Tổng quan chung về hệ thống xử lý nước thải, tiêu chí đánh giá hệ thống đạt chuẩn

1 . Định nghĩa chung về hệ thống xử lý nước thải?

Hệ thống xử lý nước thải (tên tiếng Anh: Wastewater Treatment System) là khái niệm chỉ hệ thống ứng dụng các công nghệ đơn lẻ và hóa chất chuyên dụng để thực hiện quá trình loại bỏ những thành phần ô nhiễm, chất bẩn ra khỏi nước thải. Hệ thống này thường được ứng dụng cho mục đích xử lý các vấn đề của nước thải, ngăn chặn nguy cơ gây ô nhiễm môi trường và mang đến khả năng tái sử dụng nguồn nước.

Thông thường, việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải cần phải có kế hoạch thiết kế cụ thể để lựa chọn đúng công nghệ và hóa chất phù hợp với đặc tính nước thải. Đây là yêu cầu bắt buộc để hệ thống có thể đáp ứng tiêu chuẩn cần thiết trước khi cho vào vận hành nhằm mang đến hiệu quả loại bỏ các thành phần độc hại và chất thải ra khỏi nguồn nguồn nước một cách tối ưu và tiết kiệm chi phí.

Hệ thống xử lý nước thải ứng dụng nhiều công nghệ và hóa chất để loại bỏ các vấn đề của nước thải

2 . Phân loại hệ thống xử lý nước thải

Thông thường, dựa theo yêu cầu chất lượng nước đầu ra, đặc tính của nước thải và quy mô xả thải mà chúng ta có thể phân chia hệ thống này thành 3 loại hình cơ bản. Đó là:

2.1. Hệ thống đảm nhận chức năng xử lý nước thải sinh hoạt

Phạm vi áp dụng: Thường được thiết kế để lắp đặt cho các hộ gia đình, khu dân cư, khu nhà văn phòng công ty, doanh nghiệp, cơ quan nhà nước, cơ sở đào tạo giáo dục, trường học và các địa điểm công cộng như rạp chiếu phim, trung tâm thương mại,…

Để đảm bảo khả năng xử lý hiệu quả, hệ thống cần lắp đặt phải phù hợp với tính chất của nước thải từ hoạt động sinh hoạt. Bao gồm:

• Nước thải chứa nhiều hợp chất hữu cơ (chiếm khoảng 70%), bao gồm các thành phần như carbonhydrate, protein, các loại chất béo, chất tẩy rửa,…
• Nước có các thành phần vô cơ (chiếm khoảng 30%) bao gồm các loại kim loại nặng, nitơ, phốt pho, lưu huỳnh, clorua, kiềm,…
• Nước có chứa nhiều loại khí hòa tan như hydro sunfat, khí metan, amoniac, oxy, carbon dioxide,…

Thêm nữa bạn có thể tìm hiểu về Quy Trình Xử Lý Nước Sinh Hoạt Đạt Chuẩn Mới Nhất 2023 để hiểu thêm về cách xử lý nước sinh hoạt qua hệ thống nhé!

Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt thường được lắp đặt ở các khu dân cư, văn phòng, trường học,...

2.2. Hệ thống chuyên phụ trách xử lý nước thải công nghiệp

Phạm vi áp dụng: Là hệ thống xử lý với quy mô lớn và thường được thiết kế ứng dụng tại khu nhà máy, xưởng sản xuất, lắp ráp, xí nghiệp công nghiệp,...

Để mang đến hiệu suất xử lý tối ưu, hệ thống sử dụng trong trường hợp này cần có sự tương thích với các đặc điểm của nước thải từ hoạt động sản xuất công nghiệp như:

• Hệ thống xử lý cho các ngành luyện kim, xi mạ,... phải phù hợp nước thải có hàm lượng cao các loại kim loại nặng.
• Nước thải có chứa chất hữu cơ như ở trong công nghệ thực phẩm.
• Nước thải chứa các hóa chất hữu cơ cấu tạo phức tạp như ở trong ngành dược phẩm, ngành sơn, thuốc nhuộm, sản xuất thuốc trừ sâu, hóa dầu,…

Hệ thống xử lý nước thải công nghiệp được ứng dụng tại các nhà máy, khu chế xuất,...

2.3. Hệ thống thực hiện xử lý nước thải y tế

Phạm vi áp dụng: Thường được lắp đặt ở các cơ sở y tế, bệnh viện, phòng khám, công ty dược phẩm.

