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

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

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

GS.TS HOÀNG XUÂN CƠ

TS NGUYỄN HẢI BẰNG

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

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

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

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”

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

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về hợp chất nhóm nitramin và ứng dụng

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 2,4,6-Trinitrophenyl-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

mạnh nhất hiện nay có công thức hóa học là 1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine và cấu

tạo như sau:

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

C 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

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

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

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:

Tính chất vật lý củaTetryl là chất tinh thể trắng, khối lượng riêng của tetryl là

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

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; 1,1-dimetyldrazin; 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

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

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

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]

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,

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

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

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

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

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

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

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

- Điện hóa Fenton,

uang điện hóa Fenton

EF, PEF, SPEF

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

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

nhân oxi hóa mạnh có thể oxi hóa hoàn toàn các chất ô nhiễm hữu cơ tạo thành

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:

Giai đoạn (1): là sử dụng 1 hay nhiều biện pháp nhằm tạo ra gốc hydroxyl

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

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

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

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

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 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

giây và lượng oxy dư là 300% thì tỷ lệ loại b COD của nước thải là 99% và TNT được xử lý kỹ

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

điều khiển nhiệt pH kiểm soát ở 6,5 – 7,5 bằng cách bổ sung NaOH Nồng độ hỗn

3500±200 mgL-1 Nồng độ oxy hòa tan DO trong bể Anoxic 0,5 mgL-1 và bể Oxic là

; nồng độ pH an đầu = 5,0; tốc độ dòng chảy lựa chọn cho

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)

không khí với phương oxy hóa Fenton để xử lý nước thải nhiễm DDNP

bằng máy khuấy (300 vòng/phút)

Các thông số vận hành được tối ưu hóa ao gồm:

Trong điều kiện tối ưu này, hiệu quả loại b COD và chất màu là khoảng 80

soát chỉ đạt lần lượt là 66 và 34%

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

Trên thế giới, mô hình xác minh công nghệ môi trường ETV: được sử dụng tại rất nhiều quốc gia phát triển (Anh, Hoa Kỳ, Canada, Hàn Quốc, Nhật Bản và một số nước khác…) Mô hình này lần đầu tiên được Cơ uan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (USEPA) phát triển vào năm 1995 Mô hình xác minh công nghệ môi trường ETV được chia theo nhiều loại khác nhau như: Quy trình đánh giá các công nghệ quan trắc môi trường, công nghệ môi trường xử lý các chất thải rắn, nước thải,

ô nhiễm không khí, cũng như uy trình đánh giá công nghệ phòng ngừa ô nhiễm môi trường

Với mô hình xác minh công nghệ môi trường ETV, Hoa Kỳ bắt đầu từ năm

1995, Hàn Quốc bắt đầu từ 1997, Canada bắt đầu từ 1997…Hàng năm ở các nước này đã thực hiện chương trình đánh giá công nghệ môi trường với hàng trăm công nghệ xử lý chất thải được đánh giá, công nghệ môi trường phù hợp góp phần thúc đẩy uá trình đổi mới công nghệ, phát triển thị trường [14]

Ở Việt Nam, năm 2005, Cục Bảo vệ môi trường thực hiện nhiệm vụ: “Điều tra, đánh giá, ình chọn các mô hìnnnh xử lý chất thải làng nghề, bãi rác và một số ngành công nghiệp”, trong đó có sản phẩm “Dự thảo uy trình đánh giá công nghệ môi trường” Đây là ản dự thảo được xây dựng trên cơ sở tham khảo từ các quy trình của Nhật Bản, Hàn Quốc và Hoa Kỳ cùng với cơ sở luật pháp và thực tiễn Việt Nam Trong quá trình thực hiện nhiệm vụ “Hoàn thiện quy trình xét chọn, đánh giá

và thẩm định công nghệ môi trường”, Cục Bảo vệ môi trường đã ước đầu đưa ra tiêu chí và phương pháp đánh giá công nghệ môi trường dựa theo mô hình ETA Loại hình công nghệ được đề xuất đánh giá là công nghệ môi trường phù hợp

Năm 2011, Tổng cục Môi trường đã xây dựng tài liệu kỹ thuật “Hướng dẫn đánh giá sự phù hợp của công nghệ xử lý nước thải và giới thiệu một số công nghệ

xử lý nước thải đối với ngành Chế biến thuỷ sản, Dệt may, Giấy và bột giấy”, trong đó tài liệu này đã đưa ra phần hướng dẫn uy trình đánh giá sự phù hợp của công nghệ xử lý nước thải, theo đó, lựa chọn tiêu chí đánh giá sự phù hợp công nghệ xử lý nước thải và xác định và lượng hóa đối với các nhóm tiêu chí và chỉ tiêu [19]

