Hệ thống xử lý nước thải là hệ thống được xây dựng từ 1 số công nghệ lọc nước đơn lẻ, giúp giải quyết tối đa các yêu cầu xử lý nước thải của từng nhà máy. Tùy thuộc vào từng loại nước thải của mỗi loại hình sản xuất, sẽ có các công nghệ xử lý đơn lẻ khác nhau hợp thành, nhằm tạo ra 1 hệ thống xử lý nước hoàn chỉnh và phù hợp.
Thông thường, một hệ thống hiệu quả và được thiết kế tốt, khoa học sẽ giải quyết được các vấn đề như sau:
- Xử lý (Lọc bỏ) gần như tất cả các thành phần gây ô nhiễm, độc hại trong nguồn nước thải. Đáp ứng được các chỉ số quy định chất lượng nguồn nước sau khi xử lý, đạt chuẩn yêu cầu chất lượng của Bộ Tài Nguyên và Môi Trường.
- Dễ dàng tiến hành nâng cấp, mỗi khi có những thay đổi về quy định, chỉ số và chất lượng nguồn nước sau khi xử lý xong.
- Chi phí đầu tư xây dựng và vận hành thấp, nhưng vẫn đáp ứng đầy đủ các yếu tố về độ bền và sự ổn định.
Các quy trình xử lý nước thải cơ bản gồm những công đoạn nào?
Tùy vào đặc điểm của từng loại nước thải và các yêu cầu khác nhau về xả thải của cơ quan địa phương, pháp luật sở tại, mà thành phần của hệ thống lọc nước thải sẽ có những khác biệt đôi chút. Tuy nhiên, nhìn chung 1 quy trình hay hệ thống cơ bản phải bao gồm các công đoạn như sau:
- Xử lý cơ học: Phân tách rác, lắng cát, tách dầu mỡ thừa, loại bỏ rác thải, dầu mỡ, cặn bã… ra khỏi dòng nước thải.
- Xử lý hóa học: Trung hòa nồng độ pH, keo tụ-tạo bông lắng, tuyển nổi… nhằm điều chỉnh lại nồng độ pH, loại bỏ kim loại, cặn lơ lửng và chất vô cơ.
- Xử lý sinh học: Kỵ khí, thiếu khí, hiếu khí… nhằm loại bỏ đi các thành phần gây ô nhiễm hữu cơ.
- Lọc nước: Nhằm loại bỏ đi các chất rắn lo lửng còn sót lại ở bước lọc trên. Tùy vào từng quy định xả thải với hàm lượng chất rắn trong nước thải ra ngoài môi trường của chính quyền địa phương, sở tại mà mức độ lọc sẽ khác biệt.
- Hệ thống bảng điều khiển: Tùy vào mức độ tự động hóa yêu cầu…
Lấy 1 mẫu ví dụ cho dễ hiểu: Đối với nhà máy xi mạ, điều chúng ta cần phải chú tâm chính là phải tập trung ổn định nồng độ pH, loại bỏ các chất vô cơ, chất rắn lơ lửng và kim loại. Lúc này, áp dụng công đoạn xử lý hóa học cực kỳ cần thiết và phải được thiết kế khoa học, đúng chuẩn xác.
Một mẫu ví dụ điển hình khác, nếu một nhà máy thực phẩm cần xử lý dòng nước thải của quá trình sản xuất sữa, các sản phẩm từ sữa…, chắc chắn công nghệ xử lý sẽ phải tập trung vào loại bỏ đi các tạp chất gây ô nhiễm hữu cơ. Lúc này, giải pháp xử lý nước thải sinh học là tối ưu nhất và cần phải được tính toán chi tiết, cẩn thận.
Một hệ thống xử lý nước thải hiệu quả sẽ loại bỏ những gì trong nước?
Một quy trình xử lý nước thải khoa học, tùy vào từng loại nước thải mà kết hợp các công nghệ khác nhau, nhằm loại bỏ tối đa các thành phần gây ô nhiễm được liệt kê chi tiết ngay bên dưới:
- Nhu cầu oxy hóa học (COD): Lượng oxy cần thiết để thực hiện quá trình oxy hóa các hợp chất trong nước, bao gồm chất hữu cơ và vô cơ. COD được dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ và vô cơ của nước thải.
