Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt

Trong bối cảnh nhu cầu sử dụng nước sạch ngày càng tăng, xử lý nước đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường. Hiện nay, có nhiều giải pháp khác nhau để làm sạch và tái sử dụng nguồn nước, từ các biện pháp cơ học, hóa học đến sinh học. Mỗi công nghệ xử lý không chỉ đáp ứng yêu cầu về hiệu quả mà còn phải đảm bảo tính bền vững và thân thiện với môi trường. Do đó, việc hiểu rõ các phương pháp xử lý nước sẽ giúp chúng ta tối ưu hóa nguồn tài nguyên quý giá này.

Xử lý nước thải bằng phương pháp vật lý

Cách xử lý nước thải bằng phương pháp vật lý hiện nay

Song chắn rác

Để đảm bảo hiệu quả cho các phương pháp xử lý nước, nước thải đầu vào cần đi qua song chắn rác trước tiên. Đây là bước quan trọng nhằm loại bỏ các vật thể có kích thước lớn như giẻ, vỏ hộp, cành cây, hay bao nilon. Việc này không chỉ giúp ngăn chặn tình trạng tắc nghẽn bơm, đường ống, hoặc kênh dẫn mà còn tạo điều kiện thuận lợi và an toàn cho toàn bộ hệ thống xử lý nước thải.

Song chắn rác được chia thành ba loại chính dựa trên kích thước khe hở: thô, trung bình và mịn. Loại thô thường có khoảng cách giữa các thanh từ 60 - 100mm, trong khi loại mịn có khe hở chỉ từ 10 - 25mm.

Vật liệu chính để chế tạo song chắn rác là kim loại, và chúng thường được lắp đặt ở cửa vào của kênh dẫn nước thải. Thanh chắn có thể có tiết diện tròn, vuông hoặc kết hợp. Trong đó, thiết kế tiết diện kết hợp là phổ biến nhất, với cạnh tròn phía trước để giảm lực cản dòng chảy và cạnh vuông phía sau giúp tăng khả năng giữ lại các vật cản mà không làm tắc nghẽn nhanh chóng.

Bể lắng cát

Bể lắng là một trong các biện pháp xử lý nước thải, được thiết kế để loại bỏ các hạt cặn lơ lửng trong nước thải. Tùy theo mục đích sử dụng, bể lắng có thể chia thành hai loại chính: bể lắng đợt 1, dùng để loại bỏ các hạt cặn vô cơ có sẵn trong nước, và bể lắng đợt 2, xử lý cặn hình thành từ quá trình keo tụ, tạo bông hoặc xử lý sinh học. Các hạt vô cơ không tan, kích thước từ 0,2mm đến 2mm, được tách ra tại đây, đảm bảo an toàn cho bơm và hệ thống đường ống phía sau, tránh nguy cơ tắc nghẽn.

Dựa trên thiết kế và mục đích sử dụng, bể lắng cát được phân loại thành bể lắng ngang và bể lắng đứng. Để tăng hiệu quả, bể lắng cát thổi khí cũng được ứng dụng rộng rãi. Trong bể lắng ngang, vận tốc dòng chảy được kiểm soát không vượt quá 0,3m/s, đủ để các hạt cát, sỏi và các chất vô cơ khác lắng xuống đáy, trong khi phần lớn các hạt hữu cơ được chuyển đến giai đoạn xử lý tiếp theo. Tuy nhiên, bể lắng đứng thường có hiệu suất lắng thấp hơn bể lắng ngang từ 10-20%. Các bể lắng này thường có tiết diện hỗn hợp, với cạnh vuông góc phía sau và cạnh tròn phía trước hướng đối diện dòng chảy, tối ưu hóa việc tách cặn và đảm bảo dòng chảy ổn định.

Tuyển nổi

Tuyển nổi, một trong các phương pháp xử lý nước hiệu quả, được sử dụng để tách các tạp chất không tan và khó tự lắng ra khỏi pha lỏng. Phương pháp này cũng có khả năng loại bỏ các chất hoạt động bề mặt, giúp xử lý nhanh chóng các hạt nhỏ nhẹ hoặc lắng chậm trong thời gian ngắn.

Quá trình tuyển nổi hoạt động dựa trên nguyên tắc sục bọt khí nhỏ vào nước. Các bọt khí này bám dính vào hạt cặn, tạo thành một tập hợp có khối lượng riêng nhỏ hơn nước, khiến chúng nổi lên bề mặt và dễ dàng loại bỏ. Hiệu suất tuyển nổi phụ thuộc vào số lượng, kích thước bọt khí và hàm lượng chất rắn. Kích thước bọt khí lý tưởng, từ 15 - 30 micromet, đảm bảo hiệu quả kết dính cao nhất.

