Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khai thác khoáng sản antimon đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nguyên liệu cho các ngành công nghiệp cũng như giải quyết việc làm cho người lao động. Tỉnh Quảng Ninh là địa phương có trữ lượng khoáng sản lớn, song hoạt động khai thác quy mô lớn tại đây cũng tạo ra áp lực nặng nề lên môi trường sinh thái. Trong các nguồn thải từ hoạt động khai khoáng, nước thải mỏ hầm lò và chế biến tuyển khoáng là vấn đề nan giải do đặc tính chứa hàm lượng axit cao, cặn lơ lửng lớn cùng nhiều ion kim loại hòa tan. Dù trên địa bàn tỉnh đã có hàng chục trạm xử lý nước thải đi vào vận hành, nhiều công nghệ hiện hữu bộc lộ khiếm khuyết trong việc kiểm soát triệt để các kim loại nặng và chưa đáp ứng yêu cầu tái sử dụng nguồn nước trong bối cảnh thiếu hụt nước sạch phục vụ sản xuất và sinh hoạt.

Mỏ Antimon Hải Hà thuộc Doanh nghiệp tư nhân – Xí nghiệp Thống Nhất (còn được dẫn chiếu dưới tên Công ty Cổ phần Antimon Hải Hà trong văn bản) là đơn vị khai thác và chế biến quặng antimon tại Quảng Ninh có hệ thống xử lý nước thải đang vận hành. Để xác định mức độ đáp ứng quy chuẩn xả thải và tìm kiếm giải pháp cải thiện công nghệ, tác giả Vàng Láo Lở đã thực hiện khóa luận tốt nghiệp ngành Khoa học Môi trường tại Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên (2018) dưới sự hướng dẫn của TS. Hà Xuân Linh.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài được văn bản xác định cụ thể gồm hai nội dung:

  1. Đánh giá được hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý nước thải của mỏ tại Antimon.
  2. Đánh giá hiện trạng môi trường nước thải mỏ tại Antimon.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu được giới hạn như sau:

  • Đối tượng nghiên cứu: Nước thải trong quá trình sản xuất khai thác và chế biến quặng.
  • Phạm vi không gian: Khu xử lý nước thải hầm lò của mỏ Antimon Hải Hà, tỉnh Quảng Ninh (khu vực khai thác tại xã Quảng Nghĩa, thành phố Móng Cái; khu vực chế biến và xử lý tại xã Quảng Thành và Quảng Đức, huyện Hải Hà).
  • Phạm vi thời gian: Số liệu quan trắc, thu thập và phân tích thực nghiệm được tiến hành trong thời gian 5 tháng, từ tháng 7 đến tháng 11 năm 2017.
  • Phạm vi nội dung: Các chỉ tiêu lý - hóa học đánh giá chất lượng nước thải hầm lò trước và sau khi qua hệ thống xử lý, so sánh với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng cơ sở khoa học dựa trên lý thuyết về sự hình thành nước thải mỏ axit (Acid Mine Drainage - AMD). Nước mỏ hình thành từ nước ngầm rò rỉ vào đường lò, nước moong lộ thiên và nước thải từ các khâu tuyển rửa quặng. Khi khoáng vật sunfua kim loại (chủ yếu là pyrit $\text{FeS}_2$) tiếp xúc với oxy và nước dưới sự xúc tác của vi khuẩn hiếu khí tự dưỡng (Thiobacillus ferrooxidans, Thiobacillus thiooxidans), các phản ứng oxy hóa diễn ra giải phóng axit sunfuric cùng các ion sắt, mangan và sunfat:

  • $\text{FeS}_2 + \frac{7}{2}\text{O}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{FeSO}_4 + \text{H}_2\text{SO}_4$
  • $2\text{FeSO}_4 + \frac{1}{2}\text{O}_2 + \text{H}_2\text{SO}_4 \xrightarrow{\text{T. ferrooxidans}} \text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 + \text{H}_2\text{O}$
  • $\text{FeS}_2 + \text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 \rightarrow 3\text{FeSO}_4 + \text{S}^0$
  • $\text{S}^0 + \text{H}_2\text{O} + \frac{3}{2}\text{O}_2 \xrightarrow{\text{T. thiooxidans}} \text{H}_2\text{SO}_4$
  • $\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Fe(OH)SO}_4 + \text{H}_2\text{SO}_4$

