Xử lý nước thải có độ mặn

Xử lý nước thải có độ mặn cao đang là vấn đề được quan tâm và tìm kiếm thông tin nhiều hiện nay. Vậy nước thải có độ mặn là gì? Nguồn gốc của nước thải có độ mặn? Phương pháp xử lý nước thải có độ mặn như thế nào? Cùng chúng tôi tìm hiểu về kiến thức dưới bài viết này các bạn nhé

Tìm hiểu về nước thải có độ mặn

Nước thải có độ mặn là gì?

Nước thải có độ mặn là dạng nước thải mà thành phần muối(Nacl) có trong nó vượt ngưỡng cho phép theo Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia QCVN 01:2009 (>300 mg/l).. Nước thải nhiễm mặn thường thấy ở các hoạt động chăn nuôi, chế biến thủy hải sản, các ngành sản xuất dịch vụ công nghiệp…

Chính vì thành phần muối trong nước thải dạng này cao nên chúng ta thường phải xử lý nước thải có độ mặn cao trước khi đưa ra môi trường. Nước thải có độ mặn cao sau khi được xử lý giúp cho môi trường tự nhiên ổn định

Nguồn gốc của nước thải độ mặn cao

Nước thải nhiễm mặn từ hoạt động sinh hoạt và chăn nuôi

Ở các vùng ven biển, hải đảo do thiếu nước ngọt nên thường sử dụng nước biển phục vụ cho việc vệ sinh, làm nước rửa sinh hoạt cho các hoạt động hằng ngày sau đó mới sử dụng nước sạch để tráng qua. Trong thành phần của nước thải dạng này hàm lượng COD, BOD cũng khá cao, ngoài ra còn có các chất hữu cơ trong quá trình sinh hoạt lẫn vào nước thải nhiễm mặn này

Quá trình nuôi trồng thủy hải sản cũng là dạng nước thải nhiễm mặn. Ngoài lượng nước thải đưa vào nuôi trồng tôm, cua, cá…sau khi thải ra thành phần của nó là chất thải của động vật, thức ăn thừa nên lượng hữu cơ, phốt pho, ni tơ…cũng lẫn vào trong nước thải

Nước thải công nghiệp nhiễm mặn

Là loại nước thải nhiễm mặn xuất phát từ các khu công nghiệp, nhà máy chuyên về chế biến thủy hải sản, các nhà máy sản xuất đồ hộp, rau củ, các xưởng thuộc da, và sản xuất hóa chất…Các nhà máy chế biến thủy sản nằm gần biển cũng sử dụng nước biển để xử lý ban đầu trong quá trình sản xuất. Hay cũng sử dụng nước muối vào quá trình sản xuất

Tác hại của nước thải có độ mặn cao khi chưa được xử lý

• Nước thải có độ mặn cao chưa được xử lý sẽ làm biến đổi môi trường sống ở đó. Khiến cho đất bị nhiễm mặn và cây trồng không thể sống được ở nơi có nồng độ muối cao
• Làm nhiễm mặn và ô nhiễm nguồn nước ngọt. Nếu con người thường xuyên sử dụng nước bị nhiễm mặn làm ảnh hưởng đến sức khỏe, gây mất nước, teo tế bào, đau bụng, tiêu chảy…
• Ảnh hưởng đến hoạt động công nghiệp như ăn mòn, gây rỉ sét các đường ống cũng như thiết bị công nghiệp khác
• Nước thải nhiễm mặn gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến nền nông nghiệp
• Làm cho vi sinh vật không phát triển, phát triển chậm hoặc không thể sống được chính vì vậy giảm hiệu quả xử lý nước thải của vi sinh vật

Thành phần của nước thải nhiễm mặn

• Tỉ lệ muối cao dao động từ 3.000 – 30.000 mg/l, tùy thuộc vào lượng nước sử dụng và tỷ lệ nước mặn sử dụng hoặc tùy vào mục đích sử dụng
• Thành phần chất hữu cơ
• Lượng COD
• Lượng BOD

Phương pháp xử lý nước thải có độ mặn cao

Công nghệ khử mặn chất lượng nước thải hiện nay chủ yếu bao gồm trao đổi ion, thẩm tách điện, thẩm thấu ngược và bốc hơi nhanh nhiều tầng, phương pháp sử dụng vi sinh vật chịu độ mặn cao để xử lý hữu cơ trong nước thải… Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật màng lọc, thẩm thấu ngược là thay thế công nghệ trao đổi ion và khử muối bằng điện thẩm tách dần, trở thành kỹ thuật chính của lĩnh vực quy trình tái chế nước thải bị nhiễm mặn. Chúng ta cùng nhau tìm hiểu các phương pháp xử lý nước thải có độ mặn cao ở dưới đây

