Đánh giá công nghệ và giải pháp xử lý nước thải tại mỏ than Đông Bắc, Quảng Ninh

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích hus đánh giá công nghệ và đề xuất giải pháp cải thiện kết quả xử lý nước thải tại mỏ than đông bắc, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề

• Tác giả: Nguyễn Thu Phương
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Văn Quy
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
• Đề tài: Đánh giá công nghệ và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý nước thải tại mỏ than Đông Bắc, tỉnh Quảng Ninh
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC THAN
• 1.1. Các công nghệ khai thác than
• 1.2. Nguồn gốc và đặc tính của nước thải khai thác than
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý nước thải

Nước thải từ hoạt động khai thác than tại mỏ than Đông Bắc Quảng Ninh đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng đối với môi trường. Việc xử lý nước thải không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn đảm bảo sức khỏe cộng đồng. Giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý nước thải cần được nghiên cứu và áp dụng một cách đồng bộ.

1.1. Đặc điểm nước thải tại mỏ than Đông Bắc

Nước thải tại mỏ than Đông Bắc chủ yếu đến từ ba nguồn: nước thải hầm lò, nước thải lộ thiên và nước thải từ các nhà máy sàng tuyển. Đặc điểm chung của nước thải này là độ pH thấp và nồng độ ô nhiễm cao, đặc biệt là các chất như TSS, Fe, và Mn.

1.2. Tác động của nước thải đến môi trường

Nước thải chưa qua xử lý thải ra môi trường gây ô nhiễm nguồn nước, làm suy giảm đa dạng sinh học và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Hàng năm, hàng triệu mét khối nước thải được thải ra, gây ra những hệ lụy nghiêm trọng cho hệ sinh thái.

II. Thách thức trong xử lý nước thải tại mỏ than Đông Bắc

Mặc dù đã có nhiều nỗ lực trong việc xử lý nước thải, nhưng vẫn còn nhiều thách thức cần phải vượt qua. Các công nghệ hiện tại chưa đáp ứng được yêu cầu về hiệu quả xử lý và chi phí.

2.1. Công nghệ xử lý nước thải hiện tại

Các công nghệ xử lý nước thải hiện tại chủ yếu là công nghệ sinh học và hóa lý. Tuy nhiên, hiệu quả xử lý chưa cao, đặc biệt là trong việc loại bỏ các kim loại nặng và chất ô nhiễm hữu cơ.

2.2. Chi phí và hiệu quả kinh tế

Chi phí cho việc xử lý nước thải vẫn còn cao, ảnh hưởng đến khả năng đầu tư cho các giải pháp cải tiến công nghệ. Cần có các giải pháp tiết kiệm chi phí mà vẫn đảm bảo hiệu quả xử lý.

III. Giải pháp cải tiến công nghệ xử lý nước thải

Để nâng cao hiệu quả xử lý nước thải tại mỏ than Đông Bắc, cần áp dụng các giải pháp công nghệ tiên tiến. Việc nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới sẽ giúp cải thiện chất lượng nước thải sau xử lý.

3.1. Ứng dụng công nghệ sinh học

Công nghệ sinh học có thể được áp dụng để xử lý nước thải hiệu quả hơn. Việc sử dụng vi sinh vật để phân hủy các chất ô nhiễm sẽ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

3.2. Sử dụng công nghệ xanh

Công nghệ xanh không chỉ giúp xử lý nước thải mà còn bảo vệ môi trường. Việc áp dụng các giải pháp như tái sử dụng nước thải sẽ góp phần giảm thiểu ô nhiễm.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các giải pháp công nghệ mới có thể nâng cao hiệu quả xử lý nước thải tại mỏ than Đông Bắc. Các kết quả thực tiễn cho thấy sự cải thiện rõ rệt trong chất lượng nước thải sau xử lý.

4.1. Đánh giá hiệu quả xử lý

Các hệ thống xử lý nước thải mới đã cho thấy hiệu quả cao trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm. Chất lượng nước thải sau xử lý đã đạt tiêu chuẩn quy định.

4.2. Ứng dụng công nghệ mới

Việc ứng dụng công nghệ mới không chỉ giúp nâng cao hiệu quả xử lý mà còn giảm thiểu chi phí vận hành. Các công ty khai thác than cần đầu tư vào công nghệ hiện đại để đảm bảo phát triển bền vững.

V. Kết luận và hướng đi tương lai

Việc nâng cao hiệu quả xử lý nước thải tại mỏ than Đông Bắc Quảng Ninh là một nhiệm vụ cấp bách. Cần có sự phối hợp giữa các cơ quan quản lý và doanh nghiệp để thực hiện các giải pháp hiệu quả.

5.1. Tầm quan trọng của việc xử lý nước thải

Xử lý nước thải không chỉ bảo vệ môi trường mà còn đảm bảo sức khỏe cộng đồng. Đây là một yếu tố quan trọng trong phát triển bền vững.

5.2. Định hướng phát triển bền vững

Cần có các chính sách hỗ trợ cho việc nghiên cứu và phát triển công nghệ xử lý nước thải. Đầu tư vào công nghệ xanh sẽ giúp bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khai thác than là ngành công nghiệp mũi nhọn đóng góp then chốt vào an ninh năng lượng quốc gia, đặc biệt tại tỉnh Quảng Ninh – nơi tập trung bể than lớn nhất Việt Nam với tổng trữ lượng ước tính đạt khoảng 48,7 tỷ tấn tính đến độ sâu âm 350 mét và cung cấp trên 90% sản lượng than toàn quốc. Tuy nhiên, hoạt động khai thác quy mô lớn cũng tạo áp lực nặng nề lên môi trường sinh thái địa phương khi mỗi năm thải ra tự nhiên hơn 30 triệu mét khối nước thải mỏ chưa qua xử lý triệt để. Nguồn nước thải phát sinh từ quá trình khai thác than hầm lò chiếm tỷ trọng 48% tổng sản lượng khai thác và mang đặc tính ô nhiễm phức tạp với độ pH axit, hàm lượng chất rắn lơ lửng cao, chứa nhiều ion kim loại nặng hòa tan như sắt và mangan.

Đề tài nghiên cứu được thực hiện nhằm mục tiêu phân tích, đánh giá toàn diện hiện trạng công nghệ xử lý nước thải hầm lò tại các đơn vị trực thuộc Tổng công ty Đông Bắc trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh. Thông qua dữ liệu khảo sát và kết quả đo đạc thực nghiệm từ tháng 11/2014 đến tháng 8/2015, nghiên cứu đi sâu phân tích hệ thống xử lý nước thải tại mỏ Dân Chủ - Quảng La thuộc Công ty Trách nhiệm hữu hạn Một thành viên Thăng Long. Từ đó, tác giả đề xuất các giải pháp kỹ thuật cải tiến công nghệ, ứng dụng hợp chất mới nhằm nâng cao hiệu suất làm sạch, tối ưu hóa chi phí vận hành và giảm thiểu rủi ro sinh thái đối với lưu vực tiếp nhận ven biển vịnh Hạ Long và vịnh Bái Tử Long.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết hóa lý về sự hình thành dòng thải axit mỏ (Acid Mine Drainage - AMD). Cơ chế chính phát sinh nước thải axit hầm lò bắt nguồn từ phản ứng oxy hóa khoáng vật Pyrit sắt ($FeS_2$) khi tiếp xúc trực tiếp với oxy trong không khí và độ ẩm theo phản ứng:

$$FeS_2 + \frac{7}{2}O_2 + H_2O \rightarrow Fe^{2+} + 2SO_4^{2-} + 2H^+$$

Dưới tác động của vi khuẩn tự dưỡng và quá trình thủy phân, các ion $Fe^{2+}$ tiếp tục bị oxy hóa tạo thành hydroxit sắt không tan và giải phóng thêm ion $H^+$, làm giảm mạnh độ pH của nước xuống mức từ 2,0 đến 4,0. Môi trường axit mạnh thúc đẩy quá trình hòa tan các khoáng vật chứa sắt ($FeCO_3$, $Fe_2O_3$) và mangan ($MnO_2$), dẫn đến nồng độ kim loại hòa tan trong dòng thải tăng cao đột biến.

Bên cạnh đó, đề tài ứng dụng lý thuyết keo tụ - tạo bông và lắng trọng lực để loại bỏ các hạt than mịn, khoáng sét có kích thước siêu nhỏ (dưới 10 µm chiếm tới 80% thành phần chất rắn lơ lửng). Về mặt đánh giá công nghệ, nghiên cứu áp dụng khung thẩm định và đánh giá công nghệ môi trường (Environmental Technology Verification - ETV và Environmental Technology Assessment - ETA) theo hướng dẫn của Tổng cục Môi trường ban hành năm 2011. Hệ thống đánh giá dựa trên bộ tiêu chí lượng hóa 100 điểm, bao gồm 4 nhóm chính: Tiêu chí kỹ thuật (50 điểm), Tiêu chí kinh tế (25 điểm), Tiêu chí môi trường (15 điểm) và Tiêu chí xã hội (10 điểm).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng hệ phương pháp đa ngành kết hợp chặt chẽ giữa khảo sát thực địa, lấy mẫu quan trắc phân tích phòng thí nghiệm và mô hình hóa tính toán công nghệ. Cỡ mẫu nghiên cứu được thu thập đồng bộ tại 5 đơn vị khai thác than hầm lò tiêu biểu thuộc Tổng công ty Đông Bắc gồm: Mỏ 35 (Quang Hanh), Mỏ 86 (Dương Huy), Mỏ 91 (Uông Bí), Mỏ 618 (Đông Triều) và Mỏ 790 (Mông Dương), cùng đối tượng nghiên cứu sâu là trạm xử lý nước thải mỏ Dân Chủ - Quảng La (Hoành Bồ).

Quy trình quan trắc được triển khai qua 4 đợt đại diện cho mùa khô và mùa mưa: Đợt 1 (ngày 05/11/2014), Đợt 2 (ngày 05/02/2015), Đợt 3 (ngày 06/05/2015) và Đợt 4 (ngày 06/08/2015). Công tác lấy mẫu và bảo quản tuân thủ nghiêm ngặt Thông tư số 10/2007/TT-BTNMT và tiêu chuẩn TCVN 5999:1995. Tại mỗi vị trí, 14 chỉ tiêu môi trường đặc trưng được phân tích tại Phòng thí nghiệm của Trung tâm Ứng dụng tiến bộ Khoa học và Công nghệ tỉnh Quảng Ninh, bao gồm: pH (TCVN 6492:2011), TSS (SMEWW 2540D:2005), TDS (SMEWW 2540C:2005), COD (SMEWW 5220B:2005), $BOD_5$ (TCVN 6001-1:2008), Fe tổng (TCVN 6177:1996), Mn (TCVN 6193:1996), dầu mỡ khoáng (TCVN 5070-1995) cùng các kim loại nặng độc hại như Pb, Cu, Cd, As, Hg. Các kết quả phân tích được đối chiếu trực tiếp với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT cột B.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả phân tích chuỗi số liệu quan trắc qua 4 đợt tại các mỏ than hầm lò thuộc Tổng công ty Đông Bắc ghi nhận những đặc trưng ô nhiễm nổi bật sau:

Thứ nhất, nước thải hầm lò tại tất cả các mỏ đều bị axit hóa đáng kể. Giá trị pH trung bình dao động trong khoảng 3,5 đến 5,0, thấp hơn ngưỡng giới hạn cho phép của QCVN 40:2011/BTNMT (từ 5,5 đến 9,0) từ 1,1 đến 1,6 lần. Mức độ axit hóa diễn ra trầm trọng nhất vào mùa khô (tháng 11 và tháng 2) khi nước thải mỏ 86 và mỏ 618 có độ pH chạm đáy 3,5. Vào mùa mưa (tháng 5 và tháng 8), giá trị pH có xu hướng tăng nhẹ lên mức 4,5 đến 5,0 nhờ sự pha loãng của nước ngầm và dòng chảy bề mặt. Mỏ than 91 ghi nhận giá trị pH ổn định nhất với mức trung bình 4,6 qua các đợt đo.

Thứ hai, hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng (TSS) vượt ngưỡng quy chuẩn nghiêm trọng. Nồng độ TSS dao động từ 460 mg/l đến 826 mg/l, vượt quy chuẩn xả thải cho phép (100 mg/l) từ 4,6 đến 8,2 lần. Nồng độ TSS cao nhất được ghi nhận tại Mỏ 618 vào đợt 2 đạt 826 mg/l và Mỏ 35 vào đợt 2 đạt 816 mg/l. Nước thải mỏ 35 có giá trị TSS trung bình cao nhất toàn khu vực với 687 mg/l, trong khi mỏ 86 thấp nhất với 601,5 mg/l.

Thứ ba, nồng độ các ion kim loại sắt (Fe) và mangan (Mn) hòa tan ở mức rất cao. Hàm lượng Fe tổng số trong nước thải dao động từ 4,88 mg/l đến 12,9 mg/l (vượt quy chuẩn tối đa 2,58 lần so với ngưỡng 5,0 mg/l), ghi nhận đỉnh điểm tại Mỏ 86 trong đợt 1. Hàm lượng Mn dao động từ 1,57 mg/l đến 6,8 mg/l (vượt quy chuẩn từ 1,57 đến 6,8 lần so với ngưỡng 1,0 mg/l), cao nhất tại Mỏ 618 và Mỏ 91. Hàm lượng dầu mỡ khoáng phát sinh từ máy móc khoan nổ mìn và thiết bị vận tải hầm lò dao động từ 5,12 mg/l đến 16,25 mg/l, vượt ngưỡng 10 mg/l ở hầu hết các đợt quan trắc mùa khô.

Thứ tư, hàm lượng các kim loại có độc tính cao như Asen (As), Cadimi (Cd), Thủy ngân (Hg) đều ở mức không phát hiện (KPH) hoặc thấp hơn nhiều so với giới hạn cho phép. Nhu cầu oxy sinh hóa ($BOD_5$) duy trì dưới 48,3 mg/l và tổng Coliform dưới 3.500 MPN/100ml, khẳng định nước thải mỏ hầm lò không bị ô nhiễm hữu cơ và vi sinh vật gây bệnh.

Thảo luận kết quả

Sự biến thiên chất lượng nước thải theo mùa phản ánh rõ nét tác động thủy văn vùng than Quảng Ninh. Vào mùa mưa, lưu lượng nước chảy qua các vỉa than tăng cao giúp pha loãng nồng độ ion $H^+$ và kim loại nặng, làm giảm nhẹ độ axit và nồng độ sắt tự do. Tuy nhiên, tốc độ dòng chảy mạnh cũng cuốn theo lượng lớn hạt than mịn và sét lơ lửng, khiến lượng bùn thải cần xử lý tăng gấp 2 đến 3 lần so với mùa khô.

Khi phân tích dữ liệu dưới dạng bảng thống kê chéo và biểu đồ tiến trình thời gian, có thể thấy rõ các trạm xử lý nước thải hiện hữu sử dụng phương pháp trung hòa bằng sữa vôi $Ca(OH)_2$ kết hợp hóa chất keo tụ PAC/Polymer thông thường bộc lộ nhiều điểm hạn chế. Tại mỏ Dân Chủ - Quảng La (công suất khai thác dự kiến 505.000 tấn/năm), hệ thống xử lý thường xuyên gặp sự cố đóng cặn canxi cacbonat ($CaCO_3$) tại các đường ống nạp vôi, gây tắc nghẽn cục bộ và làm dao động nồng độ pH đầu ra. Hiệu suất lắng của các bể lắng ngang truyền thống chỉ đạt khoảng 65% đến 75%, khiến nước sau xử lý vào các thời điểm cao tải vẫn còn độ đục và màu vàng đục của hydroxit sắt kết tủa mịn chưa kịp lắng.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả đánh giá công nghệ và thực trạng vận hành tại mỏ Dân Chủ - Quảng La, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý đồng bộ:

Thứ nhất, cải tiến dây chuyền công nghệ xử lý bằng việc tích hợp hóa chất keo tụ thế hệ mới KABENLIS kết hợp cùng polyme trợ lắng. Hợp chất KABENLIS có khả năng tạo phản ứng keo tụ nhanh ở dải pH rộng, tăng cường tốc độ kết bông hydroxit sắt và mangan, giúp giảm 20% đến 30% lượng vôi tôi tiêu thụ và hạ giá thành xử lý hóa chất trên mỗi mét khối nước thải.

Thứ hai, nâng cấp cụm công trình cơ học bằng việc bổ sung Bể điều hòa kết hợp lắng sơ bộ và thay thế bể lắng ngang thông thường bằng Thiết bị lắng tấm nghiêng Lamella cao tải. Thiết bị lắng Lamella giúp tăng diện tích lắng hiệu dụng lên 3 đến 4 lần, nâng hiệu suất khử TSS lên trên 92%, đưa hàm lượng chất rắn lơ lửng sau xử lý về dưới 30 mg/l. Sau lắng Lamella, dòng nước được dẫn qua Thiết bị lọc áp lực trọng lực tự động và Bể khử trùng chứa nước sạch trước khi xả ra môi trường.

Thứ ba, đầu tư hệ thống tự động hóa khâu định lượng hóa chất và kiểm soát trực tuyến chỉ số pH, độ đục tại cửa xả. Giải pháp này giúp tiết kiệm 15% điện năng tiêu thụ và tối ưu hóa chi phí nhân công vận hành cho đơn vị quản lý là Công ty Trách nhiệm hữu hạn Một thành viên Thăng Long trong giai đoạn 2016 - 2020.

Thứ tư, đối với cơ quan quản lý nhà nước (Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ninh) và Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV), Tổng công ty Đông Bắc: Cần xây dựng quy chế tái sử dụng nước thải mỏ sau xử lý để phục vụ dập bụi khai trường, làm mát máy khấu và tuyển than, hướng tới mục tiêu tuần hoàn tối thiểu 40% lượng nước thải mỏ trên toàn địa bàn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang giá trị ứng dụng thực tiễn cao cho nhiều nhóm đối tượng:

Nhóm thứ nhất là cán bộ kỹ thuật, kỹ sư vận hành và ban quản lý môi trường tại các doanh nghiệp khai thác khoáng sản than hầm lò. Luận văn cung cấp toàn bộ quy trình tính toán kích thước công trình, định mức hóa chất KABENLIS và phương án vận hành tối ưu cho trạm xử lý nước thải công suất từ 1.000 đến 5.000 $m^3$/ngày đêm.

Nhóm thứ hai là các kỹ sư tư vấn thiết kế công nghệ môi trường. Tài liệu cung cấp bản vẽ sơ đồ công nghệ module hóa, thông số kỹ thuật chi tiết của thiết bị lắng Lamella, bể lọc trọng lực tự động và khái toán tổng mức đầu tư xây dựng thực tế.

Nhóm thứ ba là cơ quan quản lý nhà nước về môi trường, bao gồm Sở Tài nguyên và Môi trường, Chi cục Bảo vệ Môi trường tỉnh Quảng Ninh và các tỉnh có hoạt động khai khoáng. Luận văn là cơ sở tham chiếu tin cậy để thẩm định báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM) và cấp phép xả thải công nghiệp.

Nhóm thứ tư là các nhà nghiên cứu, giảng viên và sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật môi trường, Công nghệ mỏ, Địa chất công trình. Luận văn là tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp luận đánh giá công nghệ môi trường (ETV) và đặc trưng hóa lý của dòng thải axit mỏ tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

Đặc tính ô nhiễm nguy hại nhất của nước thải than hầm lò là gì? Nước thải mỏ than hầm lò nguy hại nhất ở tính axit mạnh (pH thường xuyên từ 3,5 đến 5,0) kết hợp với hàm lượng sắt tổng số (lên tới 12,9 mg/l), mangan (lên tới 6,8 mg/l) và tổng chất rắn lơ lửng TSS (lên tới 826 mg/l). Nếu xả thẳng ra tự nhiên, dòng axit sẽ hòa tan kim loại nặng, hủy hoại hệ sinh thái thủy sinh và gây bồi lắng dòng chảy sông suối.

Tại sao phương pháp trung hòa bằng đá vôi truyền thống thường không đạt hiệu quả lâu dài? Phương pháp dùng đá vôi ($CaCO_3$) có chi phí rẻ nhưng lớp bề mặt đá vôi nhanh chóng bị bao bọc bởi màng kết tủa $CaSO_4$ và hydroxit sắt $Fe(OH)_3$, làm mất tính hoạt hóa bề mặt. Do đó, sau một thời gian ngắn vận hành, khả năng trung hòa axit giảm mạnh và nước thải đầu ra vẫn mang tính axit.

Hợp chất KABENLIS mang lại ưu thế kỹ thuật gì trong quy trình xử lý? KABENLIS đóng vai trò là chất trợ đông tụ và keo tụ chuyên dụng, tạo ra các bông cặn hydroxit kim loại có kích thước lớn và độ đặc cao. Việc ứng dụng KABENLIS giúp rút ngắn 40% thời gian lắng, giảm thiểu hiện tượng đóng cặn đường ống của vôi tôi và giảm thể tích bùn thải phát sinh cần xử lý cơ học.

Thiết bị lắng Lamella có ưu điểm gì vượt trội so với bể lắng ngang truyền thống tại các vùng mỏ? Thiết bị lắng tấm nghiêng Lamella bố trí các vách nghiêng góc 60 độ giúp thu hẹp quãng đường lắng của hạt cặn, tăng diện tích lắng hiệu dụng gấp 3 đến 4 lần trên cùng một diện tích mặt bằng. Điều này đặc biệt có ý nghĩa với các mỏ than vùng đồi núi Quảng Ninh nơi quỹ đất bằng phẳng cho xây dựng trạm xử lý vô cùng hạn hẹp.

Nước thải hầm lò sau khi xử lý đạt chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT có thể tái sử dụng vào việc gì? Nước sau xử lý đạt cột B hoặc cột A QCVN 40 có thể tái tuần hoàn hoàn toàn cho các công đoạn sản xuất mỏ như: dập bụi các tuyến đường vận chuyển than, cấp nước tuyển rửa than, làm mát hệ thống máy móc ngầm và tưới cây hoàn nguyên môi trường bãi thải.

Kết luận

1. Nghiên cứu đã đánh giá toàn diện hiện trạng chất lượng nước thải tại 5 mỏ than hầm lò thuộc Tổng công ty Đông Bắc, chỉ rõ nguồn nước bị axit hóa (pH từ 3,5 đến 5,0), ô nhiễm nặng chất rắn lơ lửng TSS (460 - 826 mg/l) và kim loại sắt, mangan.
2. Xác định các chỉ tiêu độc tính như As, Cd, Hg và vi sinh Coliform đều nằm trong giới hạn an toàn, khẳng định trọng tâm xử lý nước thải than hầm lò là khử axit, keo tụ loại bỏ TSS và kết tủa kim loại Fe, Mn.
3. Luận văn đã ứng dụng thành công khung đánh giá công nghệ ETV, chỉ rõ các điểm nghẽn về mặt kỹ thuật - kinh tế của hệ thống xử lý nước thải tại mỏ Dân Chủ - Quảng La thuộc Công ty TNHH MTV Thăng Long.
4. Đề xuất giải pháp cải tiến công nghệ mang tính khả thi cao: tích hợp hóa chất KABENLIS, nâng cấp cụm bể điều hòa, ứng dụng module lắng tấm nghiêng Lamella và lọc trọng lực tự động giúp nước đầu ra đạt chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT cột B ổn định.
5. Để đảm bảo mục tiêu phát triển bền vững ngành than gắn liền với bảo vệ vịnh Hạ Long, các đơn vị sản xuất cần khẩn trương triển khai nâng cấp công nghệ theo lộ trình đề xuất, kết hợp lắp đặt trạm quan trắc tự động và tái sử dụng tối thiểu 40% lưu lượng nước sau xử lý.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Tỉnh Quảng Ninh có nhiều lợi thế quan trọng trong phát triển kinh tế xã hội và trở thành một trong những địa phương có sự phát triển năng động nhất ở phía Bắc đất nước trong thời kỳ đổi mới. Đặc biệt, tỉnh Quảng Ninh rất giàu tiềm năng phát triển kinh tế, do có nhiều thế mạnh mà các vùng khác không có được, đó là tài nguyên khoáng sản, cảnh quan và các điều kiện tự nhiên thuận lợi cho phát triển công nghiệp khai thác khoáng sản, kinh tế biển, du lịch, nuôi trồng thủy - hải sản. Song song với những tiềm năng, triển vọng và thành tựu kinh tế đã đạt được trong nhiều năm qua, Quảng Ninh cũng đang đối mặt với những thách thức không nhỏ về môi trường khi phát triển đồng thời nhiều hoạt động kinh tế - xã hội như khai thác than, sản xuất vật liệu xây dựng, lấn biển xây dựng hạ tầng đô thị và khu công nghiệp, phát triển mạng lưới giao thông thủy bộ và cảng biển, nuôi trồng, đánh bắt, chế biến thủy sản, du lịch, dịch vụ, làm nảy sinh nhiều vấn đề mâu thuẫn giữa các ngành kinh tế làm gia tăng sức ép lên môi trường sinh thái và hệ tài nguyên sinh vật. Chất lượng môi trường ở một số khu vực trọng điểm đã bị tác động mạnh, đa dạng sinh học suy giảm nhanh chóng.

Tại Quảng Ninh hoạt động khai thác than đã làm mất đi nhiều cánh rừng là nơi cư trú của các loài động vật, gây ra sự bồi lấp ở các dòng sông, suối, gây ô nhiễm nguồn nước. Hàng năm tại đây hơn 30 triệu m3 nước thải chưa qua xử lý từ hoạt động khai thác than, thải trực tiếp vào môi trường đã làm bẩn nguồn thủy sinh, gây suy thoái tài nguyên, môi trường, ảnh hưởng trực tiếp đến tiềm năng phát triển kinh tế - xã hội và đời sống nhân dân nhiều nơi trong tỉnh. Mặc dù các Công ty khai thác than, trong đó có Công ty than Đông Bắc, đã tiến hành đổi mới công nghệ khai thác than theo hướng sử dụng các loại thiết bị có công suất lớn và phù hợp với quy mô, điều kiện của từng mỏ; giảm chi phí sản xuất; tăng cường công tác đổ bãi thải trong, hạn chế tối đa các ảnh hưởng tiêu cực tới môi 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] trường sinh thái; lắp đặt các hệ thống giảm thiểu ô nhiễm do bụi; đặc biệt là đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải. Tuy nhiên, cho đến nay những giải pháp này chưa khắc phục được tình trạng ô nhiễm.

Do vậy, việc lựa chọn và thực hiện đề tài: “Đánh giá công nghệ và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý nước thải tại mỏ than Đông Bắc, tỉnh Quảng Ninh” là cần thiết, nhằm góp phần hạn chế và khắc phục ô nhiễm môi trường nước, đảm bảo sự phát triển bền vững của hoạt động khai thác và sản xuất khoáng sản trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh, góp phần phát triển bền vững không chỉ ngành công nghiệp khai thác than mà còn cả các ngành kinh tế khác của địa phương. Mục tiêu nghiên cứu: Phân tích, đánh giá được hiện trạng công nghệ, kỹ thuật của hệ thống xử lý nước thải tại mỏ than Đông Bắc, tỉnh Quảng Ninh, trên cơ sở đó đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý nước thải khai thác than tại khu vực nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu bao gồm: - Khảo sát nguồn gốc, đặc tính nước thải khai thác than hầm lò tại các mỏ thuộc Tổng công ty than Đông Bắc, tỉnh Quảng Ninh; - Khảo sát các hệ thống xử lý nước thải khai thác than hầm lò và đặc tính nước thải khai thác than hầm lò sau khi qua hệ thống xử lý nước thải tại các mỏ thuộc Tổng công ty than Đông Bắc; - Đánh giá công nghệ của hệ thống xử lý nước thải khai thác than hầm lò đang vận hành tại Công ty TNHH MTV Thăng Long; - Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý cho hệ thống nghiên cứu; - Tính toán thiết bị và chi phí liên quan cho hệ thống xử lý được đề xuất. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Chƣơng 1.

Tổng quan về hoạt động khai thác than 1. Các công nghệ khai thác than Hiện nay ở Việt Nam và trên thế giới hoạt động khai thác than được thực hiện bằng 2 công nghệ chủ yếu đó là khai thác hầm lò và khai thác lộ thiên. Ngoài ra, gần đây một số nước đã thử nghiệm trên quy mô công nghiệp việc khai thác than bằng công nghệ khí hóa lỏng dưới lòng đất (UCG).  Công nghệ khai thác than lộ thiên: Đặc điểm nổi bật của hình thức khai thác mỏ lộ thiên là muốn lấy được than thì phải bóc đi một lượng đất phủ trên vỉa và đá bao quanh [1].

Để bóc tách đất đá và khai thác than lộ thiên có thể được tiến hành bằng phương pháp sau: - Bằng phương pháp cơ giới: sử dụng các thiết bị xúc bốc, máy xới; - Bằng đồng bộ công tác khoan nổ mìn; - Bằng phương pháp sức nước: dùng áp lực của dòng nước làm tơi đất đá; - Bằng phương pháp vật lý: dùng dòng điện tần số cao và tần số thấp, phương pháp nhiệt. Hiện nay, tại các mỏ lộ thiên ở nước ta, chủ yếu áp dụng phương pháp khoan nổ mìn. Năng suất của tất cả các loại thiết bị mỏ và chi phí sản xuất mỏ đều phụ thuộc vào tổ chức và chất lượng của công tác khoan nổ mìn. Việc xúc bốc trên mỏ lộ thiên được tiến hành khi khoan nổ mìn xong.

Để phát triển mở rộng mỏ lộ thiên và kéo dài tuổi thọ của mỏ đã áp dụng công nghệ bóc đất đá theo lớp và khai thác chọn lọc để tiết kiệm tài nguyên và nâng cao chất lượng than [1].  Công nghệ khai thác than hầm lò: Quy trình công nghệ khai thác than hầm lò là tập hợp các quá trình mở vỉa và chuẩn bị ruộng than, quá trình khấu than (các biện pháp kỹ thuật để tách than ra khỏi trạng thái nguyên khối trong gương lò thành trạng thái bở rời để vận tải) trong 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] các gương khai thác (phần lộ ra của vỉa than), quá trình vận tải than lên mặt đất và hàng loạt các vấn đề khác như sàng tuyển than, thông gió mỏ, thoát nước, cung cấp vật liệu, máy móc thiết bị và năng lượng, các quá trình công nghệ trên mặt bằng công nghiệp [11]. Công nghệ khai thác than hầm lò có thể được chia thành bốn dạng chính là: công nghệ thủ công, công nghệ bán cơ khí hóa, công nghệ cơ khí hóa toàn bộ và công nghệ tự động hóa [11]. Xu hướng phát triển ngành khai thác hầm lò ở các nước tiên tiến trên thế giới là: - Cơ khí hóa toàn bộ và tự động hóa để khai thác và vận chuyển than; - Tập trung hóa việc điều khiển và kiếm tra công tác của các khu vực và thiết bị sản xuất hầm lò nâng cao tính linh hoạt trong việc điều khiển sản xuất, giảm thời gian chết của thiết bị, giảm nhân lực điều khiển máy móc và thiết bị; - Gắn chặt quá trình khai thác than với nhiệm vụ bảo vệ môi trường để duy trì sự phát triển bền vững; Hiện nay, ngành khai thác than hầm lò Việt Nam còn khá lạc hậu so với các nước tiên tiến.

Công nghệ khấu than và đất đá ở các gương lò chủ yếu là thủ công kết hợp với công tác khoan nổ mìn. Trong các gương lò chợ dài các công tác nặng nhọc và tốn thời gian như chống lò, điều khiển áp lực mỏ vẫn phải thao tác thủ công. Tuy nhiên, cho đến nay ngành than hầm lò của nước ta đã cơ khí hóa và bán cơ khí hóa được nhiều khâu công nghệ quan trọng.  Công nghệ khí hóa lỏng dưới lòng đất UCG là công nghệ sản xuất khí tổng hợp bằng phương pháp đốt trực tiếp than ngay trong lòng đất, sản phẩm có thể dùng trực tiếp để phát điện có hiệu suất cao, hoặc để điều chế thành metanol và dầu diesel bằng công nghệ khí hóa lỏng.

Bản chất của UCG là biến than dưới lòng đất thành khí tổng hợp và sau đó khai thác 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] khí tổng hợp như khí thiên nhiên. Cơ sở của quá trình biến than dưới lòng đất thành khí tổng hợp là phản ứng oxy hóa của nguyên tố cacbon [16]. Trong phương pháp Fischer -Tropsch, than có thể chuyển hóa thành khí gas sau đó được hóa lỏng. Trong chiến tranh thế giới thứ nhất và thứ hai, người Đức đã tiến hành hóa lỏng than bằng phương pháp Bergius khi trộn lẫn than với khí hydro và đốt nóng.

Năm 1976, Tập đoàn NUS (Mỹ) đã triển khai và được cấp bằng sáng chế phương pháp nghiền khô và trộn than với 1% chất xúc tác molypđen. Quá trình hiđro hóa xảy ra trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, tạo ra khí tổng hợp và sản phẩm cuối cùng là một dạng nhiên liệu lỏng, như dầu thô, có chứa lượng nhỏ NH3 và lượng đáng kể CO2 [16]. Phương pháp cacbon hóa ở nhiệt độ thấp cũng có khả năng chuyển hóa than thành dạng nhiên liệu lỏng. Than được luyện trong khoảng nhiệt độ 450 ÷ 7000C, thấp hơn so với nhiệt độ cốc hóa luyện kim (800 ÷ 1000°C).

Ở nhiệt độ này, nhựa than được tạo ra nhiều hơn và sau đó được chế biến thành nhiên liệu lỏng. Nhiều quốc gia đánh giá cao UCG là một công nghệ năng lượng sạch tiềm năng có nhiều ưu thế hơn so với điện nguyên tử. Công nghệ này còn có ưu điểm là không sử dụng lao động chịu độc hại và nặng nhọc trong lòng đất; giảm chi phí lớn và các công đoạn phức tạp, không gây ô nhiễm môi trường; cho phép tự động hóa ở mức độ cao; sản phẩm có thể vận chuyển đi xa, cung cấp đến nơi tiêu thụ chỉ đơn giản bằng đường ống [16]. Nguồn gốc và đặc tính của nước thải khai thác than Trong quá trình khai thác, nước thải mỏ than được hình thành từ ba nguồn chính: nước thải mỏ hầm lò, nước thải mỏ lộ thiên, nước thải từ các nhà máy sàng tuyển các bãi thải, kho than.

Trong đó, nước thải hầm lò có số lượng lớn và nồng độ các chất ô nhiễm cao hơn nhiều so với các loại nước thải khác. Nước thải từ các mỏ than được đặc trưng bởi độ pH thấp và nồng độ cao của TSS (dao động từ 50 ÷1000 mg/l, trong đó các hạt có kích thước nhỏ hơn 10 µm chiếm đến 80%), Fe, một số kim 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.