CHƯƠNG I. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
3. Các chức năng của đất và các ứng dụng trong xử lý nước thải
3.2. Tiềm năng đất kết vón đá ong và các ứng dụng trong XLNT ở Lào
Lào, tên chính thức là Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào (Lao PDR), thuộc Đông Nam Á, tại trung tâm khu vực sông Mê Kông. Lào đặc trưng bởi địa hình dốc và những thung lũng sông hẹp. Vùng phía bắc của đất nước với địa hình đồi núi rộng lớn có cao độ thường trong khoảng vài trăm mét chiếm khoảng 70% diện tích địa lí của cả nước được tạo thành bởi các dãy núi, cao nguyên và sông suối chảy qua.
Lào có những nguồn năng lượng tự nhiên quan trọng như khoáng sản, thủy điện và nhiều nguồn năng lượng khác. Những nguồn khoáng sản đã được xác định ở Lào là barit, đất sét, than đá, đồng, dolomit, vàng, than chì, thạch cao, đá vôi, muối đá, sapphire, bạc, thiếc và kẽm. Lào có môi trường địa chất tiềm năng chứa các nguồn khoáng sản như antimon, amiăng, bismut, coban, quặng sắt, cao lanh, chì, than non, mangan, molybden, potash, cát silica và vonfram. Lào cũng có nền địa chất thuận lợi cho khai thác than đá, đồng, vàng, quặng sắt, muối kali, muối đá và thiếc. Trong năm 2005, sản phẩm khoáng sản của Lào bao gồm các loại barit, đá cacbonat (cho xây dựng tổng hợp và đá vôi), đất sét, than, đồng, đá quý (ruby và sapphire), vàng, thạch cao, muối đá, cát và sỏi, bạc, thiếc và kẽm. Than đá, vàng, thạch cao và kẽm là những mặt hàng khoáng sản chủ yếu được sản xuất trong năm 2005.
Ở Lào, phần lớn đất trong đồng bằng ngập lũ được hình thành từ phù sa lắng đọng bởi các con sông và là đất sét cát hoặc cát với màu sắc nhạt hoặc cát có màu xám hoặc vàng; về mặt hóa học, đây là các chất trung tính hoặc hơi chua. Các vùng đất cao có nguồn gốc từ đá kết tinh, granit, đá phiến sét, hoặc đá sa thạch thường có độ axit cao
21
và ít màu mỡ hơn. Nam Lào bao gồm các khu vực đất đá ong (mặn và chứa sắt), cũng như đất bazan trên cao nguyên Bolovens như thể hiện trong hình 1.8
Hình 1. 8. Bản đồ phân bố các bazan kỷ thứ ba (vùng màu xám) ở vùng lân cận của Đông Dương (sửa đổi sau bởi Barr & MacDonald, 1981)
Đặc tính của đá ong là một loại đất và đá giàu sắt và nhôm, và thường được cho là đã hình thành ở những vùng nhiệt đới nóng và ướt. Gần như tất cả các loại đá ong có màu đỏ gỉ, vì hàm lượng sắt oxit cao như thể hiện trong hình 1.9.
Hình 1. 9. Mẫu đất kết vón đá ong tại Lào
Đất đá ong gần đây được sử dụng cho một số công việc như bảo tồn di sản, đặc biệt là cho VATPHOU CHAMPASACK,di sản thế giới thứ hai của Lào. Loại đất đá ong này
22
được sử dụng để xây dựng lại đường nghi lễ dựa trên dự án có tiêu đề "Nâng cao năng lực quản lý tài nguyên văn hoá thông qua việc chuẩn bị và thực hiện Quy hoạch bảo tồn và Quản lý Quy hoạch bảo vệ Vat Phou và khu vực khảo cổ xung quanh trong khuôn khổ Phát triển bền vững Champassak, Lào và khôi phục lại một phần cấu trúc tòa nhà theo Dự án Khai quật và Bảo tồn của Dự án LAO / UNESCO’’.Hơn nữa theo tính chất chính của đất sét chứa đá ong, đất đá ong được sử dụng để làm nền móng và lõi đập tại Lào như là nền móng và vật liệu xây dựng, từ đó đưa ra những kết luận cho sự phát triển áp suất nước lỗ rỗng trong một đập đá với cốt lõi sét trên một nền đất còn sót lại. Sự quan tâm đặc biệt dành cho tính chất củng cố của đập đá điển hình với lõi đất sét chứa đá ong được xây dựng trên nền đất sét đá ong. Cơ sở dữ liệu cho bài báo này đã thu thập được cả từ đánh giá tài liệu, và từ nguồn dữ liệu được thu thập cho các dự án thủy điện ở Lào.
