Hãy bắt đầu bằng việc tìm hiểu, nước thải cô đặc thẩm thấu ngược là gì? Nói một cách đơn giản, nó đề cập đến nước chưa đi qua màng và đã bị "chặn lại" khi được lọc bằng thiết bị thẩm thấu ngược. Nước này không sạch, chứa muối, chất hữu cơ, kim loại nặng và các chất khác với nồng độ cao hơn nhiều lần so với nước ban đầu. Nếu thải trực tiếp, dù vào sông hay ngầm, sẽ gây ô nhiễm, và bảo vệ môi trường chắc chắn sẽ không đồng ý. Vì vậy, việc xử lý nước thải cô đặc thẩm thấu ngược là một vấn đề bắt buộc phải giải quyết. Hôm nay, chúng ta hãy cùng nhau thảo luận về những phương pháp đáng tin cậy để xử lý nước cô đặc.
Trước hết, khi xử lý nước thải cô đặc thẩm thấu ngược, không chỉ đơn giản là tìm ra một giải pháp. Bạn cần xem xét tình trạng của chính nước cô đặc. Ví dụ, hàm lượng muối bên trong cao đến mức nào? Có bất kỳ chất gây ô nhiễm nào đặc biệt khó xử lý không? Ngoài ra, sau khi xử lý, bạn muốn sử dụng nước như thế nào? Bạn muốn tiếp tục sử dụng nó để tái chế, hay chỉ xả trực tiếp để đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải? Có những khác biệt đáng kể trong các phương pháp xử lý được chọn cho các nhu cầu khác nhau.
Trước tiên, hãy nói về phương pháp xử lý "giảm thiểu" thường được sử dụng, có nghĩa là giảm lượng nước cô đặc để tiết kiệm công sức trong quá trình xử lý tiếp theo. Phương pháp phổ biến nhất là "tái cô đặc nước thải thẩm thấu ngược", có nghĩa là gửi nước cô đặc từ thiết bị thẩm thấu ngược đầu tiên đến một bộ thiết bị thẩm thấu ngược mới và lọc lại. Bằng cách này, sẽ có thêm một lượng nước sạch, và nước cô đặc còn lại sẽ có nồng độ cao hơn, nhưng lượng sẽ ít hơn nhiều. Tuy nhiên, ở đây có một vấn đề. Khi nồng độ nước cô đặc cao, muối bên trong có xu hướng kết tinh và bám vào màng thẩm thấu ngược. Theo thời gian, màng sẽ trở nên vô dụng. Vì vậy, nói chung, cần phải thêm tiền xử lý trước, chẳng hạn như thêm chất ức chế cáu cặn để ngăn chặn sự đóng cặn muối, và màng cần được làm sạch thường xuyên để đảm bảo thiết bị có thể hoạt động bình thường.
Ngoài ra còn có một phương pháp giảm thiểu được gọi là "cô đặc bay hơi", đúng như tên gọi của nó, dựa vào việc đun nóng để làm bay hơi nước trong nước cô đặc, để lại muối mặn hoặc cặn rắn thậm chí còn mạnh hơn. Phương pháp này phù hợp để xử lý nước cô đặc có hàm lượng muối đặc biệt cao. Bất kể lượng muối trong đó là bao nhiêu, nó có thể được cô đặc thành một lượng rất nhỏ. Nhưng nó cũng có nhược điểm, nó quá tốn năng lượng! Việc đun nóng đòi hỏi một lượng lớn điện hoặc hơi nước, và chi phí không hề thấp. Và trong quá trình bay hơi, một số chất hữu cơ trong nước cô đặc có thể phân hủy, tạo ra các loại khí độc hại cần được xử lý, nếu không sẽ gây ô nhiễm không khí. Hiện nay cũng có các công nghệ bay hơi cải tiến, chẳng hạn như bay hơi đa hiệu và nén hơi cơ học (MVR), có thể tiết kiệm rất nhiều năng lượng so với các phương pháp bay hơi truyền thống. Tuy nhiên, việc đầu tư thiết bị tương đối lớn và cần được cân nhắc theo tình hình thực tế.
