CHƯƠNG I. Vai trò của nước và sự ô nhiễm nguồn nước bởi các kim loại nặng I. Vai trò của nước Nước là tài sản chung của nhân loại, là nguồn gốc của sự sống, là môi trường trong đó diễn ra các quá trình sống. Nước đóng vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo cuộc sống của con người.
Nước là dung môi lý tưởng để hòa tan, phân bố các chất vô cơ, hữu cơ, làm nguồn dinh dưỡng cho giới thủy sinh cũng như thực vật và động vật trên cạn, cho giới sinh vật và cả con người. Nước giúp cho các tế bào sinh vật trao đổi chất dinh dưỡng, tham gia vào các quá trình phản ứng sinh hóa và cấu tạo tế bào mới.Có thể nói ở đâu có nước ở đó có sự sống. Trên trái đất, tổng trữ lượng nước khoảng 1.386 triệu km3 trong đó nước biển chiếm khoảng 97,3% còn lại là nước ngọt 2,7% (nhưng phần lớn ở dạng đóng băng 77,2%). Do vậy, con người khai thác các nguồn nước như: nước ngầm, hồ đầm, sông suối để phục vụ cho các mục đích khác nhau như: giao thông vận tải, tưới tiêu cho nông nghiệp, làm thủy điện, cung cấp nước cho sinh hoạt, làm nguyên liệu và các tác nhân trao đổi nhiệt trong công nghiệp hoặc sử dụng làm các phương tiện giải trí… Hiện nay, với sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp, nguồn nước ngày càng bị ô nhiễm bởi các loại chất thải khác nhau đe dọa môi trường và sức khỏe con người.
Một trong các tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước phải kể đến là các kim loại nặng. Thực trạng ô nhiễm nước bởi các kim loại nặng Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, nhu cầu cuộc sống của con người ngày càng tăng cao về mọi mặt dẫn tới sản lượng kim loại do con người khai thác hàng năm tăng lên. Đây chính là nguyên nhân chính làm cho nguồn nước bị ô nhiễm bởi các kim loại điển hình như: Cu2+, Fe3+, Pb2+, Ni2+, Hg2+, Cd2+, Mn2+… Sinh viên: Vương Diệu Hằng - MT1801 4 Khóa luận tốt nghiệp Hiện nay ở Việt Nam, mặc dù các cấp, các ngành đã có nhiều cố gắng trong việc thực hiện chính sách và pháp luật về bảo vệ môi trường, nhưng tình trạng ô nhiễm nước vẫn là vấn đề đáng lo ngại. Ở các thành phố lớn, hàng trăm cơ sở sản xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm môi trường nước do không có công trình và thiết bị xử lý.
Theo đánh giá của một số các công trình nghiên cứu, hiện nay hầu hết các sông, hồ ở hai thành phố lớn là Hà Nội, Hồ Chí Minh và một số thành phố có các khu công nghiệp lớn như Bình Dương nồng độ kim loại nặng của các sông ở các khu vực này đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép từ 3 đến 4 lần, có thể kể đến các sông ở Hà Nội như sông Tô Lịch, sông Nhuệ(nơi có nhiều nhà máy, khu công nghiệp), ở thành phố Hồ Chí Minh là sông Sài Gòn và kênh Nhiêu Lộc, kênh Sài Gòn. [2] [8] làm ảnh hưởng đến môi trường sống của các sinh vật thủy sinh và sức khỏe con người. Vì vậy,việc xử lý nước thải ngay tại các nhà máy, các khu công nghiệp là vô cùng cần thiết và đòi hỏi sự giám sát chặt chẽ, thường xuyên của các cơ quan chức năng. Một số nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng I.
