Xử lý nước thải công nghiệp

Nước thải công nghiệp là gì?

Nước thải công nghiệp là nước thải được sinh ra từ quá trình sản xuất của các nhà máy, khu sản xuất, xí nghiệp,... Đặc tính ô nhiễm hay nồng độ có trong nước thải công nghiệp là rất khác nhau, nó tùy thuộc vào từng loại hình công nghiệp, từng dây chuyền sản xuất hoặc từng dạng quy mô của doanh nghiệp.

Nước thải công nghiệp có thành phần chất hóa học không ổn định, nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác. Tuy nhiên, phần lớn nước thải đều mang theo các ion kim loại nặng như sắt (Fe3), Chì (Pb2), thủy ngân (Hg2),... và một số thành phần hợp chất hữu cơ, vô cơ, những hợp chất hòa tan lẫn không tan và photpho, nito, các axit béo, chất clo, dầu mỡ,...

Do đó, để đảm bảo sự an toàn cho môi trường và cho con người xung quanh, doanh nghiệp cần thiết kế giải pháp và tìm hiểu công nghệ xử lý nước thải công nghiệp cho từng loại hình doanh nghiệp, cần đảm bảo sự linh hoạt cũng như phù hợp với quy trình sản xuất.

Nguồn gốc của nước thải công nghiệp

Nước thải công nghiệp thông thường sẽ được xếp vào hai loại:

• Nước thải công nghiệp bẩn: Loại nước được trực tiếp sinh ra từ các hoạt động sản xuất sản phẩm như vệ sinh các thiết bị máy móc, hoặc quá trình sinh hoạt thường ngày của công nhân nhà xưởng.
• Nước thải công nghiệp không bẩn: Loại này được sinh ra trong quá trình làm nguội máy móc, giải nhiệt ở trong các trạm làm lạnh, hoặc là hơi nước bị ngưng tụ trong quá trình sản xuất tạo thành.

Theo từng quy định riêng ở từng nước, từng địa phương, cụ thể tại Việt Nam theo khoản 2 điều 2 Nghị định 154/2016/NĐ-CP, nước thải công nghiệp có nguồn gốc từ các hoạt động sản xuất sau:

• Các hoạt động sản xuất của nhà máy bia, rượu, nước có gas, nước giải khát.
• Hoạt động từ ngành sản xuất mực in, cơ sở dệt nhuộm hoặc may mặc.
• Nước thải từ các trạm trộn bê tông, cơ sở sản xuất sơn, phun sơn.
• Nước thải sinh ra ở nhà máy chế biến cafe.
• Phát sinh tại các ngành dịch vụ lò hơi.
• Các cửa hàng, dịch vụ tiện ích như giặt ủi.
• Các khu chế xuất: mì ăn liền, sữa, giấy, các loại sản phẩm từ nông - lâm - thủy - hải sản.
• Nước xả ở các khu nông trại chăn nuôi gia súc, giết mổ gia súc - gia cầm.
•  Những nhà máy sản xuất linh kiện điện tử, gia công kim loại, cơ khí hoặc luyện kim,...
• Các nhà máy hóa chất, dược phẩm, phân bón, thuốc bảo vệ thực vật hoặc các yếu phẩm cho sinh hoạt như đồ gia dụng, vật liệu xây dựng, văn phòng phẩm,...

Thành phần và tính chất của nước thải công nghiệp

Thành phần

Các thành phần gây ô nhiễm có trong nước thải công nghiệp chủ yếu là những hợp chất vô cơ, các hợp chất hữu cơ hòa tan, các chất hữu cơ vi lượng tạo nên mùi hôi khó chịu, các chất hữu cơ khó phân hủy bằng phương pháp sinh học, và một số loại chất hữu cơ gây hại cho thủy sinh.

Ngoài ra, trong nước thải công nghiệp còn bao gồm các thành phần gây ô nhiễm khác như dầu mỡ, các chất lơ lửng, những kim loại nặng, những chất dinh dưỡng,... đều ở hàm lượng cao.

Tính chất

1. Tính chất vật lý: Những loại nước thải công nghiệp thông thường sẽ mang theo mùi hôi rất nặng, bao gồm ở nhiều trạng thái rắn - lỏng - khí (những chất lơ lửng, chất keo, đá vôi,... thường được loại bỏ một phần nhờ lắng tụ).
2. Tính chất hóa học: Có cả thành phần vô cơ (clo, nito, photpho, lưu huỳnh, kim loại nặng như sắt, chì, các chất độc hoặc những khí thải H₂S, CH₄,...) và hữu cơ (carbohydrate, protein, các dưỡng chất nito, photpho, dầu mỡ, dầu máy, dầu nhờn, thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật,...).
3. Tính chất sinh học: Là những mầm bệnh, các loại nấm vi sinh gây nên những bệnh nguy hại cho cơ thể người.

Quy chuẩn về nước thải công nghiệp

Bộ Tài nguyên và Môi trường vừa công bố một quy định mới về nước thải công nghiệp - QCVN 40, ngoài ra còn có quy định về nước thải công nghiệp 2015 (QCVN 14 - MT:2015/BTNMT) được áp dụng cho các loại nước thải sinh hoạt từ các cơ sở sản xuất kinh doanh và các ngành có liên quan.

Chia làm hai loại:

• Loại A: chỉ số tối đa cho các chất gây ô nhiễm, được phép thải vào những nguồn nước có mục đích dùng cho sinh hoạt.
• Loại B: chỉ số tối đa cho các chất gây ô nhiễm, không được phép thải chung vào nước có mục đích cung cấp cho sinh hoạt khi chưa trải qua quy trình xử lý nước thải công nghiệp.

Tại sao phải xử lý nước thải công nghiệp?

Nguồn nước thải công nghiệp song song với sự phát triển của ngành, kéo theo đó là vô vàng những hệ lụy không đáng cho môi trường và sức khỏe con người.

Làm ô nhiễm nguồn nước

Nước thải sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống sinh vật trong nước.

Những hóa chất có trong nước làm biến đổi phần lớn tính chất của nước, khi các loài thủy sinh hấp thụ, lâu ngày sẽ sinh ra độc và dễ dẫn đến tình trạng biến đổi gen.

Làm ô nhiễm đất và những sinh vật sống trong lòng đất

Nước thải công nghiệp mang theo nhiều hợp chất vô cơ lẫn hữu cơ thấm vào đất, tích tụ lại sẽ tạo nên sự ô nhiễm đất và tổn hại đến môi trường sống của những sinh vật đất.

Làm ô nhiễm nguồn không khí

Những hợp chất vô cơ, hữu cơ độc hại có trong thành phần nước thải công nghiệp trải qua vòng tuần hoàn, theo hơi nước vào không khí, làm tăng mật độ bụi trong không khí.

Từ những nguy hại này, mỗi nhà máy, xí nghiệp, công ty, trước khi bắt đầu hoạt động cần tìm hiểu trước về những phương pháp xử lý nước thải công nghiệp để đảm bảo an toàn cho môi trường và cho những người xung quanh.

Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp

Mỗi loại nước thải khác nhau sẽ áp dụng theo từng cách xử lý nước thải công nghiệp khác nhau, tùy theo nồng độ, tỉ lệ và tính chất của từng loại chất ô nhiễm có trong nước thải mà áp dụng:

Phương pháp hóa học - hóa lý

Đây là một phương pháp phổ biến được dùng nhiều trong xử lý nước thải công nghiệp bởi tính hiệu quả và nhanh chóng của nó trong việc loại bỏ những tạp chất hay những chất độc hại trong nước. Biện pháp này dễ vận hành sử dụng, cũng khá dễ quản lý nhưng giá thành lại rất cao và dễ sinh ra những hợp chất gây hại khác trong quá trình xử lý.

