Mục lục bài viết

Công nghệ Xử lý Nước thải Buồng phun sơn: Chi tiết Kỹ thuật Hóa lý

Trong ngành sản xuất, buồng phun sơn là bộ phận quan trọng giúp tạo ra lớp phủ bảo vệ và thẩm mỹ cho sản phẩm. Tuy nhiên, quá trình phun sơn lại tạo ra một lượng lớn nước thải chứa nhiều thành phần độc hại như dung môi hữu cơ, bột sơn, kim loại nặng và các chất phụ gia khác. Nếu không được xử lý đúng cách, nước thải từ buồng phun sơn có thể gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và vi phạm các quy định về bảo vệ môi trường.

Vì vậy, việc áp dụng công nghệ xử lý nước thải buồng phun sơn một cách hiệu quả là điều cần thiết. Bài viết này sẽ trình bày chi tiết các đặc điểm của nước thải buồng phun sơn, những thách thức trong quá trình xử lý và các giải pháp công nghệ tiên tiến nhằm tối ưu hóa quy trình xử lý, đáp ứng tiêu chuẩn môi trường và giảm thiểu tác động xấu đến sức khỏe cộng đồng.

1. Đặc điểm của nước thải buồng phun sơn

1.1. Nguồn gốc và thành phần

Nước thải từ buồng phun sơn phát sinh trong quá trình sản xuất sơn hoặc phun sơn trên sản phẩm có thể có các nguồn gốc chính sau:

Nước rửa bồn phun sơn: Các bồn chứa sơn và thiết bị phun sơn cần được rửa sạch định kỳ để loại bỏ phần sơn còn dính, tạo ra nước thải có chứa sơn, dung môi và các hợp chất phụ gia.
Overspray và phun bay: Quá trình phun sơn không hoàn toàn đạt mục tiêu, sơn bay ra ngoài ngoài khu vực cần phun cũng góp phần làm tăng lượng chất ô nhiễm.
Chất phụ gia và dung môi: Nước thải chứa các dung môi hữu cơ, chất phụ gia, các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) và một số kim loại nặng có trong sơn, tạo nên mức độ ô nhiễm cao.

1.2. Đặc điểm kỹ thuật

Các thành phần chính thường có trong nước thải buồng phun sơn bao gồm:

Chất hữu cơ: Bao gồm sơn, dung môi hữu cơ, chất phụ gia và các hợp chất dễ bay hơi (VOCs). Các chất hữu cơ này thường có hàm lượng COD (Chemical Oxygen Demand) và BOD (Biochemical Oxygen Demand) cao.
Tạp chất rắn lơ lửng: Mảnh vụn sơn, hạt bột sơn, cặn và các chất rắn khác có thể gây tắc nghẽn cho hệ thống xử lý nếu không được loại bỏ ngay từ giai đoạn đầu.
Hóa chất độc hại: Một số dung môi, chất phụ gia có tính độc hại, gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe và môi trường nếu xả thẳng ra ngoài.
Nồng độ pH: Do sự pha trộn của dung môi và sơn, độ pH của nước thải có thể dao động, đòi hỏi quá trình điều chỉnh nhằm đảm bảo hiệu quả của các giai đoạn xử lý tiếp theo.

Giá trị các thông số đặc trưng của nước thải buồng phun sơn

STT	Thông số	Đơn vị	Giá trị	Tiêu chuẩn tiếp nhận nước thải của KCN
1	pH	–	6,0-8,0	5,5 – 9
2	BOD₅		600	50
3	COD	Mg/l	4000	150
4	SS	Mg/l	2800	100
5	Photpho	Mg/l	8	6
6	Coliform	MNP/100ml	5x 10⁵	5.000

2. Các thách thức trong xử lý nước thải buồng phun sơn

2.1. Tính chất phức tạp của nước thải

Nước thải buồng phun sơn có thành phần phức tạp, chứa nhiều chất hữu cơ, dung môi và các chất rắn lơ lửng. Điều này gây khó khăn trong việc lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp, bởi vì:

Khả năng hòa tan cao: Nhiều dung môi và hợp chất hữu cơ dễ hòa tan trong nước, làm cho việc tách riêng các chất ô nhiễm trở nên khó khăn.
Tính ổn định của hỗn hợp: Sự phân tán không đồng đều của sơn và dung môi có thể gây ra hiện tượng hình thành lớp bề mặt, đòi hỏi phải có các biện pháp xử lý đặc biệt.

