Công nghệ xử lý nước thải công nghiệp

Công nghệ xử lý nước thải công nghiệp được mô tả qua nhiều công đoạn khác nhau, để tìm hiểu sau hơn về công nghệ xử lý nước thải công nghiệp này mời bạn đọc cùng tìm hiểu thông tin mô tả từng công đoạn của công nghệ dưới đây:



Giao đoạn 1: Xử lý nước sơ cấp

Ở giai đoạn này thì song chắn rác có nhiệm vụ lưu giữ lại những tạp chất thô như: rác, túi, giấy, vỏ cây, thanh sắt, v.v... mục đích bảo vệ cho máy bơm nước và những công trình cũng như thiết bị xử lý nước thải sau này, tuy nhiên nhược điểm của song chắn rác thủ công là không có trục vớt rác, vì vậy mỗi khi rác thải nhiều sẽ bị tồn đọng và gây ra hiện tượng tắc, vì vậy cần có hệ thống trục vớt hoặc là máy nghiền rác thải để khắc phục tình trạng trên. Đằng sau song chắn rác nên thiết kế một rổ lọc rác làm bằng lưới inox được kết hợp với máy rung.

Tiếp theo là cấu tạo của bể lắng cát, mục đích là để lắng những hạt vô cơ có trong thành phần của nước thải, chủ yếu là cát, công nghệ xử lý nước thải công nghiệp cũng không khác nhiều so với những công nghệ xử lý nước thải thông thường. Ngay trên trạm xử lý khi để cát lắng xuống sẽ làm việc lấy cặn trở nên khó khăn hơn. Vì chúng sẽ làm ảnh hưởng đến những ống dẫn bùn, hoạt động của các ống này sẽ kém đi là nguyên nhân làm máy bơm bị hỏng. Với dạng bể cáu tạo từ metan và bể lắng 2 vỏ thì thành phần cát lắng lại là thành dư thừa, chính vì vậy mà cần xây dựng bể lắng cát bên trên trạm xử lý khi mực nước thải nhiều hơn 100m3/ngày. Dưới những tác động của lực trọng trường, những thành phần rắn của phần tử có tỷ trọng lớn hơn so với tỷ trọng của nước khi lắng xuống dưới đáy, từ quá trình nước thải chuyện động qua bể lắng cát. Tại bể lắng cát sẽ được tính tốc độ dòng chảy đủ lờn (0.3m/s) để những phần tử hữu cơ nhỏ không lắng xuống được và những thành phần tạp chất vô cơ bị giữ lại trong bể. Thường thì những hạt cát khi bị giữ lại luôn có độ lớn thủ lưc từ 18mm/s đến 24m/s.



Sơ đồ quy trình xử lý nước thải

Sơ đồ dưới đây thể hiện rõ công nghệ xử lý nước thải công nghiệp:

Tại tuyển nổi được sử dụng để tách những thành phần chất lơ lửng và nén bùn cặn lại, tại đây những hạt nhỏ, lắng chậm hơn so với những hạt nặng cũng được khử hoàn toàn. Sau đó thực hiện quá trình tuyển nổi nước thải được áp dụng cách sục khí, khí được đưa vào sẽ là ozone, những bọt khí này sẽ tạo một liên kết với những hạt khi đủ lớn thì chúng sẽ nổi lên bên trên mặt nước, rồi được tập hợp thành từng lớp bọt có chứa hàm lượng tạp chất cao. Việc thu gom sẽ dễ dàng hơn khi tất cả hạt kết hợp với nhau tạo thành mảng, tiếp theo là quá tình vớt bọt tự động từ máy.

Công nghệ xử lý nước thải công nghiệp có 1 giai đoạn được đánh giá khá đơn giản, đó là ngay tại bể lắng, việc tách các thành phần chất bẩn không hòa tan ra khỏi nước thải. Mỗi thành phần rắn khi không được hòa tan vào nước thải sẽ chịu một tác động từ 2 trọng lực: trọng lực bản thân, và lực cản khi chúng chuyển động dưới tác động của trọng lực. Sự tương quan của 2 lực trên liên quan rất lớn tới tốc độ lắng của những hạt rắn, hầu như 20% lượng chất bẩn không được hòa tan ngay trong nước thải thì cũng có 20% là thành phần của hạt cát, sẽ được lưu giữ lại bể lắng cát. Hầu hết lượng chất bẩn không được hòa tan là chất hữu cơ, và chúng sẽ được giữ lại tại bể lắng I, chúng được hình thành ngay trong quá tình xử lý bùn thứ cấp, và được lắng lại khi ở bể lắng II.

