Tại sao phải châm hóa chất vào nước thải? Đây là câu hỏi thường gặp trong quá trình thiết kế và vận hành hệ thống xử lý nước thải. Việc châm hóa chất không đơn thuần là một thao tác kỹ thuật mà là yếu tố quyết định hiệu quả xử lý tổng thể. Hóa chất giúp trung hòa pH, tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh, loại bỏ kim loại nặng và hỗ trợ các quá trình xử lý sinh học hoặc vật lý,... Nếu bước này thực hiện không đúng cách, toàn bộ hệ thống có thể mất ổn định và không đạt yêu cầu xả thải theo quy chuẩn.
1. Mục đích của việc châm hóa chất trong xử lý nước thải
Trong quy trình xử lý nước thải, châm hóa chất là một bước không thể thiếu nhằm đảm bảo hiệu quả xử lý đạt yêu cầu theo quy chuẩn. Tùy vào tính chất của nguồn nước đầu vào và mục tiêu xử lý, việc sử dụng hóa chất sẽ giúp loại bỏ các chất ô nhiễm, điều chỉnh điều kiện môi trường và nâng cao hiệu suất xử lý tổng thể.
Những lý do vì sao cần phải châm hoá chất vào hệ thống xử lý nước thải
1.1 Trung hòa pH
Một trong những mục tiêu cơ bản khi châm hóa chất là điều chỉnh pH của nước thải về khoảng trung tính (từ 6.5 đến 8.5). Độ pH quá thấp (mang tính axit) hoặc quá cao (mang tính kiềm) đều ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất của hệ thống xử lý.
Việc trung hòa pH không chỉ bảo vệ hệ vi sinh vật trong bể hiếu khí hoặc kỵ khí mà còn kéo dài tuổi thọ của thiết bị, hạn chế hiện tượng ăn mòn đường ống, bể chứa và máy bơm. Ngoài ra, một môi trường pH ổn định giúp tối ưu hóa hiệu quả của các công đoạn xử lý kế tiếp như keo tụ, tạo bông và khử trùng.
1.2 Khử trùng
Sau khi loại bỏ chất rắn và chất hữu cơ, nước thải vẫn có thể chứa vi sinh vật gây bệnh như E.coli, coliform,.... Vì vậy, châm hóa chất khử trùng là bước cần thiết để đảm bảo an toàn trước khi xả ra môi trường hoặc tái sử dụng.
Các hóa chất phổ biến gồm chlorine (clo), clo dioxide (ClO₂), ozone (O₃) hoặc hydrogen peroxide (H₂O₂). Mỗi loại có ưu điểm riêng về thời gian tác dụng, phổ tiêu diệt và khả năng kiểm soát dư lượng. Việc khử trùng hiệu quả giúp đảm bảo nước đầu ra đạt tiêu chuẩn vi sinh theo QCVN, đồng thời phòng tránh lây lan bệnh truyền nhiễm trong cộng đồng.
1.3 Khử kim loại nặng và các chất độc hại
Một số dòng nước thải công nghiệp chứa kim loại nặng như asen (As), chì (Pb), crom (Cr), kẽm (Zn),… hoặc các hợp chất độc hại khác. Những thành phần này không thể loại bỏ bằng phương pháp sinh học mà cần châm hóa chất đặc hiệu để kết tủa hoặc chuyển hóa chúng sang dạng không độc.
Ví dụ, sử dụng natri sunfua (Na₂S), vôi (Ca(OH)₂) hoặc natri hydroxit (NaOH) để kết tủa kim loại dưới dạng hydroxide hoặc sunfide không tan. Ngoài ra, có thể dùng các chất tạo phức như EDTA trong một số quy trình đặc biệt để ổn định kim loại và hỗ trợ quá trình tách loại bằng màng hoặc hấp phụ.
1.4 Hỗ trợ quá trình sinh học
Để duy trì hoạt động ổn định của hệ thống, cần cung cấp đầy đủ các chất dinh dưỡng như Carbon – Nitơ – Photpho (C/N/P) theo tỷ lệ cân đối, giúp vi sinh phát triển và phân hủy chất hữu cơ hiệu quả.
Ngoài ra, trong một số tình huống như sau sốc tải, mất cân bằng vi sinh hoặc hệ vi sinh yếu, người vận hành có thể châm thêm vi lượng, chất bổ sung hoặc men vi sinh nhằm phục hồi hệ thống nhanh chóng. Việc kiểm soát hóa chất bổ sung giúp duy trì hiệu quả xử lý lâu dài và ổn định cho toàn hệ thống.
1.5 Hóa chất điều chỉnh pH
Điều chỉnh pH là bước quan trọng để tạo điều kiện môi trường thích hợp cho các công đoạn xử lý kế tiếp, đặc biệt là quá trình sinh học và keo tụ. Nhóm hóa chất điều chỉnh pH gồm hai loại chính:
-
Axit: Các chất như axit sulfuric (H₂SO₄) và axit hydrochloric (HCl) được sử dụng để giảm pH trong các dòng nước có tính kiềm cao. Đây là các hóa chất mạnh, có hiệu quả nhanh nhưng cần kiểm soát kỹ liều lượng để tránh ăn mòn hệ thống.
-
Bazơ: Natri hydroxit (NaOH) và canxi hydroxit (Ca(OH)₂ – còn gọi là vôi tôi) thường dùng để nâng pH cho các dòng nước có tính axit. Ngoài việc điều chỉnh pH, vôi còn có khả năng kết tủa kim loại nặng trong một số ứng dụng đặc thù.