Hệ thống được thiết kế phù hợp với đặc điểm của nước thải chất thải y tế, nước thải bệnh viện và các loại rác thải mang mầm bệnh sinh học,…

Hệ thống xử lý nước thải, rác thải y tế được lắp đặt cho các bệnh viện, cơ sở khám chữa bệnh,...

3. 9 Bước trong quy trình hoạt động của một hệ thống xử lý chất thải phổ biến

Đối với quy trình vận hành của một hệ thống xử lý nước thải sẽ cần diễn ra trong nhiều giai đoạn. Thông thường, nước thải sẽ được dẫn vào bể tiếp nhận, sau đó lần lượt chuyển qua bồn chứa của hệ thống được lắp đặt thiết bị và bổ sung hóa chất chuyên dụng để loại bỏ các thành phần độc hại và chất thải ra khỏi nước dưới dạng bùn. Nước ra khỏi hệ thống là nước sạch có thể tái sử dụng.

Để hiểu rõ hơn về quy trình này, chúng ta cùng đi vào phân tích từng bước xử lý cụ thể. Bao gồm:

Bước 1: Tiến hành trung hòa

Nhiệm vụ: Quá trình trung hòa nhằm mục đích điều chỉnh nồng độ pH của nước về giá trị cần thiết, thông thường là trong khoảng 6.5 – 8.0.

Phương pháp: Sử dụng hóa chất H2SO4 hoặc NaOH với liều lượng phù hợp đặc điểm của nước thải để trung hòa muối kiềm hoặc acid dư. Từ đó giảm hoặc tăng pH của nước về trị số mong muốn.

Bước 2: Giai đoạn keo tụ

Nhiệm vụ: Giai đoạn keo tụ có chức năng kết hợp các thành phần hóa chất trong chất thải để tách các chất rắn lơ lửng và tạp chất ô nhiễm ra khỏi nước.

Phương pháp: Tiến hành keo tụ bằng cách pha trộn hỗn hợp các chất có khả năng phản ứng với nhau. Thông thường, để keo tụ, người ta hay dùng hóa chất gốc nhôm như phèn Kali Alum, và PAC - Poly aluminium clorua.

Bước 3:  Quá trình tạo bông

Nhiệm vụ: Tiến hành tạo bông để loại bỏ các cặn nhỏ sinh ra ở bước keo tụ.

Phương pháp: Bơm dung dịch Polymer vào nước để tiến hành trung hòa các điện tích có trong các cặn nhỏ. Từ đó, chúng tạo thành các cặn bông lớn có thể lắng và tách ra khỏi nước dễ dàng hơn.

Bước 4: Giai đoạn lắng cặn

Nhiệm vụ: Quá trình lắng cặn sẽ giúp tách các bông bùn, chất rắn ra khỏi nước sau khi tiến hành tạo bông.

Phương pháp: Dẫn nước vào ống phân phối, sau đó lợi dụng trọng lực và các tấm hướng dòng để ép các bông bùn và chất rắn xuống đáy  bể, phần nước sẽ di chuyển lên phía trên.

Bước 5: Kỵ khí

Nhiệm vụ: Kỵ khí giúp xử lý các thành phần chất hữu cơ có khả năng gây ô nhiễm cao ( COD>2000 mg/lít).

Phương pháp: Để tiến hành bước này, cần sử dụng các loại vi sinh  ở điều kiện không oxy và nhiệt độ thích hợp ( khoảng 45 -70 độ C), độ pH từ 6.5 đến 7.5, không có hóa chất độc hại và được cấp đủ dinh dưỡng cùng các chất cân bằng.

Bước 6: Hiếu khí

Nhiệm vụ: Thực hiện hiếu khí nhằm mục đích loại bỏ nốt các thành phần chất hữu cơ ô nhiễm thấp (COD<2000 mg/lít).

Phương pháp: Để tiến hành, cần sử dụng các vi sinh trong điều kiện được cung cấp đủ oxy. Khi đó, vi sinh vật sẽ phát triển và tiến hành oxy hóa phân hủy các chất thải ô nhiễm thành carbon dioxide, nước, sunfat và sinh khối.

Bước 7: Lọc

Nhiệm vụ: Quá trình lọc giúp tách bỏ các cặn bẩn và mùi hôi, đồng thời giảm tối đa hàm lượng TSS trong nước.

Phương pháp: Dẫn nước chảy tràn qua bộ lọc trang bị trong bồn lọc.

Bước 8: Khử trùng

Nhiệm vụ: Đây là bước thực hiện chức năng làm sạch các loại vi khuẩn, vi trùng còn sót lại trong nước sau các giai đoạn xử lý bên trên.

Phương pháp: Bơm các loại hóa chất khử trùng chuyên dụng vào nước thải, chúng sẽ tiến hành quá trình khuếch tán và xuyên qua lớp vỏ của các tế bào sinh vật đang sống trong nước. Rồi từ đó, diễn ra phản ứng với men có trong tế bào dẫn đến phá hủy quá  trình trao đổi chất khiến các loại tế bào vi khuẩn, vi trùng bị tiêu diệt.

Bước 9: Công đoạn xử lý chuyên biệt khác theo yêu cầu

8 bước tiến hành trên thường áp dụng phổ biến cho các quy trình xử lý hiện nay. Tuy nhiên, trong những trường hợp cụ thể do yêu cầu về mục đích xử lý cần đáp ứng tiêu chuẩn riêng hoặc nếu trong nước thải có thành phần đặc thù thì có thể phải cần làm thêm một bước xử lý đặc biệt.  Ví dụ như nếu cần loại bỏ một số kim loại hay chất hữu cơ đặc thù, lúc đó sẽ phải trang bị thêm thiết bị hoặc sử dụng hóa chất chuyên dụng để thực hiện.

Quy trình tiến hành xử lý nước thải bao gồm giai đoạn nhằm đảm bảo loại bỏ hết các thành phần độc hại ra khỏi nước

4 . Tiêu chuẩn đạt chuẩn của hệ thống xử lý nước thải

Theo quy định chung, đối với hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn thì cần phải đảm bảo chức năng giải quyết được những vấn đề sau:

• Có khả năng loại bỏ các thành phần độc hại tồn tại trong nước thải như Nitrat NO3,  phốt phát PO4; các kim loại nặng/nhẹ (Cd, Fe, Mn, Cr, Ni, As, Cu, Zn, Al, Pb,...), hóa chất tổng hợp (Phthalate, Hydro Peroxit, Digoxin,,...) cùng các loại vi khuẩn, vi trùng có khả năng gây bệnh để đáp ứng được tiêu chuẩn chất lượng nước thải theo quy định Bộ Y tế - QCVN về nước thải.
• Ngân sách cần chi cho việc xây dựng, lắp đặt hợp lý nhưng vẫn phải đảm bảo được chất lượng nước sau xử lý.
• Có thể tiến hành nâng cấp một cách dễ dàng để đáp ứng xử lý trong trường hợp nước thải có sự thay đổi về đặc tính.
• Có thể điều chỉnh một cách linh hoạt mức tăng hoặc mức giảm cho liều lượng hóa chất sử dụng trong các quy trình xử lý khi cần thiết.

Hiện nay, theo quy định được áp dụng tại Việt Nam, tùy vào mục đích sử dụng nước đầu ra mà hệ thống xử lý nước thải sẽ cần phải đảm bảo được khả năng xử lý nước theo một trong số các tiêu chuẩn cụ thể như:

5. 9 Hệ thống xử lý nước thải đang được sử dụng phổ biến

Ở phần trên, chúng ta đã cùng tìm hiểu về quy trình các bước tiến hành trong hệ thống xử lý nước thải. Tuy nhiên, trên thực tế tùy vào yêu cầu về tính chất nước đầu ra mà mỗi hệ thống sẽ áp dụng một số phương pháp xử lý cụ thể chứ không phải toàn bộ.

Sau đây, chúng ta cùng điểm qua một số hệ thống xử lý nước thải đang được ứng dụng phổ biến hiện nay. Cụ thể ở đây là:

Hệ thống xử lý nước thải với công nghệ điều lưu

Nhiệm vụ:

Thực hiện chức năng điều chỉnh, giảm thiểu và ngăn chặn những biến động của nước thải liên quan đến tính chất, hàm lượng chất hữu cơ, chỉ số pH và lưu lượng nước theo giờ. Bên cạnh đó, nó cũng đóng vai trò giảm thiểu các tác động xấu đến môi trường và cố định một số chất độc hại giúp quá trình xử lý sinh học kế tiếp diễn ra hiệu quả hơn.

Cách tiến hành:

• Tiến hành trữ nước thải ở trong một bể chứa lớn.
• Bơm định lượng nước phù hợp vào hệ thống các bể xử lý tiếp theo.

Hệ thống xử lý nước thải điều lưu thực hiện vai trò ngăn chặn sự biến động của nước thải

Hệ thống dùng công nghệ xử lý nước thải trung hòa

Nhiệm vụ: Công nghệ trung hòa sẽ có chức năng tăng/giảm chỉ số pH về mức cân bằng theo yêu cầu.

Cách tiến hành: Tùy theo tính chất nước thải có pH tính acid hay tính bazơ mà cân nhắc việc chọn một trong các phương pháp sau:

• Cách 1: Pha trộn hai loại nước thải có độ pH khác nhau (nước thải có tính acid và nước thải có tính bazơ) trong một bể chứa đủ lớn để chúng tự trung hòa.
• Cách 2: Áp dụng để xử lý nước thải tính acid bằng cách dẫn nó chảy qua một lớp đá vôi hoặc bổ sung vôi bột vào bể chứa nước thải.
• Cách 3: Áp dụng để xử lý nước thải tính bazơ bằng cách sử dụng acid mạnh hoặc sục CO2 vào bể. CO2 gặp nước sẽ tạo thành acid carbonic H2CO3 rồi phản ứng với chất kiềm trong nước để tiến hành trung hòa. Sử dụng CO2 được thường được đánh giá kinh tế hơn so với dùng acid mạnh.

Hệ thống xử lý nước thải trung hòa giúp tăng hoặc giảm chỉ số pH về ngưỡng cân bằng 

Hệ thống xử lý nước thải sử dụng công nghệ keo tụ và tạo bông

Nhiệm vụ: Nâng cao hiệu suất tạo bông cặn.

Cách tiến hành: Đây là hệ thống sử dụng 2 công nghệ keo tụ và bông cặn nên quá trình tiến hành cần qua hai bước:

• Cho muối sắt hoặc muối nhôm hóa trị 3 vào bể chứa nước thải để tạo keo tụ.
• Bơm một số hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử lớn hay còn gọi là cao phân tử, ví dụ như polyacrylamide để tạo bông cặn.

Công nghệ keo tụ và tạo bông giúp thúc đẩy quá trình tạo bông cặn diễn ra hiệu quả hơn

Hệ thống xử lý nước thải ứng dụng công nghệ kết tủa

Nhiệm vụ: Công nghệ kết tủa thực hiện chức năng loại bỏ các kim loại nặng và khử phosphate ra khỏi nước thải.

Cách tiến hành:

• Tách các thành phần chất ô nhiễm có thể giảm hiệu suất hoặc ngăn cản quá trình kết tủa diễn ra.
• Công đoạn kết tủa được thực hiện thông qua việc bơm bazơ vào nước sao cho chỉ số pH đạt đến mức độ nhất định mà tại đó, các thành phần kim loại nặng có trong nước cần được xử lý không thể hòa tan hoặc mức độ hòa tan thấp nhất.

Công nghệ kết tủa được ứng dụng cho xử lý nước thải để loại bỏ các loại kim loại nặng như Cu, Mn, Zn, Fe,...

Hệ thống áp dụng công nghệ xử nước thải bằng tuyến nổi

Nhiệm vụ: Công nghệ tuyến nối được lắp đặt nhằm mục đích loại bỏ các thành phần có khả năng nổi trên bề mặt nước thải như mỡ, dầu và các chất rắn lơ lửng.

Cách tiến hành:

• Dẫn không khí vào bể chứa tạo áp suất lớn ép lên nước thải.
• Sau đó, rút không khí ra để trả lại áp suất tự nhiên trong bồn chứa, nước thải sẽ tạo nên các bọt khí.
• Vật chất nhẹ như dầu hay mỡ và các loại cặn bẩn, chất rắn lơ lửng đang tồn tại trong nước sẽ bám dính vào bọt khí và nổi lên.
• Thanh gạt bên trên của hệ thống sẽ tiến hành tách các bọt khí này ra khỏi nước.

Xử lý nước thải bằng tuyến nổi thực hiện chức loại bỏ các thành phần có thể nổi và lơ lửng trong nước

Hệ thống xử lý nước thải sử dụng bể lắng

Nhiệm vụ: Bể lắng có chức năng loại bỏ hết các thành phần chất rắn lơ lửng và các chất ô nhiễm có tỉ trọng lớn hơn nước.

Cách tiến hành:

• Thiết kế bể lắng ở dạng hình tròn hoặc chữ nhật.
• Áp dụng tính chất khác biệt về tỉ trọng các thành phần có trong nước nước để tiến hành quy trình lắng. Chất rắn và chất ô nhiễm có trọng lượng lớn hơn sẽ chìm xuống đáy tạo thành lớp bùn.
• Dưới đáy bùn có lắp cánh gạt, nó sẽ chuyển động về phía đầu vào của nước và gom bùn vào hố ở vị trí này. Sau khi bùn được gom đầy vào hố đến mức nhất định sẽ được máy bơm hút ra ngoài hoặc xả theo đường ống lắp cho bể lắng.

