Khóa luận Đánh giá hiện trạng ô nhiễm nước thải sản xuất tại mỏ antimon Hải hà - Quảng Ninh và đề xuất công nghệ xử lý

XUẤT TẠI MỎ ANTIMON HẢI HÀ - QUẢNG NINH VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học môi trường Lớp : K46 - KHMT - N03 Khoa : Môi trường Khóa học : 2014 - 2017 Giảng viên hướng dẫn : TS.Hà Xuân Linh Thái Nguyên, năm 2018 i LỜI CẢM ƠN Thực tập tốt nghiệp là giai đoạn quan trọng nhất đối sinh viên của các Trường Đại học, Cao đẳng nói chung và Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên nói riêng. Từ đó sinh viên hệ thống hóa lại kiến thức đã học và áp dụng kiến thức đã được học vào thực tế, giúp sinh viên hoàn thiện bản thân và cung cấp kiến thức thực tế, kiểm nghiệm lại chúng trong thực tế, nâng cao kiến thức nhằm phục vụ cho công việc sau này. Trong thời gian thực tập tốt nghiệp, với sự nỗ lực phấn đấu của bản thân và sự giúp đỡ của thầy cô, các cô chú cán bộ ở cơ quan thực tập đã giúp em hoàn thành báo cáo tốt nghiệp của mình. Lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn ban giám hiệu nhà Trường, Ban chủ nhiệm Khoa Môi Trường, đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS. Hà Xuân Linh đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài tốt nghiệp để em hoàn thành tốt đề tài. Em xin gửi lời cảm ơn tới tập thể cán bộ công nhân viên Viện Kỹ Thuật và Công Nghệ Môi Trường, đồng thời cảm ơn các cô chú, anh chị Công ty cổ phần Antimon Hải Hà, Quảng Ninh đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em trong suốt thời gian thực tập. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân và bạn bè của em đã chia sẻ, giúp đỡ, động viên em trong quá trình học tập nghiên cứu hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp của mình. Do thời gian có hạn, năng lực và kinh nghiệm của bản thân còn nhiều hạn chế nên đề tài này không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo để đề tài được hoàn thiện tốt hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2018 Sinh viên Lở Vàng Láo Lở ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chú thích BYT Bộ y tế BTNMT Bộ tài nguyên môi trường BOD Nhu cầu oxy sinh hóa COD Nhu cầu oxy sinh học ĐTM Đánh giá tác động môi trường NQ Nghị quyết NĐ Nghị định XLNT Xử lý nước thải QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCCP Tiêu chuẩn cho phép TCN Tiêu chuẩn ngành DNTN Doanh nghiệp tư nhân TSS Hàm lượng chất rắn lơ lửng TVK Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam 1 Phần 1. MỞ ĐẦU. 1.1. Đặt vấn đề. Trong sự nghiêp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước với tốc độ nhanh chóng như hiện nay,quặng antimon đã trở thành một ngành công nghiệp mũi nhọn góp phần to lớn vào sự phát triển chung của đất nước. Trước hết,việc khai thác quặng antimon là để phục vụ trực tiếp cho các ngành kinh tế quan trọng nhất: cung cấp nhiên liệu cho ngành công nghiệp.Ngoài ra còn khẳng định được vai trò quan trọng trong công tác ổn định việc làm và cải thiện được đời sống cho người dân lao động. Tỉnh Quảng Ninh là một tỉnh có trữ lượng lớn quặng antimon. Tỉnh Quảng Ninh rất giàu tiềm năng phát triển kinh tế, do có nhiều thế mạnh mà các vùng khác không có được, đó là tài nguyên khoáng sản, cảnh quan