Ứng dụng kỹ thuật phối trộn các lớp đất trong xử lý nước thải (MSL)
Kỹ thuật xử lý môi trường phối trộn các lớp đất có tên gọi quốc tế là (Multi Soil Layering-MSL) là kỹ thuật sử dụng nhiều lớp vật liệu có nguồn gốc từ đất, sắp xếp theo một trình tự nhất định để xử lý các chất gây ô nhiễm trong nước thải [2,8]. Sơ đồ được thể hiện tại hình vẽ.
Hình 1. 10.Sơ đồ cấu tạo hệ thống xếp lớp đa tầng Nước thải vào
Nước sau xử lý
Lớp đất trộn:Khoáng sét có trong đất được đóng chặt có tác dụng hoàn thành quá trình phân hủy chất hữu cơ, chất dinh dưỡng…nhờ hoạt động của các vi khuẩnkỵ khí, hiếm khí và tùy tiện.
Lớp đất thấm qua: Dùng than hoạt tính, khoáng sét zeolite, sỏi,…để phân hủyvà hấp phụ các chất gây ô nhiễm trong nước thải nhờ khả năng hấp phụ của vật liệu và hoạt động của vi sinh vật hiếm khí.
23
Cơ chế xử lý nước của phương pháp MSL được thể hiện trên hình vẽ. Lớp đất trộn (Soil mix layer) diễn ra 2 quá trình xử lý hiếm khí và yếm khí. Do vậy xử lý được cả chất hữu cơ và nito trong nước.Hầu hết các hợp chất C và N mất di do quá trình phân hủy yếm khí và hiếm khí tạo thành khí N2 và CO2 thoát ra không khí. Lớp vật liệu thấm xử lý đượckim loại nặng, NH4+ và PO43-nhờ quá trình hấp phụ trong điều kiện có O2.
Trong điều kiện hiếu khí chất hữu cơ có trong nước thải được loại bỏ thông qua các phản ứng sau:
C18H19O9N + 17,5O2 + H+ → 18CO2 + 8H2O + NH4+ C18H19O9N + 19,5O2 → 18CO2 + 9H2O +H+ + NO3-
Các vi sinh vật tự dưỡng chuyển hóa amoni thành nitrit và từ nitrit thành nitrat, quá trình này diễn ra trong điều kiện hiếm khí. Vi sinh vật đặc trưng cho quá trình chuyển hóa thành nitrit là nhóm Nitrosomas và cho quá trình oxi hóa thành nitrat là nhóm Nitrobacter. Các phản ứng được diễn ra theo như sau:
80,7NH4+ + 114,55O2 + 160,4HCO3- → C5H7NO2 + 79,7NO2- + 82,7H2O + 55,4H2CO3
134,5NO2- + NH4+ + 62,25O2 + HCO3- + H2CO3- → C5H7NO2 + 134,5NO3- + 3H2O Sự tích tụ của poly phốt phát trong điều kiện hiếu khí được mô tả theo phản ứng dưới đây:
C2H4O2 + 0,16NH4+ + 1,2O2 + 0,2PO43- → 0,16C5H7O2 +1,2CO2 + 0,2(HPO3) + 0,44OH- +1,44H2O
Trong điều kiện hiếm khí, hấp phụ ion được thực hiện trên bề mặt các hạt keo đất nhờ phản ứng hóa học: