trong quá trình sục khí. Sau đó, nước thải chảy vào bể lắng hoặc bể lắng thứ cấp. Ở đó, một số chất sinh học kết tụ lại với nhau và lắng xuống đáy bể, tạo thành cái mà ngành công nghiệp chất thải gọi là flocs, hoặc một lớp cặn bùn. Sau đó, nhà máy có thể bơm cặn bùn trở lại bể sục khí. Nhiều vi sinh vật mà bùn chứa sẽ hỗ trợ phân hủy nhiều chất thải hơn.
Xử lý bùn hoạt tính đòi hỏi không gian đáng kể tại nhà máy và tốn nhiều năng lượng để thực hiện. Nó có độ tin cậy cao và phù hợp với nhiều tải chất thải khác nhau.
4. Xử lý bậc ba
Xử lý bậc ba cung cấp thêm bước lọc và khử trùng. Không giống như xử lý sơ cấp và thứ cấp diễn ra ở hầu hết các nhà máy xử lý nước thải, giai đoạn xử lý bậc ba thường là tùy chọn thêm. Hệ thống xử lý nước thải thường sử dụng quá trình này khi cần phải đáp ứng các yêu cầu đặc biệt nghiêm ngặt đối với tiêu chuẩn đầu ra nước thải.
Xử lý bậc ba có thể dựa vào một vài quy trình khác nhau – đầu tiên là lọc và sau đó là một số hình thức khử trùng:
- Lọc: Xử lý bậc ba thường sử dụng các bộ lọc như bộ lọc cát hoặc bộ lọc hấp phụ carbon để loại bỏ các tạp chất còn sót lại khỏi nước thải. Các bộ lọc này có thể là đĩa, túi, sợi hoạt tính dạng hạt (GAC) hoặc bộ lọc dạng trống (drum filters).
- Clo hóa: Nhiều nhà máy xử lý nước thải sau đó thêm clo vào nước để khử trùng. Sử dụng clo có hiệu quả về chi phí, vì vậy nhiều nhà máy xử lý nước thải đô thị dựa vào phương pháp này.
- Khử trùng bằng tia cực tím (UV): Xử lý bậc ba cũng có thể sử dụng tia UV để tiêu diệt hoặc khử trùng bất kỳ vi sinh vật nào còn sót lại trong nước thải và làm cho chúng vô hại.
- Xử lý ozone: Một số nhà máy xử lý nước thải cũng sử dụng xử lý ozone để khử trùng. Xử lý ozone hiệu quả hơn clo, nhưng nó đắt tiền, đòi hỏi thiết bị chống ăn mòn đặc biệt và tạo ra khí độc, vì vậy các nhà máy phải cân nhắc chi phí và lợi ích của việc xử lý này một cách cẩn thận.
- Trao đổi ion: Quá trình xử lý bậc ba cũng có thể liên quan đến việc sử dụng trao đổi ion, trao đổi các ion vô hại cho những ion không mong muốn – giống như một chất làm mềm nước tại nhà thay thế các ion canxi và magiê không mong muốn bằng các ion natri không cao.
ĐIỀU GÌ XẢY RA VỚI NƯỚC THẢI SAU KHI XỬ LÝ?
