Thiết Kế Quy Trình Kỹ Thuật Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Mỏ Khe Chàm II, Phường Mông Dương, Thành Phố Cẩm Phả, Tỉnh Quảng Ninh, Công Suất 2500 m3h

Tỉnh Quảng Ninh là nơi phát triển ngành khai thác than và khoáng sản lớn nhất cả nước. Nền kinh tế của tỉnh được đánh giá là phụ thuộc nhiều vào ngành công nghiệp khai khoáng. Bên cạnh những lợi ích mà ngành khoáng sản đem lại thì không thể tránh khỏi những hệ lụy về môi trường. Trong những năm gần đây biến đổi về môi trường của tỉnh nói riêng và của cả nước nói chung đang diễn ra phức tạp mà nguyên nhân chính của sự biến đổi là do ảnh hưởng của quá trình khai thác và chế biến khoáng sản. Chính vì thế chủ chương và chính sách của tỉnh là đẩy mạnh việc bảo vệ môi trường, khai thác đi đôi với cải tạo và phục hồi môi trường để hạn chế tác động đến môi trường. Mỏ khai thác than Khe Chàm thuộc công ty TNHH MTV than Khe Chàm Vinacomin – tập đoàn than khoáng sản Việt Nam là một trong các mỏ khai thác lộ thiên lớn tại tỉnh Quảng Ninh. Trong quá trình hoạt động không thể tránh khỏi những ảnh hưởng đến môi trường xung quanh đặc biệt là môi trường nước. Mỏ Khe Chàm II thuộc khoáng sàng than Khe Chàm, phường Mông Dương thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh. Lượng nước thải tại mỏ trung bình là 2500 m3h, Nước thải có pH thấp, hàm lượng chất rắn lơ lửng , Sắt và mangan vượt quá nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép, do đó cần được xử lý trước khi thải ra suối Đá Mài. Với mục tiêu đó tác giả lựa chọn đề tài “Thiết Kế Quy Trình Kỹ Thuật Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Mỏ Khe Chàm II, Phường Mông Dương, Thành Phố Cẩm Phả, Tỉnh Quảng Ninh, Công Suất 2500 m3h’’ nhằm thiết kế một quy trình xử lý nước hiệu quả để vừa giảm thiểu tối đa ảnh hưởng đến môi trưởng do hoạt động khai thác than tại mỏ than Khe Chàm II. Đồ án được thiết kế tuân thủ theo quy định về cấu trúc và nội dung đồ án tốt nghiệp của bộ môn Kỹ Thuật Môi Trường đại học Mỏ Địa Chất. Cấu trúc của đồ án được hoàn thành bao gồm các phần như sau: Mở đầu Chương 1: Thông tin chung về mỏ khai thác than Khe Chàm II Chương 2: Tổng quan về công cụ xử lý nước thải mỏ Chương 3: Thiết kếquy trình kỹ thuật hệ thống xử lý nước thải mỏ Khe Chàm II Chương 4: Tính toán kinh tế Kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo

LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp cột mốc quan trọng đánh dấu kết thúc chặng đường mở chặng đường Trong suốt chặng đường gian khó vừa qua, em may mắn nhận nhiều chia sẻ, giúp đỡ gia đình, thầy cô bạn bè Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy giáo – ThS Đào Trung Thành – Bộ môn Kỹ thuật môi trường trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án Trong thời gian làm việc với thầy em tiếp nhận thêm nhiều kiến thức bổ ích mà cịn học tập tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, điều cần thiết để làm hành trang cho em q trình học tập cơng tác sau Em xin chân thành cảm ơn cán Trung Tâm Quan Trắc Tài Nguyên Và Môi Trường Hà Nội, Công ty Cổ Phần Tin học Công nghệ Môi Trường Vinacomin tạo điều kiện tốt cho em nguồn tài liệu, khảo sát thực tế, đặc biệt tài liệu tham khảo, cung cấp cho em thơng tin kiến thức để hồn thành đồ án Em xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến thầy cô Khoa Môi trường, trường Đại học Mỏ-Địa Chất giảng dạy, giúp đỡ nhiệt tình thời gian em học tập khoa tư vấn, hỗ trợ, góp ý cho em q trình hồn thành bảo vệ đồ án Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân bạn bè nguồn động viên ủng hộ em suốt trình học tập bước hoàn thành đồ án tốt nghiệp Hà Nội, ngày …/…/2018 Sinh viên thực Nguyễn Tràng Sơn MỞ ĐẦU Tỉnh Quảng Ninh nơi phát triển ngành khai thác than khoáng sản lớn nước Nền kinh tế tỉnh đánh giá phụ thuộc nhiều vào ngành cơng nghiệp khai khống Bên cạnh lợi ích mà ngành khống sản đem lại khơng thể tránh khỏi hệ lụy môi trường Trong năm gần biến đổi mơi trường tỉnh nói riêng nước nói chung diễn phức tạp mà nguyên nhân biến đổi ảnh hưởng q trình khai thác chế biến khống sản Chính chủ chương sách tỉnh đẩy mạnh việc bảo vệ môi trường, khai thác đôi với cải tạo phục hồi môi trường để hạn chế tác động đến môi trường Mỏ khai thác than Khe Chàm thuộc công ty TNHH MTV than Khe ChàmVinacomin – tập đồn than khống sản Việt Nam mỏ khai thác lộ thiên lớn tỉnh Quảng Ninh Trong q trình hoạt động khơng thể tránh khỏi ảnh hưởng đến môi trường xung quanh đặc biệt môi trường nước Mỏ Khe Chàm II thuộc khống sàng than Khe Chàm, phường Mơng Dương thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh Lượng nước thải mỏ trung bình 2500 m 3/h, Nước thải có pH thấp, hàm lượng chất rắn lơ lửng , Sắt mangan vượt nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép, cần xử lý trước thải suối Đá Mài Với mục tiêu tác giả lựa chọn đề tài “Thiết Kế Quy Trình Kỹ Thuật Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Mỏ Khe Chàm II, Phường Mông Dương, Thành Phố Cẩm Phả, Tỉnh Quảng Ninh, Công Suất 2500 m3/h’’ nhằm thiết kế quy trình xử lý nước hiệu để vừa giảm thiểu tối đa ảnh hưởng đến môi trưởng hoạt động khai thác than mỏ than Khe Chàm II Đồ án thiết kế tuân thủ theo quy định cấu trúc nội dung đồ án tốt nghiệp môn Kỹ Thuật Môi Trường- đại học Mỏ- Địa Chất Cấu trúc đồ án hoàn thành bao gồm phần sau: Mở đầu Chương 1: Thông tin chung mỏ khai thác than Khe Chàm II Chương 2: Tổng quan công cụ xử lý nước thải mỏ Chương 3: Thiết kếquy trình kỹ thuật hệ thống xử lý nước