Nghiên cứu áp dụng công nghệ thực vật kết hợp vật liệu sét tự nhiên xử lý nước thải chế biến khoáng sản chì kẽm Chợ Đồn

Khả năng sử dụng vật liệu tự nhiên để xử lý ô nhiễm môi trường nước tại khu mỏ chì kẽm Chợ Đồn.... Một số loại thực vật có khả năng xử lý ô nhiễm kim loại nặng tại khu mỏ chì kẽm Chợ Đồn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

XÁC NHẬN HỌC VIÊN ĐÃ CHỈNH SỬA THEO GÓP Ý CỦA HỘI ĐỒNG

Giáo viên hướng dẫn Chủ tịch hội đồng chấm luận văn

thạc sĩ khoa học

PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải PGS.TS Nguyễn Thị Loan

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 3

1.1 Ảnh hưởng của kim loại nặng tới sức khỏe con người 3

1.1.1 Asen (As) 3

1.1.2 Cadimi (Cd) 4

1.1.3 Mangan (Mn) 5

1.1.4 Chì (Pb) 6

1.1.5 Kẽm (Zn) 8

1.2 Tổng quan về đặc điểm môi trường khu mỏ chì kẽm Chợ Đồn 8

1.2.1 Hiện trạng công nghệ khai thác, chế biến quặng tại mỏ chì kẽm 9

1.2.2 Công nghệ xử lý chất thải của mỏ chì kẽm 11

1.2.3 Hiện trạng môi trường nước khu vực mỏ chì kẽm 12

1.3 Khả năng sử dụng vật liệu tự nhiên để xử lý ô nhiễm môi trường nước

tại khu mỏ chì kẽm Chợ Đồn 14

1.4 Tổng quan về biện pháp xử lý ô nhiễm bằng thực vật 16

1.4.1 .Xử lý ô nhiễm kim loại nặng bằng thực vật 16

1.4.2 Công nghệ sử dụng đất ngập nước trong xử lý môi trường 18

1.4.3 Một số loại thực vật có khả năng xử lý ô nhiễm kim loại nặng tại

khu mỏ chì kẽm Chợ Đồn 21

1.4.4 Tổng quan chung về cây sậy (Phragmites austraulis) 23

CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

2.1 Đối tượng và địa điểm nghiên cứu 26

2.2 Phương pháp nghiên cứu 26

2.2.1 Phương pháp chế tạo vật liệu 26

2.2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 27

2.2.3 Phương pháp xử lý và phân tích mẫu 31

CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33

3.1 Kết quả phân tích mẫu vật liệu 33

3.2 Hiệu quả xử lý kim loại nặng của hệ thống vật liệu - bãi lọc trồng cây 35

3.2.1 Các giá trị pH, COD, BOD5 trong môi trường nước 35

3.2.2 Hiệu quả xử lý kim loại nặng 37

3.3 Hàm lượng kim loại trong vật liệu và cây sậy sau thí nghiệm 43

3.3.1 Sự tích lũy kim loại nặng trong vật liệu 43

3.3.2 Sự tích lũy của kim loại nặng trong cây sậy 44

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

PHỤ LỤC HÌNH 55

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 Mô hình bãi lọc trồng cây dòng chảy tự do bề mặt 19

Hình 2 Mô hình bãi lọc trồng cây dòng chảy ngang 20

Hình 3 Mô hình bãi lọc trồng cây dòng chảy thẳng đứng điển hình trong xử lý nước thải của một hộ gia đình 20

Hình 4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 28

Hình 5 Thiết kế hệ thống dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm 29

Hình 6 Hệ pilot 50l/ngày đêm sử dụng vật liệu và hệ thống dòng chảy mặt -

dòng chảy ngầm 30

Hình 7 Kiểm tra, điều chỉnh mẫu nước chế bị và lấy mẫu nước đầu ra 31

Hình 8 pH của nước chảy qua cột vật liệu, dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm 35

Hình 9 BOD5 trong nước chảy qua dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm 36

Hình 10 COD trong nước chảy qua dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm 37

Hình 11 Hàm lượng Mn trong nước chảy qua cột vật liệu, dòng chảy mặt và

dòng chảy ngầm 38

Hình 12 Hàm lượng Zn trong nước chảy qua cột vật liệu, dòng chảy mặt và

dòng chảy ngầm 39

Hình 13 Hàm lượng Cd trong nước chảy qua cột vật liệu, dòng chảy mặt và

dòng chảy ngầm 40

Hình 14 Hàm lượng Pb trong nước chảy qua cột vật liệu, dòng chảy mặt và

dòng chảy ngầm 41

Hình 15 Hàm lượng As trong nước chảy qua cột vật liệu, dòng chảy mặt và

dòng chảy ngầm 42

Hình 16 Lượng kim loại nặng mất đi trong dung dịch so với lượng kim loại nặng tích lũy trong cột vật liệu 43

Hình 17 Hàm lượng Mn tích lũy trong cây sậy 44

Hình 18 Hàm lượng Zn tích lũy trong cây sậy 45

Hình 19 Hàm lượng Cd tích lũy trong cây sậy 45

Hình 20 Hàm lượng Pb tích lũy trong cây sậy 46

Hình 21 Hàm lượng As tích lũy trong cây sậy 46

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 Một số loại thực vật có khả năng xử lý KLN tại khu mỏ chì kẽm Chợ Đồn 21

Bảng 2 Diện tích và tổng sản lượng sậy ở một số khu vực trên thế giới 24

Bảng 3 Hàm lượng kim loại trong nước thải (mg/l) 27

Bảng 4 Thành phần hóa học của mẫu bùn thải mỏ sắt Bản Cuôn 33

Bảng 5 Thành phần khoáng vật của mẫu nguyên khai và mẫu vật liệu SBC-400-10S 34

Bảng 6 Hệ số tích lũy (BCF) và hệ số vận chuyển (TF) 48

MỞ ĐẦU

Ô nhiễm nước là một trong những vấn đề hiện hữu đối với tất cả các quốc gia trên thế giới hiện nay Những hoạt động nhân sinh như khai khoáng, luyện kim, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp là một trong những nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm môi trường nước Trong các tác nhân gây ô nhiễm nước thì kim loại nặng là một trong những tác nhân nguy hại hàng đầu Kim loại nặng thường không hoặc ít tham gia vào các quá trình chuyển hóa của sinh vật nên chúng thường tích lũy trong

cơ thể sinh vật, trong các chuỗi thức ăn và thâm nhập vào cơ thể con người

Việc gia tăng dân số và việc đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đã thúc đẩy công nghiệp khai thác và chế biến khoáng sản Ở Việt Nam, số mỏ đang hoạt

động là gần 900 mỏ, trong đó mỏ khoáng sản kim loại là khoảng 90 mỏ Hoạt động

này thải ra lượng chất thải lớn có chứa các kim loại nặng như Cu, Cd, Zn, Pb, Mn,

As, Cr,…vào môi trường đất và nước Chúng là nguyên nhân gây nhiễm độc nguồn nước, tích lũy trong cơ thể con người và có thể gây ra hàng loại bệnh về thần kinh, xương, ung thư, …

Việc xử lý ô nhiễm, đặc biệt là ô nhiễm kim loại nặng tại các vùng khai thác

và chế biến khoáng sản là rất cấp bách Có rất nhiều công nghệ tiên tiến đã được nghiên cứu và áp dụng trên thế giới để xử lý ô nhiễm kim loại nặng Tuy nhiên những công nghệ này phần lớn đều đòi hỏi chi phí cao Công nghệ sử dụng vật liệu hấp phụ và thực vật bản địa để xử lý ô nhiễm thường có chi phí rẻ, hiệu quả cao và thân thiện với môi trường Việc tìm ra loại vật liệu và thực vật thích hợp, có sẵn tại địa phương sẽ đem lại hiệu quả về mặt kinh tế và có tính khả thi cao Đề tài

