Xử lý nước thải xi mạ
Nước thải từ quá trình xi mạ chứa nhiều kim loại nặng và hóa chất độc hại như crom, niken, đồng, kẽm, axit… Nếu không được xử lý đúng cách, những chất này sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng cho nguồn nước và môi trường xung quanh, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và gây nguy hại trực tiếp cho sức khỏe con người. Việc các cơ sở, nhà máy xi mạ áp dụng công nghệ hiện đại cùng thiết bị xử lý nước thải xi mạ phù hợp là yếu tố thiết thực để đảm bảo an toàn trước khi xả thải ra môi trường.
Tổng quan về ngành xi mạ
Ngành xi mạ đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và đời sống. Các quy trình xi mạ không chỉ mang lại tính thẩm mỹ mà còn cung cấp các lớp bảo vệ chống ăn mòn và gia tăng độ bền cho các sản phẩm. Công nghệ mạ có thể được phân loại dựa trên các tiêu chí như phương pháp mạ, loại kim loại mạ và ứng dụng. Các phương pháp phổ biến bao gồm:
- Mạ điện là phương pháp phổ biến hiện nay. Đây là quá trình điện hóa cực catot, trong đó vật cần mạ được gắn với cực âm catot. Kim loại mạ được gắn với cực dương anot của nguồn điện trong dung dịch điện phân. Các ion kim loại tham gia phản ứng catot và bị khử điện hóa, kết tủa lên bề mặt cần xử lý.
- Mạ hóa học là phương pháp mạ tự động dựa trên khử hóa học. Các ion kim loại được khử thành kim loại từ dung dịch muối bằng các chất khử, kết tủa trên bề mặt cần xử lý. Điện từ cần thiết cho quá trình khử được cung cấp bởi các chất khử hóa học.
- Mạ nhúng nóng là quá trình vật liệu đi qua bể chứa kim loại nóng chảy ở nhiệt độ cao. Kim loại mạ sẽ bám trên bề mặt, tạo lớp bảo vệ sản phẩm.
Nguồn gốc và đặc tính của nước thải xi mạ
Nguồn gốc xả thải nước thải xi mạ
Nước thải xi mạ chủ yếu phát sinh từ quá trình sản xuất trong các xí nghiệp. Tính chất nước thải phụ thuộc vào loại hình sản xuất, dây chuyền công nghệ, thành phần nguyên liệu và chất lượng sản phẩm. Nguồn thải chính là từ quá trình mạ và làm sạch bề mặt chi tiết.
- Nước thải từ quá trình mạ:
Nước thải từ hoạt động mạ có thể rò rỉ, tràn ra bên ngoài. Sau một thời gian vận hành, các bể mạ cần được vệ sinh, thải các chất bẩn và cặn ra nước thải. Mặc dù lượng nước thải không nhiều, nhưng chất ô nhiễm như Cr6+, Ni2+, CN– có nồng độ cao.
- Nước thải từ quá trình làm sạch bề mặt chi tiết:
Trước khi mạ, bề mặt kim loại cần được làm sạch dầu mỡ bằng tẩy hóa học, dung môi hoặc điện hóa. Quá trình này tạo ra nước thải với nồng độ chất ô nhiễm thấp, chủ yếu là kiềm, axit và dung dịch.
Đặc tính của nước thải xi mạ
Nước thải xi mạ có pH dao động rộng từ axit (2-3) đến kiềm (10-11). Nó chứa nhiều kim loại nặng và muối vô cơ, chủ yếu là muối của Cu, Zn, Cr, Ni,… Ngoài ra, còn có các độc tố như sunfat, amoni, xyanua, cromat, dầu mỡ và chất hoạt động bề mặt.
Nước thải này có thể tiêu diệt sinh vật phù du, gây ngộ độc và bệnh cho động vật thủy sinh, đặc biệt là cá – một trong những thức ăn của con người. Quá trình tích tụ sinh học có thể dẫn đến các chất độc từ kim loại tích tụ trong chuỗi thức ăn, ảnh hưởng tới sức khỏe con người.
Nước thải của các nhà máy sử dụng muối công nghiệp thường chứa hàm lượng dinh dưỡng Amoni, Nitơ và Cl cao, do quá trình điện phân muối. Các thành phần này rất khó xử lý và tốn kém.
