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

Vì vậy, ngăn ngừa và xử lý ô nhiễm tại nguồn thì sẽ giảm nhẹ gánh nặng ô nhiễm cho các tỉnh ở trung và hạ lưu sông c ầ u .Trên thế giới đã áp dụng nhiều công nghệ tiên tiến để xử lý chất

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

CITƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRỌNG ĐIỂM CÁP NHÀ N ư ớ c

GIAI ĐOẠN 2013 - 2018 “KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ PHỤC v ụ

Tập thể tác giả thực hiện đề tài Các tác giả chính thực hiện đề tài:

1 TS Nguyễn Thị Hoàng Hà Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN

3 GS.TSKH Đặng Trung Thuận Hội Địa hóa Việt Nam

4 PG S.TS.N guyễn Văn Phổ Hội Địa hóa Việt Nam

5 TS Phạm Văn Thanh Hội Địa hóa Việt Nam

9 TS Nguyễn Quang Trung Viện Công nghệ Môi trường - Viện

HLKH&CNVN

Các tác giả tham gia thực hiện đề tài:

1 G S.TS Mai Trọng Nhuận Đại học Quốc gia Hà Nội

2 TS Bùi Thị Kim Anh Viện Công nghệ Môi trường - Viện

HLKH&CNVN

4 PG S.TS.N guyên Ngọc Minh Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN

6 TS Hoàng Thị Minh Thảo Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN

11 PG S.T S.N guyễn Trung Minh Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam

TT Ho và tên • Tổ chức công tác

12 ThS Doãn Đ ình Hùng Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam

M ỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG v n

DANH MỤC H ÌN H XI

M Ở Đ Ầ U 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Phạm vi nghiên cún và thời gian thực h iện 2

3 C ơ sở pháp lý của đề tài 3

4 Mục tiêu của đề tà i 3

5 Nội dung của đề t à i 3

6 Tổ chức thưc hiên đề tài 4• •

7 Sản phẩm của đề tà i 4

8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề t à i 5

9 Đ ịa chỉ bàn giao sản p h am 6

10 Cấu trúc của báo cáo tổng hợp đề tài 7

C H Ư Ơ N G 1 TỎNG QUAN VÈ ĐỊA M Ô I TRƯ Ờ NG , ĐỊA SINH THÁI VÀ C Ô N G NGHỆ TÍC H HỌP Đ ỊA M Ô I TRƯ Ờ NG - ĐỊA SINH THÁI 8• • • • 1.1 Khái niệm địa môi trường và công nghệ địa môi trư ờ n g 8

1.1.1 Địa môi trư ờ n g 8

1.1.2 Công nghệ địa môi trư ờ n g 8

1.2 Khái niệm địa sinh thái và công nghệ địa sinh thái 9

1.2.1 Địa sinh t h á i 9

1.2.2 Công nghệ địa sinh th á i 9

13 Khái niệm công nghệ tích họp địa môi trường - địa sinh th ái 9

1.3.1 Sự tích họp công n g h ệ 9

1.3.2 Công nghệ tích hợp địa môi trường - địa sinh th á i 9

1.4 Sự phát triển và ứng dụng công nghệ tích họp địa môi trường - địa sinh thái 10

1.4.1 Trên thế g iớ i 10

1.4.2 Tại Việt N a m 37

CHƯƠNG 2 PHƯ Ơ NG PH ÁP LUẬN N G H IÊN • cửu Đ È T À I 41

2.1 Khung logic nghiên cún đề tà i 41

2.2 Cách tiếp c ậ n 41

2.2.1 Tiếp cận hệ thống 41

2.2.2 Tiếp cận sinh th á i 43

2.2.3 Tiếp cận tương tác mỏ - sinh thái - m ôi trư ờ n g 44

2.2.4 Tiếp cận quản lý theo lưu vực sô n g 45

2 3 Phưong pháp nghiên cứ u 47

2.3.1 Phương pháp kể thừa, chọn lọc và tổng họp tài liệ u 47

2.3.2 Khảo sát thực địa và lây mầu nghiên cứu 47

2.3.3 Phương pháp xử lý mẫu và phân tích m ẫ u 52

2.3.4 Phương pháp xử lý số liệ u 54

2.3.5 Phương pháp tích họp địa môi trường - địa sinh th á i 54

2.4 Phương pháp thực n g h iệm 55

2.4.1 Chế tạo, thí nghiệm đánh giá khả năng xử lý của vật liệu che tạo từ nguyên liệu k h o á n g 55

2.4.2 Thí nghiệm đánh giá khả năng xử lý nước thải của m ột sổ thực v ậ t71

2.4.3 Thí nghiệm phục vụ thiết kế hồ lắng tự lọc, thu hồi, tái sử dụng nước

th ả i 75

CHƯƠNG 3 NGHIÊN c ứ u s ử DỤNG NGUYÊN LIỆU VÀ THỤC• • • VẬT Đ ỊA PHU ONG TRO NG x ử LÝ Ô NH IỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC80• * 3.1 Sử dụng nguyên liệu k h oán g 80

3.1.1 Sử dụng nguyên liệu khoáng địa phương đê xử lý ô nhiễm nước 80

3.1.2 Đ ặc trưng của một số vật liệu hấp p h ụ 81

3.1.3 Khả năng xử lý kim loại nặng trong nước của m ột số vật liệu hấp phụ biến tín h 93

3.1.4 Khả năng xử lý kim loại nặng của SB C 2-400-10S 101

3.2 S ử dung thưc v â t 123• o a • 3.2.1 Nghiên cứu thực vật địa phương để xử lý ô nlìiễm n ư ớ c 123

3.2.2 Thực nghiệm khả năng các loài thực vật xử lý kim loại trong nước thải mỏ chì kèm Chợ Đ ồn 136

C H Ư Ơ N G 4 ÁP DỤNG CÔ NG NGHỆ TÍC H HỢP ĐỊA MÔI TRƯỜ NG• • • • - Đ ỊA SIN H THÁI NGĂN N G Ừ A, x ử LÝ Ô NH IỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC LƯU VỤC SÔNG VÙNG TÂY B Ắ C 149

4.1 Lun vực sông vùng T ây B ắ c 149

4.2 Hiện trạng môi trường nước các 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 môi trường do khai thác và chế biến khoáng 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 và chế biến m ộ t số mỏ vùng Tây B ắ c 161

4.3.3 Hiện trạng m ôi trường m ộ t 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 tại mỏ kim loại vùng Tây B ắc 173

4.4.1 Định hưóng áp dụng công nghệ địa m ôi trư ờ n g 173

4.4.2 Định hirớng áp dụng công nghệ địa sinh t h á i 184

4.4.3 Định hướng áp dụng tích họp cô n g nghệ địa môi trường - địa sinh thái xử lý ô nhiễm môi trường nước tại mỏ kim loại vùng Tây B ắ c 187

CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ ÁP D ỤNG C Ô N G N G H Ệ T ÍC H HỢ P ĐỊA MÔIV • • * • TRƯ Ờ NG - ĐỊA SINH THÁI N G Ă N N G Ừ A , x ử LÝ Ô NHIỄM M ÔI TRƯ Ờ NG NƯỚC KHU M Ở CHÌ KẼM C H Ợ Đ Ò N 191

5.1 Đặc điểm địa môi trường, địa sinh thái khu mỏ chì kẽm Chợ’Đ ồn 191 5.1.1 Giới thiệu khu mỏ chì kẽm C hợ Đ ồ n 191