“Nghiên cứu áp dụng công nghệ thực vật kết hợp vật liệu sét tự nhiên xử lý nước thải chế biến khoáng sản chì kẽm Chợ Đồn” đưa ra quy trình chế tạo vật liệu hấp

phụ tư nhiên và quy trình công nghệ xử lý kết hợp trong xử lý nước thải tại khu mỏ chì kẽm Chợ Đồn với mục tiêu chủ yếu như sau:

- Đánh giá thực trạng ô nhiễm kim loại nặng trong nước thải mỏ khu vực Chợ Đồn, Bắc Kạn;

- Nghiên cứu, chế tạo vật liệu hấp phụ từ bùn thải mỏ quặng sắt Bản Cuôn, Bắc Kạn;

- Đánh giá hiệu quả xử lý kim loại nặng của hệ thống bãi lọc trồng cây kết hợp vật liệu hấp phụ

Công trình nghiên cứu này được tài trợ bởi kinh phí và đội ngũ khoa học thuộc Đề tài khoa học cấp Nhà nước “Nghiên cứu, áp dụng công nghệ tích hợp địa môi trường - địa sinh thái nhằm ngăn ngừa, xử lý ô nhiễm môi trường nước tại một

số điểm ở các lưu vực sông vùng Tây Bắc” (Mã số KHCN-TB.02C/13-18) thuộc Chương trình Khoa học và Công nghệ trọng điểm cấp Nhà nước giai đoạn 2013-

2018 “Khoa hộc và Công nghệ phục vụ phát triển bền vững vùng Tây Bắc” do TS Nguyễn Thị Hoàng Hà làm chủ nhiệm, học viên làm một trong những cán bộ được tham gia thực hiện Học viên trân trọng cảm ơn đề tài và Chủ nhiệm đề tài đã cho phép học viên sử dụng thông tin, dữ liệu và kết quả nghiên cứu thuộc đề tài để thực hiện luận văn tốt nghiệp

As trong nước có thể đe dọa đến sức khỏe con người bởi vì phần lớn các hợp chất

As trong nước uống đều ở dạng vô cơ rất độc Hai dạng tồn tại chính của As vô vơ được tìm thấy trong môi trường là arsenite (As hóa trị 3 hay As III) và arsenate (As hóa trị 5 hay As V) [10]

Độc tính của As phụ thuộc vào trạng thái tồn tại của nó Các dạng hợp chất

vô cơ và hữu cơ của As hóa trị (III) có độc tính cao hơn dạng hóa trị (V) [22]

Nhiễm độc As thường qua đường hô hấp và tiêu hoá dẫn đến các thương tổn

da như tăng hay giảm màu của da, tăng sừng hoá, ung thư da và phổi, ung thư bàng quang, ung thư thận, ung thư ruột Ngoài ra, As còn có thể gây các bệnh khác như:

to chướng gan, bệnh đái đường, bệnh sơ gan Khi cơ thể bị nhiễm độc As, tuỳ theo mức độ và thời gian tiếp xúc sẽ biểu hiện những triệu chứng với những tác hại khác nhau, chia ra làm hai loại sau:

Nhiễm độc cấp tính [28]

- Qua đường tiêu hoá: Khi anhydrit arsenous hoặc chì arsenate vào cơ thể sẽ biểu hiện các triệu chứng nhiễm độc như rối loạn tiêu hoá (đau bụng, nôn, bỏng, khô miệng, tiêu chảy nhiều và cơ thể bị mất nước ) Bệnh cũng tương tự như bệnh

tả có thể dẫn tới tử vong từ 12-18 giờ Trường hợp nếu còn sống, nạn nhân có thể bị viêm da tróc vảy và viêm dây thần kinh ngoại vi Một tác động đặc trưng khi bị nhiễm độc As dạng hợp chất vô cơ qua đường miệng là sự xuất hiện các vết màu đen và sáng trên da

- Qua đường hô hấp (hít thở không khí có bụi, khói hoặc hơi As): có các triệu chứng như: kích ứng các đường hô hấp với biểu hiện ho, đau khi hít vào, khó thở; rối loạn thần kinh như nhức đầu, chóng mặt, đau các chi; hiện tượng xanh tím mặt được cho là tác dụng gây liệt của As đối với các mao mạch Ngoài ra còn có các tổn thương về mắt như: viêm da mí mắt, viêm kết mạc

ra khi tiếp xúc với As như thường xuyên hít phải As trong thời gian dài hoặc da liên tục tiếp xúc với As

- Rối loạn thần kinh có các biểu hiện như: viêm dây thần kinh ngoại vi cảm giác vận động, có thể đây là biểu hiện độc nhất của As mãn tính Ngoài ra, có thể có các biểu hiện khác như tê đầu các chi, đau các chi, bước đi khó khăn, suy nhược cơ (chủ yếu ở các cơ duỗi ngón tay và ngón chân)

- Nuốt phải hoặc hít thở As trong không khí một cách thường xuyên, liên tiếp

có thể dẫn tới các tổn thương, thoái hoá cơ gan, do đó dẫn tới xơ gan

- Rối loạn toàn thân ở người tiếp xúc với As như gầy, chán ăn Ngoài tác dụng cục bộ trên cơ thể người tiếp xúc do tính chất ăn da của các hợp chất As, với các triệu chứng như loét da gây đau đớn ở những vị trí tiếp xúc trong thời gian dài hoặc loét niêm mạc mũi, có thể dẫn tới thủng vách ngăn mũi

1.1.2 Cadimi (Cd)

Cadimi thường được sử dụng trong công nghệ mạ điện, sơn, luyện kim, chế tạo đồ nhựa Cadimi còn được dùng để sản xuất pin Ag-Cd

Cadimi là một trong số ít nguyên tố không cần thiết cho cơ thể con người Cadimi gây độc tới con người ở nồng độ thấp và được tích lũu trong hệ sinh thái cũng như cơ thể con người Cadimi làm giảm mật độ khoáng của xương, tăng tỉ lệ biến dạng và bị gãy xương Cadimi còn làm gây hoại tử ống thận, suy thận [30]

Biểu hiện nhiễm độc cấp tính với Cd thông qua đường hô hấp thường dẫn tới xuất huyết phổi, phù phổi và có thể dẫn tới tử vong Đối với tiếp xúc qua đường miệng, Cd gây phá hủy hồng cầu; xuất huyết, hoại tử, loét ruột; viêm dạ dày, hoại tử

dạ dày; giảm hoạt động của cơ

Nhiễm độc mãn tính với Cd: Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra công nhân tiếp xúc với Cd trong thời gian dài gặp nhiều vấn đề với đường hô hấp như khó thở, chức năng phổi bị suy giảm Việc hút thuốc lá cũng là con đường phơi nhiễm Cd thông qua đường hô hấp Biểu hiện nhiễm độc mãn tính với Cd còn được nhận thấy ở thận: tăng bài tiết protein trọng lượng phân tử thấp, giảm sự tái hấp thu các chất hòa tan (đường, canxi, phốt phát vô cơ), tăng hình thành sỏi thận, giảm tốc độ lọc cầu thận

1.1.3 Mangan (Mn)

Mangan thường được sử dụng trong sản xuất hợp kim thép Ngoài ra, Mangan còn được sử dụng trong sản xuất ắc quy khô, công nghiệp sản xuất gốm, sản xuất sơn, thuốc nhuộm,…

Mangan là một nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể Nó có nhiều vai trò như: tác động tới hô hấp tế bào, chuyển hóa gluxit, hoạt động của não Mangan liên kết với vitamin K tham ra quá trình tổng hợp prothrombin ảnh hưởng tới quá trình đông máu, tham gia tổng hợp protein và tương tác với acid nucleic, tham gia tổng hợp cholesterol [31] Nhiễm độc mangan thường thể hiện ở ba giai đoạn:

- Giai đoạn đầu: thường chán ăn, mệt mỏi, vô cảm, đau đầu, mỏi chân, đau khớp

- Giai đoạn thứ hai: xuất hiện các triệu chứng pakyson như nói nhầm, đi đứng loạng choạng, tiết nhiều nước bọt

- Giai đoạn cuối: sơ cứng mạch, nhất là hai chân, đau cơ, loạn cảm giác

Người bị nhiễm độc mangan từ việc khai thác quặng mangan hoặc làm tiếp xúc với mangan từ việc điều chế mangan thường mắc các bệnh về hô hấp như viêm họng, viêm phế quản, viêm phổi

1.1.4 Chì (Pb)

Chì là một trong những kim loại được nghiên cứu kỹ về độc tố Nguồn gây ô nhiễm chì chủ yếu từ quá trình khai mỏ, sản xuất kim loại màu, sản xuất pin và ắc quy, gia công kim loại

Chì có tính độc cao đối với con người và động vật Sự thâm nhiễm Pb vào

cơ thể con người từ rất sớm từ tuần thứ 20 của thai kì và tiếp diễn suốt kì mang thai Trẻ em có mức hấp thụ Pb cao gấp 3-4 lần người lớn [6] Trẻ em từ 6 tuổi trở xuống và phụ nữ có thai là những đối tượng mẫn cảm với những ảnh hưởng nguy

hại của Pb

Chì cũng cản trở chuyển hóa canxi bằng cách trực tiếp hay gián tiếp thông qua kìm hãm sự chuyển hóa vitamin D Chì gây độc cả cơ quan thần kinh trung

ương lẫn thần kinh ngoại biên

Chì tác động lên hệ enzym, đặc biệt là enzym vận chuyển hydro Khi bị nhiễm độc, người bệnh bị một số rối loạn cơ thể, trong đó chủ yếu là rối loạn bộ phận tạo huyết (tủy xương) Tùy theo mức độ nhiễm độc có thể gây ra những tai biến như đau bụng Pb, đường viền đen Burton ở lợi, đau khớp, viêm thận, cao huyết

áp vĩnh viễn, liệt, tai biến não nếu nặng có thể gây tử vong Tác dụng hóa sinh của

Pb chủ yếu gây ảnh hưởng đến tổng hợp máu, phá vỡ hồng cầu Chì ức chế một số enzym quan trọng trong quá trình tổng hợp máu do tích đọng các hợp chất trung gian của quá trình trao đổi chất Chì kìm hãm quá trình sử dụng O2 và glucozo để

sản xuất năng lượng cho quá trình sống Sự kìm hãm này có thể nhận thấy khi nồng

độ Pb trong máu khoảng 0,3mg/l Khi nồng độ Pb trong máu lớn hơn 0,8mg/l có thể gây ra hiện tượng thiếu máu do thiếu hemoglobin Nếu hàm lượng Pb trong máu khoảng 0,5-0,8mg/l sẽ gây rối loạn chức năng của thận và phá hủy não JECFA đã thiết lập giá tri tạm thời cho lượng Pb đưa vào cơ thể có thể chịu đựng được đối với trẻ sơ sinh và thiếu nhi là 25 mg/kg thể trọng [29]

Triệu chứng ngộ độc chì gồm: đau bụng trên, táo bón, nôn mửa Ở trên lợi

của bệnh nhân, người ta nhận thấy một đường xanh đen do sunfua-Pb đọng lại

Chứng viêm não tuy rất hiếm nhưng lại là biến chứng nghiêm trọng ở người

trong trường hợp nhiễm độc Pb, trường hợp cũng thường hay gặp ở trẻ em

Bệnh thiếu máu: thiếu máu xảy ra trong trường hợp nhiễm độc Pb vô cơ và thường xảy ra trong giai đoạn cuối, nhưng ngay khi nhiễm độc Pb, người ta đã phát hiện rối loạn tổ hợp máu Sự kìm hãm tổ hợp máu là yếu tố gây ra bệnh thiếu máu

do Pb nhưng nó cũng tạo ra những tác động trực tiếp đến hồng cầu

Mức độ nguy hiểm tùy thuộc vào độ tuổi và tình trạng của cơ thể và nguy hiểm chính là độc hại tới hệ thần kinh Hầu hết nhạy cảm với Pb là trẻ em, đặc biệt

