Nước thải công nghiệp là gì?
Nước thải công nghiệp là nước thải được tạo ra trong quá trình sản xuất, xử lý và vận chuyển các sản phẩm công nghiệp. Nước thải công nghiệp có thể chứa các chất độc hại như kim loại nặng, chất hóa học, vi sinh vật, các hợp chất hữu cơ và không hữu cơ, và các chất ô nhiễm khác.
Nước thải công nghiệp có thể được tạo ra từ nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm công nghiệp xi măng, công nghiệp hóa chất, công nghiệp chế biến thực phẩm, công nghiệp dệt may, công nghiệp điện tử và công nghiệp chế tạo máy.
Nguồn gốc phát sinh nước thải công nghiệp
Nước thải công nghiệp được phát sinh từ các hoạt động sản xuất và chế biến trong các ngành công nghiệp khác nhau. Cụ thể:
- Công nghiệp chế biến thực phẩm: sản xuất thực phẩm và đồ uống.
- Công nghiệp hóa chất: sản xuất hóa chất, đồ dùng nghiên cứu…
- Công nghiệp xi măng: sản xuất xi măng, vật liệu xây dựng
- Công nghiệp dệt may: sản xuất vải, quần áo…
- Công nghiệp giấy: sản xuất giấy học tập, sách báo, đồ dùng văn phòng phẩm.
- Công nghiệp chế tạo máy: sản xuất máy móc và thiết bị.
- Công nghiệp điện tử: sản xuất linh kiện điện tử và thiết bị.
- Công nghiệp dầu khí: sản xuất và khai thác dầu và khí.
Các hoạt động sản xuất trong các ngành công nghiệp này sử dụng nhiều chất hóa học và chất bảo quản, tạo ra nhiều chất thải và nước thải. Nước thải công nghiệp có thể chứa các chất ô nhiễm độc hại như kim loại nặng, hóa chất, vi sinh vật, các hợp chất hữu cơ và không hữu cơ, và các chất ô nhiễm khác. Do đó, quản lý và xử lý nước thải công nghiệp là rất quan trọng để bảo vệ môi trường và sức khỏe con người.
Tình trạng nước thải công nghiệp trong môi trường hiện nay
Tình trạng nước thải công nghiệp Việt Nam hiện nay đang gặp nhiều thách thức và vấn đề. Việc phát triển công nghiệp trong những năm gần đây đã dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường và ô nhiễm nguồn nước, trong đó nước thải công nghiệp là một trong những nguồn ô nhiễm chính.
Theo báo cáo của Bộ Tài nguyên và Môi trường, Việt Nam có khoảng 382 khu công nghiệp và khu chế xuất, với hơn 13.000 đơn vị công nghiệp đang hoạt động. Tuy nhiên, chỉ có khoảng 23% số doanh nghiệp này đang sử dụng hệ thống xử lý nước thải. Hơn nữa, hệ thống xử lý nước thải của nhiều doanh nghiệp không đáp ứng được tiêu chuẩn và chất lượng nước thải xả ra vượt quá ngưỡng cho phép.
Nước thải công nghiệp chứa nhiều hóa chất độc hại, kim loại nặng và chất độc hại khác, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người, động vật và môi trường sống. Nước thải cũng gây ra nhiều vấn đề khác như gây ảnh hưởng đến nguồn nước sạch, ảnh hưởng đến sinh vật trong nước, gây ô nhiễm không khí và đất, ảnh hưởng đến du lịch và kinh tế.
Quy chuẩn nước thải công nghiệp mới nhất
Hiện nay, quy chuẩn nước thải công nghiệp mới nhất tại Việt Nam là Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn chất lượng nước thải công nghiệp xả ra môi trường quy định theo Quyết định số 540/QĐ-BTNMT ngày 30/3/2020 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường.
Ngoài ra còn một số quy chuẩn khác như:
- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn chất lượng nước thải công nghiệp xả ra môi trường khu vực đồng bằng sông Cửu Long (QCVN 40:2011/BTNMT).
- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn chất lượng nước thải công nghiệp xả ra môi trường khu vực Bắc Trung Bộ và Đồng bằng sông Hồng (QCVN 19:2015/BTNMT).
- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn chất lượng nước thải công nghiệp xả ra môi trường khu vực Tây Nguyên (QCVN 38:2018/BTNMT).
- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn chất lượng nước thải công nghiệp xả ra môi trường khu vực Đồng bằng sông Cả (QCVN 14:2021/BTNMT).
Các quy chuẩn này đều có mục tiêu quy định giới hạn chất lượng nước thải công nghiệp xả ra môi trường, nhằm bảo vệ tài nguyên nước và môi trường sống. Việc tuân thủ các quy chuẩn này là rất quan trọng để đảm bảo sự bền vững của hoạt động sản xuất và bảo vệ môi trường.
Các loại nước thải công nghiệp hiện nay
Nước thải công nghiệp vô cơ
Nước thải công nghiệp vô cơ là loại nước thải có chứa các hợp chất hóa học không có nguyên tử carbon trong phân tử, chẳng hạn như kim loại nặng, hợp chất muối, chất khoáng và các chất độc hại khác.
Nước thải công nghiệp vô cơ thường được tạo ra trong quá trình sản xuất và chế biến các sản phẩm công nghiệp như sản xuất kim loại, chất phân tán, thuốc trừ sâu, sản xuất thủy tinh, bột giấy và xử lý nước. Những hợp chất này có thể gây hại cho sức khỏe con người, động vật và môi trường nếu không được xử lý đúng cách.
Do đó, việc xử lý nước thải công nghiệp vô cơ là rất quan trọng để giảm thiểu tác động xấu đến môi trường và sức khỏe con người. Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp vô cơ bao gồm xử lý sinh học, xử lý vật lý và xử lý hóa học, hoặc kết hợp giữa các phương pháp này.
Nước thải công nghiệp hữu cơ
Nước thải công nghiệp hữu cơ là loại nước thải được sinh ra từ các hoạt động công nghiệp và chứa các hợp chất hữu cơ, tức là các hợp chất chứa carbon, như tạp chất hữu cơ, đường, chất béo, protein, các hợp chất hydrocarbon và hợp chất hữu cơ phức tạp khác.
Nước thải hữu cơ chủ yếu có nguồn gốc từ các ngành công nghiệp phổ biến như công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, hóa chất, nhựa, bột giấy và xử lý nước thải đô thị đều có thể tạo ra nước thải hữu cơ. Nước thải công nghiệp hữu cơ có thể gây hại đến môi trường nếu không được xử lý đúng cách, vì chúng có thể chứa các hợp chất độc hại và gây ô nhiễm nước ngầm và môi trường nước.
Nước thải sinh hoạt tại các khu công nghiệp
Nước thải sinh hoạt tại các khu công nghiệp là một vấn đề môi trường nghiêm trọng và cần được giải quyết. Nước thải sinh hoạt là nước bị ô nhiễm do hoạt động sinh hoạt của con người, bao gồm các hoạt động như rửa, tắm, nấu ăn và vệ sinh cá nhân.
Tại các khu công nghiệp, nước thải sinh hoạt thường chứa nhiều hóa chất và chất độc hại do hoạt động sản xuất và xử lý trong quá trình sản xuất. Việc xử lý nước thải sinh hoạt đúng cách là rất quan trọng để giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và con người.
Các công nghệ xử lý nước thải hiện nay
Công nghệ xử lý nước thải công nghiệp AO
Công nghệ xử lý nước thải công nghiệp AO (Activated Sludge) là một trong những phương pháp xử lý nước thải công nghiệp phổ biến hiện nay. Phương pháp này sử dụng vi khuẩn và vi sinh vật để phân hủy và loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải.
Quá trình xử lý nước thải công nghiệp AO bao gồm việc đưa nước thải vào hố chứa đặc biệt gọi là bể xử lý, nơi mà vi khuẩn và vi sinh vật có thể phát triển và phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Sau đó, nước thải được dẫn đến bể lắng để tách lớp bùn phân hủy và nước. Nước được đưa tới bể kế tiếp để loại bỏ các chất hữu cơ còn lại và đưa ra các bước xử lý tiếp theo (nếu có), còn bùn phân hủy được đưa tới bể tách bùn để tái sử dụng hoặc tiêu hủy.
Phương pháp xử lý nước thải công nghiệp AO có nhiều ưu điểm như hiệu quả cao, chi phí thấp, không đòi hỏi diện tích lớn, và có thể điều chỉnh để phù hợp với nhiều loại nước thải khác nhau. Tuy nhiên, nó cũng có những hạn chế như đòi hỏi quản lý chặt chẽ để đảm bảo sự ổn định của vi sinh vật, cần đầu tư cho việc xây dựng và bảo trì hệ thống, và phải có kỹ thuật viên có chuyên môn để điều hành.
Công nghệ xử lý nước thải hóa lý
Công nghệ xử lý nước thải hóa lý là phương pháp xử lý nước thải bằng cách sử dụng các kỹ thuật vật lý để loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi nước thải. Các phương pháp xử lý nước thải hóa lý bao gồm các phương pháp khác nhau như lắng đọng, lọc, và khử trùng.
Các phương pháp xử lý nước thải hóa lý thường được sử dụng trong các công trình xử lý nước thải để loại bỏ các chất rắn từ nước thải, cải thiện chất lượng nước thải và giảm tác động của nước thải đến môi trường. Các kỹ thuật xử lý nước thải hóa lý bao gồm:
- Lắng đọng: Lắng đọng là quá trình tách các hạt rắn từ nước thải bằng cách sử dụng trọng lực. Nước thải được đưa vào bể lắng đọng, các hạt rắn sẽ được tách ra khỏi nước thải và lắng dưới đáy bể, sau đó được lấy ra và xử lý tiếp.
- Lọc: Lọc là phương pháp loại bỏ các hạt rắn từ nước thải bằng cách đẩy nước thải qua các bộ lọc. Các bộ lọc có thể được làm bằng các vật liệu khác nhau như cát, sỏi, than hoạt tính và bùn đất.
- Khử trùng: Khử trùng là phương pháp tiêu diệt các vi khuẩn, virus và các tác nhân gây bệnh khác từ nước thải bằng cách sử dụng các chất khử trùng như clo hoặc ozon.
Các phương pháp xử lý nước thải hóa lý có thể được sử dụng độc lập hoặc kết hợp với các phương pháp xử lý khác như xử lý nước thải hóa học hoặc sinh học để đạt được hiệu quả tốt nhất trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi nước thải.
Công nghệ xử lý sinh học với giá thể di động MBBR
Công nghệ xử lý sinh học với giá thể di động MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) là một phương pháp xử lý nước thải sinh học hiệu quả, trong đó các vi sinh vật được tạo thành thành các giá thể di động và phát triển trên bề mặt của chúng để loại bỏ các chất hữu cơ, nitơ và phospho từ nước thải.
Các giá thể di động trong MBBR thường là các vật liệu như nhựa PVC hoặc HDPE được tạo hình thành các hạt cầu có đường kính khoảng 2-3cm, được đặt trong bể xử lý nước thải. Trong quá trình xử lý, các vi sinh vật (như vi khuẩn và nấm) sẽ tạo thành một lớp màng sinh học trên bề mặt của giá thể di động, gọi là “bề mặt phủ kín” (biofilm).
Các chất ô nhiễm trong nước thải sẽ được chuyển hóa thành chất bền hơn và ít độc hại bởi các vi sinh vật trong biofilm. Nhờ sự di động của giá thể di động trong quá trình xử lý, đảm bảo bề mặt của giá thể di động luôn ở trong môi trường oxy hóa tốt, giúp cho vi sinh vật hoạt động hiệu quả hơn.
Công nghệ xử lý sinh học với giá thể di động MBBR có nhiều ưu điểm như kích thước bể xử lý nhỏ, độ tin cậy cao, hiệu quả xử lý tốt, thời gian vận hành dài và chi phí đầu tư và vận hành thấp hơn so với các công nghệ xử lý khác.
