II. Xử lý nước thải

II.1. Các công nghệ xử lý

    Nước thải nói chung có chứa nhiều chất ô nhiễm khác nhau, đòi hỏi phải xử lý bằng những phương pháp thích hợp khác nhau. Một cách tổng quát, các phương pháp xử lý nước thải được chia thành các loại sau:

Công việc Áp dụng
Lưới chắn rác Tách các chất rắn thô và có thể lắng
Nghiền rác Nghiền các chất rắn thô đến kích thước nhỏ hơn đồng nhất
Bể điều hoà Điều hoà lưu lượng và tải trọng BOD, SS
Khuấy trộn Khuấy trộn hoá chất và chất khí với nước thải và giữ cặn ở trạng thái lơ lửng
Tạo bông Giúp cho việc tập hợp của các hạt cặn nhỏ thành các hạt cặn lớn hơn để có thể tách ra bằng tăng trọng lực
Lắng Tách các cặn lắng và nén bùn
Tuyển nổi Tách các hạt cặn lơ lửng nhỏ và các hạt cặn có tỷ trọng xấp xỉ của nước, hoặc sử dụng để nén bùn sinh học
Lọc Tách các hạt cặn lơ lửng còn lại sau xử lý sinh học hoặc hoá học
Màng lọc Tương tự như quá trình lọc. Tách tảo từ nước thải sau hồ ổn định
Vận chuyển Bổ xung và tách khí
Bay hơi và bay khí Bay hơi các hợp chất hữu cơ bay hơi từ nước thải

Bảng 4. áp dụng phương pháp vật lý/cơ học trong xử lý nước thải (Metcalf& Eddy, 1991)

- Phương pháp vật lý và cơ học
– Phương pháp hoá học và hoá-lý
– Phương pháp sinh học

a) Phương pháp vật lý

    Trong phương pháp này các lực vật lý như trọng trường, ly tâm được áp dụng để tách các chất không hoà tan ra khỏi nước thải. Phương pháp vật lý thường đơn giản, rẻ tiền, có hiệu quả xử lý chất rắn lơ lửng cao. Các công việc xử lý cơ học được áp dụng rộng rãi trong xử lý nước thải là (1) song/lưới chắn rác, (2) thiết bị nghiền rác, (3) bể điều hoà, (4) khuấy trộn, (5) lắng, (6) lắng cao tốc, (7) tuyển nổi (8) lọc, (9) hoà tan khí, (10) bay hơi và tách khí. Việc ứng dụng phương pháp vật lý được tóm tắt trong bảng 4

b) Phương pháp xử lý hoá học

    Phương pháp hoá học sử dụng các phản ứng hoá học để xử lý nước thải. Xử lý hoá học thường kết hợp với xử lý vật lý.

    Mặc dù có hiệu quả cao nhưng phương pháp xử lý hoá học thường đắt tiền và đặc biệt thường tạo thành các sản phẩm phụ độc hại. Việc ứng dụng các quá trình xử trình xử hóa học được tóm tắt trong bảng 5.

Công trình Áp dụng
Kết tủa Tách photpho và nâng cao hiệu quả của việc tách cặn lơ lửng ở bể lắng bậc 1
Hấp thụ Tách chất hữu cơ không được xử lý bằng phương pháp hoá học thông thường hoặc bằng phương pháp sinh học. Nó cũng được sử dụng để tách kim loại nặng, khử clorin của nước thải trước khi xả vào nguồn
Khử trùng Phá huỷ chọn lọc các vi siết vật gây bệnh
Khử trùng bằng clorin Phá huỷ chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh. Clorin là loại hoá chất được sử dụng rộng rãi nhất
Khử clorin Tách lượng chỉ dư còn lại sau quá trình clo hoá
Khử trùng bằng ClO2 Phá huỷ chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh
Khử trùng bằng BrCl2 Phá huỷ chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh
Khử trùng bằng Ozon Phá huỷ chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh
Khử trùng bằng tia UV Phá huỷ chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

