Giải pháp xử lý nước thải nhiễm mặn đạt hiệu quả cao

Giải thích nước thải nhiễm mặn là gì

Nước thải nhiễm mặn là nước thải có nồng độ muối cao hơn mức bình 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 muối làm nguyên liệu thô hoặc giải pháp làm mát.

Nước thải 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 ở nồng độ cao có thể gây hại cho môi trường nếu thải ra ngoài mà không được xử lý thích hợp. Vì vậy, việc xử lý nước thải nhiễm mặn trở thành một vấn đề quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và tái sử dụng tài nguyên nước.

Nguồn gốc nước thải nhiễm mặn

Nguồn gốc nước thải có độ mặn cao

Nước thải nhiễm mặn có thành phần phức tạp, độ mặn cao với hàm lượng muối hòa tan vượt quá giới hạn 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 chế biến muối từ các mỏ muối có thể tạo ra một lượng lớn nước thải nhiễm mặn.
• Công nghiệp hóa chất: Các ngành sản xuất hóa chất như nhôm, xi mạ, vàng, đồng, kim loại và các sản phẩm công nghiệp khác thường sử dụng nước muối trong quá trình sản xuất. Điều này đã tạo ra một lượng lớn nước thải nhiễm mặn sau xử lý.
• Năng lượng: Các nhà máy nhiệt điện, nhà máy điện hạt nhân và các đơn vị sản xuất năng lượng khác có thể sử dụng nước muối làm môi trường làm mát trong quá trình vận hành. Điều này có thể tạo ra nước thải nhiễm mặn sau khi xử lý.
• Quy trình tổng hợp công nghiệp: Quy trình tổng hợp hóa học, sản xuất vật liệu xây dựng và các ngành công nghiệp khác có thể sử dụng nước mặn hoặc tạo ra nước thải mặn trong quá trình sản xuất và xử lý.
• Nước thải từ hoạt động sinh hoạt và chăn nuôi: Thường gặp ở vùng ven biển. Do thiếu nước ngọt, người dân phải dùng nước mặn để vệ sinh chuồng trại, giết mổ… Nước hữu cơ hòa tan trong nước biển khiến nước thải sinh hoạt có độ mặn cao.

Đặc điểm nước thải nhiễm mặn

Nước thải nhiễm mặn phát sinh từ nhiều quá trình công nghiệp như hóa học, dược phẩm, chế biến phụ phẩm nông nghiệp, chế biến thủy sản, sản xuất giấy,… với đặc điểm chung:

• Hàm lượng muối vô cơ cao trong nước thải mặn đã dẫn đến hiện tượng khoáng hóa nước ngọt.
• Lượng chất hữu cơ có trong 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, làm giảm khả năng thấm nước của đất và làm tăng nguy cơ ngập úng.

Giải pháp xử lý nước thải nhiễm mặn hiệu quả cao

Để đạt hiệu quả cao trong việc xử lý nước thải nhiễm mặn, bạn có thể áp dụng một số giải pháp sau:

Sử dụng công nghệ oxy hóa tiên tiến

Được xử lý bằng công nghệ oxy hóa tiên tiến

Ưu điểm của công nghệ oxy hóa tiên tiến 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 các ion OH- để phân hủy các hợp chất hữu cơ. Quá trình oxy hóa cao hơn có thể được chia thành phản ứng Fenton, oxy hóa điện hóa, xúc tác quang, ozon hóa, v.v.

Trong số các phản ứng trên, phản ứng Fenton là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất 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 axit tạo thành gốc hydroxyl có tính oxy hóa mạnh. Các gốc hydroxyl này có thể nhanh chóng phân hủy 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, cấu tạo đơn giản, dễ điều khiển.

Hầu hết các chất ô nhiễm hữu cơ có thể bị oxy hóa trực tiếp ở cực dương hoặc gián tiếp bởi các tác nhân oxy hóa được tạo ra bởi các phản ứng điện cực. Với nước thải nhiễm mặn, quá trình oxy hóa gián tiếp sẽ thuận lợi hơn khi có thể tạo ra clo (Cl2, HClO, ClO-) từ phản ứng hóa clorua.

Ở cực dương, chúng ta có thể sử dụng các điện cực hoạt động (Pt, IrO2, RuO2, TiO2,…) hoặc không hoạt động (PbO2, SnO2, than chì, kim cương pha tạp boron…). Điện cực chì nguyên sơ được phủ oxit chì có thể được sử dụng làm chất gây ô nhiễm oxy hóa anodein ổn định và hiệu quả. Tuy nhiên, sử dụng chì và oxit chì sẽ tạo ra nguồn nước có độc tính cao. Vì vậy Pb và PbO2 không thể sử dụng để xử lý nước thải.

Sử dụng công nghệ sinh học

Các phương pháp công nghệ sinh học truyền thống gần như không còn hiệu quả với nước thải nhiễm mặn. Bởi nước thải nhiễm mặn đã ức chế vi sinh vật trong cụm bể sinh học khiến chúng giảm hiệu suất hoạt động. Kết quả là nước thải đầu ra vượt quá ngưỡng xả an toàn được phép thải ra môi trường.

