XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ

XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ

Giới thiệu 

Bên cạnh sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của quá trình công nghiệp hóa đất nước thì các vấn đề liên quan đến môi trường cũng dần được con người quan tâm nhiều hơn. Các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp xuất hiện ngày càng nhiều, bên cạnh việc mang lại lợi ích to lớn cho nền kinh tế đất nước thì lượng chất thải công nghiệp cũng đang ngày một gia tăng về khối lượng, đa dạng về chủng loại đang gây ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng hơn, đòi hỏi con người phải có nhận thức đúng dắn và đầu tư thích đáng cho vấn đề xử lý. Đặc biết là vấn đề ô nhiễm nguồn nước do những tác động từ các hoạt động sinh hoạt, sản xuất của con người gây nên. Trong đó, ngành công nghiệp gia công kim loại, lượng nước thải xi mạ từ gia công kim loại có khả năng phá hoại môi trường nghiêm trọng và cần phải được thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ đúng cách để giúp làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường nguồn nước cũng như bảo vệ sức khỏe của con người. 

Sản phẩm của ngành công nghiệp xi mạ

Dây chuyền công nghệ chung của công nghệ xi mạ

Dây chuyền công nghệ chung của công nghệ xi mạ

Nguồn phát sinh nước thải xi mạ

Nguồn phát sinh nước thải xi mạ chủ yếu từ các khâu sản xuất của các xí nghiệp, nhà máy và tính chất nước thải xi mạ phụ thuộc và loại hình sản xuất, dây chuyền công nghệ, thành phần nguyên vật liệu, chất lượng sản phẩm… Nước thải từ khâu sản xuất trong các xí nghiệp thường chia làm 2 loại: nguồn thải từ quá trình mạ và quá trình làm sạch bề mặt chi tiết.

• Nước thải từ quá trình mạ: 

Dung dịch trong bể mạ có thể bị rò rỉ, rơi vãi hoặc bám theo các gá mạ và các chi tiết ra ngoài. Các bể mạ sau một thời gian vận hành cần phải được vệ sinh nên đã thải các chất bẩn, cặn theo dòng nước thải ra ngoài. Do đó, phát sinh lượng nước thải tuy không nhiều nhưng chất ô nhiễm đa dạng, nồng độ chất ô nhiễm cao (Cr⁶⁺, Ni²⁺, CN^–)

• Nước thải từ quá trình làm sạch bề mặt chi tiết:

Trên bề mặt kim loại thường có dầu mỡ bám vào do các giai đoạn bão dưỡng và đánh bóng cơ học. Để đảm bảo chất lượng lớp mạ các chi tiết trước khi mạ cần đượng làm sạch bề mặt bằng các phương pháp tẩy dầu mỡ hóa học, dùng dung môi hoặc điện hóa. Vì vậy lượng nước thải phát sinh trong quá trình này nhiều nhưng nồng độ chất ô nhiễm nhỏ, chủ yếu là kiềm, axit và dung dịch,

Thành phần và tính chất nước thải xi mạ

Nước thải xi mạ có thành phần đa dạng về nồng độ và pH biến đổi rộng từ axit (pH= 2 – 3) đến rất kiềm (pH= 10 – 11). Đặc trưng chung của nước thải xi mạ là chứa hàm lượng cao các muối vô cơ và kim loại nặng. Thùy theo kim loại của lớp mà mà nguồn ô nhiễm có thể là Cu, Zn, Cr, Ni,… và cũng tùy thuốc vào loại muối kim loại được sử dụng mà nước thải có chứa các độc tố như xianua, sunfat, amoni, cromat,… Các chất hữu cơ ít có trong nước thải xi mạ, phần chủ yếu là chất tạo bông, chất hoạt động bề mặt… nên BOD, COD thường thấp và không thuộc đối tượng xử lý. Đối tượng xử lý chính là các ion vô cơ mà đặc biệt là các muối kim loại nặng như Cr, Ni, Cu, Fe,…

Nước thải nên tách riêng thành 3 dòng riêng biệt:

• Dung dịch thải đậm đặc từ các bể nhúng, bể ngâm.
• Nước rửa thiết bị có hàm lượng chất bẩn trung bình (muối kim loại, dầu mỡ và xà phòng,…)
• Nước pha loãng

Để an toàn và dễ xử lý thì dòng axit cromic và dong cyanide sẽ được tách riêng. Chất gây ô nhiễm nước thải xi mạ có thể chia làm vài nhóm sau:

• Chất ô nhiễm độc như cyanide CN^–, Cr⁶⁺, F^–,…
• Chất ô nhiễm làm thay đổi pH như dòng axit và kiềm
• Chất ô nhiễm hình thành cặn lơ lửng như hydroxit, carbonat và phosphat
• Chất ô nhiễm hữu cơ như dầu mỡ, EDTA…

Nước thải xi mạ chủ yếu chứa muối của kim loại nặng như crom, cyanua, kẽm, niken…

Những ảnh hưởng do chất ô nhiễm trong nước thải xi mạ gây ra

• Ảnh hưởng đến sức khỏe con người

Các chất độc hại trong nước thải xi mạ nếu không được xử lý mà xả thải trực tiếp ra ngoài môi trường thì sau một thời gian sẽ ngấm vào đất và nước ngầm, theo chuỗi thức ăn thâm nhập vào cơ thể con người cũng như sinh vật ở vùng lân cận gây nhiễm độc mãn tính.

Crom và hợp chất của crom có thể làm tổn thương bề mặt da, làm loét niêm ạc, mũi, làm thùng phần sụn của vách mũi, ảnh hưởng đến hệ tiêu hóa, gan, thận và tim mạch. Cr⁶⁺ độc hơn Cr³⁺ vì khả năng hấp thụ của nó trong cơ thể cao hơn. Và nếu con người tiếp xúc với muối cromat một thời gian dài có thể gây ra bệnh ung thư phổi.

Niken và hợp chất của niken gây bệnh viêm da, đặc biệt là môi trường ẩm và nhiệt độ cao.

Kẽm và hợp chất của kẽm nói chung là ít độc. Khi nuốt phải muối kẽm có thể gây ra ói mửa. Khi tiếp xúc nhiều với muối ZnCl₂ có thể gây lở loét ngón tay, bán tay, cánh tay.

Đồng và các hợp chất của đồng có thể gây kích thích nhẹ hoặc gây dị ứng nhẹ. Muối đồng gây ngứa da và kết mạc. Oxit đồng hóa trị 1 còn gây kích thích ngứa mắt và đường hô hấp. Những người thường xuyên tiếp xúc với các hợp chất của đồng thường mắc phải hiện tượng mất màu da. Người uống phải đồng sunfat sẽ bị ói mửa, choáng, co giật và nếu nặng có thể tử vong ..

• Ảnh hưởng ô nhiễm nước mặt và nước ngầm

Việc thải bỏ nước thải xi mạ trực tiếp vào nguồn mà không qua hệ thống xử lý có thể là một trong những nguyên nhân dẫn đến sự có mặt của các ion kim loại độc trong lòng đất, trong nước ngầm, nước bề mặt và ảnh hưởng tới sức khỏe công đồng, hệ sinh thái thủy sinh vật và chất lượng nguồn nước cấp cho sinh hoạt và sản xuất của con người.

• Ảnh hưởng đến việc xử lý nước thải

Nước thải của ngành công nghiệp xi mạ có hại đến quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Các kim loại nặng độc hại như Cr⁶⁺, Zn²⁺ ,… axit, kiềm là các tác nhân giết chết vi sinh vật trong quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học.

Nhận xét: Lượng nước thải của ngành xi mạ không phải là lớn so với các ngành công nghiệp khác như nước thải của ngành công nghiệp giấy, dệt, … song thành phần và nồng độ các chất độc hai trong đó khá lớn. Hơn nữa các hóa chất độc hại này lại có những biến thiên hết sức phức tạp và phụ thuộc vào quy trình công nghệ cũng như từng công đoạn trong quy trình đó. Vì vậy, muốn xử lý đạt hiệu quả cao thì chúng ta cần phải thu gom, tách dòng theo từng công doạn, từng trường hợp cụ thể và lựa chọn phương án xử lý thích hợp.

Đề xuất hệ thống xử lý nước thải xi mạ

Hệ thống xử lý nước thải xi mạ

Thuyết minh hệ thống xử lý nước thải xi mạ

Dòng nước thải trong ngành sản xuất xi mạ được tách ra thành các dòng thải riêng biệt để xử lý theo từng tính chất của nguồn thải.

Dòng nước thải có chứa kim loại crom được dẫn qua song chắn rác để loại bỏ các tạp chất thô có trong nước thải rồi dẫn qua bể lắng cát để lắng các hạt cát, đất có kích thước lớn hơn 2mm trước khi đưa về hệ thống xử lý.  Sau đó, nước thải xi mạ chứa kim loại crom được đưa về bể điều hòa để ổn định lại lưu lượng và nồng độ chất thải trong nước thải trước khi được đưa về bể oxi hóa – khử để khử kim loại Cr⁶⁺ xuống thành Cr³⁺ ít độc hại hơn trước khi đưa về bể keo tụ để tạo kết tủa crom.

Dòng nước thải có chứa kim loại niken được dẫn qua song chắn rác để loại bỏ các tạp chất thô có trong nước thải rồi dẫn qua bể lắng cát để lắng các hạt đất, cát có trong nước thải. Nước thải xi mạ chứa kim loại niken sau đó được đưa về bể điều hòa để ổn định nồng độ và lưu lượng nước thải. Sau đó, nước thải được đưa về bể keo tụ tạo bông để tạo bông cặn kết tủa niken.

Dòng nước thải có chứa Cyanua được dẫn qua song chắn rác để loại bỏ các tạp chất thô có kích thước lớn trong nước thải rồi dẫn qua bể lắng cát để lắng các hạt đất cát có trong nước thải. Sau đó, nước thải xi mạ chứa cyanua được đưa vể bể điều hòa để ổn định lại lưu lượng và nồng độ chất thải rồi dẫn về bể oxi hóa – khử để oxy hóa cyanua trong nước thải. Thường dùng các chất oxy hóa như Clo, NaOCl, CaOCl₂, thuốc tím KmnO₄.H₂O₂ hoặc FeSO₄.7H₂O để biến CN^– thành một hợp chất canh berlin hay xanh pruxo không tan và không độc.

Dòng thải có chứa kim loại kẽm được dẫn qua song chắn rác để loại các rác thô có kích thước lớn trong nước thải rồi được dẫn qua bể lắng cát để lắng hạt cát có kích thước lớn hơn 2mm. Nước thải xi mạ chứa kim loại kẽm sau đó được đưa về bể điều hòa để ổn định lại nồng độ và lưu lương nước thải rồi được đưa về bể keo tụ để tạo kết tủa kẽm.

Nước thải xi mạ sau khi ra khỏi bể keo tụ tạo bông được dẫn về bể lắng để lắng bông cặn kết tủa đã được hình thành dưới tác dụng của quá trình trọng lực. Phần bùn cặn sau lắng được đưa về bể chứa bùn để đem đi xử lý. Phần nước trong sau lắng theo máng thu nước chảy về bể trung hòa để điều chỉnh lại độ pH của nước thải trước khi xả thải ra ngoài nguồn tiếp nhận. Nước thải đầu ra sau xử lý đạt quy chuẩn xả thải cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT.