Đang tải... (xem toàn văn)
Tìm hiểu về ảnh hưởng cũng như tác hại của chúng đến môi trường sống, và sức khỏe của con người.
I Mở đầu Lý thực đề tài Trong vài thập kỷ gần đây, với phát triển nhanh chóng đất nước, nghành cơng nghiệp Việt Nam có tiến khơng ngừng số lượng nhà máy chủng loại sản phẩm chất lượng ngày cải thiện Nghành công nghiệp phát triển đem lại cho nhân dân hàng hóa rẻ mà chất lượng không thua so với hàng ngoại nhập Ngồi ra, ngành cơng nghiệp đóng vai trò đáng kể kinh tế quốc dân Bên cạnh tác động tích cực nghành cơng nghiệp mang lại phải kể đến tác động tiêu cực Một mặt tiêu cực loại chất thải nghành công nghiệp thải ngày nhiều làm ảnh hưởng đến môi trường sống sức khoẻ người dân Môi trường sống người dân bị đe dọa chất thải cơng nghiệp, vấn đề xúc phải kể đến nguồn nước Hầu hết ao, hồ, sông, suối qua nhà máy công nghiệp Việt Nam bị ô nhiễm đặc biệt ao hồ đô thị lớn Hà Nội Thành phố Hồ Chí Minh Một nguyên nhân làm ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước Việt Nam nước thải cơng nghiệp có chứa kim loại nặng như: thủy ngân, chì, kẽm, đồng, crơm, nikel ảnh hưởng kim loại gây lớn (ngay chúng nồng độ thấp) độc tính cao khả tích luỹ lâu dài thể sống Bên cạnh đó, nơng nghiệp chăn ni góp phần khơng với công nghiệp thải hàm lượng Phosphor dạng hợp chất mơi trường nước đáng kể Tác động kim loại nặng hay phosphor tới môi trường sống lớn, nhiên Việt Nam việc xử lý nguồn nước thải chứa kim loại nặng từ nhà máy hay phosphor từ hoạt động sản xuất, chăn ni chưa có quan tâm mức Nguyên nhân nhà máy Việt Nam thường có quy mơ sản xuất vừa nhỏ khả đầu tư vào hệ thống xử lý nước thải hạn chế Hầu hết nhà máy chưa có hệ thống xử lý hệ thống xử lý sơ sài nồng độ kim loại nặng nhà máy thải môi trường thường hệ thống sông, hồ vượt tiêu chuẩn cho phép Theo đánh giá số cơng trình nghiên cứu hầu hết sông, hồ hai thành phố lớn Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, số thành phố có khu cơng nghiệp lớn Bình Dương nồng độ kim loại nặng sơng khu vực vượt tiêu chuẩn cho phép từ đến lần Có thể kể đến sông Hà Nội sông Tô lịch, sơng Nhuệ (nơi có nhiều nhà máy cơng nghiệp), thành phố Hồ Chí Minh sơng Sài Gịn kênh Nhiêu Lộc, kênh Sài Gòn tất sơng có hàm lượng phosphor cao Trước trạng trên, đòi hỏi phải có phương pháp thích hợp, hiệu để xử lý kim loại nặng phosphor nhằm tránh hạn chế tác động xấu đến mơi trường sức khỏe cộng đồng Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Qua đề tài, đánh giá tác hại ảnh hưởng mà phosphor kim loại nặng gây ra, nhằm cảnh báo với nhà máy người dân mức độ gây hại chúng - Tổng hợp đề xuất phương pháp xử lý phosphor kim loại nặng theo tiêu chí: giảm thiểu nhiễm, tăng khả tái sử dụng, giảm chi phí xử lý - Đề phương án xử lý phosphor kim loại nặng nước thải phương pháp sinh học chủ yếu Nội dung nghiên cứu Đề tài nghiên cứu nội dung sau: - Tìm hiểu phosphor kim loại nặng, đặc trưng tính chất chúng - Tìm hiểu nguồn phát thải phosphor kim loại nặng mơi trường - Tìm hiểu ảnh hưởng tác hại chúng đến môi trường sống, sức khỏe người - Đề xuất phương pháp biện pháp xử lý phosphor kim loại nặng, chủ yếu phương pháp sinh học Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập thông tin: + Lập dàn ý + Chia thành nhóm, nhóm thu thập tài liệu thơng tin, hình ảnh phosphor hợp phosphor, nhóm thu thập tài liệu kim loại nặng dựa dàn ý + Tổng hợp thơng tin, hồn chỉnh word + Bổ sung hình ảnh minh họa, làm powerpoint + Hoàn chỉnh powerpoint - Phương pháp làm việc nhóm: + Lập dàn ý + Phân cơng tìm tài liệu + Phân cơng viết + Bản thảo + Bản thảo + Hoàn chỉnh II Tổng quan phosphor kim loại nặng Phosphor 1.1 Chu trình phospho tự nhiên Phosphor mơi trường sinh thái có nguồn: xác bã hữu vật chất vô Phosphor từ thực vật, từ xương động vật,người, chất hữu phân hủy mà thành Nguồn vơ cơ, từ trầm tích apatit, muối - - Một phần P bị giữ chặt bởi: Ca 3(PO4)2, AlPO4 FePO4 mơi trường đất Một phần P dạng hịa tan: HPO32-, H2PO3- PO43- hấp thu vào rễ thực vật vi sinh vật; để chúng lại tao acid amin chứa P enzym phosphatase, hợp chất có liên kết cao P tích lũy hạt nhiều nguyên tố thiếu thực vật Khi động vật ăn thực vật, P lại biến thành chất liệu xương, liên kết, enzym Khi chết đi, P thể động vật người biến thành P môi trường sinh đất Một phần P vào chu trình nước vào đại dương Ở đây, phần nhỏ P làm thức ăn cho nhiều phiêu sinh vật Cá, tơm ăn phiêu vi sinh vật P trả lại chu trình Sau đó, người ăn tơm cá P lại vào người, cuối người chết trả lại P cho môi trường sinh thái đất Một phần nhỏ nhờ thực vật rừng ngập mặn tiêu thụ P trả lại cho đất Một phần nhỏ khác P trầm tích nằm lại đáy biểnNước thải chứa hợp chất phospho: Phosphor nước vừa yếu tố sinh thái vừa nhân tố mang tính giới hạn Ta hình dung, phát triển thực vật phù du (Phytoplankton) hồ biến động lớn, phụ thuộc vào biến thiên mạnh hàm lượng phosphor tổng số, đặc biệt vào tỷ lệ hàm lượng phosphor, nitơ cacbon Nếu hàm lượng phosphor vượt mức giới hạn cho phép dẫn đến tượng phú dưỡng hóa gây chết hàng loạt sinh vật hồ Hợp chất phosphor tồn nước thải ba dạng: phosphat đơn (PO 43-), polyphosphat (P2O7) hợp chất hữu chứa phosphor, hai hợp chất sau chiếm thỉ trọng lớn Phosphor nước thải chủ yếu có từ nguồn gốc: phân người, nước tiểu, đồ thải thức ăn, chất tẩy rửa tổng hợp, chất thải từ sản xuất cơng nghiệp, chất chống ăn mịn đường ống dẫn nước Kim loại nặng: 1.1 Kim loại nặng - Kim loại nặng kim loại có tỷ trọng lớn gọi kim loại nặng Khối lượng riêng lớn 5.000 kg/m3 Vd: Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn, v.v - Kim loại nặng thường