Nhà máy xử lý nước thải công nghiệp là gì và hoạt động như thế nào?

Những chất mà nhà máy xử lý nước thải công nghiệp thực tế xử lý

Nước thải công nghiệp không phải là một loại duy nhất. Đây là một mục tiêu biến đổi, thay đổi theo lịch trình sản xuất, nguyên vật liệu đầu vào, chu kỳ làm sạch và thậm chí cả thời tiết tại khu vực sân mở. Một nhà máy được thiết kế dựa trên một mẫu đơn lẻ lấy trong ngày thuận lợi sẽ gặp khó khăn khi lô nước thải tiếp theo đến. Chuỗi xử lý phải xử lý được các chất rắn lơ lửng, dầu mỡ, kim loại nặng, tải lượng hữu cơ, chất dinh dưỡng, muối và đôi khi cả nhiệt. Vì vậy, việc thiết kế nhà máy xử lý nước thải công nghiệp luôn bắt đầu từ việc xác định đặc tính nước thải, chứ không phải từ việc lựa chọn thiết bị. Lưu lượng dòng chảy, hệ số đỉnh, dao động pH và nồng độ các chất gây ô nhiễm quyết định kích thước của mọi bể xử lý phía sau.

Cách xử lý sơ bộ bảo vệ lõi sinh học

Xử lý sơ bộ giống như người gác cổng. Bể điều hòa làm ổn định lưu lượng và độ pH. Bộ tách dầu – nước và thiết bị nổi khí hòa tan loại bỏ mỡ và các chất rắn lơ lửng. Lắng hóa học và lắng trọng lực loại bỏ các kim loại như đồng, niken và kẽm. Nếu những bước này thực hiện yếu, giai đoạn sinh học sẽ chịu hậu quả. Kim loại nặng có thể ức chế vi khuẩn nitrat hóa. Mỡ có thể bao phủ sinh khối. Hàm lượng muối cao có thể làm giảm quần thể vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ. Quy chuẩn 40 CFR Phần 403 của EPA cung cấp một khung tham chiếu được công nhận cho xử lý sơ bộ trong nhiều môi trường công nghiệp, và quy chuẩn này tồn tại vì một lý do: lõi sinh học rất nhạy cảm.

Giai đoạn sinh học – nơi phần lớn công việc diễn ra

Sau khi xử lý sơ bộ hoàn tất nhiệm vụ, xử lý sinh học sẽ loại bỏ các chất hữu cơ và chất dinh dưỡng hòa tan. Bùn hoạt tính, hệ thống phản ứng màng sinh học (MBR), hệ thống phản ứng sinh học trên giá thể di động (MBBR) và phản ứng theo mẻ tuần hoàn (SBR) đều dựa trên cùng một nguyên lý cơ bản: vi sinh vật tiêu thụ carbon, nitơ và phốt pho. Sự khác biệt nằm ở cách giữ bùn trong hệ thống. Hệ MBR sử dụng màng để giữ sinh khối, nhờ đó giảm diện tích chiếm chỗ và cho ra nước thải đầu ra trong hơn. Hệ MBBR sử dụng giá thể di động để tăng diện tích bề mặt tiếp xúc. Các hệ SBR vận hành theo chu kỳ gồm bốn giai đoạn trong một bể duy nhất: nạp nước, phản ứng, lắng và xả nước.

Mỗi phương án đều có giới hạn nhất định. Màng của hệ MBR cần được làm sạch định kỳ và dễ bị tắc nghẽn bởi dòng nước thải chứa nhiều dầu hoặc sợi. Giá thể của hệ MBBR có thể bị tắc nếu xử lý sơ bộ không hiệu quả. Các hệ SBR đòi hỏi van và hệ thống điều khiển phải hoạt động ổn định, vì hiệu suất phụ thuộc chặt chẽ vào độ chính xác về thời gian. Bảng dưới đây so sánh các phương án xử lý sinh học phổ biến.