thải mỏ Khe Chàm II Chương 4: Tính tốn kinh tế Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo CHƯƠNG 1: THÔNG TIN CHUNG VỀ MỎ KHAI THÁC THAN KHE CHÀM II QUẢNG NINH 1.1 Vị trí địa lý tự nhiên 1.1.1Vị trí địa lý ranh giới mỏ khai thác than Khe Chàm II Mỏ Khe Chàm II thuộc khoáng sàng than Khe Chàm, phường Mông Dương thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh, nằm cách trung tâm thành phố Cẩm Phả khoảng km phía Bắc, nằm bên trái đường quốc lộ 18A từ Hạ Long Mơng Dương - Phía Bắc giáp mỏ than Khe Chàm III - Phía Nam giáp mỏ Lộ Trí, mỏ Đèo Nai - Phía Đơng giáp mỏ Đơng Đá Mài, mỏ Cao Sơn - Phía Tây giáp mỏ Khe Tam Theo Quyết định số 833/QĐ-HĐTV Hội đồng thành viên Tập đồn Cơng nghiệp Than-Khống sản Việt Nam việc giao ranh giới mỏ để Công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài-Vinacomin tổ chức khai thác than lộ thiên cánh Tây tuyến thăm dò IX khu Khe Chàm II đến mức -200m Mỏ Khe Chàm II có toạ độ theo hệ toạ độ VN-2000, KTT 107o45’, MC 3o sau: Bảng I-1: Tọa độ ranh giới mỏ than Khe Chàm II Stt Tên mỏ (mã số mỏ) Ký hiệu mốc mỏ Toạ độ mốc mỏ X Y KC II.1 2327866.564 450535.929 KC II.2 2328081.628 451232.498 KC II.3 2328059.039 451492.498 KC II.4 2327837.508 451772.807 Z: Chiều Diện sâu mỏ tích mỏ (km2) (m) LV đến Mỏ Khe KCIIPC01 2327743.853 451984.925 Chàm II -200 KCIIPC02 2326984.935 451972.115 KCIIPC03 2326436.013 451974.973 KC II.9 2326448.053 451363.036 KC II.10 2326296.781 450538.384 2,9 1.1.2Vị trí mỏ than Khe Chàm so với đối tượng tự nhiên xung quanh - Mối quan hệ với mỏ lân cận: Dự án nằm ranh giới mỏ than Khe Chàm II, thuộc khống sàng than Khe Chàm, có ranh giới tiếp giáp với mỏ lân cận nêu Than khai thác từ mỏ phần lớn vận chuyển Nhà máy tuyển than Cửa Ông qua hệ thống đường sắt vận chuyển cảng Khe Dây tiêu thụ qua tuyến đường chun dụng Tập đồn, khơng qua đường dân sinh Công ty cổ phần than Tây NamĐá MàiVinacomin với đơn vị khác hàng năm đóng góp kinh phí để thực tu, bảo dưỡng phun nước tưới đường chống bụi tuyến đường - Hệ thống đồi núi sông suối: Địa hình phân khu Khe Chàm II đồi núi nối tiếp nhau, độ cao giảm dần từ Nam xuống Bắc, độ cao trung bình từ + 100 ÷ + 150m Địa hình phân cắt hai suối chính: Hệ thống suối Bàng Nâu bắt nguồn từ khu Khe Tam chảy qua khu Khe Chàm Suối Bàng Nâu bắt nguồn từ khu mỏ Khe Tam chảy theo hướng từ Tây sang Đơng qua khu vực phía Bắc khai trường mỏ Khe Chàm I hồ dịng với suối Khe Chàm chảy sông Mông Dương Đoạn suối Bàng Nâu chảy qua biên giới mỏ Khe Chàm I có độ dốc nhỏ, lịng suối rộng từ 10 ÷ 25 mét Phần phía Bắc khu vực dự án khai thác nằm lưu vực suối Hệ thống suối Khe Chàm (gồm nhánh: nhánh suối Đá Mài nhánh suối Khe Chàm) bắt nguồn từ phía Tây Nam đổ phía Đơng Bắc khu vực dự án khai thác