Trong bối cảnh các ngành công nghiệp ngày càng phát triển, việc xử lý và tái sử dụng nước thải đã trở thành một trong những ưu tiên hàng đầu nhằm bảo vệ môi trường và tối ưu hóa nguồn tài nguyên nước. Hệ thống lọc nước thải công nghiệp sử dụng công nghệ UF (siêu lọc) và RO (thẩm thấu ngược) là giải pháp tiên tiến, giúp xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn cao nhất, đáp ứng nhu cầu tái sử dụng trong sản xuất và sinh hoạt.
Dưới đây là giải pháp hệ thống lọc nước thải công nghiệp với hai hạng mục chính, được thiết kế để đảm bảo hiệu quả xử lý tối ưu và đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe về chất lượng nước.
1. Các tiêu chuẩn tái sử dụng nước thải tại Việt Nam hiện nay là gì?
Việt Nam đã thiết lập hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia (QCVN) nhằm thúc đẩy việc tái sử dụng nước thải, kết hợp giữa các quy chuẩn chung và chuyên ngành. Đây là cơ sở pháp lý và kỹ thuật quan trọng để đảm bảo nước thải sau xử lý đáp ứng yêu cầu môi trường và mục đích sử dụng. Dưới đây là tổng hợp các tiêu chuẩn hiện hành liên quan đến tái sử dụng nước thải.
1.1 Cơ sở pháp lý cho tái sử dụng nước thải
- Luật Bảo vệ Môi trường 2020 (Điều 72): Khuyến khích tái sử dụng nước thải khi đạt yêu cầu về môi trường và phù hợp với mục đích sử dụng.
- Nghị định 54/2015/NĐ-CP: Quy định ưu đãi cho các dự án thu gom nước thải ≥40 m³/ngày hoặc tuần hoàn ≥500 m³/ngày.
- Nghị định 08/2022/NĐ-CP: Yêu cầu nước thải tái sử dụng phải đạt các tiêu chuẩn QCVN chuyên ngành, đảm bảo an toàn và hiệu quả.
1.2 Tiêu chuẩn kỹ thuật theo mục đích sử dụng
| Mục đích sử dụng | Tiêu chuẩn áp dụng | Chỉ tiêu kỹ thuật | Yêu cầu bổ sung/Hạn chế |
|---|---|---|---|
| Tưới cây, công viên, sân golf | QCVN 08:2023/BTNMT | – Độ đục: ≤2 NTU – E.Coli: ≤1.000 CFU/100ml – pH: 6–8.5 | Nước thải tái sử dụng cần được khử trùng mạnh để bảo vệ sức khỏe cộng đồng. |
| Rửa đường, dập bụi | QCVN 14:2008/BTNMT (nước thải sinh hoạt) | – BOD₅: ≤30 mg/L – TSS: ≤50 mg/L | Nước thải tái sử dụng không được chứa mùi, chất ăn mòn hoặc màu. |
| Công nghiệp (làm mát, vệ sinh) | QCVN 40:2011/BTNMT | – Asen (As): ≤0.05 mg/L – Chì (Pb): ≤0.1 mg/L – pH: 6–9 | Nước thải cần được xử lý sơ bộ trước khi tái sử dụng để đảm bảo an toàn cho thiết bị. |
| Nước mặt tái sử dụng | QCVN 08:2015/BTNMT | – DO: ≥6 mg/L – Amoni (NH₄⁺): ≤0.3 mg/L | Không có yêu cầu bổ sung cụ thể. |
1.3 Thách thức
- Thiếu các QCVN riêng biệt cho từng mục đích cụ thể, chẳng hạn như nước thải đô thị.
- Chi phí đầu tư hệ thống xử lý tiên tiến như UF + RO có thể lên đến 1 tỷ VND/50 m³/ngày, gây khó khăn cho các doanh nghiệp.
Tuy nhiên, theo kinh nghiệm triển khai các dự án tái sử dụng nước thải của ARES, việc áp dụng tiêu chuẩn cụ thể thường phụ thuộc vào quy định của cơ quan cấp phép tại từng địa phương. Điều này là do hệ thống tiêu chuẩn chất lượng nước tái sử dụng tại Việt Nam hiện nay vẫn đang trong quá trình hoàn thiện, chưa có sự đồng nhất cho từng mục đích sử dụng. Vì vậy, các doanh nghiệp cần phối hợp chặt chẽ với cơ quan quản lý để đảm bảo tuân thủ các yêu cầu pháp lý và đáp ứng mục tiêu sử dụng nước.
2. Hệ thống lọc nước thải công nghiệp: Giải pháp tái sử dụng nước thải với công nghệ UF & RO
2.1 Cơ sở thiết kế hệ thống lọc nước thải công nghiệp
Đây là một dự án thực tế được ARES triển khai cho một khách hàng tại Lâm Đồng, với mục tiêu tái sử dụng nước thải trong hoạt động công nghiệp. Khách hàng yêu cầu hệ thống xử lý nước thải đảm bảo chất lượng nước đầu ra đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe, cụ thể như sau:
| STT | CHỈ TIÊU | ĐƠN VỊ | GIÁ TRỊ THEO QCVN 01-01:2018/BYT | GIÁ TRỊ CĐT ĐỀ NGHỊ | GIÁ TRỊ CAM KẾT |
| 1 | Màu sắc | TCU | 15 | < 5 | ≤ 5 |
| 2 | Mùi vị | – | Không có | Không có mùi vị lạ | Không có mùi vị lạ |
| 3 | Độ đục | NTU | 2 | < 1 | ≤1 |
| 4 | pH | – | 6 – 8,5 | 6 – 8,5 | 6 – 8,5 |
| 5 | Độ cứng | mg/L | 300 | < 50 | ≤50 |
| 6 | Chloride | mg/L | 250 | < 50 | ≤ 50 |
| 7 | Sắt | mg/L | 0,3 | < 0,1 | ≤ 0,1 |
| 8 | Mangan | mg/L | 0,1 | < 0,1 | ≤ 0,1 |
| 9 | Amoni | mg/L | 0,3 | < 0,1 | ≤ 0,2 |
| 10 | Nitrit (NO2) | mg/L | 0,05 | < 0,01 | ≤ 0,03 |
| 11 | Nitrate (NO3) | mg/L | 2 | < 0,1 | ≤ 0,5 |
| 12 | Sunfat (SO4) | mg/L | 250 | < 0,1 | ≤ 1 |
| 13 | Chỉ số pecmanganat | mg/L | 2 | < 1 | ≤ 1 |
| 14 | Clo dư | mg/L | 0.2 – 1 | < 0,1 | ≤ 0,5 |
| 15 | TDS | mg/L | 1.000 | < 100 | ≤ 100 |
Theo yêu cầu này, nước thải sau khi sử lý đạt cột B theo QCVN 40:2011/BTNMT sẽ được bổ sung công đoạn lắng hóa lý & lắng Lamella nhằm tăng cường hiệu quả xử lý COD, P, SS đạt cột A theo QCVN 40:2011/BTNMT trước đi vào hệ thống lọc nước thải công nghiệp ứng dụng công nghệ UF & RO để nước sau xử lý đạt QCVN 01-01:2018/BYT.
>>> Xem thêm: Hệ Thống Lọc Nước RO 500l Công Nghiệp
2.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống lọc nước thải công nghiệp ứng dụng UF & RO
Hệ thống lọc nước thải công nghiệp kết hợp công nghệ UF (Ultra Filtration) và RO (Reverse Osmosis) là giải pháp tối ưu để tái sử dụng nước thải, đáp ứng tiêu chuẩn khắt khe về chất lượng
Tiền xử lý bằng màng UF
- Nguyên lý: Màng UF (kích thước lỗ 0.01–0.1 µm) loại bỏ chất rắn lơ lửng, vi khuẩn, virus, dầu mỡ và hợp chất hữu cơ phân tử lớn.
- Áp suất hoạt động: 1–5 bar, tiêu thụ ít điện năng so với RO.
- Vai trò: Bảo vệ màng RO khỏi tắc nghẽn, tăng tuổi thọ màng RO từ 30–50%.
Xử lý sâu bằng màng RO
- Nguyên lý: Màng RO (kích thước lỗ 0.0001 µm) loại bỏ 99.89% ion kim loại, muối hòa tan và vi sinh vật.
- Áp suất hoạt động: 15–20 bar, yêu cầu bơm cao áp và hóa chất chống cáu cặn.
Quy trình xử lý điển hình
- Lọc thô: Loại bỏ rác, cặn lớn.
- Lọc UF: Tách chất rắn, vi sinh vật.
