Đánh Giá Hiện Trạng Ô Nhiễm Của Nước Thải Hầm Lò Mỏ Than Tại Tổng Công Ty Than Đông Bắc, Nghiên Cứu Đề Xuất Công Nghệ Xử Lý Tái Tuần Hoàn Phục Vụ Cho Sinh Hoạt, Sản Xuất

ĐẶNG XUÂN THƯỜNGĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM CỦA NƯỚC THẢI HẦM LÒ MỎ THAN TẠI TỔNG CÔNG TY THAN ĐÔNG BẮC, NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ TÁI TUẦN HOÀN PHỤC VỤ CHO SINH HOẠT, SẢN XUẤT

ĐẶNG XUÂN THƯỜNG

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM CỦA NƯỚC THẢI HẦM LÒ MỎ THAN TẠI TỔNG CÔNG TY THAN ĐÔNG BẮC, NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ TÁI TUẦN HOÀN PHỤC VỤ CHO

SINH HOẠT, SẢN XUẤT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Thái Nguyên – 2014

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

-ĐẶNG XUÂN THƯỜNG

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM CỦA NƯỚC THẢI HẦM LÒ MỎ THAN TẠI TỔNG CÔNG TY THAN ĐÔNG BẮC, NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ TÁI TUẦN HOÀN PHỤC VỤ CHO

SINH HOẠT, SẢN XUẤT Chuyên ngành : Khoa học môi trường

Mã số ngành : 60440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn khoa học:1 PGS.TS TRẦN ĐỨC HẠ

2 TS HOÀNG HÙNG

Thái Nguyên – 2014

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Luận văn tốt nghiệp cao học Chuyên ngành Khoa học Môitrường này là kết quả nghiên cứu và kế thừa, phân tích đánh giá từ kết quả khảo sát,

quan trắc thực tiễn dưới sự hướng dẫn khoa học của thầy giáo PGS.TS Trần Đức Hạ

và TS Hoàng Văn Hùng trên cơ sở mô hình thực nghiệm có thật được lắp đặt tại

tỉnh Quảng Ninh

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu được trình bày trongluận văn này là hoàn toàn trung thực, không chỉnh sửa sao chép Phần trích dẫn tàiliệu được ghi rõ nguồn gốc

Học viên

Đặng Xuân Thường

LỜI CẢM ƠN

Trong toàn bộ quá trình học tập tại Trường Đại học Nông lâm và thực hiệnluận văn cao học Chuyên ngành Khoa học Môi trường với đề tài “Đánh giá hiện trạng ô nhiễm nước thải hầm lò tại ổng công ty Than Đông Bắc và nghiên cứu

mô hình xử lý thu gom tuần hoàn phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất” tôi đã nhận

được sự giúp đỡ quý báu của nhiều tập thể, cá nhân trong và ngoài trường

Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể các thầy cô giáo trong Bangiám hiệu nhà trường, các thầy cô trong phòng Đào tạo Sau đại học, các thầy cô

trong khoa Môi trường –Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, cũng như các

thầy giáo, cô giáo ở các trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia HàNội, Khoa Môi trường Nước - Trường Đại học Xây dựng, Trường Đại học Mỏ - ĐịaChất, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Trần Đức Hạ - Giảng viên

hướng dẫn khoa học chính, TS Hoàng Văn Hùng đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ tôi

trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả đồng nghiệp tại Trung tâm Phát triển,

Ứng dụng Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường – Liên hiệp hội Khoa học Việt

Nam đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi được tham gia hoàn thành khóa học này

Tôi xin cảm ơn Công ty Môi trường Việt – Sing, Tổng công ty Than ĐôngBắc và đặc biệt là Công ty TNHH MTV 790 đã giúp đỡ tôi về việc cập nhật số liệu

và áp dụng mô hình thực nghiệm tại hiện trường

Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người thân, bạn bè đãluôn động viên, giúp đỡ tôi cả về vật chất lẫn tinh thần trong suốt quá trình học tập

và thực hiện đề tài tốt nghiệp

Học viên Đặng xuân Thường

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN vi

MỤC LỤC vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix

DANH MỤC BẢNG x

DANH MỤC HÌNH xi

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu của đề tài 3

3 Ý nghĩa của đề tài 3

4 Cấu trúc của luận văn 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG 5

1.1 Cơ sở lý luận khoa học và pháp lý của đề tài 5

1.1.1 Cơ sở lý luận khoa học của đề tài 5

1.1.2 Cơ sở pháp lý của đề tài 9

1.2 Tổng quan về nước thải mỏ than và công nghệ xử lý 10

1.2.1 Sự hình thành nước thải trong quá trình khai thác than 10

1.2.2 Tính chất chung của nước thải mỏ than 12

1.2.3 Hiện trạng về xử lý nước thải hầm lò trong hoạt động sản xuất than ở vùng Quảng Ninh 17

1.2.4 Các biện pháp phòng chống ô nhiễm và xử lý nước thải tại các mỏ khai khác than tại Quảng Ninh [12] 26

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU28 2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 28

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 28

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 28

2.1.3 Địa điểm nghiên cứu 28

2.2 Nội dung nghiên cứu 29

2.2.1 Khái quát về điều kiện tự nhiên, xã hội, môi trường có liên quan đến sản xuất than của tỉnh Quảng Ninh 29

2.2.2 Đánh giá hiện trạng chất lượng nước thải tại một số hầm lò thuộc Tổng công ty Than Đông Bắc 29

2.2.3 Đánh giá được hiện trạng nước thải đã qua xử lý trong quá trình khai thác ở một số hầm lò thuộc Tổng công ty Than Đông Bắc 30

2.2.4 So sánh hiệu quả xử lý nước thải bằng công nghệ hiện có tại các hầm lò nghiên cứu và đề xuất hướng cải tiến công nghệ phù hợp 30

2.2.5 Nghiên cứu sơ bộ và đề xuất công nghệ tái xử lý nước thải mỏ cấp cho sinh hoạt và sản xuất 30

2.3 Phương pháp nghiên cứu 30

2.3.1 Phương pháp thu thập tài liệu 30

2.3.2 Phương pháp lấy mẫu và phân tích 31

2.3.3 Phương pháp so sánh 34

2.3.4 Phương pháp tổng hợp, xử lý số liệu 34

2.3.5 Phương pháp chuyên gia 34

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 35

3.1 Khái quát đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực khai thác và sản xuất than của tỉnh Quảng Ninh 35

3.1.1 Khái quát về khoáng sản than Quảng Ninh 35

3.1.2 Thời tiết, khí hậu 37

3.1.3 Điều kiện kinh tế - xã hội 37

3.2 Đánh giá hiện trạng chất lượng nước thải tại một số hầm lò thuộc Tổng công ty Than Đông Bắc 38

3.2.1 Kết quả phân tích chất lượng nước thải 38 3.2.2 So sánh chất lượng nước thải chưa qua xử lý ở 5 hầm lò nghiên cứu45

3.3 Đánh giá hiện trạng chất lượng nước thải đã qua xử lý trong quá trình khai thác

ở một số hầm lò thuộc Tổng công ty Than Đông Bắc 50

3.4 So sánh hiệu quả xử lý nước thải bằng công nghệ hiện có tại 5 hầm lò nghiêncứu và đề xuất hướng cải tiến công nghệ phù hợp 553.4.1 Hiệu quả xử lý nước thải tại Công ty TNHH MTV 35 (Quang Hanh)603.4.2 Hiệu quả xử lý nước thải tại Công ty TNHH MTV 86 (Dương Huy –Cẩm Phả) 633.4.3 Hiệu quả xử lý nước thải tại Công ty TNHH MTV 91 (Uông Bí) 663.4.4 Hiệu quả xử lý nước thải tại Công ty TNHH MTV 618 (Đông Triều)683.4.5 Hiệu quả xử lý nước thải tại Công ty TNHH MTV 790 (Mông

Dương) 713.4.6 Đề xuất công nghệ mới sử dụng hợp chất KABENLIS vào các hệ

thống xử lý nước thải hầm lò (Xử lý bậc 1) 73

3.5 Đánh giá sơ bộ và đề xuất công nghệ xử lý lại nước thải mỏ tái tuần hoàn cấp

cho sinh hoạt, sản xuất (Xử lý bậc 2) 75

3.5.1 Đánh giá kết quả xử lý và tái sử dụng nước thải hầm lò tại mỏ 790

thuộc Tổng công ty than Đông Bắc 753.5.2 Nghiên cứu đề xuất mô hình xử lý tiếp tục nước thải mỏ than hầm

lò bằng lọc màng để cấp nước cho ăn uống 79

3.5.3 Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý tái tuần hoàn cấp cho sinh hoạt87