khơng tham gia tham gia vào q trình sinh hố thể sinh vật mà thường tích luỹ thể chúng Vì vậy, chúng nguyên tố độc hại với sinh vật - Hiện tượng nước bị ô nhiễm kim loại nặng thường gặp lưu vực nước gần khu công nghiệp, thành phố lớn khu vực khai thác khoáng sản 1.2 Một số kim loại nặng gây độc đến môi trường sức khỏe người điển hình Chì Chì tồn hai dạng ion có hóa trị +2 +4 Các hợp chất hữu chứa chì độc gấp 100 lần so với hợp chất vơ chứa chì Hàm lượng chì phụ thuộc vào pH, độ cứng, nhiệt độ, thời gian tiếp xúc Dạng tồn chì nước hóa trị II, với nồng độ 0,1 mg/l kìm hãm q trình oxi hóa vi sinh hợp chất hữu đầu độc sinh vật bậc thấp nước, nồng độ đạt tới 0,5 mg/l kìm hãm q trình oxi hóa ammoniac thành nitrat Chì có nước thải xí nghiệp sản xuất pin, acquy, luyện kim, hóa dầu… Liều gây chết 50% (LC50) cá thí nghiệm ni 96 chì 1-27 mg/l Là ngun tố có độc tính cao sức khoẻ người Chì gây độc cho hệ thần kinh trung ương, hệ thần kinh ngoại biên, tác động lên hệ enzim có nhóm hoạt động chứa hyđro Người bị nhiễm độc chì bị rối loạn phận tạo huyết (tuỷ xương) Tuỳ theo mức độ nhiễm độc bị đau bụng, đau khớp, viêm thận, cao huyết áp, tai biến não, nhiễm độc nặng gây tử vong Đặc tính bật sau xâm nhập vào thể, chì bị đào thải mà tích tụ theo thời gian gây độc Chì vào thể người qua nước uống, khơng khí thức ăn bị nhiễm chì Chì tích tụ xương, kìm hãm q trình chuyển hố canxi cách kìm hãm chuyển hố vitamin D Tiêu chuẩn tối đa cho phép theo WHO nồng độ chì nước uống: £ 0,05 mg/ml Thủy ngân (Hg) Tính độc phụ thuộc vào dạng hố học Thuỷ ngân nguyên tố tương đối trơ, không độc Thuỷ ngân đưa vào môi trường từ chất thải, bụi khói nhà máy luyện kim, sản xuất đèn huỳnh quang, nhiệt kế, thuốc bảo vệ thực vật, bột giấy… Thủy ngân vô hữu chất độc mạnh sinh vật Thủy ngân kìm hãm khả tự làm nước nồng độ 18 µg/l Tảo số vi sinh vật nước biển có khả tích lũy Hg với hệ số 500 – 100000 lần Đối tượng Hg gây hại thận hệ thần kinh trung ương, gây chết người số trường hợp đặc biệt Liều gây chết 50% ( LC50 ) cá thí nghiệm ni 96 Hg 33 – 400 µg/l Nếu nuốt phải thuỷ ngân kim loại sau thải mà không gây hậu nghiêm trọng Nhưng thuỷ ngân dễ bay nhiệt độ thường nên hít phải độc Thuỷ ngân có khả phản ứng với axit amin chứa lưu huỳnh, hemoglobin, abumin; có khả liên kết màng tế bào, làm thay đổi hàm lượng kali, thay đổi cân axit bazơ mô, làm thiếu hụt lượng cung cấp cho tế bào thần kinh Trẻ em bị ngộ độc thuỷ ngân bị phân liệt, co giật không chủ động Trong nước, metyl thủy ngân dạng độc nhất, làm phân liệt nhiễm sắc thể ngăn cản trình phân chia tế bào Nồng độ tối đa cho phép WHO nước uống 1mg/l; nước nuôi thuỷ sản 0,5mg/l Asen (As) Là kim loại tồn dạng tổng hợp chất vô hữu Trong tự nhiên tồn khoáng chất Nồng độ thấp kích thích sinh trưởng, nồng độ cao gây độc cho động thực vật As có nguồn gốc từ đất quặng tự nhiên có lồi nhuyễn thể than mềm, vỏ cứng ( trai, sò, ốc, hến ), cá thủy thực vật có khả tích tụ As thể Nguồn tự nhiên gây ô nhiễm asen núi lửa, bụi đại dương Nguồn nhân tạo gây nhiễm asen q trình nung chảy đồng, chì, kẽm, luyện thép, đốt rừng, sử dụng thuốc trừ sâu… Asen chất cực độc, có khả tích lũy gây ung thư Với nồng độ lớn 0,76 mg/l, As có tác động kìm hãm khả tự làm nước, từ – 10 mg/l Natri asenit đủ giết chết loài thực vật bậc cao Asen gây 19 bệnh khác Các ảnh hưởng sức khoẻ người: làm keo tụ protein tạo phức với asen III phá huỷ trình photpho hố; gây ung thư tiểu mơ da, phổi, phế quản, xoang… Tiêu chuẩn cho phép theo WHO nồng độ asen nước uống 50mg/l Crom ( Cr) Crom có độc tính cao người động vật Tồn nước với dạng Cr (III), Cr (VI) Cr (III) không độc Cr (VI) độc động thực vật Với người Cr (VI) gây loét dày, ruột non, viêm gan, viêm thận, ung thư phổi Crom xâm nhập vào nguồn nước từ nguồn nước thải nhà máy mạ điện, nhuộm, thuộc da, chất nổ, mực in, in tráng ảnh… Tiêu chuẩn WHO quy định hàm lượng crom nước uống £ 0,005 mg/l Cadimi ( Cd ) Là kim loại sử dụng công nghiệp luyện kim, chế tạo đồ nhựa; hợp chất cađimi sử dụng để sản xuất pin Nguồn tự nhiên gây ô nhiễm cađimi bụi núi lửa, bụi vũ trụ, cháy rừng… Nguồn nhân tạo từ công nghiệp luyện kim, mạ, sơn, chất dẻo… Cađimi xâm nhập vào thể người qua đường hô hấp, thực phẩm Theo nhiều nghiên cứu người hút thuốc có nguy bị nhiễm cađimi Cađimi xâm nhập vào thể tích tụ thận xương; gây nhiễu hoạt động số enzim, gây tăng huyết áp, ung thư phổi, thủng vách ngăn mũi, làm rối loạn chức thận, phá huỷ tuỷ xương, gây ảnh hưởng đến nội tiết, máu, tim mạch Cd sử dụng công nghiệp mạ sơn làm chất ổn định công nghiệp chất dẻo Cá loại thủy sinh vật nhạy cảm với Cd Cd xâm nhập vào thể qua ăn uống, hơ hấp, đặc biệt qua khói thuốc Cd tích lũy thận xương Ngưỡng gây tác hại Cd 200 µg/l Tiêu chuẩn theo WHO cho nước uống £ 0,003 mg/l Mangan (Mn) Là nguyên tố vi lượng, nhu cầu ngày khoảng 30 - 50 mg/kg trọng lượng thể Nếu hàm lượng lớn gây độc cho thể; gây độc với nguyên sinh chất tế bào, đặc biệt tác động lên hệ thần kinh trung ương, gây tổn thương thận, máy tuần hoàn, phổi, ngộ độc nặng gây tử vong Mangan vào môi trường nước q trình rửa trơi, xói mịn, chất thải cơng nghiệp luyện kim, acqui, phân hố học Tiêu chuẩn qui định WHO nước uống £ 0,1 mg/l 1.3 Nguồn gốc phát sinh ( Nguồn gây ô nhiễm kim loại): Nguồn tự nhiên: Kim loại nặng phát nơi đất đá xâm nhập vào thủy vực qua trình tự nhiên, phong hóa xói mịn Rửa trơi từ nơi khai khống vùng đổ bỏ chất thải rắn Từ ô nhiễm khơng khí : mưa axit có chứa kim loại nặng chất rắn lơ lửng hấp phụ kim loại nặng xâm nhập vào thủy vực Nguồn nhân tạo: Nguồn cơng nghiệp: q trình cơng nghiệp, đặc biệt trình lien quan tới khai khoáng chế biến quặng kim loại ( sơn, thuốc nhuộm, thuộc da, dệt, giấy…) Nguồn nước thải sinh hoạt: nước thải sinh hoạt chứa lượng bổ sung kim loại nặng bột giặt, mỹ phẩm… Nguồn nông nghiệp : việc sử dụng loại phân khống, loại hóa chất bảo vệ thực vật nông nghiệp đưa vào môi trường đất nhiều nguyên tố kim loại nặng : As, Hg, Cu, Pb… Ngồi ra, có số hợp chất kim loại nặng bị thụ động đọng lại đất, song có số hợp chất hồ tan tác động nhiều yếu tố khác nhau, độ chua đất, nước mưa Điều tạo điều kiện để kim loại nặng phát tán rộng vào nguồn nước ngầm, nước mặt gây ô nhiễm đất 1.4 Ảnh hưởng tác động đến môi trường nước: Hiện tượng nước bị ô nhiễm kim loại nặng thường gặp lưu vực nước gần khu công nghiệp, thành phố lớn khu vực khai thác khoáng sản Ô nhiễm kim loại nặng biểu nồng độ cao kim loại nặng nước Trong số trường hợp, xuất hiện tượng chết hàng loạt cá thuỷ sinh vật Nguyên nhân chủ yếu gây nhiễm kim loại nặng q trình đổ vào môi trường nước nước thải công nghiệp nước thải độc hại không xử lý xử lý không đạt yêu cầu Ô nhiễm nước kim loại nặng có tác động tiêu cực tới mơi trường sống sinh vật người Kim loại nặng tích luỹ theo chuỗi thức ăn thâm nhập thể người Nước mặt bị ô nhiễm lan truyền chất ô nhiễm vào nước ngầm, vào đất thành phần mơi trường liên quan khác KLN + hóa chất từ nhà máy Thải Tích tụ thể sinh vật Chuỗi thức ăn môi trường Cơ thể người Quá trình xâm nhập kim loại nặng vào thể người III Phương pháp xử lý Phosphor nước thải phương pháp sinh học Xử lý phosphor nước thải phương pháp sử dụng vi sinh vật 1.1 Cơ chế khử phosphor nước thải vi sinh vật Phương pháp sinh học dựa tượng số loại vi sinh vật tích lũy lượng phosphor nhiều mức thể chúng cần điều kiện hiếu khí Trong điều kiện yếm khí chúng loại thải phần tích lũy dư thừa Quá trình loại bỏ phosphor dựa tượng gọi loại bỏ phosphor tăng cường Phosphor tách khỏi nước trực tiếp thông qua thải bùn dư (vi sinh chứa nhiều phosphor) tách dạng muối khơng tan sau xử lý yếm khí với hệ kết tủa kèm theo (ghép hệ thống phụ) Từ q trình chuyển hóa phosphor, có hai chế loại bỏ phosphor nước thải: Trong trình hiếu khí, phosphor tích lũy bùn xử lý Xả bùn có chứa phosphor dư tích lũy sinh học Hiệu khử phosphor phụ thuộc vào hàm lượng phosphor tích lũy bùn dư - Trong điều kiện kị khí, phosphor tách khỏi bùn tan nước thải Nước thải có hàm lượng phosphor cao xử lý phương pháp hóa lý (kết tủa phèn nhôm, sắt vôi…) bể lắng tiếp xúc (bể lắng kết hợp với keo tụ) 1.2 Các trình 1.2.1 Quá trình phostrip - Phostrip q trình tách loại phosphor ghép thêm công đoạn phụ để kết tủa phosphor tan sau xử lý yếm khí Hiếu khí Lắng Bùn thải Yếm khí Nước sau xử lý yếm khí Nước sau kết tủa Kết tủa hóa học Hóa chất Một phần bùn thải từ bể lắng thứ cấp đưa vào xử lý yếm khí với thời gian lưu thủy lực từ 8-12h Phosphate đơn tách từ xử lý yếm khí tan nước, phần nước tách để kết tủa với hóa chất Sinh khối sau tách phosphor đưa với sinh khối từ bể lắng thứ cấp hòa trộn với dòng vào bể xử lý hiếu khí 1.2.2 Q trình A/O Bùn từ bể lắng thứ cấp bơm trở lại trộn với dịng thải đầu vào Trong q trình xử lý yếm khí, phosphate tách khỏi vi sinh vật từ dòng bùn hồi lưu dạng Cao 15-20 26-34 Trung bình 20-25 34-35 Thấp >25 >43 ( Nguồn C P Leslie Grady, Jr ; Glen T.Daigger; Henry C Lim ) Thành phần chất hữu nước thải ảnh hưởng đến q trình Ngồi ảnh hưởng không tốt chất rắn lơ lửng lên nông đồ P nước thải điều cần quan tâm sử dụng hệ thống Thực tế cho thấy, số lượng P nước thải tăng lên nồng độ chất rắn lơ lửng nước thải tăng Một số nhân tố môi trường khác ảnh hưởng đến hiệu trình này, kể đến nhiệt độ, pH, nồng dộ Oxy hòa tan 1.4 Ưu nhược điểm - Lợi phương pháp sinh học so với biện pháp hóa học: Giảm khơng sử dụng hóa chất kết tủa (Al 3+, Fe3+, Ca2+) hóa chất phụ trợ dùng trình kết tủa (kiềm) Giảm thiểu phát triển vi sinh dạng sợi tạo điều kiện tốt cho trình lắng thứ cấp Tiết kiệm phần lượng sục khí phần chất hữu tiêu hao cho xử lý photpho Tạo điều kiện thuận lợi cho trình oxy hóa amoni chất hữu giảm giai đoạn yếm khí Nâng cấp hệ xử lý nước thải hoạt động cách dễ dàng với giá hợp lý - Nhược điểm phương pháp gồm: Diễn biến trình vi sinh phức tạp, vấn đề tách loại photpho quan tâm chưa lâu nên thông số kỹ thuật dùng thiết kế yếu tố ảnh hưởng tản mạn giá trị chí trái ngược kết quả, dẫn đến việc tính tốn dễ gặp sai sót thể khâu vận hành Kiểm soát điều kiện vận hành cần chặt chẽ cho vùng yếm khí khơng tồn oxy hịa tan nitrat Xử lý phosphor nước thải phương pháp sử dụng sinh vật Thủy sinh thực vật loài thực vật sinh trưởng mơi trường nước, gây nên số bất lợi cho người việc phát triển nhanh phân bố rộng chúng Tuy nhiên lợi dụng chúng để xử lý nước thải, làm phân compost, thức ăn cho người, gia súc làm giảm thiểu bất lợi gây chúng mà thu thêm lợi nhuận 2.1 Các loại thủy sinh thực vật Thủy thực vật sống chìm: loại thủy thực vật phát triển mặt nước phát triển nguồn nước có đủ ánh sáng Chúng gây nên tác hại làm tăng độ đục nguồn nước, ngăn cản khuyếch tán ánh sáng vào nước Do lồi thủy sinh thực vật khơng hiệu việc làm chất thải Thủy thực vật sống trôi nổi: rễ loại thực vật không bám vào đất mà lơ lửng mặt nước, thân phát triển mặt nước Nó trơi mặt nước theo gió dịng nước Rễ chúng tạo điều kiện cho vi khuẩn bám vào để phân hủy chất thải Thủy thực vật sống nổi: loại thủy thực vật có rễ bám vào đất thân phát triển mặt nước Loại thường sống nơi có chế độ thủy triều ổn định Một số thủy sinh thực vật tiêu biểu Loại Tên thông thường Tên khoa học Thuỷ sinh thực vật sống chìm Hydrilla Hydrilla verticillata Water milfoil Myriophyllum spicatum Blyxa Blyxa aubertii Thuỷ sinh thực vật sống trơi Lục bình trơi Eichhornia crassipes Bèo Wolfia arrhiga Bèo tai tượng Pistia stratiotes Thuỷ sinh thực vật sống Salvinia Salvinia spp Cattails Typha spp Bulrush Scirpus spp Sậy Phragmites communis Nhiệm vụ thuỷ sinh thực vật hệ thống xử lý Phần thể Nhiệm vụ Rễ và/hoặc thân Là giá bám cho vi khuẩn phát triển Lọc hấp thu chất rắn Thân /hoặc mặt ắnHáp thu ánh mặt trời đóẳngn cản phát triển tảo nước phía mặt nước làm giảm ảnh hưởng gió lên bề mặt xử lý Làm giảm trao đổi nước khí Chuyển oxy từ xuống rể Một số thuỷ sinh thực vật tiêu biểu Một số giá trị tham khảo để thiết kế ao Lục Bình để xử lý nước thải IV Xử lý kim loại nước thải phương pháp sinh học: Sinh vật thị kim loại: Động vật đáy (nghêu, sị, ốc, hến,…)Vd : tích lũy KLN Pb Cd loài Hến Đánh giá KLN trung bình tích lũy lồi Hến (Corbicula sp.) Pb: 0,37 ± 0,23 – 0,51 ± 0,25 ppm (trọng lượng tươi) Cd: 1,67 ± 1,35 – 2,10 ± 1,10 ppm Cá thị tốt cho kim loại nặng nước Mohamet 1990 sử dụng cá làm thị sinh học cho ô nhiễm kim loại nặng sơng Nile Theo Munir Ziya (2005) nhiều kim loại nặng có mặt cách tự nhiên môi trường biển tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước biển chúng hàm lượng cao Phương pháp xử lý: 2.1 Nguyên lý Nhờ khả hấp thụ kim loại lên bề mặt tế bào VSV hệ thống xử lý gây tác động lên trạng thái oxy hóa khử ion kim loại nhờ tách bỏ ion kim loại nặng nước thải Nhiều loại vi khuẩn, nấm men, nấm hay tảo hấp thu chủ động tích tụ ion kim loại tế bào nhờ hệ thống vận chuyển chủ động hoạt động ngược với gradient nồng độ tiêu tốn lượng ngược lại hấp thụ bề mặt trình bị động, theo gradient nồng độ mà khơng sử dụng lượng trung gian qua tế bào không họat động Sau chuyển dạng sinh học kim loại nước thải, cần phải tách sinh khối chứa kim loại để xử lý tiếp đốt tách thu kim loại từ sinh khối Hiệu trình lọc kim loại phụ thuộc vào hệ vi khuẩn nước Nhiều VSV phân hủy khung cacbon phức kim loại làm cố định, giảm khả phát tán ion kim loại lần 2.2 Sử dụng vi sinh vật : Để giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng, người ta kết hợp xử lý phương pháp hóa lý sinh học Các phương pháp hóa lý dung tác nhân kết tủa ion kim loại oxi hóa chuyển ion kim loại có hóa trị cao ( có độc tính lớn ) sang ion có hóa trị thấp lắng ( có độc tính thấp ) Sau tiếp tục xử lý sinh học nhờ hệ enzyme oxi hóa khử khả hấp thu ion kim loại vào tiểu phần tế bào vi sinh vật, tảo loài thực vật thủy sinh Trong số vi sinh vật môi trường đất nước có lồi chịu đựng tính độc ion kim loại nồng độ định phát triển bình thường Như biết, vi sinh vật phát triển dần làm mơi trường Q trình phát triển chúng dung chất hữu làm thức ăn, sử dụng NH + NO3- PO43+ vào xây dựng tế bào, đồng thời hấp thu ion kim loại Đồng thời với phát triển vi sinh vật mơi trường nước, ta cịn thấy tảo phát triển Vi khuẩn hiếu khí dị dưỡng tảo vật hội sinh quan hệ làm cho hai phía có lợi điều đặc biệt quan trọng tảo phát triển hấp thu kim loại đáng kể Các loại vi sinh vật áp dụng: Các loại vi khuẩn: vi khuẩn Actinomyceles, vi khuẩn bacillus sp, hay hỗn hợp vi khuẩn… Quá trình hấp thu ion kim loại nặng chia thành giai đoạn sau: Giai đoạn I: tích tụ kim loại nặng sinh khối, làm giảm nồng độ kim loại có nước Giai đoạn II: sau trình phát triển mức tối đa sinh khối, vi sinh vật thường lắng xuống đáy bùn kết thành mảng bề mặt cần phải lọc thu sinh khối khỏi môi trường nước Trong bùn có nhiều sinh khối vi sinh vật, hàm lượng ion kim loại nặng không giới hạn cho phép ta xử lý làm phân bón cho trồng tốt trộn lẫn với mùn để nuôi cá Trường hợp nồng độ kim loại nặng chứa sinh khối cao, biện pháp xử lý tốt thiêu đốt ta cần chọn kĩ tránh ô nhiễm ion cho nước ngầm Đối với bùn có hàm lượng kim loại nặng cao, người ta dung số chủng vi khuẩn để xử lý, có lồi Thiobacillus ferrooxydans Thiobacillus oxydans Qua xử lý vi khuẩn này, nồng độ kim loại nặng bùn giảm từ 25 – gần 100% sử dụng vi sinh vật khử kim loại nặng bùn Vi sinh vật Nguyên tố Lượng tích tụ ( % khối lượng khô ) Vi khuẩn Vi khuẩn (170 chủng) Cadmium 0,2 Vi khuẩn ( 137 chủng ) Đồng < 0,05 – 0,5 Vi khuẩn ( 19 chủng ) Bạc 0,7 – 4,4 Vi khuẩn ( chủng) Uranium 8-9 Actinomyceles ( chủng ) Uranium 8-9 Streptomyces ( 12 chủng ) Uranium 2-14 S viridochromogenes Uranium 30 s lonwoodensis Uranium 44 bacillus sp.( chủng ) Uranium 3-5 hỗn hợp vi khuẩn Cadmium 0,22 hỗn hợp vi khuẩn Đồng 30 hỗn hợp vi khuẩn Bạc 32 citrobacter sp Chì 34-40 Citrobacter sp Cadmium 13,5 Sự tích tụ kim loại nặng vi sinh vật tảo Kim loại Hiệu khử Kim loại Hiệu Nhơm (%) 70 – 98 Chì (%) 42-100 Cadmium 30 – 92 Mangan 25 – 31 Crom 63 – 99 Thủy ngân 68 – 100 Đồng 69 – 93 Niken 25 – 74 Sắt khử 87 - 98 Kẽm – 100 Nguồn “Công nghệ xử lý nước thải biện pháp hóa học” PGS.TS.Lương Đức Phẩm 2.3 Nấm Khác với vi khuẩn, nấm có khả lọc muối kim loại hòa tan khơng hịa tan Để lọc kim loại, nấm tiết axit hữu như: axit citric, axit fumaric, axit ... nghiên cứu nội dung sau: - Tìm hiểu phosphor kim loại nặng, đặc trưng tính chất chúng - Tìm hiểu nguồn phát thải phosphor kim loại nặng mơi trường - Tìm hiểu ảnh hưởng tác hại chúng đến môi trường... hợp, chất thải từ sản xuất công nghiệp, chất chống ăn mòn đường ống dẫn nước Kim loại nặng: 1.1 Kim loại nặng - Kim loại nặng kim loại có tỷ trọng lớn gọi kim loại nặng Khối lượng riêng lớn 5.000... Sau chuyển dạng sinh học kim loại nước thải, cần phải tách sinh khối chứa kim loại để xử lý tiếp đốt tách thu kim loại từ sinh khối Hiệu trình lọc kim loại phụ thuộc vào hệ vi khuẩn nước Nhiều