Xử lý nước thải trong quá trình sản xuất của mỏ than khe tam tỉnh quảng ninh (tt)

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

VŨ THỊ NGUYÊN

XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CỦA MỎ THAN KHE
TAM - TỈNH QUẢNG NINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2012


BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

VŨ THỊ NGUYÊN
KHÓA: 2010- 2012

XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CỦA MỎ THAN KHE TAM
- TỈNH QUẢNG NINH

Chuyên ngành: Cấp thoát nước
Mã số: 60.58.20

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRẦN THANH SƠN

HÀ NỘI, NĂM 2012


1

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................... 3
DANH MỤC BẢNG BIỂU........................................................................... 4
DANH MỤC HÌNH VẼ................................................................................ 5
PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................... 6
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ XỬ NƯỚC THẢI NGÀNH
KHAI THÁC THAN QUẢNG NINH.......................................................... 9
1.1. Nguồn phát thải và đặc tính nước thải ............................................. 9
1.1.1. Đối với các mỏ lộ thiên................................................................. 9
1.1.2. Đối với các mỏ hầm lò................................................................ 12
1.1.3. Đối với các nhà máy tuyển than.................................................. 14
1.1.4. Nước thải phát sinh từ các sinh hoạt của công nhân mỏ. ............. 15
1.2. Hiện trạng các công nghệ xử lý nước thải đã được áp dụng ở
ngành khai thác than Quảng Ninh ........................................................ 17
1.2.1. Ở mỏ lộ thiên .............................................................................. 19
1.2.2. Ở mỏ than hầm lò ....................................................................... 21
1.2.3. Ở nhà máy tuyển than ................................................................. 25
1.3. Đánh giá về hiện trạng công nghệ xử lý nước thải ngành khai thác
than Quảng Ninh .................................................................................... 30
1.4. Công nghệ xử lý nước thải ngành khai thác than trên thế giới..... 32
1.4.1. Công nghệ hóa lý........................................................................ 32

1.4.2. Công nghệ mương đá vôi yếm khí kết hợp bãi lọc ngập nước..... 34
1.5. Khả năng áp dụng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên
để xử lý nước thải ngành khai thác than Quảng Ninh ......................... 37
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA CÔNG NGHỆ ĐẤT NGẬP
NƯỚC KẾT HỢP MƯƠNG ĐÁ VÔI YẾM KHÍ..................................... 39
2.1. Cơ chế xử lý nước thải của hệ thống bãi lọc ngập nước kết hợp
mương đá vôi yếm khí ............................................................................ 39


2

2.2. Mương đá vôi yếm khí..................................................................... 42
2.2.1. Cấu tạo mương đá vôi yếm khí ................................................... 42
2.2.2. Hiệu quả làm việc của mương đávôi yếm khí ............................. 43
2.2.3. Cơ sở lý thuyết tính toán mương đá vôi yếm khí......................... 44
2.3. Bãi lọc ngập nước ............................................................................ 47
2.3.1. Phân loại, cấu tạo........................................................................ 47
2.3.2. Lựa chọn cây trồng trong bãi lọc ngập nước ............................... 50
2.3.3. Cơ sở lý thuyết tính toán............................................................. 52
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC
TRONG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN ĐỂ XLNT MỎ THAN KHE TAM ... 57
3.1. Tổng quan về mỏ Khe Tam............................................................. 57
3.1.1. Cấp nước .................................................................................... 57
3.1.2. Thoát nước.................................................................................. 60
3.2. Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải mỏ Khe Tam........ 61
3.3. Tính toán các công trình xử lý nước thải ....................................... 63
3.3.1. Tính toán mương đá vôi yếm khí ................................................ 63
3.3.2. Tính toán bãi lọc ngập nước........................................................ 64
3.3.3. Đánh giá kinh tế kỹ thuật ............................................................ 65
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................... 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................ 1