BOD Nhu cầu oxi sinh hóa

Bảng 1.1 Kết quả phân tích chất lượng nước thải lộ thiên của một số mỏ than điển

hình trong TKV ở khu vực Quảng Ninh [16] 13Bảng 1.2 Đặc điểm nước thải hầm lò của mỏ than và tác động đến môi trường 15

Bảng 1.3 Đặc tính nước thải một số mỏ than hầm lò điển hình khu vực Quảng Ninh

thuộc TKV [16] 16Bảng 1.4 Tình hình áp dụng hệ thống xử lý nước thải trong ngành than Việt Nam

tính đến năm 2009 [12] 17

Bảng 1.5 Hiện trạng hoạt động của các hệ thống xử lý nước thải trong Tập đoàn

Than – Khoáng sản Việt Nam (TKV) tính đến năm 2009 [12] 18Bảng 1.6 Phân loại các công nghệ xử lý nước thải hầm lò của các mỏ than ở khu

vực Quảng Ninh [12] 19Bảng 2.1 Điều kiện bảo quản và lưu giữ mẫu các nước thải 33Bảng 3.1 Kết quả phân tích chất lượng nước thải chưa qua xử lý của 5 mỏ nghiên

cứu trong đợt 1 (05/11/2013) 39Bảng 3.2 Kết quả phân tích chất lượng nước thải chưa qua xử lý của 5 mỏ nghiên

cứu trong đợt 2 (05/02/2014) 40Bảng 3.3 Kết quả phân tích chất lượng nước thải chưa qua xử lý của 5 mỏ nghiên

cứu trong đợt 3 (06/05/2014) 41Bảng 3.4 Kết quả phân tích chất lượng nước thải chưa qua xử lý của 5 mỏ nghiên

cứu trong đợt 4 (06/08/2014) 42Bảng 3.5 Kết quả phân tích chất lượng nước thải đã qua xử lý của 5 mỏ nghiên cứu

Hình 1.3 Công nghệ xử lý nước thải khu –25 và +30 mỏ Mạo Khê 22

Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải cửa lò – 51, mỏ Hà Lầm 23

Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải cửa lò +38.I và +40 Công ty than Dương Huy 24

Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ XLNT mỏ than hầm lò 26

Hình 3.1 Giá trị pH trong nước thải trước xử lý của 5 mỏ than được nghiên cứu 45

Hình 3.2 Hàm lượng TSS trong nước thải trước xử lý của 5 mỏ than được 46

nghiên cứu 46

Hình 3.3 Hàm lượng Fe trong nước thải trước xử lý của 5 mỏ than được 47

nghiên cứu 47

Hình 3.4 Hàm lượng Mn trong nước thải trước xử lý của 5 mỏ than được 48

nghiên cứu 48

Hình 3.5 Hàm lượng dầu mỡ khoáng trong nước thải trước xử lý của các mỏ 49

Hình 3.6 Hàm lượng COD trong nước thải trước xử lý của các mỏ 49

Hình 3.7 Giá trị pH trong nước thải sau xử lý của các mỏ 55

Hình 3.8 Hàm lượng TSS trong nước thải sau xử lý của các mỏ 56

Hình 3.9 Hàm lượng Fe trong nước thải sau xử lý của các mỏ 57

Hình 3.10 Hàm lượng Mn trong nước thải sau xử lý của các mỏ 58

Hình 3.11 Hàm lượng dầu mỡ khoáng trong nước thải sau xử lý của các mỏ 59

Hình 3.12 Hàm lượng COD trong nước thải sau xử lý của các mỏ 60

Hình 3.13 Diễn biến của giá trị pH trong nước thải mỏ than của Công ty TNHH MTV 35 61

Hình 3.14 Diễn biến của hàm lượng TSS trong nước thải mỏ than của Công ty TNHH MTV 35 61

Hình 3.15 Diễn biến của hàm lượng Fe trong nước thải mỏ than của Công ty TNHH MTV 35 62

Hình 3.16 Diễn biến của hàm lượng Mn trong nước thải mỏ than của Công ty TNHH MTV 35 62

Hình 3.17 Diễn biến của hàm lượng dầu mỡ khoáng trong nước thải mỏ than của Công ty TNHH MTV 35 63

Hình 3.18 Diễn biến của giá trị pH trong nước thải mỏ than của Công ty TNHH MTV 86 63

Hình 3.19 Diễn biến của hàm lượng TSS trong nước thải mỏ than của Công tyTNHH MTV 86 64Hình 3.20 Diễn biến của hàm lượng Fe trong nước thải mỏ than của Công ty TNHHMTV 86 64Hình 3.21 Diễn biến của hàm lượng Mn trong nước thải mỏ than của Công ty

TNHH MTV 86 65Hình 3.22 Diễn biến của hàm lượng dầu mỡ khoáng trong nước thải mỏ than củaCông ty TNHH MTV 86 65Hình 3.23 Diễn biến của giá trị pH trong nước thải mỏ than của Công ty TNHHMTV 91 66Hình 3.24 Diễn biến của hàm lượng TSS trong nước thải mỏ than của Công tyTNHH MTV 91 66Hình 3.25 Diễn biến của hàm lượng Fe trong nước thải mỏ than của Công ty TNHHMTV 91 67Hình 3.26 Diễn biến của hàm lượng Mn trong nước thải mỏ than của Công ty

TNHH MTV 91 67Hình 3.27 Diễn biến của hàm lượng dầu mỡ khoáng trong nước thải mỏ than củaCông ty TNHH MTV 91 68Hình 3.28 Diễn biến của giá trị pH trong nước thải mỏ than của Công ty TNHHMTV 618 69Hình 3.29 Diễn biến của nồng độ TSS trong nước thải mỏ than của Công ty TNHHMTV 618 69Hình 3.30 Diễn biến của hàm lượng Fe trong nước thải mỏ than của Công ty TNHHMTV 618 70Hình 3.31 Diễn biến của hàm lượng Mn trong nước thải mỏ than của Công ty

TNHH MTV 618 70Hình 3.32 Diễn biến của hàm lượng dầu mỡ khoáng trong nước thải mỏ than củaCông ty TNHH MTV 618 71Hình 3.33 Diễn biến của giá trị pH trong nước thải mỏ than của Công ty TNHHMTV 790 71Hình 3.34 Diễn biến của nồng độ TSS trong nước thải mỏ than của Công ty TNHHMTV 790 72

Hình 3.35 Diễn biến của hàm lượng Fe trong nước thải mỏ than của Công ty TNHHMTV 790 72Hình 3.36 Diễn biến của hàm lượng Mn trong nước thải mỏ than của Công ty

TNHH MTV 790 73Hình 3.37 Diễn biến của hàm lượng dầu mỡ khoáng trong nước thải mỏ than củaCông ty TNHH MTV 790 73Hình 3.38 Sơ đồ công nghệ XLNT hầm lò Công ty 790 76Hình 3.39 Sơ đồ xử lý tiếp tục nước thải hầm lò mỏ than Công ty 790 trên hệ thốnglọc đĩa Arkal – lọc áp lực (Media Filter) 77Hình 3.40 Biểu đồ thay đổi các chỉ tiêu pH, SS, Fe và Mn trong nước thải đầu vào

và đầu ra trạm XLNT công ty 790 theo thời gian lấy mẫu [8] 78

Hình 3.41 Sơ đồ hoạt động của mô hình màng UF hiện trường 80Hình 3.42 Sơ đồ mô hình và quá trình lọc qua modul màng 81Hình 3.43 Diễn biến độ đục trong nước thải qua các quá trình xử lý tiếp tục nướcthải hầm lò Công ty 790 để cấp nước sản xuất và sinh hoạt ăn uống 83Hình 3.44 Diễn biến hàm lượng sắt trong nước thải qua các quá trình xử lý tiếp tục

nước thải hầm lò Công ty 790 để cấp nước sản xuất và sinh hoạt 84

Hình 3.45 Diễn biến hàm lượng mangan trong nước thải qua các quá trình xử lý tiếptục nước thải hầm lò Công ty 790 để cấp nước sản xuất và sinh hoạt 85Hình 3.46 Diễn biến số lượng coliform trong nước thải qua các quá trình xử lý tiếptục nước thải hầm lò Công ty 790 để cấp nước sản xuất và sinh hoạt 86Hình 3.47 Sơ đồ cân bằng nước của mỏ 790 87Hình 3.48 Sơ đồ công nghệ XLNT bậc cao để cấp nước cho sinh hoạt 89Hình 3.49 Hình ảnh thiết bị lọc Media dùng vật liệu lọc hấp phụ Zeonit – Diatomit90Hình 3.50 Hình ảnh Đĩa lọc cặn Ankar (Isaren) 90Hình 3.51 Chạy mô hình thực nghiệm, màng lọc UF 91

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Công nghiệp khai thác than và khoáng sản là một trong những ngành côngnghiệp đóng vai trò quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất

nước Ngành công nghiệp khai thác than đã đáp ứng một cách có hiệu quả nhu cầu

về than cho các ngành kinh tế quốc dân, đặc biệt là nhu cầu than cho phát điện vàcác ngành công nghiệp khác trong giai đoạn phát triển, đồng thời góp phần đảm bảo

an ninh năng lượng chung của đất nước trong chiến lược năng lượng quốc gia Đểđáp ứng mục tiêu định hướng phát triển kinh tế - xã hội của Đảng và Nhà nước tagiai đoạn từ nay đến 2020, ngành công nghiệp khai thác khoáng sản nói chung và

ngành khai thác than nói riêng liên tục tăng sản lượng khai thác Trong khai thácthan hiện nay ở nước ta có hai hình thức khai thác truyền thống là khai thác hầm lò

và khai thác lộ thiên, trong quá trình khai thác thì nước thải là một trong những tácnhân gây ô nhiễm môi trường trầm trọng Do điều kiện khai thác xuống sâu so vớimặt nước biển trong 10 năm trở lại đây, hàng ngày có đến hàng nghìn m3nước thải

phát sinh trong quá trình khai thác xả thẳng vào môi trường tự nhiên gây ô nhiễm

môi trường nước rất nặng nề Những vấn đề môi trường do nước thải phát sinh

trong quá trình sản xuất của ngành than hàng ngày đã, đang xảy ra và còn tiếp tụcgặp phải trong tương lai, với đà phát triển việc khai thác than, khoáng sản khác nhưhiện nay và dự kiến trong tương lai

Hiện nay đã có nhiều giải pháp đưa ra nhằm khắc phục, xử lý tình trạng ônhiễm nguồn nước từ các khai trường trong quá trình sản xuất, khai thác khoáng sản

ở các mỏ và vùng lân cận nhưng những giải pháp này chưa đáp ứng được tình trạng

ô nhiễm mặc dù mỗi giải pháp đều có ưu - nhược điểm riêng và phù hợp với từng

điều kiện cụ thể

Theo “Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam giai đoạn 2002 – 2010 có

xét triển vọng đến năm 2020” đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt theo Quyết

định số 20/2003/QĐ-TTg ngày 29/01/2003, việc xử lý nước thải mỏ đủ tiêu chuẩn

nước thải công nghiệp s được bắt đầu từ năm 2005 và đến 2015 sẽ hoàn thành việc

áp dụng bắt buộc đối với tất cả các công ty mỏ trong toàn Tập đoàn Công nghiệpThan – Khoáng sản Việt Nam (TKV) Tuy vậy, công tác xử lý nước thải ngành sảnxuất than thực chất mới được hình thành mấy năm gần đây, số lượng hệ thống xử lý

nước thải chưa đáp ứng đủ để xử lý lượng nước thải được hình thành hiện nay vàtrong tương lai của ngành than Công nghệ xử lý nước thải trong ngành hiện còn

mang tính thử nghiệm, chưa có những công trình nghiên cứu mang tính chất tổngthể trong lĩnh vực xử lý nước thải ngành sản xuất than

Bên cạnh đó, ngành khai thác khoáng sản là một trong những ngành sử dụngnhiều công nhân, trung bình khoảng 700 – 1.000 công nhân lao động trực tiếp tạimột mỏ khai thác hầm lò và từ 300 – 500 công nhân lao động trực tiếp tại một mỏkhai thác lộ thiên Với nhu cầu cấp nước cho sinh hoạt, tắm giặt là 250

lít/người/ngày lao động (Theo nguồn từ TKV) và nhu cầu nước sạch cho sản xuất và

dập bụi thì vấn đề về khai thác và cấp nước sinh hoạt trên độ cao khai thác trungbình là +150 đến + 800 so với mặt nước biển là một vấn đề cấp bách của toàn ngànhthan Hiện nay, nguồn nước phục vụ cho quá trình sản xuất của ngành than chủ yếumua từ hệ thống cấp nước sạch của khu vực Trong khi đó, thực tế cho thấy ngoàinguồn nước cấp cho nhu cầu ăn, uống, tắm giặt của công nhân mỏ thì các nguồncung cấp cho nhu cầu sản xuất, dập bụi, cứu hỏa, không yêu cầu chất lượng cao

Việc nghiên cứu và chọn một giải pháp tổng thể về xử lý nước thải mỏ táituần hoàn cấp cho sinh hoạt và sản xuất là một lựa chọn đúng đắn, cấp thiết, phùhợp với tiêu chí sử dụng hợp lý, tiết kiệm tài nguyên nước và bảo vệ môi trường.Khi nguồn nước được sử dụng hiệu quả và bền vững sẽ góp phần cải thiện và nângcao chất lượng môi trường làm việc của công nhân mỏ, giảm chi phí sản xuất dokhông phải mua nước sinh hoạt, làm tăng thu nhập của công nhân tạo tiền đề cho sựphát triển bền vững của ngành than Do đó từ những vấn đề nêu trên, được sự nhất

trí của Nhà Trường, dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS Trần Đức Hạ và

TS Hoàng Văn Hùng, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Đánh giá hiện trạng ô

nhiễm nước thải hầm lò tại Tổng công ty Than Đông Bắc và nghiên cứu mô hình

xử lý thu gom tuần hoàn phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất”.

2 Mục tiêu của đề tài

Nhằm hạn chế và khắc phục ô nhiễm môi trường nước tiến tới góp phần đảmbảo sự phát triển bền vững hoạt động sản xuất khoáng sản của một trong nhữngTổng Công ty lớn thuộc Tập đoàn Than – Khoáng sản Việt Nam, cũng là góp phầnphát triển các ngành kinh tế khác như du lịch, thuỷ sản, cảng biển… trên địa bàntỉnh Quảng Ninh, đề tài được thực hiện nhằm giải quyết các mục tiêu cụ thể sau:

+ Phân tích, đánh giá được hiện trạng ô nhiễm của nước thải ở một số mỏ

than hầm lò thuộc Tổng công ty Than Đông Bắc trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh;

+ Nghiên cứu, đánh giá được hiện trạng xử lý nước thải trong quá trình khaithác ở các mỏ than hầm lò thuộc Tổng Công ty Than Đông Bắc trên địa bàn tỉnhQuảng Ninh ;

+ Nghiên cứu so sánh hiệu quả xử lý nước thải bằng công nghệ hiện có tạicác mỏ than hầm lò nghiên cứu và đề xuất hướng cải tiến công nghệ xử lý phù hợp;

+ Nghiên cứu, lựa chọn công nghệ và xây dựng mô hình thực nghiệm để xử

lý nước thải hầm lò đảm bảo yêu cầu xả ra môi trường bên ngoài và xử lý tiếp tục

để cấp nước cho sinh hoạt và sản xuất cho một mỏ than thuộc Tổng Công ty ThanĐông Bắc trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh

3 Ý nghĩa của đề tài

- Ý nghĩa khoa học

Đánh giá được hiện trạng ô nhiễm và hiện trạng xử lý nước thải mỏ than hầm

lò, đề xuất được công nghệ phù hợp để xử lý và công nghệ xử lý tiếp tục nước thải

mỏ than hầm lò để cấp nước sinh hoạt và sản xuất, góp phần bảo vệ môi trường vàphát triển bền vững các mỏ than thuộc Tổng công ty Than Đông Bắc trên địa bàntỉnh Quảng Ninh

- Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo về mức độ ô nhiễm của nước thảihầm lò mỏ than cho các đơn vị có hoạt động khoáng sản và các đơn vị tư vấn môi

trường

Đưa ra được công nghệ xử lý nước thải mỏ tuần hoàn cấp cho sinh hoạt góp

phần tiết kiệm tài nguyên từ đó giúp tiết kiệm được chi phí của doanh nghiệp và hạgiá thành sản xuất than

