Nghiên cứu bảo vệ nguồn nước mặt và xử lý nước thải từ các mỏ than khu vực trung tâm thị xã cẩm phả, tỉnh quảng ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN ANH TUẤN NGHIÊN CỨU BẢO VỆ NGUỒN NƯỚC MẶT VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TỪ CÁC MỎ THAN KHU VỰC TRUNG TÂM THỊ XÃ CẨM PHẢ,TỈNH QUẢNG NINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI - 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN ANH TUẤN NGHIÊN CỨU BẢO VỆ NGUỒN NƯỚC MẶT VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TỪ CÁC MỎ THAN KHU VỰC TRUNG TÂM THỊ XÃ CẨM PHẢ,TỈNH QUẢNG NINH Chuyên ngành: Địa chất thủy văn Mã số: 60.44.63 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Đỗ Văn Bình TS Nguyễn Văn Chi HÀ NỘI - 2011 CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các tài liệu số liệu luận văn trung thực Các kết quả, luận điểm luận văn chưa công bố cơng trình Tác giả Nguyễn Anh Tuấn MôC LôC Trang DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT VÀ NƯỚC THẢI TỪ CÁC MỎ THAN 13 1.1 Tổng quan nghiên cứu tài nguyên nước mặt 13 1.1.1 Trên giới 13 1.1.2 Ở Việt Nam 14 1.1.3 Ở Quảng Ninh 17 1.2 Tổng quan nước thải mỏ xử lý nước thải mỏ 17 1.2.1 Nghiên cứu nước thải mỏ giới 18 1.2.2 Nghiên cứu nước thải mỏ Việt Nam 21 1.3 Xử lý nước thải mỏ 25 1.4 Ảnh hưởng nước thải đến chất lượng nước mặt 30 CHƯƠNG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, ĐỊA CHẤT - ĐỊA CHẤT THỦY VĂN KHU VỰC CẨM PHẢ 36 2.1 Điều kiện địa lý tự nhiên – kinh tế xã hội 36 2.1.1 Vị trí địa lý tự nhiên 36 2.1.2 Địa hình 37 2.1.3 Khí tượng thuỷ văn 38 2.1.4 Giao thông 40 2.1.5 Dân cư 40 2.1.6 Kinh Tế 41 2.1.7 Văn hoá xã hội 41 2.2 Địa tầng 41 2.3 Kiến tạo 43 2.4 Đặc điểm địa chất thuỷ văn 44 2.4.1 Tầng chứa nước lỗ hổng trầm tích bở rời hệ Đệ Tứ không phân chia (Q) 45 2.4.2 Tầng chứa nước khe nứt trầm tích hệ tầng Hịn Gai (T3 n-rhg) 46 2.4.3 Tầng chứa nước khe nứt, khe nứt – Karst trầm tích carbonat hệ tầng Đèo Bụt (C3-P1đb) 47 CHƯƠNG TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT, NƯỚC THẢI TỪ CÁC MỎ THAN KHU VỰC CẨM PHẢ 49 3.1 Đặc điểm tài nguyên nước mặt 49 3.1.1 Ở Quảng Ninh 49 3.1.2 Đặc điểm tài nguyên nước mặt Cẩm Phả 50 3.2 Đặc điểm tài nguyên nước thải mỏ 59 3.3 Các công nghệ xử lý nước thải áp dụng 63 3.4 Các ảnh hưởng nước thải mỏ than đến môi trường 68 CHƯƠNG QUY HOẠCH SỬ DỤNG NƯỚC MẶT VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Ở CÁC MỎ THAN 77 4.1 Các giải pháp bảo vệ 77 4.2 Các giải pháp xử lý nước thải 84 4.3 Một số biện pháp khác 108 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 117 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO 120 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BTNMT QCVN TS Bộ Tài nguyên Môi trường Quy chuẩn Việt Nam Tiến sỹ ĐCTV Địa chất thuỷ văn NNK Nhiều người khác DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1 Trữ lượng nước hệ thống sông lãnh thổ Việt Nam 14 Bảng 1.2 Đặc tính mơi trường nước (theo Z Pazdro - 1964) 18 Bảng 1.3 Một