Giải thích nước thải nhiễm mặn là gì
Nước thải nhiễm mặn là loại nước thải có nồng độ muối cao hơn so với mức thông thường. Nó thường được tạo ra từ các ngành công nghiệp như khai thác muối, sản xuất hóa chất và các ngành công nghiệp sử dụng nước mặn làm nguyên liệu hoặc dung dịch làm mát.
Nước thải nhiễm mặn thường chứa các ion muối như natri (Na+), clorua (Cl-), kali (K+), canxi (Ca2+), magie (Mg2+), và các ion khác. Sự hiện diện của các ion này với nồng độ cao có thể gây hại đến môi trường nếu được xả thải mà không được xử lý thích hợp. Do đó, việc xử lý nước thải nhiễm mặn trở thành một vấn đề quan trọng trong bảo vệ môi trường và tái sử dụng tài nguyên nước.
Nguồn gốc phát sinh nước thải nhiễm mặn
Nguồn gốc phát sinh nước thải có độ mặn cao
Nước thải nhiễm mặn có thành phần phức tạp, có độ mặn cao với hàm lượng các muối hòa tan vượt ngưỡng cho phép, chủ yếu là NaCl. Loại nước thải này phát sinh từ cả hoạt động công nghiệp và nông nghiệp. Cụ thể như sau:
- Khai thác muối: Các hoạt động liên quan đến khai thác và xử lý muối từ mỏ muối có thể sản xuất ra một lượng lớn nước thải nhiễm mặn.
- Công nghiệp hóa chất: Những ngành công nghiệp sản xuất các hóa chất, chẳng hạn như nhôm, xi mạ, vàng, đồng, kim loại và các sản phẩm công nghiệp khác thường sử dụng nước mặn trong quá trình sản xuất. Điều này đã tạo ra một lượng lớn nước thải nhiễm mặn sau khi xử lý.
- Năng lượng: Các nhà máy nhiệt điện, điện hạt nhân và những đơn vị sản xuất năng lượng có thể sử dụng nước mặn làm môi chất làm mát trong quá trình hoạt động. Điều này có thể tạo ra nước thải nhiễm mặn sau khi được xử lý.
- Quá trình tổng hợp công nghiệp: Các quá trình tổng hợp hoá học, sản xuất vật liệu xây dựng, và các ngành công nghiệp khác có thể sử dụng nước mặn hoặc tạo ra nước thải nhiễm mặn trong quá trình sản xuất và xử lý.
- Nước thải từ các hoạt động sinh hoạt, chăn nuôi: Thường gặp tại các vùng biển. Do thiếu nguồn nước ngọt nên người dân đã phải sử dụng nước mặn để vệ sinh chuồng trại, giết mổ… Dòng hữu cơ bị hòa tan với nước biển khiến đã khiến nước thải sinh hoạt có độ mặn cao.
Đặc điểm tính chất của nước thải độ mặn nhiễm mặn
Nước thải nhiễm mặn phát sinh từ nhiều quy trình công nghiệp như hóa học, dược phẩm, chế biến phụ phẩm nông nghiệp, chế biến thủy hải sản, sản xuất giấy,… có đặc điểm chung là:
- Hàm lượng muối vô cơ trong nước thải nhiễm mặn cao đã dẫn đến tình trạng khoáng hóa nước ngọt.
- Lượng chất hữu cơ nước thải cũng dẫn đến hiện tượng phú dưỡng nguồn nước.
- Chứa nhiều kim loại nặng.
- Sự xâm nhập của muối vào đất khiến đất bị khô cằn, làm giảm tính thấm nước của đất và làm tăng nguy cơ bị ngập úng.
