Giải pháp xử lý nước thải sản xuất hóa chất công nghiệp

Ngành hóa chất đóng vai trò nền tảng trong nhiều lĩnh vực kinh tế, từ sản xuất vật liệu, dược phẩm đến nông nghiệp. Tuy nhiên, đi kèm với sự phát triển đó là lượng nước thải phát sinh với thành phần ô nhiễm đa dạng và độc tính cao, đặt ra những thách thức lớn đối với môi trường và sức khỏe cộng đồng. Vậy làm thế nào để xử lý nước thải sản xuất hóa chất công nghiệp? Cùng ETM tìm hiểu chi tiết trong nội dung dưới đây!

Nguồn phát sinh và tác động môi trường

Nước thải từ các nhà máy sản xuất hóa chất công nghiệp chủ yếu phát sinh từ hai nguồn hoạt động chính: quá trình sản xuất và sinh hoạt của cán bộ công nhân viên. Trong đó, nước thải từ hoạt động sản xuất, bao gồm các công đoạn tổng hợp hóa chất, rửa thiết bị, vệ sinh nhà xưởng và các quy trình phụ trợ khác, là nguồn gây ô nhiễm chính và phức tạp nhất.

Đặc điểm chung của nước thải sản xuất hóa chất là có độ màu, độ pH không ổn định, độc tính cao và rất khó loại bỏ.

• Độ màu: Độ màu cao trong nước thải hóa chất có thể đến từ các chất hữu cơ phức tạp, thuốc nhuộm hoặc các ion kim loại. Độ màu này không chỉ ảnh hưởng đến mỹ quan mà còn cản trở quá trình truyền ánh sáng trong môi trường nước tiếp nhận, làm suy giảm khả năng quang hợp của các loài thủy sinh. Về mặt xử lý, độ màu thường khó loại bỏ hoàn toàn bằng các phương pháp sinh học thông thường và đòi hỏi các công nghệ hóa lý hoặc oxy hóa nâng cao.
• Độ pH không ổn định: Nước thải hóa chất có thể có pH rất thấp (axit mạnh) hoặc rất cao (kiềm mạnh) tùy thuộc vào quy trình sản xuất. pH cực đoan gây ăn mòn thiết bị, nguy hiểm cho người vận hành và đặc biệt là ức chế hoặc tiêu diệt vi sinh vật trong các công đoạn xử lý sinh học. Do đó, cần điều chỉnh pH về mức trung tính hoặc phù hợp cho từng công đoạn xử lý.
• Độc tính cao: Nhiều hợp chất hóa học trong nước thải, như phenol, benzen, kim loại nặng, thuốc trừ sâu, có độc tính cao đối với con người và sinh vật thủy sinh. Độc tính này cũng là mối đe dọa trực tiếp đến hoạt động của các hệ thống xử lý sinh học. Nồng độ chất độc cao có thể làm đình trệ hoặc phá hủy hoàn toàn quần thể vi sinh vật, dẫn đến sự cố hệ thống.
• Khó phân hủy: Các chất ô nhiễm trong nước thải hóa chất thường chứa các hợp chất hữu cơ bền vững, khó phân hủy sinh học (recalcitrant organic compounds) hoặc các ion vô cơ phức tạp. Điều này có nghĩa là các phương pháp xử lý sinh học truyền thống có thể không đủ khả năng để loại bỏ chúng, đòi hỏi sự kết hợp với các công nghệ hóa lý hoặc xử lý nâng cao.

Phân loại nước thải sản xuất hóa chất công nghiệp

Nước thải sản xuất hóa chất có thể được phân loại thành nước thải hữu cơ và nước thải vô cơ, mỗi loại mang đặc điểm và thành phần ô nhiễm riêng biệt, nhưng cũng có những điểm chung quan trọng.

• Nước thải sản xuất hóa chất hữu cơ: Là nước thải chứa các hợp chất hữu cơ phức tạp như nhựa, các chất hữu cơ tổng hợp, thuốc trừ sâu, sợi tổng hợp, benzen, chloroform, và phenol. Sự hiện diện của các phân tử hữu cơ này thường dẫn đến chỉ số COD (Nhu cầu Oxy Hóa học) và BOD (Nhu cầu Oxy Sinh hóa) cao, với mức độ phân hủy sinh học khác nhau.
• Nước thải sản xuất hóa chất vô cơ: Nước thải vô cơ đặc trưng bởi sự hiện diện của các chất như kali, hàn the, canxi cacbua, và axit hydrofluoric. Các vấn đề chính của loại nước thải này thường liên quan đến pH cực đoan, độ mặn cao, và độc tính của các ion vô cơ cụ thể. Tương tự như nước thải hữu cơ, nước thải vô cơ cũng thường chứa nồng độ đáng kể các kim loại nặng như kẽm, niken, đồng, chì, thủy ngân và crom.

Bảng 1: So sánh chi tiết đặc điểm và thành phần ô nhiễm điển hình của nước thải hóa chất hữu cơ và vô cơ

Gợi ý quy trình xử lý nước thải sản xuất hóa chất công nghiệp

Quy trình xử lý nước thải sản xuất hóa chất công nghiệp thường là một hệ thống đa công đoạn, tích hợp các phương pháp vật lý, hóa học và sinh học để loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm.

