11/07/2013

Mỏ quặng Ellatzite tại Bungari được khai thác từ năm 1987 bằng phương pháp lộ thiên. Phần lớn đất đá thải được đổ thải ở phía Tây của mỏ và chỉ một phần nhỏ được đổ thải tại các bãi thải phía Đông. Qua thời gian, dưới tác động của điều kiện thời tiết, đã xảy ra hiện tượng ôxy hóa các khoáng vật có chứa lưu huỳnh có trong đất đá thải, dẫn đến nước thoát ra từ khu vực này có hàm lượng axit cao, được thoát qua một hệ thống thoát nước ở độ cao 840m.
Hiện tại đã có một nhà máy xử lý nguồn nước thải bị ô nhiễm từ các cơ sở nghiền quặng và làm sạch thiết bị đang hoạt động, đảm bảo hàm lượng các kim loại nặng, cặn lắng lơ lửng và độ pH dưới mức cho phép theo Tiêu chuẩn Châu Âu. Nguồn nước từ các bãi thải khu vực phía Tây được dẫn qua hệ thống cống hiện có chảy vào đường ống bùn quặng của nhà máy làm giàu quặng chảy vào bể quặng đuôi “Benkovski 2” và được trung hòa hoàn toàn. Tuy nhiên, nguồn nước từ các bãi thải khu vực phía Đông được đổ thải ra sông Malak Iskar, gây ô nhiễm nguồn nước sông, phá vỡ cân bằng sinh thái, ảnh hưởng đến môi trường sống của động, thực vật trong khu vực.
Để giải quyết vấn đề nêu trên, Công ty khai thác mỏ Ellatzite – Med đã triển khai áp dụng một giải pháp quản lý nguồn nước của mỏ, trong đó bao gồm việc tránh gây ô nhiễm cho nguồn nước sạch chảy vào mỏ và xử lý nước thải từ các bãi thải mỏ tại một nhà máy xử lý nước do Công ty Công nghệ Vật liệu Mitsubishi (MMTEC), Nhật Bản thiết kế.
Để thực hiện các mục tiêu trên, Công ty đã lập kế hoạch xây dựng một  hệ thống cống ngầm thoát nước từ mỏ với mục đích hạn chế sự tiếp xúc giữa nguồn nước sạch với nguồn nước thải từ các bãi thải phía Tây, đồng thời xây dựng một nhà máy xử lý nguồn nước từ các bãi thải phía Đông trước khi thoát ra sông Malak Iskar. Theo thiết kế, công suất xử lý nước thải của nhà máy là 80l/giây.
Xây dựng nhà máy xử lý nước thải
Nước thải từ các bãi thải khu vực phía Đông  có hàm lượng mangan, đồng và các chất cặn lắng lơ lửng cao hơn mức cho phép, dẫn đến gây ô nhiễm cho nước sông Malak Iskar và gây tổn hại đến tính đa dạng của môi trường sinh thái trong khu vực khai thác. Việc xây dựng nhà máy xử lý nước thải được xem như một giải pháp thích hợp nhằm ngăn ngừa ô nhiễm môi trường do nước thải mỏ gây lên, đồng thời cải tạo được chất lượng nước sông Malka Iskar. 
Nhà máy xử lý nước phải đảm bảo hàm lượng các kim loại nặng, chất cặn lắng lơ lửng và độ pH phù hợp với yêu cầu của Tiêu chuẩn Châu Âu. Cụ thể là, độ pH: 6,0 – 8,5; Cu < 0,1mg/l; Mn < 0,3mg/l; Fe < 1,5mg/l; Ni < 0,2mg/l; SS < 50mg/l. Những chỉ số này phù hợp theo các tiêu chuẩn áp dụng cho nguồn nước mặt loại 2.  
Công nghệ xử lý nước do MMTEC lựa chọn, dựa trên kinh nghiệm xây dựng và vận hành khoảng 40 nhà máy có quy mô tương tự trên thế giới. Một ưu điểm nổi trội trong dây chuyền công nghệ này là mức độ tự động hóa cao, đảm bảo duy trì ổn định các thống số về nước.
Phương pháp được áp dụng là phương pháp trung hòa nước thải do MMTEC đề xuất, dựa trên sự tuần hoàn của bùn quặng. Trong quá trình xử lý, sẽ làm tăng độ đậm đặc của chất cặn lắng lên tới 20 ÷ 40 lần và giảm khối lượng cặn lắng xuống còn 1/5 ÷ 1/10 so với phương pháp truyền thống. Chất cặn lắng tích tụ các kim loại nặng và các hạt vật chất lơ lửng.
Theo thiết kế, lượng nước thải được xử lý tại nhà máy là 80l/giây hay 4,8m3/phút. Chất lượng nước thải sau khi xử lý đạt được yêu cầu. Cụ thể là: độ pH = 6,0 ~ 8,5; hàm lượng Cu (mg/l) = 0,1; hàm lượng Mn (mg/l) = 0,3; hàm lượng Fe (mg/l) = 1,5; hàm lượng Ni (mg/l) = 0,2; và hàm lượng các chất rắn lơ lửng SS (mg/l) = 50.
 Sơ đồ công nghệ của nhà máy xử lý nước thải gồm bốn bước chính, là:
Quá trình trung hòa;
Quá trình kết tủa;
Quá trình lọc bằng cát;
Quá trình trung hòa ngược.
Do chất cặn lắng nhận được trong quá trình trung hòa có cấp hạt mịn nên cần thiết phải lắp đặt một hệ thống lọc bằng cát. Các hạt mịn từ hệ thống lọc này sẽ quay trở lại máy cô đặc.
Trình tự công nghệ của các giai đoạn như sau:
Đầu tiên, tại bể trộn, một phần vữa vôi hidrat hóa (hay còn gọi là thủy hóa) được trộn với bùn quặng đã kết tủa trong bể cô đặc. Hỗn hợp này được kết hợp với nước thải từ bãi thải có chứa axit (AMD) trong bể trung hòa và được trung hòa ở giá trị độ pH = 9,5. Sau khi được trung hòa, hỗn hợp chất lỏng này chảy xuống bể cô đặc và bùn quặng sẽ kết tủa với độ đặc 200kg/m3. Bùn quặng sau khi kết tủa trong máy cô đặc được chuyên chở về Công ty bằng xe chân không chuyên dụng. Tại đây, bùn quặng được xử lý theo đúng các yêu cầu về xử lý chất thải. Dòng tràn từ bể cô đặc chảy vào hệ thống lọc bằng cát và sau khi lọc, nước được trung hòa bằng axit sunfuaric tại bể trung hòa.
Ưu điểm của phương pháp này là nhận được bùn quặng có độ đặc cao và giảm bớt được khối lượng bùn quặng.
Quá trình trung hòa có sử dụng những thiết bị chính như:
Bể chứa vôi hidrat hóa;
Máy cấp liệu vôi hidrat hóa;
Bể hòa tan vôi hidrat hóa;
Bơm sữa vôi hidrat hóa;
Bể trộn;
Van điều khiển bằng khí nén;
Hệ thống kiểm soát độ pH;
Bể trung hòa.
Lượng vôi hidrat hóa được cấp vào bể hòa tan nhờ máy cấp liệu và được trộn lẫn với nước bằng máy khuấy cơ học, sau đó được hòa tan theo một tỷ trọng định trước. Sữa vôi hidrat hóa được bơm lên các bể trộn có lắp đặt các van điều khiển bằng khí nén trên hệ thống đường ống. Việc đóng hoặc mở các van này dựa trên các chỉ số thể hiện trên đồng hồ đo độ pH gắn trên các bể trung hòa. Lượng sữa vôi hidrat hóa dư thừa được bơm trở lại bể hòa tan vôi hidrat hóa.
Tại bể trộn, sữa vôi hidrat hóa được trộn lẫn với bùn quặng bơm lên từ máy cô đặc. Sản phẩm sau khi trộn sẽ chảy vào các bể trung hòa, được trộn lẫn với MMD nhờ máy khuấy cơ học và chảy xuống máy cô đặc. Độ đậm đặc của hỗn hợp sữa vôi hidrat hóa được điều chỉnh nhờ lượng nước và lượng vôi hidrat hóa qua nguồn cấp. 
Quá trình kết tủa sử dụng các thiết bị chính như:
Bể cô đặc;
Bơm bùn quặng tuần hoàn;
Bơm vận chuyển bùn quặng.
Bể cô đặc là loại bể trụ giữa, đường kính 35.000mm, chiều cao cạnh 2.000mm, diện tích 961m2, dung tích 2.560m3.
Bơm bùn quặng tuần hoàn dùng để vận chuyển bùn quặng kết tủa tại bể cô đặc lên các bể trộn. Các bơm này đóng vai trò rất quan trọng trong việc nâng cao độ đậm đặc của bùn quặng đã được luân chuyển. Nếu như bùn quặng không được luân chuyển thì độ đậm đặc của nó hầu như không được nâng lên.
Bùn quặng kết tủa tại bể cô đặc được bơm lên xe chân không chuyên dụng và chở tới một công ty khác đế xử lý lần cuối.
Quá trình lọc bằng cát có sử dụng một số thiết bị chính như:
Bơm nước cấp;
Bơm nước xả;
Bể chứa nước cấp;
Bể chứa nước xả;
Bể chứa nước đã được xử lý.