1.5.2 Ý nghĩa của việc đánh giá công nghệ xử lý nước thải

Đánh giá công nghệ xử lý chất thải là việc kiểm tra, đánh giá tính hiệu quả của công nghệ được áp dụng trong xử lý môi trường dựa trên việc phân tích, khảo sát thực tế, sử dụng phương pháp luận và ý kiến của các chuyên gia nhằm đánh giá

và lựa chọn công nghệ phù hợp cho xử lý môi trường

Theo Cục Bảo vệ môi trường, “Đánh giá công nghệ xử lý chất thải là việc xác định trình độ, giá trị và hiệu quả của công nghệ xử lý chất thải đang được áp dụng phù hợp với điều kiện thực tế ở Việt Nam” Tiêu chí để đánh giá công nghệ

xử lý chất thải : “Là các chỉ số, định mức đánh giá trình độ các thiết bị, công nghệ

về mức độ đạt được các tiêu chí môi trường, cơ khí hóa, tự động hóa, hiệu quả xử

lý ô nhiễm, chi phí kinh tế, kỹ năng vận hành, bảo dưỡng và tính an toàn môi trường [4]

Bảng 1.1 Lợi ích từ việc đánh giá công nghệ môi trường

- Giảm chi phí bảo dưỡng

và cải thiện kết quả môi

trường sau cùng

- Giảm ảnh hưởng xấu tới

sức kh e công nhân

- Giảm phí y tế do tai nạn nghề nghiệp và ô nhiễm

- Tránh được chi phí làm sạch môi trường

- Khả năng uy hoạch và quản lý môi trường tốt hơn

- Duy trì hiệu quả kinh tế đang có trong việc sử dụng tài nguyên địa phương

- Chất lượng cuộc sống cao hơn

- Hạn chế rủi ro, tai nạn nghề nghiệp

- Rủi ro sức kh e thấp hơn do ô nhiễm công nghiệp

- Duy trì các giá trị văn hóa, xã hội

- Bảo đảm bảo vệ môi trường của cộng đồng

Nguồn: [14]

1.5.3 Nội dung đánh giá công nghệ

Đánh giá công nghệ môi trường là việc xác định trình độ, giá trị và hiệu uả của công nghệ phù hợp với yêu cầu ảo vệ môi trường Công nghệ phù hợp là công nghệ có thể đáp ứng các uy chuẩn/tiêu chuẩn về xả thải và thích nghi của công nghệ đó đối với điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội Công nghệ phù hợp có thể là công nghệ hiện đại hay đơn giản Như vậy, một công nghệ phù hợp trong ối cảnh phát triển ền vững là khi công nghệ này có chi phí thấp nhất (chi phí đầu tư và vận hành), khả thi về mặt kỹ thuật và pháp lý, đảm ảo hiệu uả xử lý ô nhiễm và được cộng đồng chấp nhận [19]

Dựa vào điều kiện thực tế của Việt Nam, 04 nhóm tiêu chí và 21 chỉ tiêu được sử dụng để đánh giá và lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp theo đó, lựa chọn tiêu chí đánh giá sự phù hợp công nghệ xử lý nước thải và xác định và lượng hóa đối với các nhóm tiêu chí và chỉ tiêu Tiêu chí đánh giá công nghệ môi trường phù hợp với Việt Nam thể hiện ở bảng 1.2

Bảng 1.2 Tiêu chí đánh giá công nghệ môi trường phù hợp với Việt Nam

1 Tiêu chí kỹ

thuật

- Mức độ tuân thủ các uy định về xả thải (QCVN)

- Hiệu quả của công nghệ (% loại b chất ô nhiễm)

- Tuổi thọ, độ bền của công trình

- Tỷ lệ nội địa hóa của hệ thống máy móc, thiết bị

- Khả năng thay thế linh kiện, thiết bị

- Khả năng thích ứng khi tăng nồng độ hoặc lưu lượng nước thải đầu vào

- Thời gian xây dựng hệ thống (từ xây dựng đến khi chính thức đưa vào sử dụng)

- Mức độ hiện đại, tự động hóa của công nghệ

- Khả năng mở rộng, cải tiến modul của công nghệ

- Thời gian tập huấn cho cán bộ vận hành hệ thống xử lý nước thải cho đến khi cán bộ vận hành thành thạo

Nhóm tiêu chí Chỉ tiêu đánh giá

2 Tiêu chí về

kinh tế

- Chi phí xây dựng và lắp đặt thiết bị (tính theo suất đầu tư)

- Chi phí bảo dưỡng, sửa chữa

3 Tiêu chí về

môi trường

- Diện tích không gian sử dụng của hệ thống

- Nhu cầu sử dụng nguyên liệu và năng lượng

- Khả năng tái sử dụng chất thải thứ cấp

- Khả năng thích ứng với các điều kiện vùng, miền

- Nguồn nhân lực quản lý và vận hành HTXLNT

Nguồn: [19]

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng, phạm vi và địa điểm nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

- Nước thải từ khu sản xuất thuốc nổ nhiễm RDX, HMX, Tetryl

- Hệ thống quản lý, xử lý nước thải nhiễm hợp chất nitramin tại các Nhà máy sản xuất được nghiên cứu

Địa điểm nghiên cứu:

Luận văn tập trung nghiên cứu các nhà máy sản xuất thuốc nổ trong uân đội

và lựa chọn 03 nhà máy sản xuất thuốc nổ đặc trưng nhất ở khu vực miền bắc

2.2.1 Phương pháp thu thập tổng hợp tài liệu:

- Thu thập thông tin về nước thải nhiễm chất ô nhiễm độc hại RDX, HMX, tetryl (đặc điểm nước thải nhiễm hợp chất dễ nổ nitramin, các thông số cơ ản đánh giá nước thải nhiễm hợp chất dễ nổ …)

- Thu thập tài liệu về các phương pháp, công nghệ xử lý nước thải nhiễm hợp chất dễ nổ nitramin

2.2.2 Phương pháp điều tra khảo sát :

Điều tra khảo sát hiện trạng hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy sản xuất Điều tra, ph ng vấn các cán bộ quản lý, thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy để đánh giá kiến thức và thực hành trong trong công tác quản lý, xử lý nước

thải của nhà máy

2.2.3 Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu

Lấy và phân tích các mẫu nước thải tại khu sản xuất, tại nơi thu gom xử lý nước thải chung của nhà máy

Chất rắn lơ lửng (SS): TCVN 6625-2000: phương pháp khối lượng, lọc, sấy

BOD5: TCVN 6001-1:2008: phương pháp pha loãng và đo oxy h a tan ngày thứ nhất và ngày thứ năm

COD: SMEWW 5220-C: phương pháp đun hồi lưu với hỗn hợp chất oxy hóa

Dầu mỡ động thực vật: TCVN 5070:1995: phương pháp khối lượng, mẫu được chiết tách, cô đặc loại dung môi, cân định lượng

TNT, RDX, HMX, Tetryl: phương pháp đo do Viện Công nghệ mới/Viện Khoa học và Công nghệ quân sự/Bộ quốc phòng thiết lập

Tổng coliform: TCVN 6187-2:1996: phương pháp phát hiện và đếm coliform bằng phương pháp nhiều ống

2.2.4 Phương pháp phân tích đánh giá công nghệ:

Áp dụng các tiêu chí đánh giá công nghệ môi trường phù hợp để đánh giá tính phù hợp của hệ thống xử lý nước thải, bao gồm:

- Giới thiệu về phương pháp xử lý nước thải

- Nguyên lý hoạt động của hệ thống xử lý

- Đánh giá hệ thống theo các tiêu chí: kỹ thuật, kinh tế, môi trường, xã hội

- Đưa ra kết quả đánh giá

2.3 Thiết bị và hóa chất

Các thiết bị phân tích thử nghiệm đề xuất được tiến hành tại phòng thí nghiệm của phòng Công nghệ Môi trường, Viện Công nghệ mới, Viện KH&CN quân sự, Bộ quốc phòng

- Cân phân tích CHYO (Nhật Bản) có độ chính xác ±0,1mg

- Máy đo pH: OAKLON, serie 510 (USA) có độ chính xác ±0,01

Hóa chất dùng để nghiên cứu

- Mẫu nước thải nhiễm Tetryl, RDX, HMX

- Các dung môi: axetonitryl, etanol, metanol, hexan có độ sạch dùng cho phân tích HPLC (Merck - Đức)

- NaOH (Merck) loại có độ sạch phân tích

- Một số hóa chất khác

2.3.2 Phân tích mẫu nghiên cứu

Lấy mẫu nước thải của 3 Nhà máy sản xuất thuốc nổ và phân tích tại phòng thí nghiệm của Viện Công nghệ Mới Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự

Nhà máy sản xuất TN

- Loại mẫu: Mẫu nước thải của xưởng sản xuất thuốc nổ và mẫu nước thải

chung nhà máy

- Vị trí lấy mẫu:

- Thời điểm lấy mẫu: buổi chiều, trước khi hết ca sản xuất

- Số mẫu: 02 mẫu nước thải (1 mẫu/ vị trí/ thời điểm x 2 vị trí)

Cr, Dầu mỡ khoáng, Fe, Tổng Nito, HMX, RDX, Tetryl, Colifom

Tiêu chuẩn so sánh: QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B áp dụng cho nước thải công

nghiệp) và QCVN 07:2009/BTNMT ( áp dụng cho Chất thải nguy hại)

- Thời điểm lấy mẫu: buổi chiều trước khi hết ca sản xuất

- Số mẫu: 02 mẫu nước thải (1 mẫu/ vị trí/ thời điểm x 2 vị trí)

Cr, Dầu mỡ khoáng, Fe, Tổng Nito, HMX, RDX, Tetryl, Colifom

Tiêu chuẩn so sánh: QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B áp dụng cho nước thải công

nghiệp) và QCVN 07:2009/BTNMT ( áp dụng cho Chất thải nguy hại)

Nhà máy sản xuất VP

- Loại mẫu: Mẫu nước thải của xưởng sản xuất thuốc nổ và mẫu nước thải

chung nhà máy

- Vị trí lấy mẫu:

xuất RDX

- Thời điểm lấy mẫu: buổi chiều 15-17h, trước khi hết ca sản xuất

- Số mẫu: 02 mẫu nước thải (1 mẫu/ vị trí/ thời điểm x 2 vị trí)

Cr, Dầu mỡ khoáng, Fe, Tổng Nito, HMX, RDX, Tetryl, Colifom

Tiêu chuẩn so sánh: QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B áp dụng cho nước thải công

nghiệp) và QCVN 07:2009/BTNMT ( áp dụng cho Chất thải nguy hại)

Bảng 2.1 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu nước thải

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1 Kết quả điều tra hiện trạng hoạt động của cơ sở sản xuất có nước thải

nhiễm RDX, HMX, Tetryl

Kết quả điều tra tại 03 Nhà máy thuộc quốc phòng, 3/3 nhà máy có xây dựng

hệ thống xử lý nước thải Các hệ thống xử lý đã đi vào hoạt động được nhiều năm Thông tin như sau:

Bảng 3.1 Đặc điểm các hệ thống xử lý nước thải của các Nhà máy

TNT

Xử lý chất TNT

Xử lý chất DNT

oxy hóa hóa học & hấp phụ than hoạt tính

Hấp thụ than hoạt tính

Hấp phụ than hoạt tính

3.1.1 Nhà máy TN

3.1.1.1 Sơ lược về nhà máy

Nhà máy TN được đặt tại tỉnh Thái Nguyên từ năm 1970 Toàn ộ mặt bằng của nhà máy là 68 ha (gồm 3 khu), số cán bộ công nhân là 733 người Đây là một

trong các nhà máy sản xuất quốc phòng lớn của uân đội Chức năng nhiệm vụ chính của nhà máy là:

- Gia công cơ khí vũ khí

- Công nghệ sản xuất vũ khí

- Sản xuất thuốc nổ công nghiệp

Trong quá trình hoạt động sản xuất, các phân xưởng của nhà máy tạo nên các nguồn ô nhiễm như sau

Bảng 3.2: Danh mục các nguồn gây ô nhiễm

vũ khí

RDX

thuốc nổ công nghiệp

nặng Qua bảng 3.2, ta có thể thấy cần đặc biệt quan tâm tới sự ô nhiễm tại phân xưởng tổng lắp vũ khí là nơi thu hồi thuốc nổ và các chi tiết vũ khí có sử dụng thuốc nổ, ngoài ra phân xưởng thuốc nổ cũng có sự ô nhiễm RDX trong nước Vì vậy ở các phân xưởng này, cần phải có khu xử lý trước thu gom vào đường ống nước thải chung của nhà máy

3.1.1.2 Hiện trạng chất lượng và công nghệ xử lý nước thải của nhà máy

Nhà máy TN có nhiều nguồn nước thải công nghiệp, nhưng trong khuôn khổ luận văn, tôi chỉ nghiên cứu nước thải từ phân xưởng tổng lắp vũ khí, thu hồi thuốc

rãnh được xây dựng, có hệ thống thu gom nước thải để lắng đọng lại các cặn trước khi thải vào môi trường

Hiện trạng chất lượng nước của phân xưởng này được lấy mẫu và phân tích như đã nêu rõ trong chương 2 và có kết uả như ảng 3.3