Thông số Đơn vị Đồng Sinh Quyền Thiếc Kỳ Lâm Antimon Mậu Duệ QCVN 08:2008/BTN MT (A1) pH - 3,5 - 4 4,0 - 8,1 3,8 - 5 As ppm 0,004 0,01 0.0002 0,01 Zn ppm 0,64 0,03 3,75 0,5 Pb ppm 0,002 0,003 0,01 0,02 Cd ppm 0,006 0,0002 0,04 0,005 Cu ppm 0,14 0,02 0,13 0,1 Ni ppm 0,48 0,01 1,24 0,1 Nguồn: Phạm Tích Xuân và nnk, 2010
Mỏ thiếc Kỳ Lâm (Sơn Dương, Tuyên Quang): Môi trường nước ngầm và mơi trường nước mặt ở khu vực mỏ chưa có biểu hiện ơ nhiễm KLN. Hàm lượng của các KLN đều không vượt quá giới hạn cho phép. Mỏ Kỳ Lâm có thành phần khoáng vật quặng chủ yếu là: Arsenopyrit, pyrit, casiterit, chalcopyrit. Hiện nay Cơng ty Khống sản Bắc Lũng đang thăm dị và khai thác quặng. Như vậy, có thể thấy ngồi Sn ra, trong quặng thải có các ngun tố gây ơ nhiễm là As và Cu (Phạm Tích Xuân và nnk, 2010).
Các hoạt động khai thác và chế biến khoáng sản (KT&CBKS) được xếp vào danh mục các hoạt động cơng nghiệp có nhiều tác động tiêu cực tới môi trường tự nhiên và kinh tế-xã hội. Ơ nhiễm và nguy cơ ơ nhiễm KLN và các chất độc hại do các hoạt động KT&CBKS ở nước ta đã thực sự trở thành một vấn đề cần được quan tâm nghiên cứu, đặc biệt trong bối cảnh hiện nay việc KT&CBKS nói chung và KS kim loại nói riêng đang được đẩy mạnh và chắc chắn cịn phát triển hơn nữa trong thời gian tới (Phạm Tích Xn và nnk, 2010). Do đó, nhu cầu về các giải pháp xử lý
mơi trường nói chung và các công nghệ xử lý nước thải từ các hoạt động KT&CBKS nói riêng là vơ cùng cần thiết.
Với tiềm năng khoáng sản lớn đặc biệt là các mỏ sắt lớn như mỏ sắt (Fe) Quý Xa (Lào Cai), Bản Lũng - Nà Rụa (Cao Bằng), Phúc Ninh (Tuyên Quang), Ngườm Cháng (Cao Bằng), Nghĩa Lộ (Yên Bái), Tung Pha, Cốc Mò, Cầu Mười, Pác Thèn, Dọc Chanh (Lạng Sơn) (Nguyễn Văn Nhân, 2004), nguồn vật liệu bùn thải từ các khu chế biến sắt luôn có sẵn và số lượng lớn. Thêm vào đó, các hoạt động khai thác và chế biến khoáng sản tại các khu vực này luôn gây ô nhiễm đến môi trường xung quanh đặc biệt là nguồn nước bị ô nhiễm bởi KLN. Do đó, hạt vật liệu biến tính chế tạo từ bùn thải sắt sẵn có ở địa phương có tiềm năng rất lớn trong việc ứng dụng chúng trong thực tế để xử lý KLN vì tiết kiệm chi phí, thân thiện với mơi trường cũng như hiệu quả xử lý KLN cao. Tuy nhiên, để xử lý triệt để nước thải chứa KLN với hàm lượng cao cần phải kết hợp với các công nghệ khác. Bên cạnh hiệu quả loại bỏ KLN, cây Sậy (P. australis) còn cho thấy khả năng chống chịu với nước thải chứa hàm lượng KLN tương đối cao, phân bố phổ biến, sinh khối lớn, phù hợp với kiểu dòng chảy động, dễ dàng sinh trưởng và phát triển. Đây là lồi thực vật hồn tồn có khả năng được sử dụng trong bãi lọc trồng cây với quy mô lớn hơn trong thực tế. Ngoài ra, việc xây dựng các bãi lọc trồng cây sử dụng thực vật địa phương là cách tiếp cận thân thiện với mơi trường, có thể tận dụng được khả năng đồng hóa và xử lý chất ơ nhiễm của hệ sinh thái khu mỏ.
Nhìn chung, việc kết hợp giữa vật liệu hấp phụ và bãi lọc trồng cây Sậy (P.
australis) đạt hiệu quả tốt trong xử lý KLN trong nước thải với quy mơ pilot và có
tiềm năng ứng dụng trong thực tiễn. Cần tiến hành các nghiên cứu tiếp theo về đánh giá khả năng sử dụng hệ kết hợp vật liệu và bãi lọc trồng cây ở quy mô thực tế và các biện pháp nâng cao khả năng biến tính của hạt vật liệu hấp phụ.
KẾT LUẬN
1. Vật liệu SBC2-400-10S chế tạo từ bùn thải khu chế biến sắt Bản Cuôn, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn có khả năng xử lý KLN tương đối tốt, với hàm lượng ban đầu Mn, Zn, Pb ≤ 6 mg/l và As, Cd ≤ 1 mg/l, hiệu suất xử lý Cd, Pb, Zn, Mn, As trong 3 ngày đầu thí nghiệm lần lượt đạt 75,1, 77,3, 79,1, 54,7 và 78,6 %. Sau 30 ngày thì khả năng hấp phụ Cd, Pb, Zn, Mn, As giảm còn 33,7, 46,1, 12,0, 15,3 và 42,5 %.
Hệ thống dòng chảy ngầm sử dụng cây Sậy (Phragmites australis) có hiệu quả tốt hơn hệ thống dòng chảy mặt, dao động trong khoảng 85,3 - 89,1, 98,5 - 98,7, 92,8 - 98,7, 95,5 - 96,0 và 93,1 - 96,2%.
2. Hàm lượng KLN trong nước đầu ra của hệ thống cơ bản đáp ứng các giới hạn cho phép về quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với nước thải công nghiệp loại B (QCVN40 / 2011 – B), ngoại trừ As.
3. Ngồi q trình hấp phụ, các KLN cịn có thể bị loại bỏ bởi các hiện tượng như kết tủa trên vật liệu bề mặt (đồng kết tủa) hoặc tạo phức. Một số quá trình (hấp phụ trên bề mặt giá thể, đồng kết tủa của hệ thống rễ, lọc và lắng đọng trong thân rễ, sự hấp thu kim loại và tích tụ trong P. australis có thể liên quan đến
việc loại bỏ kim loại trong nước bởi hệ thống bãi lọc trồng cây.
4. Việc kết hợp giữa vật liệu hấp phụ và bãi lọc trồng cây Sậy (P. australis) đạt hiệu quả tốt trong xử lý KLN trong nước thải với quy mơ pilot và có tiềm năng ứng dụng trong thực tiễn. Cần tiến hành các nghiên cứu tiếp theo về đánh giá khả năng sử dụng hệ kết hợp vật liệu và bãi lọc trồng cây ở quy mô thực tế và các biện pháp nâng cao khả năng biến tính của vật liệu hấp phụ.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Trần Tuấn Anh (2010). Nghiên cứu thành phần đi kèm trong các kiểu tụ
khoáng kim loại cơ bản và kim loại quý hiếm có triển vọng ở miền bắc Việt Nam nhằm nâng cao hiệu quả khai thác chế biến khoáng sản và bảo vệ môi trường. KC.08.24/06-10.
2. Báo cáo Môi trường Quốc gia, 2011.
3. Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ và trao đổi ion trong kĩ thuật xử lý nước thải.
NXB Thống kê, Hà Nội.
4. Trần Hồng Côn và Đồng Kim Loan (2003), Độc học môi trường. Trường đại
học KHTN, Đại học Quốc Gia Hà Nội.
5. Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam (2010), Báo cáo đánh giá quá trình thực hiện quy hoạch điều tra cơ bản địa chất về tài nguyên khoáng sản 2015 và đề xuất điều chỉnh quy hoạch.
6. Nguyễn Thị Hoàng Hà, Trần Đăng Quy, Đặng Trung Thuận, Phạm Văn Thanh, Đỗ Quang Trung, Nguyễn Văn Phổ, Cao Thế Hà, Quách Đức Tín, Nguyễn Quang Trung, Lê Thu Hà, Mai Trọng Nhuận, Bùi Thị Kim Anh và nnk (2016),
Nghiên cứu, áp dụng cơng 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, KHCN-TB/13-18, Thuộc Chương trình Khoa học và Công
nghệ trọng điểm cấp Nhà nước giai đoạn 2013-2018 “Khoa học và Công nghệ phục vụ phát triển bền vững vùng Tây Bắc”.
7. Thăng Thị Minh Hiến (2014), Nghiên cứu ảnh hưởng của hoạt động khai thác
và chế biến quặng sắt tại mỏ sắt Bản Cuôn đến môi trường nước xã Ngọc Phái, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn. Luận văn thạc sĩ Khoa học Môi trường số 60
85 02, NXB Đại học Thái Nguyên.
8. Dỗn Đình Hùng (2013), Nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng một số loại bùn thải mỏ than trong việc xử lý nước thải bị ô nhiễm KLN. VAST05.04/12-
9. Lê Văn Khoa và Nguyễn Xuân Cự (2000). Giáo trình Đất và Môi trường.
NXB Giáo dục
10. Đặng Văn Minh (2011), Nghiên cứu biện pháp cải tạo, phục hồi và sử dụng đất canh tác sau khai thác khoáng sản tại Thái Nguyên. Bộ Nông nghiệp và
Phát triển nông thôn.
11. Nguyễn Ngọc Minh (2013), “Nghiên cứu đặc tính bề mặt và khả năng hấp phụ cation của phytolith có trong rơm rạ”, Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà
Nội, 29 (3S), 158-162.
12. Nguyễn Trung Minh (2010), Nghiên cứu chế tạo sản phẩm hấp phụ trên cơ sở
nguyên liệu khoáng tự nhiên bazan, đá ong, đất sét để xử lý nước thải ô nhiễm KLN và asen. KC-02.25/06-10.
13. Lê Văn Nhạ (2010), Nghiên cứu công nghệ xử lý nguồn nước mặt bị ô nhiễm ở
vùng nông thôn bằng công nghệ sinh thái. Đề tài cấp nhà nước, KC07/06-10.
14. Nguyễn Văn Nhân (2004), Các mỏ khoáng. NXB Đại học Quốc gia Hà Nội. 15. Trần Văn Nhân (2004), Hóa keo. NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội.
16. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2002), Công nghệ xử lý nước thải. Nhà xuất
bản Khoa học và Kỹ Thuật.
17. Phạm Tuấn Nhi, Lê Huy Hoàng, Nguyễn Thị Mỹ An và Nguyễn Thị Hoa (2010), Xử lý chất thải bùn đỏ bằng công nghệ geopolymer. Hội nghị khoa học và công nghệ gắn với thực tiễn lần IV “Ứng dụng khoa học, công nghệ phục vụ phát triển kinh tế - xã hội các tỉnh Tây Nguyên”. Đà Lạt, 20- 21/8/2010. 18. QCVN 40:2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải công
nghiệp (National Technical Regulation on Industrial Wastewater Quality). 19. Đặng Ngọc Thăng (2017), Nghiên cứu, đánh giá khả năng sử dụng hạt vật liệu
biến tính từ bùn thải khu chế biến sắt Bản Cuôn trong xử lý nước bị ô nhiễm bởi kim loại nặng. Khóa luận tốt nghiệp, Khoa Địa chất, trường Đại học Khoa
học Tự Nhiên Hà Nội.
20. Nguyễn Hoàng Phương Thảo, Nguyễn Thị Hoàng Hà, Phạm Thị Thuý, Nguyễn Mạnh Khải, Trần Thị Huyền Nga (2016), “Nghiên cứu khả năng hấp
phụ KLN và Asen của laterit đá ong huyện Tam Dương, tỉnh Vĩnh Phúc”, Tạp
chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, 32,1S, tr
321-326.
21. Phạm Thị Thúy, Nguyễn Thị Thanh Mai, Nguyễn Mạnh Khải (2016), “Nghiên cứu chế tạo vật liệu xử lý asen trong nước từ bùn đỏ”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, 32, 1S, 370-376.
22. Trần Văn Tựa (2015), 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 nuôi lợn. Báo cáo tổng kết đề tài KC08.04/11-15.
23. Phạm Tích Xuân (2010), 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. Báo cáo tổng kết đề tài KC08.27/06-
10.
Tiếng Anh
24. Abernathy C. O., David J.T., Rebecca L. C. (2003), “Health effects and risk assessment of arsenic”, American Society for Nutrition Sciences, pp. 1536-
1538.
25. Alishir A., Mohammad M., Abdolmajid L., Ebrahim P., Hossein S. (2011), “Mercury and arsenic accumulation by three species of aquatic plants in Dezful, Iran”, African Journal of Agriculture research, 6, pp. 5391-5397. 26. Allende K. L., McCarthy D. T., Fletcher T. D. (2014), “The influence of
media type on removal of arsenic, iron and boron from acidic wastewater in horizontal flow wetland microcosms planted with Phragmites australis”, Chemical Engineering Journal, 246, pp. 217-228.
27. Amrhein C., Haghnia G.H., Kim T.S., Mosher P.A., Gagajena R.C., Amanios T., de la Torre L. (1996), “Synthesis and properties of zeolites from coal fly ash”. Environmental Science & Technology, 30, pp. 735-742.
28. Apak R., Tütem E., Hügül M., Hizal J. (1998), “Heavy metal cation retention by unconventional sorbents (red muds and fly ashes)”, Water Research, 32 (2), pp. 430-440.
29. Babel S., Kurniawan T.A. (2003), “Low-cost adsorbents for heavy metals uptake from contaminated water: a review”, Journal of Hazardous Materials,
B97, pp. 219-243.
30. Baker A.J.M., Brooks R.R. (1989), “Terrestrial higher plants which hyper accumulate metallic elements – a review of their distribution, ecology and phytochemistry”, Biorecovery, (1), pp. 81-126.
31. Bien N. Q, Hoai T. T., Ha N. T. H., Anh B. T. K. (2016), “Influence of Heating Temperature on Removal of Heavy Metals from Water Solutions by Iron Mine Drainage Sludge”, Energy and sustainability, HNGEO 2016.
32. Bonanno G., Giudice R. L. (2009), „Heavy metal bioaccumulation by the organs of Phragmites australis (common reed) and their potential use as
contamination indicators“, Ecological Indicators Journal, 10, pp. 639–645. 33. Brix (1994), “Funtions of macrophytes in constructed wetlands”, Water
Science and Technology, 29(4), pp. 171-178.
34. Brix H (1987), “Treatment of wastewater in the Rhizosphere of wetland plants – the root-zone method”, Water Science Technology, 19, pp. 107–118.
35. Brooks R.R. (1998), Plants That Hyperaccumulate Heavy Metals, 1st ed.,
CAB International, Wallingford.
36. Bulut G., Yenial U., Emiroğlu E., Sirkeci A. A. (2014), “Arsenic removal from aqueous solution using pyrite” Journal of Cleaner Production, 84,
pp.526-532.
37. Byoung H. L., Scholz M. (2007), “What is the role of Phragmites australis in experimental constructed wetland filters treating urban runoff?”, Ecological engineering, 29, pp. 87–95.
38. Chinh L. S., Nhuan M. T., Hai N. X., Hai N. T., Thang D. N., Giang N. T., Quy T. D., Ha N. T. H. (2016), “The potential of modified iron mine drainage
sludge for treatment of water contaminated with heavy metals”, VNU Journal
of Science, 32(1S), pp. 38–44.
39. Chotpantarat S., Ong S.K., Sutthirat C., Osathaphan K. (2011), “Competitive sorption and transport of Pb2+, Ni2+, Mn2+, and Zn2+ in lateritic soil columns”,
Journal of Hazardous Materials, 190, pp. 391–396.
40. Cooper P.F., Job G.D., Green M.B., Shutes R.B.E. (1996), Reed Beds and Constructed Wetlands for Wastewater Treatment. WRC Publications,
Medmenham, Marlow, UK.
41. Cornell, R.M., Schwertermann, U. (1996), The iron oxides. VCH, Weinheim 42. Dang Dinh Kim, Le Duc, Tran Van Tua, Bui Thi Kim Anh, Dang Thi An,
(2012), Phytoremediation. Monographs book. Publisher of agriculture and
rural development. 392 pages.
43. Diego C.F., Manuel P.F., Jose A.E., Blanca A.L. (2016), “Long-term (two annual cycles) phytoremediation of heavy metal- contaminated estuarine sediments by Phragmites australis”. New Biotechnology, 38, pp. 56–64.
44. Donald L. S. (1997), Aqueous environmental geochemistry. Prentice Hall, Inc. ISBN-10: 0023674121.
45. Donald L. S. (2003), Environmental soil chemistry. Second edition. Academic press. ISBN: 0126564469.
46. EPA, United States Environmental Protection Agency (2014). Reference guide to Treatment Technologies for Mining-Influenced Water.
47. Evans D. M., Zipper C. E., Burger J. A., Strahm B. D., Villamagna A. M. (2013), “Reforestation practice for enhancement of ecosystem services on a compacted surface mine: Path toward ecosystem recovery”, Ecological Engineering, 51, pp. 16-23.
48. Flathman P.E., Lanza G.R. (1998), “Phytoremediation: current views on an emerging green technology”, Journal of Soil Contamination, 7(4), pp. 415–
49. Fletcher T.D., Allende K.L., McCarthy D.T. (2014), “The influence of media type on removal of arsenic, iron and boron from acidic wastewater in horizontal flow wetland microcosms planted with Phragmites australis”, Chemical Engineering Journal, 246, pp. 217–228.
50. Fraysse F., Pokrovsky O. S., Schott J., Meunier J. D. (2006), “Surface properties, solubility and dissolution kinetics of bamboo phytoliths”,
Geochimica et Cosmochimica Acta, 70, pp. 1939–1951.
51. Fu F., Wang Q. (2011), “Removal of heavy metal irons from wastewaters: A review”, Journal of Environmental Management, 92(3), pp.407-418.
52. Garau G., Castaldi P., Santona L., Deiana P., Melis P. (2007), “Influence of red mud, zeolite and lime on heavy metal immobilization, culturable heterotrophic microbial populations and enzyme activities in a contaminated soil”, Geoderma, 142 (1–2), pp.47-57.
53. Gerringa L.J.A. (1990), “Aerobic degradation of organic mater and the mobility of Cu, Cd, Ni, Pb, Zn, Fe and Mn in marine sediment slurries”,
Marine Chemistry, 29, pp. 355 - 374.
54. Ghosh M., Singh S. P. (2005), “A review on phytoremediation of heavy metals and utilization of its byproducts”, Applied Ecology And Environmental Research, 3(1), pp. 1-18.
55. Glocheux Y., Pasarin M.M., Albadarin A.B., Allen S.J., Walker G.M. (2013), “Removal of arsenic from groundwater by adsorption onto an acidified laterite by-product”, Chemical Engineering Journal, 228, pp. 565-574.
56. Gogoi S., Nath S. K., Bordoloi S., Dutta R. K. (2015), “Fluoride removal from groundwater by limestone treatment in presence of phosphoric acid”, Journal
of Environmental Management, 152, pp.132-139.
57. Gonzalez-Alcaraz M. N., Conesa H. M., Alvarez-Rogel J. (2013), “Phytomanagement of strongly acidic, saline eutrophic wetlands polluted by mine wastes: The influence of liming and Sarcocornia fruticosa on metals
58. Gupta S.S., Bhattacharyya K.G. (2007), “Immobilization of Pb(II), Cd(II) and Ni(II) ions on kaolinite and montmorillonite surfaces from aqueous medium”,
Journal of Environmental Management, 87, pp. 46-58.
59. Gusek J.J., Wildeman T.R., Miller A., Fricke J. (1998), “The challenges of designing, permitting and building a 1,200-GPM passive bioreactor for metal mine drainage, West Fork Mine, MO”, Proceedings of the 15th Annual Meeting, ASSMR, St. Louis, MO, May 17-21. pp. 203–212.
60. Ha, N. T. H., Anh, B. T. K. (2017), „The removal of heavy metals by iron mine drainage sludge and Phragmites australis”, Earth and Environmental Science, 71, pp. 12–22.
61. Hamidpour M., Kalbasi M., Afyuni M., Shariatmadari H., Holm P.E., Hansen H.C.B. (2010), “Sorption hysteresis of Cd(II) and Pb(II) on natural zeolite and bentonite”, Journal of Hazardous Materials 181, pp. 686-691.