Xử lý nước thải công nghiệp tại Vinh, Nghệ An & Hà Tĩnh

Xử lý nước thải công nghiệp tại Vinh, Nghệ An & Hà Tĩnh: Màu thực của nước là màu tạo ra do các chất hòa tan hoặc ở dạng hạt keo. Màu bên ngoài còn gọi là độ màu biểu kiến của nước, là màu do các chất lơ lửng trong nước tạo nên. Trong thực tế, người ta chỉ xác định màu thực của nước, nghĩa là sau khi đã lọc bỏ các chất không tan. Màu của nước thải mới có màu nâu hơi sáng, tuy nhiên thường có màu xám vẩn đục. Màu sắc của nước thải sẽ thay đổi đáng kể nếu như bị nhiễm khuẩn, khi đó sẽ có màu đen tối. Màu được xác định bằng phương pháp so màu với các dung dịch chuẩn Pt-Co

1. Tính chất nước thải công nghiệp

Trong sản xuất công nghiệp, nước thải được tạo ra trong quá trình khai thác và chế biến các nguyên liệu hữu cơ, vô cơ. Trong các quá trình công nghệ, các nguồn nước thải như:

• Nước tạo thành từ các phản ứng hóa học
• Nước ở dạng ẩm tự do và liên kết trong nguyên liệu và chất ban đầu, được tách ra trong quá trình chế biến.
• Nướ rửa nguyên liệu , sản phẩm, thiết bị
• Nước chiết, nước hấp thụ
• Nước làm nguội

Nước thải bị ô nhiễm bởi các chất khác nhau. Theo WHO, các chất ô nhiễm hóa học nước được phân loại như sau:

• Chất hữu cơ không bền sinh học
• Các muối vô cơ ít độc
• Các hợp chất gen sinh học
• Các chất độc đặc biệt bao gồm các kim loại nặng, các hợp chất tổng hợp hữu cơ không phân hủy sinh học.

Nước thải trong nhiều ngành sản xuất, ngoài các chất hữu cơ và vô cơ hòa tan còn chưa tạp chất keo cũng như tạp chất phân tán lơ lửng thô và mịn mà khối lượng riêng của chúng có thể lớn hơn hay nhỏ hơn khối lượng riêng của nước.

1.1. Tính chất vật lý

Tính chất vật lý của nước thải được xác định dựa trên các chỉ tiêu màu sắc, mùi, nhiệt độ và lưu lượng.

Màu sắc: Màu thực của nước là màu tạo ra do các chất hòa tan hoặc ở dạng hạt keo. Màu bên ngoài còn gọi là độ màu biểu kiến của nước, là màu do các chất lơ lửng trong nước tạo nên. Trong thực tế, người ta chỉ xác định màu thực của nước, nghĩa là sau khi đã lọc bỏ các chất không tan.

Màu của nước thải mới có màu nâu hơi sáng, tuy nhiên thường có màu xám vẩn đục. Màu sắc của nước thải sẽ thay đổi đáng kể nếu như bị nhiễm khuẩn, khi đó sẽ có màu đen tối. Màu được xác định bằng phương pháp so màu với các dung dịch chuẩn Pt-Co

Mùi: Trong nước thải, mùi xuất hiện do các khí sinh ra trong quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ hay do một số chất được đưa thêm vào. Việc xác định mùi theo tiêu chuẩn tương đối phức tạp. Để đánh giá sơ bộ về mùi có thể dùng một phương pháp đơn giản do viện sức khỏe Trung Quốc đề xuất theo quy trình :

–         Lấy mẫu nước cho vào bình đến phân nửa thể tích

–         Đậy nắp, lắc 10-20 giây

–         Mở nắp và ngửi mùi, ghi chép độ mùi theo các mức: không mùi, mùi nhẹ, mùi trung bình, mùi nặng, mùi rất nặng.

–         Để khử mùi đây nắp lại và đun cách thủy đến 60oC, lắc mở nắp, ngửi lại.

Nhiệt độ:: Nhiệt độ của nước thải thường cao hơn so với nguồn nước sạch ban đầu, do có sự gia nhiệt vào nước từ các dụng cụ và máy móc sản xuất.

Lưu lượng:: Là thể tích thực của nước thải, có đơn vị m³/ngày đêm. Lưu lượng nước thải phụ thuộc vào: loại hình, công nghệ sản xuất, loại và thành phần nguyên vật liệu, công suất nhà máy,…Công nghệ sản xuất ảnh hưởng lớn đến lượng nước tiêu thụ, lượng nước thải tạo thành, chế độ xả thải và thành phần tính chất nước thải. Áp dụng công nghệ tiên tiến và trang thiết bị càng hiện đại, lượng nước sử dụng sẽ giảm đi rất nhiều.

1.2.Tính chất hóa học

Tính chất hóa học của nước thải được thể hiện qua các một số thông số đặc trưng như độ kiềm, nhu cầu oxi sinh hóa, nhu cầu oxi hóa học, các chất khí hòa tan, các hợp chất N,…

1.3. Đặc điểm sinh vật, vi sinh vật và độc tính sinh thái

• Đặc điểm sinh vật, vi sinh vật

Tế bào vi sinh vật hình thành từ chất hửu cơ, nên tập hợp vi sinh có thể coi là một phần của tổng hợp chất hữu cơ trong nước thải. Phần này sống, hoạt động, tăng trưởng để phân hủy phần hữu cơ còn lại của nước thải. Vi sinh trong nước thải thường được phân biệt theo hình dạng. Vi sih xử lý nước thải có thể chia thành 3 nhóm: vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh.

Vi khuẩn đóng vai trò quan trọng đầu tiên trong việc phân hủy chất hữu cơ, nó là cơ thể sống đơn bào, có khả năng phát triển và tăng trưởng trong các bông cặn lơ lửng hoặc dính bám vào bề mặt vật cứng. Vi khuẩn có khả năng sản sinh rất nhanh, khi tiếp xúc với chất dinh dưỡng có trong nước thải, chúng hấp thụ nhanh thứ ăn qua màng tế bào. Đa số vi khuẩn đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy chất hữu cơ, biến chất hữu cơ thành chất ổn định tạo thành bông cặn dễ lắng, nhưng thường có loại vi khuẩn dạng lông tơ kết với nhau thành lưới nhẹ nổi lên bề mặt làm ngăn cản quá trình lắng.

Nước thải có chứa nhiều vi sinh vật, trong đó có nhiều vi sinh vật gây hại, các loại trứng giun. Người ta xác định sự tồn tại của 1 loại vi khuẩn đặc biệt là trược khuẩn coli để đánh giá độ bẩn sinh học của nước thải, xác định bằng tổng coliform. Nhóm coliform là nhóm vi sinh quan trọng nhất trong việc đánh giá vệ sinh nguồn nước và có đầy đủ các tiêu chuẩn cả loại vi sinh chỉ thị lý tưởng. Chúng có thể được xác định trong điều kiện thực địa và việc xác định coliform dễ dàng hơn xác định các vi sinh chỉ thị khác.

• Độc tính sinh thái

Các chất và hữu cơ có độc tính cao thường là các chất bền vững, khó bị vi sinh phân hủy. Một số có tác dụng tích lũy và tồn lưu lâu dài trong môi trường và trong cơ thể thủy sinh vật nên gây ô nhiễm lâu dài, đồng thời tác hại đến hệ sinh thái nước, đó là chất policlophenol (PCP), policlobiphenyl (PCB), các hydrocacbon đa vòng ngưng tụ, hợp chất dị vòng N hoặc O. Các chất này thường có trong nước thải công nghiệp và nguồn nước các vùng nông, lâm nghiệp sử dụng nhiều thuốc trừ sâu, thuốc kích thích sinh trưởng, diệt cỏ…Một số chất tiêu biểu là:

• Các hợp chất phenol

Phenol và các dẫn xuất phenol có trong nước thải công nghiệp. Sự xuất hiện của các hợp chất phenol trong nước là 1 trong các nguyên nhân làm cho nước có mùi, đồng thời gây tác hại cho hệ sinh thái và sức khỏe con người. Giá trị LD₅₀ của pentaclorophenol là 27mg/kg đối với chuột. Một số phenol có khả năng gây ung thư. Theo quy định của tổ chức Y tế Thế giới WHO, hàm lượng 2.4-triclophenol và pentaclophenol trong nước uống không quá 1. Tiêu chuẩn nước thủy sản của FAO đối với quy định nồng độ các phenol , đối với các loại cá họ salmonid và cyprinid.

Các hợp chất phenol có thề được định lượng bằng phương pháp trắc quan, ở pH 7.9 các phenol phản ứng với 4-aminopyrin khi có thêm kali ferricyanua tạo màu. Ta dùng chlorophorm chiết chất màu và đo hấp thụ quang ở 460nm. Độ nhạy của phương pháp đến phenol/l. Các hợp chất phenol còn được xác định bằng phương pháp sắc ký khí lỏng.

• Các thuốc bảo vệ thực vật hữu cơ

Hiện nay, có hàng trăm loại thuốc bảo vệ thực vật được sử dụng trong nông nghiệp. Các nhóm hóa chất chính là photpho hữu cơ, clo hữu cơ, cacbamat, phenoxi axetic và pyrethroid tổng hợp. Hầu hết các chất này có độc tính cao đối với người và động vật. Trong đó, clo hữu cơ được chú trọng đặc biệt hơn hết do nó có độ bền vững rất cao trong môi trường và khả năng tích lũy trong cơ thể sinh vật.

Hiện nay, việc phân tích các thuốc bảo vệ thực vật hữu cơ thường được thực hiện bằng phương pháp sắc ký khí hoặc sắc ký khí khối phổ. Các nghiên cứu về tồn lưu, độc tính sinh thái của thuốc bảo vệ thực vật ở Việt Nam đã và đang được thực hiện tại Trung tâm Bảo vệ Môi trường và một số cơ quan của cục Bảo vệ thực vật.

• Tannin và lignin

Tannin và lignin là các hóa chất có nguồn gốc thực vậ. Lignin có nhiều trong nước thải các nhà máy sản xuất bột giất, còn tannin có trong nước thải công nghiệp thuộc da, các chất này gây ra cho nguồn nước có màu nâu, đen, có độc tính cao đối với thủy sinh và gây ra suy giảm chất lượng nước cấp cho nông nghiệp, sinh hoạt.

