Hàng loạt vụ liên quan đến nước thải như : vụ sông Tô Lịch bốc mùi hôi thối, vụ ô nhiễm sông Đà. Hay Sông Hàn bị nhuộm đen bởi dòng nước thải ôi thối. Cho thấy thực trạng ô nhiễm môi trường hiện nay. Một bài toán khó đối với các cơ quan chủ quản, các công ty, doanh nghiệp, tổ chức. Lượng nước thải đổ ra ngày càng nhiều, chất độc hại ngày càng phức tạp hơn. Vì thế mà vấn đề xử lý nước thải đang rất cấp bách đối với các doanh nghiệp.
Nước thải là gì?
Nước thải là nước được thải ra sau khi đã sử dụng.
Nguồn gốc nước thải
Nước thải có thể có nguồn gốc từ hoạt động của các hộ gia đình, công nghiệp, nông nghiệp. Hay nước chảy tràn bề mặt, nước mưa bão, cống.
Bao gồm :
– Chất thải của con người, nước rửa và bùn rác.
– Rò rỉ bể phốt, xả bể phốt.
– Nước mưa, nước cống.
– Sự xâm nhập của nước biển (nồng độ cao muối và vi khuẩn), nước sông ( nồng độ vi sinh vật cao).
– Tồn dư của các loại thuốc trừ sâu, dầu đã qua sử dụng.
Phân loại nước thải
Nước thải công nghiệp
Nước thải công nghiệp là gì? Là nước được sinh ra trong quá trình sản xuất công nghiệp. Từ các công đoạn sản xuất, vệ sinh hay hoạt động sinh hoạt của công nhân viên.
Bao gồm 2 loại :
– Nước thải bẩn: là nước được thải ra từ quá trình sản xuất. Xúc rửa máy móc thiết bị, sinh hoạt của công nhân viên. Loại nước này chưa nhiều tạp chất, chất độc hại, vi khuẩn, …
– Nước thải không bẩn: được sinh ra khi làm nguội thiết bị, giải nhiệt trong các trạm làm lạnh, ngưng tụ hơi nước.
Nước thải y tế
Nước thải y tế là gì? Là dung dịch thải từ các cơ sở khám, chữa bệnh.
– Nước này chứa vô số loại vi trùng, virus. Các mầm bệnh sinh học khác trong máu mủ, dịch, đờm, phân của người bệnh. Các loại hóa chất độc hại từ cơ thể và chế phẩm điều trị, chất phóng xạ. – Nước thải bệnh viện có yếu tố ô nhiễm như chất hữu cơ, dầu mỡ động thực vật, vi khuẩn. Chất bẩn khoáng và hữu cơ: phế phẩm thuốc, các chất khử trùng, các dung môi hóa học, dư lượng thuốc kháng sinh. Hay các đồng vị phóng xạ được sử dụng trong quá trình chẩn đoán và điều trị bệnh.
Nước thải sinh hoạt là thủ phạm chính gây ô nhiễm sông
Nước thải sinh hoạt là gì?
Nước thải sinh hoạt là loại nước thải phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt của cư dân. Bao gồm khu vực đô thị, trung tâm thương mại, khu vực vui chơi giải trí, cơ quan công sở,…
Nước thải tự nhiên ( nước mưa)
Nước mưa là gì?
Nước mưa là hơi nước ngưng tụ. Nước mưa chứa nhiều yếu tố hóa học và vi sinh vật được hấp thụ trong quá trình giao lưu trong khí quyển. Cho nên nước mưa chứa nhiều bụi, vi khuẩn, tạp chất hóa học. Các vi khuẩn và tạp chất hữu cơ sẽ càng ít nếu mưa càng nhiều và lâu.
Thành phần nước thải
– Nước (hơn 95%), trong quá trình dội rác thải xuống đường cống.
– Vi khuẩn, virus, giun sán.
– Các chất hữu cơ : phân, lông, tóc, thực phẩm, nguyên liệu thực vật, mùn. Hoặc u-rê, đường, protein hòa tan.
– Các hạt thể vô cơ : cát, sạn sỏi, hạt kim loại, gốm sứ. Hay amoniac, muối, xyanua, H2S, thyoxinat.
– Băng vệ sinh, bao cao su, tã, bơm kim tiêm, đồ chơi trẻ em, xác động vật, thực vật, côn trùng.
– Sơn, chất kết dính, dược phẩm.
– Các chất độc như thuốc trừ sâu, hóc môn, hydro sunfua, metan, cacbonic.
Nước thải công nghiệp
Mỗi loại nước thải của mỗi ngành công nghiệp có một đặt tính riêng. Tuy nhiên các thành phần chính của nước thải khiến ta phải quan tâm hơn trong việc xử lý: kim loại nặng, dầu mỡ hay chất hữu cơ khó phân hủy.
