Barium là chất rắn gây ô nhiễm trong một số hệ thống xử lý nước thải hiện nay, nhưng đa số vẫn ít người hiểu hết về mối nguy hại tiềm ẩn và cách xử lý tối ưu nguyên tố ô nhiễm này trong nước thải, nước cấp, nước lợ. Sau đây hãy cùng Biogency, tìm hiểu xem: Barium có mối nguy hại tiềm ẩn nào và đâu là phương pháp khử Bari trong nước thải hiệu quả.
Các nội dung chính
Barium và mối nguy hại tiềm ẩn
Barium hay gọi là Bari (Ba), đây là một chất hóa học được tìm thấy ở hàm lượng tương đối thấp trong tự nhiên, nhưng khi ngấm vào nước uống, nó có thể gây ra hàng loạt các vấn đề tiềm ẩn liên quan sức khỏe. Do gây ra nhiều rủi ro liên quan sức khỏe, nên Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA) đã thông cáo cho tất cả các nhà máy xử lý nước thải có nồng độ Bari cao, bắt buộc phải loại bỏ tối ưu các thành phần của nó khỏi nước thải trước khi xả thải ra ngoài môi trường và hàm lượng tối đa của bari trong nước uống là 1 mg/L.
Mặc dù tác động của việc tiếp xúc lâu dài với bari không được đề cập phổ biến, nhưng sự quan tâm về bari dựa trên tác dụng phụ đáng ngờ của nó đối với hệ tim mạch đang được ngành y học rất quan tâm. Hàm lượng thấp thôi cũng có thể dẫn đến sự tích tụ bari trong các cơ của hệ thống tim mạch bằng cách thay thế nguồn canxi. Bari có tác dụng tương tự như digitalis trên tim, với chứng đánh trống lồng ngực và tăng huyết áp. Đây được xem là mối nguy hại lớn nhất là đối với những người có bệnh nên hay đã từng bị bệnh tim.
Xem thêm: Xử lý nước thải nhiễm Asen
Mức độ phổ biến và ứng dụng của Barium hiện nay
Bari được tìm thấy rải rác trong tự nhiên với hàm lượng tương đối thấp với một số khoáng chất bari cao. Ngoài ra, một lượng nhỏ bari còn được tìm thấy tại nơi có cặn canxi và magiê.
Bari được có xuất hiện trong mạch nước ngầm, chủ yếu là do sự rửa trôi của các trầm tích địa chất có chứa bari.
Bari được sử dụng làm chất ổn định trong một số chất dẻo, làm chất phụ gia trong một số chất bôi trơn, và là thành phần của pháo hoa và một số chất nổ.
Bari sulfat không hòa tan được sử dụng trong y tế để có thể thu được độ tương phản trong chụp X-quang, soi huỳnh quang đường tiêu hóa của bệnh nhân và làm sắc tố trắng trong sơn để tạo độ tương phản cao.
Muối bari được sử dụng trong quá trình khoan dầu và Bari cacbonat đã được sử dụng làm chất diệt loài gặm nhấm.
Ngoài ra các nguồn nước thải chứa Bari phổ biến ở một số ngành công nghiệp như:
+ Nước thải ngành công nghiệp sơn, dệt nhuộm
+ Nhà máy luyện kim
+ Nhà máy sản xuất kính, gốm sứ, thuốc nhuộm
+ Quá trình lưu hoá cao su, sản xuất thuốc nổ
Tham khảo: Xử lý nước thải chứa Fluor
Các phương pháp khử Bari khỏi nước thải
Một số quy trình xử lý nước thải phổ biến có hiệu quả trong việc khử bari khỏi nước, bao gồm có trao đổi ion, làm mềm Vôi, thẩm thấu ngược, thẩm phân điện,… Các phương án xử lý nước thải này đã được cấp bằng sáng chế, có thể khử bari hiệu quả nhưng hầu hết các phương án này vẫn yêu cầu sử dụng hóa chất để có thể loại bỏ Bari.
Bari rất giống với canxi về tính chất hóa học của nó. Do đó, các phương pháp sau đây vẫn có hiệu quả trong việc khử canxi trong nước thải.
Trao đổi ion (Ion Exchange)
Làm mềm nước với phương pháp trao đổi ion sẽ loại bỏ bari khỏi nước thải một cách hiệu quả bằng cách trao đổi ion Ba2+ với các hạt nhựa Na2+. Sau quá trình trao đổi, Bari sẽ được loại bỏ trong quá trình tái sinh nhựa bằng cách rửa bằng nước muối. Tái sinh là cần thiết khi nhựa trở nên bão hòa sau khi loại bỏ các phần tử độc hại. Để khử Bari hiệu quả, nhựa Natri phải được tái sinh ngay khi sự phản ứng với ion Ba2+ bắt đầu xảy ra.
Vì làm mềm trao đổi ion loại bỏ tất cả chất có độ cứng cao trong nước thải, nên nước thải cần phải được pha trộn thành phẩm hoặc thêm độ cứng cho nước thành phẩm để ngăn chặn sự ăn mòn trong hệ thống xử lý. Trộn nước thành phẩm với nước thô sẽ làm giảm chi phí xử lý bằng cách giảm khối lượng nước được xử lý, dẫn đến việc tái sinh nhựa trong thiết bị trao đổi ít hơn, từ đó giúp tiết kiệm chi phí xử lý đầu hóa chất và nước muối. Tỷ lệ nước thô và nước thành phẩm được sử dụng sẽ phụ thuộc vào mức độ Bari có trong nước thô. Mức bari trong nước thải pha trộn không được vượt quá 1mg/L.
Tham khảo: Xử lý photpho trong nước thải
Keo tụ (coagulation)
Bari bị khử khỏi nước bằng quá trình keo tụ bari sunfat, bari hidroxit và bari cacbonat. Bari sulfat là chất dễ tạo kết tủa, và độ hòa tan của BaSO4 là ở 25°C với 1,4 mg/L. Trong dung dịch chứa quá nhiều ion SO4-2, hàm lượng bari có thể giảm xuống còn 0,03 – 0,3 mg/L.
Để keo tụ bari sulfat thông thường sẽ sử dụng là phèn nhôm Al2(S04)3, phen sắt Fe(S04)3 , natri sunfat Na2SO4 để cho vào nước. Khi làm keo tụ bari cacbonat, thêm vào nước Na2CO3 hoặc NaHCO3 để tạo bari hiđroxit, bên cạnh đó có thể thêm vôi sống hoặc xút để keo tụ. Trong số các phương pháp khử bari, phương pháp keo là ít tốn chi phí nhất nên thường được ứng dụng thực tế để xử lý nước thải.
| Tóm tắt hiệu quả khử Bari theo phương pháp Keo tụ sunfat và Trao đổi ion | ||||
| Phương pháp | pH | Nồng độ đầu vào | Nồng độ đầu ra | Hiệu quả xử lý(%) |
| Keo tụ sunfat | 6 | 5 | 0.27 | 95 |
| 6.4 | 0.5 | 0.04 | 93 | |
| 10 | 55 | 0.03 | 99 | |
| 7-8 | 2100 | 1.78 | 99+ | |
| Keo tụ cacbonat | 10,5 | 7 | 8 | 2,1-2,6 |
| Keo tụ Hydroxit | 11.5 | 5 | 0.94 | 81 |
| Trao đổi ion | _ | 11.7 | 0.17 | >98 |
Xử lý làm mềm nước thải bằng vôi (Lime Softening)
Làm mềm nước thải bằng vôi sẽ loại bỏ Bari khỏi nước một cách rất hiệu quả. Bari bị kết tủa và mang theo canxi trong quá trình làm mềm. Do không xảy ra hiện tượng làm mềm nước thải hoàn toàn nên không cần bổ sung độ cứng để bảo vệ hệ thống xử lý . Tuy nhiên, tùy thuộc vào hàm lượng Bari có trong nước thô, mà quá pha trộn có thể giảm bớt lượng nước cần để xử lý. Việc giảm lượng nước được xử lý sẽ giúp tiết kiệm chi phí hóa chất và chi phí xử lý bùn rất tốt. Quá trình pha trộn chỉ có thể được thực hiện nếu nước thải xử lý có hàm lượng Bari không vượt quá 1 mg/L.
Thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis)
Thẩm thấu ngược là quá trình loại bỏ các khoáng chất hòa tan bằng cách cho nước đi qua màng bán thấm. Để nước đi qua màng, cần phải tạo áp lực lên nước có chứa khoáng chất để nước theo dòng chảy tự nhiên hình thành nước tinh khiết. Mức áp suất cần thiết phụ thuộc vào hàm lượng khoáng chất có trong nước thô.
Mặc dù phương pháp thẩm thấu ngược có thể được sử dụng để giảm hàm lượng bari nhưng ứng dụng của nó là chưa thực tế và gây tốn kém. Do đó phương pháp này chỉ được sử dụng để xử lý nước lợ cho con người sử dụng.
Điện thẩm tách
Điện thẩm tách là phương pháp loại bỏ các muối ô nhiễm trong nước lợ bằng các màng chọn lọc ion và sử dụng dòng điện một chiều để hỗ trợ quá trình vận chuyển các ion qua màng. Bằng cách làm hao hụt các ion ở một bên của màng và tăng ion ở phía bên kia của màng giúp dòng điện chạy qua ổn định trong một khoảng thời gian bất kỳ. Bất kỳ hàm lượng muối nào cần khử cũng có thể loại bỏ tối ưu bằng cách tăng thời gian xử lý hoặc tăng sự trao đổi ion bằng dòng điện.
Để quá trình vận hành hiệu quả cần phải có bước xử lý ban đầu tối ưu, bao gồm quá trình keo tụ, oxy hóa sắt, xử lý các chất hữu cơ hòa tan, lọc carbon, và cuối cùng là axit hóa.
Mặc dù quy trình này có thể được sử dụng để giảm hàm lượng Bari trong nước, nhưng ứng dụng của nó trong xử lý nước thải công nghiệp là không khả thi, rất tốn kém công nghệ ban đầu để loại bỏ các chất gây ô nhiễm khá. Phương pháp này chỉ phù hợp để giảm các chất gây ổ nhiễm có trong nước lợ trong đó có Bari. Chi phí cho quá trình Điện thẩm tách phụ thuộc nhiều vào mức độ chất gây ô nhiễm. Nói chung, phương pháp này sẽ tốn kém hơn so với phương pháp Thẩm thấu ngược.
Chưng cất (Distillation)
Chưng cất là quá trình liên quan đến sự bay hơi của nước để tách Bari ra khỏi chất lỏng. Thông thường, nước ô nhiễm được làm nóng dưới áp suất cao để nâng cao hiệu suất xử lý nước. Quá trình này tạo ra nước tinh khiết có hàm lượng chất rắn hòa tan rất thấp. Mặt khác, do nước thải ô nhiễm rất dễ ăn mòn hệ thống xử lý nên cần tăng phải tăng độ cứng của nước ô nhiễm để cải thiện hiệu suất. Thông thường để tăng độ cứng của nước, người vận hành có thể pha trộn nước thành phẩm và nước thô với tỉ lệ thích hợp.
Để tối ưu phương pháp thì cần một số giai đoạn tiền xử lý nước cấp cần thiết để loại bỏ chất rắn lơ lửng, canxi và magiê, giúp ngăn ngừa tình trạng đóng cặn. Chưng cất là một giải pháp tương đối tốn chi phí và không được áp dụng phổ biến trong thực tế hiện nay.
Xem thêm: Khử Cadmium trong nước thải
Ứng dụng công nghệ sinh học sau quá trình xử lý hoá học
Sau quá trình khử bari trong nước thải, giai đoạn tiếp theo người vận hành nên ứng dụng công nghệ sinh học để xử tối ưu nước thải ô nhiễm. Cụ thể, công nghệ sinh học này chủ yếu bao gồm: Kích thích sinh học (Biostimulation) Hay bước tăng cường sinh học (Bioaugmentation):
- Kích thích sinh học (Biostimulation) là quá trình dựa trên sự trao đổi có kiểm soát của oxy hòa tan và các chất dinh dưỡng (như nitơ và phốt pho) vào hệ thống xử lý nước thải
- Tăng cường sinh học (Bioaugmentation) là bước cung cấp vi sinh vật ngoại vi kết hợp với vi sinh vật bản địa vào hệ thống cần để xử lý. Với mật độ và tiêu chuẩn vi sinh thích hợp, đây là một phương pháp được ứng dụng phổ biến để cải thiện đáng kể kết quả của quá trình xử lý nước thải
Microbe-Lift – Men vi sinh ứng dụng công nghệ sinh học hiện đại đến từ Biogency:
Chế phẩm sinh học dùng trong xử lý nước thải còn được gọi là men vi sinh. Sản phẩm chứa nhiều chủng vi sinh vật có ích đã qua sàng lọc và nuôi cấy để có khả năng phân hủy một số chất hữu cơ ô nhiễm trong nước thải, đồng thời ức chế vi sinh vật gây bệnh và vi sinh vật gây mùi. Microbe-Lift là một trong những thương hiệu men vi sinh nhập khẩu được tin dùng cho nhiều hệ thống xử lý nước thải lớn nhỏ.
