Zero Liquid Discharge, viết tắt là ZLD, dịch ra tiếng Việt có nghĩa là Lượng chất lỏng thải ra ngoài bằng không. Zero Liquid Discharge (ZLD) là một quy trình xử lý nước thải mà trong đó tất cả nguồn nước thải phát sinh được lọc và tái sử dụng trở lại, không xả thải ra ngoài môi trường.
Sự khan hiếm nước ngọt là một trong những thách thức toàn cầu quan trọng nhất hiện nay, đặt ra mối đe dọa lớn đối với sự tăng trưởng kinh tế, an toàn nguồn nước và sức khỏe hệ sinh thái trên toàn thế giới.
Các khu đô thị và nhà máy công nghiệp tiêu thụ một lượng đáng kể nước ngọt trong khi lại phát sinh một lượng lớn nước thải. Nếu không được xử lý đúng quy trình, việc xả nước thải ra môi trường nước gây ô nhiễm nghiêm trọng, ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng.
Phục hồi và tái sử dụng nước thải đã trở thành một xu hướng ngày càng tăng trong thập kỷ qua do nhu cầu nước sạch tăng. Tái sử dụng nước thải không chỉ giảm thiểu khối lượng và rủi ro môi trường của nước thải mà còn giảm bớt áp lực lên hệ sinh thái do sự khan hiếm nước ngọt. Thông qua việc tái sử dụng, nước thải không còn được coi là chất thải có khả năng gây hại cho môi trường, mà là một nguồn tài nguyên bổ sung có thể được khai thác để đạt được sự bền vững của nguồn nước.
MỤC LỤC BÀI VIẾT
Zero Liquid Discharge là gì?
Zero Liquid Discharge (ZLD) là hệ thống xả chất lỏng bằng không, là một phương pháp sử dụng các quy trình công nghệ cần thiết để thu hồi hoàn toàn lượng nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất và không xả nước thải lỏng ra môi trường.
Giải pháp ZLD Zero Liquid Discharge là phương pháp xử lý nước thải tiên tiến bao gồm các công nghệ siêu lọc, thẩm thấu ngược, bay hơi / kết tinh và điện cực hóa phân đoạn.
Lịch sử của ZLD (Zero Liquid Discharge)
Tương tự như các công nghệ xử lý nước thải khác, hệ thống ZLD bắt đầu được sử dụng từ rất sớm, do nhu cầu giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường trên thế giới. Theo các tài liệu về ngành nước và môi trường, thì giải pháp ZLD bắt đầu được lắp đặt phổ biến từ những năm 1970 tại Mỹ cho các nhà máy điện. Từ đó, do các quy định về xử lý nước thải ngày được chú trọng chặt chẽ hơn nên giải pháp này cũng được áp dụng cho nhiều ngành công nghiệp dệt may, dệt nhuộm, công nghiệp hóa chất, công nghiệp hóa dầu tại nhiều nơi trên thế g điới như Ấn Độ, Trung Quốc, Châu Âu, …
Tổ chức ZHDC:
ZDHC là viết tắt của Zero Discharge of Dangerous Chemicals (Không xả thải hóa chất độc hại). ZHDC là một tổ chức đa bên được thành lập năm 2011, bao gồm hơn 150 thương hiệu, nhà sản xuất, nhà cung cấp hóa chất trong lĩnh vực may mặc, thời trang và da giày, nhằm tiến tới mục tiêu loại bỏ các hóa chất độc hại ra khỏi quá trình sản xuất. Sứ mệnh của chương trình ZDHC là định hướng các thương hiệu và nhà bán lẻ trong ngành dệt may và giày dép thực hiện tốt vấn đề quản lý hóa chất bền vững trong chuỗi giá trị. Thông qua các chương trình như ZHDC MRSL, ZHDC Gateway, ZHDC kết nối sự hợp tác, thiết lập tiêu chuẩn xanh và tiến hành thực hiện, từ đó dần tiến tới cam kết không xả thải hóa chất độc hại.
