ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Tính cấp thiết Chúng ta đang sống trong một thời kì mà môi trường đang bị ô nhiễm nặng nề. Đó là một trong những vấn đề bức xúc và nóng bỏng của thế giới, đặc biệt trong tình hình hiện nay toàn thể nhân loại đang phải đối mặt với khủng hoảng kinh tế nghiêm trọng kết hợp cùng với những ảnh hưởng từ tình trạng biến đổi khí hậu, cái giá mà chúng ta phải trả cao hơn rất nhiều. Việc ô nhiễm môi trường ảnh hưởng trực tiếp tới sự thịnh vượng và cuộc sống của các dân tộc, cả hiện tại và trong tương lai xa.
Trường Đại học Nông Lâm là một trường đại học đào tạo cán bộ nông lâm nghiệp đầu tiên của khu vực miền núi phía Bắc Việt Nam. Từ ngày thành lập đến nay trường đã không ngừng phát triển trưởng thành và khẳng định được vị trí trọng điểm số một thực hiện nhiệm vụ cung cấp nguồn nhân lực nông lâm nghiệp có trình độ cao trong khu vực. Trường đã có nhiều thành tựu trong xây dựng, trở thành trung tâm đào tạo và chuyển giao khoa học - công nghệ về nông, lâm nghiệp cho các tỉnh trung du, miền núi phía Bắc Việt Nam. Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển và mở rộng của các khoa chuyên môn, Nhà trường đã thành lập các phòng thí nghiệm nhằm phục vụ mục đích đào tạo và nghiên cứu khoa học là nhu cầu thiết yếu.
Sự phát triển của các phòng thí nghiệm nằm trong trường như Viện KHSS, các khoa chuyên môn như khoa CNSH, CNTY, Nông học đã hỗ trợ đắc lực cho công tác đào tạo, nghiên cứu khoa học, từ đó nâng cao được chất lượng đào tạo. Phần lớn các phòng thí nghiệm này đã gắn liền với các thành tựu xử lý môi trường của thế giới như dung lượng mẫu phân tích nhỏ (phần lớn dạng vết), kèm theo hệ thống tủ hút khí độc giúp giảm thiểu một phần không nhỏ nguồn thải gây ô nhiễm. Tuy nhiên nước thải của các phòng thí nghiệm hiện đang là một trong những mối quan tâm, lo ngại sâu sắc. Nước thải phòng thí nghiệm gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và gây nguy hiểm đến đời sống con người bởi mức độ ô nhiễm cũng như thành phần gây ô nhiễm đa dạng và phức tạp, độc hại, các hóa chất sử dụng, rửa, lau, chùi dụng cụ phòng thí nghiệm.
Nước thải đó được xử lý hay không? Và được thải đi đâu? Nếu được xử lý thì nước xử lý xong có đạt tiêu quy chuẩn môi trường hay không? Có sử dụng vào mục đích khác được hay không?. Ngày 12 tháng 09 năm 2013 được sự đầu tư của Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, hệ thống xử lý 2 nước thải phòng thí nghiệm dưới sự thực hiện của Trung tâm phát triển, ứng dụng kĩ thuật và công nghệ môi trường. Được sự chỉ đạo trực tiếp của PGS.TS Trịnh Lê Hùng, ngày 23 tháng 10 năm 2013 hệ thống chính thức đi vào hoạt động, thực hiện nhiệm vụ xử lý nước thải của các phòng thí nghiệm, của các khoa chuyên môn và Viện KHSS phù hợp tiêu chuẩn phục vụ công tác đào tạo cán bộ khoa học kỹ thuật ngành môi trường, là địa điểm tham quan học tập và chuyển giao công nghệ đồng thời giữ gìn vệ sinh môi trường, bảo vệ cảnh quan nhà trường "xanh, sạch, đẹp". Xuất phát từ những yêu cầu thực tế, được sự đồng ý của Ban giám hiệu nhà trường, Ban Chủ nhiệm Khoa Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Ngọc Nông, tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý nước thải phòng thí nghiệm Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên” 1.
Mục đích và yêu cầu của đề tài 1. Mục đích của đề tài Đánh giá hiện trạng của nước thải PTN và hiệu quả xử lý nước thải của hệ thống xử lý nước thải phòng thí nghiệm khu vực Viện KHSS. Từ đó đề xuất một số giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả hệ thống xử lý nước thải các phòng thí nghiệm Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên. Yêu cầu của đề tài - Đánh giá hiệu quả xử lý hệ thống xử lý nước thải và đặc điểm của hệ thống xử lý nước thải phòng thí nghiệm Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
- Đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải phòng thí nghiệm và khả năng xử lý nước thải PTN của hệ thống xử lý nước thải phòng thí nghiệm. - Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý nước thải phòng thí nghiệm. Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học Giúp cho sinh viên: - Áp dụng được những kiến thức đã học của nhà trường vào thực tế.
- Học được phương pháp nghiên cứu, cách nêu vấn đề và giải quyết vấn đề theo cách hiểu. - Nâng cao kĩ năng và rút kinh nghiệm phục vụ cho công tác sau này. 3 - Biết và làm quen việc thực hiện một đề tài nghiên cứu khoa học nhằm nâng cao kiến thức và kinh nghiệm bản thân, tạo điều kiện cọ xát thực tế để thuận lợi hơn cho quá trình công tác về sau. Ý nghĩa thực tiễn - Đề tài trang bị cho em những kiến thức cơ bản về ô nhiễm môi trường nước làm cơ sở đánh giá về tài nguyên nước mặt nói riêng và tài nguyên nước nói chung.