Sau khi giảm thiểu, lượng nước cô đặc giảm đi, nhưng các chất gây ô nhiễm bên trong vẫn còn. Bước tiếp theo là xử lý "vô hại", loại bỏ các chất gây ô nhiễm hoặc biến chúng thành các chất vô hại. Phương pháp thường được sử dụng nhất là "công nghệ oxy hóa tiên tiến", chủ yếu được sử dụng để xử lý chất hữu cơ trong nước cô đặc. Nguyên tắc của nó là tạo ra thứ gọi là "gốc hydroxyl", có hoạt tính đặc biệt và có thể phân hủy chất hữu cơ thành carbon dioxide và nước, hoặc thành các phân tử nhỏ hơn, dễ xử lý hơn. Các công nghệ oxy hóa tiên tiến phổ biến bao gồm oxy hóa ozone, oxy hóa Fenton, oxy hóa quang xúc tác, v.v. Ví dụ, oxy hóa Fenton liên quan đến việc thêm sắt sunfat và hydro peroxide vào nước cô đặc để tạo ra gốc hydroxyl trong điều kiện axit, có hiệu quả đặc biệt trong việc xử lý các hợp chất hữu cơ khó phân hủy. Tuy nhiên, khi sử dụng phương pháp này, cần phải kiểm soát liều lượng hóa chất và điều kiện phản ứng, nếu không thì việc xử lý sẽ không triệt để, hoặc hóa chất sẽ bị lãng phí, và bùn cũng sẽ được tạo ra. Việc xử lý bùn sau đó là một vấn đề khác.
Nếu nồng độ kim loại nặng trong nước cô đặc cao, thì "phương pháp kết tủa hóa học" sẽ hữu ích. Đó là thêm các tác nhân hóa học như vôi, natri hydroxit và natri sulfide vào nước cô đặc, cho phép các tác nhân phản ứng với các ion kim loại nặng để tạo thành kết tủa không hòa tan. Sau đó, các kết tủa có thể được tách ra bằng cách kết tủa và lọc, giảm lượng kim loại nặng trong nước. Ví dụ, khi xử lý nước cô đặc có chứa crom, việc thêm natri sulfide có thể tạo ra kết tủa crom sulfide, và khi xử lý nước cô đặc có chứa chì, việc thêm vôi có thể tạo ra kết tủa chì hydroxit. Tuy nhiên, phương pháp này sẽ tạo ra rất nhiều bùn, có chứa kim loại nặng và được phân loại là chất thải nguy hại. Nó phải được giao cho các đơn vị có trình độ để xử lý và không thể vứt bỏ một cách tùy tiện, nếu không nó vẫn sẽ gây ô nhiễm thứ cấp.
Có một phương pháp khác để xử lý kim loại nặng được gọi là "phương pháp hấp phụ", sử dụng các vật liệu có khả năng hấp phụ, chẳng hạn như than hoạt tính, zeolit, nhựa trao đổi ion, vật liệu nano, v.v., để "hấp thụ" các ion kim loại nặng từ nước cô đặc lên bề mặt của vật liệu, từ đó đạt được mục tiêu loại bỏ. Ví dụ, than hoạt tính có diện tích bề mặt đặc biệt lớn và khả năng hấp phụ mạnh. Ngoài việc hấp phụ kim loại nặng, nó còn có thể hấp phụ một số chất hữu cơ. Nhựa trao đổi ion chính xác hơn, có khả năng hấp phụ chọn lọc một số ion kim loại nặng nhất định và có thể được tái tạo và tái sử dụng sau khi bão hòa, giúp nó tiết kiệm hơn. Tuy nhiên, vật liệu hấp phụ có một khả năng hấp phụ nhất định. Khi chúng được hấp phụ đầy đủ, chúng sẽ vô dụng và cần được thay thế hoặc tái tạo thường xuyên. Nếu nồng độ kim loại nặng trong nước cô đặc quá cao, vật liệu hấp phụ sẽ nhanh chóng bị bão hòa và chi phí xử lý sẽ tăng lên.
