Việc tái sử dụng nước thải sinh hoạt hiệu quả và duy trì tính an toàn không chỉ tạo ra lợi ích kinh tế vô cùng to lớn. Không chỉ cho một quốc gia, doanh nghiệp mà còn chung tay nâng cao sức khỏe cộng đồng, bảo vệ môi trường

Một số giải pháp xử lý nước thải sinh hoạt mới nhất đang được nghiên cứu và ứng dụng

Công nghệ thực vật xử lý nước thải sinh hoạt

“Hiệu suất của Bèo tấm trong việc loại bỏ các chất gây ô nhiễm và triển vọng trong tương lai”

Trong một thí nghiệm được trình bày trong cuốn “Journal of Water Process Engineering” của một nhóm tác giả chỉ ra rằng: Bèo cái hay có tên tiếng anh là Pistia stratiotes có khả năng chuyển hóa, xử lý các chất gây ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt.

Qua nhiều thí nghiệm tìm kiếm nhóm nước thải sinh hoạt phù hợp để xử lý cho thấy. Khả năng xử lý của Bèo cái với nhóm nước thải có hàm lượng chất ô nhiễm nhỏ hơn 25% đạt hiệu quả cao nhất.

Khả năng loại bỏ COD, BOD, ammoniac, Nitrat, Nitrit và tổng Phốt pho tại hàm lượng chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt là 25% của Bèo cái được thể hiện trong bảng sau:

Chỉ số chất lượng nước	COD	BOD	Amoniac	Nitrat	Nitrit	Tổng P
Khả năng loại bỏ các chất của Bèo cái	99.8%	97.2%	46.4%	100%	100%	80.4%

Trong khi đó, ở các nồng độ khác, hiệu suất loại bỏ đối với tất cả các tham số nằm trong khoảng từ 13 %–99 %. Điều này cho thấy bèo cái là nhân tố thực vật tiềm năng trong xử lý nước thải sinh hoạt.

Việc kết hợp bèo cái và một số công nghệ khác giúp nâng cao hiệu quả và chất lượng xử lý. Ttiến tới mục tiêu tái sử dụng nước thải sinh hoạt trong tương lai.

Hệ thống xử lý tích hợp gồm quá trình keo tụ tạo bông; lọc cát; hấp thụ cacbon và màng siêu lọc

Quy trình tích hợp các công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt cho phép tái sử dụng. Nước đầu ra đạt tiêu chuẩn quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước cấp cho sinh hoạt QCVN 01-1:2018/BYT.

Tại công nghệ màng siêu lọc, trên thị trường hiện có nhiều dòng sản phẩm với các tính năng và giá thành cạnh tranh. Nước thải sau khi được xử lý và đưa qua hệ thống màng siêu lọc thông thường đều sẽ đạt tiêu chuẩn yêu cầu.

Chúng ta nên lựa chọn các loại màng siêu lọc với công dụng đặc thù cho từng loại nước thải để nâng cao được hiệu quả xử lý nước. Lựa chọn sản phẩm chất lượng đảm bảo công tác vận hành được ổn định. Từ đó không gây ra sự cố, hạn chế số lần tẩy rửa màng giúp giảm chi phí hóa chất vận hành.

Tham khảo màng lọc siêu lọc thẩm thấu ngược RO ROCHEM

Pin nhiên liệu vi sinh vật (The microbial fuel cell – MFC)

Trong nghiên cứu này, một màng đất hình trụ đã được sử dụng. Hệ thống được triển khai tại một khu dân cư để xử lý nước thải sinh hoạt và sản xuất năng lượng phát điện.

Hiệu suất của thiết lập bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt độ theo mùa trong thời gian hoạt động. Hiệu suất của hệ thống được đo lường về khả năng loại bỏ COD, nitrat và NH3-N, với kết quả cao nhất lần lượt là 93,52 %, 84,93 % và 74,78 %.

