[Chia sẻ] Top 9+ Công nghệ xử lý nước thải khu công nghiệp tốt nhất 2024

Nước thải khu công nghiệp là nguồn ô nhiễm môi trường nguy hiểm, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Việc ứng dụng công nghệ xử lý nước thải khu công nghiệp tiên tiến đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường sống và phát triển bền vững. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn thông tin chi tiết về một số công nghệ xử lý nước thải khu công nghiệp, quy trình xử lý và những lưu ý khi lựa chọn giải pháp phù hợp.

Xử lý nước thải khu công nghiệp bằng phương pháp hóa lý

Hiện nay, công nghệ xử lý nước thải khu công nghiệp phát triển mạnh mẽ, với sự ưu tiên đặc biệt cho các phương pháp hóa lý và vi sinh.

Trong các ngành công nghiệp như điện tử, luyện kim, xi mạ, sơn, dược phẩm, sản xuất kim tiêm và giặt ủi công nghiệp, nước thải thường chứa nồng độ kim loại cao, độ màu lớn và pH không cân đối, đồng thời tồn tại các chất khó phân hủy sinh học. Để xử lý hiệu quả các loại nước thải này, cần phải áp dụng các phương pháp và hóa chất phù hợp.

Các phương pháp xử lý nước thải trong khu công nghiệp này bao gồm sử dụng các phương pháp như keo tụ, tạo bông bùn, tuyển nổi, hấp phụ, trao đổi ion và nhiều quy trình khác. Mục tiêu là loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm và cải thiện chất lượng nước thải, giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đối với môi trường.

Phương pháp keo tụ tạo bông

Quá trình keo tụ tạo bông trong xử lý nước thải khu công nghiệp là một phương pháp hiệu quả được sử dụng để loại bỏ các chất ô nhiễm và làm sạch nước thải. Phương pháp này kết hợp cả yếu tố hóa học và vật lý, giúp giảm màu sắc, độ đục và loại bỏ các chất cặn lơ lửng và kim loại trong nước.

Mục tiêu chính của việc sử dụng các chất keo tụ là để tạo ra các hạt lớn hơn từ các chất lơ lửng nhỏ trong nước thải. Các hóa chất keo tụ tạo bông sẽ kết dính các chất ô nhiễm lại với nhau để tạo thành bông cặn lớn, giúp chúng dễ dàng lắng xuống và được loại bỏ khỏi nước thải dưới dạng bùn thải.

Cơ chế hoạt động của quá trình keo tụ là làm mất đi tính ổn định của dung dịch keo trong nước, thông qua việc giảm điện thế bề mặt hấp thụ, trung hòa điện tích và tạo ra các cầu nối giữa các hạt keo, từ đó giữ chúng lại trong bông cặn.

Hóa chất keo tụ thường bao gồm phèn nhôm, phèn sắt, vôi, soda, NaOH,… Việc lựa chọn hóa chất và phương pháp xử lý phù hợp sẽ phụ thuộc vào tính chất của nước thải cụ thể. Các yếu tố như pH, nhiệt độ, liều lượng chất keo tụ và chất trợ keo tụ, cũng như tạp chất trong nước và tốc độ khuấy trộn đều ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình keo tụ.

Phương pháp tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi là một trong những phương pháp phổ biến được áp dụng trong hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp. Quy trình này tập trung vào việc tách các chất rắn hòa tan và chất khó lắng trong nước thải, dựa trên việc sử dụng sự thay đổi về độ tan của khí áp trong quá trình xử lý.

Trong quá trình tuyển nổi, các phân tử chất lơ lửng được kết dính vào bề mặt phân chia giữa nước và khí. Bằng cách bơm khí trực tiếp vào bể dưới áp lực, sự kết hợp giữa khí hòa tan và chất lỏng tạo ra các bong bóng khí siêu nhỏ.

Những bong bóng này tạo ra lực hấp dẫn, giúp các phân tử rắn lơ lửng bám vào chúng và nổi lên bề mặt chất lỏng. Sau đó, lớp bùn nổi này được loại bỏ bằng thiết bị tách váng bề mặt. Trong khi đó, các chất rắn nặng sẽ lắng xuống đáy bể và được hút ra, sau đó chuyển đến bể chứa bùn.

Các phương pháp tuyển nổi trong xử lý nước thải khu công nghiệp có thể bao gồm tuyển nổi phân tán bằng máy bơm khí nén, tuyển nổi phân tán bằng thiết bị cơ học, và tuyển nổi tách khí từ nước. Đây là những phương pháp linh hoạt và hiệu quả để loại bỏ các chất ô nhiễm từ nước thải công nghiệp.