Cả hai loại hợp chất tannin và lignin đều có chứa các nhóm –OH gắn với vòng thơm nên có thể phản ứng với các axit tungstophotphoric và molipdophotphoric tạo phẩm màu xanh. Dựa vào tính chất này ta có thể xác định bằng phương pháp trắc quan, đồng thời lignin và tannin trong nước thải

• Các chất vô cơ

Trong nước tự nhiên, các ion vô cơ có nồng độ rất cao. Trong nước thải từ khu dân cư luôn có 1 lượng khá lớn các ion Cl^–, SO₄^2-, PO₄^3-, Na⁺, K⁺ Trong nước thải công nghiệp, ngoài các ion còn có thể có các chất vô cơ có độc tính cao như Hg, Pb, Cd, As, Sb, Cr, F. Một số chất vô cơ tiêu biểu trong nước thải

• Amoni

Amoni (NH₄⁺ ) trong nước bề mặt tự nhiên vùng không nhiễm được phát hiện dưới dạng vết (dưới 0.05ppm). Nồng độ amoni trong nước ngầm cao hơn nhiều. Lượng amoni trong nước thải từ khu dân cư và nước thải các nhà máy hóa chất chế biến thực phẩm, sữa có thể lên tới 10100mg/l.

Amoni không gây độc trực tiếp cho con người nhưng sản phẩm  chuyển hoá từ amoni là nitrit và nitrat là yếu tố gây độc. Các hợp chất nitrit và nitrat hình thành do quá trình oxi hoá của vi sinh vật trong quá trình xử lý, tàng trử và chuyển tải nước đến người tiêu dùng. Vì vậy việc xử lý amoni trong nước là đối tượng rất đáng quan tâm.

Amoni trong nước được xác định bằng thuốc thử Nestler trong môi trường kiềm mạnh. Dựa vào màu của sản phẩm phản ứng ta có thể định lượng bằng phương pháp trắc quan.

• Nitrat

Nitrat (NO₃^–) là sản phẩm cuối cùng của sự phân hủy các chất chứa nitơ có trong chất thải của người và động vật. Trong nước tự nhiên nồng độ nitrat thường dưới 5mg/l. Ở vùng ô nhiễm do chất thải, phân bón, nồng độ nitrat cao trên 10mg/l là môi trường dinh dưỡng tốt cho sự phát triển tảo, rong gây ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt  và thủy sản. Trẻ con uống nước nhiều nitrat có thể ảnh hưởng đến máu .

Nitrat trong nước có thể xác định bằng phổ tử ngoại ở 275nm trong môi trường axit (HCl) hoặc bằng điện cực chọn lọc nhạy cảm với nitrat. Ngoài ra, có thể khử nitrat thành nitrit rồi tạo màu với sunfanilamid N(1-naphtyl)-etylendiamin và xác định bằng phương pháp trắc quan ở 540nm.

• Photphat

Photphat cũng như nitrat, đó là chất dinh dưỡng cho sự phát triển rong tảo. Nồng độ photphat trong nguồn nước không ô nhiễm thường <0.01mg/l. Photphat là chất có nhiều trong phân người, sản xuất phân lân, thực phẩm. Photphat không phải là hóa chất độc hại đối với con người .

Có ba trạng thái tồn tại của phot phat: orthophotphat (PO₄^3-) meta hoặc poliphotphat (PO₃^–) và photphat có liên kết hữu cơ, việc xác định orthophotphat dựa vào phản ứng với molipdat ammoni trong môi trường axit, tạo màu. Meta photphat được thủy phân thành orthophotphat, còn photphat hữu cơ được oxy hóa, và thủy phân thành orthophotphat rồi phân tích như trên.

• Sunfat (SO₄^2-)

Ở các nguồn nước tự nhiên, đặc biệt là nước biển và nước phèn có nồng độ sunphat cao. Nước có nồng độ sunfat cao sẽ gây rỉ sét đường ống và các công trình betong, gây tác hại đến cây trồng.

Sunfat trong nước được phân tích bằng một trong hai phương pháp: phương pháp trọng lượng và đo thông qua độ đục của kết tủa bari sunfat. Phương pháp trọng lượng dựa theo tính chất của sunfat phản ứng với BaCl₂ tạo kết tủa bari sunfat, sau đó đem lọc, nung và cân từ đó tính được nồng độ sunfat. Phương pháp thứ hai cũng dựa vào việc tạo kết tủa bari sunfat theo phản ứng trên và được xác định theo phương pháp đo cục bộ đục bằng đục kế hay quang kế ở 420nm.

• Clorua (Cl^‑)

Clorua là một trong các ion quan trọng trong nước và nước thải. Vị mặn của nước là do ion Cl^– tạo ra. Nguồn nước có nồng độ clorua cao có khả năng ăn mòn kim loại , gây hại cho cây trồng, giảm tuổi thọ của các công trình bằng bêtông. Cl^– trong nước có thể được xác định bằng chuẩn độ với bạc nitrat làm chất chỉ thị là cromat.

1.4. Thông số đặc trưng của nước thải khu công nghiệp

a) pH của nước thải

pH của nước thải có một ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý. Các công trình xử lý nước thải áp dụng các quá trình sinh học làm việc tốt khi pH nằm trong giới hạn từ 7 ¸ 7,6. Như chúng ta đã biết môi trường thuận lợi nhất để vi khuẩn phát triển là môi trường có pH từ 7 ¸ 8. Các nhóm vi khuẩn khác nhau có giới hạn pH hoạt động khác nhau. Ví dụ vi khuẩn nitrit phát triển thuận lợi nhất với pH từ 4,8 ¸ 8,8, còn vi khuẩn nitrat với pH từ 6,5 ¸ 9,3. Vi khuẩn lưu huỳnh có thể tồn tại trong môi trường có pH từ 1 ¸ 4. Ngoài ra pH còn ảnh hưởng đến quá trình tạo bông cặn của các bể lắng bằng cách tạo bông cặn bằng phèn nhôm.

