Các Phương Pháp Xử Lý Nước Thải Hiện Đại Nhất 2022

Xử lý nước thải được xem là vấn đề cấp thiết cần được thực hiện để giải quyết tình trạng ô nhiễm nước thải hiện nay. Bởi nước thải khi chưa qua xử lý chứa rất nhiều vi khuẩn, tạp chất gây ô nhiễm ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sống, sức khỏe và sự phát triển kinh tế, xã hội. Vậy có những phương pháp xử lý nước thải nào? Ưu, nhược điểm của từng phương pháp? Để giải đáp thắc mắc này bài viết dưới đây chúng tôi sẽ tổng hợp chi tiết câu trả lời, cùng tham khảo nhé!

Xử lý nước thải là gì?

Xử lý nước thải chính là quá trình loại bỏ các chất ô nhiễm, chất hữu cơ, vô cơ, tạp chất… ra khỏi nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt, y tế… Quá trình xử lý nước thải sẽ bao gồm các quá trình vật lý, hóa học, sinh học với mục đích chung là loại bỏ chất ô nhiễm, đảm bảo nước thải sau xử lý an toàn với con người, thân thiện với môi trường.

Xử lý nước thải là gì?

Như đã giới thiệu từ đầu, xử lý nước thải là vấn đề quan trọng, cấp thiết cần được các doanh nghiệp, đơn vị thực hiện trước khi xả nước thải ra bên ngoài môi trường. Bởi các loại nước thải có nguồn gốc từ sản xuất công nghiệp, sinh hoạt, y tế, đô thị, tự nhiên… đều chứa hàm lượng cao các chất gây ô nhiễm độc hại ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người, môi trường sống.

Các phương pháp xử lý nước thải

Hiện nay, theo như các phân tích về thành phần, nước thải từ nhiều nguồn gốc khác nhau sẽ có những phương pháp xử lý tương ứng khác nhau. Dưới đây là 3 phương pháp xử lý nước thải phổ biến, thông dụng và hiệu quả nhất chúng tôi đã tổng hợp chi tiết:

Phương pháp xử lý nước thải vật lý

Thông thường, nước thải sẽ chứa các chất rắn không tan ở dạng lơ lửng và để tách chúng ra cần sử dụng phương pháp cơ học. Cụ thể là lọc để loại bỏ qua song chắn rác, tấm lưới chắn rác. Hoặc dùng phương pháp lắng nhờ tác dụng của trọng lực và lực ly tâm rồi lọc phần lắng cặn. 

Tùy thuộc vào kích cỡ, tính chất, nồng độ, lưu lượng nước thải và nhu cầu làm sạch để lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp, đáp ứng tốt nhất nhu cầu. Cụ thể:

• Song chắn rác

Song chắn rác

Đây là bước quan trọng giúp tạo điều kiện thuận lợi cho hệ thống xử lý nước thải. 

Nước thải trước khi được dẫn vào hệ thống xử lý sẽ được đưa qua song chắn rác để loại bỏ các tạp chất, rác thải, cặn bẩn có kích cỡ lớn như: túi nilon, vỏ hộp, chai nhựa, rác, giẻ… Mục đích để tránh tình trạng tắc nghẽn máy bơm, đường ống dẫn khi bơm nước thải lên hệ thống. 

Song chắn rác cũng được thiết kế bằng kim loại, được phân loại thành 3 loại: thô, trung bình và mịn; khoảng cách giữa các thanh 60 – 100mm với loại thô hoặc 10 – 25mm với loại mịn. Vị trí lắp đặt cố định hoặc di động tùy thuộc nhu cầu sử dụng, loại nước thải để lựa chọn song chắn rác phù hợp.

• Lắng cát 

Phương pháp xử lý nước thải vật lý tiếp theo là sử dụng bể lắng cát để tách các tạp chất vô cơ không tan kích thước từ 0.2 – 2mm như: cát, sỏi. Với cơ chế lưu trữ nước thải trong một thời gian nhất định để chất vô cơ lắng xuống dưới nhờ trọng lực. Sau đó tách bỏ khỏi nước thải. 

Hiện nay, bể lắng cát được thiết kế có hình dạng đa dạng phụ thuộc vào lưu lượng nước thải. Để tăng hiệu quả có thể sử dụng bể lắng thổi khí.

