Dịng chảy ngầm (Hình 2.19, 2.20)
Lưu lương nước thải xử lý: 50l/ngày
Chọn thời gian lưu: t = 48h (Từ kết quả thí nghiệm trước). Thể tích hoạt động của bể 1 (Vhđ 1):
𝑉ℎđ1= 𝑄x𝑡 = 50
24 x 1000 x 2 x 24 = 0,1 m3
Từ các thí nghiệm mơ hình ở quy mơ nhỏ, đã xác định được thể tích nước rỗng của đá và sỏi là 45%, hệ số an tồn tính cho thể tích chiều cao bảo vệ của thành bể là
2%. Tổng thể tích cần thiết kế của bể 1 là: 0,21 m3
Quá trình xử lý các chất ô nhiễm trong bể chủ yếu xảy ra trong điều kiện bán hiếu khí nên chiều cao lớp vật liệu là yếu tố quan trọng trong thiết kế. Dựa trên lưu lượng nước cần xử lý, chọn chiều cao của mơ hình là H1 = 500 mm, chiều cao bảo vệ của bể là 50mm.
Diện tích bề mặt (S) bể xử lý 1:
𝑆𝐵ề 𝑚ặ𝑡 =0,21
Trong quá trình lọc, nước chảy theo chiều ngang của mơ hình. Vì vậy, việc lựa chọn chiều dài của mơ hình ảnh hưởng đến hiệu quả tiếp xúc giữa chất thải trong nước và vi sinh vật, từ đó ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý nước thải của mơ hình. Chọn chiều dài của mơ hình là L1 = 1500 mm, vậy chiều rộng là:
Chiều rộng bể= 0,42 1,5 = 0,28m
Vậy bể 1 có kích thước là: L1 x W1 x H1 = 1500mm x 280mm x 500mm
Hình 2.19. Thí nghiệm sử dụng vật liệu và thực vật của hệ thống dòng chảy mặt – dịng chảy ngầm
Dịng chảy mặt (Hình 2.19, 2.20)
Từ kết quả thí nghiệm trong phịng, đã lựa chọn thời gian lưu tối thiểu cho
xử lý nước thải quy mơ pilot với lưu lượng 50 lít/m2/ngày là 2 ngày. Chọn thể tích
nước rỗng và phần chứa nước của lớp đất và cây khoảng 55%, 2% hệ số an toàn. Chiều cao thành bể lựa chọn là 500mm và chiều dài bể là 1500mm. Áp dụng các công thức tương tự ở bể 1 có thể tính được tổng thể tích và kích thước thiết kế của bể 2 như sau: Thể tích hoạt động bể 2(Vhđ2): 𝑉ℎđ1= 𝑄x𝑡 = 50 24 x 1000 x 2 x 24 = 0,1 m3 Tổng thể tích cần thiết kế bể 2 = 0,175 m3 Diện tích bề mặt (Sbề mặt) bể xử lý 2:
𝑆𝐵ề 𝑚ặ𝑡 =0,175
0,5 = 0,35 m2
Chiều rộng của bể 2:
Chiều rộng bể= 0,421,5= 0,23 m
Vậy bể 2 có kích thước là: L2 x W2 x H2 = 1500mm x 500mm x 230mm
Hình 2.20. Thiết kế hệ thống dịng chảy mặt và dòng chảy ngầm
Thời gian lấy mẫu:
Mẫu nước đầu vào và đầu ra của mỗi một modul được lấy định kỳ sau 1, 3, 5, 7, 10, 13, 16, 19, 22, 25 và 30 ngày thí nghiệm. Mẫu vật liệu và thực vật được lấy trước khi tiến hành thí nghiệm và sau khi hồn thành thí nghiệm.
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Đánh giá ô nhiễm mơi trƣờng nƣớc tại khu mỏ chì, kẽm Chợ Đồn 3.1. Đánh giá ô nhiễm mơi trƣờng nƣớc tại khu mỏ chì, kẽm Chợ Đồn
3.1.1. pH, TSS, COD, BOD5 trong môi trường nước
pH
Khu vực chì, kẽm Chợ Đồn thuộc các thành tạo địa chất khống hóa chì, kẽm là các hệ tầng trầm tích carbobnat, lục nguyên cacbonat nên khả năng trung hòa rất tốt. Độ pH của khu vực Nam Chợ Đồn trung bình đạt từ 7,79, cao nhất đạt pH 8,55 và thấp nhất đạt pH 6,50.