Quy chuẩn xả thải xi mạ tại Việt Nam
Tại Việt Nam, việc áp dụng các tiêu chuẩn xả thải nước thải xi mạ tuân thủ theo quy định của QCVN 40:2011/BTNMT về xả thải ra môi trường là vô cùng cần thiết và quan trọng. Các tiêu chuẩn này được xây dựng dựa trên nền tảng khoa học và thực tiễn, nhằm đảm bảo rằng các hoạt động sản xuất, kinh doanh trong lĩnh vực xi mạ không gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường sống của cộng đồng. Việc tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về xả thải không chỉ thể hiện trách nhiệm xã hội của các doanh nghiệp, mà còn góp phần bảo vệ nguồn tài nguyên nước quý giá, đảm bảo sự phát triển bền vững của đất nước.
Quy trình xử lý nước thải xi mạ
Trước khi áp dụng quy trình xử lý nước thải, nước thải xi mạ được thu gom và dẫn về hố thu gom.
Bể điều hòa
Bể điều hòa tiếp nhận nước thải từ hố gom. Tại đây, nước thải được xáo trộn liên tục nhờ hệ thống phân phối khí giúp ổn định lưu lượng và nồng độ cũng như ngăn ngừa đóng cặn đáy.
Bể phản ứng
Bể phản ứng xảy ra các phản ứng oxi hóa mạnh để phân giải chất hữu cơ và oxi hóa kim loại nặng thành dạng kết tủa.
- Quá trình này có thể thêm FeSO4 làm xúc tác để xử lý Cr6+ (độc hơn) thành Cr3+ (ít độc hơn). Sau đó, kết tủa Cr3+ bằng vôi hoặc xút để loại Cr khỏi dòng nước.
Cr6+ + Fe2+ + H+ –> Cr3+ + Fe3+
Cr3+ + 3OH– –> Cr(OH)3
- Chất oxy hóa H2O2 kết hợp với FeSO4 tạo thành gốc OH có khả năng oxy hóa cao. Điều này giúp phân hủy các hợp chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thải.
Fe2+ + H2O2 –> Fe3+ + OH* + OH–
OH* + CHC (cao phân tử) –> CHC (dễ phân hủy) + CO2 + H2O + OH–
- Gốc tự do hydroxyl (OH) có khả năng oxy hóa mạnh. Chúng phản ứng nhanh và không lựa chọn với các hợp chất khác nhau. Các gốc OH có thể tấn công vào các phân tử hữu cơ nhờ lực hút của nguyên tử hydro. Các gốc OH khoáng hóa chất hữu cơ, tạo thành các hợp chất ít độc hại như CO2 và H2O.
Hệ thống kiểm soát pH được lắp để duy trì pH thấp, tạo môi trường thuận lợi cho các quá trình phản ứng tại bể.
Bể Keo tụ
Các hóa chất keo tụ như phèn nhôm, phèn sắt, PAC được thêm vào để tạo điều kiện cho quá trình hình thành các bông cặn nhanh chóng, loại bỏ kim loại nặng và xử lý COD trong nước thải.
Bể Tạo bông
Từ bể keo tụ, nước thải chảy vào bể tạo bông. Trong bể này, chất trợ keo PAM được thêm vào theo lượng định sẵn. Chất này hình thành “cầu nối” để liên kết các bông cặn nhỏ, tạo thành các bông bùn lớn, dễ lắng hơn. Sau đó, nước thải từ bể tạo bông được dẫn qua bể lắng.
Bể lắng
Tại bể lắng sơ cấp, cặn lắng xuống dưới tác dụng của trọng lực. Bể này loại bỏ các chất rắn lơ lửng TSS, bông bùn và một phần BOD trong các hạt cặn hữu cơ. Bùn lắng ở đáy bể được bơm luân phiên đến bể chứa bùn. Nước sau lắng được dẫn sang bể trung gian.
Bể trung gian
Là nơi tập trung toàn bộ dòng nước thải sau khi đã trải qua các công đoạn xử lý hóa lý như lắng, lọc và khử trùng. Để chuẩn bị tiến hành bước tiếp theo lại hệ thống lọc áp lực.
Hệ thống lọc áp lực và than hoạt tính
Nước được bơm qua hệ thống lọc áp lực. Cặn và tạp chất được giữ lại, nước sạch đi qua. Nước đã lọc chảy qua 2 cột than hoạt tính. Than hấp phụ kim loại và chất hữu cơ trong nước. Than hoạt tính lọc theo 2 cơ chế: Lọc vật lý, chất bẩn, tạp chất lớn bị giữ lại. Lọc hấp thụ, bề mặt than hút các chất hóa học, tạp chất hòa tan.
Bể chứa bùn
Bùn từ bể lắng được chuyển vào bể nén để ổn định và cô đặc. Sau khi lắng, nước dư được chuyển vào bể điều hòa để tiếp tục xử lý.
Nước thải xi mạ sau quy trình xử lý trên đã đạt quy chuẩn xả thải ra môi trường QCVN 40:2011/ BTNMT. cột B
