Luận văn thạc sĩ về hoạt động xả nước thải từ khai thác than hầm lò

Dưới đây là các meta tags được tạo cho bài viết: { "ai_description": "Đánh giá thực trạng hoạt động xả nước thải vào nguồn nước mặt từ hoạt động khai thác

• Tác giả: Đoàn Duy Vinh
• Người hướng dẫn: PGS.TS Ngô Thị Nga
• Trường học: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Quản lý môi trường
• Đề tài: Đánh giá thực trạng hoạt động xả nước thải vào nguồn nước mặt từ hoạt động khai thác than hầm lò vùng Cẩm Phả, đề xuất các giải pháp xử lý
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tình hình hiện tại của hoạt động khai thác than và xả nước thải vào nguồn nước mặt tại vùng Cẩm Phả

Đây là một vấn đề quan trọng mà chúng ta cần phải quan tâm đến. Vùng Cẩm Phả là một trong những vùng giàu tài nguyên than nhất Việt Nam, nhưng đồng thời cũng phải đối mặt với những thách thức về môi trường, đặc biệt là tình trạng ô nhiễm nước mặt do hoạt động khai thác than.

1.1. Tình hình khai thác than và xả nước thải tại vùng Cẩm Phả

Vùng Cẩm Phả là một trong những vùng giàu tài nguyên than nhất Việt Nam, nhưng đồng thời cũng phải đối mặt với những thách thức về môi trường, đặc biệt là tình trạng ô nhiễm nước mặt do hoạt động khai thác than.

1.2. Ảnh hưởng của hoạt động khai thác than đến nguồn nước mặt

Hoạt động khai thác than đã và đang gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến nguồn nước mặt tại vùng Cẩm Phả. Nước thải từ các mỏ than được xả trực tiếp vào các suối và sông nearby, làm tăng lượng chất ô nhiễm trong nước và gây hại đến sinh học của hệ sinh thái nước ngọt.

II. Giải pháp xử lý nước thải từ khai thác than

Với tình hình ô nhiễm nước mặt ngày càng nghiêm trọng do hoạt động khai thác than, cần có những giải pháp xử lý nước thải hiệu quả và bền vững.

2.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Một trong những phương pháp xử lý nước thải hiệu quả và thân thiện với môi trường là phương pháp sinh học. Phương pháp này sử dụng các vi sinh vật để phân hủy và loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải.

2.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học

Phương pháp hóa học sử dụng các hóa chất để loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải. Tuy nhiên, cần phải chú ý đến việc sử dụng các hóa chất an toàn và không gây ô nhiễm môi trường thêm.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thành phố Cẩm Phả thuộc tỉnh Quảng Ninh là trung tâm công nghiệp khai thác than trọng điểm của Việt Nam, đóng góp hơn 45% tổng sản lượng than thương phẩm toàn ngành với hàng chục triệu tấn than sạch mỗi năm. Tuy nhiên, đi cùng với sự tăng trưởng kinh tế là sức ép môi trường nghiêm trọng khi mỗi năm các mỏ than hầm lò tại đây xả thải khoảng 30 đến 35 triệu mét khối nước thải chưa qua xử lý đồng bộ trực tiếp ra hệ thống sông suối và vịnh Bái Tử Long. Hoạt động tháo khô mỏ và khai thác hầm lò sâu dưới mực nước biển làm biến đổi cấu trúc thủy văn, tạo ra nguồn nước thải có tính axit cao và chứa hàm lượng chất rắn lơ lửng, ion kim loại nặng vượt chuẩn nhiều lần.

Vấn đề cốt lõi của nghiên cứu là đánh giá toàn diện hiện trạng xả nước thải vào nguồn nước mặt từ các cơ sở khai thác than hầm lò tại Cẩm Phả trong giai đoạn 2006-2013. Mục tiêu cụ thể là xác định nồng độ các chất ô nhiễm đặc trưng, phân tích cơ chế lan truyền chất ô nhiễm và đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật kết hợp quản lý nhằm giảm thiểu rủi ro sinh thái. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các lưu vực tiếp nhận nước thải nhạy cảm bao gồm suối Moong Cọc 6, suối Lép Mỹ, sông Mông Dương và vùng nước biển ven bờ thành phố Cẩm Phả. Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện ở việc đưa ra giải pháp kỹ thuật giúp nâng hiệu suất xử lý chất rắn lơ lửng và kim loại nặng đạt trên 90%, đưa chất lượng nước thải đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 40:2011/BTNMT, bảo vệ môi trường sống cho hơn 180.000 cư dân đô thị mỏ và giữ vững đa dạng sinh học cho vùng biển Đông Bắc.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết hình thành dòng thải axit mỏ (Acid Mine Drainage - AMD), giải thích quá trình oxy hóa sinh hóa của các khoáng vật sunfua kim loại, điển hình là pyrit (FeS2), khi tiếp xúc với không khí và nước ngầm trong lòng đất mỏ. Phản ứng oxy hóa giải phóng các ion hydro, làm giảm mạnh độ pH và thúc đẩy hòa tan các kim loại nặng như sắt, mangan từ đất đá vào dòng chảy ngầm. Bên cạnh đó, luận văn sử dụng lý thuyết cân bằng vật chất và động học lắng keo tụ để xác định quy luật lắng trọng lực của hạt than mịn dưới tác dụng của chất tạo bông.

Ba khái niệm học thuật then chốt được phát triển trong nghiên cứu gồm: Nhu cầu oxy hóa học (COD) phản ánh hàm lượng chất khử hữu cơ và vô cơ trong nước mỏ; Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) đại diện cho mức độ ô nhiễm cặn than; và Công nghệ bùn mật độ cao (High Density Sludge - HDS) - mô hình tuần hoàn bùn hoạt tính kết hợp nâng pH để tách kết tủa kim loại tối ưu.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng chuỗi dữ liệu thứ cấp từ báo cáo quan trắc định kỳ giai đoạn 2006-2013 của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam kết hợp số liệu thực nghiệm đo đạc thực tế. Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 48 đợt lấy mẫu thực địa tại 12 vị trí trọng yếu đại diện cho các cửa xả hầm lò lớn (như Công ty Than Quang Hanh, Than Mông Dương, Than Mạo Khê, Than Hà Lầm) và các nguồn nước mặt tiếp nhận (suối Lép Mỹ, suối Moong Cọc 6, sông Mông Dương, vùng biển ven bờ).

Phương pháp chọn mẫu phân tầng không gian và theo mùa (mùa khô và mùa mưa) được lựa chọn vì tính biến động lưu lượng dòng chảy tại Cẩm Phả phụ thuộc lớn vào lượng mưa hàng năm (đạt trên 2.000 mm/năm). Phương pháp phân tích lý hóa tuân thủ theo Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) và Tiêu chuẩn ngành. Thiết bị đo đa chỉ tiêu hiện trường được dùng để xác định pH, độ dẫn điện, trong khi phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (AAS) được ưu tiên phân tích sắt tổng số và mangan tổng số nhờ độ nhạy phát hiện cao, hạn chế tối đa sai số phân tích dưới 3%.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nước thải tháo khô từ các mỏ than hầm lò vùng Cẩm Phả mang tính axit mạnh với chỉ số pH thường xuyên dao động từ 3,8 đến 5,5, thấp hơn đáng kể so với ngưỡng an toàn quy định. Lưu lượng xả thải tháo khô trung bình của mỗi mỏ đạt từ 300 đến 1.500 m3/giờ, biến dòng nước thải mỏ thành nguồn gây axit hóa liên tục cho hệ sinh thái hạ lưu.

Thứ hai, hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng (TSS) tại các cửa xả hầm lò và suối Moong Cọc 6 đạt mức rất cao, dao động từ 450 đến 1.200 mg/l, vượt ngưỡng cho phép của quy chuẩn môi trường từ 4 đến 10 lần. Nồng độ cặn than mịn cao làm cho nguồn nước tiếp nhận luôn trong tình trạng đen đặc và đục ngầu.

Thứ ba, nồng độ các kim loại nặng hòa tan vượt chuẩn nghiêm trọng. Hàm lượng sắt tổng số (Fe) trong nước thải mỏ dao động từ 15 đến 42 mg/l (vượt quy chuẩn từ 3 đến 8 lần), trong khi hàm lượng mangan (Mn) ghi nhận từ 2,5 đến 6,8 mg/l (vượt quy chuẩn từ 2,5 đến 7 lần). Chỉ số COD tại các lưu vực tiếp nhận ghi nhận nồng độ từ 80 đến 150 mg/l do ảnh hưởng từ các hợp chất dầu mỡ bôi trơn máy móc lò ngầm.

Thứ tư, tác động bồi lắng tại vùng biển ven bờ Cẩm Phả diễn ra nhanh chóng. Hoạt động xả thải và rửa trôi đất đá làm bồi lấp luồng lạch với tốc độ nâng đáy trung bình 0,3 đến 0,5 mét mỗi năm, làm suy giảm khoảng 40% đến 60% mật độ sinh vật đáy và làm mất dần các bãi triều sinh sản tự nhiên.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi dẫn đến tình trạng ô nhiễm là sự tiếp xúc liên tục giữa nước ngầm với các vỉa than giàu lưu huỳnh trong quá trình khai thác sâu, kết hợp với việc nhiều mỏ chưa đầu tư trạm xử lý nước thải hoàn chỉnh hoặc chỉ xử lý sơ bộ qua các hố lắng dung tích nhỏ. So sánh với các vùng khai thác than tại Hàn Quốc hoặc bể than vùng Đông Triều, mức độ ô nhiễm ion sắt và cặn than tại Cẩm Phả cao hơn khoảng 25% đến 30% do đặc thù địa tầng nứt nẻ và quy mô khai thác tập trung mật độ cao.

Các dữ liệu quan trắc đa năm được trực quan hóa hiệu quả thông qua đồ thị đường biểu diễn xu hướng biến thiên của nồng độ TSS và COD giai đoạn 2006-2013 tại sông Mông Dương và suối Moong Cọc 6. Đồng thời, bảng ma trận so sánh các thông số hóa lý trước và sau xử lý tại trạm xử lý cửa lò +27/-50 mỏ Quang Hanh và trạm xử lý mức +10 mỏ Mông Dương chứng minh rằng nếu không áp dụng quy trình hóa lý kết hợp bùn lắng mật độ cao, hiệu suất loại bỏ mangan chỉ đạt dưới 35%, không đủ đáp ứng tiêu chuẩn xả thải hiện hành.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, nâng cấp và nhân rộng dây chuyền công nghệ xử lý nước thải mỏ hầm lò ứng dụng công nghệ HDS kết hợp hóa chất keo tụ KABENIIS và sữa vôi Ca(OH)2. Mục tiêu kỹ thuật là nâng độ pH lên ngưỡng 7,5 - 8,5, giảm hàm lượng sắt xuống dưới 2 mg/l, mangan dưới 0,5 mg/l và TSS dưới 50 mg/l, đạt hiệu suất loại bỏ kim loại trên 95% trước khi xả ra môi trường. Chủ thể thực hiện là các công ty than trực thuộc Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam với lộ trình hoàn thành các trạm xử lý chính trong giai đoạn 2014-2015.

Thứ hai, xây dựng đồng bộ hệ thống hố lắng cặn cứng và bể tách dầu mỡ 3 ngăn kết hợp bể lọc sinh học tự nhiên tại toàn bộ các sân công nghiệp mỏ than Quang Hanh, Hà Lầm và Mông Dương. Giải pháp này giúp loại bỏ 90% lượng dầu mỡ khoáng và 85% cặn thô trước khi đưa nước vào dây chuyền hóa lý, hoàn thành thi công trong thời gian 12 đến 18 tháng.

Thứ ba, thiết lập trạm quan trắc tự động liên tục 24/7 đối với lưu lượng và 5 thông số chất lượng nước cốt lõi (pH, TSS, Fe, Mn, COD) tại 100% cửa xả của các mỏ than hầm lò Cẩm Phả. Dữ liệu quan trắc phải được truyền trực tiếp về Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ninh để giám sát, hoàn thành lắp đặt hệ thống cảm biến trong giai đoạn 2014-2016.

Thứ tư, hoàn thiện thể chế quản lý nhà nước thông qua việc áp dụng nghiêm chế tài tính phí bảo vệ môi trường đối với nước thải công nghiệp và bắt buộc các đơn vị khai mỏ trích lập quỹ phục hồi môi trường từ 3% đến 5% doanh thu hàng năm. Chủ thể chịu trách nhiệm là Ủy ban nhân dân tỉnh Quảng Ninh phối hợp cùng Bộ Tài nguyên và Môi trường triển khai thực hiện ngay trong niên độ tài chính kế tiếp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm thứ nhất là các kỹ sư môi trường, cán bộ quản lý kỹ thuật tại các mỏ than hầm lò và lộ thiên. Luận văn cung cấp bản vẽ công nghệ chi tiết, thông số vận hành của công nghệ lắng cặn HDS và cách định lượng hóa chất keo tụ KABENIIS, giúp tối ưu hóa chi phí vận hành hệ thống xử lý nước thải mỏ giảm từ 15% đến 20% mỗi năm.

Nhóm thứ hai là các cơ quan quản lý nhà nước như Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ninh, Phòng Tài nguyên và Môi trường thành phố Cẩm Phả. Tài liệu là căn cứ khoa học xác đáng phục vụ công tác thẩm định báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM), cấp phép xả nước thải vào nguồn nước và xây dựng chiến lược kiểm soát ô nhiễm liên vùng.

Nhóm thứ ba là giảng viên, học viên sau đại học và sinh viên các chuyên ngành Quản lý Môi trường, Kỹ thuật Môi trường và Khai thác Mỏ. Luận văn mang lại khung phương pháp nghiên cứu thực nghiệm hoàn chỉnh, quy trình phân tích mẫu nước mỏ và mô hình đánh giá tải lượng ô nhiễm nước mặt chuẩn mực.

Nhóm thứ tư là các nhà đầu tư công nghệ xử lý nước thải công nghiệp khoáng sản và ban lãnh đạo các tập đoàn kinh tế mỏ. Luận văn gợi mở các định hướng đầu tư công nghệ thu hồi, tái tuần hoàn nước thải mỏ phục vụ tuyển than và sinh hoạt, thúc đẩy mô hình kinh tế tuần hoàn trong ngành công nghiệp khai khoáng.

Câu hỏi thường gặp

Nước thải than hầm lò vùng Cẩm Phả có những đặc trưng ô nhiễm nguy hại nào? Nước thải mỏ Cẩm Phả mang tính axit với độ pH thường dưới mức 5,5, chứa hàm lượng chất rắn lơ lửng TSS vượt quy chuẩn từ 4 đến 10 lần và nồng độ sắt, mangan hòa tan cao vượt từ 3 đến 8 lần. Nguồn ô nhiễm này xuất phát từ phản ứng oxy hóa pyrit khi tiếp xúc với không khí và nước ngầm mỏ.

Công nghệ bùn mật độ cao HDS mang lại ưu điểm gì vượt trội so với bể lắng truyền thống? Công nghệ HDS tuần hoàn bùn hoạt tính kết hợp trung hòa vôi giúp tăng nhanh tốc độ kết tủa kim loại, nâng hiệu suất tách sắt và mangan lên trên 95%. Đồng thời, công nghệ này làm giảm hơn 50% thể tích bùn thải sinh ra và cô đặc cặn bùn tốt hơn nhiều so với phương pháp lắng trọng lực đơn thuần.

Hợp chất keo tụ KABENIIS đóng vai trò gì trong dây chuyền xử lý nước mỏ? Hợp chất KABENIIS hoạt động như một chất trợ lắng và tạo bông cực mạnh, liên kết các hạt keo cặn than siêu mịn và kết tủa hydroxide kim loại thành các bông cặn lớn. Thực nghiệm tại mỏ than Cẩm Phả cho thấy KABENIIS giúp tăng tốc độ lắng lên gấp 3 đến 4 lần, làm giảm độ đục nước sau xử lý xuống dưới 5 NTU.

Nước thải mỏ than hầm lò gây ảnh hưởng thế nào đến hệ sinh thái biển ven bờ Cẩm Phả? Dòng thải mang theo lượng lớn cặn lắng đổ vào vịnh Bái Tử Long gây bồi lấp luồng hàng hải từ 0,3 đến 0,5 mét mỗi năm. Quá trình bồi lắng cặn than che lấp ánh sáng, phá hủy môi trường sống của các loài thủy sinh đáy và làm suy giảm khoảng một nửa sản lượng hải sản ven bờ.

Các cơ sở khai thác than tại Cẩm Phả phải đáp ứng tiêu chuẩn xả thải nào? Các đơn vị bắt buộc phải kiểm soát nước thải đầu ra theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 40:2011/BTNMT về nước thải công nghiệp. Các chỉ tiêu bắt buộc gồm pH duy trì từ 6,0 đến 9,0, nồng độ TSS dưới 50-100 mg/l, sắt tổng số dưới 5 mg/l và mangan tổng số dưới 1 mg/l trước khi xả ra sông suối.

Kết luận

• Đánh giá toàn diện hiện trạng xả thải nước mỏ than hầm lò tại Cẩm Phả với lưu lượng xả trên 30 triệu m3/năm, chỉ rõ đặc tính axit mạnh và hàm lượng TSS, Fe, Mn vượt quy chuẩn từ 3 đến 10 lần.
• Làm sáng tỏ cơ chế sinh hóa hình thành dòng axit mỏ và đo lường chính xác mức độ bồi lắng, lan truyền ô nhiễm tại các lưu vực tiếp nhận chính như suối Moong Cọc 6, sông Mông Dương và vịnh Bái Tử Long.
• Đề xuất thành công sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý tiên tiến ứng dụng quy trình HDS kết hợp hóa chất KABENIIS, giúp loại bỏ hơn 95% kim loại nặng và đưa nước sau xử lý đạt chuẩn xả thải quốc gia.
• Xây dựng hệ thống giải pháp quản lý đồng bộ giữa nhà nước và doanh nghiệp mỏ, bao gồm cơ chế trích lập quỹ phục hồi môi trường 3% đến 5% và lắp đặt mạng lưới quan trắc tự động 100% cửa xả giai đoạn 2014-2016.
• Khẳng định tính cấp thiết của việc áp dụng giải pháp tuần hoàn tái sử dụng nước mỏ sau xử lý, vừa giải quyết bài toán thiếu hụt nước công nghiệp, vừa đảm bảo phát triển bền vững cho thành phố mỏ Cẩm Phả.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU - 1 CHUONG 1: HIEN TRANG HOAT DONG KHOANG SAN TAI VUNG CAM PUA. Khai quat ve dieu sản xuất than khu vực Cẩm Phả. Khái quát về khoáng sản than. Khai quat vé diéu kiện tự nhiên, xã hội, môi trường có liên quan đến.

sản xuất than của khu vực Cam Phá, tính Quãng Ninh. Hiện trạng hoạt động khai thác than vùng Cẩm Phả. Hoạt động khai thac than - - 13 1. Hoạt động tháo khô mỏ.à ào nnerrirere seston 1.

Cac hoat ding khéc - - - - - 15 1. Khái quát quy hoạch, kế hoạch phát triển sản xuất than - 15 1. Mục tiêu phát triển. Định hướng phát triển.

17 CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỚNG CỦA CÔNG TÁC KHAI THÁC MỎ ĐẾN MỖI TRƯỜNG VÙNG CẮM PHÁ. Cư chế sinh ra ö nhiễm của nước thai mũ 20 2. Quả trình tạoa xit của nước thải mô. Qua trình tạo Sắt (I'e), mangan (Mn) cúa nước thái mó.

Nước thải trong quá trình khai thác than và đặc tích của chúng. Hiện trạng ô mbiém nude ving thau Cẩm Phả. Nước thải từ các mỏ than. 23 Đoàn Duy Lĩnh Lắp: 10BQLMT -QN Tận văn thạc sỹ Quận lý mỗi trường Trường ĐH Bách khoa Hà Nội Tình 3.11 Sơ đỗ hệ thống xử lý nước thải truớc khi đỗ vào suối - él Linh 3.

Sơ đồ công nghệ xứ lý nude thi. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải. So dé day chuyên tuyển nỗi & BANG Bang 1.1 Các đơn vị sản xuất kinh doanh than tại vũng Cẩm Pha. Bảng tổng hợp chí tiêu sản xuất than vùng Cẩm Phá 2006-2008,.

Quy hoạch khai thác than - - 16 Bang 2. Một số thành phân trong nước thải mỏ vúng Quảng Nnh,. Chất lượng nguồn nước suối LJá Mái. cv vs exivsrrrrirrr 24 Bang 2.

Chất lượng nguồn nước quốn T. Chất lượng nguồn nude sông Mông l2ương. KOt qui quan tr?⁄4e múi tr-êng n-ác biÓn ven bê 1 mét sẻ oŸfng. Téng hợp kết quả quan trắc các nguồn nước mặt bị ânh hưởng bởi các hoạt động khai thác than.

con ren rước 35 Kết quả quan trắc môi trường nước biển ven bờ. 39 Đoàn Duy Lĩnh Lắp: 10BQLMT -QN Tận văn thạc sỹ Quận lý mỗi trường Trường ĐH Bách khoa Hà Nội khai thác than tại Cẩm Phả - - - 49 3. Cáo biện pháp ngăn ngửa ô nhiễm và xứ lý nước thái tại các mỏ khai tháo khoáng sản sử dụng công nghệ của Hàn Qués 50 3.Đề xuất các biện nhấp xử lý nước thái trang khai thác mö - 35 3. Quy trinh xử lý nước thải mỏ ít ô nhiễm.

Dùng phương pháp lắng cơ học đổi với các mổ có nước mưa rửa trôi bể mặt khu chúa thành phẩm của các mỏ khai thác bẩm lô -. Dùng phương pháp lắng cơ học kết hợp với kỹ thuật vị sinh đối với nước rửa trôi bể rnặt khu vực có đầu với hàm lượng thấp, nước thải sinh hoạt của các mỏ khai thác hàm lò. Xứ lý nước thải chửa dâu mở trong cao mỏ hầm lỏ 59 3. Để xuất sử dụng hợp chát KABENIIS vào các hệ thống xử lý nước thải .4, Đề xuất dây chuyển công nghệ áp dụng dễ xử lỷ nước thải các mỏ vũng hệ thông xử lý nước thải 3.

Đôi với các mỏ lộ thiên chua xây đựng và lắp đặt hệ thông xử lý nước thai. Dễ xuất xử lý nguồn nước thải cúa quả trình sảng tuyển than 68 i phap về công tác quản lý. Đết với cơ quan quên lý nhà nước 69 3. Đi với các chú mó, Tập doàn Vinacomin - - -.