3

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Ký hiệu Tiếng Anh

Tiếng Việt

TKV

Than – khoáng sản Việt Nam

BTNMT

Bộ tài nguyên môi trường

QTMT

Quan trắc môi trường

BOD

Biological Oxygen Demand

Chất hữu cơ

CHC

COD

Nhu cầu oxy sinh hóa

Chemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy hóa học
Quy chuẩn Việt Nam

QCVN
SS

Suspended Solids

Chất rắn lơ lửng

DO

Dissolved oxygen

Lượng oxy hòa tan

TDS

Total Dissolved Solids

Tổng chất rắn hòa tan

TS

Total Solids

Tổng chất rắn

TSS

Total Suspended Solids

Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng
Xử lý nước thải

XLNT
ALD

Anoxic limestone drainage

Mương đá vôi yếm khí


4

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Sơ đồ phát sinh nước thải trong quá trình SX của ngành than .......... 9
Hình 1.2: Quá trình khai thác tại mong Na Dương ........................................ 10
Hình 1.3: Quá trình khai thác tại lò+122 Vàng Danh .................................... 14
Hình 1.4: Nhà máy tuyển than Nam Cầu Trắng ............................................ 15
Hình 1.5: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải moong Na Dương....... 19
Hình 1.6: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải vỉa 1A Mạo Khê .......... 21
Hình 1.7. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải – Công ty than Mạo Khê............ 22
Hình 1.8: Sơ đồ công nghệ hệ thống XLNT + 200 Cánh Gà - Vàng Danh..... 23

Hình 1.9: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải -51 Hà Lầm ................. 24
Hình 1.10. Sơ đồ công nghệ XLNT nhà máy tuyển than Vàng Danh............ 26
Hình 1.11. Sơ đồ công nghệ XLNT nhà máy tuyển than Hòn Gai ................ 27
Hình 1.12. Hệ thống xử lý nước thải nhà máy tuyển than Cửa Ông............... 29
Hình 1.13. Hệ thống mương đá vôi yếm khí kết hợp bãi lọc ngập nước ....... 34
Hình 1.14. Một wetlands nhân tạo điển hình để xử lý nước.......................... 35
Hình 2.1. Sơ đồ quá trình xử lý nước thải trong đất ...................................... 39
Hình 2.2. Mặt cắt ngang của một mương đá vôi yếm khí.............................. 42
Hình 2.3. Mương đá vôi yếm khí được xây dựng tại West Virginia – Mỹ .... 43
Hình 2.3. Hiệu quả xử lý của mương đá vôi yếm khí [12]............................. 44
Hình 2.4. Hệ thống dòng chảy bề mặt ........................................................... 48
Hình 2.5. Hệ thống dòng chảy ngầm ngang [11] .......................................... 49
Hình 2.6. Hệ thống dòng chảy ngầm đứng [11] ............................................ 50
Hình 2.7. Bãi lọc ngập nước trồng sậy ......................................................... 51
Hình 2.8. Bãi lọc ngập nước trồng dong riềng............................................... 51
Hình 3.1. Mặt bằng cấp nước khu mỏ........................................................... 58
Hình 3.2. Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải mỏ Khe Tam .................... 63


5

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Đặc tính nước thải một số mỏ lộ thiên điển hình trong TKV ........ 10
Bảng 1.2: Đặc tính nước thải một số mỏ than hầm lò điển hình trong TKV. 12
Bảng 1.3. Đặc tính NTSH của công nhân tại một số mỏ điển hình .............. 16
Bảng 1.4 : Phân loại các công nghệ xử lý nước thải trong ngành than QN.... 18
Bảng 1.5. Tình hình áp dụng công nghệ xử lý nước thải trong ngành Than
Quảng Ninh tính đến năm 2009.................................................................... 30
Bảng 1.6. Hiện trạng hoạt động của các hệ thống xử lý nước thải trong ngành

