Lọc nước Chuyên dụng
Xử lý nước thải thành nước uống: Phương pháp và thực nghiệm
Th3
1. Vấn đề xử lý nước thải thành nước sạch
Nhu cầu xử lý nước thải để sản xuất nước sạch ngày càng gia tăng do tình trạng ô nhiễm nguồn nước trở nên nghiêm trọng hơn. Sự kết hợp của nhiều nguồn thải từ cả công nghiệp và sinh hoạt đã tạo ra áp lực lớn đối với môi trường.
Để đáp ứng nhu cầu này, các quốc gia đang tích cực áp dụng công nghệ tiên tiến để xử lý nước thải và biến nó thành nước uống.
Singapore và California là những nơi tiên phong trong việc xử lý nước thải thành nước uống với công nghệ NEWater và hệ thống lọc nâng cao. Đặc biệt, mô hình của PGS.TS Trần Hồng Côn phối hợp các vật liệu tự nhiên như đất sét, đá ong, than gáo dừa cùng nano bạc đã cho kết quả khả quan.
2. Công nghệ xử lý nước thải thành nước uống
Hiện nay có nhiều công nghệ tiên tiến được áp dụng trong xử lý nước thải thành nước sạch:
Công nghệ xử lý sinh học: Là phương pháp xử lý bằng vi khuẩn tự nhiên để loại bỏ chất ô nhiễm hữu cơ. Phổ biến là hệ thống xử lý đáy bùn hoạt tính hoặc màng sinh học MBR.
- Nguyên lý: Sử dụng khả năng phân hủy các chất hữu cơ của vi khuẩn tự nhiên sinh trưởng trong hồ xử lý để loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ như amoniac, nitơ, phốt pho…trong nước thải.
- Phương pháp chính: Hệ thống xử lý đáy bùn hoạt tính và màng sinh học MBR.
- Đáy bùn hoạt tính: Sử dụng vi khuẩn tự nhiên phát triển trong khối bùn hình thành tại đáy hồ xử lý để xử lý nước thải.
- MBR: Sử dụng vi khuẩn phát triển trên màng lọc cho phép loại bỏ gần như hoàn toàn chất rắn lơ lửng và hữu cơ hòa tan ra khỏi nước thải.
Công nghệ lọc nâng cao: Sử dụng bộ lọc siêu mịn có khả năng loại bỏ hiệu quả virus, vi khuẩn, kim loại nặng gồm: UF (lọc cỡ lọc dưới 0,1 micron), RO (thẩm thấu ngược), Điện di lọc ngược (EDR), EDI…
- Lọc cỡ lọc (UF – Ultrafiltration): Sử dụng màng lọc có lỗ kích thước siêu mịn < 0.1 micron để loại bỏ vi khuẩn, virus.
- Thẩm thấu ngược (RO – Reverse Osmosis): Dùng áp lực lớn ép nước qua màng bán thấm loại trừ ion, phân tử, chất độc hại. Tỷ lệ loại bỏ cao (>95%).
- Điện di lọc ngược (EDR – Electrodyalisis Reversal): Sử dụng điện trưởng làm thay đổi điện tích phân tử, hút chất thải qua màng bán thấm.
- Carbon rắn hoạt tính (GAC – Granular Activated Carbon): Sử dụng than hoạt tính hấp phụ các chất hữu cơ, vi khuẩn, virus còn lại sau các công đoạn trên.
Nano công nghệ: Sử dụng chất nano bạc, đồng có khả năng tiêu diệt hiệu quả vi sinh vật.
- Sử dụng chất nano như bạc, đồng, titan, silic…được tạo hình dưới dạng hạt nano có kích thước rất nhỏ.
- Khi tác dụng với vi khuẩn, virus trong nước, diện tích bề mặt lớn của hạt nano sẽ giúp xử lý hiệu quả hơn nhiều so với chất thông thường.
- Hạt nano bạc có khả năng tiêu diệt vi sinh vật nhanh gấp hàng trăm lần so với bạc kim loại thông thường.
- Nano công nghệ được ứng dụng trong xử lý nước thải thông qua hệ thống lọc, cột rửa hoặc phun nano vào nước.
Công nghệ khử trùng: Sử dụng tia cực tím UV, hóa chất clo, H2O2, ozone để tiêu diệt hoàn toàn mầm bệnh.
- Tia cực tím UV: Sử dụng bức xạ UV từ đèn UV có tần số cực tím để xé nát DNA của vi khuẩn, virus làm chúng mất khả năng sinh sản.
- Hóa chất khử trùng: Sử dụng clo, cloramin, H2O2,… xử lý hóa học làm phân hủy chất di truyền của mầm bệnh.
- Ozone: Khử trùng bằng ozone có tác dụng mạnh hơn clo, tiêu diệt mầm bệnh rất nhanh và gọn.
Kết hợp nhiều công nghệ, đặc biệt là xử lý sinh học kết hợp lọc nâng cao và khử trùng hiệu quả giúp đảm bảo chất lượng nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn nước uống.
3. Cách biến nước thải thành nước uống tại Singapore
Singapore đã triển khai thành công công nghệ NEWater (công nghệ nước mới) để xử lý nước thải và sử dụng lại làm nước uống. Cụ thể:
- Sử dụng công nghệ lọc nâng cao như RO, UF, MF loại trừ các chất ô nhiễm.
- Kết hợp xử lý sinh học, khử trùng bằng UV/Ozone để diệt khuẩn tuyệt đối.
- Nước thải sau xử lý đạt chất lượng tốt hơn cả nguồn nước thô.
- NEWater không phát hiện một mầm bệnh nào trong 10 năm theo dõi.
- Hiện nước NEWater cung cấp khoảng 30% nhu cầu nước uống hàng ngày cho Singapore.
Đây là mô hình xử lý và sử dụng nước thải thành công trên thế giới, mang lại nguồn nước bền vững cho Singapore.
4. PGS. TS Trần Hồng Côn và phương pháp xử lý nước thải thành nước uống
PGS.TS Trần Hồng Côn đang áp dụng một phương pháp kết hợp các công nghệ xử lý nước thải để tạo ra nước uống, đảm bảo tính khoa học và hiệu quả trong quá trình xử lý.
Đầu tiên, nước thải sẽ trải qua công nghệ xử lý sinh học giai đoạn 1. Qua đó, vi khuẩn tự nhiên sẽ phân hủy và loại bỏ các chất hữu cơ, làm giảm tải ô nhiễm.
Tiếp theo, nước thải sẽ được lọc qua bước UF để loại bỏ cặn bã, vi khuẩn còn sót lại. Bước RO áp dụng sau đó sẽ đảm bảo các muối khoáng, kim loại nặng đều được lọc sạch khỏi dòng nước.
Để an toàn hơn, nước được khử trùng bằng tia UV hoặc Clo, tiêu diệt triệt để mọi loại vi khuẩn, virus gây bệnh.
Cuối cùng, qua công nghệ sinh học giai đoạn 2, chất lượng nước được nâng cao, đạt tiêu chuẩn sử dụng cho uống và sinh hoạt.
Phương pháp này kết hợp đồng bộ các công nghệ, đảm bảo nước sau xử lý tinh khiết, an toàn tuyệt đối.
5. Chuyển đổi nước thải thành nước uống tại Bang California, Mỹ
Bang California đã áp dụng thành công một sáng kiến cho phép xử lý trực tiếp nước thải thành nước uống, giảm áp lực lên nguồn nước ngọt khan hiếm.
Để xử lý nước thải, chúng tôi áp dụng một loạt công nghệ tiên tiến, bao gồm:
Trước tiên là xử lý sinh học bằng vi khuẩn để loại bỏ chất hữu cơ. Sau đó là công nghệ lọc nâng cao như công nghệ RO loại muối và các chất độc hại.
Để đảm bảo an toàn, các giai đoạn khử trùng bằng tia cực tím UV và Clo cũng được áp dụng kỹ lưỡng.
Qua quá trình xử lý nhiều giai đoạn, nước thải được làm sạch hoàn toàn, chất lượng thậm chí cao hơn nước thô. Nước sau xử lý này hoàn toàn an toàn sử dụng cho sinh hoạt, nông nghiệp và cả uống.
Đây là mô hình tiên phong chuyển đổi trực tiếp nước thải thành nguồn nước mới của Mỹ.
6. Kết luận
Tầm quan trọng của việc xử lý nước thải thành nước uống không chỉ là giữ cho nguồn nước sạch mà còn là chìa khóa mở ra một tương lai mà chúng ta có thể hòa mình vào thiên nhiên một cách bền vững, đồng thời đảm bảo rằng thế hệ tương lai sẽ được thừa hưởng môi trường sống lành mạnh và bền vững.