Tuy nhiên khu vực Bắc Chợ Đồn (Chợ Điền) mơi trường nước có đạt độ pH rất cao, trung bình đạt pH 9,75; cao nhất đạt pH 12,80 và thấp nhất đạt pH 6,34. pH đạt giá trị cao tại xưởng tuyển liên quan đến hóa chất tuyển quặng.
Tổng chất rắng lơ lửng (TSS)
Tổng chất rắng lơ lửng tại khu vực Nam Chợ Đồn dao động trong khoảng 1,57 tới 55,9 mg/l. Ngoại trừ tại khu vực hồ lắng 1, còn lại tất cả các điểm quan trắc trong khu vực chế biến khoáng sản Bằng Lũng, các hệ thống hồ lắng và các khu vực mỏ khai thác trong khu vực Nam Chợ Đồn đều có tổng chất rắn lơ lửng khơng vượt quá tiêu chuẩn so với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN08-MT:2015/BTNMT (B1).
Khu vực Bắc Chợ Đồn tổng chất rắn lơ lửng dao động từ 4,73 tới 211mg/l, và chỉ có một số điểm quan trắc có hàm lượng TSS vượt quá so với QCVN08- MT:2015/BTNMT loại B1 được ghi nhận là khu vực nhà máy chế biến Bản Thi và mỏ Đèo An. Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng TSS trong mơi trường nước tại hồ lắng 1, bể lắng 2, 3, 4 và khu chế biến khoáng sản thường đạt mức cao hơn so với khu vực mỏ và xung quanh mỏ khai thác.
BOD5
Tại cả 2 khu vực bắc và Nam Chợ Đồn, BOD5 đo được trong môi trường nước nhỏ hơn rất nhiều so với hàm lượng BOD5 cho phép trong QCVN08- MT:2015/BTNMT (B1). Tuy nhiên, hàm lượng BOD5 trong môi trường các khu vực chế biến, các hồ lắng và các bể lắng ln có xu hướng cao hơn so với các khu vực mỏ khai thác (Hình 3.1, Hình 3.2).
Hình 3.1. Giá trị BOD5 trong nƣớc khu vực mỏ Nam Chợ Đồn
Hình 3.2. Giá trị BOD5 trong nƣớc khu vực mỏ Bắc Chợ Đồn
COD
Giá trị COD của khu vực mỏ Nam Chợ Đồn dao động từ 1,6 đến 76,8mg/l. COD nhìn chung tại các hồ lắng có xu hướng cao hơn so với các khu vực mỏ khai thác. Cụ thể tại khu vực hồ lắng 1 và hồ lắng 2 có COD lần lượt là 76,8 mg/ và 36,8 mg/l, cao gấp từ 1,2 đến 2,3 lần so với giá trị COD cho phép trong QCVN08- MT:2015/BTNMT loại B1 (Hình 3.3).
Tại khu vực mỏ Bắc Chợ Đồn, COD tại các khu vực hồ lắng 1 và bể lắng 2, 3, 4 cao hơn gấp 2,5 tới 3 lần so với QCVN08-MT:2015/BTNMT loại B1, nhưng lại chưa vượt qua mức cho phép theo QCVN40:2011/BTNMT loại B. Tại các khu vực mỏ khai thác hàm lượng COD có trong mơi trường nước chưa vượt q QCVN08- MT:2015/BTNMTloại B1. Tại điểm đối sánh, COD đạt 5,2mg/l nhỏ hơn nhiều so với hàm lượng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt. Cũng giống như khu vực Nam Chợ Đồn, khu vực mỏ Bắc Chợ Đồn hiện tượng ô nhiễm chất hữu cơ được thể hiện qua chỉ tiêu COD biểu hiện rõ nét tại khu vực chế biến và các hệ thống hồ lắng, bể lắng, cống dẫn thải khu vực chế biến, cao hơn rất nhiều so với khu vực mỏ khai thác (Hình 3.4).
Hình 3.3. Giá trị COD trong nƣớc khu vực mỏ Nam Chợ Đồn
Hình 3.4. Giá trị COD trong nƣớc khu vực mỏ Bắc Chợ Đồn
3.1.2. Hàm lượng kim loại trong môi trường nước
Hàm lượng As trong môi trường nước
Kết quả phân tích hàm lượng trung bình As trong mẫu nước khu vực chế biến Bằng Lũng và hệ thống các hồ lắng 1, 2, 3, 4 (Hình 3.5) thể hiện hàm lượng trung bình As trong mẫu nước lấy đợt 1 và đợt 2+3. Kết quả ghi nhận thấy rõ sự khác biệt về hàm lượng As trong đợt 1 và đợt 2+3. Cụ thể, tại hồ lắng số 1, hàm lượng trung bình As đợt 2+3 cao hơn gấp 3,4 lần so với hàm lượng As trung bình đợt 1 và cao gấp 5,5 lần so với QCVN40:2011/BTNMT loại B. Tương tự, hàm lượng trung bình As tại các hồ lắng 2, 3, 4 đợt 2+3 đều cao hơn hàm lượng đợt 1 từ 1,5 đến 2,4 lần tại các bể, tương ứng. Sự khác biệt giữa hàm lượng As trong đợt 1 và đợt 2+3 thể hiện đúng so với thực tế là: Khảo sát thực địa đợt 1, khu vực chế biến Bằng Lũng đang tạm dừng hoạt động, khảo sát thực địa đợt 2+3, khu vực chế biến Bằng Lũng đã và đang hoạt động chế biến bình thường.
Hình 3.6. Hàm lƣợng As trong nƣớc khu vực mỏ Nam Chợ Đồn
Hình 3.7. Hàm lƣợng As trong nƣớc khu vực mỏ Bắc Chợ Đồn
Kết quả phân tích các mẫu nước khu vực chế biến Bằng Lũng và hệ thống khu vực hồ lắng 1, 2, 3, 4 cho thấy hàm lượng As đều vượt QCVN40:2011/BTNMT loại B (Hình 3.5). Trong đó, hàm lượng As trong các khu vực chế biến Bằng Lũng và các hệ thống hồ lắng cao hơn nhiều so với các khu vực mỏ đang khai thác như mỏ Nà Bốp, mỏ Pù Sáp (Hình 3.5, 3.6).
Tuy nhiên, hàm lượng As trong mơi trường nước khu vực các mỏ và xung quanh các mỏ Nà Bốp, Ba Bồ, Pù Sáp đều không vượt QCVN08-MT:2015/BTNMT (B1). Đối với khu vực điểm đối sánh môi trường nước chưa thể hiện nguồn nước bị nhiễm KLN As. Theo kết quả phân tích các mẫu nước lấy tại khu vực nam Chợ Đồn đến 56% mẫu có hàm lượng As vượt QCVN08-MT:2015/BTNMT (B1).
Đối với khu vực mỏ chì, kẽm Bắc Chợ Đồn, hàm lượng As trong môi trường nước dao động từ 0,029mg/l đến 0,213mg/l (Hình 3.7). Tại hầu hết các điểm lấy mẫu cao hơn rất nhiều so với quy chuẩn QCVN08-MT:2015/BTNMT (B1), trừ các mẫu lấy khu vực bể lắng số 3 khu vực chế biến Bản Thi và điểm đối sánh. Đặc biệt, nước thải từ khu vực chế biến Bản Thi, có hàm lượng As cao gấp 2 lần so với hàm lượng As quy định trong quy chuẩn QCVN40:2011 cho nước thải công nghiệp loại B. Theo kết quả phân tích, có tới 56% mẫu có hàm lượng As trong môi trường nước vượt quá chuẩn QCVN08-MT:2015/BTNMT (B1).
Hàm lượng kim loại trong khu vực chế biến, các hệ thống bể lắng và hồ lắng phản ánh đúng khả năng phát tán kim loại theo môi trường nước. Đây được coi là một trong những nguyên nhân tiềm ẩn và khó xử lý trong q trình xử lý nước thải công nghiệp khu vực chế biến và khai thác khống sản.
