Mục lục bài viết

7 Tiêu chí đánh giá một hệ thống xử lý nước thải tốt nhất hiện nay

Chi phí rẻ, tính thẩm mỹ
Dễ vận hành, dễ bảo trì và bảo dưỡng, an toàn với kỹ sư vận hành
Bền với loại nước thải cần xử lý
Thiết kế linh hoạt, có thể thay đổi theo quy mô và mục đích sử dụng mà không tốn quá nhiều chi phí cải tạo.
Chất lượng nước thải đầu ra luôn đảm bảo đạt các quy chuẩn quốc gia về nước thải.
Áp dụng các công nghệ tiên tiến nhất hiện nay trong xử lý nước thải như lọc màng MBR, bể MBBR,…
Nước thải đầu ra có thể tái sử dụng cho các mục đích như: Tưới cây, làm mát máy, rửa đường,…

Làm sao để thiết kế một hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh ?

Để thiết kế một hệ thống xử lý nước thải hay module xử lý nước thải hoàn chỉnh đòi hỏi người thiết kế phải có nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực môi trường – xử lý nước thải.

Phải có đầy đủ các thông số về nguồn nước thải cần xử lý, các chỉ tiêu và độ ô nhiễm. phân loại rõ các nguồn thải. Từ đó mới có đánh giá đúng đắn nhất trong việc chọn công nghệ để xử lý.

Ngoài ra luôn cập nhật các công nghệ xử lý nước thải mới nhất trên thế giới, để áp dụng vào các hệ thống xử lý nước thải, nhằm tối ưu hiệu quả xử lý, và giảm giá thành đầu tư.

Các phương pháp xử lý nước thải tốt nhất ?

Phương pháp xử lý nước thải hiện này chủ yếu là: Xử lý hoá lý và xử lý sinh học, trong xử lý sinh học thì có nhiều phương pháp xử lý nước thải được cải tiến để tiết kiệm chi phí đầu tư và tăng công suất xử lý nước thải. Đặc biệt là tăng chất lượng nước thải sau xử lý. Điển hình như công nghệ màng lọc MBR, bể MBBR.

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Là việc sử dụng vi sinh vật ở dạng kỵ khí hoặc vi sinh thiếu khí hay vi sinh hiếu khí để loại bỏ các chất ô nhiễm có thành phần dễ phân huỷ sinh học ra khỏi nước thải. Vi sinh vật ở các bể sẽ có công dụng khác nhau, tuỳ vào yêu cầu của loại nước thải cần xử lý. Ví dụ như vi sinh kỵ khí trong bể UASB chuyên xử lý các chất hữu cơ ở nồng độ cao, điển hình như BOD lớn hơn mức 600mg/m3. ở mức BOD này thì bể Aerotank sẽ không xử lý hiệu quả.

7 Tiêu chí đánh giá một hệ thống xử lý nước thải

2 công nghệ vi sinh cải tiến hiện nay

Hiện nay ngoài công nghệ xử lý nước thải truyền thống cổ điển như aerotank rồi qua bể lắng thứ cấp. Các chuyên gia môi trường đã đưa ra nhiều phương pháp xử lý nước thải hơn như.

Công nghệ màng lọc MBR

Module xử lý nước thải màng lọc MBR là sự kết hợp của công nghệ truyền thống với vi sinh hiếu khí trong xử lý nước thải kết hợp với màng lọc MBR công suất nhỏ cho ra đời các module xử lý nước thải hiệu quả cao và tiết kiệm chi phí đầu tư, tăng tính thẩm mỹ. Các module này phụ hợp với tất cả các loại nước thải với các công suất khác nhau, từ phòng khám nha khoa cho tới các bệnh viện lớn.

Ngoài ra công nghệ màng lọc MBR còn sử dụng cho các trạm xử lý nước thải tập trung, hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp, khu dân cư, xử lý nước thải sinh hoạt….

Nước thải sau xử lý bằng công nghệ màng lọc MBR có thể tái sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau, như tưới tiêu, rửa đường, nước làm mát,…Đặc biệt nước thải sau khi lọc qua màng MBR sẽ không cần khử trùng vì màng lọc MBR có các lỗ lọc chỉ 0.03 µm có thể lọc loại bỏ vi khuẩn và virus gây hại đến 99%.

