Những công nghệ xử lý nước thải kim loại phổ biến hiện nay

Công nghệ xử lý nước thải kim loại như thế nào để đạt hiệu quả cao mà vẫn tiết kiệm chi phí? Nước thải kim loại là một trong những nguồn nước có độc tính cao. Nếu không xử lý trước khi đưa ra nguồn tiếp nhận sẽ dẫn tới nhiều tác động tiêu cực với môi trường và sức khỏe con người.

Những công nghệ xử lý nước thải kim loại phổ biến

1. Kết tủa hoá học

Cơ chế

Cơ chế của phương pháp xử lý nước thải kim loại kết tủa hoá học là bổ sung các hoá chất vào nước thải. Thúc đẩy quá trình kết tủa các ion kim loại hòa tan. Tiếp đến, lọc bỏ chúng bằng hình thức lọc hoặc lắng cặn.

Hiện nay, kết tủa hoá học được ứng dụng rộng rãi nhất là kết tủa hidroxit. Theo đó, các ion kim loại nặng có tính hidroxit không tan trong nước. Vì vậy, khi sử dụng hóa chất NaOH, Ca(OH)2, nâng PH có thể thu được kết tủa dạng hydroxit. Công thức hoá học như sau:

Mn+ + nNaOH → M(OH)n ↓ + nNa+

2Mn+ + nCa(OH)2 → 2M(OH)n ↓ + nCa2+

Trong đó, M là ion kim loại nặng hoà tan trong nước thải.

Để đẩy nhanh quá trình kết tủa hydroxit, có thể cho thêm vào nước thải các chất như phèn, sắt, polyme hữu cơ, muối. Độ PH của nước cũng ảnh hưởng khá lớn đến khả năng kết tủa của các ion kim loại.

Đánh giá

Ưu điểm

• Đây là phương pháp xử lý nước thải kim loại đơn giản, dễ áp dụng với những nguồn nguyên liệu, hóa chất thông dụng trên thị trường.
• Có thể xử lý được nhiều kim loại cùng một lúc, hiệu quả xử lý tốt, nhanh chóng và tiện lợi.

Nhược điểm

• Cần kết hợp với các phương pháp lọc hoặc lắng cặn phía sau vì sẽ tạo ra lượng chất kết tủa sau phản ứng hoá học.
• Khó điều chỉnh độ PH của nước nếu dùng tác nhân kết tủa là dung dịch chứa tính kiềm.
• Nếu trong nước có tồn tại các tác nhân tạo phức với hidroxit thì hiệu quả xử lý ion kim loại sẽ bị giảm đi đáng kể.
• Bên cạnh đó, nếu xử lý bằng cách cho kết tủa muối sunfua trong môi trường axit thì dễ hình thành khí độc H2S.
• Có xu hướng hình thành kết tủa dạng keo tụ nên sẽ gây khó khăn cho vấn đề lọc, tách cặn phía sau.

2. Phương pháp hấp phụ

Cơ chế

Cơ chế của phương pháp này là ứng dụng quá trình hút ion kim loại hòa tan trên bề mặt xốp. Vì vậy, phương pháp này sẽ sử dụng những vật liệu lọc có khả năng hấp phụ kim loại nặng như: Than hoạt tính, đá ong, cát mangan, chất hấp phụ sinh học, chất hấp phụ hữu cơ…

Sở dĩ, công nghệ này hoạt động dựa trên sự tương tác nhờ lực hút tĩnh điện của ion kim loại nặng với các tâm hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ. Hoặc đây là sự liên kết thông qua phản ứng hoá học của ion kim loại nặng với các nhóm chức của tâm hấp phụ.

Đánh giá

Ưu điểm

• Công nghệ này có khả năng xử lý nước thải kim loại ở nồng độ thấp. Đồng thời, tính chọn lọc của phương pháp rất cao.
• Đơn giản, dễ áp dụng với những nguồn vật liệu lọc đa dạng và dễ dàng tìm kiếm trên thị trường.

Nhược điểm

• Công nghệ này có chi phí xử lý tương đối cao. Vì vậy, người dùng cần cân nhắc kỹ vấn đề chi phí khi áp dụng.
• Các vật liệu lọc này cần phải thay thế theo định kỳ hoặc tái sinh vật liệu hấp phụ để đạt được hiệu quả xử lý nước cao.

3. Công nghệ trao đổi ion

Cơ chế

Công nghệ trao đổi ion đang được ứng dụng phổ biến trong lĩnh vực xử lý nước thải kim loại hiện nay. Cơ chế của phương pháp này là sử dụng các hạt nhựa trao trao đổi ion với các ion kim loại trong nước.

Với phương pháp này, đặc tính vật lý của nguồn nước sẽ không bị thay đổi. Các ion dương hoặc âm cố định trên các cột lọc sẽ đẩy ion cùng dấu để loại bỏ ra khỏi nguồn nước.

Đánh giá

Ưu điểm

• Phương pháp này mang lại hiệu quả xử lý nước cao. Cách thức thực hiện cực kỳ đơn giản, dễ dàng.
• Phạm vi xử lý nhỏ nên không cần tốn kém nhiều chi phí đầu tư cho mặt bằng.
• Có khả năng thu hồi được kim loại quý trong nước và không phát sinh nguồn nước thải thứ cấp. Vì vậy, rất an toàn với con người và môi trường.

Nhược điểm

• Về cơ bản, xử lý nước thải kim loại bằng cách trao đổi ion chỉ phù hợp với các hệ thống xử lý nước có lưu lượng và công suất nhỏ.

4. Phương pháp điện hoá.

Cơ chế

Cơ chế của phương pháp này chính là tách kim loại ra khỏi nước thải bằng cách nhúng các điện cực chứa kim loại nằng và cho dòng điện 1 chiều chạy qua. Sự chênh lệch về điện thế giữa hai cực điển sẽ giúp các ion cation di chuyển về phía catot. Ngược lại, Anion sẽ bị đẩy về phía anot. Vì vậy, xử lý hiệu quả tình trạng tồn tại kim loại lơ lửng trong nước.

Đánh giá

Ưu điểm

• Phương pháp này có ưu điểm là dễ ứng dụng trong nhiều hệ thống xử lý nước thải có quy mô khác nhau.
• Không cần sử dụng hoá chất để xử lý kim loại. Vì vậy, đặc tính hoá học của nguồn nước không bị thay đổi.
• Bên cạnh đó, không gây độc tính thứ cấp cho nguồn nước. An toàn với môi trường.

Nhược điểm

• Khả năng tiêu hao điện lớn nên có thể gây tốn kém nhiều chi phí tài chính.
• Chỉ nên ứng dụng với những nguồn nước thải có nồng độ kim loại lớn.
• Hiệu quả xử lý ion kim loại lơ lửng trong nước không hoàn toàn, không triệt để.

5. Công nghệ sinh học

Cơ chế

Cơ chế của công nghệ xử lý nước thải chứa làm lượng kim loại cao bằng phương pháp sinh học chính là sử dụng vi sinh vật có khả năng tích lũy kim loại nặng trong cơ thể. Cụ thể như tảo, nấm, vi khuẩn. Hoặc một số loại thực vật bao gồm: Dương xỉ, cải xoong, cỏ vetiver… Từ đó, hấp thụ và tách kim loại nặng ra khỏi nguồn nước.

Đánh giá

Ưu điểm

• Khả năng xử lý kim loại nặng với nồng độ cao.
• Diện tích bề mặt riêng của sinh khối lớn.
• Chi phí áp dụng thấp.

Nhược điểm

• Cần có diện tích công trình lớn để xử lý kim loại trong nước thải.

Trên đây là những công nghệ xử lý nước thải kim loại đang được áp dụng phổ biến nhất. Tuỳ thuộc vào từng lĩnh vực, quy mô công trình, lưu lượng nước thải mà người dùng cân nhắc lựa chọn giải pháp phù hợp. Nếu bạn đang gặp khó khăn trong việc đưa ra quyết định, hãy liên hệ với các chuyên gia Toàn Á JSC để được tư vấn và hướng dẫn lựa chọn giải pháp phù hợp nhất.