5.1.2 Đặc điểm địa chất và phân bố quặng hóa khu vực C hợ Đ ồ n 195

5.1.3 Đặc điểm thành phần vật chất quặng chì - kẽm Chợ Đ ồ n 201

5.1.4 Đặc điểm m ột số hệ sinh thái khu mỏ chì kẽm Chợ Đ ồ n 216

5.1.5 Hoạt động khai thác và chế biến quặng chì kẽm mỏ Chợ Đ ồ n 221

5.1.6 Hiện trạng xử lý nước thải khu mỏ chì kẽm Chợ Đ ồ n 224

5.1.7 Hiện trạng môi trường nước khu m ỏ 226

5.1.8 Hiện trạng m ôi trường đ ất khu m ỏ 239

5.1.9 Hiện trạng m ôi trường trầm tích đáy khu vực m ỏ 242

5.1.10 Tác động của khai thác và chế biến quặng đến các hệ sinh thái khu m ỏ 247

5.2 Vật liệu và thực vật sử dụng trong quy trình công nghệ tích họ p địa• • • • • o o Jl %J o o • • Jl • môi trường - địa sinh thái quy m ô pilot 257

5.2.1 Lựa chọn vật liệu hấp p h ụ 257

5.2.2 Lựa chọn thực v ậ t 259

5 3 Áp dụng quy trình công nghệ tích họp địa môi trường - địa sinh thái quy mô pilot 50 I/ngày đêm 270

5.3.1 Thiết kế quy trình công nghệ quy mô 501/ngày đ êm 270

5.3.2 Kết quả áp dụng quy trình công nghệ quy mô 501/ngày đ ê m 274

5.4 Áp dung quy trình công nghệ tích họ p đia môi trường - đỉa sinh thái khu mỏ chì kẽm C hợ Đồn quy mô 5m V ngày đêm 290

5.4.1 Quy trình công nghệ, máy m óc thiết b ị 290

5.4.2 Xây dựng, lắp đặt và vận h à n h 296

5.4.3 Đánh giá sự sinh trưởng v à phát triến của cây S ậ y 300

5.4.4 Đánh giá kết quả áp dụng quy trình công nghệ quy mô 5m3/ngày đ ê m 304

5.4.5 Chi phí xây dụng và vận hành hệ pilot 5m3 315

5.4.6 Bảo trì hệ pilot 5m3 316

5.5 Đe xuất công nghệ tích h ọ p địa m ôi trường - địa sinh thái cho khu chế biến khoáng sản Lũng V á n g 317

5.5.1 Quy mô và địa điềm xây d ự n ơ 317

5.5.2 Công nghệ và máy móc thiết b ị 318

5.5.3 Giải pháp đầu tư và tổ chức vận h ành 340

5.5.4 Đánh giá khả năng xử lý vật liệu và thực vật sau khi sử d ụ n g 346

5.5.5 So sánh tính hiệu quả của công nghệ tích họp địa môi trưòng - địa sinh thái với m ột số công nghệ k h ác 349

5.5.6 Đánh giá khả năng và các điều kiện triển khai quy trình công nghệ tại các điểm ô nhiễm có điều kiện tương t ự 352

K ÉT L U Ậ N 355

TÀ I LIỆU THAM K H Ả O 361

DAN H MỤC BẢNG•

Bảng 1.1 Sử dụng bãi lọc trồng cây dòng chảy mặt trong xử lý nước thải 28

Bảng 1.2 M ột số ví dụ về việc sử dụng mô hình bãi lọc trồng cây với dòng chảy ngang để xử lý một sổ loại nước thải công nghiệp trên thế g iớ i 30

Bảng 1.3 Hiệu suất của hệ thống VF - HF C olecott 32

Bảng 1.4 Ví dụ sử dụng bãi lọc trồng cây kết họp xử lý nước th ải 32

Bảng 2.1 Sổ lượng mầu đã lấy tại khu mỏ chì kẽm Chợ Đ ồ n 48

Bảng 2.2 Tên họ và loài một số thực vật thu thập tại khu vực nghiên cứu 50

Bảng 2.3 Tỷ lệ gia công và chế biển một số vật liệu hấp phụ điển h ìn h 58

Bảng 2.4 Các thông số hệ thống hấp phụ hệ thống 2 và 3 67

Bảng 2.5 Hàm lượng kim loại trong nước (mg/1) 72

Bảng 2.6 Các thông sổ của thí n g h iệm 78

Bảng 2.7 Thí nghiệm khảo sát hằng số th ấ m 78

Bảnơ 3.1 Thành phần khoáng vật của mẫu vật liệu hấp p h ụ 84

Bảng 3.2 Ket quả phân tích XRF thành phần hóa học của một số mẫu đá ong và bùn thải khu chế biến sắt Bản C uôn 85

Bảng 3.3 So sánh đặc trưng của m ột số vật liệu hấp p h ụ 87

Bảng 3.4 Kết quả nhóm hoạt động bề mặt vật liệu nguyên khai 89

Bảng 3.5 Mức hấp thụ của vật liệu bùn thải chế biến sắt biển tín h 90

Bảng 3.6 Hàm lượng KLN trong dung dịch sau khi thí nghiệm (mg/1) 96

Bảng 3.7 Hàm lượng KLN trong dung dịch sau khi thí nghiệm (mg/1) 99

Bảng 3.8 Mô hình động học hấp p h ụ 105

Bảng 3.9 Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ 110

Bảng 3.10 Khả năng giải hấp từ vật liệu hấp phụ ( % ) 112

Bảng 3.11 Hàm lượng trung bình kim loại giải hấp từ vật liệu (m g/1) 112Bảng 3.12.Các tham số trong phưong trình động học hấp phụ T hom as 120Bảng 3.13 M ột số loài thực vật và khả năng tích tụ KLN vùng Tây Bắc 125Bảng 3.14 Hàm lượng kim loại của các loài thực vật tiềm năng (mg/kg-DW ) 146

Bảng 4.1 Hệ thống sông chính và các phụ lưu sông ở khu vực Tây B ắc 149Bảng 4.2 Một số mỏ khoáng sản thuộc vùng Tây B ắ c 159Bảng 4.3 Hàm lượng KLN trung bình trong mẫu nước mặt tại các m ỏ 168Bảng 4.4 Hàm lượng KLN trung bình trong mẫu đất tại các m ỏ 170Bảng 4.5 Thành phần lý-hóa của một số mầu bùn thải đuôi quặng (tính theo trọng lượng k h ô ) 172Bảng 4.6 Thành phần lý-hóa của nước hồ thải đuôi quặng từ chế biến một sổ khoáng sản kim lo ạ i 173Bảng 4.7 Thành phần khoáng vật sét c ổ Định - Thanh Hóa (% ) 177Bảng 4.8 Thông sổ ô nhiễm chính trong m ột số mỏ kim loại khu vực Tây Bắc 189Bảns; 5.1 Thành phần hóa học trung binh (%) của sphalerit thuộc các mỏ Chọ'

Đ ồ n 205Bảng 5.2 Thành phần hóa học trung bình (%) của galenit thuộc các mỏ Chợ

Đ ồ n 205

Bảng 5.3 Thành phần hóa học (%) của pyrit thuộc các mỏ Chợ Đồn 206Bảnơ 5.4 M ột sổ thông sổ kỹ thuật hồ chứa khu mỏ chì kèm Chợ Đ ồ n 225

Bảng 5.5 Một số ứng dụng của cây S ậ y 267

Bảng 5.6 Hàm lượng kim loại trong nước thải (mg/1) 271

Bảng 5.7 Tổng hợp kết quả thí nghiệm pilot 501/ngày đ ê m 284

Bảng 5.8 Kết quả phân tích nước hồ lắng 3 291

Bảng 5.9 Khả năng phát triển của cây Sậy sau 1 tháng 301

Bảng 5.10 Khả năng phát triển của cây Sậy sau 2 tháng 302

Bảng 5.11 Khả năng phát triển của Sậy cây sau 3 tháng 302

Bảng 5.12 Chi phí thiết bị cho bồn chứa và hệ hấp phụ 315

Bảng 5.13 Chi phí cho bãi lọc trồng cây 316

Bảng 5.14 Kết quả phân tích nước thải đầu vào của hệ xử lý c ũ 320

Bảng 5.15 So sánh kết quả lắng sau lh của các th ù n g 321

Bảng 5.16 Bảng kết quả xác định tỷ k h ố i 321

Bảng 5.17 Bảng tốc độ lắng theo kích thước hạt ở 20°c 328

Bảng 5.18 Bảng tỷ lệ khối lượng lắng theo độ sâu ở 20°c 329

Bảng 5 ] 9 M ột sổ loại vật liệu hấp p h ụ 335

Bảng 5.20 Dự toán chi phí đầu tư xây dụng hồ chứa 340

Bảng 5.21 Các hạng mục công trình của hệ thống xử lý nước thải Pb-Zn 341

Bảng 5.22 Tổng chi phí đầu tư hệ thống xử lý nước thải Pb-Zn (không lớp lọ c ) 341

