ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - PHẠM TRƯỜNG SƠN NGHIÊN CỨU SỰ LẮNG ĐỌNG VÀ LAN TRUYỀN MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH KHAI THÁC VÀ LÀM GIÀU QUẶNG THIẾC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - PHẠM TRƯỜNG SƠN NGHIÊN CỨU SỰ LẮNG ĐỌNG VÀ LAN TRUYỀN MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH KHAI THÁC VÀ LÀM GIÀU QUẶNG THIẾC Chuyên ngành: Công nghệ môi trường Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS ĐỒNG KIM LOAN Hà Nội - 2013 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Tình hình trạng ô nhiễm khai thác chế biến quặng thiếc 1.1.1 Tình hình khai thác quặng thiếc 1.1.2 Hiện trạng ô nhiễm khai thác chế biến quặng thiếc 1.2 Các kim loại nặng xuất trình khai thác, chế biến quặng thiếc tác động đến môi trường 1.3 Các đặc điểm điều kiện tự nhiên 1.4 Các biện pháp giảm thiểu xử lý ô nhiễm kim loại nặng 1.4.1 Phương pháp kết tủa hóa học 1.4.2 Phương pháp trao đổi ion 1.4.3 Phương pháp điện hóa 1.4.4 Phương pháp oxy hóa- khử 1.4.5 Xử lý nước thải có chứa kim loại nặng phương pháp tạo Ferit CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng, mục tiêu phạm vi nghiên cứu đề tài 2.2 Phương pháp nghiên cứu đề tài 2.2.1 Phương pháp thu thập thông tin 2.2.2 Phương pháp điều tra khảo sát thực địa 2.2.3 Các phương pháp quan trắc phân tích KLN 2.2.4 Phương pháp lấy bảo quản mẫu 2.2.5 Nghiên cứu phòng thí nghiệm CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết điều tra, khảo sát hoạt động khai khoảng mỏ thiếc Quỳ Hợp 3.1.1 Hiện trạng khai thác quặng Sn khu vực mỏ 3.1.2 Hiện trạng ô nhiễm biện pháp xử lý sở khai khoáng 3.2 Kết quan trắc phân tích kim loại nặng 3.2.1 Hàm lượng kim loại nặng có nước 3.2.2 Hàm lượng kim loại nặng có đất trầm tích 3.2.3 Ảnh hưởng điều kiện tự nhiên đến lan truyền lắng đọng KLN 3.3 Đề xuất giải pháp quản lý xử lý KLN 3.3.1 Giải pháp quản lý kim loại nặng 3.3.2 Giải pháp xử lý kim loại nặng 3.3.3 Dự toán chi phí cho giải pháp xử lý ô nhiễm môi trường KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO MỞ ĐẦU Hiện nay, việc khai thác quặng trạng ô nhiễm nước khu vực khai thác, chế biến quặng thiếc xã Châu Thành, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An diễn hàng ngày với mức độ nghiêm trọng Nhiều đơn vị khai thác quặng thiếc dãy núi cao xã Châu Hồng, Châu Thành, Châu Quang, Châu Tiến thường xả nước thải bùn từ núi xuồng tràn vào ruộng lúa, khu dân cư tràn qua khe suối khiến cho môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng Tại khe đầu nguồn nước bị đục có màu đen thẫm, hàm lượng asen cao đơn vị khai thác sử dụng nước trình tuyển thô (sơ bộ) Thêm vào việc « mót » quặng diễn dòng khe, người dân đào bới đãi quặng trực tiếp xuống khe khiến cho nguồn nước quanh năm đục ngầu, dòng chảy bị thay đổi, môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng Chính mục đích mà đề tài luận văn “Nghiên cứu lắng đọng phát tán số kim loại nặng nước thải từ trình khai thác làm giàu quặng thiếc xã Châu Thành, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An” thực với mục tiêu sau: - Đánh giá trạng khai thác chế biến quặng thiếc - Đánh giá mức độ lắng đọng lan truyền số kim loại nặng bao gồm: As, Zn, Pb, Mn,Fe, Hg, Sn, Cu khu vực khai thác mỏ thiếc xã Châu Hồng, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An - Đề xuất biện pháp giảm thiểu kim loại nặng phương án xử lý ô nhiễm CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Tình hình trạng ô nhiễm khai thác chế biến quặng thiếc 1.1.1 Tình hình khai thác quặng thiếc [9] • Trên giới Bảng Sản lượng khai thác thiếc giới theo thời gian (nghìn tấn) Năm 1940 Sản lượng 240 1957 200 1975 234.6 1991 186.3 2000 289 2005 351.8 