Nghiên cứu chế tạo các chất keo tụ - tạo bông có nguồn gốc sinh học để xử lý một số loại nước thải tại làng nghề thủ công ở Hà Nội

Keo tụ - tạo bông là một biện pháp được sử dụng rộng rãi như một khâu xử lý sơ cấp đối với nước và nước thải, trong đó có nước thải đô thị và công nghiệp. Biện pháp nhằm kết tụ các hạt mịn và các hạt keo thành các hạt lớn hơn để loại bỏ độ đục, chất hữu cơ và vô cơ trong nước. 

Ở Việt Nam, các công trình nghiên cứu liên quan đến chất keo tụ - tạo bông thực vật không nhiều. Các công trình đã cho thấy khả năng keo tụ của 3 nhóm thực vật gồm hạt chùm ngây (Moringa oleifera), hạt dầu mè (Jatropha curcas L.) và hạt một số cây họ đậu (Phaseolus vulgaris, Glycin max L. Merr.). Trong số các thực vật này, chùm ngây có khả năng keo tụ lớn nhất với hiệu quả loại bỏ độ đục 90-99% khi sử dụng ở liều lượng 100-400 mg/L. Hiệu quả loại bỏ độ đục của các thực vật khác dao động từ 60% cho đến khoảng 80%. Tuy vậy, thời gian lắng khi sử dụng các chất keo tụ này thường kéo dài 2-6 giờ, khó phù hợp với điều kiện thực tế của nhà máy xử lý nước thải. Thêm vào đó, các loại thực vật này đều có giá trị làm thực phẩm và có giá thành không rẻ. Đào Minh Trung và nnk và Phạm Thị Phương Trinh và nnk nghiên cứu sử dụng kết hợp PAC và gum từ muồng hoàng yến để xử lý nước thải thuỷ sản. Hiệu quả xử lý đạt được với các chỉ tiêu SS, COD, N và P lần lượt là 80,4%, 96,0%, 82,0% và 78,6%. Tuy vậy, muồng hoàng yến không phải là loài bản địa và không có số lượng nhiều tại Việt Nam.

Trước đó, Dương Thị Giáng Hương cũng đã sử dụng gum từ hạt muồng hoàng yến nhằm loại bỏ màu trong nước thải nhuộm. Kết quả cho thấy, hiệu quả loại bỏ các loại màu chỉ đạt trên 55% trong khi chitosan và PAC có hiệu quả lần lượt là 99% và 96%. Ngoài các thực vật kể trên, nhiều loài thực vật bản địa của Việt Nam có chứa hàm lượng lớn các chất keo tụ - tạo bông thiên nhiên (chất nhầy) như cây mùng tơi (Basella alba), cây rau đay đỏ (Corchorus capsularis), cây thanh long (Hylocereus undatus)...

Dệt nhuộm là một ngành gây ô nhiễm bậc nhất do sử dụng lượng lớn nước và hoá chất trong các khâu sản xuất. Lượng nước thải nhuộm trên một tấn vải trung bình là 200-350 m³. Về cơ bản, thuốc nhuộm, hoá chất và chất phụ gia được sử dụng gây ra độ màu và hàm lượng chất hữu cơ cao. Biện pháp phổ biến dùng xử lý nước thải dệt nhuộm là keo tụ - tạo bông cũng sử dụng lượng chất keo tụ - tạo bông hoá học khổng lồ với các nguy cơ tiềm tàng. Tại Việt Nam, theo thông tin website của Sở Công thương Hà Nội (tháng 6/2018), tổng số làng nghề dệt may tại Hà Nội là 17 làng nghề phân bố tại Ứng Hoà, Từ Liêm, Thường Tín, Thanh Trì, Thanh Oai, Phúc Thọ, Mỹ Đức, Hoài Đức, Hà Đông. Trong đó, quận Hà Đông có số lượng làng nghề lớn nhất với hoạt động nhuộm rất cao. Làng nghề dệt nhuộm Vạn Phúc và Dương Nội của quận Hà Đông chuyên sản xuất lụa tơ tằm, vải các loại và in hoa. Định hướng giải quyết vấn đề nước thải ở làng nghề dệt nhuộm Hà Nội, nghiên cứu tiến hành ứng dụng sản phẩm chất keo tụ - tạo bông sinh học tốt nhất tạo được ở một cơ sở nhuộm tại thôn Ỷ La, Dương Nội, Hà Đông như một ví dụ minh hoạ cho hoạt động của sản phẩm keo tụ - tạo bông sinh học này.

Nhắm ứng dụng các chất keo tụ - tạo bông có nguồn gốc sinh học thay thế hoặc giảm bớt việc sử dụng các chất keo tụ hoá học trong xử lý nước thải và nước cấp để bảo vệ sức khoẻ con người và hệ sinh thái thuỷ sinh, nhóm nghiên cứu do TS. Lê Thị Hoàng Oanh đứng đầu, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên chủ trì, đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo các chất keo tụ - tạo bông có nguồn gốc sinh học để xử lý một số loại nước thải tại làng nghề thủ công ở Hà Nội”.