Bảng 5.23 Tổng chi phí đầu tư công trình xử lý nước thải P b -Z n 343

(có lớp lọc) 343

Bảng 5.24 Chi phí xây dụng và vận hành một số hệ thống xử lỷ nước thải 350

Bans; 5.25 Hình thức khai thác và chế biến khoáng sản m ột số mỏ kim loại vùng Tây B ắ c 353

D A N H MỤC HÌNH•

H ình 1.1 Mô hình vách thấm hoạt tín h 18

Hình 1.2 Mặt cắt ngang của hệ thống kiềm hóa liên tiế p 20

H ình 1.3 M ặt cắt ngang của kênh đá vôi yếm k h í 21

H ình 1.4 M ặt cắt ngang công nghệ A lu m in a to r 24

Hình 1.5 Mô hình bãi lọc trồng cây dòng chảy tự do bề m ặt 27

Hình 1.6 Mô hình băi lọc trồng cây dòng chảy thẳng đ ứ n g 29

H ình 1.7 Mô hình bãi lọc trồng cây dòng chảy n g a n g 29

Hình 1.8 Hệ thống bãi lọc trồng cây kết hợp dựa trên quan niệm của Seidel (trái); Brix và Johansen (p h ả i) 31

Hình 1.9 Sơ đồ mô hình tích họp địa môi trường - địa sinh th á i 34

Hình 1.10 Sơ đồ minh họa hệ thống xử lý tại mỏ chì W est F ork 34

Hình 1.11 Sơ đồ minh họa hệ thống tích họp xử lý nước thải tại S o m e rs e t 36 Hình 2.1 Khung logic nghiên cứ u đề tà i 42

Hình 2.2 Sơ đồ vị trí lấy m ẫu khu mỏ chì kẽm Chợ Đ ồ n 48

Hình 2.3 Khu khai thác và chế biến khoáng sản Chợ Đ ồ n 49

Hình 2.4 Khảo sát, lấy m ẫu đ á ong Tam Dương (Vĩnh Phúc, a) và Thạch Thất (Hà Tây, b); bùn thải khu chế biến sắt Bản Cuôn ( c ) 52

Hình 2.5 Mầu trước và sau khi s ấ y 56

Hình 2.6 a) M áy nghiền H ER ZO G b) Máy nghiền M R C 56

Hình 2.7 M ầu sau khi nghiền bàng máy MRC và máy H E R Z O G 56

Hình 2.8 Chế tạo vật liệu hấp p h ụ 58

Hình 2.9 Các dạng hấp phụ đẳng n h iệt 63

Hình 2.10 M ột số hình ảnh thí n g h iệ m 66

Hình 2.11 Sơ đồ thí nghiệm hấp phụ c ộ t 67

Hình 2.12 Đ uìm g cong thoát cột hấp p h ụ 69

Hình 2.13 Thí nghiệm hấp phụ c ộ t 70

Hình 2.14 T rồng cây trong phòng thí n g h iệ m 73

Hình 2.15 Hệ thống trồng D ương x ỉ 73

Hình 2.16 Hệ thống trồng cây S ậ y 73

Hình 2.17 Hệ thống trồng cỏ C h ít 73

Hình 2.18 Q uy trình làm thí nghiệm trồng cây trong nước có pH khác nhau 74 Hình 2.19 Cây được trồng với các pH khác n h a u 74

Hình 2.20 Mầu nước trước và sau khi lắng trong 1 h 75

Hình 2.21 Thiết b ị phân tích kích thước h ạ t 77

Hình 3.1 Kết quả đo XRD của m ẫu đ á ong Thạch Thất, H à N ộ i 82

Hình 3.2 Kết quả đo X RD của m ẫu đá ong Tam Dưong, Vĩnh P h ú c 82

Hình 3.3 Kết quả đo X RD m ẫu bùn thải khu chế biến sắt Bản Cuôn, tỉnh Bắc K ạ n 83

Hình 3.4 So sánh khả năng hấp phụ của các vật liệu đ á ong biến tín h 94

Hình 3.5 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung tới k h ả năng hấp phụ của m ộ t số vật liệu bùn thải chế biến sắt biến tín h 96

Hình 3.6 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ trộn chất kết dính khác nhau tới khả năng hấp phụ của m ột số vật liệu bùn th ải chế biến sắt biến tín h 98

Hình 3.7 Ảnh hưởng của tỷ lệ khối lượng vật liệu đến khả năng hấp phụ M n, Zn, C d, Pb và As của S B C 2-400-10S 102

Hình 3.8 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc vật liệu đến khả năng

hấp phụ kim loại Mn, Zn, C d, Pb và As của S B C 2 -4 0 0 -1 0 S 104

H ình 3.9 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ kim loại đển khả năng hấp phụ kim loại Mn, Zn, C d, Pb và As của S B C 2 -4 0 0 -1 0 S 109

Hình 3.10 Sự ảnh hưởng pH tới quá trình giải hấp Mn, Zn, Cd, Pb, As của SBC 2-400-1 O S 114

Hình 3.11 Hấp phụ c ộ t của vật liệu SBC2-400-10S với Mn, Zn, C d, Pb và As - H ệ thống 2 118

H ình 3.12 Hấp phụ cộ t của vật liệu SB C 2-400-10S với Mn, Zn, C d, Pb và As - H ệ thống 3 118

H ình 3.13 Đ ưòng cong thoát của cột vật liệu SBC2-400- 10S- Hệ thống 2 1 1 9 H ình 3.14 Đ ường cong thoát của cột vật liệu SBC2-400- 10S -Hệ thống 3.1 1 9 H ình 3.15 Khả năng xử lý Mn, Zn, C d, Pb và As củ a SB C 2-400-10S 121

