I. Đánh giá ô nhiễm sắt và mangan trong nước thải khai thác than
Nghiên cứu tập trung vào đánh giá ô nhiễm sắt và ô nhiễm mangan trong nước thải khai thác than tại Công ty TNHH MTV 618. Kết quả cho thấy, nước thải từ hoạt động khai thác than chứa hàm lượng cao các ion kim loại nặng, đặc biệt là sắt và mangan. Các ion này vượt quá giới hạn cho phép theo quy định của Nhà nước, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nước và môi trường xung quanh. Quá trình oxy hóa sắt và mangan trong nước thải diễn ra chậm, đặc biệt là mangan, do sự cạnh tranh oxy từ sắt. Điều này dẫn đến việc mangan vẫn tồn tại trong nước sau xử lý, gây ô nhiễm kéo dài.
1.1. Hiện trạng ô nhiễm sắt và mangan
Nước thải từ hoạt động khai thác than tại Công ty TNHH MTV 618 có pH thấp, tạo điều kiện thuận lợi cho sự hòa tan của các ion sắt và mangan. Sắt trong nước thải chủ yếu tồn tại ở dạng Fe2+, dễ dàng oxy hóa thành Fe3+ và kết tủa. Tuy nhiên, mangan trong nước thải tồn tại ở dạng Mn2+, khó oxy hóa hơn, dẫn đến việc xử lý không triệt để. Kết quả phân tích cho thấy, hàm lượng sắt và mangan trong nước thải vượt quá tiêu chuẩn cho phép, gây ảnh hưởng đến môi trường khai thác và sức khỏe con người.
1.2. Tác động của ô nhiễm sắt và mangan
Sự tồn tại của sắt và mangan trong nước thải không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nước mà còn gây ra các vấn đề về môi trường và sức khỏe. Sắt và mangan tích tụ trong nguồn nước có thể gây ra hiện tượng đóng cặn, làm tắc nghẽn hệ thống thoát nước. Đối với con người, việc tiếp xúc với nước chứa hàm lượng cao các ion này có thể gây ra các bệnh về da và hệ tiêu hóa. Do đó, việc kiểm soát ô nhiễm và xử lý nước thải là vô cùng cấp thiết.
II. Giải pháp xử lý ô nhiễm sắt và mangan
Nghiên cứu đề xuất các giải pháp xử lý hiệu quả để giảm thiểu ô nhiễm sắt và ô nhiễm mangan trong nước thải khai thác than. Các phương pháp được đề xuất bao gồm sử dụng chất oxy hóa mạnh như nước oxy (H2O2) và ozon (O3) để tăng tốc độ oxy hóa các ion kim loại. Ngoài ra, việc điều chỉnh pH và sử dụng chất xúc tác cũng được nghiên cứu để nâng cao hiệu quả xử lý. Kết quả thực nghiệm cho thấy, các phương pháp này có khả năng giảm đáng kể hàm lượng sắt và mangan trong nước thải, đáp ứng tiêu chuẩn môi trường.
2.1. Xử lý sắt bằng phương pháp oxy hóa
Phương pháp xử lý sắt bằng oxy hóa được áp dụng để chuyển hóa Fe2+ thành Fe3+, sau đó kết tủa và loại bỏ khỏi nước thải. Các chất oxy hóa như nước oxy (H2O2) và ozon (O3) được sử dụng để tăng tốc độ phản ứng. Kết quả thực nghiệm cho thấy, hiệu quả xử lý sắt đạt trên 90% khi sử dụng các chất oxy hóa này. Điều chỉnh pH về mức trung tính cũng giúp tăng hiệu quả kết tủa và loại bỏ sắt.
2.2. Xử lý mangan bằng phương pháp sinh học
Xử lý mangan bằng phương pháp sinh học được nghiên cứu để khắc phục khó khăn trong việc oxy hóa Mn2+. Các vi sinh vật có khả năng oxy hóa mangan được sử dụng để chuyển hóa Mn2+ thành Mn4+, sau đó kết tủa và loại bỏ. Phương pháp này cho hiệu quả xử lý cao, đặc biệt khi kết hợp với các chất xúc tác và điều chỉnh pH. Kết quả nghiên cứu cho thấy, phương pháp sinh học có thể giảm hàm lượng mangan trong nước thải xuống dưới mức cho phép.
III. Đề xuất công nghệ xử lý nước thải
Dựa trên kết quả nghiên cứu, đề tài đề xuất một công nghệ xử lý tổng hợp để xử lý nước thải khai thác than tại Công ty TNHH MTV 618. Công nghệ này kết hợp các phương pháp oxy hóa hóa học và sinh học để xử lý đồng thời sắt và mangan. Quy trình bao gồm các bước: điều chỉnh pH, oxy hóa bằng nước oxy (H2O2) hoặc ozon (O3), kết tủa và lọc. Công nghệ này không chỉ hiệu quả trong việc giảm thiểu ô nhiễm mà còn tiết kiệm chi phí và dễ dàng áp dụng trong thực tế.
3.1. Quy trình xử lý tổng hợp
Quy trình xử lý nước thải được đề xuất bao gồm các bước chính: điều chỉnh pH về mức trung tính, oxy hóa các ion sắt và mangan bằng nước oxy (H2O2) hoặc ozon (O3), kết tủa và lọc để loại bỏ các chất rắn. Quy trình này được thiết kế để xử lý đồng thời sắt và mangan, đảm bảo nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường trước khi xả ra ngoài. Công nghệ này có khả năng ứng dụng cao trong các mỏ than tại khu vực Quảng Ninh.
3.2. Hiệu quả kinh tế và môi trường
Công nghệ xử lý tổng hợp không chỉ mang lại hiệu quả cao trong việc giảm thiểu ô nhiễm sắt và mangan mà còn tiết kiệm chi phí vận hành. Việc sử dụng các chất oxy hóa như nước oxy (H2O2) và ozon (O3) giúp giảm thời gian xử lý và tăng hiệu quả kết tủa. Đồng thời, phương pháp sinh học giúp giảm thiểu việc sử dụng hóa chất, thân thiện với môi trường. Kết quả nghiên cứu cho thấy, công nghệ này có thể áp dụng rộng rãi trong các mỏ than tại Việt Nam.