Dùng để xử lý nước thải công nghiệp trong các nhà máy mạ kẽm, mạ crom, dệt nhuộm, may mặc, sản xuất mực in,... Loại này sẽ xử lý tốt những loại nước thải chứa nhiều tạp chất, có nồng độ axit và chất bẩn cao.

Phương pháp hóa lý

Về cơ bản, phương pháp này áp dụng các quá trình hóa học và vật lý vào xử lý nước thải công nghiệp, loại bớt những chất ô nhiễm.

Có hai công nghệ thường được áp dụng:

• Công nghệ keo tụ - đông tụ tạo bông: Công nghệ này có khả năng khử bỏ cặn bẩn và lọc mùi khá tốt. Dùng nhiều trong sản xuất mực in, giấy, thuốc nhuộm, dệt may, hoặc những ngành có thể sản sinh ra nước thải có chứa dầu mỡ và các kim loại nặng.
• Công nghệ trích ly pha lỏng: Công nghệ này ít được sử dụng hơn bởi chi phí bỏ ra khá đắt nhưng hiệu quả đạt được lại khá thấp, chất bẩn loại bỏ chỉ từ 3 - 4 gam/lít.

Phương pháp sinh học

Phương pháp này sẽ triệt để được hợp chất amoni, được dùng nhiều trong xử lý nước thải công nghiệp của xưởng sản xuất cafe, chế biến thực phẩm như mì ăn liền, sữa, bia rượu,... Loại hình này dùng để diệt trừ các hợp chất hữu cơ độc hại, các vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí có trong nước thải công nghiệp.

Hiện nay, có khá nhiều công nghệ áp dụng hình thức phương pháp sinh học này, nhưng tùy theo từng thành phần hóa học có trong nước thải, cũng như tiêu chuẩn đầu ra của nguồn nước mà lựa chọn công nghệ cho phù hợp.

• Công nghệ xử lý nước thải bằng bèo tây hoặc tảo.
• Công nghệ xử lý nước thải AAO.
• Công nghệ xử lý nước thải Johkasou.

Cơ học

Phương pháp chỉ đơn thuần là lọc sạch những hóa chất có kích thước và tỉ trọng lớn, phần lớn được áp dụng trong ngành công nghiệp sản xuất giấy, sơn, phun sơn, mạ kẽm, mạ crom, hoặc tất cả ngành có thể sản sinh ra nước thải chứa kim loại nặng.

Phương pháp điện hóa

Điện hóa dùng hai dạng năng lượng là hóa học và điện năng, dù nó đạt hiệu quả rất cao nhưng muốn áp dụng được phương pháp này lại cần hiểu biết nhiều về công nghệ kỹ thuật cũng như cách vận hành hệ thống.

Có hai loại công nghệ thường dùng đó là:

• Công nghệ keo tụ điện hóa: Triệt tiêu những hợp chất hữu cơ khó phân hủy trong các nhà máy sản xuất giấy, dệt nhuộm, mực in,...
• Công nghệ Oxy hóa điện hóa: Oxy hóa những hợp chất hữu cơ độc hại thành nước và khí CO₂.

Quy trình hệ thống xử lý nước thải công nghiệp

Để xử lý nước thải công nghiệp một cách triệt để và hiệu quả nên kết hợp nhiều phương pháp hóa học, vật lý và sinh học để phù hợp với tất cả nước thải. Quy trình sẽ được thiết kế cơ bản như sau:

Hố thu

Nước thải của nhà máy từ các nguồn khác nhau sẽ được gom thu về hố thu theo mạng lưới thoát nước:

• Loại rác thô có kích thước ≥ 5mm ra khỏi nước để đảm bảo hệ thống xử lý nước thải công nghiệp được vận hành suôn sẻ, không bị tắc nghẽn.
• Lắng sơ bộ để loại những đất, cát,... và giữ lại những chất hữu cơ khác, lẫn dầu mỡ, chất độc hại.

Bể điều hòa

Lưu lượng và chất lượng nước sẽ không ổn định mà dao động theo mỗi giờ trong ngày, nên khi nước được đổ vào bể điều hòa sẽ được trộn đều để tránh hiện tượng lắng cặn tạo mùi.

Bể tách dầu mỡ

Nước ở bể điều hòa sau khi hòa trộn sẽ được đổ tiếp vào bể tách để tách những máng dầu ra ngoài bằng hệ thống gạt trên mặt nước. Nước tách sẽ được đưa trực tiếp đến bể keo tụ, phần dầu mỡ tách sẽ được gom lại và đưa ra ngoài xử lý triệt để.

Bể keo tụ tạo bông

Với một liều lượng chất hóa học thích hợp được bơm vào bể để kết dính những cặn nhỏ li ti lại với nhau, thuận tiện hơn trong quá trình xử lý. Hóa chất được sử dụng ở bể này thông thường là chất keo tụ như PAC hoặc hóa chất trợ lắng PAA.

Bể lắng cấp 1

Những bông cặn lớn do những cặn nhỏ li ti kết dính thành sẽ được loại bỏ tại bể lắng cấp 1 để dễ dàng hơn cho quy trình xử lý tiếp theo.

Bể kỵ khí

Những vi sinh vật kỵ khí xem những hợp chất hữu cơ (BOD, COD) có trong nước thải công nghiệp thành thức ăn, phân hủy chúng thành khí: CH4, H2S, CO2, NH3,...

Bể thiếu khí

Bể thiếu khí hay còn có tên gọi khác là bể anoxic. Mục đích chính của loại bể này là dùng để xử lý Nito, photpho trong nước thải. Trong bể thường có các bộ phận khác hỗ trợ cho quá trình phát triển của vi sinh vật thiếu khí như:

• Máy bơm đảo trộn, khuấy trộn hoặc cánh khuấy chìm.
• Hệ thống cung cấp dinh dưỡng cho vi sinh vật thiếu khí phát triển.
• Hệ thống hồi lưu bùn lại bể Anoxic sau quá trình phản ứng.

Bể hiếu khí

Tại bể sinh học hiếu khí, những vi sinh vật sẽ phân giải những hợp chất hữu cơ, chuyển hóa và phát triển thành sinh khối. Quần thể vi sinh phát triển càng mạnh, đồng nghĩa lượng hợp chất hữu cơ trong nước thải đang giảm dần. Bể hiếu khí sẽ sắp xếp mà bơm nước thải tuần hoàn về bể thiếu khí để triệt tiêu NO₃.

Bể lắng

Sau khi xử lý sinh học sẽ tiến đến quá trình tách bùn hoạt tính, nước sau lắng sẽ được bơm vào bể trung gian để đưa đến hệ lọc áp lực. Phần bùn lắng sẽ được tiến hành xử lý bùn và cặn.

Hệ lọc áp lực

Nước sau quá trình lắng sẽ tồn tại các cặn và xác của vi sinh vật, tại bể này nước sẽ được lọc sạch đảm bảo nguồn nước thải ra môi trường đạt loại A theo quy định của QCVN 40:2011/BTNMT.

Bể khử trùng

Dùng Clo hoặc Ozon để tiêu diệt hoàn toàn các vi sinh vật mang mầm bệnh. Nước thải sau khi được khử trùng có thể xả vào môi trường mà vẫn đảm bảo an toàn, không lo gây ra ô nhiễm.

Xử lý bùn và cặn

Tại đây, một phần bùn hoạt tính sẽ được tuần hoàn trở lại bể hiếu khí để duy trì chức năng sinh học và lưu giữ ở mức độ ổn định. Còn lượng bùn dư sẽ bơm về bể chứa bùn và lưu ở thời gian thích hợp, bùn sẽ được nén từ 1 đến 2 - 2,5% rồi bơm vào thiết bị keo tụ bùn cùng với polymer và đổ về thiết bị ép bùn.

Bánh bùn sau ép sẽ được cho vào thiết bị thu bùn khô và được chôn lấp theo đúng quy định. Phần nước dư lại được tuần hoàn tiếp đến bể điều hòa để tiếp tục xử lý.