THIẾT kết hệ THỐNG xử lý nước THẢI CHO KHU CÁNH gà VÀNG DANH – mỏ THAN VÀNG DANH, UÔNG bí QUẢNH NINH

Phương pháp thực hiện Để hoàn thành đề tài “ Thiết kế hệ thống, xử lý nước thải cho khu cánh gàVàng Danh - mỏ than Vàng Danh, Uông Bí ” cần áp dụng 1 số phương pháp như sau : - Phương ph

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Đồ án này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân, đượcthực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy Lê Xuân Sinh

Các số liệu, những kết luận được trình bày trong bài viết này trung thực

Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình

Sinh viên thực hiện

Trần Đức Mạnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA MÔI TRƯỜNG



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾT HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO KHU CÁNH

GÀ VÀNG DANH – MỎ THAN VÀNG DANH,

UÔNG BÍ – QUẢNG NINH

Người hướng dẫn : TS Lê Xuân Sinh

TH.S Mai Quang Tuấn Sinh viên thực hiện : Trần Đức Mạnh

Hà Nội - 2015

Em xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy Lê Xuân Sinh đã tận tình hướng dẫn,giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này Sau cùng em xin cám ơn nhà trường

đã tạo những điều kiện thuận trong suốt những năm học tập, cũng như trong suốt quátrình thực hiện đồ án tốt nghiệp này

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG

LỜI MỞ ĐẦU

1 Sự cần thiết của đề tài

Công ty Cổ phần than Vàng Danh - Vinacomin là đơn vị thành viên của Tậpđoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam thực hiện nhiệm vụ khai thác thanbằng phương pháp hầm lò với sản lượng năm 2011 là 3,5 triệu tấn/năm tại phườngVàng Danh, TP Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh

Với hoạt động sản xuất của Công ty ngày càng mở rộng, các tác động đến môitrường ngày một tăng lên, trong đó có vấn đề gây ô nhiễm môi trường do nước thải

mỏ Trong nhiều năm qua, thực hiện Luật Bảo vệ môi trường, Công ty Cổ phần thanVàng Danh – Vinacomin đã thực hiện các biện pháp xử lý nước thải mỏ trước khi xả

ra môi trường xung quanh nhưng chưa được triệt để Nước thải mỏ Vàng Danh được

xả ra đầu nguồn sông Vàng Danh, là dòng sông cung cấp nước cho nhà máy xử lýnước Lán Tháp để cung cấp nước sạch cho thành phố Uông Bí và thành phố HảiPhòng Do nước thải mỏ có chất lượng xấu nên gây nhiều ảnh hưởng đến chất lượngnước sạch cung cấp cho dân cư và thợ mỏ

Mỏ than Vàng Danh khai thác than bằng phương pháp hầm lò, do Liên Xô (cũ)thiết kế và được đưa vào vận hành từ những năm 60 của thế kỷ trước Trong quá trìnhhoạt động và phát triển, vấn đề bảo vệ môi trường nói chung và xử lý nước thải mỏ nóiriêng đã không được quan tâm do nhận thức và tình trạng chung của xã hội những năm

đó Theo thiết kế của Liên Xô (cũ), tại khu vực Vàng Danh chỉ có nước thải sinh hoạt

từ nhà tắm, nhà ăn được thu gom vào bể chứa để lắng cặn, sau đó nước thải được thải

ra suối, cho đến nay hệ thống bể chứa đã hầu như không còn tác dụng Do vậy, theokết quả quan trắc những năm vừa qua, nước thải mỏ và nước thải sinh hoạt mỏ thanVàng Danh không đảm bảo tiêu chuẩn môi trường, đặc biệt là vào mùa khô Vì vậyxây dựng các công trình xử lý nước thải của mỏ với công nghệ tiên tiến là cần thiết

Do đó em chọn đề tài” Thiết kế hệ thống, xử lý nước thải cho khu cánh gà Vàng Danh - mỏ than Vàng Danh, Uông Bí” để đáp ứng được nhu cầu cấp thiết hiện

nay

2 Mục tiêu của đề tài

- Đề xuất, thiết kế, tính toán hệ thống xử lý nước thải cho khu vực cánh gà VàngDanh - mỏ than Vàng Danh, Uông Bí đạt tiêu chuẩn nước thải ra môi trường theo