Xử lý nước thải có độ mặn cao bằng phương pháp sinh học

Công nghệ xử lý sinh học thích hợp để xử lý nước thải nhiễm mặn với hàm lượng muối nhỏ hơn 1%. Nồng độ muối vô cơ cao và sự thay đổi độ mặn có tác dụng ức chế vi sinh vật. Các biểu hiện chủ yếu là: nồng độ muối cao, áp suất thẩm thấu cao, tế bào vi sinh vật bị mất nước gây phân tách nguyên sinh chất tế bào; nồng độ muối cao làm cho bùn hoạt tính dễ nổi và mất đi, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu quả thanh lọc hệ thống xử lý sinh học; hiệu ứng muối ra làm giảm hoạt động của dehydrogenase; ion clorua cao gây độc cho vi khuẩn. Hiện nay người ta đang nghiên cứu và đưa vào các loại vi sinh vật có thể chịu được độ mặn cao để xử lý các loại nước thải này. Quy trình xử lý nước thải nhiễm mặn bằng vi sinh vật như sau:

Sử dụng các loại vi sinh vật có thể hoạt động ở môi trường có độ mặn cao như Halotolerant, Halophilic… Đây là những vi sinh vật ăn muối để tăng trưởng. Vì vậy, bổ sung các vi sinh vật này sẽ giúp xử lý nước thải hiệu quả đáng kể.

• Xử lý kỵ khí: Sử dụng vi sinh vật kỵ khí tạo ra các bể cách ly với khí oxy giúp cho các vi sinh vật này phân hủy chất hữu cơ, phốt pho, COD…lên đến trên 90%
• Giai đoạn hiếu khí sử dụng nấm men: Sử dụng các loại nấm men tiếp tục xử lý phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải
• Nitrat hóa: Là giai đoạn  sử dụng những vi khuẩn ưa mặn để chuyển hóa, phân loại các chất trong nước thải thành nitrit.
• Giai đoạn xử lý kỵ khí ammoni: Dùng vi khuẩn anammox để phân rã và chuyển hóa những chất còn sót lại trong chất thải hình thành nên khí nitơ phân tử.

Xử lý nước thải có độ mặn bằng phương pháp chưng cất nhiệt

Hay còn gọi là phương pháp xử lý bằng bay hơi. Có thể sử dụng bằng tự nhiên nhờ ánh nắng của mặt trời hay sử dụng bằng cách đun nóng tạo sự bay hơi

Rất đơn giản làm cho nước thải bay hơi, hơi nước ngưng tụ được dẫn ra ngoài còn lại là muối sẽ được tách ra. Hiện nay, các công nghệ làm nóng và bay hơi được sử dụng rộng rãi nhất bao gồm công nghệ bốc hơi chớp nhiều giai đoạn, công nghệ chưng cất đa hiệu ứng nhiệt độ thấp và công nghệ hồi lưu hơi cơ học. Trong số đó, công nghệ chưng cất đa hiệu ứng và công nghệ MVR thường được sử dụng để xử lý nước thải có độ mặn cao, và công nghệ MVR là tiết kiệm năng lượng và tiết kiệm chi phí nhất. Nhưng nhìn chung phương pháp này cũng rất tốn kém

Xử lý nước thải nhiễm mặn bằng phương pháp điện phân

Sử dụng phản ứng điện phân giúp loại bỏ ion natri và Clo ra khỏi nước thải. Lúc này hai thành phần tạo ra muối này được tách ra sẽ làm nước không còn Nacl nữa

Người ta sử dụng hai điện cực vào các bể chứa, sử dụng điện cực từ than chì hoặc sắt tạo thành hai cực. Khi điện áp chênh lệch giữa 2 dây nhỏ (1-2 volt), sẽ tạo ra hai cực âm dương hút lấy các ion Natri điện dương và ion Clo điện âm.

Từ đó loại bỏ được muối nhưng phương pháp này cũng tiêu tốn nguồn năng lượng điện và các điện cực thường xuyên phải thay do muối ăn mòn

Xử lý nước thải có độ mặn bằng phương pháp màng lọc

Đây chính là phương pháp sử dụng màng lọc RO hay còn gọi là thẩm thấu ngược. Quá trình xử lý màng RO sử dụng màng bán thấm và áp suất tác dụng (ở phía cấp màng) để ưu tiên tạo ra sự thẩm thấu nước qua màng trong khi loại bỏ muối. Quá trình xử lý màng RO sử dụng màng bán thấm và áp suất tác dụng (ở phía cấp màng) để ưu tiên tạo ra sự thẩm thấu nước qua màng trong khi loại bỏ muối. Màng lọc RO hiện nay được sử dụng nhiều và thời gian hoạt động ổn định kéo dài từ khoảng 2 -5 năm

