Một hệ thống xử lý nước thải công nghiệp thường phải xử lý đồng thời nhiều chỉ tiêu như pH, TSS, độ đục, COD, BOD, Nitơ, Photpho, màu, dầu mỡ và kim loại. Vì vậy, hóa chất sử dụng không chỉ có PAC và Polymer mà có thể bao gồm hóa chất điều chỉnh pH, keo tụ – tạo bông, bổ sung Carbon, phá nhũ, khử màu và một số hóa chất chuyên biệt.
Tuy nhiên, không phải nhà máy nào cũng cần sử dụng đầy đủ tất cả các loại hóa chất. Việc lựa chọn phải dựa trên thành phần nước thải, công nghệ xử lý, tải lượng ô nhiễm và mục tiêu chất lượng nước đầu ra.
Một bộ hóa chất cơ bản thường được xây dựng theo từng chức năng: điều chỉnh pH → keo tụ → tạo bông → xử lý sinh học → xử lý Nitơ → xử lý dầu/màu đặc thù → khử trùng.
1. NaOH – Hóa chất nâng và điều chỉnh pH
NaOH hay xút là một trong những hóa chất thường gặp trong hệ thống xử lý nước thải công nghiệp. Vai trò chính là nâng pH khi nước thải có tính axit hoặc khi công đoạn phía sau yêu cầu môi trường pH phù hợp hơn.
NaOH có thể được sử dụng tại:
- Bể điều hòa hoặc bể trung hòa.
- Trước công đoạn keo tụ.
- Trước hệ thống sinh học khi pH quá thấp.
- Một số quá trình kết tủa hóa học.
Không nên châm NaOH theo một liều cố định nếu pH nước đầu vào biến động. Hệ thống có pH thay đổi thường xuyên nên kết hợp đầu đo pH và bơm định lượng để kiểm soát.
Có thể tham khảo NaOH – Xút xử lý nước thải cho các công đoạn cần nâng pH.
2. Axit – Hóa chất hạ pH khi nước có tính kiềm cao
Ngược lại với NaOH, một số nguồn nước thải có pH quá cao và cần sử dụng axit để đưa pH về vùng phù hợp với công đoạn xử lý tiếp theo.
Mục tiêu có thể là:
- Trung hòa nước thải kiềm.
- Điều chỉnh pH trước keo tụ.
- Đưa pH về vùng phù hợp cho vi sinh.
- Điều chỉnh pH trước khi xả.
Các axit sử dụng trong công nghiệp có thể khác nhau tùy thiết kế và yêu cầu vận hành. Việc lựa chọn cần tính đến độ tinh khiết, khả năng ăn mòn, an toàn hóa chất và ảnh hưởng của ion đi kèm.
Không nên sử dụng axit và kiềm để “đuổi pH” liên tục. Nếu hệ thống thường xuyên phải châm cả hai với lượng lớn, cần kiểm tra lại điểm đặt, đầu dò pH, thời gian phản ứng và biến động nước đầu vào.
3. PAC – Hóa chất keo tụ cơ bản
PAC là hóa chất keo tụ phổ biến trong xử lý nước thải. Sau khi được phân tán vào nước, PAC hỗ trợ làm mất ổn định các hạt keo và hình thành vi bông để chuẩn bị cho giai đoạn tạo bông.
PAC thường được sử dụng để hỗ trợ xử lý:
- TSS.
- Độ đục.
- Hạt keo.
- Một phần màu.
- Một phần Photpho.
- Dầu phân tán sau khi đã được làm mất ổn định.
Liều PAC không nên được xác định đơn thuần theo lưu lượng nước. Hai dòng nước cùng 100 m³/ngày có thể cần lượng PAC rất khác nhau nếu tải TSS, dầu, màu và chất hữu cơ khác nhau.
Jar Test là phương pháp thực tế để xác định vùng liều PAC phù hợp trước khi điều chỉnh ngoài hệ thống.
Có thể tham khảo PAC 31% cho công đoạn keo tụ – tạo vi bông.
4. Polymer – Hóa chất hỗ trợ tạo bông
Sau khi PAC hình thành các vi bông, Polymer được sử dụng để liên kết chúng thành bông lớn hơn, chắc hơn và dễ tách khỏi nước.
Tùy đặc tính nước và bùn có thể thử:
- Polymer Anion.
- Polymer Cation.
- Polymer Nonionic.
Polymer thường được sử dụng tại:
- Bể tạo bông.
- Hệ thống DAF.
- Bể lắng hóa lý.
- Máy ép bùn.
Không nên lựa chọn Polymer chỉ dựa trên tên Anion hay Cation. Mật độ điện tích, khối lượng phân tử và đặc tính bông đều ảnh hưởng đến hiệu quả thực tế.
Có thể sàng lọc Polymer Anion A1110 và Polymer Cation C1492 bằng Jar Test trước khi lựa chọn.
5. FeSO₄ – Hóa chất hỗ trợ keo tụ và xử lý một số chỉ tiêu đặc thù
Ferrous Sulfate – FeSO₄ là muối sắt được sử dụng trong một số hệ thống xử lý nước thải để hỗ trợ keo tụ, kết tủa hoặc tham gia các quá trình xử lý hóa học đặc thù.
FeSO₄ có thể được xem xét trong các trường hợp:
- Cần bổ sung muối sắt cho quá trình hóa lý.
- Hỗ trợ xử lý Photpho bằng kết tủa.
- Một số quy trình xử lý màu.
- Một số hệ oxy hóa Fenton khi kết hợp điều kiện và tác nhân oxy hóa phù hợp.
FeSO₄ không phải hóa chất bắt buộc cho mọi hệ thống. Khi sử dụng cần chú ý pH, lượng bùn hóa học phát sinh và khả năng ăn mòn.
Có thể tham khảo Ferrous Sulfate – FeSO₄ cho các công đoạn phù hợp.
6. Nguồn Carbon – Hỗ trợ quá trình khử Nitrat
Đối với hệ thống có yêu cầu xử lý Tổng Nitơ, nguồn Carbon bên ngoài có thể cần thiết khi nước thải không cung cấp đủ Carbon dễ phân hủy cho vi sinh phản Nitrat.
Carbon thường được bổ sung vào vùng Anoxic để hỗ trợ quá trình:
NO₃⁻ → NO₂⁻ → N₂↑
Dấu hiệu cần kiểm tra thiếu Carbon:
- Amoni đầu ra đã thấp nhưng Nitrat còn cao.
- TN đầu ra cao chủ yếu do NO₃⁻.
- COD dễ phân hủy vào Anoxic thấp.
- Tăng tuần hoàn nội nhưng Nitrat không giảm đáng kể.
Nguồn Carbon có thể là Methanol, Acetate, Glucose hoặc các nguồn Carbon hỗn hợp được thiết kế cho xử lý sinh học.
Không nên tăng Carbon chỉ dựa vào TN đầu ra. Cần kiểm tra NO₃⁻, DO tại Anoxic, tuần hoàn nội và khả năng hoạt động của vi sinh phản Nitrat trước.
Có thể tham khảo Nguồn Carbon Hỗn Hợp cho quá trình khử Nitrat.
7. Demulsifier – Hóa chất dành cho nước thải có dầu nhũ hóa
Demulsifier không phải hóa chất bắt buộc của mọi hệ thống. Nó đặc biệt hữu ích khi nước thải chứa dầu ở trạng thái nhũ hóa ổn định mà bể tách dầu thông thường hoặc PAC khó xử lý hiệu quả.
Dấu hiệu cần xem xét Demulsifier:
- Nước có màu trắng sữa.
- Để mẫu lâu nhưng dầu không tự tách lớp.
- Dầu mỡ cao nhưng bề mặt bể ít dầu tự do.
- Tăng PAC nhưng hiệu quả tách dầu không cải thiện.
- DAF tạo nhiều bùn nhưng nước vẫn còn dầu.
Demulsifier làm suy yếu lớp màng đang ổn định giọt dầu, giúp các giọt kết tụ và hợp nhất thành kích thước lớn hơn trước khi tạo bông.
Trình tự có thể thử:
Điều chỉnh pH → Demulsifier → PAC → Polymer → DAF
Có thể tham khảo Demulsifier xử lý dầu nhũ hóa khi hệ thống gặp nước thải chứa dầu khó tách.
8. Chất khử màu – Dùng khi màu là chỉ tiêu cần xử lý riêng
PAC, FeSO₄ và quá trình sinh học có thể giảm một phần màu, nhưng một số loại nước thải chứa hợp chất màu bền cần hóa chất chuyên biệt.
