NGÀY MÔI TRƯỜNG THẾ GIỚI 5/6/2018: "CHỐNG LẠI Ô NHIỄM CHẤT THẢI NHỰA"

Hình ảnh

Thông tin cần biết

Thống kê truy cập

Online: 55
Truy cập: 2.957.703
Chủ đề ngày môi trường thế giới năm 2018

Kinh nghiệm xử lý chất thải mỏ trong ngành KTKS tại Mỹ bằng công nghệ thụ động

Thứ Ba, 03 Tháng Hai 2015 2:44 CH

Xử lý chất thải trong khai thác khoáng sản là vấn đề đang được quan tâm nghiên cứu rộng rãi tại nhiều quốc gia trên khắp thế giới. Trong đó, Mỹ là quốc gia điển hình có ngành khai khoáng phát triển và đã có những nghiên cứu tương đối hoàn thiện về xử lý chất thải mỏ

Với đặc điểm của chất thải mỏ có khối lượng lớn, ô nhiễm đặc trưng bởi các chỉ tiêu kim loại nặng, một số mỏ có phát sinh dòng thải axit với các tác động lâu dài và khó xử lý; các nghiên cứu công nghệ đã dần hoàn thiện nhằm đáp ứng hiện trạng thực tế. Học hỏi kinh nghiệm về xử lý của các quốc gia phát triển là hướng đi nhanh, hợp lý nhằm rút ngắn con đường tìm ra giải pháp công nghệ thích hợp với Việt Nam. Bài viết dưới đây trình bày về các kinh nghiệm xử lý chất thải mỏ của Mỹ và thực tế công nghệ áp dụng tại một số mỏ khai thác khoáng sản tại Việt Nam.

I. XỬ LÝ CHẤT THẢI MỎ BẰNG CÔNG NGHỆ THỤ ĐỘNG TẠI MỸ

1.1.Hệ thống tạo kiềm trong điều kiện thiếu khí (ALDs)

        Mô tả công nghệ: Hệ thống được tạo ra bằng cách đưa đá vôi vào trong các đường ống đã rút hết oxy. Nước thải mỏ sau đó được dẫn vào các đường ống. Tại các đường ống, kiềm được giải phóng. Sau đó, dòng nước thải mỏ đi qua đá vôi được đưa qua hệ thống sục khí, ao hoặc đất ngập nước hiếu khí. Tại đó, các kim loại nặng sẽ bị oxy hóa, kết tủa và được loại bỏ. Đá vôi là nguyên liệu với chi phí thấp để tạo kiềm. Tuy nhiên, để sử dụng đá vôi hiệu quả thì phải được sử dụng trong điều kiện môi trường thích hợp.

Hình 1. Hệ thống ALD [1]

        ALD có thể được sử dụng để xử lý dòng thải mỏ có mức độ ô nhiễm rộng. Theo  EPA, thời gian tiếp xúc với đá vôi cần thiết khoảng 15h.  Lượng đá vôi sử dụnglà 2.800kg đá vôi/dòng thải 1lít/phút. Một hệ thống ALD hiệu quả được thiết kết với các thông số về kích thước và khối lượng dựa trên tốc độ dòng thải mỏ.

        ALD thích hợp với nước thải mỏ có nồng độ sắt III, DO và nhôm thấp. Trong trường hợp nồng độ của bất kỳ một trong 3 thông số trên cao sẽ tạo thành lớp vỏ bọc đá vôi gây cản trở quá trình giải phóng kiềm. Sắt và nhôm hydroxit hình thành có thể làm tắc nghẽn các lỗ rỗng và làm giảm diện tích bề mặt phản ứng của đá vôi. Thêm vào đó, nước thải có nồng độ sunfat>1500mg/l thì việc sử dụng đá vôi có thể dẫn đến sự hình thành kết tủa thạch cao gây tắc nghẽn hệ thống. Trong trường hợp ALD thiết kế đúng kỹ thuật và dòng thải đảm bảo điều kiện trên thì hệ thống ALD có tuổi thọ từ 25 đến 30 năm.

        Ứng dụng: tại các mỏ than Howe Bridge 1, Howe Bridge 2, Morrison, Filson, Schnepp, Rem-R, Rem-L nằm phía Tây tiểu bang Pennsylvania Mỹ; mỏ Elklick nằm phía Tây Bắc tiểu bang Maryland Mỹ; Mỏ đồng, chì, kẽm Valzinco thuộc tiểu bang Virginia; mỏ đồng thuộc tiểu bang Tennesse;  mỏ than Hartshorn thuộc tiểu bang Oklahoma; mỏ than thuộc tiểu bang Ohio; mỏ than Tecumseh huộc tiểu bang Indiana; mỏ than thuộc tiểu bang Alabama…

1.2. Hệ thống tạo kiềm(SAPS)

        Mô tả công nghệ: Hệ thống tạo kiềm(hồ tạo kiềm) là hệ thống kết hợp giữa hệ thống ALD và một lớp chất hữu cơ thấm nước phủ phía trên nhằm tạo ra môi trường kị khí. Nước chảy vào từ một phía của hồ, chảy qua lớp chất hữu cơ. Sau đó dòng nước chảy xuống dưới lớp đá vôi bên dưới. Tại đó, kiềm được giải phóng và làm tăng pH của nước, dẫn đến sự kết tủa của nhôm, đồng và sắt. Các kim loại kết tủa theo dòng thải được dẫn và thu hồi tại hồ lắng hạ lưu.

Hình 2: Hệ thống SAPS [1]

        Hệ thống SAPS xử lý axit và có thể giảm thiểu nồng độ của Al, Cu và Fe.  Theo EPA[1] thì hệ thống SAPS bao gồm lớp nước có chiều cao từ 1 đến 3 m phủ trên lớp vật liệu hữu cơ. Lớp vật liệu hữu cơ tối thiểu có chiều dày từ 50-60cm; dòng thải chảy qua lớp hữu cơ nên thiết kế cho chảy chậm.  Phía dưới lớp hữu cơ là lớp đá vôi có chiều dày từ 0,5 đến 1m.

        Về cơ bản, hệ thống SAPS giống hệ thống ALD. Tuy nhiên hệ thống SAPS cải tiến thêm lớp chất hữu cơ do đó kích thích sự phát triển của các vi khuẩn tiêu thụ sunfat và sắt. Do đó, hệ thống giúp ngăn cản sự hình thành kết tủa sắt sunfat gây tắc nghẽn hệ thống. Lớp hữu cơ đã góp phần làm giảm sắt và sunfat khi đi qua lớp hữu cơ. Tuy nhiên, sự hình thành các kết tủa nhôm và sắt hydroxit có thể gây tăc nghẽn các lỗ rỗng. Do đó, để tối ưu hóa hiệu quả xử lý cần thiết kế nhiều đường ống hơn. Thêm vào đó, người sử dụng, cần bảo dưỡng hệ thống thường xuyên để ngăn chặn quá trình tắc nghẽn. Theo Demchak và nnk, đề nghị bổ sung vật liệu hữu cơ sau 2-3 năm hoạt động. Giám sát thường xuyên dòng chảy và áp lực dòng thải lên hệ thống. Nồng độ oxy của dòng vào cũng là yếu tố cần quan tâm, do đó hệ thống SAPS thiết kế cũng phức tạp hơn so với hệ thống ALD.

        Ứng dụng: tại các mỏ Howe Bridge, Schnepp Road, REM, Buckeye, Greendale, Mỹ

1.3. Hệ thống xử lý thụ động Aluminator©

        Mô tả công nghệ: Hệ thống Aluminator© được cải tiến từ hệ thống tạo kiềm(SAPS) để xử lý nước thải mỏ. Hệ thống Aluminator© có cấu tạo tương tự SAPS, tạo kiềm và giữ nhôm. Các tính năng thiết kế bổ sung của hệ thống Aluminator© cho phép xả nước thải ra khỏi hệ thống thường xuyên để hạn chế sự tích tụ của kết tủa nhôm, tăng hiệu quả xử lý. Nước sau xử lý được thu bởi hệ thống đường ống đục lỗ trong lớp đá vôi. Các hệ thống ống được tính toán thiết kế để phù hợp với tổng lượng dòng thải và nồng độ của nhôm tích lũy. Các van trong hệ thống có thể được mở để xả thải một cách dễ dàng.