Công nghệ xử lý nước thải khu công nghiệp tập trung

1. Tổ chức thoát nước và các chu trình

Việc này liên quan chặt chẽ đến bản chất công nghiệp và sự khác nhau của vị trí tồn tại. Điều cơ bản là tránh pha loãng không có lợi và cần tôn trọng các nguyên tắc sau:

- Nước làm lạnh, nếu chúng không tham gia vào chu trình nửa hở và nước mưa không ô nhiễm được thải vào hệ thống riêng biệt;

- Nước thải có nông độ cao hay các chất ô nhiễm đặc biệt được thu gom riêng biệt (nước chứa cyanua, crômát, nước muối...);

- Nước mưa có thể bị ô nhiễm được đưa tới trạm xử lí;

- Nước chứa các chất có giá trị hoặc tuần hoàn lại được xử lí sơ bộ trước khi trộn với các nước ô nhiễm khác.

Dòng thuỷ lực và dòng ô nhiễm khi chúng thay đổi quá nhiều được điều chỉnh đồng thời bằng:

- Các bể chứa nước giông bão, đặt phân nhánh để chứa nước ô nhiễm ban đầu. Nhận các loại nước này với lưu lượng nhỏ tới nơi xử lí cho phép không cần kích thước quá lớn cho lưu lượng này.

- Các bể đồng nhất hoá trộn nước dự trữ trong một vài giờ, nếu không một vài ngày, toàn bộ nước thải sinh ra do một phân xưởng hay toàn bộ nhà máy được san phẳng các đỉnh ô nhiễm và cho phép một chương trình làm việc nào đó của thiết bị;

- Các bể dự phòng thường bỏ trống và dùng để dự trữ một vài ngày nước thải thô trong trường hợp nước có đặc tính bất thường (có độc tính), hay nước thải trong quá trình xử lí phải dùng một trạm lọc ở phía sau. Cả hai chức năng này có thể ghép lại trong cùng một bể chứa.

2. Xử lí tách biệt các loại nước thải

Chúng gồm việc lọc tách biệt chất thải của các phân xưởng đặc biệt và chứng tỏ:

- Bằng khôi phục lại các giá trị của các sản phẩm phụ (tuyển nổi trong các lò mổ, thu hồi sợi trong nhà máy giấy);

- Hoặc do giá thành lọc nước thải đặc rẻ hơn (khử sunphát của xút đã dùng trong việc lọc nước);

- Hoặc là loại bỏ độc hại (crôm, dung môi, sunphua) cần thiết trước khi lọc sinh học;

- Hoặc bằng cách tối ưu hoá xử lí sinh học (mêtan hoá nước thải đặc trung IAA).

3. Xử lí sơ bộ

Điều kiện xử lí sơ bộ nước thải chung của nhà máy rất khác nhau, có thể là:

- Lướt hớt váng tự động, đó là điều mong muốn cho nhiều xí nghiệp và bắt buộc trong một số nhà máy công nghiệp hay nhà máy giấy;

- Loại bỏ cát chỉ được thực hiện ở một số nhà máy (luyện thép, cán dẻo kim loại, xưởng đúc gang, nhà máy đường và phân xưởng làm cát nguồn) đối với một số nước mưa;

- Loại bỏ dầu mỡ thường dùng cho nước thải của công nghiệp thực phẩm và cán nguội;

- Loại bỏ dầu mỡ luôn luôn cần thiết: các hyđrôcacbua và dầu đưa đến từ các chu trình có mỡ hay dự trữ nhiên liệu, đôi khi từ quá trình sản xuất’

Trung hoà là cần thiết trước khi lọc sinh học, nếu nó không gộp vào trong xử lí hoá lí.

Đôi khi cần thiết làm sạch để bảo vệ lọc sinh học: hay thoả mãn các tiêu chuẩn thải: xưởng luyện than cốc, hoá lọc dầu, nhà máy hoá chất, nhà máy bột giấy và nhà máy giấy.

4. Xử lí hoá – lí

Lọc bằng phương pháp hoá lí có thể là một giai đoạn trung gian hay giai đoạn xử lí kết thúc tuỳ từng trường hợp. Nó có một hay nhiều mục đích:

- Kết tủa kim loại và muối độc hại hoặc không muốn có (SO ₄, F ^-...);

- Loại bỏ dầu nhũ;

- Làm trong, đồng thời với việc giảm BOD ₅, dạng keo và COD tương ứng.

