Những giải pháp xử lý bùn thải nguy hại

Theo khảo sát về chất thải toàn cầu của Tổ chức Hàng hải quốc tế: Cứ tạo ra sản phẩm quốc nội (GDP) 1 tỷ đô la thì sẽ làm phát sinh 4.500 tấn chất thải công nghiệp, trong đó 20% là chất thải nguy hại. Ở TP. Hồ Chí Minh phát sinh khoảng 1,2 triệu tấn bùn thải/tháng. Dự báo đến năm 2015 số lượng bùn thải sẽ tăng lên khoảng 3 triệu tấn/tháng, năm 2020 sẽ không dưới 4 triệu tấn/tháng. Trong đó, bùn thải nguy hại hiện nay có khoảng từ 250 – 300 tấn/ngày, chưa kể đến bùn thải từ các tỉnh lân cận đưa về thành phố để xử lý từ 150 – 200 tấn/ngày.

Trước tiên, các cơ quan quản lý môi trường cần đề ra tiêu chuẩn để phân loại các loại bùn thải, sơ bộ có thể chia thành các loại như sau:

-Bùn thải sinh học: Có mùi hôi thối song không độc hại. Có thể dùng để sản xuất phân hữu cơ bằng cách cho thêm vôi bột để khử chua; than bùn; cấy vi sinh, dùng chế phẩm EM… để khử mùi sẽ thành phân hữu cơ tổng hợp. Trong đó, bùn thải chiếm 70%. Giá thành rẻ, chất lượng không thua kém các loại phân hữu cơ bán trên thị trường.

-Bùn thải công nghiệp không độc hại: Không cần xử lý, có thể sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau.

-Bùn thải công nghiệp nguy hại: Có chứa các kim loại nặng như: Cu, Mn, Zn, Ni, Cd, Pb, Hg, Se, Al, As… nhất thiết phải được xử lý trước khi thải ra môi trường, nếu không sẽ gây nên hiểm họa cho nhiều thế hệ mai sau.

Người viết bài này xin đề xuất một số giải pháp cần được thử nghiệm xử lý bùn thải có chứa kim loại nặngnhư sau:

1) Xử lý kim loại nặng trong đất “bằng công nghệ sinh học”được nhiều nhà khoa học đặc biệt quan tâm bởi chi phí đầu tư thấp, an toàn và thân thiện với môi trường.

Các nhà khoa học cho biết có khoảng 400 loài cây, cỏ, tảo… có khả năng hấp thụ kim loại nặng, làm sạch môi trường đất, nước… các loại thực vật đó phải có khả năng sinh khối nhanh và tích lũy nồng độ kim loại cao, dễ dàng thu hoạch:

Theo thông tin của nước ngoài:

a) Cỏ vetivercó khả năng hấp thu hầu hết kim loại nặng: As, Cd, Hg, Pb, Ni, Cu, Cr… Thời gian gần đây được “Mạng lưới vetiver quốc tế” tài trợ chương trình “Nâng cao chất lượng nước tại Việt Nam” bằng cách trồng cỏ vetiver ở những khu vực bị nhiễm nặng chất dioxin thuộc vùng A-Lưới (Huế).

Hơn 70 nước trên thế giới đã trồng cỏ vetiver với mục đích chính là chống sạt lở, xói mòn… ở các bờ sông, bờ đê, các vùng đồi dốc, đồng thời làm sạch môi trường nước.

Bằng phương pháp thủy canh, Trung Quốc đã dùng cỏ vetiver để làm sạch hồ nước ngọt Taihu với diện tích 2.420 Km ², chứa 4.870 triệu m ³nước. Kết quả làm giảm 99% P hòa tan sau 3 tuần lễ và 74% N hòa tan sau 5 tuần lễ, hấp thụ một số lớn kim loại nặng As, Cd, Hg, Pb, Ni, Cu, Cr… ngăn chặn sự phát triển của tảo xanh lam, dễ dàng thu hoạch 20 – 30 tấn rễ thơm/năm/ha để chưng cất tinh dầu dùng cho công nghiệp mỹ phẩm (chứa 2 – 3% tinh dầu).