1.6 Hóa chất keo tụ – tạo bông
Đây là nhóm hóa chất giúp loại bỏ các hạt rắn lơ lửng, chất keo khó lắng bằng cách trung hòa điện tích và gom tụ chúng thành các bông cặn lớn hơn có thể dễ dàng lắng xuống.
-
Chất keo tụ vô cơ: Phổ biến nhất là PAC (Poly Aluminium Chloride), phèn nhôm (Al₂(SO₄)₃) và phèn sắt (FeCl₃). Chúng hoạt động nhanh, hiệu quả với nước có độ đục và nồng độ TSS cao.
-
Polymer tạo bông: Thường dùng kết hợp với các hóa chất keo tụ để tăng cường khả năng tạo bông và cải thiện tốc độ lắng. Polymer có thể là dạng anion, cation hoặc không tích điện, tùy thuộc vào đặc điểm của nước thải.
1.7 Hóa chất khử trùng
Khử trùng là công đoạn cuối cùng trong xử lý nước thải, nhằm loại bỏ vi sinh vật gây bệnh còn tồn tại sau các bước xử lý chính.
-
Chlorine và Natri Hypochlorite (NaClO): Đây là hai loại hóa chất khử trùng phổ biến nhất hiện nay nhờ hiệu quả cao, dễ sử dụng, nhưng cần kiểm soát chặt chẽ liều lượng để tránh dư lượng clo trong nước thải sau xử lý.
-
Ozone (O₃): Là chất oxy hóa mạnh, không để lại dư lượng và có khả năng tiêu diệt hầu hết vi khuẩn và virus. Tuy nhiên, chi phí đầu tư thiết bị phát ozone cao và khó kiểm soát nồng độ.
-
Hydrogen Peroxide (H₂O₂): Có tính oxy hóa mạnh, được dùng trong các hệ thống xử lý nâng cao hoặc kết hợp UV để khử trùng hiệu quả mà không tạo phụ phẩm nguy hại.
1.8 Hóa chất khử độc / kim loại nặng
Đối với các dòng nước thải chứa kim loại nặng hoặc hợp chất độc hại, cần sử dụng hóa chất chuyên biệt để loại bỏ hoặc chuyển hóa chúng sang dạng không độc.
-
Chất kết tủa: Các hóa chất như natri sunfua (Na₂S), natri hydro sulfua (NaHS) hoặc vôi (Ca(OH)₂) được dùng để kết tủa kim loại thành dạng không tan, sau đó loại bỏ qua lắng hoặc lọc. Chúng có hiệu quả cao đối với kẽm, đồng, niken, asen, và nhiều loại kim loại khác.
-
Chất tạo phức: EDTA và DTPA là các hợp chất hữu cơ có khả năng tạo liên kết bền với ion kim loại, giữ chúng trong dung dịch ở dạng ổn định. Biện pháp này thường áp dụng trong các hệ thống xử lý đặc thù hoặc để xử lý nước có hàm lượng kim loại rất thấp cần kiểm soát chính xác.
2. Rủi ro nếu không châm hoá chất đúng cách
Việc châm hóa chất không đúng liều lượng, sai thời điểm hoặc không phù hợp với đặc tính nước thải có thể gây ra hàng loạt hệ lụy cho hệ thống xử lý. Dưới đây là những rủi ro phổ biến nếu thao tác này không được thực hiện đúng kỹ thuật:
Tổng hợp các lưu ý cần biết khi châm hoá chất hiện nay
-
Hiệu suất xử lý suy giảm nghiêm trọng: Khi pH lệch ra khỏi ngưỡng tối ưu, các vi sinh vật trong bể hiếu khí hoặc kỵ khí sẽ chết hoặc ngừng hoạt động, dẫn đến khả năng phân hủy chất hữu cơ giảm mạnh. Bên cạnh đó, nếu liều lượng keo tụ không đủ hoặc dư thừa, quá trình tạo bông sẽ không hiệu quả khiến nước vẫn còn đục, nhiều chất rắn lơ lửng (TSS) không được loại bỏ.
-
Không đạt tiêu chuẩn xả thải: Sai lệch trong quá trình châm hóa chất có thể khiến nước thải sau xử lý không đáp ứng quy chuẩn quốc gia về nước thải (QCVN). Các chỉ tiêu như BOD, COD, TSS, coliform, amoni, nitơ tổng, hoặc kim loại nặng có thể vượt giới hạn cho phép, dẫn đến nguy cơ bị xử phạt hành chính, đình chỉ vận hành hoặc gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
-
Ăn mòn thiết bị và phát sinh mùi hôi: Môi trường quá axit hoặc quá kiềm dễ gây ăn mòn đường ống, máy bơm, bể chứa và các thiết bị liên quan, làm giảm tuổi thọ hệ thống. Ngoài ra, nếu châm sai hóa chất hoặc xử lý không triệt để các hợp chất chứa lưu huỳnh (như sulfat), có thể phát sinh khí H₂S – một loại khí độc gây mùi trứng thối, ảnh hưởng lớn đến khu dân cư xung quanh và môi trường làm việc.
Tóm lại, châm hóa chất là một bước không thể thiếu trong quy trình xử lý nước thải, giúp đảm bảo nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn kỹ thuật và an toàn môi trường. Việc này không chỉ cải thiện hiệu suất xử lý mà còn bảo vệ thiết bị, kéo dài tuổi thọ hệ thống và phòng ngừa rủi ro pháp lý. Chính vì vậy, bất kỳ hệ thống xử lý nào cũng cần được thiết kế và vận hành với thời gian châm hóa chất hợp lý, đúng loại, đúng liều lượng và đúng thời điểm.