và các điều kiện tự nhiên thuận lợi cho phát triển công nghiệp khai thác khoáng sản, cảng biển, du lịch, nuôi trồng thuỷ sản. Song song với những tiềm năng, triển vọng và thành tựu kinh tế đã đạt được trong nhiều năm qua, Quảng Ninh cũng đang đối mặt với những thách thức không nhỏ về môi trường. Trên một địa bàn hẹp (đặc biệt tại khu vực thành phố Hạ Long là nơi trung tâm của tỉnh), nhiều hoạt động kinh tế - xã hội đồng thời phát triển như khai thác Antimon, sản xuất vật liệu xây dựng,du lịch - dịch vụ... đã gia tăng sức ép lên môi trường sinh thái và các hệ tài nguyên sinh vật. Chất lượng môi trường ở một số khu vực đã bị tác động mạnh, đa dạng sinh học suy giảm nhanh, nhiều nguồn tài nguyên môi trường đã bị khai thác cạn kiệt. Điển hình là hoạt động khai thác than, hoạt động này đã đang là nguyên nhân làm suy thoái tài nguyên, môi trường, ảnh hưởng trực tiếp đến tiềm năng phát triển kinh tế xã hội và đời sống nhân dân. Một trong những vấn đề nổi cộm trong lĩnh vực môi trường mỏ là xử lý nước thải mỏ. Chỉ từ 2 năm 2008 đến nay, riêng vùng Quảng Ninh đã có 30 trạm xử lý nước thải được hoàn thành, đi vào vận hành và hàng chục các dự án đầu tư trạm xử lý nước thải mỏ khác đang được thực hiện. Mỏ Antimon thuộc Công ty cổ phần Antimon Hải Hà , Quảng Ninh là một trong những mỏ khai thác lớn có trạm xử lý đang hoạt động. Việc hoạt động sản xuất, khai thác của mỏ than ngày càng tăng dẫn tới nhiều vấn đề về ô nhiễm môi trường do chất thải phát sinh từ các hoạt động của mỏ, việc xử lý nước thải không tránh khỏi những hạn chế nhất định về công nghệ cần phải xem xét đánh giá. Vì vậy, nghiên cứu, đánh giá hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải trong quá trình khai thác khoáng sản tại mỏ Antimon – Hải Hà - Quảng Ninh nhằm phân tích, đánh giá hiện trạng môi trường; làm rõ các tác động của hoạt động khái thác khoáng sản tới môi trường là yêu cầu cấp thiết, nhằm đề xuất các giải pháp xử lý, thích hợp áp dụng trong hoạt động khoáng sản nhằm hạn chế và khắc phục ô nhiễm môi trường nhằm tiến tới góp phần đảm bảo sự phát triển bền vững của hoạt động sản xuất khoáng sản trên địa bàn và triệt tiêu được các mối nguy hiểm ảnh hưởng đến đời sống con người, chất lượng môi trường nước được đảm bảo tại khu vực. Những vấn đề môi trường 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 tuơng lai. Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, được sự đồng ý của Trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên, khoa Môi Trường em đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Đánh giá hiện trạng ô nhiễm nước thải sản xuất tại mỏ Antimon Hải Hà - Quảng Ninh và đề xuất công nghệ xử lý” 1.2 Mục tiêu của đề tài. - Đánh giá được hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý nước thải của mỏ tại Antimon. 3 - Đánh giá hiện trạng môi trường nước thải mỏ tại Antimon. 1.3. Yêu cầu của đề tài. - Đảm bảo tài liệu, số liệu đầy đủ, trung thực, khách quan. - Kết quả phân tích các thông số về chất lượng nước chính xác. - Các mẫu nghiên cứu và phân tích phải đảm bảo tính khoa học và đại diện cho khu vực nghiên cứu. - Các kết quả phân tích phải được so sánh với tiêu chuẩn, quy chuẩn môi trường Việt Nam. 1.4. Ý nghĩa của đề tài. 1.4.1. Ý nghĩa thực tiễn. - Đánh giá hiệu quả hệ thống xử lý nước thải tại mỏ Antimon, đồng thời nâng cao ý thức bảo vệ môi trường, và góp phần nâng cao thương hiệu của công ty. 1.4.2. Ý nghĩa học tập và nghiên cứu khoa học. - Nâng cao kiến thức và kỹ năng rút ra kinh nghiệm thực tế phục vụ công tác bảo vệ môi trường, vận dụng nâng cao kiến thức đã học. 4 Phần 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU. 2.1. Cơ sở pháp lý và khoa học của đề tài. 2.1.1. Cơ sở pháp lý. - Luật bảo vệ môi trường số 55/2014/QH13 được ban hành ngày 23 tháng 6 năm 2014. - Thông tư số 43/2015/TT-BTNMT quy định về báo cáo hiện trạng môi trường, bộ chỉ thị môi trường và quản lý số liệu quan trắc môi trường ký ngày 29 tháng 09 năm 2015. - Căn cứ nghị định 127/2014/NĐ – CP ngày 31 tháng 12 năm 2014 của Chính phủ quy định điều kiện của tổ chức hoạt động dịch vụ quan trắc môi trường. - Căn cứ thông tư 04/2015/QĐ-UBND quyết định về việc ban hành đơn giá quan trắc và phân tích môi trường trên địa bàn thành phố Hà Nội ký ngày 12 tháng 03 năm 2015. - Thông tư 21/2012/TT-BTNMT ngày 19 tháng 12 năm 2012 của Bộ Tài nguyên và môi trường Quy định việc đảm bảo chất lượng và kiểm soát chất lượng trong quan trắc môi trường. - Luật khoáng sản số 60/2010/QH12 được Quốc hội nước Cộng hòa Xã hội Chủ Nghĩa Việt Nam thông qua ngày 17/11/2010. - Luật tài nguyên nước số 17/2012/QH13 ban hành ngày 21/6/2012. - Nghị định của chính phủ số 201/2013/NĐ-CP, ngày 27/11/2013. Quy định chỉ tiêu thi hành một số điều của Luật tài nguyên nước. - Thông tư số 4/2012/TT-BTNMT ngày 08/05/2012 của Bộ Tài Nguyên và Môi Trường về việc quyết định tiêu chí xác định cơ sở gây ô nhiễm môi trường. - Thông tư số 47/2011/TT-BTNMT ngày 28/12/2011 của Bộ Tài Nguyên và Môi Trường về việc ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường. - Luật Hóa chất số 06/2007/QH12 được Quốc hội nước CHXHCN Việt Nam thông qua ngày 21 tháng 11 năm 2007. 5 - 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”. - Thông tư số 32/2013/TT-BTNMT, ngày 25/10/2013 của Bộ Tài Nguyên và Môi Trường về việc ban hành Quy định quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về Môi Trường. - Thông tư số 04/2015/TT-BXD ngày 6/8/2014 của Chính Phủ về thoát nước và xử lý nước thải. - Quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp. - 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. 2.1.2. Cơ sở 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 6 tự nhiên và nhân tạo có tác động đối với sự tồn tại và phát triển của con người và sinh vật". * 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” Trên thế giới ô nhiễm môi trường được hiểu là việc chuyển các chất thải hoặc năng lượng và 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 nước thải và phân loại nước thải. Khái niệm. Theo quy định tại khoản 7 Điều 2 Nghị định số 80/2014/NĐ-CP ngày 6 tháng 8 năm 2014 của Chính phủ về thoát nước và xử lý nước thải, “nước thải là nước đã bị thay đổi đặc điểm, tính chất do sử dụng hoặc do các hoạt động của con người xả vào hệ thống thoát nước hoặc ra môi trường”. Người ta còn định nghĩa nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng. Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng, đó là cơ sở trong việc lựa chọn các biện pháp giải quyết hoặc công nghệ xử lý. Phân loại . Nước thải được phân thành các loại cơ bản: 7 - Nước thải sinh hoạt: Là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, khu công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác. - Nước thải thấm qua: Là lượng nước thấm vào hệ thống ống bằng nhiều cách khác nhau, qua các khớp nối, các ống có khuyết tật hoặc thành hồ ga hay hố xí. - Nước thải tự nhiên: Nước mưa được xem như nước thải tự nhiên ở những thành phố hiện đại, chúng được thu gom theo hệ thống. - Nước thải đô thị: Nước thải đô thị là một thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát của một thành phố, thị xã, đó là hỗn hợp của các loại nước thải đã kể ra. - Nước thải công nghiệp (hay còn gọi là nước thải sản xuất) 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. - 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). 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 Antimon, nước thải vệ sinh công nghiệp trên mặt bằng sân công nghiệp, nước phun sương dập bụi, nước rửa xe). * 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”.  Các thông số đặc trưng của nước thải công nghiệp khai thác antimon. Đặc trưng của nước thải công nghiệp khai thác antimon là hàm lượng cặn lơ lửng lớn và có trị số pH rất thấp thường ở môi trường axít do trong antimon 8 có gốc lưu huỳnh (SO2), đặc biệt còn có các kim loại nặng cao như mangan, sắt, + Hàm lượng chất rắn: Tổng chất rắn 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. 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. 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. + 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 để hỗn hợp không rơi vào tình trạng 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. hóa học (COD), nhu cầu ôxy hóa sinh học (BOD), các hợp chất + - - của nitơ (NH4 , NO2 , NO3 ), Sunphát, hàm lượng kim loại. Các giá trị của 9 những chỉ tiêu này được so sánh với giá trị giới hạn cho phép được quy định trong QCVN 40:2011/BTNMT. 2.2. Tổng quan ềv phát thải ô nhiễm nước trong khai thác khoáng sản. Trên thế giới và ở nước ta quá trình khai thác khoáng sản là ngành công nghiệp tác động trực tiếp đến tài nguyên lòng đất và nhiều yếu tố môi trường như đất, nước, không khí, rừng và các loài sinh vật, cảnh quan... Môi trường các vùng khai thác và chế biến khoáng sản dễ bị suy thoái và ô nhiễm. Antimon ở Việt nam được khai thác từ rất lâu, đã tạo tiền đề cho sự phát triển của nhiều ngành kinh tế khác, nguồn lợi kinh tế do Antimon mang lại tuy rất lớn nhưng hoạt động khai thác than lại làm ảnh hưởng xấu đến các dạng tài nguyên thiên nhiên và môi trường sống. Đặc biệt các hoạt động khai thác, vận tải, sàng tuyển, bốc dỡ, cung ứng Antimon đã gây ô nhiễm môi trường ở quy mô rộng lớn và mức độ nghiêm trọng. Các hoạt động phát triển than đã làm suy thoái và ô nhiễm không khí, đất và nước. Để ngành than phát triển bền vững, ngoài việc đầu tư áp dụng những công nghệ sản xuất tiên tiến, có năng suất cao, ít gây ô nhiễm môi trường, còn cần phải quan tâm xây dựng, thực hiện kế hoạch quản lý môi trường và áp dụng những giải pháp kỹ thuật, công nghệ thích hợp để sử lý và giảm thiểu ô nhiễm môi trường nói chung, đặc biệt là môi trường nước và khí, vì nước và khí là yếu tố không thể thiếu được cho sinh hoạt của con người, và cho các hoạt động sản xuất, dịch vụ, giải trí khác. Tác nhân gây ô nhiễm chủ yếu trong hoạt động sản xuất than là bụi và các khí thải sinh ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu của các động cơ đốt trong, các khí thải sinh ra từ quá trình trầm tích của các bon dưới sự phân hủy của vi khuẩn kỵ khí như CH4, SOx, COx... Lượng phát thải các tác nhân này chủ yếu phụ thuộc vào khối lượng các chỉ tiêu sản xuất như khối lượng đất đá bóc, khối lượng vận tải, sàng tuyển 10 2.2.1. Quy trình khai thác Antimon. Quy trình công nghệ khai thác hầm lò có thể được hiểu đơn giản là tập hợp các công việc chuẩn bị và khai thác Antimon, cần được thực hiện trong một khu khai thác. Quy trình công nghệ khai thác Antimon ở lò chợ được chia thành các công tác chính và các công tác phụ. Các công tác chính là các khâu tách Antimon khỏi khối nguyên ban đầu, phá vỡ than đến cỡ hạt cần thiết, xúc bốc và vận tải Antimon, chống giữ lò chợ và điều khiển áp lực mỏ. Các công tác phụ bao gồm việc di chuyển thiết bị vận tải theo tiến độ của gương lò chợ, cung cấp vật liệu, máy móc, thiết bị, năng lượng vào lò chợ, thông gió, chống bụi, thoát nước, chiếu sáng, thông tin liên lạc... Như vậy, với các dạng công nghệ khai thác Antimon khác nhau, sẽ có các tập hợp các công tác chính và phụ khác nhau, tức là các quy trình công nghệ khai thác Antimon khác nhau. Các quá trình cơ bản của khai thác hầm lò bao gồm: - Mở vỉa: Là quá trình phá hủy các lớp đất đá bao quanh vỉa than để tạo thành ruộng, chuẩn bị cho công tác khai thác, quá trình này thường được sử dụng bằng áp lực (kíp, min,). Lớp đất đá bao quanh gọi là đá mỏ, được vận chuyển đem đổ thải tại các khu vực quy định. - Khấu than: Là quá trình phá vỡ Antimon từ khối nguyên ban đầu ra các khối nhỏ và xúc bốc, vận chuyển Antimon ra khỏi hầm lò. Công tác khấu Antimon có thể được thực hiện bằng các phương pháp thủ công, khoan nổ mìn, cơ khí, thuỷ lực,... Việc lựa chọn phương pháp khấu trước hết phụ thuộc vào các tính chất của than và các lớp đá vây quanh, đồng thời phụ thuộc vào các yêu cầu về chất lượng Antimon và chi phí để khai thác nó. - Chống giữ lò chợ: Việc chống giữ lò chợ là một giai đoạn quan trọng trong khái thác hầm lò, nó là giai đoạn ảnh hưởng đến an toàn và tiến độ khai thác. Việc chống giữ lò chợ là quá trình sử dụng các công nghệ kỹ thuật để gia cố thành lò, ngăn cho các vách đá khỏi bị sập đổ. 11 - Điều khiển áp lực mỏ lò chợ: Khi tiến hành các công tác khai thác Antimon, trạng thái cân bằng của các lớp đá bị phá huỷ, chúng rạn nứt và có thể sập đổ vào hầm lò. Để ngăn ngừa những biến dạng lớn và sự sập đổ của đá vào không gian công tác cần phải sử dụng nhiều biện pháp khác nhau nhằm điều chỉnh sự xuất hiện của áp lực mỏ. Những biện pháp đó là một trong những quá trình sản xuất quan trọng và được gọi là điều khiển áp lực mỏ.Trong các gương lò chợ dài ở các vỉa dốc thoải và dốc nghiêng, điều khiển áp lực mỏ chủ yếu là điều khiển áp lực của đá vách, nên thường được gọi là điều khiển đá vách. - Các công đoạn cuối của mỏ lò chợ: Khi khấu than theo từng dải dọc lò chợ, sau mỗi dải khấu cần phải chuẩn bị thiết bị để khấu dải Antimon tiếp theo. Các công đoạn liên quan đến chuẩn bị thiết bị để khấu dải Antimon tiếp theo và di chuyển chúng về phía gương lò được gọi là các công đoạn cuối. Các công đoạn cuối đặc trưng là: chuẩn bị buồng khấu (khám), dựng vì chống tăng cường ở đầu lò chợ giáp với lò chuẩn bị, di chuyển bộ truyền động của máng cào, tháo và lắp các chân cột chống của lò chuẩn bị, xếp cũi,. Thành phần và khối lượng của các công đoạn cuối rất khác nhau, phụ thuộc vào công nghệ khấu than, sơ đồ khấu, hình dạng và kích thước tiết diện lò chuẩn bị giáp với lò chợ, kết cấu vì chống của chúng, - Lắp ráp và tháo thiết bị mỏ lò chợ: Việc lắp ráp và tháo tổ hợp thiết bị lò chợ là quá trình vận tải, lắp ráp và tháo ròi các thiết bị trong lò chợ như các vì chống lò, máy móc, cáp, tời, 2.2.2. Sự hình thành nước thải trong quá trình khai thác Antimon. Trong quá trình khai thác, nước thải mỏ Antimon được hình thành từ 3 nguồn chính: nước bơm từ các cửa lò của mỏ hầm lò, từ các moong của mỏ lộ thiên, nước thải từ các nhà máy sàng tuyển các bãi thải, kho Antimon 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. 12 a. Nước thải 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 Antimon ra. Nước ngầm, nước chứa trong các lớp đất đá chảy ra 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. b. Nước thải từ khai trường lộ thiên. Khai thác than lộ thiên, ngươi ta phải bóc lớp đất đá phía bên trên để lấy các vỉa Antimon nằm bên dưới, quá trình khai thác như vậy tạo ra các moong. Nước mưa chảy tràn bề mặt kéo theo bùn đất, bùn Antimon, các chất hòa tan xuống moong. Một số khu vực nước còn có nước ngầm xâm 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 lộ thiên. c. Nước thải từ các nhà máy sàng tuyển. Qúa trình rửa than hoặc tuyển Antimon người ta thường dùng nước. Sau quá trình tuyển nước được qua các bể cô đặc để thu hồi nước và tách bùn, tách nước. Nước có thể được sử dụng tuần hoàn hoặc thải bỏ. nước thải đi ở khâu này gọi là nước thải nhà máy tuyển. 2.2.3. Tính chất chung của nước thải hầm lò. Quá trình lưu nước trong các đường lò, quá trình nước di chuyển đã kéo theo các hợp chất trên bề mặt tiếp xúc trong lò, kết hợp với các điều kiện vật lý, hóa học, sinh học đã hình thành ra dạng nước thải mỏ Antimon. Nước thải mỏ Antimon có thể mang tính axít hoặc trung tính, đa phần nước có chứa Fe, Mn và TSS khá cao. Nhiều tài liệu nghiên cứu giải thích nguyên nhân chính 2- gây ra nước thải có tính axít cao, hàm lượng Fe, Mn, SO4 trong nước thải mỏ cao như sau: Trong quá trình khai thácAntimon, các hoạt động khai thác đã tạo điều kiện cho các vi khuẩn hiếu khí có khả năng phân huỷ pyrít và lưu huỳnh dưới tác dụng của ôxi không khí và độ ẩm theo các phản ứng sau: FeS2 + 7/2 O2 + H2O = FeSO4 + H2SO4 (1) 13 T.ferroxidans 2FeSO4 + 1/2 O2 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + H2O (2) T.ferroxidans 0 FeS2 + Fe2(SO4)3 3FeSO4 + S (3) 0 T.thioxidan S + H2O + 3/2 O2 H2SO4 (4) Fe2(SO4)3 + 2H2O = Fe(OH)SO4 + H2SO4 (5) Đây cũng là nguyên nhân làm cho hàm lượng các kim loại (Fe, Mn) và 2- các ion SO4 tăng cao trong nước thải mỏ. Như vậy trong quá trình khai thác, các đường lò tiếp xúc nhiều với Atimon như lò xuyên vỉa, lò đi trong Antimon thì nước thải tại các đường lò này mang tính axít do nước thải có điều kiện tiếp xúc với lưu huỳnh trong than để sinh axít, tính axít càng mạnh đối với các cửa lò có thời gian tồn tại lâu. Tại các đường lò đào trong đá, nếu ít liên hệ với các đường lò Antimon thì nước thải ở đây là trung tính, nhưng chứa nhiều Fe, Mn do tiếp xúc với đất, đá. Như vậy, nước thải mỏ Antimon có thể mang tính axít hoặc trung tính, 2- nhưng đa phần nước có chứa Fe, Mn, sunphat (SO4 ) và TSS khá cao Đối với nước thải tại mỏ Antimon khu vực Quảng Ninh, nước thải mỏ Antimon có tính axit, hàm lượng nước thải cao tuỳ thuộc vào đặc điểm nguồn nước và thời điểm xả thải nước ra môi trường. Bảng 2.1. Đặc điểm nước thải hầm lò mỏ Antimon và tác động đến môi trường Thông số Giá trị, mg/L Tác động môi trường pH 2-7 Hòa tan kim loại Gây đục và màu nước, tăng pH Sắt (Fe) 100 – 3000 làm oxy hóa và kết tủa sắt. Mangan (Mn) 2-30 Làm giảm chất lượng nước Thay đổi thành phần động thực Kim loại nặng 1 - 200 vật và làm giảm chất lượng nước 14 Thành phần và tính chất nước thải hầm lò một số mỏ antimon của TKV năm 2009 được nêu trong Bảng 2.1. 2.3. Tác hại của nước thải trong quá trình khai thác than đối với con người. Nước chứa sắt và mangan hàm lượng thấp không ảnh hường đến sức khỏe con người. Những nguồn nước này khi tiếp xúc với oxi không khí trở nên đục và tạo cảm quan không tốt đối với người sử dụng, do sự oxi hóa Fe2+ và Mn2+ thành Fe3+ và Mn4+, tồn tại dưới dạng ôxít có kích thước rất nhỏ lơ lửng trong nước. Sắt không gây độc hại cho cơ thể. Khi hàm lượng sắt (II) cao sẽ làm cho nước có vị tanh, và nếu tiếp xúc với không khí thì nhanh chóng chuyển sang màu vàng của sắt (III), làm tăng độ đục và độ màu tăng nên khó sử dụng. Nước có hàm lượng mangan cao sẽ gây ra hiện tượng nhiễm độc. Khi bị nhiễm độc Mn, nạn nhân thường có những biểu hiện như rối loạn tâm lý, rối loạn thần kinh dẫn đến căn bệnh Parkinson (run tay chân). Run nhẹ có thể làm việc được nhưng năng suất lao động giảm. Run nặng không làm việc được sẽ ảnh hưởng tới cuộc sống. Khi mổ tử thi những nạn nhân bị nhiễm độc Mn cho thấy thần kinh trung ương bị tổn thương. Liều tối thiểu gây ngộ độc Mn đối với người rất khó xác định, song những người thường xuyên tiếp xúc với không khí chứa khoảng 2-5 mg/m3 nhận thấy có những tác động bất lợi. Các kim loại nặng khác như chì (Pb), cácđimi (Cd), thủy ngân (Hg), Asen (As) gây ngộ độc trực tiếp đến hệ thần kinh trung ương, gây lở loét, ung thư 2.4. Tình hình nghiên cứu xử lý nước thải hầm lò và một số công nghệ tiên tiến ở Việt Nam và trên Thế Giới. a. Thực trạng nước thải hầm lò và xử lý nước thải hầm lò trên Thế giới. Hiện nay sau thủy điện và dầu khí than đá là nguông năng lượng sơ cấp chue lực của nhiều quốc gia để đảm bảo an ninh năng lượng và cung cấp nguyên liệu cho nhiều ngành kinh tế. Trong sự phát triên của nền công nghiệp khai thác than, có nhiều vấn đề liên quan tới nước mỏ như bục nước, ngập 15 mỏ, nước thải axit ăn mòn, nước thải ô nhiễm...Công tác nghiên cứu nước mỏ và cách xử lý nước thải được tiến hành ở nhiều nơi trên thế giới. Có hai hướng nghiên cứu chính về nước thải mỏ trên thế giới: Một là