Nước thải chứa hữu cơ khó phân hủy có nguồn gốc từ ngành dệt nhuộm, chế biến thực phẩm, hóa chất, thuốc trừ sâu, dược phẩm, xi mạ, dầu mỡ.... Các chất hữu cơ này thường có liên kết bền vững, khó bị phân hủy sinh học, ảnh hưởng đến môi trường nếu không được xử lý triệt để.

1. Đặc điểm nước thải chứa hữu cơ khó phân hủy

• COD cao (> 1000 mg/L), BOD thấp → Chứng tỏ nhiều chất hữu cơ bền vững.

• Chứa hợp chất thơm, phenol, thuốc nhuộm, dầu mỡ, polymer tổng hợp…

• Khả năng xử lý bằng sinh học thấp, cần kết hợp phương pháp hóa lý & oxy hóa nâng cao.

2. Giải pháp xử lý nước thải chứa hữu cơ khó phân hủy

🔹 2.1 Oxy hóa nâng cao (AOPs - Advanced Oxidation Processes)

💡 Nguyên lý: Sử dụng tác nhân oxy hóa mạnh để phá vỡ liên kết bền vững của chất hữu cơ.
🔹 Công nghệ sử dụng:

• Fenton (Fe²⁺ + H₂O₂): Xử lý phenol, thuốc nhuộm, chất màu.

• Ozone (O₃): Phân hủy các hợp chất hữu cơ khó xử lý.

• UV/H₂O₂, UV/O₃: Phối hợp UV và hóa chất để tạo gốc •OH mạnh.
  ✅ Ưu điểm: Hiệu quả cao, có thể giảm COD tới 90%.
  ⚠ Nhược điểm: Chi phí hóa chất cao, cần kiểm soát pH.

🔹 2.2 Xử lý bằng phương pháp sinh học kết hợp

💡 Nguyên lý: Kết hợp vi sinh hiếu khí & kỵ khí để xử lý chất hữu cơ bền vững.
🔹 Công nghệ sử dụng:

• Bể UASB (kỵ khí) → Chuyển hóa COD thành khí CH₄.

• Bể MBBR, MBR (hiếu khí) → Xử lý phần hữu cơ còn lại.

• Bổ sung vi sinh đặc biệt: Chủng Pseudomonas, Bacillus giúp phân hủy hợp chất khó tiêu.
  ✅ Ưu điểm: Xử lý hiệu quả, giảm chi phí hóa chất.
  ⚠ Nhược điểm: Yêu cầu kiểm soát môi trường vi sinh ổn định.

🔹 2.3 Keo tụ - Tạo bông (Hóa lý)

💡 Nguyên lý: Dùng hóa chất keo tụ để loại bỏ chất hữu cơ khó phân hủy.
🔹 Hóa chất sử dụng:

• PAC, FeCl₃, Al₂(SO₄)₃: Kéo lắng chất hữu cơ.

• Polymer trợ keo tụ: Cải thiện hiệu suất lắng.
  ✅ Ưu điểm: Giảm nhanh COD, loại bỏ màu và chất rắn lơ lửng.
  ⚠ Nhược điểm: Tạo bùn thải nhiều, cần xử lý bùn sau lắng.

🔹 2.4 Hấp phụ bằng than hoạt tính

💡 Nguyên lý: Than hoạt tính có diện tích bề mặt lớn, hấp phụ mạnh các chất hữu cơ.
🔹 Ứng dụng:

• Loại bỏ màu, mùi, chất hữu cơ độc hại.

• Kết hợp sau quá trình keo tụ hoặc sinh học để hoàn thiện xử lý.
  ✅ Ưu điểm: Hiệu quả cao, dễ vận hành.
  ⚠ Nhược điểm: Cần thay than định kỳ, chi phí cao nếu tải lượng hữu cơ lớn.

3. Quy trình xử lý nước thải chứa hữu cơ khó phân hủy tối ưu

📌 Sơ đồ công nghệ đề xuất:

➡ Song chắn rác (loại bỏ rác thô)
➡ Bể điều hòa (ổn định lưu lượng, nồng độ)
➡ Keo tụ - Tạo bông (Dùng PAC, Polymer)
➡ Xử lý sinh học UASB + MBBR/MBR (Loại bỏ COD sinh học)
➡ Oxy hóa nâng cao (Fenton, Ozone, UV/H₂O₂) (Xử lý chất hữu cơ bền vững)
➡ Lọc than hoạt tính (Loại bỏ chất hữu cơ còn sót)
➡ Khử trùng UV/Cl (Loại bỏ vi khuẩn)
➡ Xả thải đạt tiêu chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT

4. Ứng dụng xử lý nước thải ngành cụ thể

✔ Dệt nhuộm: Dùng Fenton, Ozone, MBBR để loại bỏ màu và COD.
✔ Sơn, hóa chất: Dùng Keo tụ + Ozone + Than hoạt tính để phân hủy hóa chất khó tan.
✔ Chế biến thực phẩm: Dùng UASB + MBR để xử lý dầu mỡ, protein.

5. Tối ưu chi phí và vận hành

✔ Kết hợp nhiều phương pháp để giảm COD hiệu quả.
✔ Tự động hóa hệ thống để tiết kiệm hóa chất và nhân công.
✔ Tái sử dụng nước sau xử lý giúp giảm chi phí sản xuất.