Hệ thống lọc sẽ lọc các chất rắn lơ lửng có trong dòng tràn từ bể cô đặc. Hệ thống lọc có ba bể chứa 4.500mm x 4.500mm, cao 2,500mm, diện tích lọc 20m2, dung tích 50m3.
Lưu lượng cấp vào hệ thống lọc là 325m3/giờ, vận tốc lọc được tính toán là:
325m3/giờ : 60m2 =  5,4m/giờ
Dòng tràn từ bể cô đặc chảy vào phần trên của hệ thống lọc, được lọc qua lớp cát và chảy xuống bể chứa nước đã được xử lý.
Khi lớp cát trở lên đặc xít do có chứa các chất rắn lơ lửng thì cần được xối rửa sạch trở lại.
Vận tốc tuyến tính của nguồn nước cấp vào khoảng 0,7m/giây, lớp cát mịn phía trên chiếm khoảng 30% chiều dày lớp cát lọc.
Quá trình trung hòa có sử dụng các thiết bị như:
Bể trung hòa;
Máy trộn tại bể trung hòa;
Bể chứa axit sunfuaric;
Bơm axit sunfuaric bổ sung.
Khu vực trung hòa gồm ba bể, với kích thước 2.500mm x 2.500mm, cao 2.500mm, dung tích 12,5m3.
Do giá trị độ pH trong nước qua xử lý của hệ thống lọc là 9,5 nên cần phải giảm giá trị này xuống khoảng 6,0 ~ 8,5 bằng việc sử dụng axit sunfuaric. Thời gian tối đa xảy ra phản ứng trung hòa là 12 phút.
Kết quả thử nghiệm
Các kết quả do MMTEC tiến hành trong phòng thí nghiệm cho thấy, công nghệ xử lý nước thải đã chọn đảm bảo được hàm lượng các kim loại nặng, chất rắn và những giá trị độ pH hoàn toàn phù hợp với Tiêu chuẩn Châu Âu trong lĩnh vực này. Công nghệ này cũng đảm bảo các thông số xử lý nước ổn định trong thời gian hoạt động của nhà máy 24 giờ/ngày.
Những đặc tính cơ bản của phương pháp như sau:
Công suất xử lý nước của nhà máy: 80l/giây;
Độ pH trung hòa: 9,5 (từ các mẫu thử nghiệm);
Chất lượng nước sau khi xử lý: pH – 6,0 ~ 8,5; Cu – 0,1mg/l; Mn – 0,3mg/l; Fe – 1,5mg/l; Ni – 0,2mg/l; SS – 50mg/l;
Liều lượng vôi hidrat hóa: 1,0kg/m3 (từ các mẫu thử nghiệm);
Thời gian phản ứng trung hòa: 10 phút (theo kinh nghiệm của MMTEC);
Tốc độ kết tủa của bùn quặng: 0,4m/giờ (theo kinh nghiệm của MMTEC);
Tốc độ lọc tại hệ thống lọc bằng cát: 5,5m/giờ (theo kinh nghiệm của MMTEC);
Trọng lượng khô của bùn quặng kết tủa: 1,0kg/m3 (từ các mẫu thử nghiệm);
Độ đặc sít của bùn quặng kết tủa: 200kg/m3 (giá trị mục tiêu).
Bùn thải thu được là chất thải nguy hiểm theo Tiêu chuẩn quản lý chất thải Quốc gia và Châu Âu. Bởi vậy, nó cần được xử lý lần cuối tại một công ty khác.   
Kết luận
Đến nay, hoạt động xả thải trực tiếp nước thải từ các bãi thải mỏ Ellatzite ra sông Malak Iskar đã gây ô nhiễm nguồn nước sông, gây mất cân bằng sinh thái, ảnh hưởng đến môi trường sống của động, thực vật. Việc xây dựng một nhà máy xử lý chất thải tại địa phương là một phần thuộc chương trình môi trường của Công ty khai thác mỏ Ellatzite – Med nhằm cải tạo các điều kiện về môi trường sinh thái trong khu vực, đáp ứng các Tiêu chuẩn của Châu Âu về bảo vệ môi trường. Các kết quả thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy, công nghệ xử lý nước thải từ các bãi thải của mỏ do Công ty Công nghệ Vật liệu Mitsubishi (MMTEC), Nhật Bản đề xuất, đã đảm bảo được các giá trị về hàm lượng các kim loại nặng, chất cặn lắng lơ lửng cũng như độ pH của nước phù hợp với các Tiêu chuẩn về chất lượng nước của quốc gia và của Châu Âu./.

Trung Nguyễn
( Biên dịch theo: Báo cáo tại Hội nghị Khoa học Kỹ thuật Mỏ Quốc tế 
lần thứ 22, Istanbul,  Thổ Nhĩ Kỳ