I. Tổng quan về hệ thống xử lý nước thải thuộc da
Nước thải thuộc da là một trong những nguồn ô nhiễm nghiêm trọng nhất trong ngành công nghiệp. Công ty TNHH Vĩnh An Thành tại huyện Nhà Bè hoạt động trong lĩnh vực thuộc da với công suất xử lý 350m3/ngày. Nước thải chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, kim loại nặng, chất hoạt động bề mặt và vi khuẩn gây bệnh. Các chỉ tiêu ô nhiễm chính bao gồm BOD5, COD, chất rắn lơ lửng, crom tổng số, nitơ và photpho. Nồng độ ô nhiễm vượt xa tiêu chuẩn xả thải cho phép. Việc tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn là yêu cầu cấp thiết để bảo vệ môi trường và đảm bảo hoạt động sản xuất bền vững. Hệ thống phải xử lý hiệu quả các chất ô nhiễm đặc trưng của ngành thuộc da trước khi đưa nước thải về nguồn tiếp nhận.
1.1. Đặc điểm nước thải thuộc da
Nước thải thuộc da có tính chất phức tạp với hàm lượng ô nhiễm cao. BOD5 dao động từ 1500-3000 mg/l, COD từ 3000-6000 mg/l. Hàm lượng crom tổng số có thể đạt 50-200 mg/l, vượt tiêu chuẩn nhiều lần. Chất rắn lơ lửng cao do bụi da, lông và các tạp chất hữu cơ. Độ pH biến động mạnh trong các công đoạn khác nhau từ acid sang kiềm. Nhiệt độ nước thải cũng thay đổi theo quy trình sản xuất.
1.2. Mục tiêu xử lý nước thải
Mục tiêu chính là đưa nước thải đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 40:2011/BTNMT cột A trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. Các chỉ tiêu cần đạt bao gồm: BOD5 dưới 30 mg/l, COD dưới 75 mg/l, chất rắn lơ lửng dưới 50 mg/l, crom tổng số dưới 0,1 mg/l. Hệ thống phải vận hành ổn định, tiết kiệm chi phí và dễ bảo trì. Công suất thiết kế 350m3/ngày đáp ứng nhu cầu sản xuất liên tục.
II. Phân tích vấn đề ô nhiễm nước thải thuộc da
Nước thải từ quá trình thuộc da gây ô nhiễm nghiêm trọng đến nguồn nước và hệ sinh thái. Quy trình sản xuất bao gồm nhiều công đoạn: ngâm vôi, tẩy lông, thuộc crom, nhuộm và hoàn thiện. Mỗi công đoạn tạo ra nước thải với thành phần ô nhiễm khác nhau. Công đoạn ngâm vôi thải ra nhiều protein, lông và vôi. Công đoạn thuộc crom giải phóng ion Cr3+ độc hại. Công đoạn nhuộm chứa phẩm màu và chất hoạt động bề mặt. Tại huyện Nhà Bè, hệ thống thoát nước chung nên ô nhiễm tích tụ ngày càng nghiêm trọng. Công ty TNHH Vĩnh An Thành cần đầu tư hệ thống xử lý nước thải đạt công suất 350m3/ngày. Thiết kế phải tính đến sự biến động lưu lượng và nồng độ trong ngày sản xuất.
2.1. Các chỉ tiêu ô nhiễm chính
Các chỉ tiêu ô nhiễm chính trong nước thải thuộc da gồm: BOD5 phản ánh hàm lượng chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học. COD đo tổng lượng chất oxy hóa được trong nước thải. Chất rắn lơ lửng gây đục và tắc nghẽn hệ thống thoát nước. Crom tổng số là kim loại nặng độc hại tích lũy trong chuỗi thức ăn. Hàm lượng nitơ và photpho gây phú dưỡng nguồn nước. Chất hoạt động bề mặt tạo bọt và ảnh hưởng hệ sinh thái thủy sinh.
2.2. Tác động môi trường của nước thải
Nước thải thuộc da xả trực tiếp gây ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm. Kim loại nặng như crom tích lũy trong đất và nước, ảnh hưởng sức khỏe cộng đồng. Hàm lượng chất hữu cơ cao làm giảm oxy hòa tan, gây chết cá và sinh vật thủy sinh. Nước thải có màu đen và mùi hôi ảnh hưởng cảnh quan đô thị. Tại huyện Nhà Bè, hệ thống kênh rạch nối liền nên ô nhiễm lan rộng ra nhiều khu vực. Việc xử lý đạt chuẩn là trách nhiệm pháp lý của doanh nghiệp.
