Xử lý nước thải: xu hướng hiện tại, định hình tương lai

Nhu cầu về nước không ngừng tăng, cùng lúc nguồn nước sạch đang giảm dần đặt ra thách thức lớn cho việc quản lý và tái sử dụng nước. Đây cũng là cơ hội cho những đổi mới sáng tạo trong việc xử lý nước thải. Bài viết nêu lên những vấn đề: Loại bỏ dưỡng chất, tiết kiệm năng lượng, phát triển bền vững, xử lý những chất ô nhiễm mới, gắn kết cộng đồng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xử lý nước thải: xu hướng hiện tại, định hình tương laiXử lý nước thải: xu hướng hiện tại, định hình tương laiNhu cầu về nước không ngừng tăng, cùng lúc nguồn nước sạch đang giảm dần đặt ra thách thứclớn cho việc quản lý và tái sử dụng nước. Đây cũng là cơ hội cho những đổi mới sáng tạo trongviệc xử lý nước thải.Theo Hội đồng Nước Thế giới (worldwatercouncil.org), lượng nước tiêu thụ toàn cầu tăng gấpđôi mỗi 20 năm, nhanh hơn gấp đôi mức tăng trưởng dân số. Nhu cầu về nước không ngừngtăng, cùng lúc nguồn tài nguyên nước sạch lại đang giảm dần đặt ra thách thức lớn cho việc quảnlý và tái sử dụng nước. Đây cũng là cơ hội cho những đổi mới sáng tạo trong việc xử lý nướcthải (XLNT). Theo một báo cáo mới đây của Freedonia Group (Mỹ), nhu cầu XLNT trên thế giớitrong năm nay dự kiến tăng trưởng 5,7% bất chấp tình hình kinh tế suy thoái.Nguồn: Global Water market 2014Thách thức mới Ngành XLNT hiện phải đối mặt với nhiều thách thức gây khó khăn cho lập kế hoạch ngắn và dài hạn. Chi phí năng lượng tăng, các hợp chất hữu cơ vi lượng, nguồn tài nguyên có hạn, nguồn nước cần bảo tồn và các quy định ngày càng nghiêm ngặt hơn, tất cả phải được xem xét trước khi đầu tư đổi mới. Các tổ chức về nước trên thế giới cho rằng có 5 vấn đề lớn mà các công nghệ XLNT trong tương lai cần phải giải quyết.1. Loại bỏ dưỡng chấtPhốt pho và nitơ là những dưỡng chất chính tạo điều kiện cho sự phát triển chất hữu cơ và cácloại tảo gây hiện tượng phì dưỡng trong nước. Các quy định về việc giảm lượng phốt pho và nitơtrong nước thải sẽ ngày càng nghiêm ngặt hơn để đảm bảo chất lượng nước tái sử dụng.2. Tiết kiệm năng lượngChi phí năng lượng cùng với mục tiêu giảm khí thải nhà kính dẫn đến yêu cầu kiểm soát nănglượng hiệu quả và các giải pháp thay thế.3. Phát triển bền vữngQuản lý tài nguyên tốt hơn và khôi phục (tài nguyên) để bảo tồn cho tương lai sẽ là yêu cầu bắtbuộc. Trong XLNT, điều này có nghĩa giảm tiêu thụ tài nguyên và tăng tái chế và tái sử dụngnước, chất dinh dưỡng và các chất liệu khác có trong nước thải.4. Xử lý những chất ô nhiễm mớiMối lo ngại của công chúng về sự hiện diện của hóa chất hữu cơ vi lượng trong nước sẽ thúc đẩyviệc ứng dụng các công nghệ XLNT tiên tiến để loại bỏ các chất này.5. Gắn kết cộng đồngSự tham gia ngày càng nhiều của các bên liên quan trong các quyết định có ảnh hưởng đến môitrường xung quanh.Công nghệ mớiĐổi mới trong ngành công nghiệp XLNT đang tăng tốc, mỗi năm lại có những khái niệm và côngnghệ mới, nhưng không phải tất cả đều thâm nhập được thị trường. Dưới đây là một số côngnghệ đầy hứa hẹn, có thể sẽ làm thay đổi hoàn toàn các nhà máy XLNT trong tương lai.▪ Lưới mịnChất rắn trơ trong nước thải gây ra nhiều vấn đề cho hệ thống xử lý nước thải. Tóc, sợi và cácvật liệu nổi trung tính thoát qua màn lọc có khuynh hướng tích tụ trong bể sục khí, ở đó chúngbện lại với nhau có hình dạng bất định có khả năng làm nghẽn các đường ống và thiết bị cơ khí.Tổ chức Nghiên cứu châu Âu ước tính sợi xơ(cellulose) có nguồn gốc từ giấy vệ sinh chiếmgần 60% tổng chất rắn trôi nổi trong nướcthải, và gần như tất cả có thể loại bỏ bằng lướimịn 500 micron mét hoặc nhỏ hơn. Chất thảinày có thể tẩy rửa và nén chặt thành chất rắnkhô để đốt như nhiên liệu, hoặc tái chế để làmgiấy. Loại bỏ các sợi xơ có thể giảm tiêu thụnăng lượng khoảng 50%.▪ Phương pháp kỵ khíPhương pháp kỵ khí (hay yếm khí) là lựa chọn hấp dẫn cho XLNT sinh hoạt, có chi phí thôngkhí và xử lý bùn thấp hơn hẳn qui trình hiếu khí (nhờ không cần khử oxy để đạt chuẩn COD -Carbonaceous Oxygen Demand), và lượng bùn thải cũng giảm đáng kể. Với bể phản ứng sinhhọc dùng màng kỵ khí (AnMBR) vấn đề trọng lực được loại bỏ, thời gian lưu nước ngắn, vàAnMBR là một khối kín nên giảm mùi đáng kể.So sánh hiệu quả XLNT theo phương pháp kỵ khí và hiếu khí▪ Thu hồi phốt phoCó nhiều dự báo khác nhau về sự cạn kiệt phốtpho trên thế giới, thay đổi trong khoảng từ 100đến 300 năm tới. Nhưng quan trọng hơn, 90%trữ lượng đá vôi được biết phân bổ chỉ ở 8 quốcgia, và chỉ có 3 quốc gia (Trung Quốc, Hoa Kỳ,và Ma-rốc / Tây Sahara) có lượng phốt phothương mại lớn. Ở một số quốc gia không cónguồn đá vôi, việc thu hồi phốt pho từ nước thảiđã trở thành yêu cầu quan trọng để đảm bảo anninh lương thực (một trong những ứng dụngquan trọng của phốt pho là dùng để sản xuấtphân bón).Nghiên cứu thu hồi phốt pho từ nước thải đã có nhiều bước tiến trong mười năm qua. Hiện nay,lựa chọn khả thi nhất là kết tủa sỏi struvite (phosphate amoniac magiê) bằng cách ly tâm bùn đãkhử khuẩn kỵ khí. Phương thức kết tủa ly tâm có thể thu hồi khoảng 40% lượng phốt ...