Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành khai thác và chế biến than là một trong những ngành kinh tế trọng điểm của Việt Nam, với sản lượng khai thác đạt khoảng 40 triệu tấn/năm, trong đó khoảng 70% tập trung tại vùng than tỉnh Quảng Ninh. Hoạt động này đáp ứng nhu cầu năng lượng quốc gia và giải quyết việc làm cho hàng vạn lao động, nhưng đồng thời tạo ra áp lực lớn đối với môi trường tự nhiên. Trong các vấn đề môi trường phát sinh, ô nhiễm nguồn nước do hoạt động khai thác hầm lò, lộ thiên và bãi chế biến than là thách thức nghiêm trọng.

Tại công trường Uông Thượng thuộc Công ty Than Uông Bí, hoạt động khai thác và chế biến than phát sinh lượng nước thải lớn bắt nguồn từ nước mưa chảy tràn qua bề mặt bãi chế biến, nước vệ sinh công nghiệp và dòng chảy mặt từ các sườn đồi, núi lân cận. Dòng nước chảy tràn cuốn theo đất đá, xít than, làm gia tăng hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS), gia tăng độ axit (giảm pH) và hòa tan các kim loại nặng như sắt (Fe), mangan (Mn), khiến các chỉ tiêu này thường xuyên vượt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp. Do nguồn tiếp nhận là các nhánh đổ ra sông Vàng Danh – nguồn cấp nước sinh hoạt cho khu vực phường Vàng Danh, thành phố Uông Bí – việc thu gom và xử lý triệt để nước thải bãi than là yêu cầu cấp thiết. Để giải quyết tình trạng này, Công ty Than Uông Bí đã đầu tư xây dựng trạm xử lý nước thải bằng công nghệ lắng Lamen.

Mục đích nghiên cứu của đề tài là đánh giá hiện trạng nước thải mỏ than trước và sau khi xử lý bằng công nghệ lắng Lamen tại công trường Uông Thượng, từ đó xác định hiệu quả xử lý thực tế của hệ thống khi đưa vào vận hành.

Mục tiêu nghiên cứu cụ thể bao gồm 3 nội dung:

  1. Đánh giá hiện trạng ô nhiễm môi trường nước tại công trường Uông Thượng trước và sau khi xử lý để xác định mức độ ô nhiễm và các chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng tác động đến môi trường.
  2. Đánh giá hiệu quả của công nghệ lắng Lamen trong xử lý nước thải bãi chế biến, khai thác than.
  3. Đề xuất một số giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả xử lý, cũng như các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm đối với nguồn nước và môi trường xung quanh.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Công nghệ lắng Lamen trong hệ thống xử lý nước thải mỏ than tại công trường Uông Thượng, phường Vàng Danh, thành phố Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh.
  • Phạm vi không gian: Khu vực bãi chế biến và khai thác than tại công trường Uông Thượng, phường Vàng Danh, thành phố Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh.
  • Phạm vi thời gian: Thực hiện từ ngày 25/07/2016 đến ngày 01/11/2016.
  • Phạm vi nội dung: Tập trung khảo sát, phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước thải thô và nước thải sau xử lý qua hệ thống lắng Lamen kết hợp hóa lý, đánh giá các khía cạnh kinh tế, kỹ thuật và môi trường.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được xây dựng trên hệ thống cơ sở pháp lý, cơ sở khoa học chuyên ngành môi trường và quy trình phân tích tiêu chuẩn.

Hệ thống cơ sở pháp lý áp dụng:

  • Luật Bảo vệ Môi trường năm 2014; Luật Tài nguyên nước năm 2012.
  • Nghị định số 18/2015/NĐ-CP ngày 14/02/2015 của Chính phủ quy định về quy hoạch bảo vệ môi trường, đánh giá môi trường chiến lược, đánh giá tác động môi trường và kế hoạch bảo vệ môi trường.
  • Nghị định số 155/2016/NĐ-CP của Chính phủ quy định về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ môi trường.
  • Thông tư số 47/2011/TT-BTNMT ngày 28/12/2011 của Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường.
  • Quyết định số 2034/QĐ-TKV ngày 13/10/2015 của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam về việc phê duyệt đề cương, dự toán và kế hoạch lựa chọn nhà thầu công tác chuẩn bị đầu tư dự án Hệ thống thu gom nước mặt, nước thải bãi chế biến than Uông Thượng.
  • QCVN 08:2015/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt) và QCVN 40:2011/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước thải công nghiệp - Cột A).

