Đặc trưng, phương pháp xử lý nước thải bậc 3 hiệu quả

Xử lý nước thải bậc 3 (hay còn gọi là xử lý nước thải cao cấp) là giai đoạn cuối trong chu trình xử lý nước thải sau khi đã qua các bậc 1 (xử lý cơ học) và bậc 2 (xử lý sinh học). Mục tiêu của xử lý bậc 3 là loại bỏ các chất ô nhiễm còn lại như kim loại nặng, chất dinh dưỡng dư thừa (photphat, nitrat), vi sinh vật gây bệnh, vi khuẩn và các hợp chất hữu cơ còn sót lại sau xử lý bậc 1 và bậc 2. Đây là bước cuối cùng để đảm bảo nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn môi trường trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.

Vậy xử lý nước thải cấp 3 khác biệt như thế nào?

Hệ thống xử lý nước thải (HTXLNT) thường bao gồm ít nhất hai quy trình chính là xử lý sơ cấp và thứ cấp, đôi khi được bổ sung thêm giai đoạn xử lý sơ bộ. Trong đó, xử lý sơ cấp giúp loại bỏ 50–70% chất rắn lơ lửng thông qua các phương pháp vật lý như lọc, lắng, nhằm tách các hạt rắn, cặn bẩn, dầu mỡ, nitơ, photpho, kim loại và mầm bệnh. Trong khi đó, xử lý thứ cấp sử dụng vi sinh vật có lợi để phân hủy các chất hữu cơ hòa tan và lơ lửng bằng quá trình sinh học.

Xử lý cấp ba (bậc 3) là giai đoạn nâng cao, giúp làm sạch nước thải triệt để hơn. Nếu xử lý sơ cấp và thứ cấp chỉ đạt mức nước thải đủ an toàn để xả ra môi trường, thì xử lý bậc ba có thể đưa nước về trạng thái đủ sạch để tái sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau.

Quy trình xử lý bậc ba đặc biệt hữu ích khi nước thải được xả vào các hệ sinh thái thủy sinh nhạy cảm như sông, suối, kênh, rạch. Nó cũng hiệu quả hơn trong việc khử màu, do đó thường được ứng dụng trong xử lý nước thải ngành dệt nhuộm, sản xuất giấy và bột giấy.

Cách thức hoạt động của xử lý nước thải bậc 3

Xử lý bậc ba thường kết hợp giữa các phương pháp vật lý và hóa học nhằm loại bỏ các chất ô nhiễm vi sinh nguy hiểm. Quy trình này bao gồm giai đoạn lọc tinh và khử trùng. Trong một số trường hợp, nó còn tham gia vào quá trình xử lý chất dinh dưỡng sinh học hoặc loại bỏ các thành phần như nitơ, photpho. Các hệ thống lọc bậc ba thường sử dụng đa dạng vật liệu như cát, than hoạt tính và một số chất liệu khác.

Đây là công đoạn cuối cùng trong quy trình xử lý nước thải truyền thống, áp dụng các công nghệ tiên tiến tập trung vào việc loại bỏ triệt để các tạp chất. Một số kỹ thuật hiện đại thường được sử dụng bao gồm oxy hóa bằng ozone, chiếu xạ UV, clo hóa hoặc phương pháp thẩm thấu ngược (RO) để đảm bảo hiệu quả xử lý tối ưu.

Những hạn chế của trong xử lý bậc 3

• Than hoạt tính có hiệu quả hấp phụ cao trong xử lý chất ô nhiễm, tuy nhiên vẫn tồn tại các hạn chế như nghẽn màng, khó tái sinh và tái sử dụng.
• Các công nghệ lọc màng (UF, MF, RO) tuy vượt trội về hiệu suất nhưng lại đặt ra thách thức về chi phí vận hành và hiện tượng bít tắc màng.
• Phương pháp oxy hóa tuy phân hủy nhanh các hợp chất hữu cơ nhưng đòi hỏi chi phí cao và thời gian xử lý kéo dài.

Các hình thức lọc cấp 3

• Lọc cát: Phù hợp với hệ thống xử lý nước thải nhằm loại bỏ các chất gây ô nhiễm và chất rắn lơ lửng. Các hạt rắn sẽ bị giữ lại trong lớp vật liệu lọc. Để ngăn tình trạng tắc nghẽn, cần tiến hành rửa ngược bằng cách đảo chiều dòng chảy kết hợp với sục khí.
• Lọc tầng chuyển động: Trong quá trình lọc, dòng nước thường chảy ngược qua lớp vật liệu. Khi bề mặt lọc bị bít tắc, lớp lọc sẽ tự động dịch chuyển về phía trước, đảm bảo duy trì hiệu suất lọc và tránh tắc nghẽn do chất bẩn tích tụ.
• Siêu lọc, lọc nano và thẩm thấu ngược: Sử dụng áp lực cao để ép chất lỏng qua màng lọc đặc biệt, từ đó loại bỏ các hạt siêu mịn, vi khuẩn, virus, động vật nguyên sinh và cả muối khoáng hòa tan.

Khử trùng cấp 3

• Xử lý bằng clo: Phương pháp này đơn giản, dễ áp dụng và có khả năng tiêu diệt hiệu quả các vi sinh vật gây hại. Tuy nhiên, clo có thể gây ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái thủy sinh, do đó cần phải loại bỏ clo trước khi xả nước thải ra môi trường. Một nhược điểm khác là khi clo phản ứng với các hợp chất hữu cơ, có thể sinh ra các chất độc hại như trihalomethanes – một tác nhân gây ung thư.
• Xử lý bằng tia cực tím (UV): Ánh sáng UV có khả năng tiêu diệt vi khuẩn, virus và các vi sinh vật khác mà không cần sử dụng hóa chất, đảm bảo an toàn cho môi trường.
• Xử lý bằng ozone (O₃): Nhờ tính oxy hóa mạnh, ozone có thể tiêu diệt hầu hết vi sinh vật khi tiếp xúc, mang lại hiệu quả khử trùng cao.

Nhiều hệ thống xử lý nước hiện đại kết

hợp các phương pháp trên trong giai đoạn xử lý bậc ba để đảm bảo nguồn nước đầu ra đạt chất lượng cao, phục vụ cho các ngành công nghiệp (sản xuất, khai thác dầu khí), hệ thống làm mát và tưới tiêu nông nghiệp.

Kết luận.

Xử lý nước thải bậc 3 đóng vai trò then chốt trong việc giải quyết các thách thức về ô nhiễm nguồn nước hiện nay. Với khả năng loại bỏ các chất ô nhiễm chuyên sâu và tạo ra nguồn nước có chất lượng cao, công nghệ xử lý nước thải bậc 3 không chỉ bảo vệ môi trường mà còn mở ra cơ hội tái sử dụng nguồn nước một cách bền vững. Việc đầu tư vào hệ thống xử lý nước thải bậc 3 là một bước đi quan trọng hướng tới một tương lai xanh và sạch hơn.