Nghiên cứu đánh giá công nghệ xử lý nước thải nhiễm một số hợp chất dễ nổ họ nitramin ở một số nhà máy trong công nghiệp quốc phòng và đề xuất giải pháp cải thiện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2 MB, 72 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Hồ Thanh Nga
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
NƯỚC THẢI NHIỄM MỘT SỐ HỢP CHẤT DỄ NỔ
HỌ NITRAMIN Ở MỘT SỐ NHÀ MÁY CÔNG NGHIỆP
QUỐC PHÒNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI THIỆN
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
HÀ NỘI, 2017
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Hồ Thanh Nga
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
NƯỚC THẢI NHIỄM MỘT SỐ HỢP CHẤT DỄ NỔ
HỌ NITRAMIN Ở MỘT SỐ NHÀ MÁY CÔNG NGHIỆP
QUỐC PHÒNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI THIỆN
Chuyên ngành:
Kỹ thuật môi trường
Mã số:
60520320
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
GS.TS. HOÀNG XUÂN CƠ
TS. NGUYỄN HẢI BẰNG
HÀ NỘI, 2017
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .....................................................................................3
1.1.
Tổng quan về hợp chất nhóm nitramin và ứng dụng ...................................3
1.1.1. Đặc điểm, tính chất lý hóa của hexogen (RDX)....................................3
1.1.2. Đặc điểm, tính chất lý hóa của octogen (HMX)....................................4
1.1.3. Đặc điểm, tính chất lý hóa của Tetryl ...................................................4
1.1.4. Độc tính của hợp chất nhóm Nitramin ..................................................5
1.1.5. Ứng dụng của hợp chất Nitramin trong Công nghiệp quốc phòng .......6
1.2.
Hiện trạng về hoạt động sản xuất và ô nhiễm nước thải do nhiễm RDX,
HMX, Tetryl ..........................................................................................................7
1.2.1. Hiện trạng sản xuất và sử dụng thuốc nổ trên Thế giới.........................7
1.2.2. Hiện trạng sản xuất và sử dụng thuốc nổ ở Việt Nam...........................8
1.3.
Giới thiệu về các phương pháp xử lý nước thải nhiễm thuốc nổ ..............10
1.3.1. Phương pháp cơ học ............................................................................10
1.3.2. Phương pháp sinh học .........................................................................10
1.3.3. Phương pháp hóa học ..........................................................................12
1.3.4. Phương pháp công nghệ tiên tiến ........................................................15
1.4.
Một số hệ thống xử lý nước thải nhiễm thuốc nổ ......................................16
1.4.1. Hệ thống xử lý nước thải nhiễm thuốc nổ bằng phương pháp oxy hóa
nước siêu tới hạn ..............................................................................................16
1.4.2. Hệ thống xử lý nước thải nhiễm RDX ................................................18
1.4.3. Hệ thống xử lý nước thải nhiễm dinitrodiazophenol (DDNP) ............19
1.5.
Phương pháp đánh giá công nghệ ..............................................................20
i
1.5.1. Tình hình ứng dụng đánh giá công nghệ môi trường trên thế giới và
Việt Nam ..........................................................................................................20
1.5.2. Ý nghĩa của việc đánh giá công nghệ xử lý nước thải ........................22
1.5.3. Nội dung đánh giá công nghệ ..............................................................23
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................25
2.1.
Đối tượng, phạm vi và địa điểm nghiên cứu .............................................25
2.2.
Phương pháp nghiên cứu ...........................................................................25
2.2.1. Phương pháp thu thập tổng hợp tài liệu: .............................................25
2.2.2. Phương pháp điều tra khảo sát : ..........................................................25
2.2.3. Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu .............................................25
2.2.4. Phương pháp phân tích đánh giá công nghệ:.......................................26
2.3.
Thiết bị và hóa chất ...................................................................................26
2.3.1. Thiết bị phân tích:...................................................................................26
2.3.2. Phân tích mẫu nghiên cứu ......................................................................27
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ...............................................................30
3.1.
Kết quả điều tra hiện trạng hoạt động của cơ sở sản xuất có nước thải
nhiễm RDX, HMX, Tetryl ...................................................................................30
3.1.1. Nhà máy TN ........................................................................................30
3.1.2. Nhà máy TQ ........................................................................................35
3.1.3. Nhà máy VP ........................................................................................38
3.2.
Đánh giá các công nghệ xử lý nước thải nhiễm thuốc nổ Nitramin ..........42
3.2.1. Các tiêu chí về Kỹ thuật ......................................................................42
3.2.2. Các tiêu chí về Kinh tế ........................................................................44
3.2.3. Các tiêu chí về Môi trường ..................................................................48
ii
3.2.4. Các tiêu chí về Xã hội .........................................................................49
3.2.5. Lượng hóa các tiêu chí đánh giá ..........................................................49
3.3.
Đề xuất giải pháp Công nghệ giảm thiểu phát thải RDX, HMX, Tetryl và
các tác động xấu tới Môi trường ..........................................................................52
3.3.1. Nghiên cứu thử nghiệm loại
RDX, HMX và Tetryl .......................53
3.3.2. Thiết lập mô hình giải pháp công nghệ xử lý nước thải nhiễm RDX,
HMX, Tetryl trong nhà máy uốc ph ng .........................................................56
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................59
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................61
PHỤ LỤC 1. PHIẾU KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM NHÀ MÁY TN........................65
PHỤ LỤC 2. PHIẾU KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM NHÀ MÁY TQ........................66
PHỤ LỤC 3. PHIẾU KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM NHÀ MÁY VP ........................67
iii
MỞ ĐẦU
Trong bối cảnh toàn cầu hóa kinh tế hiện nay, việc phát triển Công nghiệp
Quốc phòng là một trong những xu hướng mới của sự phát triển đất nước. Các cơ
sở quốc phòng sản xuất, gia công vật liệu nổ đang rất phát triển ở nước ta. Trong
đó, thuốc nổ họ nitramin là một trong những loại thuốc nổ phá điển hình, được sử
dụng rộng rãi với khối lượng lớn trong công nghiệp và quốc ph ng. Nước thải từ
các khu vực sản xuất đạn dược, thuốc nổ này thường bị nhiễm chất thải độc hại là
các hexogen (RDX), octogen (HMX), Tetryl thuộc họ nitramin. Tuy khối lượng các
chất này trong nước thải là chưa nhiều nhưng mang tính độc hại cao đối với môi
trường. Chúng là một trong những tác nhân gây ung thư và ảnh hưởng trực tiếp tới
sức kh e cộng đồng khu vực xung quanh nguồn nước bị ô nhiễm. Tuy nhiên cho
đến nay các công trình nghiên cứu về công nghệ xử lý các loại chất thải này đặc biệt
là nước thải còn rất hạn chế.
Hiện tượng ô nhiễm môi trường nước, đất, khí bởi các hóa chất có tính nổ
như RDX, HMX, Tetryl đã được phát hiện rất sớm, ở nước ta nguồn phát sinh các
chất thải quốc ph ng đặc chủng chủ yếu là các dây chuyền công nghệ sản xuất gia
công vật liệu nổ, sửa chữa, bảo quản, niêm cất vũ khí, đạn dược và trang bị kỹ thuật
của uân đội. Các loại chất thải nguy hại phát sinh từ các cơ sở dây chuyền này nếu
không được xử lý sẽ bị phát tán ra môi trường và gây ô nhiễm cho môi trường nước,
đất, không khí và ảnh hưởng xấu đến sức kh e của người lao động và cư dân ở khu
vực xung uanh nơi đơn vị đóng uân.
Vì vậy, đánh giá hiện trạng sử dụng, sản xuất và các công nghệ xử lý nước thải
hiện đang được áp dụng và từ đó đề xuất giải pháp Quản lý và Công nghệ tăng hiệu
quả hoạt động cho hệ thống xử lý nước thải là việc làm cấp thiết.
RDX, HMX, Tetryl thuộc nhóm nitramin đều là chất tương đối độc, độc hơn cả
TNT. Chính vì vậy nước thải ị nhiễm RDX, HMX, Tetryl là đối tượng cần được
nghiên cứu xử lý. Đây là căn cứ để chúng tôi đề xuất đề tài luận văn với tên gọi:
“Nghiên cứu đánh giá công nghệ xử lý nước thải nhiễm một số hợp chất dễ nổ
họ nitramin ở một số nhà máy trong công nghiệp quốc phòng và đề xuất giải
pháp cải thiện”.
1
Mục tiêu của luận văn là:
- Nghiên cứu đánh giá được hiện trạng sử dụng, sản xuất và công nghệ xử lý
nước thải nhiễm một số loại thuốc nổ nhóm nitramin (RDX, HMX, Tetryl) tại một
số nhà máy trong công nghiệp uốc ph ng.
- Đề xuất được giải pháp quản lý và công nghệ để tăng hiệu uả hoạt động
cho hệ thống xử lý.
Từ đó, ta cần giải uyết các nội dung của luận văn như sau:
- Tổng uan về đặc tính lý, hóa và độc tính của hợp chất dễ nổ họ nitramin
- Nghiên cứu sự ảnh hưởng của hợp chất nitramin tới thủy vực nhận nước
thải
- Đánh giá các công nghệ xử lý nước thải nhiễm hợp chất họ nitramin tại các
cơ sở của Việt Nam có so sánh với tình hình chung trên thế giới.
- Đề xuất giải pháp uản lý, công nghệ giảm thiểu phát thải hợp chất RDX,
HMX, Tetryl tại các cơ sở nghiên cứu và các tác động xấu tới Môi trường.
2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1.
Tổng quan về hợp chất nhóm nitramin và ứng dụng
Nitramin là hợp chất hữu cơ có chứ một nhóm nitro (-NO2) gắn với một
amin,là một trong những loại chất nổ nitrat hữu cơ, hợp chất thường được sử dụng
trong thực tế của chất này là hexogen hay RDX (Xiclotrimetylentrinitramin, có
công thức hóa họchexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5 triazine), octogen hay HMX
(Xiclotetrametylen tetranitramin, chất nổ có nhiệt nóng chảy cao, công thức hóa học
octahydro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7 tetrazocine) và Tetryl (công thức hóa học 2,4,6Trinitrophenyl-N-Metylnitramin).
1.1.1. Đặc điểm, tính chất lý hóa của hexogen (RDX)
Đặc điểm cấu tạo RDX (Royal Demolition eXplosive) c n được gọi là
cyclonite hay hexogen. C6H6O6 (RDX) là một trong những thuốc nổ quân sự
mạnh nhất hiện nay có công thức hóa học là 1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine và cấu
tạo như sau:
C H2
O2N
N
N
C H2
C H2
NO2
N
NO2
RDX tương đối nhạy nổ, thường được sử dụng ở dạng hỗn hợp với các chất
nổ khác, để nhồi vào trong các loại bom, đạn, mìn, tên lửa, rốc két. RDX được xem
là mạnh nhất và có sức công phá lớn trong chất nổ mạnh của quân sự.
Tính vật lý của RDX tinh khiết là chất rắn màu trắng, khối lượng phân tử
222,117g. RDX là một mạch vòng, bắt đầu bị phân hủy ở khoảng 170°C tan rất ít
trong nước (độ tan trong nước ở 20oC là 38,4 - 38,9mg/l), rất khó ay hơi, khó hấp
thụ vào đất nhưng có thể di chuyển vào nước ngầm từ đất, có thể bị phân huỷ trong
không khí và nước trong một vài giờ nhưng phân huỷ chậm trong đất.
3
Tính chất hóa học của RDX là hòa tan không bị phân hủy trong axit nitric
đặc, lạnh và kết tủa bằng cách pha loãng axit với nước. RDX bị thủy phân khi xử lý
với dung dịch kiềm pha trong nước-axeton. RDX là thuốc nổ mạnh hơn và nhạy
hơn so với tetryl.
1.1.2. Đặc điểm, tính chất lý hóa của octogen (HMX)
Đặc điểm cấu tạo HMX (High Melting eXplore) là chất nổ dạng rắn có năng
lượng cao nhất và được sản xuất rộng rãi trong các đơn vị uân sự trên thế giới.
HMX c n được gọi là Octogen và cyclotetrametylen-tetranitramin. Công thức cấu
tạo của HMX
C H2
O2N
O2N
NO2
N
N
C H2
C H2
N
N
C H2
NO2
HMX đã được phát hiện như là một sản phẩm phụ trong sản xuất của RDX.
Mặc dù nó nhạy nổ và có sức công phá lớn như RDX, nhưng HMX thường được
trộn với một hợp chất, như TNT.
Tính chất vật lý của HMX là chất rắn, không màu, khối lượng phân tử là
296,20g, tan không đáng kể trong nước, ở 20oC tan 5mg/l. HMX khó tan trong axit
sunfuric và dung dịch kiềm, tan trong axeton tốt hơn so với RDX.
Tính chất hóa học và nổ cháy HMX là hợp chất tương đối kém hoạt động,
khi bảo quản dưới ánh sáng thực tế không bị biến đổi. Axit sunfuric đậm đặc có thể
phân hủy HMX chậm hơn một chút so với RDX, song sự thủy phân kiềm thì nhanh
hơn đáng kể. HMX tạo phức phân tử với nhiều hợp chất. Nó tạo phức phân tử ền
(1:1) với dimetylfocmamit, phức có tính chất hấp thụ ánh sáng, uang học, tinh thể
học và so màu khá đặc trưng.
