Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành công nghiệp khai thác than đóng vai trò là ngành kinh tế mũi nhọn của Việt Nam, cung cấp nguồn nhiên liệu thiết yếu cho các ngành nhiệt điện, sản xuất xi măng, phân bón, hóa chất và vật liệu xây dựng. Tỉnh Quảng Ninh là địa bàn trọng điểm với trữ lượng than chiếm khoảng 90% trữ lượng cả nước. Tuy nhiên, hoạt động khai thác, sàng tuyển và vận chuyển than trên địa bàn tỉnh (đặc biệt là khu vực thành phố Hạ Long và Cẩm Phả) đã và đang tạo ra sức ép môi trường lớn, làm suy giảm đa dạng sinh học và gây ô nhiễm các nguồn nước mặt, nước ngầm. Từ năm 2008 đến năm 2018, riêng vùng than Quảng Ninh đã xây dựng và đưa vào vận hành 30 trạm xử lý nước thải mỏ. Mỏ than Tân Lập thuộc Công ty TNHH MTV Khai thác khoáng sản (Tổng công ty Đông Bắc) là một trong những đơn vị khai thác quy mô lớn tại vùng Hòn Gai có trạm xử lý đang hoạt động. Hoạt động khai thác hầm lò phát sinh lượng nước thải lớn có tính chất phức tạp, đòi hỏi phải tiến hành đánh giá thực nghiệm để làm rõ hiện trạng ô nhiễm và hiệu quả xử lý thực tế của công nghệ đang vận hành.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể như sau:

  1. Mục tiêu tổng quát:
    • Đánh giá hiện trạng mức độ ô nhiễm của nước thải hầm lò và tìm cách khắc phục, hạn chế ô nhiễm môi trường nước, góp phần đảm bảo sự phát triển bền vững cho công ty và bảo vệ môi trường khu vực.
    • Nâng cao nhận thức về tình hình ô nhiễm và hiện trạng nước thải hầm lò trong quá trình khai thác khoáng sản.
  2. Mục tiêu cụ thể:
    • Làm rõ hiện trạng nước thải hầm lò của mỏ than Tân Lập phát sinh từ các khâu khai thác, sản xuất, chế biến và đánh giá mức độ ảnh hưởng đến môi trường nước xung quanh.
    • Đánh giá hiệu quả xử lý kim loại nặng và các thông số ô nhiễm chính trong nước thải hầm lò tại Trạm xử lý nước thải Tân Lập.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Nước thải phát sinh từ quá trình khai thác, sản xuất và chế biến than tại các khu vực của Công ty TNHH MTV Khai thác khoáng sản.
  • Phạm vi không gian: Các khai trường, công trường khai thác than và Trạm xử lý nước thải Tân Lập (thuộc địa phận phường Hà Phong, thành phố Hạ Long và phường Quang Hanh, thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh).
  • Phạm vi thời gian: Thực hiện từ tháng 8/2017 đến tháng 11/2017.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và pháp lý:

  • Khung văn bản pháp luật: Luật Bảo vệ môi trường số 55/2014/QH13, Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13, Luật Hóa chất số 06/2007/QH12; Nghị định 201/2013/NĐ-CP, Nghị định 25/2013/NĐ-CP; Thông tư 63/2013/TTLT-BTC-BTNMT, Thông tư 27/2014/TT-BTNMT, Thông tư 06/2013/BTNMT, Thông tư 02/2009/TT-BTNMT, Thông tư 10/2007/TT-BTNMT; Quyết định số 1714/QĐ-UBND và Quyết định số 3594/QĐ-UBND của UBND tỉnh Quảng Ninh.
  • Tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật áp dụng: QCVN 40:2011/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp - Cột B), QCVN 08:2008/BTNMT (chất lượng nước mặt), QCVN 02:2009/BYT (chất lượng nước sinh hoạt), QCVN 01:2009/BYT (chất lượng nước ăn uống), TCVN 7957:2008 (thiết kế hệ thống xử lý nước thải).
  • Cơ chế hình thành nước axit mỏ (Acid Mine Drainage - AMD): Lưu huỳnh vô cơ trong than tồn tại chủ yếu ở dạng khoáng pyrit ($FeS_2$) hoặc chalcopyrit. Khi tiếp xúc với oxy và nước, pyrit bị oxy hóa sinh ra axit sunfuric và giải phóng các ion kim loại ($Fe^{2+}$, $Fe^{3+}$, $Mn^{2+}$), có sự tham gia xúc tác của vi sinh vật hiếu khí ưa axit Thiobacillus ferrooxidans:
    • $FeS_2 + 7/2 O_2 + H_2O \rightarrow FeSO_4 + H_2SO_4$
    • $2FeSO_4 + 1/2 O_2 + H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + H_2O$
    • $FeS_2 + Fe_2(SO_4)_3 \rightarrow 3FeSO_4 + 2S$
    • $S + H_2O + 3/2 O_2 \rightarrow H_2SO_4$
    • $Fe_2(SO_4)_3 + 2H_2O \rightarrow Fe(OH)SO_4 + H_2SO_4$
  • Các công nghệ xử lý nước thải hầm lò được tổng quan: Phương pháp cơ học (song chắn, bể lắng, bể lọc); Phương pháp hóa học (trung hòa pH bằng $Ca(OH)_2$, $NaOH$; oxy hóa khử); Phương pháp hóa lý (keo tụ - tạo bông bằng PAC, PAM, phèn nhôm; tuyển nổi; hấp phụ; trao đổi ion); Phương pháp sinh học (bãi lọc trồng cây, đất ngập nước nhân tạo); Công nghệ lọc màng (vi lọc MF kích thước lỗ rỗng 0,1 - 10 µm, áp suất 1 - 3 bar và siêu lọc UF) nhằm phục vụ tái sử dụng nước cho mục đích sinh hoạt và ăn uống.