Cơ sở khoa học về hình thành nước thải mỏ than và nguyên lý lắng Lamen:

  • Nước thải mỏ hình thành từ nước bơm hầm lò, moong lộ thiên và nước mưa chảy tràn bãi than, bãi thải xít. Lưu huỳnh vô cơ trong than chủ yếu tồn tại ở dạng khoáng pyrit ($FeS_2$), khi tiếp xúc với nước và oxy không khí bị oxy hóa sinh ra axit sunfuric ($H_2SO_4$) và hòa tan sắt, mangan theo các phản ứng:
    • $FeS_2 + \frac{7}{2}O_2 + H_2O \rightarrow FeSO_4 + H_2SO_4$
    • $2FeSO_4 + \frac{1}{2}O_2 + H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + H_2O$
    • $FeS_2 + Fe_2(SO_4)_3 \rightarrow 3FeSO_4 + 2S$
    • $S + H_2O + \frac{3}{2}O_2 \rightarrow H_2SO_4$
    • $Fe_2(SO_4)_3 + 2H_2O \rightarrow 2Fe(OH)SO_4 + H_2SO_4$
  • Cơ sở lý thuyết của bể lắng Lamen (lắng bản nghiêng/bản mỏng) dựa trên nghiên cứu của Allen Hazen (1904): Hiệu quả lắng của các hạt cặn lơ lửng không phụ thuộc vào chiều sâu bể mà phụ thuộc vào diện tích bề mặt lắng. Việc lắp đặt các tấm lắng nghiêng góc 60° so với mặt phẳng ngang tạo ra dòng chảy tầng, tăng diện tích lắng hiệu dụng trong thể tích nhỏ, cho phép cặn trượt xuống khay thu bùn và tách nước trong lên máng thu.

Phương pháp nghiên cứu thực tế đã sử dụng:

  1. Phương pháp thu thập dữ liệu: Thu thập tài liệu, số liệu khí tượng thủy văn, điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội phường Vàng Danh; tài liệu quản lý và dự án từ Công ty Than Uông Bí và Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường.
  2. Phương pháp đánh giá nhanh: Khảo sát hiện trạng bãi mỏ nhằm nhận diện nhanh nguồn thải và dự báo biến động môi trường.
  3. Phương pháp khảo sát thực địa: Khảo sát địa hình, bố trí mạng lưới thu gom, điểm xả thải và các nguồn nước tiếp nhận xung quanh.
  4. Phương pháp so sánh, đánh giá: Đối chiếu các thông số quan trắc với ngưỡng giới hạn Cột A - QCVN 40:2011/BTNMT.
  5. Phương pháp thực nghiệm, phân tích trong phòng thí nghiệm: Lấy mẫu và phân tích theo các Tiêu chuẩn Quốc gia (TCVN) và Standard Methods:
STT Chỉ tiêu phân tích Phương pháp phân tích tiêu chuẩn
1 pH TCVN 6492-2011 (ISO 10523-2000)
2 BOD5 TCVN 6001-1-2008 (ISO 5815-1-2003)
3 COD TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989) / SMEWW 5200C:2005
4 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) TCVN 6625-2000 (ISO 11923-1997)
5 Mangan (Mn) TCVN 6002:1995 / SMEWW 3500-Mn:2012
6 Sắt (Fe) TCVN 6177:1996 (Trắc phổ dùng 1,10-phenantrolin)
7 Tổng dầu mỡ khoáng TCVN 7875:2008 (Chiếu hồng ngoại)
8 Coliform TCVN 6187-1996
  1. Phương pháp tổng hợp, xử lý số liệu: Sử dụng phần mềm Microsoft Excel và Microsoft Word để xử lý, biểu diễn dữ liệu quan trắc qua các bảng biểu, biểu đồ tiến trình.

Thiết kế và triển khai dây chuyền công nghệ lắng Lamen

Hệ thống xử lý nước thải tại bãi sàng tuyển, chế biến than Uông Thượng được thiết kế theo công nghệ hóa lý kết hợp với công suất định mức $150\text{ m}^3/\text{h}$. Quy trình công nghệ diễn ra qua các công trình đơn vị nối tiếp:

  1. Bể thu gom rác thô: Đặt ở đầu vào hệ thống để giữ lại cặn thô kích thước lớn, mảnh gỗ, lá cây nhằm bảo vệ máy bơm và chống tắc nghẽn công trình phía sau.
  2. Bể điều lượng kết hợp lắng sơ bộ: Nước thải tự chảy từ vị trí thấp nhất của bãi về bể điều hòa. Bể tích hợp hệ thống ống cấp khí hòa trộn nước thải cũ - mới và dòng nước tuần hoàn, giúp ổn định lưu lượng, đồng đều nồng độ ô nhiễm và lắng sơ bộ các hạt cặn vô cơ thô.
  3. Ngăn phản ứng keo tụ - tạo bông: Nước thải từ bể điều hòa được bơm sang ngăn keo tụ. Tại đây, hóa chất điều chỉnh pH (dung dịch xút NaOH), chất keo tụ (Poly Aluminium Chloride - PAC) và chất trợ lắng (Polymer PAM) được châm vào qua bơm định lượng:
    • Đo pH đầu vào để điều chỉnh lưu lượng xút nhằm đưa nước về khoảng pH tối ưu.
    • Bổ sung PAC dạng bột đã pha chế để giảm độ nhớt và liên kết các hạt keo tích điện thành hạt có kích thước lớn hơn.
    • Bổ sung tiếp PAM để tạo cầu nối liên kết các hạt thành bông cặn lớn, tăng vận tốc lắng. Khí sục tại bể giúp hòa trộn nhanh hóa chất với nước thải.
  4. Bể lắng Lamen (tấm lắng nghiêng): Hỗn hợp nước và bông cặn chuyển sang bể lắng Lamen. Nước chảy từ dưới lên theo hướng nghiêng qua các khối tấm nhựa đặt dốc 60° với tốc độ chậm (chảy tầng). Bông cặn va chạm vào bề mặt tấm nghiêng, trượt ngược xuống đáy và định kỳ được xả về hố thu bùn. Nước trong thu vào máng răng cưa phía trên bề mặt.
  5. Thiết bị lọc áp lực (xử lý Fe và Mn): Nước sau lắng Lamen được bơm áp lực đẩy qua các bình lọc chứa vật liệu lọc chuyên dụng để loại bỏ triệt để cặn mịn và kim loại Fe, Mn hòa tan còn sót lại. Thiết bị vận hành luân phiên giữa 2 chu trình: chu trình lọc xuôi và chu trình rửa lọc ngược bằng dòng nước áp lực cao để giải phóng cặn bám, hoàn nguyên vật liệu lọc; nước rửa lọc được thu hồi về hố chứa bùn.
  6. Khoang khử trùng: Nước sau lọc được châm hóa chất Clorin qua bơm định lượng tự động nhằm tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh, đưa chất lượng nước xả thải đạt tiêu chuẩn Cột A - QCVN 40:2011/BTNMT trước khi xả ra mương thoát khu vực.
  7. Vận hành: Toàn bộ hệ thống có thể chuyển đổi linh hoạt giữa chế độ điều khiển tự động và bán tự động.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ tác động môi trường của hoạt động khai thác than vùng Quảng Ninh và công trường Uông Thượng. Nêu rõ mục đích, 3 mục tiêu cụ thể, đối tượng, phạm vi không gian - thời gian nghiên cứu cùng ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của khóa luận.

Phần 2: Tổng quan nghiên cứu

  • Tổng hợp cơ sở pháp lý và cơ sở khoa học về bản chất nước thải mỏ (tính axit, kim loại nặng, TSS).
  • Điểm luận tình hình ứng dụng công nghệ lắng Lamen trên thế giới (nghiên cứu của Allen Hazen năm 1904, các ứng dụng tại Châu Âu, Mỹ trong lọc cát, lọc màng, xử lý nước mỏ).
  • Khảo sát các công nghệ xử lý nước mỏ đang vận hành tại Quảng Ninh: hệ thống bể đá vôi Xí nghiệp than Cao Thắng (chi phí thấp nhưng hiệu quả xử lý chưa cao); hệ thống hồ lắng tự nhiên Nhà sàng Mạo Khê (công suất $100\text{ m}^3/\text{h}$, diện tích chiếm đất lớn, không khử được tính axit); trạm xử lý lò mức -51 Than Hà Lầm (công suất $1.200\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$, tự động hóa cao nhưng chi phí đầu tư lớn).
  • Tổng quan Công ty Than Uông Bí: Lịch sử thành lập từ 19/4/1979; công nghệ sàng tuyển 2 cấp (sàng rung 500 tấn/ca, tuyển huyền phù tự sinh); cân bằng nước với tổng nhu cầu sử dụng $165\text{ m}^3/\text{ngày}$ (rửa xe: $5\text{ m}^3/\text{ng.đ}$, dập bụi: $36\text{ m}^3/\text{ng.đ}$, tuyển huyền phù: $100\text{ m}^3/\text{ng.đ}$, sinh hoạt: $24\text{ m}^3/\text{ng.đ}$) và lượng nước mưa chảy tràn phát sinh cực đại trong ngày mưa 125 mm đạt $5.211\text{ m}^3/\text{ngày}$.

Chương 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Xác định cụ thể đối tượng nghiên cứu là trạm xử lý lắng Lamen tại bãi than Uông Thượng; phạm vi thực hiện trong 4 tháng (25/07/2016 đến 01/11/2016). Thiết lập 3 nội dung nghiên cứu chi tiết và quy chuẩn hóa 6 phương pháp tiếp cận nghiên cứu thực nghiệm, viện dẫn cụ thể 8 tiêu chuẩn TCVN/SMEWW trong phân tích phòng thí nghiệm.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

  • Tổng hợp điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội phường Vàng Danh: Vị trí tọa độ 21°06'56''B - 106°48'21''Đ; khí hậu nhiệt độ trung bình 23,3°C, lượng mưa trung bình năm 1.589,8 mm; dân số 3.535 hộ (13.580 nhân khẩu, cơ cấu hộ giàu 15%, khá 37%, trung bình 46%, cận nghèo 0,2%).
  • Thuyết minh cấu tạo, nguyên lý làm việc và dây chuyền xử lý nước thải $150\text{ m}^3/\text{h}$.
  • Đánh giá hiện trạng nước thải thô và diễn biến chất lượng nước sau xử lý theo các mùa (mùa khô tháng 2/2016 và mùa mưa tháng 8/2016, bổ sung quan trắc tháng 10/2016).
  • Đánh giá tổng hợp hiệu quả kinh tế (tiết kiệm mặt bằng xây dựng, vật tư nội địa hóa, giảm nhân công còn 3-5 người), kỹ thuật (hoạt động tự động/bán tự động) và môi trường (ngăn ô nhiễm lưu vực sông Vàng Danh).
  • Đề xuất các giải pháp kỹ thuật vận hành và bảo vệ môi trường mỏ.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết các kết quả đạt được về hiệu suất xử lý các chỉ tiêu ô nhiễm và đưa ra các kiến nghị kỹ thuật nhằm nâng cao tính ổn định của hệ thống.

Kết quả và đóng góp

1. Hiện trạng chất lượng nước thải thô tại bãi than Uông Thượng

Kết quả phân tích các đợt quan trắc mẫu nước thải chưa qua xử lý năm 2016 (mùa khô tháng 2 và mùa mưa tháng 8) thể hiện đặc tính ô nhiễm axit, cặn lơ lửng và kim loại:

STT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Kết quả T2/2016 Kết quả T8/2016 QCVN 40:2011/BTNMT (Cột A) Mức độ vượt chuẩn của nước thô
1 pH - 5,5 5,8 6 - 9 Thấp hơn ngưỡng cho phép (tính axit)
2 TSS mg/l 72 75 50 Vượt 1,44 - 1,50 lần (biến động 60 - 79 mg/l)
3 COD mg/l 74 73 75 Đạt ngưỡng (riêng tháng 10/2016 đạt 79 - 86 mg/l)
4 BOD5 mg/l 25 27 30 Nằm trong ngưỡng cho phép
5 Sắt (Fe) mg/l 1,80 1,50 1,0 Vượt 1,50 - 1,80 lần (biến động 1,55 - 1,85 mg/l)
6 Mangan (Mn) mg/l 0,75 0,65 0,5 Vượt 1,30 - 1,50 lần (biến động 0,60 - 0,90 mg/l)
7 Tổng dầu mỡ khoáng mg/l 78 63 50 Vượt 1,26 - 1,56 lần (biến động 64 - 78 mg/l)
8 Cadimi (Cd) mg/l 0,044 0,040 0,05 Nằm trong ngưỡng cho phép
9 Crom (VI) mg/l 0,048 0,040 0,05 Nằm trong ngưỡng cho phép
10 Coliform VK/100ml 1.200 1.150 3.000 Nằm trong ngưỡng cho phép

Sự biến động chất lượng nước thô mang tính quy luật theo mùa:

  • Mùa khô (tháng 2 và tháng 10): Giá trị pH giảm sâu (tính axit cao, pH từ 4,5 đến 5,5), nồng độ Fe ($1,65 - 1,85\text{ mg/l}$), Mn ($0,68 - 0,90\text{ mg/l}$) và dầu mỡ khoáng ($64 - 78\text{ mg/l}$) tăng cao do không có nước mưa pha loãng.
  • Mùa mưa (tháng 8): Lượng nước mưa lớn làm pha loãng tính axit và kim loại hòa tan, nhưng lại cuốn theo bùn đất xít than khiến nồng độ TSS tăng cao ($72 - 79\text{ mg/l}$, vượt chuẩn 1,32 - 1,58 lần).

2. Hiệu quả xử lý của công nghệ lắng Lamen

  • Xử lý pH: Nhờ bổ sung xút định lượng và quá trình hòa trộn khí nén, pH của nước thải sau xử lý luôn ổn định trong khoảng 6 - 9, đạt quy chuẩn Cột A.
  • Xử lý TSS: Quá trình keo tụ bằng PAC/PAM kết hợp tấm lắng nghiêng 60° giúp tách cặn mịn hiệu quả, giảm toàn bộ hàm lượng chất rắn lơ lửng về dưới $50\text{ mg/l}$.
  • Xử lý Fe và Mn: Bể lắng Lamen loại bỏ phần lớn hydroxit kim loại kết tủa; thiết bị lọc áp lực tiếp tục giữ lại lượng kim loại còn lại, đưa nồng độ Fe về dưới $1,0\text{ mg/l}$ và Mn về dưới $0,5\text{ mg/l}$.
  • Xử lý dầu mỡ khoáng và COD: Dầu mỡ khoáng được thu gom qua hệ thống tuyển nổi/lắng cặn giảm xuống dưới $50\text{ mg/l}$; nồng độ COD sau hệ thống luôn duy trì thấp hơn ngưỡng $75\text{ mg/l}$.
  • Chất lượng dòng ra tổng thể đạt toàn diện Cột A của QCVN 40:2011/BTNMT.

3. Đóng góp và giải pháp đề xuất của tác giả

  • Đóng góp thực tiễn: Khẳng định tính khả thi và ưu điểm vượt trội của hợp khối lắng Lamen chế tạo bằng thép so với bể lắng trọng lực truyền thống tại vùng than: tiết kiệm diện tích mặt bằng (phù hợp địa hình đồi núi dốc), chi phí lắp đặt và vận hành thấp, thiết bị nội địa hóa dễ thay thế, giảm nhân lực quản lý trực tiếp xuống còn 3 - 5 công nhân (giao tổ điện công ty kiêm nhiệm).
  • Các giải pháp kỹ thuật đề xuất nâng cao hiệu quả vận hành:
    • Khi lưu lượng đầu vào tăng cao hoặc có váng dầu: Yêu cầu vớt váng dầu mỡ bề mặt ngay tại bể thu gom để tránh hiện tượng bùn nổi làm giảm khả năng lắng; tăng thời gian nghỉ và chu kỳ sục rửa hoàn nguyên vật liệu lọc.
    • Khắc phục tắc nghẽn bể lọc áp lực: Thực hiện quy trình rửa lọc ngược định kỳ hoặc sục rửa bằng tay kịp thời khi chênh áp tăng cao.
    • Tách riêng dòng nước thải sinh hoạt có thành phần phức tạp để xử lý sơ bộ trước khi đưa vào hệ thống chung.
    • Từng bước chuyển đổi các khâu thủ công (pha hóa chất, đóng ngắt bơm) sang chế độ điều khiển tự động hoàn toàn nhằm giảm thiểu tiếp xúc trực tiếp với hóa chất và ổn định chất lượng vận hành.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận chỉ ra một số hạn chế trong quá trình nghiên cứu và vận hành thực tế:

  • Về công tác vận hành: Đội ngũ công nhân vận hành trực tiếp chưa được đào tạo chuyên sâu về kỹ thuật môi trường; việc sử dụng các hóa chất như xút (NaOH), PAC, PAM và Clorin tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn lao động nếu không tuân thủ nghiêm ngặt quy trình bảo hộ.
  • Về mặt công nghệ: Hệ thống vẫn còn một số khâu thao tác bằng tay (pha chế hóa chất, kích hoạt chu trình rửa ngược), chưa đạt mức độ tự động hóa hoàn toàn; chưa có module tách dầu mỡ chuyên biệt hiệu năng cao ở đầu vào khi xảy ra sự cố rò rỉ nhiên liệu cơ giới.
  • Về phạm vi nghiên cứu: Chuỗi số liệu thực nghiệm tập trung chủ yếu trong năm 2016 (từ tháng 7 đến tháng 11/2016); chưa theo dõi liên tục trong nhiều chu kỳ năm để đánh giá hiện tượng mài mòn tấm lắng Lamen và tuổi thọ lớp vật liệu lọc áp lực dưới tác động của nước mỏ có tính axit.

Hướng nghiên cứu và hoàn thiện tiếp theo:

  • Nghiên cứu tự động hóa đồng bộ hệ thống châm hóa chất theo tín hiệu cảm biến pH và độ đục trực tuyến (online).
  • Mở rộng nghiên cứu quy trình hoàn nguyên và tái sử dụng bùn lắng than thu được từ bể lắng Lamen phục vụ mục đích kinh tế.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo chuyên môn đối với:

  • Sinh viên, học viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Tài nguyên và Môi trường khi thực hiện các đồ án thiết kế trạm xử lý nước thải công nghiệp khai khoáng hoặc các nghiên cứu thực nghiệm đánh giá chất lượng nước.
  • Kỹ sư môi trường, cán bộ quản lý kỹ thuật tại các mỏ than thuộc Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV) và các cơ sở khai thác khoáng sản có đặc tính nước thải mỏ axit, hàm lượng TSS và kim loại nặng cao.
  • Các phần có giá trị tham khảo trực tiếp bao gồm:
    • Chuỗi số liệu phân tích đối sánh chất lượng nước mỏ than mùa khô - mùa mưa theo các quy chuẩn TCVN.
    • Thuyết minh tính toán dây chuyền công nghệ phối hợp giữa keo tụ tạo bông (xút/PAC/PAM), lắng bản nghiêng Lamen 60°, lọc áp lực và khử trùng Clorin với công suất $150\text{ m}^3/\text{h}$.
    • Hướng dẫn xử lý các sự cố vận hành thường gặp như bùn nổi do dầu mỡ và tắc nghẽn bình lọc áp lực.

Câu hỏi thường gặp

1. Công nghệ xử lý nước thải tại công trường than Uông Thượng có công suất thiết kế bao nhiêu và gồm các công đoạn chính nào?
Trạm xử lý có công suất thiết kế $150\text{ m}^3/\text{h}$, kết hợp giữa các phương pháp hóa lý: thu gom qua song chắn rác thô $\rightarrow$ bể điều lượng kết hợp sục khí $\rightarrow$ ngăn phản ứng keo tụ (bổ sung NaOH điều chỉnh pH, PAC tạo mầm tụ, PAM trợ lắng) $\rightarrow$ bể lắng Lamen tấm nghiêng 60° $\rightarrow$ thiết bị lọc áp lực khử Fe và Mn $\rightarrow$ khoang khử trùng bằng Clorin $\rightarrow$ xả thải ra môi trường.