2.2. Yêu cầu về tiêu chuẩn môi trường

Theo quy định của các cơ quan quản lý môi trường, nước thải buồng phun sơn phải đạt các chỉ tiêu nghiêm ngặt về:

Chỉ số COD, BOD và TSS: Giảm thiểu mức độ chất hữu cơ, tổng chất rắn lơ lửng để tránh gây ô nhiễm nguồn nước.
Nồng độ VOCs: Loại bỏ hoặc giảm thiểu các hợp chất hữu cơ bay hơi gây ô nhiễm không khí và ảnh hưởng đến sức khỏe.
Chất độc hại: Đảm bảo các kim loại nặng và hóa chất độc hại được loại bỏ hoàn toàn hoặc giảm xuống mức an toàn trước khi xả thải.

2.3. Chi phí vận hành và đầu tư

Các hệ thống xử lý hiện đại thường yêu cầu đầu tư ban đầu lớn và chi phí vận hành cao. Đối với các cơ sở sản xuất quy mô vừa và nhỏ, việc cân đối giữa chi phí đầu tư và hiệu quả xử lý luôn là thách thức lớn.

3. Công nghệ Giai đoạn Tiền xử lý và Điều hòa

Trước khi đi vào các phản ứng hóa lý phức tạp, nước thải cần được xử lý sơ bộ và ổn định:

3.1. Thiết bị Lọc rác (Screening):

Công nghệ: Sử dụng song chắn rác thô (thanh kim loại song song) và/hoặc lưới lọc rác tinh (lưới thép không gỉ, khe hở nhỏ) đặt ở đầu hệ thống thu gom hoặc trước bể điều hòa.

Mục đích: Loại bỏ các vật rắn kích thước lớn (vụn gỗ, nhựa, giẻ lau, rác thải…) có thể gây tắc nghẽn bơm hoặc hư hại các thiết bị xử lý phía sau.

3.2. Bể Điều hòa (Equalization Tank):

Công nghệ: Thường là bể bê tông cốt thép hoặc composite, có dung tích đủ lớn để chứa và hòa trộn nước thải trong một khoảng thời gian nhất định (thường từ 8-24 giờ tùy thuộc vào chế độ xả thải). Bể được trang bị:

Hệ thống khuấy trộn: Dùng máy khuấy chìm (submersible mixer) hoặc hệ thống sục khí đáy (coarse bubble aeration) để đảm bảo nước thải được hòa trộn đồng đều, tránh lắng cặn cục bộ và ngăn ngừa tình trạng phân hủy yếm khí gây mùi.
Bơm nước thải: Bơm chìm hoặc bơm đặt cạn để bơm nước thải với lưu lượng ổn định sang các công đoạn xử lý tiếp theo.

Tầm quan trọng: Cực kỳ cần thiết do nước thải buồng sơn thường được xả thải không liên tục (theo đợt blowdown). Bể điều hòa giúp ổn định lưu lượng cấp vào hệ thống xử lý hóa lý, đồng thời cân bằng nồng độ các chất ô nhiễm (pH, TSS, COD…), giúp các quá trình hóa học diễn ra hiệu quả và dễ kiểm soát hơn, tránh hiện tượng sốc tải.

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải buồng phun sơn

3.3 Thuyết minh công nghệ xử lý nước thải buồng phun sơn

Nước thải sơn từ các bể chứa được bơm về bể thu gom 3 ngăn. Tại đây, nước thải được bơm lên thiết bị phản ứng kết hợp lắng lọc trọng lực (T01), quá trình xử lý bao gồm 04 bước như sau:

Bước 1: Điều chỉnh độ pH của nước thải

Đầu tiên, nước thải sơn được bơm vào thiết bị phản ứng kết hợp lắng lọc trọng lực T01. Đồng thời, bơm định lượng hóa chất DP01 bơm dung dịch điều chỉnh pH khuấy trộn cùng với nước thải sơn để nâng pH của nước thải lên giá trị thích hợp. Việc khuấy trộn nước thải được thực hiện bởi thiết bị khuấy trộn M01 thông qua bộ biến tần (bộ biến tần điều chỉnh tốc độ của máy khuấy từ 0 vòng/phút đến 145 vòng/phút).

Bước 2: Phản ứng keo tụ

Dung dịch hóa chất keo tụ được bơm định lượng DP02 bơm vào thiết bị phản ứng T01. Tại đây, dung dịch keo tụ khuếch tán vào nước thải nhờ sự phối hợp của thiết bị khuấy trộn M01, làm cho nước thải kết tủa thành những bông cặn nhỏ lơ lửng trong nước.