Phương pháp nghiên cứu thực tế đã sử dụng:

  • Phương pháp thu thập tài liệu: Thu thập số liệu thứ cấp về khí tượng - thủy văn, địa chất mỏ từ Trạm khí tượng Bãi Cháy và báo cáo kỹ thuật hàng năm của Công ty TNHH MTV Khai thác khoáng sản.
  • Phương pháp khảo sát thực địa: Khảo sát hệ thống thu gom, các moong nước, rãnh dẫn và công trình trạm xử lý nước thải Tân Lập.
  • Phương pháp lấy mẫu và phân tích môi trường:
    • Quy chuẩn lấy mẫu và bảo quản: Tuân thủ TCVN 6663-1:2011 (lấy mẫu) và TCVN 6663-3:2008 (bảo quản mẫu). Lấy 2 lít/mẫu tại vị trí đầu vào (tọa độ $20^\circ58'29''N$) và đầu ra của trạm xử lý.
    • Tần suất lấy mẫu: 4 đợt quan trắc thực tế vào các ngày 07/08/2017, 07/09/2017, 16/10/2017 và 20/11/2017.
    • Phân tích mẫu: Thực hiện tại Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường từ ngày 08/09/2017 đến ngày 11/12/2017 đối với 16 thông số lý hóa và vi sinh: pH, TSS, COD, $BOD_5$, Tổng Nitơ, Tổng Phốt pho, Pb, Zn, Ni, As, Fe tổng, Cu, Dầu mỡ khoáng, Mn, Cr(VI) và Coliform.
  • Phương pháp phân tích, xử lý số liệu và so sánh: Sử dụng Microsoft Word và Excel để xử lý, lập bảng thống kê; đối chiếu trực tiếp các kết quả đo đạc với giới hạn quy định tại Cột B của QCVN 40:2011/BTNMT.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ thực trạng ô nhiễm môi trường do nước thải mỏ than tại tỉnh Quảng Ninh nói chung và khu vực mỏ Tân Lập nói riêng. Xác định rõ mục tiêu tổng quát, mục tiêu cụ thể, các yêu cầu kỹ thuật về tính đại diện và khách quan của số liệu, cùng ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình nghiên cứu.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Hệ thống hóa các khái niệm cơ bản về ô nhiễm môi trường nước, các thông số đánh giá chất lượng nước thải (nhiệt độ, pH, TSS, độ đục, màu, mùi, BOD, COD, kim loại nặng, Coliform). Tổng quan hệ thống văn bản quy phạm pháp luật và tiêu chuẩn kỹ thuật môi trường Việt Nam. Phân tích nguồn gốc phát sinh nước thải mỏ từ 3 nguồn chính: nước hầm lò bơm từ các cửa lò, nước moong lộ thiên và nước thải từ nhà máy tuyển than. Trình bày chi tiết cơ chế phản ứng sinh axit mỏ và giới thiệu các phương pháp xử lý nước thải hiện hành (cơ học, hóa lý, hóa học, sinh học và công nghệ lọc màng tiên tiến MF/UF phục vụ tái sử dụng nước).