Sau khi nước thải đã được xử lý đáp ứng các tiêu chuẩn và yêu cầu quy định hiện hành của nhà nước, các nhà máy xử lý nước thải có thể xả nước sau xử lý trở lại môi trường. Tại Việt Nam, các tiêu chuẩn này được quy định tùy theo loại hình nước thải, tùy yêu cầu của từng địa phương, bao gồm các quy chuẩn sau:
- QCVN 14 : 2008/BTNMT: quy chuẩn nước thải sinh hoạt
- QCVN 40:2011/BTNMT: quy chuẩn nước thải công nghiệp
- QCVN01-MT-2015-BTNMT: quy chuẩn nước thải chế biến cao su
- QCVN 11-MT:2015/BTNMT: quy chuẩn nước thải thủy sản
- QCVN 12-MT : 2015/BTNMT: quy chuẩn nước thải công nghiệp giấy và bột giấy
- QCVN 13-MT : 2015/BTNMT: quy chuẩn nước thải công nghiệp dệt nhuộm
- QCVN 28:2010/BTNMT: quy chuẩn nước thải y tế
- QCVN 29:2010/BTNMT: quy chuẩn nước thải cửa hàng xăng dầu
- QCVN-62-MT-2016-BTNMT: quy chuẩn nước thải chăn nuôi
Nước thải sau xử lý sẽ trộn lẫn với nước mặt hoặc nước ngầm hiện có. Ở dạng đó, một ngày nào đó nó có thể được tái sử dụng cho các quy trình tưới tiêu hoặc công nghiệp hoặc được xử lý và sử dụng làm nước uống.
Trong một số trường hợp, nếu nước thải đã trải qua quá trình xử lý bậc ba, các nhà máy có thể tái sử dụng nước thải để sử dụng cho sản xuất, vệ sinh nhà xưởng, sử dụng cho nhà vệ sinh hoặc tưới cây. Tỷ lệ tái sử dụng nước thường nằm khoảng 30-70% của công suất nước thải hiện có.
MỘT SỐ LOẠI NƯỚC THẢI PHỔ BIẾN
Tùy theo đặc tính và quy trình sản xuất của từng nhà máy, từng ngành nghề mà nước thải có nhiều loại khác nhau. Các loại nước thải khác nhau đòi hỏi các phương pháp xử lý khác nhau. Vì vậy các nhà máy xử lý nước thải cần điều chỉnh phương pháp xử lý của họ cho phù hợp với thành phần và tính chất của nước thải.
1. Nước thải đô thị
Nước thải đô thị là nước thải mà các hộ gia đình, khu dân cư, khu đô thị và các tòa nhà thương mại tạo ra thông qua các hoạt động hàng ngày của họ. Nước thải này đến từ bồn rửa, vòi hoa sen, nhà vệ sinh của nhà ở, căn hộ, nhà hàng, bệnh viện và các tòa nhà văn phòng.
Nước thải sinh hoạt chứa khoảng 99,9% trọng lượng là nước. 0,1% còn lại bao gồm các chất rắn hòa tan và lơ lửng mà nhà máy xử lý nước thải phải loại bỏ. Mặc dù con số này rất nhỏ, nhưng chất rắn hòa tan và lơ lửng có chứa vi khuẩn có hại cho sức khỏe con người và hệ sinh thái địa phương nếu thải ra môi trường mà không được xử lý. Chất rắn nói chung cũng chứa xà phòng, chất tẩy rửa, chất dinh dưỡng thực vật và các chất hữu cơ khác.
2. Nước thải công nghiệp
Nước thải công nghiệp là nước thải còn sót lại từ các quy trình sản xuất công nghiệp. Nhiều quy trình sản xuất sử dụng nước sạch và nước đó trở thành nước thải sau khi quá trình sản xuất hoàn tất.
Nước thải công nghiệp thường chứa nồng độ rất cao các hợp chất hóa học dễ nhận biết. Các nhà máy xử lý nước thải chuyên dụng được gọi là nhà máy xử lý nước thải (ETPs) rất hữu ích để xử lý nước thải hóa học chảy ra từ các quy trình sản xuất công nghiệp.
Nước thải công nghiệp có nhiều loại khác nhau. Dưới đây là một số ngành công nghiệp phát sinh khối lượng nước thải lớn.
