Ngày hội nghiên cứu khoa học Tech Show 2017 do Đại học Đà Nẵng tổ chức đã giới thiệu nhiều mô hình khoa học ấn tượng, có tính ứng dụng thực tiễn, trong số đó là mô hình Xử lý nước thải dệt nhuộm bằng vật liệu keo tụ.

Tác giả của mô hình Xử lý nước thải dệt nhuộm bằng vật liệu keo tụ là nhóm sinh viên đến từ trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng gồm Lâm Hưng Thắng, Nguyễn Chí Đức, Nguyễn Thị Thu Hương, Nguyễn Ngọc Hùng (Khoa Môi trường liên ngành) và Nguyễn Duy Hùng (khoa Điện).

Trước khi tham dự Tech Show 2017, mô hình đã giành giải nhì tại Hội nghị nghiên cứu khoa học cấp trường của Đại học Bách khoa.

Dệt nhuộm là ngành công nghiệp đang phát triển mạnh mẽ, chiếm vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Tuy nhiên, ngành công nghiệp này cũng tác động lớn đến môi trường khi thải ra một lượng nước thải đáng kể.

Nhóm sáng tạo bên cạnh mô hình Xử lý nước thải dệt nhuộm bằng vật liệu keo tụ. (Ảnh nhân vật cung cấp).

Nước thải từ dệt nhuộm là một trong những loại nước gây ô nhiễm nặng với hàm lượng các chất hữu cơ cao, khó phân hủy và rất độc hại.

Những loại hóa chất dùng để sản xuất tạo màu trong dệt nhuộm như phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện ly, chất ngậm, chất tạo môi trường, tinh bột, men, chất ôxy hoá… thường chứa các ion kim loại hòa tan, hay kim loại nặng rất khó phân hủy trong môi trường, có thể gây ô nhiễm môi trường trầm trọng trong thời gian dài.

Nếu chưa được xử lý hoặc xử lý chưa đạt tiêu chuẩn (theo tiêu chuẩn của Bộ tiêu chuẩn Việt Nam QCVN về nước thải - PV), các hóa chất này khi thải ra ngoài có thể giết chết vi sinh vật xung quanh, làm chết cá và các loại động vật sống dưới nước hoặc thẩm thấu vào đất làm ảnh hưởng nguồn nước ngầm…

Do đó, việc loại bỏ chất tạo màu khỏi nước thải dệt nhuộm đang là vấn đề rất cần được quan tâm. Phương pháp sử dụng keo tụ là một trong những phương pháp được sử dụng nhiều trong xử lý nước thải dệt nhuộm.

Xuất phát từ những kiến thức đã tìm hiểu được, nhóm đã bắt tay vào thực hiện ý tưởng. Từ đó, một mô hình sáng tạo bảo vệ môi trường đã ra đời.

Trong quá trình tìm hiểu, nhóm sáng tạo nhận thấy hợp chất PGα21Ca được ứng dụng nhiều trong việc xử lý nước hồ, cung cấp nước sạch và có thể xử lý được độ màu trong nước thải. Từ đó các bạn nghĩ đến việc ứng dụng PGα21Ca để làm vật liệu keo tụ xử lý nước thải dệt nhuộm cho mô hình.

Nhóm đã tiến hành thử nghiệm với mẫu nước thải thu được từ nhà máy dệt Hòa Khánh do mẫu nước này có độ màu, độ pH và chất hữu cơ cao.

Mô hình gồm 3 bể chứa: Bể nước bẩn, bể keo tụ và bể chứa nước sau xử lý, kết hợp với cánh khuấy, van xả và bể chứa cặn. Nước thải dệt nhuộm sẽ được bơm từ bể chứa nước thải vào bể keo tụ. PGα21Ca sẽ được tự động đong với khối lượng xác định và tự động đổ vào bể khi nước đầy. Cánh khuấy sẽ khuếch tán hóa chất đều trong nước.

Sau khi cánh khuấy dừng, quá trình keo tụ tiếp tục diễn ra và các bông keo tụ sẽ lắng xuống đáy bể. Lượng nước thu được sau quá trình lắng được bơm qua bể chứa nước sau xử lý. Sau cùng, van điện từ sẽ tự động mở để xả phần cặn và các bông ở đáy bể vào bể chứa cặn, chuẩn bị cho lần xử lí tiếp theo. Toàn bộ qui trình này được xử lý tự động hóa bởi vi điều khiển Microchip 8-bit PIC 16F877A.

Sơ đồ hoạt động của mô hình. (Ảnh: Đoàn Lê)

Theo đánh giá của các chuyên gia, vật liệu keo tụ mới PGα21Ca mà nhóm đã sử dụng là vật liệu thân thiện với môi trường và chưa được ứng dụng tại Việt Nam, độ màu của nước sau xử lý đều đạt quy chuẩn Việt Nam cho phép, giá trị pH đưa về trung tính nên không ảnh hưởng đến vi sinh vật của công trình xử lý sinh học, hàm lượng chất hữu cơ của nước sau xử lý cũng giảm đi đáng kể nên giúp làm giảm tải cho quá trình xử lý sinh học.

Mặc dù vậy, mô hình vẫn còn nhiều điểm cần khắc phục. Lâm Hưng Thắng, đại diện nhóm cho biết: “Mô hình mới chỉ xử lý được độ màu và giá trị pH, chưa xử lý triệt để được chất hữu cơ có trong nước thải dệt nhuộm, nên sản phẩm chỉ ứng dụng được một khâu trong hệ thống xử lý. Mô hình cũng chưa có hệ thống phân biệt màu, nên máy chưa tự động tính toán để châm hóa chất cho phù hợp được, bên cạnh đó giá thành xử lý nước thải hơi cao nên nhóm đang tìm cách để giảm chi phí xử lý”.

Theo Thắng, trong tương lai, nếu có điều kiện, nhóm sẽ phát triển mô hình theo hướng tân tiến hơn như: Nâng cấp bể phản ứng có thể tích lớn hơn để áp dụng cho các nhà máy dệt nhuộm; hệ thống tiêu tốn ít năng lượng hơn, đặc biệt có thể cải tiến sử dụng năng lượng mặt trời; có thể tái sử dụng nước sau xử lý và kết hợp với vật liệu hấp phụ khác để giảm lượng PGα21Ca sử dụng.

Nguyên liệu chính của PGα21Ca là poly-gamma glutamic axit (PGA). PGA là polyme tự nhiên được trùng hợp từ axit glutamic, có trọng lượng phân tử từ hàng nghìn đến hàng triệu. Axit glutamic là chất rất quan trọng đối với sinh vật và là một loại axit amin cấu tạo nên protein. PGA được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm, y tế và sản xuất mỹ phẩm vì nó có khả năng phân hủy sinh học cao và không độc hại.

Được sản xuất từ nguyên liệu polyme tự nhiên và không độc, nên PGα21Ca không gây ô nhiễm nước. Hợp chất này có khả năng phân hủy sinh học nên sẽ không tồn tại trong nước đã qua xử lý.