Khi nồng độ chất rắn tăng, khả năng va chạm và kết dính giữa các hạt cũng tăng, giúp giảm lượng khí cần thiết trong quá trình. Nhờ những ưu điểm này, tuyển nổi là giải pháp tối ưu để xử lý các tạp chất khó tách, đóng vai trò quan trọng trong hệ thống xử lý nước hiện đại.

Keo tụ, tạo bông

Trong nguồn nước, một phần các hạt tồn tại dưới dạng hạt keo mịn, có kích thước từ 0,1 – 10 micromet. Những hạt này không lắng xuống cũng không nổi lên, khiến cho việc tách chúng khỏi nước trở nên khó khăn.

Theo nguyên lý, các hạt nhỏ trong nước có xu hướng keo tụ do lực hút Vanderwaals, khi các hạt có thể kết dính khi khoảng cách giữa chúng đủ gần nhờ sự va chạm. Sự va chạm này được thúc đẩy bởi chuyển động Brown và xáo trộn trong dung dịch. Tuy nhiên, trong môi trường phân tán cao, lực đẩy tĩnh điện giữ các hạt ở trạng thái phân tán. Các hạt này mang điện tích âm hoặc dương do sự hấp thụ các ion trong dung dịch hoặc ion hóa các nhóm hoạt hóa. Để phá vỡ sự bền vững của các hạt keo, cần phải trung hòa điện tích bề mặt của chúng.

Quá trình này gọi là keo tụ, giúp các hạt keo liên kết với nhau tạo thành bông cặn lớn hơn, nặng hơn và có thể lắng xuống. Đây là một trong những các phương pháp xử lý nước quan trọng, đặc biệt trong việc loại bỏ các hạt keo trong quá trình xử lý nước thải và thường sử dụng hóa chất PAC.

Chưng cất nhiệt

Chưng cất là một trong các biện pháp xử lý nước thải lâu đời và hiệu quả nhất, được sử dụng để loại bỏ nhiều chất ô nhiễm trong nước. Phương pháp này hoạt động bằng cách đun nóng nước đến khi sôi, sau đó thu hơi nước và để nó ngưng tụ lại thành nước cất, giúp loại bỏ các tạp chất. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi một lượng lớn năng lượng và nước, đồng thời quá trình chưng cất diễn ra chậm và chiếm không gian lớn.

Hiệu quả của hệ thống chưng cất rất cao trong việc loại bỏ:

• Sinh vật đơn bào (ví dụ: Cryptosporidium, Giardia)
• Vi khuẩn (như Campylobacter, Salmonella, Shigella, E. coli)
• Virus (ví dụ: virus đường ruột, viêm gan A, Norovirus, Rotavirus)
• Chất ô nhiễm hóa học như asen, bari, cadimi, crom, chì, nitrat, natri, sulfat và nhiều hóa chất hữu cơ khác.

Bộ lọc nước nano

Bộ lọc nano là một trong các phương pháp xử lý nước tiên tiến, với lỗ lọc siêu nhỏ khoảng 0.001 micron (tùy theo loại bộ lọc, có thể dao động từ 0.008 đến 0.01 micron). Bộ lọc này hoạt động dựa trên việc loại bỏ các hạt theo kích thước, trọng lượng phân tử và tính chất của chúng.

Hiệu quả của bộ lọc nano bao gồm:

• Loại bỏ sinh vật đơn bào (như Cryptosporidium, Giardia)
• Loại bỏ vi khuẩn (ví dụ: Campylobacter, Salmonella, Shigella, E. coli)
• Loại bỏ virus (như virus đường ruột, viêm gan A, Norovirus, Rotavirus)

Tuy nhiên, bộ lọc nano chỉ có hiệu quả vừa phải trong việc loại bỏ các hóa chất hòa tan trong nước. Vì vậy, khi sử dụng bộ lọc này, người dùng cần tìm hiểu kỹ về bộ lọc và nguồn nước đầu vào để đảm bảo hiệu quả tối ưu.

Xử lý nước thải bằng hóa chất

Trung hòa

Một trong các phương pháp xử lý nước là trung hòa độ pH của nước thải, đưa nó về mức trung tính trong khoảng từ 6,5 đến 8,5 trước khi xả ra môi trường hoặc chuyển sang các giai đoạn xử lý tiếp theo. Quá trình trung hòa có thể thực hiện qua một số cách sau:

• Trộn lẫn nước thải có tính axit và nước thải có tính kiềm.
• Sử dụng các tác nhân hóa học để điều chỉnh pH.
• Lọc nước axit qua các vật liệu có khả năng trung hòa.
• Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axit.