Phương pháp hấp phụ

Một trong những phương pháp hiệu quả trong việc xử lý nước thải khu công nghiệp là thông qua phương pháp hấp phụ. Phương pháp này giúp loại bỏ các chất độc hại như hợp chất hữu cơ, Phenol, Hydroxyl, dung môi Clo hóa, và các kim loại có hại khác khỏi nước thải.

Để thực hiện phương pháp hấp phụ, các nhà máy xử lý nước thải sử dụng các vật liệu có diện tích bề mặt lớn như than hoạt tính, xỉ tro, silicagel và các chất tổng hợp khác. Các vật liệu này có khả năng hấp thụ các chất ô nhiễm từ nước thải nhờ vào diện tích bề mặt rộng lớn của chúng.

Trong quá trình hấp phụ, chất ô nhiễm trong nước sẽ được hấp thụ lên bề mặt của các hạt hấp phụ trong thiết bị. Với diện tích bề mặt lớn, các vật liệu hấp phụ tạo ra một lực hấp dẫn mạnh mẽ, làm cho các chất bẩn hoặc chất ô nhiễm bám dính vào bề mặt của chúng.

Tuy nhiên, phương pháp hấp phụ trong xử lý nước thải khu công nghiệp có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như lượng chất hấp phụ sử dụng, tính chất hấp phụ của vật liệu, và lượng chất ô nhiễm có trong nước thải. Việc tối ưu hóa các tham số này là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả cao nhất của quá trình xử lý.

Phương pháp trung hòa

Phương pháp trung hòa nước thải trong khu công nghiệp là một trong những biện pháp phổ biến và hiệu quả nhất được áp dụng hiện nay. Nguyên lý hoạt động của phương pháp này dựa trên các phản ứng hóa học giữa các chất axit và kiềm, hoặc giữa muối và axit (hoặc kiềm), nhằm điều chỉnh và cân bằng pH của nước thải.

Tác nhân thúc đẩy quá trình trung hòa nước thải trong khu công nghiệp gồm có:

• Nước thải axit sử dụng các chất kiềm như NaOH, KOH, Na2CO3, NH4OH, vôi…
• Nước thải kiềm sử dụng các chất axit như H2SO4, HNO3, HCl.
• Nước thải chứa kim loại nặng sử dụng các hợp chất như CaO, Ca(OH)2, Na2CO3.
• Quá trình trung hòa này làm thay đổi pH của nước thải về mức trung tính, giảm thiểu ảnh hưởng độc hại đối với môi trường và sinh vật sống.

Các phương pháp trung hòa nước thải trong khu công nghiệp bao gồm:

• Trung hòa bằng cách hòa tan nước thải chứa kiềm và chứa axit để tạo ra môi trường trung tính.
• Trung hòa bằng vật liệu lọc, thường sử dụng bể lọc vật liệu đá vôi để trung hòa nước thải chứa axit như HCl, HNO3, và H2SO4.
• Trung hòa bằng hóa chất, áp dụng cho nước thải có độ kiềm/axit cao, đặc biệt là nước thải axit. Sữa vôi Ca(OH)2 và xút lỏng (NaOH 32%) thường được sử dụng và đưa vào bể bằng bơm định lượng.
• Phương pháp trung hòa bằng khí, sử dụng nguồn khí thải hoặc khí dư từ hoạt động sản xuất để trung hòa. Phương pháp này cung cấp một cách tiết kiệm chi phí và hiệu quả để xử lý nước thải trong khu công nghiệp.

Phương pháp trao đổi ion

Trong công nghệ xử lý nước thải khu công nghiệp, phương pháp trao đổi ion đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm từ nước thải. Phương pháp này là một quá trình phản ứng giữa các ion trong dung dịch nước thải và các ion trong nhựa trao đổi. Cụ thể, các ion kim loại như Zn, Cu, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn và các hợp chất như arsenic, phosphorus, cyanide, và các chất phóng xạ được loại bỏ thông qua quá trình trao đổi ion.

Ưu điểm nổi bật của phương pháp trao đổi ion là khả năng xử lý và thu hồi các kim loại quý mà không cần sử dụng nhiều năng lượng. Việc tái sử dụng các kim loại này cũng giúp giảm bớt tác động tiêu cực đến môi trường.

Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là chi phí lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng khá cao. Các chất hữu cơ và ion Fe3+ có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của quá trình trao đổi ion, làm giảm khả năng loại bỏ chất ô nhiễm của nhựa trao đổi. Do đó, việc loại bỏ các chất này từ nước thải trước khi áp dụng phương pháp trao đổi ion là cần thiết để đảm bảo hiệu suất cao nhất của quá trình xử lý.

Xử lý nước thải khu công nghiệp bằng phương pháp vi sinh

Công nghệ vi sinh được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp sản xuất giấy, chế biến thực phẩm, chế biến thủy sản, chăn nuôi gia súc gia cầm, nhà máy chế biến sữa và sản xuất nước ngọt. Các ngành này thường phải xử lý nước thải chứa nhiều chất hữu cơ với nồng độ cao.