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

Xác định cụ thể đối tượng nghiên cứu là nước thải phát sinh từ khai trường và hầm lò của Công ty TNHH MTV Khai thác khoáng sản; phạm vi không gian tại mỏ Tân Lập; phạm vi thời gian từ tháng 8/2017 đến tháng 11/2017. Mô tả chi tiết quy trình thực hiện 5 phương pháp nghiên cứu: thu thập tài liệu, khảo sát thực địa, kỹ thuật lấy mẫu - bảo quản theo tiêu chuẩn TCVN, phương pháp phân tích 16 chỉ tiêu tại phòng thí nghiệm của Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường và phương pháp so sánh số liệu với QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B).

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

  • Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực mỏ Tân Lập:
    • Vị trí: Phường Hà Phong (TP. Hạ Long) và phường Quang Hanh (TP. Cẩm Phả), cách trung tâm Hạ Long 13 km về phía Đông Bắc; ranh giới địa chất giới hạn bởi đứt gãy Khe Hùm.
    • Địa hình - Khí hậu: Đồi núi cao từ +184m đến +350m; khí hậu nhiệt đới gió mùa chia 2 mùa rõ rệt. Số liệu khí tượng trạm Bãi Cháy năm 2017 ghi nhận: tổng lượng mưa đạt 1.813,8 mm (tập trung 1.000 - 1.800 mm vào mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10); nhiệt độ trung bình năm là 22,6 °C (cao nhất 28,9 °C, thấp nhất 12,8 °C); độ ẩm trung bình 82,4% (cao nhất 87% vào tháng 2, thấp nhất 71% vào tháng 12); tổng số giờ nắng trong năm đạt 1.430,9 giờ; tốc độ gió trung bình 2 m/s.
    • Địa chất - Thủy văn: Trầm tích chứa than thuộc hệ Trias, tầng Hòn Gai giữa ($T_3n-rhg_2$) dày 350 - 400m, gồm 2 vỉa than chính là V1-T (chiều dày than 0,46 - 32,32m, góc dốc $10^\circ - 70^\circ$) và V1-D (chiều dày than 0,43 - 16,56m, góc dốc $10^\circ - 67^\circ$). Thủy văn bề mặt có suối C2 Hà Phong và 2 moong nước cũ (Moong số 1 dung tích khoảng 2.940 $m^3$, Moong số 2 dung tích 2.728 $m^3$).
  • Tổng quan Công ty TNHH MTV Khai thác khoáng sản: Tiền thân là Xí nghiệp khai thác khoáng sản thành lập năm 1996 theo Quyết định số 509/QĐ-BQP, chuyển đổi mô hình năm 2010 theo Quyết định số 3134/QĐ-BQP của Bộ Quốc phòng, trực thuộc Tổng công ty Đông Bắc. Doanh nghiệp đạt sản lượng bình quân trên 700.000 tấn than/năm, doanh thu 1.163 tỷ đồng/năm. Đơn vị trang bị hệ thống máy móc cơ giới hóa đồng bộ: máy khoan D45KS, ROC F6; máy xúc gầu dung tích 1,8 - 6,7 $m^3$ (PC 1250, CAT 6015, Hitachi EX 1200); đội xe ô tô vận tải hạng nặng CAT 773E/F (trọng tải 60T), Komatsu 465 (55T), Scania 25T, Kamaz 20T; máy gạt D6R/D7R/D9R và hệ thống máy sàng công suất 800 tấn/ca.
  • Hiện trạng chất lượng nước thải hầm lò chưa qua xử lý: Nước thải hầm lò có độ pH thấp (dao động 4,10 - 4,62), hàm lượng cặn lơ lửng TSS dao động 246 - 258 mg/l (vượt giới hạn Cột B từ 2,46 đến 2,58 lần), hàm lượng Fe tổng dao động 28,5 - 30,1 mg/l (vượt 5,70 đến 6,02 lần), hàm lượng Mn dao động 11,2 - 12,6 mg/l (vượt 11,20 đến 12,60 lần). Ngược lại, các kim loại nặng độc hại như Pb (0,02 - 0,12 mg/l), Zn (0,02 - 0,31 mg/l), Ni (0,004 - 0,009 mg/l), As (0,03 - 0,05 mg/l), Cu (0,4 - 0,6 mg/l), Cr(VI) (0,001 - 0,005 mg/l), cũng như các chỉ tiêu hữu cơ ($BOD_5$, COD, Tổng N, Tổng P), dầu mỡ khoáng (3,7 - 5,7 mg/l) và Coliform (3.670 - 4.682 MPN/100ml) đều nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 40:2011/BTNMT Cột B.
  • Quy trình công nghệ xử lý nước thải tại Trạm XLNT Tân Lập: Nước thải từ moong và hầm lò được dẫn về hố thu dung tích >1.500 $m^3$ để lắng cặn thô. Sau đó, nước thải được bơm qua tuyến ống HDPE D250 PN8 vào Bể trung hòa. Tại đây, dung dịch sữa vôi $Ca(OH)_2$ (nồng độ 5% - 10%) được cấp bằng bơm định lượng có kiểm soát tự động theo tín hiệu đo pH (duy trì pH = 7 - 8), kết hợp sục khí nén cưỡng bức để hòa trộn và oxy hóa $Fe^{2+}$ thành $Fe(OH)_3$, oxy hóa một phần Mn. Nước tiếp tục tự chảy sang Bể keo tụ - tạo bông, châm hóa chất PAC và PAM nồng độ 0,1% có máy khuấy cơ học nhằm tạo bông cặn kích thước lớn. Tiếp đó, nước đi vào Bể lắng tấm nghiêng Lamen để phân tách cặn lắng (bùn định kỳ được bơm về bể chứa bùn để làm khô cơ học), trước khi qua bể khử mangan và xả ra nguồn tiếp nhận hoặc tuần hoàn tái sử dụng dập bụi, vệ sinh.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết các kết quả đạt được về hiện trạng nước thải và quy trình xử lý của trạm; nêu các giải pháp duy trì hiệu quả vận hành trạm xử lý và kiến nghị mở rộng nghiên cứu công nghệ lọc màng để tái tuần hoàn triệt để nguồn nước mỏ phục vụ sinh hoạt.

Kết quả và đóng góp

Kết quả phân tích chất lượng nước thải hầm lò chưa qua xử lý qua 4 đợt khảo sát thực tế (tháng 8 đến tháng 11/2017) tại mỏ than Tân Lập:

STT Thông số phân tích Đơn vị Đợt 1 (07/08/2017) Đợt 2 (07/09/2017) Đợt 3 (16/10/2017) Đợt 4 (20/11/2017) QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B)
1 pH - 4,10 4,50 4,62 4,46 5,5 – 9,0
2 TSS mg/l 246 249 256 258 100
3 COD mg/l 121 120 141 126 150
4 $BOD_5$ mg/l 36,6 32,6 30,6 35,2 50
5 Tổng Nitơ mg/l 12,1 12,2 22,1 12,6 40
6 Tổng Phốt pho mg/l 3,10 3,20 3,18 2,20 6,0
7 Pb mg/l 0,02 0,03 0,07 0,12 0,5
8 Zn mg/l 0,03 0,02 0,04 0,31 3,0
9 Ni mg/l 0,009 0,004 0,008 0,007 0,5
10 As mg/l 0,03 0,05 0,05 0,05 0,1
11 Fe tổng mg/l 28,5 28,9 29,2 30,1 5,0
12 Cu mg/l 0,40 0,60 0,50 0,50 2,0
13 Dầu mỡ khoáng mg/l 3,70 3,90 4,70 5,70 10,0
14 Mn mg/l 11,2 11,7 12,2 12,6 1,0
15 Cr(VI) mg/l 0,001 0,002 0,005 0,005 0,1
16 Coliform MPN/100ml 4.680 4.670 3.670 4.682 5.000

Các giải pháp và kiến nghị kỹ thuật do tác giả đề xuất:

  • Vận hành kiểm soát tự động pH tại Bể trung hòa bằng hệ thống cấp sữa vôi $Ca(OH)_2$ kết hợp sục khí cưỡng bức để nâng pH lên khoảng 7 - 8, đảm bảo kết tủa tối đa các ion kim loại $Fe^{2+}, Fe^{3+}, Mn^{2+}$ thành hydroxit không tan.
  • Sử dụng phối hợp chất keo tụ PAC và chất trợ lắng polymer anion PAM (pha nồng độ 0,1%) để tạo bông cặn lớn, tối ưu hóa hiệu suất lắng trọng lực tại bể lắng tấm nghiêng Lamen.
  • Đề xuất dây chuyền công nghệ tái sử dụng nước thải mỏ 2 giai đoạn:
    • Bậc 1 (xử lý hoàn thiện): Sử dụng dây chuyền trung hòa - keo tụ - lắng Lamen - lọc cát mangan để cung cấp nước tưới đường, dập bụi và vệ sinh công nghiệp.
    • Bậc 2 (xử lý nâng cao): Đề xuất tích hợp hệ thống màng vi lọc MF (áp suất 1 - 3 bar, loại bỏ cặn lơ lửng, hydroxit kim loại sót lại) cung cấp nước tắm giặt cho thợ mỏ theo QCVN 02:2009/BYT; kết hợp màng siêu lọc UF và khử trùng để cấp nước ăn uống đạt QCVN 01:2009/BYT.

Đóng góp của đề tài:

  • Cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm gồm 4 đợt quan trắc chi tiết về 16 chỉ tiêu chất lượng nước thải hầm lò tại mỏ than Tân Lập thuộc vùng than Hòn Gai năm 2017.
  • Khẳng định đặc trưng ô nhiễm nước thải mỏ than Tân Lập chủ yếu mang tính axit, có nồng độ Fe, Mn và TSS cao, trong khi chưa bị ô nhiễm bởi các kim loại nặng có độc tính cao (As, Pb, Cd, Cr, Cu, Zn) hay vi sinh vật.
  • Đánh giá cơ chế hoạt động thực tế của Trạm xử lý nước thải Tân Lập với công nghệ hóa học kết hợp lắng Lamen, chứng minh tính phù hợp của công nghệ trong điều kiện sản xuất thực tế tại Tổng công ty Đông Bắc.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của khóa luận:

  • Phạm vi thời gian lấy mẫu và phân tích thực nghiệm chỉ diễn ra trong 4 tháng (từ tháng 8 đến tháng 11/2017), thuộc giai đoạn cuối mùa mưa chuyển sang đầu mùa khô, chưa bao quát được toàn diện biến động lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm trong các tháng cao điểm mùa khô (từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau).
  • Khóa luận mới đánh giá hiệu quả xử lý đầu ra thông qua phân tích cơ chế hóa học, diễn biến nồng độ qua đồ thị và nhận định quy trình công nghệ, chưa trình bày bảng số liệu chi tiết đối sánh các mẻ xử lý theo thời gian thực tại trạm.
  • Mô hình xử lý nâng cao bằng màng lọc MF và UF mới dừng ở mức độ đề xuất quy trình lý thuyết và thông số thiết kế tham khảo, chưa được triển khai thử nghiệm thực tế tại trạm.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Mở rộng quan trắc chất lượng nước thải mỏ trong chu kỳ 12 tháng liên tục để đánh giá đầy đủ tác động của chế độ khí tượng - thủy văn đến nồng độ Fe, Mn và TSS.
  • Thực hiện nghiên cứu thực nghiệm quy mô pilot đối với cụm module màng lọc vi lọc MF và siêu lọc UF để xác định thông số vận hành tối ưu nhằm tái tuần hoàn nước thải hầm lò thành nước sinh hoạt cho công nhân mỏ.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng tham khảo: Khóa luận là tài liệu học thuật hữu ích cho sinh viên, học viên cao học chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Tài nguyên và Môi trường, Kỹ thuật Khai thác Mỏ; các kỹ sư môi trường phụ trách vận hành hệ thống xử lý nước thải công nghiệp khai khoáng.
  • Các nội dung có giá trị sử dụng cao:
    • Chuỗi số liệu phân tích hóa lý thực tế về thành phần nước thải hầm lò mỏ than vùng Hòn Gai - Quảng Ninh.
    • Thuyết minh chi tiết quy trình công nghệ và các phản ứng hóa sinh trong xử lý nước axit mỏ (tính toán nồng độ sữa vôi 5% - 10%, nồng độ PAC/PAM 0,1%, cấu tạo bể lắng tấm nghiêng Lamen).
    • Khung phương pháp luận kết hợp khảo sát thực địa, lấy mẫu theo tiêu chuẩn TCVN và đối chiếu quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 40:2011/BTNMT.

Câu hỏi thường gặp

  1. Nước thải hầm lò mỏ than Tân Lập có bị ô nhiễm các kim loại nặng độc hại như Asen, Chì, Đồng hay Crom không? Kết quả phân tích 4 đợt quan trắc cho thấy hàm lượng các kim loại nặng độc tính cao như As (0,03 - 0,05 mg/l), Pb (0,02 - 0,12 mg/l), Cu (0,4 - 0,6 mg/l), Zn (0,02 - 0,31 mg/l), Ni (0,004 - 0,009 mg/l) và Cr(VI) (0,001 - 0,005 mg/l) đều ở mức rất thấp, nằm sâu trong ngưỡng giới hạn cho phép của QCVN 40:2011/BTNMT Cột B. Do đó, nước thải hầm lò mỏ Tân Lập chưa bị ô nhiễm bởi các kim loại nặng độc hại này.