nghiên cứu điều kiện hình thành, thành phần hóa học, ảnh hưởng của nước thải mỏ để tìm giải pháp giảm thiểu lượng nước thải ngay từ đầu nguồn( giảm lượng nước thải, giảm mức ô nhiễm), nghiên cứu theo hướng này giảm thiểu được tác động ăn mòn của nước mỏ axit mỏ. Hai là, theo dõi lưu lượng và thành phần hóa học của nước thải ở cuối nguồn để tìm biện pháp xử ly trước khi thải ra môi trường...Nghiên cứu theo hướng 1 là chủ động hơn vì vừa nâng cao hiệu suất khai thác mỏ ( giảm tác động ăn mòn ) vừa giảm chi phí xử lý nước thải cuối nguồn. * Nghiên cứu nước mỏ tại Hoa Kỳ. Các nhà khoa học thuộc cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ đã nghiên cứu về nước thải mỏ, đặc biệt là nước thải có tính axit tới 2004 cho rằng: Nước thải từ các mỏ than đang hoạt động chảy thoát ra các dòng mặt. Họ đưa ra cách giải thích như sau về sự hình thành nước thải mỏ: Tại các mỏ khai thác than, hoạt động khai đào bề mặt và đào sâu của các mỏ làm tăng lượng oxy của không khí tiếp xúc với vỉa than. Nước thải mỏ có tính axit được hình thành khi nước dưới đất chảy vào và tiếp xúc với các lượng than còn lại sau khi khai thác và đất đá vách trụ vỉa than giàu hợp chất sunfua. Các hợp chất sunfua trong các vùng than thông thường pyrite(FeS2) đi cùng với các khoáng vật khác. Các khoáng vật sunfua này khi ngậm nước đã bị oxy hóa tạo ra nước thải có tính axit cao. * Nghiên cứu nước mỏ tại Australis. Hầu hết các mỏ than nằm trong vùng hứng nước và lưu vực cung cấp nước cho các con sông của của New South Wales. Ba tháng một lần họ lấy mẫu nước tại các điểm quan trắc, đo độ pH, độ dẫn điện, tổng các chất rắn 16 hòa tan, BOD, coliform và thành phần bari trong nước thải. Từ đó, họ cho rằng nước thải mỏ cung cấp từ các nguồn sau : + Nước thải bơm ra từ ba lỗ khoan hạ thấp mực nước. + Nước mặt và nước mưa vào mùa mưa bão chảy tràn trên bề mặt mỏ. + Nước mặt và nước mưa chảy tràn qua moong than và qua băng tải than. + Nước thải mỏ hình thành do áp lực nước ngầm. Ngoài ra vấn đề khai thác, phương thức khai thác, địa hình cấu trúc địa chất....thì để hình thành nên nước thải mỏ có tính axit thì phải có sự oxy hóa khoáng vật có chứa sunfua trong vỉa than. Yếu tố dẫ đến sự oxy hóa sunfua trong than bao gồm : - Hàm lượng, sự phân bố, tính chất, hình thức tồn tại của các sunfua kim loại trong vỉa than. - Tốc độ cung cấp oxy từ khí quyển cho các điểm chứa sunfua kim loại theo phương thức đối lưu hoặc khuếch tán - Nhiệt độ tại điểm phản ứng. - Khối lượng nước và vi khuẩn tại điểm phản ứng. Sau đây là một số nguồn hình thành nước thải mỏ: Các bãi thải: Các bãi thải ở ngoài mỏ than lộ thiên thường được đổ thải trên địa hình cao, nơi mà chúng không ngập nước và chỉ chứa chừng 5-10% nước. Với các bãi thải trong( được đổ trở lại moong khai thác ) một phần đá thải ngập trong nước dưới đất. Trong cả hai trường hợp bất kỳ vùng đá thải nào chưa bão hòa nước của bãi đá thải có chứa sunfua sắt đều có khả năng sinh ra nước thải mỏ có tính axit. Các đống than: Tính chất của các đống than( than đổ chất thành đống ngoài trời tại các sân công nghiệp, nhà máy tuyển, kho than ) nhìn chung tương tự như bãi thải nhưng hàm lượng sunfua ở trong các đống than đương nhiên cao hơn. Các dống