H ình 3.16 Hàm lượng As trung bìn h trong m ẫu thực vật (m g /k g -D W ) 127

Hình 3.17 Hàm lượng As cao nhất trong phần thân-lá (m g /k g -D W ) 128

Hình 3.18 Hàm lượng Pb trung b ìn h trong mẫu thực vật (m g/kg-D W ) 129

H ình 3.19 Hàm lượng P b cao nhất trong phần thân-lá (m g /k g -D W ) 129

H ình 3.20 Hàm lượng M n trung bình trong m ẫu thực vật (m g /k g -D W ) 130

Hình 3.21 Hàm lượng M n cao nhất trong phần thân-lá (m g /k g -D W ) 130

Hình 3.22 Hàm lượng Fe trung b ìn h trong mẫu thực vật (m g/kg-D W ) 131

Hình 3.23 Hàm lượng Fe cao nhất trong phần thân-lá (m g/kg-D W ) 132

Hình 3.24 Hàm lượng Zn trung bỉn h trong m ẫu thực vật (m g /k g -D W ) 133

Hình 3.25 Hàm lượng Zn cao nhất trong phần thân-lá (m g /k g -D W ) 133

Hình 3.26 Hàm lượng Cd trung binh trong mẫu thực vật (m g /k g -D W ) 135

H ình 3.27 Hàm lượng Cd cao nliất trong phần thân-lá (m g/kg-D W ) 135

H ình 3.28 Hàm lượng Mn trong nước trồng cây Sậy 137

Hình 3.29 Hàm lượng Mn tronơ nước trồng cây Thân đốt xòe 137

H ình 3.30 Hàm lượng Mn trong nước trồng cây Dương x ỉ 138

H ình 3.31 Hàm lượng Fe trong nước trồng cây S ậ y 138

H ình 3.32 Hàm lượng Fe trong nước trồng cây Thân đốt x ò e 139

H ình 3.33 Hàm lượng Fe trong nước trồng cây Dương xỉ 139

H ình 3.34 Hàm lượng Zn trong nước trồng cây S ậy 140

H ình 3.35 Hàm lượng Zn trong nước trồng cây Thân đ ố t xòe 140

H ình 3.36 Hàm lượng Zn trong nước trồng cây Dưong x ỉ 141

Hình 3.37 Hàm lượng As trong nước trồng câv S ậy 141

H ình 3.38 Hàm lượng As trong nước trồng cây Thân đ ố t xòe 142

H ình 3.39 Hàm lượng As trong nước trồng cây Dươnẹ x ỉ 142

H ình 3.40 Hàm lượng Cd trong mró'c trồng cây Sậy 143

Hình 3.41 Hàm lượng Cd trong nước trồng cây Thân đ ổ t x ò e 143

Hình 3.42 Hàm ỉượng Cd trong nước trồng cây Dương x ỉ 143

H ình 3.43 Hàm lượng Pb trong nước trồng cây S ậ y 144

H ình 3.44 Hàm lượng Pb trong nước trồng cây Thân đ ố t xòe 144

Hình 3.45 Hàm lượng Pb trong nước trồng cây Dương x ỉ 145

Hình 4.1 Sơ đồ phân bố khoáng sản lưu vực sông Tây B ắ c 158

Hình 4.2 Bãi tập kết quặng và bãi thải chì kẽm tại mỏ Pù Sáp gần ngay lòng

suối Tủm Tó (Nam C hợ Đ ồn) 162

H ình 4.3 Băi tập kết quặng và bãi thải chì kẽm tại khu mỏ Bằng Lăng (Nam C hợ Đ ồ n ) 162

Hình 4.4 M ột trong các moong tái khai thác thiếc sa khoáng Mỏ Bắc Lũng .163

Hình 4.5 M oong tái khai thác mỏ thiếc Son D ươ ng 163

Hình 4.6 Khu vực khai thác quặng antimon Mậu D uệ 165

H ình 4.7 Quặng thải đổ ra suối mỏ antimony Mậu D u ệ 165

Hình 4.8 Quy trình công nghệ địa môi trư ờ n g 184

Hình 4.9 Quy trình ĐST trong việc ngăn ngừa và xử lý ô nhiễm nước khu vực khai thác và chế biến khoáng sản đa kim vùng Tây B ắ c 186

Hình 4.10 Quy trình công nghệ tích hợp ĐMT - Đ S T 190

Hình 5.1 Bãi thải tại mỏ Pb-Zn Nà B ố p 199

Hình 5.2 Khu mỏ Lũng H o à i 199

Hình 5.3 Kết quả phân tích mầu quặng mỏ Pù Sáp bằng nhiễu xạ tia R oentgen 201

Hình 5.4 Kết quả phân tích mẫu quặng mỏ Nà Bốp bàng nhiễu xạ tia Rơntgen 202

Hình 5.5 Kết quả phân tích mẫu đá mỏ Nà Bốp bàng nhiễu xạ tia Rơntgen202 Hình 5.6 Kết quả phân tích mẫu đá mỏ Bắc Lũng Hoài bằng nhiễu xạ tia R ơ n tg e n 203

Hình 5.7 Khoáng vật được soi dưới kính hiên vi điện tử lát mỏng quặng 203

N B 15-04 tại mỏ Nà B ốp 203

Hình 5.8 Một sô khoáng vật trong mâu quặng D A I 5 -0 2 Đèo A n 207

H inh 5.9 Một số khoáng vật trong mầu quặng B T 15-01 tại mỏ Bình Trai 208

H ình 5.10 Một số khoáng vật trong mầu đá N B 15-R2 tại mỏ Nà B ốp 208Hình 5.11 Hàm lượng Zn trong quặng khu mỏ chì kẽm C hợ Đ ồ n 210Hình 5.12 Hàm lượng Zn trong đuôi thải khu mỏ chì kẽm Chợ Đ ồ n 210Hình 5.13 Hàm lượng Pb trong quặng khu mỏ chì kẽm C hợ Đ ồ n 211Hình 5.14 Hàm lượng Pb trong đuôi thải khu mỏ chì kẽm C hợ Đ ồ n 211

H ình 5.15 Hàm lượng As trong quặng khu mỏ chì kẽm C hợ Đ ồ n 212Hình 5.16 Hàm lượng As trong đuôi thải khu mỏ chì kẽm Chợ Đ ồ n 212Hình 5.17 Hàm lượng C d trong quặng khu mỏ chì kẽm C hợ Đ ôn 213Hình 5.18 Hàm lượng Cd trong đuôi thải khu mỏ chì kẽm C hợ Đ ồn 213Hình 5.19 Hàm lượng Fe2Ơ3 trong quặng khu mỏ chì kẽm C hợ Đ ồ n 214Hình 5.20 Hàm lượng F e2Ơ3 trong đuôi thải khu mỏ chì kẽm Chợ Đ ồ n 214Hình 5.21 Hàm lượng MnO trong quặng khu 1Ĩ1Ỏ chì kẽm C hợ Đ ồ n 215Hình 5.22 Hàm lượng MnO trong đuôi thải khu mỏ chì kẽm C hợ Đ ồ n 215Hình 5.23 Biểu đồ cơ cấu sử dụng đất của huyện C hợ Đ ồ n 216

Hình 5.24 Đất trồng lú a 217

H ình 5.25 Đất ở 217Hình 5.26 Đất rừng tự n h iê n 217Hình 5.27 Đất tự nhiên sau nương rẫ y 217Hình 5.28 Bãi đất trồng ngô, cây hoa màu khu vực gần mỏ Ba B ồ 218

Hình 5.29 Ruộng trồng ngô c ạ n h 218

bãi thải khu mỏ Nà B ố p 218

Hình 5.30 Bãi trồng ngô cạnh khu vựcmỏ Nà T ù m 218Hình 5.31 Ruộng lúa, bãi ngô khu vực suối chảy đến mỏ Ba B ồ 218Hình 5.32 Hệ sinh thái rừng trên núi đá v ô i 219Hình 5.33 Suối chảy dọc theo mỏ Nà B ốp 220Hình 5.34 Điểm xuất lộ khe suối mỏ Đèo A n 220

Hình 5.35 Sơ đồ công nghệ chế biến chì kẽm 223Hình 5.36 Sơ đồ hiện trạng công nghệ xử lý nước thải chì kẽm 225Hình 5.37 Biểu đồ hàm lượng BOD5 và COD trong các mẫu nước 226

khu chế biến Lũng V á n g 226Hình 5.38 Biểu đồ hàm lượng BOD5 và COD trong các mẫu nước 227khu Nam Chợ Đ ồ n 227Hình 5.39 Biểu đồ hàm lượng CO D trong các mẫu nước khu vực Bắc Chợ

Đ ồ n 227Hình 5.40 Hàm lượng Mn trong môi trường nước khu chê biên Lũng Váng 228

Hình 5.41 Hàm lượng Mn trong môi trường nước khu mỏ Nam Chợ Đồn 228Hình 5.42 Hàm lượng Mn trong môi trường nước khu vực Bắc Chợ Đ ồn 229Hình 5.43 Hàm lượng Fe trong môi trường nước khu chế biến Lũng Váng 230Hình 5.44 Hàm lượng Fe trong môi trường nước khu mỏ Nam Chợ Đ ồ n 230Hình 5.45 Hàm lượng F e trong môi trường nước khu mỏ Bắc Chợ Đ ồ n 231

Hình 5.46 Hàm lượng Z n trong môi trường nước khu chế biển Lũng Váng 232

Hình 5.47 Hàm lượng Zn trong môi trường nước khu mỏ Nam C hợ Đ ồn 232

Hình 5.48 Hàm lượng Zn trong m ôi trường nước khu mỏ Bắc Chợ Đ ồn 233Hình 5.49 Hàm lượng As trong m ôi trường nước khu chế biển Lũng Váng 234Hình 5.50 Hàm lượng As trong môi trường nước khu mỏ Nam C hợ Đ ồn 234Hình 5.51 Hàm lượng As trong môi trường nước khu mỏ Bắc Chợ Đ ồn 235

Hình 5.52 Hàm lượng C d trong môi trường nước khu chế biến Lũng Váng 235Hình 5.53 Hàm lượng C d trong môi tim m g nước khu mỏ Nam C hợ Đ ồ n 236Hình 5.54 Hàm lượng C d trong m ôi trường nước khu mỏ Bắc Chợ Đồn 236Hình 5.55 Hàm lượng Pb trong m ôi trường nước khu chế biến Lũng V áng237

Hình 5.56 Hàm lượng Pb trong m ôi trường nưóc khu mỏ Nam Chợ Đồn 238Hình 5.57 Hàm lượng Pb trong khu mỏ Bắc C hợ Đ ồ n 238Hình 5.58 Phân bố hàm lượng M n trong đ ất tại khu vực Chợ Đ ồ a 239Hình 5.59 Phân bố hàm lượng Fe trong đ ất tại khu vực Chợ Đ ồ n 240Hình 5.60 Phân bố hàm lượng kẽm trong đ ất tại khu vực Chợ Đ ồ n 240

Hình 5.61 Phân bố hàm lượng As trong đ ất tại khu vực C hợ Đ ồn 241Hình 5.62 Phân bố hàm lượng C d trong đ ất tại khu vực Chợ Đ ồ n 241Hình 5.63 Phân bố hàm lượng chì trong đ ất tại khu vực Chợ Đ ồ n 242Hình 5.64 Phân bố hàm lượng M n trong trầm tích tại khu vực C hợ Đ ồn 243Hình 5.65 Phân bố hàm lượng Fe trong trầm tích tại khu vực Chợ Đ ồn 243 Hình 5.66 Phân bổ hàm lượng Z n trong trầm tích tại khu vực C hợ Đồn 244Hình 5.67 Phân bô hàm lượng As trong trâm tích tại khu vực Chợ Đôn 245

Hình 5.68 Phân bố hàm lượng C d trong trầm tích tại khu vực C hợ Đ ồn 246

Hình 5.69 Phân bố hàm lượng Pb trong trầm tích tại khu vực Chợ Đ ồ n 246Hình 5.70 Bãi thải đất đá mỏ N à B ổp cạnh cánh đồng hoa m à u 251Hình 5.71 Bãi tập kết đuôi quặng khu chế biến Lũng V á n g 251

H ình 5.72 H oạt động K T& CB Lũng V áng chiếm dụng diện tích rừng lớn 252Hình 5.73 Băi đất thải trước nhà m áy chế biến khu Lũng V á n g 252

Hình 5.74 N ước thải x ả trực tiếp ra ruộng lú a 253

H ình 5.75 Băi đá thải cạnh ruộng lú a 253Hình 5.76 Hàm lưọng kim loại trong các mẫu ngô và lúa (m g/kg-D W ) trồng xung quanh khu mỏ chì kẽm C hợ Đ ồ n 254Hình 5.77 T ỷ lệ giữa hàm lượng kim loại trong lúa trồng xung quanh khu mỏvới mẫu đ ối sán h 255Hình 5.78 Tỷ lệ giữa hàm lượng kim loại trong ngô trồng xung quanh khu

mỏ với mẫu đ ố i sánh 255Hình 5.79 Lá cây S ậy 260Hình 5.84 T ình trạng cây Sậy khi kết thúc thí n g h iệ m 265Hình 5.85 Sự phân bố của cây Sậy trên thế g iớ i 269Hình 5.86 C ây Sậy mọc ven suối khu mỏ chì kẽm C hợ Đ ồ n 270Hình 5.87 C ộ t vật liệu 271Hình 5.88 Thiết kế hệ thống dòng chảy m ặt và dòng chảy n g ầ m 273Hình 5.89 Hệ p ilot 501/ngày đêm sử dụng vật liệu v à hệ thống dòng chảy mặt

- dòng chảy n g ầm 274

Hình 5.90 Hàm lượng Mn trong nước chảy qua hệ thống vật liệu, dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm 275Hình 5.91 Hàm lượng Zn trong nước chảy qua hệ thống vật liệu, dòng chảy

m ặt và dòng chảy ngầm 276Hình 5.92 Hàm lượng As trong nước chảy qua hệ thống vật liệu, dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm 277Hình 5.93 Hàm lượng Cd trong nước chảy qua hệ thống vật liệu, dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm 278Hình 5.94 Hàm lượng Pb trong nước chảy qua hệ thống vật liệu, dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm 278Hình 5.95 Hàm lượng Mn trong nước chảy qua hệ thống vật liệu, dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm 279Hình 5.96 Hàm lượng Zn trong nước chảy qua hệ thống vật liệu, dòng chảy mặt và dòng chảy ng ầm 280Hình 5.97 Hàm lượng As trong nước chảy qua hệ thống vật liệu, dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm 281Hình 5.98 Hàm lượng Cd trong nước chảy qua hệ thống vật liệu, dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm 282Hình 5.99 Hàm lượng Pb trong nước chảy qua hệ thống vật liệu, dòng chảy

m ặt và dòng chảy ngầm 283Hình 5.100 Lượng KLN mất đi trong dung dịch so với lượng KLN tích lũy trong cộ t vật liệu 285Hình 5.101 H àm lượng Mn trong cây S ậ y 286Hình 5.102 Hàm lượng Zn trong cây S ậ y 286

Hình 5.103 H àm lượng As trong cây S ậ y 287

Hình 5.104 H àm lượng Cd trong cây S ậy 288Hình 5.105 H àm lượng Pb trong cây S ậ y 288Hình 5.106 Hệ số tích lũy kim loại của cây Sậy 289Hình 5.107 Hệ số vận chuyển kim loại của cây S ậy 290Hình 5.108 M ặt bằng và m ặt cắt bồn c h ứ a 293

Hình 5.109 Sơ đồ hệ thống xử lý 294Hình 5.110 Bản vẽ hệhấp p h ụ 294Hình 5.111 Mặt bằng bố trí hệ xử lý nước thải 5m-7ngày đ êm 296

H ình5.112 X ây dụng hệ thống bể lắng (Mô đun 1) 297Hình 5.113 Hệ thống bể hấp p h ụ 297Hình 5.114 C hia thành các mô đun trong bể lọc trồng c â y 299

Hỉnh 5.115 T hu thập cây Sậy về trồ n g 299Hình 5.116 T rồng cây trong b ể lọc 299Hình 5.117 C ây Sậy trồng sau 7 ngày và 1 tháng của hệ pilot 5m3/ngày đêm 300Hình 5.118 Cây Sậy trồng sau 2 và 3 tháng của hệ pilot 5m 3/ngàyđêm 300Hình 5.119 C ây Sậy trồng sau 4 và 6 tháng của hệ pilot 5m3/ngày đ ê m 303Hình 5.120 C ây Sậy trồng sau 8 tháng của hệ pilot 5m3/ngày đ ê m 303Hình 5.121 Giá trị BOD5 và C O D trong n ư ớ c 304Hình 5.122 H àm lượng T SS trong nước (mg/1) 305