  2. Những thông số ô nhiễm nào trong nước thải hầm lò mỏ Tân Lập vượt quy chuẩn xả thải và mức độ vượt là bao nhiêu? Nước thải hầm lò chưa qua xử lý có 4 thông số chính không đạt quy chuẩn Cột B của QCVN 40:2011/BTNMT:

  • Trị số pH mang tính axit, dao động từ 4,10 đến 4,62 (thấp hơn ngưỡng cho phép 5,5 - 9,0 từ 1,19 đến 1,34 lần).
  • Hàm lượng cặn lơ lửng (TSS) dao động từ 246 đến 258 mg/l (vượt quy chuẩn 100 mg/l từ 2,46 đến 2,58 lần).
  • Hàm lượng Fe tổng dao động từ 28,5 đến 30,1 mg/l (vượt quy chuẩn 5,0 mg/l từ 5,70 đến 6,02 lần).
  • Hàm lượng Mn dao động từ 11,2 đến 12,6 mg/l (vượt quy chuẩn 1,0 mg/l từ 11,20 đến 12,60 lần).

  1. Trạm xử lý nước thải Tân Lập sử dụng những loại hóa chất nào và tỷ lệ pha chế ra sao? Trạm sử dụng vôi bột pha thành dung dịch sữa vôi $Ca(OH)_2$ nồng độ từ 5% đến 10% tại bể trung hòa để nâng pH và thúc đẩy quá trình oxy hóa kết tủa kim loại. Tại bể keo tụ, trạm sử dụng hóa chất keo tụ PAC và chất trợ lắng PAM dạng bột pha chế thành dung dịch nồng độ 0,1% để tăng cường liên kết hạt cặn và đẩy nhanh tốc độ lắng trong bể Lamen.

  2. Cơ chế sinh học và hóa học nào khiến nước thải hầm lò mỏ than có tính axit và hàm lượng sắt cao? Do quặng than chứa lưu huỳnh vô cơ dạng pyrit ($FeS_2$), khi tiếp xúc với oxy không khí và nước ngầm trong quá trình đào lò, phản ứng oxy hóa diễn ra tạo thành $FeSO_4$ và axit $H_2SO_4$. Quá trình này được xúc tác mạnh bởi vi khuẩn hiếu khí tự dưỡng Thiobacillus ferrooxidans, làm giảm độ pH của nước xuống dưới 4,5 và hòa tan lượng lớn sắt, mangan từ đất đá vào dòng thải.

  3. Giải pháp công nghệ nâng cao nào được đề xuất để tái sử dụng nước thải mỏ phục vụ sinh hoạt cho công nhân? Tác giả đề xuất quy trình công nghệ xử lý 2 bậc: Nước sau bậc 1 (keo tụ - lắng Lamen - lọc cát mangan) đạt tiêu chuẩn dùng để phun sương dập bụi hầm lò; tiếp tục đưa qua xử lý bậc 2 gồm module màng vi lọc MF (loại bỏ cặn lơ lửng, hydroxit kim loại) để cấp nước tắm giặt theo QCVN 02:2009/BYT, kết hợp màng siêu lọc UF và khử trùng (loại bỏ vi khuẩn, virus) để cấp nước ăn uống theo QCVN 01:2009/BYT.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Lộc Văn Dũng đã hoàn thành việc khảo sát, thu thập và phân tích thực nghiệm chất lượng nước thải hầm lò tại mỏ than Tân Lập thuộc Công ty TNHH MTV Khai thác khoáng sản (Tổng công ty Đông Bắc). Kết quả nghiên cứu xác định rõ đặc tính nước thải mỏ chưa qua xử lý mang tính axit, có hàm lượng Fe, Mn và TSS vượt quy chuẩn môi trường công nghiệp, trong khi các kim loại nặng độc hại khác đều ở mức an toàn. Công trình đã phân tích chi tiết cơ sở khoa học, cơ chế phản ứng và sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải Tân Lập dựa trên giải pháp trung hòa bằng sữa vôi kết hợp keo tụ PAC/PAM và lắng tấm nghiêng Lamen. Đây là nguồn tư liệu thực tế có giá trị khoa học và ứng dụng thực tiễn trong công tác quản lý môi trường và xử lý nước thải ngành khai thác than tại vùng Quảng Ninh.