Hệ thống xử lý nước thải là gì?

Đối với các công ty hoạt động trong ngành công nghiệp, có sản sinh ra nước thải từ quy trình sản xuất, đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải là bắt buộc. Mục đích là để đảm bảo các yêu cầu về quy định xả thải của địa phương và pháp luật.

Hệ thống xử lý nước thải là hệ thống được tạo thành từ một số công nghệ xử lý nước đơn lẻ hợp thành, giúp giải quyết các yêu cầu xử lý nước thải cụ thể cho từng nhà máy. Mỗi loại nước thải tùy thuộc vào loại hình sản xuất mà sẽ có các công nghệ xử lý đơn lẻ khác nhau hợp thành, để tạo ra một hệ thống xử lý nước hoàn chỉnh.

Một hệ thống xử lý nước thải hiệu quả và được thiết kế tốt sẽ giải quyết:

  • Xử lý được những thành phần gây ô nhiễm trong nước thải. Đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt chuẩn yêu cầu của Bộ Tài Nguyên và Môi Trường.
  • Chi phí đầu tư xây dựng và chi phí vận hành thấp, mà vẫn đáp ứng được độ bền và ổn định.
  • Dễ dàng nâng cấp khi có quy định thay đổi về chất lượng nước sau xử lý.

Hệ thống xử lý nước thải cơ bản gồm những công đoạn nào?

Như đã nêu, thành phần cụ thể của một hệ thống xử lý nước thải tùy thuộc vào đặc điểm nước thải và các yêu cầu về xả thải của địa phương, nhưng nhìn chung, một hệ thống xử lý nước thải điển hình bao gồm các công đoạn:

  • Công đoạn xử lý cơ học: Tách rác, lắng cát, tách dầu mỡ,….loại bỏ rác, cặn bã, dầu mỡ,…ra khỏi nước thải.
  • Công đoạn xử lý hóa học: Trung hòa pH, keo tụ-tạo bông-lắng, tuyển nổi,….để điều chỉnh pH, loại bỏ cặn lơ lửng, kim loại, chất vô cơ.
  • Công đoạn xử lý sinh học: Kỵ khí, thiếu khí, hiếu khí,….để loại bỏ thành phần ô nhiễm hữu cơ.
  • Công đoạn lọc nước để loại bỏ các chất rắn lơ lửng còn xót lại. Mức độ lọc tuỳ thuộc vào quy định xả thải của nhà nước đối với hàm lượng chất rắn trong nước thải.
  • Hệ thống Bảng điều khiển: Tuỳ thuộc vào mức độ tự động hoá yêu cầu…

Ví dụ: Đối với nhà máy xi mạ, công nghệ chúng ta cần xem xét là sự cần thiết phải ổn định pH, ​​loại bỏ chất rắn lơ lửng, chất vô cơ và kim loại. Khi đó, công đoạn xử lý hóa học là hết sức quan trọng và phải được thiết kế thật chuẩn xác.

Một ví dụ khác là một nhà máy thực phẩm có nhu cầu xử lý nước thải từ quá trình sản xuất sản phẩm như sữa, các sản phẩm từ sữa, làm đồ uống, v.v. Các công nghệ xử lý sẽ xoay quanh việc loại bỏ các tạp chất ô nhiễm hữu cơ. Khi đó, công đoạn xử lý sinh học sẽ là giải pháp tối ưu và được xem xét, tính toán thật cẩn thận.

Một hệ thống xử lý nước thải điển hình sẽ loại bỏ những gì trong nước?

Một hệ thống xử lý nước thải có thể được tạo thành từ các công nghệ cần thiết để loại bỏ các thành phần ô nhiễm dưới đây:

  • Nhu cầu oxy sinh học (BOD): lượng oxy cần thiết để oxy hoá các hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ bởi vi sinh vật. BOD là chỉ tiêu được dùng để đánh giá mức độ gây ô nhiễm hữu cơ của nước thải
  • Nhu cầu oxy hóa học (COD): lượng oxy cần thiết để oxy hoá các hợp chất trong nước bao gồm cả chất vô cơ và chất hữu cơ. COD là chỉ tiêu được dùng để đánh giá mức độ gây ô nhiễm vô cơ và hữu cơ của nước thải
  • Nito và photpho (TN và TP): Chất gây phú dưỡng hóa nguồn nước
  • Coliform: vi sinh gây bệnh
  • Chất rắn lơ lửng (TSS): Lượng chất rắn không tan và khó lắng có trong nước
  • Độ màu

Các công đoạn của Hệ thống xử lý nước thải

Quy trình xử lý nước thải sẽ khác nhau tùy thuộc vào từng loại nước thải, nhưng một hệ thống xử lý nước thải điển hình sẽ bao gồm các công đoạn như sau:

Trung Hòa

Một số loại nước thải có pH không ổn định (có thể thấp hoặc cao) nên cần trung hòa trước khi đưa vào các công đoạn xử lý khác. Tùy thuộc vào tính chất nước thải mà hóa chất NaOH hoặc H2SO4 được thêm vào. Thiết bị điều khiển và bơm định lượng được lắp đặt vào để điều chỉnh pH nước thải về giá trị thích hợp. Khoảng pH=6.5-8 để tạo điều kiện tối ưu cho các quá trình xử lý phía sau.