là trẻ em mới tập đi, trẻ sơ sinh và bào thai Trẻ sơ sinh, trẻ em dưới 16 tuổi và phụ

nữ có thai là đối tượng nhạy cảm nhất với độc tố Pb, tác động mãn tính đến sự phát triển trí tuệ của trẻ em Với những phụ nữ có thai thường xuyên tiếp xúc với Pb khả năng xảy thai hoặc thai nhi chết sau khi sinh là rất lớn Với trẻ em, hệ thần kinh đang phát triển rất nhạy cảm khi bị nhiễm Pb dù ở nồng độ thấp, hệ số thông minh (IQ) giảm xuống Đối với người trưởng thành, công việc thường xuyên tiếp xúc với

Pb quá mức hoặc do gặp sự cố có thể bị nhiễm bệnh thần kinh ngoại vi hoặc thần kinh mạn tính Tuy nhiên ở người lớn các ảnh hưởng cấp tính hay hầu hết các ảnh hưởng nhạy cảm của Pb có thể là bệnh tăng huyết áp Ngoài ra khi nhiễm độc Pb còn có thể ảnh hưởng dến một số cơ quan khác trong cơ thể như dạ dày, ruột non,

cơ quan sinh sản [29]

1.1.5 Kẽm (Zn)

Kẽm được sử dụng rộng rãi trong công nghệ chế tạo đồng thau và các hợp kim khác Công nghiệp khai khoáng, chế biến quặng, sản xuất kim loại màu, pin và

ắc quy thải ra môi trường nhiều kẽm

Kẽm là nguyên tố vi lượng cần thiết cho động vật và con người Kẽm là thành phần thiết yếu của một lượng lớn metalloenzymes (như alcohol dehydrogenase, carbonic anhydrase, aminopeptidase leucine, superoxide dismutase, deoxyribonucleic acid (DNA) axit ribonucleic (RNA) polymerase) [27] Như vậy,

Zn là cần thiết đối với sự tổng hợp nucleic acid, protein, trao đổi chất màng, cũng như sự tăng trưởng tế bào và phân chia Kẽm cũng đóng một vai trò thiết yếu trong duy trì cấu trúc axit nucleic của các gen (hiện tượng ngón tay kẽm) Thiếu kẽm đã được kết hợp với viêm da, biếng ăn, chậm lớn, kém lành vết thương, thiểu năng sinh dục với khiếm khả năng sinh sản, chức năng miễn dịch bị suy yếu; tăng tỷ lệ mắc các dị tật bẩm sinh ở trẻ sơ sinh do sự thiếu hụt kẽm trong bà mẹ

Phơi nhiễm cấp tính với Zn có thể gây chết người Bụi Zn gây tắc động mạch phổi, xơ hóa các nội phế nang phổi Một số nghiên cứu đã chỉ ra mức độ phơi nhiễm với khói chứa Zn Người công nhân thực hiện đổ Zn nóng chảy bị khó thở và đau ngực khi tiếp xúc với Zn ở nồng độ 320-580 mg Zn/m3 sau 2-12h Hai tình nguyện viên đã bị ho, tức ngực, khó thở, giảm dung tích sống khoảng 3-49 h sau khi hít cấp tính với 600mg Zn/m3 trong 10-12 phút [27]

Tiếp xúc với Zn trong thời gian dài gây nên các triệu chứng tầm thần (đau đầu, mất ngủ, căng thẳng), rối loạn chuyển hóa trong cơ thể (chuyển hóa lipid máu, thiếu máu) , rối loạn tiêu hóa (nôn mửa, đau bụng, tiêu chảy), gây viêm tụy, thận

