Phương pháp xử lý nước thải khai thác khoáng sản

Khai thác khoáng sản là ngành công nghiệp then chốt, đóng góp lớn vào nền kinh tế toàn cầu. Tuy nhiên, hoạt động này cũng phát sinh lượng lớn nước thải chứa kim loại nặng, chất ô nhiễm độc hại, đe dọa nghiêm trọng đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng. Tại Việt Nam, bài toán xử lý nước thải mỏ càng trở nên cấp thiết khi các mỏ than, quặng sắt,  bauxite… hoạt động mạnh, kéo theo nguy cơ ô nhiễm nguồn nước mặt và ngầm. Vậy làm thế nào để xử lý nước thải khai thác khoáng sản? Cùng ETM tìm hiểu chi tiết ngay trong nội dung dưới đây!     

Tổng quan về xử lý nước thải khai thác khoáng sản

Nước thải mỏ chứa kim loại nặng như asen (As), chì (Pb), thủy ngân (Hg)… có khả năng tích tụ trong chuỗi thức ăn, gây ung thư và tổn thương hệ thần kinh. Điển hình là hiện tượng nước thải axit mỏ (AMD) với độ pH cực thấp (2–4), làm hòa tan kim loại độc và phá hủy sinh vật thủy sinh. Thêm vào đó, chất rắn lơ lửng (TSS) và hóa chất tuyển quặng (xyanua, thuốc tập hợp) làm bồi lấp lòng sông, giảm độ phì nhiêu của đất canh tác.

Nhiễm độc kim loại qua đường ăn uống hoặc hô hấp dẫn đến các bệnh mãn tính như viêm da, suy gan, thận. Sự cố rò rỉ nước thải mỏ vàng chứa xyanua tại tỉnh Hòa Bình (2018) là minh chứng cho thấy hậu quả khôn lường nếu thiếu biện pháp kiểm soát hiệu quả.

Yêu cầu pháp lý và tiêu chuẩn xả thải

Tại Việt Nam:

Theo QCVN 40:2021/BTNMT, nước thải công nghiệp khai thác khoáng sản phải đảm bảo giới hạn tối đa các chỉ tiêu như:

• Kim loại nặng: As (0.1 mg/L), Pb (0.5 mg/L), Hg (0.005 mg/L).
• pH: 5.5–9.
• TSS: 100 mg/L.

Các doanh nghiệp vi phạm có thể bị phạt tiền lên đến 2 tỷ đồng (Nghị định 155/2016/NĐ-CP) hoặc đình chỉ hoạt động.

Tiêu chuẩn quốc tế:

• IFC (World Bank): Khuyến cáo áp dụng công nghệ Zero Liquid Discharge (ZLD) để tái sử dụng nước triệt để.
• EU: Quy định nghiêm ngặt về xử lý AMD và giảm phát thải kim loại theo hướng dẫn BAT (Best Available Techniques).
• Công ước Stockholm: Cấm sử dụng hóa chất độc hại như xyanua trong khai thác vàng nếu không có hệ thống xử lý khép kín.

Phương pháp xử lý nước thải khai thác khoáng sản

Quá trình xử lý nước thải khai thác khoáng sản đòi hỏi sự kết hợp đa dạng các phương pháp để giải quyết thành phần ô nhiễm phức tạp. 

Xử lý vật lý 

Tập trung loại bỏ tạp chất thô thông qua hệ thống song chắn rác nhằm ngăn vật liệu lớn như cành cây, đá vụn lọt vào hệ thống. Tiếp theo, nước thải được dẫn qua bể lắng cát để tách các hạt cát, sỏi có kích thước lớn, đồng thời áp dụng lọc cơ học bằng thiết bị lưới hoặc lọc áp lực. Một công nghệ nổi bật trong giai đoạn này là tuyển nổi khí hòa tan (DAF), sử dụng bọt khí mịn để nâng các chất rắn lơ lửng lên bề mặt, từ đó thu gom và loại bỏ chúng một cách hiệu quả.

Xử lý hóa học 

Xử lý hóa học có vai trò giải quyết các chất ô nhiễm hòa tan. Hệ thống bắt đầu hoạt động từ trung hòa pH, sử dụng vôi (CaO), NaOH hoặc CO2 để điều chỉnh độ axit hoặc kiềm của nước thải về mức trung tính (pH 6–8), tạo điều kiện tối ưu cho các phản ứng hóa học tiếp theo. Các chất keo tụ như phèn nhôm, PAC hoặc polymer được thêm vào để kết dính các hạt kim loại nặng thành bông cặn lớn, dễ dàng tách ra bằng lắng hoặc lọc.

Thêm vào đó, kết tủa hóa học cũng được áp dụng rộng rãi, đặc biệt với kim loại như sắt, đồng hoặc kẽm, tạo thành hydroxit kim loại kết tủa khi điều chỉnh pH phù hợp. Để xử lý triệt để ion kim loại ở nồng độ thấp, công nghệ trao đổi ion sử dụng vật liệu như zeolit hoặc than hoạt tính được ưu tiên nhờ khả năng hấp phụ chọn lọc và tái sinh vật liệu.

Xử lý sinh học

Đây là giải pháp bền vững cho các hợp chất hữu cơ và một số kim loại. Các vi sinh vật chuyên dụng, như vi khuẩn khử sulfate (SRB), được nuôi cấy trong bể phản ứng sinh học để phân hủy chất hữu cơ đồng thời khử kim loại nặng thông qua cơ chế kết tủa sulfide. Phương pháp này không chỉ giảm thiểu chi phí hóa chất mà còn thân thiện với môi trường, phù hợp với xu hướng phát triển xanh.