1.1.3. Đặc điểm, tính chất lý hóa của Tetryl
Đặc điểm cấu tạo Tetry 2,4,6 - trinitrophenylnitramin, là hóa chất nổ thuộc
nhóm nitramin, có công thức cấu tạo như sau:
4
Tính chất vật lý củaTetryl là chất tinh thể trắng, khối lượng riêng của tetryl là
1,73g/cm3; Tetryl không hút ẩm, tan rất kém trong nước (0,019% ở 50oC và 0,184% ở
100oC), dễ tạo ra dung dịch uá ão hoà trong enzen do xuất hiện solvat.
Tính chất hóa học và nổ cháy: Tetryl là chất trung tính, không tác dụng với
kim loại nhưng phản ứng với kiềm và cac onnat natri hoặc kali.
1.1.4. Độc tính của hợp chất nhóm Nitramin
Một số độc tính của RDX đã được nghiên cứu như sau:
Đối với động vật: Gây co giật khi nuốt hoặc hít phải một lượng lớn RDX.
Thí nghiệm trên chuột khi ăn RDX trong 3 tháng thì ị tổn thương thận và gan,
giảm trọng lượng. Không gây ra dị tật bẩm sinh ở th nhưng xuất hiện ở chuột con.
Đối với con người: gây co giật, buồn nôn, ói mửa khi hít hoặc nuốt một
lượng lớn. Cơ uan ảo vệ môi trường Hoa kỳ đã xác định RDX là một chất có thể
gây ung thư (nhóm C). RDX không tích lũy trong cá hoặc người.
RDX và các chất chuyển hóa được báo cáo là có gây thiệt hại tới sinh vật
trong đất và nước.
Độc tính của HMX đã được nghiên cứu và có các kết luận được công bố
như sau:
Đối với động vật: HMX đã được nghiên cứu trên động vật, nhìn chung độc
tính là khá thấp. Nghiên cứu trên chuột và th chỉ ra rằng HMX có thể gây hại cho
gan và hệ thần kinh trung ương nếu nuốt phải octogen hoặc tiếp xúc với da. Liều
thấp nhất gây ất kỳ hiệu ứng ở động vật là 100mg mỗi kg trọng lượng cơ thể mỗi
ngày (mg/kg/ngày) trên da; đường uống là 165 mg/kg/ngày
5
Nghiên cứu trên động vật cho thấy tiếp xúc thường xuyên với octogen làm
giảm hemoglo in, tăng huyết thanh phophat kim loại kiềm và giảm a lumin, những
iến đổi ở gan và thận của động vật cũng được uan sát thấy.
Đối với con người: Con đường cơ ản tiếp xúc với RDX và HMX thải vào
môi trường là ăn phải nước ngầm hoặc nước mặt ô nhiễm. Độ độc của RDX và
HMX thông ua ăn phải nước ô nhiễm được giới hạn ởi độ tan thấp của chúng.
Các sản phẩm phân hủy khác của RDX gồm các dẫn xuất nitroso của RDX; 1,1dimetyldrazin; hydrazin; formaldehyd và methanol,các sản phẩm phân hủy của
HMX gồm nitrat; nitrit; formandehyd; 1,1dimetyldrazin, đã có nghiên cứu xác nhận
con người có ảnh hưởng tới sức kh e trong thời gian tiếp xúc.
Độc tính của Tetryl đã được nghiên cứu và có các kết luận được công bố
như sau:
Trong nhóm nitramin, tetryl là chất rất dễ ị phân hủy, do thời gian tồn tại
trong môi trường là ngắn, nên không có khả năng gây độc cấp tính như các chất độc
khác. Khi tiếp xúc với tetryl dễ dàng ị nhiễm độc do nó phân hủy nhanh, ngay ở
nhiệt độ ph ng, tạo ra các hợp chất nitro. Các ệnh do hóa chất này gây ra cho con
người cũng giống như các trường hợp ị nhiễm TNT.
1.1.5. Ứng dụng của hợp chất Nitramin trong Công nghiệp quốc phòng
Hexogen (RDX) có cả ứng dụng dân sự và quân sự. Trong quân sự, RDX
hiếm khi sử dụng một mình, được sử dụng rộng rãi là thành phần chính cho kíp nổ
hoặc hỗn hợp nổ với tạo ra một quả bom, mìn, và ngư lôi. Trong dân sự, RDX bao
sử dụng trong pháo hoa, trong phá dỡ, làm nhiên liệu làm nóng lương thực thực
phẩm, và như một loại thuốc diệt chuột. Sự kết hợp của RDX và HMX là thành
phần chính trong khoảng 75 sản phẩm thuốc nổ.
Octogen (HMX) ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực của thuốc nổ như ng i nổ,
bom hạt nhân, chất nổ dẻo, nhiên liệu tên lửa rắn. Hiện nay một số nhà nhà máy sản
xuất quốc phòng sử dụng HMX và RDX làm thuốc nổ cho tên lửa; thuốc nổ cho các
loại đạn và một số phụ kiện nổ khác được sử dụng cho sản xuất quốc phòng.
6
Tetryl được ứng dụng để chế tạo trạm chuyền nổ trong ng i của các loại đạn,
các loại đạn pháo chiến dịch, các loại đạn chống tăng, các loại tên lửa ph ng không,
tên lửa đất đối hải, tên lửa chống tăng,...
1.2.
Hiện trạng về hoạt động sản xuất và ô nhiễm nước thải do nhiễm RDX,
HMX, Tetryl
Nước thải nhiễm nitramin được chia thành 2 loại: nước trực tiếp trong quy
trình sản xuất thuốc nổ và loại nước thứ 2 là từ nước rửa máy móc, làm sạch đạn
dược cũ, hoạt động đóng gói có tiếp xúc với thành phần thuốc nổ… Thành phần hóa
học của loại nước thứ 2 có đôi chút khác nhau phụ thuộc vào quá trình hoạt động
sản xuất nhưng về cơ ản, vẫn chứa chủ yếu là các hợp chất nitramin.
Đối với người dân nói chung, tiếp xúc với RDX, HMX, Tetryl có thể xảy ra ở
khu vực xung uanh các nhà máy đạn dược uân đội, nơi sản xuất hoặc sử dụng vũ
khí, đóng gói hoặc sử dụng vũ khí. Con đường có khả năng tiếp xúc là nguồn nước
ăn, uống bị ô nhiễm hoặc các loại cây trồng nông nghiệp bị tưới bằng nước ô nhiễm.
Trong điều kiện môi trường xung quanh, thuốc nổ tồn tại dai dẳng trong
nước ngầm, là thành phần không ay hơi tự nhiên hay suy thoái sinh học hay bị
thủy phân. RDX, HMX là loại thuốc nổ di dộng gây ra các vấn đề ô nhiễm nước
ngầm nhiều nhất, Tetryl có tính di động trung gian và thường xuyên xảy ra các đồng
chất gây ô nhiễm trong nước ngầm.