Chất rắn, bùn và bước tách – những yếu tố thường bị đánh giá thấp

Việc xử lý bùn là khâu khiến nhiều trạm mất cân bằng khối lượng. Các bể lắng thứ cấp hoặc màng lọc tách nước đã xử lý ra khỏi sinh khối. Bùn hoạt tính thải bỏ được làm đặc, tách nước và chuyển đến quá trình phân hủy kỵ khí, ủ compost hoặc chôn lấp. Máy ép bùn trục vít có thể giảm thể tích bùn, nhưng hiệu suất phụ thuộc vào liều lượng polymer và độ đồng nhất của dòng bùn đầu vào. Nếu bùn quá loãng hoặc quá già, công đoạn tách nước sẽ tạo ra bánh bùn ẩm và làm tăng chi phí vận chuyển. Những kỹ sư thiết kế bỏ qua yếu tố bùn thường xây dựng trạm đạt giới hạn xả thải nhưng không thể quản lý được lượng chất rắn do chính trạm đó phát sinh.

Hệ thống điều khiển, lấy mẫu và tuân thủ quy định xả thải

Tuân thủ không phải là kết quả xét nghiệm phòng thí nghiệm hàng tháng. Đó là một vấn đề kiểm soát liên tục. Các cảm biến pH, ORP, oxy hòa tan và độ đục trực tuyến giúp người vận hành điều chỉnh quy trình. Việc lấy mẫu tỷ lệ theo lưu lượng, như được nêu trong hướng dẫn ISO 5667, cung cấp bức tranh trung thực hơn so với việc lấy mẫu tức thời vào buổi trưa. Bộ điều khiển logic lập trình được (PLC) có thể điều chỉnh quá trình sục khí, liều lượng hóa chất và tốc độ tuần hoàn bùn. Tuy nhiên, tự động hóa chỉ hoạt động hiệu quả khi các thiết bị được hiệu chuẩn đúng và các vị trí lấy mẫu mang tính đại diện. Một nhà máy có thành phần hóa học hoàn hảo nhưng lấy mẫu kém vẫn có thể vi phạm giấy phép.

Phù hợp hóa nhà máy với dòng nước thải trước khi xây dựng

Lỗi lớn nhất trong các dự án xử lý nước thải công nghiệp là sao chép thiết kế dành cho hệ thống cấp thoát nước đô thị. Dòng nước thải công nghiệp biến động mạnh hơn, đậm đặc hơn và có khả năng chứa các chất ức chế cao hơn. Một thử nghiệm quy mô pilot hoặc ít nhất là một nghiên cứu khả thi chi tiết đều xứng đáng với thời gian bỏ ra. Trong một dự án cải tạo tại một khu công nghiệp điện tử và mạ ở miền nam Trung Quốc, nhóm thực hiện dự án phát hiện niken và đồng dạng phức đang chảy vào bể sinh học qua một đường thoát nước sàn bị bỏ sót. Vật liệu sinh khối mất khả năng nitrat hóa trong nhiều tuần. Giải pháp không phải là xây bể lớn hơn, mà là tách nguồn thải riêng biệt, lắp đặt một dây chuyền kết tủa kim loại chuyên dụng và tích hợp bộ kích hoạt theo độ dẫn điện để chuyển hướng các mẻ nước có hàm lượng muối cao. Loại phát hiện như vậy hiếm khi xuất hiện trên bản vẽ kỹ thuật, nhưng lại quyết định việc nhà máy có vận hành hiệu quả hay không.

1. Đặc trưng hóa dòng thải theo từng dây chuyền sản xuất, chứ không chỉ theo trung bình toàn nhà máy.

2. Tách riêng các dòng thải có nồng độ cao, độ mặn cao và độc tính ngay tại nguồn phát sinh.

3. Thiết kế dung tích bể điều hòa dựa trên tuần vận hành bất lợi nhất, chứ không phải theo ngày trung bình.

4. Lập kế hoạch xử lý bùn trước khi đổ bê tông bể đầu tiên.

EVU hoạt động như một doanh nghiệp công nghệ tích hợp trong lĩnh vực xử lý nước, bao gồm thiết kế và nghiên cứu phát triển (R&D), sản xuất thiết bị, lắp đặt và hiệu chỉnh, cũng như đào tạo. Các sản phẩm của EVU gồm các trạm xử lý nước thải tích hợp, hệ thống MBR, hệ thống khử muối nước biển, máy ép bùn trục vít, máy lọc nước tinh khiết bằng công nghệ thẩm thấu ngược (reverse osmosis), và polialumin clorua. Đối với các dự án nước thải công nghiệp cần hỗ trợ đồng bộ về thiết bị và quy trình trong một gói duy nhất, danh mục sản phẩm này có thể giảm thiểu khoảng cách phối hợp giữa giai đoạn thiết kế và vận hành.