Bảng 5. áp dụng các quá trình hóa học trong xử lý nước thải (Metcalf&Eddy, 1991)

c) Phương pháp sinh học

    + Sử dụng vi sinh vật

    Với việc phân tích và kiểm soát môi trường thích hợp, hầu hết các loại nước thải đều có thể được xử lý bằng phương pháp sinh học. Mục đích của xử nước thải bằng phương pháp sinh học là keo tụ và tách các loại keo không lắng và ổn định (phân hủy) các chất hữu cơ nhờ sự hoạt động của vi sinh vật hiếu khí hoặc kỵ khí. Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy sinh học thường là các chất khí (CO2, N2, CH4, H2S), các chất vô cơ (NH4 +, PO4 3) và tế bào mới. Các quá trình sinh học chính sử dụng trong xử lý nước thải gồm 5 nhóm chính: Quá trình hiếu khí, quá trình thiếu khí, quá trình kỵ khí, thiếu khí và kỵ khí kết hợp, và quá trình hồ sinh vật. Mỗi quá trình riêng biệt còn có thể phân chia thành chi tiết hơn, phụ thuộc vào việc xử lý được thực hiện trong hệ thống tăng trưởng lơ lửng (suspend- ed-growth system), hệ thống tăng trưởng dính bám (attached-growth system), hoặc hệ thống kết hợp. Phương pháp sinh học có ưu điểm là rẻ tiền và có khả năng tận dụng các sản phẩm phụ làm phân bón (bùn hoạt tính) – hoặc tái sinh năng lượng (khí mêtan).

    + Sử dụng cây cỏ thực vật hệ đất ngập nước

    Có thể xử lý nước thải các làng nghề bằng hệ thống đất ngập nước, dùng một số loại cây cỏ thực vật thích hợp (như cây lau sậy,…) làm tác nhân khử các chất ô nhiễm trong nước thải.

    Lau sậy là loài cây có thể sống trong những điều kiện thời tiết khắc nghiệt nhất. Hệ sinh vật xung quanh rễ của chúng vô cùng phong phú, có thể phân huỷ chất hữu cơ và hấp thụ kim loại nặng trong nhiều loại nước thải khác nhau, như các loại nước thải làng nghề. Phương pháp dùng lau sậy xử lý nước thải do Giáo sư Kathe Seidel người Đức đưa ra từ những năm 60 của thế kỷ 20.

    Khi nghiên cứu khả năng phân huỷ các chất hữu cơ của cây cối, ông nhận thấy điểm mạnh của phương pháp này chỉnh là tác dụng đồng thời giữa rễ, cây và các vi sinh vật tập trung quanh rễ. Trong đó, loại cây có nhiều ưu điểm nhất là lau sậy. Không như các cây khác tiếp nhận oxy không khí qua khe hở trong đất và rễ, lau sậy có một cơ cấu chuyển oxy ở bên trong từ trên ngọn cho tới tận rễ. Quá trình này cũng diễn ra trong giai đoạn tạm ngừng sinh trưởng của cây. Như vậy rễ và toàn bộ cây lau sậy có thể sống trong những điều kiện thời tiết khắc nghiệt nhất.

    Oxy được rễ thải vào khu vực xung quanh và được vi sinh vật sử dụng cho quá trình phân huỷ hoá học. Ước tính, số lượng vi khuẩn trong đất quanh rễ loại cây này có thể nhiều như số vi khuẩn trong các bể hiếu khí kỹ thuật, đồng thời phong phú hơn về chủng loại từ 10 đến 100 lần. Chính vì vậy, các cánh đồng lau sậy có thể xử lý được nhiều loại nước thải có chất độc hại khác nhau và nồng độ ô nhiễm lớn. Hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt với các thông số như amoni, nitrat, phosphat, BOD5, COD, colifom) đạt tỷ lệ phân huỷ (92÷95)%. Còn đối với nước thải công nghiệp có chứa kim loại thì hiệu quả xử lý COD, BOD5, crom, đồng, nhôm, sắt, chì kẽm đạt (90÷100)%.

III. Xử lý chất thải rắn công nghiệp (CTRCN), chất thải nguy hại (CTNH)

    Hiện nay có nhiều loại công nghệ khác nhau để xử lý CTRCN và CTNH. Mặc dù vậy, mỗi công nghệ chỉ có khả năng ứng dụng tốt trong một phạm vi nhất định. ở nhiều nước tiên tiến, người ta thường xử lý tập trung 2 loại chất thải này bằng cách kết hợp nhiều quy trình công nghệ khác nhau. Theo Chiến lược quản lý chất thải quốc gia, CTRCN và CTNH phải được xử lý tập trung theo quy trình khép kín. Có thể xử lý CTRCN và CTNH bằng việc áp dụng các biện pháp công nghệ dưới đây:

III.1. Phân loại và xử lý cơ học

    Đây là khâu ban đầu không thể thiếu trong quy trình xử lý chất thải. Biện pháp này sẽ làm tăng hiệu quả tái chế và xử lý ở các bước tiếp theo. Các công nghệ dùng để phân loại, xử lý cơ học chất thải bao gồm: cắt, nghiền, sàng, tuyển từ tuyển khí nén… Ví dụ, các loại chất thải có kích thước lớn và thành phần khác nhau phải đi phân loại ngay khi tiếp nhận. Các chất thải rắn chứa các chất độc hại (như muối xyanua rắn) cần phải được đập thành những hạt nhỏ trước khi được hòa tan để xử lý hóa học. Các chất thải hữu cơ dạng rắn có kích thước lớn phải được băm và nghiền nhỏ đến kích thước nhất định, rồi trộn với các chất thải hữu cơ khác để đốt…

III.2. Công nghệ thiêu đốt

    Đốt là quá trình oxy hóa chất thải ở nhiệt độ cao. Công nghệ này rất phù hợp để xử lý CTRCN và CTNH hữu cơ như cao su, nhựa, giấy, da, cặn dầu, dung môi, thuốc bảo vệ thực vật và đặc biệt là chất thải y tế trong những lò đốt chuyên dụng hoặc công nghiệp như lò nung xi máng. Hiện tại, vùng kinh tế trọng điểm phía Nam đang quan tâm đến việc liên kết với các nhà máy xi măng để xử lý một số loại CTNH (đã có dự án đốt thử nghiệm tại Nhà máy xi măng Holcim ở Kiên Giang). Tuy nhiên, để triển khai được theo hướng này, cần có thời gian chuẩn bị nhiều mặt, cả về pháp lý, nguồn lực thu gom vận chuyển, sự đồng thuận của cộng đồng và doanh nghiệp. Theo các tài liệu kỹ thuật thì khi thiết kế lò đốt chất thải phải đảm bảo 4 yêu cầu cơ bản: cung cấp đủ oxy cho quá trình nhiệt phân bằng cách đưa vào buồng đốt một lượng không khí dư; khí dư sinh ra trong quá trình cháy phải được duy trì lâu trong lò đốt đủ để đốt cháy hoàn toàn (thông thường ít nhất là 4 giây); nhiệt độ phải đủ cao (thông thường cao hơn 1.000°C); yêu cầu trộn lẫn tốt các khí cháy – xoáy.

    Công nghệ thiêu đốt có nhiều ưu điểm như khả năng tận dụng nhiệt, xử lý triệt để khối lượng, sạch sẽ, không tốn đất để chôn lấp nhưng cũng có một số hạn chế như chi phí đầu tư, vận hành, xử, lý khí thải lớn, dễ tạo ra các sản phẩm phụ nguy hiểm.

    Lò đốt cho thải rắn công nghiệp nguy hại CEE- TIA – 150 (bảng 6) do Trung tâm kỹ thuật Môi trường đô thị và khu công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội nghiên cứu, thiết kế, xây dựng và được khánh thành vào ngày 5/6/2003. Đã tiến hành đốt thử nghiệm và đo lường nồng độ các chất ô nhiễm trong khói thải, nhiệt độ các buồng đốt, môi trường trong nhà lò và môi trường xung quanh. Kết quả đo lường chứng minh mọi chỉ tiêu của lò đốt đều đạt tiêu chuẩn môi trường.

Đặc tính lò đốt Lò đốt CEETIA-CNI50
Công suất (125÷150) kg/h
Công nghệ đốt Đốt đa vùng, lò đốt gồm buồng đốt sơ cấp đốt trực tiếp chất thải rắn công nghiệp nguy hại ở nhiệt độ (750÷850)°C; buồng đốt thứ cấp đốt tiếp các khí sinh ra từ buồng sơ cấp ở nhiệt độ tù 95°C đến 1050°C. Thời gian lưu khói khoảng 1 giây
Đầu đốt của Italia Loại RL 28, RL 58 (2 cấp điều chỉnh) và RL 38/M (điều chỉnh vô cấp)
Nhiên liệu đốt Dầu điezen
Hệ thống cấp gió Cấp trực tiếp cho buồng đốt sơ cấp và buồng đốt thứ cấp. Lưu lượng gió được điều chỉnh bằng các van điều khiển.
Vật liệu chịu nhiệt Gạch sa mốt A, gạch cao nhôm Trung Quốc hay Cầu Đường, vữa chịu lửa theo TCVN 4710-89 (chịu nhiệt độ đến 1650°C)
Xử lý khói thải Lắp đặt hệ thống xử lý khói thải đạt tiêu chuẩn Việt Nam Chế độ vận hành Tự động và bán tự động

