Xử lý nước thải công nghiệp

Xử lý nước thải công nghiệp bao gồm các cơ chế và quy trình sử dụng để xử lý nước thải được tạo ra từ các hoạt động công nghiệp hoặc thương mại. Sau khi xử lý, nước thải công nghiệp được xử lý (hoặc dòng thải) có thể được tái sử dụng hoặc đưa đến một hệ thống thoát nước vệ sinh hoặc một nơi lưu trữ nước trong thiên nhiên. Hầu hết các ngành công nghiệp tạo ra nước thải mặc dù xu hướng phát triển trên thế giới gần đây là giảm thiểu lượng hoặc tái chế nước thải được tạo ra trong quá trình sản xuất. Tuy nhiên, nhiều ngành công nghiệp vẫn còn tạo ra nhiều nước thải.

Nguồn nước thải công nghiệp

Ngành công nghiệp với hóa chất hữu cơ phức tạp
Một loạt các ngành công nghiệp sản xuất hoặc sử dụng các hóa chất hữu cơ phức tạp. Chúng bao gồm thuốc trừ sâu, dược phẩm, sơn và thuốc nhuộm, hóa dầu, chất tẩy rửa, nhựa, ô nhiễm giấy, v.v.. Nước thải có thể bị ô nhiễm bởi các nguyên liệu chế biến, các sản phẩm, nguyên liệu sản xuất dạng hòa tan hoặc hạt, rửa và làm sạch các tác nhân, các dung môi và các sản phẩm giá trị như nhựa dẻo. Các nhà máy xử lý không cần kiểm soát lượng nước thải của họ thường lựa chọn kiểu xử lý hiếu khí, như là đầm phá có ga.

Nhà máy điện
Nhà máy điện nhiên liệu hóa thạch, đặc biệt là nhà máy đốt than, là một nguồn chính của nước thải công nghiệp. Nhiều nhà máy này xả nước thải kèm theo các kim loại như chì, thủy ngân, cadmi, crôm, asen, selen và hợp chất chứa nitơ (nitrat và nitrit). Dòng nước thải bao gồm lưu huỳnh dạng khí, tro bay, tro đáy và kiểm soát khí thải thủy ngân. Nhà máy có kiểm soát ô nhiễm không khí như máy lọc ướt chuyển các chất gây ô nhiễm bị hút vào dòng nước thải.

Ao tro, một loại bề mặt đập, là một công nghệ xử lý được sử dụng rộng rãi tại các nhà máy đốt than. Những ao này sử dụng lực hấp dẫn để tạo ra các hạt lớn (tính theo tổng chất rắn lơ lửng) từ nước thải nhà máy điện. Công nghệ này không xử lý các chất ô nhiễm hòa tan. Các nhà máy điện sử dụng công nghệ bổ sung cho việc kiểm soát ô nhiễm, tùy thuộc vào các dòng thải cụ thể trong nhà máy. Chúng bao gồm việc xử lý tro khô, tái chế tro, kết tủa hóa học, xử lý sinh học (như quá trình bùn hoạt tính), và bốc hơi. Các thành phần nước thải thực phẩm và nông nghiệp thường rất phức tạp để dự đoán, do sự khác nhau BOD và độ pH trong nước thải từ rau, trái cây, và sản phẩm thịt và do tính chất mùa vụ của chế biến thực phẩm và lưu trữ sau thu hoạch.

Chế biến thực phẩm từ nguyên liệu thô yêu cầu một lượng lớn nước. Rửa rau tạo ra nước có tỷ trọng cao của các hạt vật chất và chất hữu cơ hòa tan. Nó cũng có thể chứa chất có hoạt tính bề mặt.

Giết mổ và chế biến động vật sản sinh chất thải hữu cơ từ các chất dịch cơ thể, chẳng hạn như máu, và dịch ruột. Nước thải này thường bị ô nhiễm bởi lượng đáng kể của kháng sinh và hormone tăng trưởng từ động vật và một loạt các loại thuốc trừ sâu được sử dụng để kiểm soát ký sinh trùng bên ngoài.

Chế biến thực phẩm để bán sản sinh chất thải phát sinh từ nấu ăn mà thường có nhiều tại nhà máy nguyên liệu hữu cơ và cũng có thể chứa muối, hương liệu, màu vật chất và axit hoặc kiềm. Số lượng rất đáng kể của dầu hoặc chất béo cũng có thể có mặt.

Sắt và ngành công nghiệp thép
Việc sản xuất sắt từ quặng của nó liên quan đến mạnh mẽ giảm các phản ứng trong lò cao. Nước làm mát được không tránh khỏi bị ô nhiễm với các sản phẩm đặc biệt là ammonia và xyanua. Sản xuất than cốc từ than trong các nhà máy luyện cốc cũng yêu cầu làm mát bằng nước và sử dụng nước trong tách các sản phẩm. Sự ô nhiễm của dòng chất thải bao gồm các sản phẩm khí hóa như benzen, naphthalene, anthracene, cyanide, amonia, phenol, cresols cùng với một loạt các phức tạp hơn các hợp chất hữu cơ được gọi chung là các hydrocarbon thơm đa vòng (PAH).

Việc chuyển đổi bằng sắt hoặc thép vào tấm, dây hoặc que đòi hỏi giai đoạn chuyển đổi cơ khí nóng và lạnh thường xuyên sử dụng nước như một chất bôi trơn và làm mát. Các chất ô nhiễm bao gồm thủy lực loại dầu, mỡ động vật và các hạt chất rắn.
Điều trị cuối cùng của sản phẩm sắt và thép trước khi trở đi bán vào sản xuất bao gồm tẩy axit khoáng mạnh mẽ để loại bỏ gỉ và chuẩn bị bề mặt cho tin hoặc crom mạ hoặc cho xử lý bề mặt khác như mạ điện hoặc sơn. hai axit thường được sử dụng là axit hydrochloric và axit sulfuric. nước thải bao gồm nước rửa có tính axit cùng với axit thải. Mặc dù nhiều nhà máy vận hành nhà máy axit hồi phục (đặc biệt là những người sử dụng axit hydrochloric), nơi các axit khoáng sản được luộc ra khỏi muối sắt, vẫn còn một lượng lớn axit cao ferrous sulfate hoặc chloride sắt để được xử lý. nước thải công nghiệp nhiều thép đang bị ô nhiễm bởi dầu thủy lực, còn được gọi là dầu hòa tan.

Mỏ và khai thác đá

Các chất thải-nước chính kết hợp với mỏ và mỏ đá là chất bùn của các hạt đá trong nước. Những phát sinh từ việc rửa mưa tiếp xúc với các bề mặt và đường đường và cũng từ quá trình rửa đá và chấm điểm. Khối lượng nước có thể rất cao, đặc biệt là lượng mưa liên quan arisings trên các trang web lớn. Một số hoạt động tách chuyên ngành, chẳng hạn như than rửa để tách than từ đá tự nhiên sử dụng gradient mật độ, có thể sản xuất nước thải bị ô nhiễm bởi các hạt mịn haematite và bề mặt. dầu và dầu thủy lực cũng là chất gây ô nhiễm thông thường.

Nước thải từ các mỏ kim loại và phục hồi quặng nhà máy này không tránh khỏi bị ô nhiễm bởi các chất khoáng có trong các tầng đá mẹ đẻ. Sau nghiền và khai thác các tài liệu mong muốn, vật liệu không mong muốn có thể nhập vào dòng nước thải. Đối với các mỏ kim loại, điều này có thể bao gồm các kim loại không mong muốn như kẽm và các vật liệu khác như asen. Chiết xuất kim loại có giá trị cao như vàng và bạc có thể tạo ra slimes có chứa các hạt rất tốt trong khi loại bỏ chất gây ô nhiễm trở nên đặc biệt khó khăn.

Ngoài ra, cấu tạo địa chứa chấp các kim loại có giá trị kinh tế như đồng và vàng rất thường gồm các quặng sulfide-type. Việc xử lý đòi hỏi nghiền đá thành các hạt mịn và sau đó chiết xuất kim loại mong muốn (s), với các tảng đá còn sót lại được biết đến như chất thải. các chất thải có chứa một sự kết hợp của kim loại còn sót lại không chỉ không mong muốn, nhưng cũng phần sulfide mà cuối cùng tạo thành axit sulfuric khi tiếp xúc với không khí và nước là không thể tránh xảy ra khi các chất thải được xử lý trong hồ chứa lớn. kết quả là hệ thống thoát nước mỏ axit, trong đó thường giàu các kim loại nặng (vì axit hòa tan các kim loại), là một trong nhiều tác động môi trường của khai thác mỏ.

Ngành công nghiệp hạt nhân
Chất thải từ ngành công nghiệp hạt nhân được xử lý như chất thải phóng xạ.

Ngành công nghiệp giấy và bột giấy
Nước thải từ các ngành công nghiệp giấy và bột giấy thường có chỉ số TSS và BOD cao. Nhà máy tẩy trắng bột gỗ làm giấy có thể tạo ra chloroform, dioxin (bao gồm 2,3,7,8-TCDD), furan, phenol và nhu cầu oxy hóa học (COD). Các nhà máy sử dụng bột giấy nhập khẩu chỉ yêu cầu xử lý đơn giản, như lắng đọng hoặc hòa tan khí nổi. Tăng lượng BOD hoặc COD, cũng như các chất ô nhiễm hữu cơ, có thể yêu cầu xử lý sinh học như bùn hoạt tính hoặc lò chắn bùn kị khí. Đối với các nhà máy có khối lượng vô cơ cao như muối, yêu cầu ba cách xử lý, một trong các cách xử lý màng như siêu lọc hoặc thẩm thấu ngược hoặc xử lý để loại bỏ các chất ô nhiễm cụ thể, như các chất dinh dưỡng.

Ô nhiễm dầu công nghiệp
Dầu xâm nhập vào trong nước thải có thể bao gồm dầu rửa xe, nhà xưởng, kho chứa nhiên liệu, trung tâm giao thông vận tải và phát điện. Nước thải thường được xả vào hệ thống cống thoát nước cục bộ và phải đáp ứng thông số kỹ thuật môi trường. Chất gây ô nhiễm điển hình bao gồm các dung môi, thuốc tẩy, sạn, dầu nhờn và các hydrocarbon.

Xử lý nước
Nhiều ngành công nghiệp cần thiết xử lý nước để có được chất lượng nước cao theo kết quả yêu cầu cũng như tuân thủ việc xả ra môi trường. Xử lý nước tạo ra bùn hữu cơ và kim loại từ lọc và bồi lắng. Trao đổi ion sử dụng nhựa tự nhiên hoặc tổng hợp để loại bỏ ion calci, magiê và cacbonat từ nước, thay thế chúng bằng natri, chloride, hydroxyl hoặc các ion khác. Tái tạo các cột trao đổi ion với axit mạnh và kiềm tạo ra nước thải giàu ion cứng dễ dàng kết tủa ra ngoài, đặc biệt khi trong hỗn hợp với các thành phần nước thải khác.

Chế biến len
Dư lượng thuốc trừ sâu trong lông cừu là một vấn đề đặc biệt trong xử lý nước thải được tạo ra khi chế biến len. Mỡ động vật có thể có mặt trong nước thải, mà nếu không bị ô nhiễm, có thể được phục hồi để sản xuất mỡ xà phòng.

Xử lý nước thải công nghiệp
Các loại chất ô nhiễm khác nhau của nước thải yêu cầu các phương pháp khác nhau để loại bỏ các chất ô nhiễm.

Xử lý nước mặn
Xử lý nước mặn liên quan đến việc loại bỏ các ion muối hòa tan từ các dòng thải. Mặc dù giống với nước biển hay nước khử muối hiện hành, xử lý nước mặn công nghiệp có chứa sự kết hợp duy nhất của các ion hòa tan, như các ion cứng hoặc kim loại khác, cần phải có quy trình và thiết bị cụ thể.

Hệ thống xử lý nước mặn thường được tối ưu hóa để giảm khối lượng chất thải được xả hoặc tối đa hóa việc thu hồi nước ngọt hoặc muối. Hệ thống này cũng có thể được tối ưu hóa để giảm tiêu thụ điện, sử dụng hóa chất.

Xử lý nước mặn thường gặp khi xử lý các tháp làm mát xả đáy, sản xuất nước từ hơi nước giúp thoát nước trọng lực (SAGD), nước sản xuất từ khí thiên nhiên như khí đốt vỉa than, mỏ axit hoặc chất thải axit, loại bỏ thẩm thấu ngược, nước thải Clo-Kali, nhà máy giấy và bột giấy và chất thải từ chế biến thực phẩm và nước giải khát.

Công nghệ xử lý nước mặn bao gồm: quá trình lọc màng, như thẩm thấu ngược; quá trình trao đổi ion như điện phân hoặc trao đổi axit cation yếu; hoặc các quá trình bay hơi.

Thẩm thấu ngược có thể không khả thi cho xử lý mặn, do sự tắc nghẽn gây ra bởi muối cứng hoặc các chất ô nhiễm hữu cơ, hoặc làm hỏng màng thẩm thấu ngược từ hydrocarbon.

Quá trình bay hơi là phổ biến nhất cho xử lý mặn khi chúng có thể làm cô đặc ở mức cao nhất, cao bằng muối rắn. Chúng cũng xử lý để nước thải có độ tinh khiết cao nhất. Tuy nhiên, mức tiêu thụ năng lượng cao và ăn mòn có thể là một vấn đề. kết quả là, hệ thống bay hơi thường sử dụng titan hoặc thép không gỉ.

Quản lý nước mặn
Quản lý nước mặn kiểm tra phạm vi rộng hơn của việc xử lý nước mặn và có thể bao gồm việc xem xét các chính sách và quy định của chính phủ, bền vững của công ty, tác động môi trường, tái chế, xử lý và vận chuyển, ngăn chặn, tập trung so với xử lý tại chỗ, sự hủy bỏ và giảm, công nghệ và kinh tế. Quản lý nước mặn tham gia một số vấn đề với quản lý nước thải và tổng quát hơn là quản lý chất thải.

Loại bỏ các chất rắn
Hầu hết các chất rắn có thể được loại bỏ bằng kỹ thuật lắng đơn giản với chất rắn được thu lại như bùn than hoặc bùn. Chất rắn có tỷ trọng gần với nước đặt ra những vấn đề đặc biệt. Lọc hoặc siêu lọc thích hợp cho trường hợp này. Mặc dù, keo tụ có thể được dùng, sử dụng muối phèn hoặc bổ sung polyelectrolytes.

Loại bỏ dầu và mỡ
Việc loại bỏ hiệu quả của các loại dầu và mỡ phụ thuộc vào các đặc tính của dầu về mặt kích thước và trạng thái, do đó sẽ ảnh hưởng đến sự lựa chọn các công nghệ phân tách.

Ô nhiễm dầu trong nước thường đi kèm trong bốn giai đoạn, thường kết hợp:
dầu nhẹ - giọt dầu lớn nổi trên bề mặt;
dầu nặng, nằm ở phía dưới, thường bám chặt vào chất rắn như bụi bẩn;
nhũ tương hoá, là các giọt dầu nặng chia nhỏ;
dầu hòa tan, dầu hoàn toàn phân tán và không thấy được nữa. Dầu nhũ hoá là phổ biến nhất trong nước thải từ công nghiệp dầu và rất khó để tách.
Các phương pháp để tách dầu phụ thuộc vào kích thước giọt dầu. Giọt dầu lớn trong ô nhiễm dầu nhẹ có thể dễ dàng loại bỏ, nhưng khi chúng trở nên nhỏ hơn, một số công nghệ tách thực hiện tốt hơn so với những công nghệ khác.

Hầu hết các công nghệ tách sẽ có một phạm vi tối ưu các kích thước giọt dầu để có thể xử lý hiệu quả. Điều này được biết đến như là "hiệu suất micromet".

Phân tích dầu trong nước để xác định kích thước giọt có thể được thực hiện với máy phân tích hạt.

Mỗi công nghệ tách sẽ có đường cong hiệu suất tối ưu dựa trên kích thước giọt dầu. Phân tách phổ biến nhất là dùng bể hoặc hố trọng lực, tách API dầu-nước, xử lý hóa học qua DAFs, máy ly tâm, dụng cụ lọc và hydrocyclones.
; Tách API

Nhiều loại dầu có thể được thu hồi từ mặt nước mở các thiết bị gạn dầu. Được xem là một cách đáng tin cậy và rẻ để loại bỏ dầu, mỡ và các hydrocarbon khác trong nước, gạn dầu đôi khi đạt được đến mức nước tinh khiết. Vào những lúc khác, gạn dầu cũng là phương pháp hiệu quả để loại bỏ hầu hết lượng dầu trước khi sử dụng màng lọc và các quá trình hóa học. Bộ gạn sẽ ngăn chặn bớt dầu vào bộ lọc và giữ chi phí hóa chất xuống thấp vì có ít dầu để xử lý.

Bởi vì mỡ bao gồm các hydrocarbon có độ nhớt cao hơn, gạn phải được trang bị lò nhiệt đủ mạnh để giữ mỡ lỏng để xả. Nếu dầu mỡ nổi thành những khối rắn hoặc mảng, một thanh phun, máy thổi khí hoặc thiết bị cơ khí được sử dụng để dễ dàng loại bỏ.

Tuy nhiên, dầu cứng và phần lớn các loại dầu suy biến cũng sẽ có một thành phần hòa tan hoặc nhũ hoá mà sẽ yêu cầu tiếp tục xử lý để loại bỏ. Dầu hòa tan hoặc nhũ hoá có hoạt tính bề mặt hoặc dung môi thường làm trầm trọng vấn đề xử lý hơn, sản phẩm nước thải đó khó khăn hơn để xử lý.

Nước thải từ các ngành công nghiệp có quy mô lớn như nhà máy lọc dầu, nhà máy hóa dầu, nhà máy hóa chất và các nhà máy chế biến khí tự nhiên thường chứa dầu nặng và huyền phù. Họ sử dụng thiết bị tách API được thiết kế để tách dầu và chất rắn lơ lửng từ dòng thải. Cái tên được bắt nguồn từ phân tách thực tế được thiết kế theo tiêu chuẩn công bố của Viện dầu khí Mỹ (API).

Tách API là một thiết bị tách trọng lực được thiết kế bằng cách sử dụng định luật Stokes để xác định vận tốc của những giọt dầu dựa trên mật độ và kích thước của chúng. Thiết kế được dựa trên sự khác biệt trọng lượng riêng giữa dầu và nước thải bởi vì sự khác biệt đó nhỏ hơn nhiều so với sự khác biệt trọng lượng riêng giữa chất rắn lơ lửng và nước. Các chất rắn lơ lửng lắng xuống đáy máy phân tách như một lớp trầm tích, dầu nổi lên đến đỉnh của máy và nước thải sạch là lớp trung gian giữa các lớp dầu và các chất rắn.

Hydrocyclones hữu ích trong phạm vi lớn nhất của kích thước giọt dầu hoạt động từ dưới 10 micron và trên và có thể hoạt động liên tục mà không xử lý nước trước và ở nhiệt độ và độ pH bất kì. Áp dụng nơi hydrocyclones được tìm thấy là trong ngành công nghiệp mà nguồn dầu nước phát sinh trong các nhà kho, trạm rửa xe, trung tâm vận tải, kho chứa nhiên liệu và chế biến nhôm. Mỡ động vật từ chế biến thực phẩm và sản xuất sữa cũng có thể được loại bỏ mà không cần xử lý hóa chất thường được yêu cầu cho hệ thống hòa tan không khí tuyển nổi (DAF).

Loại bỏ các chất hữu cơ phân hủy sinh học
Chất hữu cơ phân hủy sinh học thực vật hay động vật thường có thể xử lý bằng cách sử dụng hệ thống xử lý nước thải mở rộng như bùn hoạt tính hoặc lọc nhỏ giọt. Vấn đề có thể phát sinh nếu pha loãng qua mức với nước rửa hoặc cô đặc cao. Sự hiện diện của tác nhân làm sạch, khử trùng, thuốc trừ sâu, hoặc thuốc kháng sinh có thể có những tác động bất lợi đến quá trình xử lý.

Quá trình bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính là một quá trình xử lý sinh hóa nước thải công nghiệp có sử dụng không khí (hoặc oxy) và các vi sinh vật để oxy hóa sinh học các chất ô nhiễm hữu cơ, sản phẩm bùn thải có chứa các vật liệu oxy hóa. Nói chung, một quá trình bùn hoạt tính bao gồm:
Một bể hiếu khí, nơi không khí (oxy) được tiêm và trộn vào nước thải.
Một bể lắng để cho phép xử lý bùn thải. Một phần của bùn thải được đưa lại vào bể sục khí và bùn thải còn lại được loại bỏ để tiếp tục xử lý đến cuối cùng.

Quá trình lọc nhỏ giọt

Một bộ lọc nhỏ giọt bao gồm đá, sỏi, xỉ, than bùn rêu, hoặc nhựa trên đó dòng thải chảy xuống phía dưới và tiếp xúc một lớp của vi khuẩn nhờn bao quanh thiết bị. Điều kiện hiếm khí được duy trì bởi không khí cưỡng bức đi qua thiết bị hoặc bởi sự đối lưu tự nhiên của không khí. quá trình này liên quan đến việc hấp thụ các hợp chất hữu cơ trong nước thải của các lớp chất nhờn của vi sinh vật, sự khuếch tán của không khí vào các lớp chất nhờn để cung cấp oxy cần thiết cho sự sinh hóa quá trình oxy hóa của các hợp chất hữu cơ. Các sản phẩm cuối cùng bao gồm carbon dioxide khí, nước và các sản phẩm khác của quá trình oxy hóa. Khi lớp chất nhờn dày, không khí khó xâm nhập vào lớp và một lớp kỵ khí bên trong được hình thành.

Các thành phần cơ bản của một hệ thống lọc nhỏ giọt hoàn chỉnh là:
Một thiết bị lọc mà trên đó một lớp chất nhờn của vi sinh vật được đẩy mạnh và phát triển.
Một hàng rào hoặc thùng chứa thiết bị của môi trường lọc.
Một hệ thống phân phối dòng chảy của nước thải trong môi trường lọc.
Một hệ thống để loại bỏ và xử lý của bất cứ bùn từ xử lý nước thải.
Việc xử lý nước thải với bể lọc sinh học là một trong những công nghệ điều trị lâu đời nhất và cũng đặc trưng nhất.

Xử lý các chất hữu cơ khác
Vật liệu hữu cơ tổng hợp bao gồm các dung môi, sơn, dược phẩm, thuốc trừ sâu, các sản phẩm từ than cốc và có thể rất khó để xử lý. Phương pháp xử lý thường xử lý cho các vật liệu cụ thể. Phương pháp bao gồm quá trình oxy hóa, chưng cất, hấp phụ, thủy tinh hóa, đốt, cố định hóa chất hoặc chôn lấp. Một số vật liệu như một số chất tẩy rửa có thể có khả năng phân hủy sinh học và trong những trường hợp như vậy, một dạng biến đổi của xử lý nước thải có thể được sử dụng.

Xử lý các axit và kiềm
Axit và kiềm thường có thể được vô hiệu hóa trong điều kiện kiểm soát. Trung hòa thường tạo ra một kết tủa sẽ cần xử lý giống một dư lượng chất rắn cũng có thể gây độc. Trong một số trường hợp, các chất khí có thể được phát hiện đòi hỏi phải xử lý các dòng khí. Một số hình thức xử lý khác thường yêu cầu sau trung hòa.

Xử lý chất thải giàu ion cứng từ quá trình de-ion hóa có thể dễ dàng bị mất các ion cứng trong một sự kết tủa của các muối calci và magnesi. Quá trình kết tủa này có thể đóng cặn đường ống, trong trường hợp nặng, gây tắc nghẽn đường ống xử lý. Một mét đường kính ống xả biển công nghiệp phục vụ phần lớn hóa chất phức tạp bị chặn lại bởi các muối trong những năm 1970. Xử lý bằng nồng độ của nước thải de-ion hóa và xử lý chôn lấp hoặc bằng cách quản lý pH cẩn thận trong quá trình thải.

Xử lý vật liệu độc hại
Vật liệu độc hại bao gồm nhiều chất hữu cơ, kim loại (như kẽm, bạc, cadmium, tali, vv) axit, kiềm, các yếu tố phi kim loại (như asen hoặc selen) nói chung là kháng lại với quá trình sinh học trừ khi rất loãng. Kim loại có thể được kết tủa bằng cách thay đổi độ pH hoặc bằng cách xử lý với hóa chất khác. Tuy nhiên, nhiều khả năng kháng với xử lý hoặc giảm nhẹ và có thể cô đặc bằng cách chôn lấp hoặc tái chế. Hữu cơ hoà tan có thể được đốt trong nước thải bằng quá trình oxy hóa cao.

Tham khảo

Liên kết ngoài
Water Environment Federation - Professional society