Hệ thống xử lý nước thải công nghiệp thường phải xử lý đồng thời nhiều vấn đề như pH, TSS, COD, màu, dầu mỡ, Nitơ, Photpho, bọt và vi sinh. Vì vậy, không có một loại hóa chất duy nhất có thể giải quyết toàn bộ các chỉ tiêu ô nhiễm.
Tùy đặc tính nước và công nghệ xử lý, doanh nghiệp có thể sử dụng các nhóm hóa chất khác nhau cho từng công đoạn: điều chỉnh pH, keo tụ, tạo bông, phá nhũ, oxy hóa, bổ sung Carbon hoặc khử trùng.
Dưới đây là 10 nhóm hóa chất xử lý nước thải công nghiệp được sử dụng phổ biến và vai trò chính của từng loại. Việc lựa chọn và định lượng vẫn cần dựa trên mẫu nước, tải ô nhiễm và Jar Test thực tế.
pH → Keo tụ → Tạo bông → Phá nhũ/Xử lý màu → Sinh học → Oxy hóa → Khử trùng
1. PAC – Hóa chất keo tụ phổ biến
PAC – Poly Aluminium Chloride là một trong những chất keo tụ được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước thải công nghiệp.
PAC thường được sử dụng để:
- Làm mất ổn định hạt keo.
- Giảm TSS và độ đục.
- Hỗ trợ loại một phần màu.
- Hỗ trợ loại một phần chất hữu cơ dạng hạt hoặc keo.
- Tạo vi bông trước công đoạn Polymer.
Dấu hiệu PAC phù hợp là sau giai đoạn khuấy nhanh xuất hiện các vi bông rõ và nước giảm độ đục.
Nếu tăng PAC nhưng nước không cải thiện, cần kiểm tra lại pH, đặc tính hạt keo hoặc xem chất ô nhiễm có thực sự thuộc phần có khả năng keo tụ hay không.
Có thể tham khảo PAC 31% cho các hệ thống keo tụ – tạo bông.
2. Polymer – Hóa chất tạo bông
Polymer thường được châm sau chất keo tụ để liên kết các vi bông nhỏ thành bông lớn và chắc hơn.
Polymer có thể hỗ trợ:
- Tăng kích thước bông.
- Cải thiện tốc độ lắng.
- Hỗ trợ tuyển nổi DAF.
- Giảm TSS đầu ra.
- Hỗ trợ tách bùn.
- Điều hòa bùn trước ép bùn trong một số ứng dụng.
Các nhóm thường gặp gồm Polymer Anion và Polymer Cation. Không nên lựa chọn chỉ dựa trên tên điện tích vì hiệu quả thực tế còn phụ thuộc vào mật độ điện tích, khối lượng phân tử và đặc tính bùn hoặc nước.
Có thể sàng lọc Polymer Anion A1110 và Polymer Cation C1492 bằng Jar Test.
PAC tạo vi bông, Polymer phát triển bông – hai hóa chất không nên được coi là cùng một chức năng.
3. NaOH – Xút điều chỉnh pH và độ kiềm
NaOH – Sodium Hydroxide là kiềm mạnh được sử dụng phổ biến để nâng pH nước thải.
Ứng dụng chính gồm:
- Trung hòa nước thải axit.
- Điều chỉnh pH trước keo tụ.
- Bổ sung độ kiềm cho hệ sinh học.
- Hỗ trợ kết tủa một số kim loại.
- Điều chỉnh pH giữa các công đoạn.
NaOH không trực tiếp xử lý COD hay TSS mà chủ yếu tạo điều kiện pH phù hợp để công đoạn phía sau hoạt động hiệu quả.
Có thể tham khảo NaOH – Xút xử lý nước thải.
Không nên châm NaOH theo một liều cố định khi pH nước đầu vào biến động vì dễ dẫn đến tình trạng quá liều rồi phải châm axit để điều chỉnh ngược lại.
4. FeSO₄ – Ferrous Sulfate
FeSO₄ là muối sắt được sử dụng cho nhiều mục tiêu trong xử lý nước thải.
Các ứng dụng thường gặp:
- Hỗ trợ keo tụ.
- Hỗ trợ loại Photpho.
- Kết tủa Sulfide.
- Làm nguồn Fe²⁺ cho phản ứng Fenton.
- Hỗ trợ xử lý một số loại màu.
Đặc biệt, FeSO₄·7H₂O có thể được sử dụng kết hợp H₂O₂ trong phản ứng Fenton để xử lý một số dòng COD hòa tan và màu hữu cơ khó phân hủy.
FeSO₄ quá liều có thể làm tăng lượng bùn sắt và khiến nước có màu vàng nâu nếu công đoạn tách bùn hoạt động không tốt.
5. Demulsifier – Hóa chất phá nhũ dầu
Nước thải chứa dầu không phải lúc nào cũng xử lý hiệu quả bằng PAC.
Khi dầu tồn tại dưới dạng nhũ tương ổn định do Surfactant hoặc chất tẩy rửa, cần phá lớp màng ổn định quanh giọt dầu trước.
Demulsifier thường được sử dụng để:
- Phá nhũ dầu – nước.
- Làm các giọt dầu nhỏ mất ổn định.
- Hỗ trợ giọt dầu kết tụ thành kích thước lớn hơn.
- Giảm tải cho PAC và Polymer phía sau.
- Cải thiện hiệu quả hệ thống DAF.
Trình tự thường được ưu tiên thử với nước có dầu nhũ hóa:
Điều chỉnh pH nếu cần → Demulsifier → PAC → Polymer → DAF
Nếu nước trắng sữa và tăng PAC chỉ làm lượng bùn tăng, nên kiểm tra khả năng phá nhũ trước khi tiếp tục tăng PAC.
6. Nguồn Carbon Hỗn Hợp – Hỗ trợ xử lý Nitơ
Nguồn Carbon Hỗn Hợp được sử dụng để cung cấp nguồn hữu cơ dễ sử dụng cho vi sinh, đặc biệt trong quá trình khử Nitrat tại bể Anoxic.
Ứng dụng chính:
- Cung cấp cơ chất cho vi sinh dị dưỡng.
- Hỗ trợ Denitrification.
- Giảm NO₃⁻-N.
- Hỗ trợ giảm TN khi hệ thống thiếu Carbon.
Cần phân biệt:
NH₄⁺ cao → Kiểm tra Nitrat hóa | NO₃⁻ cao → Kiểm tra Anoxic và nguồn Carbon
Nếu châm Carbon quá mức, COD đầu ra có thể tăng và nhu cầu oxy trong Aerotank cũng tăng.
Vì vậy, liều Carbon nên được điều chỉnh theo tải NO₃⁻-N thực tế thay vì chỉ theo lưu lượng nước.
7. Hydrogen Peroxide H₂O₂ – Hóa chất oxy hóa
Hydrogen Peroxide – H₂O₂ được sử dụng trong các quá trình oxy hóa và đặc biệt là phản ứng Fenton.
H₂O₂ có thể hỗ trợ:
- Oxy hóa một số chất hữu cơ.
- Hỗ trợ xử lý màu.
- Oxy hóa Sulfide.
- Giảm một số hợp chất gây mùi.
- Tham gia quá trình Fenton xử lý COD khó phân hủy.
Trong hệ Fenton:
Fe²⁺ + H₂O₂ → Fe³⁺ + OH⁻ + •OH
Gốc hydroxyl •OH có khả năng oxy hóa mạnh nhiều hợp chất hữu cơ.
H₂O₂ quá liều không đồng nghĩa COD sẽ tiếp tục giảm. Cần tối ưu đồng thời pH, Fe²⁺, H₂O₂ và thời gian phản ứng.
8. Chlorine – Hóa chất khử trùng và oxy hóa
Chlorine được sử dụng phổ biến ở công đoạn cuối để kiểm soát vi sinh vật trước khi nước được xả hoặc sử dụng tiếp.
Ứng dụng gồm:
- Khử trùng.
- Kiểm soát vi sinh.
- Oxy hóa một số hợp chất.
