Trần Đức Hạ(1), Trần Hoàng Anh(2),Trần Đức Minh Hải(3)
(1),(3). Khoa Kỹ thuật môi trường, Trường Đại học Xây dựng; (2). Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh
E.mail: tranducha53@gmail.comhatd@nuce.edu.vn
TÓM TẮT
Nhu cầu cấp nước sinh hoạt cho công nhân mỏ rất lớn. Trong khi đó một lượng lớn nước thải hầm lò có thể xử lý tiếp tục để sử dụng, lại xả ra môi trường bên ngoài. Kết quả nghiên cứu trên mô hình phòng thí nghiệm và mô hình hiện trường của đề tài nghiên cứu mã sốB2013-03-08cho thấy nước thải hầm lò mỏ than sau khi xử lý bậc cao có thể tái sử dụng để cấp nước sinh hoạt và ăn uống. Quá trình xử lý nâng cao nước thải hầm lò mỏ than bao gồm hai bước: hoàn thiện xử lý bậc 1 theo sơ đồ keo tụ- lắng – lọc và xử lý bậc 2 bằng lọc màng MF và UF.
ABSTRACT
While there is an increasing demand for domestic water of coalmine labourers currently, a huge amount of coalmine wastewater, which can be continuously treated in advanced level for daily purpose of these workers, is discharged into the environment. The result from both a small pilot in laboratory and the one in the field of the reseach project named B2013-03-08 shows that coalmine wastewater after advanced treatment can be re-used for daily purposes of workers there. The advanced treatment includes two phases: the first step is applying the coagulation-sedimentation- filtration process and finally using filtration process by MF and UF membranes.
I. GIỚI THIỆU CHUNG
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.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. Nước thải hầm lò mỏ than (HLMT) có số lượng lớn và nồng độ các chất ô nhiễm trong đó cao hơn nhiều so với các loại nước thải khác.
Khi khai thác than hầm lò, nước ngầm chứa trong các lớp đất đá chảy 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 được bơm ra ngoài. Nước thải di chuyển đã kéo theo các chất bẩn trong lò, và do các điều kiện vật lý, hóa học, sinh học khác hình thành nên dạng nước thải mỏ than hầm lò có tính axít, chứa hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS), Fe, Mn và các chất ô nhiễm khác khá cao. Ngoài ra, trong nước thải HLMT còn có các kim loại nặng độc hại như Cd, Pb, Hg, As…,… nhưng hàm lượng không lớn. Vào mùa khô nước thải mỏ thường trong, hàm lượng chất lơ lửng thấp, nhưng mùa mưa mặc dù lượng nước thải lớn nhưng nó chứa nhiều bùn đất và than từ nước mưa xâm nhập vào.
Các kết quả quan trắc nước thải hầm lò mỏ than của Tập đoàn Than Khoáng sản Việt Nam(TKV) tại khu vực Quảng Ninh cho thấy: pH trong nước thải hầm lò mỏ than (HLMT) thấp, về mùa khô phần lớn nằm ở mức pH=3,5÷5,5 và mùa mưa pH=4÷6,5; hàm lượng Fe cao dao động từ 2mg/l÷15mg/l (về mùa khô) và từ 0,5 đến 5,5 mg/l (về mùa mưa); hàm lượng Mn dao động từ 1,5mg/l÷10mg/l (về mùa khô) và 0,5mg/l ÷ 7,5 mg/l (về mùa mưa); hàm lượng cặn lơ lửng (TSS) dao động từ 50 mg/l ÷300mg/l (về mùa khô) và 150 mg/l ÷500mg/l (về mùa mưa)[1,4]. Các giá trị này vượt QCVN 40:2011/ BTNMT đối với nước nguồn loại B nhiều lần.
Các hoạt động sản xuất than có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng các nguồn nước mặt như sông, suối, ao, hồ.Theo TKV, 2010, tổng lượng nước thải ngành than khu vực Quảng Ninh là 236.850 m3/ngày tương đương 86,45 triệu m3/năm. Riêng nước thải mỏ là 220.414 m3/ngày, tương đương 80,45 triệu m3/năm [5]. Nước thải HLMT ảnh hưởng tiêu cực tới nguồn nước mặt do hiện tượng bồi lắng lòng sông, suối làm thay đổi dòng chảy, hạn chế khả năng thoát nước, gây ngập lụt các vùng phụ cận, làm giảm dung lượng các hồ chứa nước do bồi lắng, ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng cung cấp nước cho sinh hoạt và sản xuất.
Khai thác than là một trong những ngành sử dụng nhiều công nhân.Số lượng lao động tại ngành than khu vực Quảng Ninh hiện nay hơn 100.000 người, trung bình khoảng 700 – 1.000 công nhân lao động trực tiếp tại một mỏ khai thác hầm lò. Trong quá trình khai thác than một lượng lớn nước được sử dụng cho các mục đích sinh hoạt và sản xuất. Nước sinh hoạt cho công nhân khai thác thai chủ yếu là để tắm giặt. Kết quả nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu công nghệ màng lọc để xử lý nước thải hầm lò mỏ than cho mục đích cấp nước sinh hoạt” (mã số: B2013-03-08) cho thấy, nhu cầu cấp nước cho sinh hoạt là 135 lít/người/ngày lao động (trong đó: nước ăn uống là 25 L/người.ngày, nước tắm rửa là 60 L/người.ngày và nước giặt quần áo là 50 L/người.ngày) [3].
Quá trình hoạt động khai thác, sàng tuyển chế biến than, một lượng bụi thải ra rất lớn và phát tán rộng ra môi trường xung quanh. Trong hầm lò, để hạn chế sự phát tán bụi than, biện pháp phổ biến là dùng nước dậpdưới dạng phun sương, tạo điều kiện vệ sinh môi trường cho công nhân mỏ làm việc. Tuy nhiên yêu cầu chất lượng nước dập bụi tương đối nghiêm ngặt, như hàm lượng SS ≤ 20 mg/L, pH trung tính, hàm lượng Fe, Mn,… tương đương mứcA của QCVN 40:2011/BTNMT để các béc phun sương không bị tắc và hư hỏng [6].
Là nhu cầu thiết yếuđối với các mỏ thannhưng nước phục vụ sản xuất và sinh hoạt ngày càng khan hiếm do việc khai thác ở mức âm sâu trong khi đó lượng nước mặt tại các hồ chứa ít đi cũng như mực nước ngầm hạ thấp đáng kể do sự thẩm thấu xuống các mỏ hầm lò. Việc cung cấp nước sinh hoạt lên cáckhu vực tập kết công nhân khai thác than ở rãi rác trên núi caocũng rất khó khăn.
Do đó việc tái sử dụng nguồn nước thải hầm lò để cấp nước tại chỗ cho sinh hoạt và sản xuất là hợp lý, vừa giảm thiểu các tác động ô nhiễm môi trường nước vừa giải quyết khó khăn cũng như giảm chi phí trong vấn đề cấp nước cho các mỏ than.
Hoạt động xử lý nước thải (XLNT) mỏ than cũng chỉ mới được tiến hành khoảng gần 10 năm gần đây. Công nghệ XLNT HLMT trước năm 2010 chủ yếu bằng phương cơ học kết hợp với trung hòa bằng vôi nên các công trìnhhoạt động không hiệu quả [4]. Mặt khác nước thải sau xử lý của các hệ thống đã xây dựng chưa được thu hồi để sử dụng trong mục đích sinh hoạt cũng như sản xuất trong tình hình thiếu nước hiện nay của các hầm lò mỏ than.Hiện nay, phần lớn các trạm XLNT mỏ than của tập đoàn TKV đều do Tập đoàn làm chủ đầu tư thuê thiết kế và lắp đặt theo hình thức EPC với công nghệ xử lý theo nguyên tắc keo tụ – lắng và lọc cát được nêu trên Hình 1.
Hình 1. Sơ đồ nguyên tắc chung XLNT hầm lò mỏ than do công ty môi trường TKV quản lý [1,4].
Theo các kết quả quan trắc của Sở Tài nguyên và Môi trường Quảng Ninh và của TKV, nước thải HLMT sau xử lý chỉ đáp ứng được yêu cầu xả ra nguồn nước mặt loại B theo QCVN 40:2011/BTNMT. Tuy đạt tiêu chuẩn nhưng nhiều thời điểm hàm lượng SS trong nước thải vượt trên 50 mg/l, hàm lượng Fe và Mn phần lớn nằm ở ngưỡng nồng độ giới hạn cho phép để xả ra sông suối [1]. Như vậy, nước thải sau xử lý tại các HLMT hiện nay ở khu vực Quảng Ninh vẫn không thể sử dụng được cho các nhu cầu sinh hoạt của công nhân cũng như dập bụi phun sương trong các hầm lò.
Theo kinh nghiệm của các nước, các quá trình màng lọc XLNTHLMT với chất lượng nước đầu ra cao, sử dụng được cho ăn uống và sinh hoạt. Hiệu quả xử lý của phương pháp lọc màng MF và UF đạt tới 99% theo các thông số Ca2+, Mg2+ và SO42-[7].Tuy nhiên để hạn chế tắc nghẽn màng, nước thải phải được làm trong đến một mức độ nhất định.
Như vậy, để tái sử dụng nước thải HLMT cho mục đích sinh hoạt, cần thiết phải hoàn thiện công nghệ xử lý bậc 1 theo quá trình keo tụ – lắng – lọc và sau đó tiếp tục xử lý nâng cao ở các quá trình lọc màng MF/ UF.
II. NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN QUÁ TRÌNH XỬ LÝ BẬC 1 NƯỚC THẢI HẦM LÒ MỎ THAN
Để hoàn thiện quá trình keo tụ – lắng- lọc nhằm đảm bảo nước thải HLMT sau xử lý đạt mức A theo QCVN 40:2011/BTNMT, trong đó hàm lượng SS nhỏ hơn 20 mg/L, một mô hình thí nghiệm hiện trường (Hình 2) được lắp đặt tại trạm XLNT HLMT -80m Công ty Than Mạo Khê.
Hình 2. Sơ đồ mô hình thí nghiệm keo tụ – lắng – lọc nước thải hầm lò mỏ than
Hình 3. Quy trình thử nghiệm hoàn thiện quá trình xử lý bậc 1 nước thải HLMT
Kết quả nghiên cứu XLNT hầm -80m mỏ than Mạo Khê trên mô hình hiện trường cho thấy: chất lượng nước thải đầu vào thay đổi rõ rệt giữa mùa mưa với mùa khô. Các biện pháp keo tụ – lắng đảm bảo cho nhiều chỉ tiêu trong nước thải sau xử lý đảm bảo các yêu cầu xả ra nguồn nước mặt loại B. Tuy nhiên chỉ tiêu hàm lượng TSS trong nước thải sau lắng lamen vẫn còn cao, về mùa mưa vượt mức cho phép đối với nước thải công nghiệp xả vào nguồn nước mặt loại B. Mangan chưa có điều kiện oxy hóa hết nên phần lớn tồn tại dưới dạng hòa tan, làm cho hàm lượng của nó trong nước thải đầu ra còn quá cao, gấp 1,5 đến 2 lần so với mức cho phép trong QCVN 40:2011/BTNMT.
Nghiên cứu quá trình lọc được tiến hành trên cột lọc với các trường hợp: lọc cát không có các vật liệu xúc tác quá trình oxy hóa sắt và mangan, lọc cát với lớp vật liệu xúc tác phía trên như: vật liệu lọc mangan MQ7 (cát phủMnO2), vật liệu Aluwat và vật liệu lọc đa năng ODM-2F. Nước thải được bơm lên cột lọc với tải trọng thủy lực bề mặt (vận tốc lọc) thay đổi theo các cấp : 9 m3/m2.h, 8 m3/m2.h và 7 m3/m2.h. Tốc độ lọc thay đổi bằng cách điều chỉnh lưu lượng bơm cũng như van xả nước lọc vào bồn chứa nước sau lọc.
Kết quả thí nghiệm trong trường hợp trong cột lọc có 2 lớp vật liệu: lớp cát thạch anh dày 0,6 m phía dưới và lớp cát cát mangan (phủ MnO2, thành phần 40%) phía trên dày 0,4m cho thấy: các quá trình oxy hóa mangan được tăng cường và một phần sắt cũng được giữ lại trong quá trình này. Hàm lượng sắt và hàm lượng mangan sau quá trình lọc đều gảm xuống còn lại 0,5 mg/L (mức A của QCVN 40:2011/BTNMT).Nước thải sau quá trình keo tụ – lắng và lọc luôn có hàm lượng TSS thấp hơn 20 mg/L.
Như vậy với quá trình keo tụ – lắng lamen – lọc cát phủ dioxit mangan theo các thông số vận hành: liều lượng hóa chất cho quá trình keo tụ CaO từ 20 đến 35 mg/L và PAC là 40 mg/L (ngày không mưa) CaO từ 15 đến 20 mg /L và PAC là 30 mg/L (ngày có mưa); thời gian lắng 1,2 đến 1,5 h và tốc độ lọc 7 m3/m2.h,.Sau quá trình xử lý này, nước thải có hàm lượng chất rắn lơ lửng (độ đục) thấp, từ 15 đến 20 mg/L. Loại nước thải này có thể sử dụng để làm vệ sinh, dập bụi khu vực sản xuất hoặc xử lý tiếp tục bằng các biện pháp nâng cao cho các mục đích cấp nước sinh hoạt hoặc các mục đích khác trong quá trình sản xuất.
III. NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NÂNG CAO NƯỚC THẢI HẦM LÒ MỎ THAN BẰNG MÀNG LỌC MF/UF
Để đánh giá khả năng xử lý (tách) Fe và Mn bằng màng MF và UF sợi rỗng đồng thời đánh giá sự tích tụ các chất ô nhiễm lên màng và khả năng loại bỏ các chất này bằng các hóa chất rửa màng tiến hành nghiên cứu XLNT HLMT bằng màng MF và UF trên mô hình quy mô phòng thí nghiệm.
Đặc tính các loại màng MF và UF để nghiên cứu xử lý nước thải HLMT quy mô phòng thí nghiệm được nêu trong Bảng 1.
Bảng 1. Đặc tính các modul màng MF và UF quy mô phòng thí nghiệm
| Thông số màng | Đơn vị | Màng MF | Màng UF |
| Vật liệu màng | – | PVDF | PVDF |
| Kích thước lỗ màng tiêu chuẩn | μm | 0,4 | 0,005 |
| Đường kính ngoài của sợi màng | mm | 2,8 | 2,8 |
| Diện tích bề mặt tiêu chuẩn mỗi modun màng | m2 | 0,07 | 0,07 |
| Phương pháp lọc | – | Hút từ ngoài vào trong | |
| Áp lực tiêu chuẩn lên màng | – | Áp lực ban đầu + 15 kPa hoặc thấp hơn | |
Kết quả hàm lượng sắt trong nước thải đầu vào modul màng MF dao động trong khoảng từ 0,5 đến 2 mg/L. Sau lọc màng MF hàm lượng sắt luôn nhỏ hơn 5 mg/L (trung bình là 0,35 mg/L), đáp ứng yêu cầu sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt là 0,5 mg/L theo QCVN 02:2009/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước sinh hoạt. Hàm lượng Mn trong nước thải đầu vào modul màng MF dao động từ 0,6 đến 2,2 mg/L. Sau khi qua màng, hàm lượng Mn trong nước giảm còn lại từ 0,12 mg/L đến 0,64 mg/L và trung bình là 0,4 mg/L. Hiệu suất xử lý Fe và Mn của màng vi lọc tương đối cao, từ 70 đến 88% (đối với Fe) và từ từ 56,8 đến 84% (đối với Mn), phụ thuộc vào nồng độ và trạng thái sắt và mangan trong nước thải trước màng lọc. Các kết quả phân tích nước còn cho thấy giá trị các chỉ tiêu ô nhiễm khác như kim loại nặng, coliform,.. đều nằm trong ngưỡng cho phép đối với nước sinh hoạt theo QCVN 02:2009/BYT.
Với mục đích đánh giá sự tích tụ các chất ô nhiễm trên bề mặt, sau thời gian hoạt động 105 ngày với số giờ lọc là 375 h, các sợi màng MF được cắt ra để quét trên kính hiển vi điện tử (SEM) và phân tích X-quang. Kết quả cho thấy cho thấy màng bị tắc nghẽn do sự tích tụ các chất gây tắc trênbề mặt và bên trongsợi màng.Nghiên cứu hiện tượng tắc màng MF và rửa phục hồi màng cho thấy, khi màng vi lọc MF bị tắc nghẽn, phương pháp kết hợp NaOCl + dung dịch axitcitric + các chất hoạt động bề mặt là lựa chọn tốt nhất để làm sạch màng.
Nước thải thí nghiệm cho mô hình màng lọc UF quy mô phòng thí nghiệm là nước thải đầu ra của trạm XLNT công ty 790 sau khi được xử lý tiếp tục bằng hệ thống đĩa lọc Arkal. Sau lọc màng UF hàm lượng Fe luôn ở mức 0,06 mg/L vàhàm lượng Mn trong nước giảm còn lại 0,08 mg/L đáp ứng yêu cầu sử dụng cho mục đích cấp nước ăn uống theo QCVN 01:2009/BYT.
Kết quả quét trên kính hiển vi điện tử (SEM) và phân tích X-quang đối với các sợi màng UF cắt từ mô hình thí nghiệmsau khi vận hành 250 h với tổng lượng nước bơm qua màng là 260 L cho thấy, ngâm rửa màng 24h bằng NaOCl 0,3% và Axit Citric 2% thì các phần tử dính bám trên bề mặt màng được tẩy sạch và các lỗ rỗng xuất hiện trở lại. Phân tích thành phần chất bẩn bằng máy quang phổ hấp thụ hồng ngoại (FT-IR) cho thấy các thành phần ô nhiễm từ các nguyên tố hóa học Fe, Na, Zn, Mg, Al, P, S, K, Ca và Mn đã được làm sạch khỏi bề mặt màng sau khi ngâm rửa và màng UF hầu như phục hồi hoàn toàn với khả năng thấm lọc đạt 100%.
Nghiên cứu xử lý nước thải HLMT bằng màng UF trên mô hình hiện trường Q=1 m3/h để đánh giá hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm còn lại trong nước thải HLMT sau quá trình xử lý hóa lý đạt mức A của QCVN 40:2011/BTNMT.Đối tượng nghiên cứu là nước thải hầm lò -80m mỏ than Mạo Khê (thuộc TKV) và hầm lò công ty 790 thuộc Tổng công ty Đông Bắc (Bộ Quốc phòng).
Màng sử dụng là loại màng UF sợi ống vật liệu PAN cải tiến ưa nướccó các đặc tính:kích thước lỗ màng: 0,01 – 0,1 µm, diện tích lọc danh nghĩa: 48 m2, lưu lượng nước lọc qua màng: 11-72 L /m2.h (ở 25oC), áp suất đầu vào tối đa là 241kPa và áp suất lọc tối đa là 55 kPa.
Hình 5. Mô hình hiện trường nghiên cứu xử lý nâng cao nước thải HLMT bằng màng lọc
Kết quả nghiên cứu nêu trong Bảng 2 cho thấy nước đầu ra khỏi màng UF có hàm lượng Fe trung bình là 0,2 mg/L và hàm lượng Mn trung bình là 0,3 mg/L, nằm trong giới hạn cho phép của nước ăn uống theo quy định của Tổ chức Y tế Thế giới. Ngoài ra, quá trình lọc màng UF cũng loại bỏ được các phần tử chất rắn phân tán tinh nên nước sau lọc có độ đục nhỏ, đảm bảo yêu cầu nước sinh hoạt. Hiệu quả xử lý các phần tử không hòa tan (SS, muối Fe, Mn,…) cao hơn nhiều so với các muối hòa tan. Kết quả phân tích cho thấy phần lớn các thông số chất lượng nước sau lọc bằng màng UF đều đạt yêu cầu chất lượng nước phục vụ cho sinh hoạt theo QCVN 02:2009/BYT. Ngoài ra nhiều chỉ tiêu chất lượng nước thải HLMT sau lọc màng UF đạt được giá trị cho phép đối với nước ăn uống theoquy định của QCVN 01:2009/BYT.
Bảng 2. Hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải bằng màng lọc UF
| TT | Chỉ tiêu | Hiệu suất xử lý trung bình, % | Nồng độ trung bình sau UF, mg/L | QCVN | |
| Nước sinh hoạt | Nước ăn uống | ||||
| 1 | SS | 93,5 | 2 | (Độ đục 5NTU) | (Độ đục 2NTU) |
| 2 | Fe | 67 | 0,2 | 0,5 | 0,3 |
| 3 | Mn | 68 | 0,3 | – | 0,3 |
| 4 | Độ cứng (tính theo CaCO3) | 52 | 200 | 350 | 300 |
| 5 | Sunfat (SO42-) | 50 | 100 | 250 | |
| 6 | Chì (Pb) | – | 0,0013 | 0,01 | |
| 7 | Cadmi (Cd) | – | 0,0012 | 0,003 | |
| 8 | Coliform, CFU/100 mL | – | 2 | 50 | 0 |
Kết quả nghiên cứu trên mô hình màng UF ở hiện trường trạm XLNT hầm lò công ty 790 cho thấy, khi xử lý bậc cao bằng màng lọc UF các thông số chất lượng nước đều đảm bảo yêu cầu nước ăn uống theo QCVN 01:2009/BYT. Hàm lượng sắt còn lại nằm ở mức ổn định từ 0,03 đến 0,09 mg/L và hàm lượng mangan còn lại ở mức 0,045 đến 0,072 mg/L, hoàn toàn đáp ứng yêu cầu đối với nước ăn uống của chỉ tiêu này theo QCVN 01:2009/BYT. Tuy nhiên sau quá trình màng siêu lọc trong nước vẫn còn xuất hiện coliform ở mức thấp. Nước nên được khử trùng diệt hết tất cả các nguy cơ về mầm bệnh trước khi sử dụng ăn uống.
Ngoài nội dung nghiên cứu này, theo dõi vận hành trên mô hình trong thời gian 5 tháng từ tháng 7 năm 2013 đến tháng 12 năm 2013, thấy rằng điện năng tiêu thụ chủ yếu cho quá trình bơm cấp nước lên màng là 1,2 kWh, cho máy thổi khí rửa màng là 0,15 kWh và bơm rửa ngược là 0,15 kWh (tổng cộng 1,5 kWh) cho 1 m3 nước sản phẩm [2].
IV. ĐỀ XUẤT HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ VÀ XỬ LÝ NÂNG CAO NƯỚC THẢI HẦM LÒ MỎ THAN ĐỂ CẤP NƯỚC SINH HOẠT
Để nước thải đảm bảo yêu cầu xả ra môi trường và tái sử dụng cho mục đích cấp nước sản xuất và sinh hoạt, hệ thống XLNTHLMT bao gồm 2 cụm công trình: cụm công trình xử lý bậc 1 hoàn thiện và cụm công trình xử lý bậc 2 nâng cao.
Bước 1: Xử lý bậc 1
Nước thải HLMT được xử lý trong cụm công trình bậc 1 bằng phương pháp hóa lý hoặc hóa học để loại bỏ SS, Fe, Mn,…để nước thải đảm bảo yêu cầu sử dụng cho một số mục đích sản xuất (dập bụi hầm lò, vệ sinh nhà xưởng,…) và giảm tải lượng ô nhiễm cho quá trình xử lý nâng cao tiếp theo.Quá trình xử lý bậc 1 có thể được triển khai kết hợp với quá trình xử lý ngay tại trạm XLNT HLMT (xử lý tăng cường) hoặc là một phần nước thải sau khi đạt mức B của QCVN 40:2011/BTNMT được xử lý tiếp tục trong một hệ thống công trình và thiết bị riêng đạt yêu cầu chất lượng nước đầu vào cho hệ thống xử lý nâng cao bằng phương pháp màng lọc MF và UF.
Bước 2: Xử lý nâng cao
Cụm công trình và thiết bị xử lý nâng cao bậc 2 là hệ thống modul màng vi lọc MF và siêu lọc UF.Màng MF với kích thước lổ rỗng 0,1 đến 10 µm và áp suất động học lên màng 1-3 bar thì yêu cầu nước đầu vào hệ thống màng lọc này phải có pH = 6,5-8,5 và độ đục dưới 20 NTU.Các công trình bậc 1 được xem như bước tiền xử lý cho quá trình xử lý bậc 2 nâng cao để hạn chế tắc ngẽn màng lọc,giảm lượng nước rửa và kéo dài tuổi thọ màng.Các màng MF và UF dùng để loại bỏ các chất ô nhiễm còn lại (SS, Fe, Mn, các kim loại nặng và coliform) trong nước thải đến mức đảm bảo chất lượng cấp cho sinh hoạt theo QCVN 02:2009/BYT hoặc cấp cho ăn uống theo QCVN 01:2009/BYT.Để phòng rủi ro, sau quá trình màng siêu lọc,nước nên được khử trùng để diệt hết tất cả các nguy cơ về mầm bệnh trước khi sử dụng ăn uống.
Một hệ thống tổng hợp xử lý nước thải HLMT được nêu trên Hình 6.
Hình 6. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý và tái sử dụng nước thải HLMT
Theo sơ đồ dây chuyền công nghệ nêu trên Hình 6,chất lượng nước thải sau các quá trình xử lý đảm bảo các yêu cầu:
- Xả ra suối: theo mức B của QCVN 40:2011;
- Dập bụi và rửa sàn,…: theo mức A của QCVN 40:2011;
- Tắm rửa và giặt giũ: theo QCVN 02:2009/BYT;
- Ăn uống: theo QCVN 01:2009/BYT.