Giai đoạn 2: Giai đoạn xử lý sinh học trong điều kiện kỵ khí



Mô hình bể phân hủy kỵ khí của công nghệ xử lý nước thải công nghiệp

Nếu trong quá trình xử lý không có ôxy cung cấp thì những chất hữu cơ sẽ bị phân hủy dựa vào sinhvật và sản phẩm cuối của quá trình là thành phần của những chất: mêtan (CH-4) và CO2. Giai đoạn chuyển hóa chất hữu cơ dựa vào vi sinh kỵ khí chủ yếu diễn ra dựa trên nguyên lý lên men ngay quá trình chuyển hóa chất hữu cơ nhờ vào vi sinh được diễn ra theo nguyên lý lên men qua các bước:

- Thành phần các chất hữu cơ sẽ được phân hủy nhờ vào những vi sinh vật thành những chất hữu cơ đơn giản có khối lượng nhẹ.

- Những men axit biến đổi chất hữu cơ đơn giản thành axit hữu cơ.

- Giai đoạn vi khuẩn tạo men metan rồi chuyển hóa thành hydro và những axit được tạo thành ở giai đoạn trước thành khí metan và khí cacbonic.

Từ nguyên tắc trên khi thiết kế bể phân hủy kỵ khí cần có các bể bê tông cốt thép có nắp được bịt kín để lưu giữ lượng nước thải trong khoảng thời gian từ 12-20 tiếng phụ thuộc vào tùy lượng nước thải, hàm lượng những thành phần chất bẩn bên trong nước thải. Để hiệu xuất xử lý đạt tiêu chuẩn cần bố trí thêm những vật liệu đệm sinh học dày đặc để làm giá thể đồng thời cho khuấy đều khí metan sục xuống bên dưới bể. Bể phân hủy kỵ khí được khởi động bằng chính những vi khuẩn kỵ khí có từ trong nước thải. Ưu điểm của Công nghệ xử lý nước thải công nghiệp này là tiết kiệm được năng lượng, quá trình xử lý triệt để và nhân công, hiệu xuất xử lý COD giảm từ 60 đến 65%.



Giai đoạn 3: Phương pháp phân hủy bằng OZONE

Có nhiều phương pháp được áp dụng để xử lý nước thải hoàn toàn độc lập như:

- Phương pháp cơ học được sử dụng với trường hợp nước thải có chứa những thành phần chất ô nhiễm không tan, thành phần có khối lượng khác khối lượng của nước hay là những dạng hạt có kích thước lơn: Từ quá trình lắng cặn, đến gạt nổi, lọc.

- Phương pháp hóa lý được áp dụng để xử lý những dạng nước thải như nước thải nhà máy chứa hóa chất: Sử dụng hóa chất để trung hòa, tạo huyền phù, tạo kết tủa, hấp thụ trao đổi v.v...

- Phương pháp sinh học, là một trong những phương pháp đơn giản nhất lại đem lại hiểu quả cao, tiết kiệm chi phí, đây vẫn là một trong những phương pháp thường được sử dụng nhiều nhất trong quá trình xử lý nước bị ô nhiễm từ những thành phần chất hữu cơ: Quá trình phân hủy hữu cơ dựa vào vi khuẩn kỵ khí, hiếu khí, rong, tảo, hay nấm v.v...

Những phương pháp xử lý nước thải truyền thống, thường hay sử dụng hệ thống sinh học hiếu khí bằng cách sục khí oxy. Ưu điểm của phương pháp này có thể phân hủy triệt để nước thải thành nước sạch. Nhưng lại có một nhược điểm lớn là chi phí cao, diện tích xây dựng và tiêu hao cho việc sục khí vi sinh phải chạy liên tục không được nghỉ, hơn nữa hệ thống phân hủy hiếu khí cũng sẽ không tốt nếu việc tính toán lượng khí cần thiết để cung cấp cho hệ thống không đúng.