Suối Khe Chàm có lịng rộng từ 10 ÷ 20m, chiều sâu lịng suối từ 1,5 ÷ 2m Là suối nước cho mỏ Cao Sơn, Khe Chàm Do suối Khe Chàm chảy qua khu vực khai thác lộ thiên nhiều đơn vị nên chịu ảnh hưởng nặng nề việc trôi lấp bãi thải Lịng suối bị bồi lắng trung bình từ 2,5 ÷ 3,2m so với lịng suối ngun thuỷ, nhiều đoạn lòng suối bị thu hẹp làm giảm khả thoát nước suối gây úng ngập số khu vực khai thác mặt số mỏ khu vực + Suối Đá Mài thực chất nhánh suối Khe Chàm bắt nguồn từ dãy núi Khe Sim chảy qua khai trường mỏ Đông Đá Mài cầu Giám Đốc (Trên tuyến đường ô tơ Bàng Nâu - Cao Sơn) hồ dịng với nhánh suối Khe Chàm khu vực cầu Giám đốc + Nhánh suối Khe Chàm bắt nguồn từ dãy núi Bao Gia chảy theo hướng từ Tây sang Đông hợp lưu với nhánh suối Đá Mài cầu Giám Đốc Từ cầu Giám đốc suối Khe Chàm chảy qua khu vực mặt SCN mỏ Khe Chàm I SCN mỏ Cao Sơn ngã ba Cầu Trung quốc hồ dịng với suối Bàng Nâu đổ vào thượng nguồn sông Mông Dương Suối Khe Chàm suối Bàng Nâu gặp phía Đơng Bắc đổ sông Mông Dương, lưu lượng cực đại 91,6 m3/s 1.1.3 Vị trí mỏ than Khe Chàm so với đối tượng kinh tế xung quanh - Giao thông liên lạc mỏ: Mỏ Khe Chàm II (lộ thiên) nằm khu vực có hệ thống giao thơng xây dựng tương đối hồn chỉnh Cách khai trường mỏ phía Nam khoảng 2,4 km tuyến QL18A đầu tư nâng cấp hoàn chỉnh Phía Tây cách 1,4 km đường 86 nối với QL18A, giáp khai trường phía Bắc tuyến đường Khe Tam - Khe Chàm Hệ thống đường nội nối từ MBSCN khai trường mỏ với tuyến đường có xây dựng tương đối hoàn chỉnh - Kinh tế xã hội: Khai trường lộ thiên nằm giới hạn phạm vi ranh giới mỏ quản lý đồi trọc nên khơng có dân cư sinh sống Khoảng cách gần tính từ khai trường mỏ đến khu dân cư 2,5km theo đường chim bay (theo đường 8km) Hoạt động kinh tế khu vực chủ yếu công nghiệp khai thác than, nhiệt điện xi măng ngành dịch vụ ăn theo buôn bán mặt hàng nhu yếu phẩm cho công nhân mỏ, nhà hàng ăn uống, giải khát, thể thao, du lịch biển Do địa hình chủ yếu đồi núi thung lũng lịng chảo nên khu vực khơng phát triển nông nghiệp Lâm nghiệp chủ yếu rừng trồng tái sinh mỏ than Khai trường nằm khu vực có nhiều mỏ khai thác, xung quanh đồi núi trọc, thảm thực vật nghèo kiệt, lại bị ảnh hưởng trình khai thác than qua nhiều năm nên khơng có giá trị kinh tế 1.2 Điều kiện môi trường tự nhiên 1.2.1 Điều kiện địa lý Mỏ Khe Chàm II thuộc khoáng sàng than Khe Chàm nằm địa phận phường Mông Dương, thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh, nằm cách thành phố Cẩm Phả khoảng km phía Bắc, nằm bên trái đường quốc lộ 18A từ Hạ Long Mông Dương 1.2.2 Điều kiện địa tầng - địa chất Kết nghiên cứu địa chất giai đoạn thăm dò tỷ mỷ thăm dò bổ sung, khai thác cho thấy: Trầm tích chứa than khu mỏ lộ thiên Khe Chàm II thuộc giới Mezozoi - Hệ Trias, thống thượng, bậc Nori - Reti (T3n-r) Địa tầng có chiều dày khoảng 1800m, gồm lớp nham thạch vỉa than nằm xen kẽ Nham thạch gồm: Cuội, sạn kết, cát kết, bột kết, sạn kết, sét kết than Các vỉa than phát từ vỉa đến vỉa 14-5, gồm vỉa than tương đối ổn định Toàn địa tầng phát than thuộc phụ hệ tầng chứa than hệ tầng Hòn Gai (T3n-r hg2) Căn vào mức độ ổn định chiều dày vỉa than, xếp độ hạt đặc điểm phân bố hoá thạch, phân chia địa tầng khu mỏ Khe Chàm II thành phân hệ tầng sau: + Phân hệ tầng Hòn Gai (T3 n-r hg1) chủ yếu trầm tích hạt thô không chứa than Đặc điểm chung phân hệ tầng xen kẽ lớp đất đá hạt thô bao gồm cuội kết, sạn kết, cát kết lớp bột kết, sét kết, sét than + Phân hệ tầng Hòn Gai (T3 n-r hg2) phụ hệ tầng chứa than gồm trầm tích lục địa có xen kẽ nhịp trầm tích vùng vịnh, chứa vỉa than công nghiệp Đặc điểm chung phân hệ tầng trầm tích dạng nhịp kiểu lục địa chuyển tiếp xen kẽ nhau, bao gồm lớp cuội kết, cát kết, bột kết, sét kết, sét than + Phân hệ tầng Hòn Gai (T3 n-r hg3), gồm trầm tích hạt thơ khơng chứa than * Cuội, sạn kết: Chiếm 15,3% đá có mặt khu vực, thường phân bố địa tầng hai vỉa than, tập trung phổ biến vách vỉa 10, vỉa 11, vỉa 14-5 Đặc biệt vách vỉa 14-5 cuội kết thường nằm sát vách vỉa than, dấu hiệu dễ nhận biết để định tên vỉa than Đá có màu xám nhạt, cấu tạo khối phân lớp dày, thành phần chủ yếu gồm hạt thạch anh mảnh quaczit Kích thước hạt từ - 15 mm, độ mài tròn từ đến tốt Xi măng gắn kết rắn dạng lấp đầy tiếp xúc, chiếm 10-15% gồm silic, sét, cacbonat, serixit, chiều dày từ vài mét đến hàng chục mét * Cát kết: Chiếm 47,70% đá có mặt khu vực, loại đá phổ biến địa tầng Chúng nằm chuyển tiếp với lớp cuội kết, sạn kết Cát kết có cấu tạo phân lớp dạng khối, đơi cấu tạo phân lớp xiên, lượn sóng Thành phần mảnh vụn kích thước 0.1-1mm chiếm 60-65% chủ yếu thạch anh, ngồi felspat, silic thành phần xi măng sét, silic chiếm 10-60% * Bột kết: Chiếm 25,40% đá có mặt khu vực, cấu tạo phân lớp mỏng đến trung bình, đá có màu xám nhạt đến xám sẫm, thành phần chủ yếu cát thạch anh, ngồi có chất mùn hữu cơ, xi măng gắn kết sét, silic * Sét kết: Chiếm 3,40% đá có mặt khu vực, thường nằm sát vách, trụ vỉa than xen kẹp vỉa than, chiều dày từ vài cm đến vài m Chúng chiếm 15% đất đá địa tầng, đá có cấu tạo phân lớp mỏng, đơi chỗ dạng thấu kính, dạng ổ Thành phần chủ yếu khoáng vật sét, vật chất than, mùn hữu * Sét than: Chiếm 0,5%, có màu xám đen, phân lớp mỏng mềm bở, gặp nước dễ trương nở 1.3 Điều kiện khí tượng thủy văn 1.3.1 Điều kiện khí tượng Nằm phạm vi ảnh hưởng khí hậu nhiệt đới, gió mùa nên đặc điểm khí hậu khu mỏ chia làm hai mùa rõ rệt: Mùa khô từ tháng 12 đến tháng năm sau, hướng gió chủ yếu hướng Bắc Đơng Bắc Mùa mưa kéo dài từ tháng đến tháng 10, hướng gió chủ đạo hướng Nam Đơng Nam Đặc trưng yếu tố khí tượng sau: (theo số liệu trạm khí tượng thủy văn Cửa Ông- Tổng hợp nhiều năm từ 2010-2012, với chuỗi thời gian liên tục năm) ∗ Nhiệt độ Theo tổng cục thống kê tỉnh Quảng Ninh (Bãi Cháy) tính đến thời điểm thống kê năm 2012 năm 2009-2011: - Nhiệt độ khơng khí trung bình: 23,5oC - Nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất: 29,3 oC (tháng 7) - Nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất: 15,17 oC (tháng 1) - Biên độ dao động nhiệt độ vào mùa nóng: 12,6oC - 16,1oC ∗ Lượng mưa, độ ẩm Theo tổng cục thống kê tỉnh Quảng Ninh (Bãi Cháy) tính đến thời điểm thống kê năm 2012 năm 2009-2011: * Lượng mưa: Mùa mưa từ tháng đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng năm sau Trung bình năm có khoảng 33 ngày mưa, lượng mưa trung bình năm đạt 1.823,8mm (2011), lượng mưa lớn tháng quan trắc năm 2011 là: 389,3mm * Độ ẩm: Độ ẩm tương đối trung bình năm khơng khí khu vực xấp xỉ 81,7 % Đặc trưng độ ẩm tương đối theo hai mùa sau: - Độ ẩm tương đối trung bình tháng lớn (tháng 4): 89% - Độ ẩm tương đối trung bình tháng thấp (tháng 11, 12): 71% ∗ Chế độ gió Tại khu vực nghiên cứu, năm có hướng gió thịnh hành là: Bắc, Đông Bắc, Nam Tây Bắc - Từ tháng XI đến tháng III gió thịnh hành hướng: Bắc Đông Bắc - Từ tháng IV đến tháng VIII gió thịnh hành hướng: Nam - Từ tháng IX đến tháng X thời kỳ chuyển tiếp hướng gió Hướng gió, tần suất tốc độ gió trung bình năm thể bảng: II.5 Bảng II.5 - Tốc độ gió trung bình tháng (m/s) (Theo số liệu quan trắc trạm khí tượng Cửa Ơng từ năm 2010÷2012) Cấp Hướng 1÷ Lặng ÷ 14 4÷ ≥ 15 Tổng cộng P% SLXH P% SLXH P% SLXH P% 4.900 14,6 213 0.6 12 9.142 27,2 1,0 259 0,8 12 - - 591 1,8 1.570 4,7 1.207 3,6 19 0,1 2.799 8,4 ENE 598 1,8 232 0,7 - - 834 2,5 E 1.413 4,2 494 105 - - 1.912 5,7 ESE 177 0,5 53 0,2 - - 234 SE 837 2,5 297 0,9 - - 1.142 3,4 SSE 384 1,1 192 0,6 583 10,7 S 2.486 7,4 2.254 6,7 35 478 14,2 SSW 356 1,1 405 1,2 13 774 2,3 SW 328 1,1 240 0,7 571 1,7 WSW 59 0,2 20 0,1 - - - - 79 0,3 W 59 0,5 43 0,1 - - - - 210 0,6 WNW 167 0,3 30 0,1 - - 126 0,4 SLXH P% SLXH P% SLXH N 4.017 12 NNE 320 NE Cấp 1÷ Lặng ÷ 14 4÷ ≥ 15 Tổng cộng NW 95 6,7 1.871 5,6 11 4.122 12,3 NNW 2.239 4,2 1.090 3,2 32 0,1 2.539 7,5 3.105 9,3 33.54 100 LẶNG 3.105 9,3 CỘN G 3.105 9,3 16.45 49,2 13.58 40,6 362 0,9 31 (Ghi chú: N- Bắc, S - Nam, W- Tây, E - Đông, SLXH - Số lần xuất hiện, P - Tần suất) [Nguồn: Trung tâm quan trắc khí tượng thuỷ văn môi trường Quảng Ninh] Các tượng thời tiết bất thường * Bão: Quảng Ninh địa phương thường hay có bão, thời gian xuất bão thường từ tháng đến tháng 10, hướng gió bão chủ yếu Nam Đông Nam, bão thường kèm theo mưa lớn - Tốc độ gió bão chủ yếu