Hầu hết nước thải công nghiệp có thể đạt được sự tuân thủ ổn định bằng cách kết hợp polyme keo tụ phù hợp với kiểm soát độ pH chặt chẽ, sau đó xác minh liều lượng bằng các phép thử bình và giám sát trực tuyến. Trong thực tế, các vấn đề về hiệu suất thường xuất phát từ hóa học không phù hợp (sai chất keo tụ/polyme), kiểm soát độ pH/kiềm kém hoặc sử dụng quá liều tạo ra khối bông và thể tích bùn cao.
“Hóa chất xử lý nước thải công nghiệp” thường bao gồm những gì
Hóa chất xử lý nước thải công nghiệp thuộc một số nhóm chức năng. Việc chọn từ các nhóm này dựa trên chất gây ô nhiễm chính (TSS, dầu, kim loại, COD/BOD, màu sắc, chất dinh dưỡng) sẽ nhanh hơn và đáng tin cậy hơn so với phương pháp thử và sai.
- Kiểm soát độ pH/kiềm: xút (NaOH), vôi (Ca(OH)₂), tro soda (Na₂CO₃), axit (HCl, H₂SO₄), chất tăng cường độ kiềm (bicarbonate)
- Chất keo tụ: phèn, clorua sắt/sulfate, polyalumin clorua (PACl), muối polyferric
- Chất keo tụ (polyme): polyacrylamide anion/cation/không ion; nhũ tương hoặc bột khô
- Kết tủa kim loại: sunfua (NaHS), kết tủa hydroxit thông qua pH, kết tủa cacbonat, chất phá hủy chelant đặc biệt
- Oxy hóa/khử: hydro peroxide, natri hypochlorite, permanganat; bisulfite để khử clo
- Chất hỗ trợ dầu mỡ: chất khử nhũ tương, organoclay, chất hỗ trợ hoạt động bề mặt DAF (tùy theo từng trường hợp), chất chống tạo bọt (silicone/không silicon)
- Hỗ trợ sinh học: chất dinh dưỡng (N/P), vi chất dinh dưỡng, chất đệm pH, chất khử bọt; chất diệt khuẩn chọn lọc cho dòng phụ phi sinh học
- Kiểm soát cáu cặn/ăn mòn: phosphonate, polyme, chất ức chế (phổ biến hơn trong tái sử dụng và tàu ZLD)
Bản đồ lựa chọn hóa chất theo loại vấn đề
Sử dụng điều này như một phím tắt thực tế. Nó sẽ không thay thế việc thử nghiệm, nhưng nó thu hẹp đáng kể các hóa chất xử lý nước thải công nghiệp “phù hợp” thành một nhóm có thể quản lý được.
| Triệu chứng/mục tiêu nước thải | Đòn bẩy hóa học sơ cấp | Cửa sổ liều điển hình (điểm bắt đầu) | Cảnh giác với chìa khóa |
|---|---|---|---|
| TSS cao/độ đục | Polymer anion đông tụ muối kim loại | 20–200 mg/L chất đông tụ; 0,2–3 mg/L polyme | Dùng polyme quá liều gây ra hiện tượng mang theo “dây” và khả năng làm sạch kém |
| Dầu mỡ/nhũ tương | Chất khử nhũ tương cation polyme đông tụ (thường là DAF) | 10–300 mg/L chất khử nhũ tương; polyme 0,5–5 mg/L | Chất hoạt động bề mặt có thể đảo ngược phản ứng của polyme; kiểm tra trên pH 5–9 |
| Kim loại hòa tan (Ni, Zn, Cu) | Tăng độ pH (hydroxit) hoặc chất trợ kết tủa sunfua | pH thông thường 9–11 đối với hydroxit; sunfua 1–3× cân bằng hóa học | Chelants (EDTA, amoniac) có thể ngăn chặn sự kết tủa; có thể cần chất oxy hóa hoặc máy cắt đặc biệt |
| Màu sắc/vật liệu chịu lửa COD | Quá trình oxy hóa nâng cao Sắt/PACl (H₂O₂/thuốc tím) | chất đông tụ 50–400 mg/L ; trường hợp oxy hóa cụ thể | Chất oxy hóa có thể gây hại cho sinh vật ở hạ lưu; dập tắt khi cần thiết |
| Bọt / mang theo | Kiểm soát nguyên nhân gốc rễ của chất chống tạo bọt (giảm thiểu liều lượng) | 1–50 mg/L không liên tục | Sử dụng quá mức có thể làm hỏng màng và giảm khả năng vận chuyển oxy |
Mẹo: coi cửa sổ liều là “phạm vi sàng lọc” ban đầu, chứ không phải điểm đặt cuối cùng. Nhu cầu thực tế có thể dao động 5–10× với những thay đổi trong sản xuất, lượng chất hoạt động bề mặt, nhiệt độ và chất lượng cân bằng.