Quá trình xử lý nước thải tiến hành theo 4 bước như sau.
-Bước 1: xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ – lắng để nước thải có thể xả ra môi trường bên ngoài;
-Bước 2: Xử lý tiếp tục bằng lọc cát mangan để tái sử dụng nước thải cho quá trình sản xuất khu vực hầm lò;
-Bước 3: xử lý tăng cường bằng phương pháp vi lọc để tách các phần tử kim loại tồn tại dưới dạng các hydroxit không hòa tan, các hợp chất hữu cơ phân tán tinh kích thước nhỏ,… để nước đảm bảo tiêu chuẩn sử dụng cho mục đích tắm rửa và giặt giũ của công nhân khu vực HLMT;
-Bước 4: xử lý nâng cao bằng phương pháp màng siêu lọc UF để tách vi khuẩn, virus và các chất ô nhiễm còn lại trong nước đến dưới nồng độ giới hạn cho phép đối với nước ăn uống. Nước được tái sử dụng cho mục đích ăn uống của công nhân khu vực HLMT.
KẾT LUẬN
Trong quá trình khai thác than hầm lò, để tái sử dụng cho mục đích cấp nước sản xuất và sinh hoạt nước thải HLMT được xử lý theo 2 giai đoạn: hoàn thiện quá trình xử lý bậc 1 (keo tụ – lắng – lọc ) và xử lý nâng cao (lọc màng MF và UF) theo sơ đồ dây chuyền công nghệ với các thông số thiết kế và vận hành công trình kèm theo nêu trên Hình 6. Nước thải sau giai đoạn hoàn thiện có thể dùng phun sương dập bụi trong hầm lò và sau giai đoạn xử lý nâng cao dùng để tắm rửa và sinh hoạt của công nhân (sau lọc màng MF) hoặc ăn uống (sau lọc màng UF).
Lời cảm ơn. Các tác giả chân thành cảm ơn Giáo dục và Đào tạo đã cấp kinh phí cho đề tài NCKH trọng điểm “Nghiên cứu công nghệ màng lọc để xử lý nước thải hầm lò mỏ than cho mục đích cấp nước sinh hoạt” (mã số: B2013-03-08) mà một trong những nội dung nghiên cứu của đề tài được thể hiện trong bài báo này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Công ty Môi trường TKV(2012). Các kết quả quan trắc nước thải các mỏ than thuộc TKV năm 2012.
- Trần Đức Hạ, Trần Hoàng Anh, Trần Hoài Sơn (2014). Nghiên cứu xử lý triệt để nước thải hầm lò mỏ than Mạo Khê bằng màng siêu lọc (UF) để cấp nước sinh hoạt.Tạp chí Khoa học công nghệ Xây dựng (ĐHXD)Số 20, tháng 9/2014.
- Trần Đức Hạ, Trần Hoàng Anh (2014). Nghiên cứu tái sử dụng nước thải hầm lò để cấp nước sinh hoạt cho công nhân khu vực mỏ than. Tạp chí”Xây dựng” (Bộ Xây dựng), Số 11, 2014.
- Hội Khoa học và Công nghệ mỏ (2011). Xử lý nước thải hầm lò. Website: vinamin.vn, ngày 12/3/2011.
- Tập đoàn công nghiệp than và khoáng sản Việt Nam – TKV (2010). Báo cáo Đánh giá môi trường chiến lược (ĐMC) Quy hoạch phát triển ngành than đến năm 2020, có xét đến năm 2030.
- Trung tâm Phát triển, ứng dụng kỹ thuật và công nghệ môi trường (2011). BCKTKT – Hệ thống phun sương dập bui và xử lý nước chảy tràn bãi than Uông Thượng.
- Shao E., Wei J., Yo A. and Levy R. (2009). Application of Ultrafiltration and Reverse Osmosis for Mine Waste Water Reuse, Proceedings, Water in Mining Conference, Perth, IWA.
………………………………………………………………………………….
Nguồn: Trích dẫn từ kỷ yếu Hội nghị môi trường toàn quốc lần thứ IV, Bộ tài nguyên và Môi trường, Hà Nội, 29/09/2015
…………………………………………………………………………………..
Leave a Reply