Các phương pháp xử lý nước thải ngành xi mạ

Công ty của bạn nếu đang hoạt động về xi mạ, nguồn nước thải của bạn chưa đạt chuẩn hoặc vận hành chưa thật sự tối ưu để nước thải đạt tiêu chuẩn trước khi xả ra môi trường?

Bạn đang muốn đầu tư xây dựng một hệ thống xử lý nước thải xi mạ với chi phí đầu tư hợp lý, tiết kiệm diện tích và chi phí vận hành tối thiểu?

Chúng tôi sẽ trả lời cho các bạn câu hỏi đó. Tuy nhiên trước hết chúng ta cùng tìm hiểu về đặc trưng của nước thải xi mạ đồng thời các phương pháp đang được sử dụng hiện nay để bạn dễ dàng so sánh hiệu suất đầu tư và xử lý nhé.

Từ các quy trình sản xuất đã được trình bày trong bài viết Tìm hiểu về ngành xi mạ, chúng ta đã có được cái nhìn tổng quan về quy trình sản xuất cũng như hóa chất sử dụng trong ngành công nghiệp xi mạ.

Từ quy trình sản xuất, phát sinh nước thải ngành xi mạ có những đặc trưng như sau:


1. Đặc trưng của nước thải xi mạ

Nước thải của ngành xi mạ phát sinh không nhiều, nồng độ các chất hữu cơ thấp (gần như bằng 0) nhưng hàm lượng các kim loại nặng lại rất cao.

Nước thải từ quá trình xi mạ có thành phần đa dạng về nồng độ và pH biến đổi rộng từ rất axit 2 – 3 đến rất kiềm 10 – 11. Đặc trưng chung của nước thải ngành xi mạ là chứa hàm lượng cao các muối vô cơ và kim loại nặng. Tuỳ theo kim loại của lớp mạ mà nguồn ô nhiễm có thể là Cu, Zn, Cr, Ni,… và cũng tùy thuộc vào loại muối kim loại được sử dụng mà nước thải có chứa các độc tố như xianua, sunfat, amoni, cromat,… Các chất hữu cơ ít có trong nước thải xi mạ, phần chủ yếu là chất tạo bông, chất hoạt động bề mặt … nên BOD, COD thường thấp và không thuộc đối tượng xử lý. Đối tượng xử lý chính của nước thải xi mạ chính là các ion vô cơ mà đặc biệt là các muối kim loại nặng như Cr, Ni, Cu, Fe, …

Nước thải xi mạ

  • Nước thải xi mạ nên tách riêng thành 3 dòng riêng biệt:

– Dung dịch thải đậm đặc từ các bể nhúng, bể ngâm.

– Nước rửa thiết bị có hàm lượng chất bẩn trung bình (muối kim loại, dầu mỡ và xà phòng..).

– Nước rửa loãng.

Để an toàn và dễ dàng xử lý, dòng axit cromic và dòng cyanide nên tách riêng.

Chất gây ô nhiễm nước thải xi mạ có thể chia thành vài nhóm sau:

– Chất gây ô nhiễm độc như CN, Cr(VI), F, …

– Chất ô nhiễm làm thay đổi pH như dòng axit và kiềm

– Chất ô nhiễm hình thành cặn lơ lửng như hydroxit, cacbonat và photphat

– Chất ô nhiễm hữu cơ như dầu mỡ, EDTA,….

STT Chỉ Tiêu Đơn Vị Giá Trị QCVN 24:2009-cột B
1 pH 4,5 5,5 – 9
2 BOD mg/l 200 50
3 COD mg/l 350 100
4 SS mg/l 300 100
5 Cr6+ mg/l 31,4 0,1
6 Cr3+ mg/l 8,2 1
7 Cl mg/l 58 600

 

 

Bảng: Đặc trưng thành phần ô nhiễm nước thải xi mạ


2. Phương pháp xử lý nước thải xi mạ

Phương pháp xử lý nước thải xi mạ phổ biến nhất là dùng phương pháp hóa học rồi đến trao đổi ion, phương pháp chưng cất, phương pháp điện thẩm tích. Chọn phương pháp nào là tùy chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật cho phép, điều kiện môi trường địa phương, yêu cầu, mục đích dùng lại hoặc thải thẳng ra môi trường theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp QCVN 40/2011-BTNTM.

Sơ đồ xử lý nước thải xi mạ

Trong thực tế có nhiều phương pháp xử lý nước thải xi mạ khác nhau có thể được áp dụng sẽ được trình bày bên dưới đây:

2.1. Phương pháp kết tủa

Quá trình kết tủa thường ứng dụng cho xử lý nước thải chứa kim loại nặng. Kim loại nặng thường kết tủa ở dạng hydroxit khi cho chất kiềm hóa (vôi, NAOH, NA2CO3…) vào để đạt đến giá trị pH tương ứng với độ hòa tan nhỏ nhất. Giá trị pH này thay đổi tùy theo kim loại. Độ hòa tan nhỏ nhất của Crom ờ pH 7.5 và Zn là 10.2. Ở ngoài giá trị đó, hàm lượng hòa tan tăng lên.

Khi xử lý kim loại, cần thiết xử lý sơ bộ để khử đi các chất cản trở quá trình kết tủa. Ví dụ như cyanide và ammonia hình thành các phức với nhiều kim loại làm giảm hiệu quả quá trình kết tủa. Cyanide có thể xử lý bằng chlorine hoá-kiềm, amonia có thể khử bằng phương pháp chlorine hoá điểm uốn (breakthrough point), tách khí (air stripping) hoặc các phương pháp khác trước giai đoạn khử kim loại.

Trong xử lý nước thải ngành mạ, kim loại nặng có thể loại bỏ bằng quá trình kết tủa hydroxit với chất kiềm hóa, hoặc dạng sulfide hay carbonat.

Một số kim loại như arsenic (As) hoặc cadmium (Cd) ở nồng độ thấp có thể xử lý hiệu quả khi cùng kết tủa với phèn nhôm hoặc sắt. Khi chất lượng đầu ra đòi hỏi cao, có thể áp dụng quá trình lọc để loại bỏ các cặn lơ lửng khó lắng trong quá trình kết tủa.

Đối với Crôm VI (Cr6+) cần thiết tiến hành khử Cr6+ thành Cr3+ và sau đó kết tủa với vôi hoặc xút. Hoá chất khử thông thường cho xử lý nước thải chứa Crôm là ferroussulphate (FeSO4), sodium-meta-bisulfit, hoặc sulfur dioxit. Ferrous sulphate(FeSO4), sodium-meta-bisulfit có thể ở dạng rắn hoặc dung dịch. SO2 ở dạng khí nén trong các bình chịu áp. Quá trình khử hiệu quả trong môi trường pH thấp. Vì vậy các hoá chất khử sử dụng thường là các chất mang tính axit mạnh. Trong quá trình khử, Fe2+ sẽ chuyển thành Fe3+. Nếu sử dụng meta-bisulfit hoặc sulfur dioxit ion SO32- chuyển thành SO42-.

Phản ứng tổng quát như sau:

Cr6+ +  Fe2+ + H+ → Cr3+ + Fe3+

Cr6+  + Na2S2O3 (hoặc SO2) + H+ → Cr3+  + SO42-

Cr3+  + 3OH → Cr(OH)3

Trong phản ứng oxy hoá khử, ion Fe2+  phản ứng với Cr6+ ,khử Cr6+ thành Cr3+ và oxy hoá Fe2+  thành Fe3+. Phản ứng xảy ra nhanh hơn ở pH nhỏ hơn 3. Axit có thể được thêm vào để đạt pH thích hợp. Sử dụng FeSO4 là tác nhân khử có điểm bất lợi khối lượng bùn sinh ra khá lớn do cặn Fe(OH)3 tạo thành khi cho chất kiềm hoá vào. Để thu được phản ứng hoàn toàn, cần thiết phải thêm lượng FeSO4 dư, khoảng 2,5 lần so với hàm lượng tính toán trên lý thuyết.

Lượng axit cần thiết cho quá trình khử Cr6+ phụ thuộc vào độ axit của nước thải nguyên thuỷ, pH của phản ứng khử và loại hoá chất sử dụng.

Kết tủa

Xử lý từng mẻ (batch treatment) ứng dụng có hiệu quả kinh tế, khi nhà máy xi mạ có lưu lượng nước thải mỗi ngày ≤ 100m3/ngày. Trong xử lý từng mẻ cần dùng hai loại bể có dung tích tương đương lượng nước thải trong một ngày Qngày.. Một bể dùng xử lý, một bể làm đầy.

Khi lưu lượng ≥ 100m3/ngày, xử lý theo mẻ không khả thi do dung tích bể lớn. Xử lý dòng chảy liên tục đòi hỏi bể axit và khử, sau đó qua bể trộn chất kiềm hoá và bể lắng. Thời gian lưu nước trong bể khử phụ thuộc vào pH, thường lấy tối thiểu 4 lần so với thời gian phản ứng lý thuyết. Thời gian tạo bông thường lấy khoảng 20 phút và tải trọng bể lắng không nên lấy ≥ 20m3/ngày.

Trong trường hợp nước rửa có hàm lượng crôm thay đổi đáng kể, cần thiết có bể điều hòa trước bể khử để giảm thiểu giao động cho hệ thống châm hóa chất.

2.2. Phương pháp trao đổi ion

Phương pháp này thường được ứng dụng cho xử lý nước thải xi mạ để thu hồi Crom. Để thu hồi axit cromic trong các bể xi mạ, cho dung dịch thải axit cromic qua cột trao đổi ion resin cation (RHmạnh) để khử các ion kim loại (Fe, Cr3+,Al,…). Dung dịch sau khi qua cột resin cation có thể quay trở lại bể xi mạ hoặc bể dự trữ. Do hàm lượng Crôm qua bể xi mạ khá cao (105-120kg CrO3/m3), vì vậy để có thể trao đổi hiệu quả, nên pha loãng nước thải axit cromic và sau đó bổ sung axit cromic cho dung dịch thu hồi.

Đối với nước thải rửa, đầu tiên cho qua cột resin cation axit mạnh để khử các kim loại. Dòng ra tiếp tục qua cột resin anion kiềm mạnh để thu hồi crômat và thu nước khử khoáng. Cột trao đổi anion hoàn nguyên với NaOH. Dung dịch qua quá trình hoàn nguyên là hỗn hợp của Na2CrO4 và NaOH. Hỗn hợp này cho chảy qua cột trao đổi cation để thu hồi H2CrO4 về bể xi mạ. Axit crômic thu hồi từ dung dịch đã hoàn nguyên có hàm lượng trung bình từ 4-6%. Lượng dung dịch thu được từ giai đoạn hoàn nguyên cột resin cation cần phải trung hoà bằng các chất kiềm hoá, các kim loại trong dung dịch kết tủa và lắng lại ở bể lắng trước khi xả ra cống.

trao đổi ion

2.3. Phương pháp điện hóa

Dựa trên cơ sở của quá trình oxy hoá khử để tách kim loại trên các điện cực nhúng trong nước thải chứa kim loại nặng khi cho dòng điện một chiều chạy qua. Phương pháp này cho phép tách các ion kim loại ra khỏi nước mà không cần cho thêm hoá chất, tuy nhiên thích hợp cho nước thải có nồng độ kim loại cao (> 1g/l).

Điện hóa

2.4. Phương pháp sinh học

Dựa trên nguyên tắc một số loài thực vật, vi sinh vật trong nước sử dụng kim loại như chất vi lượng trong quá trình phát triển khối như bèo tây, bèo tổ ong, tảo,… Với phương pháp này, nước thải phải có nồng độ kim loại nặng nhỏ hơn 60 mg/l và phải có đủ chất dinh dưỡng (nitơ, phốtpho,…) và các nguyên tố vi lượng cần thiết khác cho sự phát triển của các loài thực vật nước như rong tảo. Phương pháp này cần có diện tích lớn và nước thải có lẫn nhiều kim loại thì hiệu quả xử lý kém.

Bãi lọc trồng cây


3. Nhược điểm các phương pháp xử lý nước thải xi mạ theo công nghệ truyền thống (như trên)

– Diện tích cần thiết để xây dựng lớn;

– Sử dụng rất nhiều hóa chất để xử lý;

– Quy trình vận hành hệ thống phức tạp đòi hỏi công nhân vận hành có chuyên môn cao;

– Lượng bùn thải sau quá trình xử lý (bùn nguy hại) cần được thu gom và xử lý theo đúng quy định (tăng chi phí vận hành);

– Hệ thống hoạt động dưới điều kiện pH thay đổi dẫn đến giảm tuổi thọ của công trình và các thiết bị trong hệ thống xử lý;

– Chi phí điện năng tiêu thụ cao.

Hệ thống xử lý nước thải xi mạ


4. Giải pháp nào cho xử lý nước thải xi mạ

Công nghệ xử lý nước thải xi mạ đã có từ lâu và hiện chúng ta vẫn đang áp dụng các phương pháp xử lý truyền thống đó với rất nhiều bất cập như đã trình bày trong phần nhược điểm bên trên.

Theo khối lượng nước thải xi mạ rất thấp, mà phải xây dựng một hệ thống xử lý hoàn chỉnh gồm nhiều modul bể nối tiếp và lượng hóa chất để tách loại – kết tủa các ion kim loại trong hỗn hợp là rất lớn, do vậy cần một giải pháp xử lý nước thải xi mạ giá rẻ hơn để đáp ứng giảm chi phí cho các đơn vị sản xuất là một bài toán khó cho những người làm nghề như chúng tôi.

Không những giảm được chi phí xử lý, chúng tôi còn cung cấp đến bạn một phương pháp xử lý nước thải xi mạ không tốn chi phí, khắc phục được hoàn toàn những nhược điểm trên và tối ưu được chi phí duy trì – đó chính là Hệ thống MET.

Mời các bạn tiếp tục đọc bài viết về ưu thế của Hệ thống MET trong xử lý nước thải xi mạ để thấy được ưu điểm vượt trội và chi phí mà các bạn có thể tiết kiệm được nhé.


xu-ly-nuoc-logo

– For a GreenLife Better

Bình luận (1)

Trả lời

Thư điện tử của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *