Thành công sử dụng nano sắt để xử lý nước thải

Nhóm nghiên cứu gồm các nhà khoa học của Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Học viện Kỹ thuật quân sự và Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã nghiên cứu chế tạo thành công nano sắt và đang triển khai ứng dụng rất hiệu quả để xử lý nước thải trên quy mô công nghiệp.

Nhiều lần có dịp trò chuyện với Đại tá Thiều Quốc Hân, Phó giám đốc Viện Khoa học và Công nghệ quân sự (Bộ Quốc phòng), tôi được anh chia sẻ thông tin, nhóm nghiên cứu gồm các nhà khoa học của Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Học viện Kỹ thuật quân sự và Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam do anh đứng đầu đã nghiên cứu chế tạo thành công nano sắt và đang triển khai ứng dụng rất hiệu quả để xử lý nước thải trên quy mô công nghiệp. Thú thực lúc đầu tôi cũng… chưa tin lắm, nhưng khi được tận mắt chứng kiến việc sử dụng nano sắt để xử lý nước thải tại một số khu, cụm công nghiệp thì suy nghĩ của tôi đã hoàn toàn thay đổi…

Bước đột phá trong lĩnh vực xử lý môi trường

Nói đến công nghệ nano là nói đến công nghệ khó, chi phí cao và còn khá mới đối với nước ta. Việc ứng dụng vật liệu nano để xử lý nước thải trên quy mô công nghiệp lại càng khó khăn hơn vì rào cản kỹ thuật và giá thành. Hiện nay, ở trong nước các công trình xử lý nước thải đều sử dụng công nghệ hóa lý hoặc vi sinh, chưa có cơ sở nào ứng dụng vật liệu nano… Đó là lý do khiến rất nhiều người, trong đó có tôi hết sức ngạc nhiên, khâm phục trước thành công trong ứng dụng vật liệu nano để xử lý nước thải của nhóm nghiên cứu do Đại tá Thiều Quốc Hân đứng đầu.

Đại tá Thiều Quốc Hân (bên phải) kiểm tra quá trình xử lý nước thải bằng công nghệ nano tại Trạm xử lý nước thải tập trung Cụm công nghiệp Quất Động (huyện Thường Tín, TP Hà Nội).

Chúng tôi đến Trạm xử lý nước thải tập trung Cụm công nghiệp Quất Động (huyện Thường Tín, TP Hà Nội)-một trong những cơ sở đang ứng dụng nano sắt để xử lý nước thải, vào một buổi chiều đầu tháng 12-2016. Đi trong khuôn viên trạm mà chúng tôi cứ ngỡ đang ở trong một trang trại của bà con nông dân. Hiện trong khuôn viên Trạm xử lý nước thải có vườn rau xanh rộng hàng trăm mét vuông, dãy chuồng trại nuôi hàng trăm con gà cùng ao nuôi cá… Ông Đỗ Đức Thắng, Giám đốc Công ty Cổ phần Giao thông Hồng Hà, chủ đầu tư Trạm xử lý nước thải, cho biết: Chúng tôi được cấp 2,9ha đất để xây dựng Trạm xử lý nước thải công suất 2.000m3/ngày đêm. Tuy nhiên, khi quyết định chọn công nghệ nano của Viện Khoa học và Công nghệ quân sự thì chỉ phải sử dụng hơn 1.500m2 để xây dựng dây chuyền xử lý (gồm hệ thống bể chứa nước thải, bể xử lý và nhà điều hành). Chúng tôi dành một phần diện tích đất còn lại làm VAC. Ao điều hòa chứa nước thải sau xử lý trước khi xả ra môi trường đạt và vượt chuẩn A QCVN 40:2011/BTNMT được sử dụng để nuôi cá và lấy nước tưới cây…

Tìm hiểu thực tế, chúng tôi thấy, dây chuyền công nghệ xử lý nước thải của Trạm xử lý nước thải tập trung Cụm công nghiệp Quất Động được thiết kế rất gọn, tiết kiệm diện tích đất, vận hành đơn giản, thuận tiện (chỉ cần 1 thợ vận hành/ca) vì được tự động hóa gần như 100% và hầu như không có mùi hôi trong khu vực xử lý. Bên cạnh những ưu điểm có thể nhìn thấy ngay như trên, công nghệ nano được ứng dụng trong dây chuyền còn có rất nhiều ưu điểm vượt trội so với các công nghệ xử lý nước thải truyền thống khác. Ông Đặng Quốc Hiệu, Tổng giám đốc Công ty Cổ phần Tích hợp hệ thống và Giải pháp công nghệ Intechsys-đơn vị thiết kế, thi công dây chuyền và chuyển giao kỹ thuật, cho biết: Vật liệu nano có thể xử lý triệt để mọi loại chất độc, kể cả các hợp chất vòng thơm rất bền vững, kim loại nặng… nên đây là công nghệ xử lý nước thải được đánh giá là triệt để nhất, có thể xử lý mọi loại nước thải và có khả năng khử mùi rất nhanh.

Mặt khác, công nghệ xử lý này rất linh hoạt. Nếu như với các công nghệ truyền thống, thông thường nước thải trước khi vào dây chuyền phải qua bước xử lý sơ bộ thì với công nghệ nano không cần công đoạn này, mọi loại nước thải với tải trọng ô nhiễm khác nhau đều có thể đưa vào xử lý ngay (chỉ việc điều chỉnh nồng độ dung dịch nano kim loại cho phù hợp). Hơn nữa, có thể dừng/khởi động dây chuyền tùy theo điều kiện thực tế mà không ảnh hưởng đến chất lượng xử lý. Điều này rất phù hợp với những khu, cụm công nghiệp chưa được lấp đầy, lượng nước thải không ổn định. Cũng nhờ ưu điểm này, chủ đầu tư có thể chủ động cho dây chuyền xử lý dừng hoạt động vào giờ cao điểm để hoạt động trong giờ thấp điểm nhằm tiết kiệm chi phí điện năng…

Ngoài Trạm xử lý nước thải tập trung Cụm công nghiệp Quất Động, công nghệ xử lý nước thải bằng nano sắt (thực chất là tổ hợp nano kim loại hóa trị 0, thành phần chính là nano sắt) hiện đã được nhóm nghiên cứu triển khai hiệu quả tại một số khu, cụm công nghiệp như: Nhà máy Xử lý nước thải tại Khu công nghiệp Thạch Thất-Quốc Oai (huyện Thạch Thất), Trạm xử lý nước thải Cụm công nghiệp Liên Phương (huyện Thường Tín), Cụm công nghiệp Bình Phú (huyện Thạch Thất) của TP Hà Nội; đang triển khai tại Khu công nghiệp Bờ trái Sông Đà (Hòa Bình)… Thực tế cho thấy, các loại nước thải nhiễm nhiều hóa chất độc hại, kim loại nặng… từ các dây chuyền của nhà máy cán thép, chế biến thực phẩm, điện tử điện lạnh… đều được xử lý triệt để, đạt và vượt chuẩn A QCVN 40:2011/BTNMT với chi phí thực tế từ 3.200-3.300 đồng/m3 nước thải.

Hành trình đến với “dũng sĩ” nano sắt

Không chủ quan khi khẳng định rằng, việc nghiên cứu, sản xuất thành công nano sắt và triển khai ứng dụng hiệu quả để xử lý nước thải là một bước đột phá trong lĩnh vực xử lý môi trường. Thành công này càng được khẳng định, khi trong dịp thăm, kiểm tra dây chuyền xử lý nước thải ứng dụng công nghệ nano tại Khu công nghiệp Thạch Thất-Quốc Oai năm 2013, Thượng tướng Trương Quang Khánh, Ủy viên Trung ương Đảng, Thứ trưởng Bộ Quốc phòng đánh giá cao kết quả nghiên cứu của Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, đồng thời chỉ đạo tiếp tục nghiên cứu, tối ưu hóa quy trình công nghệ để có thể triển khai ứng dụng xử lý nước thải trong các dự án của Bộ Quốc phòng.

Để có được thành công trên, bên cạnh sự hỗ trợ, tạo mọi điều kiện thuận lợi của Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, nhóm nghiên cứu đứng đầu là Đại tá Thiều Quốc Hân đã thực sự “đổ mồ hôi”, trải qua biết bao thất bại, vượt qua rất nhiều khó khăn cả về kỹ thuật-công nghệ và kinh phí đầu tư mà nếu không thực sự tâm huyết thì không thể thành công. Anh chia sẻ: “Nano kim loại nói chung, nano sắt nói riêng có tính oxi hóa rất mạnh, có thể oxi hóa hoàn toàn các chất độc, kim loại nặng… thành những hợp chất bền vững và không độc. Nói một cách hình ảnh, nó như một “dũng sĩ” cực khỏe có thể hạ gục mọi “đối thủ” có hại trong nước thải. Làm chủ công nghệ sản xuất nano sắt để ứng dụng xử lý môi trường một cách hiệu quả, triệt để là tâm huyết của chúng tôi”.

Mặc dù sản xuất nano sắt không phức tạp về mặt lý thuyết và nhiều nước trên thế giới đã làm, nhưng để sản xuất thành công trong thực tế lại là một bài toán khó, đòi hỏi phải nắm được bí quyết công nghệ và nói như Đại tá Thiều Quốc Hân, phải “rất công phu, kiên trì”. Nano sắt có thể tự cháy nếu để ra ngoài không khí và thông thường, các nhà sản xuất trên thế giới phải bảo quản trong điều kiện hút chân không… Tuy nhiên, nếu sản phẩm sản xuất ra “khó tính” và yêu cầu “điều kiện sống” phức tạp như vậy thì cũng không thể triển khai ứng dụng trên quy mô công nghiệp vì chi phí quá cao. Vì vậy, mấu chốt là phải tìm ra giải pháp công nghệ để sản phẩm nano sắt có thể bảo quản ở điều kiện thường và giữ được chất lượng (hoạt tính) lâu dài, với giá thành hợp lý. “Giải quyết vấn đề này, chúng tôi đã triển khai nghiên cứu theo hai bước: Trước hết, phải sản xuất thành công nano sắt với chất lượng tương đương sản phẩm cùng loại của nước ngoài, tiếp sau đó là tập trung nghiên cứu hạ giá thành sản phẩm”-Đại tá Thiều Quốc Hân cho biết.

Bắt đầu nghiên cứu từ năm 2003, đến năm 2007 nhóm nghiên cứu đã sản xuất thành công tổ hợp nano sắt (tổ hợp nano kim loại hóa trị 0, thành phần chính là nano sắt, chất mang là một số nano kim loại khác) từ 100% nguồn nguyên liệu trong nước và đến năm 2012 đã triển khai dây chuyền xử lý nước thải ứng dụng công nghệ nano đầu tiên. Theo Đại tá Thiều Quốc Hân, bí quyết thành công là nhóm nghiên cứu đã chọn được chất mang và sản xuất dưới dạng huyền phù. Sản phẩm tổ hợp nano sắt có thể bảo quản vài tháng ở điều kiện thường mà hoạt tính không thay đổi. Đặc biệt, giá thành sản phẩm chỉ bằng 1/10 sản phẩm cùng loại của nước ngoài.

Tính đến thời điểm này, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự là đơn vị duy nhất trong cả nước làm chủ và triển khai hiệu quả công nghệ nano xử lý nước thải. Không dừng lại ở đó, chúng tôi được biết, hiện nhóm nghiên cứu đã bước đầu thành công trong nghiên cứu ứng dụng công nghệ nano để vừa xử lý, vừa thu hồi một số nguyên vật liệu hữu ích có trong nước thải của một số dây chuyền sản xuất.

“Bài học mà tôi rút ra tuy không mới nhưng luôn mang tính thời sự, đó là phải đầu tư tới ngưỡng. Từ nghiên cứu lý thuyết đến triển khai trong thực tế, trên quy mô công nghiệp đòi hỏi sự đầu tư lớn và phải “tới ngưỡng”, tức là phải đầu tư tương xứng cả về trí tuệ và kinh phí thực hiện, nếu không đề tài sẽ chỉ “nằm trong tủ kính”. Và quan trọng hơn, khi thành công cần phải triển khai ứng dụng rộng rãi vì lợi ích của cộng đồng. Đó cũng là lý do chúng tôi mong muốn công nghệ nano xử lý nước thải sẽ được triển khai rộng rãi hơn, góp phần bảo vệ môi trường, bảo vệ cuộc sống của tất cả chúng ta”-Đại tá Thiều Quốc Hân chia sẻ.

(Nguồn: Theo QĐND)