Giới thiệu dự án

Ngành công nghiệp luyện kim màu đóng vai trò nền tảng trong chuỗi cung ứng vật liệu công nghiệp nặng, tuy nhiên cũng là một trong những nguồn phát sinh chất thải nguy hại và dòng thải ô nhiễm kim loại nặng phức tạp nhất. Theo các thống kê môi trường công nghiệp, nước thải luyện kim chứa hàm lượng ion kim loại nặng như $\text{Zn}^{2+}$, $\text{Pb}^{2+}$, $\text{Cd}^{2+}$, $\text{As}^{3+/5+}$ cùng hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng (TSS - Total Suspended Solids) và độ đục cực cao. Nếu không được kiểm soát chặt chẽ, các tác nhân độc hại này sẽ thẩm thấu vào tầng ngậm nước, gây suy thoái hệ sinh thái thủy vực và đe dọa trực tiếp sức khỏe cộng đồng qua chuỗi thức ăn sinh học.

Đề tài "Đánh giá hiện trạng nước thải của Phân xưởng Luyện kim màu II - Chi nhánh Công ty Cổ phần Kim loại màu Thái Nguyên - VIMICO" tập trung giải quyết bài toán kiểm soát ô nhiễm dòng thải sản xuất bột kẽm oxit ($\text{ZnO}$) và tuyển xỉ. Bài toán đặt ra là đánh giá định lượng tải lượng ô nhiễm, hiệu quả vận hành của trạm xử lý nước thải công suất $120\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$, cũng như mức độ tác động môi trường tiếp nhận tại suối Phố Hương và hệ thống nước ngầm khu vực phường Tân Thành, TP. Thái Nguyên.

Mục tiêu nghiên cứu cụ thể

  1. Khảo sát và định lượng toàn diện các dòng phát sinh nước thải: nước làm nguội xỉ lò quay ($60\text{ m}^3/\text{ngày}$), nước tuyển quặng ($533{,}33\text{ m}^3/\text{ngày}$), nước mưa chảy tràn và nước thải sinh hoạt ($18{,}1\text{ m}^3/\text{ngày}$).
  2. Quan trắc và phân tích thực nghiệm các thông số lý hóa, kim loại nặng ($\text{pH}$, $\text{BOD}_5$, $\text{COD}$, $\text{TSS}$, $\text{As}$, $\text{Cd}$, $\text{Pb}$, $\text{Zn}$, $\text{Fe}$, $\text{Mn}$, $\text{S}^{2-}$, $\text{Coliform}$) qua 3 giai đoạn (Quý III/2015, Quý IV/2015, Quý I/2016) theo các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia.
  3. Đánh giá tải lượng ảnh hưởng đến nguồn tiếp nhận nước mặt (suối Phố Hương) và chất lượng tầng ngậm nước ngầm thông qua giếng khoan dân sinh lân cận ($50\text{ m}$).
  4. Đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của hệ thống xử lý hóa lý kết hợp hồ tuần hoàn dung tích $3.800\text{ m}^3$, từ đó đề xuất giải pháp tối ưu hóa công nghệ.

Phạm vi và giới hạn

  • Không gian nghiên cứu: Toàn bộ khuôn viên phân xưởng $83.627\text{ m}^2$ ($8{,}4\text{ ha}$), hệ thống xử lý nước thải $2.400\text{ m}^2$, suối Phố Hương (cách điểm xả $30\text{ m}$ thượng lưu và $30\text{ m}$ hạ lưu) cùng các giếng khoan bán kính $100\text{ m}$.
  • Thời gian theo dõi: Quan trắc liên tục và thu thập dữ liệu thứ cấp/nguyên thủy từ 2012 đến tháng 05/2016.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Tại phân xưởng, công nghệ sản xuất sử dụng lò quay Waelz dài $40\text{ m}$ vận hành ở dải nhiệt $1.100 - 1.150^\circ\text{C}$ để hoàn nguyên $\text{ZnO}$. Nhu cầu nguyên liệu hàng năm bao gồm $39.900\text{ tấn}$ quặng kẽm oxit ($13 \pm 0{,}5%\text{ Zn}$), $11.970\text{ tấn}$ bụi lò điện luyện thép ($\ge 15%\text{ Zn}$), $3.060\text{ tấn}$ than cám và $2.450\text{ tấn}$ đá vôi trợ dung. Quá trình làm nguội xỉ lò và tuyển quặng phát sinh lượng nước thải chứa nhiều ion kim loại nặng và hạt xỉ mịn khó lắng.

Tiêu chí so sánh Phương pháp lắng trọng lực đơn thuần Phương pháp trao đổi ion / Điện hóa Giải pháp Hóa lý đa bậc + Tuần hoàn kín (Áp dụng)
Hiệu quả xử lý kim loại nặng Thấp ($\text{Zn}, \text{Pb}$ chỉ giảm $30 - 45%$) Rất cao ($> 98%$), loại bỏ triệt để Cao ($> 90 - 95%$), đạt chuẩn xả thải loại B
Chi phí đầu tư & Vận hành Thấp Rất cao, tiêu tốn năng lượng và màng lọc Tối ưu ($1.185\text{ VNĐ/m}^3$ nước thải)
Khả năng chịu tải sốc Kém, dễ tắc nghẽn Nhạy cảm với nồng độ $\text{TSS}$ cao Rất tốt nhờ bể điều hòa $80\text{ m}^3$
Tái sử dụng dòng thải Khó đáp ứng yêu cầu tuần hoàn Tái sử dụng tốt nhưng chi phí cao Tận dụng $100%$ nước thải sau xử lý cho sản xuất

Phân loại yêu cầu kỹ thuật theo mô hình MoSCoW

  • Must have (Bắt buộc): Kiểm soát $\text{pH}$ trong dải tối ưu $8{,}0 - 8{,}5$ để kết tủa hoàn toàn hydroxit kim loại lưỡng tính ($\text{Zn(OH)}_2, \text{Pb(OH)}_2$); nước sau xử lý đạt QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B).
  • Should have (Nên có): Tái tuần hoàn khép kín dòng thải làm nguội xỉ và tuyển xỉ về hồ chứa $3.800\text{ m}^3$, cắt giảm lượng khai thác nước ngầm.
  • Could have (Có thể mở rộng): Tận thu bùn lắng hydroxit quay trở lại lò Waelz để thu hồi kẽm tồn dư.
  • Won't have (Chưa thực hiện): Lắp đặt hệ thống lọc màng thẩm thấu ngược (RO) tự động do chi phí đầu tư vượt ngưỡng ngân sách vận hành của cơ sở.

Thiết kế hệ thống

Hệ thống xử lý nước thải sản xuất của phân xưởng được thiết kế với quy trình hóa lý tích hợp bao gồm các cụm bể chức năng:

graph TD
    A["Nước thải làm nguội xỉ & Bãi quặng"] --> B["Bể điều hòa (80 m³)"]
    B -->|Bơm chìm 6 m³/h| C["Bể phản ứng 4 ngăn (45 m³)"]
    
    subgraph C cụm Bể Phản Ứng
        C1["Ngăn 1: Chỉnh pH sơ cấp (NaOH/H₂SO₄)"] --> C2["Ngăn 2: Chỉnh pH thứ cấp (pH 8.0 - 8.5)"]
        C2 --> C3["Ngăn 3: Keo tụ PAC (120 g/m³)"]
        C3 --> C4["Ngăn 4: Trợ lắng Polymer A101 (3 g/m³)"]
    end
    
    C --> D["Bể lắng trọng lực (45 m³)"]
    D -->|Nước trong mặt trên| E["Bể chứa trung gian (20 m³)"]
    D -->|Bùn lắng đáy| F["Bể chứa & Sân phơi bùn (33.6 m³)"]
    
    E -->|Bơm áp lực| G["Thiết bị lọc cát áp lực (02 bộ)"]
    G --> H["Hồ chứa tuần hoàn (3.800 m³)"]
    H -->|Tái sử dụng 100%| I["Cấp nước làm nguội xỉ & Tuyển xỉ"]
    
    F -->|Phơi khô & Thu hồi| J["Hồi lưu Lò quay Waelz"]

Thông số thiết bị và vật liệu xây dựng

  • Cống thu gom và hố ga: Tuyến mương gạch đặc dày $220\text{ mm}$, trát vữa chống thấm, kích thước $500 \times 800\text{ mm}$, tấm đan bê tông chịu lực.
  • Bể điều hòa: Bê tông cốt thép dung tích $V = 80\text{ m}^3$, trang bị 02 bơm chìm luân phiên.
  • Bể phản ứng 4 ngăn liên hoàn: Dung tích $V = 45\text{ m}^3$, tích hợp 04 mô-tơ cánh khuấy điều tốc và 05 bơm định lượng hóa chất tự động kiểm soát bởi sensor $\text{pH}$.
  • Bể lắng hình tròn: Dung tích $V = 45\text{ m}^3$, cơ chế gạt bùn đáy và thu nước bề mặt bằng máng răng cưa.
  • Thiết bị lọc áp lực: 02 cột lọc cát thạch anh nhiều tầng loại bỏ cặn mịn $\text{TSS} < 10\text{ mg/L}$.
  • Xử lý nước thải sinh hoạt: 03 mô-đun bể tự hoại kỵ khí có vách ngăn mỏng và ngăn lọc kỵ khí dòng hướng lên BASTAF (Baffled Anaerobic Septic Tank with Anaerobic Filter), thể tích $12 - 14\text{ m}^3/\text{bể}$.

Methodology (Phương pháp luận và Tiêu chuẩn đánh giá)

Dự án áp dụng phương pháp tiếp cận thực nghiệm hiện trường kết hợp phân tích phòng thí nghiệm đạt chuẩn ISO/IEC 17025 tại Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Nguyên.

Tiêu chuẩn phân tích các thông số chất lượng nước:

Quy trình kiểm soát rủi ro và QA/QC

  • Lấy mẫu: Mẫu tổ hợp đại diện được bảo quản lạnh ở nhiệt độ $4^\circ\text{C}$, cố định mẫu phân tích kim loại nặng bằng axit $\text{HNO}_3$ tinh khiết tới $\text{pH} < 2$.
  • Phỏng vấn xã hội học: Phát phiếu điều tra cấu trúc tới 40 hộ gia đình sinh sống trong bán kính $100\text{ m}$ xung quanh hàng rào phân xưởng để kiểm chứng chéo tác động cảm quan (màu, mùi, váng cặn).

Implementation và kết quả

Development process

Quá trình vận hành công nghệ xử lý hóa lý diễn ra theo cơ chế phản ứng nối tiếp:

1. Cơ chế hóa học hoàn nguyên và oxy hóa trong lò Waelz

Trong thân lò quay dài $40\text{ m}$, các phản ứng chuyển hóa khoáng kẽm diễn ra: $$\text{ZnS} + \frac{3}{2}\text{O}_2 \xrightarrow{900 - 1100^\circ\text{C}} \text{ZnO} + \text{SO}_2 \uparrow$$ $$\text{ZnO} + \text{C} \xrightarrow{1100 - 1150^\circ\text{C}} \text{Zn}\uparrow + \text{CO} \uparrow$$ $$2\text{Zn} + \text{O}_2 \xrightarrow{\text{Buồng oxy hóa}} 2\text{ZnO} \downarrow \text{ (Bột kẽm oxit thu gom)}$$

