Nghiên cứu, áp dụng công nghệ tích hợp địa môi trường địa sinh thái nhằm ngăn ngừa, xử lý ô nhiễm môi trường nước tại một số điểm ở các lưu vực sông vùng Tây Bắc

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI CITƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRỌNG ĐIỂM CÁP NHÀ N c GIAI ĐOẠN 2013 - 2018 “KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ PHỤC v ụ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG VÙNG TÂY BẮC” MÃ SỐ: KHCN-TB/13-18 BÁO CÁO TỎNG HỢP N G H IÊ N C Ứ U ,7 Á P D Ụ• N G C Ơ N G N G H Ệ• T ÍC H HỢ• P Đ ỊA M Ô I T R Ư Ờ N G - Đ ỊA SIN H T H Á I N H Ằ M N G Ă N N G Ừ A , X Ử LÝ Ô N H IỄ M M Ô I T R Ư Ờ N G N Ư Ớ C TẠI M Ộ T SỐ Đ IẺM Ở CÁC L ưu VỤC SÔNG VÙNG TÂY BẤC Mã số: KHCN-TB.02C/13-18 Chủ nhiệm đề tài Cơ quan chủ trì đề tài (k ỷ v g h i r õ h ọ v tên) ^ [ ĩ ị i e / L ý tê n v đ ỏ n g d ấ u ) ^ ' V X TS Nguyễn Thị Hoàng Hà ★ PGS.TS Nguyễn Văn Phổ Hà N ội-2 Tập thể tác giả thực đề tài Các tác giả thực đề tài: TT Ho tên Tổ chức cơng tác • TS Nguyễn Thị Hoàng Hà Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN TS Trần Đăng Quy Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN GS.TSKH Đặng Trung Thuận Hội Địa hóa Việt Nam PG S.TS.N guyễn Văn Phổ Hội Địa hóa Việt Nam TS Phạm Văn Thanh Hội Địa hóa Việt Nam PG S.T S.C ao Thế Hà Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN PGS.TS.ĐỒ Quang Trung Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN TS Qch Đức Tín Hội Địa hóa Việt Nam TS Nguyễn Quang Trung Viện Công nghệ Môi trường - Viện HLKH&CNVN 10 PG S.T S.L ê Thu Hà Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN 11 NCS Lê Sỹ Chính Trường Đại học Hồng Đức Các tác giả tham gia thực đề tài: TT Họ tên Tô chức công tác G S.TS Mai Trọng Nhuận Đại học Quốc gia Hà Nội TS Bùi Thị Kim Anh Viện Công nghệ Môi trường - Viện HLKH&CNVN TS Trần Thị Huyền Nga Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN PGS.TS.N guyên Ngọc Minh Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN TS Nguyền Tài Tuệ Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN TS Hoàng Thị Minh Thảo Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN TS Nguyễn Minh Phương Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN TS Nguyễn Thị Thu Hà Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN TS Nguyễn Thùy Dương Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN 10 ThS Lê Thị Nga Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN 11 PG S.TS.N guyễn Trung Minh Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam TT Ho tên • Tổ chức cơng tác 12 ThS Dỗn Đ ình Hùng Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam 14 CN Hoàng Thị Nhung Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN 14 CN Nguyễn Thị Hải Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN 15 CN Đặng Ngọc Thăng Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN 16 CN Nguyễn Quốc Biên Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN 17 ThS Tạ Thị Hoài Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG v n DANH MỤC H ÌN H XI M Ở ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Phạm vi nghiên cún thời gian thực C sở pháp lý đề tài Mục tiêu đề tài Nội dung đề t i Tổ chức thưc hiên đề tài • • Sản phẩm đề tài Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề t i Địa bàn giao sản pham 10 Cấu trúc báo cáo tổng hợp đề tài CHƯƠNG TỎNG QUAN VÈ ĐỊA M ÔI TRƯỜNG, ĐỊA SINH THÁI VÀ CƠ NG NGHỆ• TÍCH HỌP Đ ỊA M Ơ I TRƯỜNG - ĐỊA SINH THÁI • • • 1.1 Khái niệm địa môi trường công nghệ địa môi trư n g 1.1.1 Địa môi trư n g .8 1.1.2 Công nghệ địa môi trư n g 1.2 Khái niệm địa sinh thái công nghệ địa sinh thái 1.2.1 Địa sinh th i 1.2.2 Công nghệ địa sinh th i 13 Khái niệm cơng nghệ tích họp địa môitrường -địa sinh th 1.3.1 Sự tích họp cơng n g h ệ 1.3.2 Cơng nghệ tích hợp địa mơi trường - địa sinh th 1.4 Sự phát triển ứng dụng cơng nghệ tích họp địa môi trường - địa sinh thái 10 1.4.1 Trên g iớ i 10 1.4.2 Tại Việt N a m 37 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN cửu ĐÈ T À I 41 • 2.1 Khung logic nghiên cún đề tà i .41 2.2 Cách tiếp cậ n 41 2.2.1 Tiếp cận hệ thống 41 2.2.2 Tiếp cận sinh th i 43 2.2.3 Tiếp cận tương tác mỏ - sinh thái - m ôi trư n g .44 2.2.4 Tiếp cận quản lý theo lưu vực sông 45 Phưong pháp nghiên cứu 47 2.3.1 Phương pháp kể thừa, chọn lọc tổng họp tài liệ u 47 2.3.2 Khảo sát thực địa lây mầu nghiên cứu 47 2.3.3 Phương pháp xử lý mẫu phân tích m ẫu 52 2.3.4 Phương pháp xử lý số liệ u 54 2.3.5 Phương pháp tích họp địa mơi trường - địa sinh th i 54 2.4 Phương pháp thực n gh iệm 55 2.4.1 Chế tạo, thí nghiệm đánh giá khả xử lý vật liệu che tạo từ nguyên liệu k h o án g 55 2.4.2 Thí nghiệm đánh giá khả xử lý nước thải sổ thực v ật71 2.4.3 Thí nghiệm phục vụ thiết kế hồ lắng tự lọc, thu hồi, tái sử dụng nước th ả i 75 CHƯƠNG NGHIÊN c ứ u s DỤNG NGUYÊN LIỆU VÀ THỤC • • • VẬT ĐỊA PHU ONG TRONG x LÝ Ơ NHIỄM MƠI TRƯỜNG NƯỚC80 • * 3.1 Sử dụng nguyên liệu khoáng 80 3.1.1 Sử dụng ngun liệu khống địa phương đê xử lý nhiễm nước 80 3.1.2 Đ ặc trưng số vật liệu hấp p h ụ 81 3.1.3 Khả xử lý kim loại nặng nước số vật liệu hấp phụ biến tín h 93 3.1.4 Khả xử lý kim loại nặng SB C 2-400-10S 101 3.2 Sử dung thưc v â t .123 • o a • 3.2.1 Nghiên cứu thực vật địa phương để xử lý nlìiễm n c 123 3.2.2 Thực nghiệm khả loài thực vật xử lý kim loại nước thải mỏ chì kèm Chợ Đ ồn 136 CH Ư Ơ NG ÁP DỤNG CƠNG NGHỆ• TÍCH HỢP ĐỊA MƠI TRƯỜNG • • • - ĐỊA SIN H THÁI NGĂN NGỪA, x LÝ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC LƯU VỤC SÔNG VÙNG TÂY B Ắ C 149 4.1 Lun vực sông vùng Tây B ắc 149 4.2 Hiện trạng môi trường nước lun vực sông vùng Tây Bắc 151 4.2.1 Lưu vực sông Bằng Giang - Kỳ C ùng 151 4.2.2 Lưu vực sông Hồng - Thái B ình 153 4.2.3 Lưu