Xây dựng được mô đun công nghệ xử lý áp dụng cho một mỏ than trongTổng Công ty Than Đông Bắc

4 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn được chia thành 3 chương:

Chương 1 - Tổng quan chung

Chương 2 – Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 – Kết quả nghiên cứu

Tài liệu tham khảo

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN CHUNG 1.1 Cơ sở lý luận khoa học và pháp lý của đề tài

1.1.1 Cơ sở lý luận khoa học của đề tài

* Khái niệm về môi trường

Theo khoản 1 điều 3 Luật Bảo vệ Môi trường Việt Nam năm 2014, môi

trường được định nghĩa như sau: “Môi trường là hệ thống các yếu tố vật chất tự

nhiên và nhân tạo có tác động đối với sự tồn tại và phát triển của con người và sinhvật” [7]

* Khái niệm về ô nhiễm môi trường

Theo khoản 8 điều 3 Luật Bảo vệ Môi trường Việt Nam năm 2014, “Ô nhiễm

môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trường không phù hợp với quy

chuẩn kỹ thuật môi trường và tiêu chuẩn môi trường gây ảnh hưởng xấu tới conngười và sinh vật” [7]

Trên thế giới ô nhiễm môi trường được hiểu là việc chuyển các chất thảihoặc năng lượng vào môi trường đến mức có khả năng gây hại cho sức khỏe con

người, đến sự phát triển của sinh vật hoặc làm suy giảm chất lượng môi trường Các

tác nhân gây ô nhiễm bao gồm các chất thải ở dạng khí (khí thải), lỏng (nước thải),rắn (chất thải rắn) chứa hóa chất hoặc các tác nhân vật lý, sinh học và các dạng năng

lượng như nhiệt độ, bức xạ Tuy nhiên môi trường chỉ được coi là bị ô nhiễm nếutrong đó hàm lượng, nồng độ hoặc cường độ các tác nhân trên đạt mức có khả năngtác động xấu đến con người, sinh vật, vật liệu

* Khái niệm về nước thải

Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đ

ã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng [Nguồn: Trịnh Thị Thanh – Trần Yêm –

Phạm Ngọc Hồ, bài giảng ô nhiễm môi trường].

Nước thải công nghiệp là nước thải được thải ra từ các cơ sở sản xuất công

nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, giao thông vận tải, khai thác khoáng sản

Tính chất của nước thải công nghiệp phụ thuộc vào đặc điểm của từng ngànhcông nghiệp khác nhau nhưng nhìn chung nước thải công nghiệp thường chứa cáchóa chất độc hại, kim loại nặng, các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học.

Nước thải sản xuất trong khai thác khoáng sản

Nước thải sản xuất trong khai thác khoáng sản được chia thành hai loại: nước

thải sinh hoạt (phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt của con người như tắm giặt, ănuống, vệ sinh) và nước thải công nghiệp (là do các hoạt động sản xuất khai thácthan sinh ra như đào lò, nước thải từ bãi thải, nước thải từ kho than, nước thải vệsinh công nghiệp trên mặt bằng sân công nghiệp, nước phun sương dập bụi, nướcrửa xe…)

* Khái niệm về ô nhiễm nước

Hiến chương Châu Âu về nước đã định nghĩa: “Ô nhiễm nước là sự biến đổi

nói chung do con người đối với chất lượng nước, làm nhiễm bẩn nước và gây nguy

hiểm cho con người, công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, cho cácvật nuôi và các loài hoang dã”

- Ô nhiễm nước có nguồn gốc tự nhiên: do mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt đưa

vào môi trường nước các chất thải bẩn, các sinh vật vi sinh vật gây hại kể cả xác

chết của chúng

- Ô nhiễm nước có nguồn gốc nhân tạo: Quá trình thải các chất độc hại chủyếu dưới dạng lỏng như các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao

thông vào môi trường nước

Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm người ta có thể phân ra các loại ônhiễm nước: ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, ô nhiễm hóa chất, ô nhiễm sinh học, ô nhiễmbởi các tác nhân vật lý

* Khái niệm quản lý môi trường

“Quản lý môi trường là tổng hợp các biện pháp, luật pháp, chính sách, kinh tế,

kỹ thuật, xã hội thích hợp nhằm bảo vệ chất lượng môi trường sống và phát triểnbền vững kinh tế, xã hội quốc gia”[7]

Các mục tiêu chủ yếu của công tác quản lý nhà nước về môi trường bao gồm:

- Khắc phục và phòng chống suy thoái, ô nhiễm môi trường phát sinh tronghoạt động sống của con người.

- Phát triển bền vững kinh tế và xã hội quốc gia theo chín nguyên tắc của một

xã hội bền vững do Hội nghị Rio 92 đề xuất Các khía cạnh của phát triển bền vữngbao gồm: Phát triển bền vững kinh tế, bảo vệ các nguồn tài nguyên thiên nhiên,không tạo ra ô nhiễm và suy thoái chất lượng môi trường sống, nâng cao sự vănminh và công bằng xã hội

- Xây dựng các công cụ có hiệu lực quản lý môi trường quốc gia và các vùnglãnh thổ Các công cụ trên phải thích hợp cho từng nghành, từng địa phương vàcộng đồng dân cư

Các thông số đặc trưng của nước thải công nghiệp khai thác than

+ Nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD) và hóa học (COD):

Mức độ nhiễm bẩn nước thải bởi chất hữu cơ có thể xác định theo lượng ôxycần thiết để ôxy hóa chất hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật hiếu khí và được gọi

là nhu cầu ôxy cho quá trình sinh hóa

Nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD): là chỉ tiêu rất quan trọng và tiện dùng để chỉmức độ nhiễm bẩn của nước thải bởi các chất hữu cơ Trị số BOD đo được cho

phép tính toán lượng ôxy hòa tan cần thiết để cấp cho các phản ứng sinh hóa của vi

khuẩn diễn ra trong quá trình phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ có trong nước thải.Chỉ tiêu nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD) không đủ để phản ánh khả năng ôxy hóa cácchất hữu cơ khó bị ôxy hóa và các chất vô cơ có thể bị ôxy hóa có trong nước thải

Nhu cầu ôxy hóa học (COD): là lượng ôxy cần thiết để ôxy hóa hoàn toànchất hữu cơ và một phần nhỏ các chất vô cơ dễ bị ôxy hóa có trong nước thải Việc

xác định COD có thể tiến hành bằng cách cho chất ôxy hóa mạnh vào mẫu thử nước

thải trong môi trường axít

Trị số COD luôn lớn hơn trị số BOD5và tỷ số COD : BOD càng nhỏ thì xử

lý sinh học càng dễ

Trong nước thải phát sinh từ hoạt động khai thác than thì COD thường vượtngưỡng cho phép rất nhiều lần

+ Ôxy hòa tan (DO):

Nồng độ ôxy hòa tan trong nước thải trước và sau xử lý là chỉ tiêu rất quantrọng Trong quá trình xử lý hiếu khí luôn phải giữ nồng độ ôxy hòa tan trong nướcthải từ 1,5 ÷ 2 mg/l để quá trình ôxy hóa diễn ra theo ý muốn và không chuyển sangtrạng thái yếm khí Ôxy là khí có độ hòa tan thấp và nồng độ ôxy hòa tan phụ thuộcvào nhiệt độ, nồng độ muối có trong nước

+ Trị số pH:

Trị số pH cho biết nước thải có tính trung hòa, tính axit hay tính kiềm Quátrình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học rất nhạy cảm với sự dao động củatrị số pH Quá trình xử lý hiếu khí đòi hỏi giá trị pH trong khoảng 6,5 đến 8,5.+Lưu huỳnh:

Trong nước thải khai thác than, lưu huỳnh thường tồn tại ở dạng gốc SO4-2,

do đặc tính trầm tích các bon trong than mà lưu huỳnh thường xuất hiện trong các

mỏ hầm lò và quá trình khai thác than, lưu huỳnh bị hòa tan trong nước và làm cho

pH của nước thải mỏ rất thấp

+Các kim loại:

Trong nước thải khai thác than có rất nhiều các kim loại nhưng đáng chú ý

nhất là Sắt (Fe), Mangan (Mn) và Asen (As), các kim loại này có sẵn trong các vỉa

than do trầm tích các bon sinh ra và hoà tan vào nước thải mỏ trong quá trình khaithác than Các kim loại trên tồn tại trong nước thải mỏ ở dạng ion.

