Tóm tắt luận án thạc sỹ: Hiện trạng quản lý nước thải tại nhà máy chế biến vàng ĐakSa

Tài liệu này là Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật của Trần Văn Tuân, hoàn thành tại Đại học Đà Nẵng năm 2012, tập trung vào "Hiện trạng quản lý nước thải tại các nhà máy tuyển luyện vàng – Nghiên cứu, đề xuất cho Nhà máy ĐakSa, tỉnh Quảng Nam". Luận văn đánh giá thực trạng quản lý nước thải và bã quặng thải tại các nhà máy tuyển luyện vàng quy mô công nghiệp ở Quảng Nam, đồng thời kiểm chứng đề xuất đóng cửa đập chứa thải của Nhà máy ĐakSa bằng mô hình đất ướt.

1. Tính cấp thiết của đề tài và Bối cảnh ngành khai thác vàng

Ngành công nghiệp khai khoáng nói chung và khai thác vàng nói riêng ở Việt Nam đã phát triển nhanh chóng, đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế quốc dân, nâng cao sản lượng vàng thương mại, dự trữ quốc gia và tạo việc làm. Tuy nhiên, sự phát triển này đi kèm với tác động tiêu cực đáng kể đến môi trường tự nhiên.

Đặc biệt, tại tỉnh Quảng Nam, ô nhiễm môi trường do khai thác vàng là vấn đề "nóng", gây ra nhiều tranh cãi, khiếu kiện của người dân về chất lượng nước thải, ô nhiễm môi trường và hiện tượng cá chết hàng loạt trên sông suối. Nạn khai thác vàng trái phép diễn ra tràn lan, chất thải không được thu gom xử lý mà xả trực tiếp ra sông suối, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và sinh vật thủy sinh.

Mục tiêu của đề tài là tìm cách phát triển ngành công nghiệp khai thác vàng hiệu quả nhất cho nền kinh tế, đồng thời giảm thiểu rủi ro và tác động tiêu cực đến môi trường, cụ thể là xử lý và kiểm soát chất thải.

2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu

• Mục đích:Đánh giá hiện trạng hệ thống xử lý nước thải và chất lượng nước thải tại Nhà máy tuyển luyện vàng Bồng Miêu và ĐakSa, tỉnh Quảng Nam.
• Nghiên cứu mô hình thực nghiệm hệ sinh thái đất ướt để kiểm chứng kế hoạch đóng cửa đập chứa thải của Nhà máy ĐakSa.
• Đối tượng nghiên cứu: Nước thải và hệ thống xử lý nước thải của Nhà máy Bồng Miêu và ĐakSa; bã quặng thải từ quá trình tuyển luyện vàng tại Nhà máy ĐakSa.
• Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu mô hình thực nghiệm hệ sinh thái đất ướt với cỏ Vetiver; vận hành, lấy mẫu, phân tích và đánh giá hiệu quả xử lý của mô hình. Thời gian thực hiện: 12/2011 - 6/2012.

3. Quy trình công nghệ chế biến vàng và nguồn phát sinh ô nhiễm

• Thành phần quặng vàng: Gồm quặng vàng (tinh khiết 75-95%) và quặng kim loại vàng (vàng lẫn trong Cu, Ag, Fe...).
• Tính chất hóa học của vàng: Kim loại trung tính, có thể mang hóa trị ba hoặc một. Phản ứng trong nước cường toan, tan trong thủy ngân nhưng không phản ứng với axit riêng lẻ.
• Phương pháp tuyển luyện vàng chính:Ngâm chiết toàn bộ lượng quặng đầu vào.
• Tuyển trọng lực, tuyển nổi, ngâm chiết và hấp thụ vàng bằng hạt nhựa Auric.
• Tuyển trọng lực, tuyển nổi, ngâm chiết và hấp thụ vàng bằng than hoạt tính.
• Nguồn gốc, thành phần và tính chất của nước thải:Nguồn phát sinh chính: Nước thải từ quá trình ngâm chiết Xyanua và/hoặc nước thải từ quá trình tuyển nổi.
• Chất ô nhiễm chính: Bã quặng thải, các Kim loại nặng (As, Cd, Cu, Cr, Pb, Hg, Fe...) và Xyanua.

4. Tác động đến môi trường và sức khỏe con người

• Môi trường nước: Gây ô nhiễm trực tiếp, ảnh hưởng chất lượng nước và sinh vật thủy sinh (biến đổi, đột biến gen, gây chết).
• Môi trường đất: Nhiễm bẩn, thay đổi thành phần, tính chất đất, ảnh hưởng hệ sinh vật đất.
• Sức khỏe con người: Một số kim loại nặng (Pb, Hg, As, Cd, Zn, Cu) và Xyanua có thể gây độc.
• Kinh tế xã hội: Ảnh hưởng các ngành kinh tế khác (nông nghiệp, lâm nghiệp, ngư nghiệp).
• Xung đột môi trường: Chủ yếu từ mâu thuẫn về lợi ích.
• Thực trạng khai thác vàng tại Quảng Nam: Hoạt động khai thác vàng trái phép gây hậu quả nặng nề: đất đá bị đào xới, phá hủy hệ sinh thái và ô nhiễm nguồn nước nghiêm trọng.

5. Hiện trạng hệ thống xử lý nước thải tại các nhà máy

• Nhà máy Bồng Miêu:Nước thải sản xuất: Gồm nước thải tuyển nổi (950m3/ngày) và ngâm chiết xyanua (300m3/ngày).
• Hệ thống xử lý: Hệ thống khử độc Xyanua; hệ thống đập chứa thải (1 đập tuyển nổi Đập 1, 2 đập ngâm chiết Đập 3A&B).
• Nhà máy ĐakSa:Nước thải sản xuất: Gồm nước thải tuyển nổi (1.074m3/ngày) và ngâm chiết xyanua (137m3/ngày).
• Hệ thống xử lý: Hệ thống khử độc Xyanua; hệ thống đập chứa thải (1 đập tuyển nổi Đập 1, 2 đập ngâm chiết Đập 2A&B).
• Quản lý bã quặng thải: Bã quặng sau chế biến được bơm xuống và lưu giữ vĩnh viễn trong các đập chứa thải. Khu đập chứa thải là khu vực quan trọng nhất cần được khôi phục, cải tạo sau khi đóng cửa mỏ. Các biện pháp được xem xét: xử lý và xả; xây dựng lớp phủ; xây dựng đầm lầy xử lý - xả thụ động.

6. Cỏ Vetiver và ứng dụng trong xử lý môi trường

• Đặc tính hình thái và sinh lý của cỏ Vetiver:Hình thái: Thân cọng, mọc thẳng đứng. Bộ rễ đồ sộ, mọc nhanh, ăn sâu, chịu hạn tốt, hút ẩm từ tầng đất sâu, xuyên qua đất lèn chặt. Sợi rễ nhỏ mịn, thuận lợi cho vi khuẩn và nấm phát triển, hấp thụ và phân hủy chất ô nhiễm.
• Sinh lý: Phát triển tốt ở 18-25°C. Chịu đựng biến động khí hậu lớn (hạn hán, lũ lụt, ngập úng). Thích nghi với đất chua, mặn, phèn, trên đá vụn, đất cạn, đất trũng ngập nước và môi trường đất có hàm lượng Kim loại nặng cao.
• Ứng dụng mô hình đất ướt trong xử lý nước thải:Thế giới: Nhiều nghiên cứu và ứng dụng: xử lý nước thải mỏ than (Anh), kiểm soát ô nhiễm, bảo vệ môi trường (Úc), xử lý chất thải mỏ đồng (Chile), phục hồi chất thải mỏ (Ý), xử lý nước rò rỉ bãi rác (Trung Quốc), xử lý nước thải mỏ đồng, kẽm (Peru).
• Việt Nam: Nhiều nghiên cứu ứng dụng giảm xói mòn, chống trượt lở, xử lý nước thải. Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu nào về ứng dụng cỏ Vetiver trong kiểm soát nước thải và bã quặng thải của các nhà máy tuyển luyện vàng.
• Cơ chế: Hệ thống đất ngập nước nhân tạo (đất ướt) loại bỏ các chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng, Nitơ, Photpho, Kim loại nặng và vi sinh vật gây bệnh thông qua các quá trình vật lý, hóa học và sinh học.