QC 40:2011/BTNMT – cột A

3 Phương pháp thực hiện

Để hoàn thành đề tài “ Thiết kế hệ thống, xử lý nước thải cho khu cánh gàVàng Danh - mỏ than Vàng Danh, Uông Bí ” cần áp dụng 1 số phương pháp như sau :

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu : Tìm hiểu, thu thập số liệu, các công thức và

mô hình dựa trên các tài liệu có sẵn và từ thực tế

- Phương pháp tổng hợp, tính toán số liệu : Dựa vào các tài liệu và thông tin thuthập được để tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống xử lý nước thải và tínhtoán khái toán kinh tế hệ thống xử lý nước thải

- Phương pháp mô phỏng đồ họa : sử dụng phần mềm Autocad để thể hiện cácbản vẽ kỹ thuật

4 Nội dung đề tài

- Giới thiệu các công nghệ xử lý nước thải

- Lựa chọn công nghệ xử lý

- Tính toàn thiết kế công trình

- Khái toán chi phí xây dựng, vận hành

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Đặc điểm tự nhiên khu vực thực hiện đề tài

- Vị trí địa lý : Công ty cổ phần than Vàng Danh - Vinacomin nằm trên địa bàn

phường Vàng Danh, thành phố Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh, trong đó khu vực khai thácthan nằm ở vị trí:

Phía Đông giáp mỏ Đồng Vông

Phía Tây giáp mỏ Nam Mẫu

Phía Bắc là đường phân thuỷ của dãy Bảo Đài

Phía Nam là thị trấn Lán Tháp

Ranh giới mỏ được giới hạn bởi phạm vi toạ độ (Hệ toạ độ nhà nước 1972):X: 2.337.200 – 2.340.000

Y: 370.500 – 379.500

- Địa hình : Khu mỏ thuộc miền núi cao trung bình và khá dốc, độ cao trung

bình từ 300 đến 350 mét, góc dốc địa hình thay đổi trung bình từ 20O đến 30O, có nơi

40O, 50O Độ cao địa hình giảm dần từ Bắc xuống Nam

Mỏ than Vàng Danh đã được xây dựng từ những năm 60 của thế kỷ trước nêncho đến nay xung quanh khu vực mỏ đã hình thành hệ thống hạ tầng tương đối hoànchỉnh, gồm hệ thống đường sắt khổ 1435mm trong mỏ và nối mỏ với bên ngoài, hệthống đường bộ được trải nhựa 2 làn xe, hệ thống điện cao và hạ thế, hệ thống cấpnước vùng, các khu cong trình dân dụng như dân cư, trường học, nhà trẻ, chợ, y tế…

- Khí hậu, thủy văn :

+ Điều kiện khí hậu : Khu vực xây dựng công trình nằm trong vùng có khí hậunhiệt đới gió mùa vùng ven biển Mùa mưa thường bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 9,nắng nóng mưa nhiều với các trận mưa rào to Mùa khô từ tháng 10 tới tháng 4 nămsau, mùa này thường hanh khô có mưa phùn gió rét Hướng gió chủ đạo là Bắc vàĐông Bắc, độ ẩm bình quân là 81%, nhiệt độ trung năm là 23oC Mưa thường lớn nhấtvào tháng 7, 8 hàng năm

- Lượng mưa lớn nhất trong ngày: 290mm (ngày 31/5/1975)

- Lượng mưa lớn nhất trong năm: 2985mm (năm 1973)

- Cường độ mưa nhỏ nhất trong ngày: 64mm/h (ngày 22/6/1983)

- Số ngày mưa trong năm từ 53 đến 138 ngày

+ Điều kiện thủy văn : các suối nhỏ chảy qua trong đó có hai suối chính là suối

A và suối C đều bắt nguồn từ núi Bảo Đài ở phía Bắc, chạy theo hướng Bắc – Namxuyên qua địa hình các vỉa than rồi nhập lại thành một con suối lớn và chạy về phíaNam ra sông Uông Bí

Trong vùng xung quanh mỏ có sông Vàng Danh là con sông chính của vùng, lànguồn cấp nước cho nhà máy cấp nước sinh hoạt Lán Tháp để xử lý thành nước sinhhoạt cung cấp cho dân cư TP Uông Bí và một phần về TP Hải Phòng Sông VàngDanh còn được nối với sông Uông Thượng tại ngã ba cầu Trắng và sông Chanh tại ngã

ba cầu Lán Tháp

Nước dưới đất bắt gặp tương đối nông, có mức độ xâm thực trung bình

Với địa hình khu vực, sông Vàng Danh trở thành điểm hội thủy mạng lưới thủyvăn trong vùng nhưng bị tác động lớn bởi chất lượng các nguồn sinh thủy tự nhiên vànước thải của các mỏ Vàng Danh, Uông Thượng, Đồng Vông, Nam Mẫu

1.2 Đặc điểm của nước thải cần xử lý và mức độ xử lý

1.2.1 Đặc điểm chung của nước thải phát sinh từ khai thác mỏ hầm lò

Nước thải phát sinh từ việc khai thác than hầm lò có thành phần, tính chất khôngphức tạp như những nguồn nước thải công nghiệp khác Nước thải thường được phátsinh từ 2 nguồn chính :

- Nước thải phát sinh trong quá trình khoan giếng tìm quặng

- Nước thải phát sinh từ quá trình tuyển nổi

Nước thải phát sinh từ 2 nguồn chính này có tính ô nhiễm khá nghiêm trọng do

có hàm lượng kim loại cao và tính axit, mà nguồn tiếp nhận sau khi thải ra là nhữngcon suối bên cạnh khu mỏ nên nếu không được xử lý trước khi thải thì sẽ gây ảnhhưởng lớn đến hệ sinh thái cũng như đời sống của cư dân ven suối Vì vậy yêu cầuchung của các khu mỏ là phải có trạm xử lý đủ công suất để xử lý nước thải đạt tiêuchuẩn trước khi thải ra môi trường Thành phần của nước thay đổi theo thời gian

1.2.2 Đặc điểm của nước thải khu Cánh Gà Vàng Danh

Để có cơ sở thiết kế, lựa chọn công nghệ xử lý nước thải mỏ, sinh viên đã sửdụng số liệu quan trắc môi trường định kỳ của Công ty Cổ phần than Vàng Danh -Vinacomin trong các năm 2011, 2012 Các mẫu phân tích bổ sung được lấy tại các địađiểm sau:

Khu Cánh Gà: Cửa lò +130, cửa lò +135, rãnh thoát nước thải mặt bằng khuCánh Gà.

Qua số liệu quan trắc môi trường định kỳ về nước thải mỏ và số liệu phân tích bổsung, nước thải xử lý giai đoạn II có các đặc điểm sau:

- Các chỉ tiêu pH, sắt (Fe), mangan (Mn), cặn lơ lửng (TSS) không đạt tiêu chuẩnmôi trường cho phép Độ pH thay đổi từ 3,68 – 6,4 (quy định 5,5 - 9,0), hàm lượng Fethay đổi từ 1,7 mg/l – 71,9 mg/l (quy định 0,5 mg/l), hàm lượng Mn thay đổi từ 0,2mg/l – 23,8 mg/l (quy định 1 mg/l), hàm lượng TSS thay đổi từ 25 mg/l – 633 mg/l(quy định 50 mg/l) Các chỉ tiêu khác đạt tiêu chuẩn cho phép

- Chất lượng nước thải thay đổi theo mùa và tuỳ thuộc vào điều kiện thời tiết.Vào mùa mưa, độ pH cao, hàm lượng Fe và Mn thấp, hàm lượng TSS cao Ngược lạivào mùa khô, độ pH thấp, hàm lượng Fe và Mn cao, hàm lượng TSS thấp hơn mùamưa

a Nước thải lò bằng +135 Cánh Gà:

- Loại hình: Nước thải mỏ

- Phương thức thải: Tự chảy từ lò bằng mức +135 Cánh Gà

- Lưu lượng: 185 m3/h theo thiết kế

- Hệ thống thu gom và xả thải: Nước thải được thải theo mương thoát có kíchthước dài x rộng x sâu = 60 m x 0,70 m x 0,7 m vào hố nhận Tại hố nhận, nước thảiđược châm sữa vôi trước khi xả ra suối Cánh Gà Sau năm 2016 khi kết thúc khai thác,

lò bằng +135 Cánh Gà sẽ được duy trì để thoát nước cho mức +115 Cánh Gà

- Điểm nhận xả hiện tại: suối Cánh Gà

b Nước thải lò giếng +130 Cánh Gà:

- Loại hình: Nước thải mỏ

- Phương thức thải: Nước thải được bơm từ các mức -50 và +115 khu Cánh Gàlên mức +130 và thoát ra cửa lò +130

- Lưu lượng: 1.096 m3/h, trong đó:

.Từ mức -50: 975 m3/h khi mỏ đạt công suất thiết kế

.Từ mức +115: 121 m3/h khi mỏ đạt công suất thiết kế

- Hệ thống thu gom và xả thải: Nước thải được thoát theo 02 đường ống thép cóđường kính 315mm xả thẳng ra suối Cánh Gà Ngoài ra, có một đường ống dự phòngtrong trường hợp lò chợ phải sử dụng bơm thứ 3 để thoát nước

- Điểm tiếp nhận xả thải hiện tại: suối Cánh Gà

c Số liệu quan trắc thành phần nước thải mỏ thải mỏ

Bảng 1.1 : Số liệu quan trắc nước thải mỏ CL+130 và CL+135 khu Cánh Gà năm

2011

T

T Thông số

Ngày đo24/02/2011

Ngày đo26/4/2011

Ngày đo05/7/2011

Ngày đo26/10/2011

QCVN40:2011/BTNMT(cột A)CL

+130

CL+135

CL+130

CL+135

CL+130

CL+135

CL+130

CL+135

17, 19

19, 25

29, 30

3,0 5

28, 35

1,3 7

0,21

1,5 8

0,7 3

3,1 9

32, 0

32, 0

10,0

44, 6

56, 0

64, 0

58, 4

16,32

89, 76

36,

Bảng 1.2 : Chất lượng nước thải mỏ CL+130 và CL+135 khu Cánh Gà năm 2012

Ngày đo03/8/2012

Ngày đo4/10/2012

Đo kiểmtra21/8/2012

QCVN40:2011/BTNMT(cột A)CL

+13

0

CL+135

CL+130

CL+135

CL+130

CL+135

CL+130

CL+135

CL+130

CL+135

11, 25

13,

33 9,3

6,3 3

1,1 5

13, 31

23, 29

0,9 4

2,4 2

3,1 2

0,7 1

0,35

1,8 5

4,2 3

40,80

122 ,40

38,27

44,16

13,25

23,55

12,32

117

1.2.3 Đánh giá chất lượng nước thải

Qua số liệu quan trắc, ta có thể rút ra 1 số nhận xét như sau :

- Về cơ bản nước thải mỏ có tính trung hòa, giá trị pH đạt tiêu chuẩn cho phép,tuy nhiên có 1 số thời điểm đo cho mức pH thấp hơn tiêu chuẩn, mang tính axit nhẹnên vẫn coi pH là 1 chỉ tiêu cần xử lý

- So sánh chất lượng hai nguồn nước thải từ CL+130 và CL+135 khu Cánh Gàthấy rằng nước thải CL+130 "sạch" hơn nước thải CL+135 Tuy nhiên, do hai nguồnnước thải này được hòa trộn vào nhau trước khi đưa về trạm xử lý do vậy cả hai nguồnnước thải này đều được xử lý cùng các tác nhân gây ô nhiễm

- Với kết quả phân tích mẫu đo kiểm tra bổ sung ngày 21/8/2012, thấy rằng chấtlượng nước thải xấu đi đáng kể vào thời kỳ cao điểm của mùa mưa, đặc biệt là nướcthải lò bằng +135 Cánh Gà Đặc điểm này cần được lưu ý trong thiết kế vì lò bằng+135 sẽ được duy trì để thoát nước bơm từ mức +115 Cánh Gà

Kết luận :

- Thành phần cần được xử lý pH, TSS, Fe, Mn

- Giá trị các thông số ô nhiễm:

pH ≤5; TSS ≈ 80 ÷ 200 mg/l; Fe ≈ 1,15 ÷ 14 mg/l; Mn ≈ 0,7 ÷ 4 mg/l

1.2.4 Lựa chọn công suất cho trạm xử lý

Theo kế hoạch phát triển của khu vực Cánh Gà Vàng Danh ta có bảng :

Bảng 1.3 : Tổng hợp nguồn nước thải mỏ theo số liệu thiết kế

T

T Tên nguồn

Côngsuấtthiết kế,tr.T/năm

Nămđưavào sảnxuất

Năm đạtcông suấtthiết kế

Lượng nướclớn nhấtvào mỏ theothiết kế,

m3/h

Lưu lượngnước thảilớn nhất qua

hệ thốngthoát nước,

thu thập được cũng như dự kiến trong quá trình phát triển của mỏ, ta có số liệu của 3đại lượng sau :

- Tính lượng nước thải mỏ theo tiến độ phát triển mỏ (lượng nước vào mỏ tươngứng với công suất mỏ);