Một quy trình xử lý nước thải sản xuất hóa chất điển hình được phác thảo theo các bước tuần tự, từ đầu vào đến đầu ra, như sau :

Nước thải từ nhà máy sản xuất → Bể thu gom (qua song chắn rác) → Bể lắng cát (nếu công suất lớn) → Bể điều hòa (sục khí sơ bộ) → Bể keo tụ, tạo bông (châm hóa chất) → Bể xử lý sinh học thiếu khí Anoxic → Bể xử lý sinh học hiếu khí Aerotank → Bể lắng sinh học (tách bùn và nước) → Bể khử trùng (ví dụ chlorine) → Nước thải đạt chuẩn xả ra nguồn tiếp nhận hoặc tái sử dụng.

Xử lý sơ bộ

Xử lý sơ bộ là bước đầu tiên và quan trọng nhằm loại bỏ các chất rắn có kích thước lớn và các hạt nặng, bảo vệ các thiết bị và công đoạn xử lý phía sau khỏi bị tắc nghẽn hoặc hư hại.

• Bể thu gom và Song chắn rác: Tại công đoạn này, toàn bộ nước thải thô từ nhà máy sẽ tập trung vào bể thu gom. Nước thải sau đó chảy qua song chắn rác để loại bỏ các vật liệu rắn có kích thước lớn như vỏ chai nhựa, mảnh gỗ, túi ni lông. Việc này giúp bảo vệ bơm và các thiết bị khác khỏi bị kẹt hoặc hư hỏng, đảm bảo tính liên tục của quá trình vận hành.
• Bể lắng: Lắng các hạt cát, sạn và các chất cặn nặng khác xuống đáy bể.

Xử lý hóa lý

Các công đoạn hóa lý có vai trò ổn định dòng thải và loại bỏ các chất ô nhiễm không thể xử lý bằng phương pháp sinh học hoặc cần được giảm nồng độ trước khi vào bể sinh học.

• Bể điều hòa: Có nhiệm vụ ổn định cả lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải, vốn có thể biến động rất lớn trong các quy trình sản xuất hóa chất. Sự biến động này, nếu không được kiểm soát, có thể gây sốc tải cho các công đoạn xử lý phía sau, đặc biệt là công đoạn sinh học. Sục khí sơ bộ thường được thực hiện thông qua hệ thống đĩa phân phối khí nhằm ngăn ngừa lắng cặn.
• Bể keo tụ, tạo bông: Tại công đoạn này, các hóa chất keo tụ (ví dụ: phèn nhôm, phèn sắt) và hóa chất tạo bông (polymer) được châm vào để thúc đẩy quá trình kết tụ các hạt lơ lửng mịn, các hạt keo và một số chất ô nhiễm hòa tan (bao gồm kim loại nặng và các tác nhân gây màu) thành các bông cặn lớn hơn, dễ lắng hơn.

Xử lý sinh học

Xử lý sinh học là xương sống của nhiều hệ thống xử lý nước thải, sử dụng vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ và loại bỏ dinh dưỡng.

• Bể xử lý sinh học thiếu khí Anoxic: Loại bỏ nitơ, photpho và một phần chất hữu cơ hòa tan. Vi sinh vật thiếu khí phát triển mạnh trong điều kiện không có oxy tự do nhưng có nitrat, thực hiện quá trình khử nitrat (chuyển nitrat thành khí nitơ) và hấp thụ photpho.
• Bể xử lý sinh học hiếu khí Aerotank (Aerobic Biological Reactor): Trong bể Aerotank, vi sinh vật hiếu khí sử dụng oxy được cấp vào để oxy hóa và phân hủy các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải, biến chúng thành nguồn dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển. Quá trình này giúp giảm chỉ số BOD và COD của nước thải.

Xử lý bùn và khử trùng

Hai công đoạn cuối cùng này đảm bảo nước thải đạt tiêu chuẩn xả thải và bùn thải được quản lý an toàn.

• Bể lắng sinh học: Sau khi ra khỏi bể Aerotank, nước thải chứa bùn sinh học được đưa vào bể lắng sinh học để tách nước trong ra khỏi khối bùn hoạt tính. Một phần bùn sinh học này được tuần hoàn trở lại bể Aerotank để duy trì mật độ vi sinh vật cần thiết, trong khi phần bùn dư còn lại được chuyển đến bể chứa bùn để nén, thu gom và xử lý định kỳ.
• Bể khử trùng: Nước trong sau khi lắng được thu về máng chứa và chảy qua bể khử trùng. Tại đây, nước thải được khử trùng bằng hóa chất để loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh còn sót lại, đảm bảo nước thải đạt tiêu chuẩn xả thải trước khi thải ra nguồn tiếp nhận hoặc tái sử dụng.

Bảng 2: Tổng hợp các công đoạn xử lý chính, mục đích, nguyên lý hoạt động và các thông số thiết kế cơ bản

Kết luận

Nhìn chung, không có giải pháp "một kích cỡ phù hợp tất cả" cho nước thải hóa chất. Lựa chọn công nghệ phải được thực hiện dựa trên kết quả phân tích đầu vào chi tiết, xem xét các đặc tính riêng biệt của dòng thải (ví dụ: loại chất ô nhiễm, nồng độ, lưu lượng, biến động) để thiết kế một hệ thống tối ưu và hiệu quả về chi phí.

Nếu Quý khách đang tìm kiếm tổng thầu xử lý nước thải sản xuất hóa chất công nghiệp hiệu quả và tối ưu chi phí, hãy liên hệ ngay với ETM qua hotline 0923 392 868 để được tư vấn và nhận báo giá ngay trong thời gian sớm nhất.