Nước thải sinh hoạt có pH = 7,2 ¸ 7,6. Nước thải công nghiệp có pH rất khác nhau phụ thuộc từng loại công nghiệp. Các xí nghiệp sản xuất có thể thải ra nước thải có tính acid hoặc kiềm rất cao chẳng những làm cho nguồn nước không còn hữu dụng đối với các hoạt động giải trí như bơi lội, chèo thuyền mà còn làm ảnh hưởng đến hệ thủy sinh vật. Nồng độ acid sulfuric cao làm ảnh hưởng đến mắt của những người bơi lội ở nguồn nước này, ăn mòn thân tàu thuyền, hư hại lưới đánh cá nhanh hơn. Nguồn nước lân cận một số xí nghiệp có thể có pH thấp đến 2 hoặc cao đến 11; trong khi cá chỉ có thể tồn tại trong môi trường có 4,5 < pH < 9,5. Hàm lượng NaOH cao thường phát hiện trong nước thải ở các xí nghiệp sản xuất bột giặt, thuộc da, nhuộm vải sợi… NaOH ở nồng độ 25 ppm đã có thể làm chết cá

b) Các chất rắn trong nước thải

Nước thải  là hệ đa phân tán bao gồm nước và các chất bẩn. Các nguyên tố chủ yếu có trong thành phần của nước thải là C, H, O, N với công thức trung bình C12H26O6N. Các chất bẩn trong  NT gồm cả vô cơ và hữu cơ, tồn tại dưới dạng cặn lắng, các chất rắn không lắng được là các chất hòa tan và dạng keo.

Tổng hàm lượng các chất rắn (TS) : Các chất rắn trong nước có thể là những chất tan hoặc không tan. Các chất này bao gồm cả những chất vô cơ lẫn các chất hữu cơ. Tổng hàm lượng các chất rắn (TS : Total Solids) là lượng khô tính bằng mg của phần còn lại sau khi làm bay hơi 1 lít mẫu nước trên nồi cách thủy rồi sấy khô ở 105oC cho tới khi khối lượng không đổi (đơn vị tính bằng mg/L).

Tổng hàm lượng các chất lơ lửng (SS): Các chất rắn lơ lửng (các chất huyền phù) là những chất rắn không tan trong nước. Hàm lượng các chất lơ lửng (SS : Suspended Solids) là lượng khô của phần chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thủy tinh khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu lọc rồi sấy khô ở 105oC cho tới khi khối lượng không đổi. Đơn vị tính là mg/L.

Tổng hàm lượng các chất hòa tan (DS): Các chất rắn hòa tan là những chất tan được trong nước, bao gồm cả chất vô cơ lẫn chất hữu cơ. Hàm lượng các chất hòa tan DS (Dissolved Solids) là lượng khô của phần dung dịch qua lọc khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu lọc có giấy lọc sợi thủy tinh rồi sấy khô ở 105oC cho tới khi khối lượng không đổi. Đơn vị tính là mg/L. DS = TS – SS

Tổng hàm lượng các chất dễ bay hơi :Để đánh giá hàm lượng các chất hữu cơ có trong mẫu nước, người ta còn sử dụng các khái niệm tổng hàm lượng các chất không tan dễ bay hơi (VSS : Volatile Suspended Solids), tổng hàm lượng các chất hòa tan dễ bay hơi (VDS : Volatile Dissolved Solids).
Hàm lượng các chất rắn lơ lửng dễ bay hơi VSS là lượng mất đi khi nung lượng chất rắn huyền phù (SS) ở 550oC cho đến khi khối lượng không đổi (thường được qui định trong một khoảng thời gian nhất định)
Hàm lượng các chất rắn hòa tan dễ bay hơi VDS là lượng mất đi khi nung lượng chất rắn hòa tan (DS) ở 550oC cho đến khi khối lượng không đổi (thường được qui định trong một khoảng thời gian nhất định)

c) Nhu cầu oxi hóa học

Chỉ tiêu COD được dùng để xác định hàm lượng chất hữu cơ có trong nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp. COD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa chất hữu cơ thành CO₂ và H₂O dưới tác dụng của các chất oxy hóa mạnh.

Trong thực tế hầu như tất cả các chất hữu cơ đều bị oxy hóa dưới tác dụng của các chất oxy hóa mạnh trong môi trường acid. Amino (số oxy hóa -3) sẽ chuyển thành NH₃-N (phương trình 1). Tuy nhiên, nitơ hữu cơ có số oxy hóa cao hơn sẽ chuyển thành nitrate.

Khi phân tích COD, các chất hữu cơ sẽ chuyển thành CO₂ và H₂O, ví dụ cả glucose và lignin đều bị oxy hóa hoàn toàn. Do đó, giá trị COD lớn hơn BOD và có thể COD rất lớn hơn nhiều so với BOD khi mẫu chứa đa phần những chất khó phân hủy sinh học, ví dụ nước thải giấy có COD >> BOD do hàm lượng lignin cao.

Một trong những hạn chế chủ yếu của phân tích COD là không thể xác định phần chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học và không có khả năng phân hủy sinh học. Thêm vào đó phân tích COD không cho biết tốc độ phân hủy sinh học của các chất hữu cơ có trong nước thải dưới điều kiện tự nhiên.

