đảm bảo nồng độ nước thải sau xử lý đạt nồng độ cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam về nước thải công nghiệp còn đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ tính nổ của các hợp phần chất nổ này.
Bảng 1.3. Đặc điểm và thành phần chất thải nguy hại trong công nghệ sản xuất thuốc nổ sơ cấp [12]
Dây chuyền công nghệ | Nguyên liệu chính | Chất thải nguy hại | |
1 | Sản xuất thủy ngân phulminat | Hg kim loại, HNO3, C2H5OH, HCl, đồng, NH4NO3, NaN3, Pb(NO3)2, etanol | - Nước thải nhiễm Hg(ONC)2, Pb(NO3)2, axit, etanol |
2 | Sản xuất chì azotua | NH4NO3, Na kim loại, NaN3, Pb(NO3)2, etanol | - Nước thải nhiễm Pb(N3)2, Pb(NO3)2, NaN3, etanol |
3 | Sản xuất chì stypnat | Axit stypnic (trinitrorezocxin TNR), NaHCO3, Pb(NO3)2, bitum benzene, etanol | - Nước thải nhiễm TNR. Natri stypnat, chì stypnat. |
Có thể bạn quan tâm!
-
Ứng Dụng Trong Lĩnh Vực Môi Trường Của Vật Liệu Tổ Hợp Graphen Và Oxit Kim Loại -
Vật Liệu Tổ Hợp Trên Cơ Sở Tio2 Và Graphen -
Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Trong Nước Thải Sản Xuất Vật Liệu Nổ. -
Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Quang Khử Các Ion Kim Loại -
Nghiên cứu tổng hợp vật liệu TiO2- Fe2O3/GNP từ quặng ilmenit và graphit định hướng chuyển hóa Cr(VI) trong nước thải công nghiệp quốc phòng - 8 -
Quy Trình Kỹ Thuật Tổng Hợp Vật Liệu Gnp Từ Graphit Tự Nhiên
Xem toàn bộ 173 trang tài liệu này.
Nguồn thứ ba là từ hoạt động sản xuất thuốc hỏa thuật, thuốc hạt lửa ống nổ. Hai loại công nghệ này được xếp kèm với nhau bởi thành phần nguyên liệu chính của chúng có nét tương đồng do bản thân các hợp phần chất oxy hóa và chất cháy được sử dụng trong thuốc hỏa thuật cũng được sử dụng trong thành phần thuốc hạt lửa, ống nổ. Đặc điểm và thành phần chất thải nguy hại của các dây chuyền sản xuất các sản phẩm này được thể hiện trong bảng 1.5. Thành phần các loại nước thải này cũng chứa cả ion kim loại nặng và các chất hữu cơ độc hại, có tính nổ.
Bảng 1.4. Ô nhiễm kim loại nặng trong công nghệ sản xuất thuốc hỏa thuật và thuốc hạt lửa, ống nổ [12].
Dây chuyền công nghệ | Nguyên liệu chính | Chất thải nguy hại | |
1 | Sản xuất thuốc hỏa thuật | - Các chất cháy, chất oxy hóa: W, Si, S, Sb2S3, Pb3O4, Fe2O3, CuO, Sb2S5, PbCrO4, BaCrO4, Ba(NO3)2, KClO3, KClO4, Zr, kali picrat.... bột cao su và các chất kết dính: cánh kiến, phenol resin, parafin, keo NC… | - Nước thải nhiễm các ion kim loại nặng Pb2+, Pb4+, Fe2+, Cu2+, Cr6+, Sb3+, Sb5+…, các chất hữu cơ độc hại như picrat, NC. |
2 | Sản xuất thuốc hạt lửa, ống nổ | - Các chất cháy, chất oxy hóa: W, Si, S, Sb2S3, Pb3O4, Fe2O3, CuO, Sb2S5, PbCrO4, BaCrO4, Ba(NO3)2, KClO3, KClO4, Zr, kali picrat.... bột cao su và các chất kết dính: cánh kiến, phenol resin, parafin, keo NC… - Các loại thuốc gợi nổ như chì stypnat, chì azotua, thủy ngân phulminat, tetrazen. - Các loại thuốc nổ thứ cấp như hexogen, pentrit. | - Nước thải nhiễm các ion kim loại nặng Pb2+, Pb4+, Fe2+, Cu2+, Cr6+, Sb3+, Sb5+…, các chất hữu cơ độc hại như picrat, NC, stypnat, azotua, hexogen, pentrit. |
Do đặc điểm công nghệ sản xuất thuốc hỏa thuật và công nghệ sản xuất thuốc hạt lửa, ống nổ hiện nay chủ yếu là mang tính thủ công, thành phần các loại thuốc hỏa thuật, thuốc hạt lửa, ống nổ đa dạng cho nên đặc điểm của loại nước thải phát sinh từ hai công nghệ này là thành phần đa dạng, không ổn định, luôn có sự thay đổi về thành phần và hàm lượng các chất ô nhiễm. Mặt khác
nước thải chủ yếu phát sinh từ quá trình rửa dụng cụ, thiết bị, vệ sinh nhà xưởng cho nên lưu lượng nước thải không cao nhưng hàm lượng chất ô nhiễm lại lớn.