- Nhu cầu oxy sinh học (BOD): Lượng oxy cần thiết để thực hiện quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ dễ bị vi sinh vật phân hủy. BOD được dùng để đánh giá mức d659 ô nhiêm hữu cơ của nước thải.
- Coliform: Vi sinh gây bệnh
- Độ màu
- Ni-tơ và phốt pho: Chất gây phú dưỡng hóa nguồn nước
- Chất rắn lơ lửng (TSS): Lượng chất rắn không hòa tan và khó lắng đọng có trong nước
Mô tả các công đoạn của hệ thống xử lý nước thải
Tùy thuộc vào từng loại nước thải khác nhau, mà các phương pháp hay kỹ thuật xử lý nước thải cũng khác nhau, nhưng nhìn chung đều bao gồm các công đoạn cơ bản dưới đây:
1. Trung hòa
Một số loại nước thải có nồng độ pH không ổn định (có thể dao động giữa cao và thấp), nên cần phải tiến hành giai đoạn trung hòa, trước khi đưa xử lý tiếp ở các công đoạn tiếp theo. Tùy vào từng đặc điểm của nước thải, mà chúng ta sẽ dùng hóa chất H2SO4 hoặc NaOH thêm vào.
Bơm định lượng và thiết bị điều khiển sau đó được lắp đặt vào, nhằm điều chỉnh nồng độ pH nước thải về giá trị thích hợp. Nồng độ pH từ 6.5-8 là điều kiện tối ưu cho các quá trình xử lý tiếp theo sau.
2. Keo tụ
Keo tụ chính là quá trình kết hợp các loại hóa chất, nhằm loại bỏ hầu hết chất rắn lơ lủng và tạp chất gây ô nhiễm. Quá trình này bắt đầu bằng cách pha trộn hỗn hợp các chất phản ứng.
Thông thường, sẽ có 1 hoặc 2 hợp chất phản ứng hóa học, nhằm loại bỏ hầu hết tất cả các hạt mịn hơn trong nước, nhờ việc kết hợp chúng lại thành các hạt nặng hơn để chìm xuống bên dưới. Chất keo tụ phổ biến thường được sử dụng sẽ có gốc nhôm, chẳng hạn như phèn và polyaluminum clorua.
3. Tạo bông
Nhằm tách lọc các cặn nhỏ phát sinh ra trong quá trình keo tụ dễ dàng hơn và tiết kiệm thời gian lắng đọng, người ta thường cho thêm dung dịch Polymer vào. Điều này nhằm tạo ra các cầu nối để bắt giữ các bông cặn nhỏ dễ dàng, tạo thành các bông cặn lớn và loại bỏ chúng ra khỏi nước thuận tiện hơn.
4. Lắng
Sau quá trình tạo bông phía trên, nước thải chứa khá nhiều bông bùn. Do đó, cần phải tiến hành tách các bông bùn này ra khỏi nước thải trước khi đi tới bước tiếp theo, bằng quá trình lắng.
Cụ thể, ở đây người ta tiến hành đưa nước vào ống phân phối. Dưới tác dụng của trọng lực và tấm hướng dòng, các bông bùn sẽ lắng đọng xuống dưới đáy, còn nước trong sẽ di chuyển lên phía trên. Phần nước trong sẽ đi qua hệ thống máng tràn, sau đó chảy tới công đoạn xử lý tiếp theo. Còn phần bùn lắng sẽ được hút về khu xử lý bùn.
5. Kỵ khí
Quá trình xử lý bằng vi sinh trong điều kiện không cung cấp khí oxy, được áp dụng nhằm xử lý các chất hữu cơ gây ô nhiễm cao (COD>2000mg/l). Cơ chế hoạt động như sau:
- Trong môi trường không có oxy (yếm khí), các chất hữu cơ phức tạp, dưới tác động của vi sinh, sẽ được chuyển hóa thành các hợp chất đơn giản hơn hoặc hợp chất hòa tan (đường, axit amin, axit béo…).
- Sau đó, các vi khuẩn sẽ chuyển hóa các hợp chất hòa ta, thành các chất đơn giản, chẳng hạn như axit béo dễ bay hơn, methanol, axit lactic, alcohols, H2, NH3, CO2, H2S và sinh khối mới.
- Bước cuối cùng là Methane hóa, phân hủy yếm khí các axit acetic, CO2, H2, axit formic và methanol, để chuyển hóa thành Methane, CO2 và sinh khối mới. Đây là bước quyết định chủ chốt tới độ hiệu quả quá trình xử lý nước thải ra sao.
Điều kiện để thực hiện công đoạn xử lý sinh học kỵ khí như sau:
- Tuyệt đối không có oxy
- Nhiệt độ thích hợp
- Nồng độ pH=6.5-7.5
- Không chứa các hợp chất độc hại
- Đầy đủ chất dinh dưỡng và cân bằng
6. Hiếu khí
Đây là phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh trong điều kiện cung cấp đầy đủ khí oxy, được sử dụng để loại bỏ các chất hữu cơ ô nhiễm thấp (COD<2000mg/l). Cơ chế hoạt động như sau:
- Hệ thống máy thổi khi cung cấp đủ lượng khí oxy, giúp các vi sinh hiếu khí sinh trưởng tốt và phát triển sinh khối, nhờ vào việc tiêu thụ các chất hữu cơ ô nhiễm.
- Lượng khí oxy hòa tan trong nước thải luôn được kiểm soát ở mức từ 2-4mg/l, nhằm cung cấp đủ hàm lượng khí oxy cần cho vi sinh vật sống và tiêu thụ chất hữu cơ trong nước thải.
- Các vi sinh vật ăn các chất hữu cơ ô nhiễm để tạo thành các tế bào mới. Sản phẩm của quá trình này là H2O, CO2 và sinh khối vi sinh vật.
- Vi sinh vật hiếu khí sẽ chuyển hóa các sản phẩm chứa photpho, nitơ và lưu huỳnh, thành dạng PO4(3-), NO3-, SO4(2-) và vi sinh vật thiếu khí khử chúng.
7. Lọc
Công đoạn kế tiếp của kỹ thuật xử lý dòng nước thải, chính là cho dòng nước chảy tràn qua bộ lọc của hệ thống (bồn), nhằm lưu giữ lại các hạt cặn bẩn, mùi hôi…, giảm tối đa hàm lượng TSS có trong nước.
Chú ý, để có thể đảm bảo được quá trình này diễn ra thuận lợi và đảm bảo được vòng đời sản phẩm lâu hơn, chất lượng hơn, chống chịu được nhiệt, va đập, sức ép của hóa chất, thời tiết, bạn nên chọn mua bồn composite xử lý nước thải của công ty Đại Việt đang cung cấp.
8. Khử trùng
Mục đích chính của công đoạn này là loại bỏ các loại vi khuẩn, vi trùng… có thể gây bệnh, còn sót lại trong nước. Quá trình loại bỏ các vi sinh vật còn sót lại, sẽ diễn ra theo 2 giai đoạn:
- Chất khử trùng khuếch tán, xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật.
- Phản ứng với men trong tế bào và phá hủy quá trình trao đổi chất, tiêu diệt tế bào vi sinh vật.
Quy trình xử lý nước thải đặc biệt khác
Như bạn đã đọc ở phía trên, tùy theo quy định về xả thải của từng quốc gia, địa phương, thì những yêu cầu sẽ khác nhau. Phía trên là các bước hay công đoạn xử lý phổ biến nhất, thường có trong 1 nhà máy xử lý nước thải.
Tuy nhiên, sẽ có những công đoạn xử lý đặc biệt khác, tùy vào từng yêu cầu cụ thể của các đơn vị địa phương, ví dụ như loại bỏ hoàn toàn kim loại hay chất hữu cơ, hay giảm chất rắn hòa tan (TDS) trong nước… Lúc này, chúng ta cần phải tính toán kỹ lưỡng những yêu cầu để có những điều chỉnh công nghệ phù hợp.
Top 5 công nghệ xử lý nước thải tiên tiến nhất hiện nay
Phía trên là giải thích về phương pháp hay kỹ thuật xử lý, còn dưới đây công ty Đại Việt sẽ tập trung mang tới cho bạn những công nghệ nổi trội nhất trong ngành lọc nước thải sinh hoạt hoặc công nghiệp.
