Xử lý nước thải sản xuất hóa chất (công nghiệp)

Hóa chất công nghiệp là những loại hóa chất có tính ứng dụng cao, bởi hiện nay có rất nhiều ngành cần hóa chất để hoạt động như nông nghiệp (phân bón, thuốc trừ sâu), in ấn (các loại sơn và mực in), công nghiệp dệt may (màu, thuốc nhuộm, bột màu), chăn nuôi, đánh bắt thủy sản, v.v… Dù rất quan trọng đối với nhiều ngành sản xuất, nhưng quá trình sản xuất hóa chất nông nghiệp đã sản sinh một lượng nước thải độc hại, buộc phải được xử lý. Vậy xử lý nước thải sản xuất hóa chất theo phương pháp nào để đảm bảo an toàn cho nguồn tiếp nhận?

1. Nguồn phát sinh và đặc điểm nước thải sản xuất hóa chất

Hiện nay theo ước tính có đến 60.000 đến 90.000 hóa chất công nghiệp đang được sử dụng. Trong nhà máy sản xuất hóa chất, nước thải có thể phát sinh từ nhiều công đoạn khác nhau tùy thuộc vào loại hóa chất được sản xuất. Tuy nhiên, các nguồn phát sinh phổ biến nhất gồm:

• Công đoạn sản xuất và phản ứng hóa học: Đây là nguồn phát sinh nước thải chính. Nước được sử dụng để pha loãng nguyên liệu, thực hiện phản ứng, tách sản phẩm hoặc làm môi trường phản ứng.
• Công đoạn vệ sinh thiết bị và nhà xưởng: Sau mỗi chu kỳ sản xuất, bồn phản ứng, đường ống, bể chứa và các thiết bị công nghệ cần được rửa sạch.
• Công đoạn làm mát thiết bị: Nước làm mát được sử dụng cho các thiết bị trao đổi nhiệt, lò hơi hoặc hệ thống ngưng tụ.
• Công đoạn xử lý khí thải: Nhiều nhà máy hóa chất sử dụng tháp hấp thụ hoặc tháp rửa khí để xử lý khí độc và mùi.
• Công đoạn tái sinh vật liệu lọc và trao đổi ion: Các hệ thống xử lý nước cấp thường sử dụng cột trao đổi ion hoặc màng lọc.
• Nước thải từ phòng thí nghiệm: Hoạt động kiểm nghiệm chất lượng nguyên liệu và sản phẩm tạo ra lượng nước thải (lưu lượng thấp).
• Nước thải sinh hoạt: Phát sinh từ khu vực văn phòng, nhà ăn, nhà vệ sinh của cán bộ công nhân viên.

Đặc điểm chung của nước thải sản xuất hóa chất:

• pH biến động lớn (có thể rất axit hoặc rất kiềm).
• Hàm lượng COD, BOD cao.
• Chứa nhiều hợp chất hữu cơ khó phân hủy.
• Có thể chứa kim loại nặng.
• Chứa các chất độc hại hoặc chất ức chế vi sinh.
• Màu sắc và mùi đặc trưng.
• Thành phần ô nhiễm thay đổi theo từng loại hóa chất sản xuất.

2. Một số phương pháp xử lý nước thải sản xuất hóa chất

Trong xử lý nước thải sản xuất hóa chất, do thành phần ô nhiễm thường phức tạp và có thể chứa nhiều chất độc hại, người ta thường kết hợp nhiều phương pháp xử lý khác nhau. Dưới đây là một số phương pháp được ứng dụng phổ biến hiện nay:

Phương pháp trung hòa pH: Đây là công đoạn gần như bắt buộc đối với nhiều loại nước thải hóa chất, mục đích là để điều chỉnh pH về khoảng thích hợp (thường từ 6,5 - 8,5) và tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn xử lý tiếp theo. Các loại hóa chất thường dùng như axit sulfuric (H₂SO₄), axit hydrochloric (HCl), NaOH, vôi Ca(OH)₂.

• Keo tụ - tạo bông: Phương pháp này được sử dụng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng, cặn keo và một phần chất hữu cơ. Hóa chất thường dùng: PAC, phèn nhôm, phèn sắt, polymer trợ keo tụ.
• Phương pháp kết tủa hóa học: Thường áp dụng cho nước thải chứa kim loại nặng hoặc các chất vô cơ khó xử lý. Phương pháp này giúp xử lý các kim loại nặng như crom, đồng, niken, kẽm, chì, photpho.
• Xử lý sinh học kỵ khí: Thường áp dụng cho nước thải có tải lượng hữu cơ cao, công nghệ phổ biến là UASB, EGSB, IC Reactor.
• Xử lý sinh học hiếu khí: Được sử dụng khi nước thải chứa các hợp chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học. Các công nghệ phổ biến như Aerotank, MBBR, MBR, SBR, AO, A2O.
• Oxy hóa nâng cao (AOPs): Đây là nhóm công nghệ được sử dụng nhiều trong xử lý nước thải hóa chất khó phân hủy, các công nghệ phổ biến thường gặp như Fenton, Ozone (O₃), UV/H₂O₂, Ozone/UV.
• Hấp phụ bằng than hoạt tính: Thường được sử dụng ở công đoạn xử lý nâng cao hoặc xử lý hoàn thiện, phương pháp này giúp loại bỏ màu, mùi, một phần COD còn lại từ quá trình xử lý.
• Công nghệ màng lọc: Thường được áp dụng khi yêu cầu chất lượng nước đầu ra cao hoặc tái sử dụng nước. Các loại màng phổ biến như MF (Microfiltration), UF (Ultrafiltration), NF (Nanofiltration), RO (Reverse Osmosis).
• Khử trùng: Là công đoạn cuối trước khi xả thải hoặc tái sử dụng nước, có vai trò tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh và đảm bảo nước sau quá trình xử lý đạt quy chuẩn môi trường. Phương pháp phổ biến là sử dụng Chlorine, Javen (NaOCl), UV hoặc Ozone.