Bảng 1.5 là số liệu nồng độ các chất ô nhiễm tại xí nghiệp sản xuất vật liệu nổ nhà máy Z131/ Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng [13]. Xí nghiệp vật liệu nổ nhà máy Z131 có các dây chuyền sản xuất thuốc nổ công nghiệp, tổng lắp, nhồi nạp thuốc nổ vào các loại đạn.
Bảng 1.5. Nồng độ các chất ô nhiễm có có trong nước thải trước xử lý của Xí nghiệp 2 nhà máy Z131
Thông số | Đơn vị | Kết quả phân tích (TB) | QCVN40:2011/ BTNMT (B) Cmax: Kf = 1,2 ; Kq = 0,9 | |
1 | pH | - | 11,8 | 5,5-9 |
2 | Mùi | - | - | - |
3 | Màu sắc, Co-Pt ở pH=7 | - | 172 | 150 |
4 | BOD5 ở 20ºC | mg/L | 78 | 54 |
5 | COD | mg/L | 203 | 162 |
6 | Chất rắn lơ lửng | mg/L | 164 | 108 |
7 | Asen | mg/L | 0,0172 | 0,108 |
8 | Thủy ngân | mg/L | 0,00047 | 0,0108 |
9 | Chì | mg/L | KPHĐ | 0,54 |
10 | Cadimi | mg/L | KPHĐ | 0,108 |
11 | Crom(VI) | mg/L | 0,68 | 0,108 |
12 | Crom(III) | mg/L | 3,52 | 1,08 |
13 | Đồng | mg/L | 0,0328 | 2,16 |
14 | Kẽm | mg/L | 0,894 | 3,24 |
15 | Niken | mg/L | 1,12 | 0,54 |
16 | Mangan | mg/L | 0,94 | 1,08 |
17 | Sắt | mg/L | 1,7 | 5,4 |
Thông số | Đơn vị | Kết quả phân tích (TB) | QCVN40:2011/ BTNMT (B) Cmax: Kf = 1,2 ; Kq = 0,9 | |
18 | Dầu mỡ khoáng | mg/L | 14,2 | 10,8 |
19 | Sunfua | mg/L | 0,48 | 0,54 |
20 | Florua | mg/L | KPHĐ | 10,8 |
21 | Clorua | mg/L | 48 | 1.080 |
22 | Amoni (tính theo N) | mg/L | 3,34 | 10,8 |
23 | Tổng N | mg/L | 80 | 43,2 |
24 | TNT | mg/L | 20,1 | 0,5a |
25 | Coliform | MPN/100mL | 330 | 5000 |
Trên bảng 1.5, có thể thấy ngoài chỉ số nồng độ các kim loại nặng như Cr(III), Cr(VI) và Ni vượt mức cho phép, nước thải còn chứa thành phần dầu khoáng và TNT.
Bảng 1.6 là số liệu nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước thải tại cơ sở 2 (Xí nghiệp Vật liệu nổ) của Viện Thuốc phóng Thuốc nổ [14], nơi đây có dây chuyền sản xuất thuốc hỏa thuật, sản xuất thuốc nổ công nghiệp, nhiên liệu tên lửa hỗn hợp, sản xuất các loại trạm nổ, liều nổ, các thuốc nổ quân sự...