than Việt Nam tính đến năm 2009 ................................................................ 31
Bảng 2.1. Cơ chế xử lý ô nhiễm trong nước thải của hệ thực vật lau, sậy [1] 40
Bảng 2.2. Chất lượng nước thải trước và sau khi qua ALD [13]................... 43
Bảng 2.3. Kích thước các mương đá vôi yếm khí điển hình ......................... 47
Bảng 2.4. Khối lượng đá vôi và thời gian lưu .............................................. 47
Bảng 2.5. Thông số thiết kế bãi lọc ngập nước nhân tạo dòng chảy ngang [7]
..................................................................................................................... 54
Bảng 2.6. Diện tích bề mặt riêng cho các loại vật liệu khác nhau [6]............ 55
Bảng 2.7. Tiêu chuẩn thiết kế điển hình bãi lọc ngập nước dòng chảy bề mặt
và chất lượng nước sau xử lý [6] .................................................................. 55
Bảng 3.1: Bảng tổng hợp nhu cầu dùng nước của mỏ................................... 59
Bảng 3.2: Tính chất nước thải ..................................................................... 60
Bảng 3.3. Giá trị các thông số ô nhiễm cho phép trong nước thải công nghiệp
..................................................................................................................... 62


6

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Sự cấp thiết của đề tài
Quảng Ninh là tỉnh nằm ở vùng Đông Bắc Việt Nam với nhiều loại
khoáng sản có giá trị công nghiệp, quan trọng nhất là than đá chiếm trên 90%
trữ lượng cả nước, tiếp đến là đá vôi, sét làm nguyên liệu sản xuất xi măng,
các khoáng sản làm vật liệu xây dựng thông thường, Pyrophylit, cát thủy tinh,
đá Granit, nước khoáng, nước nóng thiên nhiên.
Trong những năm qua, nhất là từ năm 2003 đến nay, công nghiệp khai
khoáng trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh có những bước phát triển vượt bậc, đặc
biệt là khai thác than đã góp phần quan trọng phát triển kinh tế - xã hội của
Tỉnh cũng như của cả nước. Hoạt động khai thác khoáng sản cũng gây nên
nhiều tác động tiêu cực tới các nguồn tài nguyên thiên nhiên khác và môi

trường, ảnh hưởng mạnh đến đời sống của nhân dân và sự phát triển của các
ngành kinh tế khác đặc biệt là du lịch.
Theo định hướng chiến lược của Tập đoàn Công nghiệp than – khoáng
sản Việt Nam, việc xử lý nước thải mỏ đủ tiêu chuẩn nước thải công nghiệp
sẽ 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 TKV. Tuy vậy công tác xử lý
nước thải ngành sản xuất than thực chất mới được hình thành mấy năm trở lại
đây, số lượng hệ thống xử lý nước thải chưa đáp ứng đủ với khối lượng nước
thải 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. Mặt khác nguồn nước sử dụng trong quá trình sản xuất 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


7

nguồn cung cấp cho nhu cầu sản xuất, tưới bụi, cứu hỏa… không yêu cầu các
chỉ tiêu vệ sinh cao. Xuất phát từ thực tế trên đề tài luận văn này nghiên cứu
vấn đề xử lý và tái sử dụng nước thải trong quá trình sản xuất của ngành than.
Từ đó nâng cao quá trình quản lý, sử dụng hiệu quả và bền vững nguồn nước
thải trong ngành khai thác than ở nước ta.
Khi nguồn nước được sử dụng một cách hiệu quả và bền vững sẽ góp
phần cải thiện môi trường nâng cao điều kiện sống và làm việc của công nhân
mỏ, làm tăng thu nhập của công nhân tạo tiền đề cho sự phát triển lâu dài bền
vững của ngành.
2. Mục tiêu của đề tài
- Ứng dụng công nghệ mương đá vôi yếm khí kết hợp bãi lọc ngập nước
để xử lý nước thải mỏ than Khe Tam.

- Tái sử dụng nước thải sau xử lý để phục vụ cho quá trình khai thác.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Công nghệ mương đá vôi yếm khí kết hợp bãi lọc
ngập nước.
- Phạm vi nghiên cứu: Mỏ than Khe Tam - tỉnh Quảng Ninh
4. Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp kế thừa:
Kế thừa, vận dụng các kết quả nghiên cứu đã có, phát huy những ưu điểm,
khắc phục những nhược điểm.
Phương pháp điều tra, khảo sát, thu thập và phân tích số liệu:
Điều tra, khảo sát hiện trạng khu vực nghiên cứu, phân tích số liệu thu thập
được.
- Phương pháp so sánh: đối chiếu các kết quả có được với các tiêu chuẩn


8

hiện hành.
- Phương pháp chuyên gia:
Dựa vào sự hiểu biết và kinh nghiệm về khoa học môi trường của nhóm
chuyên gia đánh giá. Đây là một phương pháp quan trọng, nhằm sử dụng kỹ
năng của các chuyên gia có chuyên môn sâu về lĩnh vực có liên quan để phân
tích, đánh giá, dự báo và đề xuất các giải pháp xử lý.


THÔNG BÁO
Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui
lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện
– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.
Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội

Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội.
Email:

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN


67

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Qua nghiên cứu thực trạng nhu cầu sử dụng nước và công nghệ xử lý
nước thải tại các mỏ than ở Việt Nam cho thấy:
+ Nguồn nước cung cấp cho các mỏ than ngày một khan hiếm, không đủ
đáp ứng cho nhu cầu sản xuất của ngành. Hơn nữa việc phải mua nước từ các
nhà máy nước tiêu tốn một phần chi phí không nhỏ của chính các doanh
nghiệp.
+ Hầu hết các mỏ than ở Quảng Ninh đều chưa có trạm XLNT hoặc các
trạm XLNT được đầu tư theo hướng nhỏ lẻ tại các cửa lò dẫn tới nhiều hệ
thống chưa thực sự hiệu quả trong đầu tư và gia tăng chi phí vận hành.
+ Các công trình xử lý nước thải của ngành than mới dừng lại ở quy mô
nhỏ, công nghệ đơn giản, mức đầu tư thấp. Nước thải sau khi xử lý xả trực
tiếp ra môi trường và việc tái sử dụng nguồn nước thải này chưa được chú ý
đúng mức. Trong khi đó nguồn nước cung cấp cho các mỏ than ngày một
khan hiếm, không đủ đáp ứng cho nhu cầu sản xuất của ngành. Hơn nữa việc
phải mua nước từ các nhà máy nước tiêu tốn một phần chi phí không nhỏ của
chính các doanh nghiệp.
+ Việc xử lý đạt tiêu chuẩn thải và tái sử dụng vào các mục đích sản xuất
của các mỏ chưa được chú ý đúng mức. Thực trạng này gây ô nhiễm môi
trường và lãng phí nguồn nước.
2. Kiến nghị

Nhu cầu xây dựng các công trình xử lý nước thải ngành than - khoáng
sản trong những năm tới là rất lớn (khoảng trên 50 hệ thống). Việc lựa chọn
công nghệ phù hợp cho ngành than nói chung và từng nguồn thải cụ thể trong


68

ngành nói riêng mang ý nghĩa hết sức to lớn. Sự đầu tư hợp lý các hệ thống
cần phải được tính toán dựa trên tổng hợp nhiều yếu tố: hiệu suất xử lý, vốn
đầu tư ban đầu, chi phí vận hành hàng năm, và tính tổng hợp cho cả đời của
hệ thống. Những nhận định trong khuôn khổ luận văn này góp phần giúp cho
Tập đoàn Công nghiệp than – khoáng sản, các doanh nghiệp đã và đang chuẩn
bị đầu tư hệ thống xử lý nước thải có được tầm nhìn tổng quát về thực trạng
công nghệ xử lý nước thải ngành công nghiệp than ở Việt Nam lựa chọn được
công nghệ xử lý nước thải mỏ phù hợp áp dụng cho đơn vị mình.
Xây dựng các trạm xử lý tập trung, giải quyết triệt để các chỉ tiêu ô
nhiễm trước khi xả ra môi trường. Mặt khác việc tái sử dụng nước thải sau khi
đã xử lý vào mục đích sản xuất của mỏ là 1 mô hình cần được chú ý và đầu tư
đúng mức trong tương lai. Điều này góp phần quản lý một cách hiệu quả
nguồn nước thải, tiết kiệm chi phí sản xuất giúp doanh nghiệp phát triển bền
vững trong tương lai.