1.2.1. Hiện trạng sản xuất và sử dụng thuốc nổ trên Thế giới
Theo Cơ uan ảo vệ môi trường Hoa Kỳ (EPA), RDX là một loại thuốc nổ
thứ cấp được sử dụng và sản xuất rộng rãi trong quân sự Hoa Kỳ, nhà máy sản xuất
RDX bắt đầu hoạt động năm 1943 trong chiến tranh thế giới thứ II. RDX đã được
sản xuất với số lượng lớn tại các Nhà máy Đạn Quân đội để sử dụng vũ khí uân sự
trong chiến tranh thế giới thứ II và sau đó (U.S. AEHA 1985). Trong những năm
1940 tới 1970, các Nhà máy đạn dược và các kho quân sự của Bộ Quốc phòng Mỹ
(DoD) đã sử dụng những kỹ thuật lạc hậu bằng các xì hơi, tan chảy để phục hồi
thuốc nổ và hỗn hợp thuốc nổ. Các quá trình này tạo ra một lượng đáng kể nước
7
thải bị nhiễm các chất nổ. Nước thải chưa ua xử lý được thải ra hồ chứa, kênh,
mương … dẫn đến ô nhiễm đất và nước ngầm. Ô nhiễm nước ngầm từ RDX lần đầu
tiên được báo cáo vào cuối năm 1980 theo báo cáo của Spalding và Fulton 1988.
RDX vẫn sử dụng rộng rãi trong các loại đạn dược quân sự của Hoa Kỳ và các hợp
chất thuốc nổ cùng với các sản phẩm chuyển hóa môi trường của hợp chất này là tác
nhân lớn của sự ô nhiễm chất nổ tại các căn cứ quân sự Hoa Kỳ(EPA, 1999).
RDX, HMX, tetryl là một trong những chất nổ mạnh mẽ nhất hiện nay và
được sử dụng rộng rãi trong thế chiến II, nó có mặt trong hơn 4000 mặt hàng quân
sự, từ bom lớn đến dây cháy nh (DoD 2011)
1.2.2. Hiện trạng sản xuất và sử dụng thuốc nổ ở Việt Nam
Các cơ sở nói trên được phân bố rải rác trên phạm vi toàn quốc và thường
được bố trí ở các vùng sâu vùng xa. Do tốc độ đô thị hóa quá nhanh nên các cơ sở
này dần trở thành các cơ sở gần thành phố. Có cơ sở ở ngay ngoại vi thành phố,
thậm chí gần các cảng biển có vị trí quan trọng hoặc gần những khu du lịch nổi
tiếng. Hầu hết tất cả các cơ sở ngành đảm bảo kỹ thuật khi vận hành sửa chữa bảo
trì, bảo dưỡng các loại đạn, tên lửa và thủy lôi, ngư lôi,.. của quốc ph ng đều chưa
áp dụng công nghệ xử lý nước thải nhiễm RDX, HMX, tetryl.
Việt Nam cũng chưa có công trình nghiên cứu đề cập đến vấn đề xử lý nước
thải nhiễm các chất RDX, HMX, tetryl được tiến hành. Cho đến nay, mới chỉ có
một tài liệu mang tính tổng hợp các vấn đề lý thuyết về công nghệ xử lý các chất
thải nguy hại trong đó có RDX, HMX, tetryl phát sinh từ hoạt động quân sự do tác
giả GS.TSKH Đỗ Ngọc Khuê chủ trì biên soạn [10].
Ở nước ta nguồn phát sinh các chất thải uốc ph ng đặc chủng chủ yếu là các
dây chuyền công nghệ sản xuất gia công vật liệu nổ, sửa chữa, ảo uản, niêm cất
vũ khí, đạn dược và trang ị kỹ thuật của uân đội. Các loại chất thải nguy hại phát
sinh từ các cơ sở dây chuyền này nếu không được xử lý sẽ ị phát tán ra môi trường
và gây ô nhiễm cho môi trường nước, đất, không khí và ảnh hưởng xấu đến sức
kh e của người lao động và cư dân ở khu vực xung uanh nơi đơn vị đóng uân.
8
Do nhiều nguyên nhân trong đó có việc ị hạn chế về điều kiện đầu tư cho
nên hầu hết các cơ sở sản xuất sửa chữa uốc ph ng trước đây đều không có điều
kiện đầu tư trang ị các hệ thống xử lý chất thải hoàn chỉnh; chính vì vậy hiện
tượng ô nhiễm môi trường ởi các chất thải uốc ph ng đặc chủng diễn ra khá phổ
iến.
Kết uả thực hiện một số dự án, đề tài, nhiệm vụ cấp Bộ Quốc ph ng khác
[6] do các cơ sở chuyên ngành môi trường của uân đội chủ trì thực hiện đã cho
thấy ở hầu hết các dây chuyền sản xuất vật liệu nổ khi chưa được đầu tư xây dựng
các hệ thống xử lý chất thải hoàn chỉnh thì môi trường nước thải, khí thải ở đó đều
có nhiều chỉ tiêu chất lượng không đạt uy chuẩn, tiêu chuẩn nhà nước đã an hành.
Chất thải rắn nhiễm các hóa chất có tính nổ, thí dụ các loại thuốc phóng
thuốc nổ ẩn, thuốc phóng thuốc nổ phế phẩm, các loại ao ì h m hộp đựng vật
liệu nổ, các loại giẻ lau, mùn cưa nhiễm thuốc nổ v.v... cũng chiếm tỷ trọng lớn
trong tổng lượng chất thải uốc ph ng đặc chủng. Sự tồn đọng các loại chất thải rắn
này cũng như việc áp dụng các giải pháp công nghệ xử lý chất thải rắn không tiêu
chuẩn (thí dụ chôn lấp không an toàn, đốt thủ công, v.v...) cũng là nguồn gây ô
nhiễm môi trường đất, nước, không khí ở các khu vực gần nơi xử lý.
Cho đến nay, mặc dù chưa có công trình nghiên cứu nào đánh giá một cách
tổng thể về hiện trạng ô nhiễm đất ở Việt Nam ởi các tác nhân hóa học trong đó có
các chất thải đặc thù uốc ph ng. Tuy nhiên căn cứ vào kết uả điều tra khảo sát
của một số đề tài, nhiệm vụ cấp Bộ uốc ph ng trong thời gian ua [6,8] cũng đã
cho thấy ức tranh khái uát về hiện trạng ô nhiễm đất ở một số khu vực cơ sở uốc
ph ng. Đất ị ô nhiễm chủ yếu do nước thải, hơi khí thải chứa thuốc nổ phát tán vào
môi trường không ua xử lý hoặc mới được xử lý ằng giải pháp công nghệ không
hoàn chỉnh. Các chất thải rắn như mảnh đạn, ao ì h m hộp đựng thuốc nổ, các
loại thuốc nổ, thuốc phóng c n sót lại sau khi thử nghiệm hoặc xử lý đạn dược cấp 5
ằng phương pháp hủy nổ hoặc đốt tại các khu xử lý v.v... cũng là nguồn gây ô
nhiễm đất [13].
9
1.3.
Giới thiệu về các phương pháp xử lý nước thải nhiễm thuốc nổ
Trong điều kiện môi trường tự nhiên, hợp chất nổ tồn tại bền trong đất và
nước ngầm, không bốc hơi tự nhiên, không phân hủy sinh học hay thủy phân. Để
xử lý nước bị nhiễm các loại thuốc nổ người ta đã thử nghiệm nhiều giải pháp khác
nhau như: hấp thụ trên than hoạt tính, sử dụng bức xạ UV, sử dụng các tác nhân ôxi
hóa tiên tiến, ô xi hóa khử điện hóa và các giải pháp công nghệ sinh học (sử dụng vi
sinh vật, nấm mục trắng và thực vật bậc cao) [6,9].
Tài liệu nghiên cứu xử lý về hợp chất thuốc nổ nhóm nitramin này có rất ít,
tuy nhiên tài liệu về công nghệ xử lý thuốc nổ TNT trong các đối tượng môi trường
là được công bố nhiều nhất [13]. Vì vậy dưới đây sẽ giới thiệu tóm tắt về hiện trạng
nghiên cứu, ứng dụng các giải pháp công nghệ này để xử lý môi trường nước bị
nhiễm một số loại thuốc nổ.
1.3.1. Phương pháp cơ học
Hiện nay, ở trong nước mới có một số công trình nghiên cứu về công nghệ
xử lý các chất thải nhiễm thuốc nổ nitramin ằng phương pháp hấp phụ (sử dụng
than hoạt tính) [13]. Đây là một trong các phương pháp hiệu uả nhất để làm sạch
nhanh nước thải chứa các tạp chất hữu cơ khó phân hủy. Tuy nhiên phương pháp
này có hạn chế là chi phí cho xử lý c n cao, tạo ra chất thải nguy hại mới.
Phương pháp sử dụng ức xạ UV để phân hủy các chất hữu cơ nói chung
những sẽ hiệu uả hơn nếu được kết hợp với các tác nhân oxy hóa khác như ozon,
H2O2, sử dụng các uá trình oxi hóa nâng cao có tác nhân ánh sáng như UV/H2O2,
UV/O3, O3, uá trình Fenton, uan xúc tác án dẫn v...v tuy nhiên với nước thải
nhiễm hóa chất nổ thì mới chỉ là các kết uả thử nghiệm ở uy mô ph ng thí
nghiệm [13].
1.3.2. Phương pháp sinh học
Như trên đã nói trong những năm gần đây đã có một công trình nghiên cứu
về phân hủy sinh học các hợp chất họ nitro v ng và thơm trong đó có các chất là
thành phần của thuốc phóng, thuốc nổ [6,9,13]. Tuy nhiên có rất ít các công trình
10
nghiên cứu về khả năng sử dụng các giải pháp sinh học, vi sinh vật, thực vật ậc cao
hay các loại enzym để phân huỷ các chất họ nitramin.
1.3.2.1.
Sử dụng vi sinh vật
Các hợp chất nitro và nitramin đa phần là những chất độc đối với vi sinh vật,
vì thế sự phá huỷ chúng ằng giải pháp vi sinh thường gặp nhiều khó khăn, đặc iệt
là khi nồng độ các chất ô nhiễm cao. Mặc dù vậy, trong những năm gần đây, vẫn có
nhiều công trình nghiên cứu về sinh phân hủy các hợp chất nitơ nhân v ng thơm
trong đó có các chất là thành phần của thuốc phóng, thuốc nổ đã được tiến hành
trong thời gian ua [12].
Một trong những vi sinh vật được nhiều tác giả uan tâm khi nghiên cứu về
sinh phân hủy các chất nổ (TNT...) là vi nấm.
Hiện nay người ta đã nghiên cứu nhiều phương pháp sinh phân hủy kị khí để
xử lý nước thải ô nhiễm thuốc phóng, thuốc nổ trong đó phương pháp dùng ùn ao
đã được công nhận là có hiệu uả. Tuy nhiên phương pháp này cần đầu tư thiết ị
khá đắt tiền.
Một hướng đang được uan tâm là nghiên cứu sinh phân hủy hiếu khí nước
ị ô nhiễm thuốc phóng, thuốc nổ ở nồng độ thấp, diện rộng, với hy vọng tìm ra
được công nghệ xử lý mà giá thành có thể chấp nhận để xử lý những nơi ị ô nhiễm
rộng và nồng độ chất ô nhiễm không cao. Hạn chế của phương pháp này là có thể
tạo ra những sản phẩm trung gian c n có tính độc. Vì vậy, việc kết hợp nhiều loại vi
sinh vật hoặc nhiều phương pháp sinh học phân hủy trong xử lý sẽ cho những kết
uả khả uan hơn. Tuy nhiên cho đến nay, các nghiên cứu theo hướng này vẫn c n
lẻ tẻ và chưa có công nghệ hoàn chỉnh nào được công ố.
1.3.2.2.
Sử dụng enzym ngoại bào của vi sinh vật và nấm mục trắng
Trong những năm gần đây sự phát triển của công nghệ enzym đã có ảnh
hưởng rõ rệt tới lĩnh vực công nghệ môi trường. Các phản ứng xúc tác enzym với
ưu điểm nổi bật là vừa có tốc độ nhanh vừa có hiệu quả cao đã được ứng dụng khá
11
phổ biến để xử lý các loại chất thải khác nhau đặc biệt là các chất thải có chứa các
hợp chất hữu cơ khó phân hủy. Chính vì vậy một hướng nghiên cứu mới trong lĩnh
vực công nghệ xử lý các chất thải đặc thù quốc ph ng đang được chú ý phát triển là
sử dụng enzym trong xử lý các chất ô nhiễm có tính nổ. Giải pháp này có ưu điểm
nổi trội so với giải pháp vi sinh thông thường là có thể áp dụng cho các đối tượng
môi trường có nồng độ chất ô nhiễm lớn, có thể thực hiện trong điều kiện áp suất
thường và đặc biệt có thể sử dụng nhiều lần nếu sử dụng loại enzym không tan
[13]. Đã có một số nghiên cứu về khả năng sinh hoạt tính enzym ngoại bào có tác
dụng xúc tác cho quá trình oxi hoá phân huỷ các chất nitro thơm trong đó có các
chất sinh công như TNT, DNT (đã sử mùn trồng nấm trên cơ sở hoạt tính của các
enzym để xử lý đất và nước bị nhiễm thuốc nổ TNT).
