THIẾT kết hệ THỐNG xử lý nước THẢI CHO KHU CÁNH gà VÀNG DANH – mỏ THAN VÀNG DANH, UÔNG bí QUẢNH NINH

LỜI CAMVÀ
ĐOAN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN
MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG


Tôi xin cam đoan: Đồ án này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân, được
thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy Lê Xuân Sinh.
Các số liệu, những kết luận được trình bày trong bài viết này trung thực.
Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.
Sinh viên thực hiện

Trần Đức Mạnh

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾT HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO KHU CÁNH
GÀ VÀNG DANH – MỎ THAN VÀNG DANH,
UÔNG BÍ – QUẢNG NINH

Người hướng dẫn

: TS. Lê Xuân Sinh
TH.S Mai Quang Tuấn

Sinh viên thực hiện

: Trần Đức Mạnh

Lớp

: ĐH1CMC

MSSV

: ĐC00100775

Hà Nội - 2015


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên của đồ án tốt nghiệp này em xin trân trọng gửi đến quý thầy cô lời
cảm ơn chân thành nhất.
Trong suốt thời gian học tập tại trường dưới sự dìu dắt tận tình của các thầy cô
khoa Môi trường và các khoa khác của trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà
Nội đã truyền đạt cho em những kiến thức, những kinh nghiệm quý báu trong chuyên
môn cũng như trong nhiều lĩnh vực khác. Sự tận tụy, say mê, lòng nhân ái nhiệt thành
của thầy cô là động lực giúp em cố gắng trau dồi thêm kiến thức và vượt qua những
khó khăn trong học tập.
Em xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy Lê Xuân Sinh đã tận tình hướng dẫn,
giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. Sau cùng em xin cám ơn nhà trường
đã tạo những điều kiện thuận trong suốt những năm học tập, cũng như trong suốt quá
trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này.

2


MỤC LỤC

3

DANH MỤC BẢNG

LỜI MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết của đề tài
Công ty Cổ phần than Vàng Danh - Vinacomin là đơn vị thành viên của Tập
đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam thực hiện nhiệm vụ khai thác than
bằng phương pháp hầm lò với sản lượng năm 2011 là 3,5 triệu tấn/năm tại phường
Vàng Danh, TP. Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh.
Với hoạt động sản xuất của Công ty ngày càng mở rộng, các tác động đến môi
trường ngày một tăng lên, trong đó có vấn đề gây ô nhiễm môi trường do nước thải
mỏ. Trong nhiều năm qua, thực hiện Luật Bảo vệ môi trường, Công ty Cổ phần than
Vàng Danh – Vinacomin đã thực hiện các biện pháp xử lý nước thải mỏ trước khi xả
ra môi trường xung quanh nhưng chưa được triệt để. Nước thải mỏ Vàng Danh được
xả ra đầu nguồn sông Vàng Danh, là dòng sông cung cấp nước cho nhà máy xử lý
nước Lán Tháp để cung cấp nước sạch cho thành phố Uông Bí và thành phố Hải
Phòng. Do nước thải mỏ có chất lượng xấu nên gây nhiều ảnh hưởng đến chất lượng
nước sạch cung cấp cho dân cư và thợ mỏ.
Mỏ than Vàng Danh khai thác than bằng phương pháp hầm lò, do Liên Xô (cũ)
thiết kế và được đưa vào vận hành từ những năm 60 của thế kỷ trước. Trong quá trình
hoạt động và phát triển, vấn đề bảo vệ môi trường nói chung và xử lý nước thải mỏ nói
riêng đã không được quan tâm do nhận thức và tình trạng chung của xã hội những năm
đó. Theo thiết kế của Liên Xô (cũ), tại khu vực Vàng Danh chỉ có nước thải sinh hoạt
từ nhà tắm, nhà ăn được thu gom vào bể chứa để lắng cặn, sau đó nước thải được thải
ra suối, cho đến nay hệ thống bể chứa đã hầu như không còn tác dụng. Do vậy, theo
kết quả quan trắc những năm vừa qua, nước thải mỏ và nước thải sinh hoạt mỏ than
Vàng Danh không đảm bảo tiêu chuẩn môi trường, đặc biệt là vào mùa khô. Vì vậy
xây dựng các công trình xử lý nước thải của mỏ với công nghệ tiên tiến là cần thiết.

4

Do đó em chọn đề tài” Thiết kế hệ thống, xử lý nước thải cho khu cánh gà
Vàng Danh - mỏ than Vàng Danh, Uông Bí” để đáp ứng được nhu cầu cấp thiết hiện
nay.

5


2. Mục tiêu của đề tài
- Đề xuất, thiết kế, tính toán hệ thống xử lý nước thải cho khu vực cánh gà Vàng
Danh - mỏ than Vàng Danh, Uông Bí đạt tiêu chuẩn nước thải ra môi trường theo
QC 40:2011/BTNMT – cột A
3. Phương pháp thực hiện
Để hoàn thành đề tài “ Thiết kế hệ thống, xử lý nước thải cho khu cánh gà
Vàng Danh - mỏ than Vàng Danh, Uông Bí ” cần áp dụng 1 số phương pháp như sau :
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu : Tìm hiểu, thu thập số liệu, các công thức và
mô hình dựa trên các tài liệu có sẵn và từ thực tế
- Phương pháp tổng hợp, tính toán số liệu : Dựa vào các tài liệu và thông tin thu
thập được để tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống xử lý nước thải và tính
toán khái toán kinh tế hệ thống xử lý nước thải
- Phương pháp mô phỏng đồ họa : sử dụng phần mềm Autocad để thể hiện các
bản vẽ kỹ thuật.
4. Nội dung đề tài
- Giới thiệu các công nghệ xử lý nước thải
- Lựa chọn công nghệ xử lý
- Tính toàn thiết kế công trình
- Khái toán chi phí xây dựng, vận hành

6

CHƯƠNG I . TỔNG QUAN
1.1. Đặc điểm tự nhiên khu vực thực hiện đề tài
- Vị trí địa lý : Công ty cổ phần than Vàng Danh - Vinacomin nằm trên địa bàn
phường Vàng Danh, thành phố Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh, trong đó khu vực khai thác
than nằm ở vị trí:
. Phía Đông giáp mỏ Đồng Vông.
. Phía Tây giáp mỏ Nam Mẫu.
. Phía Bắc là đường phân thuỷ của dãy Bảo Đài.
. Phía Nam là thị trấn Lán Tháp.
Ranh giới mỏ được giới hạn bởi phạm vi toạ độ (Hệ toạ độ nhà nước 1972):
X: 2.337.200 – 2.340.000
Y: 370.500 – 379.500
- Địa hình : Khu mỏ thuộc miền núi cao trung bình và khá dốc, độ cao trung
bình từ 300 đến 350 mét, góc dốc địa hình thay đổi trung bình từ 20 O đến 30O, có nơi
40O, 50O. Độ cao địa hình giảm dần từ Bắc xuống Nam.
Mỏ than Vàng Danh đã được xây dựng từ những năm 60 của thế kỷ trước nên
cho đến nay xung quanh khu vực mỏ đã hình thành hệ thống hạ tầng tương đối hoàn
chỉnh, gồm hệ thống đường sắt khổ 1435mm trong mỏ và nối mỏ với bên ngoài, hệ
thống đường bộ được trải nhựa 2 làn xe, hệ thống điện cao và hạ thế, hệ thống cấp
nước vùng, các khu cong trình dân dụng như dân cư, trường học, nhà trẻ, chợ, y tế…
- Khí hậu, thủy văn :
+ Điều kiện khí hậu : Khu vực xây dựng công trình nằm trong vùng có khí hậu
nhiệt đới gió mùa vùng ven biển. Mùa mưa thường bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 9,
nắng nóng mưa nhiều với các trận mưa rào to. Mùa khô từ tháng 10 tới tháng 4 năm
sau, mùa này thường hanh khô có mưa phùn gió rét. Hướng gió chủ đạo là Bắc và
Đông Bắc, độ ẩm bình quân là 81%, nhiệt độ trung năm là 23 oC. Mưa thường lớn nhất
vào tháng 7, 8 hàng năm.
- Lượng mưa lớn nhất trong ngày: 290mm (ngày 31/5/1975).

- Lượng mưa lớn nhất trong năm: 2985mm (năm 1973).
- Cường độ mưa nhỏ nhất trong ngày: 64mm/h (ngày 22/6/1983).
- Số ngày mưa trong năm từ 53 đến 138 ngày.

7


+ Điều kiện thủy văn : các suối nhỏ chảy qua trong đó có hai suối chính là suối
A và suối C đều bắt nguồn từ núi Bảo Đài ở phía Bắc, chạy theo hướng Bắc – Nam
xuyên qua địa hình các vỉa than rồi nhập lại thành một con suối lớn và chạy về phía
Nam ra sông Uông Bí.
Trong vùng xung quanh mỏ có sông Vàng Danh là con sông chính của vùng, là
nguồn cấp nước cho nhà máy cấp nước sinh hoạt Lán Tháp để xử lý thành nước sinh
hoạt cung cấp cho dân cư TP. Uông Bí và một phần về TP. Hải Phòng. Sông Vàng
Danh còn được nối với sông Uông Thượng tại ngã ba cầu Trắng và sông Chanh tại ngã
ba cầu Lán Tháp.
Nước dưới đất bắt gặp tương đối nông, có mức độ xâm thực trung bình.
Với địa hình khu vực, sông Vàng Danh trở thành điểm hội thủy mạng lưới thủy
văn trong vùng nhưng bị tác động lớn bởi chất lượng các nguồn sinh thủy tự nhiên và
nước thải của các mỏ Vàng Danh, Uông Thượng, Đồng Vông, Nam Mẫu.
1.2. Đặc điểm của nước thải cần xử lý và mức độ xử lý
1.2.1. Đặc điểm chung của nước thải phát sinh từ khai thác mỏ hầm lò
Nước thải phát sinh từ việc khai thác than hầm lò có thành phần, tính chất không
phức tạp như những nguồn nước thải công nghiệp khác. Nước thải thường được phát
sinh từ 2 nguồn chính :
- Nước thải phát sinh trong quá trình khoan giếng tìm quặng.
- Nước thải phát sinh từ quá trình tuyển nổi.
Nước thải phát sinh từ 2 nguồn chính này có tính ô nhiễm khá nghiêm trọng do
có hàm lượng kim loại cao và tính axit, mà nguồn tiếp nhận sau khi thải ra là những
con suối bên cạnh khu mỏ nên nếu không được xử lý trước khi thải thì sẽ gây ảnh

hưởng lớn đến hệ sinh thái cũng như đời sống của cư dân ven suối. Vì vậy yêu cầu
chung của các khu mỏ là phải có trạm xử lý đủ công suất để xử lý nước thải đạt tiêu
chuẩn trước khi thải ra môi trường. Thành phần của nước thay đổi theo thời gian.
1.2.2. Đặc điểm của nước thải khu Cánh Gà Vàng Danh
Để có cơ sở thiết kế, lựa chọn công nghệ xử lý nước thải mỏ, sinh viên đã sử
dụng số liệu quan trắc môi trường định kỳ của Công ty Cổ phần than Vàng Danh Vinacomin trong các năm 2011, 2012. Các mẫu phân tích bổ sung được lấy tại các địa
điểm sau:

8


Khu Cánh Gà: Cửa lò +130, cửa lò +135, rãnh thoát nước thải mặt bằng khu
Cánh Gà.
Qua số liệu quan trắc môi trường định kỳ về nước thải mỏ và số liệu phân tích bổ
sung, nước thải xử lý giai đoạn II có các đặc điểm sau:
- Các chỉ tiêu pH, sắt (Fe), mangan (Mn), cặn lơ lửng (TSS) không đạt tiêu chuẩn
môi trường cho phép. Độ pH thay đổi từ 3,68 – 6,4 (quy định 5,5 - 9,0), hàm lượng Fe
thay đổi từ 1,7 mg/l – 71,9 mg/l (quy định 0,5 mg/l), hàm lượng Mn thay đổi từ 0,2
mg/l – 23,8 mg/l (quy định 1 mg/l), hàm lượng TSS thay đổi từ 25 mg/l – 633 mg/l
(quy định 50 mg/l). Các chỉ tiêu khác đạt tiêu chuẩn cho phép.
- Chất lượng nước thải thay đổi theo mùa và tuỳ thuộc vào điều kiện thời tiết.
Vào mùa mưa, độ pH cao, hàm lượng Fe và Mn thấp, hàm lượng TSS cao. Ngược lại
vào mùa khô, độ pH thấp, hàm lượng Fe và Mn cao, hàm lượng TSS thấp hơn mùa
mưa.
a. Nước thải lò bằng +135 Cánh Gà:
- Loại hình: Nước thải mỏ.
- Phương thức thải: Tự chảy từ lò bằng mức +135 Cánh Gà.
- Lưu lượng: 185 m3/h theo thiết kế.
- Hệ thống thu gom và xả thải: Nước thải được thải theo mương thoát có kích
thước dài x rộng x sâu = 60 m x 0,70 m x 0,7 m vào hố nhận. Tại hố nhận, nước thải

được châm sữa vôi trước khi xả ra suối Cánh Gà. Sau năm 2016 khi kết thúc khai thác,
lò bằng +135 Cánh Gà sẽ được duy trì để thoát nước cho mức +115 Cánh Gà.
- Điểm nhận xả hiện tại: suối Cánh Gà.
b. Nước thải lò giếng +130 Cánh Gà:
- Loại hình: Nước thải mỏ.
- Phương thức thải: Nước thải được bơm từ các mức -50 và +115 khu Cánh Gà
lên mức +130 và thoát ra cửa lò +130.
- Lưu lượng: 1.096 m3/h, trong đó:
.Từ mức -50: 975 m3/h khi mỏ đạt công suất thiết kế.
.Từ mức +115: 121 m3/h khi mỏ đạt công suất thiết kế.
- Hệ thống thu gom và xả thải: Nước thải được thoát theo 02 đường ống thép có
đường kính 315mm xả thẳng ra suối Cánh Gà. Ngoài ra, có một đường ống dự phòng
trong trường hợp lò chợ phải sử dụng bơm thứ 3 để thoát nước.
- Điểm tiếp nhận xả thải hiện tại: suối Cánh Gà.
c. Số liệu quan trắc thành phần nước thải mỏ thải mỏ
9


Bảng 1.1 : Số liệu quan trắc nước thải mỏ CL+130 và CL+135 khu Cánh Gà năm
2011
Ngày đo
24/02/201
T
T

1

Thông số
CL

CL

Ngày đo

Ngày đo

26/4/2011

05/7/2011

CL

CL

CL

CL

Ngày đo
26/10/201
1
CL

QCVN
40:2011/
BTNMT
(cột A)

CL

+13 +13 +13 +13 +13 +13 +13 +13
1
2

pH
TSS, mg/l

3

Fe, mg/l

4

Mn, mg/l

5

BOD5, mg/l

6

COD, mg/l

0
6,6
19
4,5

5
6,7

83
13,

0
6,7
58
17,

5
7,6
78
19,

0
6,5
83
29,

5
6,8
15
3,0

0
6,9
90
28,

5
6,2

54
6,1

7
0,8

71
2,6

19
1,3

25
0,2

30
1,5

5
0,7

35
3,1

2
0,7

0

2

24,

7
30,

1
32,

8
32,

3
10,

9
44,

3
19,

16,

5
71,

5
56,

0
64,

0
58,

0
16,

6
89,

0
36,

0

0

0

0

4

32

76

72

8,5

10

6–9
50
1
0,5
30
50


Bảng 1.2 : Chất lượng nước thải mỏ CL+130 và CL+135 khu Cánh Gà năm 2012

T Thôn
T g số

Ngày đo

Ngày đo

Ngày đo

Ngày đo

14/2/2012

25/4/2012

03/8/2012

4/10/2012

CL

CL

CL

CL

CL

CL

CL

CL

Đo kiểm
tra
21/8/2012
CL

QCVN
40:2011/
BTNMT
(cột A)

CL

+13 +13 +13 +13 +13 +13 +13 +13 +13 +13

1 pH
2
3
4

TSS,

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5
6,7

6,5

7,1

7,1

5,2

7,4

7,1

6,6

6,8

4,8

74

72

20

26

756

6,3

1,1

13,

23,

,4
96,

3,1

3
0,7

5
0,3

31
1,8

29
4,2

4
6,7

2

1

5

5

3

1

22

7,0

12,

4,6

5

5

4
633

mg/l
Fe,

46

39

80

210

4,1

4,0

11,

13,

mg/l
Mn,

8
0,7

7
0,8

25
0,9

33
2,4

mg/l
BOD

3

4

4

2

26,

14,

20,

5

7

5

38,

24,

40,

122

38,

44,

13,

23,

12,

117

27

48

80

,40

27

16

25

55

32

5

5 5,
mg/l
COD
6 ,
mg/l

60

9,3

21,
5

11

714

6–9
50
1
0,5

30

75


1.2.3 Đánh giá chất lượng nước thải
Qua số liệu quan trắc, ta có thể rút ra 1 số nhận xét như sau :
- Về cơ bản nước thải mỏ có tính trung hòa, giá trị pH đạt tiêu chuẩn cho phép,

tuy nhiên có 1 số thời điểm đo cho mức pH thấp hơn tiêu chuẩn, mang tính axit nhẹ
nên vẫn coi pH là 1 chỉ tiêu cần xử lý.
- So sánh chất lượng hai nguồn nước thải từ CL+130 và CL+135 khu Cánh Gà
thấy rằng nước thải CL+130 "sạch" hơn nước thải CL+135. Tuy nhiên, do hai nguồn
nước thải này được hòa trộn vào nhau trước khi đưa về trạm xử lý do vậy cả hai nguồn
nước thải này đều được xử lý cùng các tác nhân gây ô nhiễm.
- Với kết quả phân tích mẫu đo kiểm tra bổ sung ngày 21/8/2012, thấy rằng chất
lượng nước thải xấu đi đáng kể vào thời kỳ cao điểm của mùa mưa, đặc biệt là nước
thải lò bằng +135 Cánh Gà. Đặc điểm này cần được lưu ý trong thiết kế vì lò bằng
+135 sẽ được duy trì để thoát nước bơm từ mức +115 Cánh Gà.
Kết luận :
- Thành phần cần được xử lý pH, TSS, Fe, Mn
- Giá trị các thông số ô nhiễm:
pH ≤5; TSS ≈ 80 ÷ 200 mg/l; Fe ≈ 1,15 ÷ 14 mg/l; Mn ≈ 0,7 ÷ 4 mg/l
1.2.4 Lựa chọn công suất cho trạm xử lý
Theo kế hoạch phát triển của khu vực Cánh Gà Vàng Danh ta có bảng :
Bảng 1.3 : Tổng hợp nguồn nước thải mỏ theo số liệu thiết kế
Công
T
T

suất
Tên nguồn

thiết kế,
tr.T/nă
m

1
2

Lò bằng +135
Lò giếng +130
Tổng cộng

1,5

Lượng nước

Năm

Năm đạt

đưa
vào sản
xuất

lớn nhất

công suất vào mỏ theo
thiết kế

thiết kế,
m3/h

2013

2020

218

1.376
1.594

Lưu lượng
nước thải
lớn nhất qua
hệ thống
thoát nước,
m3/h
218
1.096
1.281

Để xác định công suất của trạm xử lý, chúng ta cần phải tính toán lưu lượng nước
thải mỏ cần được xử lý. Để tính toán được lưu lượng nước thải, thông qua các số liệu

12


thu thập được cũng như dự kiến trong quá trình phát triển của mỏ, ta có số liệu của 3
đại lượng sau :
- Tính lượng nước thải mỏ theo tiến độ phát triển mỏ (lượng nước vào mỏ tương
ứng với công suất mỏ);
- Tính lượng nước thải mỏ theo đại lượng thoát nước trung bình quý cao nhất
- Tính lượng nước thải mỏ theo đại lượng thoát nước trung bình mùa mưa
Kết quả thu thập được như sau :

Bảng 1.4 : Kết quả tính toán lượng nước thải mỏ toàn mỏ Vàng Danh theo tiến độ
phát triển mỏ
Tuổ

i thọ
mỏ,
năm

Nă
m
đạt
côn
g
suất

Sản Lượng
lượng nước
2013 - 2015
Sản
Lượn
năm
vào
lượng
g
đạt
mỏ
, 103 nước,
CSTK
khi
tấn
m3/h
, 103
mỏ

Lượng nước thải theo tiến độ phát triển mỏ
2016
2017
2018
2019
Sản
Lượn
Sản
Lượn
Sản
Lượn
Sản
Lượn
lượng
g
lượng
g
lượng
g
lượng
g
, 103 nước, , 103 nước, , 103 nước, , 103 nước,
tấn
m3/h
tấn
m3/h
tấn
m3/h
tấn
m3/h

13


thiết
kế

21

202
0

tấn

đạt
CSTK

1.500

1.376

500

458(1
)

1.100

1.009

1.225

1.124

1.230

1.128

1.300

1.193

218(2
)