vực sông M ã 156 4.2.4 Lưu vực sông C ả 157 4.3 Ô nhiễm mơi trường khai thác chế biến khống sản vùng T ây B ắ c 157 4.3.1 Các mỏ khoáng sản vùng Tây B ắ c 157 4.3.2 Công nghệ khai thác chế biến m ột số mỏ vùng Tây B ắ c 161 4.3.3 Hiện trạng m ôi trường m ột sổ mỏ kim loại vùng Tây B ắ c 166 4.4 Định hướng áp dụng công nghệ địa môi trường,địa sinh thái xử lý ô nhiễm môi trường nuróc mỏ kim loại vùng Tây Bắc 173 4.4.1 Định hưóng áp dụng cơng nghệ địa m ôi trư n g 173 4.4.2 Định hirớng áp dụng công nghệ địa sinh th i .184 4.4.3 Định hướng áp dụng tích họp cơng nghệ địa mơi trường - địa sinh thái xử lý ô nhiễm môi trường nước mỏ kim loại vùng Tây B ắc 187 CHƯƠNG KẾT QUẢ ÁP DỤNG C Ô N G NGHỆ T ÍC H HỢP ĐỊA MƠI V • • * • TRƯỜNG - ĐỊA SINH THÁI NGĂN NG Ừ A , x LÝ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC KHU MỞ CHÌ KẼM C H Ợ Đ Ò N 191 5.1 Đặc điểm địa mơi trường, địa sinh thái khu mỏ chì kẽm Chợ’Đ ồn 191 5.1.1 Giới thiệu khu mỏ chì kẽm C hợ Đ n 191 5.1.2 Đặc điểm địa chất phân bố quặng hóa khu vực C hợ Đ n 195 5.1.3 Đặc điểm thành phần vật chất quặng chì - kẽm Chợ Đ n 201 5.1.4 Đặc điểm m ột số hệ sinh thái khu mỏ chì kẽm Chợ Đ n 216 5.1.5 Hoạt động khai thác chế biến quặng chì kẽm mỏ Chợ Đ n 221 5.1.6 Hiện trạng xử lý nước thải khu mỏ chì kẽm Chợ Đ n 224 5.1.7 Hiện trạng môi trường nước khu m ỏ 226 iv PHỤ LỤC s ỏ TAY HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ HỆ PILOT 5M3/NGÀY M ỤC LỰC LỜI MỞ Đ Ầ U * * PHẦN 1: GIỚI THIỆU C H Ư N G 1.1 Thành phần tính chất nước th ả i 1.2 Giới thiệu trình xử lý PHẦN HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH HỆ T H Ố N G 2.1 An toàn vận hành 2.2 Kiểm tra hệ thống trước vận hành 2.3 Kỹ thuật vận h n h PHÀN HƯỚNG DẪN BẢO TRÌ HỆ THỐ NG 3.1 Hệ thống điện điều k h iể n 3.2 Bảo trì, bảo dưỡng thiết bị, vật liệu hấp phụ trồng 3.3 Ghi chép lưu giữ số liệ u 3.4 Các thông số cần ghi chép lưu g iữ LỜI MỎ ĐẦU Hộ pilot ĐMT-ĐST 5mVngày mơ hình cơng nghệ địa môi trường — địa sinh thái, ứng dụng nguyên lý cua khoa học Trái Đất, chức môi trường địa chất, hệ sinh thái nhằm hạn chế phát tán, đồng hóa chất nhiễm nâng cao khả chống chịu chất ô nhiễm môi trường hệ sinh thái, sử dụng thành tạo địa chất hệ sinh thái để xử lý ô nhiễm mơi trường Vì vậy, hệ thống pilot 5m3/ngày tận dụng địa hình, mơi trường địa chất hệ sinh thái khu vực xưởng tuyến Lũng Váng, khu mỏ chì kẽm Chợ Đơn đê xử lý Đê đạt hiệu kéo dài thời gian xử lý hệ pilot cần phải tuân thủ theo hướng dẫn vận hành bảo trì hệ thống Ngồi ra, để hỗ trợ cho sở công nghiệp thực tốt công tác xử lý “So tay hướng dẫn vận hành bảo trì hệ p ilo t 5rn /ngày” xây dựng hoàn thiện Một số lưu ý trước tiến hành vận hành bảo trì: (1) Vì lý an tồn, xin vui lòng đọc kỹ hướng dẫn vận hành bảo trì trước vận hành hệ thống bảo trì phận hệ thống; (2) Chỉ nhân viên hồn thành khóa đào tạo phép vận hành, bảo dưỡng sửa chữa khắc phục cố hệ thống PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Thành phần tính chất nưóc thải Nước thải cần xử lý nước thải từ hồ lắng 3, khu xưởng tuyển Lũng Váng, khu mỏ chì kẽm Chợ Đồn, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn Công suất xả thải ngày 700 m3/ngày bao gồm đuôi thải nước thải Hệ thống xử lý pilot thiết kế với công suất 5m 3/ngày Các thông số thiết kế hệ thống xử lý dựa vào đặc trưng trạng môi trường nước khu vực chế biến (Bảng 1) Bảng Thông số thiết kế hệ thống xử lý STT r* A soẨ THhong I Đ on vi • T rư c xử lý Sau x lý T háng 06/2015 QCV N 40:2011 (B ) pH - 7,0 5,5 - As m g /1 0,4 0,1 Cd mg/1 0,1 0, Fe mg /1 4,0 5 Mn mg /1 4,0 ,0 Pb mg /1 0,6 0,5 Zn m g /1 1,5 1.2 Giói thiệu trình xử lý Hình So đồ hệ thống xử lý • Giải trình cơng nghệ: Nước thải từ hô lắng (độ đục thâp, NTU m3/ngày (tương đương 0,208 mVh), riêng bơm dâng phải có chiều cao H 30 m để bơm nước từ hồ lắng lên bế chứa Bơm cấp cần H 6-1 Om Bồn chứa có lắp rơle mức đế đảm bảo nước ln có /4 thể tích (V) - Lắp bơm C l kèm van hiệu chỉnh đo lưu lượng kiểu phao (Qmax = 500 1/h) * H ệ hấp phụ: - Thời gian tiếp xúc HRT (tính theo hệ rỗng) 30 phút, với chiều cao lớp vật liệu hấp phụ = 1,2 m thể tích ngăn chứa vật liệu V = HRT X Q X (hệ số an toàn) = 30 X 0,21 X / 24 = 0,21 m3 - Thiết diện ngăn chứa vật liệu = 0,21 / 1,2 = 0,175 m2, chọn cạnh 0,42 m - Thiết kế dạng chữ Ư, thiết diện 0,84 X 0,42 m, gồm 02 nhánh: nhánh nhận nước, on định lưu lượng, nhánh thứ hai chứa chiều cao lóp vật liệu , m - Đấu nối ống van ống PVC D27 tiêu chuẩn - Loại vật liệu hấp phụ lựa chọn trước (SBC2-400-10S) - Chiều cao lớp vật liệu = 1,2 m; thể tích vật liệu đổ đống = , m3, khối lượng vật liệu 138 kg - Đáy ngăn chúa vật liệu có lót lớp sỏi đỡ, hệ có van xả cặn đường chổng tràn - Tổng chiều cao hệ = đáy + lớp sỏi đỡ + vật liệu + lớp nước + lớp bảo vệ= 0,2 + 0,2 + 1, + 0, + 0,3 = 2,0 m - Giá đỡ 0,2 m vậtliệu hấp phụ có Hình Bản vẽ hệ hấp phụ * Bãi lọc trồng cây: - Bãi lọc trồng phải đảm bảo chất lượng nước kim loại nặng tối thiểu phải đạt Q C VN 40:2011/BTNMT loại B - Hệ lọc trồng xây gạch, đáy đô bê tông đê giảm chi phí - Thời gian lưu HRT = 48h - Vật liệu lọc đá vôi laterit đá ong (ngăn cuối cùng) có độ xốp ~ 0,45 - Chọn chiều cao thực: H = m, chiều cao an toàn: 0,2 m Tổng chiều cao 1,2 m - Thiết diện hệ lọc trồng x , / ( X ,4 ) = HRT X Q / (H X độ rỗng vật liệu) = = m - Diện tích trồng = 23 m2, Thể tích vật liệu = 23 m3 - Kích thước chọn: Rộng X Dài (vật liệu) = 1,0 X 23 m - T h iết kế m đun, k ích thư ớc 04 m ô đun đầu = R ộng X cao X dài = X 1,2 X 5,1 m (0,5 m bố trí ngăn phân phối thu nước hai đầu mơ đun), bố trí van lấy mẫu để tính kv; ống van lấy mẫu sử dụng ống van PV C tiêu chuan D27 Riêng nước chảy qua mô đun thứ chia làm ngăn: mô đun số sổ 6, ngăn chảy qua đá vôi (giống vật liệu làm giá thể