Bước 3: Giai đoạn đông tụ bông cặn

Dung dịch trợ keo tụ được bơm định lượng DP03 bơm vào thiết bị phản ứng T01. Tại đây, dung dịch trợ keo tụ sẽ kết dính các bông cặn có kích thước nhỏ lơ lửng thành bông cặn có kích thước lơn hơn dễ dàng chìm xuống. Ở chế độ này thiết bị khuấy trộn M01 được điều chỉnh về tốc độ chậm khoảng 5-10 vòng/phút tạo chế độ thủy động thích cho quá trình lắng tiếp theo.

Bước 4: Lắng trọng lực

Giai đoạn này máy khuấy M01 sẽ dừng hoạt động, bông cặn sẽ tự tách ra khỏi nước thải chìm xuống đáy thiết bị T01. Phần bông cặn ở đáy thiết bị T01 sẽ xả về bể chứa bùn, phần nước trong sau quá trình lắng sẽ được dẫn về hố thu gom nước thải sinh hoạt của hệ thống thu gom hiện hữu với lưu lượng phù hợp. Nước thải sau đó sẽ được xử lý phối hợp với nước thải sinh hoạt đạt tiêu chuẩn trước khi đấu nối với hệ thống thu gom nước của KCN Bàu Bàng để tiếp tục xử lý đạt quy chuẩn

Định mức sử dụng hóa chất của hệ thống xử lý nước thải buồng phun sơn

STT	Tên hóa chất	Định lượng hóa chất (kg/m³)
1	Dung dịch điều chỉnh pH	0,045
2	Dung dịch keo tụ	0,02
3	Dung dịch trợ keo tụ	0,001

4. Công nghệ Xử lý Hóa lý: “Trái tim” của Hệ thống

Đây là cụm công nghệ quan trọng nhất, quyết định hiệu quả loại bỏ các chất ô nhiễm đặc trưng của nước thải buồng sơn.

4.1. Công nghệ Điều chỉnh pH (pH Adjustment Technology):

Thiết bị: Bao gồm bể phản ứng nhỏ có cánh khuấy, cảm biến đo pH online liên tục, bộ điều khiển tự động (PLC) và hệ thống bơm định lượng hóa chất (axit hoặc kiềm).
Hóa chất: Thường dùng dung dịch NaOH loãng (hoặc vôi Ca(OH)₂) để nâng pH, hoặc H₂SO₄ / HCl loãng để hạ pH.
Mục đích: Đưa pH của nước thải về khoảng giá trị tối ưu cho phản ứng keo tụ – tạo bông diễn ra hiệu quả nhất. Khoảng pH tối ưu này phụ thuộc vào loại hóa chất keo tụ sử dụng (ví dụ, PAC thường hoạt động tốt ở pH 6.5-7.5, phèn sắt có thể hoạt động ở pH rộng hơn hoặc tối ưu ở pH kiềm nhẹ để kết hợp kết tủa kim loại). Việc xác định pH tối ưu cần dựa trên kết quả thử nghiệm Jar-test.

4.2. Công nghệ Keo tụ (Coagulation Technology):

Thiết bị: Bể phản ứng keo tụ (còn gọi là bể trộn nhanh – Rapid Mix Tank) được trang bị hệ thống cánh khuấy tốc độ cao (ví dụ: tuabin, mái chèo tốc độ cao). Thời gian lưu nước trong bể này thường rất ngắn (chỉ vài chục giây đến vài phút).
Hóa chất (Coagulants): Các hóa chất có khả năng trung hòa điện tích hạt keo, phổ biến là PAC (Poly Aluminium Chloride), Phèn nhôm (Al₂(SO₄)₃), Phèn sắt (FeCl₃, Fe₂(SO₄)₃). Lựa chọn loại hóa chất và liều lượng tối ưu dựa trên đặc tính nước thải và kết quả Jar-test. Hóa chất được châm vào bể bằng bơm định lượng.
Mục đích: Hóa chất keo tụ nhanh chóng phân tán đều vào nước thải nhờ khuấy trộn mạnh, tiếp xúc và trung hòa điện tích âm của các hạt sơn, hạt keo lơ lửng, làm chúng mất đi lực đẩy tĩnh điện và có khả năng kết dính lại với nhau.

4.3. Công nghệ Tạo bông (Flocculation Technology):

Thiết bị: Bể phản ứng tạo bông (Slow Mix Tank) được đặt ngay sau bể keo tụ. Bể này thường được chia thành 2-3 ngăn với hệ thống cánh khuấy tốc độ chậm dần (ví dụ: cánh khuấy bản lớn, mái chèo tốc độ chậm). Thời gian lưu nước trong bể tạo bông dài hơn bể keo tụ (thường 15-30 phút).
Hóa chất (Flocculants / Coagulant Aids): Sử dụng các Polymer cao phân tử để trợ keo tụ. Đối với nước thải sơn, Polymer Anion (A-PAM) thường cho hiệu quả tốt trong việc liên kết các bông cặn keo tụ lại thành các bông cặn (flocs) lớn hơn, có cấu trúc mạng lưới, nặng hơn và dễ dàng tách ra khỏi nước bằng lắng hoặc tuyển nổi. Liều lượng polymer cũng cần được tối ưu hóa qua Jar-test.
Mục đích: Tạo điều kiện cho các hạt keo đã mất ổn định va chạm nhẹ nhàng và liên kết với nhau thông qua các cầu nối polymer, hình thành nên các bông cặn có kích thước và trọng lượng đủ lớn để có thể tách ra ở công đoạn sau. Tốc độ khuấy chậm là yếu tố then chốt để tránh làm vỡ các bông cặn vừa hình thành.

5. Công nghệ Tách pha Rắn – Lỏng sau Hóa lý

Sau khi các bông cặn sơn đã hình thành, cần có công nghệ hiệu quả để tách chúng ra khỏi pha nước:

5.1. Công nghệ Lắng (Sedimentation Technology):

Thiết bị:

Bể lắng tấm nghiêng (Lamella Clarifier): Đây là lựa chọn phổ biến và hiệu quả về diện tích cho xử lý nước thải buồng sơn. Các tấm nghiêng đặt song song với góc nghiêng khoảng 55-60° làm tăng đáng kể diện tích bề mặt lắng hiệu dụng trong một thể tích bể nhỏ gọn. Bông cặn trượt theo tấm nghiêng xuống vùng chứa bùn đáy. Nước trong được thu ở phía trên qua máng răng cưa.
Bể lắng đứng/ngang truyền thống: Ít được ưu tiên hơn do chiếm nhiều diện tích và thời gian lắng có thể dài hơn.

Ưu điểm: Chi phí đầu tư có thể thấp hơn DAF, vận hành đơn giản hơn.

Nhược điểm: Hiệu quả có thể bị hạn chế nếu bông cặn sơn quá nhẹ hoặc tỷ trọng gần bằng nước; cần diện tích lớn hơn so với tuyển nổi siêu nông.

5.2. Công nghệ Tuyển nổi Không khí Hòa tan (DAF – Dissolved Air Flotation Technology):

Thiết bị: Hệ thống bể DAF hoàn chỉnh bao gồm: Bơm cao áp, Bồn hòa tan không khí (Air Saturation Tank), Van giảm áp, Bể tuyển nổi (thường hình chữ nhật hoặc tròn), hệ thống gạt váng bùn nổi bề mặt và có thể có hệ thống thu bùn lắng đáy (nếu có).

Nguyên lý hoạt động chi tiết: Một phần nước sau xử lý (nước trong) được bơm tuần hoàn trở lại, đi qua bồn hòa tan không khí nơi không khí sạch được nén và hòa tan vào nước dưới áp suất cao (thường 4-7 bar). Dòng nước bão hòa không khí này sau đó được đưa vào bể tuyển nổi cùng với dòng nước thải đã qua keo tụ-tạo bông.

Tại đầu vào bể tuyển nổi, áp suất được giảm đột ngột qua van giảm áp, khiến không khí hòa tan tách ra thành hàng triệu bọt khí siêu nhỏ (micro-bubbles) kích thước chỉ vài chục micromet. Các bọt khí này có xu hướng bám dính vào bề mặt các bông cặn sơn, làm giảm tỷ trọng tổng thể của hạt cặn và kéo chúng nổi lên bề mặt tạo thành lớp váng bùn. Hệ thống gạt váng sẽ liên tục thu lớp bùn nổi này.

Ưu điểm:

Hiệu quả tách rất cao đối với các bông cặn nhẹ, khó lắng như cặn sơn, dầu mỡ.
Thời gian tách pha nhanh (thời gian lưu nước trong bể DAF ngắn hơn bể lắng).
Hệ thống nhỏ gọn, tiết kiệm diện tích xây dựng.
Bùn nổi thu được thường có độ đặc cao hơn bùn lắng trọng lực.

Nhược điểm: Chi phí đầu tư ban đầu và chi phí vận hành (điện cho bơm cao áp, máy nén khí) thường cao hơn bể lắng. Vận hành cần kỹ thuật hơn một chút.

6. Công nghệ Lọc tinh (Polishing Filtration Technology)

Để đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt tiêu chuẩn QCVN 40 về chỉ tiêu TSS, đặc biệt là khi xả vào nguồn loại A hoặc tái sử dụng, công đoạn lọc tinh sau lắng/DAF là rất cần thiết:

6.1. Bể lọc áp lực (Pressure Sand/Multimedia Filter):

Thiết bị: Các bồn lọc hình trụ đứng (thường bằng thép hoặc composite) chứa bên trong các lớp vật liệu lọc được sắp xếp theo kích thước và tỷ trọng khác nhau. Phổ biến là lọc đa vật liệu (multimedia filter) bao gồm các lớp sỏi đỡ, cát thạch anh (kích thước khác nhau), và than anthracite.
Nguyên lý: Nước thải sau lắng/DAF được bơm vào đỉnh bồn lọc và chảy xuyên qua các lớp vật liệu lọc từ trên xuống dưới. Các hạt cặn lơ lửng mịn còn sót lại sẽ bị giữ lại trong các khe rỗng giữa các hạt vật liệu lọc. Nước sạch được thu ở đáy bồn.
Vận hành: Sau một thời gian hoạt động, lớp vật liệu lọc sẽ bị tắc nghẽn bởi cặn bẩn, làm tăng tổn thất áp lực qua cột lọc. Cần thực hiện quy trình rửa ngược (backwash) định kỳ bằng cách bơm nước sạch (hoặc khí kết hợp nước) theo chiều từ dưới lên để thổi tung lớp vật liệu lọc, cuốn trôi cặn bẩn ra ngoài. Nước rửa lọc bẩn này thường được dẫn trở lại bể điều hòa để xử lý lại.

7. Công nghệ Xử lý Bổ sung (Tùy chọn Nâng cao)

Tùy thuộc vào thành phần cụ thể của sơn (ví dụ sơn gốc dung môi chứa nhiều COD hòa tan) và yêu cầu chất lượng nước đầu ra, có thể cần thêm các công nghệ xử lý bậc cao:

7.1. Hấp phụ bằng Than hoạt tính (Activated Carbon Adsorption):

Công nghệ: Sử dụng cột lọc chứa than hoạt tính dạng hạt (GAC) đặt sau bể lọc áp lực.
Mục đích: Loại bỏ hiệu quả COD hòa tan (từ dung môi, binder tan), màu hòa tan, mùi còn sót lại trong nước thải. Rất hữu ích nếu cần tái sử dụng nước hoặc đáp ứng tiêu chuẩn xả thải rất nghiêm ngặt về COD.

7.2. Quá trình Oxy hóa Nâng cao (AOPs):

Công nghệ: Fenton, Ozone, UV/H₂O₂, UV/O₃…
Mục đích: Phá hủy các hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học, dung môi bền vững, màu hữu cơ phức tạp. Thường chỉ xem xét khi các phương pháp khác không đủ hiệu quả hoặc khi cần xử lý các chất độc hại đặc biệt.

Kết luận: Lựa chọn Công nghệ Phù hợp – Chìa khóa Xử lý Nước thải Buồng sơn Hiệu quả

Việc lựa chọn và kết hợp các công nghệ xử lý nước thải buồng phun sơn phù hợp đóng vai trò quyết định đến hiệu quả xử lý, chi phí đầu tư, vận hành và khả năng tuân thủ quy chuẩn môi trường. Công nghệ xử lý hóa lý, đặc biệt là keo tụ và tạo bông, kết hợp với các phương pháp tách pha rắn-lỏng hiệu quả như lắng tấm nghiêng (Lamella) hoặc tuyển nổi không khí hòa tan (DAF), là nền tảng cốt lõi cho hầu hết các hệ thống.

Việc đầu tư thêm các công nghệ lọc tinh như lọc áp lực đa vật liệu và các công nghệ xử lý bổ sung như hấp phụ than hoạt tính hoặc AOPs sẽ tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể về chất lượng nước đầu ra và đặc tính của loại sơn sử dụng. Bên cạnh đó, công nghệ xử lý bùn thải, đặc biệt là máy ép bùn khung bản, là không thể thiếu để quản lý hiệu quả lượng bùn nguy hại phát sinh.

Để có được giải pháp công nghệ tối ưu nhất, các doanh nghiệp cần thực hiện phân tích, đánh giá kỹ lưỡng đặc tính nước thải của mình, tiến hành các thử nghiệm cần thiết (Jar-test, pilot test) và tham khảo ý kiến từ các đơn vị tư vấn, nhà cung cấp công nghệ xử lý nước thải chuyên nghiệp và có kinh nghiệm trong lĩnh vực này.

Quý khách hàng đang có nhu cầu cần xử lý nước thải buồng phun sơn, hay xử lý nước thải phun sơn màng nước. vui lòng liên hệ với Môi Trường Green Star để được tư vấn miễn phí.