Đề xuất:cơ quan quản lý môi trường cần cho thử nghiệm. Sử dụng khoảng 1.000m ²đất xấu, đào sâu khoảng 1m, lót 2 lớp HDPE bên dưới, be bờ xung quanh rồi đem đổ đầy bùn thải nguy hại (đã có những chỉ số về kim loại nặng). Sau đó, trồng cỏ vetiver trên mảnh đất thử nghiệm. Sau khoảng 6 tháng lấy đất đem thử nghiệm lại, nếu vẫn còn kim loại nặng thì thời gian thử nghiệm kéo dài hơn. Mùa khô có thể dùng nước thải ở các hồ lấy bùn tưới cho ruộng cỏ. Thực hiện xử lý nước thải bằng công nghệ “cánh đồng tưới”, nếu thành công với phương pháp này vừa xử lý được bùn thải nguy hại và nước thải có chứa kim loại nặng.

Ngoài ra, còn nhiều loại cây khác cũng có tác dụng làm sạch môi trường như: điên điển, sậy… cần được nghiên cứu.

b) Lục bình (bèo tây)là thực vật thủy sinh phát triển rất nhanh. Tác dụng lớn nhất của lục bình đối với loài người là góp phần làm sạch nguồn nước, phân giải các chất độc hại. Theo tài liệu của nước ngoài, lục bình có thể hút được: Na, Ca, P, Mn, Phenol, Hg, Al, Kẽm, phân giải một số chất độc hại khác… rất cần được nghiên cứu kỹ trong điều kiện ở nước ta.

Kiến nghị: Các ao chứa nước thải cần thả lục mình, có thể “pha loãng bớt” bởi quá đặm đặc thì nước sẽ thiếu oxy, lục bình khó tốn tại và phát triển… kết hợp “thủy canh cỏ vetiver”.

Ứng dụng công nghệ sinh học vào việc xử lý kim loại nặng trong bùn thải cũng như nước thải được nhiều nhà khoa học quan tâm, bởi có rất nhiều triển vọng với giá thành rẻ, thân thiện với môi trường nhưng vẫn còn ở giai đoạn thử nghiệm, cần được sự đầu tư của Nhà nước đồng thời khuyến khích các nhà khoa học ở các viện, trường đi sâu vào công nghệ này, bởi còn bao nhiêu vấn đề cần có lời giải đáp một cách khoa học và cụ thể… 

2) Xử lý kim loại nặng trong bùn thải bằng giải pháp “ổn định hóa rắn kết hợp với phụ gia HSOB”của Nhóm Nghiên cứu Phát triển công nghệ mới do TS. Nguyễn Hồng Bỉnh chủ trì.

Phụ gia HSOB là một hợp chất được pha trộn vào hổn hợp bùn thải chứa kim loại nặng, tạo nên phản ứng oxy hóa – khử, chuyển chất độc hại thành không độc hại hoặc ít độc hại hơn, không hòa tan trong nước. Dùng: xi-măng + cát + bùn thải + phụ gia HSOB để hóa rắn thành bê-tông, sản xuất gạch lát đường nông thôn, tường rào… với chất lượng theo yêu cầu của thiết kế.

Một số mẫu bê-tông dùng bùn thải nguy hại ở Khu công nghiệp Lê Minh Xuân được Công ty Cổ phần Dịch vụ Khoa học Công nghệ Sắc ký Hải Đăng phân tích theo phương pháp EPA 1311. Trước khi xử lý hàm lượng Cr, Ni vượt 1,8 lần so với TCVN 7629-2007, nhưng sau khi được xử lý thì hàm lượng Cr, Ni rất thấp so với tiêu chuẩn trên. Một số mẫu bê-tông bùn thải ở cơ sở thuộc da, dệt nhuộm ở Bình Dương qua thử nghiệm cũng cho kết quả khả quan… Tất nhiên Nhóm Nghiên cứu còn phải kết hợp với Công ty Môi trường Bình Dương tiếp tục thử nghiệm để xác định mức tồn dư và khuyếch tán của các kim loại nặng khác, xem có ảnh hưởng đến môi trường không? Từ đó mà hoàn thiện công nghệ xử lý bùn thải nguy hại, xin phép cơ quan quản lý môi trường, cơ quan quản lý khoa học và công nghệ cho áp dụng rộng rãi. Nhóm Nghiên cứu Phát triển Công nghệ mới cũng đang nghiên cứu “dùng phụ gia HSOB thử nghiệm trộn với bùn thải nguy hại” nếu khử được các chất độc hại thành không độc hại thì “có thể không cần ổn định hóa rắn” mà dùng bùn đó vào nhiều mục đích khác, được như vậy “mọi phức tạp sẽ trở thành đơn giản”