1.3.2.3.
Sử dụng thực vật bậc cao
Một giải pháp công nghệ sinh học môi trường khác cũng được chú ý phát
triển ở nhiều nước trên thế giới đó là sử dụng thực vật,cây trồng để tách, phân hủy
hoặc chuyển hóa các chất ô nhiễm [13].
Các loại thực vật tốt nhất cho mục đích này là rong đuôi chó (Riophyllum
a uaticum), tảo (Nitella), cây dương lai (Populus), cây liễu đen (Salix nigra), cây
sồi (Queraus virginiana), rau muống (Eichhornia crassipes), cây thuỷ trúc (Cyperus
alternifolius Linn), cây khoai nước (water-taro).v.v...
Theo nghiên cứu [8,12] cho thấy một số loại thực vật thủy sinh phổ iến ở
nước ta, đặc iệt là các cây họ cói (thủy trúc, c lăn, cói, c lác) cũng có khả năng
hấp thu và chuyển hóa nhanh các chất nổ như TNT, DNT, NG, RDX, HMX, Tetryl
và NH4NO3 trong môi trường nước. Trên cơ sở các kết uả thu được đã thiết lập
được giải pháp công nghệ sinh học xử lý các nguồn nước có lưu lượng không lớn và
hàm lượng các chất ô nhiễm không cao.
1.3.3. Phương pháp hóa học
Phương pháp phân hủy hóa học là sử dụng tác nhân oxi hóa khử hóa học,
điện hóa, ozon và các quá trình oxi hóa nâng cao
12
Phương pháp này dựa trên cơ sở các phản ứng hóa học để chuyển hóa hợp
chất thuốc nổ (như TNT, DNT ...) thành các hợp chất tan hoàn toàn, ít nhạy nổ hoặc
ít độc hơn so với chất an đầu. Căn cứ và các tài liệu nghiên cứu đã công ố, có 2
nhóm phương pháp chính được sử dụng`` là các tác nhân oxi hóa và nhóm các
phương pháp sử dụng các uá trình oxi hóa nâng cao.
1.3.3.1.
Phân hủy thuốc nổ bằng tác nhân oxi hóa khử hóa học
Từ các tài liệu chuyên ngành ta đã iết rằng các hợp chất thuốc nổ nitro
thơm, nitramin rất khó phân hủy bằng phản ứng oxi hoá hoá học hoặc sinh hoá [17].
Trong số các phản ứng hóa của TNT thì phản ứng của nó với natri
hydrosunfit NaHSO3 (dung dịch 15%) là được chú ý hơn cả ởi ằng phản ứng này
có thể phân hủy TNT thành các sản phẩm không nhạy nổ và tan trong nước.
1.3.3.2.
Phân hủy thuốc nổ trên cơ sở các phản ứng oxi hóa khử điện hóa
Phương pháp này là sử dụng tác nhân điện hóa làm tác nhân oxi hóa để phân
hủy chất nổ. Các tác giả công trình [18] đã nghiên cứu khả năng sử dụng phương
pháp điện phân để xử lý nước thải bị nhiễm các hợp chất hữu cơ độc hại có tính nổ
như TNT, DNT.
Phương pháp điện hoá là một trong những phương pháp cho hiệu uả rất tốt
và triệt để trong xử lý nguồn nước ị ô nhiễm một số loại thuốc nổ (thí dụ TNR,
TNT, DNT). Tuy nhiên hầu như chưa có công trình nào đề cập đến khả năng xử lý
các thuốc nổ họ nitramin như Tetryl, RDX vv... [12].
1.3.3.3.
Phân hủy sử dụng các quá trình oxi hóa nâng cao
Công nghệ tiên tiến và được nghiên cứu gần đây nhất là phương pháp phân
hủy chất hữu cơ dựa trên cơ sở sử dụng các quá trình oxi hóa nâng cao. Các quá
trình oxi hoá nâng cao được định nghĩa là những quá trình phân huỷ oxi hoá dựa
vào gốc tự do hoạt động hydroxyl *OH được tạo ra tại chỗ, tức thời (in situ) ngay
trong quá trình xử lý. Gốc hydroxyl là một tác nhân oxi hoá mạnh nhất trong số các
13
tác nhân oxi hoá được biết từ trước đến nay, có khả năng phân huỷ oxi hoá không
chọn lựa mọi hợp chất hữu cơ, dù là loại khó phân huỷ nhất, biến chúng thành
những hợp chất vô cơ (c n gọi là khoáng hoá) không độc hại như CO2, H2O, các
axit vô cơ .... Từ những tác nhân oxi hoá thông thường như hydrogen peroxit, ozon,
có thể nâng cao khả năng oxi hoá của chúng bằng các phản ứng hoá học khác nhau
để tạo ra gốc hydroxyl, thực hiện quá trình oxi hoá gián tiếp thông qua gốc
hydroxyl, vì vậy các uá trình này được gọi là các uá trình oxi hoá được nâng cao
hay gọi tắt là các quá trình oxi hoá nâng cao (Advanced Oxidation Processes AOPs).
Quá trình oxi hóa nâng cao (AOPs) được quan tâm trong những thập kỷ gần
đây để triển khai xử lý hiệu quả các chất ô nhiễm hữu cơ độc hại, bền vững sinh
học trong môi trường nước và nước thải [21÷23,25÷27,29,30,36]. AOPs là các quá
trình dựa trên các biện pháp thân thiện với môi trường như hóa học, Fenton, quang
hóa, uang xúc tác, điện hóa và uang điện hóa để tạo ra gốc hydroxyl •OH- là tác
nhân oxi hóa mạnh có thể oxi hóa hoàn toàn các chất ô nhiễm hữu cơ tạo thành
CO2, nước và các ion vô cơ. Quá trình đơn giản nhất và điển hình nhất cho AOP
hóa học là uá trình Fenton. Trong phương pháp này, ta sử dụng một hỗn hợp Fe2+
và H2O2 (tác nhân Fenton) để xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ. “Lực” oxi hóa của xúc
tác Fenton sau đó được cải thiện đáng kể bằng cách chiếu xạ UV (Fenton-PF) hoặc
chiếu xạ ánh sáng mặt trời (Fenton-SPF) [26,30,36].