Hoạt động khai thác mỏ Khoa học càng phát triển, nhu cầu của con người và xã hội ngày càng cao dẫn tới sản lượng kim loại do con người khai thác hàng năm càng tăng hay lượng kim loại nặng trong nước thải càng lớn, nảy sinh yêu cầu về xử lý nước thải có chứa kim loại nặng đó. Việc khai thác và tuyển dụng quặng vàng phải dùng đến thuốc tuyển có chứa Hg, CN-…Ngoài ra, các nguyên tố kim loại nặng như As, Pb… có thể hòa tan vào nước. Vì vậy, ô nhiễm hóa học do khai thác và tuyển quặng vàng là nguy cơ đáng lo ngại đối với nguồn nước sinh hoạt và nước công nghiệp. Nước ở các mỏ than thường có hàm lượng cao các ion kim loại nặng, á kim … cao hơn TCVN từ 1 đến 3 lần.
Các kết quả nghiên cứu của Viện Y học lao động và vệ sinh môi trường năm 2010 cho thấy môi trường các khu vực khai thác, chế biến kim loại màu ở phía Bắc nước ta như mỏ chì-kẽm Lang Hích, mỏ chì-kẽm Bản Thi, mỏ mangan Cao Bằng, mỏ thiếc Sơn Dương. thường có hàm lượng kim loại nặng vượt giới hạn cho phép từ 2-10 lần về chì; 1,5-5 lần về asen; 2-15 Sinh viên: Vương Diệu Hằng - MT1801 5 Khóa luận tốt nghiệp lần về kẽm. Tại mỏ than lộ thiên Khánh Hòa nồng độ bụi than và bụi đá trong môi trường có lúc lên tới 42mg/m3. Hậu quả là có tới 8-10% công nhân trong khu vực này bị nhiễm độc chì, asen hoặc bị bệnh bụi phổi hàng năm phải đi điều trị.
Do đó, việc xử lý nước thải từ hoạt động khai thác mỏ là vô cùng cần thiết. Công nghiệp mạ Nước thải của quá trình mạ điện có chứa hàm lượng kim loại khá cao. Theo kết quả khảo sát nước thải phân xưởng mạ điện tại một số nhà máy như sau: Bảng 1. Kết quả khảo sát nước thải phân xưởng mạ điện tại một số nhà máy Lượng nước thải Hàm Lượng Hàm lượng Ni2+ Địa điểm pH (m3/ngày) Cr6+(mg/l) ( mg/ngày) Nhà máy cơ khí 10 2,9÷12 0,21÷ 14,8 0,5÷20,1 chính xác Nhà máy khóa 70 6,3÷7,5 5÷20 0,1÷48 Minh Khai Công ty cơ điện 20 5,8 3÷10 0,2÷6,05 Thống Nhất QCVN 5,5÷9 0,1 0,5 40:2011/BTNMT (B) Kết quả cho thấy hàm lượng ion kim loại nặng Cr6+, Ni2+ đều cao hơn nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép.
Mặt khác, do pH thường dao động trong khoảng rộng nên ảnh hưởng đến khả năng hòa tan kim loại. Vì vậy, nồng độ kim loại nặngluôn có sự biến động dẫn đến những khó khăn cho quá trình xử lý. Đây là nguyên nhân gây ô nhiễm các nguồn tiếp cận: nước mặt, nước ngầm, hệ thống xử lý nước thải gây tích tụ sinh học, ảnh hưởng tới sức khỏe cộng đồng. Công nghiệp sản xuất các hợp chất vô cơ Các kim loại nặng được thải ra ở hầu hết các quá trình sản xuất các hợp chất vô cơ như quá trình sản xuất xút - Clo, HF, NiSO4, CuSO4.
Trước đây, thủy ngân được thải ra với lượng lớn trong quá trình sản xuất xút - clo vì công nghệ sản xuất xút-clo sử dụng điện cực thủy ngân. Dòng nước thải từ bể điện Sinh viên: Vương Diệu Hằng - MT1801 6 Khóa luận tốt nghiệp phân có thể có nồng độ thủy ngân lên tới 35mg/l. Nồng độ Niken cao tới 390mg/l được phát hiện trong nước từ một nhà máy sản xuất NiSO4. Hàm lượng kim loại nặng thải ra cao, nếu không có biện pháp xử lý thích hợp, triệt để thì ô nhiễm nguồn nước là hậu quả tất yếu.
Quá trình sản xuất sơn, mực và thuốc nhuộm Công nghiệp sản xuất sơn mực và thuốc nhuộm sử dụng nhiều hoá chất có chứa kim loại nặng như: cadimium là kim loại có nhiều trong tự nhiên thường được sử dụng trong các pigment để in vật liệu dệt, đặc biệt là các pigment màu đỏ, màu vàng, màu cam, xanh lá cây và được sử dụng là tác nhân nhuộm màu cho vật liệu dệt, da và sản phẩm plastic. Các kim loại nặng gồm antimoan, asen, bari và seleni, các kim loại này được cho là gây ra các ảnh hưởng tiêu cực lên sức khỏe con người. Các kim loại này gắn liền với tơ tổng hợp (có thể tìm thấy trong phụ liệu trang trí quần áo và vật liệu phụ trợ), các hợp chất hữu cơ như là các nhóm butyl và phenyl kết hợp với thiếc (có thể tìm thấy trong các chất kháng khuẩn, plastic, mực in, sơn và vật liệu chuyển nhiệt). Crom là kim loại có trong tự nhiên.
Trong vật liệu dệt và quần áo, người ta có thể tìm thấy crom trong plastic, da thuộc và các pigment. Hiện nay, một số cơ sở sản xuất đang thải trực tiếp nước thải ra môi trường làm ô nhiễm sông ngòi, chết các sinh vật thuỷ sinh, ảnh hưởng đến kinh tế và sức khoẻ của người dân quanh khu vực phát thải. Vì vậy, việc xử lý nước thải sơn, mực, thuốc nhuộm là vô cùng cấp thiết. Công nghiệp luyện kim Một lượng lớn hóa chất độc hại như: CN-, NH4+, S2O32-và đặc biệt là các xưởng lò cao, lò khử trực tiếp được thải ra môi trường đã làm ô nhiễm nặng cho nguồn nước.
Trong những năm gần đây, có thể thấy tình trạng ô nhiễm môi trường nước ở Việt Nam đang là vấn đề cần giải quyết cấp bách trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội. Việc kiểm soát, bảo vệ các nguồn nước cũng như hệ sinh thái là việc làm có ý nghĩa chiến lược quốc gia. Vì vậy, bên cạnh các biện pháp kiểm soát ô nhiễm với những chính sách bảo vệ môi trường của Nhà nước, nghiên cứu Sinh viên: Vương Diệu Hằng - MT1801 7 Khóa luận tốt nghiệp các phương pháp xử lý ô nhiễm nước hiệu quả, kinh tế là một việc làm thiết thực và có ý nghĩa. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp (QCVN 40:2011/BTNMT) [15] I.
Phạm vi điều chỉnh Quy chuẩn này quy định giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả ra nguồn tiếp nhận nước thải. Đối tượng áp dụng - Quy chuẩn này áp dụng đối với tổ chức, cá nhân liên quan đến hoạt động xả nước thải công nghiệp ra nguồn tiếp nhận nước thải. - Nước thải của một số ngành đặc thù được áp dụng theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia riêng. - Nước thải công nghiệp xả vào hệ thống thu gom của nhà máy xử lý nước thải tập trung tuân thủ theo quy định của đơn vị quản lý và vận hành nhà máy xử lý nước thải tập trung.
Quy định kĩ thuật Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệpkhi xả vào nguồn tiếp nhận nước thải được tính toán như sau: 𝐶𝑚𝑎𝑥 = 𝐶. 𝐾𝑓 Trong đó: - Cmax là giá trị tối đa cho phép của thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn tiếp nhận nước thải. - Clà giá trị của thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp quy định tại bảng 1. - Kqlà hệ số nguồn tiếp nhận nước thải quy định tại bảng 1.4 ứng với lưu lượng dòng chảy của sông, suối, khe, rạch, kênh, mương; dung tích của hồ, ao, đầm; mục đích sử dụng của vùng nước biển ven bờ, đầm phá.
- Kf là hệ số lưu lượng nguồn thảiquy định tại bảng 1.