Ứng dụng bức xạ ion hoá trong xử lý nước thải tại Việt Nam

Theo Cục năng lượng nguyên tử, phương pháp oxi hóa tiên tiến (Advanced Oxidation Processes, AOP) ứng dụng bức xạ ion hóa là một trong những công nghệ xử lý nước thải tiên tiến đã được nghiên cứu và đưa vào sử dụng trên thế giới. Một số nghiên cứu sử dụng bức xạ ion hóa, dưới dạng tia gamma (γ) hoặc điện tử (e−) đã được triển khai để loại bỏ các chất ô nhiễm tồn lưu, khử trùng nước và bùn đã qua xử lý. Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp xử lý sử dụng bức xạ ion hóa có triển vọng về mặt kỹ thuật và hiệu quả kinh tế.

Từ đó, hiệu quả làm giảm các kim loại nặng tồn lưu của phương pháp này cũng đã được chứng minh trong các điều kiện xử lý khác nhau. Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) đã có báo cáo và khuyến nghị các nước thành viên tiếp tục đẩy mạnh nghiên cứu và ứng dụng hiệu quả phương pháp này vào quy trình quản lý nước thải.

Trên thế giới, công nghệ xử lý bức xạ ion hóa trong xử lý nước thải đã được nghiên cứu, ứng dụng và đạt hiệu quả cao ở nhiều lĩnh vực như xử lý nước thải nông nghiệp; xử lý thuốc nhuộm hữu cơ; khử trùng nước thải và bùn; xử lý nước thải trong ngành dược hóa dầu.

Các kết quả nghiên cứu thời gian qua đối với quá trình xử lý nước thải cho thấy công nghệ bức xạ ion hóa có độ tin cậy cao, an toàn, không bị ảnh hưởng bởi thành phần nước theo mùa, giảm quá trình hình thành các chất ô nhiễm thứ cấp và đạt hiệu quả kinh tế cao hơn so với các phương pháp khác.

Quy trình xử lý nước thải ứng dụng bức xạ kết hợp với các công nghệ hiện đại khác cần tiếp tục đẩy mạnh nghiên cứu hoàn thiện trên cơ sở làm rõ quá trình động học diễn ra trong hệ thống xử lý nước thải. Bên cạnh đó, cần cải thiện và đảm bảo quy trình vận hành hệ thống chiếu xạ công nghiệp trong quá trình xử lý nước thải phù hợp với các quy định nghiêm ngặt về an toàn bức xạ.

Khi ứng dụng phương pháp chiếu xạ trong xử lý nước thải, các chùm tia điện tử phá vỡ các phân tử nước (hình màu xanh lam) thành các phân tử tích điện nhỏ hơn gọi là ion. Các phân tử ion này sẽ phá vỡ cấu trúc các chất gây ô nhiễm (hình tròn màu đỏ và xanh lá cây).

Tại Việt Nam, nhu cầu về nguồn nước sạch ngày càng tăng do dân số phát triển và quá trình công nghiệp - nông nghiệp hoá, đặc biệt sự phát triển công nghiệp và canh tác nông nghiệp ngày càng sử dụng nhiều hóa chất như thuốc trừ sâu, thuốc kích thích sinh trưởng làm cho nguồn nước sạch bị ô nhiễm trầm trọng.

Một số đơn vị của Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam và Bộ Tài nguyên và Môi trường đã tiến hành những nghiên cứu bước đầu về xử lý chiếu xạ phân hủy phenol, hợp chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải; chiếu xạ chùm tia điện tử; khử màu nước thải dệt nhuộm; ứng dụng phương pháp ôxy hóa nâng cao để xử lý COD trong nước thải dệt nhuộm. Nghiên cứu xử lý chất màu trong nước thải nhà máy dệt nhuộm bằng phương pháp chiếu xạ chùm tia điện tử ở quy mô phòng thí nghiệm của Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam cho thấy tại liều 3 kGy kết hợp với 10 mM H2O2, độ màu đã giảm đến 98%.

Nghiên cứu xử lý phân hủy chất nhuộm gốc azo từ nước thải phân xưởng nhuộm bằng phương pháp chiếu xạ chùm tia điện tử kết hợp với xử lý sinh học cũng được triển khai nhằm tối ưu được một phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm mới vừa hiệu quả, vừa thân thiện môi trường với mức phí xử lý cạnh tranh để có thể chuyển giao cho các nhà máy dệt nhuộm tại Việt Nam.

Việc ứng dụng và phát triển công nghệ bức xạ ion hoá trong xử lý nước thải tại Việt Nam hiện nay vẫn còn nhiều khó khăn và thách thức lớn. Do chi phí đầu tư cao, nhiều công nghệ phụ trợ liên quan chưa phát triển và khó khăn trong việc đào tạo nguồn nhân lực vận hành cũng hạn chế khả năng ứng dụng kỹ thuật này.

Ngoài ra, những lo ngại về vấn đề an toàn, an ninh liên quan đến vận chuyển, quản lý và sử dụng các nguồn đồng vị phóng xạ hoạt độ cao cũng đang làm gia tăng chi phí, giảm khả năng cạnh tranh của công nghệ bức xạ so với các biện pháp truyền thống như xử lý bằng hóa chất,…

Bên cạnh đó, theo các khuyến cáo của của chuyên gia quốc tế, để có hiệu quả về mặt kinh tế khi áp dụng phương pháp chiếu xạ trong lĩnh vực xử lý nước thải, cụ thể là nước thải dệt nhuộm thì dung lượng nước thải phải từ 10.000 m3/ngày và nên có hệ thống xử lý nước thải tập trung thay vì phân tán như hiện nay.