Đề tài đã hoàn thành việc nghiên cứu thử nghiệm tường thấm phản ứng (Permeable Reactive Barriers – PRB) để hỗ trợ xử lý một số nguồn nước thải ô nhiễm của thành phố Hà Nội. Sau đó, mô hình thử nghiệm hỗ trợ xử lý nước thải chăn nuôi đã được chế tạo và ứng dụng trong thực tế tại một hộ chăn nuôi ở huyện Đông Anh, Hà Nội. Một số kết luận của đề tài được tóm tắt theo các nội dung chính đã đăng ký như sau:

Nội dung 1. Các tính chất cơ, lý, hóa và môi trường của PTXD đã được xác định và thử nghiệm cho thấy sự phù hợp sử dụng làm vật liệu thấm phản ứng PRB để xử lý nước thải. Qua các thí nghiệm đánh giá khả năng xử lý nước thải cho thấy bê tông thải và khối xây nghiền có khả năng hấp phụ một số chất ô nhiễm như kim loại nặng (Chì, Cadimi với dung lượng hấp phụ lớn nhất của 2 kim loại này lần lượt lên đến 114,05 mg/g và 8,43mg/g); Ni tơ (qmax= 1,26mg/g) và Phốt pho (qmax= 27,1mg/g).

Nội dung 2. Vật liệu chế tạo PRB từ PTXD đã được nghiên cứu và chế tạo thành công với khối lượng 51 m³ kèm theo thuyết minh về quy trình công nghệ chế tạo vật liệu PRB và các thông số kỹ thuật của vật liệu PRB.

Nội dung 3. Mô hình quy mô phòng thí nghiệm xử lý 03 loại nước thải bao gồm nước rỉ rác, nước thải làng nghề và nước thải chăn nuôi đã được thiết kế và vận hành với công suất mỗi mô hình 20 l/ngày. Các mô hình được vận hành trong thời gian 03 tháng và theo dõi các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải như chất hữu cơ, chất dinh dưỡng và kim loại nặng theo các chế độ vận hành thay đổi (thời gian lưu nước, tải trọng thủy lực, tải lượng chất hữu cơ…). Kết quả vận hành cho thấy khả năng xử lý chất ô nhiễm trong các loại nước thải này bới vật liệu PRB từ PTXD có thể đạt được theo như tính toán.

Theo đó đối với PRB xử lý nước rỉ rác, để hoạt động hiệu quả thì nước rỉ rác đầu vào có thông số COD khoảng 200-700mg/l, như vậy yêu cầu cần phải có các công trình xử lý sơ bộ phía trước hoặc sử dụng như giải pháp ngăn ngừa ô nhiễm do sự cố rò rỉ nước rỉ rác tại các BCL lâu năm.

Đối với nước thải làng nghề, nồng độ COD dao động 80-140mg/l, tuy nhiên cũng có thể có nồng độ cao hơn 200-250mg/l như đối với nước thải chăn nuôi. Đối với nước thải chăn nuôi nồng độ COD đầu vào từ 250-500mg/l, cần thiết có công trình xử lý sơ bộ như ao sinh học phía trước và bể tưới làm thoáng, lọc tiếp xúc để xử lý amoni trước khi đưa vào hệ PRB.

Đối với khả năng xử lý KLN (Cd, Pb) thì công nghệ PRB là phù hợp để xử lý đối với nước rỉ rác hoặc nước thải làng nghề. Như vậy tùy theo nồng độ KLN trong nguồn nước thải để xác định được khối lượng PRB cần thiết. Như theo tính toán thì hàm lượng KLN có trong nước thải đầu vào có thể xử lý bởi PRB là 1 mg/l đối với Pb và 0,5mg/l đối với Cd.

Công nghệ PRB phù hợp với các trạm xử lý công suất trung bình và nhỏ <50m³/ngày. Đối với công suất trạm lớn thì cần phải tính toán thêm các chỉ tiêu như diện tích mặt bằng (tương tự như công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên như hồ sinh học, bãi lọc trồng cây).

Nội dung 4. Từ các thông số vận hành của mô hình phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã thiết kế, xây dựng và vận hành mô hình xử lý nước thải chăn nuôi quy mô pilot với công suất 5m³/ngày. Địa điểm đặt mô hình tại hộ chăn nuôi do ông Nguyễn Văn Mậu đại diện tại xã Cổ Dương, Đông Anh, Hà Nội.

Hiệu quả xử lý nước thải của mô hình pilot được đánh giá định kỳ và kiểm định bởi phòng thí nghiệm được công nhận. Kết quả vận hành cho thấy các chỉ thông số chất lượng nước được xử lý bởi mô hình đạt yêu cầu chất lượng nước theo QCVN hiện hành. Hiệu quả xử lý mô hình đối với một số thông số ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi như sau:

- Hiệu quả xử lý CHC đạt 78,9% đến 88,3% theo chỉ tiêu COD.

- Hiệu quả xử lý chất dinh dưỡng đạt 86,5-95,1% với thông số Amoni, 77%-94% với thông số và 67,2%-80,2% đối với tổng P.

Nội dung 5. Các thông số kỹ thuật của vật liệu thấm phản ứng PRB được kiểm định và TCCS cho tường thấm PRB từ PTXD được xây dựng và ban hành bởi trường ĐH Xây dựng Hà Nội vào ngày 14/6/2024 theo quyết định số 909/QĐ-ĐHXDHN.

Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và môi trường của mô hình cũng được đánh giá cho thấy chi phí xử lý 1m³ nước thải chăn nuôi bởi PRB là 13.107 đồng. Về mặt  môi trường, việc tái chế PTXD làm vật liệu thấm phản ứng giúp giảm lượng PTXD chôn lấp cũng như góp phần cải thiện môi trường nước ở các khu vực bị ô nhiễm. Bên cạnh đó đây là công nghệ chi phí thấp, tiêu thụ ít điện năng giúp giảm lượng khí phát thải góp phần giảm thiếu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu.

Nghiên cứu này cho thấy PRB có khả năng xử lý được các nguồn nước bị ô nhiễm về hữu cơ, chất dinh dưỡng (như nước thải chăn nuôi, nước thải sinh hoạt), và cả các loại nước thải ô nhiễm kim loại nặng (như nước rỉ rác, nước thải công nghiệp). Tường thấm phản ứng PRB có khả năng xử lý hiệu quả hơn nếu kết hợp trồng cây (đối với các loại nước thải có nồng độ amoni cao như nước rỉ rác, nước thải chăn nuôi). PRB có thể sử dụng như vật liệu thấm phản ứng để trong bể xử lý, chôn dưới đất để xử lý nước ngầm bị ô nhiễm hoặc kết hợp với bãi lọc trồng cây để xử lý nước thải.