- Lọc RO: Khử muối, chất hòa tan.
- Khử trùng: UV hoặc ozone để đảm bảo chất lượng nước tái sử dụng.
3. Thuyết minh công nghệ hệ thống lọc nước thải công nghiệp
3.1 Bồn chứa nước đầu nguồn
Nước thải sau khi xử lý đạt cột A theo QCVN 40:2011/BTNMT sẽ được bơm chung chuyển nước thải về bồn chứa nước thô (nơi đặt hệ thống xử lý nước tái sử dụng). Tại đây, nguồn nước thô đầu vào được ổn định lưu lượng và nồng độ cho cá công đoạn xử lý tiếp theo.
3.2 Cụm lọc UF
Quá trình lọc
- Quá trình lọc, nước được xử lý bằng cách tạo áp lực qua các sợi màng siêu lọc từ phía vỏ (bên ngoài sợi) đến phía lòng (bên trong sợi). Các hạt bị loại bỏ bị chặn bởi các sợi, tích tụ và hình thành lớp lọc ở bên ngoài các sợi màng.
- Lưu lượng không đổi trong suốt quá trình vận hành. Bơm cấp với biến tần hoặc van điều khiển lưu lượng được điều khiển bởi đầu ra lưu lượng với van điện từ giúp an toàn để tránh quá áp. Tùy thuộc vào chất lượng nước và lưu lượng thời gian lọc là 30-60 phút giữa các chu kỳ làm sạch thủy lực. Quá trình lọc 30-60 phút này được gọi là chu kỳ lọc.
- Trong quá trình lọc các hạt vật chất bị loại bỏ sẽ tích tụ. Sự tích tụ này có thể dẫn đến tăng dần áp suất xuyên màng (TMP – Transmembrane Pressure) sau mỗi chu kỳ lọc và làm sạch thủy lực. Sau khi đạt đến số lượng chu kỳ lọc-làm sạch thủy lực được đặt trước hoặc nếu TMP đạt đến áp suất tối đa, mô-đun màng phải được làm sạch hóa học thông qua CIP.
Quá trình rửa ngược làm sạch bằng khí & nước
Chu trình làm sạch thủy lực thường bao gồm hai bước : Làm sạch bằng không khí & rửa ngược.
(1) Làm sạch bằng không khí
- Quá trình sục khí là cần thiết vì khí khuấy động và làm bong các hạt tích tụ ở bên ngoài các sợi màng (hoặc bề mặt màng). Không khí được đưa qua máy thổi khí hoặc đường ống dẫn khí nén đến đầu vào nằm ở dưới cùng của mô-đun màng. Kết nối không khí nằm ở phía trên cùng của mô-đun, nhưng không khí được giải phóng vào mô-đun màng ở phía dưới thông qua ống trung tâm đục lỗ. Đảm bảo rằng áp suất không khí ở đầu vào cao hơn áp suất cấp và van xả rửa ngược mở.
- Khi các bong bóng khí nổi lên, đủ độ nhiễu loạn được tạo ra để đánh bật các chất bẩn ra khỏi bề mặt màng mà không làm hỏng màng. sợi. Bộ hẹn giờ nên được đặt ở mức khoảng 30-60 giây cho mỗi lần thổi khí.
(2) Rửa ngược
- Quá trình rửa ngược được sử dụng để loại bỏ các hạt lơ lửng còn lại khỏi các mô-đun màng. Trong quá trình rửa ngược, nước thấm được lấy từ bể chứa sau xử lý và được đẩy qua mô-đun từ phía lọc (lòng của sợi) về phía cấp liệu (phía vỏ) bằng cách sử dụng bơm rửa ngược. Do đó, hướng dòng chảy ngược với hướng dòng chảy lọc.
- Nước rửa ngược, với các hạt lơ lửng đã loại bỏ, sau đó được đẩy ra ngoài qua cổng cấp liệu nằm ở phía trên của mô-đun màng vào đầu cấp liệu và sau đó được dẫn đến cống. Quá trình rửa ngược nên được thực hiện ở lưu lượng từ 80 đến 100 LMH (47,0 đến 58,8 gfd). Thời gian rửa ngược hiệu quả ít nhất là 30-60 giây, không tính đến thời gian bơm tăng và giảm. Thời gian và tần suất có thể thay đổi tùy thuộc vào quy mô lắp đặt và chất lượng nước cấp.
