05 BƯỚC ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ ĐẠT CHUẨN

Xi mạ là ngành công nghiệp có đóng góp lớn vào GDP của nước ta. Tuy nhiên, nước thải ngành xi mạ có thành phần ô nhiễm các chất độc hại rất cao. Xử lý nước thải xi mạ đạt chuẩn là bài toán đặt ra cho nhiều doanh nghiệp. Bài viết dưới đây, Môi trường Hưng Phương sẽ chia sẽ một số kiến thức về xi mạ và xử lý nước thải xi mạ đến quý bạn đọc.

Xi mạ là gì?

Xi mạ là một quá trình phủ một lớp kim loại bảo vệ lên vật liệu nhằm bảo vệ và kéo dài tuổi thọ của vật liệu lâu hơn. Xi mạ được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất và chế tạo công nghiệp. Các lớp xi mạ được sử dụng phổ biến hiện nay là: xi mạ crom, xi mạ niken, xi mạ đồng, kẽm, hợp kim, xi mạ inox,…

Phân loại công nghệ mạ

• Mạ điện: là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Mạ điện là quá trình điện hóa cực catôt. Vật cần mạ được gắn với cực âm catôt. Kim loại mạ gắn với cực dương anôt của nguồn điện trong dung dịch điện phân. Các ion kim loại tham gia phản ứng catot và bị khử điện hóa thành kim loại điện kết tủa lên trên bề mặt cần xử lý.
• Mạ hóa học hay còn gọi là mạ tự động. Phương pháp này dựa trên cơ sở khử hóa học. Các ion kim loại được khử thành kim loại từ dung dịch muối của nó bằng các chất khử và kết tủa trên bề mặt cần xử lý. Điện từ cần thiết cho quá trình khử được cung cấp bởi các chất khử hóa học.
• Mạ nhúng nóng: là quá trình mà trong đó vật liệu cần mạ đi qua bể chứa kim loại nóng chảy ở nhiệt độ cao (kim loại nguyên chất). Kim loại mạ sẽ bám trên bề mặt vật liệu cần mạ tạo lớp bảo vệ toàn bộ bề mặt sản phẩm.

Đặc điểm và tính chất của nước thải xi mạ

Nước thải xi mạ phát sinh chủ yếu từ quá trình mạ, công đoạn làm sạch bề mặt, nước vệ sinh máy móc, thiết bị. Loại nước thải này thường được chia thành 03 nhóm chính:

• Nước thải kiềm axit: chứa nhiều axit, rỉ sắt, kiềm, dầu mỡ,… phát sinh từ việc làm sạch vật liệu bằng hoá chất mang tính axit.
• Nước thải crom: Trong nước thải có chứa nhiều ion như Fe2+, Cu2+, Zn2+, HCl, H2SO4, HNO3,….
• Nước thải Cyanua: Nước thải Cyanua có chứa nhiều chất như kẽm, đồng, chất hữu cơ, bùn, chất bóng,…. 

Tùy theo thành phần mạ mà nước thải xi mạ có các đặc tính khác nhau. Nhìn chung, nước thải xi mạ có các tính chất sau:

• Nước thải xi mạ có dải pH rộng từ axit (pH = 2-3) đến kiềm (pH = 10-11).
• Trong nước thải xi mạ chứa nhiều kim loại nặng và các muối vô cơ. Thành phần trong nước thải chủ yếu là muối các kim loại nặng Cu, Zn, Cr, Ni,….
• Chứa các độc tố sunfat, amoni, xianua, cromat,…., dầu mỡ, chất hoạt đông bề mặt.

Công nghệ xử lý nước thải xi mạ

Nước thải xi mạ có thành phần chất hữu cơ thấp, chủ yếu là muối của các kim loại nặng. Vì vậy, đối tượng cần xử lý chính là các muối kim loại nặng như crom, đồng, sắt, kẽm. Phương pháp chính dùng để xử lý nước thải xi mạ là cơ học, hóa học, hóa lý. Dưới đây là một trong các quy trình xử lý nước thải xi mạ điển hình:

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải xi mạ

Thuyết minh quy trình xử lý nước thải xi mạ

Nước thải từ các khu vực sản xuất được thu gom về hố gom. Tại đây, nước thải sẽ được loại bỏ các chất thải rắn có kích thước lớn bằng song chắn rác.

Bước 1. Công đoạn điều hòa nước thải

Đầu tiên nước thải được đưa qua bể điều hòa để ổn định về thành phần, nồng độ và lưu lượng nước thải. Bể được cung cấp khí sục từ dưới lên trên thông qua hệ thống phân phối khí đưới đáy bể.

Bước 2. Công đoạn oxy hóa

– Tại đây, Phản ứng oxi hóa mạnh để phân giải chất hữu cơ; oxi hóa kim loại nặng thành dạng kết tủa.

– Chất xúc tác của quá trình này có thể bổ sung thêm là FeSO₄ xử lý Cr⁶⁺ (có tính độc cao) thành Cr³⁺ ít độc hơn và sau đó kết tủa bằng vôi hoặc xút để loại bỏ Cr khỏi dòng nước.

Cr⁶⁺ + Fe²⁺ + H⁺ –> Cr³⁺ + Fe³⁺

Cr³⁺ + 3OH^– –> Cr(OH)₃ 

– Chất oxy hóa cung cấp vào bể là H₂O₂ kết hợp với FeSO₄ tạo thành góc OH* có thể oxy hóa cao có thể phân hủy hoàn toàn hợp hữu cơ khó phân hủy trong nước thải.

 Fe²⁺ + H₂O₂ –> Fe³⁺ + OH* + OH^–

OH* + CHC (cao phân tử) –> CHC (dễ phân hủy) + CO₂ + H₂O + OH^–

^……….

– Gốc tự do hydroxyl (OH*) có khả năng oxy hóa rất mạnh, tốc độ phản ứng oxy hóa rất nhanh và không lựa chọn khi phản ứng với các hợp chất khác nhau. Các gốc hydroxyl này có thể tấn công vào cấc phân tử chất hữu cơ nhờ vào lực hút của nguyên tử hydro. Các gốc OH* khoáng hóa toàn bộ chất hữu cơ để tạo thành các hợp chất ít độc hại hơn, CO₂, H₂O.

– Hệ thống kiểm soát pH (hệ thống kiểm soát online + bơm định lượng axit) được lắp nhằm kiểm soát ổn định pH thấp tạo môi trường thuận loại cho quá trình Fenton oxy hóa bậc cao.

Sau đó, nước thải được đưa qua bể cân bằng. Tùy theo nồng độ pH trong bể, dung dịch điều chỉnh pH được châm vào để điều chỉnh pH từ 7,5 – 8,5 nhằm thuận lợi cho quá trình keo tụ. Nồng độ pH được kiểm soát bằng thiết bị đo và châm pH tự động. Tại bể cân bằng, lắp đặt hệ thống phân phối khí nhằm khuấy trộn và tăng sự tiếp xúc tốt giữa hóa chất và nước.

Bước 3. Công đoạn trung hòa

Sau đó, nước thải được đưa qua bể cân bằng. Tùy theo nồng độ pH trong bể, dung dịch điều chỉnh pH được châm vào để điều chỉnh pH từ 7,5 – 8,5 nhằm thuận lợi cho công đoạn keo tụ tạo bông. Nồng độ pH được kiểm soát bằng thiết bị đo và châm pH tự động.

Ca(OH)₂ ngoài vai trò nâng ổn định pH còn có tác dụng kết tủa kim loại Zn, Cr, Fe,… dưới dạng hydroxit không tan dễ dàng tách loại bỏ khỏi nước thải qua quá trình keo và lắng.

Zn²⁺ + OH^– –> Fe(OH)₂ 

Fe³⁺ + OH^– –> Fe(OH)₃ 

Ca(OH)₂ có tính keo tụ như phèn nhôm và phèn sắt. Do đó, hiệu suất của quá trình keo tụ sẽ tăng khi khi có mặt sữa vôi. Sữa vôi đóng vai trò là chất trợ keo, các hạt rắn trong sữa vôi có vai trò như trung tâm keo tụ làm cho hệ thống có nhiều tâm keo tụ hơn..

Bước 4. Công đoạn keo tụ tạo bông.

Ở công đoạn này nước thải được dẫn qua bể keo tụ. Quá trình keo tụ thực chất là quá trình nén lớp điện tích kép. Quá trình này nồng độ cao các ion trái dấu được thêm vào để trung hòa điện tích, giảm thế điện động Zeta. 

Tại bể keo tụ, nước thải được trộn đều với PAC (Poly Aluminium Chloride) để tạo ra phản ứng keo tụ. Các ion mang điện tích trái dấu này sẽ phá vỡ tính bền của hệ keo, thu hẹp điện thế Zeta về mức thế 0. Khi đó lực đẩy tĩnh điện giữa các hạt bằng không, tăng khả năng kết dính của các hạt keo, tạo ra các hạt có kích thước lớn hơn. Bể keo tụ được lắp thêm máy khuấy trộn để tăng hiệu quả quá trình phản ứng. Sau đó nước thải được chuyển qua bể tạo bông.

Tại bể tạo bông, PAM được châm vào để trợ lắng cho các kết tủa và các chất ô nhiễm có trong nước thải. Tại đây, nước thải được hòa trộn với hóa chất PAM bằng máy khuấy tốc độ chậm để tạo phản ứng kết bông và nước sẽ dẫn tiếp vào bể lắng.

Bước 5. Công đoạn đoạn lắng, lọc

Sau khi được xử lý hóa học, tại đây bông bùn sẽ được tách ra qua quá trình lắng. Nước sạch sẽ tràn qua máng răng cưa và chảy vào bể trung gian. Bùn sẽ lắng xuống đáy bể. Lượng bùn này sẽ được bơm tự động bằng bơm chìm về bể chứa bùn.

Nước sau khi đã lắng bông cặn ở ngăn lắng sẽ được đưa vào bể trung gian. Bể trung gian có vai trò chưa nước tạm thời cho các quá trình xử lý tiếp theo.

Sau đó, nước thải sẽ được bơm áp lực đưa qua hệ thống lọc áp lực và than hoạt tính để lọc các cặn lơ lửng còn lại nhờ các vật liệu lọc (sỏi, cát và than hoạt tính) trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Bồn lọc phải được rửa định kì nhằm tăng khả năng lọc của vật liệu. Nước thải rửa lọc được đưa vào bể điều hòa để tiếp tục xử lý.

Nước sau lọc đổ vào bể chứa và thoát vào nguồn tiếp nhận nước thải. Nước sau xử lý đạt loại A, QCVN 40:2011/BTNMT – Quy chuẩn quốc gia về nước thải công nghiệp.

Bể chứa bùn có nhiệm vụ chứa bùn xả định kỳ từ bể lắng. Tại bể chứa bùn, bùn sẽ được nén nhờ trọng lực. Nước tách ra từ bùn sẽ được xả về bể điều hòa. Định kỳ thuê đơn vị chức năng hút bùn và vận chuyển xử lý theo qui định.

Trên đây là một trong các công nghệ xử lý nước thải xi mạ điển hình. Tùy theo mỗi quy trình mạ, Môi trường Hưng Phương sẽ có các giải pháp xử lý nước thải phù hợp. Liên hệ hotline 0904 000 245 để được tư vấn chi tiết hơn.