Keo tụ

Keo tụ là quá trình các hóa chất khác nhau được cho vào để loại bỏ phần lớn chất rắn lơ lửng và tạp chất ô nhiễm. Quá trình này bắt đầu bằng việc hòa trộn hỗn hợp các chất phản ứng. Thường thì sẽ có 1 hoặc 2 chất phản ứng hóa học cụ thể để loại bỏ tất cả hạt mịn hơn trong nước, bằng cách kết hợp chúng với nhau thành các hạt nặng hơn để chìm xuống. Chất keo tụ phổ biến được dùng có gốc nhôm như phèn và polyaluminum clorua.

Tạo bông

Để tách các cặn nhỏ sinh ra ở quá trình keo tụ dễ dàng hơn và tiết kiệm thời gian lắng, dung dịch Polymer sẽ được thêm vào. Nhằm tạo ra các cầu nối để bắt giữ các bông cặn nhỏ, tạo thành các bông cặn lớn hơn, dễ tách loại ra khỏi nước.

Lắng

Nước thải sau quá trình tạo bông chứa nhiều bông bùn. Do vậy cần phải tách những bông bùn này ra khỏi nước bằng quá trình lắng trước khi qua quá trình xử lý tiếp theo. Cụ thể nước đưa vào ống phân phối, dưới tác dụng của trọng lực và tấm hướng dòng, các bông bùn lắng xuống đáy, nước trong di chuyển lên trên. Phần nước trong sẽ được thu gom qua hệ thống máng tràn sau đó chảy vào công đoạn xử lý tiếp. Phần bùn lắng sẽ được hút về khu xử lý bùn

Kỵ khí

Quá trình xử lý bằng vi sinh trong điều kiện không cung cấp oxy, áp dụng để xử lý các chất hữu cơ ô nhiễm cao (COD>2000 mg/l). Cơ chế quá trình như sau:

Trong môi trường yếm khí (không có oxy), dưới tác dụng của vi sinh, các chất hữu cơ phức tạp sẽ chuyển hóa thành các chất đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (như đường, các amino acid, acid béo). Tiếp theo, các vi khuẩn sẽ chuyển hóa các chất hòa tan này thành chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, alcohols, acid lactic, methanol, CO2, H2, NH3, H2S và sinh khối mới. Tiếp theo quá trình trên là giai đoạn Methane hoá, đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình phân huỷ yếm khí các Acid acetic, H2, CO2, acid formic và methanol để chuyển hóa thành methane, CO2 và sinh khối mới quyết định đến hiệu quả xử lý của quá trình xử lý.

Điều kiện khi xử lý sinh học kỵ khí:

  • Tuyệt đối không có oxy
  • Chất dinh dưỡng đủ và cân bằng
  • Nhiệt độ thích hợp
  • pH = 6.5 – 7.5
  • Không có các hợp chất độc hại.

Hiếu Khí

Quá trình xử lý bằng vi sinh trong điều kiện cung cấp đủ oxy, áp dụng để xử lý các chất hữu cơ ô nhiễm thấp (COD<2000 mg/l). Cơ chế quá trình như sau:

Dưới sự cung cấp oxy không khí từ hệ thống máy thổi khí, các vi sinh hiếu khí sẽ sinh trưởng và phát triển sinh khối nhờ vào quá trình tiêu thụ các chất hữu cơ ô nhiễm. Lượng oxy hòa tan trong nước thải luôn được duy trì trong khoảng 2 – 4 mg/L nhằm đảm bảo cung cấp đủ lượng oxy cho vi sinh vật sống tiêu thụ chất hữu cơ trong nước thải. Tại đây, các chất hữu cơ ô nhiễm được vi sinh vật sử dụng làm nguồn thức ăn để tạo nên tế bào mới. Sản phẩm của quá trình này chủ yếu là CO2, H2O và sinh khối vi sinh vật. Các sản phẩm chứa Nitơ, Photpho và lưu huỳnh sẽ được vi sinh vật hiếu khí chuyển thành dạng NO3–, PO43-, SO42-và các sản phẩm này sẽ bị khử bởi các vi sinh vật thiếu khí.

Lọc

Bước kế tiếp trong quá trình xử lý là cho dòng nước chảy tràn qua bộ lọc để giữ lại các hạt cặn bẩn, mùi, giảm tối đa hàm lượng TSS trong nước.

Khử trùng

Mục đích của khử trùng nhằm loại bỏ các vi trùng, vi khuẩn… gây bệnh còn xót lại trong nước.

Quá trình tiêu diệt vi sinh vật xảy ra qua hai giai đoạn. Đầu tiên chất khử trùng khuyếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh. Sau đó phản ứng với men bên trong tế bào và phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến sự diệt vong của tế bào vi sinh.

Quy trình xử lý đặc biệt khác

Như đã nêu, các quy định về nước thải khác nhau theo từng địa phương. Trên đây là các bước xử lý phổ biến có trong một nhà máy xử lý nước thải. Tất nhiên sẽ có những bước xử lý đặc biệt khác cho từng mục đích cụ thể. Chẳng hạn như loại bỏ một số kim loại hay chất hữu cơ nhất định, hoặc khi cần giảm tổng lượng chất rắn hòa tan (TDS) trong nước, v.v… Đối những yêu cầu cụ thể này, các vấn đề đặt ra cần được xem xét kỹ lưỡng để đưa ra giải pháp xử lý phù hợp.