Quá trình rửa ngược có tăng cường hóa chất (CEB)
Rửa ngược tăng cường hóa học (CEB – Chemical Enhanced Backwash) là quy trình vệ sinh bảo dưỡng được thiết kế để loại bỏ nhanh chóng các hạt vật chất và sự phát triển của vi khuẩn khỏi bề mặt màng. Những lần vệ sinh ngắn, nhỏ này có thể giúp kéo dài thời gian chạy giữa các lần vệ sinh màng chính. Tùy thuộc vào đặc tính của nước cấp, việc vệ sinh CEB có thể diễn ra sau mỗi vài giờ hoặc vài ngày vận hành.
Ba bước được kết hợp vào chu trình rửa ngược:
1. Liều lượng hóa chất trong quá trình rửa ngược.
2. Ngâm các mô-đun bộ hẹn giờ thường được đặt trong khoảng từ 5-20 phút.
3. Một lần rửa ngược bổ sung để rửa sạch hóa chất.
Quá trình rửa CIP (Clean-In-Place)
- Khi các chất gây bẩn và/hoặc chất đóng cặn không còn có thể loại bỏ hiệu quả bằng phương pháp làm sạch bằng thủy lực và CEB (do chất lượng nước cấp bị xáo trộn hoặc điều kiện vận hành khó khăn, chẳng hạn như xử lý sơ bộ không hiệu quả hoặc liều lượng hóa chất không chính xác), nên áp dụng CIP.
- Chu kỳ CIP thường được thực hiện vài tháng một lần. Tuy nhiên, một số điều kiện nước cấp có thể yêu cầu vệ sinh CIP thường xuyên hơn, đôi khi là hàng tuần.
3.3 Cụm lọc RO
- Thẩm thấu ngược là công nghệ lọc màng mạnh mẽ có khả năng loại bỏ các hạt nhỏ tới 0,0001 micron khỏi dòng chất lỏng. Quy trình tiên tiến này loại bỏ hiệu quả nhiều loại chất gây ô nhiễm, bao gồm các ion hòa tan như natri và clorua, và các phân tử hữu cơ như thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ. Nhờ tính linh hoạt đáng kinh ngạc của mình, RO được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp và tiện ích nước khác nhau.
- Sau hệ thống RO, dòng nước thành phẩm được đưa vào bể chứa nước tái sử dụng để sử dụng đạt QCVN 01-1:2018/BTNMT & các giá trị cam kết tại bảng 1.
- Dòng thải sau RO được đưa về lại bể tiếp nhận đầu vào của hệ thống lắng lamella để tiếp tục tái sử dụng.
- Trong quá trình vận hành, bề mặt màng có thể bị bám cặn khoáng, vật chất sinh học, các hạt keo và các thành phần hữu cơ không hòa tan. Thuật ngữ “bám cặn” bao gồm sự tích tụ của bất kỳ loại vật liệu nào trên bề mặt màng, bao gồm cả cặn khoáng. Sự bám cặn trên bề mặt màng dẫn đến lưu lượng thấm thấp hơn, chênh lệch áp suất giữa nguồn cấp và chất cô đặc tăng lên và/hoặc chất tan đi qua nhiều hơn.
4. Quy trình rửa màng của hệ thống lọc nước thải công nghiệp
4.1 11 bước vệ sinh kiềm
Chất tẩy rửa có tính kiềm được sử dụng để loại bỏ cặn bẩn hữu cơ bao gồm vật chất sinh học, các hạt/bùn và silica.
- Chuẩn bị dung dịch vệ sinh
- Xả hệ thống bằng nước không chứa clo
- Đổ đầy nước vào bình chứa chất tẩy rửa.
- Thêm dung dịch làm sạch vào bể và trộn đều. Không đưa dung dịch vào hệ thống màng cho đến khi đã được khuấy trộn hoàn toàn.
- Điều chỉnh pH về mức 11 – 12 bằng cách sử dụng hóa chất bổ sung để tăng pH
- Bơm dung dịch tẩy rửa qua các phần tử màng với lưu lượng thấp đến khi nước chảy ra từ các phần tử được thay thế bằng dung dịch tẩy rửa. Nếu dung dịch tẩy rửa có màu sẫm và đục, tiếp tục bơm qua các phần tử đến xả. Có thể cần chuẩn bị thêm dung dịch tẩy rửa để đảm bảo có đủ dung dịch cho quá trình vệ sinh.