Trong nghiên cứu, chất nhầy từ 3 loại thực vật đã được tách chiết và đánh giá với vai trò chất trợ keo tụ có nguồn gốc thực vật nhằm thay thế và giảm thiểu việc sử dụng chất keo tụ - tạo bông hoá học phổ dụng vốn chứa đựng nguy cơ đối với sức khoẻ con người và hệ sinh thái. Chất nhầy từ lá mồng tơi, lá rau đay và vỏ quả thanh long có điều kiện tách chiết tương đồng (60^oC, tỉ lệ nước nguyên liệu 8/1 v/dm, 30 phút) theo phương pháp tách chiết dung môi nước. Tỉ lệ axeton/dịch chiết dùng để kết tủa và thu hồi chất nhầy có sai khác giữa 2 loại lá (mồng tơi, rau đay) và vỏ với giá trị tương ứng là 3/1 và 2/1 v/v. Trên mẫu nước đục nhân tạo từ huyền phù cao lanh có độ đục ban đầu 200 NTU, 3 loại chất nhầy thể hiện hiệu quả xử lý độ đục tương đương khi kết hợp với PAC ở vai trò chất trợ keo tụ. Hiệu quả xử lý độ đục đạt 96-99%, tăng 13% so với trường hợp chỉ sử dụng PAC và tiết kiệm được 50% lượng PAC sử dụng để đạt hiệu quả xử lý tương tự (ứng với 10 mg/L). Trên 4 mẫu nước thải nhuộm ở thí nghiệm Jar-test, chất nhầy tốt nhất (về lượng tách chiết và hiệu quả xử lý độ đục) từ vỏ quả thanh long - DFPM trong tổ hợp với PAC đã mang lại hiệu quả xử lý độ đục 90-95%, với độ tăng 5-20% so với chỉ sử dụng PAC và có khả năng tiết kiệm 6-26% PAC (~ 15-30 mg/L). Tổ hợp PAC và DFPM đã thể hiện rõ ràng vai trò giảm các chỉ tiêu ô nhiễm. Đặc biệt, hiệu quả xử lý cao đối với độ đục (89-95%), TSS (53-98%), độ màu (85-93%) và các chỉ tiêu tổng số khác bao gồm cả kim loại. Hiệu quả xử lý COD và các ion hoà tan thấp hơn với giá trị cao nhất khoảng 60%. Đối chiếu với PAM, chất nhầy từ vỏ quả thanh long có tác dụng có thể so sánh được. Áp dụng ở hệ thực nghiệm đối với nước thải nhuộm tại cơ sở nhuộm tại làng nghề Ỷ La, Dương Nội, Hà Đông, Hà Nội, hệ keo tụ - tạo bông PAC-DFPM có điều kiện vận hành pH 6 và liều DFPM khoảng 10 mg/L, tương đồng với điều kiện nghiên cứu được ở Jar-test (pH 6 với nước thải trung tính, 7 với nước thải kiềm tính và liều DFPM 1-20 mg/L). Thêm vào đó, hiệu quả xử lý độ đục và chất ô nhiễm cũng có cùng xu hướng như kết quả của Jar-test. Khả năng tiết kiệm PAM đạt 100% (10 mg/L) và PAC đạt 15-37% (15-55 mg/L)

Các kết quả nghiên cứu đạt được của đề tài đã đáp ứng được yêu cầu của các nội dung nghiên cứu gồm xác định điều kiện tách chiết và đặc tính các sản phẩm keo tụ - tạo bông sinh học có nguồn gốc là chất nhầy tách chiết từ lá rau đay, lá mồng tơi và vỏ quả thanh long, xác định sản phẩm tốt nhất trong các sản phẩm tạo được (chất nhầy từ vỏ quả thanh long), đánh giá hiệu quả xử lý nước đục nhân tạo ở quy mô phòng thí nghiệm và nước thải nhuộm ở quy mô phòng thí nghiệm và quy mô thực nghiệm tại 1 cơ sở dệt nhuộm tại làng nghề Hà Nội. Kết quả chỉ ra rằng chất nhầy có hoạt động tương đương với chất trợ keo tụ hoá học PAM ở cả khía cạnh tăng cường hiệu quả xử lý độ đục và xử lý các chất ô nhiễm khác. Sử dụng chất nhầy đã tiết kiệm lượng PAC sử dụng để đạt được cùng một hiệu quả xử lý. Do vậy, chất nhầy có thể thay thế PAM và giảm lượng sử dụng PAC và có thể giảm nguy cơ môi trường của chúng

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 18950/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

Vista.gov.vn