Tổng hợp các phương pháp xử lý nước thải mới nhất 2023

Nước thải là một vấn đề môi trường rất nghiêm trọng ở nhiều nơi trên thế giới. Để giải quyết vấn đề này, các phương pháp xử lý nước thải đã được phát triển và áp dụng rộng rãi. Hãy đọc bài dưới đây để biết thêm thông tin chi tiết.

Xem thêm: Tìm hiểu về giá bùn vi sinh mới nhất 2023

Tìm hiểu về xử lý nước thải là gì?

Xử lý nước thải là quá trình loại bỏ các chất ô nhiễm và các tác nhân gây hại khác từ nước thải để đảm bảo nước được xử lý không gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường. Quá trình này có thể bao gồm nhiều phương pháp và công nghệ khác nhau, tùy thuộc vào loại nước thải và mục đích sử dụng nước sau khi xử lý. Xử lý nước thải đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ và phát triển môi trường sống, đặc biệt là trong các đô thị và khu công nghiệp.

Các phương pháp để xử lý nước thải

Hiện nay, có rất nhiều phương pháp xử lý nước thải mà chúng ta có thể kể đến như:

Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học

Phương pháp này có rất nhiều cách để có thể xử lý nước thải như:

 Phương pháp tạo kết tủa

Nước thải là một loại hỗn hợp chứa nhiều tạp chất và kim loại nặng cần phải được loại bỏ hoàn toàn. Hai quá trình chính để xử lý nước thải là kết tủa Hidroxit và Cacbonat.

Việc xử lý nước thải bằng các hóa chất kết tủa phải được thực hiện theo từng nồng độ pH khác nhau của mỗi kim loại. Vì vậy, cần phải xác định nồng độ pH trong nước thải để quá trình kết tủa được thực hiện dễ dàng.

Các loại hóa chất kết tủa phổ biến bao gồm: 

• Ferric chloride 

• Ferric chloride kết hợp với vôi 

• Phèn nhôm 

• Sulfate sắt kết hợp với vôi.

Phương pháp trung hòa

Phương pháp trung hòa là quá trình thay đổi nồng độ pH của nước thải về trung tính để giúp vi sinh vật phân hủy các chất ô nhiễm có trong nước. Nguyên lý cơ bản của phương pháp này là phản ứng hóa học giữa muối và axit, axit và kiềm.

Các tác nhân trung hòa thường được sử dụng bao gồm:

• Các chất kiềm như CaCO3, NaOH, KOH, Na2CO3, NH4OH, MgCO3 và vôi để xử lý nước thải chứa kiềm.

• Các chất kiềm như NaOH, Na2CO3, CaO, CaOH để xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng.

• Các axit như HCl, H2SO4, HNO3 và muối axit để xử lý nước thải chứa kiềm.

Tuy nhiên, quá trình trung hòa bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nồng độ pH và nồng độ ô nhiễm, nhiệt độ và lưu lượng nước thải.

Phương pháp oxy hóa khử

Phương pháp oxy hóa là phương pháp xử lý nước thải bằng cách trao đổi các ion có trong nước thải. Một chất có khả năng tác động vào các electron có hóa chất oxy hóa mạnh. Các chất còn lại sẽ có vai trò làm chất khử.

Phương pháp này thường được sử dụng trong trường hợp các tạp chất ô nhiễm không thể tách ra khỏi nước thải.

Tham khảo thêm: Phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt tốt nhất hiện nay

Phương pháp oxy hóa

Các loại chất thường được sử dụng để oxy hóa nước thải bao gồm: NaClO, CI2, Ca(CLO), HCLO, O3,…

Chất Clo có tính chất oxy hóa mạnh và thường được dùng để tách H2S, khí phenol và Hydrosunfit trong nước thải.

Khi Clo tác dụng với nước thải, phản ứng sẽ diễn ra như sau:

Cl2 + H2O ⇒ HClo + HCl

HOCl ⇔ H+ + OCl-

Tổng lượng Clo, HOCl và OCl- được gọi là clo hoạt tính hoặc clo tự do.

Các chất tham gia quá trình khử bao gồm: NaHSO3, FeSO4, H2SO4, SO2,…

Phương pháp ozon hóa

Ozon hóa có tính oxi hóa cao, vì vậy dễ dàng nhường nguyên tử oxy cho những tạp chất hữu cơ. Phương pháp này được dùng để khử mùi các chất tẩy, nhuộm,… Sau khi tiến hành quá trình ozon hóa, số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt lên đến hơn 99%.

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Phương pháp xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học được áp dụng để giải quyết vấn đề các chất hữu cơ hòa tan và một số chất ô nhiễm vô cơ khác như H2S, sunfit, amoniac, nitơ… bằng cách sử dụng hoạt tính của vi sinh vật để phân hủy các chất gây ô nhiễm. Vi sinh vật sẽ sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển. Phương pháp xử lý sinh học có thể được chia thành 2 loại chính.

