TÓM TẮT : Bùn thải công nghiệp (BTCN) có chứa kim loại nặng (KLN) là một loại chất thải

nguy hại (CTNH) cần phải được xử lý triệt để và thải bỏ an toàn nhằm ngăn chặn nguy cơ lan

truyền, phát tán ô nhiễm trong môi trường tự nhiên. KLN thường tồn tại trong bùn ở hai dạng

chính: 1/ Linh động, không bền; 2/ Bền, trơ trong điều kiện tự nhiên. Nghiên cứu này tập trung

quan tâm xử lý KLN tồn tại ở dạng linh động trong bùn thải, bởi vì đây là thành phần thể hiện đặc

tính nguy hại gây ô nhiễm môi trường. Crom và Chì, là 2 trong số những KLN được tìm thấy ở

nồng độ cao vượt giới hạn cho phép trong BTCN trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh, cụ thể là từ

KCN Lê Minh Xuân và kênh Tân Hóa – Lò Gốm, được chọn là đối tượng để nghiên cứu xử lý.

Zeolite tự nhiên đã qua sơ chế dạng aluminosilicate ngậm nước, có cấu trúc xốp và vỏ tôm

cua (chitin thô) có trong bã thải của ngành công nghiệp thủy sản được sử dụng làm VLHP KLN

trong nghiên cứu này. Kết quả của nghiên cứu đã cho thấy rằng zeolite tự nhiên và chitin thô, loại

VLHP sẵn có rẻ tiền, có khả năng xử lý KLN chứa trong bùn thải với hiệu quả cao. Ảnh hưởng của

các yếu tố đến hiệu quả quá trình xử lý như thời gian, độ ẩm, và tỷ lệ trộn cũng được nghiên cứu

xác định. Kết quả thực nghiệm cho thấy với lượng sử dụng zeolite 10% (theo lượng khô), trong hỗn

hợp với bùn thải có độ ẩm 85%, thời gian xử lý 60 phút thì hiệu quả xử lý Crom ở dạng linh động

đạt được là 61.751%. Bước đầu nghiên cứu sơ bộ với lượng chitin thô 10% (theo lượng khô) trong

hỗn hợp với bùn thải có độ ẩm 81%, thời gian xử lý 180 phút thì hiệu quả xử lý Pb ở dạng tổng đạt

được là 84,72%.

Từ khóa: bùn thải công nghiệp, kim loại nặng, crom, chì, zeolite, vỏ cua.

1. MỞ ĐẦU

Khi thải bỏ tùy tiện BTCN vào môi trường, KLN sẽ dễ dàng phát tán sang môi trường đất, nước

mặt và nước ngầm. Đây là mối nguy hiểm tiềm tàng đối với sức khỏe của con người cũng như hệ

sinh thái tự nhiên [1, 3, 4]. KLN thường tồn tại trong bùn dưới 5 dạng: dạng ion; dạng liên kết

cacbonate; dạng liên kết trong hoặc lớp phủ bên ngoài khối (hạt) rắn với sắt oxyt và mangan oxyt;

dạng liên kết trong các phức chất hữu cơ; dạng trơ, bền, giữ trong cấu trúc các hạt khoáng, không bị

giải phóng trong điều kiện tự nhiên [5, 13].

Trong nhiều thập kỷ, các phương pháp công nghệ xử lý bùn thải thường được áp dụng bao gồm

thiêu đốt, ổn định và hóa rắn, chôn lấp hay phân hủy sinh học. Tuy nhiên những biện pháp này đều

có điểm hạn chế chung đó là khó khăn trong việc kiểm soát thành phần KLN trong sản phẩm sau xử

lý một cách an toàn nhất [5, 6, 7, 11]. Để giải quyết vấn đề bức xúc này, gần đây trên thế giới đã có

xu hướng xử lý KLN bằng những VLHP có nguồn gốc tự nhiên có giá thành thấp. KLN ở dạng linh

động có thể được hấp thu và cố định chặt trong cấu trúc của những VLHP [5, 6, 7, 9, 10, 11, 14,

15]. Trong nghiên cứu này, zeolite tự nhiên đã qua sơ chế dạng aluminosilicate ngậm nước và chitin

thô là vỏ tôm cua có trong bã thải thủy sản được sử dụng làm VLHP KLN.

Đến thời điểm hiện nay, việc xử lý KLN bằng các loại VLHP có nguồn gốc tự nhiên vẫn đang

được nghiên cứu phát triển tại nhiều trung tâm, phòng thí nghiệm trên thế giới. Khoa Hóa, Đại học

kỹ thuật Athen, Hy Lạp đã sử dụng zeolite tự nhiên để xử lý KLN có trong bùn sau xử lý nước thải

đạt hiệu quả cao đối với Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn. Viện Nghiên cứu Môi trường của Trường

North Highland College và Viện UHI Millenium đã nghiên cứu xử lý KLN bằng chitin thô để đánh

giá hiệu quả xử lý đối với các kim lọai kiềm thổ và KLN. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả xử

lý của chitin thô với KLN cao hơn với kim loại kiềm thổ [10, 16].

Zeolite tự nhiên là tinh thể aluminosilicate ngậm nước chứa các cation nhóm I hoặc II của bảng

hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học, công thức tổng quát: (Mn/2).Al2O3.xSiO2. yH2O (M: kim

loại hóa trị I hoặc II; n: hóa trị của kim loại M; x: tỷ lệ SiO2/Al2O3). Vì có thành phần ion linh động

TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 10, SỐ 01 - 2007

Trang 64

và cấu trúc tinh thể xốp tổ ong với lỗ rỗng chiếm tới 50% mà zeolite có khả năng hấp thu (bẫy) và

cố định KLN (trao đổi ion) có trong bùn thải .

Chitin thô là vỏ tôm cua có trong bã thải của ngành công nghiệp thủy sản có chứa khoảng

23,8% chitin tính theo trọng lượng khô. Không độc và không thể phân hủy sinh học, chitin là một

polysaccharide tìm thấy nhiều nhất trong tự nhiên gồm các phân tử [poly - β - (1,4) – N – acetyl –

D – glucosamin]. Phân tử chitin có nhiều nhóm chức –OH nên có độ thấm nước cao, cấu trúc cao

phân tử linh động và chứa những nhóm chitin hoạt tính cao có khả năng bắt giữ và liên kết hydro

với ion KLN. Chính vì vậy ngoài zeolite, để xử lý KLN trong bùn thải chitin thô cũng là một trong

những VLHP rất có tiềm năng về khía cạnh môi trường cũng như tính kinh tế do giá thành cạnh

tranh .

Đối với sự gia tăng khối lượng bùn thải có chứa KLN từ hoạt động sản xuất công nghiệp [1, 3]

và sự thải bỏ tùy tiện chúng vào các hệ thống kênh rạch trong thành phố, thì việc sử dụng thành

công những VLHP sẵn có và rẻ để xử lý sẽ mở ra nhiều triển vọng và đóng góp tích cực nhằm ngăn

ngừa và giảm thiểu ô nhiễm, bảo vệ môi trường. Để tạo cơ sở cho việc đề xuất quy trình công nghệ,

trước tiên phải chứng minh được mức độ, hiệu quả xử lý KLN thực tế của zeolite có nguồn gốc tự

nhiên tại Việt Nam đối với BTCN, sau đó cần phải xác định những yếu tố kỹ thuật quan trọng có

ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả của quá trình xử lý, và đó cũng chính là mục tiêu của nghiên cứu

này. Bên cạnh đó, kết quả nghiên cứu sơ bộ đối với chitin thô cũng sẽ tạo tiền đề cho những nghiên

cứu tiếp theo để tìm ra những VLHP khác cũng có khả năng xử lý tương tự nhằm mang lại hiệu quả

kinh tế cao hơn trong thực tiễn và mang ý nghĩa to lớn về mặt môi trường