Nước thải y tế
– Các chất rắn lơ lửng.
– Các vi trùng, vi khuẩn : Salmonella, tụ cầu, liên cầu, virus đường tiêu hóa, bại liệt, các loại kí sinh trùng, nấm…
– Các mầm bệnh sinh học khác trong máu, mủ, dịch, đờm, phân của người bệnh.
– Các loại hóa chất độc hại từ cơ thể và chế phẩm điều trị, chất phóng xạ.
Nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt có 52% là các chất hữu cơ và 48% là các chất vô cơ. Ngoài ra còn có những sinh vật có khả năng gây bệnh cho con người cùng những độc tố virut gây bệnh tả, kiết lị, thương hàn.
– Các chất vô cơ và hữu cơ gồm chất rắn lửng lơ, amoni, bod của nước đã lắng, nito tổng, photpho, cod, và dầu mỡ,…
– Chất hữu cơ như: protein (40-50%), hydratcacbon (40-50%), chất béo (5-10%).
Nước thải tự nhiên ( nước mưa)
– Trong nước mưa có chứa một loại vi khuẩn có tên là E.coli (Escherichia coli). Do mưa rơi xuống sẽ mang theo nhiều bụi trong bầu khí quyển sẽ hoà lẫn vào nhau. Hoặc do cách con người hứng nước mưa như mái nhà có nhiều bụi, phân chim, bể chứa lưu cữu, nhiều rong rêu..
– Các tạp chất tồn tại trong khí quyển gồm các khí như: NO2, NH3, H2S,… Do các quá trình phân hủy ở mặt đất và Cl2, CO2, CH4. Do các nhà máy thải ra, SO2 do đốt than, dầu mỏ,… Bên cạnh đó nước mưa còn mang theo các bụi thực vật hay là các chất hữu cơ dễ bay hơi,…Nhưng khí CO2 và O2 là chứa nhiều trong nước mưa nhất.
Chỉ tiêu xử lý nước thải
Để đánh giá chất lượng môi trường nước người ta phải căn cứ vào một số chỉ tiêu như chỉ tiêu vật lý, hóa học, sinh học. Qua các thông số trong nước sẽ cho phép ta đánh gia mức độ ô nhiễm hoặc hiệu quả của phương pháp xử lí.
Các chỉ tiêu vật lý
Nhiệt độ: Nhiệt độ ở nước thải của nhà máy nhiệt điện, hạt nhân thường cao hơn từ 10-150C so với nước thường. Nước nóng có thể gây ô nhiễm hoặc có lợi tùy theo mùa và vị trí địa lý.
Màu sắc: Nước thải thường có màu đen hoặc nâu.
Độ đục: Do các hạt lơ lửng, các chất hữu cơ phân hủy hoặc do giới thủy sinh gây ra. Độ đục làm giảm khả năng truyền ánh sáng trong nước. Gây giảm thẩm mỹ và làm giảm chất lượng của nước khi sử dụng. Độ đục càng cao nước nhiễm bẩn càng lớn.
Mùi vị: Nước thải mùi rất đa dạng tùy thuộc vào lượng và đặc điểm của chất gây ô nhiễm. Thường là rất thối, tanh,..
Các chỉ tiêu hóa học và sinh học
– Độ pH: Các công trình xử lý nước bằng phương pháp sinh học thường hoạt độ pH từ 6,5 – 9. Môi trường tối ưu để vi khuẩn phát triển thường là 7 – 8.
– Chỉ số DO: Là lượng oxi hòa tan để duy trì sự sống cho các sinh vật dưới nước. Bình thường oxi hòa tan trong nước khoảng 8 – 10 mg/l, chiếm 70 – 80% khi oxi bão hòa. Mức oxi hòa tan trong nước tự nhiên và nước thải phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm chất hữu cơ.
– Chỉ số BOD (Biochemical Oxygen Demand): Là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước bằng vi sinh vật hoại sinh, hiếu khí.
– Chỉ số COD (Chemical oxygen Demand): Là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa hóa học các chất hữu cơ trong nước thành CO2 và H2O bởi một tác nhân oxi hóa mạnh. COD biểu thị lượng chất hữu cơ có thể oxy hóa bằng con đường hóa học.
– Chỉ số vệ sinh (E-coli): có sẵn trong phân. E-coli là vi khuẩn phổ biến trong nước thải, sống được ở mọi môi trường. Nên được chọn E-coli là chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước thải.
Xử lý nước thải
Xử lí nước thải là quá trình loại bỏ chất ô nhiễm ra khỏi nước thải. Thông qua các quá trình vật lý, hóa học, và sinh học để loại bỏ các chất ô nhiễm để đưa chúng về các dạng chất không độc hại với môi trường.
Có nhiều quá trình được sử dụng để làm sạch nước thải tùy theo loại và mức độ nhiễm bẩn. Nước thải có thể được xử lí trong các nhà máy xử lý trong các nhà máy xử lí nước thải.
Hiện nay có 3 phương pháp xử lý nước thải chính bao gồm phương pháp vật lý, hóa học và sinh học. Mọi người có thể tìm hiểu chi tiết từng cách dưới đây
Xử lý nước thải bằng vật lý
Nước thải thường chứa các chất tan và không tan ở dạng lơ lửng. Các tạp chất lơ lửng có thể ở dạng rắn và lỏng, chúng tạo với nước thành dung dịch huyền phù. Để tách rác và các hạt lơ lửng ra khỏi nước thải. Thông thường người ta sử dụng các quá trình cơ học: lọc qua song chắn hoặc lưới, lắng dưới tác dụng của lực trọng trường hoặc lực li tâm. Việc lựa chọn phương pháp xử lý nước thải tùy thuộc vào các hạt, tính chất vật lý, nồng độ hạt lơ lửng, lưu lượng nước thải và mức độ là sạch cần thiết. Mục đích loại bỏ và tách các chất không hòa tan, các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải.
Quy trình xử lí cơ học bao gồm:
Song chắn rác
Tất cả lượng rác thải, các chất cặn bẩn có kích thước tương đương sẽ được giữ lại hoàn toàn bao gồm vỏ nhựa, bao bì nylon, khăn giấy,… để tránh ảnh hưởng đến các bộ phận khác như tắc đường ống, hư hỏng máy bơm. Đây là bước tiền xử lý quan trọng góp phần nâng cao hiệu quả cho toàn bộ hệ thống được hoạt động ổn định hơn.
Bể điều hòa điều chỉnh lưu lượng và nồng độ
Dùng để điều chỉnh nồng độ và liều lượng nước thải. Máy sục khí tiến hành khuấy trộn dòng nước tránh gây các hạt cặn lắng xuống đáy. Đảm bảo cho quá trình keo tụ – tạo bông diễn ra thuận lợi, đảm bảo nguồn nước đầu ra đạt chuẩn.
Bể lắng
Dùng để tách các chất không tan có kích thước vô cùng nhỏ từ 0,2 – 2 mm. Để bảo vệ các thiết bị máy móc không bị hư hỏng, giảm hàm lượng chất rắn.
Bể lắng làm nhiệm vụ lắng các tạp chất không hòa tan trong nước loại bỏ hoàn toàn khỏi nước thải.
– Bể lắng đợt 1: tách các chất rắn, chất bẩn lơ lửng không hòa tan.
– Bể lắng đợt 2: lắng cặn vi sinh (lắng bông cặn), bùn trong nước thải và vị trí đặt bể ở sau công trình xử lý.
– Lắng đợt 3: là quá trình lắng của các hạt cặn có nồng độ cao, thường xảy ra ở bể nén bùn.
Lọc tách các chất rắn
Nếu như bể lắng không loại bỏ hoàn toàn các chất có kích thước nhỏ trong nước thải thì hệ thống lọc sẽ tiến hành thực hiện công việc đó. Nước thải đi qua lớp vật liệu lọc và giữ lại các tạp chất.
– Các dạng lọc thường được sử dụng: lọc kim loại, lọc vải, lọc bằng giấy, lọc cát.
– Vật liệu lọc bao gồm: cát thạch anh, sỏi, than hoạt tính. Tùy thuộc vào từng loại nước thải khác nhau sẽ tiến hành sử dụng loại vật liệu lọc thích hợp.
Tuyển nổi
Thổi khí liên tục tạo ra nhiều bọt khí làm keo dính nhiều chất cặn bã trong dòng nước thải. Quá trình tuyển nổi thường được dùng để tách dầu mỡ, váng dầu, chất béo hoặc chất rắn lơ lửng trong nước thải đi ra ngoài. Bồn khí tan hòa trộn nước và không khí với nhau nhờ bơm áp lực. Các hạt cặn nhờ thế mà bám vào dòng khí hòa tan nổi lên trên nên được gọi là tuyển nổi.
Phương pháp xử lí cơ học có thể loại bỏ được đến 60% các tạp chất không tan và giảm chất ô nhiễm có khả năng phân hủy sinh học BOD đến 20%
Xử lý nước thải bằng hóa lý
Phương pháp này được biết đến với việc thu hồi các chất bẩn hoặc khử các chất độc có ảnh hưởng xấu đối với giai đoạn làm sạch sinh hóa sau này.
Sử dụng công nghệ hấp phụ
Sử dụng để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hòa tan. Quá trình này diễn ra sau khi xử lý sinh học và xử lý cục bộ. Khi trong thành phần nước thải có chứa hàm lượng rất nhỏ các chất đó. Quá trình hấp thụ bao gồm 3 giai đoạn: di chuyển các chất cần hấp thụ, hấp thụ, di chuyển ô nhiễm vào bên trong hạt hấp thụ. Dùng than hoạt tính, các chất tổng hợp hoặc một số chất thải rắn để loại bỏ những chất ô nhiễm như: chất hoạt động bề mặt, chất màu tổng hợp, dung môi clo hóa, dẫn xuất phenol…
Sử dụng công nghệ trao đổi ion
Được ứng dụng để loại bỏ kim loại như Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn, các hợp chất của asen, photpho, xyanua và chất phóng xạ. Phương pháp này cho phép thu hồi các chất và đạt được mức độ làm sạch cao. Bản chất là 1 quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này được gọi là các ionit (chất trao đổi ion), không tan trong nước. Các chất trao đổi ion có khả năng trao đổi các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là các anionit mang tính kiềm. Nếu các ionit nào đó trao đổi cả cation và anion (ionit lưỡng tính). Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ, hữu cơ.
Sử dụng công nghệ keo tụ tạo bông
Các hạt sét, mùn, vi sinh vật, sản phẩm hữu cơ phân hủy,… cỡ micromet đến vài milimet. Bằng phương pháp xử lí cơ học chỉ có thể loại bỏ được những hạt có kích thước lớn hơn 1mm. Những hạt nhỏ hơn thì cần phải áp dụng phương pháp xử lí hóa lý. Mục đích là để tách các hạt cặn có kích thước 0,001 m. Cơ chế quá trình keo tụ tạo bông:
– Quá trình nén lớp điện tích kép, giảm thế điện đông zeta nhờ ion trái dấu.
– Quá trình keo tụ do hấp phụ ion trái dấu trên bề mặt, trung hòa điện tích.
– Cơ chế hấp phụ-tạo cầu nối.
Sử dụng công nghệ thẩm thấu
Là sử dụng các kỹ thuật như điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu lọc vào xử lí nước thải. Màng được định nghĩa là lớp đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác nhau. Có thể là chất rắn, gel (chất keo) trương nở do dung môi hoặc chất lỏng. Việc ứng dụng màng để tách các chất, phụ thuộc vào độ thấm của các hợp chất qua màng.
Giải pháp cho các phương pháp hóa lý hiện nay là công nghệ MET
Dùng vi sinh xử lý nước thải
Phương pháp xử lý này được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hoà tan có trong nước thải. Cũng như một số chất ô nhiễm vô cơ khác như H2S, sunfit, ammonia, nitơ…Dựa trên sự hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ chất hữu cơ gây ô nhiễm. Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển.
Một các tổng quát, phương pháp sử lý sinh học có thể chia làm hai loại:
Phương pháp kỵ khí
Sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện không có oxy. Là xử lý các loại cặn bã chất thải công nghiệp có hàm lượng chất bẩn hữu cơ cao BOD 10-30(g/l). Quá trình diễn ra hàng loạt các phản ứng sinh hóa phức tạp. Các giai đoạn xảy ra đồng thời trong quá trình phân hủy các chất thải hữu cơ như sau:
Trong 3 giai đoạn đầu thì lượng COD hầu như không giảm. COD chủ yếu chỉ giảm trong giai đoạn metan hóa. Trong xử lý kỵ khí cần lưu ý đến 2 yếu tố quan trọng:
– Duy trì sinh khối vi khuẩn càng nhiều càng tốt.
-Tạo tiếp xúc đủ giữa nước thải với sinh khối vi sinh vật.
Ứng dụng cho công trình làm bể Biogas, bể tự hoại.
Phương pháp hiếu khí
Là quá trình phân huỷ các chất ô nhiễm hữu cơ nhờ vi sinh vật. Cần cung cấp lượng chất dinh dưỡng, oxi phù hợp cho VSV để quá trình phân hủy diễn ra ổn định.
Để các chất hữu cơ hòa tan, chất keo và các chất phân tán nhỏ. Cần di chuyển vào bên trong tế bào vi sinh vật theo 3 giai đoạn:
– Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật.
– Khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm. Do sự chênh lệch nồng độ bên trong và bên ngoài tế bào.
– Chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh lượng và tổng hợp tế bào mới.
Công nghệ này được sử dụng bể phốt và các thiết bị xử lý nước thải tại chỗ. Phổ biến rộng rãi ở một số vùng nông thôn, các công trình đầm lấy cũng đang được sử dụng.