- Tính lượng nước thải mỏ theo đại lượng thoát nước trung bình quý cao nhất

- Tính lượng nước thải mỏ theo đại lượng thoát nước trung bình mùa mưa Kết quả thu thập được như sau :

Bảng 1.4 : Kết quả tính toán lượng nước thải mỏ toàn mỏ Vàng Danh theo tiến độ

Lượngnướcvàomỏkhimỏ

Lượng nước thải theo tiến độ phát triển mỏ

Sảnlượng, 103tấn

Lượngnước,

m3/h

Sảnlượng, 103tấn

Lượngnước,

m3/h

Sảnlượng, 103tấn

Lượngnước,

m3/h

Sảnlượng, 103tấn

Lượngnước,

m3/h

Sảnlượng, 103tấn

Lượngnước,

m3/h

tấn đạt

CSTKGiến

tương ứng với công suất dự án đạt được hiện tại, lấy tròn là 458 m3/h

(2) Theo thiết kế, lượng nước thoát ra lớn nhất là 185 m3/h Theo số liệu bơm thực tế,lượng nước thải được bơm thoát tại CL+135 Cánh Gà đã từng đạt 245 m3/h vào tháng7/2011, 218 m3/h vào tháng 8/2012 Theo tiến độ sản xuất của mỏ Vàng Danh, lò bằng+135 Cánh Gà sẽ kết thúc khai thác vào năm 2015 – 2016 nhưng sẽ được duy trì làm

lò thoát nước cho mức +115 Cánh Gà Với điều kiện lò sẽ dừng khai thác sau 02 nămnữa, chọn lượng nước thải cần được xử lý trong giai đoạn 2013 - 2015 của lò bằng

+135 Cánh Gà là 218 m3/h tương ứng với lượng nước thải lớn nhất trong năm 2012

Từ năm 2016, lượng nước thoát từ lò bằng +135 tạm lấy bằng lượng nước thoát trung

bình trong mùa mưa năm 2012 là 218 m3/h vì lò vẫn được duy trì làm lò thoát nước.

Bảng 1.5 : Kết quả tính toán lượng nước thải mỏ cho toàn mỏ Vàng Danh theo điều

kiện trung bình quý cao nhất

Nămđạtcôngsuấtthiếtkế

SảnlượngnămđạtCSTK, 103tấn

LượngnướcvàomỏkhimỏđạtCSTK, m3/h

Lượng nước thải trung bình quý cao nhất

Sảnlượng, 103tấn

Lượngnước,

m3/h

Sảnlượng, 103tấn

Lượngnước,

m3/h

Sảnlượng, 103tấn

Lượngnước,

m3/h

Sảnlượng, 103tấn

Chú thích: * Trung bình quý cao nhất năm 2012.

** Trung bình quý cao nhất năm 2012 và tạm tính duy trì cho các năm tiếp theo từ năm 2016.

Bảng 2.6 : Kết quả tính toán lượng nước thải mỏ theo điều kiện thoát nước trung bình

Nămđạtcôngsuấtthiếtkế

SảnlượngnămđạtCSTK, 103tấn

Lượngnướcvàomỏkhi

mỏ đạtCSTK, m3/h

Lượng nước thải theo trung bình mùa mưa

Sảnlượng, 103tấn

Lượngnước,

m3/h

Sảnlượng, 103tấn

Lượngnước,

m3/h

Sảnlượng, 103tấn

Lượngnước,

m3/h

Sảnlượng, 103tấn

- Qua so sánh số liệu các bảng nhận thấy rằng lượng nước thải theo trung bình

quý là cao nhất rồi đến trung bình theo mùa mưa và thấp nhất là theo tiến độ phát triển

mỏ Để tính toán lượng nước thải mỏ cần xử lý nên dựa vào số liệu theo điều kiện

trung bình mùa mưa Trong mùa mưa, lượng nước thải tại các lò bằng tăng lên đột

biến không theo quy luật tỷ lệ với sản lượng khai thác do các lò bằng rất dễ bị thẩm

thấu nước bề mặt địa hình vào lò mà không thể thu gom khống chế như đối với các lò

giếng

- Tuy nhiên, với mục tiêu thu không để nước thải mỏ thoát ra môi trường xungquanh, hệ thống bể chứa và đường ống cần phải đáp ứng điều kiện thoát nước cao nhấttrong mùa mưa, do vậy cần kiểm định lại lượng nước thải mỏ theo điều kiện lượngnước mưa theo tháng cao nhất.

