KLN Số ngày thí nghiệm
Hiệu suất xử lý (%) Vật liệu Vật liệu-Dòng chảy
ngầm Vật liệu-Dòng chảy mặt Ha và Anh, 2017 Nghiên cứu này Ha và Anh, 2017 Nghiên cứu này Ha và Anh, 2017 Nghiên cứu này Mn 3 67,6 54,7 99,6 98,0 96,0 92,8 15 33,8 18,8 93,3 98,5 92,4 80,4 30 30,6 15,3 84,8 98,7 81,2 69,7 Zn 3 69,5 79,1 82,6 96,2 80,5 92,3 15 56,3 38,5 85,5 94,7 82,7 80,1 30 51,1 12,0 78,4 93,1 75,1 69,2 Cd 3 67,5 75,1 63,9 98,6 60,6 97,5
KLN Số ngày thí nghiệm
Hiệu suất xử lý (%) Vật liệu Vật liệu-Dòng chảy
ngầm Vật liệu-Dòng chảy mặt Ha và Anh, 2017 Nghiên cứu này Ha và Anh, 2017 Nghiên cứu này Ha và Anh, 2017 Nghiên cứu này 15 85,5 53,7 74,2 98,7 55,7 90,4 30 68,7 33,7 68,8 98,7 72,2 89,3 Pb 3 91,5 77,3 98,4 96,0 93,1 95,4 15 49,0 65,4 75,0 96,1 63,6 94,3 30 22,8 46,1 64,0 95,5 54,7 94,8 As 3 42,0 78,6 85,1 89,1 80,3 89,5 15 49,2 60,9 87,3 87,2 83,4 86,9 30 39,8 42,5 83,1 85,3 77,9 83,0
Hiệu suất xử lý KLN của riêng hệ thống cột vật liệu là thấp hơn so với nghiên cứu trước, điều này cho thấy sự cần thiết phải thay thế vật liệu sau khoảng 1 tháng sử dụng, hoặc có các biện pháp nâng cao hiệu quả hấp phụ như biến tính vật liệu hoặc tiến hành quá trình hấp phụ với thời gian lưu lâu hơn. Hiệu suất xử lý của toàn hệ thống kết hợp vật liệu – bãi lọc trồng cây là cao hơn và ổn định hơn so với thí nghiệm trước đó, có thể giải thích do sự gia tăng sinh khối của cây Sậy, dẫn tới khả năng loại bỏ KLN tốt hơn của hệ thống bãi lọc (Bảng 14). Kết quả cho thấy hệ thống vật liệu – bãi lọc trồng cây vẫn có thể duy trì được khả năng xử lý KLN trong khoảng thời gian dài hơn.
Tuy nhiên, việc xử lý vật liệu và thực vật sau khi sử dụng cũng cần được quan tâm khi áp dụng thực tiễn. Hạt vật liệu SBC2-400-10S sau khi sử dụng trong xử lý KLN có thể được xử lý bằng nhiều phương pháp khác nhau. Một trong những phương pháp được sử dụng phổ biến hiện nay là giải hấp và thu hồi KLN từ các vật liệu hấp phụ (Lata và nnk, 2015). Một số biện pháp hiệu quả nhằm thu hồi KLN như sử dụng axit (HCl, H2SO4, HNO3, HCOOH và CH3COOH) (Motsi và nnk, 2009), chất kiềm (NaOH, NaHCO3, Na2CO3, KOH và K2CO3), muối (NaCl, KCl,
(NH4)2SO4, CaCl2.2H2O, NH4NO3, KNO3 và C6H5Na3O7.2H2O), một số chất khác (cacbonat axit, photphat…) (Jalali và nnk, 2002; Menoud và nnk, 1995.). Ngồi ra, có thể ứng dụng trong cơng nghiệp xây dựng như sản xuất gạch, làm chất độn trong sản xuất xi măng, sử dụng bùn đỏ như chất trộn màu cho bê tông và bùn đỏ có thể liên kết với một tác nhân giảm nước (phụ gia siêu dẻo), khi kết hợp với tro bay sẽ làm tăng cường độ kháng nén cho bê tông (Phạm Tuấn Nhi và nnk, 2010). Đối với sinh khối thực vật, việc tận dụng làm nguồn nguyên liệu tạo ra khí sinh học (biogas) và làm giảm sự phát thải khí CO2 là hoàn toàn khả thi (Witters và nnk, 2012; Singhal và Rai, 2003; Verma và nnk, 2007; Verstraete, 1981; Ramage và nnk, 1996). Thực vật sau khi sử dụng cịn có thể đốt thành tro để chế tạo thành các sản phẩm phân bón cho nơng nghiệp (Šyc và nnk, 2012). Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng KLN tích lũy trong rễ và thân cây Sậy là tương đối lớn, do đó, giải pháp an tồn và hiệu quả nhất là hóa tro và đóng rắn. Ngồi ra, phần lớn các hệ thống bãi lọc trồng cây đều vận hành tốt sau 20 năm mà hầu như không ảnh hưởng đến khả năng xử lý (US EPA, 2003) nên các giải pháp xử lý cây Sậy sau khi sử dụng trong hệ thống bãi lọc trồng cây là khả thi.
3.5.2. Đánh giá khả năng áp dụng thực tiễn
Việt Nam là quốc gia có nguồn tài nguyên khoáng sản khá đa dạng và phong phú với trên 5000 mỏ, điểm quặng của 60 loại khống sản khác nhau; có một số loại khống sản quy mơ trữ lượng đáng kể, tầm cỡ thế giới, có ý nghĩa chiến lược và là nguồn lực để phát triển kinh tế - xã hội đất nước.
Tổng hợp tình hình khai thác và chế biến khoáng sản kim loại ở Việt Nam trong những năm gần đây có thể đưa ra một số nhận định chính dưới đây:
- Theo kết quả điều tra khoáng sản, trên lãnh thổ nước ta đã phát hiện được hàng trăm mỏ khoáng sản kim loại khác nhau: Fe, Mn, Cr, Ni, Co, Mo, W, Sn-W, Cu, Pb+Zn, Sb-(Hg-Au), Bi, Al, Ti, Au, các mỏ phóng xạ và đất hiếm có quy mơ khác nhau, thuộc các kiểu địa chất-nguồn gốc khác nhau. Ngoại trừ Fe, Mn, Cr, Ti
đa kim với các khống vật chủ yếu thuộc nhóm sulfide (Cục Địa chất và Khống sản Việt Nam, 2010).
- Nhiều mỏ kim loại đã và đang được khai thác với mức độ ngày càng tăng, trong đó các mỏ Fe, Mn, Cr, Pb-Zn, Sb, Cu, Au là các mỏ đã có lịch sử khai thác lâu đời, hiện nay đang được khai thác và sẽ cịn được khai thác mạnh mẽ. Chỉ tính riêng trên địa bàn của 4 tỉnh miền núi phía Bắc là: Thái Nguyên, Bắc Kạn, Hà Giang, Tuyên Quang đã có khoảng 40 điểm khai thác và chế biến quặng Pb-Zn. Sự gia tăng nhu cầu nguyên liệu khoáng đối với Pb-Zn (đặc biệt là các ngun tố có ích đi kèm trong tinh quặng chì-kẽm như Ag, Cd, In, Ge…) trong những năm gần đây là động lực thúc đẩy mạnh mẽ hoạt động khai thác các loại mỏ này. Số lượng mỏ và điểm quặng được đưa vào khai thác ngày càng tăng. Xu hướng này cũng ghi nhận được trong lĩnh vực khai thác quặng Fe, Mn, Cu, Sb, Au trên các địa bàn khác nhau ở nước ta (Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, 2010).
- Do trình độ chế biến và sử dụng khống sản ở nước ta cịn thấp, từ quặng đa kim ngun khai mới chỉ có rất ít ngun tố được thu hồi, số cịn lại còn nằm trong phần thải và là những tác nhân gây ô nhiễm môi trường mạnh mẽ bởi KLN và các chất độc hại khác. Ngay ở những mỏ khai thác quy mơ cơng nghiệp thì trình độ chế biến sâu quặng cũng còn thấp, sản phẩm cuối cùng còn hạn chế: sản phẩm từ khai thác-chế biến quặng đồng Sinh Quyền trong giai đoạn 1994-2005 chủ yếu mới là tinh quặng đồng, hàm lượng Cu: 18-20%, trong đó có chứa 6-8g/t Au, tinh quặng magnetit Fe-52%. Các thành phần có ích đi kèm như Au, TR, S và nhiều nguyên tố khác chưa được thu hồi. Các nguyên tố có giá trị vẫn chưa được thu hồi. Ở các mỏ Pb-Zn, người ta mới tiến hành thu hồi tinh quặng Pb và tinh quặng Zn (hàm lượng 55-60%), các khoáng vật sulfide khác như Fe, Cu, As, Sb, Bi… và một phần sulfide Pb, Zn có chứa các ngun tố có ích nhưng độc hại như Cd, đều bị đưa vào bãi thải làm nguy cơ ô nhiễm KLN và các chất độc hại khác ngày càng cao (Trần Tuấn Anh và nnk, 2010).
Đặc điểm của khai thác và chế biến khoáng sản thường tạo ra khối lượng rất lớn các chất thải (bao gồm chất thải rắn, nước thải và khí-bụi thải), đặc biệt khối lượng chất thải rắn có thể gấp hàng chục lần khối lượng khống sản thu hồi được. Các loại chất thải này nếu không được quản lý thích hợp sẽ là nguồn gây ơ nhiễm môi trường tiềm tàng. Chất thải rắn và nước thải là 2 nguồn thải chính trong khai thác và chế biến các khoáng sản. Phần lớn các chất thải rắn chứa hàm lượng cao các nguyên tố kim loại nặng như Fe, Pb, Zn, Ni, As, Cu và Cd và chứa khoáng vật sulphur nên có tiềm năng hình thành dịng thải axit mỏ, điển hình như ở khu vực khai thác quặng thiếc gốc Bắc Lũng, Sơn Dương, Đại Từ và khu vực khai thác quặng đồng Sinh Quyền. Nước thải cũng có hàm lượng các kim loại nặng và chất rắn lơ lửng cao hơn tiêu chuẩn cho phép nhiều lần. Nước thải từ khai trường nói chung đều được xả thải trực tiếp ra ngồi mơi trường mà không qua xử lý. Nước thải từ tuyển khoáng được thải vào khu vực riêng (hồ thải quặng đuôi) và được xử lý sơ bộ thông qua các hồ lắng trước khi thải ra ngồi mơi trường. Tại nhiều mỏ, nước thải sau khi lắng được tuấn hồn trở lại cho q trình sản xuất, có nơi tỷ lệ tuần hồn lên tới 80% (Báo cáo Mơi trường Quốc gia, 2011).