2. Cơ chế xử lý hóa lý tại trạm nước thải

  • Giai đoạn điều chỉnh $\text{pH}$ và tạo kết tủa: Cung cấp dung dịch $\text{NaOH}$ hoặc $\text{H}_2\text{SO}_4$ để đưa $\text{pH}$ về khoảng $8{,}0 - 8{,}5$. Ở dải này, độ tan của các hydroxit kẽm, chì, sắt đạt giá trị cực tiểu: $$\text{Zn}^{2+} + 2\text{OH}^- \rightleftharpoons \text{Zn(OH)}2 \downarrow \quad (K{sp} \approx 3 \times 10^{-17})$$ $$\text{Pb}^{2+} + 2\text{OH}^- \rightleftharpoons \text{Pb(OH)}2 \downarrow \quad (K{sp} \approx 1{,}2 \times 10^{-15})$$ $$\text{Fe}^{3+} + 3\text{OH}^- \rightleftharpoons \text{Fe(OH)}3 \downarrow \quad (K{sp} \approx 4 \times 10^{-38})$$

  • Giai đoạn keo tụ và tạo bông: Bổ sung chất keo tụ PAC (Poly Aluminium Chloride - $[\text{Al}_2(\text{OH})n\text{Cl}{6-n}]_m$) với liều lượng $120\text{ g/m}^3$ để trung hòa điện tích bề mặt hạt keo, sau đó châm Polymer Anionic A101 ($3\text{ g/m}^3$) đóng vai trò chất trợ lắng cao phân tử tạo cầu nối liên kết các bông hydroxit nhỏ thành cụm bông bùn kích thước lớn, gia tăng vận tốc lắng trọng lực từ $0{,}2\text{ mm/s}$ lên $> 2{,}5\text{ mm/s}$.

Testing và validation

Hiệu quả xử lý của trạm nước thải được kiểm chứng qua kết quả đo đạc phân tích định kỳ 3 quý liên tiếp:

Thông số phân tích Đơn vị Quý III/2015 Quý IV/2015 Quý I/2016 QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B) Đánh giá tuân thủ
pH - 6,2 8,0 7,5 5,5 - 9,0 Đạt chuẩn
$\text{BOD}_5$ mg/L 10,8 8,8 5,2 50 Đạt chuẩn (Thấp hơn 80%)
COD mg/L 22,6 22,3 10,0 150 Đạt chuẩn (Thấp hơn 85%)
TSS mg/L 4,0 12,1 10,7 100 Đạt chuẩn (Thấp hơn 88%)
Asen ($\text{As}$) mg/L 0,0075 0,0066 0,0900 0,1 Đạt chuẩn
Cadimi ($\text{Cd}$) mg/L 0,0005 0,0021 0,0010 0,1 Đạt chuẩn
Chì ($\text{Pb}$) mg/L 0,0021 0,0018 0,0067 0,5 Đạt chuẩn
Kẽm ($\text{Zn}$) mg/L 0,10 0,10 1,00 3,0 Đạt chuẩn
Sắt ($\text{Fe}$) mg/L 0,30 0,30 0,30 5,0 Đạt chuẩn
Mangan ($\text{Mn}$) mg/L 0,10 < 0,10 0,10 1,0 Đạt chuẩn
Tổng Nitơ mg/L 2,24 0,896 6,72 10 Đạt chuẩn
Tổng Phốt pho mg/L 0,20 1,285 0,20 6,0 Đạt chuẩn
Coliform MPN/100mL 1.500 1.200 2.900 5.000 Đạt chuẩn

Đánh giá tác động đến nguồn tiếp nhận nước mặt và nước ngầm (Năm 2016)

So sánh chất lượng nước mặt Suối Phố Hương (Thượng lưu NM 2.1 vs Hạ lưu NM 2.2):
Nhận xét: Nồng độ Zn, As, Coliform tại hạ lưu tăng nhẹ nhưng nằm trong sức chịu tải của nguồn tiếp nhận.

Đối với 02 mẫu nước ngầm quan trắc tại giếng khoan phân xưởng ($\text{NN-1.1-2}$) và giếng khoan hộ gia đình ông Nguyễn Văn Trung ($\text{NN-1.1-1}$, cách tường rào $50\text{ m}$ về phía Tây): Tổng chất rắn hòa tan ($\text{TS}$) đạt $267 - 690\text{ mg/L}$ (giới hạn $1.500\text{ mg/L}$); hàm lượng kim loại nặng $\text{As} = 0{,}005\text{ mg/L}$, $\text{Cd} = 0{,}0005 - 0{,}0026\text{ mg/L}$, $\text{Pb} = 0{,}005\text{ mg/L}$, $\text{Zn} \le 0{,}1\text{ mg/L}$, không phát hiện vi khuẩn $\text{Coliform}$ ($0\text{ MPN/100mL}$ so với tiêu chuẩn $3\text{ MPN/100mL}$ theo QCVN 09:2008/BTNMT).

Kết quả đạt được

  1. Hiệu suất xử lý ổn định: $100%$ các chỉ tiêu lý hóa và kim loại nặng trong nước thải đều nằm dưới ngưỡng quy chuẩn xả thải công nghiệp loại B.
  2. Khép kín vòng tuần hoàn nước: Hệ thống hồ chứa dung tích $3.800\text{ m}^3$ cho phép tái sử dụng toàn bộ $60\text{ m}^3/\text{ngày}$ nước làm nguội xỉ và cấp bổ sung $11{,}44\text{ m}^3/\text{h}$ cho xưởng tuyển xỉ ($533{,}33\text{ m}^3/\text{ngày}$), giảm thiểu lượng xả thải trực tiếp ra tự nhiên xuống mức xấp xỉ bằng không trong điều kiện vận hành chuẩn.
  3. Sự đồng thuận cao từ cộng đồng: Kết quả phỏng vấn 40 hộ dân cho thấy $72{,}5%$ khẳng định nguồn nước sinh hoạt không có bất kỳ hiện tượng ô nhiễm nào; $0%$ ý kiến ghi nhận hiện tượng ô nhiễm nghiêm trọng từ hoạt động của xí nghiệp.

Đổi mới và đóng góp

Các giải pháp cải tiến kỹ thuật nổi bật

  • Mô hình tuần hoàn kín kết hợp thu hồi kim loại từ bùn thải: Bùn thải sau bể lắng ($33{,}6\text{ m}^3$) sau khi phơi khô được phối trộn đưa ngược lại lò quay Waelz. Lượng kẽm tồn lưu trong bùn tiếp tục được bay hơi thu hồi thành $\text{ZnO}$, các oxit khó bay hơi được silicat hóa thành xỉ trơ bền vững làm phụ gia sản xuất xi măng, giải quyết triệt để vấn đề chất thải nguy hại phát sinh.
  • Tối ưu hóa phản ứng điều chỉnh pH 2 bậc: Việc chia tách ngăn phản ứng thành 2 cấp (chỉnh thô sơ cấp và chỉnh tinh thứ cấp kết hợp đo tự động) giúp triệt tiêu hiện tượng hòa tan lại của kẽm hydroxit ($\text{Zn(OH)}_2 + 2\text{OH}^- \rightarrow [\text{Zn(OH)}_4]^{2-}$ xảy ra khi $\text{pH} > 9{,}5$).
So sánh hiệu quả công nghệ với các giải pháp truyền thống:

Ứng dụng thực tế và triển khai

Phân tích chi phí hóa chất vận hành

Hệ thống xử lý nước thải vận hành với lưu lượng thực tế $6\text{ m}^3/\text{h}$ có bảng định mức tiêu hao hóa chất như sau:

Hóa chất sử dụng Nồng độ định mức Suất tiêu hao mỗi giờ Đơn giá ước tính Thành tiền mỗi giờ Chi phí trên $1\text{ m}^3$ nước thải
Xút ($\text{NaOH}$) $50\text{ g/m}^3$ $300\text{ g/h}$ $23.200\text{ đ/kg}$ $6.960\text{ VNĐ/h}$ $1.160\text{ VNĐ/m}^3$
Phèn nhôm ($\text{PAC}$) $120\text{ g/m}^3$ $720\text{ g/h}$ Đã hạch toán - Đã bao gồm trong chi phí trạm
Polymer Anionic $3\text{ g/m}^3$ $18\text{ g/h}$ $8.333\text{ đ/kg}$ $150\text{ VNĐ/h}$ $25\text{ VNĐ/m}^3$
Tổng cộng chi phí - - - $7.110\text{ VNĐ/h}$ $1.185\text{ VNĐ/m}^3$

