1. Đặt vấn đề

          Vấn đề ô nhiễm môi trường đang là vấn đề nóng mà cả nước quan tâm. Hầu hết các phòng thí nghiệm (PTN) không đầu tư hệ thống xử lý nước thải, tất cả nước thải hầu như được xả thải vào cống chung. Hệ thống xử lý khí thải có được đầu tư, nhưng không được bảo trì, bảo dưỡng thường xuyên, nhất là hệ thống lọc hút khí. Rất ít PTN tiến hành thu gom và phân loại các loại chất thải rắn, đặc biệt là chất thải rắn nguy hại để có biện pháp xử lý riêng biệt. Các loại hóa chất hết hạn, các mẫu vật không được phân loại, tất cả đều được thu gom chung với chất thải rắn thông thường.

          Phòng thí nghiệm của Trung tâm Kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng  (Trung tâm TĐC)– Thuộc Chi cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng đã hoạt động chính thức vào năm 2012. Tại phòng thí nghiệm có các nguồn thải chính như sau: Nguồn khí thải, nguồn nước thải và nguồn chất thải rắn. Đối với nguồn khí thải trung tâm đã bố trí quạt hút khí độc cùng với than hoạt tính để làm giảm khả năng ô nhiễm trước khi thải ra môi trường. Còn nguồn rác thải rắn như chai hóa chất thì cũng đang thu gom. Với nguồn nước thải phòng thí nghiệm thì gồm có: nguồn nước thải có chứa môi trường acid hoặc bazơ, nguồn nước thải có chứa kim loại nặng, và nguồn dung môi hữu cơ, hóa chất bảo vệ thực vật. 

Hình 1.1: Trung tâm TĐC và hệ thống quạt hút khí độc tại Trung tâm TĐC

       Hiện nay để nước thải được thải ra cống sinh hoạt chung thì phải đáp ứng yêu cầu của cột A hoặc cột B của quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp – QCVN 40:2011/BTNMT. Trong quá trình thực hiện công việc trong phòng thí nghiệm (PTN) thì thường có mặt các chất sau: Nước chứa acid đậm đặc, nước chứa bazơ đậm đặc (pH không nằm trong khoảng pH = 5,5-9), nước chứa các kim loại nặng như: As, Hg, Mn, Fe, Mo, Pb, Cd, Cu, Zn, Cr, Ni…, dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật nhóm Clo hữu cơ, các dung môi như: metanol, dietyl ete,… Tuy các chất thải trên không nhiều nhưng so với quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT thì chưa đạt yêu cầu để thải trực tiếp ra cống chung. Do đó để ngăn chặn nguy cơ gây ô nhiễm trong tương lai, vấn đề đặt ra ở đây là cần phải có biện pháp thu gom, quản lý và xử lý nguồn nước thải trong phòng thí nghiệm trước khi thải ra cống chung để đảm bảo an toàn cho môi trường xung quanh. Chính vì những lý do trên Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đã nghiên cứu xây dựng mô hình thu gom, xử lý toàn bộ nước thải phát sinh từ phòng thí nghiệm tại Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường, Thành phố Bảo Lộc đáp ứng yêu cầu xả thải ra môi trường (nước sau khi xử lý đạt theo cột B của QCVN 40:2011/BTNMT).

1. Phân tích đánh giá các nguồn thải

           Tại PTN của Trung tâm có các nguồn thải chính sau: Nguồn khí thải, nguồn nước thải và nguồn chất thải rắn. Đối với nguồn khí thải Trung tâm đã bố trí quạt hút khí độc cùng với than hoạt tính để làm giảm khả năng ô nhiễm trước khi thải ra môi trường. Còn nguồn rác thải rắn như chai hóa chất thì cũng đang được thu gom và cất giữ.

          Còn đối với nguồn nước thải PTN gồm có 3 nguồn thải chính gồm nguồn nước thải chứa kim loại nặng, nguồn nước thải chứa dung môi, và toàn bộ nguồn nước thải phát sinh từ hoạt động thí nghiệm còn lại. Trong đó hiện PTN mới chỉ thu gom, lưu giữ nguồn nước thải chứa kim loại nặng mà hệ thống thu gom này chưa đạt chuẩn và cũng đã xuống cấp. Nguồn nước thải chứa dung môi thì đã được thu hồi bằng hệ thống cô quay chân không để tái sử dụng ngay tại PTN, còn toàn bộ nguồn nước thải phát sinh từ hoạt động thí nghiệm còn lại thì vẫn chưa được xử lý mà đang được thải trực tiếp ra cống nước sinh hoạt.

          Nguồn nước thải tại Trung tâm được phân loại theo tính chất của nguồn thải: nguồn nước thải có chứa chất nguy hại và nguồn nước thải thông thường.

