Nước thải xi mạ kẽm là loại nước thải công nghiệp chứa nhiều kim loại nặng như Zn, Cr, Ni, Cu… gây ô nhiễm nghiêm trọng cho nguồn nước và môi trường nếu không được xử lý đúng cách. Vì vậy, việc áp dụng quy trình, nguyên lý và sơ đồ công nghệ xử lý nước thải xi mạ kẽm phù hợp đóng vai trò then chốt trong việc loại bỏ tạp chất, giảm độc tính và đảm bảo nước sau xử lý đạt QCVN 40:2011/BTNMT. Bài viết dưới đây, Thành tín sẽ giúp bạn hiểu rõ toàn bộ quy trình, công nghệ xử lý phổ biến hiện nay cùng nguyên lý hoạt động chi tiết của từng giai đoạn.

Xử lý nước thải xi mạ kẽm là gì?

Xử lý nước thải xi mạ kẽm là quá trình loại bỏ các chất ô nhiễm, đặc biệt là kim loại nặng (như kẽm – Zn, niken – Ni, crom – Cr, đồng – Cu, sắt – Fe…) và các hóa chất độc hại phát sinh từ hoạt động xi mạ, tẩy rửa, đánh bóng, trung hòa bề mặt kim loại trong các nhà máy cơ khí, điện tử, linh kiện hoặc sản xuất phụ tùng.

Mục tiêu của việc xử lý là giảm nồng độ các chất độc hại xuống mức cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT, đảm bảo nước sau xử lý có thể xả ra môi trường an toàn hoặc tái sử dụng cho các công đoạn khác trong sản xuất.

Nói cách khác, xử lý nước thải xi mạ kẽm là giải pháp tổng hợp giúp ngăn ngừa ô nhiễm nguồn nước, bảo vệ môi trường, đồng thời đáp ứng quy định pháp luật về bảo vệ môi trường cho các cơ sở sản xuất.

Nguồn gốc và đặc điểm của nước thải xi mạ

Nguồn gốc của nước thải xi mạ

Nước thải xi mạ phát sinh chủ yếu từ các hoạt động sản xuất trong ngành xi mạ kim loại, bao gồm:

Công đoạn tẩy rửa, đánh bóng bề mặt kim loại: sử dụng các dung dịch axit (HCl, H₂SO₄, HNO₃…) để loại bỏ gỉ sét, dầu mỡ và tạp chất trên bề mặt vật liệu.
Công đoạn mạ kim loại (mạ kẽm, niken, crom, đồng…): tạo lớp phủ bảo vệ hoặc tăng tính thẩm mỹ cho sản phẩm. Nước thải phát sinh từ bể mạ, rửa sản phẩm sau mạ và thay dung dịch mạ định kỳ.
Công đoạn trung hòa, làm sạch, thụ động hóa: sinh ra nước thải chứa hóa chất xử lý bề mặt, các chất tạo màu, dung dịch trung hòa hoặc chất ức chế ăn mòn.
Hoạt động vệ sinh, rửa sàn, thiết bị, bể chứa: cũng góp phần tạo ra lượng nước thải chứa kim loại nặng, dầu mỡ và hóa chất dư thừa.

Tùy vào loại kim loại được mạ (kẽm, niken, crom, thiếc…) mà thành phần và độc tính của nước thải sẽ khác nhau.

Đặc điểm của nước thải xi mạ

Nước thải xi mạ có những đặc trưng ô nhiễm nổi bật sau:

Chứa nồng độ cao kim loại nặng: Zn²⁺, Ni²⁺, Cr³⁺, Cr⁶⁺, Cu²⁺… Đây là những ion độc hại, khó phân hủy và dễ tích lũy trong sinh vật.
Giá trị pH dao động mạnh: thường rất axit (pH < 3) hoặc kiềm cao (pH > 10) tùy vào loại bể tẩy hoặc trung hòa.
Có chứa hóa chất độc hại: xyanua (CN⁻), cromat, photphat, dung dịch mạ, chất hoạt động bề mặt, dầu mỡ công nghiệp.
Màu sắc và độ đục cao: do chứa nhiều hợp chất kim loại và tạp chất không tan.
Độ dẫn điện cao: phản ánh hàm lượng ion hòa tan lớn trong dung dịch.

Nước thải xi mạ là loại nước thải nguy hại, có độ độc cao, khó xử lý nếu không áp dụng công nghệ phù hợp. Việc hiểu rõ nguồn gốc và đặc tính này giúp lựa chọn giải pháp xử lý hiệu quả, đảm bảo đạt chuẩn môi trường QCVN 40:2011/BTNMT.

Đặc điểm, thành phần của nước thải xi mạ

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải xi mạ

Hệ thống xử lý nước thải xi mạ kẽm thường được thiết kế theo dây chuyền xử lý hóa lý – hóa học – sinh học, tùy theo quy mô và thành phần nước thải. Một sơ đồ công nghệ cơ bản gồm các bước sau:

Song chắn rác → Bể điều hòa → Bể trung hòa pH → Bể keo tụ – tạo bông → Bể lắng → Bể lọc áp lực → Bể khử trùng → Nước đạt chuẩn xả thải

Ngoài ra, một số hệ thống xử lý nước thải xi mạ kẽm còn tích hợp bể oxy hóa – khử, bể trao đổi ion hoặc thiết bị điện hóa để loại bỏ triệt để kim loại nặng như Cr⁶⁺, Zn²⁺, Ni²⁺… giúp nước đầu ra đạt QCVN 40:2011/BTNMT – Cột A hoặc B.

Nguyên lý hoạt động xử lý nước thải xi mạ

Nguyên lý xử lý nước thải xi mạ kẽm dựa trên sự kết hợp của các phản ứng hóa học và vật lý để loại bỏ tạp chất:

Trung hòa pH: điều chỉnh pH về mức 6,5–8,5 để tạo điều kiện tối ưu cho các quá trình tiếp theo.
Kết tủa kim loại nặng: các ion kim loại (Zn²⁺, Ni²⁺, Cr³⁺…) được chuyển hóa thành dạng hydroxyt kim loại không tan và tách ra khỏi nước.
Keo tụ – tạo bông: thêm hóa chất như PAC, polymer để gom các hạt nhỏ thành bông cặn lớn dễ lắng.
Oxy hóa – khử: chuyển hóa Cr⁶⁺ độc hại thành Cr³⁺ ít độc hơn.
Lọc và khử trùng: loại bỏ cặn lơ lửng và vi sinh vật trước khi xả thải hoặc tái sử dụng.

Nhờ các phản ứng này, kim loại nặng và chất độc được tách hoàn toàn khỏi dòng nước, đảm bảo an toàn cho môi trường.

>> Xem thêm: Danh sách hóa chất xử lý nước thải xi mạ được ưa chuộng hiện nay

Quy trình xử lý nước thải xi mạ

Quy trình xử lý nước thải xi mạ kẽm có thể mô tả chi tiết qua các giai đoạn sau:

Thu gom – điều hòa: Toàn bộ nước thải xử lý nước thải xi mạ kẽm từ các công đoạn được gom về bể điều hòa để ổn định lưu lượng và nồng độ.
Điều chỉnh pH: Sử dụng dung dịch NaOH hoặc H₂SO₄ để đưa pH về khoảng trung tính.
Oxy hóa – khử: Dùng NaHSO₃, Na₂S₂O₅ hoặc NaOCl để chuyển Cr⁶⁺ → Cr³⁺.
Keo tụ – tạo bông – lắng: Cho hóa chất PAC, polymer để kết tủa các ion kim loại và tạp chất.
Lọc áp lực: Nước sau lắng được đưa qua hệ thống lọc cát, than hoạt tính để loại bỏ cặn nhỏ và chất hữu cơ.
Khử trùng: Dùng Cl₂ hoặc UV để tiêu diệt vi khuẩn, hoàn tất quá trình xử lý.
Xử lý bùn: Bùn thải từ bể lắng được ép khô và thu gom theo quy định chất thải nguy hại.

Kết quả cuối cùng là nước sau xử lý trong, không màu, không mùi, đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường trước khi thải ra hệ thống thoát nước hoặc tái sử dụng trong sản xuất.