• Phương pháp kỵ khí sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện thiếu oxy;

• Phương pháp hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật được gọi là quá trình oxy hóa sinh học.

Để tiến hành quá trình này, các chất hữu cơ hòa tan, bao gồm cả chất keo và các chất phân tán nhỏ trong nước thải, cần được vận chuyển vào bên trong tế bào vi sinh vật theo 3 giai đoạn chính như sau:

• Chuyển các chất ô nhiễm từ dạng lỏng lên bề mặt tế bào vi sinh vật;

• Khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng độ giữa bên trong và bên ngoài tế bào;

• Chuyển đổi các chất trong tế bào vi sinh vật, tạo ra năng lượng và tổng hợp tế bào mới.

Tốc độ oxy hoá sinh hoá phụ thuộc vào nồng độ chất hữu cơ, hàm lượng tạp chất và sự ổn định của lưu lượng nước thải khi vào hệ thống xử lý. Các yếu tố chính như chế độ dòng chảy, nồng độ oxy trong nước thải, nhiệt độ, pH, dinh dưỡng và các nguyên tố vi lượng ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinh hoá tại từng điều kiện xử lý.

Xử lý nước thải bằng phương pháp vật lý

Phương pháp màng lọc

Màng lọc là thiết bị dùng để tách các chất hòa tan và không hòa tan, giúp dễ dàng xử lý ở các bước sau. Phương pháp này dựa trên sự chênh lệch áp suất qua màng lọc, giúp loại bỏ các chất nhiễm có kích thước lớn hơn kích thước lỗ trên các màng sẽ bị loại bỏ. Các màng lọc thường được sử dụng để xử lý nước thải, lọc nước hoặc tái sử dụng nguồn nước.

Để tăng hiệu quả lọc, người ta thường sử dụng màng vi lọc. Màng vi lọc có khả năng loại bỏ vi khuẩn và nấm men. Đối với nước thải chứa dầu, màng vi lọc còn có khả năng khử trùng và tác nhũ tương.

Ngoài ra, ở các khu vực nông thôn nơi nguồn nước không bị ô nhiễm nặng, màng lọc có thể được sử dụng để thẩm thấu ngược, giúp lọc nước và khử mặn, mang lại nguồn nước sạch và tinh khiết cho người dân. Màng lọc cũng có thể được sử dụng để khử nước nồi hơi trong các nhà máy điện.

Phương pháp tuyển nổi

Tuyển nổi là phương pháp tách các chất rắn có tỷ trọng nhỏ hơn nước và có thể tan hoặc không tan. Các chất hoạt động bề mặt được sử dụng để tăng hiệu quả quá trình tách (tách hoặc làm đặc bọt). Phương pháp này được dùng để loại bỏ chất rắn lơ lửng và dầu mỡ khỏi hỗn hợp nước thải hoặc cô đặc bùn sinh học.

Nguyên tắc hoạt động của bể tuyển nổi dựa trên sự phân tán các phần tử có khả năng tự lắng kém. Nước và không khí được hòa trộn trong bồn khí tan nhờ máy nén khí. Sau đó, nước chảy vào ngăn tuyển nổi và áp suất giảm đột ngột. Dòng khí bị tách ra và bám vào các hạt cặn trong nước, quá trình tuyển nổi được hình thành.

Điều kiện cần để quá trình tuyển nổi diễn ra là các chất rắn phải có khả năng kết dính vào các bọt khí và nổi lên trên mặt nước. Bởi vì các bọt khí này được dẫn ra ngoài, các bọt khí này sẽ bị tách ra khỏi nguồn nước. Phương pháp này thường được áp dụng trong xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng, thu hồi khoáng sản quý hiếm.

Xử lý nước thải sinh hoạt bằng UASB

Quy trình xử lý sinh học kỵ khí UASB là phương pháp cho phép nước được phân bổ từ dưới lên và đi qua lớp bùn kỵ khí, trong quá trình này, các vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ sẽ được sinh ra.

Công nghệ UASB có nhiều ưu điểm, trong đó, khí sinh học sinh ra từ quá trình xử lý có thể được thu hồi và các nồng độ chất hữu cơ cao sẽ được xử lý hiệu quả. Tuy nhiên, công nghệ này cũng có nhược điểm là sẽ bị ảnh hưởng bởi pH, nhiệt độ và nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước thải.

Xử lý nước thải sinh hoạt bằng MBBR

MBBR là viết tắt của cụm từ Moving Bed Biofilm Reactor, trong đó sử dụng các giá thể để vi sinh dính bám và phát triển.