2006 340 Năm 1940, giới khai thác 240.000 (trừ Liên Xô) Năm 1957, giới sản xuất 200.000 (không kể Liên Xô Trung Quốc) Liên Xô phát nhiều vùng quặng thiếc lớn (Zabaical, tiểu Khingan, Xkhote – Albitin đặc biệt lãnh thổ rộng lớn miền đông bắc) • Ở Việt Nam [9] Bảng Sản lượng khai thác thiếc qua thời kỳ sau (tấn SnO2) Năm 1850 1913 1937 1941 1945 1950 1955 1960 1966 1971 1981 1991 1995 Sản lượng 84 127 196 244,5 87 164 170 137 166 185 243 197 250 1.1.2 Hiện trạng ô nhiễm khai thác chế biến quặng thiếc • Trên giới [21,24] Một khu vực ô nhiễm lưu vực sông Citarum Tây Java Indonesia, nơi triệu người sinh sống có tới 2.000 nhà máy Kiểm tra mẫu nước uống cho thấy hàm lượng chì vượt 1.000 lần mức tiêu chuẩn WHO (0,05 mg/L) Nhiều thập niên khai thác mỏ đa kim chì – thiếc bừa bãi thành phố Kabwe, Zambia gây vấn đề sức khỏe nghiêm trọng cho người dân Kabwe, nơi 300.000 người cho bị ảnh hưởng ô nhiễm Năm 2006, lượng chì máu trẻ em Kabwe phát cao gấp 5-10 lần mức khuyến nghị • Ở Việt Nam [3, 14] Qua phân tích mẫu đất số khu vực khai thác mỏ thiếc nhận thấy tất điểm nóng ô nhiễm kim loại nặng (KLN), điển hình mỏ thiếc xã Hà Thượng, Thái Nguyên mỏ thiếc Quỳ Hợp, Nghệ An Tại mỏ thiếc Hà Thượng hàm lượng As đất gấp 17 – 308 lần tiêu chuẩn cho phép Mỏ thiếc Quỳ Hợp ,tình trạng môi trường đất khu vực Châu Cường, Bản Poòng, Thung Lũng I, Khê Đổ, Châu Tiến,… (Quỳ Hợp- Nghệ An) gây hậu làm thu hẹp diện tích đất canh tác làm giảm chất lượng đất nhân dân địa phương Ở mỏ thiếc Quỳ Hợp, dòng thải nhà máy thải trực tiếp suối nhỏ gần Hàm lượng As chất thải rắn cao (355 mg/kg) so với hàm lượng coi không ô nhiễm giới (5- 20mg/kg) 1.2 Các kim loại nặng xuất trình khai thác, chế biến quặng thiếc tác động đến môi trường Như nói trên, đa phần mỏ thiếc Việt Nam mỏ đa kim; đó, trình khai thác chế biến quặng thiếc xuất nhiều kim loại nặng gây ảnh hưởng không tốt đến môi trường người Các kim loại nặng thường xuyên xuất mỏ thiếc bao gồm: Hg, Cu, Pb, Zn, Fe, Sn, Mn As 1.3 Các đặc điểm điều kiện tự nhiên [1,2] a) Điều kiện địa hình, địa mạo khu mỏ Khu mỏ thiếc gốc Suối Bắc, huyện Quỳ Hợp nằm vùng địa hình đồi núi cao, đỉnh cao >700m, đỉnh thấp 450m, chênh cao 250m Địa hình hướng cao dần phía tây diện tích nghiên cứu thấp dần phía đông Thân quặng thiếc gốc có đầu lộ vỉa phân bố theo đường đồng mức, độ cao 600m cắm vào núi cao với góc dốc 15÷ 20 o Địa hình dốc, mức độ chia cắt trung bình nên mỏ có điều kiện thoát nước tốt b) Điều kiện khí tượng • Nhiệt độ không khí Tại khu vực nghiên cứu, từ tháng V đến tháng X, khí hậu nóng ẩm, nhiệt độ trung bình 27,5oC Từ tháng XI đến tháng IV năm sau, khí hậu lạnh với nhiệt độ trung bình 20,7oC Nhiệt độ cao 41,8 oC nhiệt độ thấp xuống tới 5oC • Độ ẩm không khí Độ ẩm trung bình khu vực nghiên cứu từ năm 2006 đến năm 2010 82% • Nắng xạ Tổng số nắng trung bình năm từ 2006- 2010 đo 1526 giờ/năm Chế độ nắng liên quan chặt chẽ tới chế độ xạ tình trạng mây Từ tháng XII đến tháng IV bầu trời u ám nhiều mây nên số nắng năm 72,6 giờ/tháng Sang tháng V, trời ấm lên số nắng tăng lên tới 193,3 giờ/tháng • Tốc độ gió hướng gió Tại hướng gió chủ đạo Đông Bắc, Đông hướng Tây Nam, mùa hè có hướng gió chủ đạo Đông Nam Những yếu tố ảnh hưởng đến hướng gió áp suất đặc điểm địa hình khu vực Tốc độ gió trung bình năm từ 1,6 m/s - 2,7 m/s • Mưa Mùa mưa thường xảy thời kỳ từ tháng VII đến tháng X Lượng mưa trung bình nhiều năm 1455mm Trong năm, lượng mưa trung bình từ 13,3 mm đến 285,2 mm • Bốc Tổng lượng bốc tháng lớn thường rơi vào tháng V đên VII Tháng có tổng lượng bốc nhỏ tháng I Tổng lượng bốc năm trì mức 861mm c) Điều kiện thủy văn địa chất thuỷ văn - Đặc điểm thuỷ văn: Gần khu mỏ có suối, lòng suối rộng 3÷10 m, đá gốc lộ tốt Mùa