Sự gia tăng không kiểm soát của các chất hữu cơ trong nước thải gây ra nhiều vấn đề về ô nhiễm môi trường, đặc biệt trong các khu vực có hoạt động sản xuất công nghiệp và sinh hoạt hàng ngày. Để giảm thiểu tác động xấu của chất hữu cơ trong nước thải, việc tìm kiếm các giải pháp xử lý hiệu quả là yêu cầu quan trọng và cần thiết. cùng ETM tìm hiểu ngay 4 phương pháp xử lý nước thải nhiễm chất hữu cơ hiệu quả trong nội dung dưới đây! Nước thải nhiễm chất hữu cơ là gì? Nước thải giàu chất hữu cơ thường phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau. Bao gồm: - Nước thải sinh hoạt từ các hộ gia đình, trường học, nhà hàng khách sạn
- Nước thải từ các hoạt động công nghiệp như cơ sở giết mổ gia súc và chăn nuôi công nghiệp
- Nước thải từ quá trình sản xuất thực phẩm, chế biến thủy hải sản, và sản xuất bia, rượu, nước ngọt cũng chứa nhiều chất hữu cơ.
Trong số các thành phần chính của nước thải nhiễm chất hữu cơ, carbohydrate, protein và chất béo chiếm tỷ lệ lớn. Hàm lượng chất rắn lơ lửng, hệ số BOD và COD của nước thải này thường rất cao. Nếu không được xử lý hiệu quả, chúng có thể gây ra nhiều tác động có hại cho môi trường. Các chỉ số đánh giá chất lượng nước thải hữu cơ Có 10 chỉ số đánh giá được sử dụng làm căn cứ xử lý nước thải hữu cơ, gồm: - Chỉ số pH: Đo sự thay đổi trong độ kiềm hoặc độ axit của nước thải. Yếu tố này có thể ảnh hưởng đến khả năng xử lý nước thải bởi các phản ứng hóa học và sinh học.
- Độ đục: Chỉ ra mật độ của các hạt lơ lửng tự do trong nước thải. Độ đục cao có thể đồng nghĩa với mức độ ô nhiễm cao.
- Màu sắc: Màu sắc xuất hiện trong nước thải do quá trình phân hủy chất hữu cơ từ sinh vật chết hoặc nước có chứa sắt, mangan.
- Hàm lượng chất rắn: Bao gồm cả chất rắn vô cơ hòa tan (như muối) hoặc không tan (như đất, huyền phù) cùng với các chất hữu cơ, vi sinh vật và chất thải công nghiệp.
- Hàm lượng oxy hòa tan (DO): Đo lượng oxy hòa tan trong nước thải, ảnh hưởng đến khả năng các vi sinh vật hiếu khí xử lý nước thải.
- Chỉ số COD: Nhu cầu oxy hóa học để chuyển hóa CO2 và H2O, chất hữu cơ có chỉ số COD > BOD.
- Chỉ số BOD: Nhu cầu oxy sinh hóa dùng cho các vi sinh vật hiếu khí.
- Tổng nitơ: Là các sản phẩm amon, nitrat, nitrit... có mối quan hệ với BOD5 và P trong quá trình xử lý.
- Hàm lượng photpho: tồn tại ở dạng H2PO4–, HPO4–, PO43-, nguồn polyphosphat như Na3(PO3)6 và phospho hữu cơ. Đây là nguyên nhân chính của hiện tượng phú dưỡng. Tỷ số BOD5:N:P là yếu tố để chọn kỹ thuật bùn hoạt tính thích hợp cho quá trình xử lý.
- Chỉ tiêu vi sinh: Các nguồn bệnh lan truyền qua nước biểu thị thông qua nồng độ vi khuẩn chỉ thị.
 Giải pháp xử lý nước thải nhiễm chất hữu cơ triệt để Hiện nay có rất nhiều phương pháp hiệu quả để xử lý nguồn nước thải này. Trong đó, 4 phương án được đánh giá hiệu quả bao gồm: Phương pháp sinh học Phương pháp xử lý nước thải nhiễm chất hữu cơ bằng quá trình sinh học dựa trên hoạt động của vi sinh vật trong nước thải. Vi sinh vật này sử dụng chất hữu cơ làm nguồn thức ăn và chuyển hóa chúng thành năng lượng cho quá trình sinh trưởng và phát triển. Để thực hiện quá trình xử lý sinh học này, cần tuân thủ các điều kiện sau: - Tỷ lệ BOD5 : N : P = 100 : 5 : 1: Để đảm bảo vi sinh vật có đủ nguồn dinh dưỡng cần thiết cho quá trình phân hủy chất hữu cơ.
- Tỷ lệ BOD/COD ≥ 0.5: Đây là tỷ lệ giữa lượng oxy hấp thụ trong quá trình xử lý và tổng lượng oxy có sẵn trong nước thải, đảm bảo rằng quá trình sinh học được hỗ trợ bằng oxy đủ.
- Nhiệt độ, pH, oxy tùy theo yêu cầu của quá trình hiếu khí hoặc kỵ khí: Vi sinh vật có yêu cầu về điều kiện môi trường sống như nhiệt độ, pH, và oxy, nên cần điều chỉnh để phù hợp với quá trình xử lý cụ thể.
- Ít độc tố (kim loại nặng): Sự hiện diện của các chất độc tố như kim loại nặng có thể ảnh hưởng đến sự hoạt động của vi sinh vật và quá trình xử lý.
- Hàm lượng các chất cần thiết: Cung cấp đủ lượng các chất dinh dưỡng như Nitrogen (N), Phosphorus (P), và Potassium (K), cũng như các khoáng chất khác như Mg, Ca, Na, Cl, Fe, Mn, Mo, Ni, Zn, Cu để hỗ trợ sự sinh trưởng của vi sinh vật.
Quá trình xử lý chất hữu cơ trong nước thải bằng phương pháp sinh học thông qua ba giai đoạn: - Giai đoạn 1: Khuếch tán và chuyển hóa chất gây ô nhiễm đến bề mặt tế bào vi sinh vật.
- Giai đoạn 2: Khuếch tán và hấp thụ chất ô nhiễm từ bề mặt qua màn thấm.
- Giai đoạn 3: Chuyển hóa các chất thành năng lượng và tổng hợp tế bào mới của vi sinh vật.
Khi qua cả ba giai đoạn này, nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sẽ giảm dần và chất hữu cơ mới chuyển hóa sẽ tiếp tục được xử lý trong quá trình tiếp theo. Xem thêm: Phương pháp xử lý hiếu khí Phương pháp hiếu khí là một cách xử lý nước thải nhiễm chất hữu cơ dựa trên hoạt động của vi sinh vật hiếu khí, nhằm phân hủy chất hữu cơ trong môi trường chứa oxy. Để thực hiện phương pháp này trong môi trường nhân tạo, kỹ sư cần tạo điều kiện tối ưu nhằm hỗ trợ quá trình xử lý diễn ra nhanh chóng và hiệu quả nhất. Để đảm bảo hiệu quả của phương pháp hiếu khí, cần tuân theo các điều kiện sau: - Cung cấp đủ lượng oxy: Vi sinh vật hiếu khí cần oxy để tiếp tục quá trình phân hủy chất hữu cơ. Do đó, cần đảm bảo cung cấp đủ lượng oxy vào môi trường xử lý nước thải.
- Nhiệt độ tối ưu: Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy chất hữu cơ bởi vi sinh vật hiếu khí. Cần duy trì nhiệt độ môi trường trong khoảng tối ưu để tăng hiệu suất xử lý.
- Tạo điều kiện pH phù hợp: Vi sinh vật hiếu khí thường hoạt động tốt ở môi trường pH trung tính đến kiềm.
- Loại bỏ các chất độc tố: Các chất độc tố như kim loại nặng có thể ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật hiếu khí, nên kiểm tra và loại bỏ các chất này khỏi nước thải trước khi xử lý.
- Điều kiện vận hành ổn định: Để đảm bảo vi sinh vật hiếu khí hoạt động một cách hiệu quả, cần duy trì điều kiện vận hành ổn định trong hệ thống xử lý nước thải.