Bể lắng giúp xử lý các chất rắn lơ lửng và chất ô nhiễm có tỉ trọng lớn hơn nước

Hệ thống xử lý áp dụng công nghệ sinh học hiếu khí

Nhiệm vụ: Tiến hành phân hủy và hòa tan các chất thải hữu cơ có trong nước thải.

Cách tiến hành:

• Sử dụng bể bùn hoạt tính hay còn gọi là bể aerotank chứa các vi khuẩn có khả năng phân hủy thành phần chất hữu cơ trong nước thải.
• Quá trình phân hủy sẽ tạo thành bông cặn kích thước đủ lớn và được đưa vào bể lắng.
• Bông cặn trong bể lắng sẽ được tách khỏi nước thông qua quá trình lắng cơ học.

Bể bùn hoạt tính có khả năng phân hủy và hòa tan các thành phần hữu cơ trong nước thải

Hệ thống xử lý nước thải cấp 3

Nhiệm vụ: Tiến hành loại bỏ các chất độc hại, chất rắn lơ lửng, thành phần hữu cơ và ion kim loại có trong nước thải

Cách thực hiện: Hệ thống xử lý cấp 3 có 3 bước tiến hành:

• Cấp lọc: Dùng các loại vật liệu có lỗ rỗng để giữ lại các cặn bẩn, chất rắn kích thước lớn hơn lỗ. Có hai loại bể lọc được dùng phổ biến là bể lọc cát và bể trống quay.
• Cấp hấp phụ: Dùng than hoạt tính ở dạng hạt phù hợp với tính chất các thành phần hữu cơ trong nước thải để hấp thụ chúng.
• Cấp trao đổi ion: Tại các bể trao đổi, các hạt nhựa ion sẽ được bơm vào bình để tiến hành quá trình trao đổi thuận/nghịch diễn ra giữa các ion âm/dương của chất rắn với các ion âm/dương của chất lỏng. Những cation hay còn gọi là ion dương được trao đổi với H+ hoặc Na+, còn những anion hay còn gọi là ion âm sẽ được trao đổi với ion hydroxyl trong hạt nhựa. Quá trình trao đổi được thực hiện với nguyên tắc không gây ra các ảnh hưởng làm biến đổi cấu trúc thành phần của chất rắn.

Bể trao đổi ion trong xử lý nước thải 3 cấp giúp loại bỏ ion+ và ion- ra khỏi nước thải

Hệ thống ứng dụng bể sục khí xử lý nước thải

Nhiệm vụ: Bể sục khí có tác dụng phân hủy các chất hữu cơ và tiến hành khử sắt cùng magnesium trong nước thải.

Cách tiến hành:

• Trang bị máy sục khí để bơm oxy vào bể.
• Khi vi khuẩn trong bể được cung cấp thêm oxy sẽ kích thích hoạt động làm tăng hiệu quả phân hủy các thành phần chất hữu cơ, tiến hành phản ứng khử sắt và cả magnesium.

Hệ thống máy sục bơm oxy thúc đẩy quá trình oxy hóa, phân hủy các chất hữu cơ và khử sắt, magnesium

Nhìn chung, mỗi một hệ thống đều có ưu nhược điểm và chức năng riêng phù hợp với từng nhu cầu sử dụng cụ thể cho từng giai đoạn hay mục đích xử lý nước thải. Điều quan trọng là chúng phải được cân nhắc thiết kế phù hợp cho đặc tính tính nước thải để có được hiệu suất xử lý cao nhất.

Tìm hiểu thêm:

• Vì Sao Máy Lọc Nước Ra Nhiều Nước Thải?
• Máy Lọc Nước Không Ra Nước Thải: Nguyên Nhân & Cách Sửa Hiệu Quả

Bài viết trên đây đã chia sẻ một số thông tin toàn diện về hệ thống xử lý nước thải. Hy vọng, thông qua đó bạn đọc sẽ có thêm được những hiểu biết nhất định về vấn đề này. Trong trường hợp muốn có thêm các kiến thức liên quan khác, xin vui lòng liên hệ để được chuyên viên tư vấn của Mutosi trợ giúp theo số hotline: 1900 636 595.

Đừng quên tham khảo máy nước nóng lạnh Mutosi chất lượng cao tại đây.