Đánh Giá Hiện Trạng Ô Nhiễm Của Nước Thải Hầm Lò Mỏ Than Tại Tổng Công Ty Than Đông Bắc, Nghiên Cứu Đề Xuất Công Nghệ Xử Lý Tái Tuần Hoàn Phục Vụ Cho Sinh Hoạt, Sản Xuất

ĐẠI HỌC THÁI
i NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
-----------------------------------------------------

ĐẶNG XUÂN THƯỜNG

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM CỦA NƯỚC
THẢI HẦM LÒ MỎ THAN TẠI TỔNG CÔNG TY
THAN ĐÔNG BẮC, NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG
NGHỆ XỬ LÝ TÁI TUẦN HOÀN PHỤC VỤ CHO
SINH HOẠT, SẢN XUẤT

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Thái Nguyên – 2014


ii

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
-----------------------------------------------------

ĐẶNG XUÂN THƯỜNG

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM CỦA NƯỚC
THẢI HẦM LÒ MỎ THAN TẠI TỔNG CÔNG TY
THAN ĐÔNG BẮC, NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG
NGHỆ XỬ LÝ TÁI TUẦN HOÀN PHỤC VỤ CHO

SINH HOẠT, SẢN XUẤT
Chuyên ngành : Khoa học môi trường
Mã số ngành : 60440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn khoa học:1. PGS.TS. TRẦN ĐỨC HẠ
2.

TS. HOÀNG HÙNG

Thái Nguyên – 2014


iii


iv


v

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Luận văn tốt nghiệp cao học Chuyên ngành Khoa học Môi
trường này là kết quả nghiên cứu và kế thừa, phân tích đánh giá từ kết quả khảo sát,
quan trắc thực tiễn dưới sự hướng dẫn khoa học của thầy giáo PGS.TS Trần Đức Hạ
và TS. Hoàng Văn Hùng trên cơ sở mô hình thực nghiệm có thật được lắp đặt tại
tỉnh Quảng Ninh.
Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu được trình bày trong

luận văn này là hoàn toàn trung thực, không chỉnh sửa sao chép. Phần trích dẫn tài
liệu được ghi rõ nguồn gốc.

Học viên

Đặng Xuân Thường


vi

LỜI CẢM ƠN
Trong toàn bộ quá trình học tập tại Trường Đại học Nông lâm và thực hiện
luận văn cao học Chuyên ngành Khoa học Môi trường với đề tài “Đánh giá hiện
trạng ô nhiễm nước thải hầm lò tại ổng công ty Than Đông Bắc và nghiên cứu
mô hình xử lý thu gom tuần hoàn phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất” tôi đã nhận
được sự giúp đỡ quý báu của nhiều tập thể, cá nhân trong và ngoài trường.
Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể các thầy cô giáo trong Ban
giám hiệu nhà trường, các thầy cô trong phòng Đào tạo Sau đại học, các thầy cô
trong khoa Môi trường –Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, cũng như các
thầy giáo, cô giáo ở các trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà
Nội, Khoa Môi trường Nước - Trường Đại học Xây dựng, Trường Đại học Mỏ - Địa
Chất, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Trần Đức Hạ - Giảng viên
hướng dẫn khoa học chính, TS. Hoàng Văn Hùng đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ tôi
trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả đồng nghiệp tại Trung tâm Phát triển,
Ứng dụng Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường – Liên hiệp hội Khoa học Việt
Nam đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi được tham gia hoàn thành khóa học này.
Tôi xin cảm ơn Công ty Môi trường Việt – Sing, Tổng công ty Than Đông
Bắc và đặc biệt là Công ty TNHH MTV 790 đã giúp đỡ tôi về việc cập nhật số liệu

và áp dụng mô hình thực nghiệm tại hiện trường.
Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người thân, bạn bè đã
luôn động viên, giúp đỡ tôi cả về vật chất lẫn tinh thần trong suốt quá trình học tập
và thực hiện đề tài tốt nghiệp.
Học viên
Đặng xuân Thường


vii

MỤC LỤC
Nội dung

Trang

LỜI CAM ĐOAN.....................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................vi
MỤC LỤC ............................................................................................................vii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.........................................................................ix
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... x
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................... xi
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
1. Tính cấp thiết của đề tài....................................................................................... 1
2. Mục tiêu của đề tài .............................................................................................. 3
3. Ý nghĩa của đề tài ................................................................................................ 3
4. Cấu trúc của luận văn .......................................................................................... 4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG .................................................................. 5
1.1. Cơ sở lý luận khoa học và pháp lý của đề tài..................................................... 5
1.1.1. Cơ sở lý luận khoa học của đề tài ................................................. 5
1.1.2. Cơ sở pháp lý của đề tài ............................................................... 9

1.2. Tổng quan về nước thải mỏ than và công nghệ xử lý ...................................... 10
1.2.1. Sự hình thành nước thải trong quá trình khai thác than ................ 10
1.2.2. Tính chất chung của nước thải mỏ than ....................................... 12
1.2.3. Hiện trạng về xử lý nước thải hầm lò trong hoạt động sản xuất than
ở vùng Quảng Ninh ............................................................................. 17
1.2.4. Các biện pháp phòng chống ô nhiễm và xử lý nước thải tại các mỏ
khai khác than tại Quảng Ninh [12]...................................................... 26
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU28
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................... 28
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................ 28
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ................................................................... 28