          Đối với nguồn nước thải có chứa chất nguy hại: Không thực hiện xử lý tại chỗ mà tiến hành thu gom tại nguồn. Theo tính chất của mẫu và hóa chất phục vụ công tác phân tích, thì các hoạt động phân tích có chứa chất nguy hại (Hg…), thì nước thải ra được tiến hành thu gom vào thùng chứa chuyên dụng, sau đó sẽ phối hợp với đơn vị chức năng để xử lý (hợp đồng với đơn vị xử lý chất thải nguy hại);

          Đối với nguồn nước thải thông thường: gồm tất cả các nguồn thải còn lại của hoạt động hóa lý (trừ kim loại nặng Hg…) và vi sinh (đối với mẫu nước thải chứa vi sinh sẽ được tiệt trùng trước khi đưa vào hệ thống xử lý chung) sẽ được thu gom tập trung vào nguồn thải và tiến hành xử lý theo quy trình.

2. Đánh giá chất lượng nước thải trước khi xử lý

          Sau khi phân tích mẫu sơ bộ ta được kết quả phân tích ta nhận thấy 12/ 32 các thông số đặc trưng của nước thải PTN vượt quy chuẩn cho phép cột B QCVN 40:2011/BTNMT.

            Kết quả phân tích chất lượng nước thải PTN đã chỉ ra rằng các chỉ tiêu như: pH, COD, BOD₅, cặn lơ lửng, độ màu, sunfua, N tổng, P tổng, clorua và một số kim loại (Pb, Cd, Cr, Mn...) vượt quy chuẩn cho phép cột B QCVN 40:2011/BTNMT. Trong đó: pH < 5,5; COD vượt từ 1,2 đến 1,3 lần; BOD₅ vượt từ 1,7 đến 2 lần; Cặn cơ lửng vượt từ 1,75 đến 3,5 lần; Độ màu vượt từ 1,7 đến 2,5 lần; N tổng vượt 1,1 lần; Clorua, sunfua vượt từ 1,1 đến 1,5 lần; Các kim loại vượt từ 1,1 đến 2,5 lần....

Do đó để ngăn chặn nguy cơ gây ô nhiễm, vấn đề đặt ra ở đây là cần phải có biện pháp thu gom, quản lý và xử lý nguồn nước thải trong PTN trước khi thải ra cống sinh hoạt chung để đảm bảo an toàn cho môi trường xung quanh. Chúng tôi thực hiện phân loại như sau:

-  Đối với nguồn nước thải có chứa chất nguy hại: Không thực hiện xử lý tại chỗ mà tiến hành thu gom tại nguồn. Theo tính chất của mẫu và hóa chất phục vụ công  tác phân tích, thì các hoạt động phân tích có chứa chất nguy hại như: chất lỏng có pH<2 và pH>12,5; Hg, Các kim loại, hợp chất vô cơ, các hóa chât hữu cơ như: phenol, dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật nhóm Clo hữu cơ, nhóm photpho hữu cơ, PCB...vượt ngưỡng hàm lượng tuyệt đối cơ sở H theo QCVN 07:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại thì nước thải ra được tiến hành thu gom vào thùng chứa chuyên dụng, sau đó sẽ phối hợp với đơn vị chức năng để xử lý (hợp đồng với đơn vị xử lý chất thải nguy hại).

-   Đối với nguồn nước thải thông thường: gồm tất cả các nguồn thải còn lại của hoạt động hóa lý (trừ kim loại nặng Hg và các hóa chất vượt ngưỡng hàm lượng tuyệt đối cơ sở H theo QCVN 07:2009/BTNMT ) và vi sinh (đối với mẫu nước thải chứa vi sinh sẽ được tiệt trùng trước khi đưa vào hệ thống xử lý chung) sẽ được thu gom tập trung vào nguồn thải và tiến hành xử lý theo quy trình.

3. Quy trình phân loại và thu gom tập trung nguồn nước thải

1. Sơ đồ thu gom, xử lý nước thải tại phòng thí nghiệm

b.  Tính toán lượng thải của các nguồn thải và hệ thống thu gom

* Lượng nước thải của nguồn thải nguy hại

          Theo thống kê số lượng mẫu hàng năm từ 2018, 2019 2020 tại PTN phân tích khoảng 2.500 mẫu đến 2.900 mẫu tương ứng với khoảng 12.500 đến 14.500 chỉ tiêu ( Trong đó các hóa lý từ 9.400 đến 12.600 chỉ tiêu, vi sinh từ 1.200 đến 1.700 chỉ tiêu, vật liệu xây dựng từ 800 đến 1.300 chỉ tiêu), mặt khác mẫu có hoạt động phân tích có chứa chất nguy hại chiếm 10% trong tổng số các chỉ tiêu hóa lý tương ứng từ 940 đến 1.260 chỉ tiêu. Tương ứng với mỗi chỉ tiêu này thì lượng nước thải khoảng 500mL/1 chỉ tiêu phân tích. Do đó trung bình hằng năm PTN có thể thải ra gần 470L đến 630L nước thải có chứa chất nguy hại. Do đó sẽ mua bồn chứa có thể tích 1.000L có khung sắt bảo vệ để chứa.