Xử lý phân hủy bằng ozone

Có nhiều trường hợp, áp dụng những phương pháp thông thường ở trên sẽ không hiệu quả. Với nhiều loại nước thải có các chất độc khó phân hủy, ví dụ như thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ…, vi sinh vật hầu như không hoạt động được. Để giải quyết được những trường hợp này, người ta đã áp dụng những phương pháp oxy hóa nâng cao (Advanced Oxidation Processes-AOPs).

Mục đích loại bỏ những khó khăn của phương pháp xử lý hiện nay (phương pháp xử lý bằng sinh học - Công nghệ xử lý nước thải công nghiêp) như: hệ thống cồng kềnh, tốn diện tích, vận hành phức tạp, chi phí vận hành cao,…công ty chúng tôi đã chế tạo và ứng dụng rất thành công dây chuyền xử lý nước thải công nghiệp bằng ozone. Công suất xử lý của các dây chuyền này đạt từ 30 - 30.000m3/ngđ.

Trong số các chất oxy hóa thường được sử dụng, ozone là một chất oxy hóa rất mạnh. Ozone tác dụng với các CHC tan trong nước chủ yếu theo hai cơ chế sau: Thứ nhất, ozone phản ứng trực tiếp với chất tan (P). Thứ hai, ozone phản ứng với chất tan (P) theo cơ chế gốc.

Mặt khác, ozone có thể tác dụng với chất khác tạo ra chất oxy hóa thứ cấp. Chất mới này sẽ oxy hóa chất tan. Tất cả các phản ứng trên có thể xảy ra đồng thời. Nhưng tùy theo điều kiện phản ứng và thành phần của nước nhiễm bẩn, sẽ có phản ứng nào đó trội hơn.

- Ozone phản ứng trực tiếp với chất tan

Ozone khi hòa tan vào nước sẽ tác dụng với CHC (P), tạo thành dạng oxy hóa của chúng theo phương trình động học sau: - d[P]/dt = kP [P][O3]. Nhưng phản ứng trực tiếp của ozone với CHC có tính chọn lọc, tức là ozone chỉ phản ứng với một số loại CHC nhất định. Sản phẩm của các quá trình ozone hóa trưc tiếp các chất vòng thơm bằng ozone thường là các axit hữu cơ hoặc các muối của chúng.

- Ozone phản ứng với chất tan theo cơ chế gốc

Khi tan vào nước tinh khiết, ozone sẽ phân hủy tạo thành gốc OH theo phản ứng kiểu dây chuyền. phương trình tốc độ phân hủy ozone như sau:

- d[O3] /dt = kA[O3] + kB[OH¯ ]1/2[O3]3/2 Trong đó, kA = 2 k22; kB = 2k25 ( k23/ k26 )1/2

Theo biểu thức trên, ở môi trường kiềm, sự phân hủy ozone tăng, Thực nghiệm cho thấy, khi oxy hóa các hợp chất đa vòng thơm (PAH) chỉ bằng một mình ozone, hiệu quả tốt trong điều kiện pH = 7 – 12.

Như vậy, CHC có thể bị phân hủy bởi ozone theo cả hai cơ chế: trực tiếp và gốc. Khi đó, phương trình động học chung của quá trình đó biểu diễn như sau :

- d[P]/dt = kd[O3][P] + kid[OH&][P] Trong vế phải của phương trình, số hạng thứ nhất thể hiện mức độ phản ứng trực tiếp của ozone với CHC thông qua hệ số kd. Số hạng thứ hai thể hiện mức độ phản ứng gián tiếp của nó với CHC thông qua gốc OH và thông qua hệ số kid.

Với khả năng oxy hóa - khử mạnh, như quý trình phân tích ở trên, nên ozone có thể khử màu, khử mùi, khử trùng một cách hiệu quả. Nước thải qua bể phân hủy ozone của chúng tôi giảm được trên 90% hàm lượng COD, BOD, SS,… giảm trên 95% chỉ số Coliform, nước thải không còn màu, mùi khó chịu, không phát sinh sản phẩm thứ cấp gây độc hại.