4. Cấu trúc luận văn
1.3.3. Giới thiệu về dự án đầu tư trạm xử lý nước thải mỏ than 790 – Công ty
1.3.3.1.Địa điểm đặt dựán
* Vị trí xây dựng
Căn cứ đặc điểm hệthống thoát nước của mỏ hầm lò mỏ than 790 và địa hình khu vực, lựa chọn địa điểm xây dựng Trạm xửlý nước thải mỏ hầm lò mỏ than790 tại hạ lưu lò thoát nước mặt bằng +48, phía Tây của khai trường mỏ.
Công trình giới hạn trong phạm vi toạ độ(hệtoạ độ nhà nước 1972):
Bảng1.3.Tọa độ công trình Điểm X Y A1 2337005 456405 A2 2344783 514997 A3 2321749 514825 A4 2321935 459448
(Nguồn: Bản thuyết minh dự án ĐTXD trạm XLNT mỏthan 790) 1.3.3.2. Mô tả các hoạt động của dự án
a) Giải pháp quy hoạch tổng mặt bằng
- Khu tập trung nước được bốtríởphía Bắc trạm xửlý, bao gồm các hạng mục: Đập tràn, đườngống dẫn nước vào, bể điều lượng, phòng bơm nước thải.
- Khu xửlý nước thải nằmởgiữa vịtrí xây dựng trạm xửlý, bao gồm các hạng mục: Bểtrung hòa, bểlắng sơ bộ, bểkeo tụ, bểlắng tấm nghiêng, bểchứa bùn. Trong khu vực này sửdụng các đườngống nước tựchảy nối liền với nhau.
- Khu cấp nước sạch nằmởphía Nam trạm xửlý, bao gồm các hạng mục: Bể nước sạch, phòng bơm nước sạch, cửa thoát nước. Khu vực này sửdụng các đườngống ngắn tựchảy nối tiếp. Nước sạch sau khi xửlý sẽ được đưa đến trạm bơm tăng áp đưa qua ống áp lực DN500 dẫn nước đến các hộsửdụng.
- Khu phụtrợnằmở phía Đông các khu chức năng chính, gồm 2 toà nhà chính: Nhà pha hoá chất và lọc ép (bao gồm gian pha và cấp sữa vôi, pha và cấp keo tụ, lọc ép bùn), nhà điều hành (phòng thí nghiệm, phòngđiều khiển, phòng giao ca, khu vệ sinh).
b) Thi công xây dựng công trình
* Công việc, trình tự thi công
(1) Các công việc và trình tựthi công chủyếu: Bước1: Giải phóng mặt bằng.
Bước 2: Đào và xây mương thoát nước mới đểbảo đảm khả năng thoát nước của mỏtrong quá trình thi công.
Bước 3: San gạt mặt bằng, xây tường bao và nhà bảo vệ, xây nhà Điều hành, làm đường liên lạc nội bộ.
Bước 4: Xây các hạng mục công nghệchủyếu gồm bể điều hòa, bể trung hòa, bể lắng thô, bể sục khí, bể tách khí, bể lắng đứng, bể thu gom nước đã lắng, bể Chứa nước sạch, bểChứa bùn; nhà Bơm nước thải, nhà Bơm nước sạch, nhà Pha chếhoá chất và nhà để máy lọc ép bùn.
Bước 5: Lắp đặt thiết bị.
Bước 6: Đào tạo, chuyển giao, chạy thử.
Bước 7: Trồng cây xanh và thảm cỏ, hoàn thiện công trình. Bước 8: Nghiệm thu, bàn giao đưa vào sửdụng.
* Các công trình xây dựng
- Các hạng mục công trình xây dựng chủyếu bao gồm: + Các bểchứa và xửlý nước thải.
+ Nhà đặt trạm bơm, nhà pha hoá chất, nhà điều hành.
+ Mương thoát nước, tường rào bảo vệ, đường giao thông nội bộ. (Kết cấu các công trình xây dựng có thểtham khảoởphần phụlục) - Khối lượng xây lắp: khối lượng xây lắp chủyếu xem bảng dưới đây.
Bảng1.4. Các hạng mục xây lắp chủ yếu
Stt Hạng mục Đơn vị Khối lượng xây lắp
1 Bể điều hòa m3 800 2 Bể xử lý m3 300 3 Bể ôxy hóa m3 40 4 Bể lắng m3 500 5 Bể quan trắc m3 60 6 Bể chứa nước sạch m3 20 II Khu xử lý bùn Nhà 1
III Nhà điều hành, thiết bị Nhà 1
IV Các hạng mục khác
Tường rào bảo vệ m 50
Mương thoát nước, dẫn nước m 250
Trồng cây Cây
V Thiết bị
(Nguồn: Bản thuyết minh dự án ĐTXD trạm XLNT mỏthan 790)
* Chất lượng nước xử lý
Chất lượng nước thải của mỏ thay đổi rất lớn tuỳthuộc vào điều kiện thời tiết cũng như thời gian tồn lưu trong moong và chế độ bơm thoát nước của mỏ. Căn cứ kết quảquan trắc môi trường định kỳ hàng năm và kết quảphân tích mẫu nước thải bổ sung, để đảm bảo nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép, dựkiến chất lượng nước thải đầu vào trạm xửlý nước thải mỏthan 790 có thểxử lý được như bảng dưới đây.
Chất lượng nước sau khi xửlý phải đạt tiêu chuẩn loại B theo TCVN
40/2011/BTNMT, đảm bảo cấp được cho phun sương dập bụi và làm nước đầu vào đểxửlý bước 2 cấp phục vụ cho sinh hoạt.
1.3.3.3. Công nghệ xử lý nước thải mỏ
Nguồn nước: Nước thải trong quá trình khai thác than hầm lò, hàm lượng than, bùn cao, chủyếu là than, đất, đá nghiền nhỏ
Đặc điểm nguồn nước:ĐộpH thấp, nồng độcặn lơ lửng rất lớn (chủyếu là cặn than)
* Yêu cầu về chất lượng nước sau xử lý và công suất của hệ thống:
+ Chất lượng nước sau xửlý:đảm bảo tiêu chuẩn xả ra môi trường TCVN 40/2011/BTNMT loại B.
Bảng1.5. Tiêu chuẩn chất lượng nước sau xử lý TT Tham số Đơn vị TCVN 40/2011/BTNMT Loại B 1 PH - 5.5 - 9 2 COD mg/l <150 3 Chất rắn lơ lửng mg/l <100 4 Sắt mg/l <5 5 Mangan mg/l <1 6 Asen mg/l <0,1 7 Chì mg/l <0,5 8 Đồng mg/l <2 9 Niken mg/l <0,5 10 Xianua mg/l <0,1 11 Thủy ngân mg/l <0,01 12 Cd mg/l <0,01
Hình1.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ
Thuyết minh dây chuyền công nghệ:
- Song chắn rác:Có kích thước lỗ2-5mm dựng để giữcác chất thải có kích thước lớn hơn và các chất thải này được lấy ra theo định kỳ.
- Bểcân bằng pH trung hòa nước vôi:Nước từhầm lò bơm ra hoặc tựchảy vào bểtrung hòa nước vôi cân bằng pH có thểtích 20m3
- Bểlắng thô: Với lưu lượng thiết kế150m3/giờ, thời gian lưu là 0,6 giờ, thể tích thực chứa nước của bểlà 90m3. Bểthu gom vừa nhận và điều hòa lượng thải.
- Bểsục khí trung hòa hóa chất keo tụvà cân bằng pH lại lần nữa: Bểcó các bộsục khí dạng INJECTER. Nước sau xửlýđược tiếp tục đưa qua bểtách khí và hệ thống phân phối nước. Lượng khí oxyđược đưa vào liên tục nhờmáy thổi khí cung cấp oxy đểoxy hóa các kim loại nặng.
tăng thời gian lưu tạo điều kiện cặn bẩn kết tủa được tốt hơn và được trung hòa hóa chất từbểsục khí được chuyển sang bểtách khí tăng hiệu quảtrong quá trình kết tủa lắng cặnởbểlắng đứng.
- Bểlắng đứng:Ởbểlắng này các chất hữu cơ có trong nước thải sẽ được lắng. Tại bểlắng, lượng bùn còn lại được lắng hoàn toàn. Lượng bùn được bơm vềbểlọc bùn và phân hủy bùn, bểnày có thời gian lắng khoảng 2.3 giờ, bểcó thểtích 350m3
- Bểlọc bùn:Lượng bùn sau khi xử lý được bơm vềbểlọc bùn. Tại đây bùn sẽ được tách nước và phơi khô. Bùn sau khi phơi sẽ định kỳ được chở đi tới bái chôn lấp rác, bểcó thiết kếrãnh lọc có chứa các vật liệu lọc lọc tách nước ra khỏi bùn…Bểcó thểtích khoảng 2x72 m3chiều cao bểchứa nước lẫn bùn cao từ1 - 1,2m.
- Bể điều hòa lưu lượng: sửdụng đểchứa nước khi có sự thay đổi bất thường về lưu lượng do trời mưa to và mưa kéo dài nhiều ngày. Lưu và điều hòa lưu lượng nước vào bểlắng tạo dòng chảy ổn định của lưu lượng nước thải được xửlý. Tránh được sự ứthừa cục bộ lượng nước thải, thu gom triệt để nước thải. Tăng hiệu quả xửlý và bảo vệ môi trường. Khi dòng chảy nước thảiổn định thì có thểchảy trực tiếp vào bểxửlý.
Nước thải mỏthan 790 chủyếu có độpH thấp, hàm lượng sắt (Fe) và Mangan (Mn) cao, lượng cặn lơ lửng (TSS) lớn, các chỉtiêu khác nhìn chungđạt tiêu chuẩn môi trường. Bản chất quá trình xửlý nước thải mỏthan 790 là:
+ Trung hòa vàổn đinh nước thải:(Xảy ra tại bể trung hòa nước vôi)
Nguồn thải phát sinh trong quá trình khai thác than hầm lò, nước thải có độpH thấp (pH<7) sẽ gây khó khăn cho quá trình xửlý nước. Do vậy, cần thiết phải trung hòa nước thải (nâng pH lên từ6.8-9). Vật liệu được lựa chọn sửdụng là vôi sữa 5%.
Lượng vôi sữa đưa vào nước thải được tự động điểu chỉnh qua bơm định lượng nhờ đầu dòđộ pH. Đểvôi sữa được trộn đều trong nước thải, tại bểlắp động cơ khuấy có công suất 1.5 kW, tốc độ60 vòng/phút.
* Lựa chọn thiết bị pha chế vôi:
Các thống sốkỹthuật công nghệ được tính với lưu lượng: Q=k.Qtk=1x150=150 m3/h
Trong đó:
k- Hệsốlàm việc(k=1.0)
Vôi sữaởdạng khuếch tán không bền, các hạt vôi rất nhỏcó thểnổi lên hoặc lắng xuống môi trường khuếch tán. Do đó cần phải khuấy trộn không ngừng cho vôi không lắng. Lựa chọn mô tơ khuấy 60 vòng/phút, công suất 1.5kW.
+ Tính toán lượng sữa vôi tiêu tốn:
Theo kết quảthửnghiệm thì lượng vôi bột cần đểtrung hòa 1m3nước thải là 0,21kg.
Với công suất 150m3/h thì lượng sữa vôi cần cung cấp cho 1 giờsẽlà: mCa(OH)2= 0,21 x 150 = 31.5 kg.
+ Tính toán kích thước bểpha sữa vôi:
Muốn pha sữa vôi trước tiên vôi sống (CaO) dạng bột phải được đem tôi thành sữa vôi đặc. Sau đó sữa vôi đặc được đưa sang bể pha vôi và được pha loãngđến nồng độcần thiết (ở đây là 5%).
+ Tính kích thước bểpha sữa vôi:
Lượng nước cần thiết đểpha chếdung dịch Ca(OH)2(5%) trong 1h xử lý được tính từcông thức:
Với lượng sữa vôi dùng trong 1 h là 31,5 kg, ta tính được: mH2O= 400 (kg)
mdd= 420 (kg)
Nhiệt độcủa nước đem pha là 250C,nước= 997,08 kg/m3
Khối lượng riêng của dung dịch Ca(OH)2(5%) được tính theo công thức:
Với x = 5%, vôi= 800,9kg/m3,nước = 997,08 kg/m3 xác định được dd= 985,02kg/m3. % 5 % 100 2 2 2 2 ) ( ) ( ) ( O H OH Ca OH Ca OH Ca m m m C Voi O H dd x x 2 1 1
Thểtích dung dịch sẽlà : 420 3 0, 4 985, 02 m - Dung tích bểpha sữa vôi được tính như sau:
V = Q.
Trong đó:V - Thểtích bểpha sữa vôi (m3)
Q -Lưu lượng vôi sữa vào bể(Q = 0.4m3/h) - Thời gian giữa 2 lần pha vôi (=4,0h), V = 0.4 x 4 = 1,6(m3)
Chọn thiết bịpha sữa vôi là thùng nhựa hình trụ, chia thành 01 thùng, dung tích 2m3/thùng. Trên nắp thùng nắp hệthống cánh khuấy và máng rót vôi bột.
- Lắng sơ bộ: (Xảy ra tại bể lắng thô)
Ngoài nhiệm vụlà một bể gom và điều hòa nước thải, bểnày cònđóng vai trò như một bểlắng sơ bộ. Các hạt cặn có đường kính lớn sẽ được lắng lại tại đáy bể. Bể được thiết kếvới thểtích hữu ích là 90m3, thời gian lưu nước trong bể:
T=V/Qmax=90/150=0.6h
Tốc độdòng chảy trong vùng lắng: v=Q/B.H.3600=0.00289 m/s Trong đó: B=35m Chiều rộng bể
H=2.7m chiều cao vùng lắng (Chiều cao làm việc) Q=150m3/h
Tuy thời gian lưu nước trong bểkhông lớn, nhưng tốc độdòng chảy trong vùng lắng nhỏ hơn tốc độgiới hạn cho phép các hạn cặn lớn có thểtựlắng. Hiệu quảlắng cặn lơ lửng xác định theo công thức thực nghiệm:
% 5 . 34 5 . 0 * 014 . 0 0075 . 0 5 . 0 t b a t R Trong đó:
b=0.014 Hệsốthực nghiệm không thứnguyên t=0.5 Thời gian lưu nước (giờ)
Trong thiên nhiên, kểcả nước mặt và nước ngầm đều có chứa sắt. Hàm lượng sắt và dạng tồn tại của chúng tùy thuộc vào từng loại nguồn nước, điều kiện môi trường, nguồn gốc tạo thành chúng. Trong nước ngầm, sắt thường tồn tạiởdạng ion, sắt có hóa trị2 (Fe2+) là thành phần của các muối hòa tan như: bicacbonat Fe(HCO3)2; sun phát FeSO4trong nước ngầm.Nước nguồn trước khi cấp vào bể lắng thô đãđược trung hòa bằng vôi. Do đó trong bể xảy ra các phảnứng sau:
- Một phần Fe2+sẽ được kết tủa dưới dạng sắt hiđroxit Fe(OH)3, hàm lượng này nhỏ, chỉxuất hiện khi nước bắt đầu được bơm vào bể.
4Fe(HCO3)2+ O2+ 2H2O+4Ca(OH)24Fe(OH)3+ 4Ca(HCO3)2 Sắt (III) hiđroxit được tạo thành, dễdàng lắng lại trong bểlắng và giữlại hoàn toàn trong bể. Tuy nhiên, phảnứng này khó xảy ra, vì cần có hòa tan ôxy trong nước. Thực tếhợp chất được tạo ra dưới dạng huyền phù, sắt được khử dưới dạng FeCO3.
Fe(HCO3)2+Ca(OH)2FeCO3+ CaCO3+ 2H2O
- Quá trình tạo bông cặn và lắng tinh: (Xảy tại bểsục khí trộn hóa chất và bể lắng đứng)
Trong nước thải thường chứa các hạt cặn có nguồn gốc và thành phần khác kích thước rất khác nhau. Các hạt có kích thước nhỏ hơn 10-4không thểtựlắng được, mà luôn tồn tạiởtrạng tháilơ lửng. Muốn loại bỏcác cặn lơ lửng, phải dùng biện pháp xửlý cơ học kết hợp với biện pháp hóa học, tức là cho vào nước cần xửlý các chất phảnứng, đểtạo ra các hạt keo có khả năng dính kết lại với nhau và dính kết các hạt lơ lửng có trong nước, tạo thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể. Do đó các bông cặn mới tạo thành dễ dàng lắng xuổngởbểlắng và giữlại trong bểlọc.
Đểthực hiện qua trình keo tụ, đềnghịsửdụng phèn nhôm PAC. Sau khi cho phèn nhôm vào nước, chúng sẽphân li thành các ion Al3+, sau đó các ion này bị phân hủy thành Al(OH)3
Al3++ 2H2O=Al(OH)3+H+
Trong phảnứng thủy phân trên đây, ngoài Al(OH)3là nhân tốquyết định đến hiệu quảkeo tụ được tạo thành, còn giải phóng ra các ion H+. Các ion H+này sẽ được khửbằng độ kiềm tựnhiên của nước. Trường hợp độkiềm của nước không đủ
trung hòa sẽ ảnh hưởng tới hiệu quảkeo tụ, cần phải tăng độpH của nước. Thực nghiệm cho thấy, hiện tượng này khó có thểxảy ra. Vì nước trước khí cho keo tụ đã được nâng pH lên từ6,8-9. Mà phènnhôm đạt hiệu quả cao khi nước có pH=5,5- 7,5.
Để tăng cường quá trình keo tụ, tăng hiệu suất làm việc của các công trình xử lý, dùng thêm chất phụtrợkeo tụPAM cho vào cùng với phèn.
-Tính toán suất tiêu thụ chất keo tụ PAC
Trên cơ sởkết quảthí nghiệm thực tế, lượng PAC sửdụng cho 1 m3nước thải là: 8g.
Vậy lượng PAC sửdụng cho một giờsẽlà:
150 (m3) x 8g = 1200 (g) = 1.2 (kg)
PAC cần phải pha dưới dạng dung dịch có nồng độ10% hoặc 20% trước khi cho vào nước thải.
Thểtích dung dịch PAC (10%) cần sửdụng trong một giờsẽlà:
100
0.8 8
10
PAC
V x (lít/h)
- Dung tích bểpha dung dịch PAC được tính như sau: V = Q.
Trong đó:
V - Thểtích bểpha dung dịch PAC (m3)
Q -Lưu lượng dung dịch PAC đưa vào bể(Q = 0,008m3/h) - Thời gian giữa 2 lần pha (=24h),
V = 0,008 x 24 = 0,2(m3)
Chọn thiết bịpha dung dịch PAC là thùng nhựa hình trụ, sửdụng một thùng có dung tích là 1m3/thùng. Trên nắp thùng nắp hệthống cánh khuấy và máng rót.
- Tính toán lượng PAM tiêu tốn và kích thước bể pha chế.
Trên cơ sởkết quảthí nghiệm thực tế, lượng PAM không chứa nước là 0,5 mg/l.
Lượng chất keo tụcần dùng là 0,5 mg/l tương ứng với 0,5 g/m3.
Chất keo tụphải dùngởdạng dung dịch có nồng độ 0,1% tương ứng 1mg/ml hay 1g/l.
Vậy 1m3nước thải cần 0,5g chất keo tụ tương ứng với 0,5 lít dung dịch keo tụ 0,1%.
Với công suất xửlý 150m3/h, lượng chất keo tụcần dùng cho 1 giờsẽlà: 150 x