Công nghệ xử lý sinh học màng MBR
MBR kết hợp giữa hai phương pháp xử lý nước thải, đó là xử lý sinh học và lọc màng. Trong quá trình này, nước thải được đưa vào bể xử lý sinh học, trong đó các vi sinh vật tự nhiên tiêu diệt các chất độc hại và các chất hữu cơ trong nước thải. Sau đó, nước được đưa vào màng lọc, nơi màng lọc sẽ loại bỏ các hạt bẩn, vi khuẩn, virus và các tạp chất khác.
Các lợi ích của công nghệ xử lý sinh học màng MBR bao gồm:
- Hiệu quả cao: MBR có khả năng loại bỏ hầu hết các tạp chất và các chất độc hại trong nước thải, đảm bảo cho nước thải được xử lý đạt tiêu chuẩn chất lượng cao.
- Tiết kiệm không gian: MBR giúp tiết kiệm diện tích so với các phương pháp xử lý nước thải khác như bể lắng hoặc bể lọc.
- Dễ dàng vận hành: MBR được thiết kế để vận hành dễ dàng và đơn giản, với nhiều chế độ tự động hóa và giám sát, giúp cho quá trình xử lý nước thải diễn ra hiệu quả hơn.
- Thân thiện với môi trường: MBR giúp giảm lượng nước thải thải ra môi trường, giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và đảm bảo sự phát triển bền vững.
Tuy nhiên, công nghệ xử lý sinh học màng MBR cũng có một số hạn chế, bao gồm chi phí đầu tư ban đầu và chi phí vận hành cao hơn so với các phương pháp xử lý nước thải khác. Ngoài ra, cần có chế độ bảo trì và vệ sinh định kỳ để đảm bảo hiệu quả của hệ thống.
Công nghệ xử lý sinh học theo mẻ SBR/ ASBR
Công nghệ xử lý sinh học theo mẻ SBR/ASBR là một trong những phương pháp xử lý nước thải thông dụng hiện nay. SBR (Sequencing Batch Reactor) và ASBR (Anaerobic Sequencing Batch Reactor) đều là những hệ thống xử lý nước thải bằng quá trình sinh học. Tuy nhiên, chúng có những điểm khác biệt về cơ chế hoạt động, ứng dụng và hiệu suất.
SBR là một hệ thống xử lý nước thải bằng cách sử dụng các bể xử lý đơn lẻ, với các giai đoạn xử lý chu kỳ. Trong mỗi chu kỳ, các hoạt động như xử lý sinh học, lắng tụ và thải bỏ được thực hiện trong cùng một bể. Các bước xử lý bao gồm nhiều giai đoạn, bao gồm xử lý sinh học (tạo ra bùn kết tủa), lắng tụ, thải bỏ và giai đoạn nạp oxy cho các sinh vật tiêu hóa hữu cơ. Khi chu kỳ kết thúc, bùn được lắng tụ và nước thải được xả ra.
ASBR cũng là một hệ thống xử lý nước thải chu kỳ, nhưng được thiết kế để hoạt động trong điều kiện thiếu oxy. Trong ASBR, các sinh vật tiêu hóa hữu cơ tồn tại trong môi trường không khí bị cô lập. ASBR được chia thành các giai đoạn xử lý khác nhau, bao gồm xử lý sinh học, lắng tụ và thải bỏ. Quá trình xử lý diễn ra trong cùng một bể, với việc thêm oxy vào giai đoạn xử lý sinh học để tạo ra bùn kết tủa và loại bỏ chất hữu cơ.
Cả hai hệ thống đều có ưu điểm là tiết kiệm không gian, chi phí đầu tư ban đầu và chi phí vận hành thấp. Tuy nhiên, ASBR thường được sử dụng để xử lý nước thải chứa nhiều chất hữu cơ, trong khi SBR được sử dụng để xử lý nước thải có tính ổn định cao hơn. Việc lựa chọn kết hợp 2 hệ thống xử lý nước thải sẽ đảm bảo tính tối ưu trong hệ thống xử lý nước thải phù hợp.
