Ảnh minh hoạ. ITN

Cuộc cách mạng công nghiệp và đô thị hóa nhanh chóng dẫn đến việc tạo ra một lượng lớn nước thải trên toàn thế giới. Việc sử dụng nước trong lĩnh vực công nghiệp được ước tính dao động trong khoảng 22-80% tổng nguồn cung ở các nước phát triển, trong khi ở các nước đang phát triển là khoảng 4-30%. Khoảng 80% tổng lượng nước thải phát sinh được thải vào các kênh dẫn nước gây ô nhiễm môi trường, đe dọa sức khỏe con người và đời sống thủy sinh. Quy mô thị trường xử lý nước thải công nghiệp toàn cầu dự kiến sẽ tăng lên tới 16,5 tỷ USD vào năm 2026 với tốc độ tăng trưởng kép hằng năm trung bình 4,5%.

Một báo cáo do UN Water, UNESCO công bố năm 2017 cho thấy khoảng 70% nước thải cả đô thị và công nghiệp được xử lý ở các quốc gia có thu nhập cao trong khi đó chỉ 38% nước thải được xử lý ở các quốc gia có thu nhập trung bình cao, 28% ở các quốc gia có thu nhập trung bình thấp và 8% ở các nước có thu nhập thấp hơn. Dựa trên các mô hình hiện có, người ta dự đoán rằng khoảng 80% lượng nước thải toàn cầu được thải ra mà không qua bất kỳ biện pháp xử lý nào.

Do các cơ sở xử lý nước thải kém, chẳng hạn như mất điện, bảo trì kém, thiếu nhân lực được đào tạo và thiếu kinh nghiệm, nước thải chưa qua xử lý thường được thải vào các vùng nước bao gồm cả nước ngầm ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh, gây nguy hại cho sức khỏe con người cũng như ô nhiễm môi trường.

Sự gia tăng số lượng các ngành công nghiệp dẫn đến tình trạng tiêu thụ nhiều nước và tài nguyên hơn, thải ra một lượng lớn nước thải chứa đầy kim loại. Do đó, việc quản lý nước thải công nghiệp đã trở thành mối quan tâm đặc biệt trên toàn thế giới. Cho đến nay, nhiều quy trình xử lý nước thải công nghiệp đã được triển khai, tuy nhiên, mỗi quy trình đều còn tồn tại một số nhược điểm, chẳng hạn như hiệu quả thấp, yêu cầu dung môi và thuốc thử với số lượng lớn, đồng thời tạo ra các chất ô nhiễm thứ cấp, chẳng hạn như cặn thải, bùn, nước thải, hóa chất độc hại,... Chính vì vậy, các phương pháp xử lý nước thải với chi phí thấp, thân thiện môi trường và hiệu quả cao hơn đã trở thành một yêu cầu lớn trên toàn thế giới.

Với sự phát triển của khoa học và công nghệ, con người đã nhận thức được tầm quan trọng của việc loại bỏ các hạt lơ lửng, xử lý các chất có thể phân hủy sinh học và loại bỏ vi sinh vật, và đã tăng cường nghiên cứu để thu được các nguyên liệu thô có giá trị gia tăng từ nước thải công nghiệp. Việc xử lý nước thải được thực hiện từ năm 1900 và giờ đây, cùng với thời gian, nhiều quy trình đã được phát triển để bảo vệ giá trị thẩm mỹ của môi trường cũng như giảm tác động độc hại đối với sức khỏe con người. Các quy trình thông thường để xử lý nước thải công nghiệp bao gồm các quy trình vật lý, hóa học, sinh học hay kết hợp hai đến ba quy trình với nhau để tăng hiệu quả và tỷ lệ thu hồi cao.

Các phương án và quy trình xử lý hiện nay được lựa chọn để thu hồi tài nguyên từ nước thải công nghiệp bị cản trở do một số tác động, sự không chắc chắn, bí quyết kỹ thuật, hỗ trợ tài chính và mô hình hành vi xã hội. Các nút thắt liên quan đến các quy trình hiện có bao gồm:

- Mô hình hành vi xã hội: có một rào cản tâm lý, nỗi sợ hãi, quan niệm sai lầm và sự chấp nhận thấp hơn đối với các nguồn tài nguyên được thu hồi từ nước thải, và do đó, việc thực hiện khái niệm tái sử dụng và tái chế bị cản trở, chẳng hạn như cellulose được sử dụng trong giấy vệ sinh, nguồn nguyên liệu cho protein đơn bào, v.v..

- Chính sách: Việc thực hiện thành công các chính sách và pháp luật thường bị bỏ qua và thực hiện kém do các vấn đề chính trị và tuyên truyền.

- Hỗ trợ tài chính: Hầu hết các công nghệ và hoạt động đòi hỏi chi phí lớn để bảo trì và nâng cao hiệu quả. Ngoài ra, một số chi phí bổ sung khác được yêu cầu, chẳng hạn như bộ lọc màng, cung cấp điện, chi phí nhân lực, hóa chất và nhiều thứ khác...

- Thu hồi tài nguyên định tính: Do có nhiều tạp chất và chất gây ô nhiễm, chất lượng của tài nguyên được thu hồi là rất quan trọng và không chắc chắn do hiệu suất chất lượng không đáng tin cậy của nó. Do đó, trước khi tiếp thị tài nguyên cần phải thử nghiệm tài nguyên ở quy mô thí điểm.

- Số lượng tài nguyên được thu hồi: Do một số phức tạp và quy trình thông thường, năng suất thu hồi tài nguyên thấp dẫn đến chi phí cao.

- Các chất gây ô nhiễm môi trường thứ cấp: Do các nguồn tài nguyên chất lượng thấp có thể bao gồm một số tạp chất và chất gây ô nhiễm có thể dẫn đến một số rủi ro môi trường và nguy hiểm cho sức khỏe.

- Tác động đến sức khỏe nghề nghiệp: Nhân lực làm việc trong nhà máy xử lý nước thải phải tiếp xúc với thành phần nguy hiểm và các chất ô nhiễm thứ cấp thải ra trong quá trình xử lý nước thải.