Hóa chất xử lý nước thải

Hóa Chất Xử Lý Nước Thải Là Gì?

Hóa chất xử lý nước thải là các hợp chất hóa học được thêm vào nước thải để thúc đẩy hoặc hỗ trợ quá trình loại bỏ các chất ô nhiễm. Mục tiêu chính của việc sử dụng hóa chất là làm thay đổi tính chất vật lý, hóa học của nước thải hoặc bản thân các chất ô nhiễm có trong đó, giúp chúng dễ dàng được tách ra khỏi nước.

Các chất ô nhiễm trong nước thải rất đa dạng, bao gồm:

• Chất rắn lơ lửng (suspended solids – SS)
• Chất rắn hòa tan (dissolved solids – DS)
• Chất hữu cơ (biochemical oxygen demand – BOD, chemical oxygen demand – COD)
• Kim loại nặng (heavy metals)
• Dinh dưỡng (Nitrogen, Phosphorus)
• Vi sinh vật gây bệnh (pathogens)
• Màu, mùi, độ đục…

Trong khi các phương pháp vật lý (lắng, lọc) hay sinh học (sử dụng vi sinh vật) hiệu quả với nhiều loại chất ô nhiễm, chúng vẫn có những hạn chế nhất định, đặc biệt là với các chất lơ lửng mịn, các chất hòa tan khó phân hủy sinh học hoặc cần loại bỏ hoàn toàn vi khuẩn. Lúc này, hóa chất xử lý nước thải phát huy tác dụng, giúp nâng cao hiệu quả xử lý, đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải ngày càng nghiêm ngặt.

Vai trò và tầm quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải

Dù là hệ thống xử lý nước thải công nghiệp hay hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt, chúng đều chia sẻ những vai trò cốt lõi sau:

• Loại bỏ các chất gây ô nhiễm: Đây là vai trò quan trọng nhất. Hệ thống sử dụng các quá trình vật lý, hóa học và sinh học để tách hoặc biến đổi các chất độc hại, chất hữu cơ, chất rắn, vi sinh vật gây bệnh… ra khỏi nước thải.
• Giảm thiểu tải lượng ô nhiễm: Bằng cách loại bỏ các chất gây ô nhiễm, hệ thống giúp giảm đáng kể nồng độ các chất độc hại trước khi nước được xả ra môi trường, đảm bảo nồng độ này nằm trong giới hạn cho phép theo các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải (QCVN).
• Bảo vệ môi trường nước: Ngăn chặn tình trạng ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, giữ gìn hệ sinh thái thủy sinh và đảm bảo nguồn nước cho các mục đích sử dụng khác trong tương lai.
• Bảo vệ sức khỏe cộng đồng: Loại bỏ vi sinh vật gây bệnh và các hóa chất độc hại, ngăn chặn nguy cơ lây lan dịch bệnh qua đường nước, bảo vệ sức khỏe cho người dân.
• Góp phần phát triển bền vững: Xử lý nước thải là một phần không thể thiếu của quản lý tài nguyên nước và bảo vệ môi trường, tạo nền tảng cho sự phát triển kinh tế – xã hội lâu dài mà không đánh đổi các giá trị môi trường.

Hệ thống xử lý nước thải công nghiệp có những điểm đặc thù và tầm quan trọng riêng biệt:

• Tuân thủ pháp luật và quy định môi trường: Nước thải công nghiệp thường chứa các chất độc hại ở nồng độ cao và có tính chất đặc trưng cho từng ngành.
• Ngăn chặn ô nhiễm quy mô lớn và độc hại: Một lượng nhỏ nước thải công nghiệp không được xử lý có thể gây ô nhiễm nghiêm trọng một vùng nước rộng lớn do chứa các hóa chất tồn lưu lâu trong môi trường.
• Bảo vệ uy tín và thương hiệu doanh nghiệp: Các sự cố ô nhiễm môi trường do nước thải công nghiệp gây ra không chỉ thiệt hại về kinh tế mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến hình ảnh và uy tín của doanh nghiệp trước cộng đồng và đối tác.
• Tiềm năng tái sử dụng và thu hồi tài nguyên: Trong nhiều ngành công nghiệp, nước sau xử lý có thể được tái sử dụng cho các mục đích không yêu cầu chất lượng cao như tưới cây, làm mát hoặc thậm chí là nước cấp cho sản xuất sau xử lý nâng cao.

Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt, dù ít độc hại hơn nước thải công nghiệp về mặt hóa chất, lại có tầm quan trọng cực kỳ lớn đối với sức khỏe cộng đồng và vệ sinh đô thị:

• Phòng ngừa dịch bệnh: Nước thải sinh hoạt là nguồn chứa lượng lớn vi sinh vật gây bệnh nguy hiểm như E. coli, Salmonella, virus viêm gan A, Rota virus…
• Cải thiện chất lượng môi trường sống: Nước thải sinh hoạt chưa xử lý có mùi hôi thối, gây mất mỹ quan và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cuộc sống của người dân xung quanh.
• Giảm thiểu tác động đến hệ sinh thái nước ngọt: Lượng chất hữu cơ và dinh dưỡng (N, P) trong nước thải sinh hoạt nếu không được kiểm soát sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa nghiêm trọng cho sông, hồ, kênh, rạch, dẫn đến thiếu oxy, gây chết cá và làm suy thoái hệ sinh thái. Xử lý nước thải sinh hoạt giúp giảm tải lượng này, bảo vệ đa dạng sinh học dưới nước.
• Hỗ trợ phát triển hạ tầng đô thị: Hệ thống thoát nước và xử lý nước thải là một phần không thể tách rời của hạ tầng kỹ thuật đô thị hiện đại. Đầu tư vào xử lý nước thải sinh hoạt góp phần nâng cao chất lượng sống đô thị, thúc đẩy du lịch và thu hút đầu tư.

Phân loại hóa chất xử lý nước thải

Hóa chất Keo tụ

• Chức năng: Giúp loại bỏ các hạt lơ lửng rất nhỏ (hạt keo) và các chất hòa tan khó lắng trong nước thải. Các hạt này thường mang điện tích âm, đẩy nhau và khó kết tụ lại.
• Ứng dụng: Thường được sử dụng ở giai đoạn xử lý hóa lý, trước bể lắng hoặc bể tuyển nổi, để loại bỏ chất rắn lơ lửng, độ đục, màu và một số kim loại nặng.

Hóa chất Tạo bông

• Chức năng: Sau quá trình keo tụ, các “bông keo” rất nhỏ được hình thành. Hóa chất tạo bông (thường là polymer hữu cơ cao phân tử) có nhiệm vụ liên kết các bông keo nhỏ này lại với nhau, tạo thành các “bông bùn” lớn hơn, nặng hơn và dễ dàng lắng đọng hoặc nổi lên trên để tách ra khỏi nước.
• Ứng dụng: Được sử dụng rộng rãi trong các bể keo tụ – tạo bông (tụ tạo bông), sau bể lắng sinh học để tăng cường khả năng lắng của bùn hoạt tính, và đặc biệt quan trọng trong công đoạn ép bùn hoặc làm khô bùn.

Hóa chất Điều chỉnh pH

• Chức năng: Nước thải thường có pH thay đổi tùy thuộc vào nguồn gốc (nước thải công nghiệp có thể rất axit hoặc rất kiềm).
• Ứng dụng: Sử dụng ở hầu hết các hệ thống xử lý nước thải, thường đặt ở giai đoạn đầu hoặc trước các công đoạn cần pH ổn định (ví dụ: trước bể sinh học, trước công đoạn keo tụ – tạo bông).

Hóa chất Khử trùng

• Chức năng: Tiêu diệt hoặc làm bất hoạt các vi sinh vật gây bệnh (vi khuẩn, virus, ký sinh trùng) còn sót lại trong nước thải sau các công đoạn xử lý trước đó, đảm bảo nước thải sau khi xả ra môi trường không gây nguy hiểm cho sức khỏe con người.
• Ứng dụng: Thường là công đoạn cuối cùng trong quy trình xử lý nước thải trước khi xả ra môi trường tiếp nhận.

