Giảm thiểu ô nhiễm môi trường làng nghề với công nghệ lọc bốn bước

Kinh tế tuần hoàn

05/04/2022

Sở Khoa học và Công nghệ Bắc Ninh đã kết hợp với Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim VIMLUKI (Bộ Công Thương) thực hiện đề tài “Nghiên cứu, áp dụng tiến bộ kỹ thuật xử lý ô nhiễm môi trường và thu hồi các nguyên tố có ích (Kẽm, Đồng Sunfat…) trong xỉ thải của làng nghề đúc đồng Đại Bái huyện Gia Bình” nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường ở làng nghề.

Làng nghề đúc đồng Đại Bái có từ lâu đời và ngày càng phát triển mạnh mẽ. Tuy nhiên, đi kèm với sự phát triển kinh tế là tình trạng ô nhiễm môi trường. Ước tính trung bình mỗi ngày làng nghề thải khoảng 7 tấn chất thải rắn, trong đó mới chỉ khoảng 3 tấn được đưa về khu xử lý chất thải rắn của huyện. Số còn lại được đưa về bãi chôn lấp tập trung của xã rộng khoảng 8.000 m2 và không qua xử lý.

Về chất thải sản xuất, chủ yếu là xỉ than, bã nhôm phát sinh khoảng gần 1 tấn/ngày. Nguồn chất thải sản xuất, khoảng 40 m3/ngày, không qua xử lý mà sẽ được đấu nối chung vào hệ thống thoát nước địa phương. Tình trạng này nhìn chung gây ảnh hưởng tiêu cực không nhỏ tới môi trường và chất lượng nước xung quanh khu vực làng nghề.

Đúc đồng giúp phát triển kinh tế làng nghề, nhưng cũng đem lại nhiều hệ lụy về ô nhiễm môi trường.

Từ thực tế này, Sở Khoa học và Công nghệ Bắc Ninh đã kết hợp với Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim VIMLUKI (Bộ Công Thương) thực hiện đề tài “Nghiên cứu, áp dụng tiến bộ kỹ thuật xử lý ô nhiễm môi trường và thu hồi các nguyên tố có ích (Kẽm, Đồng Sunfat…) trong xỉ thải của làng nghề đúc đồng Đại Bái huyện Gia Bình” nhằm giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường ở làng nghề.

Qua khảo sát đánh giá cho thấy việc áp dụng các biện pháp bảo vệ môi trường tại làng nghề chưa thực sự hiệu quả, chưa được xử lý theo đúng quy định và đầu tư đúng mức. Hệ thống xử lý nước thải tập trung tại cụm công nghiệp làng nghề không hoạt động; nước thải của các hộ có sử dụng hóa chất như axit, xút… không được thu gom xử lý mà đổ trực tiếp ra sông, hồ, mương, gây ô nhiễm nguồn nước nghiêm trọng.

Thêm vào đó, công nghệ sản xuất lạc hậu, máy móc, thiết bị đa phần mua thanh lý từ Trung Quốc hoặc tự chế tạo, chắp vá nên nguy cơ mất an toàn cao, gây tiếng ồn lớn. Hệ thống nhà xưởng xây dựng sơ sài, diện tích chật hẹp, điện, nước lắp đặt tùy tiện, không an toàn; trình độ dân trí chưa cao, nhận thức về bảo vệ môi trường hạn chế... là những tác nhân gây nên tình trạng ô nhiễm môi trường.

Để giải quyết những vấn đề trên, các nhà khoa học VIMLUKI đã đặt mục tiêu xây dựng mô hình, quy trình xử lý nước thải công suất 8 m3/ngày đêm. Hệ thống có ưu điểm nhỏ gọn, lắp đặt và vận hành dễ dàng, phù hợp điều kiện các cơ sở sản xuất hộ gia đình.

Ngoài ra, nghiên cứu cũng xây dựng quy trình công nghệ nhằm thu hồi các nguyên tố có ích, như kẽm oxit, đồng sunfat... từ xỉ đúc đồng. Mục đích nhằm góp phần tận thu tài nguyên khoáng sản và giảm ô nhiễm môi trường khu vực làng nghề.

Hệ thống xử lý nước thải công suất 8 m3/ngày đêm được lắp đặt tại cơ sở sản xuất.

Tại bước đầu tiên của nghiên cứu, 30 mẫu nước thải và 30 mẫu xỉ thải các các hộ sản xuất được thu thập, đem về phòng thí nghiệm phân tích. Kết quả phân tích 05 mẫu từ cơ sở mạ kim loại cho thấy nồng độ pH thấp; kim loại vượt QCVN 40:2011/BTNMT cột B nhiều lần. Kết quả phân tích từ các cơ sở đúc nhôm, cô bia bã nhôm cho thấy thông số ô nhiễm chính là chỉ tiêu COD, các kim loại nặng trong nước vượt như Cu, Zn, Pb, Cd, Cr, Mn, Fe… vượt QCVN 40:2011/BTNMT cột B từ 1,5 đến 10 lần.

Tại các hộ đúc đồng, kết quả phân tích chỉ ra thông số ô nhiễm chính là chỉ tiêu COD, các kim loại nặng trong nước vượt như Cu, Zn, Pb, Cd, Cr, Mn, Fe,… đều vượt QCVN 40:2011/BTNMT cột B từ 1,2 đến 12 lần. Từ mẫu nước thải của các cơ sở đánh bóng sản phẩm, thông số ô nhiễm chính là nồng độ pH thấp, nồng độ COD, kim loại trong nước thải vượt QCVN 40:2011/BTNMT cột B nhiều lần.

Kết quả phân tích xỉ thải của các hộ gia đình đúc đồng, sản xuất tấm đồng có các thông số vượt QCVN 07:2009/BTNMT nhiều lần, đặc biệt là Zn và Pb. Trong xỉ thải vẫn còn lượng lớn các nguyên tố có ích chưa được thu hồi, các chất trong xỉ đồng vượt ngưỡng chất thải nguy hại. Do vậy chất thải trên phải được thu gom và xử lý như chất thải nguy hại, hoặc tái chế tận thu kim loại.

Đối với các hộ gia đình sản xuất nhôm, đúc nhôm, cô bia bã nhôm, thì hàm lượng các chất trong xỉ nhôm đều nằm trong ngưỡng cho phép. Lượng nhôm được thu hồi hết từ các vỏ nhôm, các nguyên liệu đúc nhôm có tỷ lệ nhôm cao nên xỉ nhôm còn lại đa số không được tận thu tiếp mà đem đi chôn lấp, san nền hoặc đổ ra khu vực bãi thải.

Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải công suất 8m³/ngày.

Từ kết quả phân tích trên, các nhà khoa học đã xây dựng quy trình xử lý nước thải với năm đơn vị công nghệ chính gồm: lọc qua bể điều hòa, lọc qua bể phản ứng kết hợp lắng đứng, lọc cát - than hoạt tính và khử trùng. Qua các công đoạn lọc, nước thải đảm bảo đạt tiêu chuẩn QCVN, đủ điều kiện thải ra môi trường.

Sau khi lắp đặt xong hệ thống xử lý nước thải, nhóm nghiên cứu đã tiến hành cho hệ thống xử lý chạy vận hành không tải và có tải trong thời gian từ 22/1/2021 đến 4/2/2021. Khi hệ thống đã vận hành ổn định, nhóm nghiên cứu đã tiến hành cho nước thải vào chạy thử nghiệm để đánh giá hiệu quả của hệ thống xử lý. Kết quả của mẫu nước thải sau hệ thống xử lý đạt QCVN 40:2011/BTNMT.

Từ các kết quả nghiên cứu thu hồi kẽm oxit, đồng sunfat từ xỉ nấu đúc đồng thau thải của làng nghề Đại Bái, nhóm thực hiện đã xây dựng quy trình công nghệ thu hồi kẽm oxit, đồng sunfat từ xỉ thải. Quy trình công nghệ gồm các bước cơ bản: nghiền tơi, hòa tách, lọc, khử đồng thời (Fe, Al, Mn), lọc lần 2, xi măng hóa, kết tủa kẽm, nung phân hủy và thu hồi bột kẽm. Dựa trên báo cáo, hiệu quả thu hồi các nguyên tố có ích gồm kẽm oxit, đồng sunfat là ZnO 95% và CuSO4.5H2O ≥ 98%.

Sơ đồ công nghệ thu hồi các nguyên tố có ích trong xỉ đúc đồng.

Nhìn chung, nghiên cứu đã hoàn thành 100% các nội dung kỹ thuật. Đồng thời thành công lắp đặt và vận hành thử nghiệm 01 hệ thống xử lý nước thải công suất 8 m3/ngày đêm tại cơ sở sản xuất. Nước thải qua xử lý đạt QCVN 40:2011/BTNMT, cột B.

An Nhiên