Bảng 1.6. Nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước thải trước xử lý ở Xí nghiệp Vật liệu nổ/ Viện Thuốc phóng Thuốc nổ
Thông số | Đơn vị | Kết quả phân tích (TB) | QCVN40:2011/ BTNMT (B) Cmax: Kf = 1,2; Kq = 0,9 | |
1 | Nhiệt độ | oC | 25,7 | 40 |
2 | Màu | Pt/Co | 216 | 150 |
3 | pH | - | 3,5 | 5,5 - 9 |
4 | TSS | mg/L | 210 | 100 |
Thông số | Đơn vị | Kết quả phân tích (TB) | QCVN40:2011/ BTNMT (B) Cmax: Kf = 1,2; Kq = 0,9 | |
5 | BOD5(20oC) | mg/L | 98,5 | 50 |
6 | COD | mg/L | 319,3 | 150 |
7 | Asen | mg/L | 0,008 | 0,1 |
8 | Thủy ngân | mg/L | 0,0003 | 0,01 |
9 | Chì | mg/L | 1,550 | 0,5 |
10 | Cadimi | mg/L | 0,315 | 0,1 |
11 | Crom (III) | mg/L | 2,187 | 1 |
12 | Crom (VI) | mg/L | 0,316 | 0,1 |
13 | Đồng | mg/L | 0,915 | 2 |
14 | Kẽm | mg/L | 1,356 | 3 |
15 | Niken | mg/L | 0,215 | 0,5 |
16 | Mangan | mg/L | 0,545 | 1 |
17 | Sắt | mg/L | 3,981 | 5 |
18 | Tổng Xianua | mg/L | 0,035 | 0,1 |
19 | Tổng Phenol | mg/L | 0,136 | 0,5 |
20 | Tổng dầu mỡ khoáng | mg/L | 15,3 | 10 |
21 | Sunfua (S2-) | mg/L | 0,67 | 0,5 |
22 | Florua | mg/L | 1,45 | 10 |
23 | Amoni (N) | mg/L | 19,34 | 10 |
24 | Tổng N | mg/L | 31,16 | 40 |
25 | Tổng P | mg/L | 3,98 | 6 |
26 | Clorua | mg/L | 91 | 1.000 |
27 | Clo dư | mg/L | <0,026 | 2 |
19 | TNT | mg/L | 3,15 | 0,5a |
29 | Coliform | MPN/ 100mL | 120 | 5.000 |
Kết quả đo trên bảng 1.6 cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước thải chưa xử lý của Xí nghiệp Vật liệu nổ/ Viện Thuốc phóng Thuốc nổ vượt
mức cho phép bao gồm các ion kim loại nặng như chì, cadimi, crom (III), crom (VI), amoni, dầu khoáng và TNT. Có thể thấy rằng đa phần các nước thải sản xuất vật liệu nổ đa phần chứa đồng thời các ion kim loại nặng và các chất hữu cơ khó phân hủy có tính nổ.
Ở hầu hết các nhà máy quốc phòng thuộc khối cơ khí, luyện kim và hóa chất của ngành công nghiệp quốc phòng, kỹ thuật đều có các dây chuyền xử lý các chất thải bị nhiễm các kim loại nặng.
Tuy nhiên kết quả điều tra khảo sát đánh giá hiện trạng môi trường của các cơ sở này trong thời gian qua cho thấy do còn thiếu các mô hình công nghệ thống nhất và hoàn chỉnh do đó hiệu quả hoạt động của nhiều hệ thống xử lý còn chưa cao. Nhiều dây chuyền xử lý đã xuống cấp không còn khả năng xử lý các chất ô nhiễm đạt tiêu chuẩn môi trường. Việc vận hành các dây chuyền này mang tính thủ công do đó chưa đảm bảo được tính ổn định về chất lượng nước thải sau xử lý [8].
Nhìn chung nước thải của một số dây chuyền có phát sinh kim loại nặng ở các cơ sở quốc phòng mới được xử lý đạt tiêu chuẩn về pH là chính còn các chỉ tiêu khác đặc biệt là các chỉ tiêu về hàm lượng kim loại nặng; trong nhiều trường hợp còn chưa đạt mức yêu cầu theo các tiêu chuẩn môi trường hiện hành.
Chính vì vậy, với lưu lượng không nhỏ thải ra hàng ngày, nước thải chứa kim loại nặng là một trong các loại chất thải đặc thù quốc phòng có nguy cơ tác động lớn tới môi trường nếu như không nhận được sự quan tâm phù hợp và kịp thời. Trong những năm gần đây, các cơ sở quốc phòng nhận được sự quan tâm của lãnh đạo Nhà Nước và Bộ Quốc Phòng, các dây chuyền sản xuất và hệ thống xử lý nước thải sản xuất cũng được đầu tư mới và hiện đại hóa. Nước thải sản xuất được xử lý triệt để hơn, quá trình xử lý và kiểm soát dòng thải ra môi trường được tự động hóa. Tuy nhiên, phương pháp xử lý nước thải kim loại nặng tại các cơ sở sản xuất quốc phòng chủ yếu được sử dụng là phương pháp hóa học. Phương pháp xử lý này có ưu điểm là thời gian xử lý nhanh, khá
triệt để nhưng quá trình xử lý sử dụng nhiều hóa chất, làm phát sinh nguồn thải thứ cấp, với các nguồn nước thải nhiều thành phần hữu cơ và vô cơ như nước thải sản xuất vật liệu nổ, phương pháp hóa học cần kết hợp với các phương pháp xử lý khác khiến cho hệ thống xử lý cồng kềnh, phức tạp. Việc nghiên cứu các phương pháp xử lý hiện đại, ít sử dụng hóa chất, phù hợp hơn với nguồn thải nhiều thành phần như nước thải sản xuất vật liệu nổ đang là đòi hỏi cấp thiết và được quan tâm của các nhà khoa học trong và ngoài nước.
