Các phương pháp xử lý nước thải xi mạ thường áp dụng.

Trong các phương pháp xử lý nước thải xi mạ thì phổ biến nhất là dùng phương pháp hoá học rồi đến trao đổi ion, phương pháp chưng cất, phương pháp điện thẩm tích. Chọn phương pháp nào là tuỳ chỉ tiêu kinh tế – kĩ thuật cho phép, điều kiện môi trường địa phương, yêu cầu, mục đích dùng lại hoặc thải thẳng ra môi trường… Các phương pháp đều phải bảo đảm chất lượng môi trường theo QCVN 40:2011/BTNMT, sau đây Môi trường TNT gửi đến Quý khách các phương pháp xử lý nước thải xi mạ:

Phương pháp xử lý nước thải xi mạ bằng kết tủa:

Quá trình kết tủa thường được ứng dụng cho xử lý nứơc thải chứa kim loại nặng. Kim loại nặng thường kết tủa ở dạng hydroxit khi cho chất kiềm hóa (vôi, NaOH, Na2CO3,…) vào để đạt đến giá trị pH tương ứng với độ hoà tan nhỏ nhất. Giá trị pH này thay đổi tuỳ theo kim loại. Độ hoà tan nhỏ nhất của Crôm ở pH 7.5 và kẽm là 10.2. Ở ngoài giá trị đó, hàm lượng hoà tan tăng lên.

Bể mạ crom

Khi xử lý kim loại, cần thiết xử lý sơ bộ để khử đi các chất cản trở quá trình kết tủa. Thí dụ như cyanide và ammonia hình thành các phức với nhiều kim loại làm giảm hiệu quả quá trình kết tủa. Cyanide có thể xử lý bằng chlorine hoá-kiềm, ammonia có thể khử bằng phương pháp chlorine hoá điểm uốn (breakthrough point), tách khí (air stripping) hoặc các phương pháp khác trước giai đoạn khử kim loại.

Trong xử lý nước thải công nghiệp, kim loại nặng có thể loại bỏ bằng quá trình kết tủa hydroxit với chất kiềm hóa, hoặc dạng sulfide hay carbonat. Một số kim loại như arsenic hoặc cadmium ở nồng độ thấp có thể xử lý hiệu quả khi cùng kết tủa với phèn nhôm hoặc sắt. Khi chất lượng đầu ra đòi hỏi cao, có thể áp dụng quá trình lọc để loại bỏ các cặn lơ lửng khó lắng trong quá trình kết tủa.

Sản phẩm của quá trình mạ crom

Đối với Crôm VI (Cr6+), khi xử lý nước thải mạ crom cần thiết tiến hành khử Cr6+ thành Cr3+ và sau đó kết tủa với vôi hoặc xút. Hoá chất khử thông thường cho xử lý nước thải chứa Crôm là ferrous sulphate (FeSO4), sodium-meta-bisulfit, hoặc sulfur dioxit. Ferrous sulphate (FeSO4), sodium-meta-bisulfit có thể ở dạng rắn hoặc dung dịch. SO2 ở dạng khí nén trong các bình chịu áp. Quá trình khử hiệu quả trong môi trường pH thấp. Vì vậy các hoá chất khử sử dụng thường là các chất mang tính axit mạnh. Trong quá trình khử, Fe2+ sẽ chuyển thành Fe3+. Nếu sử dụng meta-bisulfit hoặc sulfur dioxit, ion SO32- chuyển thành SO42-.

Phản ứng tổng quát như sau:

Cr6+ + Fe2+ + H+ → Cr3+ + Fe3+
Cr6+ + Na2S2O3 (hoặc SO2) + H+ → Cr3+ + SO42-\
Cr3+ + 3OH- → Cr(OH)3 ↓

Trong phản ứng oxy hoá khử, ion Fe2+ phản ứng với Cr6+, khử Cr6+ thành Cr3+ và oxy hoá Fe2+ thành Fe3+. Phản ứng xảy ra nhanh hơn ở pH nhỏ hơn 3. Axit có thể được thêm vào để đạt pH thích hợp. Sử dụng FeSO4 là tác nhân khử có điểm bất lợi khối lượng bùn sinh ra khá lớn do cặn Fe(OH)3 tạo thành khi cho chất kiềm hoá vào. Để thu được phản ứng hoàn toàn, cần thiết phải thêm lượng FeSO4 dư, khoảng 2.5 lần so với hàm lượng tính toán trên lí thuyết.

Lượng axit cần thiết cho quá trình khử Cr6+ phụ thuộc vào độ axit của nước thải nguyên thuỷ, pH của phản ứng khử và loại hoá chất sử dụng.

Xử lý từng mẻ (batch treatment) ứng dụng có hiệu quả kinh tế, khi nhà máy xi mạ có lưu lượng nước thải mỗi ngày ≤ 100m3/ngày. Trong xử lý từng mẻ cần dùng hai loại bể có dung tích tương đương lượng nước thải trong một ngày Qngày. Một bể dùng xử lý, một bể làm đầy.

Khi lưu lượng ≥ 100m3/ngày, xử lý theo mẻ không khả thi do dung tích bể lớn. Xử lý dòng chảy liên tục đòi hỏi bể axit và khử, sau đó qua bể trộn chất kiềm hoá và bể lắng. Thời gian lưu nước trong bể khử phụ thuộc vào pH, thường lấy tối thiểu 4 lần so với thời gian phản ứng lý thuyết. Thời gian tạo bông thường lấy khoảng 20 phút và tải trọng bể lắng không nên lấy ≥ 20m3/ngày.

Trong trường hợp nước rửa có hàm lượng crôm thay đổi đáng kể, cần thiết có bể điều hoà trước bể khử để giảm thiểu dao động cho hệ thống châm hoá chất.

Bể xử lý nước thải xi mạ

Phương pháp trao đổi ion:

Phương pháp này thường được ứng dụng cho xử lý nước thải xi mạ để thu hồi Crôm. Để thu hồi axit crômic trong các bể xi mạ, cho dung dịch thải axit crômic qua cột trao đổi ion resin cation (RHmạnh) để khử các ion kim loại (Fe, Cr3+, Al,…). Dung dịch sau khi qua cột resin cation có thể quay trở lại bể xi mạ hoặc bể dự trữ. Do hàm lượng Crôm qua bể xi mạ khá cao (105-120kg CrO3/m3), vì vậy để có thể trao đổi hiệu quả, nên pha loãng nước thải axit crômic và sau đó bổ sung axit crômic cho dung dịch thu hồi.

Đối với nước thải rửa, đầu tiên cho qua cột resin cation axit mạnh để khử các kim loại. Dòng ra tiếp tục qua cột resin anion kiềm mạnh để thu hồi crômat và thu nước khử khoáng. Cột trao đổi anion hoàn nguyên với NaOH. Dung dịch qua quá trình hoàn nguyên là hỗn hợp của Na2CrO4 và NaOH. Hỗn hợp này cho chảy qua cột trao đổi cation để thu hồi H2CrO4 về bể xi mạ. Axit crômic thu hồi từ dung dịch đã hoàn nguyên có hàm lượng trung bình từ 4-6%. Lượng dung dịch thu được từ giai đoạn hoàn nguyên cột resin cation cần phải trung hoà bằng các chất kiềm hoá, các kim loại trong dung dịch kết tủa và lắng lại ở bể lắng trước khi xả ra cống.

Phương pháp xử lý nước thải xi mạ bằng điện hóa:

Dựa trên cơ sở của quá trình oxy hoá khử để tách kim loại trên các điện cực nhúng trong nước thải chứa kim loại nặng khi cho dòng điện một chiều chạy qua. Phương pháp này cho phép tách các ion kim loại ra khỏi nước mà không cần cho thêm hoá chất, tuy nhiên thích hợp cho nước thải có nồng độ kim loại cao (> 1g/l).

Bùn lắng quá trình xử lý nước thải bằng sinh học

Phương pháp hấp phụ sinh học:

Dựa trên nguyên tắc một số loài thực vật, vi sinh vật trong nước sử dụng kim loại như chất vi lượng trong quá trình phát triển khối như bèo tây, bèo tổ ong, tảo,… Với phương pháp này, nước thải phải có nồng độ kim loại nặng nhỏ hơn 60 mg/l và phải có đủ chất dinh dưỡng (nitơ, phốtpho,…) và các nguyên tố vi lượng cần thiết khác cho sự phát triển của các loài thực vật nước như rong tảo. Phương pháp này cần có diện tích lớn và nước thải có lẫn nhiều kim loại thì hiệu quả xử lý kém.

Phương pháp xử lý nước thải xi mạ bằng hấp phụ

Nguyên tắc: Quá trình hấp phụ chủ yếu là hấp phụ vật lý tức là quá trình di chuyển của các chất ô nhiễm (các ion kim loại) (chất bị hấp phụ) đến bề mặt phan rắn (chất hấp phụ)
Người ta thường dung biện pháp hấp phụ sinh học, tức là dùng các vật liệu sinh học để tách các kim loại hay các hợp chất của nó ra khỏi nước thải. Chẳng hạn như: Chitosan – một polymer sinh học dạng glucosamin là sản phẩm của deactyl hóa chitin lấy từ vỏ tôm, cua, một vài loại nấm và một số loài động vật giáp xác.

So sánh các phương pháp xử lý nước thải xi mạ:

Phương pháp xử lý nước thải xi mạ	Ưu điểm	Hạn chế
Hấp phụ sinh học	– Vận hành đơn giản – Giá thành vật liệu rẻ	– Khó kiểm soát nồng độ
Điện hóa	– Nồng độ kim loại đầu vào cao – Thu hồi kim loại với độ tinh khiết cao – Tự động hóa quá trình	– Chi phí điện năng rất lớn
Oxy hóa khử- kết tủa	– Xử lý nước thải lưu lượng lớn – Chi phí thấp – Đơn giản, dễ vận hành	– Chuyển chất thải từ dạng này sang dạng khác – Tạo lượng bùn kim loại lớn.
Trao đổi ion	– Thu hồi kim loại quý – Nhu cầu năng lượng thấp	– Tái sinh vật liệu trao đổi
Sinh học	– Quá trình xử lý tạo ra chất thải ít nên than thiện với môi trường – Giá thành thấp	– Yêu cầu mặt bằng lớn – Hiệu quá thấp nếu hàm lượng chất ô nhiễm trong dòng thải không ổn định hoặc quá lớn – Quá trình vận hành phải kiếm soát các chất ô nhiễm trong dòng thải và lượng chất dinh dưỡng N,P cấp them vào dòng thải