Khả năng mở rộng và triển khai thực tế

  • Cấp nước tuần hoàn: Nhu cầu nước phân xưởng tuyển xỉ là $44{,}44\text{ m}^3/\text{h}$. Trong đó, $33\text{ m}^3/\text{h}$ được tuần hoàn tại chỗ qua 3 bể lắng ($6 \times 5 \times 1{,}8\text{ m}$), $11{,}44\text{ m}^3/\text{h}$ hao hụt do bốc hơi và giữ ẩm trong quặng sắt/than được bù đắp hoàn toàn bằng nước bơm từ hồ chứa sau xử lý ($3.800\text{ m}^3$).
  • Chiến lược kiểm soát nước mưa: Toàn bộ $83.627\text{ m}^2$ mặt bằng nhà máy được bê tông hóa kết hợp rãnh thu gom có nắp đan D800. Nước mưa đợt đầu qua bãi quặng được dẫn trực tiếp vào bể điều hòa để xử lý kim loại nặng rửa trôi.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật tồn tại

  • Phụ thuộc điều kiện thời tiết: Vào mùa mưa bão lớn, lượng nước mưa chảy tràn qua khu vực bãi chứa nguyên liệu ngoài trời ($5.000\text{ m}^2$) có nguy cơ gây quá tải cục bộ cho bể điều hòa ($80\text{ m}^3$).
  • Hiện tượng bám cặn đường ống: Nước sau làm nguội xỉ chứa hàm lượng muối vô cơ cao, dễ gây đóng cặn $\text{CaSO}_4$ và cặn oxit trong hệ thống đường ống tuần hoàn sau thời gian dài vận hành.

Định hướng nâng cấp công nghệ

  1. Quy hoạch kho kín: Xây dựng bổ sung mái che kiên cố cho toàn bộ khu vực bãi tập kết nguyên liệu quặng $5.000\text{ m}^2$ và bãi chứa xỉ $43.000\text{ m}^2$ nhằm triệt tiêu phát sinh nước mưa nhiễm kim loại nặng.
  2. Tự động hóa Scada & Quan trắc Online: Tích hợp đầu đo $\text{pH}$, độ đục, $\text{TSS}$ và lưu lượng kế điện từ truyền dữ liệu trực tiếp về phòng điều khiển trung tâm để tối ưu hóa liều lượng châm hóa chất theo thời gian thực.
  3. Bảo dưỡng định kỳ: Thiết lập quy trình nạo vét cơ giới định kỳ đối với bùn lắng tại hồ chứa $3.800\text{ m}^3$ và nạo vét cống rãnh nội bộ trước mùa mưa bão hàng năm.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Môi trường / Địa chính Môi trường: Tài liệu tham khảo toàn diện về phương pháp thu thập mẫu thực địa, quy trình đánh giá hiện trạng ô nhiễm theo các tiêu chuẩn TCVN/SMEWW và thiết kế trạm xử lý hóa lý.
  • Kỹ sư vận hành và Cán bộ Quản lý Môi trường nhà máy: Bộ thông số vận hành thực tế (nồng độ hóa chất $\text{NaOH}, \text{PAC}$, Polymer, kích thước bể) và cơ chế tái tuần hoàn nước thải cho ngành luyện kim màu.
  • Doanh nghiệp luyện kim: Mô hình tham chiếu tối ưu hóa bài toán kinh tế - môi trường, tiết kiệm chi phí khai thác tài nguyên nước với chi phí hóa chất cực thấp ($1.185\text{ VNĐ/m}^3$).
  • Cơ quan quản lý nhà nước (Sở TN&MT): Cơ sở dữ liệu khoa học tin cậy phục vụ công tác thanh tra, giám sát môi trường định kỳ tại các lưu vực sông trọng điểm (lưu vực sông Cầu, suối Phố Hương).

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi để triển khai hệ thống xử lý hóa lý này là gì?

Cần xây dựng hệ thống bể phản ứng đa ngăn chịu ăn mòn, lắp đặt cánh khuấy điều tốc ($30 - 60\text{ vòng/phút}$), bơm định lượng hóa chất có độ chính xác cao và thiết bị giám sát $\text{pH}$ tự động để duy trì nghiêm ngặt dải $\text{pH} = 8{,}0 - 8{,}5$.

2. Tại sao pH xử lý nước thải kẽm phải khống chế chặt chẽ trong dải 8,0 - 8,5?

Kẽm ($\text{Zn}$) là kim loại lưỡng tính. Khi $\text{pH} < 7{,}5$, kẽm tồn tại ở dạng ion hòa tan $\text{Zn}^{2+}$. Khi $\text{pH} > 9{,}5$, kết tủa $\text{Zn(OH)}_2$ bị tan trở lại tạo thành phức chất tan $[\text{Zn(OH)}_4]^{2-}$. Dải $\text{pH} = 8{,}0 - 8{,}5$ là khoảng đẳng điện có độ tan hydroxit thấp nhất, đảm bảo loại bỏ $> 95%$ ion kẽm.

3. Quy trình xử lý bùn thải kim loại nặng sau bể lắng được thực hiện như thế nào?

Bùn lắng từ bể lắng được bơm về bể chứa bùn ($33{,}6\text{ m}^3$), phơi khô trên sân phơi và nạp trở lại lò quay Waelz ($1.150^\circ\text{C}$). Quá trình này thu hồi lại lượng kẽm bay hơi và đóng rắn các tạp chất vô cơ vào cấu trúc xỉ silicat dùng làm phụ gia xi măng, loại bỏ rủi ro phát tán chất thải nguy hại.

4. Nước thải sau xử lý có thể tuần hoàn tái sử dụng 100% trong điều kiện nào?

Khi nước sau bể lắng được dẫn qua hệ thống lọc áp lực cát thạch anh để đưa $\text{TSS} < 15\text{ mg/L}$, sau đó lưu giữ tại hồ dung tích lớn ($3.800\text{ m}^3$) tạo thời gian lưu bổ sung. Nguồn nước này đáp ứng tốt yêu cầu kỹ thuật của công đoạn làm nguội xỉ lò quay và cấp cho máy nghiền bi tuyển xỉ.

5. Chi phí đầu tư hóa chất $1.185\text{ VNĐ/m}^3$ mang lại hiệu quả kinh tế như thế nào?

Với công suất phát thải $60\text{ m}^3/\text{ngày}$, chi phí hóa chất chỉ tốn khoảng $71.100\text{ VNĐ/ngày}$. Ngược lại, việc tái sử dụng giúp doanh nghiệp tiết kiệm hàng chục triệu đồng chi phí khai thác/mua nước thô và tránh các khoản phí bảo vệ môi trường đối với nước thải công nghiệp.

Kết luận

Đề tài nghiên cứu đã chứng minh tính hiệu quả và độ tin cậy của quy trình công nghệ xử lý nước thải tại Phân xưởng Luyện kim màu II - Công ty Cổ phần Kim loại màu Thái Nguyên - VIMICO. Hệ thống xử lý hóa lý công suất $120\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ kết hợp tuần hoàn hồ chứa $3.800\text{ m}^3$ đã giải quyết triệt để các nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng ($\text{Zn}, \text{Pb}, \text{Cd}, \text{As}$), đưa tất cả các thông số xả thải về dưới giới hạn cho phép của QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B).

Mô hình không chỉ bảo vệ nguồn nước mặt suối Phố Hương và tầng nước ngầm khu vực dân cư lân cận mà còn mang lại giá trị kinh tế thiết thực thông qua việc khép kín chu trình nước sản xuất và tận thu kim loại từ bùn thải. Đây là giải pháp công nghệ điển hình có tính ứng dụng cao, cần được nhân rộng tại các cơ sở chế biến khoáng sản và luyện kim màu trên toàn quốc.