Hệ thống cơ sở pháp lý và quy chuẩn kỹ thuật được viện dẫn trong khóa luận gồm:

  • Luật Bảo vệ Môi trường số 55/2014/QH13, Luật Khoáng sản số 60/2010/QH12, Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13, Luật Hóa chất số 06/2007/QH12.
  • Các văn bản dưới luật: Nghị định 80/2014/NĐ-CP, Nghị định 127/2014/NĐ-CP, Nghị định 201/2013/NĐ-CP, Nghị định 59/2007/NĐ-CP, Nghị định 80/2006/NĐ-CP; Thông tư 43/2015/TT-BTNMT, Thông tư 21/2012/TT-BTNMT, Thông tư 04/2015/TT-BXD, Thông tư 04/2012/TT-BTNMT, Thông tư 47/2011/TT-BTNMT, Thông tư 32/2013/TT-BTNMT.
  • Tiêu chuẩn và quy chuẩn so sánh: QCVN 40:2011/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp, Cột B), QCVN 01:2009/BYT, QCVN 02:2009/BYT, TCVN 7957:2008, TCXD 51:2008.

Khóa luận đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu cụ thể:

  • Phương pháp thống kê: Thu thập, tổng hợp số liệu về điều kiện tự nhiên, khí tượng thủy văn, hoạt động kinh tế - xã hội tại huyện Hải Hà từ Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ninh và báo cáo của doanh nghiệp.
  • Phương pháp lấy mẫu hiện trường: Thực hiện theo quy trình quy định tại TCVN 6663-1:2011 (hướng dẫn lập chương trình và kỹ thuật lấy mẫu), TCVN 6663-3:2008 (bảo quản và xử lý mẫu) và TCVN 5999:1995 (hướng dẫn lấy mẫu nước thải).
  • Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm: Áp dụng các tiêu chuẩn quốc gia tương ứng với từng thông số:
    • pH: TCVN 6492:2011 (ISO 10523:2008).
    • Nhu cầu oxy hóa học (COD): TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989).
    • Mangan (Mn): TCVN 6002:1995 (phương pháp trắc phổ dùng formaldoxim).
    • Sắt (Fe): TCVN 6177:1996 (phương pháp trắc phổ dùng thuốc thử 1,10-phenantrolin).
    • Anion hòa tan ($\text{SO}_4^{2-}$, $\text{NO}_3^-$, $\text{Cl}^-$): TCVN 6494:2011 (sắc ký lỏng ion).
    • Dầu mỡ khoáng: TCVN 7875:2008 (chiếu hồng ngoại).
    • Độ màu: TCVN 6185:2008.
  • Phương pháp so sánh: Đối chiếu kết quả phân tích nồng độ chất ô nhiễm trước và sau xử lý với ngưỡng giới hạn Cột B của QCVN 40:2011/BTNMT.
  • Phương pháp xử lý số liệu: Sử dụng phần mềm Microsoft Word và Excel để tính toán thống kê mô tả, xác định giá trị trung bình và vẽ bảng biểu so sánh.

Nguồn dữ liệu trong nghiên cứu là số liệu quan trắc thực tế do Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường phối hợp thực hiện tại mỏ Antimon Hải Hà trong 5 đợt lấy mẫu từ tháng 7 đến tháng 11 năm 2017.

Nội dung chính theo từng chương

Tổng quan tài liệu

Chương tổng quan tập trung hệ thống hóa các khái niệm về môi trường, ô nhiễm, phân loại nước thải và nguồn gốc phát sinh nước thải trong khai thác khoáng sản. Nước thải hầm lò được chỉ ra là nguồn phát thải có lưu lượng lớn và nồng độ ô nhiễm cao nhất. Đặc trưng của nước mỏ antimon là tính axit cao (pH dao động 2-7), chứa nhiều cặn lơ lửng (TSS) và hàm lượng kim loại nặng hòa tan lớn, trong đó sắt đạt 100 - 3000 mg/L, mangan đạt 2 - 30 mg/L, cùng các nguyên tố độc hại như asen, chì, cadimi, thủy ngân.

Tác giả tổng hợp thực trạng ô nhiễm và các công nghệ xử lý nước mỏ trên thế giới và tại Việt Nam:

  • Kinh nghiệm quốc tế: Tại Hoa Kỳ và Australia, nghiên cứu tập trung vào cơ chế oxy hóa khoáng vật sunfua từ bãi thải và moong khai thác. Các giải pháp xử lý áp dụng phổ biến gồm phương pháp hóa học 5 giai đoạn (điều hòa - trung hòa - oxy hóa/kết tủa - lắng cặn - tách bùn), hệ thống châm sữa vôi tự động kiểu Silo (Aqua Fix Systems), xử lý sinh học khử sunfat và xử lý thụ động qua đầm lầy nhân tạo để kết tủa hydroxit sắt dạng limonit.
  • Thực trạng tại Quảng Ninh: Dẫn số liệu của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV, 2010), tổng lượng nước thải mỏ toàn vùng là 220.414 $\text{m}^3/\text{ngày}$ (khoảng 80,45 triệu $\text{m}^3/\text{năm}$). Nước thải hầm lò khu vực này có tính axit (mùa khô pH = 3,5 - 5,5; mùa mưa pH = 4,0 - 6,5), nồng độ Fe từ 0,5 - 15 mg/L, Mn từ 0,5 - 10 mg/L, TSS từ 50 - 500 mg/L. Nhu cầu cấp nước sinh hoạt cho công nhân mỏ đạt 135 L/người/ngày (theo đề tài B2013-03-08), song công nghệ xử lý keo tụ - lắng - lọc cát truyền thống chỉ giúp nước sau xử lý đạt ngưỡng xả thải Cột B của QCVN 40:2011/BTNMT, nhiều thời điểm cặn lơ lửng và kim loại vẫn ở sát ngưỡng cho phép, không thể tái sử dụng cho sinh hoạt hay phun sương dập bụi trong lò.

Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Nội dung chương trình bày cụ thể quy trình tổ chức nghiên cứu tại mỏ Antimon Hải Hà. Tác giả xác lập khung nghiên cứu gồm 4 nội dung chính:

  1. Tìm hiểu sơ lược về mỏ Antimon Hải Hà và dây chuyền công nghệ sản xuất.
  2. Khảo sát hiện trạng công nghệ của hệ thống xử lý nước thải hầm lò đang vận hành tại mỏ.
  3. Phân tích thực nghiệm để đánh giá hiệu quả loại bỏ các chất ô nhiễm của trạm xử lý.
  4. Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý môi trường nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nước thải.

Phương pháp nghiên cứu được chuẩn hóa thông qua việc viện dẫn các tiêu chuẩn TCVN cho từng khâu kỹ thuật từ thiết kế mạng lưới quan trắc, kỹ thuật lấy mẫu nước thải sản xuất, bảo quản mẫu đến các phép đo trắc quang phân tích hàm lượng sắt, mangan và chuẩn độ COD trong phòng thí nghiệm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương này phản ánh toàn bộ các phát hiện thực tế tại cơ sở nghiên cứu:

  • Quy mô và công nghệ sản xuất: Mỏ thuộc Doanh nghiệp tư nhân – Xí nghiệp Thống Nhất (mã số thuế: 5700401951). Khu vực khai thác có diện tích 15 ha tại xã Quảng Nghĩa (thành phố Móng Cái); khu vực chế biến đặt tại xã Quảng Thành và Quảng Đức (huyện Hải Hà). Thân quặng dạng chuỗi mạch không liên tục, bề dày biến thiên 0,13 - 1,4 m, hàm lượng quặng nghèo trung bình 0,36% Sb. Công suất khai thác và chế biến hàng năm gồm: 2.200 tấn quặng $\text{Sb} \le 25%$; 1.600 tấn bột oxit antimon $\text{Sb}_2\text{O}_3 \ge 98%$; 400 tấn kim loại antimon $\text{Sb} \ge 99%$.
  • Quy trình công nghệ: Khai thác kết hợp lộ thiên (bán cơ giới, khoan nổ mìn) và hầm lò (phá nổ phân tầng, vì chống sắt hình thang, vận chuyển xe cải tiến). Công nghệ chế biến sử dụng phương pháp nhiệt - khử (chuẩn bị nhiên liệu nghiền tuyển, hoàn nguyên kim loại bằng cacbon/CO ở nhiệt độ cao và tinh chế). Quy trình sản xuất bột quặng $\text{Sb} \le 5%$ dùng máy đập hàm, máy nghiền thô TQ4R3216A và nghiền mịn; quy trình làm giàu $\text{Sb} \le 25%$ qua bàn đãi, thiết bị ma sát, máy tuyển từ và tuyển nổi (dùng $\text{Na}_2\text{SiO}_3$, $\text{H}_2\text{SO}_4$).
  • Đánh giá hiệu quả trạm xử lý nước thải hiện hữu: Tác giả tổng hợp số liệu đo đạc 6 thông số ô nhiễm chính trước xử lý (NT1) và sau xử lý (NT2) trong 5 tháng liên tục (từ tháng 7 đến tháng 11/2017). Kết quả cho thấy hệ thống hiện tại giúp cải thiện đáng kể các chỉ tiêu, đưa toàn bộ thông số kiểm soát về dưới ngưỡng quy định của QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B):
    • pH: Nước thải đầu vào mang tính axit mạnh (4,39 - 4,46), sau xử lý được trung hòa đạt 7,00 - 7,20.
    • Mangan: Nồng độ đầu vào 2,57 - 2,63 mg/L, giảm xuống 0,64 - 0,70 mg/L (quy chuẩn $\le 1$ mg/L).
    • COD: Nồng độ đầu vào 159,0 - 175,0 mg/L (vượt chuẩn), sau xử lý còn 130,0 - 138,0 mg/L (quy chuẩn $\le 150$ mg/L).
    • Sắt: Nồng độ đầu vào 11,10 - 11,33 mg/L, sau xử lý còn 3,37 - 3,46 mg/L (quy chuẩn $\le 5$ mg/L).
    • Antimon: Nồng độ đầu vào 24,12 - 24,67 mg/L, sau xử lý giảm xuống 9,10 - 9,31 mg/L.
    • Độ đục: Nồng độ ban đầu 23,34 - 23,42 NTU, sau xử lý giảm còn 9,23 - 9,34 NTU.
  • Đề xuất giải pháp: Tác giả đưa ra các biện pháp quản lý theo tiêu chuẩn ISO 14001:2005; giải pháp thu gom nước mưa chảy tràn qua hệ thống rãnh có vách ngăn lắng cặn (kích thước sâu 4m, rộng 3m, vách ngăn cao 3m); xử lý nước thải sinh hoạt bằng bể tự hoại 2 ngăn (hiệu suất giảm COD 50%, BOD còn khoảng 60 mg/L) kết hợp bể điều hòa, bể yếm khí và bể lắng; đề xuất cải tạo trạm xử lý nước thải hầm lò và giới thiệu dây chuyền công nghệ mới chuyên xử lý hỗn hợp sắt và mangan.

Kết quả và đóng góp

Kết quả định lượng của trạm xử lý nước thải

Hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm qua trạm xử lý tại mỏ Antimon Hải Hà được phản ánh qua bảng tổng hợp số liệu trung bình và phạm vi biến thiên trong 5 tháng quan trắc (tháng 7 - tháng 11/2017) như sau:

Thông số đo đạc Đơn vị tính Nước thải trước xử lý (NT1) Nước thải sau xử lý (NT2) Giá trị trung bình NT1 $\rightarrow$ NT2 Ngưỡng cho phép (QCVN 40:2011/BTNMT, Cột B) Đánh giá đạt chuẩn
pH - 4,39 - 4,46 7,00 - 7,20 4,42 $\rightarrow$ 7,12 5,5 - 9,0 Đạt
Mangan (Mn) mg/L 2,57 - 2,63 0,64 - 0,70 2,60 $\rightarrow$ 0,66 1,0 Đạt
COD mg/L 159,0 - 175,0 130,0 - 138,0 166,36 $\rightarrow$ 133,80 150,0 Đạt
Sắt (Fe) mg/L 11,10 - 11,33 3,37 - 3,46 11,19 $\rightarrow$ 3,42 5,0 Đạt
Antimon (Sb) mg/L 24,12 - 24,67 9,10 - 9,31 24,34 $\rightarrow$ 9,19 - -
Độ đục NTU 23,34 - 23,42 9,23 - 9,34 23,36 $\rightarrow$ 9,25 - -

(Ghi chú: Giá trị nồng độ do Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường phân tích; dấu "-" biểu thị quy chuẩn Cột B trong văn bản không quy định ngưỡng đối với thông số này).

Giải pháp và kiến nghị tác giả đề xuất

Trên cơ sở phân tích hiện trạng, tác giả đề xuất hai nhóm giải pháp bổ trợ:

  1. Giải pháp quản lý và công trình phân tán:
    • Xây dựng hệ thống quản lý môi trường theo chuẩn ISO 14001:2005 nhằm kiểm soát nguồn phát thải theo quy trình chuẩn hóa.
    • Xây dựng mương rãnh thu gom nước mưa chảy tràn bề mặt sân công nghiệp có bố trí vách ngăn lắng cặn (kích thước rãnh: sâu 4m, rộng 3m, chiều cao vách ngăn 3m) và định kỳ nạo vét bùn khoáng.
    • Áp dụng kỹ thuật chống thẩm thấu bãi thải bằng cách phủ lớp sét đáy moong kết hợp màng chống thấm HDPE và hệ thống bơm tiêu thoát nước cục bộ.
    • Xây dựng hệ thống thu gom và xử lý riêng biệt nước thải sinh hoạt: nước đen từ nhà vệ sinh qua bể tự hoại 2 ngăn (hút bùn định kỳ 3 năm/lần); nước tắm giặt và nhà ăn đi qua song chắn rác, bể điều hòa, bể yếm khí và bể lắng trước khi xả thải.
  2. Giải pháp công nghệ xử lý nước thải hầm lò chứa sắt và mangan:
    • Nhận định quá trình oxy hóa mangan đạt hiệu quả tối ưu tại khoảng pH từ 8,5 đến 9,0 mà không bắt buộc dùng hóa chất oxy hóa mạnh, tác giả đề xuất sơ đồ dây chuyền công nghệ cải tạo gồm các công đoạn:
      • Song chắn rác và Bể điều hòa: Tách rác thô, ổn định lưu lượng và kết hợp lắng cát hạt thô.
      • Bể phản ứng oxy hóa: Châm sữa vôi hoặc dung dịch NaOH đặc để nâng pH lên mức 8,5 - 9,0 (kiểm soát tự động bằng sensor pH), đồng thời sục khí cưỡng bức bằng máy nén khí để oxy hóa $\text{Fe}^{2+}$ và $\text{Mn}^{2+}$.
      • Bể khuấy trộn keo tụ: Châm hóa chất keo tụ PAC (Poly Aluminium Chloride) để phá bền điện tích và chất trợ keo tụ PA (Polyacrylamide) nhằm tạo bông cặn lớn.
      • Bể lắng Lamen: Tách phần lớn cặn kết tủa hydroxit kim loại; cặn bùn đáy bể được bơm định kỳ về bể chứa bùn và đưa qua máy ép bùn (nước tách bùn hồi lưu về bể điều hòa).
      • Bể trung hòa: Châm axit loãng để đưa pH từ 8,5 - 9,0 về mức trung tính (bước này áp dụng bắt buộc nếu nước thải được thu hồi tái sử dụng).
      • Bể lọc áp lực và bồn lọc cát mangan: Nước sau lắng đi qua hệ thống lọc áp lực khử cặn mịn, sau đó dẫn qua cột lọc chứa vật liệu xúc tác $\text{MnO}_2$ để khử triệt để mangan hòa tan còn sót lại trước khi xả ra môi trường.

Đóng góp của đề tài

Khóa luận đã cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm có tính hệ thống về nồng độ các chất ô nhiễm đặc thù của nước thải mỏ antimon tại Quảng Ninh qua 5 tháng liên tục. Đề tài làm rõ cơ chế công nghệ nâng cao hiệu quả loại bỏ đồng thời hai kim loại sắt và mangan thông qua việc kiểm soát pH tối ưu kết hợp hóa chất keo tụ PAC/PA và lọc áp lực cát mangan, khắc phục nhược điểm của các trạm xử lý chỉ dùng vôi và lắng cơ học đơn thuần tại các khu mỏ than - khoáng sản.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận có một số giới hạn dựa trên phạm vi nghiên cứu và dữ liệu văn bản:

  • Chuỗi số liệu thực nghiệm được quan trắc trong thời gian 5 tháng (tháng 7 đến tháng 11 năm 2017), chưa bao quát trọn vẹn chu kỳ 12 tháng của cả mùa khô và mùa mưa sâu, do đó chưa đánh giá hết sự biến động nồng độ chất ô nhiễm khi có mưa lũ lớn tại vùng núi Quảng Ninh.
  • Văn bản chưa đi sâu phân tích nồng độ tồn dư của các hóa chất sử dụng trong khâu tuyển nổi quặng antimon (như sunfat $\text{H}_2\text{SO}_4$, thủy tinh lỏng $\text{Na}_2\text{SiO}_3$) và các kim loại nặng độc hại vi lượng (chì, cadimi, asen, thủy ngân) sau trạm xử lý.
  • Sơ đồ công nghệ xử lý đề xuất cho hỗn hợp Fe và Mn mới dừng lại ở thiết kế nguyên lý dây chuyền công nghệ và thuyết minh thông số vận hành lý thuyết, chưa được triển khai thử nghiệm trên mô hình pilot tại hiện trường để tính toán chính xác liều lượng hóa chất châm tối ưu và chi phí đầu tư cụ thể.

Hướng nghiên cứu mở rộng cần thực hiện:

  • Thiết lập mô hình thực nghiệm pilot cho dây chuyền keo tụ PAC/PA kết hợp lọc cát $\text{MnO}_2$ để xác định các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật chính xác.
  • Nghiên cứu tích hợp các công nghệ xử lý nâng cao (như lọc màng MF, UF theo định hướng đề tài B2013-03-08) nhằm tái sử dụng nguồn nước thải sau xử lý cho sinh hoạt của công nhân và cấp nước dập bụi hầm lò.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận là tài liệu tham khảo chuyên môn phù hợp cho sinh viên, học viên cao học và cán bộ kỹ thuật thuộc các chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Tài nguyên Khoáng sản.

Nội dung khóa luận có giá trị ứng dụng thực tiễn cao ở các phần:

  • Tổng hợp sơ đồ dây chuyền khai thác, chế biến quặng antimon từ quặng nghèo đến sản phẩm bột $\text{Sb}_2\text{O}_3$ và kim loại antimon thương phẩm, chỉ rõ các điểm phát sinh chất thải rắn, khí thải và nước thải axit.
  • Bảng số liệu phân tích định lượng các chỉ tiêu đặc thù trong nước mỏ kim loại (pH, Fe, Mn, COD, Sb, độ đục).
  • Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải axit chứa đồng thời nồng độ cao của sắt và mangan bằng giải pháp nâng pH kết hợp PAC, trợ keo tụ PA và lọc áp lực qua vật liệu xúc tác $\text{MnO}_2$.

Câu hỏi thường gặp

1. Nước thải sản xuất tại mỏ Antimon Hải Hà phát sinh từ những công đoạn nào và có tính chất đặc trưng gì?
Nước thải phát sinh từ ba nguồn chính: nước bơm thoát nước từ các đường lò khai thác hầm lò, nước mưa chảy tràn cuốn theo đất đá quặng qua khai trường lộ thiên, bãi thải, kho chứa và nước thải từ các khâu đập nghiền, tuyển nổi, sàng rửa quặng. Tính chất đặc trưng của dòng thải chưa xử lý là có tính axit (pH trung bình 4,42), hàm lượng cặn lơ lửng lớn, nồng độ COD cao (trung bình 166,36 mg/L), chứa nhiều sắt (trung bình 11,19 mg/L), mangan (trung bình 2,60 mg/L) và antimon hòa tan (trung bình 24,34 mg/L).