2. Nước thải thô tại bãi than Uông Thượng có những thông số ô nhiễm nào vượt quy chuẩn xả thải?
Nước thải thô trước xử lý có tính axit (pH thấp từ 4,5 đến 5,8) và 4 thông số chính thường xuyên vượt ngưỡng Cột A của QCVN 40:2011/BTNMT: TSS dao động từ 60 đến 79 mg/l (vượt 1,2 - 1,58 lần); Sắt dao động từ 1,55 đến 1,85 mg/l (vượt 1,55 - 1,85 lần); Mangan dao động từ 0,60 đến 0,90 mg/l (vượt 1,3 - 1,8 lần); Tổng dầu mỡ khoáng dao động từ 64 đến 78 mg/l (vượt tối đa 1,56 lần).

3. Sự khác biệt về tính chất nước thải mỏ giữa mùa mưa và mùa khô tại công trường Uông Thượng diễn ra như thế nào?
Vào mùa khô, do thiếu nước mưa pha loãng, nước thải có độ axit cao hơn (pH thấp hơn), đồng thời hàm lượng kim loại Fe, Mn hòa tan và dầu mỡ khoáng đạt giá trị cao nhất. Ngược lại, vào mùa mưa, nước mưa làm tăng pH và pha loãng nồng độ ion kim loại nhưng lại cuốn theo đất đá xít than từ sườn núi khiến nồng độ TSS và lưu lượng dòng chảy tràn tăng vọt (lượng nước mưa chảy tràn ngày cực đại đạt $5.211\text{ m}^3/\text{ngày}$).

4. Vì sao công nghệ lắng Lamen lại tiết kiệm diện tích và nâng cao hiệu quả lắng so với bể lắng ngang thông thường?
Theo nguyên lý Allen Hazen, hiệu quả lắng phụ thuộc diện tích bề mặt lắng mà không phụ thuộc vào chiều sâu bể. Việc xếp các tấm Lamen nghiêng 60° song song giúp nhân rộng diện tích tiếp xúc lắng hữu dụng trong một thể tích bể nhỏ gọn dạng hợp khối thép; nước chuyển động chậm tạo dòng chảy tầng không xáo trộn, còn bông cặn va vào tấm nghiêng và tự động trượt nhanh xuống đáy thu bùn.

5. Tác giả đề xuất xử lý như thế nào khi hệ thống có hiện tượng quá tải hoặc tắc nghẽn bình lọc áp lực?
Khi lưu lượng nước đầu vào tăng cao hoặc có váng dầu, cần tiến hành vớt váng dầu mỡ thủ công ngay tại bể thu gom để chống hiện tượng bùn nổi, đồng thời kéo dài thời gian nghỉ hoàn nguyên vật liệu; khi bình lọc áp lực bị tắc nghẽn, cần vận hành chu trình rửa lọc ngược (tạo áp lực đẩy ngược từ dưới lên cuốn cặn ra hố bùn) hoặc thực hiện sục rửa cơ học bằng tay để khôi phục vận tốc lọc.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Đào Quang Trung đã phản ánh chi tiết hiện trạng ô nhiễm nước thải mỏ và đánh giá thực nghiệm hiệu quả vận hành của trạm xử lý nước thải công nghệ lắng Lamen công suất $150\text{ m}^3/\text{h}$ tại công trường Uông Thượng - Công ty Than Uông Bí. Dây chuyền công nghệ hóa lý kết hợp (trung hòa pH, keo tụ PAC/PAM, lắng bản mỏng Lamen 60°, lọc áp lực và khử trùng Clorin) đã chứng minh hiệu quả kỹ thuật vượt trội khi đưa toàn bộ các thông số ô nhiễm đặc trưng gồm pH, TSS, Fe, Mn và dầu mỡ khoáng đạt giới hạn Cột A - QCVN 40:2011/BTNMT. Công trình cung cấp cơ sở dữ liệu quan trắc thực tế có giá trị và các đề xuất kỹ thuật thiết thực nhằm ổn định công tác xử lý nước thải mỏ than, bảo vệ nguồn nước lưu vực sông Vàng Danh.