Theo số liệu thống kê tại báo cáo quan trắc ký môi trường Công ty TNHH thanVàng Danh năm 2012, lượng nước mưa theo các tháng cao nhất (tháng 8 và 9) trongnăm 2012 như sau:

- Lượng nước thải theo tiến độ phát triển mỏ : 1502

- Lượng nước thải theo trung bình quý cao nhất : 1491

- Lượng nước thải theo trung bình mùa mưa : 1470

Từ đó lựa chọn công suất xử lý cho khu vực Cánh Gà là 1500 m3/h

1.3 Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải

1.3.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học

Thường được áp dụng ở giai đoạn đầu của quy trình xử lý, quá trình được xemnhư bước đệm để loại bỏ các tạp chất vô cơ và hữu cơ không tan hiện diện trong nướcnhằm đảm bảo tính an toàn cho các thiết bị và các quá trình xử lý tiếp theo Xử lý cơhọc nhằm 4 mục đích chính:

- Tách các chất không hòa tan, những vật chất có kích thước lớn như nhánh cây,

gỗ, nhựa, lá cây, giẻ rách, dầu mỡ ra khỏi nước thải

- Loại bỏ cặn nặng như sỏi, thủy tinh, cát

- Điều hòa lưu lường và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải

- Nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo

Nhóm các công trình xử lý cơ học bao gồm:

- Song chắn rác hoặc lưới lọc

- Bể lắng cát

- Bể lắng

- Điều hoà lưu lượng dòng chảy

- Bể tuyển nổi.

1.3.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là quá trình nhằm phân hủycác vật chất hữu cơ ở dạng hòa tan, dạng keo và dạng phân tán nhỏ trong nước thảinhờ vào sự hoạt động của các vi sinh vật Quá trình này xảy ra trong điều kiện hiếu khíhoặc kị khí

Quá trình xử lý sinh học kị khí thường được ứng dụng để xử lý sơ bộ các loạinước thải có hàm lượng BOD5 cao (>1000 mg/l), làm giảm tải trọng hữu cơ và tạođiều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý hiếu khí diễn ra có hiệu quả Xử lý sinh học

kị khí còn được áp dụng để xử lý các loại bùn, cặn (cặn tươi từ bể lắng đợt một, bùnhoạt tính sau khi nén …) trong trạm xử lý nước thải đô thị và một số ngành côngnghiệp

Quá trình xử lý sinh học hiếu khí được ứng dụng có hiệu quả cao đối với nướcthải có hàm lượng BOD5 thấp như nước thải sinh hoạt sau xử lý cơ học và nước thảicủa các ngành công nghiệp bị ô nhiễm hữu cơ ở mức độ thấp (BOD5 < 1000 mg/l).Tùy theo cách cung cấp oxy mà quá trình xử lý sinh học hiếu khí được chia làm hailoại:

- Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên (oxy được cung cấp từ khôngkhí tự nhiên do quang hợp của tảo và thực vật nước) với các công trình tương ứng như:cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, hồ sinh học, đất ngập nước…

- Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo (oxy được cung cấp bởi cácthiết bị sục khí cưỡng bức, thiết bị khuấy trộn cơ giới…) với các quá trình và côngtrình tương ứng như sau: Bể bùn hoạt tính thổi khí (Aeroten); mương oxy hóa; bể lọcsinh học nhỏ giọt (Biophin); bể lọc sinh học cao tải;

1.3.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý

Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý là áp dụng cácquá trình vật lý và hoá học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó có thể gây tácđộng với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặnhoặc chất hoà tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường Giai đoạn xử lýhoá lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học,hoá học, sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh

Những phương pháp hoá lý thường được áp dụng để xử lý nước thải là : keo tụ,đông tụ, hấp phụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược và siêu lọc …

CHƯƠNG II ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ 2.1 Lựa chọn công nghệ xử lý

Trên cơ sở đặc tính nước thải mỏ và nước thải sinh hoạt mỏ than Vàng Danh, yêucầu chất lượng nước sau xử lý, kinh nghiệm xử lý nước thải mỏ và nước thải sinh hoạtcác mỏ khác trên vùng than Quảng Ninh, lựa chọn giải pháp công nghệ xử lý nước thải

mỏ than Vàng Danh giai đoạn II như sau:

a Để tăng độ pH, cần trung hòa nước thải mỏ Các tác nhân có thể sử dụng làsữa vôi hoặc xút (NaOH) Tính axit của nước thải mỏ được trung hòa theo phản ứng:

H2SO4 + Ca (OH)2 = CaSO4 + 2H2O

Sử dụng chất kiềm để trung tính axit của nước thải mỏ còn có tác dụng khác làtạo ra môi trường phù hợp để oxyt hóa các kim loại có trong nước thải như sắt (Fe),mangan (Mn)

Theo kết quả vận hành của các trạm xử lý nước thải mỏ tại vùng than QuảngNinh, dự kiến sử dụng sữa vôi để trung hòa tính axit nước thải mỏ

b Để lắng trong nước thải, dùng các chất keo tụ (PAC) để tăng khả năng tạobông giúp cho quá trình kết tủa các chất rắn lơ lửng có trong nước thải hoặc được sinh

ra trong quá trình trung hoà được nhanh hơn để loại bỏ các chất này khỏi nước thải.Quá trình lắng trong có thể thực hiện bằng các phương pháp: lắng trọng lực trong bểlắng, lắng trọng lực trong bể lắng có tấm lắng nghiêng (lamella)

Theo kết quả vận hành của các trạm xử lý nước thải mỏ tại vùng than QuảngNinh, các chất keo tụ thường sử dụng là PAM, PAC Bể lắng hiệu quả hiện nay làdạng bể lắng tấm nghiêng (lamella)

c Khử kim loại có trong nước thải (Fe, Mn):

- Khử Fe:

Bản chất quá trình khử sắt là chuyển Fe2+ thành Fe3+ để Fe3+ kết tủa cùng chất rắn

lơ lửng trong bể lắng trong môi trường có tính oxy hóa kết hợp tác động của keo tụ.Theo kinh nghiệm vận hành của các trạm xử lý nước thải mỏ hiện có, Fe sẽ được khửgần như triệt để ngay sau khâu lắng trong

- Khử Mn:

Quá trình khử Mn diễn ra trong môi trường có tính kiềm cao (pH=9) với các tácnhân thường dùng là sữa vôi (CaOH2) hoặc xút (NaOH) để oxyt hóa Mn, sau đó lọcoxyt Mn ra khỏi nước Cũng có thể sử dụng biện pháp xục khí ô-zôn để khử Mn, tuynhiên biện pháp này hiện nay chưa được thử nghiệm đối với nước thải mỏ than

Theo kinh nghiệm vận hành các trạm xử lý nước thải mỏ hiện có, sử dụng sữavôi để tạo môi trường kiềm và cát Mn để lọc Mn ra khỏi nước.

d Để tách bùn tạo thành trong quá trình lắng nước, dùng các biện pháp cơ họcnhư ép, lọc để tạo thành bùn khô dưới dạng bánh, sau đó vận chuyển đến nơi đổ thải.Theo kinh nghiệm của các trạm xử lý nước thải hiện có, sử dụng máy ép bùn để ép khôbùn mang đi đổ thải

2.2 Các phương án công nghệ

Hiện nay có 2 phương án công nghệ phù hợp áp dụng vào điều kiện mỏ :

Phương án 1 : công nghệ xử lý nước thải mỏ với bể lắng tấm nghiêng

Thuyết minh công nghệ :

- Nước từ hầm lò được đưa vào hồ tiếp nhận, tại đây tiếp nhận nước thải từ của lò+130 mới được khai thác và +135 tách từ khu chính của mỏ than Vàng Danh

- Sau đó nước thải được đưa tới bể điều hòa, tại đây nước thải được bổ sung oxygiúp oxi hóa hầu hết sắt và 1 phần các chất ô nhiễm khác; được kiểm tra chất lượngnước đầu vào, đo nồng độ pH để bơm tự động thêm Ca(OH)2 tương ứng để trung hòachỉ số pH

- Sau đó nước thải được đưa vào bể trung hòa, tại đây nước thải được trng hòa

pH bằng sữa vôi (Ca(OH)2) Việc làm giảm nồng độ pH xuống giúp quá trình keo tụphía sau được diễn ra thuận lợi, đồng thời đảm bảo pH của nước thải khi thải ra môitrường ở trong mức cho phép Ngoài ra còn tạo môi trường kiềm nhẹ giúp xúc tiến quátrình oxi hóa Mangan tại bể lọc phía sau

- Sau đó nước thải đi tới bể trộn đứng, giúp hòa tan Ca(OH)2 triệt để vì lưu lượngnước thải lớn, ngoài ra ở đây nước thải được cho thêm hóa chât PAC -POLYALUMINUM CHLORIDE là chất keo tụ, giúp làm tăng khả năng lắng của cácchất rắn lơ lửng trong bể lắng

- Sau khi qua bể trộn, nước thải được chuyển qua bể phản ứng keo tụ, nơi mà cónhững ngăn phản ứng với những cánh khuấy bằng thép không gỉ, tạo ra dòng nướcxoáy giúp tăng khả năng kẹo tụ của PAC

- Tại bể lắng tấm nghiêng, những tấm lắng được đặt nghiêng 1 góc 60o, nướcđược đưa vào từ dưới tấm lắng Các hạt keo tụ có kích thước lớn va đạp vào tấm lắngnghiêng và lắng xuống đáy bể

- Nước sau khi lắng thì được đưa qua bể lọc Mangan, nơi có lớp cát mangan làvật liệu lọc có thành phần là Mangan oxit làm tác nhân cho quá trình oxi hóa Mangankhiến cho kết tủa và bị giữ lại tại lớp vật liệu lọc Từ đó có thể rửa lọc và loại bỏ thànhphần mangan trong nước thải

-Tại bể khử trùng, nước được khử trùng bằng clo lỏng trước khi đưa ra môitrường, 1 phần nước trong bể khử trùng được dùng để rửa lọc bể lọc

- Bùn phát sinh từ bể lắng và bể lọc được chuyển tới bể lắng bùn bằng bơm bùn

và được giảm độ ẩm cho đến khi đạt yêu cầu thải hoặc làm phân bón thì sẽ được vậnchuyển đi

Phương án 2 : công nghệ xử lý nước thải mỏ với bể lắng lame kết hợp khuấy trộn

- Phương án 2 khác phương á 1n ở chỗ kết hợp bể lắng lamel và bể phản ứng làm

1, tại phần phân phối nước của bể lắng lamel được chuyển thành 1 khoang trộn cơ khí.Hóa chất keo tụ được đưa vào đây và đượchu kấy trộn ngay trong khoang trước khiđược đưa vào lắng Như vậy tiết kiệm được thời gian xử lý nhưng khó đảm bảo đượckhả năng lắng của nước thải

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3.1 Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải theo phương án 1

Bảng 3.1 Thông số thiết kế hồ tiếp nhận

Kích thước bể

tb là lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm

t là thời gian lưu nước; chọn t = 30 phút [3]

Chọn xây 4 bể điều hòa thể tích mỗi bể 187,5 m3

Chọn chiều cao của bể là Hct = 4 m

Để tránh hiện tượng lắng cặn và ngăn chặn mùi do xuất hiện điều kiện kỵ khí, bể điều hòa cần phải thiết kế hệ thống cấp khí thường xuyên.

Lượng khí cần cấp cho bể điều hòa:

Lượng khí phân phối qua mỗi ống nhánh:

m3/s

+ Tính toán các ống dẫn nước ra khỏi bể:

Nước thải được bơm sang bể trung hòa nhờ một bơm chìm, lưu lượng nước thải

1500 m3/h chia 4 bể là 375 m3/h, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 1 m/s, đường kính ống ra:

Vậy chọn đường kính ống dẫn nước ra: D = 400 mm

Bảng 3.2 Thông số thiết kế điều hòa

Kích thước bể

3.1.3 Bể trung hòa

- Lưu lượng nước thải Qngày = 36000 m3/ngày

- Chọn thờ gian lưu nước trong bể là 5 phút/bể ( Trang 384 - [5] )

- Thể tích yêu cầu : Qbể = (36000 x 5)/(24 x 60) = 125 m3

- Chọn 2 bể

- Thể tích mỗi bể trung hòa là 125/2 = 62,5 m3

- Chọn chiều cao bể bằng 5,2 m

- Kích thước mỗi bể trung hòa là H x L x B = 5,2 x 4 x 3 m

- Chọn chiều cao bảo vệ 0,3 m; Hxd = 5,5 m

- Nước thải được bơm sang bể trộn nhờ một bơm chìm, lưu lượng nước thải 1500

m3/h chia 2 bể là 750 m3/h, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 1 m/s, đường kính ống ra:

Vậy chọn đường kính ống dẫn nước ra: D = 500 mm

Bảng 3.3 Thông số thiết kế bể trung hòa

Kích thước bể