Nước thải đã trở thành một vấn đề nghiêm trọng đối với môi trường và sức khỏe con người. Để giải quyết tình trạng ô nhiễm nước thải, ngày càng có nhiều phương pháp xử lý được áp dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp loại bỏ các chất gây ô nhiễm, mà còn tái sử dụng và khai thác lại tài nguyên từ nước thải. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá các phương pháp xử lý nước thải phổ biến, thông dụng nhất hiện nay nhé.
Các phương pháp xử lý nước thải
Hiện nay, có 3 phương pháp xử lý nước thải được sử dụng phổ biến trong các hệ thống. Chi tiết như sau:
Xử lý nước thải bằng phương pháp vật lý
Phương pháp xử lý nước thải bằng các phương pháp vật lý là sử dụng các quá trình vật lý để loại bỏ các chất ô nhiễm, tách chất rắn hoặc giảm nồng độ các chất hữu cơ và hóa học trong nước thải. Phương pháp này thường được sử dụng như một bước đầu tiên hoặc bổ sung cho các phương pháp xử lý nước thải khác như xử lý hóa học hoặc sinh học để đạt được hiệu quả tối ưu.
Có nhiều phương pháp vật lý được sử dụng để xử lý nước thải, dưới đây là một số cách điển hình:
- Lọc cơ học: sử dụng các công nghệ lọc cơ học bao gồm lọc qua màng, lọc cát, lọc bùn, sàng chấm, và lọc bằng chất liệu hấp phụ như than hoạt tính. Mục đích để tách các chất rắn lơ lửng khỏi nước thải.
- Kết tủa: sử dụng các chất hóa học như hợp chất nhôm, sulfate nhôm hoặc sulfate sắt để tạo kết tủa trong nước thải và tách ra dễ dàng.
- Khử trùng bằng ánh sáng UV: để tiêu diệt vi khuẩn, virus và các tác nhân gây bệnh trong nước thải.
- Quá trình tách dầu và chất rắn: bằng cách lắng đọng, trôi nổi hoặc sử dụng màng mỏng để tách dầu và chất rắn khỏi nước thải.
- Quá trình khuấy: sử dụng để tạo động lực vật lý để tách các chất rắn và chất ô nhiễm trong nước thải. Cụ thể bao gồm sử dụng bơm khuấy, khuấy trục, hoặc các thiết bị khuấy khác để tạo ra luồng chất lỏng trong nước thải và tạo sự tách lớp giữa chất rắn và chất lỏng.
- Quá trình kết tinh: được sử dụng để loại bỏ các chất hòa tan trong nước thải bằng cách làm tăng nồng độ chất ô nhiễm lên đến mức tạo thành kết tinh. Sau đó, các kết tủa có thể được tách ra khỏi nước thải bằng cách sử dụng các công nghệ như kết tủa nhiệt đới, kết tủa lạnh hoặc kết tủa điện.
Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học
Phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học sử dụng các chất hóa học để tác động vào các chất ô nhiễm và biến chúng thành các chất ít độc hại, ít gây ô nhiễm hoặc dễ dàng loại bỏ. Ưu điểm hiệu quả xử lý nhanh, đa dạng có thể áp dụng với nhiều loại nước thải khác nhau, dễ dàng kiểm soát, vận hành. Dưới đây là một số phương pháp thông dụng:
- Flocculation và kết tủa: dùng các chất hóa học flocculant (chất kết tụ) để gắn kết các hạt nhỏ thành các cục lớn, gọi là floccules. Floccules sau đó lắng xuống dưới dạng bùn và có thể được loại bỏ. Các chất hóa học phổ biến được sử dụng trong quá trình này bao gồm sulfate nhôm, sulfate sắt và polyelectrolyte.
- Oxidation: sử dụng chất oxi hóa để tác động vào các chất hữu cơ hoặc chất ô nhiễm khác trong nước thải và chuyển đổi chúng thành các chất không độc hoặc dễ phân hủy.
- Phân huỷ quang học: sử dụng ánh sáng tử ngoại (UV) kết hợp với chất oxi hóa như peroxide để phân huỷ các chất hữu cơ trong nước thải. Ánh sáng UV tác động vào các phân tử chất hữu cơ, tạo ra các gốc tự do có khả năng oxi hóa để phá vỡ các liên kết hóa học và chuyển đổi chúng thành các chất không độc.
- Chế phẩm và khử mùi: Trong trường hợp nước thải có mùi hôi, các chất hóa học chế phẩm và chất khử mùi có thể được sử dụng để loại bỏ mùi và tạo một môi trường thích hợp hơn. Ví dụ, các chất oxi hóa như clo, ozone và chất khử mùi như các hợp chất nitrơ có thể được sử dụng để khử mùi và tiêu diệt các hợp chất hữu cơ gây mùi trong nước thải.