• Bể lắng xử lý nước thải

Bể lắng xử lý nước thải có nhiệm vụ tách, loại bỏ các chất rắn, chất lơ lửng gây ô nhiễm có trong nước thải nhờ quá trình lắng cặn hoặc keo tụ tạo bông, xử lý sinh học. Đa số được thiết kế hình chữ nhật có chiều dài gấp đôi chiều rộng hoặc hơn, hiệu quả lắng cặn 60%. Một số bể lắng được sử dụng thông dụng: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng ly tâm, bể lắng lamen.

Bể lắng hoạt động theo 4 quy trình, mỗi quy trình sẽ có những chức năng, nhiệm vụ khác nhau. Lắng riêng lẻ từng hạt giúp loại bỏ cát, đá mà không ảnh hưởng đến các hạt xung quanh. Tạo bông cặn để loại bỏ chất rắn chưa xử lý, nước thải sau xử lý sinh học. Lắng tập thể đặt sau bể lắng sinh học để phân cách chất lỏng, rắn. Lắng nén giúp bùn thải được cô đặc, khô nhanh.

• Tuyến nổi

Dùng để tách các tạp chất rắn hoặc lỏng không tan hoặc các chất hòa tan hoạt động ở bề mặt. Ví dụ như các chất lơ lửng, bùn đặc sinh học. Với ưu điểm loại bỏ hoàn toàn các hạt nhỏ, trọng lượng nhẹ và giúp lắng chậm trong thời gian ngắn. Cơ chế hoạt động sục khí vào bể, khí sẽ kết dính với các hạt cặn, khi tập hợp thành một lượng lớn sẽ nổi lên trên bề mặt.

Đồng hồ đo lưu lượng nước điện tử màn hình rời có dây kéo dài thuận tiện hơn khi lắp đặt trong các hệ thống không tiện để quan sát trực tiếp.

Phương pháp xử lý nước thải sinh học

Là phương pháp được áp dụng với nước thải có thành phần là các chất hữu cơ hòa tan và các chất vô cơ như H2S, Nito, Sunfit… Với cơ chế hoạt động dựa trên quá trình phân hủy các chất của hệ vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí. Cụ thể để thực hiện quá trình phân hủy các chất trong nước thải sẽ được di chuyển vào bên trong vi sinh vật. Sau đó, tại đây sẽ diễn ra 3 quá trình:

• Chuyển các chất ô nhiễm trong nước thải từ pha lỏng đến bề mặt tế bào của vi sinh vật.
• Khuếch tán bề mặt tế bào qua màng bán thấm nhờ hiện tượng chênh lệch nồng độ bên trong và ngoài tế bào.
• Chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh vật để sản sinh năng lượng và tổng hợp tế bào mới.

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật được gọi là quá trình oxy hóa với tốc độ tùy thuộc vào nồng độ chất hữu cơ, hàm lượng các tạp chất và mức độ ổn định của lưu lượng nước thải.

Về cơ bản 2 quá trình xử lý nước thải bằng hệ vi sinh vật kỵ khí, hiếu khí sẽ có sự khác nhau. Cụ thể:

Xử lý nước thải bằng vi sinh vật kỵ khí

Là nhóm vi sinh vật hoạt động trong điều kiện không có oxy, quá trình phân hủy kỵ khí chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp giúp tạo ra nhiều sản phẩm trung gian. Cụ thể vi sinh vật kết hợp với các chất hữu cơ sẽ tạo ra sản phẩm là các tế bào mới và hỗn hợp khí gồm CH4, CO2, H2, NH3, H2S.

Thông thường, tùy theo trạng thái bùn sẽ chia quá trình kỵ khí với 2 nhóm vi sinh vật: dạng lơ lửng như quá trình tiếp xúc kỵ khí (Anaerobic Contact Process), quá trình xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên (UASB); Dạng dính bám như quá trình lọc kỵ khí (Anaerobic Filter Process).

