Hiện trạng môi trường nước tại mỏ khai thác than bùn lung lớn thuộc xã kiên bình, huyện kiên lương, tỉnh kiên giang đề xuất biện pháp khống chế ô nhiễm

NGUYỄN TIẾN SĨ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC TẠI MỎ KHAI THÁC THAN BÙN LUNG LỚN THUỘC XÃ KIÊN BÌNH, HUYỆN KIÊN LƯƠNG, TỈNH KIÊN GIANG – ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÓA LUẬN TỐ

NGUYỄN TIẾN SĨ

HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC TẠI

MỎ KHAI THÁC THAN BÙN LUNG LỚN

THUỘC XÃ KIÊN BÌNH, HUYỆN KIÊN LƯƠNG, TỈNH KIÊN GIANG – ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP

KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG

‐‐‐‐o   o‐‐‐‐

NGUYỄN TIẾN SĨ

HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC TẠI

MỎ KHAI THÁC THAN BÙN LUNG LỚN THUỘC XÃ KIÊN BÌNH, HUYỆN KIÊN LƯƠNG, TỈNH KIÊN GIANG - ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP

KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS TRƯƠNG ĐĂNG QUANG GVPB: TS PHẠM THỊ MAI THẢO

ThS HỒ LIÊN HUÊ

An Giang - 5/2011

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1 Khái niệm về than bùn 2

2.2 Các điều kiện kỹ thuật khai thác, chế biến than bùn và những biện pháp khai thác hiệu quả than bùn 4

2.3 Các quá trình hình thành nước phèn từ đất than bùn 7

2.4 Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực mỏ than bùn Lung Lớn……… 10

2.5 Nội dung chính của dự án khai thác mỏ than bùn Lung Lớn 12

CHƯƠNG 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15

3.1 Đối tượng nghiên cứu 15

3.2 Thời gian nghiên cứu 15

3.3 Mục tiêu nghiên cứu 15

3.4 Nội dung nghiên cứu 15

3.5 Phương tiện và vật liệu nghiên cứu 15

3.6 Phương pháp nghiên cứu 16

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ THẢO LUẬN 19

4.1 Hiện trạng môi trường nước khu vực khai thác mỏ 19

4.2 Đề xuất giải pháp quản lý môi trường nước trong quá trình khai thác than bùn tại khu mỏ 27

4.3 Kết quả thử nghiệm trung hòa pH nước phèn bằng vôi 29

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 32

5.1 Kết luận 32

5.2 Kiến nghị 33

TÀI LIỆU THAM KHẢO 34

PHỤ LỤC 36

Trang Bảng 4.1: Chất lượng nước bên trong khu mỏ (đợt lấy mẫu tháng 12/2010)

…… .19

Bảng 4.2: Chất lượng nước bên trong khu mỏ (đợt lấy mẫu tháng 3/2011) 20 Bảng 4.3: Chất lượng nước bên ngoài khu mỏ - phía thượng nguồn (đợt lấy

mẫu tháng 12/2010) 22

Bảng 4.4: Chất lượng nước bên ngoài khu mỏ - phía thượng nguồn (đợt lấy

mẫu tháng 3/2011) 2Error! Bookmark not defined

Bảng 4.5: Chất lượng nước bên ngoài khu mỏ - phía hạ nguồn (đợt lấy mẫu

Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ và các khâu phát sinh chất thải 6

Hình 2.2: Sơ đồ vị trí khu vực mỏ than bùn Lung Lớn 10

Hình 2.3: Sơ đồ qui trình công nghệ chế biến than bùn 13

Hình 3.1: Sơ đồ vị trí lấy mẫu 16

Hình 4.1: Biểu đồ chất lượng nước bên trong mỏ - tháng 12/2010 .20

Hình 4.2: Biểu đồ chất lượng nước bên trong mỏ - tháng 3/2011 .21

Hình 4.3: Biểu đồ chất lượng nước ngoài mỏ - phía thượng nguồn - tháng 12/2010……… 22

Hình 4.4: Biểu đồ chất lượng nước ngoài mỏ - phía thượng nguồn - tháng 3/2011……….23

Hình 4.5: Biểu đồ chất lượng nước ngoài mỏ - phía hạ nguồn - tháng 12/2010……… 25

Hình 4.6: Biểu đồ chất lượng nước ngoài mỏ - phía hạ nguồn - tháng 3/2011……… 26

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

Lâu nay thị trường quen dùng phân hóa học làm cho đất bị bạc màu nhanh và mất độ mùn, vì vậy người tiêu dùng hiện tại muốn quay về với phân bón hữu cơ truyền thống để tạo cho đất có độ phì và xốp

Nhận thức được điều này, Công ty TNHH Đầu tư và Phát triển Thiên Sơn chủ trương sản xuất phân bón hữu cơ từ than bùn để đáp ứng nhu cầu phân bón trong khu vực Công ty đã lập các thủ tục để xin giấy phép khai thác khu mỏ than bùn Lung Lớn trên địa bàn xã Kiên Bình, huyện Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang nhằm tiến hành khai thác nguồn tài nguyên khoáng sản quý giá này Công ty dự kiến sẽ xây dựng nhà máy chế biến và khảo nghiệm việc sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh trên cơ sở than bùn nhằm góp phần khai thác hợp lý và hiệu quả nguồn tài nguyên và thúc đẩy nền sản xuất nông nghiệp bền vững

Hiện nay, vấn đề đặt ra là những ảnh hưởng tiêu cực của việc phát triển kinh tế đến tài nguyên môi trường cũng như đến đời sống con người Đó là những tác động xấu đến môi trường sống, cụ thể như tạo ra nạn ô nhiễm về không khí, nước, đất… Do đó, cần có biện pháp kỹ thuật và quản lý, xử lý các tác động xấu đến môi trường trong quá trình khai thác sử dụng tài nguyên

Bên dưới than bùn, đặc biệt các mỏ ở vùng Tứ giác Long Xuyên, thường là tầng phèn tiềm tàng Trong quá trình khai thác mỏ than bùn, vấn đề phức tạp nảy sinh là hàm lượng phèn trong đất than bùn và từ tầng phèn tiềm tàng này sẽ phóng thích ra môi trường tự nhiên, gây nên tình trạng ô nhiễm môi trường nước trong khu vực

Để góp phần phát triển bền vững, chúng tôi đề xuất tiến hành nghiên

cứu Hiện trạng môi trường nước tại mỏ khai thác than bùn Lung Lớn

thuộc xã Kiên Bình, huyện Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang - Đề xuất biện pháp khống chế ô nhiễm làm khóa luận tốt nghiệp Trong báo cáo khóa luận

này, chúng tôi sẽ đánh giá hiện trạng môi trường nước tại khu mỏ khai thác than bùn Lung Lớn, đề xuất giải pháp quản lý và xử lý nước, giảm thiểu các nguồn thải, góp phần cho hoạt động phát triển kinh tế không gây thiệt hại cho môi trường khu vực

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Khái niệm về than bùn

2.1.1 Định nghĩa than bùn

Than bùn là sản phẩm phân hủy của thực vật, màu đen hoặc nâu, xuất hiện từng lớp mỏng dưới dạng thấu kính Đây là một hỗn hợp của thực vật đầm lầy đủ loại: mùn, vật liệu vô cơ và nước, trong đó di tích thực vật chiếm hơn 60% Nếu trong đất chứa từ 10 - 60% di tích thực vật thì được gọi là đất than bùn hay đất hữu cơ Than bùn có thể chứa từ 50 - 60% cacbon khi khô, nên than bùn là loại nhiên liệu đốt cháy Khi cháy, than bùn phát ra nhiều khói

và có mùi hôi Nhiệt lượng cháy khoảng 2.000 – 5.000 calo

Than bùn là loại trầm tích đầm lầy tiêu biểu nhất của các đơn vị trầm tích trẻ Đặc trưng cơ bản nhất của than bùn là tính bão hòa về nước Sự phân hủy của các giống, loài thực vật xảy ra trong nước dưới ảnh hưởng của khí hậu

ẩm ướt Vật liệu bị phân hủy tích tụ ngay tại nơi của thực vật sinh sôi nảy nở Các giống loài thực vật phát triển trong nước, sau khi chết bị than hóa hoặc mùn hóa trong điều kiện không có không khí Sự than hóa hay mùn hóa là kết quả sự phân hủy của thực vật dưới tác động của các vi sinh vật (vi khuẩn, nấm) Hiện tượng này đòi hỏi một thời gian lâu dài hàng trăm hoặc hàng ngàn năm Diễn tiến của sự than hóa có thể quan sát dễ dàng nơi các mỏ than đang được khai thác qua sự phân lớp của nó

Bề dày của than bùn thay đổi tùy loại đầm lầy mà nó hình thành, thông thường từ vài chục cm đến vài ba mét nhưng ít khi quá 10 m Than bùn của các lòng sông cổ thường có bề dày lớn nhất Than bùn lòng sông cổ ở Đức Huệ (Long An) có bề dày là 6 m, than bùn lòng sông cổ Lung Mớp Văn Tây

(Kiên Giang) bề dày lớn nhất là 8 m (Vũ Đình Ngộ và nnk, 2002)

Trong các mỏ than đã trưởng thành, thường phân biệt được hai lớp khác nhau từ trên mặt xuống:

- Lớp than bùn nâu: xốp, nhẹ, cấu trúc xốp được cấu tạo bởi thực vật có

độ phân hủy kém

- Lớp than bùn đen: nén dẽ và cấu trúc chặt hơn, được cấu tạo bởi thực vật có độ phân hủy cao hơn, đôi khi không còn nhận ra được loại thực vật tạo thành

Trong một số trường hợp đặc biệt, trong các lớp than bùn nói trên, có những lớp sét hoặc cát mỏng Những lớp sét hoặc cát này do lũ lụt đem lại

Theo tài liệu phân tích được hiện nay, phần lớn, than bùn nhiệt đới đều

có tuổi nhỏ hơn 10.000 năm Một số mẫu phân tích bằng phương pháp C14 cho thấy than bùn ven biển ở các nước Đông Nam Á đều có tuổi khoảng 6.000 năm trở lại Ở Đồng bằng sông Cửu Long, than bùn U Minh có tuổi 900 năm, than bùn Lung Lớn (Kiên Giang) có tuổi là 2.605 năm Dựa vào tuổi tuyệt đối

và bề dày của mỏ than, có thể biết được tốc độ trầm tích trung bình của than bùn Than bùn của U Minh và Lung Lớn có tốc độ trầm tích chừng 1 - 2

mm/năm Tốc độ này khác nhau tùy thuộc vào mỗi loại đầm lầy (Vũ Đình Ngộ

và nnk, 2002)

Than bùn chỉ tích tụ nơi nào mà thực vật đang phát triển, vì tại các mỏ than còn tìm thấy di tích các thân cây lớn hoặc các gốc cây lớn đâm rễ trong các lớp đất nằm bên dưới Thực vật tạo than gồm những giống loài đang sống hiện tại Tuy nhiên, thảm thực vật trên mặt các mỏ than thường không phản ảnh lại thảm thực vật đã tạo thành mỏ than bên dưới

Than bùn ở Việt Nam thuộc loại than bùn nhiệt đới nên có sự ưu thế về thành phần thân thảo, thân gỗ Các giống loài phổ biến trong các loại than bùn

ở Nam Việt Nam là đước, mắm, bần, giá, dừa nước, tràm, ráng và các giống loài thuộc họ thân thảo

2.1.2 Phân bố than bùn ở Vịêt Nam

Than bùn gồm 2 kiểu, đó là than bùn đầm lầy ven biển cổ và than bùn đầm lầy ven biển mới, được đặc trưng bằng các điều kiện thành tạo địa chất khác nhau

a Than bùn đầm lầy ven biển cổ

Khu vực ven biển miền Trung: bao gồm chủ yếu các mỏ từ Quảng Bình đến Quảng Ngãi, thường nằm giữa các cồn cát trắng hay cồn cát cổ Đây

là những trũng thấp, nguyên là di tích của các vùng vịnh cũ hay đầm phá cũ Các mỏ kiểu này có diện phân bố hẹp, đáy của than bùn có cấu tạo phẳng hay lõm xuống, độ cao tuyệt đối nhỏ, đặc trưng là hệ thống “đầm – phá” như phá Tam Giang ở Phong Điền (Thừa Thiên - Huế)

Vùng đồng bằng Cửu Long: kiểu đầm lầy ven biển cổ là di tích của vũng vịnh nay đã bị cô lập hóa, thường bị ngập lũ trong mùa mưa và có vai trò

như những hồ chứa nước rộng lớn (vùng Tứ giác Long Xuyên và rừng U Minh) Các mỏ than bùn tiêu biểu là U Minh Hạ (tỉnh Cà Mau) và U Minh Thượng (tỉnh Kiên Giang) Lớp than bùn có độ dày từ 1 – 4 m và có diện tích phân bố rất lớn, hàng chục đến hàng trăm kilomet vuông

b Than bùn đầm lầy ven biển mới

Đầm lầy ven biển mới ở Trung Bộ nằm giữa các dải cồn cát trắng xám vàng, trên các bãi thủy triều dọc theo các đầm phá hiện tại, phân bố chủ yếu từ Quy Nhơn đến Ninh Thuận Vật liệu cấu tạo nên các đầm lầy chủ yếu là cát hoặc bùn, nhưng không phong phú như ở các đầm lầy Nam Bộ, mà ở trạng thái cằn cỗi

Đầm lầy ngập mặn ở Nam Bộ phân bố từ Vũng Tàu đến Năm Căn (Cà Mau), tiêu biểu là rừng Sác Cần Giờ Đôi nơi do sự tích lũy dồi dào chất hữu

cơ đã hình thành các vỉa than bùn rộng lớn, nhưng hầu hết có chất lượng thấp

do lẫn nhiều sét và cát

Nhìn chung các mỏ than bùn đầm lầy ven biển cổ có chất lượng khá tốt

và không chênh lệch nhau nhiều lắm Than bùn có độ tro tương đối thấp, chất bốc và nhiệt lượng cao, hàm lượng các độc tố thấp và thành phần có ích (axit humic, N, K và P) cao Trong khi đó, loại than bùn đầm lầy ven biển mới có chất lượng thấp hơn do lẫn nhiều sét và cát và còn nhiều xác thực vật chưa phân huỷ, ít có giá trị công nghiệp

2.2 Các điều kiện kỹ thuật khai thác, chế biến than bùn và những biện pháp khai thác hiệu quả than bùn

Một mỏ than bùn trước khi khai thác cần phải được đánh giá dựa vào nhiều yếu tố khác nhau như diện tích phân bố, bề dày, vấn đề giao thông dễ hay khó, khai thác có ảnh hưởng đến đất nông nghiệp hay không, nguyên liệu được sử dụng vào mục đích gì Để khai thác có hiệu quả, cần quan tâm tới một

số vấn đề sau đây:

2.2.1 Điều kiện kỹ thuật

- Hệ thống giao thông: Than bùn thường nhẹ, nên chỉ với một khối lượng tương đối nhỏ, đã chiếm một thể tích rất lớn Do đó vấn đề chuyên chở rất quan trọng

- Tiêu thoát nước: Thông thường, nơi các mỏ than, để tiêu nước, phải đào kênh hạ thấp mực nước trong mỏ Nếu còn nước, có thể đắp đê bao và

bơm nước cho khô trước khi khai thác Ngoài ra, hệ thống đê bao kiên cố còn ngăn chặn được hiện tượng nước biển tràn vào mỏ lúc triều cường

- Mặt bằng: là nơi chứa và phơi than, cũng là xưởng sản xuất Để phơi khô đến độ ẩm cần thiết, cứ 1 m3 than bùn cần một diện tích khoảng 10 m2 Do

đó, nếu khai thác 15 - 20 nghìn m3 một lúc, cần một diện tích sân phơi lên tới hàng nghìn m2

- Khai thác bằng cơ giới: khai thác công nghiệp với năng suất cao, nhưng điều cơ bản là phải đồng bộ từ khâu chuẩn bị bãi chứa nguyên liệu, đến sân phơi, nhà xưởng, trang thiết bị và phương tiện vận tải Dùng máy xúc, máy đào xúc bốc than bùn đổ lên phương tiện vận chuyển rồi chở đi

2.2.3 Công nghệ chế biến

Than bùn sau khi khai thác phải qua công nghệ chế biến rất công phu mới tạo thành sản phẩm hàng hóa

- Chế biến than bùn làm phân bón, dạng kết hợp khoáng dinh dưỡng

trên nền than bùn đã được xử lý Tùy theo loại cây trồng trên các vùng đất canh tác khác nhau sẽ xây dựng quy trình chế biến thích hợp và có thể bổ sung thêm các yếu tố vi lượng Có hai quy trình công nghệ đã được áp dụng là sản xuất phân khoáng - hữu cơ và sản xuất phân vi sinh - hữu cơ

- Công nghệ chế tạo chất kích thích tăng trưởng: thực chất là sản xuất

các muối humat hòa tan từ nguyên liệu than bùn Công nghệ sản xuất các muối humat được tiến hành dưới dạng dung dịch và dạng bột hòa tan Các dung dịch chất kích thích tăng trưởng humat có thể dùng để phun lên lá hoặc phun vào gốc cây

- Công nghệ chế biến than hoạt tính từ than bùn: là quá trình xử lý qua

các công đoạn than hóa và hoạt hóa nhằm loại bỏ các chất có nhựa và tạo ra các lỗ xốp trong than Than bùn U Minh chứa hàm lượng tro và sulfua thấp đã được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất than hoạt tính và đã thu được sản

phẩm đạt chất lượng cao (diện tích bề mặt riêng từ 486 m2/g đến 620 m2/g, hấp thụ C6H6 từ 3,16 – 4,04 m2/g) Kết quả đánh giá chất lượng sản phẩm bằng các thiết bị hiện đại cho thấy: than hoạt tính từ than bùn và các sản phẩm biến tính từ nó có thể dùng để xử lý nước mặt và nước ngầm bị ô nhiễm, có khả năng lọc mùi, lọc màu, lọc các chất hữu cơ hòa tan, lọc các ion kim loại nặng, khử trùng trong công nghệ xỷ lý nước sinh hoạt Sản phẩm than hoạt tính từ than bùn phối trộn với một số phụ gia khác có giá thành tương đối thấp, thị trường nông thôn và miền núi có thể chấp nhận được

2.2.4 Những biện pháp khai thác hiệu quả than bùn

Hoàn thổ Tái tạo vùng sinh

thái

Để ráo nước

Bốc thảm thực vật

Xúc bốc vén thành luống

Vận chuyển về sân bãi nhà máy Than bùn

Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ và các khâu phát sinh chất thải

Than bùn là một loại tài nguyên quý, là một dạng nguyên liệu để sản xuất ra nhiều sản phẩm phục vụ nông nghiệp, công nghiệp, bảo vệ môi trường

và công nghiệp hóa dược Tuy nhiên, khai thác than bùn thường dẫn đến một

số hậu quả xấu như làm giảm diện tích đất canh tác, ảnh hưởng đến thảm thực vật, đến môi trường nước, môi trường khí… Đó là chưa kể tình trạng khai thác lộn xộn, không có giấy phép, không theo quy hoạch ở một số địa phương nước

ta trong thời gian qua đã làm cho môi trường bị suy thoái nghiêm trọng hơn nhiều Qua tham khảo ý kiến của nhiều nhà khoa học, một số biện pháp nhằm khai thác hiệu quả than bùn ven biển nhưng vẫn giữ được sự ổn định về cảnh quan môi trường sinh thái như sau:

- Lập báo cáo tiền khả thi với việc xác định chi tiết về trữ lượng, chất lượng và điều kiện kỹ thuật khai thác đối với từng khu mỏ trên bản đồ, cũng như ngoài thực tế

- Đối với các mỏ than bùn có chiều dày nhỏ (< 1 m) nên tiến hành khai thác thủ công kết hợp với bơm tháo khô

- Đối với những mỏ than bùn có lớp phủ dày, cần có biện pháp xử lý bốc xúc đất phủ trước khi khai thác Nên áp dụng phương pháp khai thác cuốn chiếu, dùng lớp phủ của ô này để lấp xuống ô đã khai thác bên cạnh và cứ thế tiến dần

- Nơi các mỏ than bùn đã khai thác, cần tiến hành san lấp, hoàn thổ, kết hợp với các công trình khác như giao thông, thủy lợi, hồ nuôi trồng thủy sản,

hồ chứa nước, khu du lịch sinh thái…

- Bên dưới than bùn, đặc biệt các mỏ ở vùng Tứ giác Long Xuyên, thường là tầng phèn tiềm tàng Để ngăn cản sự tiếp xúc của không khí với tầng phèn này cần có biện pháp như: chừa lại vài tấc than bùn ở lớp đấy và cho ngập nước vào ô khai thác

- Tại một số mỏ than bùn hiện nay có tán rừng phát triển cao, nên rất dễ

bị cháy, nhất là vào mùa khô Để giảm thiểu tình trạng này cần đào các kênh mương xung quanh các khu rừng đặc dụng, hạn chế tình trạng cháy rừng dẫn đến cháy than bùn

- Trước lúc khai thác than bùn cần phải lập báo cáo đánh giá tác động môi trường Trong đó phải được thể hiện đầy đủ các yếu tố như mức độ biến đổi cảnh quan thiên nhiên trong vùng, sự thay đổi chế độ nước vào mùa mưa

và mùa khô, sự nhiễm bẩn môi trường khí, mức độ giảm độ phì nhiêu của đất trồng và các ảnh hưởng tiêu cực khác

- Cần phải đưa các hoạt động khai thác than bùn vào quy hoạch, tuân thủ các quy định trong Luật Khoáng sản (sửa đổi) đã được Nhà nước ban hành, nhất là khi các mỏ than bùn đã được giao cho các địa phương quản lý

2.3 Các quá trình hình thành nước phèn từ đất than bùn

Một trong những tác động lớn nhất đến môi trường khi khai thác than bùn là việc ô nhiễm nguồn nước do hiện tượng phèn trong đất than bùn thải ra trong quá trình khai thác

2.3.1 Định nghĩa nước phèn

Khái niệm nước phèn hay nước nhiễm phèn thường được hiểu theo nhiều cách khác nhau, tùy từng địa phương, tùy từng người Theo kinh nghiệm của người dân thì họ cho rằng nước bị nhiễm phèn là loại nước nếm vào có vị chua, giặt quần áo bị ố vàng, ngửi thấy mùi tanh

Nước phèn là nước chứa nhiều gốc sunphat (SO42-) và có độ pH rất thấp, lượng độc chất Al3+, Fe2+, SO42 rất cao Do đó môi trường bị ô nhiễm nặng, động thực vật và vi sinh vật bị tiêu diệt hàng loạt.Phèn được sinh ra có thể do nguyên nhân oxy hóa phèn tiềm tàng (FeS) tại chỗ để tạo thành axit

H2SO4 chứa nhiều độc chất Al3+, Fe2+, SO42-, hay cũng có thể do nước phèn đi

từ nơi khác gây nhiễm phèn cho môi trường sinh thái Quá trình thứ nhất là quá trình phèn hóa, quá trình thứ hai là quá trình nhiễm phèn

Ô nhiễm phèn nhôm thì độc tính càng mạnh hơn phèn sắt

Phèn sắt là một muối kép của sắt (III) sunfat với muối sunfat của kim loại kiềm hay amoni, ví dụ kali sắt sunfat [K2SO4.Fe2(SO4)3.24H2O hay KFe(SO4)2.12H2O] Ở dạng tinh khiết, phèn sắt là tinh thể không màu, nhưng thường có màu tím vì có vết mangan; tan trong nước

Phèn nhôm gồm hai loại: phèn nhôm đơn [Al2.(SO4)3.18H2O] và phèn nhôm kép (muối kép của sunfat nhôm với sunfat kim loại kiềm hoặc amoni)

- Kali nhôm sunfat hay phèn nhôm kali (thường gọi: phèn chua) [KAl(SO4)2.12H2O hay K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O]: Tinh thể lớn hình bát diện, trong suốt, không màu,vị chát, cảm giác se lưỡi; khối lượng riêng 1,75 g/cm3;

tnc= 92oC; đun nóng đến 200oC thì mất nước kết tinh, thành phèn khan ở dạng bột trắng (thường gọi là phèn phi hoặc khô phèn) ít tan trong nước

- Amoni nhôm sunfat hay phèn nhôm amoni [(NH4)2SO4.Al2(SO4)3 24H2O)]: tinh thể màu trắng, khối lượng riêng 1,65 g/cm3, tnc = 94,5oC Dễ tan trong nước

2.3.2 Nguồn gốc và quá trình hình thành nước phèn

a Nguồn gốc hìmh thành nước phèn

Sự hình thành nước phèn là kết quả của sự tích tụ pyrit (FeS2) trong điều kiện đất ngập nước, ở đất chứa nhiều chất hữu cơ, sunphat sắt, nhôm Đất phèn được hình thành ở vùng nước lợ hoặc ở vùng biển cũ và có sự tham gia của vi sinh vật trải qua các giai đoạn như sau:

- Ion SO42- bị khử trong điều kiện thiếu oxy, có sự tham gia của vi sinh vật yếm khí Trong giai đoạn này cần phải có đầy đủ hữu cơ để làm nguồn thức ăn cho vi sinh vật yếm khí Thiobacillus

- Tiếp đi phản ứng giữa H2S với sắt có trong đất để tạo thành FeS2

(pyrit) Giai đoạn này nếu có đủ canxi thì không sinh ra phèn Nhưng nếu thiếu canxi thì phản ứng tiếp tục ở giai đoạn 3

- Nếu có oxy xâm nhập, quá trình oxy hóa FeS2 sẽ xảy ra để tạo thành FeSO4 và H2SO4 theo phản ứng :

2H2O + 2FeS2 + 7O2 Æ 2FeSO4 + 2H2SO4

Sau khi đã có H2SO4 và FeSO4 trong điều kiện có đủ oxy và vi sinh vật, sunphat sắt III được hình thành:

2FeSO4 + H2SO4 + 1/2 O2 Æ Fe2(SO4)3 + H2O Trong đất xuất hiện từng vệt màu vàng trấu, chính là màu vàng của

Fe2(SO4)3 Ở đây cũng có phản ứng thuận nghịch xảy ra :

Fe2SO4 + 2H2O Æ Fe(SO4)OH + H2SO4

H2SO4 mới được tạo thành gây chua cho đất và sẽ phản ứng mạnh với các khoáng sét để tạo thành sunphat nhôm, natri, kali theo phản ứng :

Al2O3SiO2 + 3H2SO4 Æ Al2(SO4)3 + Si(OH)4 +H2O

Trong đất phèn không chỉ có các hợp chất vô cơ mà còn có những hợp chất hữu cơ phèn và các hợp chất hữu – vô cơ phèn

b Các quá trình hình thành nước phèn (Van Rees, 1972)

nước biển và trầm tích để tạo thành sunphure sắt và các sunphure khác

Giai đoạn 2: Sau đó cần có môi trường oxy hóa sunphure sắt để tạo thành H2SO4, Al2(SO4)3, FeSO4 Đất trở nên chua, hóa phèn

chiều hướng sau:

2CaCO3 + 2H2SO4 Æ CaSO4.2H2O + 2CO2

Khi đó Na+, Mg2+ đã hấp thụ sẵn trong đất ở môi trường nước lợ sẽ bị

Ca2+ thay thế làm cho đất tốt hơn và không trở nên phèn nữa Nhưng lúc này nếu không có CaCO3 thì phản ứng hoàn thiện ở giai đoạn 2

2.4 Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực mỏ than bùn Lung Lớn

2.4.1 Vị trí địa lý

Khu vực mỏ than bùn Lung Lớn thuộc địa bàn xã Kiên Bình, huyện Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang, nằm giữa vùng trũng Tứ giác Long Xuyên Khu vực nằm giữa các cánh đồng còn hoang hóa, rừng tràm hoặc đất chưa khai thác xung quanh của nhiều chủ doanh nghiệp khác Diện tích khu mỏ là 100

ha, có vị trí trên tờ bản đồ khu vực như sau:

Hình 2.2 Sơ đồ vị trí khu vực mỏ than bùn Lung Lớn

Khu vực nằm cách kênh Rạch Giá - Hà Tiên khoảng 7 km; nằm sát ngay bên cạnh kênh T4 về hướng đông

2.4.2 Địa hình

Khu vực mỏ là vùng đất tương đối trũng thấp trong Tứ giác Long Xuyên Bề mặt địa hình bằng phẳng, có độ cao trung bình chỉ khoảng +0,5 m đến + 1 m trên mực nước biển Vài nơi có những diện tích trũng tới +0,2 m hoặc sâu hơn Diện tích này là khu vực hoang hóa, nhiều năn lác, rừng hoang với tràm mọc tự nhiên

2.4.3 Mạng lưới sông rạch, thủy văn

Khu vực mỏ có mạng lưới kênh rạch chằng chịt phục vụ cho các mục đích thủy lợi trong vùng: để tưới tiêu đồng ruộng, xả phèn, phòng chống cháy rừng vào mùa khô và phục vụ giao thông thủy Các hệ thống kênh lớn như kênh Thời Trang, kênh 500, kênh 5, kênh 6, kênh T4… cắt ngang khu vực mỏ

và đổ về kênh Rạch Giá – Hà Tiên Nơi đây chịu ảnh hưởng của chế độ nhật triều từ biển vịnh Thái Lan

- Về mùa lũ, lượng nước lũ sông Hậu theo các kênh rạch vào nội đồng

tứ giác Long Xuyên và lượng nước lũ chảy tràn từ Campuchia qua Lưu lượng tăng nhanh vào tháng 7, lớn nhất vào tháng 10 và giảm dần vào tháng 11 Cường suất lũ bình quân 3–5 cm/ngày, tối đa 13–17 cm/ngày thường xuất hiện tháng 7, 8 (đầu mùa lũ) Đỉnh lũ thường xuất hiện vào cuối tháng 9 đến trung tuần tháng 10 Càng xa sông Hậu về phía Nam, lũ về càng muộn và rút muộn Phần nửa phía Đông mức nước ngập trung bình từ 1,1–2,2 m, dãy ngập sâu phía Tây kéo dài từ Châu Đốc xuống tới Kiên Giang có mức nước ngập từ 1,7–2,9 m Thời gian ngập lũ (tính từ khi bắt đầu tràn đồng cho đến khi lũ rút cạn đồng) bình quân là 3,5 tháng (15/8, kết thúc 20/12) Những năm lũ lớn thời gian lũ gần 6 tháng (bắt đầu 21/7, kết thúc 15/1)

- Về mùa kiệt, lưu lượng và mực nước sông Hậu giảm nhanh, vùng Tứ giác Long Xuyên chịu ảnh hưởng triều biển Tây và triều biển Đông, mạnh nhất vào cuối tháng 4 sang đầu tháng 5 Sự khác biệt về tính chất, pha, độ lớn của triều biển Tây và sông Hậu đã hình thành chế độ chảy hai chiều suốt mùa kiệt ở vùng Tứ giác Long Xuyên, hình thành vùng giáp nước ở biên giới An Giang, Kiên Giang đã hạn chế việc dẫn nước từ sông hậu vào vùng Tứ giác Long Xuyên trong mùa kiệt

- Độ ẩm trung bình trung các tháng mùa khô đạt mức 76 - 80%, các tháng mùa mưa từ 83 - 88%, chênh lệch độ ẩm 8 - 12%

- Trung bình hàng năm có 2.400 giờ nắng, mùa mưa ít nắng, mùa nắng trung bình 230 giờ/tháng, nắng nhiều nhất vào tháng 3, nắng ít nhất vào tháng

8, tháng 9

- Hướng gió thịnh hành theo mùa: mùa nắng gió Bắc và Đông, tần suất trên 30%, mùa mưa thịnh hành gió Tây hoặc Tây Nam, gió Tây Nam chiếm ưu thế (37 - 50%) so với gió Tây (24 - 41%)

- Tốc độ gió trung bình 2,5 m/s, mùa mưa gió mạnh lên tới cấp 7, 8 hay hơn nữa, hướng gió mạnh thường là Nam - Tây Nam

2.4.5 Mạng lưới giao thông

Nhìn chung, điều kiện giao thông khu vực thăm dò chỉ thuận tiện bằng đường thủy, nhờ hệ thống kênh rạch chằng chịt, đủ cho các ghe thuyền có trọng tải đến 50 tấn đi lại Giao thông đường bộ chỉ trên Quốc lộ 80 nối Rạch Giá và Hà Tiên, cách khu vực thăm dò khoảng 7 km

2.4.6 Đặc điểm kinh tế – nhân văn

Khu vực mỏ nằm hoàn toàn giữa vùng đất dành cho nông - lâm nghiệp, không có dân cư sinh sống Khu vực xã Kiên Bình, dân cư chủ yếu sinh sống ven quốc lộ và các kênh rạch lớn, sinh sống bằng nghề sản xuất nông nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và dịch vụ thương mại nhỏ lẻ

2.5 Nội dung chính của dự án khai thác mỏ than bùn Lung Lớn:

2.5.1 Trữ lượng khoáng sản

Trữ lượng khoáng sản đảm bảo cho mỏ hoạt động đạt công suất thiết kế; trữ lượng than bùn khai thác được có trong diện tích mỏ đã được thăm dò, phê duyệt cấp trữ lượng 121 là 767.698 tấn (= 1.073.703 m3)

2.5.2 Công nghệ khai thác:

- Với góc dốc bờ mong là 4o25’, chiều cao tầng khai thác tương đương với chiều dày tầng sản phẩm (trung bình là 1,89 m), khối lượng khai thác năm đầu tiên là 10.000 tấn

- Moong khai thác năm đầu tiên dự kiến có hình chữ nhật, chiều ngang trung bình 250 m, chiều dọc 100 m, diện tích 2,5 ha

- Sau khi khai thác hết năm thứ nhất, ưu tiên phát triển mỏ về hướng Tây Bắc cho đến hết ranh giới của mỏ than, sau đó phát triển về hướng Bắc

- Kết thúc khai thác mỏ, moong khai thác sẽ trở thành hồ nước có diện tích 60,43 ha, dung tích hồ khoảng 950.000 m3 nước

- Để chế biến than bùn thành các dạng phân bón khác nhau thì phải

phối trộn với phân hoá học NPK, phân vi lượng, chất kích thích sinh trưởng, tạo thành loại phân hỗn hợp giàu chất dinh dưỡng Quy trình chế biến được trình bày như sau:

Khai thác than bùn

Hình 2.3: Sơ đồ qui trình công nghệ chế biến than bùn

Băng chuyền tải

Kho bãi tập kết chờ ráo

Vôi bột

Ủ Máy nghiền

Thuyết minh công nghệ

Công nghệ sản xuất phân bón hữu cơ được mô tả như sau:

ƒ Giai đoạn 1: Ủ nguyên liệu lên men vi sinh

Than bùn từ mỏ được tập kết tại bãi chứa nguyên liệu được trộn với vôi bột, xới lên nhiều lần cho tơi xốp và hấp thụ oxy Thời gian của giai đoạn này

từ 8 - 15 ngày trong điều kiện tự nhiên

ƒ Giai đoạn 2: Nghiền sấy

Nguyên liệu sau khi tơi xốp được chuyển lên băng chuyền vào hệ thống máy nghiền trộn ly tâm Nghiền xong nguyên liệu thành dạng mịn, từ máy nghiền nguyên liệu được lên men và chuyển vào băng truyền tải tự động, nguyên liệu được đưa vào lồng sấy ly tâm với vòng tua và nhiệt độ thích hợp

ƒ Giai đoạn 3: Sàng tuyển lấy loại mịn

Sau khi sấy đạt yêu cầu, nguyên liệu được chuyển qua hệ thống sàng bằng băng chuyền tải, tại hệ thống sàng tuyển có trang bị lưới sàng theo kích

cỡ quy định Sau quá trình sàng tuyển, những sản phẩm chưa đạt yêu cầu sẽ được chuyển ngược lại nguyên liệu đầu vào Còn những sản phẩm đạt yêu cầu thì được chuyển sang công đoạn phối trộn với phụ liệu để tạo sản phẩm

ƒ Giai đoạn 4: Trộn tạo loại phân tuỳ theo yêu cầu

Tùy loại bón thúc hay bón lót theo yêu cầu của khách hàng mà trộn hỗn hợp với N, K2O, P2O5, các thành phần vi lượng, trung lượng theo tỷ lệ quy định và chuyển qua dây chuyền đóng bao

ƒ Giai đoạn 5: Đóng gói thành phẩm

Sản phẩm được trộn xong chuyển qua dây chuyền đóng bao Tại công đoạn này có cân và máy đóng bao tự động Khi đóng bao mỗi bao có trọng lượng tịnh là 50 kg Sản phẩm được chuyển vào băng chuyền tải để chuyển vào nhập kho thành phẩm

Quá trình sản xuất của nhà máy được thực hiện với hệ thống tự động hoá ở mức độ cao và điều khiển tập trung tại Phòng điều khiển trung tâm Một chương trình tối ưu hoá cho sản xuất được áp dụng để kiểm soát toàn bộ các hoạt động của nhà máy và điều chỉnh sản xuất kịp thời khi các thông số công nghệ thay đổi

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Chất lượng môi trường nước khu khai thác mỏ than bùn

- Các giải pháp quản lý và xử lý nước khu vực mỏ than bùn Lung Lớn thuộc xã Kiên Bình, huyện Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang

3.2 Thời gian nghiên cứu

- Tháng 12/2010: Thu thập tài liệu, hoàn chỉnh đề cương nghiên cứu

Đi thực tế và khảo sát thực địa tại khu mỏ than bùn Lung Lớn Lấy mẫu nước đợt 1

- Từ tháng 01/2011 đến 02/2011: Thử nghiệm các nghiệm thức trung hòa độ pH nước

- Đầu tháng 3/2011: Lấy mẫu nước đợt 2 Phân tích mẫu

- Từ giữa tháng 3/2011 đến 4/2011: Viết báo cáo khóa luận

- Đầu tháng 5/2011: Chỉnh sửa, hoàn chỉnh khóa luận và nộp báo cáo

3.3 Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá chất lượng môi trường nước tại khu khai thác mỏ than bùn

- Đề xuất biện pháp xử lý chất lượng môi trường nước sau khi khai thác than bùn

- Đề xuất giải pháp quản lý môi trường nước trong quá trình khai thác than bùn tại khu mỏ

3.4 Nội dung nghiên cứu

- Tìm hiểu quy trình công nghệ của dự án đầu tư khai thác mỏ than bùn

- Đánh giá chất lượng môi trường nước tại khu vực khai thác mỏ

3.5 Phương tiện và vật liệu nghiên cứu

- Thiết bị phân tích mẫu, hóa chất phân tích: Phòng thí nghiệm Môi trường, Khoa Kỹ thuật Công nghệ Môi trường, Đại học An Giang Tổng số lượng mẫu: 18 mẫu

- Mẫu nước mặt tại khu vực khai thác mỏ

- Các dụng cụ làm thí nghiệm: buret, pipet, ống đong, cốc thủy tinh, cân điện tử, giấy quỳ

3.6 Phương pháp nghiên cứu

3.6.1.Vị trí thu mẫu

Lấy mẫu nước để phân tích thành phần và tính chất nước, mỗi mẫu 2 lít: Căn cứ vào đặc điểm và diện tích khai thác, lấy 3 vị trí trong moong khai thác (N1, N2, N3), 3 vị trí trên các tuyến kinh phía thượng nguồn ngoài khu khai thác N4, N5, N6), 3 vị trí trên kinh 18 (phía hạ nguồn ngoài khu khai thác N7, N8, N9)

3.6.2.Tần suất thu mẫu

- Thời gian lấy mẫu vào 2 đợt để so sánh biến đổi chất lượng nước vào cuối mùa lũ và giữa mùa khô:

Đợt 1: cuối mùa lũ năm 2010, ngày 04/12/2010

Đợt 2: giữa mùa khô năm 2011, ngày 14/3/2011

Moong đang khai thác

Hình 3.1 Sơ đồ vị trí lấy mẫu

3.6.3 Phương pháp thu mẫu

Tất cả các dụng cụ chứa mẫu nước đều được súc rửa sạch bằng xà bông

và nước, sau đó bằng hỗn hợp K2Cr2O7 trong H2SO4; tráng cẩn thận với nước sạch và nước cất Trước khi chứa mẫu tráng lại 3 lần với chính mẫu

Mẫu được lấy cách mặt nước 30 ÷ 40 cm

Phân tích mẫu: Các chỉ tiêu chất lượng môi trường nước gồm pH, BOD5, COD, TSS, SO42-, Fet, Al3+

Mẫu nước được thu vào buổi sáng 7g00 - 9g00 vào ngày trời không mưa Tráng chai, lọ thu mẫu bằng nước tại hiện trường, sau đó đậy nắp lại và

ấn chai xuống dưới mặt nước từ 30-40 cm, mở nắp chai cho nước chảy vào từ

từ, khi thấy không còn bọt khí nổi lên là nước đã đầy chai, đậy nắp lại, nhấc chai lên và trữ lạnh ở 40C sau đó đem về Phòng Thí nghiệm Môi trường, Khoa

Kỹ thuật Công nghệ Môi trường để phân tích

3.6.4 Phương pháp phân tích mẫu

+ pH: Đo trực tiếp bằng giấy quỳ

+ BOD: Đo BOD bằng phương pháp chai đo BOD Oxitop: Đặt chai trong tủ 200C trong 5 ngày, BOD được đo tự động khi nhiệt độ đạt đến 200C Giá trị BOD được ghi tự động sau mỗi 24 giờ

+ SS: Dùng phương pháp khối lượng để xác định cặn hòa tan (cặn qua lọc) Lọc qua giấy lọc cỡ lỗ 0,45 μm

+ Một số các chỉ tiêu khác được gửi phân tích tại Trung tâm Ứng dụng tiến bộ Khoa học và Công nghệ tỉnh vì không có đủ thiết bị, dụng cụ, hóa chất tại phòng Thí nghiệm Môi trường của Khoa

- Xử lý kết quả: Số liệu sau khi phân tích được xử lý bằng phần mềm

Excel

3.6.5 Phương pháp xử lý nước phèn (dùng vôi)

- Lấy mẫu nước để thử nghiệm trung hòa pH của nước Lấy 2 mẫu nước trong moong khai thác, mỗi mẫu 20 lít, đợt lấy mẫu vào tháng 3/2011, có

độ pH nước bằng 2,6 (mẫu N3’)

- Thử nghiệm các nghiệm thức nồng độ vôi để trung hòa pH của nước: Thực hiện 3 nghiệm thức có nồng độ vôi khác nhau để tính toán hàm lượng vôi cần thiết cho việc xử lý nước, điều chỉnh pH về 6,6 – 7,6 Trung hòa bằng

cách dùng bột vôi sống CaO để trung hòa, do nguồn cung cấp dồi dào, giá thành rẻ và hiệu quả

Lấy vôi sống cho vào nước, sau đó để nước lắng xuống, gạn lấy nước trong Cách đơn giản để xử lý nước nhiễm phèn là đổ nước vào thùng, khoáy lên nhiều lần rồi để lắng, chắt lấy nước trong

Thí nghiệm được tiến hành bằng 4 nghiệm thức nồng độ vôi khác nhau với 3 lần lặp lại ở từng nghiệm thức Cách tiến hành thí nghiệm như sau:

+ Nghiệm thức 1: nồng độ vôi là 1 g vôi cho vào 1 lít nước

+ Nghiệm thức 2: nồng độ vôi là 1,5 g vôi cho vào 1 lít nước

+ Nghiệm thức 3: nồng độ vôi là 1,6 g vôi cho vào 1 lít nước

+ Nghiệm thức 4: nồng độ vôi là 1,7 g vôi cho vào 1 lít nước

- Đề xuất giải pháp khống chế ô nhiễm môi trường nước tại khu mỏ khai

thác

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ THẢO LUẬN 4.1 Hiện trạng môi trường nước khu vực khai thác mỏ:

4.1.1 Hiện trạng môi trường nước bên trong khu vực mỏ:

Trong phạm vi khu mỏ, hệ thống sông rạch tự nhiên chủ yếu là các

kênh rạch nối liền với kênh Rạch Giá – Hà Tiên Vào mùa mưa, khu mỏ

thường bị ngập lụt với mức lũ cao nhất có thể đạt đến 2,5 m Nước mặt trong

khu mỏ thường bị nhiễm bẩn, có tính axit; thành phần hóa học thuộc loại

sunfat nhôm, có tính ăn mòn sunfat và axit (Công ty TNHH Thiên Sơn, 2010)

Vì vậy, nước mặt thường không sử dụng được trong sinh hoạt

Mẫu nước mặt thu được trong khu vực mỏ qua 2 đợt lấy mẫu cho kết

quả như sau:

Bảng 4.1 Chất lượng nước bên trong khu mỏ (đợt lấy mẫu tháng 12/2010)

Stt Chỉ tiêu Đơn vị Mẫu N1 Mẫu N2 Mẫu N3

QCVN 08:2008 (A2)

Ghi chú (dùng chung cho các bảng từ 4.1 đến 4.6)

A2: Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ

xử lý; bảo tồn động thực vật thủy sinh