Trong những năm gần đây, sự quan tâm lớn hơn về những thách thức kép đối với sự khan hiếm nước và ô nhiễm môi trường nước đã làm sống lại sự quan tâm toàn cầu đối với ZLD. Các quy định nghiêm ngặt hơn, chi phí xử lý nước thải tăng và giá trị ngày càng tăng của nước ngọt đang thúc đẩy ZLD trở thành một lựa chọn có lợi hoặc thậm chí cần thiết để quản lý nước thải. Thị trường toàn cầu cho ZLD ước tính đạt mức đầu tư hàng năm ít nhất 100-200 triệu đô la Mỹ, lan rộng nhanh chóng từ các nước phát triển ở Bắc Mỹ và châu Âu đến các nền kinh tế mới nổi như Trung Quốc, Ấn Độ và cả tại Việt Nam.
Các hệ thống ZLD ban đầu dựa trên các quá trình nhiệt độc lập, trong đó nước thải thường được bốc hơi trong bộ cô đặc nước muối, sau đó là chất kết tinh nước muối hoặc ao bay hơi. Nước chưng cất ngưng tụ trong các hệ thống ZLD được thu thập để tái sử dụng, trong khi các chất rắn được sản xuất được gửi đến bãi rác hoặc được thu hồi dưới dạng các sản phẩm phụ muối có giá trị. Các hệ thống như vậy, đã hoạt động thành công trong 40 năm và vẫn đang được xây dựng, đòi hỏi năng lượng và vốn đáng kể.
Lợi ích của ZLD (Zero Liquid Discharge)
Mục đích của hệ thống xả chất lỏng bằng không ZLD là giảm khối lượng nước thải cần xử lý thêm, xử lý nước thải tiết kiệm và tạo ra nguồn nước sạch phù hợp để tái sử dụng. Công nghệ ZLD đang phát triển trên toàn cầu như một chiến lược quản lý nước thải quan trọng để giảm ô nhiễm nước và mở rộng nguồn cung cấp nước Các nhà máy, doanh nghiệp sản xuất bắt đầu quan tâm và đầu tư lắp đặt hệ thống ZLD vì các quy định xử lý nước thải ngày càng thắt chặt, các sáng kiến xanh, chứng chỉ xanh bắt buộc từ các đối tác khách hàng, nhận thức của cộng đồng xung quanh về tác động của công nghiệp đối với môi trường sinh thái.
Những lợi ích chính của việc sử dụng hệ thống ZLD là:
- Giảm tác động môi trường của doanh nghiệp bằng cách giảm thiểu nguồn phát thải chất thải lỏng, bùn thải và chất thải rắn.
- Giảm lượng nước thải, tối đa hóa khả năng thu hồi nước
- Tiết kiệm chi phí vận chuyển và xử lý chất thải bên ngoài.
- Giảm tiêu thụ nước bằng cách tái sử dụng nước sạch thu được từ hệ thống ZLD. Lợi thế này cũng dẫn đến việc giảm tác động môi trường cho doanh nghiệp.
- Giảm sự phụ thuộc vào nguồn nước địa phương, nâng cao khả năng tự cung tự cấp trong vấn đề sử dụng nước.
- Cải thiện trách nhiệm môi trường của công ty và cam kết bền vững với cộng đồng.
- Tuân thủ các quy định môi trường khắt khe nhất, tránh các chế tài phạt liên quan đến quy định về môi trường hiện hành đối với chất thải.
- Tiết kiệm tiền thuế áp dụng cho việc xử lý hoặc xả chất thải.
- Tăng tính linh hoạt trong việc quản lý nước thải lỏng được tạo ra bằng cách không phụ thuộc vào bất kỳ tác nhân bên ngoài nào.
- Dễ vận hành, mức độ tự động hóa cao.
- Khả năng tái sử dụng nhiệt thứ cấp từ các quy trình khác, giảm đáng kể chi phí vận hành.
Các công nghệ thường được sử dụng trong hệ thống ZLD
Có nhiều phương pháp, kỹ thuật khác nhau được sử dụng để đạt được ZLD, bao gồm:
- Quá trình nhiệt (bay hơi)
- Thẩm thấu ngược: công nghệ màng RO
- Quá trình điện phân (ED)
- Thẩm thấu về phía trước (FO)
- Quá trình chưng cất màng (MD)
Một hệ thống ZLD được tạo thành từ các thành phần sau:
- tiền xử lý (hóa lý và sinh học)
- quá trình lọc RO
- thiết bị bay hơi và kết tinh (quá trình nhiệt)
Thẩm thấu ngược RO, một công nghệ dựa trên màng được áp dụng rộng rãi trong khử muối, đã được tích hợp vào các hệ thống tái sử dụng nước ZLD để cải thiện hiệu quả năng lượng và chi phí. Tuy nhiên, mặc dù màng RO tiết kiệm năng lượng hơn nhiều so với thiết bị bay hơi nhiệt, do đó thường được áp dụng cho nước cấp có phạm vi độ mặn hạn chế. Theo đó, các công nghệ cô đặc muối khác có thể xử lý nước cấp có độ mặn cao hơn, chẳng hạn như điện phân (ED), thẩm thấu về phía trước (FO) và chưng cất màng (MD), gần đây đã nổi lên như các công nghệ ZLD thay thế để cô đặc hơn nữa nước thải ngoài RO.
Nguyên lý hoạt động và quy trình của hệ thống ZLD
Quá trình hoạt động của hệ thống ZLD thường bao gồm các bước chính như tiền xử lý, cô đặc và xử lý nhiệt.
– Tiền xử lý được sử dụng để giảm lượng TSS (Tổng chất rắn lơ lửng), COD (Nhu cầu oxy hóa học) và độ đục. Sau khi loại bỏ hoặc giảm đáng kể TSS, COD và độ đục của nước thải sau xử lý, các quy trình xử lý nước thải khác có thể được sử dụng.
Nồng độ chất rắn hòa tan trong hệ thống ZLD thường được thực hiện bằng các công nghệ màng, chẳng hạn như thẩm thấu ngược RO, điện phân ED hoặc bằng cách kết hợp RO với ED. Với sự trợ giúp của công nghệ ED hoặc sự kết hợp nói trên của RO + ED, chúng ta có thể đạt được sự phục hồi hơn 98% nước được xử lý.
– Bốc hơi: Sau khi xử lý trước, nước thải phải chịu sự bay hơi, loại bỏ nước khỏi dòng chất thải và tập trung các chất gây ô nhiễm còn lại. Điều này thường được thực hiện bằng cách sử dụng thiết bị bay hơi đa hiệu ứng hoặc thiết bị bay hơi nhiệt.
– Kết tinh: Trong một số hệ thống ZLD, dòng chất thải tập trung phải được kết tinh, giúp loại bỏ thêm nước và dẫn đến một sản phẩm chất thải rắn có thể được xử lý hoặc xử lý thêm.
– Tái sử dụng: Nước tinh khiết từ các hệ thống ZLD có thể được tái chế trở lại vào quy trình công nghiệp, giảm nhu cầu nước ngọt và giúp bảo tồn tài nguyên nước.
– Phục hồi năng lượng: Các hệ thống ZLD thường sử dụng các quá trình sử dụng nhiều năng lượng, chẳng hạn như bay hơi và kết tinh. Tuy nhiên, các quá trình này cũng có thể tạo ra nhiệt và các dạng năng lượng khác có thể được thu hồi và tái sử dụng, làm giảm mức tiêu thụ năng lượng tổng thể của hệ thống.
– Giám sát và kiểm soát: Các hệ thống ZLD thường được trang bị hệ thống giám sát và điều khiển giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống và đảm bảo rằng nó đang hoạt động trong các thông số thiết kế.
– Xử lý nhiệt: bước cuối cùng của quy trình ZLD thường bao gồm thiết bị bay hơi và chất kết tinh. Đầu ra của quá trình này là muối tinh thể NaCl, Na2, … Bất kỳ chất thải rắn không sử dụng được đều được chôn lấp tại các bãi chôn lấp được kiểm soát. Nước bay hơi có thể được tái sử dụng làm nước ngưng.
Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống ZLD
Ưu điểm:
Hệ thống xả chất lỏng bằng không ZLD cho phép tái sử dụng nước thải trong nhiều ngành công nghiệp. Hệ thống Zero Liquid Discharge thu hồi càng nhiều nước càng tốt để tái sử dụng và tái chế nó như một sản phẩm phụ có giá trị. Ngoài việc thu hồi nước, hệ thống ZLD cũng giảm thiểu tác động môi trường liên quan đến xử lý nước thải. Nó cũng là một cách tuyệt vời để giảm chi phí vận hành cho các nhà máy xử lý nước. Hệ thống xả không chất lỏng ZLD đặc biệt phổ biến ở các quốc gia mà vấn đề môi trường được thực thi nghiêm ngặt.
Nhược điểm:
Mặc dù công nghệ tái sử dụng nước thải ZLD có một số ưu điểm giảm tác động môi trường của các nhà máy công nghiệp và bảo tồn tài nguyên nước, nhưng nó cũng có một số nhược điểm như quá trình xử lý đòi hỏi một lượng lớn năng lượng và tạo ra một lượng đáng kể khí nhà kính (GHG: greenhouse gas).
– Vốn đầu tư và chi phí vận hành cao: Các hệ thống ZLD thường tốn kém chi phí lắp đặt và bảo trì, đây có thể là một chi phí đáng kể cho các chủ đầu tư. Tiêu thụ năng lượng cao của một số quy trình ZLD cũng có thể làm tăng chi phí vận hành.
– Độ phức tạp: Hệ thống ZLD có thể phức tạp và đòi hỏi chuyên môn chuyên môn để vận hành và bảo trì. Điều này có thể gây khó khăn cho các chủ đầu tư trong việc tìm kiếm và giữ chân nhân viên có trình độ chuyên môn cao.
– Khả năng ứng dụng hạn chế: Công nghệ ZLD không phù hợp với tất cả các loại dòng chất thải công nghiệp. Nó có thể không hiệu quả đối với các dòng chất thải tập trung cao hoặc độc hại, và có thể yêu cầu các bước tiền xử lý bổ sung trước khi chất thải có thể được xử lý.
– Tạo ra chất thải rắn: Quá trình ZLD thường dẫn đến việc sản xuất chất thải rắn, được gọi là bùn thải và phải được xử lý đúng cách. Điều này có thể dẫn đến chi phí bổ sung cho việc xử lý hoặc thu gom.
– Yêu cầu về không gian: Hệ thống ZLD đòi hỏi một lượng không gian đáng kể, đây có thể là một hạn chế đối với các nhà máy có không gian và diện tích khu vực xử lý nước thải hạn chế.
– Tiêu thụ năng lượng cao, ăn mòn, tắc nghẽn màng RO, …
Nhìn chung, hệ thống ZLD có thể là một công nghệ hiệu quả để các nhà sản xuất giảm thiểu tác động môi trường và bảo tồn tài nguyên nước, nhưng nó cũng đi kèm với chi phí và thách thức đáng kể. Điều quan trọng là các nhà cung cấp hệ thống ZLD cũng như các nhà máy, doanh nghiệp phải xem xét, tính toán cẩn thận chi phí và lợi ích của ZLD trước khi quyết định đầu tư nó.
Chi phí vận hành của hệ thống ZLD
Chi phí vận hành và chi phí đầu tư hệ thống ZLD phụ thuộc vào lưu lượng và đặc tính nước thải được xử lý. Chi phí vốn của toàn bộ hệ thống có thể thay đổi tùy thuộc vào kích thước và đặc điểm của nó.
