Ảnh hưởng của bùn thải công nghiệp
Ở Việt Nam, số lượng các KCN đang gia tăng một cách nhanh chóng, tính đến cuối năm 2021 cả nước có hơn 292 KCN đã đi vào hoạt động với nhiều ngành nghề khác nhau như cơ khí, chế biến thực phẩm, hóa chất và luyện kim. Sự gia tăng này đã sản sinh ra một lượng lớn bùn thải công nghiệp. Điển hình, tại các KCN có khối lượng bùn thải lớn trên cả nước như Bình Dương: 29,145 tấn/tháng, Đồng Nai 0,15 tấn/tháng, Bà Rịa - Vũng Tàu 0,036 tấn/tháng, Hải Dương 0,2 tấn/tháng, Vĩnh Phúc 0,02 tấn/tháng… Dự kiến đến năm 2025, lượng bùn thải công nghiệp phát sinh lên mỗi KCN trên tăng 1,23-3,21 lần. Bùn thải tại các KCN gia tăng không chỉ ảnh hưởng đến chi phí xử lý của các nhà đầu tư, mà đó còn là bài toán khó, thách thức các cơ quan chức năng đối với việc tìm giải pháp xử lý lượng bùn thải.
Sau rác thải, vấn đề xử lý bùn thải cũng đang là những thách thức đối với các đô thị Việt Nam hiện nay. Bùn thải được hình thành sau quá trình xử lý nước thải công nghiệp, trong thành phần nước thải công nghiệp nói chung chứa một lượng lớn các tạp chất hữu cơ và vô cơ ở các mức độ khác nhau, đôi khi chúng bao gồm các vật liệu độc hại khác cũng như các thành phần không thể phân hủy sinh học. Dựa vào thành phần và tính chất hóa học của từng loại, bùn thải công nghiệp được phân theo 3 loại chính sau: một là, bùn thải sinh học là loại bùn không độc hại, nhưng có mùi hôi khó chịu, thường sử dụng để sản xuất các loại phân hữu cơ dùng trong chăn nuôi, trồng trọt; hai là, bùn không nguy hại (bùn vi sinh), phát sinh từ hệ thống xử lý nước thải công nghiệp, đây là loại bùn không độc hại nên không cần xử lý. Ba là, bùn thải công nghiệp nguy hại, là loại bùn có độc tính cao bởi nó chứa nhiều kim loại nặng như As, Hg, Cu, Cd, Cr, Ni, Pb, Zn nếu không được xử lý đúng cách và kịp thời có thể gây ra những tác hại lâu dài cho sức khoẻ con người và môi trường.
Bùn thải công nghiệp được phát sinh từ các ngành nghề khác nhau như ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm bánh kẹo, bia, nước ngọt, sữa, nước uống; ngành sản xuất thép, nhôm, nhựa, giấy, sơn dầu, dệt nhuộm, xi mạ… Hiện nay, việc chôn lấp chất thải đã trở thành phương pháp truyền thống ở Việt Nam nhờ chi phí thấp và cách thức vận hành đơn giản. Tuy nhiên, nếu chôn lấp bùn thải không đảm bảo an toàn vệ sinh có thể là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường do quá trình phát thải các kim loại nặng. Kim loại nặng sẽ xâm nhập vào môi trường đất, nước. Đặc biệt, chúng có thể đi vào các tầng nước mặt thông qua hệ thống các dòng chảy, gây ô nhiễm môi trường đất, nước và ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người.
Nếu con người sử dụng phải nguồn nước sinh hoạt có chứa kim loại nặng thì có thể mắc các bệnh về da như kích ứng da, viêm da, mẩn ngứa... Đặc biệt, khi kim loại nặng trong nước vượt quá ngưỡng cho phép, chúng thâm nhập vào cơ thể sẽ làm rối loạn quá trình trao đổi chất, khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng và hoạt động bài tiết; kìm hãm quá trình sinh trưởng và phát triển. Từ đó, con người dễ gặp phải các hiện tượng như rối loạn tiêu hóa, rối loạn tim mạch và các chức năng hệ thống thần kinh. Nguy hiểm hơn là những căn bệnh ung thư đáng sợ như cổ tử cung, vòm họng, dạ dày…
Thu hồi kim loại nặng bằng các hợp chất thân thiện với môi trường
Với mong muốn góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm bùn thải công nghiệp tại các KCN miền Bắc Việt Nam, sau đó có thể nhân rộng cho các KCN trên địa bàn toàn quốc, nhóm nghiên cứu thuộc Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã kết hợp cùng Trường Đại học Khoa học Tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội) và Trường Đại học Xây dựng đề xuất và được Bộ KH&CN phê duyệt thực hiện đề tài “Đánh giá ô nhiễm hóa chất độc hại trong bùn thải công nghiệp, những tác động tiềm ẩn của chúng tới hệ sinh thái và đề xuất phương pháp khắc phục thân thiện môi trường ở Việt Nam”. Mục tiêu của nghiên cứu là: i) đánh giá mức độ ô nhiễm của kim loại nặng trong các mẫu bùn thải tại các KCN miền Bắc; ii) đánh giá tác động tiềm ẩn của chúng tới khu vực quanh, iii) loại bỏ kim loại nặng từ bùn thải bằng phương pháp thân thiện môi trường. Đây là một trong những nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam về đánh giá mức độ ô nhiễm của các kim loại nặng kết hợp khả năng loại bỏ kim loại nặng trong bùn thải sử dụng phương pháp thân thiện môi trường.
Mẫu bùn thải được thí nghiệm tại KCN trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc.
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành phân tích tổng hàm lượng và thành phần kim loại nặng trong mẫu bùn thải tại 2 KCN trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc và Hải Dương, đồng thời đánh giá rủi ro sinh thái đối với mẫu bùn thải công nghiệp. Từ các kết quả của nghiên cứu, nhóm đã rút ra một số kết luận: bùn thải tại các khu vực lấy mẫu đều thể hiện mức độ ô nhiễm của các kim loại nặng cao hơn quy định 1,5-2 lần so với QCVN 50:2013/BTNMT về Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng nguy hại đối với bùn thải từ quá trình xử lý nước. Chỉ số ô nhiễm và chỉ số rủi ro sinh thái đều cho thấy mẫu bùn có kết quả cao 2-10 lần so với mẫu đất nông nghiệp được thu ở xung quanh 2 KCN. Các chỉ số rủi ro tích lũy địa chất mặc dù ở mức độ ô nhiễm vừa phải nhưng rủi ro sinh thái của từng kim loại và chỉ số ô nhiễm của từng kim loại thì lại khá cao, tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm môi trường. Do vậy, cần quản lý chặt chẽ cũng như có những biện pháp xử lý kim loại nặng một cách hợp lý.
Nhóm nghiên cứu tiến hành xử lý và phân tích các thông số chính trong bùn thải công nghiệp.
Với mục tiêu thu hồi kim loại nặng, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công dung dịch chelator bằng các hợp chất thân thiện với môi trường như axit glutamic, axit citric và axit ascorbic. Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm 1 g mẫu bùn thải khô trộn với 20 ml dung dịch chelator trong bình 50 ml, sau đó được lắc liên tục bằng máy lắc cơ học (160 vòng/phút) ở 30oC trong 60 phút. Sau phản ứng, chất rắn còn lại trong bình được gọi là huyền phù, tiếp tục đưa chúng qua máy ly tâm ở tốc độ 6.000 vòng/phút trong 15 phút trước khi đi qua bộ lưới lọc có kích thước 0,45 mm để thu dịch chiết sạch. Dịch chiết này được pha loãng bằng cách sử dụng HNO3 0,1 M và được phân tích bằng máy ICP-MS để đo nồng độ kim loại.
Để kiểm tra mức độ chính xác của phương pháp khi áp dụng vào thực tế, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thực nghiệm 30 mẫu, mỗi mẫu 500 g bùn tại 2 KCN trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc và Hải Dương. Kết quả thu hồi kim loại nặng của 30 mẫu lên tới >80%, trong đó có kim loại khó xử lý và tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm môi trường nhất là Pb. Bên cạnh đó, chất lượng của mẫu thực nghiệm cho ra tương đương với mẫu đất nông nghiệp, phục vụ nhu cầu sản xuất nông nghiệp như trồng chọt, chăn nuôi, trồng rừng.
*
* *
Có thể khẳng định, khi áp dụng vào quy mô công nghiệp, kết quả của đề tài sẽ góp phần quan trọng trong việc kiểm soát, xử lý bùn thải công nghiệp đạt quy chuẩn với môi trường cho các nhà máy, KCN trên địa bàn cả nước. Đề tài đã mang ý nghĩa quan trọng về môi trường và xã hội, bên cạnh việc khắc phục vấn đề ô nhiễm bùn thải trong môi trường công nghiệp, giúp thu hồi các kim loại nặng, giảm thiểu tối đa tác động tiêu cực tới môi trường, đồng thời, góp phần nâng cao nhận thức của các doanh nghiệp trong vấn đề thu gom, xử lý bùn thải, cũng như đưa ra giải pháp giúp doanh nghiệp và nhà quản lý tháo gỡ vướng mắc trong vấn đề xử lý bùn thải phát sinh từ các hệ thống xử lý nước thải tập trung tại các nhà máy, KCN. Thành công của đề tài đã khẳng định năng lực của các nhà khoa học của 3 trường Đại học lớn trong việc làm chủ công nghệ xử lý bùn thải công nghiệp theo hướng bền vững, thân thiện với môi trường.