Men vi sinh Microbe-Lift ngày càng trở nên phổ biến do những ưu điểm vượt trội sau đây:
- Sở hữu công nghệ độc quyền đến từ nhà sản xuất
Microbe-Lift là dòng men vi sinh đến từ từ Ecological Laboratories INC tại Hoa Kỳ. Tại đây, các chủng vi sinh vật cốt lõi đã được tuyển chọn qua quá trình nghiên cứu kỹ lưỡng. Sau quá trình phân lập, vi sinh vật được lưu trữ dưới dạng chủng giống ( lưu trữ trong ngân hàng vi sinh vật). Các chủng này có giá trị cốt lõi độc nhất, tích hợp riêng biệt cho men vi sinh Microbe-Lift.
- Là sản phẩm có hiệu suất xử lý nhanh
Men vi sinh Microbe-Lift là sản phẩm của quá trình lên men nhiều giai đoạn khác biệt với các dòng chế phẩm vi sinh truyền thống chỉ trải qua một công đoạn. Sản phẩm là tập hợp đa dạng các chủng vi sinh vật khác nhau, kết hợp với công nghệ chiếu sáng để nâng cao chức năng và hiệu quả sử dụng của sản phẩm. Đây là công nghệ độc quyền đặc biệt của Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Sinh thái Hoa Kỳ. Trong đó, khâu chiếu sáng cuối cùng của quy trình sản xuất là việc quang hợp tạo ra vi sinh Bacillus, Clostridium và Pseudomonas.
- Vi sinh dạng lỏng có khả năng kích hoạt nhanh chóng mà không cần ngâm ủ
Hiện nay trên thị trường có 2 loại men vi sinh: men vi sinh dạng lỏng và dạng rắn/bột. Trong số đó, men vi sinh dạng lỏng đang là lựa chọn hàng đầu vì có khả năng kích hoạt nhanh và không cần ngâm ủ. Men vi sinh Microbe-Lift là men vi sinh dạng lỏng sở hữu những ưu điểm trên.
- Có thể xử lý nhiều loại nước thải, từ nước thải phức tạp cho đến nước thải có tải trọng lớn
Nhờ công nghệ sản xuất ưu việt với các chủng vi sinh đa dạng, men vi sinh Microbe-Lift có thể xử lý nhiều loại nước thải khác nhau, xử lý nước thải phức tạp, tải trọng cao và nước thải khó xử lý như y tế, cao su, dệt nhuộm,…
- Dễ sử dụng và bảo quản
Chế phẩm sinh học Microbe-Lift có thể vận hành mà không cần nuôi cấy với những dụng cụ quá phức tạp và không cần phải bảo quản trong phòng lạnh. Do đó cho phép ngay cả những người vận hành thiếu kinh nghiệm cũng có thể dễ dàng sử dụng sản phẩm với sự trợ giúp nhanh chóng của các kỹ thuật viên.
____________________________
Sau những chia sẻ chuyên sâu trên, mong rằng sẽ giúp bạn tìm ra phương án phù hợp để dễ dàng khử bari trong nước thải. Ngoài ra để được tư vấn thêm về cách xử lý nước thải bằng phương pháp sinh sinh học, xin hãy liên hệ ngay với Biogency qua Hotline: 0909 538 514
Tài liệu tham khảo:
- TRỊNH, Xuân Lai; NGUYỄN, Trọng Dương. Xử lý nước thải công nghiệp. Xây dựng, 2009.
- Removal of Water Supply Contaminants: Barium (illinois.edu)
Chịu trách nhiệm nội dung
Phó Giám Đốc - Đồng Thị Tú Anh