Giải pháp xử lý nước thải nhiễm mặn đạt hiệu quả cao
Để đạt hiệu quả cao trong xử lý nước thải nhiễm mặn, bạn có thể áp dụng một số giải pháp sau đây:
Sử dụng công nghệ oxy hóa bậc cao
Xử lý bằng công nghệ oxy hóa bậc cao
Ưu điểm của công nghệ oxy hóa bậc cao là hiệu suất oxy hóa cao, tốc độ phản ứng nhanh và có thể oxy hóa triệt để các hợp chất hữu cơ. Quá trình oxy hóa bậc cao này sử dụng khả năng oxy hóa mạnh của ion OH- để phá vỡ các hợp chất hữu cơ. Quán trình oxy hóa bậc cao có thể được chia ra thành phản ứng Fenton, oxy hóa điện hóa, quang xúc tác, ozon hóa,…
Trong các phản ứng ở trên thì phản ứng Fenton là cách được dùng phổ biến ở nước ta. Phản ứng này sẽ xảy ra như sau:
Fe2+ + H2O2 + H+ → Fe3+ + OH- + H2O
Cơ chế phản ứng là Hydrogen peroxide H2O2 sẽ phản ứng với Fe2+ trong điều kiện môi trường axit để tạo thành các gốc hydroxyl có tính oxy hóa mạnh. Các gốc hydroxyl này có thể phân hủy nhanh chóng hầu hết các chất ô nhiễm hữu cơ thành CO2 và nước.
Dùng phương pháp điện phân
Ưu điểm của phương pháp oxy hóa điện phân là khả năng phân hủy hữu cơ cao, thân thiện với môi trường, có cấu trúc đơn giản và dễ kiểm soát.
Hầu hết các chất ô nhiễm hữu cơ đều có thể bị oxy hóa trực tiếp tại cực dương, hoặc gián tiếp bởi các tác nhân oxy hóa được tạo ra từ các phản ứng điện cực. Với nước thải nhiễm mặn, quá trình oxy hóa gián tiếp sẽ thuận lợi hơn khi loại clo (Cl2, HClO, ClO-) có thể được tạo ra từ phản ứng tiến hóa clorua.
Tại cực dương, chúng ta có thể sử dụng điện cực hoạt động (Pt, IrO2, RuO2, TiO2,…) hoặc không hoạt động (PbO2, SnO2, graphit, kim cương pha tạp boron…). Điện cực chì nguyên sơ được phủ chì oxit có thể được sử dụng như một chất ô nhiễm oxy hóa anodein ổn định và hiệu quả. Tuy nhiên việc dùng chì, chì oxit sẽ tạo ra nước có độc tính cao. Vậy nên Pb và PbO2 không được dùng để xử lý nước thải.
Dùng công nghệ sinh học
Các phương pháp công nghệ sinh học truyền thống hầu như không hiệu quả với nước thải nhiễm mặn. Bởi lẽ nước thải nhiễm mặn đã ức chế vi sinh vật trong các cụm bể sinh học, khiến chúng giảm hiệu suất hoạt động. Kết quả là nước thải đầu ra vượt ngưỡng xả thải an toàn để được phép xả ra môi trường.
Chính vì lẽ đó mà việc nuôi cấy vi sinh vật chịu mặn đã được thực hiện. Đây là giải pháp hiệu quả để xử lý nước thải độ mặn cao. Các chủng vi sinh như Halophilic, Halotolerant,… có thể chịu được độ mặn khá cao. Chúng sẽ ăn muối và phân hủy các chất hữu cơ để phục vụ cho quá trình sinh trưởng, phát triển.
Ưu điểm của công nghệ sinh học là đem lại hiệu quả cao, tiết kiệm chi phí và không gây ô nhiễm thứ cấp. Các công nghệ sinh học đang được ứng dụng trong xử lý nước thải nhiễm mặn hiện nay là:
Màng MBR
Xử lý nước thải bằng công nghệ màng MBR
MBR (Membrane Bio Reactor) là công nghệ kết hợp giữa màng lọc với quá trình sinh học hiếu khí. Màng này có khả năng loại bỏ các vi sinh vật, chất hữu cơ, các chất rắn trong nước thải.
Công nghệ MBR được dùng để thay thế công nghệ xử lý sinh học truyền thống, kết hợp giữa bể phản ứng sinh học với bể lắng trong một công trình đơn giản hơn khi xây dựng và vận hành (cụm màng có thể đặt ngập ở trong bể phản ứng sinh học hoặc đặt ở bên ngoài).
Công nghệ MBR đem lại hiệu quả rất cao trong việc loại bỏ kim loại, các chất hữu cơ và vi khuẩn. Đặc biệt, nó còn phù hợp để xử lý nhiều loại nước thải khác nhau như nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt, nước rỉ rác. Chất lượng nước sau khi xử lý cũng rất tốt và ổn định với hàm lượng SS dưới 1mg/L, độ đục dưới 0.2NTU.
Thêm vào đó, hiệu suất lọc nito, ammonia có thể đạt từ 90 – 95%, cùng với đó là hiệu suất loại bỏ vi khuẩn, virus cũng rất cao. Đặc biệt, màng lọc ở đây còn có vai trò một barie, giúp giữ lại các loại vi khuẩn gây hại đến sức khỏe mà quá trình khử trùng bằng clo không xử lý được. Nước thải sau khi được xử lý có thể xả ra môi trường tự nhiên hoặc dùng cho các mục đích tái sử dụng như rửa sàn, tưới cây, dội nhà vệ sinh,…
MBBR
MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) là công nghệ sử dụng các hạt nhựa có bám vi sinh vật để xử lý nước thải. Ưu điểm của phương pháp này là chiếm ít diện tích, dễ vận hành và bảo trì. Giá thể MBBR được dùng trong các quá trình sinh học thiếu khí hoặc hiếu khí.
Trong bể hiếu khí có giá thể MBBR, hệ thống cấp khí được cung cấp để tạo điều kiện cho các vi sinh vật hiếu khí sinh trưởng, phát triển. Việc cấp khí này cũng là để đảm bảo cho các vật liệu luôn ở trạng thái lơ lửng và liên tục chuyển động xáo trộn trong suốt quá trình phản ứng. Vi sinh vật có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ thành sinh khối sẽ bám dính và phát triển trên bề mặt các vật liệu, từ đó làm giảm lượng chất hữu cơ có trong nước thải.
Vi sinh vật bám trên bề mặt vật liệu lọc gồm có 3 loại là lớp vi sinh vật hiếu khí (lớp ngoài cùng), vi sinh vật thiếu khí (lớp tiếp theo) và cuối cùng lớp vi sinh vật kị khí. Thể tích của vật liệu MBBR so với thể tích bể sẽ được điều chỉnh theo tỷ lệ phù hợp và thường dưới 50% thể tích bể.
AAO
AAO (Anaerobic-Anoxic-Oxic) là công nghệ xử lý nước thải qua 3 ba giai đoạn, đó là yếm khí, thiếu khí và hiếu khí. Công nghệ này có thể loại bỏ các chất hữu cơ, nito và phosphor có trong nước thải.
SBR
Xử lý nước thải bằng công nghệ SBR
SBR (Sequencing Batch Reactor) là công nghệ xử lý nước thải theo chu kỳ trong một bể xử lý duy nhất. Các giai đoạn của SBR là:
- Làm đầy: Nước thải sẽ được bơm vào đầy bể phản ứng, trong bể đã chứa một lượng lớn vi sinh vật có thể phản ứng các chất hữu cơ có trong nước thải.
- Sục khí: Khí sẽ được sục vào với lưu lượng cao nhằm cung cấp oxy và tăng cường khả năng tiếp xúc giữa bùn hoạt tính với các chất ô nhiễm có trong nước thải, từ đó thúc đẩy khả năng phản ứng khi xử lý nước thải.
- Lắng: Khi đã đạt đến thời gian sục khí được tính toán trước để đảm bảo vi sinh vật phản ứng hoàn toàn với các chất ô nhiễm, hãy tắt máy sục để cho lượng bùn trong bể lắng có thể lắng hoàn toàn để thực hiện cho các bước tiếp theo
- Tháo nước: Khi nước thải đã được xử lý và phân tầng rõ rệt, hãy tháo nước đến công đoạn xử lý tiếp theo
Cho bể SBR nghỉ trong thời gian ngắn, sau đó lại tiếp tục thực hiện từ giai đoạn 1.
Bùn hoạt tính
Là công nghệ xử lý nước thải nhiễm mặn bằng cách dùng bùn có chứa vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong quá trình sinh học yếm khí hoặc hiếu khí.
Trên đây là những công nghệ xử lý nước thải nhiễm mặn đang được áp dụng hiện nay mà bạn có thể tham khảo. Nếu thấy bài viết hữu ích, hãy chia sẻ nó mọi người các bạn nhé.