|
1. Tên tác giả/nhóm tác giả:
PGS.TS Trần Yêm, PGS.TS. Nguyễn Thị Hà, PGS.TS. Trịnh Thị Thanh, TS. Trần Văn Quy, TS. Nguyễn Mạnh Khải, CN. Nguyễn Xuân Huân, HVCH. Nguyễn Tự Nam.
2. Giới thiệu tóm tắt công trình
2.1. Mục đích:
Lựa chọn các cơ sở thải bùn từ hệ thống xử lý nước thải mạ và các cơ sở áp dụng thử nghiệm tận dụng bùn thải đã xử lý
Xử lý bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải mạ (qui mô phòng thí nghiệm và mô hình pilot)
Tận dụng bùn thải đã xử lý trong sản xuất gốm sứ dựng lựa chọn (qui mô phòng thí nghiệm và mô hình pilot)
Đề xuất hệ thống xử lý và các giải pháp tận dụng vật liệu thải trên cơ sở tính toán chi phí hiệu quả
2.2. Những kết quả chính:
2.2.1. Kết quả khoa học
Góp phần triển khai ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn thông qua mô hình thử nghiệm xử lý và tận dụng bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải mạ điện.
Góp phần hoàn thiện các phương pháp công nghệ trong xử lý chất thải từ: các yếu tố ảnh hưởng, bản chất của quá trình- đây là hướng nghiên cứu đang được quan tâm về nguyên lý của các quá trình công nghệ xử lý môi trường ở qui mô bán thực nghiệm.
Xây dựng mô hình thử nghiệm (pilot) và qui trình công nghệ tận dụng bùn thải đã xử lý cho sản xuất gốm sứ và vật liệu xây dựng (gạch).
Số bài báo, sách, báo cáo khoa học được công bố: 03 bài báo đăng trên Tạp chí chuyên ngành
Kết quả ứng dụng:
Các sản phẩm công nghệ: Bột màu vô cơ sản xuất từ bùn thải; Mô hình xử lý và sản xuất bột màu vô cơ: Các sản phẩm gốm sứ sử dụng bột màu sản xuất từ bùn thải.
Khả năng ứng dụng thực tế của các kết quả:
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu tiến hành xây dựng qui trình tái chế và tận dụng các vật liệu thải từ công nghiệp mạ điện. Đánh giá hiệu quả, tính khả thi của giải pháp nhằm mở rộng qui mô ứng dụng bùn thải mạ đã xử lý vào sản xuất gốm, sứ.
Các kết quả thử nghiệm độ an toàn của gạch (tận dụng bùn thải để sản xuất) bằng đánh giá sự rò rỉ của kim loại có trong bùn theo phương pháp Tiêu chuẩn của Cơ quan bảo vệ Môi trường Mỹ (US-EPA) cho thấy các sản phẩm hoàn toàn an toàn với môi trường. Nước ngâm sản phẩm có nồng độ các kim loại thấp hơn nhiều so với *QCVN 24/2009 của Bộ Tài nguyên Môi trường (*áp dụng cho nước thải công nghiệp).
Tham gia Hội chợ Techmart Hà Nội 2008 và Chợ Công nghệ và Thiết bị Việt Nam ASEAN+3 (TechMart Vietnam ASEAN +3) 2009.
Kết quả đào tạo
- Số cử nhân được đào tạo trong khuôn khổ của đề tài: 02
- Số thạc sĩ được đào tạo trong khuôn khổ của đề tài: 01
- Đổi mới/bổ sung cho nội dung các giáo trình/chuyên đề
Các kết quả nghiên cứu được đưa vào nội dung giảng dạy của môn học: Nguyên lý Công nghệ môi trường, Xử lý và tận dụng chất thải.
Ý nghĩa khoa học, công nghệ, đào tạo, ứng dụng thực tiễn
Giá trị khoa học:
Quá trình mạ đã tạo ra một lượng lớn nước thải, mà việc xử lý nó cũng hình thành một khối lượng không nhỏ bùn thải. Bùn thải từ việc xử lý nước thải này (thường là ép khung bản nước thải) chứa hợp chất các kim loại kết tủa như (Cr, Ni, Fe,...) và các chất hữu cơ khó phân huỷ.
Trên thế giới đã có các công trình xử lý chất thải rắn nguy hại chủ yếu tập trung vào công nghệ nén ép, đóng rắn hoặc tận dụng làm phụ liệu sản xuất các sản phẩm. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng quá trình đóng rắn/ổn định đã được tiến hành cho hầu hết rác kim loại. Công nghệ nén ép dựa trên nguyên lý cơ bản là quá trình đóng rắn – Sự giảm thiểu một cách bền vững sự phơi nhiễm thông qua các kênh rò rỉ tiềm năng. Công nghệ nén ép có thể cũng liên quan đến sự bẫy vật lý thông qua sự đóng rắn và ổn định hoá học bằng các con đường: kết tủa, hấp phụ hay các phản ứng khác. Đây là sự kết hợp các phương pháp xử lý như đã đề cập như ổn định/ đóng rắn. Vật liệu rác thải nguy hại có thể được nén ép theo 2 cách: nén ép vi mô và nén ép vĩ mô. Nén ép vi mô liên quan đến sự trộn lẫn các loại rác thải cùng với nhau cùng với vật liệu bọc trước khi quá trình đóng rắn xảy ra. Việc xử lý và tận dụng vật liệu thải giàu kim loại nặng của các cơ sở mạ điện bao gồm bùn thải cặn trong nước thải đã được nhiều nhóm tác giả trên thế giới nghiên cứu thực hiện và thu được các kết quả khả quan. Ở Bỉ vật liệu thải giàu kim loại nặng được nghiên cứu xử lý và “chôn lấp ” an toàn kết hợp để nâng cao cốt đường cao tốc; “Bùn đỏ – Red mud” từ nhà máy luyện thép được sử dụng trong sản xuất gạch chịu lửa. Tác giả Singh và nnk (1998) đã chứng minh phương pháp nén ép vi mô của bóng đèn chiếu sáng bị vỡ chứa thuỷ ngân trong đó thuỷ tinh được đập vỡ và trộn lẫn cùng với vật liệu bọc trước khi đóng rắn. Matus (1998) cũng báo cáo nén ép vĩ mô của các ống chì chứa thuỷ ngân bằng việc cho vật liệu bọc bao quanh các ống chì. Trong nghiên cứu của Abdur Rouf và Delwar Hossain, cặn thải chứa asen được sử dụng làm nguyên liệu đóng gạch.
Việc nghiên cứu triến khai các giải pháp công nghệ tận dụng bùn thải chứa kim loại nặng của các nhóm nghiên cứu bên cạnh các giá trị khoa học về xử lý tận dụng chất thải sẽ cho hiệu quả kinh tế thông qua giải thay thế vật liệu hiện đang sử dụng. Điều này là rất rõ rệt và có nhiều triển vọng cho áp dụng trong thực tiễn.
Giá trị thực tiễn:
Đề tài được thực hiện đáp ứng yêu cầu cấp bách của:
- Chiến lược bảo vệ môi trường quốc gia
- Định hướng và tính cấp thiết phát triển kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường của thành phố Hà Nội
- Chương trình 3Rs và 5Rs đang được triển khai áp dụng thử nghiệm tại Hà Nội và một số vùng (do JICA tài trợ)
Ở Việt Nam, bùn thải rắn chứa các kim loại nặng xếp vào loại chất thải rắn đặc biệt nguy hại và đang được đổ thải như đối với chất thải nguy hại khác, tuy nhiên việc nghiên cứu xử lý và tận dụng các loại chất thải này còn chưa được thực hiện đầy đủ. Ở Việt Nam các loại chất thải nguy hại được qui định xử lý, đổ thải chủ yếu theo phương pháp đóng rắn, chôn lấp, thiêu huỷ (khoảng 50% trong tổng số chất thải rắn phát sinh được xử lý bằng phương pháp chôn lấp không có kiểm soát). Tỷ lệ chất thải rắn được thu hồi để tái chế và sử dụng là 15-25%.
Trước thực trạng đó việc xử lý và tận dụng bùn cặn thải từ hệ thống xử lý nước thải mạ điện qui mô bán thực địa theo hướng tận dụng/tái sử dụng lằm nguyên liệu đầu vào cho một số ngành sản xuất hoặc đổ thải an toàn nhằm đáp ứng phương châm đã đặt ra về “Tài nguyên chất thải” và đảm bảo sức khỏe cho cộng đồng và sự phát triển bền vững là rất cần thiết.
Phạm vi hoặc địa điểm triển khai ứng dụng:
Điều tra thực tế về qui trình xử lý nước thải mạ crom, niken, khối lượng bã thải tại: Công ty Goshi-Thăng Long; Công ty TNHH phụ tùng xe máy - ô tô Machino, Hà Nội; Công ty Máy tính Fufitsu, Biên Hoà - Đồng Nai. Tiến hành điều tra qui trình sản xuất, nguyên vật liệu của quá trình sản xuất gạch lát và gạch nung, qui trình sản xuất gốm sứ, giá các loại bột màu gốm sứ và bột màu gạch.
Khảo sát thực tế tại các cơ sở thực hiện nghiên cứu thử nghiệm:
- Cơ sở sản xuất gốm Quý Mão, Bát tràng;
- Công ty TNHH 27-7, Hà Nam (sản xuất gạch ép thuỷ lực);
- Nhà máy Gạch Vigracela Phú Xuyên, Hà Nội và
- Nhà máy gạch Tuynel Hiệp Hòa, Vĩnh Phúc.
1. Project title
Treatment and utilization of waste sludge generated from Electroplating wastewater treatment /systems
2. Full name of author/group of authors
Trần Yêm, Nguyễn Thị Hà, Trịnh Thị Thanh, Trần Văn Quy, Nguyễn Mạnh Khải, Nguyễn Xuân Huân, Nguyễn Tự Nam.
3. Abstract of the project
- Project purpose
Select the enterprises with heavy metal rich sludge discharged
Treatment of heavy metal rich sludge
Utilization of treated sludge in ceramic production as pigment (in laboratory and pilot scale)
Propose the technical solutions for sludge utilization based on environmental safety assessment and cost –benefit assessment
- Main results
Scientific results:
1. Contribute to implementation of research results application into practice through pilot testing process using sludge from electroplating wastewater treatment system
2. Contribute to complete technological methods in waste treatment from factors affecting the nature of the process. There is the research orientation concerned about the principle of technology process for environmental treatment at pilot scale.
3. Building test models (pilot) and technology process which taking advantage treated sludge for producing ceramics and construction materials (bricks, enamels).
Number of articles, books, scientific reports is expected to be announced
4. 03 articles published in Scientific Journal
Application results:
Technical outputs:
- Pigment produced from waste sludge
- The technical procedures for Pigment production using waste sludge
- Ceramic products which using treated sludge as pigment and raw material
Practical outputs: Application at pilot scale in some enterprises to produce seramic products and construction products such as bricks, enamels,....
The leaching tests for bricks (utilized waste sludge to produce) according to US-EPA showed the results and confirmed the safety of applied solidification processes in term of environment requires. The leaching solutions all have very low content of heavy metals that found in sludge. These also much lower than that regulated in *QCVN 24/2009 of MoNRE (* for industrial wastewater).
Participate in Techmart Ha Noi 2008 and Techmart Vietnam ASEAN+3 (TechMart Vietnam ASEAN +3) 2009.
Training results:
Supporting for 3 undergraduate students and 2 postgraduate students to complete BSc and Master degrees.
Additional content for some specific courses in Environmental technology and Waste Management and Treartment
Signification in sense of science, technology, education and practical application.
Scientific value:
With rapid development of industrialization and modernization processes, industrial waste has been dramatically increased both in amount and kinds. It requires adequate awareness, behavior and proper investment for waste treatment including solid wastes. Sludge discharged from metal electric plating contains high amount of heavy metals. It is hazardous waste for organisms and harms human health. Resulting from previous studies organisms/livings could be killed or derogated by sufficiently high concentration of heavy metal. Low concentration can cause chronic poison or bioaccumulation affecting organisms in long-term times, particularly heavy metals contaminated in environment probably cause adverse effect to human health through food chain.
Heavy metal rich sludge treatment methods majority are putting ash into cement box then disposed/land filled; incineration. The treatment methods for reuse of these wastes (including sludge from wastewater, heavy metal rich sludge from recovery process of electroplating damaged products) have been studied by many researchers and obtained good results. However, in Vietnam this issue has not sufficiently been studied and implemented.
Plating process has created a large amount of wastewater, and the treatment processing itself formed a mass of sludge. Sludge from waste water (usually pressing the frame of waste water) contains compounds such as metal precipitates (Cr, Ni, Fe,) and other persistent organic compounds.
The treatment process and utilization of waste material containing heavy metal base includes electroplating sludge waste have been researched by many authors in the world and obtain positive results. In Belgium, waste material containing heavy metals have been studied and "burying" safe combination to improve the core of highway; "Red Mud" from the steel plant is used in the manufacture of bricks factory.
In the study of Delwar Hossain and Abdur Rouf, residue waste containing arsenic is used as brick material. Numbers of studies have been conducted to utilize sludge containing heavy metals from wastewater of electroplating system and applied to test for producing ceramic colors and color production pavement tiles, accessories for the manufacture of bricks. Results showed the feasibility and effectiveness in aspects of both environment and economy. Heavy metals (Cr, Ni, Cu, Zn) in sludge after being taking advantage of colors and accessories do not wash driftwood come back into the environment. Research on deploying technology solutions utilizing sludge containing heavy metals apart from scientific value have economic efficiency, which is very promising to apply in practice.
Practical value:
The research meets urgent requirements of:
- Strategy of national environment protection
- Orientation of economic and social development and environmental protection in Hanoi city.
- 3Rs program and 5Rs are being applied in Hanoi and some other areas (funded by JICA)
Based on the current status of environmental pollution treatment (solid waste, liquid, gas) and the dumping waste without control of materials, waste, residues from the systems and equipment used to separate types of pollutants.
Materials/residue sludge containing rich organic pollutants and heavy metals emitted from wastewater treatment systems causes environmental concern due to the unsafe waste dumping. The concentration of toxic substances will cause pollution to the receiving environment (water, soil ..), and spreads through food chains and affects seriously on human health.
In Vietnam, the type of hazardous waste are regulated in treatment, mainly by curing method, burying, burning (about 50% of the total solid waste generated is treated by landfill method without control). The rate of collected solid waste for recycling and reuse of 15-25%. The main activities of company include stamping and cutting steel plates and pipes, plating, assembly, manufacturing spare parts for motorcycles and automobiles and other accessories. Business areas of the company is mainly manufacturing and assembly supply motorcycle parts for the assembled motorcycles units in the country and abroad, to create growth for industry in general and in Vietnam in general. Main products of the company are front wheel clusters, rear wheel clusters, exhausted pipes, passes in front, brakes, steel pipes...
As a result, using the residue sludge from wastewater treatment systems as input materials for some manufacturing industries to ensure public health and sustainable development is necessary.
Scope and areas for study and application
The field study was carried out at Goshi-Thang Long Company, Machino Ltd. Company in Hanoi and Fufitsu Company in Bien Hoa - Đong Nai. Treated sludge utilization was carried out at Quy Mao enterprise, Bat Trang; 27-7 Ltd Block Brick production company in Ha Nam; Phu Xuyen Brick company in Hanoi and Hiep Hoa Tunnel brick in Vinh Phuc.
|