Nguyên lý hoạt động của xử lý nước thải công nghiệp
Xử lý nước thải công nghiệp bao gồm một loạt các bước để loại bỏ các chất độc hại, chất ô nhiễm và các chất hữu cơ khác từ nước thải. Các bước chính trong quá trình xử lý nước thải công nghiệp bao gồm:
Bước 1: Sàng lọc nước thải
Bước đầu tiên trong xử lý nước thải công nghiệp là loại bỏ các chất rắn lớn như bùn, đá, cây cối, vật liệu xây dựng và các tạp chất khác bằng cách sàng lọc. Quá trình sàng lọc sử dụng các bộ lọc vật liệu khác nhau như lọc bằng cơ học, lọc bằng cát, lọc bằng màng… để loại bỏ các tạp chất lớn.
Bước 2: Lọc sơ cấp để tách chất rắn hữu cơ
Ở bước này, phương pháp lọc sơ cấp tách chất rắn hữu cơ vật liệu chủ yếu được lựa chọn là bùn hoạt tính. Đây là phương pháp lọc sơ cấp sử dụng bùn hoạt tính để loại bỏ các chất rắn hữu cơ khác. Nước thải được đưa vào các bể lọc có chứa bùn hoạt tính, trong đó các vi khuẩn phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải.
Quá trình lọc sơ cấp có thể giúp loại bỏ đến 30-40% các chất rắn hữu cơ từ nước thải. Tuy nhiên, quá trình này không đảm bảo loại bỏ hết các chất ô nhiễm và chất độc hại, do đó cần thực hiện các bước xử lý tiếp theo để loại bỏ hoàn toàn các chất này.
Bước 3: Sục khí
Quá trình sục khí là quá trình cung cấp oxy cho các vi khuẩn trong nước thải để kích thích sự phân hủy các chất hữu cơ. Sự phân hủy này được thực hiện bởi các vi khuẩn thiên nhiên trong nước thải, chúng sử dụng oxy để phân hủy các chất hữu cơ thành các chất đơn giản hơn như CO2, H2O, nitrat và sunfat.
Bước 4: Lọc thứ cấp
Trong quá trình xử lý nước thải công nghiệp là lọc thứ cấp để loại bỏ các hạt và chất hữu cơ nhỏ hơn so với quá trình lọc sơ cấp. Quá trình này thường được thực hiện bằng cách sử dụng các bộ lọc có kích thước lỗ nhỏ hơn, giúp loại bỏ các chất hữu cơ dạng hạt nhỏ, tạp chất, vi khuẩn, tảo và các tạp chất khác.
Bước 5: Khử trùng
Sau khi nước thải đã được lọc thứ cấp, quá trình khử trùng được thực hiện để loại bỏ tất cả các vi khuẩn, virus và các sinh vật có hại khác. Quá trình khử trùng sử dụng các chất hóa học như clo hoặc ozon để tiêu diệt các sinh vật có hại.
Bước 6: Loại bỏ chất rắn
Bước loại bỏ chất rắn được thực hiện để đảm bảo rằng nước thải đạt yêu cầu về tiêu chuẩn xả thải và không gây ô nhiễm môi trường.
Có nhiều phương pháp loại bỏ chất rắn khác nhau được sử dụng trong quá trình xử lý nước thải công nghiệp, bao gồm các phương pháp vật lý, hóa học, và sinh học. Phương pháp vật lý bao gồm sử dụng trọng lực để lắng các chất rắn, sử dụng bộ lọc để loại bỏ các chất rắn, hoặc sử dụng các kỹ thuật khác như quá trình kết tủa và trao đổi ion để loại bỏ chất rắn. Phương pháp hóa học bao gồm sử dụng các hóa chất để kết tủa hoặc oxy hóa các chất rắn trong nước thải. Phương pháp sinh học bao gồm sử dụng vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải.