CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI MỎ
2.1. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải
Nước thải thường chứa các tạp chất có bản chất khác nhau. Mục đích của xử lý nước thải là khử các tạp chất đó sao cho nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn chất lượng cho phép theo mục đích yêu cầu. Theo chất lượng nước đạt được, các quá trình xử lý được nhóm thành các công đoạn xử lý: xử lý cấp I, xử lý cấp II, xử lý cấp III.
Xử lý cấp I (xử lý sơ cấp): Thường bắt đầu từ song chắn rác và kết thúc sau lắng cấp I, bao gồm các quá trình lọc qua song, lắng, tuyển nổi. Công đoạn này có nhiệm vụ khử các vật rắn nổi có kích thước lớn và các tạp chất rắn có thể lắng tách ra khỏi nước thải để bảo vệ máy bơm và đường ống. Hầu hết các chất rắn lơ lửng, chất rắn có kích thước và chất rắn có trọng lượng lớn hơn so với nước đều được giữ lại ở bể lắng cấp I.
Xử lý cấp II (xử lý thứ cấp): Gồm các quá trình xử lý sinh học đôi khi bao gồm cả xử lý hóa học có tác dụng khử hầu hết các tạp chất hữu cơ và vô cơ hòa tan, có thể phân hủy bằng con đường sinh học, hóa học (khử BOD, COD). Đó là các quá trình hoạt hóa bùn, lọc sinh học hay oxy hóa sinh học trong các ao, hồ… và phân hủy yếm khí. Tất cả các quá trình đều sử dụng khả năng của vi sinh vật chuyển hóa các chất thải hữu cơ về dạng ổn định và năng lượng thấp.
Xử lý cấp III: Thường bao gồm các quá trình vi lọc, kết tủa hóa học, đông tụ, hấp thụ bằng than hoạt tính, thẩm thấu ngược, các quá trình khử trùng, clo hóa hoặc ozon hóa… Đây là công đoạn làm sạch cuối cùng, công đoạn này có mục đích khử triệt để các chất dinh dưỡng N, P, K còn lại trong nước thải sau xử lý thứ cấp. Các nguyên tố này là những yếu tố dẫn đến sự phát triển bùng nổ của một số vi sinh vật chuyển hóa các chất hữu cơ trong nước thải.
Nhìn chung, tất cả các phương pháp và quá trình xử lý nước thải đều dựa trên cơ sở các quá trình vật lý, hóa học và sinh học. Các hệ thống xử lý nước thải được thiết lập thường bao gồm hàng loạt các quá trình trên kết hợp theo trật tự công nghệ tùy thuộc vào đặc tính nước thải, tiêu chuẩn dòng ra và các điều kiện cụ thể khác.
2.1.1. Xử lý bằng phương pháp cơ học
Xử lý cơ học là loại các tạp chất không hòa tan ra khỏi nước thải bằng cách gạt, lọc, lắng và lọc. Phương pháp xử lý cơ học thường đơn giản, rẻ tiền, có hiệu quả xử lý chất rắn lơ lửng. Các thiết bị công trình xử lý cơ học thường dùng như: song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc… Song chắn rác thường để loại các loại rác và tạp chất có kích thước lớn hơn 5mm, các tạp chất nhỏ hơn 5mm thường sử dụng lưới chắn. Bể lắng cát để loại các tạp chất vô cơ và chủ yếu là cát trong nước thải có tỷ trọng lớn hơn nước.
Các chất lơ lửng kích thước nhỏ được lọc qua lưới lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc.
2.1.2. Xử lý bằng phương pháp hóa - lý
Các quá trình hóa - lý sẽ hợp khối các phần tử chất bẩn lại với nhau, chuyển hóa các chất hòa tan trong nước thành các chất không tan, có khả năng keo tụ, qua đó tăng kích thước và trọng lượng, dẫn đến khả năng lắng của chúng, hóa - lý thường được xử lý kết hợp với xử lý cơ học. Các phương pháp hóa - lý thường ứng dụng để xử lý nước thải là: Phương pháp keo tụ, hấp phụ, trích ly, bay hơi, tuyển nổi và được ứng dụng chủ yếu xử lý nước thải công nghiệp, nước thải mỏ vì nó mang lại hiệu quả cao, tuy nhiên, lại rất
đắt tiền và thường tạo ra các sản phẩm phụ độc hại hoặc sản phẩm phụ dạng rắn, bền vững trong môi trường, khó xử lý hoàn toàn. Phụ thuộc vào điều kiện địa phương và mức độ cần thiết phải xử lý mà phương pháp xử lý hóa học hay hóa - lý là giai đoạn cuối cùng, nếu như mức độ xử lý đạt yêu cầu có thể xả nước ra nguồn hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ ví dụ khử một vài liên kết độc hại ảnh hưởng tới chế độ làm việc bình thường của các công trình xử lý.
2.1.3. Xử lý bằng phương pháp hóa học
Thực chất của phương pháp hóa học là đưa vào nước thải chất phản ứng phù hợp.
Chất này phản ứng với các tạp chất trong nước thải và có khả năng loại chúng ra khỏi nước thải dưới dạng cặn lắng hoặc dưới dạng hòa tan không độc hại. Ví dụ, phương pháp trung hòa nước thải chứa axít với dung dịch kiềm, phương pháp oxy hóa… Nước thải mỏ than chủ yếu có độ pH thấp, hàm lượng sắt (Fe) và Mangan (Mn) cao, lượng cặn lơ lửng (TSS) lớn, các chỉ tiêu khác nhìn chung đạt tiêu chuẩn môi trường. Bản chất quá trình xử lý nước thải mỏ than bằng phương pháp hoá học là:
- Dùng các chất hoá học có tính chất kiềm (vôi, xút...) để trung hoà axit, nâng cao độ pH, đồng thời tạo môi trường oxy hoá các kim loại nặng Fe, Mn.
Ví dụ: Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O
- Dùng các chất trợ lắng (PAC, PAM) để tăng khả năng kết tủa các chất rắn lơ lửng có sẵn trong nước thải hoặc được sinh ra trong quá trình trung hoà để loại bỏ các chất này khỏi nước thải.
2.1.4. Xử lí bằng phương pháp sinh học
Dựa vào khả năng sống và hoạt động của các vi sinh để phân hủy, oxy hóa các chất hữu cơ ở dạng keo. Những công trình xử lý sinh học phân thành 2 nhóm:
- Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự nhiên:
cánh đồng lọc, bãi lọc, hồ sinh học…, quá trình xử lý thường diễn ra chậm.
- Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện nhân tạo: bể lọc sinh học, bể làm thoáng sinh học… Do các điều kiện tạo nên bằng nhân tạo nên quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn.
Quá trình xử lý sinh học có thể đạt được hiệu suất khử trùng tới 99,9% (trong các công trình trong điều kiện tự nhiên), giảm BOD tới 90 – 95%. Thông thường giai đoạn xử lý sinh học tiến hành sau giai đoạn xử lý cơ học.