Công nghệ MBBR

Công nghệ MBBR được cải tiến từ bể sinh học hiếu khí Aerotank cổ điển, nhưng giúp thu nhỏ diện tích bể. Nghĩa là cùng với một công suất xử lý nước thải thì Hệ thống MBBR sẽ cần bể nhỏ hơn bể aerotank truyền thống.

Vậy bể MBBR thực ra là gì?

Bể MBBR là bể sinh học hiếu khí có bổ sung các giá thể vi sinh MBBR, nhằm làm tăng diện tích tiếp xúc giữa vi sinh và nước thải. Đặc biệt nó sẽ tạo thành lớp màng vi sinh vật dính bám trên các giá thể vi sinh. Lớp màng này là tổ hợp các loại vi sinh vật có lợi trong xử lý nước thải. Lượng vi sinh vật hiếu khí trong các lớp màng vi sinh này có số lượng lớn gấp nhiều lần so với lượng vi sinh có trong nước thải ở bể aerotank truyền thống.

Do đó nó làm tăng hiệu quả xử lý nước thải. và tăng khả năng chống sốc tải, nếu như có sự thay đổi đột ngột về hàm lượng, nồng độ nước thải đầu vào của trạm xử lý nước thải.

Việc chứng minh hiệu quả của công nghệ MBBR hay bể MBBR đã được rất nhiều nhà khoa học của các trường Đại Học lớn trên toàn thế giới nghiên cứu và phát triển, quy cách thiết kế cũng như hiệu quả ở từng thời điểm xử lý của bể MBBR được trình bày chi tiết trong bài viết về bể MBBR này.

Ứng dụng của công nghệ MBBR trong xử lý nước thải

Công nghệ MBBR hiện nay được áp dụng rộng khắp trong lĩnh vực xử lý nước thải, đặc biệt phổ biến trong các module xử lý nước thải công suất nhỏ. vì tối ưu chi phí đầu tư, vận hành ổn định, dễ tích hợp trong các module. Thể tích bể sinh học hiếu khí được thu nhỏ.

Có thể kể đến các module như sau.

Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý

Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý là việc đưa vào nước thải các hoá chất như NaOH hoặc Axit, PAC, Polymer để tạo ra một phản ứng cụ thể giữa chất được đưa vào với các tạp chất có trong nước thải nhằm loại bỏ những tạp chất đó ra khỏi nước thải một cách hoàn toàn.

Thứ tự đưa các loại hoá chất vào như sau. Đầu tiên sẽ đưa NaOH vào để nâng pH, hoặc đưa Axit vào để giảm pH tới mức tối ưu của phản ứng hoá học. Sau đó nước thải sẽ tiếp tục qua bể kế tiếp và cho PAC vào để trợ keo tụ các chất ô nhiễm có trong nước thải. Sau cùng sẽ bỏ Polymer vào để tăng khả năng keo tụ, tạo bông bùn lớn. Bông bùn sau đó sẽ lắng xuống dưới và được làm sạch định kỳ.

Những phản ứng diễn ra trong quá trình này có thể là: phản ứng oxy hóa khử, phản ứng kết tủa hoặc phân hủy các chất độc hại. Các phương pháp hóa học sử dụng là oxy hóa, keo tụ, trung hòa,…

Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả xử lý cặn, độ màu, COD rất cao. như TSS có thể xử lý tới 95-98%.

Các thiết bị được sử dụng chủ yếu của quá trình hóa lý bao gồm: Bơm định lượng, máy khuấy, bể phản ứng, bể tạo bông, bể lắng bùn hóa lý. Đối với các hệ thống xử lý nước thải hóa lý hơn, bể lắng bùn hóa lý sẽ được thay thế bằng bể tuyển nổi để tăng công suất xử lý.

Bể tuyển nổi có khả năng xử lý tối đa 100m3/giờ. nên sẽ giúp tiết kiệm rất nhiều chi phí đầu tư xây dựng bể lắng hóa lý. và bể tuyển nổi còn có ưu điểm là khả năng loại bỏ bùn hóa lý tới 99%. hiệu quả hơn rất nhiều bể lắng hóa lý bình thường khi chỉ hiệu quả ở mức tối đa 85%.

Đối với một số loại nước thải đặc thù như nước thải sơn tĩnh điện, nước thải mực in gốc vô cơ, thì hầu như chỉ cần xử lý bằng phương pháp hóa lý là đã đạt Quy chuẩn môi trường.

**xử lý nước thải sản xuất phân bón bằng Fenton**

Đối với các loại nước thải có thành phần ô nhiễm phức tạp như nước thải sản xuất phân bón, chứa hàm lượng lớn màu gốc dầu (chỉ tan trong dầu, không tan trong nước), thì phương pháp xử lý hóa lý tối ưu nhất là quá trình fenton.

Như hình ở trên, nước thải sản xuất phân bón sau quá trình fenton đã khử được hoàn toàn màu.

5 loại nước thải thường gặp trong cuộc sống

Mỗi loại nước thải lại có những đặc tính khác nhau, phụ thuộc vào mô hình hoạt động của các công ty sản xuất, hay khu công nghiệp. có thể kể ra một số loại nước thải như sau.

Nước thải sinh hoạt: Là loại nước thải của các hộ gia đình, công ty may mặc, siêu thị, trung tâm thương mại, cán bộ công nhân viên trong các nhà máy sản xuất, phát thải ra hằng ngày.

Thành phần chủ yếu của nước thải sinh hoạt là các loại chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học như BOD, Ni tơ, Phốt pho,… Và chứa nhiều vi khuẩn có hại như E.coli, Colifrom,..

Nước thải sản xuất: Chủ yếu phát sinh trong các công đoạn sản xuất của các nhà máy, xí nghiệp. Như nước thải sản xuất phân bón, nước thải cao su, nước thải xi mạ, nước thải mực in, sơn tĩnh điện, nước thải khu công nghiệp, nước thải công nghiệp khác…

Thành phần của nước thải sản xuất: Chủ yếu là các hợp chất không phân huỷ sinh học, kim loại nặng như Fe, Crom, Thuỷ Ngân, Đồng, COD, TSS, Độ màu, chì,…

Nước thải y tế: Phát thải ra trong quá trình khám chữa bệnh của các phòng khám y tế, bệnh viện, trung tâm cấp cứu,..nha khoa.

Điển hình như: nước thải bệnh viện, nước thải phòng khám, nước thải nha khoa,…

Thành phần chủ yếu của nước thải y tế là các hợp chất dễ phân huỷ sinh học như BOD, COD, Máu, dịch răng miệng, dịch cơ thể, vi khuẩn, virus,..

Nước thải sữa:

Phát sinh trong quá trình sản xuất, chế biến sữa bò tự nhiên. Trong quá trình sản xuất có thải bỏ lượng sữa tươi vào nguồn nước thải.

Nước thải dệt nhuộm

Nước thải dệt nhuộm phát sinh trong quá trình nhuộm vải và tẩy màu của các công ty dệt. Việc nhuộm và giặt phát sinh rất nhiều nước thải, đặc biệt có nhiều thành phần ô nhiễm môi trường, gây nguy hại cho môi trường nước. Nếu không được thu gom xử lý triệt để sẽ để lại hậu quả nặng nề.

Một số công ty dệt nhuộm lớn có thể kể đến như. Dệt may Thành Công, dệt Thái Tuấn,…

Thế nào là hệ thống xử lý nước thải ?

Một hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh sẽ bao gồm đủ các thành phần như sau. Các bể chức năng, Bơm nước thải, máy thổi khí, máy khuấy, bơm định lượng. hệ thống đường ống công nghệ, hệ thống điện, tủ điện điều khiển, máy ép bùn,…

Thông thường một hệ thống xử lý nước thải sẽ bao gồm chi tiết công nghệ như sau.