III. Giải pháp công nghệ xử lý nước thải thuộc da
Hệ thống xử lý nước thải thuộc da công suất 350m3/ngày áp dụng quy trình kết hợp nhiều phương pháp. Giai đoạn đầu sử dụng xử lý cơ học với song chắn rác và bể tách dầu mỡ. Bể điều hòa ổn định lưu lượng và nồng độ trước khi vào hệ thống xử lý chính. Phương pháp hóa lý bao gồm keo tụ tạo bông bằng PAC và trợ keo tụ polymer. Bể trung hòa điều chỉnh pH về khoảng 6,5-8,5 bằng NaOH và HCl. Quá trình xử lý sinh học hiếu khí-kỵ khí loại bỏ hiệu quả chất hữu cơ. Bể UASB xử lý kị khí giai đoạn đầu, tiếp theo là bể aerotank hiếu khí. Cuối cùng là bể lắng, khử trùng bằng chlorine và bể chứa bùn. Toàn bộ hệ thống được tính toán kỹ lưỡng để đạt hiệu suất xử lý cao nhất.
3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ
Quy trình xử lý nước thải thuộc da gồm các bước tuần tự: Nước thải đầu vào qua song chắn rác thô và tinh lọc rác. Tiếp theo vào bể vớt dầu mỡ tách dầu và mỡ động vật. Bể điều hòa trộn đều nước thải bằng máy khuấy. Giai đoạn keo tụ tạo bông bằng PAC với liều lượng 150-300 mg/l. Bể trung hòa điều chỉnh pH bằng NaOH và HCl. Bể UASB xử lý kị khí thời gian lưu 8-12 giờ. Bể aerotank hiếu khí thời gian lưu 18-24 giờ. Bể lắng thứ cấp tách bông bùn. Khử trùng bằng chlorine trước khi xả ra nguồn.
3.2. Tính toán các hạng mục công trình
Bể điều hòa dung tích 175 m3 đảm bảo lưu trữ nước thải 12 giờ. Bể keo tụ phản ứng thời gian 15-20 phút với máy khuấy tốc độ nhanh. Bể UASB thể tích 250 m3 với tải trọng hữu cơ 6-8 kg COD/m3.ngày. Bể aerotank dung tích 525 m3 với nồng độ bùn hoạt tính 3000-4000 mg/l. Bể lắng thứ cấp diện tích 35 m2 với tốc độ lắng 0,8-1,2 m/giờ. Bể chứa bùn dung tích 50 m3 chứa bùn dư sau xử lý. Hệ thống máy thổi khí công suất 50 m3 khí/phút cung cấp oxy cho bể hiếu khí.
IV. Kết luận và ứng dụng hệ thống xử lý nước thải
Hệ thống xử lý nước thải thuộc da công suất 350m3/ngày cho Công ty TNHH Vĩnh An Thành được thiết kế đạt hiệu suất xử lý cao. Kết quả thí nghiệm jartest xác định liều lượng PAC tối ưu 200 mg/l và pH keo tụ 7,5-8,0. Hiệu suất xử lý BOD5 đạt 95-97%, COD đạt 92-95%, crom tổng số đạt 99%. Nước thải sau xử lý đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột A. Hệ thống vận hành ổn định với chi phí vận hành khoảng 8.000-12.000 đồng/m3 nước thải. Bùn thải được xử lý bằng phương pháp ép bùn trước khi đưa đi chôn lấp hợp vệ sinh. Giải pháp công nghệ này có thể áp dụng cho các cơ sở thuộc da tương tự tại huyện Nhà Bè và các khu vực lân cận.
4.1. Hiệu quả xử lý đạt được
Kết quả xử lý nước thải thuộc da đạt tiêu chuẩn xả thải nghiêm ngặt. BOD5 giảm từ 2500 mg/l xuống dưới 30 mg/l, đạt hiệu suất 97%. COD giảm từ 5000 mg/l xuống dưới 75 mg/l, hiệu suất 95%. Crom tổng số giảm từ 150 mg/l xuống dưới 0,1 mg/l, hiệu suất 99,9%. Chất rắn lơ lửng giảm từ 2000 mg/l xuống dưới 50 mg/l. Hệ thống hoạt động ổn định trong điều kiện biến động tải trọng đầu vào. Chi phí đầu tư ban đầu khoảng 8-10 tỷ đồng cho công suất 350m3/ngày.
4.2. Ứng dụng và kiến nghị
Hệ thống xử lý nước thải thuộc da này có thể áp dụng cho các cơ sở sản xuất tương tự. Cần thường xuyên bảo dưỡng thiết bị và thay thế vật liệu lọc theo định kỳ. Giám sát chất lượng nước thải đầu vào để điều chỉnh liều lượng hóa chất phù hợp. Đào tạo nhân viên vận hành hệ thống đạt trình độ chuyên môn. Thực hiện quan trắc môi trường định kỳ theo quy định pháp luật. Đề xuất áp dụng công nghệ thu hồi crom từ nước thải để tiết kiệm nguyên liệu và giảm ô nhiễm.
