4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
4.3.2. Hiện trạng môi trường nước tại mỏ than Hà Ráng
4.3.2.1Nguồn phát sinh nước thải của hoạt ựộng khai thác tới môi trường
Nước thải của mỏ than Hà Ráng ựược chia thành các nguồn ựặc thù là nước mưa chảy tràn, nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt.
a. Nước mưa chảy tràn
Nguồn nước này xuất hiện và tác ựộng ựến dòng chảy vào mỏ trong mùa mưa từ tháng 6 ựến tháng 10 hàng năm [7]. Loại nước này hòa tan và rửa trôi nhiều loại chất trong ựất ựá của khu vực khai thác.
b. Nước thải sản xuất
∗ Nước thải sản xuất có nguồn gốc tự nhiên
Do ựặc thù sản xuất nên nước thải sản xuất của mỏ phụ thuộc vào lượng nước ngầm trong khai trường. đây là nguồn nước dưới ựất trong ựịa tầng chứa than chảy vào hầm lò Hà Ráng khi mở vỉa. Nguồn này tác ựộng ựến dòng chảy vào lò trong suốt cả 12 tháng/năm.
∗ Nước thải sản xuất có nguồn gốc nhân tạo
Nguồn nước thải sản xuất có nguồn gốc nhân tạo phát sinh từ nhu cầu sử dụng nước trong các hoạt ựộng sản xuất như nước tưới ựường, tưới bụi mặt bằng, hầm lò, nước thải từ phân xưởng sửa chữa bảo dưỡng...vv.
đối với nước tưới ựường và tưới bụi phần lớn ựều bốc hơi hết nên nguồn phát sinh nước thải sản xuất có nguồn gốc nhân tạo chủ yếu là nước thải từ phân xưởng sửa chữa bảo dưỡng. Lượng nước thải này chứa nhiều bùn ựất, dầu mỡ.
c. Nước thải sinh hoạt
Tại mỏ Hà Ráng nước thải sinh hoạt phát sinh từ nhà sinh hoạt chung của mỏ. đây là khu nhà liên hợp gồm: nhà giao ca các phân xưởng; nhà ựiều hành sản xuất; nhà ăn; nhà tắm giặt, sấy quần áo; nhà ựèn; nhà y tếẦLoại nước này chủ yếu gồm các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, không chứa các kim loại ựộc hại.
4.3.2.2Hiện trạng môi trường nước tại xắ nghiệp than Hà Ráng
Có thể thấy ảnh hưởng của hoạt ựộng khai thác than tới môi trường nước ựược thể hiện rõ qua chất lượng nước tại mỏ.
a. Nước mưa chảy tràn trong khai trường
Nguồn gây ảnh hưởng lớn ựến môi trường nước trong quá trình khai thác than chủ yếu là việc tăng hàm lượng chất rắn lơ lửng và một số chất bẩn vào nước suối Hà Ráng.
chảy tràn cuốn theo các vật chất trên bề mặt. Với tổng diện tắch mặt bằng khai trường là 7,2 ha ta có thể tắnh ựược lượng nước mưa rửa trôi bề mặt theo công thức:
Q = F x a x α (m3/ngày.ựêm) (1)
Ta có a = 0,25 m, hệ số dòng chảy mặt, α = 0,9. Thay vào công thức (1) ta có: Q= 16.200 m3/ngày.ựêm
Với khối lượng nước mưa rửa trôi như trên, nếu ước tắnh mức ựộ bào mòn là 0,5% - 1% thì khối lượng các hạt mùn, hạt mịn ựã bị kéo theo dòng nước xuống suối tương ứng là 81 Ờ 162 m3.
đồng thời, từ bảng quan trắc môi trường không khắ của mỏ than ta thấy tại khu vực sàng tuyển luôn có nồng ựộ bụi vượt tiêu chuẩn cho phép. Vì vậy khi trời mưa kéo theo một lượng lớn bụi lơ lửng trong không khắ vào nguồn nước mưa tràn. Trên mặt ựất, nước mưa tràn qua ngoài việc cuốn theo các hạt ựất ựá nhỏ còn mang theo lớp bụi than lắng ựọng dưới ựất làm bồi lắng mương thoát nước ra suối Hà Ráng. đặc trưng của nước mưa chảy tràn ựược thể hiện dưới bảng sau:
Bảng 4.7: Kết quả tổng hợp chất lượng nước mưa chảy tràn QCVN 40:2011/ BTNMT (Gh B) Cmax Stt Tên chỉ tiêu đơn vị Kết quả Giá trị Tổng tải lượng (kg/ng.ựêm) 1 pH - 6,2 5,5-9 - 2 COD mg/l 62 150 121,5 1004,4 3 TSS mg/l 120 100 81 1944 4 NH4+ mg/l 0,75 10 8,1 12,15 5 Fe mg/l 5,2 5 4,05 84.24 6 Mn mg/l 0,6 1 0,81 9,72 10 Coliform MPN/100ml 460 5000 -
Ta tắnh giá trị Cmax theo công thức:
Cmax = kq . kf. C (2)
Hiện nay, nước mưa chảy tràn trong mỏ chủ yếu chảy vào moong cũ và chảy ra suối Hà Ráng. Do suối Hà Ráng là nguồn nước không sử dụng cho mục ựắch sinh hoạt nên ta lấy giới hạn ựầu ra của nước thải là cột B. Suối có lưu lượng nhỏ hơn 50m3/s nên theo QCVN 40:2011 ta có kq = 0,9.
Lưu lượng nguồn nước mưa chảy tràn là 16.200 m3/ngày.ựêm > 5000m3 nên kf = 0,9. Vậy ta có giá trị Cmax= 0,9*0,9*C
Nhìn vào bảng có thể nhận thấy nước mưa chảy tràn trong khu vực khai thác mang ựặc tắnh axit nhẹ. Hàm lượng chất rắn lơ lửng vượt so với quy ựịnh 1,48 lần và hàm lượng Fe cũng vượt quy chuẩn cho phép 1,28 lần. Các thông số môi trường còn lại ựều nằm trong giới hạn cho phép. Tuy nhiên với lưu lượng nước mưa chảy tràn lớn (16.200 m3/ngày.ựêm) thì một lượng lớn các chất thải bị cuốn xuống suối Hà Ráng. Cụ thể: COD là 1004,4 kg/ng.ựêm, TSS là 1944 kg/ng.ựêm, NH4+ là 12,15 kg/ng.ựêm, Fe là 84,24 kg/ng.ựêm và Mn là 9,72 kg/ ng.ựêm.
b. Nước thải sản xuất có nguồn gốc nhân tạo
Theo tiêu chuẩn và nhu cầu sử dụng nước cho mỏ ựược lấy theo tiêu chuẩn quy phạm Việt Nam TCXD 33 Ờ 1985 và các tiêu chuẩn, quy phạm của ngành tại bảng tổng hợp nhu cầu dùng nước của mỏ cho ta thấy lượng nước cần ựể sử dụng cho công tác tưới nước chống bụi là 2 l/m2/ngày.
Lượng nước tưới ựường và tưới bụi phần lớn ựều bốc hơi hết nên nguồn phát sinh nước thải sản xuất có nguồn gốc nhân tạo chủ yếu là nước thải từ phân xưởng sửa chữa bảo dưỡng với lượng dầu thải tắnh trong 6 tháng ựầu năm 2011 là 1250kg và trong cả năm 2011 là 2750kg. Như vậy trung bình mỗi ngày xắ nghiệp thải ra khoảng 7,53kg dầu thải [26]. Loại chất thải này ựược xếp vào danh mục chất thải nguy hại và ựược xắ nghiệp thu gom, thuê
ựơn vị chức năng xử lý. Tuy nhiên còn một lượng lớn nước sinh hoạt, rửa tay của công nhân tại xưởng chưa ựược thu gom xử lý riêng.
c. Nước thải sản xuất trước hệ thống xử lý
Trong hầm than, nước thải sản xuất chắnh là nguồn nước tắch lũy từ nước ngầm hay do hiện tượng rò rỉ từ nước bề mặt. Nước này phải ựược làm khô hoặc phải bơm ựi.