Để đánh giá ô nhiễm nước thải mỏ và đề xuất công nghệ xử lý ta phải căn cứ

vào các chỉ tiêu vật lý, hóa học và sinh học của nó, các yếu tố đó bao gồm: độ pH,tổng chất rắn lơ lửng (TSS), độ ôxy hòa tan (DO), nhu cầu oxy hóa học (COD), nhucầu ôxy sinh học (BOD), các hợp chất của nitơ (NH4+, NO2-, NO3-), Sunphát, hàm

lượng kim loại Các giá trị của những chỉ tiêu này được so sánh với giá trị giới hạncho phép được quy định trong QCVN 40:2011/BTNMT

1.1.2 Cơ sở pháp lý của đề tài

Một số văn bản pháp lý có liên quan đến môi trường và chất lượng nước:

- Luật Bảo vệ môi trường số 55/2014/QH13 được Quốc hội nước CHXHCNViệt Nam thông qua ngày 23/06/2014;

- Luật tài nguyên nước số 17/2012/QH13 được Quốc hội nước CHXHCNViệt Nam thông qua ngày 21/06/2012;

- Nghị định số 21/2008/NĐ-CP ngày 28/02/2008 của Chính phủ về việc “Sửa

đổi, bổ sung một số điều của nghị định 80/2006/NĐ-CP ngày 09/08/2006 của Chính

phủ về việc quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật bảo vệ

môi trường”;

- Luật Hóa chất số 06/2007/QH12 được Quốc hội nước CHXHCN Việt Nam

thông qua ngày 21 tháng 11 năm 2007;

- Nghị định 59/2007/NĐ-CP của Chính phủ ban hành ngày 06/04/2007 vềquản lý chất thải rắn;

- Nghị định 80/2006/NĐ-CP ngày 09/08/2006 của Chính Phủ về việc: “Quy

định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi trường”;

- Nghị quyết 41-NQ/TW ngày 15 tháng 11 năm 2004 của Bộ Chính trị về bảo

vệ môi trường trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa;

- Luật Đất đai số 13/2003/QH11 được Quốc hội nước CHXHCN Việt Namthông qua ngày 26/11/2003;

- Luật Xây dựng số 16/2003/QH11 được Quốc hội nước CHXHCN ViệtNam thông qua ngày 17/6/2003;

- Nghị định số 67/2003/NĐ-CP ngày 13/06/2003 của Chính phủ về việc thuphí bảo vệ môi trường đối với nước thải và Nghị định số 04/2007/NĐ-CP ban hànhngày 08/01/2007 sửa đổi, bổ sung Nghị định số 67/2003/NĐ-CP ngày 13 tháng 6

năm 2003 về phí bảo vệ môi trường đối với nước thải;

- “Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam giai đoạn 2002 – 2010 có xéttriển vọng đến năm 2020” đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt theo Quyết định

- Các bộ tiêu chuẩn về thiết kế hệ thống xử lý nước thải như :

+ TCVN 7957:2008: Tiêu chuẩn về thiết kế hệ thống xử lý nước thải;

+ TCXD 51:2008: Tiêu chuẩn thiết kế thoát nước - mạng lưới và công trình bênngoài do Bộ Xây dựng ban hành năm 2008

1.2 Tổng quan về nước thải mỏ than và công nghệ xử lý

1.2.1 Sự hình thành nước thải trong quá trình khai thác than

Trong quá trình khai thác, nước thải mỏ than được hình thành từ ba nguồn

chính: nước bơm từ các cửa lò của mỏ hầm lò, từ các moong của mỏ lộ thiên, nước

thải từ các nhà mày sàng tuyển các bãi thải, kho than, được thải ra các sông suối.Trong 3 loại nước thải nêu trên, nước thải hầm lò có số lượng lớn và nồng độ cácchất ô nhiễm trong đó cao hơn nhiều so với các loại nước thải khác

a Nước thải mỏ than hầm lò

Khi khai thác than hầm lò người ta đào các đường lò trong lòng đất, dùng cácbiện pháp kỹ thuật để lấy than ra Nước ngầm, nước chứa trong các lớp đất đá chảy

ra các đường lò rồi theo hệ thống thoát nước đưa ra khỏi cửa lò hoặc được dẫn vào

các hầm chứa nước tập trung rồi dùng bơm để bơm ra ngoài Loại nước thải này

được gọi là nước thải mỏ hầm lò Ví dụ: mỏ Bình Minh lượng nước thải hầm lò daođộng từ 300 500 m3

ngày/đêm, mỏ Thành Công khoảng 170 220 m3

ngày/đêm,

Cao Thắng từ 140 200 m3

ngày/đêm

Hình 1.1 Nguồn gốc hình thành nước thải mỏ than hầm lò

b Nước thải từ khai trường lộ thiên

Khi khai thác than lộ thiên, người ta phải bóc lớp đất đất đá phía bên trên đểlấy các vỉa than nằm bên dưới, quá trình khai thác như vậy đã tạo ra các moong

Nước mưa chảy tràn bề mặt kéo theo bùn đất, bùn than, các chất hòa tan xuống

moong Một số khu vực nước còn có nước ngầm thâm nhập vào moong Nước chứa

đựng trong các moong khai thác được tháo hoặc bơm ra khỏi khai trường, loại nước

này gọi là nước thải do khai thác than lộ thiên Hiện nay, tại Quảng Ninh một số đơn

vị khai thác, chế biến than lượng nước thải bơm từ moong lộ thiên bao gồm nướcngầm và nước mưa, vào mùa mưa có lưu lượng lớn như ở mỏ Cọc Sáu, lượng nướcthải dao động từ 12 đến 15 triệu m3, ở mỏ Cao Sơn 13 16 triệu m3

, ở mỏ Núi Béo2,8 4,8 triệu m3

, ở mỏ Hà Lầm 3  4 triệu m3

, ở mỏ Hà Tu 3 5,5 triệu m3

Vào

mùa khô lưu lượng nước thải nhỏ hơn mùa mưa

c Nước thải từ các nhà mày sàng tuyển

Quá trình rửa than hoặc tuyển than người ta thường dùng nước Sau quá trìnhtuyển, nước được qua các bể cô đặc để thu hồi nước và tách bùn, bùn lỏng đượcbơm ra các hệ thống ao để lắng nhằm thu hồi tiếp than bùn và tách nước Nước có

thể được sử dụng tuần hoàn hoặc thải bỏ Nước thải đi ở khâu này gọi là nước thảinhà máy tuyển.

Ngoài 3 loại nước thải nêu trên, hoạt động khai thác, sản xuất của các mỏthan còn phát sinh một lượng nước thải từ các sinh hoạt như tắm, giặt và từ các nhà

ăn ca của công nhân Lượng nước thải từ các hoạt động trên tuy không nhiều nhưng

cũng là nguồn gây ô nhiễm cho môi trường nếu không được xử lý đạt tiêu chuẩn

trước khi thải ra nguồn tiếp nhận Hiện tại vùng Quảng Ninh có khoảng 30 mỏ than,

mỗi mỏ có ít nhất một nhà tắm trung tâm và nhiều nhà ăn ca cho công nhân

1.2.2 Tính chất chung của nước thải mỏ than

Đối với nước bơm thoát từ khai trường: Trong than và đất đá ở mỏ có

nhiều chất với thành phần hoá học khác nhau như lưu huỳnh, Fe, Mn… Quá trình

nước được lưu trong moong, có các điều kiện vật lý, hóa học, sinh học diễn ra đã

hình thành một dạng nước có những đặc tính cơ bản cho nước thải mỏ than lộ thiên

đó là có độ pH thấp (3 < pH < 5), hàm lượng Fe, Mn, SO42-, TSS cao tuỳ thuộc vào

đặc điểm nguồn nước và thời điểm xả thải nước ra môi trường

Quá trình tạo axít của nước thải mỏ như sau: Lưu huỳnh trong than tồn tại ởdạng vô cơ và hữu cơ, nhưng ở dạng vô cơ chiếm tỷ trọng cao Lưu huỳnh vô cơ ởdạng khoáng pyrit hay chalcopyrit, khi bị oxy hoá trong môi trường có nước sẽ tạothành axít theo các phản ứng sau:

FeS2+ 7/2 O2+ H2O → FeSO4 + H2SO4 (1)2FeSO4+ 1/2 O2+ H2SO4→ Fe2(SO4)3+ H2O (2)FeS2+ Fe2(SO4)3→ 3 FeSO4+ 2S (3)

S + H2O + 3/2 O2 → H2SO4 (4)

Fe2(SO4)3+ 2H2O → 2Fe(OH)SO4+ H2SO4 (5)Các vi sinh vật ưa khí và sử dụng lưu huỳnh làm chất dinh dưỡng như chủng

Thiobacillus ferooxidans… hay tồn tại trong môi trường nước mỏ, khi tham gia phản

ứng có tác dụng như chất xúc tác, làm tăng cường độ và phạm vi của phản ứng

Các phản ứng (1), (2), (4) xảy ra dưới tác động của các vi sinh vật còn cácphản ứng (3), (5) là các phản ứng hoá học.

Bảng 1.1 Kết quả phân tích chất lượng nước thải lộ thiên của một số mỏ

than điển hình trong TKV ở khu vực Quảng Ninh [16]

thông số Đơn vị

Dương Huy

Mạo Khê

Mông Dương

Quang Hanh

QCVN 40:2011/ BTNMT (cột B)

Đối với nước mưa rửa trôi bề mặt khai trường: Trên bề mặt đất khai trường

có nhiều chất với thành phần hoá học khác nhau nhưng với hàm lượng nhỏ không

đáng kể, tuy nhiên lượng đất đá bị rửa trôi theo bề mặt lớn do khai trường không có

thảm thực vật Mặt khác, tại khu vực sửa chữa cơ khí có thể có hàm lượng dầu nhất

định Tại khu vực sinh hoạt, khi có chất thải sinh hoạt nếu không được thu gom xử lý

cũng làm cho nước có hàm lượng BOD, colifrom cao…

Đối với nước thải nhà máy tuyển than mang nhiều hạt than mịn và các hạt

khoáng vật, sét lơ lửng, các dạng chất hòa tan khác Tính chất ô nhiễm của nướcthải nhà máy tuyển là hàm lượng chất rắn lơ lửng, hàm lượng các kim loại như Fe,

Mn và một số kim loại khác

Đối với nước thải từ dưới lò:

Quá trình lưu trong các đường lò, hầm bơm, quá trình di chuyển đã kéo theocác hợp chất trong lò, kết hợp với các điều kiện vật lý, hóa học, sinh học đã hìnhthành ra dạng nước thải mỏ than hầm lò Nước thải mỏ than hầm lò có thể mangtính axít hoặc trung tính, nhưng đa phần nước có chứa Fe, Mn, và TSS khá cao.Nhiều tài liệu nghiên cứu giải thích nguyên nhân chính gây ra tính axít và hàm l-

ượng Fe, Mn, SO42-trong nước thải mỏ cao như sau: Trong quá trình khai thác than,

các hoạt động khai thác đã tạo điều kiện cho các vi khuẩn hiếu khí có khả năngphân huỷ pyrít và lưu huỳnh dưới tác dụng của ôxi không khí và độ ẩm theo cácphản ứng sau:

FeS2 + 7/2 O2+ H2O = FeSO4 + H2SO4 (6)

2FeSO4+ 1/2 O2+ H2SO4 T.ferroxidans Fe2(SO4)3 + H2O (7)

FeS2 + Fe2(SO4)3 T.ferroxidans 3FeSO4+ S0 (8)

S0 + H2O + 3/2 O2 T.thioxidan H2SO4 (9)

Fe2(SO4)3 + 2H2O = Fe(OH)SO4+ H2SO4 (10)

Đây cũng là nguyên nhân làm cho hàm lượng các kim loại (Fe, Mn) và các

ion SO42-tăng cao trong nước thải mỏ

Vì vậy trong quá trình khai thác, các đường lò tiếp xúc nhiều với than như lòxuyên vỉa, lò đi trong than thì nước thải tại các đường lò này mang tính axít do nướcthải có điều kiện tiếp xúc với lưu huỳnh trong than để sinh axít, tính axít càng mạnh

đối với các cửa lò có thời gian tồn tại lâu Tại các đường lò đào trong đá, nếu ít liên

hệ với các đường lò than thì nước thải ở đây là trung tính, nhưng chứa nhiều Fe, Mn

do tiếp xúc với đất, đá

Nước thải mỏ ngoài đặc tính có độ pH thấp, hàm lượng cặn lơ lửng cao và

các kim loại độc hại, trong nước thải còn chứa bùn đất và than, khi thoát nước mỏ,

bùn đất và than được bơm cùng nước ra ngoài mỏ

Như vậy, nước thải mỏ than hầm lò có thể mang tính axít hoặc trung tính,nhưng đa phần nước có chứa Fe, Mn, sunphat (SO42-) và TSS khá cao

Bảng 1.2 Đặc điểm nước thải hầm lò của mỏ than và tác động đến môi trường

3+

, Fe2+,Hydroxide sắt và Fe2O3 100 ÷ 3.000

Gây đục và màu nước,tăng pH, làm oxy hóa và

kết tủa sắtKim loại

nặng Mg,Cu,Cd,Zn,Pb,Hg,As 1÷200

Thay đổi thành phầnđộng thực vật và làm

giảm chất lượng nướcTổng chất

rắn Ca, Mn,Al,SO4

2-,etc 100÷30.000 Làm giảm chất lượng

nước

(Nguồn: Silvas, F P C., 2010 Biotecnologia aplicada a drenagem ácida de minas,

São Paulo: Escola Politécnica da Universidade de São Paulo)

Đối với nước thải hầm lò của các mỏ than tại khu vực Quảng Ninh, nước thải

có tính axit, hàm lượng than và bùn đất trong nước thải cao tuỳ thuộc vào đặc điểm

nguồn nước và thời điểm xả thải nước ra môi trường

Thành phần và tính chất nước thải hầm lò của một số mỏ than thuộc TKV ởkhu vực Quảng Ninh năm 2012 được nêu trong bảng dưới đây:

Bảng 1.3 Đặc tính nước thải một số mỏ than hầm lò điển hình khu vực Quảng

Ninh thuộc TKV [16]

TT Các thông

Nước thải mức –25 Công ty Mạo Khê

Lò +122 Vàng Danh

Cửa lò +13

Lộ Trí Thống Nhất

Hầm bơm -10 Khe Chàm

QCVN 40:2011/ BTNMT (cột B)

15 mg/l (về mùa khô) và 0,5 ÷ 5,5 mg/l (về mùa mưa); hàm lượng Mn dao động từ1,5 ÷10 mg/l (về mùa khô) và 0,5 ÷ 7,5 mg/l (về mùa mưa); hàm lượng cặn lơ lửng

dao động từ 50 ÷ 300 (về mùa khô) và 150 ÷ 500 mg/l (về mùa mưa) Hàm lượng

Fe vượt QCVN 40:2011/BTNMT đối với nước nguồn loại B tối đa 3 lần về mùa

khô và 1,1 lần về mùa mưa; các giá trị tương ứng đối với Mn là 10 lần (vào mùakhô) và 7,5 lần (vào mùa mưa); hàm lượng SS vượt tối đa 3 lần vào mùa khô và từ1,5 ÷ 5 lần vào mùa mưa [14]

1.2.3 Hiện trạng về xử lý nước thải hầm lò trong hoạt động sản xuất than ở vùng Quảng Ninh

1.2.3.1 Hiện trạng xử lý nước thải hầm lò của các mỏ thuộc TKV

Sau hơn 15 năm có Luật Bảo vệ môi trường, hoạt động xử lý nước thải mỏ

than ở nước ta cũng chỉ mới được tiến hành cách đây khoảng gần 10 năm Ngành

than đã đầu tư và xây dựng được một số hệ thống xử lý nước thải cho khá đầy đủ

các loại hình sản xuất: lộ thiên, hầm lò và nhà máy tuyển, tỷ lệ trung bình của toànngành tính đến năm 2009 là 18,3% Hiện nay, phần lớn các trạm XLNT mỏ thancủa tập đoàn TKV do Tập đoàn làm chủ đầu tư thuê thiết kế và lắp đặt theo hìnhthức EPC sau đó giao cho Công ty TNHH MTV môi trường trực tiếp vận hành Tuynhiên, sự đầu tư không đồng đều giữa các loại hình, cụ thể là: do sức ép của vấn đềbùn thải, tất cả các nhà máy tuyển than hiện đã có xây dựng các hệ thống xử lý

nước thải còn đối với các hoạt động khai thác mỏ than lộ thiện và hầm lò thì tỷ lệ áp

dụng các công nghệ xử lý nước thải còn rất thấp, tương ứng với 8,3% và 18,2%.Một số đơn vị đã có công trình xử lý nước thải như Xí nghiệp than Cao Thắng, HàLầm, Mạo Khê, nhà máy tuyển than Cửa Ông [12]

Bảng 1.4 Tình hình áp dụng hệ thống xử lý nước thải trong ngành than Việt

Khai thác than hầm lò 22 4 18,2

Ghi chú: số nguồn thải lấy tương đối theo số mỏ hiện đang hoạt động, thực tế số nguồn thải sẽ lớn hơn do một số mỏ có thể có nhiều nguồn thải rất tách biệt do đó có thể phải xây dựng các hệ thống xử lý riêng biệt

Trong năm 2012, Tập đoàn giao Công ty TNHH MTV Môitrường Vinacomin khởi công xây dựng mới 18 trạm xử lý nước thải mỏ, trong đó có

4 trạm xử lý nước thải mỏ lộ thiên và 14 trạm xử lý nước thải hầm lò Tính đến năm

2013 có trên 30 trạm XLNT mỏ than được Công ty TNHH MTV môi trường quản

lý vận hành

Mặc dù TKV đã đầu tư nhiều hệ thống xử lý nước thải nhưng hiệu quả xử lý pH,TSS của nước thải mỏ chưa đạt yêu cầu do quá trình vận hành và điều chỉnh việc cungcấp dung dịch vôi loãng và chất keo tụ; đã xảy ra thực trạng hệ thống được xây dựng

nhưng lại không có tác dụng xử lý hay hệ thống xử lý chỉ tồn tại trong vòng ít tháng, có

hệ thống xây dựng xong vẫn chưa đưa vào vận hành,…

Bảng 1.5 Hiện trạng hoạt động của các hệ thống xử lý nước thải trong

Tập đoàn Than – Khoáng sản Việt Nam (TKV) tính đến năm 2009 [12]

Loại

hình sản

xuất

Số hệ thống xử lý

Na Dương Đang hoạt động, cần được cải tiến

1A Mạo Khê Đã ngừng hoạt động do dự án khai thác bị

Hoạt động không hiệu quả

Mạo Khê Hoạt động bình thường, hiệu suất xử lý > 50%

Hà Lầm Đầu tư xây dựng bài bản nhưng hiệu quả xử lý

chưa cao

Đối với khai thác than hầm lò, các dây chuyền công nghệ xử lý nước thải hầm lò

đã được áp dụng trong ngành than ở khu vực Quảng Ninh có thể được phân loại như sau:

Bảng 1.6 Phân loại các công nghệ xử lý nước thải hầm lò của các mỏ than ở

khu vực Quảng Ninh [12]

Các hệ thống xử lý nước thải mỏ than hầm lò hiện nay ở khu vực Quảng Ninh có

ưu và nhược điểm như sau:

a Hệ thống xử lý nước thải ở cửa lò +40 Xí nghiệp than Cao Thắng

Hệ thống xử lý nước thải từ mỏ ra được đặt tại cửa lò +40 ÷ -75 mỏ than CaoThắng có lưu lượng khoảng 150m3/giờ Nước thải có tính axít mạnh, độ pH dao

động trong khoảng 2,68 ÷ 3, nồng độ Fe dao động trong khoảng 100 ÷ 120 mg/l,vượt TCCP trên 20 lần, còn Mn dao động trong khoảng 9 ÷ 10 mg/l, vượt TCCP 10

lần[11]

Hệ thống xử lý này là một hệ thống bể gồm nhiều ngăn, các ngăn được chứa

đầy các hạt đá vôi Nước thải có tính axít mạnh khi đi qua các lớp đá vôi sẽ xảy ra

phản ứng để tạo Ca(HCO3)2, Ca(OH)2 khử tính axít trong nước thải, đồng thời tạo

môi trường để kết tủa Fe và Mn Đây là hệ thống có chi phí xây dựng thấp, vật liệu

xử lý rẻ, sẵn có Tuy nhiên, hiệu quả xử lý không cao do các hạt đá vôi nhanh chóng

bị mất tác dụng bởi lớp ngoài bị bao bọc, mất hoạt hóa, nước có tính axit không tiếp

xúc được với lớp đá vôi nên nước thải đầu ra vẫn mang tính axit Sơ đồ của hệ

thống xử lý nước được giới thiệu trên sơ đồ dưới đây:

Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải +40, Xí nghiệp than Cao Thắng

b Hệ thống xử lý nước thải cho cửa lò +200 Cánh Gà – Vàng Danh

Nước thải tại cửa lò +200 Cánh Gà – Vàng Danh là một trong những nguồnnước thải mỏ than hầm lò có độ ô nhiễm cao, nước thải có tính axit mạnh (pH = 2,5

÷ 3), hàm lượng Fe vượt giới hạn cho phép trong cột B của QCVN

Đá vôi

Đá vôi

40:2011/BTNMT xấp xỉ 20 lần, hàm lượng Mn vượt xấp xỉ 10 lần Lưu lượng nướcthải tại cửa lò này khoảng trên 200 m3/ngày đêm Tại cửa lò đang có một hệ thống

xử lý nước thải dùng phương pháp trung hòa bằng đá vôi CaCO3do Công ty Tư vấn

Mỏ và Công nghiệp thiết kế Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của hệ thống này

tương tự như hệ thống xử lý nước thải cửa lò +40 Xí nghiệp than Cao Thắng Hiện

tại hệ thống này hầu như không còn khả năng xử lý [4]

c Hệ thống xử lý nước thải cho cửa lò –25, +30 và nhà sàng Mạo Khê

Nước từ các cửa lò –25; cửa lò +30 và nước thải trong, nước thải mặt của

khu sàng tuyển Mạo Khê được dẫn vào mương rồi đưa vào hồ thứ nhất Ở đây nướcthải được giữ lại một khoảng thời gian nhất định, theo thời gian các hạt chất rắn tựlắng xuống đáy hồ, lớp nước phía trên tiếp tục được đưa sang hồ thứ 2 qua đập tràn.Tại hồ thứ hai các hạt lơ lửng tiếp tục lắng xuống Cuối cùng nước trong tiếp tụcchảy qua đập tràn để đổ vào mương thoát của khu vực Bố trí 01 máy bơm bùn đểhút bùn từ đáy hồ Bùn được đưa lên sân phơi bùn, nước róc từ bùn lại dẫn vào

mương nước tại đầu vào Lưu lượng nước thải xử lý khoảng 100 m3/giờ với pH từ 6

÷ 7,5; hàm lượng TSS, Fe, Mn cao [3]

Hệ thống xử lý này có các ưu nhược điểm sau:

+ Ưu điểm: Chi phí xây dựng và vận hành thấp, công nghệ đơn giản.

+ Nhược điểm: Yêu cầu phải có diện tích rộng để xây dựng, tính ổn định của

chất lượng nước đầu ra chưa cao, không xử lý được tính axít của nước thải mỏ

Hình 1.3 Công nghệ xử lý nước thải khu –25 và +30 mỏ Mạo Khê

d Hệ thống xử lý nước thải cửa lò mức - 51 mỏ Hà Lầm

Nước thải hầm lò của mỏ Hà Lầm chủ yếu tập trung tại trạm bơm 51 sau đó

thải vào suối Hà Lầm rồi đi vào Vịnh Hạ Long Do tính chất nhạy cảm của môi

trường tiếp nhận nên năm 2004, Công ty than Hà Lầm đã tiến hành xây dựng hệ

thống xử lý nước thải tại trạm bơm -51, hệ thống do Viện Khoa học Công nghệ Mỏthiết kế với công suất 1.200 m3/ngày đêm, xử lý toàn bộ nước thải bơm từ lò –51 mỏ

Hà Lầm Nước thải ở đây vừa mang tính axit vừa có hàm lượng chất rắn lơ lửng, Fe,

Mn cao [5]

Nguyên lý hoạt động: Nước thải được bơm từ mức –51 vào bể khuấy (3), Tại

bể khuấy trộn, được bổ sung thêm sữa vôi để điều chỉnh độ pH, dung dịch polymekeo tụ chất rắn lơ lửng, sau đó được chuyển sang bể lắng Tại đây hạt bị keo tụ sẽlắng xuống, nước sạch được đưa vào hệ thống thoát nước của khu vực Bùn lắngcủa quá trình keo tụ được bơm lên sân phơi bùn Nước róc từ bùn được đưa quay lại

từ đầu hệ thống để xử lý triệt để Việc điều chỉnh độ pH được thực hiện bằng đầu đo

pH tự động, đầu đo này được kết nối với bơm định lượng sữa vôi, lượng sữa vôi sẽ

được bổ sung sao cho đảm bảo pH đạt TCCP Hàm lượng dung dịch của polyme

cũng được thực hiện bằng bơm định lượng để điều chỉnh qua quá trình keo tụ Hệthống xử lý nước này có ưu nhược điểm sau [5]:

- Ưu điểm: Là hệ thống mang tính tự động cao, kiểm soát được hoàn toàn các

yếu tố như độ pH, chất rắn lơ lửng Hệ thống tương đối hoàn chỉnh từ khâu trung hoàaxít đến thu gom bùn cặn Không tốn diện tích cho xây dựng công trình [5]

- Nhược điểm: Vốn đầu tư cho công trình lớn, chi phí vận hành cao [5].

Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải cửa lò – 51, mỏ Hà Lầm

1.Bơm nước thải; 2 Máy khuấy; 3 Bể trộn; 4 Bể lắng; 5 Bơm bùn; 6.Sânphơi bùn; 7 Sữa vôi và bơm định lượng; 8 Dung dịch và bơm định lượngpolyme; 9 Đầu đo pH; 10 Nước sau xử lý

e Hệ thống xử lý nước thải cửa lò +38.I và cửa lò giếng +40 mỏ Dương Huy

Nước thải hầm lò của Công ty than Dương Huy (TKV) tập trung chủ yếu tại

cửa lò +38.I và cửa lò giếng +40 Đây là hai nguồn thải chính của Công ty Than

Dương Huy tồn tại trong khoảng 25 năm Năm 2009, công ty đã xây dựng hệ thống

xử lý nước thải, hệ thống do Viện Khoa học Công nghệ Mỏ thiết kế [2]

Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải cửa lò +38.I và cửa lò giếng +40 Công ty

Than Dương Huy được trình bày trong hình dưới đây:

Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải cửa lò +38.I và +40 Công ty Than

Dương Huy [2]

Nguyên lý hoạt động của hệ thống: nước thải từ cửa lò +38.I và cửa lò giếng

+40 được dẫn theo các tuyến ống nước vào bể điều hòa sau đó sang bể hòa trộn kết

hợp phản ứng Tại bể này, nước thải được hòa trộn cùng với hóa chất trung hòa vàhóa chất trợ lắng (dung dịch polyme, sữa vôi), để tăng khả năng hòa trộn trong bểnày lắp đặt hệ thống khuấy trộn Hỗn hợp nước thải và hóa chất được đưa tiếp sang

bể lắng để tiếp tục diễn ra các phản ứng và quá trình lắng sảy ra Nước trong đượctách ở phần trên còn bùn cặn ở phần dưới bể lắng Bùn cặn được hệ thống gạt bùn

cơ khí gạt về các hố thu Từ đây, bùn được bơm về bể bùn để tiếp tục lắng và táchnước Nước róc ra từ bùn được bơm lại về đầu bể lắng còn bùn được bơm vào nhà

sản xuất để tiến hành ép bùn Bùn sau khi ép khô được xúc và trở đi, trộn lẫn vàothan nguyên khai Sau khi xử lý đạt cột B của QCVN 24:2008/BTNMT, nước thải

được xả ra suối Lép Mỹ [2]

1.2.3.2 Hiện trạng công nghệ xử lý nước thải hầm lò tại các mỏ thuộc Tổng công ty Than Đông Bắc

Công nghệ XLNT hầm lò của mỏ than tại Tổng công ty Than Đông Bắc

được áp dụng hiện nay chủ yếu là phương pháp keo tụ và lọc trọng lực Nước thải lò

Nước thải cửa lò +38.I Nước thải cửa lò +40

Bể điều hòa

Nước thải đạt QCVN 24:2008(B)

Bể hòa trộn kết hợp phản ứng

Suối Lép Mỹ

Đổ thải hoặc phơi khô, tận thu

pha vào than nguyên khaiSữa vôi, polyme

được bơm lên đưa trực tiếp vào bể trung hòa Tại đây dung dịch sữa vôi Ca(OH)2được bơm vào và hoà trộn với nước thải để trung hoà axít H2SO4 có trong nước

thải, nâng độ pH đạt tiêu chuẩn môi trường, đồng thời không khí từ máy nén khí

được sục vào bể trung hòa tạo điều kiện oxy hoá phần lớn Fe, một phần Mn và trợ

giúp quá trình hòa trộn sữa vôi Từ bể trung hoà nước thải chảy trực tiếp sang bểkeo tụ, tại đây dung dịch keo tụ PAC, PAM được bơm vào và hoà trộn với nướcthải bằng bơm khuấy trộn sau đó tự chảy vào bể lắng thứ cấp Trước hết cho PAC

vào để giảm độ nhớt, tăng khả năng hút giữa các hạt có kích thước nhỏ tạo thành

các hạt có kích thước lớn hơn, sau đó cho tiếp PAM để tăng khả năng hội tụ của cáchạt khi tiếp xúc với nhau tạo thành thể keo tụ lớn, tăng tốc độ lắng đọng Tại bểlắng, cặn lơ lửng kết thành bông có kích thước lớn, phần lớn lắng đọng xuống đáy

bể Tại đáy bể lắng lắp đặt các ống hút bùn nối với máy bơm bùn Bơm bùn định kỳhoạt động hút bùn lên bể chứa bùn, sau đó bùn tại bể chứa bùn được bơm lên máy

ép bùn để ép Nước từ bể lắng thứ cấp được chảy trực tiếp sang bể thu nước sau

lắng, tại đây nước được bơm áp lực bơm lên bể lọc mangan, sau đó theo đường ốngdẫn về bể chứa nước sạch Tại bể chứa nước sạch nước qua đường ống chảy ra suối,một phần tái sử dụng cho mục đích vệ sinh công nghiệp và tưới đường chống bụi.Các trạm XLNT phần lớn được điều khiển bằng hình thức bán tự động[13].

Vì vậy nước thải sau xử lý chỉ đáp ứng được yêu cầu xả ra nguồn nước mặtloại B theo QCVN 40:2011 Tuy đạt tiêu chuẩn nhưng nhiều thời điểm hàm lượng

TSS trong nước thải vượt trên 50 mg/l, hàm lượng Fe và Mn phần lớn nằm ởngưỡng nồng độ giới hạn cho phép Nước thải hầm lò chủ yếu xả ra sông suối hoặc

trong một số trường hợp sử dụng một phần để dập bụi[13].

Dây chuyền công nghệ được mô tả trong Hình 1.6 sau đây:

Nước thải mỏ Bể trung

Bể lọc kết hợp khử Mn

Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ XLNT mỏ than hầm lò [13]

1.2.4 Các biện pháp phòng chống ô nhiễm và xử lý nước thải tại các mỏ khai khác than tại Quảng Ninh [12]

Từ việc đánh giá mức độ và nguyên nhân gây ra ô nhiễm đối với môi trường

nước trong các khu hoạt động khoáng sản, có thể nhận thấy rằng nguồn gây ô nhiễmnước ở các khu mỏ gồm: Nước mưa chảy tràn qua khu mỏ, nước ngấm từ các bãi

thải rắn; nước tháo khô mỏ; nước thải do tuyển khoáng Để bảo vệ môi trường nướccần phải trang bị hệ thống thu gom và xử lý các loại nước thải này trước khi thải ra môi

trường [12]

- Đối với nước thải chứa dầu mỡ cần phải:

+ Quản lý ngăn chặn rò rỉ xăng dầu và vật liệu độc hại do xe vận chuyển vàcác thiết bị khai thác, sàng tuyển gây ra;

+ Bố trí không lưu chứa xăng dầu ở gần nguồn nước;

+ Nước thải chứa dầu mỡ được thu gom vào các phy hay bể chứa, khi các

dụng cụ thu gom đầy sẽ được mang đi xử lý;

- Đối với nước thải sinh hoạt:

+ Xây dựng, lắp đặt các nhà vệ sinh cho công nhân trong thời gian làm việctrên khu vực;

+ Bùn thải từ các nhà vệ sinh sẽ được vận chuyển đem xử lý khi cần;