1.2. Cơng nghệ sản xuất thuốc phóng và công nghệ xử lý nước thải sản xuất
1.2.3. Hiện trạng công nghệ xử lý nước thải sản xuất thuốc phóng 2 gốc
Đối với nước thải bị ô nhiễm NG, một số giải pháp công nghệ đã được sử dụng để xử lý như: phương pháp hấp phụ trên than hoạt tính, phương pháp điện phân, phương pháp vi sinh, phương pháp ozon hoá [78].
1.2.3.1. Phương pháp hấp phụ trên than hoạt tính
Phương pháp hấp phụ được dùng để loại các chất bẩn hoà tan trong nước với hàm lượng rất nhỏ mà phương pháp xử lý sinh học cùng các phương pháp khác không loại bỏ được. Thông thường đây là các hợp chất hồ tan có độc tính cao hoặc các chất có mùi, vị và mầu rất khó chịụ
Các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, oxit nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất như xỉ tro, xỉ mạt sắt... Trong số này than hoạt tính được dùng phổ biến nhất. Than hoạt tính có hai dạng là: dạng bột và dạng hạt đều được dùng để hấp phụ. Than hoạt tính dạng bột có kích thước từ 15 - 20 ^m, thường được sử dụng ở các hệ thống khơng có tính liên tục, xử lý theo mẻ, khả năng tái sử dụng thấp. Trong hệ thống xử lý theo mẻ, để có sự tiếp xúc của tồn bộ thể tích chất lỏng cần xử lý với than hoạt tính thì cần phải có sự khuấy trộn vì nó mang lại tác dụng tốt cho việc chuyển khối diễn ra một cách dễ dàng hơn. Than hoạt tính dạng hạt có kích thước từ 0,3 - 3,0 mm, thường được sử dụng trong các hệ thống xử lý liên tục, khả năng tái sử dụng caọ Trong hệ thống
liên tục đa số sử dụng than hoạt tính dạng hạt, chúng được cố định trong cột hấp phụ. Sự hấp phụ diễn ra khi cho chất cần được xử lý đi qua cột hấp phụ. Kích thước của than hạt dùng để xử lý chất hữu cơ nằm trong khoảng 0,4 - 1,7 mm, độ cao của tầng than thường lớn hơn 70 cm [2]. Các chất hữu cơ, kim loại nặng và các chất màu dễ bị than hấp phụ. Lượng chất hấp phụ tùy thuộc vào khả năng hấp phụ của từng chất và hàm lượng chất bẩn có trong nước. Đã có các cơng trình nghiên cứu khả năng tách NG từ nước thải bằng một số loại than hoạt tính, đồng thời đã đề xuất giải pháp tái sinh than sau khi đã sử dụng để hấp phụ NG [1].
Đối với nguồn nước thải ở các cơ sở quốc phòng, phương pháp hấp phụ đã được sử dụng để loại bỏ các hợp chất nitro thơm trong nước thải như TNT [1]. Trong số các phương pháp xử lý nước thải thì phương pháp hấp phụ được triển khai thành công ở quy mô công nghiệp, đã áp dụng ở một số các cơ sở sản xuất quốc phòng. Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng than hoạt tính để hấp phụ tách các hợp chất nitro thơm khỏi nước thải, còn than hoạt tính đã hấp phụ được đưa đi xử lý riêng bằng phương pháp thiêu đốt. Tuy nhiên, trong thực tế để xử lý hiệu quả loại nước thải này, người ta thường bổ sung và hệ thống xử lý các công đoạn như xử lý cơ học, xử lý hóa học và sinh học. Đây là giải pháp công nghệ tổng hợp, khâu hấp phụ giữ vai trò trọng tâm trong giải pháp xử lý.
1.2.3.2. Phương pháp vi sinh
Từ giữa những năm 90 thế kỷ trước, các nhà khoa học đã bắt đầu chú ý đến một giải pháp công nghệ mới là sử dụng cây cối để loại bỏ, kiềm chế hoặc làm giảm mức độ độc hại với môi trường của các chất ô nhiễm. Công nghệ này dựa trên sự thu nhận và chuyển hóa các sản phẩm ơ nhiễm bởi thực vật. Giải pháp công nghệ này được quan tâm và lựa chọn vì giá thành rẻ, hiệu suất phân hủy cao, an tồn với mơi trường hơn so với giải pháp sử dụng hóa chất. Trên thế giới, giải pháp công nghệ này đã được nghiên cứu ứng dụng khá rộng rãị Ở Việt Nam cũng đã được
Khả năng hấp thu và chuyển hoá các loại thuốc nổ như TNT, hecxogen (RDX), octogen (HMX) từ môi trường nước bằng thực vật đã được nghiên cứụ
Kỹ thuật vi sinh cũng đã được thử nghiệm để phân huỷ NG trong nước thải
công nghiệp. Các tác giả cơng trình [6] đã phân lập và tuyển chọn được từ đất và
nước bị nhiễm thuốc phóng 2 gốc một số chủng vi sinh vật có khả năng phân huỷ
mạnh NG. Hiệu quả trung bình từ 51% đến 80% trong mơi trường với nồng độ NG ban đầu là 60 mg/l.
1.2.3.3. Phương pháp điện phân
Chuyển hóa hợp chất nitro thơm bằng phương pháp điện phân về thực chất là người ta thay thế tác nhân oxy hoá - khử hoá học bằng tác nhân oxy hoá - khử điện hố để chuyển hóa hợp chất nitro thơm.
Các hợp chất nitro thơm tương đối bền vững, khó xử lý hóa học và sinh hóạ Trong khi các hợp chất amin lại dễ dàng bị oxi hóa và phân hủy trong môi trường kiềm. Do đó để xử lý nước thải có chứa các hợp chất nitro thơm (TNT, T N R . ) [4], cách thích hợp nhất là chuyển hóa các nhóm nitro thơm thành các nhóm amin bằng sự khử điện hóa trên catốt và oxi hóa các sản phẩm thu được trên anốt đến CO2, H2Ọ
Giải pháp này dựa trên cơ sở phản ứng phân huỷ điện hóa của các chất như TNT, DNT, TNR... đến các sản phẩm ít hoặc khơng độc với môi trường trong các thiết bị điện phân có và khơng có màng ngăn. Kết quả nghiên cứu và thử nghiệm giải pháp này ở quy mơ phịng thí nghiệm cho thấy khả năng phân huỷ điện hóa của TNR nhanh và vơ cơ hóa hồn tồn, cịn TNT, DNT, RDX... thì tốc độ phân huỷ chậm hơn.
1.2.3.4. Phương pháp ozon
Ozon là một tác nhân oxy hoá đứng hàng đầu và là một chất cộng hợp cực mạnh dẫn tới nhiều ứng dụng đặc hiệụ Trong công nghệ hố học nó giữ vai trị tối ưu trong các q trình oxy hố hoặc cộng hợp. Đặc biệt là khả năng phản ứng với
các liên kết đôi trong phân tử nitro thơm. Trong quá trình phản ứng với các liên kết đơi trong phân tử nitro thơm sẽ xảy ra hiện tượng phá vòng và tạo thành các axit béo, các axit này về sau sẽ được chuyển hoá thành các sản phẩm trao đổi trung gian.
Phương pháp ozon hoá nước thải chứa hợp chất nitro thơm, ngoài sản phẩm cuối cùng không gây ô nhiễm mà trong quá trình xử lý các chất hữu cơ khác trong nước thải cũng bị oxy hoá. Nước thải sau xử lý có chỉ số COD giảm đáng kể, chỉ số BOD gần như khơng cịn, lượng oxy hoà tan trong nước sẽ tăng lên [10]. Cùng với q trình chuyển hóa các chất hữu cơ, nước thải sau xử lý sẽ giảm đáng kể về độ màu, mùi và độ đục.
Phương pháp ozôn đã được nghiên cứu để xử lý TNR. Phương pháp này dựa trên khả năng oxi hóa mạnh của ozơn, đặc biệt là khả năng phản ứng của nó với các liên kết đơi trong phân tử các hợp chất nitro thơm trong đó có TNR. Trong q trình phản ứng, sau khi liên kết với nối đôi trong phân tử TNR sẽ xảy ra hiện tượng phá vỡ vịng và oxi hóa đến sản phẩm CO2, H2O, HNO3.
Ưu điểm của phương pháp này là sản phẩm cuối không độc hại, các chất hữu cơ có mặt cũng bị oxi hóạ Chính vì vậy nước thải sau khi xử lý có các chỉ số COD, BOD giảm đáng kể. Thêm vào đó lượng oxi hồ tan trong nước sẽ tăng lên. Cùng với quá trình phân hủy các chất hữu cơ, nước thải sau khi xử lý sẽ giảm đáng kể về cả độ màu, mùi và độ đục.
Tuy có nhiều ưu điểm như vậy nhưng cho đến nay phương pháp này vẫn chưa được triển khai ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn bởi nhiều khó khăn liên quan đến thiết bị tạo ozôn công suất lớn. Các thiết bị phát ozôn mới chỉ được sử dụng chủ yếu để khử trùng nước sinh hoạt và khử mùi khơng khí.
Nhận xét chung:
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước, em đã lựa chọn phương án nghiên cứu sau đây:
1. Tổng hợp vật liệu xúc tác quang Cu2O bằng phương pháp khử muối Cu2+ sử dụng tác nhân khử yếu glucôzơ trong mơi trường kiềm có mặt muối natri kali tartaratẹ
2. Đánh giá hiệu quả xúc tác quang của Cu2O trong công nghệ xử lý nước thải sản xuất thuốc phóng chứa NG và Cent II bằng các nguồn ánh sáng khác nhaụ
3. Từ kết quả đánh giá hiệu quả xúc tác của Cu2O đề xuất phương án sử dụng vật liệu trong quy trình xử lý nước thải hiện có của các nhà máy sản xuất thuốc phóng có chứa NG và Cent 2.
Chương IỊ THỰC n g h i ệ m