Thông thường trong một hệ thống XLNT người ta sẽ kết hợp nhiều phương pháp nhằm nâng cao hiệu quả xử lý như: 

• Keo tụ tạo bông + lắng hóa lý.
• Trung hòa + kết tủa kim loại nặng.
• UASB + Aerotank.
• Sinh học hiếu khí + Fenton
• DAF + MBBR.
• AO/A2O kết hợp xử lý hóa lý.
• MBR + RO tái sử dụng nước.

Việc lựa chọn công nghệ cụ thể sẽ phụ thuộc vào thành phần nước thải, lưu lượng, nồng độ ô nhiễm, yêu cầu chất lượng nước đầu ra và chi phí đầu tư của từng nhà máy sản xuất hóa chất.

3. Tham khảo quy trình xử lý nước thải sản xuất hóa chất

Việc lựa chọn và ứng dụng công nghệ xử nước thải thường được tiến hành sau khi đơn vị chuyên môn đã lấy mẫu nước thải và tiến hành phân tích các thông số ô nhiễm.

Dưới đây là một quy trình xử lý nước thải sản xuất hóa chất tại một nhà máy

Sơ đồ công nghệ: Nước thải sản xuất hóa chất > Hố gom > Bể điều hòa > Bể keo tụ, tạo bông > Bể lắng hóa lý > Bể Anoxic > Bể Aerotank > Bể lắng sinh học > Bể khử trùng > Nguồn tiếp nhận

Thuyết minh quy trình xử lý: 

• Bể thu gom: Tập trung nước thải từ các nhà máy sản xuất dẫn về, tại đây nước thải sẽ được chảy qua song chắn rác để lược bỏ các loại rác, chất rắn có kích thước lớn như vỏ chai nhựa, mảnh gỗ, túi ni lông, v.v…. Giai đoạn tiền xử lý này giữ vai trò rất quan trọng bởi giúp tránh được các sự cố như nghẹt ống, gãy cánh bơm cho các công trình xử lý phía sau.
• Bể lắng cát: Lắng các hạt cát, chất cặn lớn sạn nặng xuống đáy bể. Đây là một trong những công trình quan trọng và thường được áp dụng đối với các hệ thống xử lý nước  thải có công suất lớn hơn 20.000m3 ngày.
• Bể điều hòa: Vai trò của bể là điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải, ngoài ra còn sục khí sơ bộ thông qua hệ thống đĩa phân phối khí bên dưới đáy bể nhằm ngăn ngừa tình trạng nước thải lắng cặn dưới đáy bể.
• Bể keo tụ, tạo bông: Hóa chất keo tụ tạo bông được châm vào bể nhằm thúc đẩy quá trình keo tụ tạo bông diễn ra nhanh hơn và các bông cặn kết dính với nhau hình thành các bông cặn có kích thước lớn hơn và dễ lắng xuống bể.
• Bể xử lý sinh học thiếu khí anoxic: Xử lý nitơ, photpho, các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải. Trong điều kiện thiếu khí, hệ vi sinh vật thiếu khí phát triển và xử lý lượng ni tơ, photpho trong nước thải thông qua quá trình khử nitrat và photphorin.
• Bể xử lý sinh học hiếu khí aerotank: Xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo, hoạt động dựa trên các vi sinh vật có khả năng oxy hóa, chúng sẽ phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải và dùng các chất hữu cơ làm nguồn dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển.
• Bể lắng sinh học: Lắng bùn sinh học xuống đáy bể, phần nước trong sẽ được thu về máng chứa và chảy qua bể khử trùng. Một phần bùn sẽ được bơm tuần hoàn trở lại bể sinh học hiếu khí (aerotank), phần còn lại sẽ được chuyển qua bể chứa bùn bè được nén lại, thu gom và xử lý định kỳ.
• Bể khử trùng: Để đảm bảo nước thải xả ra nguồn tiếp nhận đạt các tiêu chuẩn xả thải, nước thải từ bể lắng được dẫn qua bể khử trùng. Tại đây, nước thải được khử trùng bằng hóa chất chlorine. 
• Kết thúc quá trình xử lý nước thải sản xuất hóa chất công nghiệp, nước có thể xả ra nguồn tiếp nhận hoặc tái sử dụng cho những mục đích khác nhau. 

Trên đây là một số thông tin về "Xử lý nước thải sản xuất hóa chất".  Với hơn 10 năm kinh nghiệm trong ngành xử lý nước thải, Công ty Cổ phần Xây dựng và Công nghệ Môi trường Hợp Nhất sẽ mang đến các giải pháp xử lý nước thải hiệu quả, phù hợp với đặc thù từng ngành sản xuất hóa chất. Hợp Nhất đồng hành cùng doanh nghiệp từ khâu khảo sát, thiết kế, thi công đến vận hành và bảo trì hệ thống, giúp doanh nghiệp thực hiện tốt công tác bảo vệ môi trường và yên tâm phát triển bền vững. 

Nếu Quý doanh nghiệp đang có nhu cầu tư vấn thiết kế, thi công lắp đặt hệ thống xử lý nước thải, hãy liên hệ công ty xử lý nước thải Hợp Nhất qua Hotline: 0938.857.768 để được hỗ trợ tư vấn nhanh chóng!