Hàm lượng Pb trong mơi trường nước
Môi trường nước tại khu vực chế biến Bằng Lũng (Hình 3.8) thể hiện sự khác biệt giữa hàm lượng trung bình Pb trong đợt thực địa 1 và đợt thực địa 2+3. Sự khác biệt được thể hiện rõ nhất tại hồ lắng số 1, hàm lượng trung bình Pb ghi nhận đợt 2+3 cao hơn 2,3 lần so với đợt 1. Đợt khảo sát thực địa 2+3 diễn ra khi khu vực chế biến Bằng Lũng đã và đang có hoạt động chế biến, thì hàm lượng trung bình Pb tại các khu vực hồ lắng 2, 3, 4 ghi nhận được lần lượt là 0,286; 0,353; 0,14 mg/l. Tuy nhiên, kết quả phân tích hàm lượng trung bình Pb trong đợt khảo sát thực địa đợt 1, khu vực chế biến Bằng Lũng tạm dừng hoạt động tại khu vực hồ lắng 2, 3, 4 là: 0,19; 0,11; 0,091 mg/l. Kết quả phân tích hàm lượng Pb trung bình trong mơi trường nước trong khu vực chế biến và hồ lắng 1, 2, 3, 4 trong đợt thực địa 1 và đợt 2+3 có sự khác biệt rõ rệt và ngun nhân chính đó là hoạt động khai thác và chế biến diễn ra tại đợt 2, 3.
Hình 3.8. Hàm lƣợng Pb trong nƣớc khu chế biến Bằng Lũng
Hình 3.9. Hàm lƣợng Pb trong nƣớc khu vực mỏ Nam Chợ Đồn
Hình 3.10. Hàm lƣợng Pb trong nƣớc khu vực mỏ Bắc Chợ Đồn
Hàm lượng Pb trong môi trường nước khu vực chế biến khoáng sản Bằng Lũng và hệ thống các hồ lắng tại khu vực nam Chợ Đồn hầu hết chưa vượt quá mức
giới hạn cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT loại B. Tuy nhiên, tại khu vực hồ lắng số 1 khu vực chế biến khống sản Bằng Lũng có hàm lượng Pb rất cao, vượt gấp 12 lần so với QCVN 40:2011/BTNMT loại B (Hình 3.8). Theo kết quả phân tích có đến 94,8 % mẫu nước tại khu vực mỏ và xung quanh mỏ nam Chợ Đồn vượt quá QCVN08-MT:2015/BTNMTloại B1. Khu vực đối sánh, hàm lượng Pb trung bình trong mơi trường nước đạt 0,048mg/l chưa vượt quá quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt. Vậy hoạt động khai thác và chế biến khoáng sản đã và đang làm môi trường nước tại khu vực mỏ bị ô nhiễm bởi kim loại Pb (Hình 3.9).
Bên cạnh đó, hàm lượng Pb ghi nhận tại điểm CD15-5W –điểm quan trắc nút giao giữa con suối chảy từ khu mỏ Nà Bốp và Pù Sáp với con suối từ khu vực chế biến Bằng Lũng cho thấy hàm lượng Pb đạt mức 0,158 mg/l, vượt gấp 3 lần so với hàm lượng Pb cho phép trong QCVN08-MT:2015/BTNMTloại B1 (Hình 3.10).
Tại khu vực bắc Chợ Đồn 100% mẫu nước tại khu vực chế biến, hồ lắng 1, hệ thống bể lắng 2, 3, 4 và các khu vực mỏ lân cận đều vượt quá quy chuẩn QCVN08-MT:2015/BTNMT loại B1, ngoại trừ điểm đối sánh. Đặc biệt, tại khu vực chế biến, cống thải dẫn, hồ lắng 1 và hệ thống bể lắng 2, 3, 4 có hàm lượng Pb rất cao, có mẫu vượt gấp 40 lần so với QCVN 40:2011/BTNMT loại B. Hàm lượng Pb trong các hệ thống khu vực chế biến Bản Thi cao hơn rất nhiều so với khu vực mỏ khai thác Lũng Hoài, mỏ PoPen, mỏ Đèo An.
Hàm lượng Zn trong môi trường nước
Tương tự hàm lượng Pb và As, kết quả phân tích hàm lượng trung bình Zn tại khu vực chế biến Bằng Lũng và các hệ thống hồ lắng 1, 2, 3, 4 cho thấy, hàm lượng trung bình đợt thực địa lần 2 + lần 3 cao hơn hàm lượng ghi nhận được so với đợt 1. Đặc biệt, hàm lượng Zn tại hồ lắng số 1 cho kết quả phân tích đợt 2+3 (5,072 mg/l) cao hơn gấp 1,6 lần so với QCVN 40:2011/BTNMT loại B và cao hơn hàm lượng đo được ở đợt 1 (0,652 mg/l) là 8,3 lần (Hình 3.11). Tại các hồ lắng 2, 3, 4, hàm lượng trung bình Zn ghi nhận được khi khu vực Bằng Lũng đã và đang hoạt động chế biến khoáng sản (đợt thực địa 2+3) cao hơn hàm lượng trung bình Zn ghi nhận được khi khu vực Bằng Lũng đã tạm dừng hoạt động chế biến (đợt thực địa 1) lần lượt là 1,6; 6,4 và 8,4 lần. Nhìn chung, kết quả phân tích hàm lượng Zn trong môi trường nước tại khu vực chế biến cùng hệ thống hồ lắng đều thấp hơn và đạt so
với QCVN 40:2011/BTNMT loại B về chất lượng nước thải công nghiệp. Ngoại trừ khu vực hồ lắng 1 thuộc hệ thống chế biến khống sản Bằng Lũng có hàm lượng trung bình Pb (3,30mg/l) cao hơn QCVN 40:2011/BTNMT loại B 0,3mg/l (Hình 3.11). Đối với các khu vực mỏ khai thác và mơi trường nước xung quanh các mỏ thì có hàm lượng Zn thấp hơn so với QCVN08-MT:2015/BTNMTloại B1. Tuy nhiên, kết quả phân tích đã ghi nhận, hàm lượng Zn trong môi trường nước vùng mỏ nam Chợ Đồn cao hơn gấp 15 lần so với khu vực đối sánh (Hình 3.12).
Hình 3.11. Hàm lƣợng Zn trong nƣớc khu chế biến Bằng Lũng
Hình 3.12. Hàm lƣợng Zn trong nƣớc khu vực mỏ Nam Chợ Đồn
Hình 3.13. Hàm lƣợng Zn trong nƣớc khu vực mỏ Bắc Chợ Đồn
Khu vực Bắc Chợ Đồn, hàm lượng Zn trong môi trường nước dao động từ 1,18 tới 11,2 mg/l, có tới 57% số mẫu nước lấy được tại khu vực có hàm lượng Zn vượt quá QCVN 08-MT:2015/BTNMT loại B1. Trong đó, khu vực chế biến Bản Thi, cống dẫn thải, bể lắng số 4 và khu vực mỏ Đèo An có hàm lượng Zn vượt cao hơn gấp 2-4 lần so với QCVN 40:2011/BTNMT loại B; và cao hơn hẳn so với khu vực mỏ khai thác Lũng Hoài, mỏ Po Pen (Hình 3.13). Mơi trường nước khu vực đối sánh có hàm lượng Zn đạt 0,063mg/l, vậy môi trường nước tại đây không bị ô nhiễm bởi kim loại Zn.
Hàm lượng Mn trong môi trường nước
Kết quả phân tích hàm lượng trung bình Mn (Hình 3.14) thể hiện sự chênh lệch hàm lượng Mn trong q trình chế biến khống sản diễn ra trong 3 đợt thực địa 1, 2, 3. Cụ thể, đợt thực địa 1 diễn ra khu vực chế biến khoáng sản Bằng Lũng đang tạm dừng hoạt động và đợt thực địa lần 2, lần 3 được thực hiện khi khu vực chế biến Bằng Lũng đã và đang hoạt động. Sự chênh lệch thể hiện tại khu vực chế biến Bằng Lũng cùng hệ thống hồ lắng 1, 2, 3, 4 có hàm lượng trung bình Mn ghi nhận tại đợt 2+3 lần lượt là 8,03 mg/l; 0,63mg/l; 3,19mg/l và 0,15mg/l và cao hơn gấp