Lưu ý phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học thường yêu cầu sự sử dụng chất hóa học và quy trình phức tạp. Do đó cần đảm bảo việc xử lý và xử lý chất thải được thực hiện một cách an toàn và tuân thủ các quy định môi trường. Đồng thời, việc lựa chọn phương pháp hóa học phù hợp cũng phụ thuộc vào tính chất của chất ô nhiễm, nồng độ và yêu cầu xử lý cụ thể của nước thải.
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
Phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học sử dụng các hệ thống sinh học để phân hủy và loại bỏ chất ô nhiễm trong nước thải. Các phương pháp này dựa trên sự sử dụng các vi sinh vật, vi khuẩn và các hệ thống sinh học khác để tiếp xúc và phân hủy chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải.
Ưu điểm bền vững, tiết kiệm năng lượng, chi phí; giảm thiểu được lượng khí thải và chất chất. Đặc biệt còn giúp tạo ra chất phụ gia có giá trị như phân bón hữu cơ, khí metan và các sản phẩm tái chế khác từ nước thải. Từ đó giúp tận dụng và tái sử dụng tài nguyên từ nước thải, tạo ra giá trị kinh tế và giảm thiểu tác động.
-
Phương pháp kỵ khí
Phương pháp này sẽ sử dụng vi sinh vật có khả năng sống và hoạt động trong môi trường không có sự hiện diện của. Ưu điểm hiệu quả để xử lý nước thải chứa các chất ô nhiễm gây hại như các chất hữu cơ khó phân hủy, các chất độc hại như phenol, các hợp chất kim loại nặng, hay các chất ô nhiễm sinh học như nitrat và nitrit…
Quá trình xử lý nước thải bằng vi sinh vật kỵ khí thường được thực hiện trong các hệ thống xử lý anaerobic. Ví dụ như hệ thống xử lý bùn hiếu khí (anaerobic sludge digestion) hay hệ thống lọc anaerobic (anaerobic filter). Vi sinh vật kị khí sẽ tiến hành quá trình phân hủy chất ô nhiễm trong nước thải mà không có sự hiện diện của oxi.
-
Phương pháp hiếu khí
Phương pháp sinh học sử dụng vi sinh vật hiếu khí là sử dụng vi khuẩn hiếu khí để phân hủy chất hữu cơ trong môi trường thiếu oxi. Vi khuẩn hiếu khí thường thuộc loại Anaerobic Bacteria, có khả năng sống và phát triển trong môi trường không có oxi.
Ưu điểm nổi bật không chỉ phân hủy chất hữu cơ trong nước thải mà còn tạo ra khí meta – một nguồn năng lượng tiềm năng. Ngoài ra, phương pháp này cũng giảm thiểu sự tiêu tốn năng lượng so với các phương pháp xử lý khác và ít tạo ra chất thải phụ.
Thông thường, quá trình xử lý sinh học hiếu khí thường được thực hiện trong các hệ thống chứa bùn hiếu khí, như hồ hiếu khí hoặc bể chứa khí metan (biogas digester). Các bước quan trọng trong phương pháp này bao gồm:
- Tiền xử lý: Nước thải được xử lý trước để loại bỏ các chất rắn lơ lửng lớn và các chất không dễ phân hủy.
- Phân hủy hiếu khí: Nước thải sau khi qua bước tiền xử lý được đưa vào các hồ hiếu khí hoặc hồ biogas, nơi môi trường thiếu oxi được duy trì. Vi khuẩn hiếu khí tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và tiến hành quá trình phân hủy sinh học. Trong quá trình này, vi khuẩn tiêu hủy chất hữu cơ, chuyển đổi chúng thành khí methane (CH4) và CO2, cùng với một số chất khí như hydrogen sulfide (H2S) và ammonia (NH3).
- Tách bãi: Sau quá trình phân hủy hiếu khí, bãi cặn hình thành trong hồ hiếu khí. Bãi cặn này chứa các chất còn lại không được phân hủy và chất rắn khác từ quá trình xử lý. Bãi cặn này cần được loại bỏ và xử lý một cách riêng biệt.
Kết luận
Nhìn chung, các phương pháp xử lý nước thải đã chứng minh vai trò quan trọng trong việc giảm ô nhiễm môi trường và bảo vệ sức khỏe con người. Từ các phương pháp truyền thống như xử lý sinh học và vật lý-hóa học cho đến những công nghệ tiên tiến như xử lý màng mỏng, nước thải có thể được xử lý hiệu quả và tối ưu hóa sử dụng tài nguyên.