Thường gặp tại:
- Dệt nhuộm.
- Mực in.
- Giấy.
- Sơn.
- Hóa chất.
- Một số ngành thực phẩm.
Chất khử màu cần được lựa chọn theo bản chất màu thay vì chỉ nhìn vào độ đậm của nước.
Cần đánh giá:
- Loại chất màu.
- pH.
- COD.
- Khả năng keo tụ.
- Liều PAC và Polymer hiện tại.
- Lượng bùn phát sinh.
Nếu màu giảm tốt khi tăng PAC nhưng lượng bùn tăng quá mạnh, cần so sánh tổng chi phí giữa việc tăng PAC và sử dụng một hóa chất khử màu chuyên dụng.
9. Chất khử bọt – Chỉ sử dụng khi bọt ảnh hưởng vận hành
Bọt có thể xuất hiện tại Aerotank, bể điều hòa, bể hóa lý hoặc DAF. Tuy nhiên, không phải trường hợp nào cũng nên châm chất khử bọt.
Trước tiên cần xác định bọt do:
- Chất hoạt động bề mặt.
- Nước thải vệ sinh.
- Tải hữu cơ biến động.
- Vi sinh dạng sợi.
- Dầu mỡ.
- Khuấy hoặc sục khí quá mạnh.
Chất khử bọt phù hợp khi bọt gây tràn bể, ảnh hưởng thiết bị hoặc cản trở vận hành mà nguyên nhân không thể được loại bỏ ngay.
Không nên dùng chất khử bọt để che một vấn đề sinh học kéo dài. Nếu Aerotank liên tục tạo bọt bất thường, cần kiểm tra MLSS, DO, tải F/M, SVI và trạng thái bùn.
10. Hóa chất khử trùng – Công đoạn cuối trước khi xả thải
Nếu hệ thống có yêu cầu kiểm soát vi sinh vật trong nước đầu ra, công đoạn khử trùng có thể được bố trí sau xử lý sinh học và tách cặn.
Tùy thiết kế có thể sử dụng:
- Hợp chất Chlorine.
- NaOCl.
- Cloramin hoặc tác nhân phù hợp khác.
Liều khử trùng phụ thuộc vào:
- Chất lượng nước sau xử lý.
- Hàm lượng chất hữu cơ còn lại.
- TSS.
- pH.
- Thời gian tiếp xúc.
- Chỉ tiêu vi sinh cần kiểm soát.
Không nên tăng hóa chất khử trùng để bù cho nước đầu vào bể khử trùng còn quá nhiều TSS hoặc chất hữu cơ. Cần tối ưu các công đoạn phía trước trước khi tăng liều.
Bảng lựa chọn nhanh hóa chất theo vấn đề nước thải
| Vấn đề cần xử lý | Nhóm hóa chất cần xem xét | Điểm cần kiểm tra trước khi châm |
|---|---|---|
| pH thấp | NaOH hoặc kiềm phù hợp | pH đầu vào và độ kiềm |
| pH cao | Axit phù hợp | pH mục tiêu và khả năng ăn mòn |
| TSS, độ đục, hạt keo | PAC | pH và Jar Test |
| Vi bông nhỏ, khó tách | Polymer | Loại điện tích, liều và lực khuấy |
| NO₃⁻ và TN cao | Nguồn Carbon | NO₃⁻, DO Anoxic và tuần hoàn nội |
| Dầu nhũ hóa | Demulsifier | Dạng dầu, pH và Surfactant |
| Màu khó xử lý | Chất khử màu | Nguồn màu, pH và COD |
| Bọt quá nhiều | Chất khử bọt | Xác định nguyên nhân tạo bọt |
| Photpho cao | Muối nhôm hoặc muối sắt | Dạng Photpho, pH và lượng bùn |
| Vi sinh đầu ra cao | Hóa chất khử trùng | TSS, pH và thời gian tiếp xúc |
Không phải hệ thống nào cũng cần đủ tất cả hóa chất
Một hệ thống xử lý nước thải thông thường có thể chỉ cần một số nhóm cơ bản như:
Điều chỉnh pH + PAC + Polymer + Hóa chất khử trùng
Nếu có xử lý Nitơ và thiếu Carbon:
Điều chỉnh pH + PAC + Polymer + Nguồn Carbon + Khử trùng
Nếu nước thải chứa dầu nhũ hóa:
Điều chỉnh pH + Demulsifier + PAC + Polymer + Xử lý sinh học + Khử trùng
Nếu có màu đặc thù:
Điều chỉnh pH + Keo tụ + Polymer + Chất khử màu phù hợp + Xử lý sinh học
Nguyên tắc quan trọng là chỉ bổ sung một hóa chất khi xác định được vấn đề mà hóa chất đó cần giải quyết. Sử dụng quá nhiều hóa chất không những tăng chi phí mà còn có thể làm tăng TDS, lượng bùn, độ dẫn điện hoặc tải cho công đoạn phía sau.