Ưu điểm chính của phân tích chỉ tiêu COD là cho biết kết quả trong một khoảng thời gian ngắn hơn nhiều (3 giờ) so với BOD (5 ngày). Do đó trong nhiều trường hợp, COD được dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ thay cho BOD. Thường BOD = f x COD, trong đó f là hệ số thực nghiệm.

d) Nhu cầu oxi sinh hóa (BOD)

Nhu cầu oxy sinh hóa là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ trong một khoảng thời gian xác định và được ký hiệu bằng BOD được tính bằng mg/L. Chỉ tiêu BOD phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ của nước thải. BOD càng lớn thì nước thải (hoặc nước nguồn) bị ô nhiễm càng cao và ngược lại.

Trong môi trường nước, khi quá trình oxy hoá sinh học xảy ra thì các vi sinh vật sử dụng oxy hoà tan, vì vậy xác định tổng lượng oxy hoà tan cần thiết cho quá trình phân huỷ sinh học là phép đo quan trọng đánh giá ảnh hưởng của một dòng thải đối với nguồn nước. BOD có ý nghĩa biểu thị lượng các chất thải hữu cơ trong nước có thể bị phân huỷ bằng các vi sinh vật.

Thời gian cần thiết để các vi sinh vật oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ có thể kéo dài đến vài chục ngày tùy thuộc vào tính chất của nước thải, nhiệt độ và khả năng phân hủy các chất hữu cơ của hệ vi sinh vật trong nước thải. Để chuẩn hóa các số liệu người ta thường báo cáo kết quả dưới dạng BOD₅ (BOD trong 5 ngày ở 20^oC). Mức độ oxy hóa các chất hữu cơ không đều theo thời gian. Thời gian đầu, quá trình oxy hóa xảy ra với cường độ mạnh hơn và sau đó giảm dần.

Thử nghiệm BOD được thực hiện bằng cách hòa loãng mẫu nước thử với nước đã khử ion và bão hòa về ôxy, thêm một lượng cố định vi sinh vật mầm giống, đo lượng ôxy hòa tan và đậy chặt nắp mẫu thử để ngăn ngừa ôxy không cho hòa tan thêm (từ ngoài không khí). Mẫu thử được giữ ở nhiệt độ 20°C trong bóng tối để ngăn chặn quang hợp (nguồn bổ sung thêm ôxy ngoài dự kiến) trong vòng 5 ngày và sau đó đo lại lượng ôxy hòa tan. Khác biệt giữa lượng DO (ôxy hòa tan) cuối và lượng DO ban đầu chính là giá trị của BOD. Giá trị BOD của mẫu đối chứng được trừ đi từ giá trị BOD của mẫu thử để chỉnh sai số nhằm đưa ra giá trị BOD chính xác của mẫu thử.
Ngày nay việc đo BOD được thực hiện bằng phương pháp chai đo BOD Oxitop: Đặt chai trong tủ 20oC trong 5 ngày, BOD được đo tự động khi nhiệt độ đạt đến 20oC. Giá trị BOD được ghi tự động sau mỗi 24h

e) Thông số kali pecmanganat

Thông số này thể hiện sự oxi hóa của chất hữu cơ bằng chất oxi hóa là kali permanganat. Đơn vị đo là gam KMnO₄ tiêu thụ trên một đơn vị thể tích

Thông số này có ưu điểm là việc đo tốn ít thời gian, nhưng lại không phản ứng đầy đủ lượng chất hữu cơ vì chỉ khoảng 60% – 70% chất hữu cơ bị KMnO₄ phân hủy

f) Quá trình nitrat hóa- khử nitrat hóa

Trong nước thải có chứa 2 loại chất dinh dưỡng cần sự quan tâm hàng đầu đó là nitrogen và phosphorus. Các sinh vật đều cần hai dưỡng chất này để phát triển. Tuy nhiên nếu chúng hiện diện ở số lượng lớn sẽ làm mất cân bằng dinh dưỡng trong thủy vực đưa đến một số loài sẽ phát triển nhanh trong khi một số loài có thể giảm số lượng cá thể hoặc tiêu diệt hoàn toàn. Các nguồn chính của 2 loại dưỡng chất này là bột giặt (nước thải sinh hoạt), phân bón, và nước thải các nhà máy chế biến thực phẩm.

Trong các thủy vực nitrogen có thể trải qua quá trình nitrát hóa và khử nitrát như sau:

• Quá trình nitrat hóa

Quá trình nitrat hóa là quá trình oxy hóa sinh hóa nitơ của các muối amon đầu tiên thành nitrit và sau đó thành nitrat trong điều kiện thích ứng (có oxy và nhiệt độ trên 4^oC).

Vi khuẩn tham gia quá trình nitrat hóa gồm có 2 nhóm:

• Vi khuẩn nitrit: oxy hóa amoniac thành nitrit hoàn thành giai đoạn thứ nhất;
• Vi khuẩn nitrat: oxy hóa nitrit thành nitrat, hoàn thành giai đoạn thứ hai.

Các phản ứng được biễu diễn qua các phương trình sau:

2NH3 + 3O2

Nitrosomonas————-

2HNO2 + 2H2O

(1.7)

 

2HNO2 + O2

Nitrobacter————

2HNO3

(1.8)

hoặc:

(NH4)2CO3 + 3O2  =   2HNO2 + CO2 + 3H2O

(1.9)

 

2HNO2 + O2  =  2 HNO3

(1.10)

Tốc độ của giai đoạn thứ nhất xảy ra nhanh gấp 3 lần so với giai đoạn hai. Bằng thực nghiệm người ta đã chứng minh rằng lượng oxy tiêu hao để oxy hóa 1mg nitơ của muối amon ở giai đoạn tạo nitrit là 343 mg O₂, còn ở giai đoạn tạo nitrat là 4,5 mg O₂. Sự có mặt của nitrat trong nước thải phản ánh mức độ khoáng hóa hoàn thành các chất bẩn hữu cơ.