7. Kết quả khảo sát chất lượng nước thải và bã quặng thải

• Chất lượng nước thải trước xử lý:Tuyển nổi: Hàm lượng bùn quặng (SS), COD và Kim loại nặng (Hg) ở mức tương đối cao, vượt giới hạn cho phép của QCVN 40:2011/BTNMT, cột B.
• Ngâm chiết: Hàm lượng bùn quặng lơ lửng (SS), COD, Xyanua và Thủy ngân ở mức cao, vượt giới hạn cho phép của QCVN 40:2011/BTNMT, cột B.
• Chất lượng nước thải sau xử lý (tại Đập 1):Nhìn chung, chất lượng nước tương đối ổn định. Hàm lượng các Kim loại nặng và Xyanua ổn định ở mức thấp, dưới mức giới hạn cho phép của QCVN 40:2011/BTNMT (cột B).
• Ngoại lệ: Hàm lượng Pb của mẫu TD1 tại Nhà máy ĐakSa vào tháng 8/2011 đạt 0,57 mg/l, vượt quy chuẩn xả thải 1,14 lần.
• Thành phần bã quặng thải Nhà máy ĐakSa: Hàm lượng các kim loại nặng (Zn, Cd, Pb, Hg, As, Cu) trong quặng thải sau công đoạn tuyển nổi và ngâm chiết đều vượt tiêu chuẩn cho phép của QCVN 03:2008/BTNMT.

8. Kết quả vận hành mô hình đất ướt

• Sự sinh trưởng và phát triển của cỏ Vetiver: Cỏ Vetiver thích nghi rất tốt với điều kiện tự nhiên khu mỏ ĐakSa, sinh trưởng và phát triển được trên lớp bã quặng thải của quy trình ngâm chiết và tuyển nổi. Tốc độ phát triển nhanh, bộ rễ phát triển sâu và dài. Nước đầu ra của mô hình không có độc tính với các loại sinh vật thủy sinh.
• Kết quả xử lý theo sơ đồ tuyển nổi (mô hình 1 và 3 - dòng chảy ngang):Tất cả các chỉ tiêu nước đầu vào, nước đầu ra của ngăn chứa bã quặng tuyển nổi và nước đầu ra của ngăn dòng chảy ngang đều nằm dưới ngưỡng quy chuẩn cho phép (QCVN 40:2011/BTNMT, cột B).
• Hàm lượng các kim loại nặng có xu hướng tăng lên sau ngăn chứa bã quặng tuyển nổi (mẫu S5 so với S0: Cu tăng 75.4 lần, Pb tăng 42.5 lần, Zn tăng 43.5 lần, Cd tăng 131.5 lần, As tăng 3.9 lần).
• Sau đó, hàm lượng các kim loại nặng giảm xuống đáng kể sau ngăn có dòng chảy ngang (mẫu S11 so với S5: Cu giảm 74.3%, Pb giảm 77.6%, Zn giảm 72.4%, Cd giảm 25.3%, As giảm 51.9%).
• Kết quả xử lý theo sơ đồ ngâm chiết (mô hình 2 và 4 - dòng chảy đứng):Tất cả các chỉ tiêu nước đầu vào, nước đầu ra của ngăn chứa bã quặng ngâm chiết và nước đầu ra của ngăn dòng chảy đứng đều nằm dưới ngưỡng quy chuẩn cho phép (QCVN 40:2011/BTNMT, cột B).
• Hàm lượng các kim loại nặng có xu hướng tăng lên sau ngăn chứa bã quặng ngâm chiết (mẫu S6 so với S0: Cu tăng 143 lần, Pb tăng 132 lần, Zn tăng 151.5 lần, Hg tăng 1.75 lần, Cd tăng 511.8 lần, As tăng 2.7 lần).
• Sau đó, hàm lượng các kim loại nặng giảm xuống đáng kể sau ngăn đất ướt có dòng chảy đứng (mẫu S12 so với S6: Cu giảm 93.6%, Pb giảm 84.8%, Zn giảm 96.9%, Hg giảm 85.7%, Cd giảm 96.7%, As giảm 63.2%).

9. Đề xuất áp dụng mô hình đất ướt cho Nhà máy ĐakSa

Dựa trên kết quả thực nghiệm, luận văn đề xuất áp dụng mô hình đất ướt để xử lý nước thải và bã quặng sau khi đóng cửa mỏ ĐakSa.

• Đối với đập chứa thải tuyển nổi (Đập 1):Công suất xử lý của mô hình thực nghiệm là 0,62m3/m2/ngày, trong khi phương án đóng cửa đập trong báo cáo ĐTM là 1,1m3/m2/ngày.
• Để nâng cao hiệu quả và an toàn cho chất lượng nước đầu ra, nên xây dựng khu đầm lầy trên toàn bộ bề mặt diện tích Đập 1. Khi đó, công suất xử lý sẽ là 0,54m3/m2/ngày, đảm bảo an toàn hơn.
• Đối với đập chứa thải ngâm chiết (Đập 2A&B):Với công suất xử lý của mô hình thực nghiệm (0,62m3/m2/ngày) và lượng mưa lớn nhất (531mm/ngày trên 15.100m2 tạo ra 8.018m3 nước mưa), công suất xử lý thực tế sẽ là 0,53m3/m2/ngày. Kết quả này phù hợp và an toàn hơn đối với chất lượng nước đầu ra.
• Đề xuất xây dựng khu đầm lầy tại chân Đập 1 rộng hơn:Kế hoạch ban đầu là xây thêm một đầm lầy nhỏ 5.500 m2 dưới chân đập tuyển nổi.
• Nếu giữ nguyên diện tích này để xử lý toàn bộ lượng nước thải (từ hồ ngâm chiết, tuyển nổi và nước mưa bề mặt), công suất xử lý sẽ rất cao (4.8m3/m2/ngày), không phù hợp với kết quả mô hình.
• Để nâng cao chất lượng nước và phù hợp với mô hình, cần thiết phải xây dựng khu đầm lầy dưới chân Đập 1 có diện tích 38.500m2 (gấp 7 lần kế hoạch). Khi đó, công suất xử lý sẽ đạt 0,68m3/m2/ngày, xấp xỉ với công suất của mô hình (0,62m3/m2/ngày).

10. Kết luận chung và kiến nghị

• Kết luận:Nước thải từ cả hai nhà máy Bồng Miêu và ĐakSa đều có hàm lượng bùn quặng, kim loại nặng và Xyanua cao trước xử lý. Tuy nhiên, nhờ hệ thống thu gom và xử lý hiệu quả, chất lượng nước thải sau xử lý (tại Đập 1) của cả hai nhà máy đều đạt QCVN 40:2011/BTNMT, cột B.
• Cỏ Vetiver thích nghi tốt với điều kiện tự nhiên và đặc điểm bã quặng thải ở Phước Sơn, Quảng Nam. Cỏ phát triển nhanh, bộ rễ sâu, và nước đầu ra của mô hình không độc hại với sinh vật thủy sinh.
• Mô hình bã quặng tuyển nổi và ngâm chiết cho thấy khả năng xử lý hiệu quả các kim loại nặng. Mặc dù có sự tăng nồng độ kim loại nặng sau ngăn chứa bã quặng (do nước thẩm thấu qua bã thải), nhưng sau đó, mô hình đất ướt (có dòng chảy ngang hoặc đứng) đã giảm đáng kể các kim loại nặng, đưa nước thải đầu ra đạt quy chuẩn.
• Phương án "xử lý thụ động qua đầm lầy" có cơ sở khoa học và có thể áp dụng để xử lý, kiểm soát bã quặng và nước thải của đập chứa thải sau khi đóng cửa mỏ vàng ĐakSa.
• Kiến nghị:Cần có những nghiên cứu tiếp theo trong thời gian dài hơn (khoảng 24 tháng) để đánh giá đầy đủ sự biến đổi theo mùa và có dữ liệu toàn diện về khả năng xử lý của mô hình.
• Cần nghiên cứu để xác định khối lượng các chất ô nhiễm tích lũy trong thân, lá, rễ cỏ Vetiver và sự tích tụ trong lớp vật liệu để tính toán cân bằng vật chất.
• Cần thực hiện các nghiên cứu khác bằng cách thay đổi chế độ dòng chảy, lưu lượng, loại thực vật và loại vật liệu để có cơ sở so sánh và lựa chọn phương án tối ưu.
  Linkdowload full: https://drive.google.com/file/d/1GJi4fD9TtcoUXZ8_Q3dTbydk2A3CwAG_/view?usp=sharing