Ngoài việc giảm thiểu và vô hại, hiện nay chúng ta ủng hộ "sử dụng tài nguyên", có nghĩa là chiết xuất các chất hữu ích từ nước cô đặc và biến chất thải thành kho báu. Ví dụ, có phải có rất nhiều muối trong nước cô đặc không? Muối có thể được chiết xuất bằng phương pháp tách màng hoặc kết tinh bay hơi để sản xuất muối công nghiệp. Ví dụ, sử dụng phương pháp kết tinh bay hơi, nước cô đặc được đun nóng và bay hơi để kết tinh muối, sau đó tinh chế để thu được muối natri clorua và kali clorua đạt tiêu chuẩn công nghiệp, có thể được sử dụng trong các ngành công nghiệp như hóa chất và vật liệu xây dựng. Tuy nhiên, khi chiết xuất muối, cần phải đảm bảo rằng không có chất độc hại hoặc có hại trong nước cô đặc, nếu không muối chiết xuất không thể được sử dụng. Hơn nữa, quá trình tinh chế cũng đòi hỏi công nghệ để loại bỏ tạp chất khỏi muối, chi phí không hề thấp. Tuy nhiên, về lâu dài, nó có thể giải quyết các vấn đề ô nhiễm và thu hồi tài nguyên, làm cho nó rất hiệu quả về chi phí.
Ngoài ra, nước đã qua xử lý có thể được tái chế nếu nó đáp ứng các tiêu chuẩn tương ứng. Ví dụ, nước đã qua xử lý có thể được sử dụng để tưới cây, trồng cỏ, phun đường hoặc làm nước bổ sung cho nước tuần hoàn công nghiệp, chẳng hạn như nước làm mát cho các nhà máy thép và nhà máy điện. Bằng cách này, nó không chỉ làm giảm lượng nước ngọt được sử dụng mà còn làm giảm lượng nước thải được thải ra, một công đôi việc. Tuy nhiên, trước khi tái sử dụng, chất lượng nước cần được kiểm tra theo mục đích sử dụng của nó để đảm bảo tuân thủ các yêu cầu. Ví dụ, khi được sử dụng làm nước làm mát, độ cứng và nồng độ ion clorua của nước phải được kiểm soát để ngăn ngừa ăn mòn hoặc đóng cặn thiết bị.
Cuối cùng, để tóm tắt với mọi người, không có một giải pháp phù hợp cho tất cả các vấn đề xử lý nước thải cô đặc thẩm thấu ngược. Cần phải kết hợp một số công nghệ xử lý dựa trên chất lượng nước, số lượng, mục tiêu xử lý và ngân sách chi phí của nước cô đặc, được gọi là "quy trình kết hợp". Ví dụ, trước tiên tiền xử lý để loại bỏ một số tạp chất, sau đó sử dụng thẩm thấu ngược để cô đặc và giảm thiểu, sau đó sử dụng công nghệ oxy hóa tiên tiến để loại bỏ chất hữu cơ, sử dụng kết tủa hóa học để loại bỏ kim loại nặng và cuối cùng tái chế nước đã qua xử lý để chiết xuất muối để sử dụng tài nguyên. Và trong quá trình xử lý, cũng nên chú ý đến việc tiết kiệm năng lượng và giảm tiêu thụ, giảm ô nhiễm thứ cấp, để vừa thân thiện với môi trường vừa tiết kiệm.
Ngày nay, các yêu cầu về bảo vệ môi trường ngày càng trở nên nghiêm ngặt, và việc xử lý nước thải cô đặc thẩm thấu ngược cũng đang nhận được nhiều sự quan tâm hơn. Chúng tôi tin rằng trong tương lai, các công nghệ xử lý hiệu quả và tiết kiệm hơn sẽ xuất hiện, cho phép nước cô đặc thực sự trở thành một "tài nguyên" từ "nước thải".