Khối lượng nước phụ thuộc chắnh vào ựặc ựiểm ựịa chất của vùng, có vùng cứ 1 tấn than ựược bóc, tách phải bơm 1m3 nước ngầm. Trong các mỏ than lộ thiên, lượng nước ngầm là 7,75 m3/tấn than ựược bóc tách. Mặt khác, trong các mỏ than có lớp phủ thì lượng nước ngầm là 0,96 m3/tấn than bóc tách [2]. Nước trong hầm mỏ có ựộ pH thấp, chứa hàm lượng lớn chất rắn lơ lửng và hàm lượng các kim loại nặng (Fe, Mn,... ) [19].
Lưu lượng nước ngầm chảy vào khai trường mỏ Hà Ráng ựược xác ựịnh theo công thức tắnh toán :
Qt= V x S (m3/s)
Ta ựo ựược V= 1,08 m/s và bán kắnh cống thải R=0,1m thay vào công thức ta có Qt=0,0339 m3/s từ ựó suy ra lưu lượng nước thải trong 1 giờ của xắ nghiệp là 122 m3/h.
Nước thoát ra từ các ựịa tầng, các ựường lò khai thác theo các rãnh nước chảy vào hầm chứa nước có kắch thươc 31,5 x 5 m ở mức -100. Tại ựây bố trắ trạm bơm thoát nước, ựưa nước theo ựường ống dẫn lên cửa giếng phụ mức + 50, nước ựược chảy theo tuyến cống ựổ vào hệ thống xử lý nước thải trước khi thoát ra suối Hà Ráng.
Tất cả nước thải sản xuất trừ dầu thải ựược thu gom và xử lý tại trạm xử lý nước. Sau khi qua hệ thống xử lý nước ựã qua xử lý sẽ ựược thải ra nguồn tiếp nhận là suối Hà Ráng. Tiến hành lấy mẫu nước tại ựiểm cống trước khi ựi vào hệ thống xử lý nước. đặc trưng của loại nước thải sản xuất này ựược thể hiện dưới bảng sau:
Bảng 4.8: Kết quả tổng hợp nước thải sản xuất QCVN 40:2011/ BTNMT (Gh B) Stt Tên chỉ tiêu đơn vị Kết quả Giá trị C max Tổng tải lượng kg/ng.ựêm 1 pH - 4,9 5,5-9 5,5-9 2 COD mg/l 145 150 135 424,56 3 TSS mg/l 186 100 90 544,61 4 NH4+ mg/l 0,84 10 9,0 2,46 5 Fe mg/l 11,03 5 4,5 32,30 6 Mn mg/l 3,44 1 0,9 10,07 7 Pb mg/l 0,056 0,5 0,45 0,16 8 Cr6+ mg/l 0,11 0,1 0,09 0,32 9 Coliform MPN/100ml 317 5000 5000
Nguồn: Số liệu phân tắch, 2012
Nồng ựộ tối ựa cho phép của từng chất thải phụ thuộc vào lưu lượng nguồn thải và lưu lượng nguồn tiếp nhận.
Cmax = kq . kf. C (2)
Hiện nay, nguồn tiếp nước thải của xắ nghiệp là suối Hà Ráng. Suối có lưu lượng nhỏ hơn 50m3/s nên theo QCVN 40:2011 ta có kq = 0,9.
Lưu lượng nguồn nước thải của xắ nghiệp Hà Ráng là 2928 m3/ng.ựêm nằm trong khoảng [500m3 ; 500m3] nên kf = 1.
Vậy ta có giá trị Cmax= 0,9*1*C
So sánh với Quy chuẩn, kết quả phân tắch cho thấy: Nước thải có tắnh axit, hàm lượng các chất rắn lơ lửng vượt Quy chuẩn cho phép 2,06 lần. Các thông số như COD, Cr6+, Fe, Mn ựều vượt quy chuẩn. Trong ựó COD vượt gấp hơn 10mg/l so với quy chuẩn. đặc biệt là các thông số về kim loại nặng như Fe, Mn, Pb, Cr6+ ựều cao hơn so với quy chuẩn. Riêng Fe và Mn có nồng ựộ vượt gấp nhiều lần giá trị cho phép (Fe vượt 2,45 lần, Mn vượt 3,82 lần).
Thông số NH4+ và Pb ựều nằm trong giới hạn cho phép.
Có thể thấy rõ nước thải sản xuất trong hoạt ựộng khai thác than chứa nhiều chất ựộc hại với môi trường nước. Với lưu lượng nước thải là 2928 m3/ng.ựêm 1 ngày làm việc của xắ nghiệp thải ra 424,5 kg chất hữu cơ khó phân hủy; 544,6 kg chất rắn lơ lửng; 2,46 kg NH4+; 32,3 kg sắt; 10,07 kg Mn; 0,16 kg Pb và 0,32 kg Cr*6 trong nước thải sản xuất.
Nếu loại nước thải này ựược thải trực tiếp ra suối Hà Ráng sẽ gây ảnh hưởng tới chất lượng nguồn nước suối, bồi lấp dần lòng suối, làm thay ựổi tốc ựộ và lưu lượng dòng chảy suối. Như vậy loại nước này cần phải xử lý trước khi thải ra môi trường.
d. Nước thải sản xuất ựã qua hệ thống xử lý
* Quy trình xử lý nước thải của xắ nghiệp than Hà Ráng
Nước thải từ hai cửa lò +100 và cửa lò +50 ựược xả thải liên tục và phụ thuộc vào chu kỳ hoạt ựộng bơm nước thải từ lò lên. Nước thải ựược bơm lên và cho chảy vào hệ thống cống thoát nước chung trên mặt bằng +50. Chiều dài toàn tuyến cống 150 m, với ựộ dốc trung bình 2-30.
Nước thải ựược chảy theo cống vào trạm xử lý nước thải với công suất tối ựa 450m3/h. Trung bình mỗi ngày trạm có thể xử lý ựược 2.928 m3 nước.
T ự c h ảy T ự c h ảy B ùn B ùn N ư ớ c t rà n từ b ể c ô b ù n N ư ớ c t rà n từ m áy é p b ùn
Hình 4.5: Sơ ựồ trạm xử lý nước thải xắ nghiệp than Hà Ráng
1. Nước thải từ lò chảy vào bể thu nước tại cửa lò rồi ựược bơm vào bể trung hòa. Tại ngăn trộn hóa chất dung dịch sữa vôi Ca(OH)2 ựược bơm vào và hoà trộn với nước thải ựể trung hoà axắt H2SO4 có trong nước thải, nâng ựộ pH ựạt tiêu chuẩn môi trường, ựồng thời không khắ từ máy nén khắ ựược xục vào ngăn trung hòa tạo ựiều kiện quá trình hòa trộn sữa vôi.
Nguồn thải
Vôi
Ngăn trung hòa
Ngăn keo tụ Chất tạo bông Chất keo tụ Mương dẫn Bể chứa bùn Bể cô bùn Bể lắng cặn Môi trường
Vôi bột ựược ựưa thủ công vào thùng pha chế thành dung dịch sữa vôi nồng ựộ 5% - 10%. Dung dịch sữa vôi ựược bơm ựịnh lượng bơm từ thùng pha chế ựến ngăn trung hoà. Tắn hiệu phản hồi từ ựầu ựo pH tại cửa ra ngăn trung hoà sẽ ựiều chỉnh bơm ựịnh lượng cấp lượng dung dịch sữa vôi vừa ựủ ựảm bảo ựộ pH của nước sau trung hoà nằm trong giới hạn cho phép (pH = 5,5 - 9 tùy theo ngưỡng ựặt; thông thường ựạt pH = 7).
2. Từ ngăn trung hoà nước thải chảy trực tiếp sang ngăn keo tụ, tại ựây dung dịch keo tụ ựược bơm vào và hoà trộn với nước thải bằng xục khắ sau ựó tự chảy vào Bể lắng.
- Dung dịch keo tụ ựược khuấy trộn ựều với nước thải bằng máy khuấy cơ học có tác dụng phân lưu, phân lưu ngược dòng, trộn xoáy tăng tốc ựộ kết bông và lắng ựọng.
3. Tại bể lắng, cặn lơ lửng kết thành bông có kắch thước lớn, phần lớn lắng ựọng xuống ựáy bể. Tại ựáy bể lắng lắp ựặt các ống hút bùn nối với bể cô ựặc.
4. Bể cô ựặc bùn là loại bể ly tâm cô ựặc cặn bằng trọng lực. Dung dịch cặn loãng có chứa 90% - 95% nước ựi vào buồng phân phối ựặt ở tâm bể , cặn lắng xuống và ựược lấy ra từ ựáy bể chuyển sang bể chứa bùn chứa 40%- 50% nước, nước ựược thu bằng máng vòng quanh chu vi bể và bơm lại khu xử lý. Trong bể ựặt máy gạt cặn ở ựáy về hố thu trung tâm.
5. Máy ép bùn, có tác dụng làm khô bùn trước khi vận chuyển ựưa ra nơi tiêu thụ. Nước tràn từ máy ép bùn ựược bơm về ngăn trung hoà ựể tiếp tục xử lý.
Phương án xử lý nước thải hầm lò khi mỏ khai thác xuống sâu.
Khi khai thác xuống sâu các ựường lò sẽ ựi vào lớp quặng Pirit sắt dự kiến sẽ làm nồng ựộ sắt trong nước thải tăng lên và nước lúc này có tắnh acid mạnh hơn và có thể xuất hiện cả mangan.
Về cơ bản sẽ tận dụng lại toàn bộ các thiết bị, kết cấu của giai ựoạn trước và sẽ chỉ bổ xung thêm hệ thống bình lọc áp lực sau trạm bơm bể lắng cặn ựể khử sắt, mangan.
∗ Chất lượng nước thải ựầu ra sau trạm xử lý
Nước thải ựầu ra sau khi xử lý theo cảm quan là khá trong, khác hẳn với màu ựen của nước ựầu vào. Cụ thể các thông số của nước thải sau khi xử lý ựược thể hiện dưới bảng sau:
Bảng 4.9: Kết quả tổng hợp nước thải sau khi qua hệ thống xử lý QCVN 40:2011/
BTNMT (Gh B) STT Tên chỉ
tiêu đơn vị Kết quả
Giá trị C max 1 pH - 6,39 5,5-9 5,5-9 2 COD mg/l 46 150 135 3 TSS mg/l 29 100 90 4 NH4+ mg/l 0,35 10 9,0 5 Fe mg/l 2,57 5 4,5 6 Mn mg/l 0,65 1 0,90 7 Pb mg/l 0,001 0,5 0,45 8 Cr6+ mg/l 0,06 0,1 0,09 9 Coliform MPN/100ml 69 5000 5000
Nguồn: Số liệu phân tắch,2012
Sau khi nước thải ựược qua hệ thống xử lý pH ựã nằm trong giới hạn cho phép và ựặc biệt chất lượng nước ựược thay ựổi rõ rệt:
Nồng ựộ các chất sau khi xử lý ựều nằm trong giới hạn cho phép của Quy chuẩn và thấp hơn rất nhiều lần so với nước thải trước khi xử lý. Cụ thể:
COD: COD của nước thải trước khi xử lý có giá trị vượt so với tiêu chuẩn và sau khi xử lý nồng ựộ giảm còn 46 mg/l bằng 1/3 lần so trước khi xử lý.
TSS: Trước khi xử lý chất rắn lơ lửng của nước thải gần gấp ựôi so với