Công nghệ tiên tiến khác

Đối với nước thải có thành phần ô nhiễm khó xử lý, công nghệ tiên tiến như màng lọc (UF, NF, RO) trở thành lựa chọn tối ưu. Màng lọc nano (NF) và thẩm thấu ngược (RO) có khả năng loại bỏ đến 99% ion kim loại và chất ô nhiễm vi lượng nhờ cơ chế lọc kích thước lỗ màng và áp suất cao. Công nghệ điện hóa (Electrocoagulation) cũng được ứng dụng ngày càng rộng rãi, sử dụng dòng điện để tạo ra bông cặn từ điện cực kim loại, giúp loại bỏ đồng thời chất rắn lơ lửng và kim loại hòa tan. Bên cạnh đó, vật liệu nano (như graphene oxide, hạt nano sắt) và than hoạt tính cải tiến được nghiên cứu để nâng cao hiệu suất hấp phụ, đặc biệt trong xử lý asen hoặc thủy ngân ở nồng độ cực thấp.

Thách thức và giải pháp

Ngành khai thác khoáng sản đối mặt với nhiều thách thức trong xử lý nước thải, đòi hỏi giải pháp cân bằng giữa hiệu quả kỹ thuật và tính khả thi kinh tế. Một trong những rào cản lớn nhất là chi phí vận hành cao, xuất phát từ nồng độ ô nhiễm đặc trưng của nước thải mỏ. Khi sử dụng lượng lớn hóa chất (như vôi, PAC) để trung hòa pH và keo tụ kim loại, cùng năng lượng tiêu thụ cho hệ thống bơm, lọc màng RO, sẽ gia tăng đáng kể chi phí hàng tháng. Đặc biệt, các mỏ quy mô nhỏ tại Việt Nam thường gặp khó khăn trong việc cân đối ngân sách cho hạng mục xử lý nước thải.

Thách thức thứ hai đến từ sự biến động lưu lượng và thành phần nước thải theo mùa. Vào mùa mưa, lượng nước thải từ các mỏ lộ thiên có thể tăng đột biến, kéo theo sự gia tăng chất rắn lơ lửng (TSS) và pha loãng nồng độ hóa chất, gây khó khăn trong kiểm soát quy trình. Ngược lại, vào mùa khô, nước thải có xu hướng tích tụ kim loại nặng với nồng độ cao, đòi hỏi công nghệ xử lý chuyên sâu. Bên cạnh đó, đáp ứng QCVN 40:2021/BTNMT về kim loại nặng như asen (0.1 mg/L) hay chì (0.5 mg/L) là bài toán nan giải, nhất khi xử lý các ion kim loại tồn tại ở dạng phức hợp hoặc nồng độ vi lượng.

Để vượt qua những thách thức này, các giải pháp tích hợp đang được ưu tiên. Tối ưu hóa công nghệ kết hợp giữa phương pháp hóa lý và màng lọc tiên tiến là hướng đi hiệu quả. Ví dụ, kết hợp keo tụ-tạo bông với lọc nano (NF) giúp giảm 30–40% lượng hóa chất sử dụng, đồng thời nâng cao hiệu suất loại bỏ kim loại nhờ khả năng lọc tinh của màng. Một giải pháp khác là tái sử dụng nước sau xử lý cho các hoạt động như rửa quặng, làm mát thiết bị hoặc tưới tiêu, vừa giảm áp lực khai thác nước ngầm, vừa tiết kiệm chi phí vận hành. Tại một số mỏ đồng ở Chile, 70% nước thải đã được tái chế, trở thành tiêu chuẩn trong vận hành bền vững.

Bên cạnh đó, hệ thống giám sát tự động hóa đang cách mạng hóa quy trình xử lý. Cảm biến đo pH, độ đục, và nồng độ kim loại theo thời gian thực kết hợp với phần mềm AI cho phép điều chỉnh liều lượng hóa chất chính xác, dự báo sự cố và tối ưu năng lượng. Ví dụ, hệ thống SCADA tại mỏ than Nước Vàng (Quảng Ninh) đã giúp giảm 25% chi phí điện nhờ tự động hóa bơm và van dựa trên lưu lượng nước thải. Những công nghệ này không chỉ nâng cao hiệu quả mà còn đáp ứng yêu cầu ngày càng khắt khe của các tiêu chuẩn quốc tế như IFC hay EU.

Lời kết

Xử lý nước thải khai thác khoáng sản là bài toán sống còn để cân bằng giữa lợi ích kinh tế và bảo vệ môi trường. Ngành công nghiệp khai khoáng, dù đóng vai trò then chốt trong phát triển kinh tế, lại tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm nghiêm trọng nếu không kiểm soát tốt lượng nước thải chứa kim loại nặng, hóa chất độc hại và chất rắn lơ lửng. Trước áp lực từ các quy định pháp lý ngày càng nghiêm ngặt như QCVN 40:2021/BTNMT cùng với nhận thức cộng đồng về môi trường được nâng cao, doanh nghiệp buộc phải đầu tư bài bản vào hệ thống xử lý nước thải hiện đại.

Áp dụng công nghệ tiên tiến không chỉ giúp đáp ứng các chuẩn mực pháp lý, tránh rủi ro phạt hành chính hay đình chỉ hoạt động, mà còn củng cố hình ảnh thương hiệu, mở rộng cơ hội hợp tác quốc tế. Hơn thế, đầu tư vào giải pháp xử lý toàn diện còn là cam kết trách nhiệm với xã hội, giảm thiểu tác động đến sức khỏe người dân và hệ sinh thái, từ đó đảm bảo sự phát triển bền vững cho cả doanh nghiệp và cộng đồng trong dài hạn.

Hãy liên hệ ngay với tổng thầu xử lý nước thải ETM qua hotline 0923 392 868 ngay hôm nay để được tư vấn miễn phí và nhận báo giá trong thời gian sớm nhất!