- Tuần hoàn dung dịch tẩy rửa trong 1 giờ, kiểm tra pH thường xuyên.
- Tắt bơm và để hệ thống màng ngâm trong dung dịch tẩy rửa trong 1 giờ
- Sau khi ngâm, tiếp tục tuần hoàn dung dịch tẩy rửa qua hệ thống màng trong 30 phút với lưu lượng cao
- Lặp lại các bước ngâm và tuần hoàn nếu cần thêm vệ sinh.
- Xả hệ thống màng bằng nước sạch (cho đến khi dung dịch tẩy rửa đã được loại bỏ hoàn toàn khỏi hệ thống.
4.2 11 bước vệ sinh Axit
Chất tẩy rửa axit được sử dụng để loại bỏ các chất kết tủa vô cơ bao gồm cacbonat, sunfat, sắt và hydroxit.
- Chuẩn bị dung dịch vệ sinh
- Xả hệ thống bằng nước không chứa clo
- Đổ đầy nước vào bình chứa chất tẩy rửa.
- Thêm dung dịch làm sạch vào bể và trộn đều. Không đưa dung dịch vào hệ thống màng cho đến khi đã được khuấy trộn hoàn toàn.
- Điều chỉnh pH về mức 2 – 3 Cẩn thận trọng vì pH thấp có thể gây hại cho màng.
- Bơm dung dịch tẩy rửa qua các phần tử màng với lưu lượng thấp đến khi nước chảy ra từ các phần tử được thay thế bằng dung dịch tẩy rửa. Nếu dung dịch tẩy rửa có màu sẫm và đục, tiếp tục bơm qua các phần tử đến xả. Có thể cần chuẩn bị thêm dung dịch tẩy rửa để đảm bảo có đủ dung dịch cho quá trình vệ sinh.
- Tuần hoàn dung dịch tẩy rửa trong 1 giờ, kiểm tra pH thường xuyên.
- Tắt bơm và để hệ thống màng ngâm trong dung dịch tẩy rửa trong 1 giờ
- Sau khi ngâm, tiếp tục tuần hoàn dung dịch tẩy rửa qua hệ thống màng trong 30 phút với lưu lượng cao.
- Lặp lại các bước ngâm và tuần hoàn nếu cần thêm vệ sinh.
- Xả hệ thống màng bằng nước sạch cho đến khi dung dịch tẩy rửa đã được loại bỏ hoàn toàn khỏi hệ thống
5. Kết luận
Trong bối cảnh các doanh nghiệp ngày càng chú trọng đến phát triển bền vững, hệ thống lọc nước thải công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc tái sử dụng nước thải, mang lại hiệu quả kinh tế vượt trội và phù hợp với xu hướng ESG (Môi trường – Xã hội – Quản trị). ARES nổi bật với giải pháp toàn diện khi xử lý nước thải từ cột B lên cột A theo QCVN 40:2011/BTNMT thông qua công nghệ lắng hóa lý và lắng Lamella tiên tiến, đặc biệt hiệu quả trong việc xử lý COD, P, và SS. Sau đó, nước thải được tiếp tục xử lý qua hệ thống UF và RO để đạt tiêu chuẩn QCVN 01-01:2018/BYT, đảm bảo chất lượng cao nhất cho mục đích tái sử dụng.
Quy trình xử lý đa cấp độ này không chỉ thể hiện năng lực công nghệ vượt trội của ARES mà còn cam kết mạnh mẽ trong việc đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt các tiêu chuẩn khắt khe nhất. Việc tích hợp hệ thống lọc nước thải công nghiệp vào chiến lược ESG giúp doanh nghiệp gia tăng giá trị thương hiệu và thu hút các nhà đầu tư quan tâm đến phát triển bền vững. Đây không đơn thuần là giải pháp kỹ thuật mà là minh chứng cho cam kết của doanh nghiệp đối với môi trường và phát triển bền vững, đồng thời tối ưu hóa chi phí vận hành thông qua việc tái sử dụng nguồn nước một cách hiệu quả.
Với năng lực chuyên môn và công nghệ tiên tiến, ARES tự hào là đối tác tin cậy, mang đến giải pháp xử lý nước thải toàn diện, giúp doanh nghiệp không chỉ đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường nghiêm ngặt mà còn tối ưu hóa hiệu quả sản xuất và chi phí vận hành.
