Thể tích dd chuẩn Fe 10mg/L (ml) 0 1 2 3 4 5 V nƣớc cất 25 24 23 22 21 20 CFe (mg/ ml) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Hydroxylamine 1 ml Đệm axetat 5 ml O-Phenanthroline 2 ml V nƣớc cất Định mức lên 50 ml
Thêm đúng nhƣ bảng trên nhƣng thay chuẩn Fe bằng mẫu.
Để yên cho màu ổn định rồi đem mẫu và các dung dịch đƣờng chuẩn so màu ở bƣớc sóng 510 nm.
(4) Xác định kim loại nặng bằng phƣơng pháp hấp phụ nguyên tử AAS
Phƣơng pháp này dựa trên nguyên lý hấp thu nguyên tử của hơi nguyên tử. Ngƣời ta cho chiếu vào đám hơi nguyên tử một năng lƣợng bức xạ đặc trƣng của riêng nguyên tử đó. Sau đó đo cƣờng đợ cịn lại của bức xạ đặc trƣng này sau khi đã bị đám hơi nguyên tử hấp thụ, sẽ tính ra đƣợc nồng đợ ngun tố có trong mẫu đem phân tích.
2.2.5. Nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong nước thải mạ
(1) Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đối với hiệu quả xử lý chất ô nhiễm trong nước thải mạ
Khi ta tăng pH của dung dịch nƣớc thải bằng việc thêm vào dung dịch các chất có tính kiềm nhƣ NaOH hay Ca(OH)2, các ion kim loại sẽ kết tủa dƣới dạng hydroxit không tan theo phản ứng sau:
Tuy nhiên, sự kết tủa của mỗi kim loại chỉ đạt đƣợc hiệu quả cao ở từng giá trị pH riêng biệt. Một số hydroxit kim loại là lƣỡng tính và kết tủa có thể bị hòa tan ở pH quá cao. Giá trị pH > 10 tạo điều kiện cho sự hình thành phức hydroxit kim loại, làm giảm hiệu quả xử lý [36].
Tiến hành thí nghiệm:
- Lấy 100ml nƣớc thải vào các bình nón thể tích 250ml. - Đo pH của mẫu nƣớc thải.
- Cho từ từ NaOH 1M và 0,1M vào các bình đựng mẫu ở trên để điều chỉnh pH tăng dần đến pH cần thiết.
- Lắc đều và để lắng 30 phút.
- Lọc dung dịch trên qua giấy lọc để loại bỏ kết tủa.
- Dung dịch sau lọc đem xác định hàm lƣợng kim loại nặng và các chất cần thiết.
- So sánh và tìm giá trị pH tối ƣu cho quá trình xử lý kim loại nặng trong nƣớc thải mạ.
(2) Nghiên cứu ảnh hưởng của Na2CO3 đối với hiệu quả xử lý chất ô nhiễm
trong nước thải mạ
Khi ta thêm Na2CO3 vào dung dịch nƣớc thải, các ion kim loại nặng có thể kết
tủa dƣới dạng cacbonat theo phản ứng:
2Men+ + nCO32- Me2(CO3)n
Do tính tan của muối cacbonat kim loại cao hơn hydroxit kim loại (ngoại trừ ZnCO3) nên mợt số muối cacbonat kim loại có thể bị thủy phân thành dạng hydroxit tƣơng ứng.
Phản ứng kết tủa cacbonat kim loại đạt hiệu quả cao với điều kiện pH của dung dịch cao [36]. Do đó, ta sẽ kết hợp với quá trình thay đổi pH dung dịch ở trên để đạt đƣợc hiệu quả xử lý cao nhất.
Tiến hành thí nghiệm:
- Lấy 50ml mẫu nƣớc đã điều chỉnh pH ở trên vào 3 cốc có thể tích 100ml. - Cho dung dịch Na2CO3 vào trong cốc theo tỷ lệ số mol Na2CO3 : số mol Zn2+ lần lƣợt là 1:1, 2:1 và 3:1.
- Khuấy và để lắng 30 phút.
- Lọc qua giấy lọc và đem dung dịch thu đƣợc đi xác định hàm lƣợng kim loại nặng và các chất cần thiết.
- So sánh và lựa chọn tỷ lệ tối ƣu cho q trình xử lý.
2.4.6. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu
Phân tích, đánh giá các số liệu sẵn có, các số liệu phân tích đƣợc. Tổng hợp các số liệu đó để đƣa ra đánh giá chính xác và đầy đủ. Các số liệu thu thập đƣợc tập hợp và xử lý trên phần mềm Microsoft office excel 2003.
Kết quả phân tích nƣớc đƣợc so sánh với QCVN 40:2011/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải công nghiệp; QCVN 08:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc mặt.
Chƣơng 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Hoạt động sản xuất và vấn đề ô nhiễm môi trƣờng nƣớc
3.1.1. Tình hình sản xuất
3.1.1.1. Quy mơ và lợi ích kinh tế
Theo nhƣ báo cáo “Tình hình thực hiện nhiệm vụ phát triển kinh tế - xã hội năm 2012 và phƣơng hƣớng nhiệm vụ năm 2013” của xã Thanh Thuỳ thì thơn Rùa Hạ có tới 646 hợ sản xuất hàng cơ kim khí, chiếm 91,9% trong tổng số 703 hộ. kết quả giá trị sản xuất năm 2012 toàn xã Thanh Thuỳ ƣớc đạt 136,5 tỷ đồng, trong đó, giá trị sản xuất của thôn Rùa Hạ là 46,89 tỷ, chiếm 34,35% thu nhập của toàn xã [30].
Nghề cơ kim khí đƣợc tiến hành hầu hết các ngày trong năm, hồn tồn khơng bị chi phối vào các mùa vụ nông nghiệp. Ngƣời dân nơi đây tuy có đất nơng nghiệp nhƣng đa phần họ khơng trực tiếp sản xuất. Đến ngày phải cấy cày hay thu hoạch cần nhiều nhân lực họ thƣờng thuê ngƣời nơi khác đến làm.
3.1.1.2. Quy trình sản xuất
a) Cơ sở sản xuất tôn nguyên liệu
- Nguyên liệu: Tôn phế liệu - Sản phẩm: Tôn thành phẩm - Quy trình sản xuất:
Hình 3.1. Quy trình sản xuất tơn thành phẩm và dịng thải
Cơng đoạn cắt:
Các cơ sở sản xuất nguyên liệu thu mua phế liệu, thƣờng là các thùng tơn đựng keo hình trụ có đƣờng kính 0,6m, chiều cao 1m. Sau khi mua về các thùng keo này đƣợc cắt ra thành các hình chữ nhật.
Cơng đoạn làm sạch bề mặt:
Sau công đoạn cắt là đến công đoạn làm sạch bề mặt, tôn đƣợc ngâm với các dung môi cơ và axit để làm sạch keo và gỉ, thời gian ngâm khoảng 2- 3 ngày. Tại công đoạn này sẽ tạo ra nƣớc thải có chứa dầu mỡ và hóa chất. Sau đó tơn đƣợc chuyển đến cơng đoạn phơi, cán, cắt.
Công đoạn phơi, cán, cắt:
Tôn phế liệu
Cắt
Làm sạch bề mặt (ngâm, tẩy gỉ,tẩy
dầu mỡ) Phơi
Cán, cắt
Tơn thành phẩm
Hóa chất, nƣớc Nƣớc thải chứa
hóa chất
Bụi, tiếng ồn, CTR
Tại công đoạn này tôn đƣợc rửa sạch bằng nƣớc lã và phơi khô. Sau khi phơi khơ thì đƣợc cán bằng máy cán để làm mất các đƣờng gân trên thùng keo và làm phẳng bề mắt. Tùy thuộc vào nhu cầu của khách hàng, tôn thành phẩm sẽ đƣợc cắt ra thành các miếng tơn nhỏ hơn theo kích thƣớc của đơn đặt hàng.
Tôn thành phẩm đƣợc cung cấp cho các cở sở đột dập trong làng Rùa Hạ và các làng cơ kim khí khác trong địa phận xã Thanh Thùy.
b) Cơ sở đột dập
- Nguyên liệu : Tôn
- Sản phẩm: Rất đa dạng và phong phú thƣờng là các linh kiện xe máy, xe đạp - Quy trình sản xuất:
Hình 3.2. Quy trình sản xuất của cơ sở đột dập
Nguồn nguyên liệu:
Tùy thuộc vào đơn đặt hàng mà hộ sản xuất sẽ chế tạo khuôn phù hợp theo đơn đặt hàng đó. Tơn Tạo khn Tạo hình (Đợt, dập, cắt, khoan, mài) Sản phẩm Sản phẩm
Nguồn nguyên liệu để sản xuất hàng cơ kim khí là các loại tơn nhập liệu hoặc là tôn phế liệu đƣợc cung cấp bởi các hợ gia đình sản xuất tơn. Căn cứ vào kích thƣớc của sản phẩm, họ sẽ cung cấp tơn có kích thƣớc, bề dầy tƣơng ứng với sản phẩm.
Trong làng Rùa Hạ có 10 hợ cung cấp tơn ngun liệu nên hoạt động sản xuất trong làng rất thuận tiện. Tôn ở đây đƣợc nhập chủ yếu từ làng Đa Hội (Bắc Ninh) và mợt số nơi tḥc Hải Phịng, Thạch Thất (Hà Nội), giá nguyên liệu dao động từ 12.000 – 13.000/kg.
Đột dập, tạo hình:
Sau khi chế tạo đƣợc khuôn sẽ lắp ráp vào máy đột dập và tiến hành đợt dập. Mỗi sản phẩm có nhiều chi tiết cần đợt dập, q trình đợt dập đƣợc thức hiện theo dây truyền, mỗi ngƣời điều kiển 1 máy. Mỗi hợ sản xuất thƣờng có từ 4 đến 7 máy đột dập. Tùy thuộc vào đơn đặt hàng là sản phẩm nào mà sử dụng các máy móc, thiết bị phù hợp để tạo hình. Có những mặt hàng chỉ dừng lại ở bƣớc đồn dập, nhƣng có những mặt hàng có nhiều chi tiết hơn phải sử dụng máy thụt, máy khoan để tạo lỗ, máy mài để tạo đƣờng cong ở góc cạnh, máy cắt để cát các phần thừa…
Sau bƣớc này thì tuỳ vào yêu cầu của đơn dặt hàng hoặc sản phẩm đã hoàn thiện hoặc chuyển sang bƣớc mạ.
c) Cơ sở mạ
- Chi tiết mạ: phần lớn đƣợc chuyển đến từ các cở sở đột dập trong thơn, mợt số ít là các đơn đặt hàng bên ngồi. Các chi tiết mạ chủ yếu là các linh kiện, phụ tùng xe máy, xe đạp nhƣ: chân chống, đũa phanh, dằng phanh, yếm xe máy, các loại ốc vít...
- Phƣơng pháp mạ đƣợc sử dụng là mạ điện - Quy trình mạ:
Hình 3.3. Sơ sồ quy trình mạ và dịng thải
- Thuyết minh quy trình:
Bước 1: Tẩy dầu mỡ và rửa sạch
Bề mặt kim loại sau nhiều cơng đoạn sản xuất cơ khí, thƣờng dính dầu mỡ, dù rất mỏng cũng đủ để làm cho bề mặt trở nên kị nƣớc, không tiếp xúc đƣợc với dung dịch tẩy, dung dịch mạ…nên cần tẩy dầu mỡ trƣớc khi mạ.
Chi tiết mạ Tẩy dầu mỡ Tẩy gỉ Đánh trắng Mạ Thụ đợng hóa Sấy Chi tiết mạ hồn chỉnh Dung mơi hữu
cơ, nƣớc Axit, nƣớc Xút, nƣớc Hóa chất, nƣớc Hóa chất, nƣớc Nƣớc thải chứa dẫu mỡ Nƣớc thải chứa axit Nƣớc thải chứa kiềm Nƣớc thải chứa hóa chất Nƣớc thải chứa hóa chất
Tiến hành tẩy dầu mỡ bằng cách ngâm các chi tiết mạ trong dung môi hữu cơ cacbontetraclorua CCl4 trong thời gian từ 10-15 phút rồi rửa với nƣớc lã.
Bước 2: Tẩy gỉ và rửa sạch
Bề mặt kim loại thƣờng phủ một lớp oxit dày, gọi là gỉ. Sau khi tẩy dầu mỡ và rửa sạch các chi tiết mạ tiếp tục đƣợc tẩy gỉ để làm sạch bề mặt mạ bằng cách ngâm chi tiết mạ trong các thùng chứa dung dịch H2SO4 trong thời gian từ 15-60 phút. Sau đó cũng đem rửa lại với nƣớc lã.
Bước 3: Đánh trắng
Sau khi tẩy gỉ, các chi tiết mạ đƣợc chuyển sang lồng xóc, bổ sung thêm xút và quay trong vịng 30 phút để làm sạch bề mặt mạ hoàn toàn.
Tùy thuộc và chi tiết mạ mà sử dụng các lồng xóc có kích thƣớc phù hợp.
Bước 4: Mạ
Các chi tiết đƣợc chuyển sang bể mạ. Trong quá trình mạ điện, vật cần mạ đƣợc gắn với cực âm catôt, kim loại mạ gắn với cực dƣơng anôt của nguồn điện trong dung
dịch điện môi. Cực dƣơng của nguồn điện sẽ hút các electron e- trong q trình ơxi hóa và giải phóng các ion kim loại dƣơng, dƣới tác dụng lực tĩnh điện các ion dƣơng này sẽ di chuyển về cực âm, tại đây chúng nhận lại e- trong q trình ơxi hóa khử hình thành lớp kim loại bám trên bề mặt của vật đƣợc mạ. Độ dày của lớp mạ tỉ lệ thuận với cƣờng đợ dịng điện của nguồn và thời gian mạ.
Trong các bể mạ, có các cánh khuấy liên tục để trộn đều dung dịch điện phân. Quá trình mạ đƣợc thực hiện trong thời gian 4-50 phút.
Bước 5: Thụ động hóa
Tùy tḥc vào nhu cầu của khách hàng mà thụ đợng hóa nhƣ thế nào. Có hai loại thụ đợng hóa:
- Thụ đợng hóa trắng: trắng xanh (thụ đợng 779), trắng bạc (thụ động crom) - Thụ đợng hóa vàng: thụ đợng crom
Các thiết bị đƣợc nhúng nhanh qua chậu đựng hóa chất thụ đợng
Bước 6: Sấy khô
Sau khi thụ đợng hóa, các chi tiết mạ đƣợc chuyển đến máy ly tâm để vắt bớt nƣớc cho ráo, rồi đƣợc sấy khô trong 1-2 phút và hoàn thiện sản phẩm.
Sau mỗi công đoạn, các chi tiết mạ đều đƣợc chứa trong các thùng đựng nƣớc lã trƣớc khi chuyển sang công đoạn tiếp theo để tránh sự tiếp xuc giữa chi tiết mạ với oxy khơng khí.
3.1.2. Thực trạng ô nhiễm môi trường nước
3.1.2.1. Xác định nguồn thải
Q trình sinh hoạt, hoạt đợng sản xuất của ngƣời dân làng cơ kim khí Rùa Hạ đã tạo ra các nguồn nƣớc thải sau:
- Nƣớc thải nông nghiệp - Nƣớc thải chăn nuôi - Nƣớc thải sinh hoạt
- Nƣớc thải sản xuất hàng cơ kim khí.
a) Nguồn nƣớc thải nông nghiệp
Cũng giống nhƣ các thôn khác trong xã Thanh Thùy và địa phƣơng khác, trong sản xuất nông nghiệp, ngƣời dân làng Rùa Hạ do lạm dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật và phân bón hóa học dẫn đến ảnh hƣởng xấu tới môi trƣờng nƣớc và sức khỏe ngƣời dân.