2. Quy mô sản xuất và dây chuyền chế biến quặng antimon của cơ sở nghiên cứu được thiết kế như thế nào?
Cơ sở hoạt động trên diện tích 15 ha với trữ lượng quặng thô nghèo (trung bình 0,36% Sb). Công suất sản xuất hàng năm gồm: 2.200 tấn quặng $\text{Sb} \le 25%$, 1.600 tấn bột oxit antimon $\text{Sb}_2\text{O}_3 \ge 98%$ và 400 tấn kim loại antimon $\text{Sb} \ge 99%$. Dây chuyền chế biến áp dụng công nghệ nhiệt - khử hoàn nguyên bằng than antraxit/CO, kết hợp các công đoạn cơ học (đập hàm, nghiền thô, nghiền mịn) và tuyển khoáng (bàn đãi, máy tuyển từ, tuyển nổi bằng $\text{Na}_2\text{SiO}_3$ và $\text{H}_2\text{SO}_4$).

3. Hiệu quả xử lý của trạm xử lý nước thải hiện hữu qua 5 tháng theo dõi có đạt tiêu chuẩn môi trường không?
Hệ thống xử lý hiện hữu vận hành tương đối ổn định trong cả 5 tháng (từ tháng 7 đến tháng 11/2017). Tất cả các thông số có quy chuẩn kiểm soát đều đạt giới hạn Cột B của QCVN 40:2011/BTNMT: pH tăng từ 4,42 lên 7,12; Mn giảm từ 2,60 mg/L xuống 0,66 mg/L; COD giảm từ 166,36 mg/L xuống 133,80 mg/L; Fe giảm từ 11,19 mg/L xuống 3,42 mg/L. Nồng độ Antimon giảm từ 24,34 mg/L xuống 9,19 mg/L và độ đục giảm từ 23,36 NTU xuống 9,25 NTU.

4. Tại sao tác giả đề xuất nâng pH lên 8,5 - 9,0 trong dây chuyền công nghệ xử lý sắt và mangan mới?
Theo cơ sở kỹ thuật do tác giả nêu, phản ứng oxy hóa và kết tủa ion mangan hòa tan ($\text{Mn}^{2+}$) chỉ diễn ra nhanh và đạt hiệu quả tối ưu trong điều kiện môi trường kiềm hóa với pH dao động từ 8,5 đến 9,0 mà không bắt buộc phải sử dụng các chất oxy hóa mạnh đắt tiền hay chất xúc tác phức tạp. Sau khi kết tủa và lắng tách cặn kim loại ở pH cao, nước thải sẽ được đưa qua bể trung hòa bằng axit loãng để đưa pH về ngưỡng trung tính trước khi lọc và xả thải.

5. Cơ cấu hóa chất và các thiết bị chính trong hệ thống xử lý nước thải hầm lò cải tạo gồm những gì?
Dây chuyền đề xuất sử dụng: sữa vôi hoặc dung dịch NaOH đặc (tại bể phản ứng để nâng pH lên 9 kết hợp máy nén khí sục khí oxy hóa); hóa chất keo tụ PAC và chất trợ keo tụ PA (tại bể khuấy trộn để kết bông cặn); dung dịch axit loãng (tại bể trung hòa); thiết bị lắng Lamen; máy ép bùn xử lý cặn; hệ thống lọc áp lực và cột lọc khử mangan sử dụng vật liệu cát $\text{MnO}_2$.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Vàng Láo Lở đã cung cấp bức tranh chi tiết về hiện trạng phát sinh và đặc tính ô nhiễm của nước thải sản xuất tại mỏ Antimon Hải Hà - Quảng Ninh. Dữ liệu thực nghiệm qua 5 tháng quan trắc xác nhận trạm xử lý hiện hữu đã đưa các chỉ tiêu pH, COD, Fe, Mn đạt chuẩn xả thải theo Cột B của QCVN 40:2011/BTNMT. Trên cơ sở đó, các giải pháp kỹ thuật đề xuất như rãnh thu gom nước mưa có vách lắng, công nghệ màng chống thấm HDPE và quy trình keo tụ kết hợp lọc cát $\text{MnO}_2$ tạo tiền đề quan trọng giúp doanh nghiệp kiểm soát ô nhiễm kim loại nặng và hướng đến tái sử dụng nguồn nước bền vững.