218

218

218

218

676

1227

1342

1346

1411

Chú thích:
(1) Hiện tại, khu vực lò giếng +130 Cánh Gà mới đạt công suất 500.000 T/năm so với

công suất thiết kế 1,5 triệu T/năm. Theo thiết kế, dự án khai thác lò giếng +130 Cánh
Gà đạt công suất thiết kế vào năm 2014 nhưng dự án mới đưa vào sản xuất năm 2013,
như vậy thời gian đạt công suất thiết kế không thể đạt được vào năm 2014. Theo tiến
độ do Công ty CP than Vàng Danh cung cấp, dự kiến năm 2016 mỏ đạt công suất 1,1
triệu T; năm 2017: 1,225 triệu T; năm 2018: 1,230 triệu T; năm 2019: 1,3 triệu T;
2020: 1,4 triệu T. Do vậy, lấy lượng nước vào mỏ và cần được bơm ra xử lý trong giai
đoạn 2013 – 2015 bằng 1/3 lượng nước vào mỏ tối đa khi dự án đạt công suất thiết kế
tương ứng với công suất dự án đạt được hiện tại, lấy tròn là 458 m3/h.
(2) Theo thiết kế, lượng nước thoát ra lớn nhất là 185 m 3/h. Theo số liệu bơm thực tế,

lượng nước thải được bơm thoát tại CL+135 Cánh Gà đã từng đạt 245 m3/h vào tháng
7/2011, 218 m3/h vào tháng 8/2012. Theo tiến độ sản xuất của mỏ Vàng Danh, lò bằng
+135 Cánh Gà sẽ kết thúc khai thác vào năm 2015 – 2016 nhưng sẽ được duy trì làm
lò thoát nước cho mức +115 Cánh Gà. Với điều kiện lò sẽ dừng khai thác sau 02 năm
nữa, chọn lượng nước thải cần được xử lý trong giai đoạn 2013 - 2015 của lò bằng
+135 Cánh Gà là 218 m3/h tương ứng với lượng nước thải lớn nhất trong năm 2012.
14


Từ năm 2016, lượng nước thoát từ lò bằng +135 tạm lấy bằng lượng nước thoát trung
bình trong mùa mưa năm 2012 là 218 m3/h vì lò vẫn được duy trì làm lò thoát nước.

Bảng 1.5 : Kết quả tính toán lượng nước thải mỏ cho toàn mỏ Vàng Danh theo điều
kiện trung bình quý cao nhất

T
T

1
1.
1
1.
2
2

Tên
khu
vực

Giến
g
+130
Cánh
Gà
Mức
-50
Mức
+115
Lò
bằng
+135
Cánh
Gà

Lượng

Nă
Sản
nước
m
2013 - 2015
lượng
vào
Tuổ đạt
năm
mỏ
i thọ côn
Sản
Lượn
đạt
khi
mỏ,
g
lượng
g
CSTK
mỏ
năm suất
3
3
,
10
nước,
, 10
đạt
thiết

tấn
m3/h
tấn
CSTK
kế
, m3/h
21

202
0

1.500

1.376

500

294

176*

Lượng nước thải trung bình q
2016

2017

Sản
lượng
, 103
tấn

Lượn
g
nước,
m3/h

Sản
lượng
, 103
tấn

Lượn
g
nước,
m3/h

Sản
lượng
, 103
tấn

1.100

1.009

1.225

1.124

1.230

891

1.005

325

325

119*
*
206

15

201


Tổng
cộng
Chú thích:

501

1.215

1.330

* Trung bình quý cao nhất năm 2012.
** Trung bình quý cao nhất năm 2012 và tạm tính duy trì cho các năm

tiếp theo từ năm 2016.

Bảng 2.6 : Kết quả tính toán lượng nước thải mỏ theo điều kiện thoát nước trung bình
mùa mưa

TT

2
2.
1
2.
2
3

Tên
khu
vực

Giến
g
+130
Cánh
Gà
Mức
-50
Mức
+115
Lò
bằng
+135

Cánh
Gà

Lượng
Sản
Năm
nước
lượng
2013 - 2015
Tuổ đạt
vào
năm
i thọ công
mỏ
Sản
Lượn
đạt
mỏ, suất
khi
lượng
g
CSTK
năm thiết
mỏ đạt , 103 nước,
3
, 10
kế
CSTK
tấn
m3/h

tấn
3
, m /h
21

202
0

1.500

1.376

500

282

169

Lượng nước thải theo trung
2016

2017

Sản
lượng
, 103
tấn

Lượn
g

nước,
m3/h

Sản
lượng
, 103
tấn

Lượn
g
nước,
m3/h

Sản
lượng
, 103
tấn

1.100

1.009

1.225

1.124

1.230

896

1.011

186

299

299

468

1.,195

1.310

113

Tổng
Từ số liệu trên, ta có nhận xét :

- Qua so sánh số liệu các bảng nhận thấy rằng lượng nước thải theo trung bình
quý là cao nhất rồi đến trung bình theo mùa mưa và thấp nhất là theo tiến độ phát triển
mỏ. Để tính toán lượng nước thải mỏ cần xử lý nên dựa vào số liệu theo điều kiện
trung bình mùa mưa. Trong mùa mưa, lượng nước thải tại các lò bằng tăng lên đột
biến không theo quy luật tỷ lệ với sản lượng khai thác do các lò bằng rất dễ bị thẩm
thấu nước bề mặt địa hình vào lò mà không thể thu gom khống chế như đối với các lò
giếng.
16

2

- Tuy nhiên, với mục tiêu thu không để nước thải mỏ thoát ra môi trường xung
quanh, hệ thống bể chứa và đường ống cần phải đáp ứng điều kiện thoát nước cao nhất
trong mùa mưa, do vậy cần kiểm định lại lượng nước thải mỏ theo điều kiện lượng
nước mưa theo tháng cao nhất.
Theo số liệu thống kê tại báo cáo quan trắc ký môi trường Công ty TNHH than
Vàng Danh năm 2012, lượng nước mưa theo các tháng cao nhất (tháng 8 và 9) trong
năm 2012 như sau:
- CL +135 Cánh Gà: 2178,5 m3/h;
- CL +130 Cánh Gà: 311,31 m3/h.
Kết luận :
Theo các cách tính toán khác nhau, ta có thể thấy được sự khác biệt về lượng
nước thải trong giai đoạn 2020 khi đạt năng suất khai thác thiết kế :
- Lượng nước thải theo tiến độ phát triển mỏ : 1502
- Lượng nước thải theo trung bình quý cao nhất : 1491
- Lượng nước thải theo trung bình mùa mưa : 1470
Từ đó lựa chọn công suất xử lý cho khu vực Cánh Gà là 1500 m3/h
1.3. Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải
1.3.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học
Thường được áp dụng ở giai đoạn đầu của quy trình xử lý, quá trình được xem
như bước đệm để loại bỏ các tạp chất vô cơ và hữu cơ không tan hiện diện trong nước
nhằm đảm bảo tính an toàn cho các thiết bị và các quá trình xử lý tiếp theo. Xử lý cơ
học nhằm 4 mục đích chính:
- Tách các chất không hòa tan, những vật chất có kích thước lớn như nhánh cây,
gỗ, nhựa, lá cây, giẻ rách, dầu mỡ... ra khỏi nước thải.
- Loại bỏ cặn nặng như sỏi, thủy tinh, cát...
- Điều hòa lưu lường và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải.
- Nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo.
Nhóm các công trình xử lý cơ học bao gồm:
- Song chắn rác hoặc lưới lọc.

- Bể lắng cát.
- Bể lắng.
- Điều hoà lưu lượng dòng chảy.
17


- Bể tuyển nổi.
1.3.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là quá trình nhằm phân hủy
các vật chất hữu cơ ở dạng hòa tan, dạng keo và dạng phân tán nhỏ trong nước thải
nhờ vào sự hoạt động của các vi sinh vật. Quá trình này xảy ra trong điều kiện hiếu khí
hoặc kị khí.
Quá trình xử lý sinh học kị khí thường được ứng dụng để xử lý sơ bộ các loại
nước thải có hàm lượng BOD5 cao (>1000 mg/l), làm giảm tải trọng hữu cơ và tạo
điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý hiếu khí diễn ra có hiệu quả. Xử lý sinh học
kị khí còn được áp dụng để xử lý các loại bùn, cặn (cặn tươi từ bể lắng đợt một, bùn
hoạt tính sau khi nén …) trong trạm xử lý nước thải đô thị và một số ngành công
nghiệp.
Quá trình xử lý sinh học hiếu khí được ứng dụng có hiệu quả cao đối với nước
thải có hàm lượng BOD5 thấp như nước thải sinh hoạt sau xử lý cơ học và nước thải
của các ngành công nghiệp bị ô nhiễm hữu cơ ở mức độ thấp (BOD5 < 1000 mg/l).
Tùy theo cách cung cấp oxy mà quá trình xử lý sinh học hiếu khí được chia làm hai
loại:
- Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên (oxy được cung cấp từ không
khí tự nhiên do quang hợp của tảo và thực vật nước) với các công trình tương ứng như:
cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, hồ sinh học, đất ngập nước…
- Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo (oxy được cung cấp bởi các
thiết bị sục khí cưỡng bức, thiết bị khuấy trộn cơ giới…) với các quá trình và công
trình tương ứng như sau: Bể bùn hoạt tính thổi khí (Aeroten); mương oxy hóa; bể lọc
sinh học nhỏ giọt (Biophin); bể lọc sinh học cao tải;...

1.3.3. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý
Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý là áp dụng các
quá trình vật lý và hoá học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó có thể gây tác
động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn
hoặc chất hoà tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường. Giai đoạn xử lý
hoá lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học,
hoá học, sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh.

18


Những phương pháp hoá lý thường được áp dụng để xử lý nước thải là : keo tụ,
đông tụ, hấp phụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược và siêu lọc …

19


CHƯƠNG II. ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ
2.1 Lựa chọn công nghệ xử lý
Trên cơ sở đặc tính nước thải mỏ và nước thải sinh hoạt mỏ than Vàng Danh, yêu
cầu chất lượng nước sau xử lý, kinh nghiệm xử lý nước thải mỏ và nước thải sinh hoạt
các mỏ khác trên vùng than Quảng Ninh, lựa chọn giải pháp công nghệ xử lý nước thải
mỏ than Vàng Danh giai đoạn II như sau:
a. Để tăng độ pH, cần trung hòa nước thải mỏ. Các tác nhân có thể sử dụng là
sữa vôi hoặc xút (NaOH). Tính axit của nước thải mỏ được trung hòa theo phản ứng:
H2SO4 + Ca (OH)2 = CaSO4 + 2H2O
Sử dụng chất kiềm để trung tính axit của nước thải mỏ còn có tác dụng khác là
tạo ra môi trường phù hợp để oxyt hóa các kim loại có trong nước thải như sắt (Fe),
mangan (Mn).
Theo kết quả vận hành của các trạm xử lý nước thải mỏ tại vùng than Quảng