* Lượng nước thải của nguồn thông thường

Căn cứ báo cáo lượng mẫu thực tế hàng tháng của Phòng Phân tích – Kiểm nghiệm, từ tháng 3/2022 đến nay do lượng mẫu phân tích hàng tháng ít dao động từ 84 mẫu đến 119 mẫu/ tháng ( tương đương với 306 đến 468 chỉ tiêu hóa lý, vi sinh) nên lượng nước thải thông thường tại phòng thí nghiệm cũng rất ít. Qua quá trình theo dõi bồn chứa nước thải trung bình khoảng 1 tuần thì bồn chứa nước thải thông thường sẽ đầy 1000L.

1. Quy trình công nghệ xử lý

- Điều kiện mặt bằng: Mặt bằng có sẵn, cải tạo theo mặt bằng hiện hữu.

- Tiêu chí lựa chọn công nghệ xử lý nước thải:

Hệ thống xử lý nước thải gồm nhiều modul hoạt động nhằm xử lý nước thải thu gom từ phòng thí nghiệm một cách tối ưu nhất;

Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải của dự án có thể thay đổi, dao động tùy vào thời điểm hoạt động khác nhau;

Tự động hóa quy trình vận hành, phương pháp vận hành của hệ thống đơn giản, phù hợp với điều kiện Việt Nam;

Hạn chế thấp nhất các thao tác thủ công, thao tác đóng mở van, tắt mở động cơ nhằm để tăng tuổi thọ thiết bị.  Công nghệ xử lý tiên tiến, chi phí vận hành thấp.

- Quy trình công nghệ: Dựa trên lưu lượng, tính chất nước thải và mặt bằng của cơ sở, Ban chủ nhiệm đề xuất phương án xử lý nước thải như trong hình 3.

Hình 3. Sơ đồ công nghệ xử lý

1. Thuyết minh công nghệ

+ Bể thu gom (T01): Toàn bộ nước thải của phòng thí nghiệm tự chảy về bể thu gom. Tại đây, có bơm bơm nước thải về bể điều hòa.

+ Bể điều hòa (T02): Bể điều hòa được thiết kế với thời gian lưu đủ lớn để điều hòa về lưu lượng và nồng độ các thành phần ô nhiễm có trong nước thải. Một số ưu điểm của việc thiết kế bể điều hòa cụ thể như sau: Lưu trữ nước thải phát sinh vào những giờ cao điểm và phân phối đều cho các bể xử lý phía sau; Kiểm soát các dòng nước thải có nồng độ ô nhiễm cao; Tránh gây quá tải cho các quá trình xử lý phía sau; Có vai trò là bể chứa nước thải khi hệ thống dừng lại để sửa chữa hay bảo trì; Bể điều hòa có hệ thồng điều chỉnh pH phù hợp: Trong các phản ứng keo tụ tạo bông, độ pH ảnh hưởng lớn đến tốc độ phản ứng và phân hủy các ô nhiễm, pH thích hợp cho quá trình keo tụ tạo bông là từ 6,5-8,5. Sau bể điều hòa, nước thải được bơm qua bể keo tụ.           

Tại quá trình này ban đầu nhóm thực hiện dự án dự kiến sử dụng máy thổi khí để hòa trộn nước thải trước khi xử lý với hóa chất trung hòa. Tuy nhiên máy thổi khí với công suất (0,2KW/220V/1 pha, Lưu lượng: 0,57m3/phút) vừa sử dụng cho quá trình khuấy trộn các hóa chất như PAC và Polymer và vừa hòa trộn quá trình trung hòa thì không đủ công suất nên quá trình trung hòa diễn ra không được tối ưu mà chúng tôi phải dùng cây để khuấy phụ để quá trình trung hòa được diễn ra tốt hơn.

Để quá trình trung hòa tại bể điều hòa được tối ưu nhóm thực hiện dự án đã lắp đặt thêm 1 chiếc bơm với công suất 0,37KW/220V/1 pha tại bể điều hòa có kết nối với bơm định lượng của NaOH và bơm định lượng HCl để khi quá trình trung hòa diễn ra bơm sẽ hút dung dịch từ dưới lên trên có tác dụng như đang khuấy trộn và hiệu quả quá trình trung hòa được tối ưu hơn.