Công nghệ xử lý nước thải xi mạ phổ biến

Nước thải xi mạ chứa nhiều ion kim loại nặng, hóa chất độc hại, axit – kiềm và chất hữu cơ khó phân hủy, nên cần kết hợp nhiều công nghệ xử lý tiên tiến để đạt hiệu quả cao. Dưới đây là các công nghệ xử lý nước thải xi mạ phổ biến nhất hiện nay:

1. Công nghệ xử lý hóa học (oxi hóa – khử, trung hòa, kết tủa kim loại)

Đây là phương pháp truyền thống và hiệu quả cao để loại bỏ kim loại nặng trong việc xử lý nước thải xi mạ kẽm

Oxy hóa – khử: Dùng các chất như NaHSO₃, Na₂S₂O₅, NaOCl để chuyển Cr⁶⁺ → Cr³⁺, giúp giảm độc tính.
Trung hòa pH: Điều chỉnh pH bằng NaOH hoặc H₂SO₄ để tạo môi trường thuận lợi cho kết tủa.
Kết tủa kim loại nặng: Các ion Zn²⁺, Ni²⁺, Cr³⁺, Cu²⁺… phản ứng với OH⁻ tạo thành hydroxyt kim loại không tan, lắng xuống và tách ra khỏi nước.

Ưu điểm: Hiệu quả cao, chi phí đầu tư thấp.
Nhược điểm: Phát sinh nhiều bùn thải chứa kim loại, cần xử lý đúng quy định.

Công nghệ xử lý hóa học xử lý nước thải xi mạ kẽm

2. Công nghệ trao đổi ion

Phương pháp này sử dụng nhựa trao đổi ion để hấp phụ và loại bỏ các ion kim loại trong nước thải xi mạ kẽm.

Thường áp dụng để tách riêng từng kim loại (Zn, Ni, Cu…) nhằm thu hồi và tái sử dụng.
Sau một thời gian, nhựa sẽ được tái sinh bằng axit hoặc kiềm để tiếp tục sử dụng.

Ưu điểm: Tái sử dụng được kim loại quý, nước sau xử lý đạt chất lượng cao.
Nhược điểm: Chi phí vận hành cao, không phù hợp cho lưu lượng lớn.

3. Công nghệ điện hóa (điện kết tủa hoặc điện đông tụ)

Công nghệ xử lý nước thải xi mạ kẽm này dùng dòng điện một chiều để oxy hóa, khử hoặc kết tủa kim loại nặng.

Các ion kim loại sẽ bị hút về điện cực và kết tủa dưới dạng kim loại hoặc hydroxit.
Thường áp dụng cho nước thải có nồng độ kim loại thấp, cần xử lý triệt để.

Ưu điểm: Hiệu suất loại bỏ kim loại cao, ít hóa chất.
Nhược điểm: Cần thiết bị điện chuyên dụng, tiêu thụ năng lượng.

4. Công nghệ màng lọc (RO, Nano, UF)

Áp dụng cho nước thải đã qua xử lý sơ bộ, nhằm lọc tinh và tái sử dụng nước.

Màng lọc RO (thẩm thấu ngược) có khả năng loại bỏ gần như toàn bộ ion kim loại, chất hữu cơ, vi khuẩn.
Phù hợp cho các cơ sở muốn tái sử dụng nước sau xử lý cho sản xuất.

Ưu điểm: Hiệu quả cao, nước đầu ra tinh khiết.
Nhược điểm: Chi phí đầu tư và bảo trì lớn, dễ tắc màng.

5. Công nghệ xử lý sinh học kết hợp

Nước thải xi mạ sau xử lý hóa lý thường vẫn còn BOD, COD hoặc chất hữu cơ hòa tan.
→ Lúc này, công nghệ sinh học hiếu khí hoặc kỵ khí được kết hợp để xử lý phần ô nhiễm còn lại.

Ưu điểm: Giảm tải ô nhiễm hữu cơ, tăng hiệu quả tổng thể.
Nhược điểm: Không xử lý được kim loại nặng, cần kết hợp với bước hóa lý trước đó.

Trong thực tế, công nghệ xử lý nước thải xi mạ hiệu quả nhất thường là sự kết hợp đa tầng:
Hóa lý – Hóa học – Sinh học – Lọc tinh, giúp loại bỏ triệt để kim loại nặng, hóa chất độc hại và đảm bảo nước sau xử lý đạt chuẩn QCVN.

Xử lý nước thải xi mạ kẽm là một khâu bắt buộc và quan trọng trong hoạt động sản xuất công nghiệp nhằm ngăn ngừa ô nhiễm kim loại nặng và bảo vệ môi trường nước. Việc lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp — từ hóa lý, hóa học đến màng lọc hay điện hóa — sẽ giúp doanh nghiệp đảm bảo nước thải đầu ra đạt chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT, đồng thời giảm chi phí vận hành, nâng cao uy tín và tính bền vững trong sản xuất.