Nước thải từ các khu mỏ khai thác và chế biến khoáng sản thường có khối lượng lớn, chứa nhiều chất ô nhiễm như As, NH4+, Pb, Fe, Cr, Zn, NO3-, Mn,… và ít được xử lý trước khi xả thẳng ra môi trường nên đã tác động xấu tới môi trường đất, nước mặt và nước ngầm.
Một số nơi đã tiến hành áp dụng nhiều biện pháp sinh học, hóa học khác nhau, tuy nhiên, hiệu quả xử lý không cao, mặt khác chi phí thường rất tốn kém. Trong điều kiện khai thác, chế biến khoáng sản ở Việt Nam hiện nay, việc sử dụng các khoáng chất tự nhiên và polyme trong xử lý nước thải loại này hầu như chưa được nghiên cứu ứng dụng nhiều. Vì vậy, việc đưa ra phương pháp xử lý nước thải phù hợp để ứng dụng cho các cơ sở khai thác là rất cấp thiết.
Trên cơ sở nghiên cứu khả năng hấp phụ của các vật liệu khoáng và polyme điển hình như bentonit hoạt hóa, zeolit và các polyacryamid, các nhà khoa học Viện Khoa học Vật liệu, trực thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã đề xuất phương pháp và khả năng ứng dụng phương pháp đó để xử lý chất ô nhiễm trong nước thải khai thác – chế biến khoáng sản.
Các nhà khoa học vận dụng quá trình thuỷ phân và cơ chế trung hoà – kết tủa điện tích và kết tụ qua việc tạo cầu nối polyme và ứng dụng các tính chất đặc trưng của khoáng chất là tính trương nở, khả năng trao đổi ion, tính hấp phụ để xử lý chất gây ô nhiễm.
Phương pháp xử lý nước thải mỏ được tiến hành qua các bước hoà tan polyme thành dung dịch, sau đó tiến hành khuấy trộn trong thời gian nhất định. Kết quả xử lý đạt hiệu suất cao nhất đối với polyme ở mức 1,0g, bentonit hoạt hóa ở mức 4g và zeolit tự nhiên là 15g trên 1m3 nước thải.
Đối với kim loại nặng (As, Fe, Zn, Mn): Khả năng hấp phụ của polyme là tương đối cao. Đối polyme cho hiệu quả cao nhất, hiệu suất đạt từ 90 – 96% ở mức 1,0g/m3 nước thải. Các khoáng chất (bentonit hoạt hóa và zeolit) có khả năng xử lý kim loại thấp hơn. Đối với bentonit hoạt hóa, hiệu suất xử lý đối với Fe là cao nhất ở khối lượng nguyên liệu là 4g/m3 nước thải – hiệu suất đạt 61.1%. Trong khi zeolit tự nhiên, với mức nguyên liệu 15g/m3 nước thải, hiệu suất xử lý Fe chỉ đạt 49,5%.
Đối với các hợp chất nitơ (NH4+, NO3-): khả năng xử lý nước thải của polyme ở mức 1,0g, hiệu suất cao nhất đạt NH4+: 92,0%, NO3-: 80,7%. Tương tự thí nghiệm trên bentonit hoạt hóa, ở mức 4g/m3, kết quả đạt được là cao nhất, trong đó NH4+: 91.7% và NO3-: 86.0%. Riêng đối với zeolit tự nhiên có hiệu suất xử lý thấp nhất, kết quả cho thấy, đối với kim loại nặng thì Fe đạt cao nhất là 49,5%, các hợp chất nitơ đạt từ 27,1 – 40%.
Chất rắn lơ lửng (TSS): hiệu suất xử lý tuyến tính với khối lượng nguyên liệu. Xử lý với polyme ở mức 0,5 – 1,5g/m3 nước thải, hiệu suất đạt từ 91.7% – 98.1%.
Đối với dầu mỡ khoáng: Các polyme gần như xử lý triệt để dầu mỡ khi khối lượng nguyên liệu là 1,0 g/1m3 nước thải, khoáng chất bentonit hoạt hóa cũng cho kết quả tốt ở mức 4 gam/1m3 nước thải. Riêng với zeolit, khả năng xử lý kém hơn, chỉ hấp phụ tối đa 50% hàm lượng ô nhiễm ở mức 15 gam/1m3 nước thải.
Hiệu suất xử lý nước thải khai thác mỏ bằng vật liệu polyme (a) và bentonit (b)
Trên cơ sở so sánh với giới hạn cho phép là các Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước ngầm và nước mặt, các chỉ tiêu ô nhiễm sau xử lý bằng các polyme và nguyên liệu khoáng ở mức độ nào đó đạt tiêu chuẩn thải, đảm bảo trong việc xả thải ra nguồn tiếp nhận.
Nghiên cứu trên đây của các nhà khoa học Viện Khoa học Vật liệu hiện đang ở quy mô phòng thí nghiệm. Với ưu thế thực hiện đơn giản và hiệu suất xử lý chất thải cao, tiềm năng ứng dụng công nghệ này trên diện rộng hơn nhằm xử lý nước thải từ các khu khai thác mỏ là hết sức khả quan.
Theo: TS. Phan Văn Trường – Viện Khoa học Vật liệu