1. Công nghệ MBBR
Đây là công nghệ bằng phương pháp vi sinh với các giá thể bám dính lơ lủng. Phương pháp sử dụng vi sinh hiếu khí kết hợp với các giá thể đặt chìm trong bể sinh học hiếu khí. Các vi sinh vật bám vào bề mặt các giá thể này và tạo thành lớp bùn vi sinh.
Ở lớp trong cùng của bề mặt giá thể, vi sinh vật kỹ khí phát triển mạnh mẽ và xử lý các hợp chất hữu cơ cao phân tử. Ở lớp gần ngoài cùng, vi sinh thiếu khí phát triển mạnh mẽ và khử Nitrat thành N2, để thoát ra khỏi môi trường nước thải.
Lớp bùn ngoài cùng là vi sinh vật hiếu khí, giúp làm tăng độ hiệu quả của quá trình xử lý chất hữu cơ, amoni trong nước thải. Công nghệ xử lý MBBR cải thiện độ hiệu quả quá trình xử lý BOD, COD cao gấp 1.5-2 lần, so với các loại bể sinh học hiếu khí thông thường. Đặc biệt chính là khả năng xử lý khí Nitơ cực cao, vấn đề mà các bể hiếu khí sinh học thông thường không tài nào làm được.
Mặc dù công nghệ MBBR mang lại hiệu quả lọc nước thải cực tốt, nhưng khi áp vào thực tế thì các công ty môi trường lại sử dụng các loại giá thể kém chất lượng, không mang lại hiệu quả đạt tiêu chuẩn, lại còn khiến giá thành xây dựng hệ thống xử lý nước thải trở nên tăng cao. Các loại giá thể kém chất lượng trên thị trường phổ biến nhất hiện nay, gồm có:
Ưu điểm của công nghệ xử lý MBBR
- Diện tích công trình vừa, nhỏ.
- Quá trình vận hành đơn giản, dễ thao tác.
- Chi phí bảo dưỡng thấp.
- Chi phí vận hành thấp.
- Hiệu quả xử lý BOD cao, hoàn toàn có thể đạt mức A QCVN14:2008/BTNMT.
- Hàm lượng bùn tạo ra khá thấp.
- Mật độ vi sinh vật xử lý trên 1 đơn vị thể tích lớn hơn nhiều, so với hệ thống xử lý bằng phương pháp bùn hoạt tính lơ lửng. Nhờ đó, tải trọng hữu cơ của các loại bể MBBR cao hơn.
- Diện tích xây dựng hệ thống MBBR nhỏ hơn nhiều, so với hệ thống xử lý nước thải hiếu khí, dù là với nước thải sinh hoạt hay công nghiệp.
- Không phát sinh mùi trong quá trình vận hành.
- Dễ dàng cải tiến thành công nghệ AAO, nhằm xử lý hoàn toàn khí Nitơ, Phốt Pho, cũng như các hợp chất khó phân hủy khác.
- Chủng loại vi sinh vật xử lý đặc trưng.
2. Công nghệ AAO (hay A2O)
Phương pháp lọc bỏ nước thải này được phát triển vào cuối những năm 90 của thế kỷ XX, nhờ công của các nhà khoa học người Nhật Bản. Sau đó, công nghệ ngày càng được hoàn thiện và cải tiến về mặt kỹ thuật, quy trình… Đó là lý do vì sao ngày càng có nhiều công trình áp dụng AAO để tinh lọc các dòng nước thải, bao gồm:
- Xử lý nước thải sinh hoạt
- Xử lý nước thải bệnh viện
- Xử lý nước thải khách sạn
- Xử lý nước thải hộ gia đình
- Xử lý nước thải thực phẩm
- Xử lý nước thải công nghiệp
- Xử lý nước thải thủy sản
Công nghệ AAO được sử dụng để xử lý các loại nước thải có tỉ lệ BOD/COD > 0.5, mức hàm lượng các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học cao. AAO có thể xử lý hoàn toàn các chất dinh dưỡng Nitơ, Phốt pho. Nhờ khả năng vận hành dễ dàng, ổn định, AAO chắc chắn là công nghệ ưu việt bậc nhất, phù hợp với mọi điều kiện tại Việt Nam.
Tuy nhiên, nó cũng có nhược điểm là thời gian vận hành khá lâu, do bể sinh học kỵ khí cần thời gian để khởi động hoàn toàn.