Trong bể MBBR, có hệ thống cấp khí để cung cấp điều kiện cho vi sinh vật hiếu khí sinh trưởng và đồng thời phải đảm bảo các vật liệu luôn ở trạng thái lơ lửng. Vi sinh chuyển động liên tục và các vi sinh vật có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ sẽ dính bám và phát triển trên bề mặt các vật liệu.Vi sinh vật hiếu khí sẽ chuyển hóa các chất hữu cơ trong nước thải để phát triển thành tế bào vi sinh vật.

Hệ vi sinh vật sẽ phát triển và tăng dần khi các chất hữu cơ trong nước thải suy giảm. Khi đạt đến độ dày nhất định, khối lượng vi sinh vật sẽ tăng lên. Lớp vi sinh vật ở bên trong không tiếp cận được với nguồn thức ăn nên chúng sẽ chết và không còn khả năng dính bám vào vật liệu. Khi chúng không thể dính bám lên bề mặt của vật liệu nữa, chúng sẽ bong ra và rơi vào nước thải. Một số ít vi sinh vật sẽ tiếp tục dính bám trên các vật liệu và sử dụng các hợp chất hữu cơ trong nước thải để hình thành một hệ vi sinh vật mới.

Xem thêm: Top 7 cách vệ sinh dầu mỡ nhà bếp nhanh chóng, an toàn

Xử lý nước thải sinh hoạt bằng AAO

AAO là viết tắt của Anaerobic – Anoxic – Oxic, là công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học liên tục sử dụng nhiều hệ vi sinh vật trong các môi trường khác nhau. Phương pháp này có tác dụng giảm nhanh chóng nồng độ các chất ô nhiễm như hợp chất hữu cơ, N, P,… có trong nước thải.

Xử lý nước thải sinh hoạt bằng MBR

Công nghệ màng lọc MBR là kết hợp giữa bể bùn hoạt tính lơ lửng và công nghệ màng lọc sợi rỗng trong xử lý nước thải. Nhờ cơ chế vi lọc của màng, hàm lượng bùn trong bể sinh học sẽ được giữ lại, và nước thải được lọc qua màng có kích thước nhỏ (µm) để loại bỏ các chất ô nhiễm. Nhờ vậy, nước thải sau khi xử lý qua hệ thống MBR đạt chất lượng rất tốt.

Màng lọc MBR được lắp đặt trong bể sinh học hiếu khí lơ lửng Aerotank. Nước thải sẽ được lọc qua màng vào ống dẫn thông qua vi lọc nhỏ (0.01 ~ 0.2 µm), chỉ cho phép nước sạch đi qua, giữ lại bùn, chất rắn vô cơ, hữu cơ và vi sinh trên bề mặt màng. Hệ thống bơm bút sẽ hút nước từ ống mao dẫn ra bể chứa nước sạch, với chu kỳ hoạt động 10 phút chạy và 1-2 phút ngừng hoạt động tuỳ thuộc vào mức hiệu chỉnh. Khi áp suất trong màng vượt quá áp suất 50kpa so với áp suất bình thường (từ 10 – 30 kpa), hệ thống bơm hút sẽ ngừng hoạt động và kích hoạt bơm rửa ngược để rửa màng đảm bảo màng không bị tắc nghẽn.

Một số ưu điểm của xử lý nước thải sinh hoạt bằng MBR mà ta có thể biết như sau:

Công nghệ màng lọc MBR được coi là một công nghệ tiên tiến, có tiềm năng để loại bỏ chất ô nhiễm một cách triệt để trong tương lai.

Màng lọc MBR có thể được sử dụng cho cả bể sinh học hiếu khí và kỵ khí.

Sự kết hợp của màng lọc MBR và bể sinh học như là một giai đoạn trong quy trình xử lý nước thải đóng vai trò thay thế bể lắng 2, giúp tiết kiệm diện tích, đồng thời có thể hoạt động ở nồng độ bùn cao hơn và giúp giải quyết vấn đề.

Nước thải đầu ra có chất lượng tốt do loại bỏ được vi khuẩn, vi sinh vật có kích thước rất nhỏ, Coliform, E-Coli gây bệnh.

Do hoạt động ở nồng độ bền cao nên hiệu suất của công nghệ màng tăng từ 20-30%, nước thải sau xử lý có thể tái sử dụng cho việc tưới cây, vệ sinh …

Có thể thiết kế dưới dạng module áp dụng được cho nhiều quy mô công trình.

Màng lọc MBR được phủ một lớp polymer thấm nước thuộc nhóm hydroxyl, do đó có tuổi thọ cao và đảm bảo được độ bền và độ ổn định của hệ thống xử lý.

Trên đây là các phương pháp xử lý chất thải hiện nay. Hy vọng những chia sẻ trong bài sẽ hữu ích với bạn.