Quy trình kiểm tra bình thực tế chuyển sang định lượng trên quy mô đầy đủ
Thử nghiệm trong bình hữu ích nhất khi nó mô phỏng năng lượng trộn, thời gian tiếp xúc và tách chất rắn của nhà máy. Mục tiêu không phải là “khối bông đẹp nhất” mà là độ đục/COD của nước thải thấp nhất ở liều hóa chất ổn định thấp nhất và thể tích bùn có thể chấp nhận được.
Trình tự các bước (áp dụng cho bể lắng và DAF)
- Đo độ pH thô, độ kiềm, độ dẫn điện, độ đục/TSS và (nếu có) dầu mỡ và kim loại.
- Điều chỉnh pH trước (axit/ăn da/vôi). Giữ 1-3 phút trộn nhanh để ổn định.
- Thêm chất keo tụ vào trong máy trộn nhanh (30–60 giây). Màn hình ít nhất 5 liều trong phạm vi 5–10×.
- Thêm polymer vào trộn chậm. Màn hình 0,2–5 mg/L tùy thuộc vào chất rắn và cường độ nhũ tương.
- Giải quyết (mô phỏng bể lắng) hoặc thả nổi (mô phỏng DAF, nếu bạn có tuyển nổi trên băng ghế dự bị). Ghi lại độ rõ nét tại các thời điểm cố định (ví dụ: 5, 10, 20 phút).
- Chọn liều lượng thấp nhất có thể đạt được mục tiêu nước thải với khối bông mạnh (không bị cắt ngay lập tức).
Dữ liệu cần ghi lại (để kết quả có thể bảo vệ được)
- Độ đục nước thải (NTU) và/hoặc TSS (mg/L) so với liều lượng
- Proxy chỉ số thể tích bùn (mL lắng trên 1 L sau 10–20 phút)
- Ghi chú về khả năng lọc (cách bùn thoát nước trên máy ép/dây đai của bạn)
- Độ pH trôi đi sau khi bổ sung chất keo tụ (biểu thị mức tiêu thụ kiềm)
Quy tắc ngón tay cái: nếu việc bổ sung nhiều polyme hơn làm cho nước thải trở nên tồi tệ hơn (mờ ám, bóng nhờn, “microfloc”), thì có khả năng bạn đang vượt qua mức trung hòa điện tích tối ưu—giảm lượng polyme và kiểm tra lại chất keo tụ và độ pH.
Kiểm soát liều lượng hóa chất: điều gì giúp hiệu suất ổn định hàng ngày
Một khi hóa học được chọn, sự ổn định đến từ việc kiểm soát sự biến đổi. Hầu hết các nhà máy đều cải thiện kết quả bằng cách kết hợp kiểm soát chuyển tiếp thức ăn (dựa trên dòng chảy/liều lượng dựa trên proxy) với việc điều chỉnh phản hồi (độ đục trực tuyến/pH/ORP).
Điểm kiểm soát tác động cao
- Chất lượng cân bằng: EQ tốt hơn có thể cắt giảm đáng kể nhu cầu hóa chất cao điểm bằng cách giảm bớt tải trọng.
- Độ pH và độ kiềm: chất keo tụ tiêu thụ độ kiềm; độ kiềm không đủ gây ra sự sụt giảm pH và kết bông yếu.
- Năng lượng trộn nhanh: trộn hóa chất thải không đúng cách; trộn quá mức có thể làm đứt bông trước khi hình thành cầu polyme.
- Cấu tạo polyme: nồng độ sai hoặc lão hóa kém có thể làm giảm hoạt động và tăng mức tiêu thụ.
- Sự thay đổi nhiệt độ: nước lạnh hơn làm chậm động học và thay đổi độ nhớt; liều polymer có thể cần điều chỉnh theo mùa.
Logic định lượng “khởi đầu” thực tế
Một cách tiếp cận phổ biến và hiệu quả là: liều lượng chất keo tụ tỷ lệ thuận với độ đục của dòng vào (hoặc proxy UV254/COD), liều polymer tỷ lệ thuận với độ đục của nước thải trong suốt/DAF. Đặt lan can để vòng điều khiển không đuổi theo tiếng ồn.
- Chất keo tụ chuyển tiếp: dòng chảy × độ đục (hoặc UV254) với giới hạn tối thiểu/tối đa
- Cắt giảm phản hồi polymer: chỉ tăng liều nếu độ đục của nước thải duy trì trên mức mục tiêu trong một khoảng thời gian trễ xác định (ví dụ: 5–10 phút)
- Tách vòng pH: ổn định pH trước khi thay đổi mạnh chất keo tụ
Khắc phục sự cố theo triệu chứng: chẩn đoán nhanh các lỗi thường gặp
Khi hóa chất xử lý nước thải công nghiệp “ngưng tác dụng”, con đường nhanh nhất là triệu chứng → nguyên nhân có thể → xét nghiệm mục tiêu. Tránh thay đổi đồng thời độ pH, chất keo tụ và polyme; bạn sẽ mất tín hiệu.
Nước thải đục/pin floc
- Nguyên nhân có thể: liều lượng chất keo tụ thấp hoặc pH nằm ngoài cửa sổ tác dụng của chất keo tụ
- Kiểm tra: chạy thử nghiệm thang đông tụ nhanh ở pH hiện tại và ở pH ±1
- Hành động: điều chỉnh độ pH/độ kiềm trước; sau đó tối ưu hóa chất keo tụ trước khi điều chỉnh polyme
Floc hình thành sau đó vỡ ra
- Nguyên nhân có thể xảy ra: lực cắt quá mức (trộn/van/máy bơm) hoặc sử dụng quá liều polyme tạo ra khối bông dễ vỡ
- Kiểm tra: so sánh độ ổn định của khối bông ở hai cường độ trộn; khử polyme bằng cách 25–50% như một chẩn đoán
- Hành động: điểm cắt thấp hơn; xem xét chuyển đổi mật độ điện tích polymer hoặc trọng lượng phân tử
Phao DAF bị ướt, nặng hoặc bị cuốn theo
- Nguyên nhân có thể: nhũ tương không bị vỡ (cần chất khử nhũ tương/điều chỉnh pH) hoặc polyme/chất keo tụ không khớp
- Kiểm tra: thử nghiệm trên băng ghế dự bị với chất keo tụ chất khử nhũ tương ở hai giá trị pH; đánh giá sự “phân chia” thời gian và sự rõ ràng
- Hành động: điều chỉnh chất khử nhũ tương trước; sau đó siết chặt chất keo tụ/polyme; xác minh độ bão hòa tái chế và chất lượng bong bóng một cách riêng biệt
Ví dụ thực tế: nếu một sự thay đổi dòng giới thiệu các chất hoạt động bề mặt mới, thì polyme “tốt nhất” có thể chuyển từ anion sang cation (hoặc ngược lại). Màn hình lại kéo dài 30 phút có thể ngăn chặn nhiều ngày theo đuổi điểm đặt.
Thực tế chi phí và bùn lầy: làm thế nào để tránh phải trả tiền hai lần
Chi phí hóa chất chỉ là một nửa câu chuyện. Dùng quá liều chất keo tụ hoặc sử dụng sai muối kim loại có thể làm tăng khối lượng bùn, phí vận chuyển và tiêu thụ polyme khử nước. Sản phẩm trị giá $/gallon thấp nhất hiếm khi có tổng chi phí thấp nhất.
Danh sách kiểm tra tổng chi phí đơn giản
- $/m³ đã xử lý ở liều đáp ứng giới hạn một cách đáng tin cậy (không phải liều “ngày tốt nhất”)
- Khối lượng bùn và khả năng khử nước (% chất rắn ép, sử dụng polymer khi khử nước)
- Tác động ăn mòn/xử lý (clorua sắt và axit mạnh có thể làm tăng chi phí vật liệu xây dựng)
- Tác động hạ lưu (chất oxy hóa hoặc hàm lượng clorua cao có thể gây căng thẳng cho màng sinh học và tái sử dụng)
Điểm chuẩn hữu ích: khi tối ưu hóa quá trình đông tụ/kết bông, 10–30% Việc giảm liều lượng hóa chất là phổ biến nếu độ pH/độ kiềm và sự pha trộn được điều chỉnh trước tiên—thường đi kèm với sự cải thiện đồng thời trong việc xử lý bùn.
Thông tin cơ bản về an toàn và tuân thủ đối với các chương trình hóa chất
Hóa chất xử lý nước thải công nghiệp có hiệu quả hoạt động nhưng có thể tạo ra các mối nguy hiểm (ăn mòn, phản ứng, khí độc). Một chương trình an toàn sẽ giảm thiểu sự cố và cũng ngăn ngừa những rối loạn trong quy trình gây ra sai lệch giấy phép.
Sự kết hợp rủi ro cao để kiểm soát
- Axit hypoclorit: khả năng giải phóng khí clo
- Sunfua ở độ pH thấp: khả năng giải phóng hydro sunfua
- Kim loại peroxide/chất hữu cơ: phân hủy và tỏa nhiệt nhanh; kiểm soát điểm định lượng và pha loãng
Kiểm soát hoạt động quan trọng
- Ngăn chặn thứ cấp có kích thước phù hợp với thể tích bể trong trường hợp xấu nhất
- Khóa liên động cấp hóa chất gắn liền với dòng chảy và độ pH (tránh để hóa chất “không hoạt động” vào dòng trống)
- Ghi nhãn rõ ràng và bảo quản riêng biệt đối với chất oxy hóa, axit, chất ăn da và sunfua
Trọng tâm tuân thủ: giữ nhật ký thay đổi (hóa chất, khoảng liều, thay đổi điểm đặt, kết quả kiểm tra bình). Nó giúp chẩn đoán được các sai sót và thể hiện khả năng kiểm soát trong quá trình kiểm tra.
Kết luận: con đường ngắn nhất đến một chương trình hóa học đáng tin cậy
Để chọn các hóa chất xử lý nước thải công nghiệp hoạt động ổn định, hãy bắt đầu với việc kiểm soát độ pH/kiềm, chọn chất keo tụ phù hợp với cấu hình chất rắn/nhũ tương/kim loại của bạn, sau đó khóa polyme bằng cách sử dụng các thử nghiệm bình mô phỏng quy trình của bạn. Cuối cùng, ổn định bằng các biện pháp kiểm soát liều lượng đơn giản và xác nhận hiệu suất bằng cách sử dụng độ đục/TSS (và kim loại/COD nếu phù hợp) đồng thời theo dõi thể tích bùn và khả năng khử nước.
