Ứng dụng thực tiễn giám sát nước thải tại Công ty Sản xuất Spring

Trong quy trình xử lý bề mặt lò xo, phương pháp phosphat hóa được sử dụng để tạo ra một lớp phủ bảo vệ ngăn ngừa ăn mòn. Quá trình này bao gồm việc ngâm lò xo trong dung dịch phosphat hóa chứa các ion kim loại như kẽm, mangan và niken. Thông qua các phản ứng hóa học, một lớp màng muối phosphat không tan được hình thành trên bề mặt lò xo.

Quá trình này tạo ra hai loại nước thải chính.
1. Dung dịch thải từ quá trình phosphat hóa: Dung dịch phosphat hóa cần được thay thế định kỳ, dẫn đến tạo ra chất thải lỏng có nồng độ cao. Các chất gây ô nhiễm chính bao gồm kẽm, mangan, niken và phosphat.
2. Nước rửa sau quá trình phosphat hóa: Sau quá trình phosphat hóa, nhiều giai đoạn rửa được thực hiện. Mặc dù nồng độ chất gây ô nhiễm thấp hơn so với nước thải, nhưng thể tích lại khá lớn. Nước rửa này chứa kẽm, mangan, niken và phốt pho tổng dư, là nguồn chính gây ô nhiễm nước thải phosphat hóa tại các nhà máy sản xuất nước suối.

Tổng quan chi tiết về các chất gây ô nhiễm chính:
1. Sắt – Chất gây ô nhiễm kim loại chính
Nguồn gốc: Chủ yếu bắt nguồn từ quá trình tẩy gỉ bằng axit, trong đó thép lò xo được xử lý bằng axit clohydric hoặc axit sulfuric để loại bỏ lớp oxit sắt (gỉ sét). Điều này dẫn đến sự hòa tan đáng kể các ion sắt vào nước thải.
Cơ sở lý luận cho việc giám sát và kiểm soát:
- Tác động trực quan: Khi thải ra, các ion sắt(II) bị oxy hóa thành các ion sắt(III), tạo thành kết tủa hydroxit sắt(III) màu nâu đỏ gây đục và đổi màu nguồn nước.
- Tác động sinh thái: Lượng hydroxit sắt tích tụ có thể lắng đọng trên đáy sông, làm chết ngạt các sinh vật đáy và phá vỡ hệ sinh thái thủy sinh.
- Vấn đề về cơ sở hạ tầng: Cặn sắt có thể dẫn đến tắc nghẽn đường ống và làm giảm hiệu quả hoạt động của hệ thống.
- Sự cần thiết của xử lý: Mặc dù có độc tính tương đối thấp, sắt thường tồn tại ở nồng độ cao và có thể được loại bỏ hiệu quả thông qua điều chỉnh độ pH và kết tủa. Xử lý sơ bộ là rất cần thiết để ngăn ngừa sự can thiệp vào các quá trình tiếp theo.

2. Kẽm và Mangan – "Cặp đôi photphat hóa"
Nguồn gốc: Các nguyên tố này chủ yếu bắt nguồn từ quá trình phosphat hóa, một quá trình quan trọng để tăng cường khả năng chống gỉ và độ bám dính của lớp phủ. Hầu hết các nhà sản xuất lò xo đều sử dụng dung dịch phosphat hóa gốc kẽm hoặc mangan. Quá trình rửa bằng nước sau đó sẽ đưa các ion kẽm và mangan vào dòng nước thải.
Cơ sở lý luận cho việc giám sát và kiểm soát:
- Độc tính đối với sinh vật thủy sinh: Cả hai kim loại đều thể hiện độc tính đáng kể đối với cá và các sinh vật thủy sinh khác, ngay cả ở nồng độ thấp, ảnh hưởng đến sự phát triển, sinh sản và khả năng sống sót.
- Kẽm: Làm suy giảm chức năng mang cá, ảnh hưởng đến hiệu quả hô hấp.
- Mangan: Tiếp xúc lâu dài dẫn đến tích lũy sinh học và có khả năng gây độc cho hệ thần kinh.
- Tuân thủ quy định: Các tiêu chuẩn xả thải quốc gia và quốc tế đặt ra giới hạn nghiêm ngặt về nồng độ kẽm và mangan. Việc loại bỏ hiệu quả thường đòi hỏi kết tủa hóa học bằng cách sử dụng thuốc thử kiềm để tạo thành các hydroxit không tan.

3. Niken – Một kim loại nặng có nguy cơ cao, cần được quản lý nghiêm ngặt.
Nguồn:
- Vốn có trong nguyên liệu thô: Một số loại thép hợp kim, bao gồm cả thép không gỉ, có chứa niken, chất này sẽ hòa tan vào axit trong quá trình tẩy gỉ.
- Các quy trình xử lý bề mặt: Một số quy trình mạ điện hoặc phủ hóa chất chuyên dụng có sử dụng các hợp chất niken.
Lý do cần thiết cho việc giám sát và kiểm soát (Tầm quan trọng then chốt):
- Nguy cơ đối với sức khỏe và môi trường: Niken và một số hợp chất niken được phân loại là chất có khả năng gây ung thư. Chúng cũng gây ra rủi ro do độc tính, tính chất gây dị ứng và khả năng tích lũy sinh học, tạo ra mối đe dọa lâu dài đối với sức khỏe con người và hệ sinh thái.
- Giới hạn xả thải nghiêm ngặt: Các quy định như "Tiêu chuẩn xả thải nước thải tích hợp" đặt ra mức nồng độ cho phép thấp nhất đối với niken (thường ≤0,5–1,0 mg/L), phản ánh mức độ nguy hiểm cao của chất này.
- Thách thức trong xử lý: Phương pháp kết tủa kiềm thông thường có thể không đạt được mức độ đáp ứng yêu cầu; các phương pháp tiên tiến như chất tạo phức hoặc kết tủa sunfua thường được yêu cầu để loại bỏ niken hiệu quả.

Xả trực tiếp nước thải chưa qua xử lý sẽ dẫn đến ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và kéo dài đối với các nguồn nước và đất. Do đó, tất cả nước thải phải trải qua quá trình xử lý thích hợp và kiểm tra nghiêm ngặt để đảm bảo tuân thủ các quy định trước khi thải ra môi trường. Giám sát thời gian thực tại điểm xả thải là biện pháp quan trọng giúp các doanh nghiệp thực hiện trách nhiệm môi trường, đảm bảo tuân thủ quy định và giảm thiểu rủi ro sinh thái và pháp lý.