+ Bể keo tụ (T03): Tại đây, nước thải châm thêm hóa chất keo tụ (PAC) để loại bỏ các cặn lơ lửng không lắng được, độ màu, bẻ gãy các chất khó phân hủy … các chất ô nhiễm sẽ được keo tụ lại tạo thành các bông bùn có kích thước lớn và lắng tốt hơn.

+ Bể tạo bông (T04): Tại đây, nước thải châm thêm hóa chất trợ lắng polymer để giúp quá trình lắng và tách bùn sau đó tốt hơn. Nước thải phòng thí nghiệm tại Trung tâm cần xử lý kim loại ở giai đoạn này nên chúng tôi lựa chọn chất trợ lắng là Polymer anion.

+ Bể lắng hóa lý (T05): Nước thải sau quá trình keo tụ tạo bông có nhiều cặn và dễ lắng. Do vậy cần phải tách chúng ra khỏi nước trước khi qua quá trình xử lý tiếp theo. Bể lắng được thiết kế nhằm mục đích tách loại bông bùn hóa lý ra khỏi nước sau xử lý bằng quá trình lắng trọng lực; Nước đưa vào ống trung tâm rồi từ đó phân phối đều khắp bể. Dưới tác dụng của trọng lực bùn hóa lý lắng xuống đáy, nước trong di chuyển lên trên. Phần nước trong sẽ được thu gom qua hệ thống máng tràn tiếp tục chảy sang bể khử trùng; Bùn được lắng xuống dưới đáy bể sau đó được hút định kì về bể chứa bùn.

+ Bể khử trùng (T06): Bể khử trùng có nhiệm vụ chứa nước và khử trùng tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh. Hóa chất được sử dụng để khử trùng nước thải là các hợp chất của clo; Clorin là chất khử trùng được sử dụng phổ biến do hiệu quả diệt khuẩn cao và giá thành tương đối rẻ sẽ được sử dụng cho công trình này. Quá trình khử trùng nước xảy ra qua 2 giai đoạn: đầu tiên chất khử trùng khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật sau đó phản ứng với men bên trong tế bào và phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt.

+ Bồn lọc áp lực(T07): Bồn lọc áp lực có tác dụng lọc cặn sau quá trình keo tạo bông, ngoài ra cột lọc áp lực còn được bổ sung thêm than hoạt tính giúp nước sau xử lý trong hơn; Nước đầu ra đạt tiêu chuẩn QCVN40: 2011/BTNMT, cột B.

 + Bể chứa bùn (T08): Bể chứa bùn có chức năng chứa bùn thải từ quá trình keo tụ tạo bông, bể chứa bùn được thu gom thành chất thải nguy hại và định kỳ khi nào bể chứa bùn đầy sẽ kết hợp với xử lý nước thải nguy hại để thuê đơn vị có chức năng xử lý đến hút mang đi xử lý theo quy định.

1. Đánh giá chất lượng nước sau khi xử lý

Qua kết quả phân tích tại Trung tâm TĐC và Viện nghiên cứu Hạt Nhân Đà Lạt ta nhận thấy mẫu nước trước xử lý một số các chỉ tiêu đều vượt với yêu cầu của QCVN 40:2011-BTNMT như: pH, COD, BOD, chất rắn lơ lửng, màu sắc, N tổng, Phốt pho, Pb, Mn, Cr, Clorua.

Thông qua kết quả sau khi xử lý của Trung tâm TĐC và Viện nghiên cứu Hạt nhân chúng ta nhận thấy:

+ Chỉ tiêu pH dao động từ 6,9 đến 7,0 phù hợp với yêu cầu so với cột B của QCVN 40:2011-BTNMT.

+ Các chỉ tiêu COD, BOD, chất rắn lơ lửng, màu sắc, N tổng, Phốt pho, Pb, Mn, Cr, Clorua... sau khi xử lý đều nhỏ hơn yêu cầu so với cột B của QCVN 40:2011-BTNMT. Cụ thể 1 vài chỉ tiêu như:

1. Hiệu quả mang lại

a.Hiệu quả xã hội

Đảm bảo môi trường trong sạch và nguồn nước thải đảm bảo an toàn trước khi được thải ra môi trường chung.

Góp phần xây dựng môi trường sống trong lành và an toàn cho người dân tại địa phương.

Thông qua kết quả của dự án, các phòng thử nghiệm lân cận trong tỉnh hoặc ngoài tỉnh có thể áp dụng mô hình xử lý nước thải phòng thí nghiệm của Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng cho đơn vị của mình để đảm bảo chất lượng nước thải ra môi trường đảm bảo điều kiện xả thải.

b.Hiệu quả về môi trường

Đảm bảo môi trường sống an toàn cho người dân xung quanh khu vực trụ sở phòng thí nghiệm.

Từ kết quả mô hình xử lý nước thải Trung tâm đủ điều kiện để xin cấp phép xả thải nước thải của phòng thí nghiệm ra môi trường chung.