Hình 5.123 H àm lượng M n trong nước (mg/1) 306

Hình 5.124 Hàm lượng Fe trong nước (mg/1) 3CT

H ình 5.125 Hàm lượng Zn trong nước (mg/1) 309

H ình 5.126 Hàm lượng As trong nước (mg/1) 310

H ình 5.127 Hàm lượng C d trong nước (mg/1) 311Hình 5.128 Hàm lượng Pb trong nước (mg/1) 313Hình 5.129 Hàm lượng Fe, Mn và Z n trong cây Sậy (m g/kg-D W ) 314

H ình 5.130 Hàm lượng Cd, Pb và As trong cây Sậy (m g /k g -D W ) 314

H ình 5.131 Sơ đồ công nghệ hệ xử lý nước t h ả i 319

H ình 5.132 Mối tương quan giữa đường kính hạt và tổng khối lượng các hạt 323

H ình 5.133 M ối tương quan giữa đường kính hạt và khổi lượng h ạ t 323

H ình 5.134 Mối tương quan giữa đường kính hạt và tống khối lượng các hạt 324

H ình 5.135 M ối tương quan giữa đường kính hạt và khối lượng h ạ t 324

H ình 5.136 Mối tương quan giữa đường kính hạt và tổng khối lượng các hạt 325

H ình 5.137 M ối tương quan giữa đường kính hạt và khối lượng h ạ t 326

H ình 5.138 Mối tirơng quan 2Ìừa đường kính hạt và tổng khối lượng các hạt 326

H ình 5.139 M ối tương quan giữa đường kính hạt và khối lượng h ạ t 327Hình 5.140 Khả năng thấm của bùn thải P b - Z n 330

H ình 5.141 Kết cấu hồ lắng tự lọc tối ư u 331

H ình 5.142 Bản vẽ hồ lắng tự lọc 333

H ình 5.143 Bô trí các ông thu gom nước trong lớp thu gom n ư ớ c 334

H ình 5.144 M ặt bàng và m ặt cắt hệ hấp p h ụ 336

H ình 5.145 M ặt cắt đứng của hệ lọc trồng cây 339

H ình 5.146 M ặt bằng bố trí hệ lọc trồng c â y 339

H ình 5.147 Hệ thống hồ lắng tại các khu chế biến khoáng s ả n 343

H ình 5.148 K hả năng loại bỏ kim loại nặng của đuôi thải khu chế biển Lũng

V á n g 345

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Khai thác, chế biến khoáng sản phục vụ phát triển kinh tể - xã hội là rất quan trọng đối với nhiều nước trên thế giới, nhất là đối với nhừng nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam Hoạt động này, một m ặt đem lại lợi ích to lớn cho nền kinh tế, nhưng mặt khác cũng gây ra những tác động tiêu cực đến

m ôi trường tụ' nhiên và xã hội Khai thác, chế biến khoáng sản ở vùng Tây Bắc V iệt Nam trong thời gian qua cũng nằm trong bối cảnh đó Tây Bắc là phần đầu nguồn của nhiều hệ thống sông, các hoạt động khai thác, chế biến khoáng sản có thể gây ô nhiễm trên diện rộng đến khu vực trung và hạ lưu Trên thực tế, phần lớn chất thải từ khai thác, chế biến khoáng sản trong vùng, bao gồm chất thải rắn và nước thải được xử lý theo công nghệ truyền thống, nhưng hiệu quả chưa cao M ột trong những thách thức lớn nhất đối với việc

xử lý nước thải do khai thác và chế biến khoáng sản tại V iệt Nam nói chung

và dặc biệt với những vùng khó khăn như vùng Tây Bắc thỉ kinh phí xử lý ô nhiễm là yếu tổ quyết định đến việc lựa chọn công nghệ xử lý Ngoài ra, việc

xử lý ô nhiễm m ôi trường các khu khai thác và chế biến khoáng sản thường tốn kém do địa hình phức tạp, xa khu dân cư Do đó, việc lựa chọn công nghệ hiệu quả về xử lý, tiết kiệm chi phí và thân thiện với m ôi trường dựa trên lợi thế điều kiện tự nhiên và nguồn nguyên liệu sẵn có của khu vực đóng vai trò quan trọng để có thể triển khai nhân rộng hệ thống xử lý nước thải các khu khai thác và chế biến vùng Tây Bắc

Chì kẽm là m ột trong những khoáng sản rất phổ biến ở nước ta Quặng hóa chì kẽm thuộc phạm vi tỉnh Bắc Kạn chiếm tới 80% trữ lượng Pb+Zn trong cả nước, trong đó mỏ C hợ Đồn là mỏ chì kẽm lớn nhất Việt Nam Hoạt động khai thác và chế biến khoáng sản bắt đầu từ cuối thế kỷ 18 đển nay đã làm phát tán m ột lượng lớn các chất thải, chất ô nhiễm vào môi trường và hệ

sinh thái, gây ảnh hưở ng trực tiểp đến sức khỏe của cộng đồng sống xung quanh N goài ra, khu m ỏ chì kẽm Chợ Đ ồn nằm trên thượng nguồn sông cầu Hoạt động khai thác và chế biến khoáng sản ở đây có thể làm phát tán chất ô nhiễm đến các tỉnh trung lưu và hạ lưu (Thái N guyên, Hà Nội, Bắc Giang, Bắc N in h ) nơi thư ờng xuyên sử dụng nước sông c ầ u cho nhiều mục đích khác nhau Vì vậy, ngăn ngừa và xử lý ô nhiễm tại nguồn thì sẽ giảm nhẹ gánh nặng ô nhiễm cho các tỉnh ở trung và hạ lưu sông c ầ u

Trên thế giới đã áp dụng nhiều công nghệ tiên tiến để xử lý chất thải từ khai thác, chế biến khoáng sản kim loại, trong đó có công nghệ địa môi trường (Đ M T), công nghệ địa sinh thái (Đ ST) Công nghệ tích họp địa môi trường - đ ịa sinh thái (Đ M T - ĐST) là công nghệ ứng dụng nguyên lý của các khoa học trái đất và chức năng của môi trường địa chất, hệ sinh thái nhằm hạn chế sự phát tán, đồng hóa các chất ô nhiễm và nâng cao khả năng chống chịu chất ô nhiễm của m ôi trường - hệ sinh thái, sử dụng các thành tạo địa chất và

hệ sinh thái để xử lý ô nhiễm m ôi trường nước Các công nghệ mới này mới được du nhập vào Việt N am đang còn trong giai đoạn nghiên cứ u thử nghiệm

Vi vậy cần tiếp tục nghiên cứu, áp dụng và cải tiến công nghệ tích họp ĐM T

- Đ ST cho phù hợp với hoàn cảnh Việt N am và các vùng khai thác, ché biến khoáng sản cụ thể Do đó ,đ ề tài “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 m ột số điểm ở các lưu vực sông vừng Tây B ắ c ” được đ ề xuất và thừ nghiệm trình diễn tại khu vạrc mỏ chì kẽm C hợ Đ ồn, tỉnh Bắc Kạn

2 Phạm vi nghiên cứu và thòi gian thực hiện

Phạm v i nghiên cứu: Các khu mỏ khoáng sản vùng Tây Bắc, bao gồm

12 tỉnh (Hà Giang, Lào Cai, Yên Bái, Lai Châu, Điện Biên, Sơn La, H oã Bình, Cao Bans, Bắc Kạn, Lạng Sơn, Phú Thọ, Tuyên Quang) và 21 huyện phía Tây của hai tỉ nil Thanh H óa và Nghệ An

Thời gian thực hiện: 27 tháng (từ tháng 10/2014 đến tháng 12/2016).