Về chi phí vận hành của hệ thống ZLD, có thể tham khảo một ví dụ cụ thể ở bảng sau:
| Xử lý muối | Chi phí điện (KWh/m3) | Chi phí nhiệt (kWh/m3) | Tổng chi phí năng lượng (kWh/m3) | Kích thước điển hình (m3/d) | Chi phí
($/m3/d) |
max TDS (mg/L) |
| MSF | 3.68 | 77.5 | 38.56 | <75,000 | 1,800 | 250,000 |
| MED | 2.22 | 69.52 | 33.50 | <28,000 | 1,375 | 250,000 |
| MVC | 14.86 | 0 | 14.86 | <3,000 | 1,750 | 250,000 |
| ED/EDR | 6.73 | 0 | 6.73 | / | / | 200,000 |
| FO | 0.475 | 65.4 | 29.91 | / | / | 200,000 |
| MD | 2.03 | 100.85 | 47.41 | / | / | 250,000 |
Còn về chi phí đầu tư, nhìn chung giai đoạn tiền xử lý không tốn nhiều chi phí và khá giống với xử lý nước thải sơ cấp. Các loại màng lọc thì cao hơn một chút do chúng mang lại tỷ lệ thu hồi cao hơn, nhưng chúng tương tự như các loại màng được sử dụng trong xử lý nước và lọc nước. Chi phí lớn nhất sẽ là phần bay hơi và kết tinh. Về chi phí thiết bị tổng thể, khoảng 60-70% chi phí sẽ được nằm ở hạng mục bay hơi / kết tinh. Còn 30-40% còn lại là chi phí cho phần tiền xử lý và RO. Hệ thống ZLD càng lớn thì những thông số này sẽ càng dao động lớn.
Ứng dụng của hệ thống ZLD
Công nghệ tái sử dụng bằng hệ thống ZLD sẽ là giải pháp chiến lược trong lĩnh vực xử lý nước hiện tại và tương lai vì nó mang lại các giá trị môi trường bền vững và giải quyết nhu cầu cấp thiết về ô nhiễm nguồn nước và biến đổi khí hậu trên thế giới.
Nhìn chung, tất cả các ngành nghề và nhà máy công nghiệp có sử dụng nước sạch và phát sinh nguồn nước thải trong quy trình sản xuất đều có thể ứng dụng giải pháp ZLD cho hệ thống xử lý nước thải của mình. Một số ứng dụng tiêu biểu của hệ thống ZLD:
– Tái sử dụng nước thải dệt nhuộm, dệt may
– Công nghiệp hóa chất, hóa dầu
– Công nghiệp giấy, thuộc da
– Ngành chế biến thực phẩm, nhà máy bia
– Xả đáy tháp giải nhiệt trong công nghiệp nặng và nhà máy điện
– Xả khí thải khử lưu huỳnh (FGD)
– Hệ thống zero liquid discharge xử lý nước thải công nghiệp tập trung.
– Loại bỏ hệ thống màng (NF, MF, UF, RO)
– Chu trình kết hợp khí hóa tích hợp (IGCC)
– Nước thải lọc dầu, khí hóa lỏng (GTL) và nước thải than thành hóa chất (CTX)
– Xử lý nước thải bãi rác Leachate
Công ty cung cấp hệ thống ZLD tái sử dụng nước:
Hòa Phát Eco là công ty cung cấp giải pháp tái sử dụng nước và hệ thống ZLD với nhiều năm kinh nghiệm và sự am hiểu tường tận về công nghệ này. Tùy theo đặc thù, quy mô nước thải cũng như nhu cầu của mỗi nhà máy, doanh nghiệp mà chúng tôi sẽ tính toán, tư vấn giải pháp phù hợp để khách hàng hiểu rõ về quy trình công nghệ, chi phí vận hành, ưu nhược điểm, thời gian thu hồi vốn trước khi quyết định đầu tư. Chúng tôi mong muốn rằng, mỗi thiết bị, mỗi hạng mục dự án tái sử dụng nước mà khách hàng bỏ chi phí đầu tư không chỉ mang lại giá trị về mặt môi trường và thương hiệu mà phải mang lại giá trị và hiệu quả kinh tế. Tích cực đẩy mạnh và phát triển sản xuất kinh doanh, góp phần vào phát triển kinh tế đất nước và luôn đảm bảo môi trường xung quanh xanh sạch, đồng hành cùng cộng đồng trong việc bảo vệ hệ sinh thái bền vững.
