Đề tài do Viện Khoa học và công nghệ Mỏ - Luyện kim (VIMLUKI) thực hiện với sự hỗ trợ của Bộ Công Thương. Đề tài nhằm mục nghiên cứu, đánh giá về công nghệ sản xuất, công nghệ xử lý nước thải phổ biến hiện tại của các cơ sở luyện kim. Từ đó xây dựng phương án nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thiết bị biến tần hỗ trợ xử lý nước thải và vận hành thử nghiệm. 

Ngành công nghệ luyện kim nước ta thuộc hàng non trẻ so với thế giới. Thực tế, công nghiệp luyện kim chỉ thực sự ra đời khi chúng ta xây dựng khu liên hợp gang thép Thái Nguyên vào thập niên 60 của thế kỷ trước. Trong thời gian phát triển, ngành đã có những bước tiến nhất định. Tuy nhiên, theo nhận định chung, các cơ sở luyện kim chủ yếu sử dụng thiết bị cũ, hạn chế về năng suất, hiệu suất. Đặc biệt các vấn đề liên quan đến môi trường, xử lý chất thải, nước thải vẫn chưa được đầu tư đúng mức.

Theo khảo sát của Viện VIMLUKI, nhiều vấn đề môi trường phát sinh trong quá trình sản xuất luyện kim, điển hình như: nước thải có nhiệt độ cao, chứa nhiều kim loại nặng, các thành phần nguy hại như phenol, xianua… Nước thải từ một số công đoạn như luyện sten đồng, luyện thiếc sạch còn tồn dư nhiều axit, nước rửa điện cực… Trong khi đó, việc áp dụng các nghiên cứu và công nghệ xử lý nước thải hiện hành có nhiều điểm chưa tối ưu, thậm chí tạo ra chất ô nhiễm thứ cấp trong quá trình xử lý nước thải.

Đa số các cơ sở luyện kim vẫn còn nhiều hạn chế trong ứng dụng công nghệ xử lý nước thải.

Từ thực tế này, nhóm nghiên cứu Viện VIMLUKI đã triển khai đề tài “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị biến tần hỗ trợ xử lý nước thải” bằng công nghệ từ trường hóa. Mục tiêu của nghiên cứu nhằm tăng hiệu quả xử lý nước thải cho các cơ sở luyện kim, không làm phát sinh chất ô nhiễm thứ cấp và không làm tăng chi phí cho quá trình xử lý. 

Để thực hiện việc nghiên cứu, Nhóm Đề tài đã điều tra khảo sát công nghệ xử lý nước thải và lấy mẫu tại một số cơ sở luyện kim điển hình tại các khu vực Lào Cai, Thái Nguyên và Bắc Ninh. 

Ở bước nghiên cứu thứ nhất, từ kết quả khảo sát, nhóm tổng hợp, hệ thống các công nghệ xử lý nước thải để làm cơ sở xây dựng giải pháp kiểm soát có thể ứng dụng thiết bị biến tần hỗ trợ xử lý nước thải. Các kết quả không chỉ có giá trị tham khảo hữu ích cho các chủ dự án, cơ quan quản lý về xử lý nước thải, mà còn còn có giá trị tham chiếu cho các nghiên cứu liên quan sau này.

Hiệu quả xử lý nước thải tại pH=7,5. Ảnh: Nhóm đề tài.

Tại bước tiếp theo, trên cơ sở dữ liệu được thu thập, đánh giá về quy trình công nghệ, sơ đồ dòng nước thải của các cơ sở điển hình, Nhóm tiến hành nghiên cứu, chế tạo thiết bị biến tần công suất tải P = 1,5 ÷ 2 kW, tần số biến thiên trong khoảng f = 0 ÷ 2000 Hz, và ứng dụng thử nghiệm trong sản xuất. 

Qua đo đạc thử nghiệm cho thấy khi tích hợp thiết bị vào hệ thống xử lý nước thải sẽ làm tăng hiệu quả xử lý. Cụ thể, tăng hiệu quả lên hơn 15% khi xử lý các chất thải rắn lơ lửng, kim loại nặng, một số hóa chất dư (theo QCVN 40:2011/BTNMT).

Nhóm nghiên cứu cũng nhận thấy các dải tần số dòng điện biến tần ảnh hưởng đến các tính chất vật lý của nước thải. Cụ thể, dải tần số càng  thấp, nhỏ hơn 200 Hz, thì ảnh hưởng đến tính chất vật lý nước thải càng nhỏ. Dải tần số càng lớn, độ biến thiên tính chất vật lý của nước thải càng lớn, và có xu hướng đạt hiệu quả lớn ở dải tần số 500 Hz trở lên.

Kết quả vận hành thử nghiệm thiết biến tần tích hợp trong hệ thống xử lý nước thải đang vận hành. Ảnh: Nhóm đề tài.

Đồng thời, trong quá trình vận hành thử nghiệm, Nhóm đề tài nhận thấy rằng khi sử dụng thiết bị biến tần hiệu quả xử lý nồng độ các chất ô nhiễm của hệ thống xử lý nước thải tăng từ 7,5% đến 34,9%. Ứng dụng bộ thiết bị biến tần đem lại hiệu quả xử lý nước thải cao hơn so với phương pháp thông thường, chi phí giảm 16,1 %.

Trên cơ sở đó, Nhóm đề tài đề xuất đề xuất được tiếp tục hỗ trợ tiến hành các nghiên cứu sâu hơn để tăng cường hiệu quả xử lý nước thải trong các cơ sở luyện kim. Mục tiêu là loại bỏ thêm các thành phần khác như hữu cơ, vô cơ tồn dư trong nước thải; đồng thời hoàn thiện quy trình công nghệ có khả năng ứng dụng quy mô công nghiệp.

An Nhiên