- Hỗ trợ xử lý Sulfide và mùi trong điều kiện phù hợp.
Có thể sử dụng Clorin 70% – Calcium Hypochlorite tùy thiết kế và mục tiêu sử dụng.
Hiệu quả Chlorine phụ thuộc mạnh vào:
- pH.
- Nhu cầu Chlorine của nước.
- Liều hóa chất.
- Thời gian tiếp xúc.
- Chlorine dư.
Không nên dùng Chlorine để thay thế công đoạn xử lý COD hoặc TSS đang hoạt động kém.
9. Chất khử màu – Xử lý phần màu khó loại bằng keo tụ
Một số nước thải sau PAC – Polymer đã giảm TSS rõ rệt nhưng vẫn còn màu hòa tan.
Trường hợp này thường gặp trong:
- Dệt nhuộm.
- Mực in.
- Sơn.
- Giấy.
- Một số ngành hóa chất.
Chất khử màu chuyên dụng có thể được thử khi:
- PAC đã tối ưu nhưng màu vẫn cao.
- Nước khá trong nhưng vẫn có màu.
- Màu hòa tan chiếm tỷ trọng lớn.
Tuy nhiên, trước khi tăng chất khử màu cần kiểm tra:
- pH.
- COD.
- TSS.
- Loại màu.
- Hiệu quả PAC hiện tại.
Phương án kinh tế thường là loại tối đa TSS và phần màu có thể keo tụ trước rồi mới dùng chất khử màu cho phần còn lại.
10. Chất khử bọt – Defoamer
Chất khử bọt được sử dụng khi bể điều hòa, Aerotank hoặc các công đoạn khác xuất hiện lớp bọt dày gây ảnh hưởng vận hành.
Defoamer hoạt động bằng cách:
- Tiếp cận lớp màng giữ bọt.
- Làm giảm độ bền của màng.
- Thúc đẩy màng mỏng đi.
- Làm bọt vỡ và giải phóng khí.
Các dạng thường gặp gồm:
- Silicone Defoamer.
- Non-Silicone Defoamer.
- Polyether hoặc các hệ hữu cơ khác.
Tuy nhiên, chất khử bọt chỉ xử lý hiện tượng bọt, không phải lúc nào cũng xử lý được nguyên nhân gây bọt.
Nếu bọt xuất hiện liên tục cần kiểm tra Surfactant, dầu mỡ, tải hữu cơ, tuổi bùn và trạng thái vi sinh.
Bảng tổng hợp 10 hóa chất xử lý nước thải phổ biến
| STT | Hóa chất | Vai trò chính | Ứng dụng điển hình |
|---|---|---|---|
| 1 | PAC | Keo tụ | TSS, độ đục, hạt keo |
| 2 | Polymer | Tạo bông | Lắng, DAF, ép bùn |
| 3 | NaOH | Nâng pH | Trung hòa, bổ sung kiềm, kết tủa kim loại |
| 4 | FeSO₄ | Muối sắt/nguồn Fe²⁺ | Photpho, Fenton, Sulfide, keo tụ |
| 5 | Demulsifier | Phá nhũ | Nước thải chứa dầu nhũ hóa |
| 6 | Nguồn Carbon Hỗn Hợp | Bổ sung Carbon | Anoxic, khử Nitrat, giảm TN |
| 7 | H₂O₂ | Oxy hóa | Fenton, màu, COD khó phân hủy, Sulfide |
| 8 | Chlorine | Khử trùng | Kiểm soát vi sinh, khử trùng nước đầu ra |
| 9 | Chất khử màu | Loại màu | Dệt nhuộm, mực in, sơn, giấy |
| 10 | Chất khử bọt | Phá bọt | Aerotank, bể điều hòa, bể hóa lý |
Cách lựa chọn hóa chất theo từng chỉ tiêu ô nhiễm
| Vấn đề cần xử lý | Nhóm hóa chất nên ưu tiên kiểm tra |
|---|---|
| pH thấp | NaOH |
| TSS và độ đục cao | PAC + Polymer |
| Dầu nhũ hóa | Demulsifier → PAC → Polymer |
| NO₃⁻ và TN cao do thiếu Carbon | Nguồn Carbon Hỗn Hợp |
| Photpho cao | FeSO₄ hoặc chất keo tụ phù hợp |
| COD hòa tan khó phân hủy | H₂O₂ + Fe²⁺ nếu Fenton phù hợp |
| Màu còn cao sau keo tụ | Chất khử màu hoặc oxy hóa phù hợp |
| Vi sinh đầu ra cao | Chlorine |
| Bọt nhiều | Chất khử bọt + kiểm tra nguyên nhân |
Câu hỏi thường gặp
Hệ thống xử lý nước thải có cần sử dụng đủ cả 10 loại hóa chất không?
Không. Mỗi hệ thống chỉ nên sử dụng những hóa chất thực sự cần thiết theo đặc tính nước và công nghệ. Sử dụng quá nhiều hóa chất vừa tăng chi phí vừa có thể làm hệ thống khó kiểm soát.
PAC và Polymer có phải lúc nào cũng đi cùng nhau không?
Không tuyệt đối, nhưng chúng thường được phối hợp trong hệ keo tụ – tạo bông. PAC tạo vi bông còn Polymer giúp các vi bông phát triển thành bông lớn hơn.
COD cao nên dùng hóa chất nào?
Không thể lựa chọn chỉ dựa trên COD tổng. COD dạng hạt có thể giảm bằng PAC – Polymer; COD do dầu cần kiểm tra Demulsifier; COD hòa tan khó phân hủy có thể cần oxy hóa hoặc Fenton.
TN cao nên tăng Nguồn Carbon Hỗn Hợp không?
Chỉ nên ưu tiên Carbon khi TN cao chủ yếu do NO₃⁻ và quá trình khử Nitrat đang thiếu nguồn carbon dễ phân hủy. Nếu NH₄⁺ cao, cần kiểm tra quá trình Nitrat hóa trước.
Làm sao lựa chọn hóa chất chính xác nhất?
Cần phân tích nước, xác định dạng chất ô nhiễm và thực hiện Jar Test. Sau đó nên so sánh cả chất lượng đầu ra, liều hóa chất, lượng bùn và tổng chi phí xử lý trên mỗi m³ nước.
Kết luận
10 nhóm hóa chất trên bao phủ phần lớn các chức năng phổ biến trong hệ thống xử lý nước thải công nghiệp, từ điều chỉnh pH, keo tụ, tạo bông, phá nhũ đến xử lý Nitơ, COD, màu, bọt và khử trùng.
Có thể ghi nhớ theo mục tiêu:
- PAC: keo tụ.
- Polymer: tạo bông.
- NaOH: nâng pH và bổ sung kiềm.
- FeSO₄: muối sắt, Photpho và Fenton.
- Demulsifier: phá nhũ dầu.
- Nguồn Carbon Hỗn Hợp: hỗ trợ khử Nitrat.
- H₂O₂: oxy hóa và Fenton.
- Chlorine: khử trùng.
- Chất khử màu: xử lý phần màu khó loại.
- Chất khử bọt: kiểm soát bọt.
Nguyên tắc quan trọng nhất là:
Đúng chỉ tiêu → Đúng hóa chất → Đúng pH → Đúng liều → Đúng điểm châm → Kiểm tra đầu ra
Không nên xây dựng hệ thống theo hướng “có sự cố thì tăng hóa chất”. Việc xác định đúng nguyên nhân trước khi điều chỉnh giúp giảm tiêu hao PAC, Polymer, Carbon và các hóa chất khác, đồng thời hạn chế lượng bùn phát sinh.
Quý khách cần tư vấn lựa chọn PAC 31%, Polymer Anion A1110, Polymer Cation C1492, NaOH, FeSO₄·7H₂O, Demulsifier, Nguồn Carbon Hỗn Hợp hoặc Clorin 70%, vui lòng liên hệ Châu An Chemical để được hỗ trợ lựa chọn hóa chất theo mẫu nước và hệ thống thực tế.