Trong các tác động của bãi thải khai thác chế biến khống sản đến mơi trường thì dịng tiêu thốt mỏ đứng hàng đầu vì đây chính là nguồn phát tán chính các KLN và các nguyên tố độc hại vào mơi trường. Dịng thải mỏ là nước được tháo khô từ các moong, hầm lò khai thác từ các đống đất đá thải hay từ các hồ thải quặng đi. Dịng thải axit mỏ và dịng thải trung tính mỏ (neutral mine drainage-NMD) thường có hàm lượng kim loại hịa tan cao và tương đối cao. Vấn đề oxy hóa sunfid và hiện tượng tạo dòng thải axit liên quan với nó ln là vấn đề hàng đầu bởi vì cùng với q trình đó là sự hịa tan và phát tán vào mơi trường các kim loại và các chất độc hại khác. Đây chính là ngun nhân gây ơ nhiễm trầm trọng môi trường ở diện rộng. (Lê Văn Khoa và Nguyễn Xuân Cự, 2000).
Mỏ antimon Mậu Duệ (Hà Giang): Mỏ có trữ lượng quặng dự kiến là 330.000 tấn. Đã xác định dòng thải mỏ acid chỉ thường tập trung tại khu vực khai thác được biểu hiện qua kết quả nghiên cứu về độ pH của dòng thải mỏ. Giá trị thấp nhất đạt 3,78 và luôn thấp hơn 5,0 trong khoảng cách 1.500m so với khu mỏ về mùa mưa. Về cuối dịng thải càng trở nên trung tính hơn. Khi dịng thải giao nhau với sơng Nhiệm thì dịng thải mỏ có độ pH là 6,32. Hàm lượng một số KLN vượt mức quy chuẩn cho phép nhứ Cd, Zn, Cu,... (Bảng 15) (Phạm Tích Xn và nnk, 2010).
Mỏ chì kẽm Chợ Đồn (Bắc Kạn): hàm lượng kim loại nặng trong nước ngầm
ở khu vực mỏ Chợ Đồn đều nằm trong giới hạn cho phép. Do nền địa chất của khu vực các thân quặng ở đây phân bố trong đá carbonat có khả năng trung hịa axit tốt nên khu vực mỏ chì kẽm Chợ Đồn có độ pH nằm trong khoảng 6 - 8,5. Môi trường nước mặt khu vực mỏ đều có hàm lượng kim loại nặng đáp ứng được các chỉ tiêu đối với nước phục vụ tưới tiêu, ngoại trừ một số ít mẫu có hàm lượng Pb vượt chỉ tiêu cho phép (Phạm Tích Xuân và nnk, 2010).
Mỏ đồng Sinh Quyền: Là mỏ đồng có trữ lượng lớn nhất Việt Nam được khai
thác công nghiệp, nằm trong đới Phan Si Pan. Mỏ đồng Sinh Quyền là mỏ thuộc loại quy mơ trung bình, có 2 kiểu quặng: đồng-sắt-đất hiếm (Cu-Fe-TR) và đồng- đất hiếm (Cu-TR). Tại mỏ đồng Sinh Quyền có cơng suất xưởng tuyển 1 - 1,2 triệu tấn/năm (hàm lượng Cu~ 0,9%), khối lượng thải chiếm từ 75 - 90% khối lượng đầu vào, xấp xỉ 1 triệu tấn/năm. Vị trí các hồ thải sau tuyển cách nhà máy tuyển khoảng 550m, có diện tích 12ha, với dung tích hồ chứa 17.990.000 m3, thời gian phục vụ mỏ là 18 năm, song thực tế hiện nay hồ thải có dung tích nhỏ hơn nhiều, cần có phương án mở rộng hồ thải. Theo đề tài KC.08.24/06-10, mẫu nước thải từ các khai trường có độ pH tương đối lớn, tương đương nước trung tính bazơ vào mùa mưa và trung tính vào mùa khơ. Trong khi đó, mẫu nước thải qua các bãi thải khai thác lại có trị số pH rất thấp, đặc biệt vào mùa khô pH chỉ dao động trong khoảng 3,5 - 4, các trị số Eh khá cao có khả năng oxi hóa mạnh. Hàm lượng một số KLN trong mẫu nước vượt mức giới hạn cho phép (Phạm Tích Xuân và nnk, 2010) (Bảng 15).