Phương pháp sinh học kỵ khí

Phương pháp xử lý nước thải kỵ khí là một phương pháp tiên tiến dựa trên quá trình phân hủy sinh học trong điều kiện không oxi. Trong quá trình này, các chất hữu cơ và vô cơ trong nước thải được phân hủy thành các sản phẩm dạng khí, chủ yếu là CO2 và CH4.

Công trình kỵ khí UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) là một ví dụ điển hình cho phương pháp này. Bể UASB được thiết kế để xử lý nước thải có nồng độ ô nhiễm hữu cơ cao và chất rắn thấp. Nước thải được đưa vào bể qua hệ thống phân phối từ đáy bể và đi qua lớp bùn hoạt tính, nơi vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ, giảm COD của nước thải.

Để duy trì điều kiện lý tưởng trong bể UASB, cần phải kiểm soát vận tốc nước thải, pH và độ kiềm. Việc duy trì pH từ 6,6-7,6 và cung cấp độ kiềm là cực kỳ quan trọng để hỗ trợ phản ứng kỵ khí. Thời gian đầu tải trọng chất hữu cơ cũng cần được điều chỉnh để tránh tạo ra acid béo bay hơi quá nhanh.

Một trong những điểm mạnh của bể UASB là khả năng chịu quá tải và duy trì nồng độ chất thải cao sau giai đoạn ổn định. Khí metan sinh ra trong quá trình phản ứng có thể được thu hồi làm chất đốt, tạo ra một hệ thống xử lý nước thải hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

Phương pháp sinh học thiếu khí

Phương pháp sinh học thiếu oxy là một trong những phương pháp tiên tiến được áp dụng trong xử lý nước thải khu công nghiệp, đặc biệt là trong việc loại bỏ các chất hữu cơ chứa Nitơ và Phosphorus. Quá trình này chủ yếu dựa vào hai phản ứng chính là Nitrat hóa và photphorin.

Trong môi trường thiếu oxy, các loại vi sinh vật như Nitrosomonas và Nitrobacter đóng vai trò quan trọng trong quá trình Nitrat hóa, biến đổi các hợp chất Nitơ. Đồng thời, vi sinh vật Acinetobacter phát huy tác dụng chính trong quá trình photphorin, chuyển đổi các hợp chất Phosphorus.

Để duy trì điều kiện môi trường lý tưởng trong bể thiếu oxy, cần sử dụng máy khuấy chìm với tốc độ phù hợp. Vi sinh vật trong bể này có khả năng khử Nitơ bằng cách chuyển đổi nitrat thành khí Nitơ tự do. Nitrate cần thiết được cung cấp từ bể hiếu oxy (trước hoặc sau bể thiếu oxy) thông qua hệ thống bơm tuần hoàn.

Nước thải sau khi trải qua quá trình xử lý tại bể thiếu oxy sẽ tiếp tục được chế biến tại bể hiếu oxy, nơi các chất hữu cơ còn lại sẽ được oxy hóa kết hợp với quá trình nitrat hóa. Điều này giúp tạo ra một quy trình xử lý toàn diện và hiệu quả trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp.

Công nghệ Aerotank

Công nghệ Aerotank là một trong những phương pháp hiệu quả để xử lý nước thải khu công nghiệp bằng phương pháp sinh học hiếu khí. Trong quá trình này, các hợp chất hữu cơ trong nước thải được phân hủy thành các chất đơn giản dưới điều kiện cung cấp oxy không khí. Kết quả là giảm nồng độ các chất ô nhiễm trong nước, đảm bảo môi trường được làm sạch và bảo vệ sức khỏe con người.

Điều kiện áp dụng xử lý nước thải khu công nghiệp bằng bể aerotank:

• Thường được áp dụng cho xử lý nước thải khu công nghiệp có tỉ lệ BOD/COD > 0.5, như nước thải sinh hoạt, nước thải từ chế biến thủy hải sản, mía đường, thực phẩm, giấy, và nhiều ngành công nghiệp khác.
• Đảm bảo duy trì oxy phù hợp trong bể (DO = 1.5 – 2 mg/l) để hỗ trợ quá trình phân hủy sinh học.
• Nhiệt độ tối ưu cho quá trình phản ứng là 25°C, tuy nhiên, các điều kiện khác như nhiệt độ thấp hơn vẫn có thể hoạt động nhưng sẽ chậm hơn.
• Phạm vi pH tối ưu dao động từ 6.5 – 7.5, đảm bảo môi trường phản ứng ổn định.
• Cần duy trì hàm lượng dinh dưỡng phù hợp theo tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1 để hỗ trợ quá trình sinh học.
• Nước thải đầu vào có độ ô nhiễm vừa (BOD < 1000 mg/l) để đảm bảo hiệu suất xử lý.
• Đảm bảo rằng không có hàm lượng kim loại nặng như Mn, Hg, Pb, Ag, Cr… vượt quá quy định, để tránh gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý của bể Aerotank.