1.2 Tổng quan về đặc điểm môi trường khu mỏ chì kẽm Chợ Đồn

Khu vực mỏ chì kẽm Chợ Đồn là một vùng quặng chì kẽm có chất lượng tốt nhất và trữ lượng lớn nhất nước ta, đã được tìm kiếm thăm dò và khai thác ở các mức độ khác nhau Khu vực mỏ chì kẽm Chợ Đồn gồm có khu vực mỏ chì kẽm

nam Chợ Đồn và bắc Chợ Đồn (Chợ Điền) Mỏ chì kẽm Bắc Chợ Đồn bao gồm các khu mỏ: Lũng Hoài, Đèo An, Bình Chai, Phia Khao, Popen Mỏ chì kẽm Nam Chợ Đồn bao gồm 4 mỏ chính Nà Tùm, Pù Sáp, Ba Bồ, Nà Bốp và khu chế biến khoáng sản Lũng Váng thuộc thị trấn Bằng Lũng và xã Bằng Lãng huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn với diện tích 67,95 ha

1.2.1 Hiện trạng công nghệ khai thác, chế biến quặng tại mỏ chì kẽm

Khu vực mỏ chì kẽm Chợ có chất lượng quặng tốt nhất và trữ lượng lớn nhất

đã được thăm dò và khai thác ở nước ta

Khu vực Nam Chợ Đồn: bao gồm khu vực mỏ Nà Tùm, Ba Bồ, Nà Bốp, Pù Sáp Thuộc phạm vi khu vực chì kẽm Nam Chợ Đồn đã và đang có một số đơn vị hoạt động khai thác và chế biến khoáng sản như sau: Công ty cổ phần khoáng sản Bắc Kạn (BKC) gồm các đơn vị thành viên:

- Xí nghiệp khai thác và chế biến khoáng sản Chợ Đồn - thị trấn Bằng Lũng, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn

- Xí nghiệp khai thác khoáng sản Bằng Lãng - xã Bằng Lãng, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn

- Xí nghiệp khai thác mỏ Pù Sáp - xã Bằng Lãng, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn

Bên cạnh đó, công ty cổ phần khoáng sản Bắc Kạn hợp tác đầu tư và kinh doanh trong quá trình khai thác và tuyển quặng với Công ty TNHH Tập Đoàn Thiên

Mã - thôn Bản Lắc, Xã Bằng Lãng, Huyện Chợ Đồn, Bắc Kạn

Khu vực Bắc Chợ Đồn gồm khu vực mỏ Bắc Lũng Hoài, Nam Lũng Hoài Po Pen, Đèo An, Bình Trai Thuộc phạm vi khu vực chì kẽm Bắc Chợ Đồn đang được Công ty TNHH Một thành viên Kim loại màu Bắc Kạn Ngoài ra khu vực mỏ chì kẽm Chợ Đồn còn có nhà máy điện phân chì kẽm tại huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn

là nhà máy chế biến sâu khoáng sản, phù hợp với quy hoạch thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng quặng chì kẽm

Khu mỏ chì kẽm Chợ Đồn thường dùng 2 phương thức khai thác khoáng sản

là khai thác lộ thiên và khai thác hầm lò Công tác khai thác được cơ giới hóa với mức độ thấp chủ yếu là bán cơ giới và thủ công

Khai thác hầm lò: Đây là phương pháp phổ biến tại khu mỏ chì kẽm Chợ Đồn Phương pháp này áp dụng đối với các thân quặng sunfua (phần ở sâu) Quy trình khai thác bao gồm phá vỡ quặng, đá bằng khoang nổ mìn, xúc bốc thủ công, vận tải trong mỏ bằng tự chảy hoặc goong đẩy tay, bằng tời điện ở giếng đứng và nghiên, thông gió cưỡng bức bằng quạt, thoát nước bằng bơm và tự chảy, vận tải ngoài mỏ bằng ô tô

Khai thác lộ thiên: áp dụng đối với mỏ quặng nông và phần thân quặng oxit (phần mặt trên) Phương pháp này dùng máy xúc, máy gạt, gàu xúc, ô tô để khai thác Trong các moong khai thác lộ thiên, do có sự bay hơi mạnh mẽ nên nồng độ các chất hòa tan trong nước cao hơn hẳn so với nước thải ở mỏ ngầm

