Nghiên cứu và ứng dụng một số công nghệ xử lý nước thải
Nước thải là tác nhân gây ô nhiễm môi trường đáng sợ nhất. Nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao (từ 50 đến 55%), chứa nhiều vi sinh vật.
Để giải quyết vấn đề ô nhiễm, hiện nay trên thế giới, đặc biệt là ở các nước phát triển, mô hình xử lý nước thải tập trung và không tập trung đã và đang được nghiên cứu, lựa chọn công nghệ trong xử lý nước thải nhằm bảo vệ môi trường, đặc biệt là với nước thải ở những vùng dân cư không tập trung hoặc những nơi chật hẹp về không gian không phù hợp cho việc lắp đặt hệ thống xử lý cồng kềnh (tập trung) hoặc mật độ dân số cao để tái tạo nguồn nước.
Nhiều nghiên cứu cho thấy, xử lý nước thải tại nguồn sẽ đem lại hiệu quả cao trong quá trình xử lý. Nhờ áp dụng mô hình xử lý nước thải tại nguồn với công nghệ Johkasou (xử lý hiếu khí, yếm khí kết hợp màng lọc sinh học giúp tiết kiệm năng lượng, hiệu quả cao và dể dàng tự động điều khiển) mà tình trạng ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng của những thập niên 50, 60 tại Nhật đã hoàn toàn kiểm soát. Hiện nay có khoảng 23% dân số Nhật sử dụng mô hình này; tại nhiều bang của Mỹ, hình thức xử lý nước thải tại nguồn cũng đã được ưu tiên triển khai, áp dụng. Theo thống kê có tới 75 triệu hộ gia đình tại quốc gia này lắp đặt hệ thống xử lý nước thải tại gia với nhiều công nghệ khác nhau.
Tại Hàn Quốc, hệ thống xử lý nước được ứng dụng rộng rãi là công nghệ Bio-Sac. Hệ thống này kết hợp công nghệ kị khí, yếm khí và chất bám dính nên giảm thời gian lưu nước, nhỏ gọn, ít ảnh hưởng nguồn nước đầu vào và giá thành hợp lý.
Tại Việt Nam, một số công nghệ xử lý nước thải tiên tiến trong và ngoài nước được áp dụng như:
- Công nghệ xử lý nước thải AAO, công nghệ này được phát triển bởi nhà khoa học Nhật Bản được sử dụng phổ biến trong việc xử lý các loại nước thải sinh hoạt, nước thải thực phẩm, nước thải bệnh viện, nước thải thủy sản,…. công nghệ AAO có những ưu điểm như: dễ vận hành, xử lý triệt để chất thải và độ bền cao.
Hình minh họa cho công nghệ AAO (toana.vn)
- Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt MBBR sử dụng hai công nghệ là công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp kỵ khí và công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp hiếu khí. Với công nghệ này, các vi sinh bám trên các giá thể gồm lớp sinh vật kỵ khí có khả năng xử lý hợp chất hữu cơ và lớp sinh vật chủng vi sinh thiếu khí sẽ khử được Nitrat thành N2 thoát ra khỏi nước thải. Ngoài ra, lớp chủng sinh vật hiếu khí còn có khả năng làm tăng hiệu quả xử lý lượng chất hữu cơ, amoni trong các hợp chất nước thải.
Hình minh họa cho công nghệ MBBR (toana.vn)
- Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt MBR được ứng dụng rất phổ biến trong việc xử lý nước thải. Với tên gọi khác là công nghệ màng sinh học, đây là công nghệ ra đời để chứng minh sự phát triển mạnh mẽ trong nghiên cứu về màng lọc của các nhà khoa học vào thế kỷ XXI. Màng MBR được cấu tạo từ vật liệu PDFV, có kích thước mao màng cực nhỏ 0,01-0,2 micron nên dễ dàng phân tách giữa pha rắn và pha lỏng, nhờ kích thước rất nhỏ của khe lọc trên sợi màng nên chỉ có thể cho phân tử nước đi qua và một số chất hữu cơ, vô cơ hòa tan đi qua, ngay cả hệ vi sinh vật bám dính cũng không thể đi qua được do vậy nước sau khi đi qua màng MBR luôn ổn định.
- Công nghệ lý hóa kết hợp sinh học là công nghệ được ứng dụng phổ biến đối với nước thải công nghiệp có độ màu cao như nước thải mực in hay nước thải của quá trình dệt nhuộm. Công nghệ được áp dụng theo trình tự xử lý hóa lý rồi đến sinh học. Để thực hiện tốt được công nghệ này, công ty cần có kinh nghiệm tốt nhất trong việc test thử các mẫu nước thải.
- Công nghệ xử lý nước thải bằng UASB ứng dụng xử lý sinh học ki khí, nước được phân bổ từ dưới lên và được kiểm soát vận tốc phù hợp, qua lớp bùn kị khí, sẽ xảy ra quá trình vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ. Ưu điểm của công nghệ UASB là nguồn khí sinh học sinh ra từ hệ thống có thể thu hồi được, nồng độ chất hữu cơ cao sẽ xử lý rất tốt. Tuy nhiên, công nghệ này sẽ bị ảnh hưởng bởi pH, nhiệt độ và nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước thải…
Và mới đây, giải pháp công nghệ plasma cũng đã được nghiên cứu và ứng dụng trong việc xử lý nước thải. Plasma đã được một số nghiên cứu đánh giá là một bước đột phá mới trong cải tiến công nghệ, không chỉ cho xử lý nước thải mà cho cả một số mục đích khác. So với công nghệ sinh học, màng lọc hay hóa học thì công nghệ plasma có nhiều ưu điểm: Chuyển đổi cacbon gần 100% (ở tỷ lệ tối ưu của C: O trong buồng phản ứng); sản phẩm công nghệ là xỉ và thủy tinh đông lạnh; hỗ trợ nguyên tắc "3Rs" - reduce, reuse, recycle – đối với quản lý chất thải nghĩa là giảm - tái sử dụng - tái chế; giảm đáng kể các giá trị phát thải tới các giá trị giới hạn ảnh hưởng đến môi trường (phân tích dữ liệu đã được đưa ra trong các tài liệu khoa học). Hiện nay các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu cải tiến công nghệ để ngoài làm sạch nước, còn có khả năng crack BOD, COD và khử Nitơ…. Khi hướng nghiên cứu này thành công sẽ là một bước đột phá lớn trong lĩnh vực xử lý nước thải.
Hoàng Ái