số mỏ than có nước thải a xít Việt Nam 23 Bảng 1.4 Tốc độ hoà tan số chất nước mỏ than Na Dương (đơn vị g/l) 24 Bảng 1.5 Một số kinh nghiệm cụ thể dùng để lựa chọn kích thước đầm lầy Mỹ 28 Bảng 1.6 Một số ví dụ đầm lầy thiết kế 29 Bảng 2.1 Lượng mưa trung bình tháng nhiều năm Quảng Ninh 38 Bảng 2.2 Độ ẩm tương đối trung bình tháng năm 38 Bảng 2.3 Nhiệt độ trung bình tháng năm ( C) 39 Bảng 3.1 Thống kê hồ chứa địa bàn thị xã Cẩm Phả 50 Bảng 3.2 Tổng hợp quy mô khai khai thác, sử dụng nước tưới nơng nghiệp 52 số cơng trình Bảng 3.3 Thống kê hồ chứa thuộc hệ thống sông Diễn Vọng thuộc thị xã Cẩm Phả 54 Bảng 3.4 Kết quan trắc nước suối Hoá Chất từ năm 2008 đến 2010 55 Bảng 3.5 Kết quan trắc nước sông Mông Dương từ năm 2008 đến 2010 56 Bảng 3.6 Kết quan trắc nước suối Đá Mài năm 2009 57 Bảng 3.7 Kết quan trắc nước mặt suối Lép Mỹ năm 2010 58 Bảng 3.8 Một số cơng trình xử lý nước thải mỏ đơn vị Cẩm Phả 62 Bảng 3.9 Một số kinh nghiệm cụ thể dùng để lựa chọn kích thước đầm lầy Mỹ 66 Bảng 3.10 Một số ví dụ đầm lầy thiết kế 67 Bảng 3.11: Kết quan trắc phân tích nước thải công nghiệp 69 Bảng 3.12 : Chất lượng nước sinh hoạt nước mặt khu vực Quảng Ninh 70 Bảng 4.1 Nhu cầu sử dụng nước thị xã Cẩm Phả 80 Bảng 4.2 Tổng hợp nhu cầu dùng nước theo khu vực trênđịa bàn tỉnh Quảng Ninh 80 Bảng 4.3 Các hồ chứa địa bàn thị xã Cẩm Phả sử dụng đa mục tiêu 81 Bảng 4.4 Q trình khử chất nhiễm đầm sinh học 88 Bảng 4.5 Kết phân tích nước mỏ than Cọc Sáu trước sau xử lý Kabenlis 105 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Lưu vực hệ thống sơng Việt Nam 16 Hình 1.2 Các mỏ than hoạt động West Virginia, Hoa Kỳ 19 Hình 1.3 Nước thải axit mỏ thải tiểu bang Maryland, Hoa Kỳ 19 Hình 1.4 Nguyên lý hình thành nước thải mỏ từ bãi thải, (Ritchie 1994) 20 Hình 1.5 Quy trình xử lý nước thải mỏ có tính axit kiềm oxy hóa Fe (Wildemam-1994) 27 Hình 1.6 Một đoạn sơng Mơng Dương bị bồi lắng 32 Hình 2.1 Vùng than Quảng Ninh (trong vị trí vùng nghiên cứu) 36 Hình 2.2 Biểu đồ trung bình tháng năm trạm vùng Quảng Ninh 40 Hình 3.1: Cơ cấu số lượng cơng trình phân theo cấp quy mơ 53 Hình 3.2: Cơ cấu lực tướicơng trình phân theo cấp quy mơ 53 Hình 3.3 Biểu đồ diễn biến hàm lượng TSS sơng Mơng Dương 60 Hình vẽ 3.4 Quy trình xử lý nước thải mỏ có tính axit kiềm vàoxy hóa Fe (Wildemam-1994) 65 Hình 3.5 Một đoạn sơng Mơng Dương bị bồi lắng 72 Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước thải mỏ đặc trưng 85 Hình 4.2: Quá trình tách kim loại đầm sinh học 90 Hình 4.3 Quy trình xử lý nước thải truyền thống 92 Hình 4.4 Quy trình trung hịa bùn hồi lưu 93 Hình 4.5 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải mỏ 95 Hình 4.6 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo bể lắng 96 Hình 4.7 Sơ đồ cấu tạo hố lắng cặn cứng 96 Hình 4.8 Sơ đồ xử lý nước thải phương pháp sinh hóa 99 Hình 4.9 Sơ đồ bể tự hoại ngăn 99 Hình 4.10 Cấu tạo bể tách dầu,mỡ 100 Hình 4.11 Sơ đồ hệ thống xử lý nước suối 101 Hình 4.12 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải trước đổ vào suối 102 Hình 4.13 Sơ đồ xử lý hồ nhiễm KABENLIS 103 Hình 4.14 Sơ đồ thống xử lý nước thải mỏ hợp chất Kabenlis 104 Hình 4.15 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải +200 Cơng ty than Vàng Danh 109 Hình 4.16 Công nghệ xử lý nước thải khu –25 - +30 Mạo Khê 110 Hình 4.17 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải –51 Hà Lầm 111 Hình 4.18 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máy thuyển than Cửa Ơng 112 Hình 4.19 Sơ đồ cấu tạo hạt keo 114 Hình 4.20 Sơ đồ tầng điện kép quanh hạt sét theo quan điểm M.D Lomtadze 115 MỞ ĐẦU Cẩm Phả thị xã có vai trị quan trọng đặc biệt phát triển cơng nghiệp Quảng Ninh nói riêng nước nói chung Tại đặc biệt phát triển mạnh ngành cơng nghiệp khai thác than Bên cạnh ngành kinh tế mũi nhọn phát triển công nghiệp xi măng, du lịch, đánh bắt hải sản nơng lâm nghiêp Ngồi ra, phát triển kinh tế kỹ thuật vùng góp phần thúc đẩy Cẩm Phả phát triển hệ thống trường Đại học cao đẳng tương đối phong phú Với tăng trưởng kinh tế mạnh với GDP cao gần gấp đơi GDP trung bình nước, Cẩm Phả địa phương có phát triển kinh tế mạnh mẽ, đáng tự hào Do tăng trưởng cao kinh tế xã hội, nhu cầu việc khai thác cung cấp nước sinh hoạt, cho tưới mục đích khác vấn đề cấp thiết Các tầng chứa nước ngầm có trữ lượng nhỏ (là vùng nước ngầm) nên nguồn cung cấp cho nhu cầu nước mặt từ sông suối, hồ phân bố vùng Việc nghiên cứu quy hoạch khai thác sử dụng nguồn nước vấn đề quan trọng cần thiết Tính cấp thiết đề tài Theo tài liệu khảo sát trước khai thác sử dụng tài nguyên nước bảo vệ môi trường, khu vực Cẩm Phả nước đất khan Các tầng chứa nước đá cứng nứt nẻ thường có trữ lượng nhỏ, nước trầm tích Đệ tứ gần khơng có có bị nhiễm mặn Trong nhu cầu cung cấp nước cho khu vực lớn Nguồn nước cung cấp cho mục đích xã hội chủ yếu lấy khối nước mặt sông, hồ Tuy nhiên sông hồ khu vực thường ngắn, nhỏ, lưu lượng đặc biệt có dấu hiệu gia tăng chất ô nhiễm nước Một số nguồn có tiêu phân tích đạt mức độ nhiễm TSS, SS, BOD, COD, kim loại nặng Bên cạnh Thị xã Cẩm Phả- tỉnh Quảng Ninh nơi có nhiều xí nghiệp khai thác, chế biến, vận chuyển, tiêu thụ than lớn Việt Nam (trữ lượng sản lượng chiếm tới 60-70% sản lượng than toàn quốc), hàng năm bơm thải môi trường hàng chục triệu mét khối nước thải mỏ chưa qua xử lý, nguồn nước ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN ANH TUẤN NGHIÊN CỨU BẢO VỆ NGUỒN NƯỚC MẶT VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TỪ CÁC MỎ THAN KHU VỰC TRUNG TÂM THỊ XÃ CẨM PHẢ,TỈNH QUẢNG NINH Chuyên... thừa nước ô nhiễm vấn đề thiết đô thị công nghiệp lớn Với lý trên, việc xây dựng đề tài “ Nghiên cứu bảo vệ nguồn nước mặt xử lý nước thải từ mỏ thankhu vực trung tâm thị xã Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh? ??... Quảng Ninh 17 1.2 Tổng quan nước thải mỏ xử lý nước thải mỏ 17 1.2.1 Nghiên cứu nước thải mỏ giới 18 1.2.2 Nghiên cứu nước thải mỏ Việt Nam 21 1.3 Xử lý nước thải mỏ 25 1.4 Ảnh hưởng nước thải