Quặng chì kẽm nguyên khai sau khi được khai thác ở mỏ Chợ Đồn chủ yếu được áp dụng phương pháp tuyển nổi Bao gồm các bước:

1- Tuyển nổi các khoáng vật chì, đè chìm kẽm bằng xyanua với sulfat kẽm

2- Kích động kẽm bằng sulfat đồng và tuyển nổi bằng xantat

Trong quá trình tuyển nổi vôi được thêm vào để tăng độ pH nhằm đè chìm sulfide Fe

Chế biến khoáng sản chì kẽm có thể phân thành 2 giai đoạn chính như sau:

Giai đoạn làm giàu và chế biến thô khoáng sản chì-kẽm: sử dụng phương pháp tách các loại khoáng vật có cỡ hạt tương đối mịn lơ lửng trong môi trường nước dựa vào khả năng bám dính có lựa chọn của chúng lên bóng khí trong huyền phù của khoáng vật Sản phẩm cuối cùng của khâu này là tinh quặng kẽm và tinh quặng chì Tinh quặng kẽm và chì sau đó sẽ được đưa vào giai đoạn chế biến sâu để sản xuất kẽm thỏi, chì thỏi và trong công đoạn này người ta tiến hành thu hồi các nguyên tố đi kèm có giá trị như Cd, In, Ag, Ga,… và tận thu Zn, Pb

Giai đoạn chế biến sâu quặng chì-kẽm: Về công nghệ sản xuất kẽm, có 2 phương pháp chủ yếu thu hồi Zn là hỏa luyện kẽm và thủy luyện kẽm Tại khu mỏ này sử dụng chủ yếu phương pháp thủy luyện kẽm Bột oxyt kẽm là nguyên liệu đầu tiên cho quá trình thủy luyện để sản xuất kẽm kim loại bằng phương pháp điện phân

và thu hồi các kim loại có ích đi kèm Về công nghệ sản xuất chì: Hiện nay để thu hồi chì sử dụng chủ yếu là phương pháp hỏa luyện Phương pháp thủy luyện thường dùng để xử lý phế liệu chì và các sản phẩm phụ của quá trình sản xuất chì kẽm Phương pháp hỏa luyện cho phép thu hồi tổng hợp các kim loại cộng sinh có ích đi kèm: Ag, Ga, Cd, In…

1.2.2 Công nghệ xử lý chất thải của mỏ chì kẽm

Khu vực mỏ chì kẽm Chợ Đồn có số lượng lớn các mỏ đang khai thác và chế biến Hoạt động khai thác và chế biến khoáng sản tại khu vực này có thể làm phán tán các chất ô nhiễm ra môi trường xung quanh Ngoài ra, khu vực mỏ Chợ Đồn có

hệ thống sông suối khá dày đặc, chủ yếu là các nhánh thượng nguồn sông Cầu, sông Năng, sông Phó Đáy, sông Bình Trung nên nước sông ở khu vực này bị ô nhiễm có nguy cơ gây nguy hiểm cho người dân sử dụng nước ở vùng hạ lưu Do vậy, cần thiết có cơ chế tập trung xử lý nước thải khai khoáng trước khi thải vào môi trường nước để hạn chế nguy cơ ô nhiễm

Việc khai thác và chế biến quặng đều có thể gây ô nhiễm nước, cụ thể:

Quá trình khai khoáng: việc bóc tách lớp đất đá, quặng phát tán một phần các nguyên tố quặng và các nguyên tố đi kèm ra môi trường đất và nguồn nước xung quanh Đồng thời nước ngầm và nước mưa chảy tràn cuốn vật chất quặng xuống thủy vực gây ô nhiễm nguồn nước

Quá trình chế biến quặng: quá trình tuyển quặng phát sinh lượng lớn xỉ, bùn tuyển quặng, nước thải chứa thuốc tuyển quặng và kim loại hòa tan Lượng chất thải này phát tán ra ngoài môi trường, gây ô nhiễm đất và nước