Câu hỏi thường gặp
Một hệ thống xử lý nước thải tối thiểu cần những hóa chất nào?
Không có một bộ cố định cho mọi hệ thống. Với hệ hóa lý thông thường, các nhóm thường gặp là hóa chất điều chỉnh pH, PAC và Polymer. Các hóa chất khác chỉ bổ sung khi đặc tính nước và công nghệ yêu cầu.
PAC và Polymer có bắt buộc phải sử dụng cùng nhau không?
Không phải mọi trường hợp. Tuy nhiên, trong nhiều hệ keo tụ – tạo bông, PAC tạo vi bông còn Polymer hỗ trợ liên kết thành bông lớn, vì vậy sử dụng kết hợp có thể giúp quá trình tách hiệu quả hơn.
Có phải TN cao là phải châm thêm Carbon?
Không. Cần xác định dạng Nitơ. Nếu TN cao chủ yếu do Amoni thì vấn đề có thể nằm ở quá trình Nitrat hóa. Carbon bên ngoài chủ yếu được xem xét khi NO₃⁻ cao và quá trình phản Nitrat thiếu Carbon dễ phân hủy.
Nước thải có dầu có bắt buộc dùng Demulsifier không?
Không. Dầu tự do có thể được tách bằng thiết bị vật lý. Demulsifier đặc biệt hữu ích khi dầu tồn tại dưới dạng nhũ hóa ổn định và khó tách bằng phương pháp thông thường.
Làm sao lựa chọn bộ hóa chất có chi phí thấp nhất?
Nên dựa trên Jar Test, phân tích nước đầu vào và theo dõi chi phí trên mỗi m³ nước đạt yêu cầu. Không nên chỉ chọn hóa chất có đơn giá/kg thấp nhất vì liều sử dụng, Polymer đi kèm và lượng bùn phát sinh cũng ảnh hưởng tổng chi phí.
Kết luận
Bộ hóa chất cơ bản của một hệ thống xử lý nước thải công nghiệp phải được xây dựng theo vấn đề thực tế của nước thải, không phải theo một công thức cố định.
Các nhóm hóa chất thường gặp gồm:
- NaOH hoặc axit để điều chỉnh pH.
- PAC cho quá trình keo tụ.
- Polymer cho quá trình tạo bông.
- FeSO₄ cho một số quá trình hóa lý đặc thù.
- Nguồn Carbon khi cần hỗ trợ khử Nitrat.
- Demulsifier cho dầu nhũ hóa.
- Chất khử màu khi màu khó xử lý.
- Chất khử bọt khi bọt ảnh hưởng vận hành.
- Hóa chất khử trùng ở công đoạn cuối khi cần.
Trình tự lựa chọn nên bắt đầu từ:
Phân tích nước đầu vào → Xác định chỉ tiêu cần xử lý → Kiểm tra công nghệ hiện có → Jar Test → Chọn hóa chất → Tối ưu liều → Theo dõi chi phí/m³
Không nên sử dụng hóa chất để bù cho lỗi thiết bị hoặc lỗi vận hành. Nếu PAC và Polymer đã tạo bông tốt nhưng nước vẫn đục, cần kiểm tra bể lắng hoặc DAF. Nếu TN cao nhưng Amoni đã đạt, cần kiểm tra Nitrat và quá trình Anoxic trước khi tăng Carbon.
Quý khách cần tư vấn lựa chọn PAC 31%, Polymer Anion A1110, Polymer Cation C1492, FeSO₄, Nguồn Carbon Hỗn Hợp hoặc Demulsifier, vui lòng liên hệ Châu An Chemical để được hỗ trợ lựa chọn theo mẫu nước và công nghệ thực tế.