viii

2.1.3. Địa điểm nghiên cứu.................................................................. 28
2.2. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 29
2.2.1. Khái quát về điều kiện tự nhiên, xã hội, môi trường có liên quan
đến sản xuất than của tỉnh Quảng Ninh ................................................ 29
2.2.2. Đánh giá hiện trạng chất lượng nước thải tại một số hầm lò thuộc
Tổng công ty Than Đông Bắc .............................................................. 29
2.2.3. Đánh giá được hiện trạng nước thải đã qua xử lý trong quá trình
khai thác ở một số hầm lò thuộc Tổng công ty Than Đông Bắc .............. 30
2.2.4. So sánh hiệu quả xử lý nước thải bằng công nghệ hiện có tại các
hầm lò nghiên cứu và đề xuất hướng cải tiến công nghệ phù hợp ........... 30
2.2.5. Nghiên cứu sơ bộ và đề xuất công nghệ tái xử lý nước thải mỏ cấp
cho sinh hoạt và sản xuất..................................................................... 30
2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 30
2.3.1. Phương pháp thu thập tài liệu ..................................................... 30
2.3.2. Phương pháp lấy mẫu và phân tích ............................................. 31

2.3.3. Phương pháp so sánh ................................................................. 34
2.3.4. Phương pháp tổng hợp, xử lý số liệu........................................... 34
2.3.5. Phương pháp chuyên gia ............................................................ 34
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................ 35
3.1. Khái quát đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực khai thác và sản xuất than
của tỉnh Quảng Ninh.............................................................................................. 35
3.1.1. Khái quát về khoáng sản than Quảng Ninh .................................. 35
3.1.2. Thời tiết, khí hậu ....................................................................... 37
3.1.3. Điều kiện kinh tế - xã hội........................................................... 37
3.2. Đánh giá hiện trạng chất lượng nước thải tại một số hầm lò thuộc Tổng công ty
Than Đông Bắc ..................................................................................................... 38
3.2.1. Kết quả phân tích chất lượng nước thải ....................................... 38
3.2.2. So sánh chất lượng nước thải chưa qua xử lý ở 5 hầm lò nghiên cứu45


ix

3.3. Đánh giá hiện trạng chất lượng nước thải đã qua xử lý trong quá trình khai thác
ở một số hầm lò thuộc Tổng công ty Than Đông Bắc ............................................ 50
3.4. So sánh hiệu quả xử lý nước thải bằng công nghệ hiện có tại 5 hầm lò nghiên
cứu và đề xuất hướng cải tiến công nghệ phù hợp.................................................. 55
3.4.1. Hiệu quả xử lý nước thải tại Công ty TNHH MTV 35 (Quang Hanh)60
3.4.2. Hiệu quả xử lý nước thải tại Công ty TNHH MTV 86 (Dương Huy –
Cẩm Phả) ........................................................................................... 63
3.4.3. Hiệu quả xử lý nước thải tại Công ty TNHH MTV 91 (Uông Bí) .. 66
3.4.4. Hiệu quả xử lý nước thải tại Công ty TNHH MTV 618 (Đông Triều)68
3.4.5. Hiệu quả xử lý nước thải tại Công ty TNHH MTV 790 (Mông
Dương)............................................................................................... 71
3.4.6. Đề xuất công nghệ mới sử dụng hợp chất KABENLIS vào các hệ
thống xử lý nước thải hầm lò (Xử lý bậc 1) .......................................... 73

3.5. Đánh giá sơ bộ và đề xuất công nghệ xử lý lại nước thải mỏ tái tuần hoàn cấp
cho sinh hoạt, sản xuất (Xử lý bậc 2) ..................................................................... 75
3.5.1. Đánh giá kết quả xử lý và tái sử dụng nước thải hầm lò tại mỏ 790
thuộc Tổng công ty than Đông Bắc ...................................................... 75
3.5.2. Nghiên cứu đề xuất mô hình xử lý tiếp tục nước thải mỏ than hầm
lò bằng lọc màng để cấp nước cho ăn uống ........................................... 79
3.5.3. Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý tái tuần hoàn cấp cho sinh hoạt87
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...............................................................................92
1. Kết luận............................................................................................................. 92
2. Kiến nghị........................................................................................................... 93
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Chú thích

BYT

Bộ y tế

BTNMT

Bộ Tài nguyên Môi trường


x

BOD

Nhu cầu oxi sinh hóa

COD

Nhu cầu oxi sinh học

DO

Hàm lượng oxi hòa tan

ĐTM

Đánh giá tác động môi trường

NQ

Nghị quyết

NĐ

Nghị Định

MTV

Một thành viên

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCN

Tiêu chuẩn ngành

TCCP

Tiêu chuẩn cho phép

TSS

Hàm lượng chất rắn lơ lừng

TDS

Tổng chất rắn hòa tan

TNHH

Trách nhiệm hữu hạn

DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1 Kết quả phân tích chất lượng nước thải lộ thiên của một số mỏ than điển
hình trong TKV ở khu vực Quảng Ninh [16] ............................................ 13
Bảng 1.2 Đặc điểm nước thải hầm lò của mỏ than và tác động đến môi trường ..... 15


xi

Bảng 1.3 Đặc tính nước thải một số mỏ than hầm lò điển hình khu vực Quảng Ninh
thuộc TKV [16] ........................................................................................ 16
Bảng 1.4 Tình hình áp dụng hệ thống xử lý nước thải trong ngành than Việt Nam

