Trong quá trình phát triển công nghiệp, nước thải kim loại nặng trở thành một trong những nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng nhất đối với môi trường và sức khỏe con người. Với đặc tính khó phân hủy sinh học, dễ tích tụ và gây độc tính mạnh, kim loại nặng trong nước thải có thể để lại hậu quả lâu dài cho hệ sinh thái cũng như cộng đồng. Chính vì vậy, việc nghiên cứu và áp dụng các phương pháp xử lý nước thải kim loại nặng là một yêu cầu cấp bách, nhằm kiểm soát ô nhiễm và hướng đến mục tiêu phát triển bền vững.
Nước thải kim loại nặng là loại nước thải có chứa các nguyên tố kim loại như chì (Pb), cadimi (Cd), thủy ngân (Hg), crom (Cr), niken (Ni), đồng (Cu), kẽm (Zn)… với nồng độ cao vượt ngưỡng cho phép. Chúng thường phát sinh từ các hoạt động công nghiệp như khai thác và tuyển quặng, luyện kim, mạ điện, sản xuất linh kiện điện tử, dệt nhuộm, thuộc da hay từ chất thải y tế. Bên cạnh đó, một phần nhỏ còn đến từ sinh hoạt đô thị và phân bón, thuốc trừ sâu trong nông nghiệp. Đặc trưng của loại nước thải này là khó phân hủy sinh học, tích tụ lâu dài trong môi trường và có khả năng gây độc cao.
Kim loại nặng trong nước thải có độc tính mạnh và khả năng tích lũy sinh học trong cơ thể con người cũng như hệ sinh thái. Khi xâm nhập qua đường nước uống, thực phẩm hoặc tiếp xúc trực tiếp, chúng có thể gây rối loạn thần kinh, tổn thương gan, thận, hệ tuần hoàn và thậm chí gây ung thư. Về mặt môi trường, kim loại nặng tích tụ trong đất và nguồn nước làm suy thoái hệ sinh thái thủy sinh, giảm đa dạng sinh học và gây mất cân bằng chuỗi thức ăn. Do đó, việc kiểm soát và xử lý nước thải kim loại nặng là vấn đề cấp thiết nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng và phát triển bền vững.
Tìm hiểu về nước thải kim loại nặng
Kết tủa hóa học là phương pháp xử lý phổ biến, trong đó các hóa chất như vôi, xút (NaOH), hoặc muối cacbonat được thêm vào để tạo thành hợp chất không tan với ion kim loại. Các kết tủa này (hydroxit, cacbonat hoặc sunfat) dễ dàng được loại bỏ bằng lắng và lọc. Phương pháp này đơn giản, chi phí thấp, nhưng tạo ra lượng bùn thải lớn và cần xử lý tiếp theo để tránh ô nhiễm thứ cấp.
Hấp phụ sử dụng các vật liệu có khả năng giữ lại ion kim loại trên bề mặt như than hoạt tính, zeolit, bentonit, hoặc vật liệu nano (nano oxit sắt, graphene). Phương pháp này có hiệu quả cao với kim loại ở nồng độ thấp, đồng thời có thể tái sinh vật liệu để tái sử dụng. Tuy nhiên, chi phí vật liệu có thể cao và hiệu quả phụ thuộc nhiều vào điều kiện pH cũng như đặc tính của nước thải.
Lọc màng (UF, NF, RO) là công nghệ tiên tiến dựa trên cơ chế sàng lọc kích thước và áp suất để loại bỏ ion kim loại nặng ra khỏi nước thải. Phương pháp này có khả năng xử lý triệt để, cho nước sau xử lý có thể tái sử dụng trong sản xuất hoặc sinh hoạt. Điểm hạn chế là chi phí đầu tư và vận hành cao, đồng thời dễ xảy ra hiện tượng tắc nghẽn màng (fouling) cần bảo dưỡng thường xuyên.
Điện phân là phương pháp sử dụng dòng điện một chiều để khử ion kim loại trong nước thải, biến chúng thành kim loại ở dạng rắn bám trên điện cực hoặc lắng xuống. Quá trình này có ưu điểm là loại bỏ được kim loại nặng ở nồng độ thấp, thu hồi kim loại quý và hạn chế tạo ra bùn thải thứ cấp. Tuy nhiên, nhược điểm là chi phí điện năng cao, hiệu quả xử lý phụ thuộc vào độ dẫn điện của nước thải, và thiết bị cần bảo dưỡng thường xuyên để duy trì hiệu quả.
Tổng hợp các phương pháp xử lý nước thải kim loại nặng chuẩn QCVN hiện nay
Xử lý nước thải kim loại nặng không chỉ là giải pháp kỹ thuật, mà còn là nhiệm vụ quan trọng để bảo vệ sức khỏe cộng đồng và gìn giữ môi trường sinh thái. Tùy vào tính chất nước thải và điều kiện kinh tế, các phương pháp như kết tủa hóa học, hấp phụ, lọc màng hay điện phân có thể được lựa chọn hoặc kết hợp nhằm nâng cao hiệu quả xử lý. Trong tương lai, xu hướng ứng dụng công nghệ xanh, vật liệu mới và giải pháp kết hợp đa phương pháp sẽ là hướng đi tất yếu, góp phần giảm thiểu ô nhiễm và xây dựng một nền công nghiệp thân thiện với môi trường.
