Nghiên cứu các giải pháp xử lý bùn đỏ và bùn oxalat của nhà máy bauxit – nhôm

Nhóm nghiên cứu của TS. Lê Xuân Thám đã nghiên cứu sàng lọc từ rất nhiều loài thực vật chọn lọc ra được 3 - 4 giống cây có triển vọng phát triển có hiệu quả kinh tế. Tập đoàn than - khoáng sản Việt Nam (TKV) và các nhà khoa học, các chuyên gia quản lý rất ủng hộ và đề nghị được tài trợ cho nghiên cứu càng sớm càng tốt, đáp ứng kịp thời cho dự án bauxit - nhôm ở Tân Rai, huyện Bảo Lâm.

Các giải pháp đề xuất     

Bùn đỏ bao gồm các oxid kim loại không hòa tan trong kiềm của quặng bauxit. Đối với mỏ bauxit Tân Rai, đó là các oxid sắt (Fe2O3) chiếm 46%, oxid nhôm (Al2O3) chiếm 17%, còn lại là oxid silic (SiO2), oxid titan, oxid natri, oxid calci chiếm từ 3 - 6% và các chất khác. Theo giải trình của ông Dương Văn Hòa, phó tổng giám đốc TKV, cứ một tấn alumin sản xuất ra phải cần 62 kg xút NaOH hòa với nước đưa vào dây chuyền phản ứng hóa học. Lượng xút dư sẽ phải thu hồi lại để tái sản xuất. Như vậy, ngay từ khâu tuyển và nghiền ướt quặng đã sử dụng nước soda (NaOH) rất lớn, gây kiềm hóa nặng toàn khối bùn thải: pH từ 11 - 14. Đồng thời việc sử dụng HF hòa tan khoáng silic cũng làm cho bùn thải có độ độc cao đối với thực vật. Dễ thấy khối bùn thải hầu như không còn hàm chứa chất hữu cơ - mùn, cây cỏ cũng hầu như không thể mọc và lụi chết nhanh chóng trên nền bùn thải. Theo tính toán, việc khai thác mỏ Tân Rai, Lâm Đồng (trong 50 năm) sẽ dẫn đến phải có 2 khu chứa tới 15 và 16 triệu tấn bùn thải chứa quặng đuôi.

Chủ đầu tư đã tính toán rất kỹ giải pháp xây hồ chứa. Tuy nhiên, phương án này chưa tính đến giải pháp xử lý bùn đỏ. Vì thế giải pháp mà nhóm nghiên cứu của TS. Lê Xuân Thám đưa ra được giới khoa học và nhà đầu tư rất quan tâm.

Các giải pháp dự kiến khảo sát bao gồm:

- Tìm kiếm các nguồn phối trộn để trung hòa bùn đỏ: cần tập trung khai thác các nguồn hữu cơ có tính acid: than bùn chua (pH < 4), đặc biệt là than bùn vùng Di Linh, Lâm Hà, Đam Rông... khá dồi dào, tăng cường sử dụng than bùn ủ phân chuồng bón phủ lên trên bùn đỏ.

- Dùng phế liệu của một số công ty khác để xử lý trung hòa cho bùn đỏ, chẳng hạn phế thải của Công ty men Mauri La Ngà hoặc Công ty Vedan. Về bản chất phế thải các công ty này là cặn rỉ môi trường sau lên men vi sinh, rất giàu hữu cơ, song rất chua (pH < 2,5), thời gian qua việc giải quyết xử lý chưa triệt để, gây hậu quả về môi trường. Như vậy có thể giải được cùng lúc bài toán ô nhiễm ở  hai lĩnh vực, nghĩa là dùng chính các phế liệu gây ô nhiễm nặng đó xử lý lẫn nhau, đưa về một môi trường có khả năng cho thực vật phát triển.

- Trên nền bùn đỏ đã xử lý trung hòa, khảo nghiệm các nhóm thực vật hoặc cây trồng thích hợp có khả năng đem lại hiệu quả kinh tế và đồng thời cải tạo - tái tạo đất trồng. Nhờ đó giải quyết triệt để có tính bền vững các vấn nạn ô nhiễm nêu trên. Dự kiến các nhóm thực vật chọn lọc đưa vào thử nghiệm gồm: chuối, dứa, sắn, sen, súng, lúa, củ niễng, rau muống, dầu mè Jatropha curcas; các nhóm thực vật chọn lọc mới cho khảo nghiệm; từ các nhóm cây hoang dại, cây cảnh, cây rừng... Thử nghiệm trên cây trồng chậu để xác định khả năng sử dụng chế phẩm thu được làm phân bón sinh học, giá thể trồng cho một số loại cây.

PGS. TS. Lê Xuân Thám cho biết  bước đầu sẽ nghiên cứu thử nghiệm trên quy mô nhỏ tại  Trại thực nghiệm vài ngàn mét vuông. Sau đó, triển khai thử nghiệm trên thực địa là các bãi bùn thải (bùn đỏ và bùn oxalat) của vùng khai thác, chế biến bauxit - alumin ở Bảo Lộc, Bảo Lâm... từ đó, hướng tới chuyển giao công nghệ xử lý cho toàn vùng chứa bùn thải (> 200 ha) và kiến nghị cho các vùng lớn hơn ở Lâm Đồng và Tây Nguyên.

Kết quả nghiên cứu bước đầu

Để tiến hành khảo sát, nhóm của TS. Lê Xuân Thám và các cộng sự đã dùng bùn đỏ từ Nhà máy hóa chất Tân Bình (TP.HCM) ở 2 dạng: dạng khô (100 kg, đã trung hòa bằng acid vô cơ mạnh H2SO4,  pH đạt gần trung tính 8,1 - 8,2) và dạng lỏng chưa trung hòa (200 lít, rất kiềm, pH 12,5). Bùn đỏ dạng khô do pH đã khá thấp, thực nghiệm chỉ tập trung vào phối trộn than bùn để tăng hữu cơ tái tạo độ phì. Tỷ lệ bùn đỏ - than bùn là 2:1, 1: 1, 1:2, 1:2.5. pH tương ứng giảm 8.0 - 7.9, 7.7 - 7.5, 7.3 - 7.0, 6.9 - 6.7.

Đối với bùn đỏ dạng lỏng, nhóm nghiên cứu dùng bã nấm bổ sung để tăng lượng mùn hữu cơ và tăng độ trung hòa. Tỷ lệ bùn đỏ - than bùn lần lượt là 2:1, 1: 1, 1:2, 1:2.5; tỷ lệ bổ sung bã nấm là 1, 2, 2.5; pH tương ứng giảm 10 - 9.5, 9 - 8.5, 8.0 - 7.9.

Bùn đỏ dạng khô đã trung hòa: được nghiên cứu khảo nghiệm với hơn 20 loài thuộc họ dâu tằm Moraceae, họ hòa thảo Poaceae (lúa, bắp, cỏ gấu, cỏ tranh, cỏ gừng...), họ đậu Fabaceae (đậu nành, đậu cô ve...), họ chuối Musaceae (chuối, dong riềng), họ gừng Gingiberaceae (gừng, riềng), họ súng Nympheaceae, họ sen Nelumbonaceae, họ thầu dầu Euphorbiaceae, họ hoa môi (Lanatana camara), họ cà Solanaceae (cà chua), họ cói (thủy trúc), họ thùa Agavaceae, họ xương rồng Cactaceae, họ sống đời Crassulaceae, họ hành tỏi Liliaceae... Kết quả cho thấy hầu hết các loài cây đều rất nhạy cảm với các hỗn hợp khoáng trong bùn đỏ, bị ức chế sinh trưởng rất nặng, hoại tử từng phần và chết rụi khi muối Na2SO4 rút lên trắng hết mặt đất và tuyệt đa số các loài cây chết sau 3 - 10 ngày. Nhạy cảm nhất là lúa, bắp và cà chua chỉ sau 2 - 5 ngày là chết hoàn toàn, hạt giống không thể nảy mầm trên nền bùn đỏ. Kể cả khi đã phối trộn tới tỷ lệ 2,5. Than bùn và pH đã hạ xuống 6,7 - 6,9 thì cũng chỉ còn 4 loài: cây lô hội (nha đam) Aloe vera, cây thuốc bỏng, sống đời Kalanchoe, cây xương rồng Nopal (Opunctia ficus-indica, Nopan cochellinifera)và cây thanh long (Hylocereus undatus)là sống sót được, song sinh trưởng kém và thường ngả vàng, nhiều vùng mô ngả vàng, hoại tử dần.

Từ các kết quả sơ bộ trên, nhóm nghiên cứu triển khai trên nền bùn đỏ dạng lỏng theo phương pháp trung hòa bằng nguồn hữu cơ kết hợp tăng cường tái tạo độ phì và tập trung nghiên cứu sâu hơn với các loài cây sống sót trong thực nghiệm trên.

Bùn đỏ dạng lỏng đã phối trộn: với tỷ lệ bùn đỏ - than bùn - bã nấm 1:1:1, 1:2:1, 1:1:2, 1:2:2 và 1:2.5:2.5; pH từ 8.5 - 9, các loài cây nhạy cảm vẫn bị ngộ độc và chết tuy chậm hơn. Một số loài cho thấy khả năng sinh trưởng khá như dong riềng, riềng, cây lô hội, cây lược vàng, sống đời, thể hiện tốt nhất là cây xương rồng Nopal, cây thanh long, hoa súng. Phương thức phối trộn tăng hữu cơ 1:2:2 và 1:2.5:2.5 cho hiệu quả tốt: cây xanh tươi, ra chồi mới, rễ mới tươi khỏe, thậm chí phát hoa bình thường.

PGS.TS. Lê Xuân Thám cho biết giải pháp này có thể kết hợp giải quyết nhiều bài toán xử lý phế liệu gây ô nhiễm môi trường thành giá thể trồng cây, mau chóng chuyển hóa bùn đỏ cho công tác hoàn thổ.