Ninh, dự kiến sử dụng sữa vôi để trung hòa tính axit nước thải mỏ.
b. Để lắng trong nước thải, dùng các chất keo tụ (PAC) để tăng khả năng tạo
bông giúp cho quá trình kết tủa các chất rắn lơ lửng có trong nước thải hoặc được sinh
ra trong quá trình trung hoà được nhanh hơn để loại bỏ các chất này khỏi nước thải.
Quá trình lắng trong có thể thực hiện bằng các phương pháp: lắng trọng lực trong bể
lắng, lắng trọng lực trong bể lắng có tấm lắng nghiêng (lamella).
Theo kết quả vận hành của các trạm xử lý nước thải mỏ tại vùng than Quảng
Ninh, các chất keo tụ thường sử dụng là PAM, PAC. Bể lắng hiệu quả hiện nay là
dạng bể lắng tấm nghiêng (lamella).
c. Khử kim loại có trong nước thải (Fe, Mn):
- Khử Fe:
Bản chất quá trình khử sắt là chuyển Fe 2+ thành Fe3+ để Fe3+ kết tủa cùng chất rắn
lơ lửng trong bể lắng trong môi trường có tính oxy hóa kết hợp tác động của keo tụ.
Theo kinh nghiệm vận hành của các trạm xử lý nước thải mỏ hiện có, Fe sẽ được khử
gần như triệt để ngay sau khâu lắng trong.
- Khử Mn:
Quá trình khử Mn diễn ra trong môi trường có tính kiềm cao (pH=9) với các tác
nhân thường dùng là sữa vôi (CaOH 2) hoặc xút (NaOH) để oxyt hóa Mn, sau đó lọc
oxyt Mn ra khỏi nước. Cũng có thể sử dụng biện pháp xục khí ô-zôn để khử Mn, tuy
nhiên biện pháp này hiện nay chưa được thử nghiệm đối với nước thải mỏ than.
20


Theo kinh nghiệm vận hành các trạm xử lý nước thải mỏ hiện có, sử dụng sữa
vôi để tạo môi trường kiềm và cát Mn để lọc Mn ra khỏi nước.
d. Để tách bùn tạo thành trong quá trình lắng nước, dùng các biện pháp cơ học
như ép, lọc để tạo thành bùn khô dưới dạng bánh, sau đó vận chuyển đến nơi đổ thải.
Theo kinh nghiệm của các trạm xử lý nước thải hiện có, sử dụng máy ép bùn để ép khô
bùn mang đi đổ thải.
2.2 Các phương án công nghệ

Hiện nay có 2 phương án công nghệ phù hợp áp dụng vào điều kiện mỏ :
Phương án 1 : công nghệ xử lý nước thải mỏ với bể lắng tấm nghiêng.
Hồ tiếp nhận

Bể điều hòa

Ca(OH)2

Bể trung hòa

PAC

Bể trộn

Bể phản ứng keo tụ

Bể lắng tấm nghiêng

Bể lọc mangan

Bể nén bùn

Nước rửa
Bể khử trùng

lọc
Nước
Bùn

Hình 2.1 sơ đồ công nghệ phương án 1

21

Thải


Thuyết minh công nghệ :
- Nước từ hầm lò được đưa vào hồ tiếp nhận, tại đây tiếp nhận nước thải từ của lò
+130 mới được khai thác và +135 tách từ khu chính của mỏ than Vàng Danh
- Sau đó nước thải được đưa tới bể điều hòa, tại đây nước thải được bổ sung oxy
giúp oxi hóa hầu hết sắt và 1 phần các chất ô nhiễm khác; được kiểm tra chất lượng
nước đầu vào, đo nồng độ pH để bơm tự động thêm Ca(OH) 2 tương ứng để trung hòa
chỉ số pH.
- Sau đó nước thải được đưa vào bể trung hòa, tại đây nước thải được trng hòa
pH bằng sữa vôi (Ca(OH)2). Việc làm giảm nồng độ pH xuống giúp quá trình keo tụ
phía sau được diễn ra thuận lợi, đồng thời đảm bảo pH của nước thải khi thải ra môi
trường ở trong mức cho phép. Ngoài ra còn tạo môi trường kiềm nhẹ giúp xúc tiến quá
trình oxi hóa Mangan tại bể lọc phía sau
- Sau đó nước thải đi tới bể trộn đứng, giúp hòa tan Ca(OH) 2 triệt để vì lưu lượng
nước thải lớn, ngoài ra ở đây nước thải được cho thêm hóa chât PAC POLYALUMINUM CHLORIDE là chất keo tụ, giúp làm tăng khả năng lắng của các
chất rắn lơ lửng trong bể lắng
- Sau khi qua bể trộn, nước thải được chuyển qua bể phản ứng keo tụ, nơi mà có
những ngăn phản ứng với những cánh khuấy bằng thép không gỉ, tạo ra dòng nước
xoáy giúp tăng khả năng kẹo tụ của PAC
- Tại bể lắng tấm nghiêng, những tấm lắng được đặt nghiêng 1 góc 60 o, nước
được đưa vào từ dưới tấm lắng. Các hạt keo tụ có kích thước lớn va đạp vào tấm lắng
nghiêng và lắng xuống đáy bể
- Nước sau khi lắng thì được đưa qua bể lọc Mangan, nơi có lớp cát mangan là
vật liệu lọc có thành phần là Mangan oxit làm tác nhân cho quá trình oxi hóa Mangan
khiến cho kết tủa và bị giữ lại tại lớp vật liệu lọc. Từ đó có thể rửa lọc và loại bỏ thành

phần mangan trong nước thải
-Tại bể khử trùng, nước được khử trùng bằng clo lỏng trước khi đưa ra môi
trường, 1 phần nước trong bể khử trùng được dùng để rửa lọc bể lọc
- Bùn phát sinh từ bể lắng và bể lọc được chuyển tới bể lắng bùn bằng bơm bùn
và được giảm độ ẩm cho đến khi đạt yêu cầu thải hoặc làm phân bón thì sẽ được vận
chuyển đi

22


Phương án 2 : công nghệ xử lý nước thải mỏ với bể lắng lame kết hợp khuấy trộn
Hồ tiếp nhận

Bể điều hòa

Ca(OH)2

Bể trung hòa

PAM
Bể lắng lamel kết hợp keo tụ

Nước

Bể lọc mangan

Bể nén bùn

Bể khử trùng

Thải

rửa lọc

Nước
Bùn
Hình 2.2 sơ đồ công nghệ phương án 2
Thuyết minh công nghệ :
- Phương án 2 khác phương á 1n ở chỗ kết hợp bể lắng lamel và bể phản ứng làm
1, tại phần phân phối nước của bể lắng lamel được chuyển thành 1 khoang trộn cơ khí.
Hóa chất keo tụ được đưa vào đây và đượchu kấy trộn ngay trong khoang trước khi
được đưa vào lắng. Như vậy tiết kiệm được thời gian xử lý nhưng khó đảm bảo được
khả năng lắng của nước thải.

23


CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI
3.1. Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải theo phương án 1
3.1.1 Hồ tiếp nhận
Chọn thời gian lưu nước trong hồ là 30 phút. Ta có Qhmax = 1500 m3/h
Chọn kích thước bể nhận : H x L x B = 5m x 15m x 10m
Chọn chiều cao bảo vệ là 0,5, chiều cao xây dựng của bể là 5,5 m
Thể tích xây dựng Vxd = 5,5 x 15 x 10 = 825 m
Chọn vận tốc nước chảy trong ống là v = 1 m/s, đường kính ống là :
Chọn đường kính ống 550 mm
Bảng 3.1 Thông số thiết kế hồ tiếp nhận
Thông số
Chiều dài
Chiều rộng

Kích thước bể
Chiều cao công tác
Chiều cao xây dựng
Thể tích hồ thu gom

Ký hiệu
L
B
H
H
W

3.1.2 Bể Điều hòa
- Tính kích thước bể :
- Thể tích bể điều hòa: m3
Trong đó: Qngđtb là lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm
t là thời gian lưu nước; chọn t = 30 phút. [3]
Chọn xây 4 bể điều hòa thể tích mỗi bể 187,5 m3
Chọn chiều cao của bể là Hct = 4 m
Diện tích bề mặt của bể :
→ Chọn kích thước bể
Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0.3 m
→ Chiều cao tổng cộng: m.
Vậy thể tích thực của bể: m3.
Thể tích xây dựng của bể: m3.
+ Hệ thống phân phối khí
24

Đơn vị
m

m
m
m
m3

Giá trị
15
710
5
5,5
825


Để tránh hiện tượng lắng cặn và ngăn chặn mùi do xuất hiện điều kiện kỵ khí, bể
điều hòa cần phải thiết kế hệ thống cấp khí thường xuyên.
Lượng khí cần cấp cho bể điều hòa:
m3/phút 0.05 m3/s
Trong đó q là lượng khí cần cấp cho 1 m3 dung tích bể trong 1 phút, q = 0.01 –
0.015 m3/m3.phút (Theo mục 4.4 - [4]); chọn q = 0.015 m3/m3.phút;
Vthực là thể tích bể điều hòa;
Chọn thiết bị phân phối khí ống phân phối khí MAGNUM – Đức, ống dài 1.2m,
chiều dài đục lỗ 1m, đường kính ống 67mm, tốc độ thổi khí đơn vị trung bình qđv = 3 –
12 m3/h, chọn 6 m3/h. Số ống phân phối khí:
Chọn lắp đặt 2 hàng ống dọc theo chiều dọc bể, đường kính ống dẫn khí vào D =
80mm, khoảng cách giữa tâm các ống theo chiều dọc là 0.8 m; khoảng cách giữa 2
hàng ống theo chiều ngang là 3 m. Cách vách bể 1,5 m
Lượng khí phân phối qua mỗi ống nhánh:
m3/s.
+ Tính toán các ống dẫn nước ra khỏi bể:
Nước thải được bơm sang bể trung hòa nhờ một bơm chìm, lưu lượng nước thải

1500 m3/h chia 4 bể là 375 m3/h, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 1 m/s, đường
kính ống ra:
Vậy chọn đường kính ống dẫn nước ra: D = 400 mm

Bảng 3.2 Thông số thiết kế điều hòa
Thông số
Chiều dài
Chiều rộng
Kích thước bể
Chiều cao công tác
Chiều cao xây dựng
Thể tích xây dựng bể
Lưu lượng khí cấp
25

Ký hiệu
L
B
H
Hxd
W
Q

Đơn vị
m
m
m
m
m3
m3/s

Giá trị
7,8
6
4
4,3
201,24
0,03