3 Co’ sở pháp lý của đề tài

C ơ sở pháp lý để triển khai thực hiện đề tài “Nghiên cứu, áp dụng công nghệ tích họp địa môi trường - đ ịa sinh thái nhằm ngăn ngừa, xử lý ô nhiễm môi trường nước tại một số điểm ở các lưu vực sông vùng Tây B ắc”, mã số: KHCN-TB.02C/13-18 là họp đồn g nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ số 13/2014/HĐ-KHCN-TB.02C/13-18 ngày 24 tháng 10 năm 2014 đã

ký giừa Văn phòng Chương trình Tây Bắc, Ban chủ nhiệm Chương trình Tây Bắc và Hội Địa hóa Việt Nam, chủ nhiệm đề tài là TS Nguyễn T hị H oàng Hà với các nội dung nghiên cứu, tiến độ hoàn thành và yêu cầu chất lượng sản phẩm được quy định cụ thể trong phụ lục kèm theo Hợp đồng số 13/2014/HĐ-KHCN-T B 02C /13-18

4 Mục tiêu của đề tài

1) Xây dựng cơ sở khoa học và thực tiễn của việc áp dụng công nghệ tích họp ĐM T - Đ S T phục vụ xử lý ô nhiễm;

2) Áp dụng quy trình công nghệ tích hợp ĐM T - Đ ST ngăn ngừa, xử

lý ô nhiễm môi trường nước liên quan đến hoạt động khai thác và chế biển khoáng sản ở các lưu vực sông vùng Tây Bắc (lấy ví dụ tại

mỏ chì kẽm vùng Bắc Kạn)

5 N ội dung của đề tài

1) Xây dựng cơ sở khoa học và thực tiễn của việc áp dụng công nghệ tích họp ĐM T - ĐST phục vụ xử lý ô nhiễm m ôi trường nước, áp dụng cho vùng Tây Bắc;

2) Nghiên cứu, xây dựng quy trình công nghệ tích họp ĐM T - ĐST ngăn ngừa, xử lý ô nhiễm môi trường nước tại m ột sổ điêm khai thác và chế biến khoáng sản đa kim ở lưu vực sông vùng Tây Bắc;

3) Triển khai áp dụng thí điểm quy trình công nghệ tích hợp ĐM T ĐST ngăn ngừa, xử lý ô nhiễm nước thải tại khu mỏ chỉ kẽm Chợ

-Đ ồn (tỉnh Bắc Kạn);

4) Xây dựng báo cáo, tổng hợp đề tài

6 Tổ chức thực hiện đề tài

C ơ quan chủ trì đề tài: Hội Địa hóa Việt N am

C ơ quan phối hợp thực hiện đề tài:

- Trường Đại học Khoa học T ự nhiên, Đ ại học Q uốc gia Hà Nội;

- Viện Công nghệ Môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam;

đa kim khu vực Bắc Kạn;

- Hệ pilot tích họp công nghệ ĐM T - Đ ST xử lỷ nước thải khu mỏ chì kẽm Chợ Đồn; Chi tiết thiết kế phụ thuộc kểt quả nghiên cứu và điều kiện thực tể khu mỏ;

- Quy trình công nghệ tích hợp ĐM T - Đ ST trong xử lý ô nhiễm môi trường vùng khai thác mỏ chì kẽm vùng Bắc Kạn đạt tiêu chuẩn cho phép của Bộ Tài nguyên và Môi trường về nước thải công nghiệp;

- Ket quả xử lý thử nghiệm bằng công nghệ tích hợp ĐM T - ĐST xử lý

ô nhiễm nước thải tại khu mỏ chì kẽm Chợ Đ ồn (tình Bắc Kạn) đạt quy chuẩn môi trường của Bộ Tài nguyên và M ôi trường;

- Báo cáo tong kết đề tài, các báo cáo chuyên đê;

- Các bài báo khoa học: 01 bài báo đăng trên tạp chí chuyên ngành quốc

tế thuộc hệ thong IST/Scopus, 02 bài báo đăng trên tạp chí chuyên ngành trong nước, 02 bài báo đăng trong kỷ yếu hội thảo;

- Sản phẩm đào tạo: 02 thạc sỳ và hỗ trợ đào tạo 01 nghiên cứu sinh.Các sản phẩm vượt mức so với sản phẩm đă đăng ký:

- Phân tích chỉ tiêu Mn trong các mẫu đất, trầm tích, nước, thực vật; xử

lý thêm chỉ tiêu Mn trong nước thải;

- C ột hấp phụ 11,5 cm X 160 cm: 02 cột;

- Hạt vật liệu hấp phụ chế tạo từ bùn thải khu chế biến sắt Bản Cuôn(huyện Chợ Đ ồn, tỉnh Bắc Kạn): 200 kg;

- Hệ lọc trồng cây 501/ngày đêm (190 cm X 28 cm X 50 cm): 02 hệ;

-C á c bài báo khoa học: 02 bài báo đăng trên tạp chí chuyên ngành trong nước, 01 bài báo đăng trong kỷ yếu hội thảo quốc tế;

Hưóng dẫn vận hành và bảo trì hệ pilot tích họp công nghệ ĐM T

-Đ ST xử lý nước thải khu mỏ chì kẽm Chợ -Đồn (Phụ lục 4)

8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đe tài này trên cơ sở nghiên cứu m ột số mỏ ở vùng Tây Bắc, thử nghiệm tại khu mỏ chì kẽm C hợ Đ ồn, tỉnh Bắc Kạn đã góp phần hoàn thiện

cơ sở lý thuyết (hệ phương pháp luận nghiên cứu, áp dụng quy trình công nghệ tích hợp ĐM T - Đ ST; lý thuyết và sự phát triển công nghệ tích hợp

ĐM T - ĐST trên thế giới và ở Việt Nam), thực tiễn (đặc trưng ĐMT - ĐST

m ột số mỏ, tác động của hoạt động khai thác và chế biến khoáng sản đến môi trường và hệ sinh thái, khả năng cung ứng và sử dụng nguyên liệu khoáng, ứiực vật địa phương trong xử lý ô nhiễm) và phát triển công nghệ tích hợp

Đ M T - ĐST (hiệu quả về xử lý và chi phí, thân thiện với m ôi trường dựa trên tận dụng lợi thế về điều kiện ĐM T - ĐST, nguồn cung cấp nguyên liệu khoáng tự nhiên, thực vậtđịa phương, sử dụng chất thải của hoạt động khai khoáng để xử lý nước thải do hoạt động này sinh ra) xử lý ô nhiễm nước tại các khu khai thác, chế biến khoáng sản

Thực nghiệm các công nghệ trên tại mỏ Chợ Đ ồn cho thấy việc ứng dụng chúng vào thực tế Việt N am có rất nhiều triển vọng Đ e tài đã chuyển giao kết quả nghiên cứu và thực nghiệm cho Công ty c ổ phần Khoáng sản Bắc Kạn tiếp tục sử dụng Công nghệ tích họp ĐM T - ĐST xử lý ô nhiễm m ôi trường do nước thải mỏ có thể nhân rộng áp dụng cho các khu vực khác trong phạm vi vùng Tây Bắc có điều kiện tự nhiên, ĐMT, Đ ST tương tự

Kết quả của đề tài có thể làm cơ sở cho việc bổ sung, hoàn thiện chính sách hồ trợ triển khai áp dụng công nghệ tích họp ĐM T - ĐST với chi phí phù họp để ngăn ngừa ô nhiễm môi trường nước, góp phần đảm bảo an ninh môi trường và phát triển bền vững vùng khai khoáng nói riêng và vùng Tây Bắc nói chung

Đ ề tài góp phần phát triển nguồn nhân lực về nghiên cứu và phát triển công nghệ ĐM T, ĐST Kết quả đề tài đã góp phần tích cực phát triển hướng nghiên cứu và đào tạo về ĐM T, Đ ST ở Việt Nam

9 Đ ịa chỉ bàn giao sản phẩm

Đăng ký trong họp đồng:

- Văn phòng Chương trình Tây Bắc;

- Công ty Cổ phần Khoáng sản Bắc Kạn (BKC)

Dự kiến chuyển giao vượt mức so với đăng ký trong hợp đông:

- Tổng cục Môi trường, Bộ Tài nguyên và Môi trường;

- Các sở tài nguyên, môi trường các tỉnh Tây Bắc

10 C ấu trúc của báo cáo tổng hợp đề tài

Ngoài mở đầu và kết luận, báo cáo tổng họp đề tài gồm 5 chương:

Chương 1: Tổng quan về địa môi trường, địa sinh thái và công nghệ tích hợp địa môi trường-địa sinh thái

Chương 2: Phương pháp luận nghiên cứu đề tài

Chương 3: Nghiên cứu sử dụng nguyên liệu khoáng và thực vật địa phương trong xử lý ô nhiễm môi trường nước

Chương 4: Áp dụng công nghệ tích hợp địa môi trường - địa sinh thái ngăn ngừa, xử lý ô nhiễm môi trường nước lưu vực sông vùng Tây BắcChương 5: K ết quả áp đụng công nghệ tích hợp địa môi trường-địa sinh thái ngăn ngừa, xử lý ô nhiễm môi trường nước khu mỏ chì kẽm Chợ Đồn

C H Ư Ơ N G 1 T Ỏ N G QUAN VÈ ĐỊA M ỎI T R Ư Ờ N G , ĐỊA SIN H THÁI

VÀ C Ồ N G N GHỆ TÍCH HỌP ĐỊA M Ỏ I T R Ư Ờ N G - ĐỊA SIN H THÁI • • • •

Nhiều công nghệ xử lý ô nhiễm môi trường đã được nghiên cứu và áp dụng nhằm ngăn ngừa sự phát tán các chất ô nhiễm ra môi trường xung quanh Công nghệ địa môi trường (ĐMT), địa sinh thái (ĐST), tích hợp địa môi trường - địa sinh thái (ĐM T - Đ ST) là những công nghệ dựa trên khả năng của môi trường, hệ sinh thái trong chống chịu, đồng hóa, xử lý các chất

ô nhiễm Đây là những công nghệ có tính khả thi, thân thiện với môi trường

và tiết kiệm chi phí xử lý ô nhiễm M ột số mô hình áp dụng thành công quy trình tích họp ĐM T - ĐST mở ra khả năng và triển vọng áp dụng công nghệ này tại Việt Nam

1.1 Khái niệm địa môi trường và công nghệ địa môi trưòng

1 1.1 Địa m ôi trường

Địa môi trường là m ột lĩnh vực khoa học, nghiên cứu m ột phần thạ:h quyển, nơi ảnh hưởng trực tiếp đển điều kiện tồn tại và sự phát triển của xã hội m à con người khai thác và chuyển đổi Đ ối tượng nghiên cứu của Đ M T là

bề mặt của vỏ Trái đất, nơi có sự tương tác mạnh m ẽ giữa các quyển: T hạ;h quyên, thủy quyên, sinh quyên, khí quyên

1.1.2 Công nghệ địa môi trường

Công nghệ ĐM T là m ột lĩnh vực kỹ thuật liên ngành với định hướng phát triển các giải pháp xử lý ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khỏe cộng đ ồ ig

và phát triển bền vững [126],

Công nghệ ĐM T là công nghệ ứng dụng nguyên lý của các khoa h)c Trái đất và chức năng của môi trường địa chất nhằm hạn chế sự di chuyển /à phát tán của các chất ô nhiềm, thiết kế và triển khai các phương án xử lý, ứ i

sử dụng các chất ô nhiễm [13]

1.2 Khái niêm đia sinh thái và công nghê đia sinh thái• • o ơ • •

1.2.1 Địa sinh thải

Địa sinh thái là m ột môn khoa học nghiên cứu trạng thái của môi trường địa chất và các thành phần, các quá trình diễn ra bên trong nó có tác động lên các quyển của Trái đất [82], Địa sinh thái là m ột lĩnh vực khoa học nghiên cứu hệ thống sinh thái của sinh quyển trong m ối liên quan với môi trường địa chất, địa lý, vật chất sống [142],

1.2.2 Công nghệ địa sinh thải

Công nghệ Đ ST là công nghệ sử dụng các chức năng của hệ sinh thái nhằm đồng hóa và xử lý các chất ô nhiễm trong môi trường địa chất [119]

1.3 Khái niệm công nghệ tích họp địa môi trường - địa sinh thái

1.3.1 Sự tích họp công nghệ

Tích hợp là quá trình hợp nhất cơ sở lý thuyết và phương pháp luận các lĩnh vực khoa học riêng lẻ để hình thành một lĩnh vực khoa học mang tính liên ngành nhằm đáp úng nhu cầu giải quyết những vấn đề mà m ột lĩnh vực khoa học riêng lẻ không giải quyết được [156]

1.3.2 Công nghệ tích hợp địa m ôi trường - địa sinh thải

Trong nghiên cứu này, công nghệ tích họp ĐM T - ĐST được hiêu là công nghệ ứng dụng nguyên lý của các khoa học Trái đất và chúc năng của môi trường đ ịa chất, hệ sinh thái nhằm hạn chế sự phát tán, đồng hóa các chất

ô nhiễm và nâng cao khả năng chống chịu chất ô nhiễm của môi trường và hệ sinh thái, sử dụng các thành tạo địa chất và hệ sinh thái để xử lý ô nhiễm môi trường

1.4 Sự phát triển và ứng dụng công nghệ tích họp địa môi truửng - địa

sinh th á i

1.4.1 Trên thế giới

Hoạt động công nghiệp, bao gồm cả khai thác khoáng sản, đổ thải ra môi trường xung quanh nhiều chất độc hại, đặc biệt ]à nước thải mỏ axit và chứa nhiều KLN Ngày nay có rất nhiều công nghệ khác nhau được sử dụng

để xử lý ô nhiễm môi trường nước Tuy nhiên, nhiều công nghệ xử lý thườngcó chi phí xây dựng và vận hành cao, xử lý không triệt để, hoặc làm phát sinh chất thải thứ cấp cần phải xử lý tiếp Vào những năm 90 của thể kỷ

20, tiên thế giới bắt đầu phát triển một số giải pháp mới như dùng vi sinh, thực v ậ t để xử lý ô nhiễm m ôi trường tại m ột số vùng khai thác và chế biến khoáng sản Đó là cơ sở thực tiễn để hình thành loại hình công nghệ mới với tên gọi là công nghệ ĐM T, công nghệ Đ ST để xử lý nước thải tại các khu vực khai thác chế biến khoáng sản Vào những thập niên đầu của thế kỷ 21, hướng công nghệ này phát triển ở nhiều nơi trên thế giới M ột số nguyên liệu tự nhiên được sử dụng đe xử lý nước thải mỏ như: Zeolit, đá ong, đá vôi, khoáng vật sét, khoáng vật pyrit M ột số thực vật, các hệ sinh thái, nhất là hệ sinh thái ngập nước được tận dụng để giải tỏa, đồng hóa các chất ô nhiễm cũng được nghiên cứu và ứng dụng tại nhiều nước trên thể giới [119]

Việc sử dụng kết họp các nguồn nguyên liệu khoáng tự nhiên và thực vật cũng được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi nhằm nâng cao khả năng và hiệu quả xử lý ô nhiễm m ôi trường với các phương pháp kỹ thuật: Trung hòa, trao đổi ion, kết tủa, đặc biệt là phương pháp hấp phụ, bãi lọc trồng cây, trên

cơ sở đó hình thành công nghệ ĐM T, công nghệ ĐST và công nghệ tích hop ĐMT - ĐST xử lý ô nhiễm môi trường nướctrong khai thác và chế biẻn khoáng sản