Vật liệu sử dụng màng lọc RO thường được sử dụng các loại khác nhau như celluloseacecate, Aromatic Polyamide, Polyamide hoặc màng TFC có kích thước lỗ lọc từ 0,001 micromet. Quá trình lọc nước thải nhiễm mặn thường qua các bước như sau

• Giai đoạn tiền xử lý: Ở giai đoạn này nước thải nhiễm mặn được đưa qua bộ lọc thô để xử lý các loại rác thải, cặn lớn. Ngoài ra còn giúp điều chỉnh độ pH của nước cũng như điều chỉnh độ cứng của nước
• Sử dụng bơm tăng áp: Nước thải ở giai đoạn tiền xử lý sẽ được bơm qua một máy bơm tăng áp với áp lực 250 – 400 PSI phù hợp với màng lọc RO
• Quá trình lọc qua màng RO:  Màng lọc RO hoạt động trên cơ chế chuyển động của các phần tử nước nhờ áp lực nén của máy bơm cao áp tạo ra một dòng chảy mạnh (đây có thể gọi là quá trình phân ly trong chính dòng nước ở môi trường bình thường nhờ áp lực) đẩy các thành phần hóa học, các kim loại, tạp chất…có trong nước chuyển động mạnh, văng ra vùng có áp lực thấp hay trôi theo dòng nước ra ngoài theo đường thải (giống như nguyên lý hoạt động của thận người). Trong khí ấy các phân tử nước thì lọt qua các mắt lọc cỡ kích cỡ 0,0001 micromet nhờ áp lực dư, với kích cỡ mắt lọc này thì hầu hết các thành phần hóa chất kim loại, các loại vi khuẩn đều không thể lọt qua(Theo Wikipedia). Theo nguyên lý này thì nó cho phép nước đi qua nhưng không cho phép lượng muối đi qua
• Quá trình ổn đinh nước: Sau khi qua màng lọc và muối được giữ lại, nước thải sẽ được điều chỉnh lại độ pH, sau đó nó được chuyển qua hệ thống phân phối để sử dụng làm nguồn nước cấp lại

Xử lý nước thải có độ mặn bằng phương pháp trao đổi ion

Là phương pháp xử lý nước thải nhiễm mặn bằng cách sử dụng hệ thống có chưa các hạt ion. Tại bể lọc, các cation hoàn toàn hòa tan nhờ các hạt ion H+, muối hòa tan tạo thành muối axit. Để hình dung chúng ta có thể giải thích quá trình này bằng các phản ứng hóa học như sau:

RH + NaCl -> Rna + HCl

2RH + Na2SO4 -> 2Rna + H2SO4

2RH + Ca(HCO3)2 -> R2Ca + 2CO 2 + 2H2O

Tại bể lọc H-cation, cation được khử và tại bể lọc OH-Anionit nên các hạt anionit được hấp thụ từ trước khi giai đoạn anion từ các muối axit như Cl-, (SO4)2-. Khi đó, khí CO2 bị khử ra khỏi nguồn nước bằng cách làm thoáng trước khi đưa vào bể OH-anionit và đồng thời giải phóng lượng anion OH-.

[An]OH + HCl -> [An]Cl + 2H2O

2[An]OH + H2SO4 -> [An]2SO4 + 2H2O

Nhờ sử dụng phương pháp này mà người dùng có thể tự sục rửa và hoàng nguyên theo quy trình để đảm bảo nguồn nước đầu ra luôn đạt chuẩn cho phép về độ mặn của nước thải

Phương pháp này có ưu điểm là lọc rất tốt lượng muối có trong nước nhưng đổi lại chi phí sử dụng cho phương pháp này khá tốn kém và yêu cầu người phải có kiển thức và kinh nghiệm mới có thể vận hành hiệu quả

Trên đây là toàn bộ kiến thức về nước thải có độ mặn cao. Phương pháp xử lý nước thải có độ mặn cao đang được áp dụng hiện nay. Có thể nói xử lý nước thải có độ mặn cao rất phức tạp cần yêu cầu nhiều quá trình xử lý. Ngoài các chất gây ô nhiễm thông thường khác, nó còn chứa các muối vô cơ như natri clorua, natri bicacbonat, kali nitrat và magie sunfat với các nồng độ khác nhau tùy thuộc vào đơn vị công nghiệp liên quan.. Hiện nay vẫn chưa có phương pháp nào thực sự là mang lại hiệu quả về hiệu suất và kinh tế

Để có thể xử lý hiệu quả khách hàng nên tìm các đơn vị chuyên về xử lý nước thải, từ đó có thể lên phương án và áp dụng phương pháp nào cho hiệu quả nhất các bạn nhé. Hẹn gặp lại các bạn ở bài viết tiếp theo