Xử lý nước thải đã trở thành một vấn đề được quan tâm nhất và được xem là một trong những thách thức đối với nhiều đô thị, khu công nghiệp tại Việt Nam. Để đáp ứng các hướng dẫn về nước thải và các tiêu chuẩn quy định của bộ QCVN và TCVN về xả thải vào môi trường tự nhiên, nhiều chính phủ đang đánh giá các hệ thống hiện tại của họ về mức độ an toàn và hiệu quả.

Việc tạo ra nước thải có thể đến từ các nguồn công nghiệp khác nhau, bao gồm dệt may, sản xuất giấy, dầu khí, sắt thép, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dược phẩm, và các nguồn khác. Nước thải chứa nhiều mức COD, BOD và TSS, cũng như các chất gây ô nhiễm như dược phẩm, aldehyde, glycol, amin, rượu, protein phức tạp. Ngoài ra, còn có các chất bẩn khác được tìm thấy trong nước thải; các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, xenobiotics, các ion kim loại, chất rắn lơ lửng, các chất dinh dưỡng như phốt pho, nitơ, vi sinh vật gây bệnh và ký sinh trùng.

Tuy nhiên, thách thức không chỉ giới hạn ở việc khử trùng nước. Một số chất gây ô nhiễm trong nước có thể được phát tán vào không khí tạo ra mùi hôi. Các vấn đề về mùi thường xảy ra đối với các nhà máy xử lý nước thải do có nhiều hợp chất lưu huỳnh (H2S và mercaptans), amoniac và các chất hữu cơ khác.

Trong khi mỗi giai đoạn trong quy trình xử lý nước thải là cần thiết, EPA cho biết khử trùng được coi là cơ chế chính để ngăn chặn sự lây lan của các bệnh qua đường nước cho người sử dụng hạ lưu và môi trường. Về bản chất, việc xử lý nước thải không hiệu quả có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng đến môi trường.

Vai trò của ozone trong việc khử trùng nước thải là gì?

Trong đô thị và các khu công nghiệp việc khử trùng bằng clo, tia cực tím và cloramin vẫn là những phương pháp chính để khử trùng nước thải. Khử trùng bằng ozone là phương pháp ít được sử dụng nhất ở Mỹ, mặc dù công nghệ này đã được chấp nhận rộng rãi ở châu Âu trong nhiều thập kỷ. Nó thường được sử dụng cho các nhà máy có kích thước trung bình đến lớn sau khi xử lý thứ cấp hoặc ở công đoạn cuối cùng. Vì vật chất hữu cơ có tự nhiên trong nước và clo có thể phản ứng với các vật liệu hữu cơ này để tạo thành các sản phẩm phụ có hại, nên nhiều thành phố tìm kiếm các phương pháp khử trùng khác. Xử lý bằng ozone có khả năng đạt được mức độ khử trùng cao hơn so với clo hoặc UV. Nó có thể tiêu diệt các chất độc hại, màu, mùi và vi sinh vật trực tiếp mà không cần kết hợp với các xúc tác có hại và đặc biệt không tạo ra dư lượng hóa chất.

Khi ozone phân hủy trong nước, các gốc tự do, hydro peroxy (HO2) và hydroxyl (OH) được hình thành có khả năng oxy hóa rất lớn và đóng vai trò tích cực trong quá trình khử trùng. Quá trình oxy hóa này tiêu diệt vi khuẩn thông qua quá trình phân hủy thành tế bào (ly giải tế bào). Ozone cũng sẽ giúp loại bỏ tensides, phenol và xyanua khỏi nước thải.

 

Những lợi ích khác của việc sử dụng ozone cho nước thải là gì?

Ozone là chất khử trùng mạnh, an toàn và thân thiện nhất với môi trường trong việc khử trùng và khử mùi của nước. Nhưng đó không phải là những lợi ích duy nhất đối với nước thải. Một lợi ích khác của quá trình ozone hóa là loại bỏ sắt và mangan. Hai yếu tố này ít tác động hoặc không tác động tới sức khỏe, việc loại bỏ chúng sẽ khử màu cho nước thải. Ozone hóa cũng sẽ có lợi trong việc hạn chế sự tích tụ của sắt và mangan trên đường ống, đồ đạc và các thành phần khác, giúp giảm chi phí bảo trì tổng thể. Một số lợi ích khác của ozone bao gồm:

  • Ozone yêu cầu thời gian tiếp xúc ngắn;
  • Ozone không để lại dư lượng có hại cần phải loại bỏ sau quá trình ozone hóa;
  • Ozone loại bỏ sự tái sinh của vi sinh vật, ngoại trừ những vi sinh vật được bảo vệ bởi các hạt trong dòng nước thải;
  • Ozone được sản xuất trực tiếp nên không cần tốn chi phí lưu trữ -> không có mối nguy hiểm như lưu trữ hóa chất;
  • Ozone có thể loại bỏ quá trình sục khí để nâng cao nồng độ oxy hòa tan DO
  • Yêu cầu ít không gian hơn và ít thiết bị hơn nhiều hệ thống xử lý / lưu trữ hóa chất
  • Ozone sẽ loại bỏ một số BOD, COD, và các chất bẩn khác trong dòng nước thải
  • Ít sản phẩm phụ thứ cấp như Trihalomethanes (THM) được hình thành khi sử dụng ozone
  • Sau quá trình khử trùng mùi nước thải có thể được kiểm soát hoàn toàn.

Tại sao ozone không được sử dụng nhiều hơn?

Mặc dù ozone hiệu quả hơn các lựa chọn khử trùng khác và nó được chấp nhận rộng rãi ở châu Âu, nó chỉ đang dần được các thành phố ở Mỹ chấp nhận. Mặc dù nó từ lâu đã được sử dụng để khử trùng thương mại nước uống, các hướng dẫn của EPA và chi phí ban đầu là những trở ngại chính cho việc triển khai ozone rộng rãi hơn.

Ozone thường đi kèm với chi phí vốn ban đầu cao hơn - điều mà các thành phố, doanh nghiệp do dự. Tuy nhiên, những chi phí đó được bù đắp trong dài hạn bằng cách giảm bảo trì, loại bỏ nhu cầu xử lý dư lượng hóa chất gây hại, và giảm hoặc loại bỏ chi phí mua và lưu trữ hóa chất. Việc sử dụng Hệ thống tuyển nổi hòa tan Ozone (DOF) cũng cho phép các hệ thống tuyển nổi hòa tan khí (DAF) để xử lý nước thải hiệu quả hơn.