Phƣơng pháp nghiên cứu

2.4.1. Phương pháp thu thập, xử lý, phân tích, tổng hợp tài liệu

Đề tài đã thu thập có chọn lọc các thông tin và số liệu ở các địa điểm sau: - UBND xã Thanh Thùy, huyện Thanh Oai, thành phố Hà Nội

- Sở Tài nguyên và Môi trƣờng Hà Nội

- Viện Nghiên cứu Phát triển Kinh tế - Xã hội Hà Nội - Cục Cảnh sát PCTP về môi trƣờng

- Các hộ dân, các hộ sản xuất chế biến nơng sản và cơ kim khí

- Thƣ viện Khoa Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội

Trong đề tài đã thu thập các số liệu về: Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội, các vấn đề môi trƣờng, các phƣơng pháp nghiên cứu trong phịng thí nghiệm…

2.4.2. Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa

Phƣơng pháp này giúp thu thập thêm thông tin và thẩm tra những thông tin đƣợc đƣa ra trong các tài liệu. Việc điều tra thông tin về lƣợng nƣớc thải phát sinh, các

hoạt động sản xuất nhƣ công đoạn sản xuất, nguyên liệu, sản phẩm, máy móc, năng lƣợng tiêu thụ, hiện trạng quản lý và xử lý mơi trƣờng...dƣới hình thức phỏng vấn trực tiếp cán bộ xã, trƣởng thơn, hợ gia đình trong xã, và những ngƣời trực tiếp tham gia vào quá trình sản xuất

2.4.3. Phương pháp tổng hợp số liệu

Đó là việc tổng hợp các số liệu đã đƣợc tổng kết và công bố dƣới dạng văn bản (tài

liệu văn bản, tài liệu về dự án...). Những số liệu này đƣợc cơ quan ban ngành địa phƣơng, từ sách báo, các đề tài nghiên cứu, nhằm mục đích đánh giá đƣợc mợt cách hợp lý về vấn đề mơi trƣờng trong xã, đồng thời có các kiến nghị và giải pháp phù hợp trong cải thiện môi trƣờng, tập trung chủ yếu vào các biện pháp quản lý.

2.4.4. Phương pháp lấy mẫu và phân tích trong phịng thí nghiệm

2.4.4.1. Lấy mẫu

 Phƣơng pháp lấy mẫu:

Phƣơng pháp lấy mẫu theo TCVN 5999:1995 (ISO 5667-10: 1992); TCVN 6663-3:2008; TCVN 6663-1:2011.

 Địa điểm lấy mẫu:

Mẫu nƣớc thải đƣợc lấy tại cống thải, sông Nhuệ đoạn chảy qua làng Rùa Hạ và sau quy trình mạ tại 4 cơ sở trên địa bàn thôn Rùa Hạ theo đúng quy định và đƣa về phân tích tại Trung tâm Kiểm định Mơi trƣờng – Cục Cảnh sát Môi trƣờng.

2.4.4.2. Phương pháp phân tích trong phịng thí nghiệm

(1) Xác định chỉ số COD bằng phƣơng pháp đicromat

- Nguyên tắc:

Oxi hóa các chất hữu cơ bằng dung dịch K2Cr2O7 dƣ trong mơi trƣờng axit (có Ag2SO4 xúc tác). Phản ứng diễn ra nhƣ sau:

Chất hữu cơ + K2Cr2O7 + H+ Ag2SO4 CO2 + H2O + 2Cr3+ + 2K+ to

Bạc sunfat dùng để thúc đẩy q trình oxi hóa của các chất hữu cơ phân tử lƣợng thấp.

Nồng độ COD đƣợc xác định bằng cách đo quang ở bƣớc sóng 600nm. - Tiến hành thí nghiệm:

Hút 2,5ml mẫu + 1,5 ml dung dịch K2Cr2O7 0,25N + 3,5ml dung dịch H2SO4/Ag2SO4 cho vào ống đốt COD, đậy nắp, lắc đều và tiến hành đun hồi lƣu trong 2h, ở 150oC bằng máy đốt COD.

Để nguội rồi đem đo quang ở bƣớc sóng 600nm. - Lập đƣờng chuẩn COD:

Cho vào ống đốt COD lƣợng các dung dịch nhƣ bảng sau:

Bảng 2.1: Thể tích các dung dịch sử dụng để xây dựng đƣờng chuẩn COD

TT 0 1 2 3 4 5 6 H2SO4/Ag2SO4 (ml) 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 K2Cr2O7 0,25N (ml) 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 KHP 1000ppm (ml) 0 0,25 0,5 0,75 1,0 1,25 1,5

Đậy nắp, lắc đều và tiến hành đun hồi lƣu trong 2h, ở 150oC bằng bộ phá mẫu COD. Sau đó để ng̣i và đo quang tại bƣớc sóng 600nm.

(2) Xác định N-NH4+ bằng phƣơng pháp so màu với thuốc thử Nessler

- Nguyên tắc:

N-NH4+ trong môi trƣờng kiềm phản ứng với thuốc thử Nessler (K2HgI4) tạo

thành phức có màu vàng hay nâu sẫm tùy tḥc vào hàm lƣợng N-NH4+ trong nƣớc. Phản ứng xảy ra nhƣ sau:

2K2HgI4 + NH3 + KOH NH2HgI3 + 5KI + H2O

Các ion sắt, canxi, magie…trong nƣớc gây cản trở phản ứng nên cầ phải loại bỏ bằng dung dịch Seignetle.

Màu tạo ra do thuốc thử Nessler đƣợc định lƣợng giản tiếp bằng máy so màu ở bƣớc sóng 420nm.

- Tiến hành thí nghiệm:

Hút 5ml mẫu vào bình định mức 50ml, bổ sung thêm 1ml Seignetle 50% và 1ml Nessler rồi định mức lên 50ml, lắc đều, để yên trong 10 phút cho màu ổn định rồi đem so màu ở bƣớc sóng 420nm bằng máy đo quang L-VIS-400.

- Xây dựng đƣờng chuẩn N-NH4+:

Lấy 10 bình định mức 50ml, lần lƣợt cho vào các thể tích khác nhau (0 - 1 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10 - 12 - 14 - 16ml) dung dịch NH4Cl 0,01mgN/ml tiêu chuẩn.

Thêm vào mỗi bình 1ml Seignetle, 1ml Nessler, định mức đến vạch rồi so màu ở bƣớc sóng 420nm bằng máy đo quang L-VIS-400.

(3) Xác định sắt tổng số bằng phƣơng pháp trắc phổ dùng thuốc thử 1,10- phenanthroline

- Nguyên tắc:

Sắt bị khử thành dạng Fe2+

bằng cách đun sôi với acit và hydroxylamin và đƣợc xử lý với 1,10 phenanthroline tạo phức chất có màu đỏ cam. Sau đó đƣợc xác định bởi máy so màu quang phổ ở bƣớc sóng 510nm.

- Tiến hành thí nghiệm: Xây dựng đƣờng chuẩn Fe:

Bảng 2.2: Thể tích các dung dịch sử dụng để xây dựng đƣờng chuẩn Fe STT 1 2 3 4 5 6 STT 1 2 3 4 5 6 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 hịa 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 quá 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 ơ nhiễm mơi 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 tơn 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 thôn, 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 vòng 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