Sản xuất dược phẩm
Nước thải dược phẩm phát sinh từ quá trình sản xuất thuốc. Nước thải này rất phức tạp và thường có hàm lượng hóa chất cao. Nó chứa các hợp chất dược dụng, bao gồm kháng sinh, hormone, chất hoạt động bề mặt và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe con người và môi trường nếu thải ra mà không xử lý. Thuốc kháng sinh được quan tâm đặc biệt vì chúng có khả năng làm phát sinh các chủng vi khuẩn kháng thuốc kháng sinh. Dư lượng thuốc trong chất thải dược phẩm nói chung cũng có nhu cầu oxy sinh học (BOD) và nhu cầu oxy hóa học (COD) cao.
Sản xuất dệt may, dệt nhuộm
Các nhà máy dệt may phát sinh khối lượng lớn nước thải hóa học thông qua các quy trình như tẩy trắng, nhuộm, chống cháy và chống thấm. Nước thải dệt may thường có BOD cao và chứa các chất như dầu, crom, phenol và sunfua.
Các nhà máy dệt nhuộm sử dụng nhiều loại thuốc nhuộm khác nhau, bao gồm thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm cơ bản, thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm mordant, thuốc nhuộm bột màu, thuốc nhuộm dung môi và thuốc nhuộm vat, phát sinh lượng lớn chất thải gây ô nhiễm hoàn toàn vào nước thải. Nước thải dệt nhuộm thường chứa nhiều kim loại nặng, dầu, mỡ, phenol và sunfua.
Sản xuất giấy và bột giấy
Nước thải từ sản xuất giấy và bột giấy thường có BOD cao và chứa nồng độ chất rắn lơ lửng cao. Nếu tẩy trắng là một phần của quá trình sản xuất, nước thải thường có COD cao và bao gồm các chất như chloroform, dioxin, furans và phenol.
Lọc dầu và sản xuất hóa dầu
Sản xuất lọc dầu và hóa dầu, giống như tất cả các quy trình xử lý nguyên liệu thô được khai thác, có xu hướng tạo ra chất thải có nồng độ kim loại nặng cao, bao gồm asen, cadmium, crom, chì, thủy ngân, nitrat và nitrit. Những nước thải này cũng thường có BOD cao và chứa các tạp chất như amoniac, crom, phenol, sunfua, dầu mỡ và các chất rắn lơ lửng khác nhau.
Chế biến thực phẩm và đồ uống
Nước thải chế biến thực phẩm và đồ uống (bia rượu, nước giải khát) có hàm lượng hóa học thấp và không độc hại và có khả năng phân hủy sinh học cao, mặc dù nó có xu hướng có hàm lượng chất rắn lơ lửng cao và BOD cao.
Thành phần của nước thải từ chế biến thực phẩm và đồ uống có xu hướng rất khác nhau tùy theo loại hình sản xuất. Nước từ rửa và chế biến rau quả có xu hướng chứa nồng độ cao của chất hữu cơ và chất rắn. Mặt khác, nước từ chế biến các sản phẩm sữa chứa hàm lượng chất béo, đường và các chất rắn lơ lửng khác cao. Và nước từ chế biến thịt thường chứa chất béo, máu, dầu mỡ, cũng như vi khuẩn nitơ và coliform từ nội tạng động vật.
CÔNG TY XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI TP. HỒ CHÍ MINH VÀ VIỆT NAM
Hòa Phát Eco là đơn vị hàng đầu trong việc nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ xử lý nước thải tiên tiến nhất, các công nghệ tiết kiệm chi phí vận hành, ít sử dụng hóa chất, thân thiện với môi trường. Đặc biệt, chúng tôi áp dụng các giải pháp tự động và thông minh trong thiết kế và vận hành hệ thống xử lý nước thải.
Quý khách hàng cần tìm công ty xử lý nước thải chất lượng khi có nhu cầu xây mới hay cải tạo, hệ thống xử lý nước thải, hãy liên hệ với Công ty Hòa Phát Eco để được tư vấn nhanh chóng nhất. Đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm của chúng tôi luôn sẵn lòng hỗ trợ giải đáp các thắc mắc, giải quyết vấn đề liên quan tới xử lý nước thải, mang lại cho khách hàng sự hài lòng cao nhất.