Theo khảo sát về chất thải toàn cầu của Tổ chức Hàng hải quốc tế: Cứ tạo ra sản phẩm quốc nội (GDP) 1 tỷ đô la sẽ làm phát sinh 4.500 tấn chất thải công nghiệp, trong đó 20% là chất thải nguy hại, bởi chứa nhiều kim loại nặng: Cu, Mn, Zn, Ni, Cd, Hg, Se, Al, As… nhất thiết phải được xử lý, không để khuếch tán ra môi trường, gây nhiều hậu quả cho các thế hệ mai sau. Riêng TP. Hồ Chí Minh chất thải nguy hại có đến 50 – 60% trong bùn thải, bởi ngay từ đầu không tách các cơ sở công nghiệp phát sinh chất thải nguy hại thành một khu công nghiệp riêng biệt!

Các nhà khoa học của nhiều nước đã đưa ra nhiều giải pháp xử lý chất thải nguy hại khác nhau, người viết bài xin hệ thống lại một số giải pháp như sau:

+ Phương pháp vật lýnhằm tách chất nguy hại ra khỏi chất thải bằng các phương pháp tách-pha.

+ Phương pháp hóa họcnhằm thay đổi tính chất hóa học của chất thải chuyển nó về dạng không nguy hại.

+ Phương pháp lọcnhằm tách hạt rắn từ dòng lưu chất (khí, lỏng hay kem nhão) khi đi qua môi trường xốp (vật liệu lọc). Các hạt rắn được giữ lại ở vật liệu lọc nhờ chênh lệch áp suất, lực ly tâm, áp suất chân không…

+ Phương pháp kết tủa: Chuyển chất hòa tan thành không tan bằng các phản ứng hóa học, tạo kết tủa, lắng thành cặn… lượng xử lý sẽ ít đi.

+ Oxy hóa khử: Biến chất độc hại thành chất không độc hại hoặc ít độc hại.

+ Phương pháp bay hơibằng cách cấp nhiệt để hóa hơi chất lỏng, nhằm giảm lượng chất thải cần xử lý cuối cùng.

+ Phương pháp ổn định hóa rắn chất thải làmcố định hóa học, triệt tiêu tính lưu động, cô lập các thành phần ô nhiễm bằng lớp vỏ bền vững tạo thành một khối nguyên có tính toàn vẹn kết cấu cao. Chất kết đính vô cơ thường dùng để hóa rắn là: xi – măng, vôi, pozzolan, thạch cao, silicat… chất kết dính hữu cơ thường dùng là: epoxy, polyeste, nhựa đường, polyolefin, ure - fornaldehyt… Phương pháp này được Mỹ ứng dụng từ năm 1982.

+ Các phương pháp nhiệt(tức phương pháp đốt):

- Nhiệt độ buồng đốt trên 800 ^oC sẽ giảm 80 – 90% thể tích chất thải, tạo ra khí N ₂, CO ₂, hơi nước và tro.

- Đốt trong thùng quay chất thải nguy hại dạng rắn, cặn, bùn hoặc lỏng… ở nhiệt độ khoảng 1.000 ^oC.

- Đốt có chất xúc tác nhằm tăng cường tốc độ oxy hóa ở nhiệt độ dưới 537 ^oC. Thường dùng cho chất thải lỏng.

+ Dùng chất thải nguy hại làm nhiên liệu:

- Trộn chất thải nguy hại cùng với nhiên liệu thông thường khác dùng để đốt: nồi hơi, lò nung, xi-măng, lò luyện kim, lò nấu thủy tinh… với chất thải chiếm 12 – 25% tổng lượng nhiên liệu.

- Nhiệt phân là quá trình tiêu hủy hay biến đổi hóa học xảy ra do nung nóng trong điều kiện không có oxy, xảy ra gồm hai giai đoạn:

* Quá trình khí hóa tách thành phần dễ bay hơi như: khí cháy, hơi nước… ra khỏi thành phần cháy không hóa hơi và tro.

* Các thành phần còn lại được đốt ở nhiệt độ phù hợp nhằm tiêu hủy hết các cấu tử nguy hại.

- Nhiệt phân bằng phương pháp hồ quang – plasma với nhiệt độ có thể đến 10.000 ^oC, tiêu hủy chất thải có tích độc cực mạnh, thải ra H ₂, CO, khí axit và tro.

+ Phương pháp chôn lấp an toàn: Chôn lấp là biện pháp cô lập chất thải nguy hại ngăn chặn phát tán ra môi trường, có thể đóng gói an toàn hoặc hóa rắn trước khi chôn. Nơi chôn phải xem kỹ địa hình, thổ nhưỡng, thủy văn… hạn chế gần khu dân cư, đất trồng lương thực, gần sông suối, gần nguồn nước, sử dụng trong sinh hoạt… cần có biện pháp kiểm soát các tác nhân gây hại, các khí sinh ra, nước rò rỉ, nước thẩm thấu…

+ Thải bỏ dưới các giếng sâu: chủ yếu là các chất thải lỏng, ngấm vào các vật liệu đá xốp và bị cô lập với nguồn nước do bản chất không thấm của tầng đá… Phương pháp này rất tốn kém, khó kiểm soát khả năng gây ô nhiễm môi trường.

+ Phương pháp xử lý chất thải nguy hại bằng “công nghệ sinh học”:

Có khoảng 400 loài cây, cỏ, tảo… có khả năng hấp thụ kim loại nặng… làm sạch môi trường đất, nước… công nghệ này được biết từ thế kỷ XVIII, song mãi đến năm 1990 mới được các nhà khoa học đặc biệt quan tâm, bởi chi phí đầu tư thấp, sử dụng phương pháp này rẻ hơn từ 10 – 1.000 lần so với phương pháp truyền thống, an toàn, thân thiện với môi trường và rất bền vững… Hạn chế của công nghệ này là không xử lý được tức thời và khó phổ biến ở mọi nơi, cần được đầu tư nghiên cứu sâu hơn.

Ở Việt Nam có rất nhiều loại cỏ hấp thụ được kim loại nặng như: cỏ vetiver, lục bình, sậy, điên điển… rất cần được nghiên cứu một cách khoa học. Đây là những loại cây cỏ phát triển rất nhanh và có nhiều tác dụng trong sản xuất công nghiệp, thủ công nghiệp…

+ Phương pháp “ổn định hóa rắn kết hợp với phụ gia HSOB”của Nhóm Nghiên cứu Phát triển Công nghệ mới do TS. Nguyễn Hồng Bỉnh chủ trì.

Phụ gia HSOB là một hợp chất khi trộn với bùn thải chứa kim loại nặng sẽ xảy ra phản ứng oxy hóa – khử, biến chất độc hại thành không độc hại hoặc ít độc hại hơn, không tan trong nước… Dùng: xi-măng + cát + bùn thải + phụ gia HSOB để hóa rắn thành bê-tông sản xuất gạch lát đường, xây tường rào…

+ Nhóm của TS. Nguyễn Hồng Bỉnh đang thử nghiệm dùng phụ gia HSOB trộn với bùn thải chứa kim loại nặng, nếu tạo ra “bùn thải hoàn toàn vô hại” thì không cần ổn định hóa rắn, dùng bùn thải này vào mục đích gì cũng được.

Xử lý bùn thải chứa kim loại nặng vô cùng khó khăn, rất tốn kém, cần sự đóng góp của nhiều nhà khoa học, nhằm tìm ra giải pháp khả thi, dễ thực hiện, phù hợp với thực tiễn của Việt Nam.