Tạo kết tủa

Trong quá trình xử lý nước thải, một trong các biện pháp xử lý nước thải hiệu quả là loại bỏ kim loại nặng và tạp chất thông qua quá trình kết tủa. Phương pháp này sử dụng các phản ứng kết tủa của canxi cacbonat và hydroxit để loại bỏ các kim loại nặng như Cu, Ni, Mg trong nước thải. Cặn kết tủa sẽ được tách ra bằng quá trình lắng cặn.

Để đạt hiệu quả tối ưu, pH của nước thải cần được điều chỉnh phù hợp với từng loại kim loại. Các hóa chất thường được sử dụng trong quá trình kết tủa bao gồm phèn nhôm, phèn sắt và vôi.

Phương pháp oxy hóa - khử

Phương pháp oxy hóa sử dụng các chất oxy hóa như hóa chất chlorine (dạng khí hoặc hóa lỏng), CaClO, dioxit clo, hypoclorit, natri, kali dicromat, kali permanganat, oxy và ozon để làm sạch nước thải. Quá trình oxy hóa giúp chuyển các chất độc hại thành các hợp chất ít độc hơn và tách chúng ra khỏi nước thải. Tuy nhiên, để thực hiện quá trình này hiệu quả, cần sử dụng một lượng lớn các tác nhân hóa học.

Xem thêm cách xử lý màu nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxy hóa - khử

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 

3.1 Phương pháp kỵ khí

Phương pháp kỵ khí là một trong các phương pháp xử lý nước, sử dụng vi sinh vật hoạt động trong điều kiện không có oxy để phân hủy các chất hữu cơ. Quá trình này rất phức tạp, tạo ra hàng trăm sản phẩm và phản ứng trung gian, và được chia thành bốn giai đoạn:

• Giai đoạn 1: Thủy phân: Trong giai đoạn này, các chất thải hữu cơ chứa các hợp chất cao phân tử như protein, chất béo, carbohydrate, cellulose, và lignin được cắt mạch thành các phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy. Ví dụ, protein chuyển hóa thành amino acid, carbohydrate thành đường đơn, và chất béo thành acid béo.
• Giai đoạn 2+3: Acid hóa và acetate hóa: Các chất hữu cơ sau khi được thủy phân sẽ tiếp tục chuyển hóa thành acetic acid, H2 và CO2 trong quá trình acid hóa. Các acid béo dễ bay hơi như axit acetic, propionic acid và lactic acid cũng được hình thành.
• Giai đoạn 4: Methan hóa: Vi sinh vật chuyển hóa methan sẽ phân hủy các cơ chất như CO2 + H2, formate, acetate, methanol, methylamines và CO, tạo thành khí metan (CH4).

3.2 Phương pháp hiếu khí

Phương pháp hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí hoạt động trong môi trường có đủ oxy. Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải diễn ra qua ba giai đoạn chính:

• Oxy hóa các chất hữu cơ;
• Tổng hợp tế bào mới;
• Phân hủy nội bào.

Trong các hệ thống xử lý nhân tạo, các điều kiện được tối ưu để thúc đẩy quá trình oxy hóa sinh hóa, giúp tăng tốc độ và hiệu suất xử lý đáng kể.

Tùy thuộc vào thành phần và tính chất của nước thải, mức độ cần xử lý, lưu lượng và các yếu tố khác như nguồn tiếp nhận và cơ sở hạ tầng, việc lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp là rất quan trọng.

Để đảm bảo hiệu quả xử lý và đạt chuẩn nước thải, hãy liên hệ với GH Group - nơi chuyên cung cấp các phương pháp xử lý nước tối ưu và công nghệ tiên tiến cho các nhu cầu xử lý nước thải.

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI DỊCH VỤ XUẤT NHẬP KHẨU GIA HOÀNG

• Địa chỉ: 33/111 Tô Ký, Phường Tân Chánh Hiệp, Quận 12, TP. Hồ Chí Minh
• VPGD: 33/B4 Tô Ký, Phường Tân Chánh Hiệp, Quận 12, TP. Hồ Chí Minh
• Email: hoangkimthangmt@gmail.com
• Website: https://ghgroup.com.vn
• Fanpage: Hóa chất Gia Hoàng