- Đánh giá được ảnh hưởng của nước thải phòng thí nghiệm tới môi trường nước xung quanh, từ đó đề xuất các biện pháp phù hợp cải thiện, nâng cao hiệu quả xử lý kim loại nặng của hệ thống. - Đánh giá được khả năng xử lý các chất ô nhiễm có mặt trong nước thải PTN của hệ thống. - Đưa mô hình ứng dụng vào thực tiễn nhiều hơn. Yêu cầu của đề tài Đánh giá được hiệu quả xử lý nước thải PTN trong nước thải của hệ thống xử lý nước thải phòng thí nghiệm.
Kết quả và số liệu phải chính xác, trung thực, khách quan. Những đề xuất phải có tính khả thi và phù hợp với hiện trạng nước thải phòng thí nghiệm và điều kiện của trường 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Một số khái niệm cơ bản * Môi trường: Trong Luật Bảo vệ môi trường đã được Quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XIII, thông qua ngày 23 tháng 6 năm 2014, định nghĩa như sau: “Môi trường là hệ thống các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo có tác động đến sự tồn tại và phát triển của con người và sinh vật“[7]. * Ô nhiễm môi trường: Theo khoản 6 điều 3 Luật Bảo vệ Môi trường Việt Nam 2005[6]: “Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của thành phần môi trường không phù hợp với tiêu chuẩn môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến con người, sinh vật”.
Hiện nay ô nhiễm môi trường được quy định tại khoản 8 điều 3 Luật Bảo vệ Môi trường Việt Nam 2014[7]: “Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trường không phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật môi trường và tiêu chuẩn môi trường gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật”. *Ô nhiễm môi trường nước: là sự thay đổi bất lợi môi trường nước, hoàn toàn hay đại bộ phận do các hoạt động khác nhau của con người tạo nên. Nguồn gốc gây ô nhiễm nước có thể là tự nhiên hay nhân tạo. Ô nhiễm nước có nguồn gốc tự nhiên như mưa rơi, khu công nghiệp,… kéo theo các chất bẩn xuống sông, hồ.
Các chất gây bẩn có thể là nguồn gốc sinh vật tạo nên như xác động thực vật. Ô nhiễm nhân tạo chủ yếu là do xả các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, giao thông vận tải gây nên. Các xu hướng chính thay đổi chất lượng nước bị ô nhiễm là: - Giảm độ pH của nước do ô nhiễm bởi H2SO4, HNO3 từ khí quyển, tăng hàm lượng SO42- và NO3- trong nước. - Tăng hàm lượng các ion Ca2+, Mg2+, SiO32- trong nước ngầm và nước sông do nước mưa hòa tan, phong hóa các quặng cacbonat.
- Tăng hàm lượng các muối trong bề mặt và nước ngầm do chúng đi vào môi trường nước cùng với nước thải từ khí quyển và từ các chất thải rắn. - Tăng hàm lượng các chất hữu cơ, trước hết là các chất khó bị phân hủy bằng con đường sinh học (các chất hoạt động bề mặt, thuốc trừ sâu.) 5 - Giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước tự nhiên do các quá trình oxy hóa có liên quan với quá trình Eutrophication các nguồn chứa nước và khoáng chất hữu cơ. - Tăng hàm lượng các ion kim loại trong nước tự nhiên, trước hết là Pb3+, Cd+, As3+, Zn2+, Fe2+, Fe3+,. và PO43-, NO3-, NO2-.
- Giảm độ trong của nước: Tăng khả năng nguy hiểm của ô nhiễm nước tự nhiên do các nguyên tố đồng vị phóng xạ (Trần Hồng Hà và cộng sự, 2006) [9]. * Nước thải phòng thí nghiệm: Phát sinh chủ yếu từ quá trình rửa dụng cụ thí nghiệm, lưu lượng nước thải tuy không lớn nhưng lại chứa nhiều thành phần ô nhiễm khác nhau. Các thành phần này chủ yếu được gây ra bởi các loại hóa chất thí nghiệm và những nguổn cần thí nghiệm, các chất vô cơ và hữu cơ tìm thấy trong nước thải phòng thí nghiệm gồm: các hợp chất photpho, Cl-, NO3-, SO42-, methanol, butanol, chloroform, benzene, toluene, aceton, cyclohexan,dicloetan…Đây là những hợp chất độc, gây ô nhiễm môi trường, do vậy nước thải này cần được xử lý triệt để trước khi thải ra môi trường[26]. Tổng quan về nước thải phòng thí nghiệm 2.
Nước thải phòng thí nghiệm và đặc tính của nó Nước thải phòng thí nghiệm rất đa dạng, khác nhau về thành phần cũng như lượng phát thải và phụ thuộc vào nhiều yếu tố: phòng thí nghiệm hóa học, phòng thí nghiệm sinh học, phòng thí nghiệm vật lý học do đó thành phần cũng như nồng độ khác nhau, và được chia thành các chỉ tiêu hóa học, chỉ tiêu lý học, chỉ tiêu sinh học. Ngoài ra còn chứa các hóa chất độc hại với nồng độ cao, các hóa chất độc hại của khu vực này thường là các kim loại nặng (Cd, Pb, As, Hg, Cu…), các chất có tính axit hay tính kiềm (H2SO4, HNO3, NaOH, Na2CO3…), các chất khó phân hủy (thuốc thử hữu cơ)… 2. Thành phần và tính chất của nước thải PTN * Chỉ tiêu hóa học. Cần xác định một số chỉ tiêu hóa học như: Độ kiềm toàn phần, độ cứng của nước, hàm lượng oxygen hòa tan (DO), nhu cầu oxygen hóa học (COD), nhu cầu oxygen sinh hóa (BOD) và hàm lượng kim loại nặng và một số chỉ tiêu khác.
- Độ kiềm toàn phần Độ kiềm toàn phần (Alkalinity) là tổng hàm lượng các ion HCO3-, CO32-có trong nước.