Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải mỏ than Khe Bố Nghệ An

Đồ án đánh giá hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý nước thải mỏ than Khe Bố công suất 4500 m3/ngày, thi công 6 tháng tại Nghệ An.

• Tác giả: Hoàng Cầm
• Người hướng dẫn: Th.S. Trần Thị Thanh Thủy
• Trường học: Đại học Mỏ – Địa chất
• Chuyên ngành: Công nghệ Môi trường
• Đề tài: Đánh giá hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý nước thải mỏ than Khe Bố – xã Tam Quang – huyện Tương Dương – tỉnh Nghệ An. Công suất 4500 m3/ngày. Thời gian thi công 6 tháng
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp

Tóm tắt

I. Tổng quan thiết kế xử lý nước thải mỏ than Khe Bố Nghệ An

Mỏ than Khe Bố thuộc địa bàn tỉnh Nghệ An có đặc thù khai thác hầm lò phức tạp. Quá trình khai thác than làm gia tăng lượng nước thải chứa nhiều chất ô nhiễm. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại đây đóng vai trò then chốt trong công tác bảo vệ môi trường. Dòng thải mỏ phát sinh chủ yếu từ nước ngầm rò rỉ vào hầm lò và nước rửa trôi bề mặt bãi thải. Lượng nước này mang theo nồng độ cặn lơ lửng cao, hàm lượng kim loại nặng và sunfat đáng kể. Nếu xả trực tiếp ra ngoài, nguồn nước tự nhiên sẽ bị ô nhiễm nghiêm trọng. Quy trình xử lý cần đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải công nghiệp hiện hành của Việt Nam. Việc lựa chọn công nghệ phù hợp giúp giảm thiểu chi phí đầu tư và vận hành mỏ than. Các công đoạn thu gom, lắng lọc, trung hòa hóa chất và xử lý sinh học cần được bố trí liên hoàn. Hệ thống xử lý hoàn chỉnh tạo điều kiện tái sử dụng nước cho hoạt động sản xuất nội bộ mỏ. Mục tiêu cốt lõi là bảo vệ hệ sinh thái thủy vực sông Cả và sức khỏe dân sinh khu vực lân cận.

1.1. Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên mỏ Khe Bố

Khu vực mỏ than Khe Bố nằm trên địa bàn huyện Tương Dương thuộc tỉnh Nghệ An. Địa hình nơi đây có đặc điểm đồi núi hiểm trở với độ dốc cao. Khí hậu vùng mỏ mang tính chất nhiệt đới gió mùa rõ rệt. Lượng mưa hàng năm phân bố không đồng đều theo mùa. Mạng lưới sông suối xung quanh chịu ảnh hưởng thủy văn trực tiếp từ hệ thống sông Cả và suối Khe Mũ. Cấu trúc địa chất chứa nhiều tầng ngậm nước phức tạp. Hoạt động đào lò khai thác than tác động sâu vào các mạch nước ngầm. Địa chất thủy văn phức tạp khiến lưu lượng nước chảy vào moong và hầm lò gia tăng. Công tác khảo sát thực địa cung cấp số liệu nền tảng cho việc tính toán công suất xử lý.

1.2. Nguồn gốc phát sinh nước thải mỏ than Khe Bố

Nước thải mỏ than phát sinh từ nhiều nguồn trong chu trình sản xuất than hầm lò. Nguồn chính là nước thẩm thấu qua các vỉa than và vách đá vào đường lò. Nguồn thứ hai là nước bơm tháo khô mỏ để phục vụ thi công khai thác than an toàn. Bên cạnh đó, nước mưa chảy tràn qua bãi chứa than cuốn theo bụi than và tạp chất khoáng vật. Nước rửa thiết bị khai khoáng và nước sinh hoạt của công nhân cũng đóng góp vào lưu lượng chung. Thành phần nước thải mỏ rất đa dạng do phản ứng oxy hóa khoáng pyrit có trong than. Lượng nước thải biến động mạnh giữa mùa mưa và mùa khô. Việc xác định rõ nguồn gốc giúp kiểm soát lưu lượng thải hiệu quả.

II. Phân tích hiện trạng nước thải mỏ than Khe Bố Nghệ An

Nước thải mỏ than Khe Bố mang những đặc trưng ô nhiễm hóa lý và kim loại điển hình. Các khảo sát thực nghiệm ghi nhận nồng độ tổng chất rắn lơ lửng TSS thường xuyên ở mức cao. Nguyên nhân chủ yếu xuất phát từ bụi than mịn và hạt khoáng sét phân tán trong nước. Chỉ số pH của nước thải biến động tùy thuộc vào mức độ phong hóa sunfua trong vỉa than. Khi khoáng vật pyrit tiếp xúc với không khí và nước, axit sunfuric hình thành gây giảm pH. Hiện tượng này thúc đẩy quá trình hòa tan các kim loại nặng như sắt, mangan và kẽm vào nguồn nước. Nồng độ ion sunfat trong dòng thải mỏ cũng tăng cao đáng kể. Mức độ ô nhiễm có sự chênh lệch rõ rệt theo từng giai đoạn khai thác hầm lò. Nước thải chưa qua xử lý nếu rò rỉ sẽ gây suy thoái hệ sinh thái nguồn tiếp nhận. Kết quả quan trắc nước mặt tại suối Khe Mũ cho thấy áp lực xả thải từ khu vực mỏ là có thật. Do đó, việc phân tích chi tiết từng thông số ô nhiễm là yêu cầu bắt buộc. Đây là cơ sở cốt lõi để tính toán các thông số công nghệ của trạm xử lý.

2.1. Đặc tính ô nhiễm của dòng thải mỏ than Khe Bố

Đặc tính ô nhiễm của nước thải mỏ than tập trung vào ba yếu tố: cặn lơ lửng, độ axit và ion kim loại. Hàm lượng TSS trong nước hầm lò thường vượt ngưỡng cho phép. Cặn than hạt mịn lắng tự nhiên rất chậm trong điều kiện tĩnh. Độ pH của dòng thải thường giảm thấp do phản ứng oxy hóa quặng sắt sunfua. Môi trường axit làm giải phóng sắt tổng số và kim loại nặng vào dung dịch nước. Tổng lượng chất rắn hòa tan TDS và ion sunfat cũng duy trì ở mức cao. Chỉ tiêu dầu mỡ khoáng từ máy móc làm tăng độ phức tạp của dòng thải. Việc xác định đúng nồng độ chất ô nhiễm quyết định độ chính xác trong thiết kế trạm xử lý.

2.2. Tác động môi trường đến lưu vực suối Khe Mũ

Suối Khe Mũ là nguồn tiếp nhận trực tiếp nước xả thải từ mỏ than Khe Bố. Dòng suối này đổ thẳng vào hệ thống sông Cả. Khi nước thải mỏ chưa xử lý đạt chuẩn chảy vào suối, độ đục và cặn lắng tăng vọt. Hiện tượng bồi lắng đáy suối làm suy giảm nghiêm trọng khả năng thoát lũ trong mùa mưa. Nước nhiễm axit và kim loại làm suy thoái thảm thực vật thủy sinh ven bờ. Động vật thủy sinh trong suối bị đe dọa trực tiếp bởi nồng độ ion sunfat và độc tính kim loại. Nguồn nước tưới tiêu nông nghiệp của cộng đồng dân cư hạ lưu cũng chịu ảnh hưởng tiêu cực. Việc kiểm soát chặt chẽ xả thải tại mỏ là yêu cầu cấp thiết để bảo vệ môi trường sinh thái.

III. Giải pháp thiết kế xử lý nước thải mỏ than Khe Bố Nghệ An

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mỏ than Khe Bố kết hợp giữa phương pháp chủ động và bị động. Quy trình công nghệ được xây dựng dựa trên nguyên lý cơ học, hóa lý và sinh học. Nước thải hầm lò được bơm thu gom về bể lắng sơ bộ để giữ lại hạt than kích thước lớn. Tiếp theo, nước chảy vào bể phản ứng keo tụ tạo bông nhằm loại bỏ các hạt huyền phù siêu mịn. Hóa chất sữa vôi Ca(OH)2 hoặc đá vôi CaCO3 được châm tự động để nâng độ pH lên ngưỡng kiềm nhẹ. Môi trường kiềm hóa thúc đẩy các ion kim loại nặng kết tủa thành dạng hydroxit không tan. Polymer trợ lắng được bổ sung để tăng tốc độ kết cụm và lắng bùn khoáng. Nước sau bể lắng hóa lý được dẫn qua module xử lý sinh học khử sunfat kỵ khí. Tại đây, vi sinh vật khử lưu huỳnh chuyển hóa SO4(2-) và tạo ion bicarbonat giúp ổn định nước. Bể lọc cát áp lực hoàn thiện loại bỏ triệt để cặn lơ lửng sót lại trước khi xả thải. Quy trình khép kín đảm bảo nước đầu ra đạt quy chuẩn xả thải môi trường.

3.1. Phương pháp hóa lý kết hợp lắng cặn tự động

Công nghệ hóa lý giữ vai trò trọng tâm trong việc xử lý cặn than và kim loại hòa tan. Hệ thống sử dụng thiết bị định lượng tự động để châm sữa vôi vào bể phản ứng. Độ pH được kiểm soát chặt chẽ trong khoảng từ 8,5 đến 9,0 để kết tủa hoàn toàn ion sắt và kim loại. Dung dịch polymer polyacrylamide (PAM) được đưa vào ngăn tạo bông tiếp theo. Các bông cặn nhỏ nhanh chóng kết cụm thành mảng lớn có tỷ trọng cao. Dòng nước chuyển qua bể lắng ly tâm hoặc bể lắng nghiêng nhiều tầng để tách bùn khoáng. Bùn lắng ở đáy bể được bơm định kỳ sang máy ép bùn để thu hồi than bột. Nước trong bề mặt chảy tràn tự nhiên sang công đoạn xử lý kế tiếp.

3.2. Công nghệ sinh học khử sunfat và trung hòa kiềm

Công nghệ xử lý sinh học áp dụng nhằm giải quyết triệt để ion sunfat tồn dư trong nước thải mỏ. Bể phản ứng kỵ khí chứa quần thể vi khuẩn khử sunfat chuyên biệt. Vi sinh vật sử dụng chất nền hữu cơ để chuyển hóa gốc SO4(2-) thành hợp chất H2S và khí hòa tan. Khí H2S sinh ra phản ứng với vết ion kim loại còn sót lại để tạo kết tủa sunfua kim loại không tan. Quá trình này đồng thời sản sinh ion bicacbonat HCO3- giúp trung hòa lượng kiềm dư thừa. Nhờ đó, độ pH của nước được ổn định tự nhiên về ngưỡng trung tính an toàn. Phương pháp sinh học giúp tối ưu hóa chi phí hóa chất vận hành lâu dài. Dòng nước sau xử lý sinh học đạt độ trong và độ an toàn sinh thái cao.

IV. Hiệu quả ứng dụng xử lý nước thải mỏ than Khe Bố Nghệ An

Mô hình thiết kế xử lý nước thải mỏ than Khe Bố đem lại hiệu quả vượt trội về mặt môi trường và kinh tế. Dây chuyền công nghệ xử lý đồng bộ giúp loại bỏ hơn 95% cặn lơ lửng TSS và kim loại nặng. Nước đầu ra đạt quy chuẩn xả thải công nghiệp hiện hành, không gây nguy cơ ô nhiễm lưu vực sông Cả. Lượng nước sau xử lý có thể tái sử dụng trực tiếp cho các công đoạn sản xuất tại mỏ. Doanh nghiệp chủ động tận dụng nguồn nước làm sạch để dập bụi đường lò, tưới đường vận chuyển và sàng tuyển than. Điều này giúp giảm đáng kể chi phí khai thác nguồn nước mặt tự nhiên từ khu vực bên ngoài. Bên cạnh đó, bùn than thu hồi từ hệ thống bể lắng được phối trộn tái chế làm nguyên liệu đốt. Việc vận hành trạm xử lý ổn định giúp mỏ than đáp ứng nghiêm ngặt các quy định pháp luật môi trường. Dự án khẳng định tính khả thi cao trong việc áp dụng mô hình kinh tế tuần hoàn vào công nghiệp khai khoáng. Đây là giải pháp phát triển bền vững cho mỏ than Khe Bố tại miền Tây Nghệ An.

4.1. Khả năng tái sử dụng và tuần hoàn nguồn nước thải

Mô hình tuần hoàn nước thải sau xử lý mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho mỏ than. Nước sau trạm xử lý có độ trong cao và đạt tiêu chuẩn xả thải an toàn. Lượng nước sạch này được bơm cấp trở lại cho các hoạt động sản xuất nội bộ. Cụ thể, nước phục vụ hệ thống phun sương dập bụi trong các gương lò khai thác. Ngoài ra, nước tuần hoàn được dùng cho khâu sàng tuyển, rửa than và tưới ẩm tuyến đường vận chuyển mỏ. Việc tái sử dụng giúp doanh nghiệp tiết kiệm hàng nghìn mét khối nước sạch mỗi tháng. Quy trình này giảm thiểu áp lực khai thác tài nguyên nước mặt địa phương. Đây là mắt xích quan trọng trong chiến lược sản xuất sạch hơn tại mỏ Khe Bố.

4.2. Đánh giá tính khả thi kinh tế và môi trường mỏ

Thiết kế công nghệ xử lý nước thải mỏ Khe Bố chứng minh tính khả thi cao về kỹ thuật và tài chính. Các công trình lắng lọc và trung hòa sử dụng vật liệu sẵn có với chi phí hợp lý. Mức tiêu hao hóa chất vôi và polymer được kiểm soát tự động giúp tối ưu ngân sách vận hành. Việc tận thu lượng than lắng từ bùn thải giúp bù đắp một phần chi phí năng lượng của trạm. Về phương diện môi trường, nguồn nước đầu ra an toàn ngăn ngừa hoàn toàn nguy cơ xử phạt hành chính. Hệ thống góp phần cải thiện điều kiện vi khí hậu và cảnh quan khu vực khai trường. Công trình khẳng định cam kết bảo vệ môi trường của doanh nghiệp khai khoáng đối với chính quyền địa phương.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành khai thác than đóng vai trò thiết yếu trong việc bảo đảm an ninh năng lượng quốc gia, chiếm tỷ lệ từ 45% đến 52% cán cân năng lượng của Việt Nam. Tuy nhiên, hoạt động khai thác than hầm lò thường phát sinh lượng nước thải lớn có nồng độ chất ô nhiễm cao, gây suy thoái cảnh quan và ảnh hưởng nghiêm trọng đến các thủy vực tự nhiên. Mỏ than Khe Bố thuộc Công ty Cổ phần than Khe Bố, nằm trên địa bàn xã Tam Quang, huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An, hiện đang khai thác than bằng phương pháp hầm lò. Dòng nước thải bơm hút từ hầm lò của mỏ có đặc tính axit nhẹ, hàm lượng sắt, mangan và cặn lơ lửng vượt nhiều lần quy chuẩn kỹ thuật quốc gia. Khi xả thải trực tiếp qua hệ thống suối Khe Mú đổ ra sông Cả – nguồn nước phục vụ tưới tiêu nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản của khu vực hạ lưu – nước thải mỏ đe dọa trực tiếp đến hệ sinh thái thủy sinh và điều kiện cấp nước của địa phương. Nhằm giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường và thực hiện chủ trương bảo vệ môi trường của Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam (VINACOMIN), đồ án tốt nghiệp đã thực hiện đề tài: "Đánh giá hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý nước thải mỏ than Khe Bố – xã Tam Quang – huyện Tương Dương – tỉnh Nghệ An. Công suất 4500 m3/ngày. Thời gian thi công 6 tháng".

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án bao gồm:

1. Điều tra, đánh giá tổng hợp các điều kiện tự nhiên (địa hình, địa chất, địa chất thủy văn, khí tượng, thủy văn), hệ sinh thái và điều kiện kinh tế – xã hội tại khu vực mỏ than Khe Bố, huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An.
2. Khảo sát thực địa, lấy mẫu và quan trắc phân tích nhằm đánh giá hiện trạng các thành phần môi trường vật lý (không khí xung quanh, nước mặt, nước ngầm, nước sinh hoạt, môi trường đất) và đặc tính ô nhiễm của nguồn nước thải mỏ hầm lò.
3. Nghiên cứu tổng quan cơ sở lý luận và kinh nghiệm thực tiễn về các giải pháp kiểm soát, quản lý, xử lý nước thải mỏ hầm lò trên thế giới (Nga, Séc, Ba Lan, Mỹ, Úc, Trung Quốc) và các hệ thống đang vận hành tại các mỏ than thuộc Tập đoàn VINACOMIN ở Việt Nam.
4. Lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải mỏ than Khe Bố trên cơ sở phân tích khoa học, tính chất nguồn thải và điều kiện thực địa.
5. Tính toán các thông số kỹ thuật chi tiết cho các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải công suất 4.500 m3/ngày (bể điều hòa, bể trung hòa hóa chất kiềm, bể keo tụ – tạo bông, bể lắng đứng, bể chứa bùn và máy ép bùn).
6. Lập kế hoạch các dạng công tác (thu thập tài liệu, khảo sát thực địa, trắc địa, chỉnh lý tài liệu) và lập dự toán kinh phí đầu tư xây dựng, lắp đặt thiết bị, dự trù nhân lực vận hành và xác định giá thành xử lý trên một đơn vị thể tích nước thải.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Hiện trạng chất lượng môi trường khu vực dự án và nước thải khai thác mỏ than hầm lò Khe Bố.
• Phạm vi không gian: Khai trường mỏ than Khe Bố, các bãi thải, giếng nghiêng, sân công nghiệp thuộc xã Tam Quang, huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An; các nguồn nước tiếp nhận trực tiếp gồm suối Khe Mú và sông Cả.
• Phạm vi thời gian: Số liệu chuỗi khí tượng – thủy văn khu vực thu thập từ Đài Khí tượng Thủy văn Bắc Trung Bộ trong giai đoạn 2009 – 2012; số liệu quan trắc, lấy mẫu phân tích hiện trạng môi trường đất, nước, không khí thực hiện trong năm 2012 (đợt 1 vào tháng 6/2012 và đợt 2 vào tháng 10/2012).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và các văn bản pháp lý, tiêu chuẩn áp dụng trong đồ án:

• Cơ sở lý thuyết về hóa học và công nghệ môi trường: Quá trình kiềm hóa nâng độ pH nhằm kết tủa các ion kim loại nặng dạng hòa tan dưới dạng hydroxit kim loại; phản ứng oxy hóa chuyển hóa ion Fe(II) thành Fe(III); cơ chế keo tụ và tạo bông cặn bằng phèn nhôm, chất trợ keo Polyaluminium Chloride (PAC) hoặc chất trợ lắng polyme; nguyên lý lắng trọng lực của hạt cặn trong bể lắng đứng; cơ chế nén bùn và tách nước cơ học bằng máy ép bùn.
• Hệ thống quy chuẩn và văn bản pháp luật môi trường:
  • QCVN 40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp (Cột B, áp dụng công thức tính giá trị giới hạn tối đa cho phép $C_{max} = C \times K_q \times K_f$ dựa trên lưu lượng nguồn thải và dung tích nguồn tiếp nhận).
  • QCVN 05:2009/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không khí xung quanh.
  • QCVN 26:2010/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về tiếng ồn.
  • QCVN 08:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt (loại B2).
  • QCVN 09:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm.
  • QCVN 01:2009/BYT và QCVN 02:2009/BYT: Tiêu chuẩn, quy chuẩn về chất lượng nước ăn uống và nước sinh hoạt.
  • QCVN 03:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn cho phép của kim loại nặng trong đất (đất sử dụng cho mục đích lâm nghiệp).
  • Nghị định số 18/HĐBT ngày 17/01/1992 của Hội đồng Bộ trưởng về danh mục thực vật, động vật rừng quý hiếm.

Phương pháp nghiên cứu thực tế đã sử dụng:

• Phương pháp tổng quan và phân tích tài liệu: Thu thập và tổng hợp báo cáo thăm dò địa chất mỏ Khe Bố năm 2012, báo cáo khí tượng thủy văn huyện Tương Dương, các công trình khoa học quốc tế và trong nước về xử lý nước thải mỏ axit và mỏ than.
• Phương pháp khảo sát, quan trắc và phân tích hiện trường:
  • Đo đạc bụi lơ lửng bằng máy HAZ-DUST (Mỹ); đo tiếng ồn bằng thiết bị RION NL-20 (Nhật Bản); đo các thông số vi khí hậu bằng máy TESTO 445 (Đức).
  • Lấy mẫu nước theo TCVN 6663:11-2011 bằng thiết bị Model 3000 tầng sâu và bình bảo quản thủy tinh 1.000 ml. Đo độ đục, pH hiện trường bằng máy HYDROLAB; phân tích Fe, $Ca^{2+}$, $Mn^{2+}$, $NO_3^-$ bằng máy so màu HACH; phân tích các kim loại nặng và hóa lý khác trong phòng thí nghiệm theo tiêu chuẩn TCVN.
  • Lấy và phân tích mẫu đất theo TCVN 6496-1999 và TCVN 6649-2000. Toàn bộ công tác lấy mẫu và phân tích do Công ty Cổ phần Tin học, Công nghệ, Môi trường (VITE) phối hợp thực hiện.
• Phương pháp tính toán kỹ thuật công nghệ: Tính toán kích thước hình học, thời gian lưu nước, công suất khuấy trộn, khối lượng hóa chất và lượng bùn phát sinh cho các hạng mục: bể điều hòa, bể trung hòa dung dịch NaOH, bể trộn nhanh tuabin 6 cánh phẳng, bể tạo bông cánh khuấy, bể lắng đứng và bể chứa bùn.
• Phương pháp tính toán kinh tế: Lập dự toán đầu tư xây dựng, lắp đặt thiết bị cơ điện, lập kế hoạch nhân sự và tính toán chi phí vận hành tiêu hao điện năng, hóa chất, vật tư bôi trơn để xác định giá thành xử lý một mét khối nước thải.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội khu vực mỏ than Khe Bố

Chương này mô tả chi tiết điều kiện tự nhiên, hiện trạng sinh thái, kinh tế – xã hội và đánh giá toàn diện chất lượng môi trường nền khu vực mỏ than Khe Bố:

• Điều kiện địa lý và tự nhiên: Khu mỏ có địa hình đồi núi phân cắt mạnh, độ cao từ +100 m đến +400 m, sườn dốc từ 15° đến 30°, lớp phủ đệ tứ dày từ 3 m đến 8 m. Địa chất mỏ gồm 2 vỉa than, trong đó vỉa 1 là đối tượng khai thác công nghiệp, cấu tạo nếp lõm kéo dài theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, phía Tây Bắc bị đứt gãy F1 cắt qua, chiều dày vỉa biến đổi từ 0 m đến 23,59 m. Địa chất thủy văn gồm 2 tầng chứa nước: tầng Neogen (kích thước khoảng 1.000 m $\times$ 380 m, chứa nước nhạt bicacbonat canxi) và tầng chứa nước sông Cả ($O_3-S_1$). Về khí tượng, khu vực chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa và gió Tây Nam khô nóng (gió Lào) từ tháng 4 đến tháng 10; nhiệt độ trung bình năm từ 24,5 °C đến 27,0 °C; lượng mưa trung bình năm đạt từ 1.200 mm đến 1.500 mm. Thủy văn mặt gồm suối Khe Mú và sông Cả (sông rộng khoảng 100 m, sâu 9,5 m, lưu lượng cực đại vào mùa mưa đạt 29.800 m3/s). Hệ sinh thái chủ yếu là rừng thứ sinh nghèo kiệt, không có loài quý hiếm thuộc Nghị định 18/HĐBT.
• Điều kiện kinh tế – xã hội: Xã Tam Quang gồm 12 bản với 7.070 nhân khẩu thuộc các dân tộc Thái, Tày Poọng, Đan Lai, Kinh; tỷ lệ hộ nghèo trên 50%, kinh tế thuần nông nghiệp kết hợp lâm nghiệp.
• Hiện trạng môi trường khu vực mỏ than Khe Bố (năm 2012):
  • Môi trường không khí: Nồng độ bụi lơ lửng tại bãi thải suối Khe Mú (0,33 mg/m3) và trạm sàng kho than (0,31 – 0,32 mg/m3) vượt nhẹ giới hạn quy định tại QCVN 05:2009/BTNMT (0,3 mg/m3). Tiếng ồn dao động từ 61 dBA đến 75 dBA, vị trí khu văn phòng và mặt bằng sản xuất vượt chuẩn QCVN 26:2010/BTNMT (70 dBA) do máy móc vận hành. Các nồng độ khí $SO_2, NO_2, CO, CO_2$ đều nằm trong ngưỡng an toàn.
  • Môi trường nước mặt và nước ngầm: Chất lượng nước mặt sông Cả và suối Khe Mú đạt QCVN 08:2008/BTNMT cột B2; nước ngầm đạt QCVN 09:2008/BTNMT; nước ăn uống sinh hoạt cơ bản đạt chuẩn, ngoại trừ chỉ tiêu vi sinh vật Coliform vượt nhẹ (1 – 4 MPN/100ml).
  • Môi trường đất: Các chỉ tiêu kim loại nặng (Pb, As, Cd, Cu, Zn) tại bãi thải Đông Bắc +60 và đất đồi sân công nghiệp đều đạt QCVN 03:2008/BTNMT (đất lâm nghiệp).
  • Hiện trạng nước thải hầm lò mỏ than: Kết quả phân tích chất lượng nước thải bơm hút từ hầm lò mỏ Khe Bố được thể hiện trong bảng tổng hợp đối chiếu dưới đây:

TT	Thông số phân tích	Đơn vị tính	Nước thải mỏ Khe Bố	QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B)	Giá trị $C_{max}$ quy chuẩn	Đánh giá hiện trạng
1	pH	-	5,3	5,5 ÷ 9	5,5 ÷ 9	Không đạt (thấp hơn ngưỡng)
2	Sắt ($Fe_{tp}$)	mg/l	5,32	5,0	4,5	Vượt quy chuẩn 1,18 lần so với $C_{max}$
3	Mangan (Mn)	mg/l	3,2	1,0	0,9	Vượt quy chuẩn 3,55 lần so với $C_{max}$
4	Cặn lơ lửng (TSS)	mg/l	134	100	90	Vượt quy chuẩn 1,48 lần so với $C_{max}$
5	$BOD_5$ (20 °C)	mg/l	14,3	50	45	Nằm trong ngưỡng cho phép
6	$COD$	mg/l	30,2	150	135	Nằm trong ngưỡng cho phép
7	Thủy ngân (Hg)	mg/l	0,0007	0,01	0,009	Nằm trong ngưỡng cho phép
8	Asen (As)	mg/l	0,007	0,1	0,09	Nằm trong ngưỡng cho phép
9	Chì (Pb)	mg/l	0,005	0,5	0,45	Nằm trong ngưỡng cho phép
10	Sunfat ($SO_4^{2-}$)	mg/l	421	-	-	-
11	Dầu mỡ khoáng	mg/l	0,054	10	9	Nằm trong ngưỡng cho phép
12	Coliform	MPN/100ml	530	5.000	-	Nằm trong ngưỡng cho phép

Chương 2. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải mỏ

Chương này phân tích hệ thống giải pháp công nghệ trên phạm vi thế giới và thực tế ứng dụng trong ngành than Việt Nam:

• Kinh nghiệm quốc tế:
  • Nga: Sử dụng hồ lắng 3 tầng để lắng cặn lơ lửng với thời gian lưu nước tối thiểu 10 ngày đêm, chu kỳ xử lý bùn tính toán từ 5 đến 10 năm, đạt hiệu suất 80% – 95%; áp dụng bể lắng ngang hoặc lắng đứng kết hợp chất keo tụ và lọc nhanh áp lực; trung hòa nước axit bằng sữa vôi tự động, kết hợp tuần hoàn bùn kiềm để tiết kiệm hóa chất.
  • Cộng hòa Séc: Tập trung xử lý nước thải mỏ chứa nồng độ sunfat ($SO_4^{2-}$) cao qua 3 công đoạn: kiềm hóa bằng $Ca(OH)_2$ lên pH 11,4 – 12,4; kết tủa sunfat bằng muối nhôm ($AlO_2^-$ hoặc $Al^{3+}$) và lọc ép tách bùn; trung hòa lại nguồn nước bằng $CO_2$ lỏng.
  • Ba Lan: Khai thác khí metan phát sinh từ hầm lò mỏ than Morcinek (hàm lượng metan khoảng 50%) làm nhiên liệu đốt cho thiết bị bay hơi cô đặc muối, kết hợp tiền xử lý và lọc thẩm thấu ngược (RO) của hệ thống Aquatech để xử lý nước nhiễm mặn.
  • Mỹ: Phân định thành 2 nhóm giải pháp. Nhóm chủ động hóa học sử dụng các chất trung hòa ($CaCO_3, Ca(OH)_2, CaO, Na_2CO_3, NaOH, NH_3$), sục khí oxy hóa để kết tủa hydroxit kim loại; giải pháp sinh học sử dụng vi khuẩn khử sunfat (quá trình Biosunfit) tạo $H_2S$ kết tủa sunfua kim loại. Nhóm bị động sử dụng đất ngập nước kiến tạo (Constructed Wetlands) và mương đá vôi yếm khí (Anoxic Limestone Drains – ALD) ngăn chặn hiện tượng hydroxit sắt bọc kín hạt đá vôi.
  • Úc: Ứng dụng hệ thống xử lý nồng độ bùn cao tuần hoàn bùn đáy để tối ưu hóa hóa chất phản ứng, sử dụng các trạm xử lý di động và bể phản ứng sinh học khử sunfat kết hợp bể lắng sunfua kim loại.
• Thực tiễn ứng dụng tại Việt Nam (Tập đoàn VINACOMIN):
  • Xử lý bằng hệ thống bể lắng: Áp dụng tại khu -25, +30 và trạm sàng Mạo Khê.
  • Xử lý bằng đá vôi: Áp dụng tại lò +200 Cánh Gà – Công ty Than Vàng Danh.
  • Xử lý bằng sữa vôi kết hợp rọ đá: Áp dụng tại moong than Na Dương.
  • Xử lý bằng sữa vôi và polyme pha tự động: Áp dụng tại trạm mặt bằng -51 Công ty Than Hà Lầm.
  • Xử lý bằng sữa vôi và polyme tuần hoàn tái sử dụng: Áp dụng tại Công ty Tuyển than Cửa Ông.
• Các vấn đề tồn tại: Chi phí hóa chất và thiết bị vận hành cao; diện tích mặt bằng miền núi hạn chế; lượng bùn thải phát sinh lớn đòi hỏi giải pháp khử nước và bãi chứa an toàn.

Chương 3. Lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải

Trên cơ sở kết quả phân tích chất lượng nước thải mỏ Khe Bố ($pH = 5,3$; hàm lượng Fe, Mn và TSS đều vượt chuẩn) cùng lưu lượng tính toán 4.500 m3/ngày, tác giả phân tích cơ sở khoa học và đề xuất dây chuyền công nghệ:

• Cơ sở khoa học: Khi nâng độ pH của nước lên khoảng 8,5 – 9,5 bằng dung dịch kiềm, các ion kim loại hòa tan $Fe^{2+}, Fe^{3+}, Mn^{2+}$ phản ứng tạo thành các hợp chất hydroxit kết tủa ít tan ($Fe(OH)_3, Mn(OH)_2$). Quá trình sục khí oxy hóa và khuấy trộn nhanh giúp chuyển hóa hoàn toàn ion sắt hai thành sắt ba. Bổ sung chất keo tụ PAC và chất trợ keo polyme nhằm phá vỡ độ bền của các hạt cặn sét than lơ lửng, tạo thành các bông cặn lớn có tốc độ lắng cao.
• Sơ đồ dây chuyền công nghệ đề xuất: Nước thải mỏ hầm lò $\rightarrow$ Bể điều hòa $\rightarrow$ Bể trung hòa (châm kiềm NaOH kết hợp khuấy trộn nhanh) $\rightarrow$ Cụm bể keo tụ – tạo bông (châm chất keo tụ PAC) $\rightarrow$ Bể lắng đứng $\rightarrow$ Nguồn tiếp nhận (sông Cả / suối Khe Mú đạt QCVN 40:2011/BTNMT Cột B). Bùn cặn lắng từ đáy bể lắng đứng được định kỳ xả về Bể chứa bùn $\rightarrow$ Máy ép bùn cơ học $\rightarrow$ Bánh bùn khô vận chuyển đến bãi thải; nước róc từ máy ép bùn được tuần hoàn trở lại bể điều hòa.

Chương 4. Thiết kế dây chuyền công nghệ xử lý nước thải mỏ than Khe Bố

Chương này thực hiện toàn bộ các tính toán kỹ thuật kích thước và thông số thủy lực cho các công trình đơn vị:

• Bể điều hòa: Tính toán dung tích và kết cấu bể nhằm ổn định lưu lượng và đồng hòa nồng độ chất ô nhiễm trước khi đưa vào cụm xử lý hóa lý.
• Bể trung hòa và bể pha hóa chất NaOH: Thiết kế thể tích thùng chứa, hệ thống định lượng hóa chất kiềm lỏng NaOH, thiết bị trộn nhanh cơ khí sử dụng cánh khuấy tuabin 6 cánh phẳng để bảo đảm hóa chất phân tán đều tức thì vào dòng nước thải.
• Bể keo tụ và Bể tạo bông: Xác định thời gian lưu nước, kích thước bể phản ứng, tính toán công suất động cơ cánh khuấy tạo điều kiện cho các bông cặn hydroxit và cặn than liên kết tăng dần kích thước mà không bị vỡ do lực cắt thủy lực.
• Bể lắng đứng: Tính toán đường kính vùng lắng, chiều cao vùng lắng trọng lực, góc nghiêng và thể tích phần nón chứa bùn ở đáy bể; tính toán hệ thống máng răng cưa thu nước trong trên bề mặt.
• Bể chứa bùn và máy ép bùn: Tính toán khối lượng bùn ướt sinh ra hàng ngày dựa trên tổng lượng TSS, Fe và Mn kết tủa; thiết kế thể tích bể gom bùn và lựa chọn máy ép bùn cơ học để giảm độ ẩm bánh bùn phục vụ chôn lấp.

Chương 5. Thiết kế các dạng công tác

Chương này lập kế hoạch chi tiết cho 4 dạng công tác chuyên môn nhằm phục vụ thiết kế và chuẩn bị thi công:

• Công tác thu thập tài liệu: Xác định mục đích, danh mục tài liệu địa chất, tài liệu khí tượng thủy văn, kết quả quan trắc môi trường mỏ Khe Bố; phương pháp thu thập và chỉnh lý hồ sơ khoa học.
• Công tác khảo sát thực địa: Quy định nhiệm vụ khảo sát vị trí mặt bằng xây dựng trạm xử lý; tần suất, vị trí và kỹ thuật lấy mẫu nước thải, mẫu nước mặt, nước ngầm, nước sinh hoạt, đất và không khí xung quanh.
• Công tác trắc địa: Thiết kế lưới khống chế trắc địa, đo vẽ bản đồ địa hình tỷ lệ lớn khu vực mặt bằng dự án nhằm bố trí tim tuyến và cốt cao độ các bể xử lý.
• Công tác chỉnh lý tài liệu và viết báo cáo: Phương pháp tổng hợp tài liệu, xử lý thống kê số liệu quan trắc, hoàn thiện bản vẽ thiết kế kỹ thuật và thuyết minh dự án.

Chương 6. Tính toán dự trù nhân lực và kinh phí

Chương này tính toán kinh tế – kỹ thuật cho việc triển khai dự án:

• Nhân lực và tiến độ: Tính toán nhu cầu lao động vận hành hệ thống theo từng chức danh chuyên môn (cán bộ quản lý kỹ thuật, công nhân pha hóa chất, vận hành máy bơm, máy ép bùn); xác định thời gian thi công hoàn thành toàn bộ hệ thống là 6 tháng.
• Dự toán kinh phí:
  • Chi phí công tác khảo sát thực địa, lấy mẫu, mua tài liệu và phân tích mẫu nước, không khí, đất.
  • Chi phí xây dựng công trình cho từng hạng mục thiết kế (bể điều hòa, trung hòa, keo tụ – tạo bông, lắng đứng, bể bùn, nhà điều hành).
  • Chi phí máy móc, thiết bị công nghệ (bơm nước thải, máy khuấy tuabin, bơm định lượng hóa chất, máy ép bùn) và chi phí lắp đặt máy móc thiết bị.
  • Tổng hợp tổng mức dự toán xây dựng toàn bộ công trình.
• Đánh giá chi phí vận hành: Tính toán chi phí điện năng tiêu thụ hàng ngày của tất cả thiết bị điện; chi phí hóa chất (kiềm NaOH, chất keo tụ PAC); chi phí dầu mỡ bảo dưỡng cơ khí; tổng chi phí vận hành quản lý thường xuyên trong 1 ngày và tính toán ra giá thành xử lý cụ thể cho 1 m3 nước thải mỏ.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính của đồ án:

• Cung cấp tập số liệu quan trắc môi trường thực nghiệm đầy đủ về khu vực mỏ than Khe Bố năm 2012, chỉ rõ 4 chỉ tiêu ô nhiễm vượt ngưỡng xả thải công nghiệp: $pH = 5,3$; $Fe = 5,32$ mg/l (vượt mức $C_{max} = 4,5$ mg/l); $Mn = 3,2$ mg/l (vượt mức $C_{max} = 0,9$ mg/l); $TSS = 134$ mg/l (vượt mức $C_{max} = 90$ mg/l).
• Thiết lập hoàn chỉnh dây chuyền công nghệ xử lý hóa lý liên tục công suất 4.500 m3/ngày bao gồm: điều hòa $\rightarrow$ nâng kiềm trung hòa bằng dung dịch NaOH $\rightarrow$ keo tụ tạo bông bằng PAC $\rightarrow$ lắng cặn bằng bể lắng đứng $\rightarrow$ ép tách nước bùn thải bằng máy ép bùn cơ học.
• Đưa ra toàn bộ kích thước hình học, thông số vận hành cơ điện cho từng công trình đơn vị (thể tích bể, công suất khuấy tuabin 6 cánh phẳng, thông số máng thu nước bể lắng, thiết bị bùn).
• Hoàn thành bảng dự trù nhân lực vận hành, kế hoạch thi công trong thời hạn 6 tháng, tổng dự toán kinh phí đầu tư xây dựng – lắp đặt thiết bị và bảng định mức chi phí vận hành hàng ngày (điện năng, hóa chất, nhân công, bảo dưỡng) làm cơ sở xác định giá thành xử lý 1 m3 nước thải.

Giải pháp và đóng góp của tác giả:

• Đề xuất giải pháp công nghệ phù hợp với điều kiện địa hình miền núi hiểm trở tại huyện Tương Dương, tối ưu hóa diện tích mặt bằng xây dựng bằng cách lựa chọn bể lắng đứng thay vì bể lắng ngang hoặc hồ lắng diện tích lớn.
• Đóng góp vào cơ sở dữ liệu môi trường nền của Công ty Cổ phần than Khe Bố và Tập đoàn VINACOMIN, cung cấp bản thiết kế kỹ thuật có tính ứng dụng trực tiếp, giải quyết dứt điểm nguy cơ gây ô nhiễm nguồn nước sông Cả và suối Khe Mú từ hoạt động khai thác than hầm lò.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế:

• Nguồn số liệu phân tích chất lượng nước thải mới được khảo sát qua hai đợt quan trắc trong năm 2012, chưa phản ánh liên tục biên độ dao động nồng độ ô nhiễm giữa các tháng mùa khô kéo dài và các đợt mưa lũ cực đoan tại huyện Tương Dương.
• Đồ án chưa triển khai các thí nghiệm Jartest tại hiện trường để xác định chính xác liều lượng tối ưu của NaOH và PAC đối với từng khoảng nồng độ pH và TSS biến động.
• Phương án thiết kế tập trung xử lý dòng thải xả ra môi trường, chưa đi sâu vào đánh giá bãi đổ thải tiếp nhận bùn hydroxit kim loại sau máy ép bùn để phòng ngừa nguy cơ thẩm thấu thứ cấp vào đất và nước ngầm.

Hướng nghiên cứu tiếp:

• Tiến hành thực nghiệm Jartest mô hình Pilot tại mỏ than Khe Bố để tối ưu hóa liều lượng hóa chất kiềm và chất trợ keo, xác định thời gian phản ứng chính xác theo nhiệt độ môi trường.
• Nghiên cứu giải pháp tái sử dụng nước thải sau xử lý phục vụ công tác dập bụi, sàng tuyển than hoặc cấp nước sinh hoạt nội bộ mỏ nhằm tiết kiệm tài nguyên nước.
• Khảo sát thiết kế bãi chôn lấp hoặc phương án phối trộn đóng rắn bùn thải mỏ bảo đảm các tiêu chuẩn môi trường đối với chất thải rắn công nghiệp.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án mang lại giá trị thực tiễn và học thuật cho các nhóm đối tượng sau:

• Sinh viên và học viên cao học các ngành Kỹ thuật Môi trường, Công nghệ Môi trường, Địa sinh thái, Kỹ thuật Khai thác Mỏ (Trường Đại học Mỏ – Địa chất và các cơ sở đào tạo khối kỹ thuật): Tài liệu cung cấp phương pháp luận mẫu mực về quy trình thiết kế trạm xử lý nước thải công nghiệp khai khoáng từ bước điều tra tự nhiên, quan trắc môi trường nền đến tính toán công nghệ và lập dự toán.
• Kỹ sư thiết kế và cán bộ kỹ thuật tại các công ty tư vấn môi trường, các đơn vị trực thuộc Tập đoàn Than – Khoáng sản Việt Nam (VINACOMIN): Tham khảo trực tiếp nội dung Chương 2 (tổng quan kinh nghiệm công nghệ trong và ngoài nước), Chương 4 (công thức và bảng thông số thiết kế bể trộn tuabin, bể lắng đứng) và Chương 6 (dự trù kinh phí, điện năng và giá thành xử lý 1 m3 nước thải).

Câu hỏi thường gặp

1. Đặc trưng ô nhiễm chính của nguồn nước thải mỏ hầm lò Khe Bố là gì và những chỉ tiêu nào vượt quy chuẩn?

Căn cứ vào kết quả quan trắc mẫu nước thải bơm hút từ hầm lò Khe Bố, nước thải có tính axit nhẹ với $pH = 5,3$ (quy chuẩn yêu cầu 5,5 ÷ 9). Ba thông số kim loại và cặn rắn vượt ngưỡng tối đa cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT Cột B ($C_{max}$) gồm: Sắt tổng số ($Fe = 5,32$ mg/l so với $C_{max} = 4,5$ mg/l); Mangan ($Mn = 3,2$ mg/l so với $C_{max} = 0,9$ mg/l); Tổng chất rắn lơ lửng ($TSS = 134$ mg/l so với $C_{max} = 90$ mg/l). Các thông số kim loại nặng khác ($As, Pb, Hg, Cd, Zn, Cu$) và dầu mỡ khoáng đều nằm trong giới hạn cho phép.

2. Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải mỏ Khe Bố được lựa chọn bao gồm những công trình đơn vị nào?

Dây chuyền công nghệ công suất 4.500 m3/ngày được thiết kế theo trình tự: Nước thải hầm lò $\rightarrow$ Bể điều hòa $\rightarrow$ Bể trung hòa (châm dung dịch kiềm NaOH bằng thiết bị khuấy trộn nhanh tuabin 6 cánh phẳng) $\rightarrow$ Cụm bể keo tụ – tạo bông (châm chất keo tụ PAC kết hợp cánh khuấy chậm) $\rightarrow$ Bể lắng đứng tách cặn lắng $\rightarrow$ Xả ra suối Khe Mú và sông Cả. Phần cặn bùn lắng ở đáy bể lắng đứng được đưa qua Bể chứa bùn và làm khô bằng Máy ép bùn cơ học trước khi vận chuyển đến bãi thải.

3. Chất lượng môi trường nền khu vực mỏ than Khe Bố (không khí, nước mặt, đất) trước khi xây dựng trạm xử lý ra sao?

Theo số liệu quan trắc năm 2012 của Công ty VITE: Môi trường không khí có hàm lượng bụi lơ lửng vượt nhẹ tại bãi thải suối Khe Mú (0,33 mg/m3) và kho than (0,32 mg/m3) so với QCVN 05:2009/BTNMT (0,3 mg/m3); mức ồn từ 61 đến 75 dBA cục bộ vượt QCVN 26:2010/BTNMT; các khí độc hại ($CO, SO_2, NO_2$) đều thấp. Môi trường nước mặt sông Cả và suối Khe Mú đạt QCVN 08:2008/BTNMT cột B2; nước ngầm đạt QCVN 09:2008/BTNMT; môi trường đất tại bãi thải và đồi sân công nghiệp đạt tiêu chuẩn đất lâm nghiệp theo QCVN 03:2008/BTNMT.

4. Đồ án đã tổng quan những công nghệ xử lý nước thải mỏ thực tế nào đang vận hành tại Việt Nam?

Đồ án đã tổng hợp 5 mô hình xử lý nước thải mỏ tiêu biểu trong Tập đoàn VINACOMIN tính đến năm 2005:

1. Hệ thống bể lắng tại khu -25, +30 và nhà sàng than Mạo Khê;
2. Hệ thống xử lý bằng đá vôi tại lò +200 Cánh Gà – Công ty Than Vàng Danh;
3. Hệ thống xử lý bằng sữa vôi kết hợp mương rọ đá tại moong than Na Dương;
4. Hệ thống trung hòa sữa vôi và polyme pha tự động tại mặt bằng -51 Công ty Than Hà Lầm;
5. Hệ thống xử lý bằng sữa vôi và polyme tái tuần hoàn nước cho nhà máy tuyển tại Công ty Tuyển than Cửa Ông.

5. Thời gian thi công và cơ cấu dự toán kinh phí của dự án được xác định như thế nào?

Dự án được xác định thời gian thi công xây dựng và lắp đặt hoàn chỉnh trong vòng 6 tháng. Cơ cấu dự toán kinh phí gồm hai phần:

• Dự toán đầu tư xây dựng công trình: Bao gồm chi phí công tác khảo sát thực địa, lấy mẫu, phân tích tài liệu; chi phí thi công xây dựng các hạng mục (bể điều hòa, trung hòa, keo tụ, lắng đứng, bể bùn); chi phí mua sắm máy móc thiết bị (máy bơm, máy khuấy tuabin, bơm định lượng, máy ép bùn) và chi phí lắp đặt thiết bị.
• Dự toán chi phí vận hành thường xuyên hàng ngày: Bao gồm chi phí điện năng tiêu thụ, chi phí hóa chất trung hòa kiềm và chất trợ lắng, chi phí dầu mỡ bôi trơn thiết bị và lương công nhân vận hành, làm căn cứ tính giá thành xử lý cho 1 m3 nước thải.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của tác giả Hoàng Cầm đã hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ đánh giá hiện trạng môi trường khu vực mỏ than Khe Bố, làm rõ bản chất ô nhiễm của nguồn nước thải mỏ hầm lò với đặc trưng pH thấp cùng hàm lượng sắt, mangan và cặn lơ lửng vượt ngưỡng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia. Trên cơ sở tổng quan thực tiễn công nghệ trong nước và quốc tế, tác giả đã đề xuất và tính toán thiết kế thành công hệ thống xử lý nước thải công suất 4.500 m3/ngày bằng công nghệ hóa lý kết hợp bể lắng đứng và máy ép bùn cơ học. Công trình cũng hoàn thiện toàn bộ phương án nhân lực, tiến độ thi công 6 tháng và bài toán dự toán kinh tế – kỹ thuật, đem lại giải pháp xử lý nước thải khả thi và có giá trị áp dụng cao trong công tác bảo vệ môi trường ngành than.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘIKHU VỰC MỎ THAN KHE BỐ 1. Điều kiện tự nhiên 1. Vị trí địa lý Mỏ than Khe Bố thuộc Công ty Cổ phần than Khe Bố xã Tam Quang – huyện Tương Dương – tỉnh Nghệ An có vị trí địa lý như sau: + Phía Bắc giáp đồi núi; + Phía Nam gần sông Cả; + Phía Đông giáp đường vào ô tô của khu mỏ và suối Khe Mú; + Phía Tây giáp đồi và bản Phiềng Khầm.1 – Vị trí khu vực mỏ than Khe Bố 1.

Đặc điểm địa hình Địa hình khu mỏ Khe Bố có dạng đồi núi cao, các dãy núi chạy nối tiếp nhau theo hướng Bắc – Nam. Các đỉnh núi có độ cao thay đổi từ +100 m đến +400 m. Địa hình bị phân cắt nhiều bởi các suối nhỏ, triền núi, phía Nam hai bên sườn rất dốc. Các nguồn nước này bắt nguồn từ đỉnh núi đổ về phía Tây Nam và Đông Nam khu mỏ.

Địa hình mỏ than Khe Bố gồm các quả đồi có độ cao từ 100 ÷ 200 m, sườn đồi loại từ 15 ÷ 30o, chia cắt địa hình bởi các dòng suối cạn, bề mặt địa hình 3 được một lớp đệ tứ dầy từ 3 ÷ 8 m, được phủ một thảm thực vật dầy do đó các yếu tố ngoại sinh xảy ra không đáng kể. Đặc điểm địa chất mỏ * Yếu tố phong hoá: Quá trình phong hóa đã tạo nên lớp phủ đệ tứ trên toàn bộ diện tích khu mỏ, thành phần gồm: sét, cát sạn, đá lăn, rễ cây, lẫn lộn bở rời, thấm nước tốt, mềm yếu, dễ lún. * Yếu tố khe nứt: Phát triển trên toàn bộ diện tích của trầm tích Neogen, các khe nứt phát triển mạnh theo mặt lớp không định hướng, ở độ sâu từ 20 ÷ 40 m khe nứt rộng 05 ÷ 1,5 m, bị oxit sắt lấp đầy, phần dưới sâu khe nứt bị sét và canxi lấp đầy. * Tính chất cơ lý của nham thạch: Trầm tích Neogen gồm nham thạch: cát kết, sạn kết, bột kết, cuội kết, sét kết và sét than.

Nham thạch thường cứng, giòn, dễ vỡ, nhất là sét than khi no nước thì mềm nhão, khi khô thì cứng, không có hiện tượng bùng nền hoặc sập lở. Trên thực tế mỏ đã khai thác qua một thời gian dài, từ năm 1963 đến nay không xảy ra bùng nền hoặc sập lò đã chứng minh cho kết luận này là đúng đắn. * Đặc điểm địa chất mỏ: Khu mỏ có hai vỉa than từ dưới lên là vỉa 1 và vỉa 2, trong đó vỉa 2 không đạt giá trị công nghiệp và phân bố trong phạm vi hẹp ở cánh Tây Nam của nếp lõm từ tuyến thăm dò IV đến tuyến III. Trong báo cáo này chỉ nêu đặc tính và chất lượng than của vỉa 1.

Vỉa 1 có dạng một nếp lõm kéo dài theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, phía Tây Bắc bị đứt gãy F1 cắt qua. Vỉa 1 có cấu tạo khá phức tạp, trong phạm vi vỉa có từ 0 ÷ 4 lớp đá kẹp, các lớp đá kẹp chủ yếu là sét kết, sét than. Chiều dày lớp đá kẹp thay đổi từ vài cm đến 1 m. Số lớp và chiều dày các lớp đá kẹp phân bố không có quy luật, chiều dày toàn vỉa than thay đổi 0 m ÷ 23,59 m.

Chiều dày tính trữ lượng của vỉa thay đổi từ 0,45 m ÷ 19,30 m (LK70). Chiều dày vỉa than ở cánh Đông Bắc tương đối ổn định. Chiều dày than ở cánh Tây Nam thay đổi nhiều, thay đổi đột ngột như LK1 và LK25 cách nhau 20 m chiều dày vỉa than thay đổi từ 0 m ÷ 7,65 m, LK70 và LK5 cách nhau 50 m chiều dầy vỉa thay đổi gần 10 lần (từ 2,44 m ÷ 23,59 m).