tính đến năm 2009 [12] ............................................................................. 17
Bảng 1.5 Hiện trạng hoạt động của các hệ thống xử lý nước thải trong Tập đoàn
Than – Khoáng sản Việt Nam (TKV) tính đến năm 2009 [12]................... 18
Bảng 1.6 Phân loại các công nghệ xử lý nước thải hầm lò của các mỏ than ở khu
vực Quảng Ninh [12]................................................................................. 19
Bảng 2.1. Điều kiện bảo quản và lưu giữ mẫu các nước thải.................................. 33
Bảng 3.1 Kết quả phân tích chất lượng nước thải chưa qua xử lý của 5 mỏ nghiên
cứu trong đợt 1 (05/11/2013) .................................................................... 39
Bảng 3.2 Kết quả phân tích chất lượng nước thải chưa qua xử lý của 5 mỏ nghiên
cứu trong đợt 2 (05/02/2014) .................................................................... 40
Bảng 3.3 Kết quả phân tích chất lượng nước thải chưa qua xử lý của 5 mỏ nghiên
cứu trong đợt 3 (06/05/2014) .................................................................... 41
Bảng 3.4 Kết quả phân tích chất lượng nước thải chưa qua xử lý của 5 mỏ nghiên
cứu trong đợt 4 (06/08/2014) .................................................................... 42
Bảng 3.5 Kết quả phân tích chất lượng nước thải đã qua xử lý của 5 mỏ nghiên cứu
trong đợt 1 (05/11/2013) ........................................................................... 50
Bảng 3.6 Kết quả phân tích chất lượng nước thải đã qua xử lý của 5 mỏ nghiên cứu
trong đợt 2 (05/02/2014) ........................................................................... 51
Bảng 3.7 Kết quả phân tích chất lượng nước thải đã qua xử lý của 5 mỏ nghiên cứu
trong đợt 3 (06/05/2014) ........................................................................... 52
Bảng 3.8 Kết quả phân tích chất lượng nước thải đã qua xử lý của 5 mỏ nghiên cứu
trong đợt 4 (06/08/2014) ........................................................................... 53

DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1 Nguồn gốc hình thành nước thải mỏ than hầm lò .................................... 11
Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải +40, Xí nghiệp than Cao Thắng ............... 20


xii

Hình 1.3 Công nghệ xử lý nước thải khu –25 và +30 mỏ Mạo Khê........................ 22
Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải cửa lò – 51, mỏ Hà Lầm ...................... 23
Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải cửa lò +38.I và +40 Công ty than Dương
Huy............................................................................................................... 24
Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ XLNT mỏ than hầm lò ................................................. 26
Hình 3.1 Giá trị pH trong nước thải trước xử lý của 5 mỏ than được nghiên cứu ... 45
Hình 3.2 Hàm lượng TSS trong nước thải trước xử lý của 5 mỏ than được............ 46
nghiên cứu............................................................................................................. 46
Hình 3.3 Hàm lượng Fe trong nước thải trước xử lý của 5 mỏ than được............... 47
nghiên cứu............................................................................................................. 47
Hình 3.4 Hàm lượng Mn trong nước thải trước xử lý của 5 mỏ than được ............. 48
nghiên cứu............................................................................................................. 48
Hình 3.5 Hàm lượng dầu mỡ khoáng trong nước thải trước xử lý của các mỏ........ 49
Hình 3.6 Hàm lượng COD trong nước thải trước xử lý của các mỏ........................ 49
Hình 3.7 Giá trị pH trong nước thải sau xử lý của các mỏ...................................... 55
Hình 3.8 Hàm lượng TSS trong nước thải sau xử lý của các mỏ ............................ 56
Hình 3.9 Hàm lượng Fe trong nước thải sau xử lý của các mỏ ............................... 57
Hình 3.10 Hàm lượng Mn trong nước thải sau xử lý của các mỏ ........................... 58
Hình 3.11 Hàm lượng dầu mỡ khoáng trong nước thải sau xử lý của các mỏ ......... 59
Hình 3.12 Hàm lượng COD trong nước thải sau xử lý của các mỏ......................... 60
Hình 3.13 Diễn biến của giá trị pH trong nước thải mỏ than của Công ty TNHH
MTV 35 ........................................................................................................ 61
Hình 3.14 Diễn biến của hàm lượng TSS trong nước thải mỏ than của Công ty
TNHH MTV 35 ............................................................................................ 61
Hình 3.15 Diễn biến của hàm lượng Fe trong nước thải mỏ than của Công ty TNHH
MTV 35 ........................................................................................................ 62
Hình 3.16 Diễn biến của hàm lượng Mn trong nước thải mỏ than của Công ty
TNHH MTV 35 ............................................................................................ 62
Hình 3.17 Diễn biến của hàm lượng dầu mỡ khoáng trong nước thải mỏ than của

Công ty TNHH MTV 35 ............................................................................... 63
Hình 3.18 Diễn biến của giá trị pH trong nước thải mỏ than của Công ty TNHH
MTV 86 ........................................................................................................ 63


xiii

Hình 3.19 Diễn biến của hàm lượng TSS trong nước thải mỏ than của Công ty
TNHH MTV 86 ............................................................................................ 64
Hình 3.20 Diễn biến của hàm lượng Fe trong nước thải mỏ than của Công ty TNHH
MTV 86 ........................................................................................................ 64
Hình 3.21 Diễn biến của hàm lượng Mn trong nước thải mỏ than của Công ty
TNHH MTV 86 ............................................................................................ 65
Hình 3.22 Diễn biến của hàm lượng dầu mỡ khoáng trong nước thải mỏ than của
Công ty TNHH MTV 86 ............................................................................... 65
Hình 3.23 Diễn biến của giá trị pH trong nước thải mỏ than của Công ty TNHH
MTV 91 ........................................................................................................ 66
Hình 3.24 Diễn biến của hàm lượng TSS trong nước thải mỏ than của Công ty
TNHH MTV 91 ............................................................................................ 66
Hình 3.25 Diễn biến của hàm lượng Fe trong nước thải mỏ than của Công ty TNHH
MTV 91 ........................................................................................................ 67
Hình 3.26 Diễn biến của hàm lượng Mn trong nước thải mỏ than của Công ty
TNHH MTV 91 ............................................................................................ 67
Hình 3.27 Diễn biến của hàm lượng dầu mỡ khoáng trong nước thải mỏ than của
Công ty TNHH MTV 91 ............................................................................... 68
Hình 3.28 Diễn biến của giá trị pH trong nước thải mỏ than của Công ty TNHH
MTV 618 ...................................................................................................... 69
Hình 3.29 Diễn biến của nồng độ TSS trong nước thải mỏ than của Công ty TNHH
MTV 618 ...................................................................................................... 69
Hình 3.30 Diễn biến của hàm lượng Fe trong nước thải mỏ than của Công ty TNHH

MTV 618 ...................................................................................................... 70
Hình 3.31 Diễn biến của hàm lượng Mn trong nước thải mỏ than của Công ty
TNHH MTV 618 .......................................................................................... 70
Hình 3.32 Diễn biến của hàm lượng dầu mỡ khoáng trong nước thải mỏ than của
Công ty TNHH MTV 618 ............................................................................. 71
Hình 3.33 Diễn biến của giá trị pH trong nước thải mỏ than của Công ty TNHH
MTV 790 ...................................................................................................... 71
Hình 3.34 Diễn biến của nồng độ TSS trong nước thải mỏ than của Công ty TNHH
MTV 790 ...................................................................................................... 72


xiv

Hình 3.35 Diễn biến của hàm lượng Fe trong nước thải mỏ than của Công ty TNHH
MTV 790 ...................................................................................................... 72
Hình 3.36 Diễn biến của hàm lượng Mn trong nước thải mỏ than của Công ty
TNHH MTV 790 .......................................................................................... 73
Hình 3.37 Diễn biến của hàm lượng dầu mỡ khoáng trong nước thải mỏ than của
Công ty TNHH MTV 790 ............................................................................. 73
Hình 3.38 Sơ đồ công nghệ XLNT hầm lò Công ty 790......................................... 76
Hình 3.39 Sơ đồ xử lý tiếp tục nước thải hầm lò mỏ than Công ty 790 trên hệ thống
lọc đĩa Arkal – lọc áp lực (Media Filter) ....................................................... 77
Hình 3.40 Biểu đồ thay đổi các chỉ tiêu pH, SS, Fe và Mn trong nước thải đầu vào
và đầu ra trạm XLNT công ty 790 theo thời gian lấy mẫu [8]........................ 78
Hình 3.41 Sơ đồ hoạt động của mô hình màng UF hiện trường.............................. 80
Hình 3.42 Sơ đồ mô hình và quá trình lọc qua modul màng................................... 81
Hình 3.43 Diễn biến độ đục trong nước thải qua các quá trình xử lý tiếp tục nước
thải hầm lò Công ty 790 để cấp nước sản xuất và sinh hoạt ăn uống.............. 83
Hình 3.44 Diễn biến hàm lượng sắt trong nước thải qua các quá trình xử lý tiếp tục
nước thải hầm lò Công ty 790 để cấp nước sản xuất và sinh hoạt .................. 84

Hình 3.45 Diễn biến hàm lượng mangan trong nước thải qua các quá trình xử lý tiếp
tục nước thải hầm lò Công ty 790 để cấp nước sản xuất và sinh hoạt ............ 85
Hình 3.46 Diễn biến số lượng coliform trong nước thải qua các quá trình xử lý tiếp
tục nước thải hầm lò Công ty 790 để cấp nước sản xuất và sinh hoạt ............ 86
Hình 3.47 Sơ đồ cân bằng nước của mỏ 790 .......................................................... 87
Hình 3.48 Sơ đồ công nghệ XLNT bậc cao để cấp nước cho sinh hoạt .................. 89
Hình 3.49 Hình ảnh thiết bị lọc Media dùng vật liệu lọc hấp phụ Zeonit – Diatomit90
Hình 3.50 Hình ảnh Đĩa lọc cặn Ankar (Isaren) ..................................................... 90
Hình 3.51 Chạy mô hình thực nghiệm, màng lọc UF ............................................. 91


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Công nghiệp khai thác than và khoáng sản là một trong những ngành công
nghiệp đóng vai trò quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất
nước. Ngành công nghiệp khai thác than đã đáp ứng một cách có hiệu quả nhu cầu
về than cho các ngành kinh tế quốc dân, đặc biệt là nhu cầu than cho phát điện và
các ngành công nghiệp khác trong giai đoạn phát triển, đồng thời góp phần đảm bảo
an ninh năng lượng chung của đất nước trong chiến lược năng lượng quốc gia. Để
đáp ứng mục tiêu định hướng phát triển kinh tế - xã hội của Đảng và Nhà nước ta
giai đoạn từ nay đến 2020, ngành công nghiệp khai thác khoáng sản nói chung và
ngành khai thác than nói riêng liên tục tăng sản lượng khai thác. Trong khai thác
than hiện nay ở nước ta có hai hình thức khai thác truyền thống là khai thác hầm lò
và khai thác lộ thiên, trong quá trình khai thác thì nước thải là một trong những tác
nhân gây ô nhiễm môi trường trầm trọng. Do điều kiện khai thác xuống sâu so với
mặt nước biển trong 10 năm trở lại đây, hàng ngày có đến hàng nghìn m3 nước thải
phát sinh trong quá trình khai thác xả thẳng vào môi trường tự nhiên gây ô nhiễm
môi trường nước rất nặng nề. Những vấn đề môi trường do nước thải phát sinh

trong quá trình sản xuất của ngành than hàng ngày đã, đang xảy ra và còn tiếp tục
gặp phải trong tương lai, với đà phát triển việc khai thác than, khoáng sản khác như
hiện nay và dự kiến trong tương lai.
Hiện nay đã có nhiều giải pháp đưa ra nhằm khắc phục, xử lý tình trạng ô
nhiễm nguồn nước từ các khai trường trong quá trình sản xuất, khai thác khoáng sản
ở các mỏ và vùng lân cận nhưng những giải pháp này chưa đáp ứng được tình trạng
ô nhiễm mặc dù mỗi giải pháp đều có ưu - nhược điểm riêng và phù hợp với từng
điều kiện cụ thể.
Theo “Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam giai đoạn 2002 – 2010 có
xét triển vọng đến năm 2020” đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt theo Quyết
định số 20/2003/QĐ-TTg ngày 29/01/2003, việc xử lý nước thải mỏ đủ tiêu chuẩn


2

nước thải công nghiệp s được bắt đầu từ năm 2005 và đến 2015 sẽ hoàn thành việc
áp dụng bắt buộc đối với tất cả các công ty mỏ trong toàn Tập đoàn Công nghiệp
Than – Khoáng sản Việt Nam (TKV). Tuy vậy, công tác xử lý nước thải ngành sản
xuất than thực chất mới được hình thành mấy năm gần đây, số lượng hệ thống xử lý
nước thải chưa đáp ứng đủ để xử lý lượng nước thải được hình thành hiện nay và
trong tương lai của ngành than. Công nghệ xử lý nước thải trong ngành hiện còn
mang tính thử nghiệm, chưa có những công trình nghiên cứu mang tính chất tổng
thể trong lĩnh vực xử lý nước thải ngành sản xuất than.
Bên cạnh đó, ngành khai thác khoáng sản là một trong những ngành sử dụng
nhiều công nhân, trung bình khoảng 700 – 1.000 công nhân lao động trực tiếp tại
một mỏ khai thác hầm lò và từ 300 – 500 công nhân lao động trực tiếp tại một mỏ
khai thác lộ thiên. Với nhu cầu cấp nước cho sinh hoạt, tắm giặt là 250
lít/người/ngày lao động (Theo nguồn từ TKV) và nhu cầu nước sạch cho sản xuất và
dập bụi thì vấn đề về khai thác và cấp nước sinh hoạt trên độ cao khai thác trung
bình là +150 đến + 800 so với mặt nước biển là một vấn đề cấp bách của toàn ngành

than. Hiện nay, nguồn nước phục vụ cho quá trình sản xuất của ngành than chủ yếu
mua từ hệ thống cấp nước sạch của khu vực. Trong khi đó, thực tế cho thấy ngoài
nguồn nước cấp cho nhu cầu ăn, uống, tắm giặt của công nhân mỏ thì các nguồn
cung cấp cho nhu cầu sản xuất, dập bụi, cứu hỏa,... không yêu cầu chất lượng cao.
Việc nghiên cứu và chọn một giải pháp tổng thể về xử lý nước thải mỏ tái
tuần hoàn cấp cho sinh hoạt và sản xuất là một lựa chọn đúng đắn, cấp thiết, phù
hợp với tiêu chí sử dụng hợp lý, tiết kiệm tài nguyên nước và bảo vệ môi trường.
Khi nguồn nước được sử dụng hiệu quả và bền vững sẽ góp phần cải thiện và nâng
cao chất lượng môi trường làm việc của công nhân mỏ, giảm chi phí sản xuất do
không phải mua nước sinh hoạt, làm tăng thu nhập của công nhân tạo tiền đề cho sự
phát triển bền vững của ngành than. Do đó từ những vấn đề nêu trên, được sự nhất
trí của Nhà Trường, dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS. Trần Đức Hạ và
TS. Hoàng Văn Hùng, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Đánh giá hiện trạng ô


3

nhiễm nước thải hầm lò tại Tổng công ty Than Đông Bắc và nghiên cứu mô hình
xử lý thu gom tuần hoàn phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất”.
2. Mục tiêu của đề tài
Nhằm hạn chế và khắc phục ô nhiễm môi trường nước tiến tới góp phần đảm
bảo sự phát triển bền vững hoạt động sản xuất khoáng sản của một trong những
Tổng Công ty lớn thuộc Tập đoàn Than – Khoáng sản Việt Nam, cũng là góp phần
phát triển các ngành kinh tế khác như du lịch, thuỷ sản, cảng biển… trên địa bàn
tỉnh Quảng Ninh, đề tài được thực hiện nhằm giải quyết các mục tiêu cụ thể sau:
+ Phân tích, đánh giá được hiện trạng ô nhiễm của nước thải ở một số mỏ
than hầm lò thuộc Tổng công ty Than Đông Bắc trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh;
+ Nghiên cứu, đánh giá được hiện trạng xử lý nước thải trong quá trình khai
thác ở các mỏ than hầm lò thuộc Tổng Công ty Than Đông Bắc trên địa bàn tỉnh
Quảng Ninh ;

+ Nghiên cứu so sánh hiệu quả xử lý nước thải bằng công nghệ hiện có tại
các mỏ than hầm lò nghiên cứu và đề xuất hướng cải tiến công nghệ xử lý phù hợp;
+ Nghiên cứu, lựa chọn công nghệ và xây dựng mô hình thực nghiệm để xử
lý nước thải hầm lò đảm bảo yêu cầu xả ra môi trường bên ngoài và xử lý tiếp tục
để cấp nước cho sinh hoạt và sản xuất cho một mỏ than thuộc Tổng Công ty Than
Đông Bắc trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh.
3. Ý nghĩa của đề tài
- Ý nghĩa khoa học
Đánh giá được hiện trạng ô nhiễm và hiện trạng xử lý nước thải mỏ than hầm
lò, đề xuất được công nghệ phù hợp để xử lý và công nghệ xử lý tiếp tục nước thải
mỏ than hầm lò để cấp nước sinh hoạt và sản xuất, góp phần bảo vệ môi trường và
phát triển bền vững các mỏ than thuộc Tổng công ty Than Đông Bắc trên địa bàn
tỉnh Quảng Ninh.


4

- Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo về mức độ ô nhiễm của nước thải
hầm lò mỏ than cho các đơn vị có hoạt động khoáng sản và các đơn vị tư vấn môi
trường.
Đưa ra được công nghệ xử lý nước thải mỏ tuần hoàn cấp cho sinh hoạt góp
phần tiết kiệm tài nguyên từ đó giúp tiết kiệm được chi phí của doanh nghiệp và hạ
giá thành sản xuất than.
Xây dựng được mô đun công nghệ xử lý áp dụng cho một mỏ than trong
Tổng Công ty Than Đông Bắc.
4. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn được chia thành 3 chương:
Chương 1 - Tổng quan chung
Chương 2 – Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 – Kết quả nghiên cứu
Tài liệu tham khảo


5

CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN CHUNG
1.1. Cơ sở lý luận khoa học và pháp lý của đề tài
1.1.1. Cơ sở lý luận khoa học của đề tài
* Khái niệm về môi trường
Theo khoản 1 điều 3 Luật Bảo vệ Môi trường Việt Nam năm 2014, môi
trường được định nghĩa như sau: “Môi trường là hệ thống các yếu tố vật chất tự
nhiên và nhân tạo có tác động đối với sự tồn tại và phát triển của con người và sinh
vật” [7].
* Khái niệm về ô nhiễm môi trường
Theo khoản 8 điều 3 Luật Bảo vệ Môi trường Việt Nam năm 2014, “Ô nhiễm
môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trường không phù hợp với quy
chuẩn kỹ thuật môi trường và tiêu chuẩn môi trường gây ảnh hưởng xấu tới con
người và sinh vật” [7].
Trên thế giới ô nhiễm môi trường được hiểu là việc chuyển các chất thải
hoặc năng lượng vào môi trường đến mức có khả năng gây hại cho sức khỏe con
người, đến sự phát triển của sinh vật hoặc làm suy giảm chất lượng môi trường. Các
tác nhân gây ô nhiễm bao gồm các chất thải ở dạng khí (khí thải), lỏng (nước thải),
rắn (chất thải rắn) chứa hóa chất hoặc các tác nhân vật lý, sinh học và các dạng năng
lượng như nhiệt độ, bức xạ. Tuy nhiên môi trường chỉ được coi là bị ô nhiễm nếu
trong đó hàm lượng, nồng độ hoặc cường độ các tác nhân trên đạt mức có khả năng
tác động xấu đến con người, sinh vật, vật liệu.
* Khái niệm về nước thải
Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đ

ã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng [Nguồn: Trịnh Thị Thanh – Trần Yêm –
Phạm Ngọc Hồ, bài giảng ô nhiễm môi trường].
Nước thải công nghiệp là nước thải được thải ra từ các cơ sở sản xuất công
nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, giao thông vận tải, khai thác khoáng sản...


6

Tính chất của nước thải công nghiệp phụ thuộc vào đặc điểm của từng ngành
công nghiệp khác nhau nhưng nhìn chung nước thải công nghiệp thường chứa các
hóa chất độc hại, kim loại nặng, các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học.
Nước thải sản xuất trong khai thác khoáng sản
Nước thải sản xuất trong khai thác khoáng sản được chia thành hai loại: nước
thải sinh hoạt (phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt của con người như tắm giặt, ăn
uống, vệ sinh) và nước thải công nghiệp (là do các hoạt động sản xuất khai thác
than sinh ra như đào lò, nước thải từ bãi thải, nước thải từ kho than, nước thải vệ
sinh công nghiệp trên mặt bằng sân công nghiệp, nước phun sương dập bụi, nước
rửa xe…).
* Khái niệm về ô nhiễm nước
Hiến chương Châu Âu về nước đã định nghĩa: “Ô nhiễm nước là sự biến đổi
nói chung do con người đối với chất lượng nước, làm nhiễm bẩn nước và gây nguy
hiểm cho con người, công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, cho các
vật nuôi và các loài hoang dã”
-

Ô nhiễm nước có nguồn gốc tự nhiên: do mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt đưa

vào môi trường nước các chất thải bẩn, các sinh vật vi sinh vật gây hại kể cả xác
chết của chúng.
-

Ô nhiễm nước có nguồn gốc nhân tạo: Quá trình thải các chất độc hại chủ

yếu dưới dạng lỏng như các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao
thông vào môi trường nước.
Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm người ta có thể phân ra các loại ô
nhiễm nước: ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, ô nhiễm hóa chất, ô nhiễm sinh học, ô nhiễm
bởi các tác nhân vật lý.
*Khái niệm quản lý môi trường
“Quản lý môi trường là tổng hợp các biện pháp, luật pháp, chính sách, kinh tế,
kỹ thuật, xã hội thích hợp nhằm bảo vệ chất lượng môi trường sống và phát triển
bền vững kinh tế, xã hội quốc gia”[7].
Các mục tiêu chủ yếu của công tác quản lý nhà nước về môi trường bao gồm:


7

-

Khắc phục và phòng chống suy thoái, ô nhiễm môi trường phát sinh trong

hoạt động sống của con người.
-

Phát triển bền vững kinh tế và xã hội quốc gia theo chín nguyên tắc của một

xã hội bền vững do Hội nghị Rio 92 đề xuất. Các khía cạnh của phát triển bền vững
bao gồm: Phát triển bền vững kinh tế, bảo vệ các nguồn tài nguyên thiên nhiên,
không tạo ra ô nhiễm và suy thoái chất lượng môi trường sống, nâng cao sự văn
minh và công bằng xã hội.

-

Xây dựng các công cụ có hiệu lực quản lý môi trường quốc gia và các vùng

lãnh thổ. Các công cụ trên phải thích hợp cho từng nghành, từng địa phương và
cộng đồng dân cư.
 Các thông số đặc trưng của nước thải công nghiệp khai thác than
+ Hàm lượng chất rắn:
Tổng chất rắn (TS) là thành phần đặc trưng nhất của nước thải, nó bao gồm
các chất rắn không tan lơ lửng (SS), chất keo và hòa tan (DS).
Chất rắn lơ lửng có kích thước hạt

10-4 mm có thể lắng được và không

lắng được (dạng keo).
+ Nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD) và hóa học (COD):
Mức độ nhiễm bẩn nước thải bởi chất hữu cơ có thể xác định theo lượng ôxy
cần thiết để ôxy hóa chất hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật hiếu khí và được gọi
là nhu cầu ôxy cho quá trình sinh hóa.
Nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD): là chỉ tiêu rất quan trọng và tiện dùng để chỉ
mức độ nhiễm bẩn của nước thải bởi các chất hữu cơ. Trị số BOD đo được cho
phép tính toán lượng ôxy hòa tan cần thiết để cấp cho các phản ứng sinh hóa của vi
khuẩn diễn ra trong quá trình phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ có trong nước thải.
Chỉ tiêu nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD) không đủ để phản ánh khả năng ôxy hóa các
chất hữu cơ khó bị ôxy hóa và các chất vô cơ có thể bị ôxy hóa có trong nước thải.


8

Nhu cầu ôxy hóa học (COD): là lượng ôxy cần thiết để ôxy hóa hoàn toàn

chất hữu cơ và một phần nhỏ các chất vô cơ dễ bị ôxy hóa có trong nước thải. Việc
xác định COD có thể tiến hành bằng cách cho chất ôxy hóa mạnh vào mẫu thử nước
thải trong môi trường axít.
Trị số COD luôn lớn hơn trị số BOD5 và tỷ số COD : BOD càng nhỏ thì xử
lý sinh học càng dễ.
Trong nước thải phát sinh từ hoạt động khai thác than thì COD thường vượt
ngưỡng cho phép rất nhiều lần.
+ Ôxy hòa tan (DO):
Nồng độ ôxy hòa tan trong nước thải trước và sau xử lý là chỉ tiêu rất quan
trọng. Trong quá trình xử lý hiếu khí luôn phải giữ nồng độ ôxy hòa tan trong nước
thải từ 1,5 ÷ 2 mg/l để quá trình ôxy hóa diễn ra theo ý muốn và không chuyển sang
trạng thái yếm khí. Ôxy là khí có độ hòa tan thấp và nồng độ ôxy hòa tan phụ thuộc
vào nhiệt độ, nồng độ muối có trong nước.
+ Trị số pH:
Trị số pH cho biết nước thải có tính trung hòa, tính axit hay tính kiềm. Quá
trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học rất nhạy cảm với sự dao động của
trị số pH. Quá trình xử lý hiếu khí đòi hỏi giá trị pH trong khoảng 6,5 đến 8,5.
+ Lưu huỳnh:
Trong nước thải khai thác than, lưu huỳnh thường tồn tại ở dạng gốc SO4-2,
do đặc tính trầm tích các bon trong than mà lưu huỳnh thường xuất hiện trong các
mỏ hầm lò và quá trình khai thác than, lưu huỳnh bị hòa tan trong nước và làm cho
pH của nước thải mỏ rất thấp.
+ Các kim loại:
Trong nước thải khai thác than có rất nhiều các kim loại nhưng đáng chú ý
nhất là Sắt (Fe), Mangan (Mn) và Asen (As), các kim loại này có sẵn trong các vỉa


9

than do trầm tích các bon sinh ra và hoà tan vào nước thải mỏ trong quá trình khai

thác than. Các kim loại trên tồn tại trong nước thải mỏ ở dạng ion.
Để đánh giá ô nhiễm nước thải mỏ và đề xuất công nghệ xử lý ta phải căn cứ
vào các chỉ tiêu vật lý, hóa học và sinh học của nó, các yếu tố đó bao gồm: độ pH,
tổng chất rắn lơ lửng (TSS), độ ôxy hòa tan (DO), nhu cầu oxy hóa học (COD), nhu
cầu ôxy sinh học (BOD), các hợp chất của nitơ (NH4+, NO2-, NO3-), Sunphát, hàm
lượng kim loại. Các giá trị của những chỉ tiêu này được so sánh với giá trị giới hạn
cho phép được quy định trong QCVN 40:2011/BTNMT.
1.1.2. Cơ sở pháp lý của đề tài
Một số văn bản pháp lý có liên quan đến môi trường và chất lượng nước:
- Luật Bảo vệ môi trường số 55/2014/QH13 được Quốc hội nước CHXHCN
Việt Nam thông qua ngày 23/06/2014;
- Luật tài nguyên nước số 17/2012/QH13 được Quốc hội nước CHXHCN
Việt Nam thông qua ngày 21/06/2012;
- Nghị định số 21/2008/NĐ-CP ngày 28/02/2008 của Chính phủ về việc “Sửa
đổi, bổ sung một số điều của nghị định 80/2006/NĐ-CP ngày 09/08/2006 của Chính
phủ về việc quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật bảo vệ
môi trường”;
- Luật Hóa chất số 06/2007/QH12 được Quốc hội nước CHXHCN Việt Nam
thông qua ngày 21 tháng 11 năm 2007;
- Nghị định 59/2007/NĐ-CP của Chính phủ ban hành ngày 06/04/2007 về
quản lý chất thải rắn;
- Nghị định 80/2006/NĐ-CP ngày 09/08/2006 của Chính Phủ về việc: “Quy
định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi trường”;
- Nghị quyết 41-NQ/TW ngày 15 tháng 11 năm 2004 của Bộ Chính trị về bảo
vệ môi trường trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa;
- Luật Đất đai số 13/2003/QH11 được Quốc hội nước CHXHCN Việt Nam
thông qua ngày 26/11/2003;


10

- Luật Xây dựng số 16/2003/QH11 được Quốc hội nước CHXHCN Việt
Nam thông qua ngày 17/6/2003;
- Nghị định số 67/2003/NĐ-CP ngày 13/06/2003 của Chính phủ về việc thu
phí bảo vệ môi trường đối với nước thải và Nghị định số 04/2007/NĐ-CP ban hành
ngày 08/01/2007 sửa đổi, bổ sung Nghị định số 67/2003/NĐ-CP ngày 13 tháng 6
năm 2003 về phí bảo vệ môi trường đối với nước thải;
- “Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam giai đoạn 2002 – 2010 có xét
triển vọng đến năm 2020” đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt theo Quyết định
số 20/2003/QĐ-TTg ngày 29/01/2003;
- Các Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường của Bộ Tài nguyên và Môi
trường, bao gồm:
+ QCVN 40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp;
+ QCVN 01:2009/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống;
+ QCVN 02:2009/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt.
- Các bộ tiêu chuẩn về thiết kế hệ thống xử lý nước thải như :
+ TCVN 7957:2008: Tiêu chuẩn về thiết kế hệ thống xử lý nước thải;
+ TCXD 51:2008: Tiêu chuẩn thiết kế thoát nước - mạng lưới và công trình bên
ngoài do Bộ Xây dựng ban hành năm 2008.
1.2. Tổng quan về nước thải mỏ than và công nghệ xử lý
1.2.1. Sự hình thành nước thải trong quá trình khai thác than
Trong quá trình khai thác, nước thải mỏ than được hình thành từ ba nguồn
chính: nước bơm từ các cửa lò của mỏ hầm lò, từ các moong của mỏ lộ thiên, nước
thải từ các nhà mày sàng tuyển các bãi thải, kho than, được thải ra các sông suối.
Trong 3 loại nước thải nêu trên, nước thải hầm lò có số lượng lớn và nồng độ các
chất ô nhiễm trong đó cao hơn nhiều so với các loại nước thải khác.
a. Nước thải mỏ than hầm lò
Khi khai thác than hầm lò người ta đào các đường lò trong lòng đất, dùng các
biện pháp kỹ thuật để lấy than ra. Nước ngầm, nước chứa trong các lớp đất đá chảy

11

ra các đường lò rồi theo hệ thống thoát nước đưa ra khỏi cửa lò hoặc được dẫn vào
các hầm chứa nước tập trung rồi dùng bơm để bơm ra ngoài. Loại nước thải này
được gọi là nước thải mỏ hầm lò. Ví dụ: mỏ Bình Minh lượng nước thải hầm lò dao
động từ 300  500 m3 ngày/đêm, mỏ Thành Công khoảng 170  220 m3ngày/đêm,
Cao Thắng từ 140  200 m3 ngày/đêm.

Hình 1.1 Nguồn gốc hình thành nước thải mỏ than hầm lò
b. Nước thải từ khai trường lộ thiên
Khi khai thác than lộ thiên, người ta phải bóc lớp đất đất đá phía bên trên để
lấy các vỉa than nằm bên dưới, quá trình khai thác như vậy đã tạo ra các moong.
Nước mưa chảy tràn bề mặt kéo theo bùn đất, bùn than, các chất hòa tan xuống
moong. Một số khu vực nước còn có nước ngầm thâm nhập vào moong. Nước chứa
đựng trong các moong khai thác được tháo hoặc bơm ra khỏi khai trường, loại nước
này gọi là nước thải do khai thác than lộ thiên. Hiện nay, tại Quảng Ninh một số đơn
vị khai thác, chế biến than lượng nước thải bơm từ moong lộ thiên bao gồm nước
ngầm và nước mưa, vào mùa mưa có lưu lượng lớn như ở mỏ Cọc Sáu, lượng nước
thải dao động từ 12 đến 15 triệu m3, ở mỏ Cao Sơn 13  16 triệu m3, ở mỏ Núi Béo
2,8  4,8 triệu m3, ở mỏ Hà Lầm 3  4 triệu m3, ở mỏ Hà Tu 3  5,5 triệu m3. Vào
mùa khô lưu lượng nước thải nhỏ hơn mùa mưa.
c. Nước thải từ các nhà mày sàng tuyển
Quá trình rửa than hoặc tuyển than người ta thường dùng nước. Sau quá trình
tuyển, nước được qua các bể cô đặc để thu hồi nước và tách bùn, bùn lỏng được
bơm ra các hệ thống ao để lắng nhằm thu hồi tiếp than bùn và tách nước. Nước có