Ưu điểm của công nghệ AAO
- Chi phí vận hành thấp.
- Mức độ tự động hóa cao.
- Di dời hệ thống dễ dàng, nếu nhà máy chuyển địa điểm.
- Nếu mở rộng quy mô, tăng công suất, có thể thực hiện bằng cách nối hay lắp thêm các modun hợp khối và không cần phải dỡ bỏ để thay thế.
3. Công nghệ hóa lý và sinh học
Đây là công nghệ đơn giản, có thể áp dụng cho hầu hết các loại nước thải có độ màu cao (dệt nhuộm, mực in) và các loại nước thải công nghiệp. Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này chính là khả năng ứng dụng rộng rãi.
Mặc dù thông thường cần phải xử lý hóa lý, trước khi tiếp bước sinh học (trừ xử lý bậc cao), nhưng vẫn có khá nhiều hệ thống vẫn áp dụng sinh học, trước khi hóa lý. Lý do vì có nhiều công ty hay tập đoàn hoàn toàn không có kinh nghiệm trong lãnh vực này, nên áp dụng kỹ thuật không đúng cách, dẫn tới hiệu quả không cao. Để có thể xác định được loại hóa chất nào phù hợp với loại nước thải nào, cần phải tiến hành test thử nghiệm, trước khi bắt tay áp dụng vào thực tế.
4. Công nghệ màng lọc sinh học MBR
MBR (Membrane Bio-Reactor) – bể lọc màng sinh học, được coi là phát triển vượt bậc của màng lọc trong thế kỷ XXI. Công nghệ MBR dùng 1 màng lọc, có kích thước lỗ màng < 0.2 µm, được đặt trong 1 bể sinh học hiếu khí.
Quá trình xử lý nước thải trong bể này cũng tương tự như trong bể sinh học hiếu khí thông thường, nhưng MBR không cần 2 bể lắng sinh học và khử trùng. Màng lọc giúp loại bỏ bùn vi sinh khỏi nước. Do kích thước lỗ màng cực nhỏ, nên sẽ giữ lại các phân tử bùn vi sinh, các vi sinh vật gây bệnh, cặn lơ lửng trong dòng nước thải.
Vấn đề là do giá thành màng lọc khá cao, nên khó áp dụng công nghệ này trên các hệ thống xử lý nước thải công suất lớn.
Ưu điểm của công nghệ MBR
- Kích thước nhỏ hơn hệ thống thông thường.
- Tăng hiệu quả sinh học lên 10-30%.
- Điều chỉnh hệ thống sinh học hiệu quả.
- Thời gian lưu nước của hệ thống ngắn.
- Thời gian lưu bùn dài lâu.
- Loại bỏ tất cả các loại vi khuẩn và mầm bệnh.
- Không cần bể lắng thứ cấp và bể khử trùng.
- Bùn hoạt tính tăng 2-3 lần.
- Dễ dàng kiểm soát quy trình điều khiển tự động của hệ thống.
5. Công nghệ SBR
SBR (Sequencing Batch Reactor) là công nghệ bể xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học theo quy trình phản ứng từng mẻ liên tục. SBR gồm 2 cụm bể: Selector và C-tech. Nước được dẫn vào bể Selector, sau đó đi qua bể C-tech.
Bể Selector liên tục sục khí để quá trình hiếu khí diễn ra. Nước được chuyển sang bể C-tech. Bể SBR hoạt động theo 1 chu kỳ tuần hoàn, với 5 pha:
- Làm đầy
- Sục khí
- Lắng
- Rút nước
- Nghỉ
Hệ thống SBR hoạt động theo chu ký để điều khiển quá trình xử lý.
Ưu điểm của công nghệ SBR
- Vận hành dễ dàng và ít đòi hỏi sức người.
- Đạt hiệu quả xử lý chất ô nhiễm cao.
- Thiết kế chắc chắn.
- Có khả năng khử tốt khí Nitơ và phốt pho.
- Thay đổi tải trọng ổn định và linh hoạt.
- Lưu giữ bùn.
Đó là toàn bộ những gì bạn cần biết về hệ thống xử lý nước thải đang được áp dụng trong các ngành công nghiệp và cuộc sống sinh hoạt thường ngày hiện nay.