Công nghệ sinh học dạng mẻ SBR

Công nghệ xử lý nước thải khu công nghiệp SBR (Sequencing Batch Reactor), hay còn được biết đến với tên gọi “bể phản ứng theo mẻ”, là một phương pháp tiên tiến trong việc xử lý nước thải công nghiệp. Quá trình này hoạt động theo kiểu gián đoạn, thực hiện các quy trình xử lý trong cùng một bể, mang lại sự linh hoạt và hiệu quả cao.

Công nghệ này thường bao gồm 5 pha chính:

• Pha làm đầy: Trong khoảng thời gian 2-4 giờ, với sự sử dụng đồng thời 2 bể, thời gian làm đầy được xác định bằng tổng thời gian các giai đoạn phản ứng, lắng, thu nước và nghỉ. Trong điều kiện anoxic, khuấy trộn được thực hiện mà không sử dụng khí.
• Pha phản ứng: Được tiến hành bằng cách sục khí để khích lệ quá trình phản ứng sinh học, với thời gian phụ thuộc vào chất lượng của nước thải (thường khoảng 2 giờ). Trong quá trình này, quá trình nitrat hóa có thể xảy ra, chuyển Nitơ từ N-NH3 sang N-NO2– và sau đó chuyển nhanh chóng sang N-NO3–. Tỉ lệ giữa thời gian làm đầy và phản ứng thường là 2:1.
• Pha lắng: Thời gian lắng thông thường từ 30-60 phút, trong đó các hạt lơ lửng được lắng xuống đáy bể.
• Pha rút nước: Thời gian thu nước thường kéo dài khoảng 0.5 giờ, để loại bỏ nước trên cùng của bể sau quá trình lắng.
• Pha ngưng: Thời gian ngưng từ 0 đến 1 giờ, tùy thuộc vào lưu lượng vào bể. Đây là giai đoạn kết thúc của một chu trình phản ứng và chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo.

Công nghệ SBR đem lại nhiều lợi ích trong việc xử lý nước thải công nghiệp, như sự hiệu quả, tiết kiệm năng lượng và dễ dàng vận hành, giúp cải thiện chất lượng nước thải và bảo vệ môi trường.

Thực trạng xử lý nước thải khu công nghiệp hiện nay

Theo thống kê của Bộ Kế hoạch và Đầu tư đến cuối tháng 7/2023, Việt Nam hiện đang có 397 Khu Công nghiệp (KCN) đã được thành lập, với diện tích tổng cộng khoảng 119,9 nghìn hecta. Trong số này, có 292 KCN đã chính thức đi vào hoạt động, chiếm diện tích tự nhiên khoảng 87,1 nghìn hecta, trong đó diện tích đất công nghiệp đạt khoảng 58,7 nghìn hecta. Còn lại, có 106 KCN đang trong quá trình xây dựng cơ bản, với diện tích tự nhiên khoảng 35,7 nghìn hecta và diện tích đất công nghiệp khoảng 23,8 nghìn hecta. Tình hình này đã phản ánh một sự phát triển đáng kể trong ngành công nghiệp của đất nước.

Tuy nhiên, cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp, vấn đề xử lý nước thải tại các khu công nghiệp cũng trở nên cấp bách hơn bao giờ hết. Khảo sát thực trạng đã chỉ ra tình trạng lo ngại khi hàng ngày, hàng ngàn mét khối nước thải không được xử lý đã bị xả thẳng ra môi trường từ các làng nghề luyện kim, sắt thép, đúc đồng, nhôm, chì, giấy, dệt, nhuộm. Tình trạng ô nhiễm này không chỉ ảnh hưởng đến môi trường mà còn đe dọa sức khỏe của cộng đồng địa phương.

Vấn đề ô nhiễm cũng đặc biệt nghiêm trọng tại các thành phố lớn như Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh. Nước thải từ các khu công nghiệp, nhà máy sản xuất, bệnh viện và các cơ sở y tế lớn vẫn chưa được xử lý đúng cách. Kết quả là lượng lớn chất thải rắn không được thu gom đầy đủ, góp phần làm cho tình trạng ô nhiễm ngày càng trở nên trầm trọng hơn.

Xem thêm: Dịch vụ xử lý nước thải giá tốt chất lượng và uy tín

Kết luận:

Công nghệ xử lý nước thải khu công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững. Việc lựa chọn công nghệ phù hợp và vận hành hệ thống hiệu quả sẽ góp phần bảo vệ nguồn nước và sức khỏe cộng đồng.