1
tính toán khái toán chi phí xây dựng txlnt mỏ than khe tam
Công suất TXL = 900 m3/ng.đêm

Khoản mục chi phí

TT

Diễn giải

khối LNG

N
V

đơn giá (VNĐ)

Gxda=Ga1+Ga2+Ga3+Ga4

A Hạng mục mơng đá vôI yếm khí

Giá trị (VNĐ)
(cha có VAT)

Thuế VAT (VNĐ)

Giá trị (VNĐ)
(có VAT)

718.500.000

71.850.000

790.350.000

1- Đào đất và vận chuyển đất

Ga1

1.000

m3

300.000

300.000.000

30.000.000

330.000.000

2- Cung cấp và rải vảI địa kỹ thuật dt GSI

Ga2

335

m2

100.000

33.500.000

3.350.000

36.850.000

3- á vôi 80%

Ga3

6,7 tấn

50.000.000

335.000.000

33.500.000

368.500.000

4- Đắp đất sét

Ga4

100.000

50.000.000

5.000.000

55.000.000

1.200.000.000

120.000.000

1.320.000.000

B Hạng mục bãI lọc ngập nớc

500

m3

Gxdb=Gb1+Gb2+Gb3

1- Đào đất và vận chuyển đất

Gb1

3300

m3

300.000

990.000.000

99.000.000

1.089.000.000

2- Sỏi 40-80mm

Gb2

300

m3

150.000

45.000.000

4.500.000

49.500.000

3- Cát

Gb3

1500

m3

110.000

165.000.000

16.500.000

181.500.000

1.918.500.000

191.850.000

2.110.350.000

Tổng mức đầu t

Gxd=Gxda+Gxdb

Bng ch: Hai tỷ một trăm mời triệu ba trăm năm mơi nghìn đồng./.


1

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt
1. Lê Văn Cát (2007), Xử lý nước thải giàu hợp chất Nitơ và Phốtpho,
NXB Khoa học tự nhiên và công nghệ.
2. Trịnh Xuân Lai , Xử lý nước thải công nghiệp
3. Trịnh Xuân Lai (2000), Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước
thải, NXB Xây dựng.
4. Trần Hiếu Nhuệ (1998), Thoát nước và xử lý nước thải, NXB Khoa học
và kỹ thuật Hà Nội.
5. Hoàng Huệ (1996), Xử lý nước thải, NXB Xây dựng.
6. D. Xanthoulis, Lều Thọ Bách, Wang Chengduan, Hans Brix (2009), Xử
lý nước thải chi phí thấp, NXB Xây dựng
7. Nguyễn Văn Phước (2007), Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt và
công nghiệp bằng phương pháp sinh học, NXB Xây dựng.
8. Phòng môi trường – Viện KHCN mỏ (2008), Các giải pháp xử lý nước
thải ngành khai thác than Việt Nam, Viện khoa học công nghệ mỏ.

9. Bộ tài nguyên và môi trường (2011), Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về
nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT.
Tiếng Anh
10. Crites R.W., Joe Middlebrooks., Reed S.C (2006), Natural wastewater
treatment systems, CRC Press Taylor & Francis Group, Boca Raton,
London, New York, London, Tokyo.
11. Kadlec R.H., and Knight R.L (1996), Treatment wetlands, Lewis
Publishers, Boca Raton, New York, London, Tokyo.
12. George R. Watzlaf, Karl T.Schroeder, Robert L.P.Kleinmann (2004),


2

The passive treatment of coal mine drainage, University of Oklahoma.
13. C.Zipper, E.C. McCleary (2011), Passive treatment of acid mine
drainage, College of Agriculture and Life Sciences, Virginia
Polytechnic Institute and State University.