Bảng 6. Các yêu cầu công nghệ, thiết bị của lò đốt CEETIA-CN150

    Nguyên lý hoạt động của lò đốt CEETIA-CNI50 như sau: Sử dụng buồng đốt đa vùng và có lắp đặt đầu đốt điều chỉnh vô cấp nên các quá trình cháy cốc và các khí xảy ra riêng biệt theo cả thời gian và không gian, vì thế có thể kiểm soát và tối ưu hóa quá trình cháy ở mỗi vùng, nhờ đó quá trình cháy ổn định, mặc dù các thành phần của chất thải đưa vào thay đổi, đồng thời nồng độ các khí độc hại có trong khói thải ít.

    Quá trình đốt cháy chất thải rắn công nghiệp nguy hại trong buồng đốt được chia thành các giai đoạn: Sấy khô – Bốc chất bốc – Cháy chất bốc – Cháy cốc Cháy kiệt tro xỉ – Thải tro xỉ

III.3. Công nghệ xử lý hóa-lý

    Công nghệ xử lý hóa – lý là sử dụng các quá trình biến đổi vật lý, hóa học để làm thay đổi tính chất của chất thải nhằm mục đích chính là giảm thiểu khả năng nguy hại của chất thải đối với môi trường. Công nghệ này rất phổ biến để thu hồi, tái chế chất thải, đặc biệt là một số loại CTNH như dầu, mỡ, kim loại nặng, dung môi.

    Biện pháp tái chế, thu hồi chất thải bằng công nghệ hóa lý chỉ thực sự mang lại hiệu quả kinh tế và môi trường đối với những nhà máy xử lý chất thải quy mô lớn, đầu tư công nghệ hiện đại để có thể thu hồi sản phẩm từ chất thải. Một số biện pháp hóa lý thông dụng trong xử lý chất thải như sau:

    – Trích ly: là quá trình tách các cấu tử ra khỏi hỗn hợp nhờ một dung môi có khả năng hòa tan chọn lọc một số chất trong hỗn hợp đó. Trong xử lý chất thải quá trình trích ly thường được ứng dụng để tách hoặc thu hồi các chất hữu cơ có lẫn trong chất thải dầu mỡ, dung môi, hóa chất bảo vệ thực vật. Sau khi trích ly, người ta thường thu hồi lại dung môi bằng cách chưng cất hỗn hợp. Sản phẩm trích ly còn lại có thể được tải sử dụng hoặc xử lý bằng cách khác.

    – Chưng cất: là quá trình tách hỗn hợp chất lỏng bay hơi thành những cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau, ở những nhiệt độ sôi khác nhau của mỗi cấu tử chứa trong hỗn hợp đó, bằng cách lặp đi lặp lại nhiều lần bay hơi và ngưng tụ. Quá trình chưng cất dựa trên cơ sở là các cấu tử của hỗn hợp lỏng có áp suất hơi khác nhau, khi đun nóng, những chất có nhiệt độ sôi thấp hơn sẽ bay hơi trước và dược tách riêng ra khỏi hỗn hợp. Trong thực tế xử lý chất thải, quá trình chưng cất thường gắn với trích ly để tăng cường khả năng tách sản phẩm.

    – Kết tủa, trung hòa: dựa trên phản ứng tạo sản phẩm kết tủa lắng giữa chất bẩn và hóa chất để tách kết tủa ra khỏi dung dịch. Quá trình này thường được ứng dụng để tách các kim loại nặng trong chất thải lỏng ở dạng hyctroxyt kết tủa hoặc muối không tan. Ví dụ như việc tách Cr, Ni trong nước thải mạ điện nhờ phản ứng giữa Ca(OH)2 với các Cr 3+ (khử từCr 6+) và Ni 2+ tạo ra kết tủa Cr(OH)3, Ni(OH)2 lắng xuống, lọc tách ra đem xử lý tiếp để trở thành Cr2O3 và NiSO4 được sử dụng làm bột màu, mạ Ni.