Phương pháp xử lý kỵ khí Là phương pháp xử lý dựa trên quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện thiếu oxy. Cơ chế hoạt động của quá trình sinh học kỵ khí bao gồm: - Phân hủy chất thành CO2, CH4, H2S, NH3: Quá trình này chuyển đổi các chất hữu cơ (C,H,O,N,S) thành các sản phẩm như CO2, CH4 (khí metan), H2S (hydrogen sulfide), NH3 (ammonia)...
- Đồng hóa tế bào vi khuẩn: Vi sinh vật kỵ khí tiến hành đồng hóa các chất hữu cơ bằng cách tạo ra các hợp chất như C5H7O2N và tiêu thụ năng lượng.
Quá trình xử lý chất hữu cơ trong nước thải bằng phương pháp kỵ khí gồm 6 quá trình, được thực hiện trong 3 giai đoạn: Giai đoạn 1 - Thủy phân các chất polymer: Trong giai đoạn này, các chất không tan như Protein, Polisaccarit, Lipit được chuyển đổi thành các hợp chất đơn giản hoặc hòa tan như đường và các Axit Amin, Axit béo bởi các Enzyme do vi khuẩn tiết ra. Giai đoạn 2 - Axit hóa: Vi khuẩn tiết ra Enzyme để lên men các chất béo như polysaccarit, protein và tạo ra các Axit hữu cơ như Axit Axetic, Axit Propionic, Axit Lactic, Axit Butyric, hoặc các hợp chất trung tính như rượu, axeton, CO2, H2, NH3, Scatol... Giai đoạn 3 - Tạo khí Metan: Sau giai đoạn lên men, các hợp chất sẽ được khi hóa thành khí dưới sự hoạt động của vi sinh vật metan trong môi trường yếm khí nghiêm ngặt. Hỗn hợp khí sản xuất bao gồm metan (CH4), carbon dioxide (CO2), nitrogen (N2), hydrogen (H2), hydrogen sulfide (H2S). Phương pháp kỵ khí là một cách hiệu quả để xử lý nước thải nhiễm chất hữu cơ trong điều kiện thiếu oxy và tạo ra khí metan có thể được sử dụng lại hoặc thu gom để giảm ô nhiễm môi trường. Bể xử lý nước thải UASB Quá trình trong UASB diễn ra thông qua các lớp bùn, nước, và khí sinh học, trong đó vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ thành khí metan và CO2. Hệ thống tách pha giúp tách riêng các pha này và thu hồi nước xử lý. UASB là một phương pháp hiệu quả và tiết kiệm cho việc xử lý nước thải nhiễm chất hữu cơ. - Xử lý nước thải có nồng độ chất ô nhiễm cao, COD = 15000mg/l: UASB có khả năng xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao, giúp loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm hữu cơ mạnh.
- Hiệu suất xử lý COD cao, đạt đến 80%: UASB đạt được hiệu suất cao trong việc loại bỏ chất hữu cơ khỏi nước thải, giúp giảm ô nhiễm môi trường.
- Tiết kiệm năng lượng vận hành: Quá trình UASB không đòi hỏi lượng năng lượng lớn để vận hành, giúp giảm chi phí vận hành hệ thống.
- Giảm chi phí xử lý bùn: UASB giúp giảm lượng bùn được sản xuất và cần xử lý, từ đó giảm chi phí xử lý bùn.
- Dễ tách nước khỏi bùn đã xử lý: Bùn sau khi xử lý bằng UASB có tính nhớt thấp, dễ dàng tách nước và thu gom.
- Tiết kiệm chi phí bổ sung dinh dưỡng: Việc sử dụng vi sinh vật kỵ khí trong UASB giúp tiết kiệm chi phí cho việc bổ sung dinh dưỡng.
- Dễ thu hồi khí Metan: UASB tạo ra khí metan, có thể thu hồi và sử dụng lại như nguồn năng lượng.
Bùn kỵ khí có khả năng phục hồi và hoạt động sau khi ngừng nạp liệu: Bùn kỵ khí có khả năng duy trì hoạt động sau khi ngừng cung cấp nước thải, giúp đảm bảo sự ổn định của hệ thống. |