1.2.3. Các phương pháp xử lý kim loại nặng nói chung và Cr (VI) nói riêng Trong nhiều năm, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các phương pháp khác nhau để loại bỏ các kim loại nặng nói chung và Cr(VI) nói riêng từ các loại nước thải khác nhau, bao gồm: phương pháp điện hóa (đông tụ điện hóa, keo tụ điện
hóa và điện phân), phương pháp hóa lý (kết tủa hóa học, trao đổi ion), hấp phụ (cacbon hoạt tính, ống nano cacbon và các chất hấp phụ dạng gỗ mùn cưa), phương pháp lọc màng, phương pháp xúc tác quang và công nghệ nano.
1.2.3.1. Phương pháp điện hóa
Ba phương pháp xử lý điện hóa phổ biến hiện nay là phương pháp đông tụ điện hóa (EC)[52], phương pháp keo tụ điện hóa (EF)[37] và phương pháp điện phân. Các phương pháp xử lý điện hóa nước thải chứa kim loại nặng mặc dù có nhiều ưu điểm nổi bật như hiệu suất thu hồi kim loại nặng cao, hệ thống thiết kế nhỏ gọn và không yêu cầu diện tích lớn tuy nhiên do chi phí đầu tư và tiêu thụ điện năng lớn nên các phương pháp này ít được sử dụng rộng rãi ở quy mô công nghiệp.
1.2.3.2. Phương pháp kết tủa hóa học
Kết tủa hóa học là một phương pháp xử lý kim loại nặng đơn giản và dễ dàng. Phương pháp xử lý này được sử dụng rộng rãi trong việc loại bỏ kim loại nặng từ nước thải. Kết tủa hóa học cần rất nhiều hóa chất để giảm ion kim loại đến mức chấp nhận được trước khi xả ra môi trường [63], những hóa chất này sẽ là một nguồn ô nhiễm lớn sau này.
Trong quá trình kết tủa hóa học, chất kết tủa hóa học là các tác nhân phản ứng với các ion kim loại nặng và thay đổi chúng thành các hạt rắn không hòa
tan [116]. Pha rắn sẽ được tách ra từ dung dịch bằng lắng đọng hoặc lọc.Trong quá trình này, sự kết hợp của các chất keo tụ như các muối sắt, muối nhôm và một số polymer có thể nâng cao sự tách các các kim loại nặng từ nước thải. Sự tồn tại của các gốc tự do ảnh hưởng đến kết tủa hydroxit, một số thuốc thử thường được sử dụng để cải thiện kết tủa hydroxit [116].
Kết tủa sunfua tương tự như kết tủa hydroxit. Cả hai chất hòa tan và chất không tan có thể được sử dụng để kết tủa các ion kim loại. Sunfua được sử dụng để kết tủa ion kim loại nặng như các sunfua kim loại và bùn để loại bỏ bằng quá trình lắng hoặc lọc. Lượng kết tủa sunfua của quá trình cần xử lý trước, sau và kiểm soát chính xác việc bổ sung hóa chất do độc tính của ion sunfua và H2S.
Những chất kết tủa được sử dụng phổ biến nhất là vôi và canxi hydroxit do giá thành và sự sẵn có của nó. Vôi (CaO) thường được ưa chuộng hơn các chất kết tủa khác, nhưng khi sử dụng cần liều lượng cao và nó có thể không thành công để giảm hàm lượng kim loại nặng về các giới hạn tiêu chuẩn do trong nhiều trường hợp có thể kết tủa không hoàn toàn.
Bên cạnh những ưu điểm đã kể trên, phương pháp kết tủa hóa học có nhược điểm là tốn kém, tạo ra bùn, tăng chi phí cho việc xử lý bùn, quá trình lắng kém và kim loại kết tủa chậm, các nhược điểm trên làm cho phương pháp này bị hạn chế trong quá trình áp dụng thực tế [119].
1.2.3.3. Phương pháp trao đổi ion
Phương pháp xử lý trao đổi ion dựa trên sự trao đổi có thể đảo ngược chiều của các ion giữa các pha rắn và lỏng. Quá trình này bắt đầu với các phản ứng trao đổi ion, sau đó các ion kim loại nặng sẽ được hấp thụ vật lý, và một phức hợp được hình thành giữa counterion và các nhóm chức. Cuối cùng, sự hydrat hóa xảy ra ở bề mặt của dung dịch hoặc các lỗ rỗng của chất hấp phụ [42]. Các yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến hoạt động trao đổi ion bao gồm pH, các anion trong dung dịch, nhiệt độ, nồng độ ban đầu của chất hấp phụ, chất bị hấp phụ và thời gian tiếp xúc [65].
Trong quá trình trao đổi ion, sự trao đổi ion giữa các ion xảy ra theo hai pha (rắn và chất lỏng). Trong quá trình này, một chất dẻo loại bỏ các ion từ