Xử lý nước thải bằng vi sinh vật kỵ khí

Hiểu đơn giản hơn quá trình phân hủy kỵ khí sẽ gồm 4 giai đoạn:

• Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử: protein, chất béo, cellulose thành các phân tử đơn giản, dễ phân hủy.
• Acid hóa: phản ứng thủy phân sẽ chuyển hóa các hợp chất bên trên protein thành amino acid, carbohydrate thành đường đơn, chất béo thành acid béo. Còn các chất hữu cơ đơn giản được chuyển hóa thành acetic acid, H2, CO2
• Acetate hóa: CO2, H2, methanol, rượu đơn giản được hình thành nhờ quá trình cắt mạch Carbohydrate.. 
• Methan hóa: Vi sinh vật chuyển hóa methan phân hủy các chất CO2, H2, CO, acetate, methanol…

Xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí

Xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí

Bản vẽ hệ thống xử lý nước thải được hiểu đơn giản là một quy trình mô tả rõ ràng và trực quan thứ tự các bước, các thiết bị cần thiết cho hệ thống xử lý nước thải.

Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sử dụng vi sinh vật hiêu skhis hoạt động trong điều kiện có oxy gồm 3 giai đoạn: oxy hóa các chất hữu cơ, tổng hợp tế bào mới, phân hủy nội bào. Điều kiện ứng dụng có thể là tự nhiên hoặc nhân tạo tuy nhiên nhân tạo sẽ tối ưu hơn vì được tạo điều kiện cho quá trình oxy hóa sinh hóa nên tốc độ, hiệu suất sẽ cao hơn.

Ngoài ra, phương pháp này cũng được chia thành 2 dạng tùy thuộc vào sự tồn tại của vi sinh vật:

• Vi sinh vật dạng lơ lửng: được sử dụng để khử chất hữu cơ chứa carbon như quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, bể phản ứng hoạt động gián đoạn, quá trình lên men phân hủy hiếu khí. 
• Vi sinh vật dạng bám dính: quá trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học, bể phản ứng nitrat với màng cố định.

Công nghệ xử lý nước thải MBR – Membrane Bioreactor

Công nghệ xử lý nước thải MBR

Ngoài ra, với phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật có thể sử dụng công nghệ MBR kết hợp giữa 2 quá trình phân hủy sinh học chất hữu cơ và tách sinh khối vi khuẩn bằng màng lọc. Công nghệ này sẽ thay thế hoàn toàn công nghệ xử lý sinh học truyền thống và được ứng dụng nhiều trong nước thải sinh hoạt, công nghiệp, y tế… có thành phần là các chất hữu cơ, kim loại, vi khuẩn…

Cơ chế hoạt động là tách bằng màng, cụ thể màng lọc MBR sẽ được đặt trong bể hiếu khí lơ lửng Aerotank. Khi nước thải thẩm thấu qua màng lọc vào ống mao dẫn nhờ những vi lọc có kích cỡ nhỏ từ 0.01 ~ 0.2 µm. Lúc này vi sinh vật, tạp chất ô nhiễm, chất hữu cơ khi đi qua sẽ được giữ lại tại bề mặt màng và định kỳ dẫn về bể chứa bùn.

Còn phần nước sạch sẽ được đi qua màng và được bơm hút từ ống mao dẫn ra bể chứa nước sạch ở ra bên ngoài không cần đi qua bể lắng hay lọc, khử trùng. Bơm hút sẽ được cài đặt chạy 10 phút, nghỉ 1- 2 phút đến khi áp suất trong màng vượt quá áp suất 50kpa thì hệ thống bơm hút sẽ ngừng hoạt động. Đồng thời kích hoạt bơm rửa ngược để rửa màng, tránh tình trạng tắc nghẽn.

Chất lượng nước thải sau xử lý có độ ổn định cao, hàm lượng SS <1mg/L, độ đục <0.2NTU. Hiệu suất lọc Nito, Amonia đạt 90 – 95%, hiệu quả loại bỏ vi khuẩn, virus cao. Ngoài ra, còn giúp giữ lại vi khuẩn có hại ảnh hưởng đến sức khỏe. Theo đó nước thải sau khi xử lý bằng công nghệ MBR có thể tái sử dụng hoặc xả ra môi trường tự nhiên.

