Vấn đề môi trường đang là một trong những vấn đề cốt lõi được toàn xã hội quan tâm. Ngoài chất thải trong sinh hoạt thì chất thải trong sản xuất công nghiệp được xem là nguyên nhân gây ảnh hưởng nặng nề đến môi trường. Các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp bên cạnh việc mang lại lợi ích to lớn cho nền kinh tế đất nước thì lượng chất thải của chúng luôn có khối lượng lớn và đa dạng về chủng loại khiến tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng hơn, đòi hỏi con người phải có nhận thức đúng đắn và đầu tư thích đáng cho vấn đề xử lý chất thải, nhất là xử lý nước thải.
Trong đó, ngành công nghiệp gia công kim loại, lượng nước thải xi mạ (Electroplating and Metalfinishing) từ gia công kim loại có khả năng phá hoại môi trường nghiêm trọng và cần phải được thiết kế hệ thống xử lý chất thải 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 (Electroplating and Metalfinishing)
Nước thải xi mạ (Electroplating and Metalfinishing) phát sinh từ đâu?
Nguồn phát sinh nước thải xi mạ chủ yếu từ khâu sản xuất của các xí nghiệp, nhà máy và tính chất nước thải xi mạ phụ thuộc vào loại hình sản xuất, dây chuyền công nghệ, thành phần nguyên 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 bảo dưỡng và đánh bóng cơ học. Để đảm bảo chất lượng lớp mạ các chi tiết trước khi mạ cần được làm sạch bề mặt bằng 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 (Electroplating and Metalfinishing)
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 thuộc 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 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 dòng 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…
Hệ thống xử lý nước thải xi mạ (Electroplating and Metalfinishing)
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 lượng 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.
