Vấn đề xử lý nước thải nhiễm mặn

Nước thải nhiễm mặn là gì?

Nước thải nhiễm mặn hay nước thải có độ mặn cao gồm nhiều loại hình: nước thải sinh hoạt, chăn nuôi hay sản xuất, dịch vụ, nước thải nuôi trồng thủy hải sản…

Nước thải sinh hoạt và chăn nuôi:

Trên nhiều đảo hay vùng ven biển, do thiếu nước ngọt, nước biển thường xuyên được sử dụng cho các nhu cầu vệ sinh, bao gồm rửa thực phẩm, vệ sinh giết mổ, chuồng trại chăn nuôi, rửa nhà vệ sinh… Kết quả là dòng chất thải hữu cơ bị hòa với nước biển, trở thành một dòng chất thải sinh hoạt hoặc chăn nuôi nhiễm mặn cao độ, ngoài các chỉ số đặc trưng COD, tổng N, tổng P cao, còn có hàm lượng NaCl có thể lên tới 20 – 30g/l, khác hẳn với các dòng chất thải trên bờ hay trên các đảo có nguồn nước ngọt phong phú.

Nước thải công nghiệp nhiễm mặn

Loại nước thải này thường sinh ra từ các nhà máy chế biến hải sản, muối hay sản xuất đồ hộp rau quả, thuộc da và sản xuất hóa chất. Đặc biệt là các nhà máy chế biến hải sản nằm gần biển ở vùng thiếu nước ngọt thường sử dụng nước biển cho nhiều công đoạn như rã đông hay rửa nguyên liệu thô…Nước thải sinh ra từ các công đoạn này bên cạnh các chỉ số ô nhiễm đặc thù, còn có độ mặn cao gần như nước biển.

Nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt có thành phần khá phức tạp, dao động phụ thuộc vào nhiều yếu tố: mức sống, khối lượng nước cấp sử dụng hàng ngày, hệ thống thu gom…

Nước thải sinh hoạt nhiễm mặn

Đây là nước thải có các đặc trưng điển hình của nước thải sinh hoạt: BOD5 dao động từ 100 – 200 mg/l; COD 200 – 400mg/l; TKN: 60 -120 mg/l ; NH4-N: 15 – 30 mg/l… và độ mặn tính theo NaCl dao động từ 3000 – 30000 mg/l, tùy thuộc vào lượng nước sử dụng và tỷ lệ nước mặn dùng để vệ sinh. Tương tự, nước thải chăn nuôi (trường hợp nuôi heo) nhiễm mặn có COD dao động từ 5000 -10000 mg/l, TKN 400 – 600 mg/l và NH4-N 150 – 300 mg/l, với độ mặn tính theo NaCl dao động từ 3000 – 0000 mg/l, tùy thuộc vào lượng nước vệ sinh và tỷ lệ nước mặn được sử dụng.

Sự hoạt động của vi sinh vật trong môi trường nước mặt

Trong môi trường nước mặn, các vi sinh vật (VSV) mất hoạt tính vì quá trình plasmolysis xảy ra với sự có mặt của muối ăn, nghĩa là hiện tượng co hẹp của chất nguyên sinh cách xa vách tế bào của vi khuẩn do mất nước dưới tác dụng của áp suất thẩm thấu, dẫn đến những khoảng trống giữa các tế bào và màng tế bào. Điều này tác động xấu đến khả năng sinh trưởng của các VSV. Vì thế, các hệ thống xử lý sinh học truyền thống thường không hiệu quả trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ trong môi trường nước mặn

Có những loài vi sinh vật cần muối ăn để tăng trưởng được gọi là các VSV halophilic. Nồng độ muối nội bào của các VSV halophilic (ưa muối) và chịu muối (halotolerant) thường thấp và chúng duy trì một cân bằng thẩm thấu giữa dịch bào (cytoplasm) của chúng với môi trường bên ngoài bằng cách tích lũy ở hàm lượng cao các chất tan thẩm thấu hữu cơ khác nhau. Do đó, việc sử dụng các VSV chịu muối trong các hệ thống xử lý sinh học có thể là giải pháp loại bỏ COD trong nước thải nhiễm mặn.

Phần lớn các nghiên cứu xử lý nước thải nhiễm mặn bằng phương pháp sinh học đã áp dụng các VSV ưa mặn và các kỹ thuật hiếu khí. Loại bỏ COD trong nước thải nhiễm mặn bằng hệ thống đĩa sinh học quay (rotating biological discs) với sinh khối bùn hoạt tính có bổ sung dòng vi khuẩn chịu mặn halobacterium halobium.Nghiên cứu quá trình nitro hóa và phi nitro hóa cũng như loại bỏ dinh dưỡng trong nước thải nhiễm mặn với các kỹ thuật khác nhau.

Phương pháp xử lý nước thải nhiễm mặn

Xử lý nước thải nhiễm mặn bằng phương pháp kỵ khí là một tiếp cận mới cần được nghiên cứu chi tiết. Các nghiên cứu đã được tiến hành với các điều kiện môi trường và các cấu hình quá trình sinh học khác nhau với sinh khối kỵ khí được thích nghi. Tuy nhiên hiện nay có nhiều chủng VSV kỵ khí ưa mặn đã được ghi nhận có khả năng loại carbon cao.

Bên cạnh các vi khuẩn chịu mặn, các chủng nấm men đã thích nghi với nồng độ mặn tương đối cao cũng là một nguồn vi sinh vật có khả năng xử lý nước thải nhiễm mặn một cách hiệu quả. Một số nghiên cứu mới cho thấy sử dụng các chủng nấm men chịu mặn là
một hướng nghiên cứu rất có triển vọng.

Các giai đoạn xử lý nước thải:

Giai đoạn xử lý kỵ khí:

Sử dụng quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí. Ưu điểm của quá trình kỵ khí là tạo thành bùn thấp, các vi khuẩn kỵ khí có khả năng thích nghi tốt với nước thải có nồng độ muối cao, ngoài ra hiệu suất xử lý trong các thí nghiệm cho thấy hiệu quả loại bỏ COD trong quá trình có thể đạt trên 80%.