Xử lí hoá lí tất nhiên đòi hỏi duy trì độ phí trong vùng tương đối hẹp. Tuỳ bản chất của quá trình (kết tủa, kết tinh, hấp phụ hay kết bông) mà nó có thể thực hiện trong các thiết bị lọc trong khác nhau:

- Thiết bị lắng có nạo vét;

- Thiết bị tuyển nổi như FLOTAZUR hay SEDI-FLOTAZUR để loại bỏ dầu, sợi và chất màu;

- Thiết bị lắng màng mỏng như SEDIPAC dùng để kết tủa hyđrôxit;

- Thiết bị lọc trong với tuần hoàn lại bùn như DENSEDEG và TURBO-CIRCULATER;

- Thiết bị lọc vật liệu hạt cho nước chứa ít dầu (nhà máy tinh luyện hay cán kéo thép).

Tối ưu hoá phương pháp lọc và các cản trở do tắc nghẽn là các tham số lựa chọn cơ bản. Tuỳ theo từng trường hợp, phương pháp lọc hoá – lí có thể tiến hành đồng thời với một trong các quá trình sau:

- Trung hoà với khả năng sử dụng TURBACTOR dưới áp suất;

- Ôxy hoá hay khử oxy.

Quá trình này sử dụng các thiết bị tự động điều chỉnh độ pH thay thế ôxy hoá khử.

5. Xử lí sinh học

Phương pháp sinh học phụ thuộc vào tính phân huỷ sinh học của nước thải và khi thiết kế phải chú ý đến tính chất đặc biệt của nước thải công nghiệp.

- Nước thải đã chịu một xử lí sơ bộ hoá – lí chút ít, MES và DBO ₅chủ yếu hoà tan;

- Thành phần dinh dưỡng của chúng ít khi cân bằng. Thường xuyên thực hiện sự hiệu chỉnh hàm lượng P hay N;

- Nồng độ lớn muối vô cơ là thường xuyên và sự thay đổi nhanh của chúng có thể làm rối loạn sự tiến triển của quá trình lọc (hoá tổng hợp);

- Tuổi của bùn cao thường có lợi cho tính ổn định và hiệu quả của phương pháp;

- Sự chú ý đặc biệt cầu phải thực hiện để duy trì vùng có nồng độ pH và nhiệt độ ở giá trị không đổi;

- Khởi động thiết bị cần thiết cấy vi khuẩn thích hợp với phương pháp sử dụng khác nhau.

Các giải pháp khác nhau được áp dụng:

- Bùn hoạt tính;

- Cấy vi khuẩn cố định (lớp vi khuẩn trên vật liệu dẻo BIOFOR, BIODROF);

- Xử lí bằng vi khuẩn kị khí (ANALIFT, ANAPULSE, ANAFLUX, ANAFIZ).

6. Xử lí nước thải khu công nghiệp

Các qui trình xử lí nước thải thực tế áp dụng tại một số khu công nghiệp lớn ở Việt Nam như sau:

- Đa số các qui trình sử dụng biện pháp xử lí nhiều cấp, cấp đầu tiên thường là quá trình xử lí hoá – lí (keo tụ, tạo bông), hoặc quá trình xử lí sinh học kị khí: Cấp cuối cùng là xử lý sinh học hiếm khí bùn hoạt tính làm thoáng khí kéo dài (mương ôxy hoá) hoặc sử dụng biện pháp xử lí hiếm khí bùn hoạt tính làm việc theo mẻ (hệ thống SBR, hệ thống Unitank) có kết hợp lọc nước thải dầu ra hoặc sử dụng hồ sinh học ổn định;

- Khi kết hợp hệ thống xử lí hoá lí và hệ thống xử lí sinh học để xử lí nước thải khu công nghiệp sẽ tránh được những sự cố khi vận hành như chất bùn xử lí không đạt hiệu quả vì hệ thống xử lí hoá – lí sẽ loại bỏ các chất độc hại, nhất là kim loại nặng, đảm bảo điều kiện làm việc an toàn cho xử lí sinh học, hoặc xử lí nối tiếp với hệ thống sinh học trong trường hợp nước thải đầu ra của hệ thống sinh học không đạt tiêu chuẩn. Còn hệ thống sinh học kế tiếp xử lí hoá – lí giúp giảm chi phí hệ thống hoá – lí không cần phải xử lí đạt đến tiêu chuẩn thải, đỡ tiêu tốn hoá chất.

- Quá trình xử lí nhiều cấp thường được áp dụng cho các KCN có thành phần nước thải tương đối phức tạp, có sự dao động về tính chất nước thải, nước thải có các thành phần độc hại, khó xử lí triệt để bằng quá trình sinh học bùn hoạt tính hoặc có ảnh hưởng tiêu cực tới hiệu quả xử lí của quá trình này.

Sau đây là một công trình xử lý nước thải ở khu công nghiệp Biên Hoà 2 (Hình 1).

Tính chất của dòng thải ở đây tương đối đơn giản, thành phần chủ yếu của nước thải trong khu công nghiệp bao gồm các chất vô cơ từ các nhà máy sản xuất thép, giầy dép, bản mạch điện tử... và các chất hữu cơ từ các nhà máy sản xuất đồ hộp, thực phẩm... Nồng độ nước thải tối đa thải vào trạm xử lý tập trung theo công nghệ xử lý như sau.

Nước thải từ hệ thống mương dẫn được tập trung vào hố gom thải sau khi qua song chắn rác thô. Nước khi vào đến hố gom đã được loại bỏ phần lớn rác có đường kính tương đối lớn, nhưng trong nước thải vẫn còn các chất nổi chủ yếu là dầu mỡ ừ khâu rửa máy móc nhà xưởng của các nhà máy. Lượng chất nổi này sẽ được tích luỹ lại cho đến khi tạo thành lớp váng nổi tương đối dày và được công nhân vớt ra khỏi bể, đưa vào hố gom dầu mỡ. Công trình xử lý tiếp theo có thể là hệ thống sinh học Unitank hoặc hệ thống xử lí hoá - lí hoặc kết hợp cả hai hệ thống nếu cần thiết.

Ngay tại hố gom nước thải sẽ đặt một đầu kiểm tra của máy Bioscan Biomaster để kiểm tra độc tính của nước. Nước thải có nồng độ độc tính vượt mức cho phép hoặc độ pH không đạt sẽ được đưa vào bể báo động. Bể báo động có chức năng như một bể trung gian chứa nước thải trước khi được định lượng cho vào bể keo tụ tạo bông.

Nước từ bể báo động được đưa qua bể đông tụ, ở đây nước thải được hoà trộn hoá chất keo tụ tạo bông và điều chỉnh pH thích hợp; tiến hành khuấy thêm vào để tăng hiệu quả xử lí của bể lắng phía sau. Nước từ bể keo tụ tạo bông được đưa vào bể lắng, tại đây nước sẽ được lắng tĩnh và các chất bẩn được tách dần qua hố gom bùn và máng thu chất nổi. Phần chất nổi thu từ bể lắng sẽ theo ống dẫn tự động chảy vào bồn thu gom chất thải rắn. Lượng bùn thu được từ bể này sẽ được xả bằng áp lực thuỷ tĩnh sang bể nén bùn. Nước thải sau khi được xử lí hoá - lí sẽ quay trở lại bể điều hoà và được lưu giữ tại đây trước khi cho vào bể chính Unitank.

Trong trường hợp hệ thống tự động kiểm tra cho thấy nước thải không có chứa độc tố ảnh hưởng đến xử lí sinh học thì nước thải sẽ được bơm trực tiếp từ bể gom vào bể điều hoà và từ đó được dẫn vào bể sinh học.

Nước từ bể điều hoà được bơm vào bể sinh học với lưu lượng cố định. Chế độ hoạt động của 3 bể sinh học hoạt động theo một chu kỳ gồm 21 pha: 20 pha đầu vừa làm chức năng lắng bùn và sục khí, pha thứ 21 được gọi là pha rửa. Nước trong được tách ra từ bể BO ₅qua các máng tràn răng cưa theo ống dẫn ra hố gom nước thải sau xử lí. Bùn do tù bể sinh học và bùn keo tụ được dẫn về bể nén bùn, sau đó cho qua máy ly tâm làm khô bùn và được vận chuyển đi chôn lấp.

Hệ thống có nhiều ưu điểm như: quá trình xử lí đơn giản, ổn định, không cần bể lắng I và II, không cần hệ thống tuần hoàn bùn; giảm diện tích đất xây dựng và chi phí đầu tư, quá trình xử lí ít bị ảnh hưởng bởi tải lượng ô nhiễm đầu vào.

Nước thải đầu ra trước khi xả ra nguồn tiếp nhận được cho qua hồ hoàn thiện.

Nguồn: Kim loại, số 16, 2 - 2008, tr 43