Hóa chất Oxy hóa và Khử

• Chức năng: Phá vỡ cấu trúc của các chất ô nhiễm khó phân hủy bằng phương pháp sinh học, loại bỏ màu, mùi hoặc chuyển hóa các chất độc hại thành dạng ít độc hơn.
• Ứng dụng: Xử lý nước thải công nghiệp chứa các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, loại bỏ màu, mùi, xử lý nước rỉ rác, xử lý nước nhiễm kim loại nặng dạng ion hóa trị cao.

Hóa chất Khử mùi

• Chức năng: Loại bỏ hoặc trung hòa các hợp chất gây mùi khó chịu trong nước thải, chủ yếu là Hydro Sulfide và các hợp chất chứa lưu huỳnh khác
• Ứng dụng: Bổ sung vào mạng lưới thu gom nước thải, các trạm bơm, bể chứa hoặc ngay tại nhà máy xử lý để kiểm soát mùi.

Hóa chất Loại bỏ Kim loại nặng

• Chức năng: Kết tủa hoặc chuyển hóa các ion kim loại nặng độc hại (như đồng, chì, kẽm, niken, crom…) thành dạng không tan để dễ dàng tách ra khỏi nước.
• Ứng dụng: Xử lý nước thải từ các ngành công nghiệp xi mạ, luyện kim, sản xuất pin, khai khoáng…

Lựa Chọn Hóa Chất Phù Hợp

Việc lựa chọn hóa chất xử lý nước thải cần dựa trên nhiều yếu tố:

• Đặc điểm nước thải: Thành phần, nồng độ chất ô nhiễm, pH, nhiệt độ, lưu lượng.
• Mục tiêu xử lý: Quy chuẩn xả thải cần đạt, yêu cầu về tái sử dụng nước (nếu có).
• Hiệu quả xử lý: Khả năng loại bỏ chất ô nhiễm của hóa chất.
• Chi phí: Giá thành hóa chất, chi phí vận hành (liều lượng sử dụng, năng lượng…).
• Tính sẵn có và vận chuyển: Nguồn cung, khả năng vận chuyển và lưu trữ.
• An toàn: Mức độ nguy hiểm của hóa chất, yêu cầu về thiết bị bảo hộ và quy trình an toàn.
• Tác động môi trường: Sản phẩm phụ tạo thành sau phản ứng hóa học.

Quy trình xử lý nước thải sử dụng hóa chất

Điều Chỉnh pH

Độ pH của nước thải ảnh hưởng lớn đến hiệu quả của các phản ứng hóa học và hoạt động của vi sinh vật. Nước thải quá axit hoặc quá kiềm cần được trung hòa về mức pH tối ưu

Keo Tụ

Đây là bước quan trọng nhằm phá vỡ tính bền vững của các hạt keo và các chất lơ lửng mịn phân tán trong nước thải. Các hạt này thường mang điện tích âm, đẩy nhau và không tự lắng được. Chất keo tụ là các muối kim loại đa hóa trị khi hòa tan trong nước sẽ tạo ra các ion kim loại mang điện tích dương mạnh, trung hòa điện tích âm của các hạt keo.

Đông Tụ

Sau bước keo tụ, các hạt nhỏ đã mất ổn định cần được kết nối lại với nhau để tạo thành các bông bùn (flocs) đủ lớn và đủ nặng để lắng xuống hoặc đủ nhẹ để nổi lên. Quá trình này gọi là đông tụ, thường được hỗ trợ bởi các chất trợ đông tụ.

Tách Bùn

Sau khi tạo thành các bông bùn lớn, bước tiếp theo là tách chúng ra khỏi pha lỏng. Hai phương pháp phổ biến nhất là lắng và tuyển nổi.

Xử Lý Bùn

Bùn thải từ các công đoạn lắng hoặc tuyển nổi chứa hàm lượng nước cao và các chất ô nhiễm tập trung. Bùn này cần được xử lý trước khi thải bỏ (làm khô, cô đặc, ổn định, chôn lấp hoặc tái sử dụng). Quá trình xử lý bùn cũng có thể sử dụng hóa chất (như polymer) để hỗ trợ tách nước (ép bùn).

Lưu ý khi sử dụng và bảo quản hóa chất xử lý nước thải

Hiểu Rõ Về Hóa Chất:

• Đọc Kỹ Bảng Dữ Liệu An Toàn Hóa Chất (MSDS/SDS): Đây là tài liệu bắt buộc cung cấp thông tin chi tiết về thành phần, tính chất, nguy cơ (cháy nổ, ăn mòn, độc hại), biện pháp sơ cứu, cách xử lý khi tràn đổ, yêu cầu về PPE, điều kiện bảo quản…
• Nắm Vững Tính Tương Kỵ: Biết rõ hóa chất nào không được phép trộn lẫn hoặc tiếp xúc với nhau (ví dụ: axit mạnh với bazơ mạnh, chất oxy hóa với chất dễ cháy) để tránh phản ứng nguy hiểm (tỏa nhiệt dữ dội, phát sinh khí độc, cháy nổ).

Tuân Thủ Quy Trình Vận Hành Chuẩn (SOP):

• Mỗi hệ thống xử lý nước thải và mỗi loại hóa chất cần có quy trình vận hành chuẩn rõ ràng. Quy trình này phải hướng dẫn chi tiết về cách pha loãng (nếu cần), liều lượng châm, điểm châm, thứ tự châm (nếu sử dụng nhiều loại hóa chất), các thông số cần theo dõi (pH, ORP, lưu lượng…).
• Chỉ những người đã được đào tạo bài bản mới được phép vận hành hệ thống châm hóa chất.

Sử Dụng Thiết Bị Bảo Hộ Cá Nhân (PPE) Phù Hợp:

• Đây là tuyến phòng thủ đầu tiên và quan trọng nhất. PPE cần phải phù hợp với loại hóa chất và công việc cụ thể.
• Bảo vệ mắt: Kính bảo hộ hoặc mặt nạ che toàn bộ khuôn mặt khi có nguy cơ bắn tóe.
• Bảo vệ tay: Găng tay làm bằng vật liệu chống thấm phù hợp (ví dụ: cao su Nitrile, Neoprene) tùy thuộc vào loại hóa chất (chống axit, chống kiềm, chống dung môi…).
• Bảo vệ cơ thể: Quần áo bảo hộ, tạp dề chống hóa chất.
• Bảo vệ hô hấp: Khẩu trang hoặc mặt nạ phòng độc có phin lọc phù hợp khi làm việc trong môi trường có hơi hóa chất hoặc bụi hóa chất.
• Giày/ủng: Chống hóa chất, chống trơn trượt

Kiểm Soát Khu Vực Làm Việc:

• Khu vực châm hóa chất phải thông thoáng, có hệ thống hút hơi nếu cần.
• Có biển cảnh báo nguy hiểm rõ ràng.
• Có sẵn các thiết bị khẩn cấp như vòi sen an toàn và bồn rửa mắt khẩn cấp, và đảm bảo chúng hoạt động tốt.
• Chuẩn bị sẵn vật liệu ứng phó sự cố tràn đổ (chất hấp thụ, hóa chất trung hòa…).

Kết luận

Hóa chất xử lý nước thải đóng vai trò không thể thiếu trong các công nghệ xử lý nước thải hiện đại, góp phần quan trọng vào việc loại bỏ các chất ô nhiễm đa dạng, đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt các tiêu chuẩn môi trường quy định. Việc sử dụng hóa chất mang lại nhiều lợi ích nổi bật như hiệu quả xử lý cao đối với nhiều loại hình nước thải, khả năng xử lý nhanh chóng các chất ô nhiễm khó phân hủy hay kim loại nặng, cùng với tính linh hoạt trong việc điều chỉnh quy trình xử lý.