Sơ đồ biến đổi của AOPs như sau:
AOPs
- Fenton: H2O2/Fe2+
-
Quang
Fenton
(H2O2/Fe2+, ánh sáng
mặt trời)
•OH + RH IC CO2, H2O, Cl-, SO42-, NO3-
- Điện hóa Fenton,
uang điện hóa Fenton
EF, PEF, SPEF
14
Giai đoạn (1): là sử dụng 1 hay nhiều biện pháp nhằm tạo ra gốc hydroxyl
(•OH)
Giai đoạn (2): là phản ứng trực tiếp giữa các gốc •OH và các chất ô nhiễm
hữu cơ RH để tạo ra các hợp chất trung gian (IC – Intermediate Compounds).
Giai đoạn (3): là quá trình khoáng hóa các IC thành các chất không độc hại
(1)
(2)
(3)
(CO2, H2O, ion vô cơ).
Ngoài ra, sử dụng ozon là một trong những giải pháp hữu hiệu dùng để xử lý
chất hữu cơ có độc tính trong nước thải. Phương pháp này dựa trên khả năng oxi
hoá mạnh các chất hữu cơ của ozon đặc iệt là khả năng phản ứng của nó với các
liên kết đôi trong phân tử các hợp chất phenol, polyphenol, nitro thơm trong đó có
TNT, DNT, TNR [4].
Ozon là tác nhân oxy hóa đứng hàng đầu và là một chất cộng hợp cực mạnh
dẫn tới nhiều ứng dụng đặc hiệu. Trong công nghệ hóa học nó giữ vai trò tối ưu
trong quá trình oxy hóa hoặc công hợp. Đặc biệt là phản ứng với các liên kết đôi
trong phân tử nitro thơm. Trong uá trình phản ứng với các liên kết đôi trong phẩn
nitro thơm sẽ xảy ra hiện tượng phá vòng và sẽ tạo thành các axit béo, các axit này
về sau sẽ chuyển hóa thành các sản phẩm trao đổi trung gian.
Tuy có nhiều ưu điểm như vậy nhưng cho đến nay phương án này vẫn chưa
được triển khai ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn bởi nhiều khó khăn liên uan đến
thiết bị tạo ozon công suất lớn. Các thiết bị phát ozon mới chỉ được sử dụng chủ yếu
để khử trùng nước sinh hoạt và khử mùi không khí.
1.3.4. Phương pháp công nghệ tiên tiến
Nguyên lý của giải pháp công nghệ tiên tiến là kết hợp nhiều giải pháp công
nghệ khác nhau như hoá học, hoá lý, sinh học, điện hoá trong uá trình xử lý. Giải
pháp này cũng đã được đề cập đến trong tài liệu [8,13].
Giải pháp công nghệ tổng hợp đã được áp dụng để xử lý nước thải nhiễm
thuốc nổ TNT, DNT, NG... Phụ thuộc vào điều kiện công nghệ (ví dụ hàm lượng
chất ô nhiễm, tính chất của nó) người ta có thể sử dụng một hoặc kết hợp vài giải
pháp khác nhau để đạt được hiệu uả tốt nhất.
15
1.4.
Một số hệ thống xử lý nước thải nhiễm thuốc nổ
1.4.1. Hệ thống xử lý nước thải nhiễm thuốc nổ bằng phương pháp oxy hóa
nước siêu tới hạn
Trong nghiên cứu [33] này, tác giả sử dụng phương pháp xử lý TNT trong
nước thải gây nổ bằng cách sử dụng một lò phản ứng không liên tục tự chế - hệ
thống oxy hóa nước siêu tới hạn (Supercritcal Water Oxidation system – SCWO).
SCWO là một hệ thống thiết bị tự chế. Với lò phản ứng (3) được làm bằng
thép không rỉ với đường kính Ø55mm và thể tích 2,5L. Nhiệt độ được kiểm soát
trong khoảng ±2oC bằng bộ điều khiển nhiệt, nhiệt độ phản ứng được đo và ghi liên
tục bằng cặp nhiệt kế. Áp suất được điều khiển bằng bộ điều áp và đo ằng máy đo
kỹ thuật số.
COD được đo ằng theo Phương pháp chuẩn, phân tích thành phần nước thải
TNT được thực hiện bằng máy sắc ký l ng hiệu áp cao được trang bị một detector
có ước sóng UV. Cột sắc ký là C18; 25cm x 4,6mm ; 5μm. Hệ di dộng là
methanol: nước (50:50) với tốc độ dòng chảy 1ml/phút. Mỗi lần lấy 20μl được đưa
vào cột ở nhiệt độ ph ng. Bước sóng phát hiện là 254nm.
Hình 1.1. Sơ đồ quy trình của SCWO
1- Bình chứa nước thải; 2- Bơm áp lực cao; 3- Lò phản ứng; 4- xi lanh chứa nitơ;
5- xi lanh chứa oxi; 6- hệ thống làm mát; 7- tách khí và chất l ng; 8- hệ thống làm
nóng;
9-van cấp nước; 10- van xả khí; 11-van xả nước; 12- đo áp suất; 13- nhiệt kế; 14,15 –
van xả
16
Quá trình oxy hóa nước siêu tới hạn (SCWO) là một công nghệ dùng áp suất
và nhiệt độ cao, sử dụng các tính chất của nước siêu tới hạn để phân hủy các hợp
chất hữu cơ và chất thải độc hại. Nước thải mô ph ng TNT trong thí nghiệm được
xử lý theo 2 điều kiện khác nhau:
- (1) Sử dụng Nitơ (để điều tra phản ứng trong nước siêu tới hạn của TNT mà
không có oxy) tiêm vào lò phản ứng cho đến khi áp suất đạt 1Mpa
- (2) Thêm Oxy vào lò phản ứng.
Mức độ suy giảm TNT dưới các điều kiện khác nhau được phân tích bằng
phương pháp HPLC và kết quả trong hình 1.3. Nghiên cứu này đã chọn COD để
đánh giá hiệu quả suy thoái của nước thải chứa TNT.
Kết quả phản ứng oxy hóa của TNT tồn tại trong nước siêu tới hạn trong
trường hợp không thêm oxy (mà tất cả oxy trong phản ứng oxy hóa này là do hiệu
Sự tập trung TNT
ứng oxy hóa của nước và chính TNT)
Hình 1.2. Oxy hóa nước siêu tới hạn của nước thải chứa TNT ở các nhiệt độ khác
nhau
Kết quả thí nghiệm cho thấy SCWO là một kỹ thuật xử lý sạch, hiệu quả cho
nước thải của TNT. Nhiệt độ và thời gian là các tác nhân ảnh hưởng chính trong
việc loại b COD của nước thải. Điều kiện phản ứng là: ở 550oC, 240Mpa và 120
giây và lượng oxy dư là 300% thì tỷ lệ loại b COD của nước thải là 99% và TNT
được xử lý kỹ.
17
1.4.2. Hệ thống xử lý nước thải nhiễm RDX
Nghiên cứu [35] xử lý nước thải nhiễm RDX bằng kết hợp phương pháp điện
phân với bùn hoạt tính anoxic-oxic (A/O). Các chất trung gian phân giải của RDX
trong uá trình điện hóa và oxi hóa điện hóa được phân tích bằng phương pháp phổ
khối (MS/MS), quá trình bùn hoạt tính A/O được sử dụng làm phương pháp xử lý
sau. Quy trình xử lý như hình 1.3.
Hình 1.3. Sơ đồ quy trình xử lý kết hợp để xử lý nước thải chứa RDX
Lò phản ứng điện hóa có kích thước 15 cm x 10cm x 9cm; 1,35L. Điện cực
anot được tạo ra bằng cách kẹp giữa 2 tấm điện cực catot làm bằng thép không gỉ
cách điện cực dương 3cm. Kích thước các tấm thép là 14cm x 9cm. Lò phản ứng
điện hóa này là sự kết hợp của quá trình giảm điện hóa và oxi hóa điện hóa.
Ở quá trình sinh học: Bùn hoạt tính anoxic – oxic (thiếu khí – hiếu khí) được
tiến hành trong bể Anoxic (2L) và bể Oxic (6L) như trong hình 1.3. Bùn hoạt tính
được thu được từ một nhà máy xử lý nước thải của ngành công nghiệp hóa chất.
Bùn hoạt tính cho uá trình Anoxic và Oxic được nuôi cấy trong 10 ngày, sử dụng
glucose làm nguồn Cac on ên ngoài và sau đó được ủ trong buồn phản ứng sinh
học A/O.
Nước thải được nạp liên tục vào bể phản ứng bằng ơm nhu động với tốc độ
dòng chảy định trước. Nhiệt độ nước trong bể Anoxic được giữ ở 300C bằng bộ
điều khiển nhiệt. pH kiểm soát ở 6,5 – 7,5 bằng cách bổ sung NaOH. Nồng độ hỗn
hợp chất rắn lơ lửng (MLSS) trong 2 bể Anoxic là 4500±200 mgL-1 và bể Oxic là
18
3500±200 mgL-1. Nồng độ oxy hòa tan DO trong bể Anoxic 0,5 mgL-1 và bể Oxic là
5 mgL-1.
Kết quả là ở các tham số sau: nồng độ chất điện dải Na2SO4 = 5gL-1; mật độ
d ng điện = 20 mA cm2- ; nồng độ pH an đầu = 5,0; tốc độ dòng chảy lựa chọn cho
uá trình điện hóa = 7,5mLphút-1 thì nồng độ COD giảm từ 3420 mgL-1 xuống còn
2080 mgL-1 và RDX từ 32,5 mgL-1 xuống còn 0,8 mgL-1 . Như vậy, hệ thống xử lý
kết hợp điện phân với bùn hoạt tính Anoxic – Oxic có thể xử lý triệt để chất ô
nhiễm RDX trong nước thải, khả năng phân hủy sinh học của nước thải đã tăng
đáng kể. Hoàn toàn có thể ứng dụng hệ thống xử lý này để xử lý nước thải nhiễm
các chợp chất thuốc nổ.
1.4.3. Hệ thống xử lý nước thải nhiễm dinitrodiazophenol (DDNP)
Nghiên cứu [36] sử dụng kết hợp phương pháp hóa học sử dụng Fe0 trong
không khí với phương oxy hóa Fenton để xử lý nước thải nhiễm DDNP.
Hình 1.4. Hệ kết hợp Fe0/không khí và Fenton để xử lý nước thải chứa DDNP
Hệ thống xử lý như hình 1.3 ao gồm 3 quá trình: (1) Fe0/không khí ; (2) quá
trình oxy hóa Fenton; (3) Fe0/không khí. Đầu tiên, nước thải được xử lý bằng
Fe0/không khí ở bể thứ 1, sau đó được xử lý bằng quá trình oxy hóa Fenton ở bể thứ
2, sau đó lại được xử lý bằng Fe0/không khí ở bể thứ 3. Cuối cùng được trung hòa
bằng NaOH hoặc polyacrylamide (PAM) để loại b Fe2+/Fe3+ kết tinh. Toàn bộ quá
trình thực hiện ở nhiệt độ 25±20C bằng cách gia nhiệt bằng nước và bùn được trộn
bằng máy khuấy (300 vòng/phút)
19
Các thông số vận hành được tối ưu hóa ao gồm:
Quá trình 1 (Fe0/không khí): pH an đầu = 2,0; thời gian xử lý = 0,5h; lượng
[Fe]0= 40gL-1, máy sục khí = 1,5 Lphút-1;
Quá trình 2 (oxy hóa Fenton): pH an đầu = 3,0; lượng H2O2=2,5mmolL-1 ;
thời gian xử lý = 1h.
Quá trình 3(Fe0/không khí): thời gian xử lý = 0,5h; lượng [Fe]0 = 40gL-1,
máy sục khí = 1,5 Lphút-1
Trong điều kiện tối ưu này, hiệu quả loại b COD và chất màu là khoảng 80
– 98% trong khi hiệu quả xử lý sử dụng Fe0/không khí và Fenton mà không kiểm
soát chỉ đạt lần lượt là 66 và 34%.
1.5.
Phương pháp đánh giá công nghệ
1.5.1. Tình hình ứng dụng đánh giá công nghệ môi trường trên thế giới và Việt
Nam
Trên thế giới hiện nay có khá nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng để
đánh giá trình độ công nghệ với quy mô khác nhau. Mỗi phương pháp có những ưu,
nhược điểm riêng về nội dung cũng như việc triển khai ứng dụng. Một số cơ sở
phương pháp luận thường được áp dụng như: sử dụng phương pháp luận Atlas để
đánh giá công nghệ, mô hình đánh giá công nghệ môi trường - ETA (Environmental
Technology Assessment), mô hình Xác nhận chất lượng công nghệ - ETV
(Environmental Technology Verification).
Phương pháp luận Atlas công nghệ là kết quả của Dự án Atlas công nghệ do
trung tâm chuyển giao công nghệ Châu Á Thái Bình Dương (APCTT), thuộc Ủy
ban – Kinh tế Xã hội Châu Á Thái Bình Dương (UN-ESCAP) đã nghiên cứu và ban
hành bộ tài liệu “ Nguyên lý phát triển dựa trên cơ sở công nghệ” dùng để áp dụng
Mô hình đánh giá công nghệ môi trường ETA do chương trình môi trường
Liên hợp quốc UNEP xây dựng và phát triển, được khuyến khích sử dụng tại các
nước đang phát triển. Mô hình này tập trung chủ yếu vào việc đánh giá lợi ích, hiệu
quả môi trường của các công nghệ sản xuất hoặc công nghệ thân thiện môi trường
hơn là việc đánh giá các công nghệ môi trường.
20