Phân bón đi vào nguồn nƣớc mặt làm ảnh hƣởng xấu đến chất lƣợng nƣớc nhƣ: gây phì hóa nƣớc và gia tăng nồng đợ nitrat trong nƣớc. Hiện tƣợng tăng đợ phì trong nƣớc làm cho tảo và thực vật cấp thấp trong nƣớc bùng phát. Lớp thực vật này làm giảm lƣợng ánh sáng đi xuống các tầng nƣớc phía dƣới vì vậy hiện tƣợng quang hợp dƣới nƣớc bị ngăn cản làm lƣợng oxi đƣợc giải phóng ra trong nƣớc giảm. Mặt khác khi thực
vật cấp thấp và tảo chết đi, xác chúng bị phân hủy trong điều kiện yếm khí tạo nên các chất đợc hại, tạo mùi hơi thối gây ô nhiễm nguồn nƣớc.
b) Nguồn nƣớc thải chăn nuôi
Chăn nuôi là một trong hai hoạt đợng chính của hoạt đợng sản xuất nông nghiệp, bên cạnh tạo ra thu nhập và các giá trị kinh tế, thì hiện nay những chất thải nhƣ phân, nƣớc thải chăn nuôi chƣa đƣợc xử lý một cách hợp lý đã tác động xấu đến chất lƣợng môi trƣờng đặc biệt là môi trƣờng nƣớc, phân và nƣớc thải chăn nuôi phát sinh ra hàng ngày thƣờng đƣợc thải ra theo các hệ thống cống rãnh và đổ xuống các con sơng ao hồ những khu vực gần đó, gây ảnh hƣởng đến mơi trƣờng.
Những năm gần đây, hoạt động chăn nuôi gia súc của lƣu vực sơng Nhuệ có xu hƣớng giảm từ năm 2005 đến năm 2012 số lƣợng trâu giảm từ 40.216 con xuống 24.191 con, bò giảm 205.242 con xuống 141.727con, lợn giảm từ 1.790.763 con xuống 1377067 con, tuy nhiên số lƣợng gia cầm lại tăng từ 14.729 nghìn con lên 21926 nghìn con. Tuy lƣợng gia súc giảm nhƣng lƣợng nƣớc thải, chất thải của từ các hoạt động thải ra hàng ngày là vẫn lớn, để xử lý các chủ trạng trại đã xây dựng bể khí bioga và chăn ni thêm thuỷ sản. Tuy nhiên, do lƣợng nƣớc và chất thải lớn, mà việc xử lý lại không đồng bộ và yếu kém nên tỷ lệ nƣớc và chất thải đƣợc xử lý đạt yêu cầu rất thấp.
Thơn Rùa Hạ có 3 hợ chăn ni vịt, với số lƣợng khoảng 700 con, gà đƣợc ni rải rác tại các hợ gia đình ƣớc lƣợng khoảng 350 con. Lƣợng phân từ hoạt động chăn nuôi thải ra khoảng 52,5kg/ngày. Lƣợng phân này đƣợc trữ trong chuồng trại hoặc đổ ra đồng ruộng.
Căn cứ vào định mức lƣợng nƣớc thải chăn nuôi của WHO ( đối với trâu, bò là 8m3/con/năm, lợn là 14,6 m3/con/năm, gia cầm 0,21 m3/con/năm) ta ƣớc tính đƣợc lƣợng nƣớc phát thải từ hoạt động chăn nuôi của thơn Rùa Hạ vào khoảng
Đặc tính của nƣớc thải chăn nuôi là chứa nhiều chất ô nhiễm nhƣ: chất kháng sinh, hoocmon, hố chất, phân bón,... khi đổ vào các ao hồ, kênh mƣơng và chảy vào
các sơng suối gây nên tình trạng ơ nhiễm nguồn nƣớc, ảnh hƣởng khơng nhỏ đến sức khoẻ con ngƣời và các vấn đề khác.