Khác với các loại nước thải khác, nước thải phóng xạ có mức độ độc hại cao, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe của con người. Cụ thể, nước thải nhiễm phóng xạ là gì? Tiêu chuẩn và phương pháp xử lý nước thải này ra sao? Cùng Ánh Dương tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé!
Nước thải phóng xạ là gì?
Nước thải phóng xạ (hay còn gọi là nước thải hạt nhân) là nước bị nhiễm các chất phóng xạ như uranium, plutonium, cesium, và iodine. Nước thải này thường sản sinh ra trong quá trình sản xuất năng lượng hạt nhân hoặc trong các hoạt động liên quan đến vật liệu hạt nhân.
Nguồn nước thải nhiễm phóng xạ có thể đến từ nhà máy điện hạt nhân, viện nghiên cứu hạt nhân, bãi lưu trữ phóng xạ, hoặc các hoạt động khác liên quan đến nguyên liệu và vật liệu phóng xạ.
Nước thải phóng xạ nguy hiểm như thế nào?
Chúng ta hay nghe về tác hại của chất thải phóng xạ đến cuộc sống của con người. Nhưng cụ thể thì nó nguy hiểm như thế nào?
Nước thải khi thải ra môi trường mà không được xử lý sẽ ngấm dần vào đất, gây ô nhiễm nghiêm trọng. Chất phóng xạ trong nước thải sẽ tác động với các thành phần của đất. Từ đó khiến đất bị biến đổi và nhiễm độc tính cao. Cây cối khi trồng tại những vùng đất này có thể bị biến đổi gen, con người ăn phải có nguy cơ bị nhiễm phóng xạ nguy hiểm.
Một ảnh hưởng lớn của chất phóng xạ đến con người đó là làm biến đổi gen. Phụ nữ trong thời kỳ mang thai nếu bị nhiễm phóng xạ có thể khiến đứa trẻ được sinh ra sau này bị dị tật bẩm sinh nghiêm trọng.
Con người khi tiếp xúc với chất phóng xạ sẽ dễ mắc các bệnh về ung thư và các bệnh khác như: thiếu máu, bệnh bạch cầu, xuất huyết và các bệnh về tim mạch,…
Phân loại nước thải phóng xạ
Việc phân loại và quản lý chất thải phóng xạ có sự khác biệt giữa các quốc gia. Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA), chất thải phóng xạ được chia thành bốn loại cụ thể:
- Chất thải phóng xạ cấp cao: Bao gồm nguyên liệu hạt nhân đã qua sử dụng từ các lò phản ứng hạt nhân và chất thải phát sinh từ quá trình tái xử lý nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng. Đây là loại chất thải phóng xạ có độc tính mạnh và nguy hiểm cao.
- Chất thải siêu uranium: Là các nguyên tố phóng xạ nhân tạo có số nguyên tử từ 92 (urani) trở lên. Hầu hết chúng xuất phát từ các cơ sở sản xuất vũ khí hạt nhân. Loại chất thải này bao gồm giẻ lau, dụng cụ và thiết bị phòng thí nghiệm, trong quá trình nghiên cứu và phát triển vũ khí hạt nhân, đã bị nhiễm phóng xạ.
- Chất thải phóng xạ từ nhà máy khai thác uranium hoặc thorium: Là những sản phẩm còn lại sau quá trình tách quặng uranium hoặc thorium. Chất thải từ nhà máy này thường được chứa đựng tại các vị trí đặc biệt được gọi là bể chứa.
- Chất thải cấp độ thấp: Là dạng chất thải không thuộc loại cấp độ cao hoặc chất thải từ nhà máy sản xuất uranium/thorium. Chất thải cấp độ thấp là các vật liệu đã tiếp xúc với phóng xạ như giấy, vải vụn, túi nhựa, quần áo bảo hộ, bìa cứng và vật liệu đóng gói.
Tiêu chuẩn xả thải nước nhiễm phóng xạ trên thế giới
Tiêu chuẩn xả thải nước nhiễm phóng xạ trên thế giới thường được quản lý và đặt ra bởi các cơ quan quản lý môi trường và hạt nhân tại mỗi quốc gia. Những tiêu chuẩn này đề cập đến mức độ phóng xạ cho phép trong nước thải trước khi nó được xả ra môi trường hoặc được xử lý để đảm bảo an toàn.
Một vụ việc xảy ra gần đây và gây chấn động dư luận toàn thế giới là Nhật Bản xả nước nhiễm phóng xạ đã qua xử lý xuống biển. IAEA – Cơ quan Năng lượng Nguyên tử quốc tế cũng đã phải nhập cuộc để để kiểm tra và xem xét xem nước thải Nhật Bản thải ra có phù hợp với các tiêu chuẩn an toàn toàn cầu hay không.
Những công nghệ xử lý nước thải phóng xạ hiện nay
Hiện nay có rất nhiều công nghệ tiên tiến được sử dụng để xử lý nước thải phóng xạ. Nổi bật trong số đó là:
Kết tủa hóa học
Là công nghệ khử chất phóng xạ ở mức độ thấp và trung bình tại các cơ sở tái chế nhiên liệu, phòng thí nghiệm hay nhà máy nhiệt điện. Quá trình xử lý bằng kết tủa hóa học có sự linh hoạt, chi phí đầu tư và vận hành tương đối thấp nên tiết kiệm khi xử lý khối lượng chất thải lớn.
Hấp thụ và trao đổi ion
Phương pháp này được sử dụng để loại bỏ các hạt nhân phóng xạ khỏi dung dịch, biến đổi hàm lượng phóng xạ trong dung dịch thành chất rắn có khối lượng nhỏ hơn. Quá trình diễn ra sự thay thế cation hoặc anion giữa chất rắn không hòa tan chứa nhóm phân cực bị ion hóa. Các chất trao đổi có khả năng tái sinh, và kết quả là chất thải phóng xạ sẽ được thu hồi với hàm lượng hoạt tính cao hơn.
Oxy hóa ướt
Nước thải phóng xạ chứa nhiều chất có tính trao đổi ion, bọt, xenluloza, và các chất lỏng kết dính dễ bị biến đổi và phân hủy. Vì vậy, người ta thường sử dụng công nghệ oxy hóa ướt.
Các chất oxy hóa như hydrogen peroxide, natri persulfat hoạt hóa, ozone, hoặc thuốc thử fenton thường được thêm vào quá trình để phá hủy các hợp chất hữu cơ có trong chất thải phóng xạ. Quá trình oxy hóa ướt khoáng hóa hoàn toàn tạo ra khí CO2, H2O, oxy, nồng độ muối, ion, axit không gây độc hại đối với sức khỏe con người và môi trường.
Phân hủy axit
Đây là một công nghệ tiêu hủy oxy hóa sử dụng để xử lý chất thải hữu cơ và các hỗn hợp (xenlulo, polyetylen, cao su, neoprene,…) nhằm giảm khối lượng chất thải lên đến 20-100 lần so với trạng thái ban đầu.
Quá trình này sử dụng axit nitric trong dung dịch axit photphoric và được thực hiện dưới 200 độ C. Trong quá trình xử lý, chất hữu cơ bị phân hủy bởi dung dịch axit sẽ tạo ra các thành phần vô cơ. Các khí phát sinh trong quá trình này như CO2, CO và O2 sẽ được xử lý thông qua hệ thống lọc khí thải. NOx sau đó sẽ chuyển thành axit nitric có thể tái sử dụng.
Xử lý bằng vi sinh vật
Vi khuẩn Geobacter có khả năng chuyển đổi kim loại từ trạng thái hòa tan sang dạng rắn, hỗ trợ quá trình loại bỏ kim loại hoàn toàn. Chúng tồn tại nhiều trong nước ngầm, có khả năng tiêu thụ oxit sắt và sống bằng cách tận dụng uranium đã bị hòa tan. Kết quả nghiên cứu cho thấy Geobacter có khả năng loại bỏ đến 90% hàm lượng uranium khỏi nước ngầm. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc xử lý nước thải nhiễm phóng xạ và bảo vệ môi trường.
Ứng dụng quá trình màng
Người ta thường sử dụng sử dụng màng lọc nano gốm có tính chất kỵ nước để hiệu quả lọc bỏ các hạt nuclide và cô đặc axit boric. Để ngăn chặn tình trạng tắc nghẽn của các màng trong quá trình lọc nước thải phóng xạ, hai loại màng được sử dụng là polyethersulfor và cellulose tái sinh. Đặc tính của chúng giúp chống lại việc hình thành cặn bẩn và duy trì hiệu suất của hệ thống xử lý.
Xử lý điện hóa
Công nghệ xử lý điện hóa tận dụng nước thải để đưa điện cực vào, kết nối với dòng điện hình thành nên H+ và OH- ở 2 cực. Đối với các chất vô cơ, chúng bị khử thành ion do sự di chuyển của điện tử khi các hợp chất bị phân ly thành ion. Các chất hữu cơ sẽ bị loại bỏ thông qua hiện tượng nhiễm điện trong quá trình điện phân.
Khi các phương pháp xử lý nước thải thông thường không thể loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm khó phân hủy, độc hại, công nghệ điện hóa sẽ là lựa chọn tối ưu nhất. Phương pháp này hoạt động bằng cách áp dụng dòng điện trực tiếp vào môi trường xử lý, giúp loại bỏ hoàn toàn các chất ô nhiễm. Các kim loại nặng như chì, thủy ngân, cadmium, nickel, đồng, kẽm, crom, các chất xianua, hydrocacbon, và chất phóng xạ sẽ được khử hoàn toàn.
Tiêu chuẩn và phương pháp xử lý ngày càng được phát triển và cải tiến để đảm bảo rằng nước thải phóng xạ không gây hại cho con người và môi trường. Mong rằng các thông tin cơ bản trong bài viết của Ánh Dương đã giúp bạn hiểu hơn về chất thải này.
