- Mỗi ơ kị khí có diện tích mặt đáy là 1360 m2, mặt trên là 1880 m2 có phủ lớp dăm đá vơi. Bể có các hệ thống ống dẫn: Ống HDPE 40mm, 4 bộ ống dẫn nước, 3 bộ ống thu nước. Khoảng không giữa các bậc chứa nước được độn phân bò hữu cơ, mùn cưa, đá vôi trơ và cỏ linh lăng. Tổng độ dày của chất nền, đường ống, lưới và vải địa kỷ thuật khoảng 1,8 m (Hình 9);
- 1 bộ lọc đá là một ơ sét nơng với diện tích mặt đáy là 5600 m2, sâu 0,3048 m. Đá vơi và cuội sỏi được bố trí xếp dưới đáy ơ. Tại ơ này có trồng cattail và tảo địa phương;
- 1 bể hiếu khí có diện tích mặt là 8000 m2 chứa ống nhựa 40 mm. Nước qua xử lý theo một kênh dẫn ngắn chảy vào nhánh phía Tây của sông Black River
Tại khu mỏ Pennsylvania, Mỹ, một hệ thống kết hợp kênh đá vơi yếm khí và bãi lọc trồng cây đem lại hiệu quả tốt trong xử lý nước thải từ đi thải hồn nguyên. Nước thải đặc trưng bởi pH thấp, độ axit cao, hàm lượng Al và Mn khá cao, hàm lượng Fe thấp. Kênh đá vôi yếm khí có chiều dài 130m, rộng 1m, đá vơi kích thước 2-4 cm với bề dày là 1m, bề dày lớp đất sét lấp là 1m, chứa 180 nghìn tấn đá vôi với hàm lượng CaCO3 là 70%, lưu lượng dịng chảy 15 lít/phút (Hình 10).
Hình 10. Sơ đồ minh họa hệ thống tích hợp xử lý nước thải tại Somerset, Pennsylvania, Mỹ Nguồn: Williams và nnk, 1996 Hồ đá vôi Hồ đá vôi
1.4.2. Việt Nam
Việc ứng dụng các phương pháp hấp phụ và sử dụng bãi lọc trồng cây trong xử lý nước thải ngày càng mở rộng trong những năm gần đây, tuy nhiên chủ yếu mới dừng lại ở quy mơ thí điểm pilot. Để hạn chế được chi phí xử lý ơ nhiễm, một số tác giả đã tập trung nghiên cứu về khả năng sử dụng thực vật và nguyên liệu khống trong xử lý ơ nhiễm mơi trường, một số nghiên cứu có thể kể đến như sau:
Nguyễn Trung Minh và các cộng sự đã chế tạo hạt vật liệu từ bùn đỏ bauxit Bảo Lộc và tiến hành thí nghiệm với các kim loại Cu, Pb, Zn, Cd, As và khả năng hấp phụ đạt hiệu quả cao nhất với As (94,91%), Pb (93%), Cd (95,18%), Zn (98,57%) và Cu (98,77%) (Nguyễn Trung Minh, 2010). Bên cạnh đó, nghiên cứu sử dụng bùn thải mỏ than Bình Minh và Khe Chàm vào việc hấp phụ KLN (Cu, Pb, Zn, Cd) trong xử lý ô nhiễm môi trường nước, đã đạt kết quả tốt. Kết quả đã chế tạo được 2 vật liệu hấp phụ từ hỗn hợp của bùn thải mỏ than với vật liệu kết dính là mẫu BT5 và BT8 (Dỗn Đình Hùng và nnk, 2013).
Phạm Thị Thúy và nnk (2016) đã nghiên cứu chế tạo vật liệu xử lý As trong nước từ bùn đỏ. Bùn đỏ được phối trộn với các chất kết dính như đá ong, silicagel và theo tỷ lệ khác nhau để tạo thành các vật liệu dạng viên. Kết quả nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật liệu TC- 20 cho thấy khoảng pH tối ưu là 3,5 - 7, thời gian đạt cân bằng hấp phụ ngay từ 10 phút đầu tiên. Động học của quá trình hấp phụ của vật liệu tuân theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir với dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu TC-20 biến tính đạt 8,38 (mg/g).
Trong đề tài KC.08.27/06-10 “Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của các bãi thải khai thác và chế biến khoáng sản kim loại đến môi trường và sức khoẻ con người và đề xuất biện pháp giảm thiểu” do Phạm Tích Xuân chủ nhiệm, tập thể tác giả đã xây dựng và triển khai áp dụng hệ thống hồ lắng kết hợp với lọc hấp phụ bằng đá ong. Kết quả nghiên cứu đã cho thấy hiệu quả của hệ thống này trong xử lý nước thải khu khai thác và chế biến khoáng sản, nước thải đầu ra đạt quy chuẩn thải vào môi trường.
Nghiên cứu ứng dụng đá ong trong xử lý ô nhiễm KLN trong nước thải và nước ngầm được thực hiện khá phổ biến. Nghiên cứu khả năng hấp phụ KLN của đá ong huyện Tam Dương, tỉnh Vĩnh Phúc cho thấy dung lượng hấp phụ Pb, As, Cd, Zn, và Mn cao nhất của laterit Tam Dương lần lượt là 1553, 756, 397, 281 và 143 mg/kg và hiệu suất hấp phụ cao nhất lần lượt là 94, 76, 70, 56 và 37% (Nguyễn Hoàng Phương Thảo, 2016).
Những nghiên cứu tập trung vào khả năng ứng dụng một số loài cây siêu tích tụ được cơng bố trên thế giới để xử lý ô nhiễm môi trường: cỏ vetiver (Vetiveria
zizanioides L.); bèo tấm (Lemna minor L.), bèo tây (Eichhornia crassipes), (ngổ
trâu (Enydra fluctuans), rau muống (Ipomoea aquatica), cải xoong (Thlaspi
caerulescens), cây dương xỉ (Pteris vittata L.) đều cho thấy tiềm năng sử dụng các
lồi thực vật này trong xử lý ơ nhiễm môi trường đất và nước, đặc biệt là cây dương xỉ và cỏ vetiver.
Kết quả nghiên cứu của Đặng Văn Minh trong đề tài “Nghiên cứu biện pháp cải tạo, phục hồi và sử dụng đất canh tác sau khai thác khoáng sản tại Thái Nguyên” cho thấy khả nặng loại bỏ KLN trong đất của cây Sậy khá cao: hàm lượng Pb giảm còn 299,32 (mg/kg); Cd còn 3,32 (mg/kg); As còn 11,19 (mg/kg) giảm 14,52 lần so với ban đầu và hàm lượng các kim loại sau khi được xử lý đều nằm trong giới hạn cho phép QCVN 03:2011/BTNMT về đất công nghiệp
Đề tài KC08.04/11-15 do Trần Văn Tựa chủ nhiệm. đã nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tiên tiến phù hợp với điều kiện Việt Nam để xử lý ô nhiễm môi trường kết hợp với tận dụng chất thải của các trang trại chăn ni lợn, trong đó có ứng dụng hệ thống bãi lọc trồng cây sử dụng cây Sậy (P. australis), vetiver (Vetiveria zizanioides L.) và Thủy trúc (Cyperus involucratus). Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra hiệu quả của hệ thống này trong xử lý nước thải ô nhiễm bởi chất hữu cơ, nitơ và phốtpho
1.5. Tổng quan về vật liệu biến tính từ bùn thải khu chế biến sắt Bản Cuôn và
cây Sậy
1.5.1. Vật liệu biến tính từ bùn thải khu chế biến sắt Bản Cuôn
Mỏ sắt Bản Cn có nguồn gốc phong hóa thuộc xã Ngọc Phái, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn. Mỏ sắt Bản Cn được hình thành do quá trình oxy hóa các thân quặng gốc (manhetit, siderit, pyrit, pyrotin) hoặc đá siêu mafic. Thành phần quặng bao gồm 63% magnetit, 30,6% thạch anh và 6,3% clorit. Quặng có cấu tạo khối đặc xít. Hàm lượng sắt dao động từ 38,0 - 67,6%, hàm lượng trung bình đạt 59,3%. Hàm lượng MnO thấp nhất, cao nhất và trung bình đạt 0,008, 0,088 và 0,04% (Nguyễn Văn Nhân, 2004).
Mỏ sắt Bản Cuôn do công ty cổ phần vật tư và thiết bị toàn bộ Matexim làm chủ đầu tư, với tổng trữ lượng khai thác toàn mỏ đạt 2.353.881 tấn, công suất khai thác 285.000 tấn quặng thô/năm. Công suất chế biến của nhà máy là 200.000 tấn quặng tinh/năm (Thăng Thị Minh Hiến, 2014). Sản phẩm chính gồm 2 loại quặng là limonit và quặng manhetit.
Quặng nguyên khai sau khi khai thác được chở về xưởng tuyển, sau đó được đập nhỏ và tuyển từ. Nước sản xuất của mỏ sắt Bản Cuôn chủ yếu là từ khâu tuyển rửa quặng vào khoảng 1.500m3/ngày và nước thải sinh hoạt ước tính 50m3/ngày. Nước thải từ khâu sản xuất có hàm lượng cặn lơ lửng lớn (chủ yếu là cặn bùn sét, độ đá, cát sạn và cặn vô cơ), độ đục và hàm lượng dầu mỡ cao. Khối lượng bùn thải của xưởng tuyển hàng năm khoảng 3.000 m3 đến 3.500m3/năm. Hồ lắng có nhiệm vụ tiếp nhận tồn bộ lượng nước tuyển rửa quặng, quặng đi của công nghệ tuyển (Thăng Thị Minh Hiến, 2014).
Dựa trên phân tích và đánh giá các nghiên cứu khác có liên quan cho thấy đi thải khu chế biến sắt Bản Cn có khả năng xử lý tốt nước bị ô nhiễm KLN. Một số nghiên cứu nguồn gốc, thành phần và cấu trúc của mỏ sắt Bản Cuôn cho thấy một số đặc điểm có tiềm năng xử lý KLN trong nước. Hàm lượng khoáng vật
chủ yếu trong đuôi thải chủ yếu là thạch anh, kaolinit và gơtit. Trong đó kaolinite và gơtit có khả năng hấp thụ nước thải bị nhiễm KLN do cấu trúc của hai loại khống vật này (Gupta và Bhattacharyya, 2007). Vì vậy, đi thải mỏ sắt Bản Cn có tiềm năng sử dụng trong xử lý các KLN trong nước.
1.5.2. Tổng quan về cây Sậy (Phragmites australis) Đặc điểm cây Đặc điểm cây