Thuyết minh quy trình xử lý nước thải

Quá trính xử lý sơ bộ

Bể thu gom – TK01

Nước thải từ quá trình sản xuất và quá trình sinh hoạt của công nhân sẽ được thu gom về bể thu gom. Tại bể thu gom có bố trí giỏ tách rác thô để tách giữ lại các loại rác có kích thước lớn tránh gây hư hỏng bơm cũng như gây tắc nghẽn đường ống. Nước thải bể thu gom sẽ bơm lên thiết bị lược rác tinh trước khi chảy vào bể điều hòa.

Bể điều hòa – TK02

Tại đầu vào bể điều hòa, nước thải được bơm lên tách rác tinh có kích thước khe 1,5- 2mm nhằm loại bỏ rác kích thước lớn chảy vào hệ thống xử lý tránh trường hợp gây tắc nghẽn đường ống, nghẹt bơm… ở các công trình phía sau. Rác thải sẽ được thu gom hằng ngày và được đem đi xử lý hợp vệ sinh. Bể điều hòa sẽ điều hòa lưu lượng và tải lượng chất ô nhiễm có trong nước thải, cụ thể:

Điều chỉnh sự biến thiên lưu lượng nước thải theo từng giờ trong ngày.

Tránh sự biến động hàm lượng chất hữu cơ làm ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh trong bể xử lý sinh học. Không khí được cấp vào bể thông qua máy thổi khí nhằm hạn chế quá trình sa lắng cặn cũng như oxi hóa một phần các hợp chất hữu cơ. Việc sục khí toàn bộ bể nhắm mục đích ổn định nồng độ các chất ô nhiễm và hạn chế mùi có trong nước thải giúp hệ thống xử lý phía sau vận hành ổn định mà không cần phải điều chỉnh nhiều. Nước thải sau đó được bơm lên bể keo tụ.

Quá trình xử lý hóa lý

Bể keo tụ – TK03

Trong bể keo tụ, nước thải được hòa trộn với chất keo tụ (PAC) từ bồn hóa chất bằng bơm định lượng nhằm làm mất ổn định các hạt cặn có tính “keo” và kích thích chúng kết lại với các cặn lơ lửng khác để tạo thành các hạt có kích thước lớn hơn để dễ dàng được loại bỏ bằng phương pháp lắng trọng lực. Xút được châm vào bể để điều chỉnh giá trị pH tối ưu cho quá trình xử lý sinh học phía sau.

Bể tạo bông – TK04

Từ bể keo tụ, nước thải tiếp tục chảy vào bể tạo bông. Trong bể tạo bông, Anion polymer sẽ được châm vào để kích thích quá trình tạo thành các bông cặn lớn hơn. Chúng có tác dụng hình thành các “cầu nối” để liên kết các bông cặn lại với nhau nhằm nâng cao hiệu quả của bể lắng phía sau. Nước thải từ bể tạo bông sẽ được dẫn qua bể lắng hoá lý nhằm tách các bông cặn ra khỏi nước thải.

Bể lắng hóa lý – TK05

Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải hoặc cặn được tạo ra từ quá trình keo tụ tạo bông. Tại bể lắng hóa lý, các chất rắn lắng được có trong nước thải sẽ được lắng xuống bằng phương pháp trọng lực.

Bể lắng này có thể giúp loại bỏ các chất rắn lơ lửng và một phần BOD có trong các hạt cặn hữu cơ. Bùn lắng dưới đáy bể lắng hóa lý được gạt đến hố thu bùn bằng hệ thống giàn gạt bùn và sẽ được bơm về bể chứa bùn. Phần nước sau lắng tự chảy vào hệ thống xử lý sinh học tiếp theo. Quá trính xử lý sinh học

Bể Anoxic – TK06

Bể Anoxic được dùng để chuyển hoá nitrate (NO3-) và nitrite (NO2-) thành khí nitơ (N2) trong môi trường thiếu khí (Nitrate được tuần hoàn từ cuối bể hiếu khí). Trong phản ứng này NO3- đóng vai trò như một chất nhận năng lượng (nhận electron) và chất hữu cơ là chất cho năng lượng (cho electron).

0.25COD + 0.156NO3- + 0.156H+ => 0.0095C5H7O2N + 0.073N2 + 0.378H2O + 0.119CO2

Dựa vào phản ứng trên mỗi gram NO3-N bị khử sẽ cần 1.6 gram COD. Do vậy trong bể anoxic quá trình phản ứng khử sẽ làm giảm COD trong nước thải. Máy khuấy chìm được lắp đặt để khuấy trộn đều nước thải với bùn vi sinh; tạo điều kiện cho phản ứng khử nito ổn định. Ngoài ra, nồng độ oxy trong bể anoxic cần nhỏ hơn 0.5 mg/L.

Bể Aerotank – TK07A/B

Bể Aerotank được thiết kế nhằm loại bỏ các chất hữu cơ (phần lớn ở dạng hòa tan) trong điều kiện hiếu khí. Các vi sinh hiếu khí sử dụng oxy để tiến hành phân hủy các chất hữu cơ tạo ra khí CO2 giúp quá trình sinh trưởng, phát triển và tạo năng lượng. Phương trình phản ứng tổng quát cho quá trình phản ứng này được diễn tả như sau:

Chất hữu cơ + O2 → CO2 + tế bào mới + năng lượng + H2O

Ngoài việc chuyển hóa các chất hữu cơ thành CO2 và H2O, các vi sinh hiếu khí này cũng giúp chuyển hóa Nitơ thành Nitrát (NO3-) nhờ vi khuẩn có tên là vi khuẩn Nitrát hóa (Nitrifyinng micro-organisms). Phương trình phản ứng diễn tả quá trình này được trình bày ở dưới:

Nitrát hóa: NH4+ + 2O2 + 2HCO3- → NO3- + 2CO2 (khí) + 3H2O (1)

Nitrát sinh ra ở bể Aerotank được bơm tuần hoàn lại bể Anoxic phía trước nhằm tiến hành quá trình khử NO3- theo phương trình phản ứng sau:

Khử NO3-: Chất hữu cơ + NO3- → N2 (khí) + CO2 (khí) + H2O + OH- (2)

Chất hữu cơ cấp cho phản ứng có sẵn trong dòng vào của nước thải. Oxy được cấp vào bể Aerotank nhờ hệ thống máy thổi khí, ống khí được bố trí đều dưới đáy bể. Nồng độ oxy hòa tan của nước thải trong bể Aerotank luôn luôn duy trì ở giá trị lớn hơn 2 mg/l.

Bể lắng sinh học – TK08

Hỗn hợp bùn và nước thải từ bể Aerotank chảy vào bể lắng sinh học nhằm tiến hành quá trình tách nước và bùn. Bùn sinh học lắng dưới đáy bể lắng sinh học được dẫn vào hố bùn lắng sinh học bằng thiết bị gạt bùn. Sau đó 1 phần bùn hoạt tính này sẽ được bơm vào bể chứa bùn, một phần bơm tuần hòa tuần hoàn lại bể anoxic nhằm duy trì lượng bùn thích hợp trong bể này. Nước thải sau tách bùn ở bể lắng được dẫn qua bể trung hòa 2.

Bể khử trùng – TK09

Nước trong từ bể lắng sinh học tự chảy về bể khử trùng. Tại đây hóa chất khử trùng (NaOCl) nồng độ 10% được bơm vào bể khử trùng để làm giảm nồng độ coliform dưới 5.000 MPN/mL. Nước thải đầu ra sau quá trình xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải theo yêu cầu sẽ được đưa đến hệ thống XLNT tập trung KCN Tân Kim.

Quá trính xử lý bùn

Bể chứa bùn – TK10

Bùn dư từ bể lắng sinh học và bùn từ bể lắng hóa lý được bơm về bể chứa bùn. Bùn trong bể chứa được lưu trữ nhằm làm cho chất hữu cơ phân hủy và vi sinh chết đi, dẫn đến giảm sự hoạt hóa của chúng tạo điều kiện cho bùn dính bám tốt hơn khi ép bùn. Nồng độ bùn dao động trong khoảng 0,8-1,0%. Nước tràn sẽ tự chảy về bể điều hòa (TK02). Bùn sẽ được thu gom định kỳ theo quy định.