    – Oxy hóa khử: là quá trình sử dụng các tác nhân oxy hóa khử để tiến hành phản ứng oxy hóa khử, chuyển chất thải độc hại thành không độc hại hoặc ít độc hại hơn. Các chất oxy hóa khử thường được sử dụng như Na2S2O4, NaHSO3, H2, KMnO4, K2Cr2O7, H2O2, O3, Cl2. Trong thực tế xử lý chất thải, quá trình oxy hóa với các tác nhân khử như Na2S2O4, NaHSO3, H2 thường được ứng dụng để xử lý các kim loại đa hóa trị như Cr, Mn, biến chúng từ mức oxy hóa cao, dễ hòa tan như Cr 6+, Mn7+ trở về dạng oxyt bền vững, không hòa tan Cr 3+, Mn4+. Ngược lại quá trình khử, với các tác nhân oxy hóa như KMnO4, K2Cr2O7, H2O2, O3, Cl2 cho phép phân hủy các chất hữu cơ nguy hại như phenol, mercaptan, thuốc bảo vệ thực vật và cả xyanua thành những sản phẩm ít độc hại hơn.

III.4. Công nghệ chôn lấp hợp vệ sinh

    Chôn lấp hợp vệ sinh là biện pháp tiêu hủy chất thải được áp dụng rất rộng rãi trên thế giới. Trước đây, nhiều quốc gia tiên tiến như Anh, Nhật cũng dùng biện pháp chôn lấp, kể cả một số loại chất thải hạt nhân, lây nhiễm hoặc độc hại, nhưng trước khi chôn lấp phải được cách ly an toàn bằng các vật liệu phù hợp như chì, bê tông nhiều lớp để chống phóng xạ. Theo công nghệ này, CTRCN và CTNH dạng rắn hoặc sau khi đã cố định ở dạng viên được đưa vào các hố chôn lấp có ít nhất 2 lớp lót chống thấm, có hệ thống thu gom nước rò rỉ để xử lý có hệ thống thoát khí, có giếng khoan để giám sát khả năng ảnh hưởng đến nước ngầm.

    Địa điểm xây dựng bãi chôn lấp CTRCN và CTNH phải cách xa khu dân cư lớn hơn 5 km; giao thông thuận lợi, nền đất phải ổn định, chống thấm tốt, mực nước ngầm thấp… Việc xây dựng hố chôn lấp CTRCN và CTNH phải theo đúng các quy chuẩn thiết kế về kích thước, độ dốc, các lớp chống thấm đáy và vách, xử lý nước rò rỉ, khí…

    Để tăng cường hiệu quả sử dụng hố chôn, việc chôn lấp CTRCN và CTNH thường kết hợp với cố định và hóa rắn chất thải trước khi chôn thông qua việc đưa thêm những chất liệu khác vào chất thải để làm thay đổi tính chất vật lý, tăng sức bền, giảm độ hòa tan, giảm độ lan truyền chất thải độc hại ra môi trường. Biện pháp này cũng thường được áp dụng trong trường hợp không thể sử dụng các biện pháp cải tạo sinh học hay đốt chất thải. Vật liệu để đóng rắn phổ biến là xi măng, hoặc có thể trộn thêm vào đó một vài chất vô cơ khác để tăng độ ổn định và kết cấu. Tỷ lệ xi măng phối trộn nhiều hay ít tùy thuộc vào từng loại CTNH cụ thể.

    Thông thường sau khi đóng rắn hoàn toàn, người ta sẽ tiến hành kiểm tra khả năng hòa tan của các thành phần độc hại trong mẫu bằng cách phân tích nước dịch lọc để xác định một số chỉ tiêu đặc trưng rồi so sánh với tiêu chuẩn, nếu đạt tiêu chuẩn sẽ được phép chôn ở bãi rác công nghiệp, nếu không đạt thì phải tăng thêm tỷ lệ xi măng trong đó cho đến khi đạt tiêu chuẩn. ở Việt Nam hiện nay chưa có tiêu chuẩn này, có thể tham khảo tiêu chuẩn chôn lấp của nước ngoài.

Bình luận

Thư điện tử của bạn sẽ không được hiện thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Bạn có thể sử dụng các thẻ HTML và thuộc tính sau: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>