Vì lý do đó, việc nuôi trồng các vi sinh vật chịu mặn đã được thực hiện. Đây là giải pháp hữu hiệu để xử lý nước thải có độ mặn cao. Các chủng vi sinh vật như Halophilic, Haloler,… có khả năng chịu được độ mặn khá cao. Chúng sẽ ăn muối và phân hủy chất hữu cơ để sinh trưởng và phát triển.

Ưu điểm của công nghệ sinh học là mang 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 lọc màng với quá trình sinh học hiếu khí. Màng này có khả năng loại bỏ vi sinh vật, chất hữu cơ và chất rắn có trong nước thải.

Công nghệ MBR được sử dụng để thay thế công nghệ xử lý sinh học truyền thống, kết hợp lò phản ứng sinh học với bể lắng có kết cấu đơn giản hơn trong xây dựng và vận hành (cụm màng có thể chìm bên trong). lò phản ứng sinh học hoặc đặt bên ngoài).

Công nghệ MBR rất hiệu quả trong việc loại bỏ kim loại, 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 xử lý cũng rất tốt và ổn định với hàm lượng SS dưới 1mg/L, độ đục dưới 0,2NTU.

Ngoài ra, hiệu suất lọc nitơ và amoniac có thể đạt tới 90 – 95%, cùng với đó hiệu quả loại bỏ vi khuẩn, virus cũng rất cao. Đặc biệt, bộ lọc ở đây còn đóng vai trò như một rào chắn, giúp giữ lại những vi khuẩn có hại cho sức khỏe mà việc khử trùng bằng clo không thể xử lý được. Nước thải sau khi xử lý có thể thải ra môi trường tự nhiên hoặc được sử dụng cho các mục đích tái sử dụng như rửa sàn, tưới cây, xả nhà vệ sinh…

MBBR

MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) là công nghệ sử dụng các hạt nhựa gắn với vi sinh vật để xử lý nước thải. Ưu điểm của phương pháp này là chiếm ít không gian, dễ vận hành và bảo trì. Môi trường MBBR được sử dụng trong các quá trình sinh học thiếu khí hoặc hiếu khí.

Trong bể hiếu khí với môi trường MBBR được cung cấp hệ thống cấp khí để tạo điều kiện cho vi sinh vật hiếu khí sinh trưởng và phát triển. Việc cung cấp không khí này còn nhằm đảm bảo cho vật liệu luôn ở trạng thái lơ lửng và liên tục chuyển động hỗn loạn trong suốt quá trình phản ứng. Các vi sinh vật có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ thành sinh khối sẽ bám dính và phát triển trên bề mặt vật liệu, từ đó làm giảm lượng chất hữu cơ có trong nước thải.

Vi sinh vật bám trên bề mặt vật liệu lọc bao gồm 3 loại: vi sinh vật hiếu khí (lớp ngoài), vi sinh vật thiếu khí (lớp tiếp theo) và cuối cùng là vi sinh vật kỵ khí. Thể tích vật liệu MBBR so với thể tích bể sẽ được điều chỉnh theo tỷ lệ phù hợp và thường nhỏ hơn 50% thể tích bể.

AAO

AAO (Anaerobic-Anoxic-Oxic) là công nghệ xử lý nước thải qua 3 giai đoạn kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí. Công nghệ này có thể loại bỏ các chất hữu cơ, nitơ và phốt pho trong nước thải.

SBR

Xử lý nước thải bằng công nghệ SBR

SBR (Sequencing Batch Reactor) là công nghệ xử lý nước thải tuần hoàn trong một bể xử lý duy nhất. Các giai đoạn của SBR là:

• Làm đầy: Nước thải sẽ được bơm vào bể phản ứng, nơi đã chứa sẵn một lượng lớn vi sinh vật có khả năng phản ứng với các chất hữu cơ có trong nước thải.
• Sục khí: Không khí sẽ được sục khí với lưu lượng lớn nhằm cung cấp oxy và tăng cường tiếp xúc giữa bùn hoạt tính và các chất ô nhiễm trong nước thải, từ đó thúc đẩy khả năng phản ứng khi xử lý nước thải. .
• Lắng: Khi đạt đến thời gian sục khí đã tính toán trước để đảm bảo vi sinh vật phản ứng hoàn toàn với các chất ô nhiễm thì tắt máy sục khí để bùn trong bể lắng lắng hoàn toàn để thực hiện quá trình lắng. bước tiếp theo
• Thoát nước: Khi nước thải đã được xử lý và phân tầng rõ ràng thì xả nước sang công đoạn xử lý tiếp theo

Để bể SBR nghỉ ngơi một thời gian ngắn rồi tiếp tục từ giai đoạn 1.

Bùn hoạt tính

Là công nghệ xử lý nước thải nhiễm mặn bằng cách sử dụng bùn có chứa vi sinh vật để phân hủy chất hữu cơ trong quá trình sinh học kỵ 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 tới mọi người nhé.