Thiết lập ở quy mô thử nghiệm đạt được dòng điện cao nhất là 43,7 mA. Và điện áp đầu ra của thiết lập được tăng lên 4,1 V bằng cách sử dụng hệ thống quản lý điện năng. Hoạt động bền vững của MFC hộ gia đình thí điểm cho thấy một dấu hiệu tích cực cho ứng dụng thực địa với giải pháp chi phí thấp.

Công nghệ màng sinh học MBR trong xử lý nước thải sinh hoạt

Màng sinh học MBR thường được sử dụng cho các nhóm nước thải ô nhiễm nhẹ, hoặc kết hợp cùng một số quy trình công nghệ khác để xử lý các nhóm nước thải ô nhiễm cao nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nước.

Đọc thêm về màng sinh học MBR

Cách tái sử dụng nước thải tại một số quốc gia trên thế giới

Tại Nhật Bản

Người Nhật sẵn sàng chi nhiều tiền cho bồn cầu kết hợp chậu rửa để tái sử dụng nước rửa tay cho việc xả bồn cầu, giảm thiểu nước thải sinh hoạt

Tại Australia (Úc)

Chính phủ Úc luôn đưa ra những quy định, kế hoạch an sinh xã hội và yêu cầu người nhân tiết kiệm nước tối đa có thể, tái sử dụng nước đã qua sử dụng để tưới cây.

Quy định mức độ sử dụng nước của từng khu vực theo mùa, mỗi mức quy định sẽ chỉ ra một người được sử dụng bao nhiêu nước một ngày và tắm bao nhiêu phút 1 lần.

Khi sử dụng quá mức quy định thì hộ gia đình cần phải giải trình lý do với cơ quan chức năng quản lý.

Tại Mỹ

Tại bang Colorado, nước Mỹ sử dụng nước thải tái chế cho sản xuất bia, sử dụng cho sinh hoạt, mục tiêu đưa nước tái sử dụng trở thành nước uống trực tiếp.

Eric Seufert, chủ sở hữu và quản lý nhà máy bia tại bang Colorado, đã sử dụng nước thải tái chế để sản xuất bia

Tại Đức

Xử lý và tận dụng nước thải đạt tiêu chuẩn cho phương pháp thủy canh trong việc tái sử dụng nước thải tại nước Đức

Trước những nỗ lực tiết kiệm tài nguyên nước trên thế giới. Chúng tôi, công ty TVTS cũng đã và đang áp dụng các giải pháp tái sử dụng nước thải sinh hoạt tại các nhà máy ở Việt Nam.

Dưới đây là quy trình xử lý nước thải sinh hoạt tại một nhà máy điển hình mà TVTS thực hiện.

Quy trình công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt

Nguồn gốc, thành phần, tính chất nước thải

Nước thải phát sinh từ nhân công làm việc tại dự án, khu sinh hoạt cộng đồng, …. Được thu gom (riêng biệt với hệ thống thoát nước mưa) dẫn về trạm xử lý nước thải với tính chất được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 2: Đặc trưng của nước thải sinh hoạt

Chỉ tiêu	Đơn vị	Giá trị đầu vào
BOD5 (200c)	mg/l	350
COD	mg/l	600
TSS	mg/l	286
Tổng Nito	mg/l	90
Tổng Photpho	mg/l	15

Nguồn: Hồ sơ mời thầu được cung cấp bởi Chủ Đầu Tư

Yêu cầu đầu ra đối với nước thải sau xử lý:

• Thỏa mãn các tiêu chuẩn quy định hiện hành
• Nước sau xử lý đạt cột B của QCVN 14:2015/BTNMT
• Bảo đảm lắp đặt ở diện tích nhỏ, dễ vận hành và bảo dưỡng
• Không gây ô nhiễm thứ cấp ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.
• Hệ thống xử lý còn phải có giá phù hợp, chi phí vận hành tiết kiệm, cho hiệu suất xử lý cao và hoạt động ổn định

Ứng dụng công nghệ, kỹ thuật từ các công trình xử lý nước thải tương tự đã thi công. Sơ đồ công nghệ xử lý được đề nghị áp dụng như sau:

Quá trình xử lý diễn ra tại các bể như sau:

Bể điều hòa.

Từ bể thu gom, nước thải được bơm qua thiết bị lược rác có khe hở 10mm để loại bỏ rác, cặn có kích thước lớn hơn 10mm trước khi vào bể điều hòa.

Do tính chất của nước thải dao động theo thời gian trong ngày (phụ thuộc nhiều vào các yếu tố như: nguồn thải và thời gian thải nước).

Tại bể điều hòa nước thải được ổn định về lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trước khi đưa vào các công trình phía sau. Tại đây nước thải được khuấy trộn hoàn toàn nhờ hệ thống máy thổi khí và phân phối khí. Thời gian lưu nước từ 8 – 12 giờ để tránh hiện tượng phân hủy kỵ khí.

Tại bể điều hòa được lắp các bơm chìm để bơm và phân phối điều hòa. Ổn định lưu lượng nước vào bể thiếu khí Anoxic, hai bơm hoạt động ở chế độ luôn phiên.

Bể thiếu khí.

Từ bể điều hòa, nước thải được bơm qua bể thiếu khí. Bể thiếu khí là công trình dùng quá trình phản ứng sinh học trong môi trường thiếu khí của các vi khuẩn nitrit, nitrat hoá để khử các hợp chất nitơ trong nước thải.

Cơ chế xử lý hợp chất chứa Nito từ phức tạp thành khí N₂ thoát ra ngoài (quá trình phản nitrat hóa-denitrification):

Ở môi trường thiếu khí: Quá trình khử NO₃^– (được tạo thành từ quá trình nitrat hóa tại bể hiếu khí) thành khí nitơ (N₂), được khử trong môi trường thiếu oxy.

Để quá trình chuyển hoá diễn ra, đòi hỏi phải có môi trường thiếu khí (oxy hoà tan trong nước nhỏ < 0.5mg/l). Trong bể thiếu khí bố trí các bơm chìm để khuấy trộn. Nhằm tạo môi trường đồng nhất và tiếp xúc giữa vi khuẩn và vật chất, đảm bảo lượng oxy hòa tan cần thiết trong nước.

Bể Biochip.

Nước thải sau khi qua bể thiếu khí sẽ tiếp tục chảy qua bể sinh học Biochip. Bể Biochip bao gồm một hệ thống sục khí thô và một lớp vật liệu tiếp xúc Plastic (Biochip) có diện tích bề mặt tiếp xúc lớn.

Trong điều kiện được sục khí liên tục, trên bề mặt lớp vật liệu plastic sẽ hình thành một lớp màng sinh học (Biofilm).

Các vi sinh hiếu khí sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải tại lớp màng sinh học. Vi sinh thiếu khí sẽ hoạt động phía bên trong lớp màng của Biochip, tiếp tục quá trình khử Nito.

Bể Aerotank.

Từ bể Biochip, nước thải tiếp tục được dẫn qua bể sinh học hiếu khí Aeroten. Các vi sinh vật hiếu khí trong bể Aeroten tồn tại và phát triển nhờ hệ thống cung cấp và phân tán khí oxy. Hệ thống này được lắp đặt ở đáy bể.

Nước thải và không khí được hòa trộn theo nguyên tắc ngược chiều; không khí có chứa oxy được thổi từ dưới lên, nước thải được đưa từ trên xuống.

Các vi sinh vật tham gia phân hủy tồn tại dưới dạng bùn hoạt tính. Nếu quá trình oxy hóa kéo dài thì sau khi sử dụng hết những chất hữu cơ sẵn có là quá trình oxy hóa các tế bào vi sinh.

Hiệu quả xử lý của bể Aerotank đạt từ 80 – 98%. Phụ thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ, pH, nồng độ oxy, lượng bùn…

Bể lắng đứng.

Sau khi xử lý sinh học nước thải tự chảy sang bể lắng. Tại bể lắng, nước thải được phân phối đều vào bể thông qua ống trung tâm.

Sau khi phân phối, nước thải được dẫn xuống phía dưới bằng tấm hướng dòng và bắt đầu đi vào vùng lắng.

 

Bùn hoạt tính lắng xuống đáy bể và được bơm tuần hoàn một phần về ngăn thiếu khí của hệ thống xử lý. Để bổ sung vi sinh cho hệ thống xử lý sinh học. Phần bùn dư sẽ được bơm về bể chứa bùn sinh học và sẽ được xe hút bùn thu gom xử lý định kỳ.

Bể lọc áp lực.

Nước thải sau khi lắng được bơm qua hệ thống lọc áp lực để loại bỏ cặn SS còn lại. Sau khi qua bồn lọc áp lực nước thải đã gần như đạt tiêu chuẩn xả thải và cần đưa qua bể khử trùng. Việc này giúp loại bỏ các loại vi khuẩn, coliform còn lại.

Bể khử trùng.

Nước thải sau khi qua bồn lọc áp lực sẽ tự chảy sang Bể khử trùng để diệt các vi khuẩn gây bệnh. Hóa chất được sử dụng là Clo, đây là chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào. Khi Clo tiếp xúc với nước sẽ tạo ra phân tử HOCl có tác dụng khử trùng rất mạnh.

Cl₂ + H₂O ↔ HOCl + HCl

Lượng chlorine dùng để khử trùng nước thải được pha chế và định lượng chính xác nhờ hệ thống bơm định lượng. Đảm bảo lượng chlorine dư trong nước sau xử lý không vượt quá giới hạn cho phép quy định theo tiêu chuẩn.

Mùi phát sinh trong quá trình xử lý sẽ được thu gom và khử mùi nhờ quạt hút mùi và tháp hấp thụ mùi trước khi thải ra môi trường

Hiệu quả sau quá trình xử lý.

• Phương pháp phân hủy sinh học đệm giá thể: được áp dụng nhiều cả ở Việt Nam và trên thế giớ Hiệu quả loại BOD cao có thể đạt đến 90 – 95%.
• Phương pháp khử trùng bằng Chlorine: tiêu diệt hoàn toàn các loại vi khuẩn gây bệnh có mặt trong nước thả

Công tác giám sát theo dõi chất lượng nước sau xử lý của hệ thống sẽ được thể hiện chi tiết trong hồ sơ hướng dẫn vận hành. Hồ sơ được bàn giao sau khi công trình được xây dựng hoàn chỉnh và đi vào hoạt động.

Đối với công nghệ xử lý sinh học phải tuân thủ những qui phạm về xây dựng. Quy luật về nuôi cấy vi sinh vật, vận hành đúng theo yêu cầu mới đảm bảo được hiệu quả của công trình.

Ưu điểm công nghệ ứng dụng trong quy trình tái sử dụng nước thải sinh hoạt

–  Giảm chi phí đầu tư: chúng tôi tính toán rất tối ưu kích thước các bồn bể, hệ thống hoàn toàn tự động.

–  Chi phí vận hành và bảo trì thấp

–  Hiệu suất xử lý cao

–  Hạn chế mùi

–  Nước thải sau xử lý đạt được yêu cầu của Quy chuẩn kỹ thuật Quốc Gia về nước thải sinh hoạtQCVN 14/2015-BTNMT, cột B.

Tại dự án này, nước xử lý sau khi đạt tiêu chuẩn B, QCVN 14/2015-BTNMT. Sẽ được cho qua hệ thống màng siêu lọc RO để nâng cao chất lượng nước, đạt tiêu chuẩn cho tái sử dụng.

Bài viết liên quan:

Quy trình tái sử dụng nước thải nguy hại tại Việt Nam