Quá trình nitrat hóa có một ý nghĩa quan trọng trong kỹ thuật xử lý nước thải. Trước tiên nó phản ánh mức độ khoáng hóa các chất hữu cơ như đã trình bày ở trên. Nhưng quan trọng hơn là quá trình nitrat hóa tích lũy được một lượng oxy dự trữ có thể dùng để oxy hóa các chất hữu cơ không chứa nitơ khi lượng oxy tự do (lượng oxy hòa tan) đã tiêu hao hoàn toàn cho quá trình đó.

• Quá trình khử nitrat

Quá trình khử nitrat là quá trình tách oxy khỏi nitrit, nitrat dưới tác dụng của các vi khuẩn yếm khí (vi khuẩn khử nitrat). Oxy được tách ra từ nitrit và nitrat được dùng lại để oxy hóa các chất hữu cơ. Lượng oxy được giải phóng trong quá trình khử nitrit N₂O₃ là 2,85 mg oxy/1mg nitơ. Nitơ được tách ra ở dạng khí sẽ bay vào khí quyển.

2. Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp

·         Loại bỏ các chất rắn

Hầu hết các chất rắn có thể được loại bỏ bằng kỹ thuật lắng đơn giản với chất rắn được thu lại như bùn than hoặc bùn. Chất rắn có tỷ trọng gần với nước đặt ra những vấn đề đặc biệt. Lọc hoặc siêu lọc thích hợp cho trường hợp này. Mặc dù, keo tụ có thể được dùng, sử dụng muối phèn hoặc bổ sung polyelectrolytes.

·        Loại bỏ dầu và mỡ

Việc loại bỏ hiệu quả của các loại dầu và mỡ phụ thuộc vào các đặc tính của dầu về mặt kích thước và trạng thái, do đó sẽ ảnh hưởng đến sự lựa chọn các công nghệ phân tách.

Ô nhiễm dầu trong nước thường đi kèm trong bốn giai đoạn, thường kết hợp:

• dầu nhẹ – giọt dầu lớn nổi trên bề mặt;
• dầu nặng, nằm ở phía dưới, thường bám chặt vào chất rắn như bụi bẩn;
• nhũ tương hoá, là các giọt dầu nặng chia nhỏ;
• dầu hòa tan, dầu hoàn toàn phân tán và không thấy được nữa. Dầu nhũ hoá là phổ biến nhất trong nước thải từ công nghiệp dầu và rất khó để tách.

Các phương pháp để tách dầu phụ thuộc vào kích thước giọt dầu. Giọt dầu lớn trong ô nhiễm dầu nhẹ có thể dễ dàng loại bỏ, nhưng khi chúng trở nên nhỏ hơn, một số công nghệ tách thực hiện tốt hơn so với những công nghệ khác.

Hầu hết các công nghệ tách sẽ có một phạm vi tối ưu các kích thước giọt dầu để có thể xử lý hiệu quả. Điều này được biết đến như là “hiệu suất micromet”.

Phân tích dầu trong nước để xác định kích thước giọt có thể được thực hiện với máy phân tích hạt.

Mỗi công nghệ tách sẽ có đường cong hiệu suất tối ưu dựa trên kích thước giọt dầu. Phân tách phổ biến nhất là dùng bể hoặc hố trọng lực, tách API dầu-nước, xử lý hóa học qua DAFs, máy ly tâm, dụng cụ lọc và hydrocyclones.

·        Tách API

                   Một API điển hình tách dầu-nước được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp

Nhiều loại dầu có thể được thu hồi từ mặt nước mở các thiết bị gạn dầu. Được xem là một cách đáng tin cậy và rẻ để loại bỏ dầu, mỡ và các hydrocacbon khác trong nước, gạn dầu đôi khi đạt được đến mức nước tinh khiết. Vào những lúc khác, gạn dầu cũng là phương pháp hiệu quả để loại bỏ hầu hết lượng dầu trước khi sử dụng màng lọc và các quá trình hóa học. Bộ gạn sẽ ngăn chặn bớt dầu vào bộ lọc và giữ chi phí hóa chất xuống thấp vì có ít dầu để xử lý.

Bởi vì mỡ bao gồm các hydrocacbon có độ nhớt cao hơn, gạn phải được trang bị lò nhiệt đủ mạnh để giữ mỡ lỏng để xả. Nếu dầu mỡ nổi thành những khối rắn hoặc mảng, một thanh phun, máy thổi khí hoặc thiết bị cơ khí được sử dụng để dễ dàng loại bỏ.^[8]

Tuy nhiên, dầu cứng và phần lớn các loại dầu suy biến cũng sẽ có một thành phần hòa tan hoặc nhũ hoá mà sẽ yêu cầu tiếp tục xử lý để loại bỏ. Dầu hòa tan hoặc nhũ hoá có hoạt tính bề mặt hoặc dung môi thường làm trầm trọng vấn đề xử lý hơn, sản phẩm nước thải đó khó khăn hơn để xử lý.

Nước thải từ các ngành công nghiệp có quy mô lớn như nhà máy lọc dầu, nhà máy hóa dầu, nhà máy hóa chất và các nhà máy chế biến khí tự nhiên thường chứa dầu nặng và huyền phù. Họ sử dụng thiết bị tách API được thiết kế để tách dầu và chất rắn lơ lửng từ dòng thải. Cái tên được bắt nguồn từ phân tách thực tế được thiết kế theo tiêu chuẩn công bố của Viện dầu khí Mỹ (API).^[7][9]

Tách API là một thiết bị tách trọng lực được thiết kế bằng cách sử dụng định luật Stokes để xác định vận tốc của những giọt dầu dựa trên mật độ và kích thước của chúng. Thiết kế được dựa trên sự khác biệt trọng lượng riêng giữa dầu và nước thải bởi vì sự khác biệt đó nhỏ hơn nhiều so với sự khác biệt trọng lượng riêng giữa chất rắn lơ lửng và nước. Các chất rắn lơ lửng lắng xuống đáy máy phân tách như một lớp trầm tích, dầu nổi lên đến đỉnh của máy và nước thải sạch là lớp trung gian giữa các lớp dầu và các chất rắn.^[7]

Thông thường, lớp dầu được gạn ra và sau đó gia công, xử lý, và các lớp trầm tích dưới đáy được lấy ra bằng cách nạo hoặc bơm bùn. Lớp nước được mang đi xử lý thêm để loại bỏ dầu dư và sau đó xử lý sinh học để loại bỏ các hợp chất hóa học hòa tan không mong muốn.

Một tấm tách song song điển hình

Tấm tách song song tương tự như tách API nhưng chúng bao gồm các tấm lắp ráp song song. Các tấm song song cung cấp bề mặt nhiều hơn để các giọt dầu lơ lửng hợp lại thành các giọt lớn hơn. Phân tách như vậy vẫn còn phụ thuộc vào trọng lượng riêng giữa các giọt dầu lơ lửng và nước. Tuy nhiên, các tấm song song nâng cao mức độ tách dầu-nước. Tấm tách song song đòi hỏi không gian ít hơn đáng kể so với tách API thông thường để đạt được cùng một mức độ tách.^[10]

·        Tách dầu hydrocyclone

Tách dầu hydrocyclone vận hành trong quá trình nước thải đi vào buồng xoáy và được quay dưới lực ly tâm hơn 1000 lần so với trọng lực. Lực này dùng tách dầu và nước. Dầu tách được thải ra từ một đầu của buồng xoáy nơi nước đã xử lý thải qua phía đối diện để xử lý thêm, lọc hoặc xả.^[11]

Hydrocyclones hữu ích trong phạm vi lớn nhất của kích thước giọt dầu hoạt động từ dưới 10 micron và trên và có thể hoạt động liên tục mà không xử lý nước trước và ở nhiệt độ và độ pH bất kì. Áp dụng nơi hydrocyclones được tìm thấy là trong ngành công nghiệp mà nguồn dầu nước phát sinh trong các nhà kho, trạm rửa xe, trung tâm vận tải, kho chứa nhiên liệu và chế biến nhôm. Mỡ động vật từ chế biến thực phẩm và sản xuất sữa cũng có thể được loại bỏ mà không cần xử lý hóa chất thường được yêu cầu cho hệ thống hòa tan không khí tuyển nổi (DAF).

·        Loại bỏ các chất hữu cơ phân hủy sinh học

Chất hữu cơ phân hủy sinh học thực vật hay động vật thường có thể xử lý bằng cách sử dụng hệ thống xử lý nước thải mở rộng như bùn hoạt tính hoặc lọc nhỏ giọt.^[6][7] Vấn đề có thể phát sinh nếu pha loãng qua mức với nước rửa hoặc cô đặc cao. Sự hiện diện của tác nhân làm sạch, khử trùng, thuốc trừ sâu, hoặc thuốc kháng sinh có thể có những tác động bất lợi đến quá trình xử lý.

·        Quá trình bùn hoạt tính

Một sơ đồ tổng quát của một quá trình bùn hoạt tính.

Bùn hoạt tính là một quá trình xử lý sinh hóa nước thải công nghiệp có sử dụng không khí (hoặc oxy) và các vi sinh vật để oxy hóa sinh học các chất ô nhiễm hữu cơ, sản phẩm bùn thải có chứa các vật liệu oxy hóa. Nói chung, một quá trình bùn hoạt tính bao gồm:

• Một bể hiếu khí, nơi không khí (oxy) được tiêm và trộn vào nước thải.
• Một bể lắng để cho phép xử lý bùn thải. Một phần của bùn thải được đưa lại vào bể sục khí và bùn thải còn lại được loại bỏ để tiếp tục xử lý đến cuối cùng.

·        Quá trình lọc nhỏ giọt

Hình 1: Một sơ đồ cắt ngang mặt tiếp xúc của thiết bị trong một bộ lọc nhỏ giọt

Một hệ thống lọc nhỏ giọt hoàn toàn điển hình

Một bộ lọc nhỏ giọt bao gồm đá, sỏi, xỉ, than bùn rêu, hoặc nhựa trên đó dòng thải chảy xuống phía dưới và tiếp xúc một lớp của vi khuẩn nhờn bao quanh thiết bị. Điều kiện hiếm khí được duy trì bởi không khí cưỡng bức đi qua thiết bị hoặc bởi sự đối lưu tự nhiên của không khí. quá trình này liên quan đến việc hấp thụ các hợp chất hữu cơ trong nước thải của các lớp chất nhờn của vi sinh vật, sự khuếch tán của không khí vào các lớp chất nhờn để cung cấp oxy cần thiết cho sự sinh hóa quá trình oxy hóa của các hợp chất hữu cơ. Các sản phẩm cuối cùng bao gồm carbon dioxide khí, nước và các sản phẩm khác của quá trình oxy hóa. Khi lớp chất nhờn dày, không khí khó xâm nhập vào lớp và một lớp kỵ khí bên trong được hình thành.

Các thành phần cơ bản của một hệ thống lọc nhỏ giọt hoàn chỉnh là:

• Một thiết bị lọc mà trên đó một lớp chất nhờn của vi sinh vật được đẩy mạnh và phát triển.
• Một hàng rào hoặc thùng chứa thiết bị của môi trường lọc.
• Một hệ thống phân phối dòng chảy của nước thải trong môi trường lọc.
• Một hệ thống để loại bỏ và xử lý của bất cứ bùn từ xử lý nước thải.

Việc xử lý nước thải với bể lọc sinh học là một trong những công nghệ điều trị lâu đời nhất và cũng đặc trưng nhất.

·        Xử lý các chất hữu cơ khác

Vật liệu hữu cơ tổng hợp bao gồm các dung môi, sơn, dược phẩm, thuốc trừ sâu, các sản phẩm từ than cốc và có thể rất khó để xử lý. Phương pháp xử lý thường xử lý cho các vật liệu cụ thể. Phương pháp bao gồm quá trình oxy hóa, chưng cất, hấp phụ, thủy tinh hóa, đốt, cố định hóa chất hoặc chôn lấp. Một số vật liệu như một số chất tẩy rửa có thể có khả năng phân hủy sinh học và trong những trường hợp như vậy, một dạng biến đổi của xử lý nước thải có thể được sử dụng.

·        Xử lý các axit và kiềm

Axit và kiềm thường có thể được vô hiệu hóa trong điều kiện kiểm soát. Trung hòa thường tạo ra một kết tủa sẽ cần xử lý giống một dư lượng chất rắn cũng có thể gây độc. Trong một số trường hợp, các chất khí có thể được phát hiện đòi hỏi phải xử lý các dòng khí. Một số hình thức xử lý khác thường yêu cầu sau trung hòa.

Xử lý chất thải giàu ion cứng từ quá trình de-ion hóa có thể dễ dàng bị mất các ion cứng trong một sự kết tủa của các muối canxi và magiê. Quá trình kết tủa này có thể đóng cặn đường ống, trong trường hợp nặng, gây tắc nghẽn đường ống xử lý. Một mét đường kính ống xả biển công nghiệp phục vụ phần lớn hóa chất phức tạp bị chặn lại bởi các muối trong những năm 1970. Xử lý bằng nồng độ của nước thải de-ion hóa và xử lý chôn lấp hoặc bằng cách quản lý pH cẩn thận trong quá trình thải.

·        Xử lý vật liệu độc hại

Vật liệu độc hại bao gồm nhiều chất hữu cơ, kim loại (như kẽm, bạc, cadmium, tali, vv) axit, kiềm, các yếu tố phi kim loại (như asen hoặc selen) nói chung là kháng lại với quá trình sinh học trừ khi rất loãng. Kim loại có thể được kết tủa bằng cách thay đổi độ pH hoặc bằng cách xử lý với hóa chất khác. Tuy nhiên, nhiều khả năng kháng với xử lý hoặc giảm nhẹ và có thể cô đặc bằng cách chôn lấp hoặc tái chế. Hữu cơ hoà tan có thể được đốt trong nước thải bằng quá trình oxy hóa cao.

Địa chỉ xử lý nước Nghệ An– Hà Tĩnh

Do nước mặt có chứa nhiều cặn lắng và cặn hòa tan, nên  nước mặt sau khi đưa vào xử lý được thêm hóa chất keo tụ (như phèn nhôm) và trợ keo tụ, kết dính các chất bẩn và chất rắn hòa tan trong nước thành các bông cặn có kích thước lớn hơn, dễ dàng lắng xuống và được đưa ra ngoài qua van xả cặn cửa bể lắng và trên các lớp vật liệu lọc. Nước sau khi qua bể lọc được đưa sang bể tiếp xúc, tại đây clo được định lượng đưa vào nhằm khử trung nước trước khi cấp nước đến các nguồn sử dụng

• Showroom: số 178 Nguyễn Văn Cừ, TP. Vinh, Nghệ An
• Trụ sở: số 23 Nguyễn Quốc Trị, TP. Vinh, Nghệ An
• HOTLINE: 091817.6626
• Email: [email protected]
• FB: https://www.facebook.com/Moitruongviet.jsc/
• Website: https://moitruongvietjsc.com/

♦ Công ty CPTM Môi Trường Việt  là đơn vị đi đầu, về xử lý nước giếng khoan, nước máy, nước thải tại Nghệ An, Hà Tĩnh, và Là nhà phân phối máy lọc nước AO Smith, Nikawa, Haohsing, Kangaroo, Korihome, Karofi địa bàn Nghệ An, Hà Tĩnh. Chuyên sửa chữa máy lọc nước tại Tp.Vinh, Nghệ An, Hà Tĩnh.

♦ MÁY LỌC NƯỚC, Hệ thống lọc nước sinh hoạt gia đình, khách sạn, nhà hàng, cơ quan, công ty, xây dựng chung cư không còn xa lạ đối với người sử dụng nhưng đâu là sản phẩm chất lượng lại là điều mà mọi người đều quan tâm. Mong rằng qua bài viết này, các bạn có thể đưa ra lựa chọn tốt nhất cho mình.