Ưu điểm của công nghệ MBR:

• Kích thước lỗ màng 0,03 µm có khả năng tách các chất rắn lơ lửng, vi khuẩn, virus, chất hữu cơ…
• giúp tiết kiệm diện tích bể sinh học, tiết kiệm chi phí xây dựng, thiết bị lắp đặt, vận hành.
• Rút ngắn giai đoạn xử lý nước thải vì không phải xây dựng thêm bể lắng bùn sinh học và bể khử trùng phía sau.
• Thời gian lưu trữ ngắn 2.5 – 5 giờ nên giảm diện tích đất cần thiết cho quá trình xử lý nước thải.
• Nồng độ vi sinh MLSS trong bể cao và thời gian lưu bùn dài nên khối lượng bùn dư sinh ra ít. Từ đó giúp giảm chi phí xử lý, thải bỏ bùn.
• Được thiết kế có nồng độ bùn hoạt dinh cao 5000-12.000 mg/l. tải trọng BOD cao giúp làm giảm khả năng nổi của bùn. giảm thể tích bể sinh học hiếu khí, giảm chi phí xây dựng.
• Chất lượng nước thải sau xử lý đạt hiệu quả cao, đáp ứng tiêu chuẩn quy định, chứa hàm lượng chất rắn thấp có thể được sử dụng để tưới cây, giải nhiệt….
• Quá trình vận hành đơn giản, dễ dàng có thể điều chỉnh hoàn toàn tự động, không cần đo chỉ số SVI hàng ngày, giúp hệ thống tiết kiệm nhân công đáng kể.
• Công nghệ MBR giúp tăng hiệu quả xử lý Nito, photpho so với công nghệ truyền thống.

==> Xem thêm: sản phẩm đồng hồ đo lưu lượng nước

Phương pháp xử lý nước thải hóa học

Xử lý nước thải hóa lý được hiểu đơn giản là việc đưa một chất nào đó vào trong nước thải để tạo ra phản ứng cụ thể giữa nó và một thành phần nào đó trong nước thải. Mục đích nhằm loại bỏ các tạp chất ra khỏi nước thải, giúp nước thải sau xử lý đạt mức độ an toàn, sạch. 

Phương pháp xử lý nước thải hóa học

Các phương pháp xử lý nước thải hóa học là trung hòa, keo tụ, tạo bông. Cụ thể như sau:

Trung hòa

Nước thải có chứa acid chất vô cơ hoặc kiềm trước khi đưa vào hệ thống xử lý nước thải hoặc đưa qua giai đoạn tiếp theo cần trung hòa về khoảng pH 6.5 – 8.5. Một số cách trung hòa nước thải:

• Trộn lẫn nước thải acid và nước thải kiềm với nhau để độ PH được trung hòa về mức 6.5 – 8.5.
• Bổ sung các tác nhân hóa học vào nước thải để làm nhanh quá trình trung hóa.
• Lọc nước thải có chứa acid hoặc kiềm qua các loại vật liệu có tác dụng trung hòa.
• Hấp thụ khí acid bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước acid.

Keo tụ – tạo bông

Trong nước thải sẽ có một phần hạt cặn tồn tại ở dạng keo mịn phân tán có kích thước dao động từ 0.1 – 10 micromet. Với đặc tính không lắng, không nổi, kích thước nhỏ, diện tích và thể tích bề mặt lớn. Do đó nên rất khó tách bỏ bằng phương pháp trung hòa.

Để loại bỏ chúng cần sử dụng khuynh hướng keo tụ do lực hút Vanderwaals giữa các hạt. Với cơ chế kết dính các hạt nhờ sự va chạm xảy ra do tác động của sự xáo trộn. 

Trong trường hợp phân tán cao, các hạt keo mang tích điện âm hoặc dương sẽ được duy trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩy tĩnh điện và được bền hóa. Để phá tính bền của các hạt keo cần trung hòa điện tích bề mặt, đây chính là quá trình keo tụ. Các hạt keo tụ sau khi trung hòa có thể liên kết với nhau để tạo thành bông cặn với kích cỡ lớn hơn, nặng hơn. Sau đó sẽ được lắng xuống dưới, đây chính là quá trình tạo bông.

Kết luận

Nhìn chung, có rất nhiều phương pháp xử lý nước thải hiệu quả được sử dụng phổ biến. Tùy thuộc vào loại nước thải, thành phần nước thải, lưu lượng xử lý… chúng ta sẽ áp dụng những cách xử lý phù hợp. Tất cả vì mục đích chung đảm bảo nguồn nước thải sau xử lý an toàn với sức khỏe con người, thân thiện với môi trường, góp phần vào sự phát triển kinh tế xã hội.

Xem bài tiếp theo: Quá trình xử lý nước thải công nghiệp