khô suối thường nước, mùa mưa lũ nước chảy xiết gây trở ngại cho điều tra địa chất - Đặc điểm nước mặt: Các suối hầu hết có độ dài ngắn (200- 600m), chiều rộng nhỏ (1÷3m), độ dốc lớn (30÷350) Suối Bắc chảy qua phía nam thân quặng theo hướng tây bắc – đông nam Qmax=30.7 L/s (11/7/2013); Qmin= 0,005 L/s d) Đặc điểm quặng [1] • Hình thái khoáng vật Tại khu vực khai khoáng phát nhiều mạch quặng gốc với tổ hợp khoáng vật cassiterit – sulfur phổ biến sulfur sắt, đồng, chì, kẽm Hàm lượng thiếc mạch thay đổi 0,5 – 5.4% Việc tồn khoáng vật sulfur quặng thiếc gây giảm pH môi trường nước xung quanh khu vực khai khoáng trình khai khoáng làm phong hóa khoáng sunfua dẫn đến hình thành môi trường axit hóa tăng nồng độ ion kim loại nước Theo tính toán sơ tuổi thọ mỏ T = 25 năm • Công suất khai thác + Tính theo quặng nguyên khai: 20.000 tấn/năm + Tinh quặng thiếc (Sn= 32,58%) trung bình 1năm: 120 tấn/năm + Công suất nhà máy tuyển: 25.000 quặng/năm (hệ số không điều hòa K=1,25) 1.4 Các biện pháp giảm thiểu xử lý ô nhiễm kim loại nặng[6] 1.4.1 Phương pháp kết tủa hoá học Phương pháp dựa phản ứng hoá học chất đưa vào nước thải với kim loại cần tách, độ pH thích hợp tạo thành hợp chất kết tủa tách khỏi nước thải phương pháp lắng 1.4.2 Phương pháp trao đổi ion Dựa nguyên tắc phương pháp trao đổi ion dung ionit nhựa hữu tổng hợp, chất cao phân tử có gốc hydrocacbon nhóm chức trao đổi ion Quá trình trao đổi ion tiến hành cột Cationit Anionit 1.4.3 Phương pháp điện hoá Ứng dụng chênh lệch điện hai điện cực kéo dài vào bình điện phân để tạo điện trường định hướng, ion chuyển động điện trường Các cation chuyển dịch catốt, anion chuyển dịch anốt 1.4.4 Phương pháp oxy hoá - khử Nguyên tắc phương pháp dựa chuyển từ dạng sang dạng khác có thêm electron khử electron (oxy hoá) cặp tạo cho nhận electron gọi hệ thống oxy hoá - khử 1.4.5 Xử lý nước thải có chứa kim loại nặng phương pháp tạo Ferit Quá trình xử lý nước thải có chứa kim loại nặng phương pháp tạo ferit trình tinh thể hoá, tạo tinh thể Fe 3O4 từ FeSO4 Trong trình hình thành tinh thể, ion kim loại nặng có dung dịch bị kéo vào, tham gia vào mạng tinh thể vị trí nút cation Quá trình gọi nội kết tủa CHƯƠNG – ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng, mục tiêu phạm vi nghiên cứu đề tài 2.1.1 Đôi tượng nghiên cứu đề tài Đối tượng nghiên cứu chủ yếu đề tài kim loại nặng có mặt nguồn thải môi trường, xem xét mức độ tồn dư đất lan truyền - nước kim loại nặng 2.1.2 Nội dung nghiên cứu đề tài Khảo sát trạng khai thác làm giàu xí nghiệp khai thác chế biến - quặng thiếc xã Châu Thành, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An Xác định nguồn thải, tải lượng đặc tính nước thải mức độ gây ô - nhiễm nguồn thải Quan trắc, lấy mẫu phân tích đánh giá hàm lượng kim loại nặng dọc theo tuyến thải, từ xác định nguyên nhân đường gây lắng đọng, ô nhiễm - kim loại nặng Đề xuất giải pháp quản lý xử lý ô nhiễm kim loại nặng cho khu vực khảo sát 2.1.3 Phạm vi nghiên cứu đề tài Phạm vi nghiên cứu đề tài toàn tuyến thải sở khai thác chế biến quặng thiếc xã Châu Thành, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An từ khu khai thác, làm giàu dòng thải lỏng – rắn đến cửa sông Con 2.2 Phương pháp nghiên cứu đề tài 2.2.1 Phương pháp thu thập thông tin Đây phương pháp thực trình nghiên cứu Các số liệu ô nhiễm chất lượng môi trường sau qua trình khai khoáng quy trình hoạt động khai khoáng, làm giàu sở khai khoáng tiến hành khảo sát nghiên cứu nhiều lần năm qua Việc thu thập thông tin giảm bớt thời gian kinh phí thực đề tài 2.2.2 Phương pháp điều tra khảo sát thực địa Nội dung phần bao gồm: - Khảo sát toàn hoạt động khai khoáng, làm giàu, xử lý nước, khí - chất rắn sở khai khoáng Khảo sát toàn tuyến thải để chọn vị trí thu mẫu hợp lý Chụp ảnh tư liệu, vấn điều tra nhanh người dân cán sở sản xuất địa phương 2.2.3 Các phương pháp quan trắc phân tích KLN [15] Phương pháp hóa học • Phương pháp thể tích Là phương pháp cổ điển phân tích định lượng dựa việc đo thể tích dung dịch chuẩn (đã biết xác nồng độ) cần dùng để phản ứng vừa đủ với kim loại nặng có mặt mẫu • Phương pháp trọng lượng Là phương pháp phân tích trọng lượng dựa vào việc cân khối lượng sản phẩm tách phản ứng kết tủa để từ xác định hàm lượng kim loại nặng có mặt mẫu Các phương pháp hóa lý • Phương pháp quang Các phương pháp quang sử dụng để phân tích kim loại nặng thường trắc quang, AAS, AES, AES – MS, AAS – MS • Phương pháp điện hóa Các phương pháp điện hóa sử dụng để phân tích kim loại nặng bao gồm: phương pháp cực phổ dòng chiều, phương pháp von – ampe hòa tan, phương pháp von – ampe hòa tan xung vi phân (DP – ASV) • Phương pháp tách / sắc ký Các phương pháp trao đổi, chiết (phức – kim), sắc ký trao đổi ion phương pháp thuộc dòng phương pháp tách / sắc ký 2.2.4 Phương pháp lấy bảo quản mẫu Đây phương pháp bắt buộc phải có phải thực cách nghiêm túc trình làm đề tài, việc lấy mẫu phân tích mẫu cho kết trực quan phản ánh chất lượng môi trường khu vực nghiên cứu Hạn chế việc xảy sai sót trình không ảnh hưởng đến kết nghiên cứu Mẫu nước sau lấy tiến hành lọc nơi thu mẫu tiến hành bảo quản mẫu theo TCVN 6663 – :2008 2.2.5 Nghiên cứu phòng thí nghiệm [20] Vì mục tiêu nghiên cứu luận văn lan truyền kim loại nặng nước lắng đọng đất /trầm tích nên nghiên cứu phòng thí nghiệm tập trung chủ yếu vào trình tiền xử lý mẫu quy trình phân tích Để có mẫu cho trình phân tích AAS, mẫu phải chuyển sang trạng thái hòa tan - Đối với kim loại nặng mẫu nước: Sau bảo quản tiến hành - phân tích trực tiếp Đối với kim loại nặng mẫu trầm tích cần phải tiến hành phá mẫu trước phân tích Trong nghiên cứu lựa chọn phương pháp phân tích AAS để tiến hành phân tích hàm lượng kim loại nặng phương pháp có độ xác cao, có khả phân tích nhiều kim loại nặng khác giá tương đối phù hợp cho phân tích hàng loạt Đối với quy trình phá mẫu sử dụng phương pháp USEPA 3015 (SMEWW 3030 K) với lò vi sóng UNI 8300 – Analytical Đây phương pháp xử lý mẫu đại, làm giảm đáng kể thời gian xử lý mẫu, không bị mẫu phá đươc triệt để Có thể lúc xử lý nhiều mẫu 2.2.6 Phương pháp xử lý số liệu Sau tiến hành phân tích thu kết Xử lý số liệu phân tích phần mềm Excel Word Hiệu chỉnh số liệu cách hợp lý, trình bày số liệu dạng bảng biểu để dễ dàng theo dõi CHƯƠNG – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Hàm lượng kim loại nặng có nước Bảng 11 : Hàm lượng kim loại nặng nước Thông số QCVN 40:2011/BTNMT Nồng độ (mg/L) Đơn vị T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 QCVN 08:2008/BTNMT A B A1 A2 B1 B2 As mg/l 0,721 0,665 0,430 0,212 0,132 0,099 0,077 0,05 0,1 0,01 0,02 0,05 0,1 Hg mg/l 0,006 0,0043 0,0034 0,0017 0,0009 0,0003 0,0003 0,005 0,01 0,001 0,001 0,001 0,002 Cu mg/l 0,84 0,63 0,44 0,26 0,19 0,15 0,1 2 0,1 0,2 0,5 Pb mg/l 0,844 0,732 0,620 0,431 0,278 0,130 0,059 0,1 0,5 0,02 0,02 0,05 0,05 Zn mg/l 10,52 9,67 8,1 6,03 4,87 3,81 3,22 3 0,5 1,5 Fe mg/l 156,4 113,42 89,46 63,5 42,15 28,79 16,73 0,5 1,5 Sn mg/l 2,68 2,14 1,83 1,41 0,97 0,65 0,33 0,2 - - - - Mn mg/l 0,856 0,782 0,531 0,421 0,238 0,179 0,130 0,5 - - - - Từ kết phân tích dễ dàng nhận thấy điểm xả thải môi trường hàm lượng gần tất kim loại nặng cao nhiều so với QCVN 40 :2011/BNTMT (chỉ trừ Cu, Hg, Mn) Cụ thể As cao 7,2 lần, Pb cao 1,7 lần, Zn cao 3,5 lần, Fe cao 31,2 lần Sn cao 2,68 lần Rõ ràng chất lượng nước thải không đảm bảo để thải môi trường nước xung quanh - So sánh với cột B2 QCVN 08 :2008/BTNMT, nhận thấy từ Cu nằm giới hạn cho phép tất KLN khác cao tiêu chuẩn chất lượng nước mặt, chất lượng nước điểm T dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt hay tưới tiêu thủy lợi - Tại điểm T2, cách điểm xả thải 100m có thay đổi nồng độ kim loại nặng Cụ thể hàm lượng KLN giảm so với điểm T so sánh với QCVN 08 :2008/BTNMT tất KLN cao tiêu chuẩn cho phép - Nguyên nhân việc giảm nồng độ KLN chủ yếu nước thượng nguồn chảy xuống, trình tự làm nước phần trình lắng đọng KLN xuống trầm tích - Nồng độ KLN tiếp tục giảm xuống vượt mức cho phép, đặc biệt so với cột B2 KLN As vượt mức 4,3 lần, Pb vượt mức 12,4 lần, Fe vượt mức ~50 lần Đến khoảng cách 500m so với điểm xả thải có Cu KLN nằm tiêu chuẩn cho phép Hiện tại, nước khu vực chưa thể dùng cho mục đích sinh hoạt Cần phải có biện pháp cụ thể để làm giảm bớt nồng độ KLN nước - Tại điểm T4 khu vực bắt đầu có sinh sống người dân Hiện điểm T4, nồng độ Hg gần đạt đến mức chấp nhận KLN lại cao tiêu chuẩn cho phép - Quá trình lan truyền KLN diễn nồng độ KLN cao nguyên nhân chủ yếu lượng nước để trung hòa KLN kèm theo độ dốc suối lớn (30÷350) cộng với tốc độ chảy nước nhanh (30,7 L/s) - Tại điểm T5, nồng độ KLN so với QCVN 40 :2011 đa phần KLN có nồng độ nằm tiêu chuẩn cho phép trừ As, Zn Fe Tuy nhiên tiêu chuẩn nước thải sở khai thác, so sánh với QCVN 08 :2008 chất lượng nước mặt có Hg Cu KLN nằm tiêu chuẩn cho phép nước sinh hoạt Hiện vị trí T5 người dân không nên lấy nước khu vực để sinh hoạt - Hiện QCVN 08 :2008 chưa quy định nồng độ Sn Mn nên chưa thể so sánh so sánh với TCVN 5942 – 1995 chất lượng nước mặt nồng độ kim loại nằm tiêu chuẩn cho phép ( TCVN 5942 – 1995 quy định nồng độ Sn mg/L, nồng độ Mn 0,8 mg/L) - Tại điểm T6, cách điểm xả thải 3000m, lượng dân cư bên tuyến thải đông nhiều, nồng độ KLN đạt tiêu chuẩn so với cột B2 QCVN 08 :2008 (trừ Pb, Zn, Fe) cao cột A2 Cụ thể As gấp lần, Pb gấp 6,1 lần, Zn gấp 3,81 lần, Fe gấp 28,79 lần người dân xung quanh sử dụng nước trình sinh hoạt Đây nguyên nhân dẫn đến số bệnh da, mắt hệ hô hấp người dân khu vực xung quanh - Với khoảng cách 3000m nồng độ KLN nước thải chưa đạt tiêu chuẩn để phục vụ cho việc tưới tiêu chứng tỏ khả lan truyền kim loại nặng lớn, cần phải có biện pháp xử lý để giảm nồng độ KLN điểm xả thải trình lan truyền KLN - Điểm T7 điểm cuối tuyến thải, cách điểm xả 5000m Tại đây, nồng độ Cu, Hg, Sn, Mn nằm tiêu chuẩn cho phép cột A2 QCVN 08 :2008 Nồng độ Pb As có cao tiêu chuẩn độ chênh lệch không nhiều Nồng độ Zn cao 3,22 lần, Fe cao 16,73 lần Hiện tại, muốn sử dụng nước để phục vụ cho sinh hoạt hay tưới tiêu thủy lợi cần biện pháp xử lý để giảm nồng độ kim loại nặng As, Pb, Zn, Fe xuống tiêu chuẩn cho phép 3.2 Hàm lượng kim loại nặng có đất trầm tích Bảng 12 : Hàm lượng kim loại nặng trầm tích Hàm lượng KLN trầm tích QCVN 43:2012/BTNMT Thông số Đơn vị (theo khối lượng khô) T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 As mg/kg 105,1 96,5 82,3 73,5 55,3 48,6 Hg mg/kg 5,85 5,67 6,13 6,38 6,33 Cu mg/kg 72,3 68,6 58,7 45,9 Pb mg/kg 119,8 106,5 122,6 Zn mg/kg 3246,5 2134,6 Fe mg/kg 29677 Sn mg/kg Mn mg/kg Trầm tích Trầm tích nước nước mặn, nước lợ 42,2 17 41,6 5,60 5,19 0,5 0,7 27,8 20,6 12,7 197 108 139,8 56,5 32,7 21,0 91,3 112 1134,6 224,5 86,8 53,5 37,4 315 217 26712 22547 20608 10239 8734 5302 - - 28,3 27,4 22,7 18,9 16,3 11,3 10,2 - - 8,24 7,16 5,93 4,12 3,88 3,67 3,08 - - - Nhìn vào bảng thống kê dễ dàng nhận thấy tất KLN (trừ Cu) trầm tích điểm xả thải cao tiêu chuẩn cho phép nhiều Cụ thể, As cao 6,2 lần, Hg cao 11,7 lần, Pb cao 1,3 lần, Zn cao 10,1 lần - Do nồng độ KLN nước điểm T1 cao nên việc hàm lượng KLN trầm tích cao điều dễ hiểu khả lắng đọng KLN Khi hàm lượng KLN trầm tích cao dễ dẫn đến khả thẩm thấu KLN xuống nước ngầm, từ gây ô nhiễm nước ngầm Sau với chế tích lũy sinh học KLN tích lũy trồng xung quanh từ ảnh hưởng đến thể sống - Tương tự điểm T điểm T3 hàm lượng KLN giảm xuống, đặc biệt có KLN Pb Hg hàm lượng tăng lên Cụ thể Hg tăng lên 6,13 mg/kg từ 5,67 mg/kg, Pb tăng lên 122,6 mg/kg từ 106,5 mg/kg Hàm lượng KLN vượt qua tiêu chuẩn cho phép - Nguyên nhân tăng hàm lượng Pb Hg điểm T địa hình đáy suối không đồng đều, dẫn tới hàm lượng KLN cao điểm trũng Ngoài ra, khối lượng nguyên tử lớn dẫn đến khả lắng đọng KLN lơn KLN khác - Tại điểm T4 Cu hàm lượng Zn nằm tiêu chuẩn Nồng độ Hg Pb tăng lên so với điểm T Các KLN khác có giảm cao tiêu chuẩn nhiều Cụ thể As cao 4,3 lần, Hg cao 12,7 lần… Đặc biệt hàm lượng sắt cao đạt đến mức 20,6 g/kg Tuy hàm lượng Fe Sn không quy định QCVN 43:2012 nhận thấy trầm tích chứa lượng KLN cao - So với điểm T4 điểm T5 tất KLN có dấu hiệu giảm dần hàm lượng đến tiêu chuẩn cho phép, Tại hàm lượng Cu, Pb, Zn nằm tiêu chuẩn cho phép As cao 3,2 lần, Hg cao 12,6 lần - Tại điểm T6 cách điểm xả thải 3000m so với QCVN 43 :2012 hàm lượng As Hg cao tiêu chuẩn cho phép As cao 2,7 lần, Hg cao 11,2 lần Còn KLN khác nằm tiêu chuẩn cho phép Hàm lượng Fe mức cao 8,7 g/kg - Tại điểm T7, điểm cuối tuyến thải sở khai khoáng,khoảng cách điểm xả thải 5000m hàm lượng As Hg trầm tích vượt tiêu chuẩn cho phép As cao 2,5 lần, Hg cao 10,4 lần 3.3 Ảnh hưởng điều kiện tự nhiên đến lan truyền lắng đọng KLN Quá trình lan truyền lắng đọng KLN toàn tuyến thải chịu nhiều ảnh hưởng điều kiện tự nhiên địa chất, thủy văn… + Ảnh hưởng địa hình, địa chất, thủy văn Địa hình khu mỏ toàn tuyến thải địa hình đồi núi, có xu hướng dốc, thấp dần phía hạ lưu sông, cao dần phía thượng lưu, chênh 250m Ngoài mức độ chia cắt trung bình nên khả thoát nước tương đối tốt, KLN nước có khả lan truyền xa Ngoài ra, đặc điểm hệ thống tuyến thải chiều rộng nhỏ (1÷3m), độ dốc lớn (30÷350), lưu lượng nước cao (30,7 L/s) nên khả lan truyền KLN tuyến thải lớn Hơn nữa, địa hình lòng suối không đồng đều, KLN có mặt tuyến thải dễ dàng lắng đọng điểm gấp, khúc ngoặt hay điểm trũng lòng suối Thành phần quặng thô khu mỏ chứa lượng lớn sunfua sắt, đồng, chì, kẽm nên trình khai thác thải môt lượng lớn suafua kim loại dẫn đến việc làm giảm pH xung quanh khu vực khai thác nội mỏ, dẫn tới việc gia tăng khả hòa tan KLN xuống tuyến thải + Ảnh hưởng khí tượng Lượng mưa yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến khả lan truyền KLN Trong tháng từ tháng đến tháng 10 hàng năm, lượng mưa gia tăng đột biến toàn tuyến thải, dẫn đến việc lưu lượng nước gia tăng, mực nước dâng cao Các KLN có mặt tuyến thải lan truyền xa kèm theo khả sa lắng, hấp thu KLN vào bên bờ suối thời điểm mực nước dâng cao Ngoài điều kiện khí tượng khác nhiệt độ, độ bốc hơi, gió, độ ẩm có ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp đến khả lan truyền lắng đọng KLN tuyến thải 3.4 Đề xuất giải pháp quản lý xử lý KLN [10] 3.4.1 Giải pháp quản lý kim loại nặng Để hạn chế kim loại nặng ảnh hưởng đến môi trường hạng mục cần lưu ý trình sản xuất bao gồm : + Công nghệ khai thác công nghệ chế biến cần nâng cấp, hạn chế tối đa lượng quặng khoáng vật phát tán bên + Hạn chế lượng nước mưa chảy tràn, tránh tình trạng rửa trôi kèm theo kim loại nặng xuống nước + Cải tạo khu vực hồ lắng chứa bùn thải 3.4.1.1 Cố định tác nhân ô nhiễm phương pháp hóa học, Phương án đưa sử dụng vôi bột để làm tăng pH kết tủa kim loại nặng dạng hiđroxit Ngoài việc giảm thiểu cách cho ion kim loại kết tủa thay đổi hệ thống khai thác tuyển quặng nhà máy làm tăng suất trình tuyển Từ hạn chế bớt lượng kim loại có mặt nước thải 3.4.1.2 Cải tạo khu vực hồ lắng chứa bùn thải Đầu tiên, hồ lắng chứa bùn thải phải tiến hành xây dựng lớp chống thấm bề mặt nhằm hạn chế kim loại nặng thấm xuống nước ngầm Sau tiến hành xây nâng cao mức độ an toàn cho hồ chứa cách nâng cao gia cố bờ xung quanh hồ chứa tránh trường hợp rạn nứt, vỡ bờ gây ô nhiễm nghiêm trọng Các giải pháp cải tạo gồm : + Cố định chống thấm lớp bùn thải + Giải pháp nâng cao mức độ an toàn cho hồ chứa bùn thải 3.4.1.3 Hạn chế nước mưa chảy tràn Các biện pháp sau sử dụng : - Cải tạo hệ thống ránh thoát nước dọc hai bên tuyến đường nội mỏ (22 km) đảm bảo thoát nước tốt cho khu mỏ - Trồng xung quanh khu khai thác giảm khả rửa trôi đất Theo tính toán sơ cách 3m cần số lương trồng 1467 - Ngoài ra, tiến hành rải đất làm giảm độ dốc đất, giảm khả rửa trôi diện rộng 3.4.1.4 Các giải pháp phòng ngừa rủi ro + Xây dựng kè đá khu bùn thải giáp với hồ chứa, phía lớp kè tiếp giáp với hồ chứa có sử dụng lớp màng chống thấm Bentonite lớp đất sét dày 0,3m có hệ số thấm 0,01 m/ngày.đêm + Cải tạo lại hồ chứa nước thải khu vực hạ lưu đập, phòng tránh cố rủi ro nước thải bị thấm từ hệ thống hồ chứa bùn thải xảy mưa lũ Sử dụng vôi sôđa (Na2CO3) để trung hòa có cố xảy Thiết kế hệ thống cánh ngăn để dự phòng trường xấu chặn lại nguồn nước thải hồ chứa nước + Tiến hành quan trắc môi trường chất lượng nước mặt hồ chứa, nước ngầm khu vực hạ lưu lần/năm để kịp thời phát hiện tượng ô nhiễm tượng thấm chất thải hồ có giải pháp xử lý ô nhiễm ô trường kịp thời Các tiêu ô nhiễm kim loại nặng cần quan trắc là: As, Pb,Hg, Cu, Zn, Fe, Sn ,Mn 3.4.2 Giải pháp xử lý kim loại nặng Song song với việc quản lý lượng kim loại nặng thải môi trường việc xử lý ô nhiễm kim loại nặng phải quan tâm trạng ô nhiễm kim loại nặng khu vực dân cư xung quanh diễn nghiêm trọng hàm lượng kim loại nặng đất trầm tích nước cao mức độ cho phép nhiều 3.4.2.1 Xử lý kim loại nặng thực vật Hiện tại, Việt Nam giới áp dụng thành công phương pháp sử dụng thực vật để xử lý kim loại nặng Có nhiều loại thực vật có khả hấp thụ kim loại nặng cỏ Vetiver, Dương xỉ, Mần trầu… Trong cỏ Vetiver sử dụng nhiều mang lại hiệu khả quan việc xử lý kim loại nặng 3.4.2.2 Xử lý kim loại nặng bùn thải giải pháp ổn định hóa rắn kết hợp phụ gia HSOB (Hazardous sludge of betong) Phụ gia HSOB hợp chất pha trộn vào hỗn hợp bùn thải chứa kim loại nặng tạo nên phản ứng oxy hóa – khử, chuyển chất độc hại thành chất không độc hại độc hại hơn, không hòa tan nước Dùng xi măng + cát + bùn thải + phụ gia HSOB để hóa rắn thành bê tông sản xuất gạch lát đường nông thôn, tường rào… với chất lượng theo yêu cầu thiết kế [10] 3.4.3 Dự toán chi phí cho giải pháp xử lý ô nhiễm môi trường Để tránh tượng đất đá bị rửa trôi vào mùa mưa, công ty tiến hành làm đê bao quanh khu bãi thải, với tiết diện hình thang (đáy 3m, cao 1m, rộng 1m) có tổng chiều dài 433m a Chi phí làm đê bao quanh bãi thải 31.056.056 đồng + Chi phí đổ đất vào bãi thải với chiều cao 0,5m + Khối lượng đất: 500.000 m3 b Chi phí để vận chuyển đất bãi thải 26.174.586 đồng + Chi phí trồng khu vực bãi thải Diện tích trồng 1ha c Chi phí trồng 11.271.892 đồng d Chi phí cải tạo hồ lắng : 113.457.224 đồng e Chi phí cải tạo hệ thống rãnh thoát nước : 8.278.134 đồng [...]... nghiệm [20] Vì mục tiêu nghiên cứu của luận văn là sự lan truyền của kim loại nặng trong nước và sự lắng đọng trong đất /trầm tích nên các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm tập trung chủ yếu vào quá trình tiền xử lý mẫu và quy trình phân tích Để có được mẫu cho quá trình phân tích bằng AAS, các mẫu phải được chuyển sang trạng thái hòa tan - Đối với kim loại nặng trong mẫu nước: Sau khi bảo quản thì... vi nghiên cứu của đề tài Phạm vi nghiên cứu của đề tài là toàn bộ tuyến thải của cơ sở khai thác và chế biến quặng thiếc tại xã Châu Thành, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An từ khu khai thác, làm giàu và dòng thải lỏng – rắn đến cửa sông Con 2.2 Phương pháp nghiên cứu của đề tài 2.2.1 Phương pháp thu thập thông tin Đây là một trong những phương pháp cơ bản được thực hiện trong quá trình nghiên cứu Các số. .. bằng cách cho các ion kim loại kết tủa thì có thể thay đổi hệ thống khai thác cũng như tuyển quặng của nhà máy làm tăng năng suất trong quá trình tuyển Từ đó hạn chế bớt lượng kim loại có mặt trong nước thải 3.4.1.2 Cải tạo khu vực hồ lắng chứa bùn thải Đầu tiên, đối với hồ lắng chứa bùn thải phải tiến hành xây dựng lớp chống thấm bề mặt nhằm hạn chế kim loại nặng thấm xuống nước ngầm Sau đó sẽ tiến... dụng nước ở đây trong quá trình sinh hoạt Đây là nguyên nhân dẫn đến một số bệnh về da, mắt và hệ hô hấp của người dân khu vực xung quanh - Với khoảng cách 3000m nhưng nồng độ của KLN trong nước thải vẫn chưa đạt tiêu chuẩn để phục vụ cho việc tưới tiêu chứng tỏ khả năng lan truyền của kim loại nặng rất lớn, cần phải có những biện pháp xử lý để giảm nồng độ KLN tại điểm xả thải và trong quá trình lan truyền. .. cùng trên tuyến thải của cơ sở khai khoáng,khoảng cách điểm xả thải là 5000m nhưng hàm lượng As và Hg trong trầm tích vẫn vượt quá tiêu chuẩn cho phép As cao hơn 2,5 lần, Hg cao hơn 10,4 lần 3.3 Ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên đến sự lan truyền và lắng đọng KLN Quá trình lan truyền và lắng đọng của KLN trên toàn bộ tuyến thải chịu rất nhiều sự ảnh hưởng của các điều kiện tự nhiên như địa chất, thủy văn…... trên tuyến thải cũng khá lớn Hơn nữa, địa hình lòng suối không đồng đều, các KLN có mặt trong tuyến thải dễ dàng lắng đọng tại các điểm gấp, khúc ngoặt hay các điểm trũng của lòng suối Thành phần quặng thô tại khu mỏ chứa một lượng lớn sunfua của sắt, đồng, chì, kẽm nên trong quá trình khai thác thải ra môt lượng lớn suafua của các kim loại này dẫn đến việc làm giảm pH xung quanh khu vực khai thác cũng... thực hiện một cách nghiêm túc trong quá trình làm đề tài, việc lấy mẫu và phân tích mẫu sẽ cho ra các kết quả trực quan phản ánh chất lượng môi trường ở khu vực nghiên cứu Hạn chế việc xảy ra sai sót trong quá trình này nếu không sẽ ảnh hưởng đến kết quả nghiên cứu Mẫu nước sau khi lấy được tiến hành lọc ngay tại nơi thu mẫu và tiến hành bảo quản mẫu theo TCVN 6663 – 3 :2008 2.2.5 Nghiên cứu trong phòng... nhiễm do kim loại nặng cũng phải được quan tâm do hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng ở khu vực dân cư xung quanh cũng đang diễn ra khá nghiêm trọng do hàm lượng kim loại nặng trong đất trầm tích và nước cao hơn mức độ cho phép rất nhiều 3.4.2.1 Xử lý kim loại nặng bằng thực vật Hiện tại, ở Việt Nam cũng như trên thế giới đã áp dụng rất thành công phương pháp sử dụng thực vật để xử lý kim loại nặng Có... nhiều loại thực vật có khả năng hấp thụ kim loại nặng như cỏ Vetiver, cây Dương xỉ, cây Mần trầu… Trong đó thì cỏ Vetiver được sử dụng nhiều nhất và cũng mang lại hiệu quả rất khả quan trong việc xử lý kim loại nặng 3.4.2.2 Xử lý kim loại nặng trong bùn thải bằng giải pháp ổn định hóa rắn kết hợp phụ gia HSOB (Hazardous sludge of betong) Phụ gia HSOB là một hợp chất được pha trộn vào hỗn hợp bùn thải. .. thời điểm mực nước dâng cao Ngoài ra thì các điều kiện khí tượng khác như nhiệt độ, độ bốc hơi, gió, độ ẩm đều có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến khả năng lan truyền và lắng đọng của KLN trên tuyến thải 3.4 Đề xuất các giải pháp quản lý và xử lý KLN [10] 3.4.1 Giải pháp quản lý kim loại nặng Để hạn chế kim loại nặng ảnh hưởng đến môi trường thì các hạng mục cần lưu ý trong quá trình sản xuất