4.2. Khái quát tổng quan về Công ty TNHH MTV Khai thác khoáng sản
4.2.3. Điều kiện cơ sở vật chất kỹ thuật sử dụng cho khai thác, sản xuất
Công ty là một đơn vị có nghành nghề chính là khai thác, sản xuất và chế biến than, nên các nguồn nguyên, nhiên vật liệu chính chủ yếu cung cấp cho hoạt động khai thác như: Xăng, dầu phục vụ cho các thiết bị khai thác vận chuyển, vật liệu nổ công nghiệp phục vụ việc phá bóc đất đá, băng tải cao su phục vụ cho việc vận chuyển than, gỗ trụ, ỏ và sắt thép phục vụ việc trống trụ lò và các thiết bị khai thác mỏ khác....
Bảng 4.5. Cơ sở vật chất kỹ thuật sử dụng cho khai thác, sản xuất than của Công ty
STT Tên phương tiện Số lượng Phân loại
1 Máy khoan
D45KS – THĐ 2 B
D45KS 1 B
ROC F6 1 C
2 Máy xúc
Hitachi EX 1200 – THĐ 2 B
CAT 6015 – THĐ 1 B
Xúc PC 1250 – THĐ 1 A
Xúc PC 1250 1 B
Xúc PC 1250 3 C
3 Xe
Oto CAT 773E - THĐ 24 A
Oto CAT 773E 5 B
Oto CAT 773F 5 C
Oto Komatsu 465 – THĐ 8 A
Oto Komatsu 465 5 B
Oto Komatsu 465 10 C
Xe Kamaz 20t 15 C
Xe Scania 25t 36 C
4 Gạt
D7R 3 B
D9R 1 C
D6R 1 C
5 Máy xúc lật
Xúc lật Kaawasaki 70 1 C
Xúc lật Kaawasaki 80 1 C
Xúc lật Kaawasaki 90 1 B
Xúc lật WA470 1
6 Máy sàng
Máy sang 800 t/ca 2 C
Máy sang 800 t/ca – THĐ 1 A
(Nguồn : Lập kế hoạch sản xuất và tiêu thụ sản phẩm năm 2017) [12].
4.3. Hiện trạng xử lý kim loại nặng trong nước thải hầm lò và quy trình xử lý nước thải hầm lò của Công ty TNHH MTV Khai thác khoáng sản 4.3.1. Hiện trạng nước thải hầm lò của Công ty TNHH MTV Khai thác khoáng sản
Nước thải hầm lò phát sinh chủ yếu do nguồn nước ngầm và từ nguồn nước bề mặt thẩm thấu xuống và một phần nước phục vụ sản xuất cấp xuống cùng với đó là lượng nước mưa chảy tràn cũng được công ty thu gom. Nguồn nước này sẽ được chia làm hai phần, một phần xử lý rồi thải ra môi trường, một phần xử lý và cho tuần hoàn làm nước sử dụng cho công nghiệp như : phun tưới, đường, tắm,giặt của công nhân. Ngoài ra còn có lẫn nước mưa chảy tràn trên bề mặt khu vực kho bãi than tại các mặt bằng, đường khu vực trạm cân và nước mưa chảy tràn tại khu vực mặt bằng kho bãi than, do trên bề mặt khai trường có những chất với nhiều thành phần hóa học khác nhau nhưng với hàm lượng nhỏ, không đáng kể tuy nhiên lượng đất đá bị rửa trôi theo bề mặt lớn do khai trường không có thảm thực vật, ngoài ra tại các khu vực như có máy móc hoạt động đều có hàm lượng dầu mỡ nhất định nếu không xử lý sẽ làm hàm lượng colifrom cao và ở các khu vực tuyển than của công ty thì do có nhiều hạt than mịn, các hạt khoáng vật, sét lơ lửng và các chất hòa tan khác cũng làm cho nước thải có hàm lượng TSS, Fe, Mn hay một số kim loại cao. Nên công ty đã được thu gom cho vào chung với nước thải hầm lò của mỏ.
Qua quá trình lấy mẫu và phân tích các mẫu nước thải hầm lò chưa qua xử lý của mỏ than Tân Lập trong giai đoạn từ tháng 8/2017 đến tháng 11/2017 qua bốn lần theo dõi và phân tích được trình bày trong bảng 4.6.
Bảng 4.6. Kết quả phân tích chất lượng nước thải hầm lò chưa qua xử lý của mỏ Tân Lập trong 4 đợt (07/08 đến 20/11/2017)
TT Chỉ tiêu Đơn vị
Kết quả QCVN
40:2011/B TNMT
(cột B) 07/08/
2017
07/09/
2017
16/10/
2017
20/11/
2017
1 pH - 4,1 4,5 4,62 4,46 5,5 – 9
2 TSS mg/l 246 249 256 258 100
3 COD mg/l 121 120 141 126 150
4 BOD5 mg/l 36,6 32,6 30,6 35,2 50
5 Tổng Nito mg/l 12,1 12,2 22,1 12,6 40
6 Tổng
Photpho mg/l 3,1 3,2 3,18 2,2 6
7 Pb(c) mg/l 0,02 0,03 0,07 0,12 0,5
8 Zn (c) mg/l 0,03 0,02 0,04 0,31 3
9 Ni(c) mg/l 0,009 0,004 0,008 0,007 0,5
10 As(c) mg/l 0,03 0,05 0,05 0,05 0,1
11 Fe mg/l 28,5 28,9 29,2 30,1 5
12 Cu(c) mg/l 0,4 0,6 0,5 0,5 2
13 Dầu mỡ
khoáng(c) mg/l 3,7 3,9 4,7 5,7 10
14 Mn mg/l 11,2 11,7 12,2 12,6 1,0
15 Cr(VI) mg/l 0,001 0,002 0,005 0,005 0,1
16 Coliform MPN/100 ml 4680 4670 3670 4682 5000 (Nguồn: Viện kỹ thuật và công nghệ môi trường)
Ghí chú:
- QCVN : Quy chuẩn 40:2011/BTNMT cột B về chất lượng nước thải công nghiệp.
* Nhận xét:
Qua kết quả theo dõi và lấy mẫu phân tích trong giai đoạn từ tháng 8 đến tháng 11/2017 (qua 4 lần lấy mẫu và phân tích) vừa rồi được thể hiện ở bảng 4.6 thì thấy nước thải hầm lò của mỏ than Tân Lập có giá trị pH thấp, hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS), Fe tổng, mangan (Mn), đều cao và vượt giới hạn cho phép được quy định tại cột B của QCVN 40:2011/BTNMT cột B đối với nước thải công nghiệp, nhưng cũng có những chỉ tiêu đạt chỉ tiêu cho phép như Pb, Cu, As, BOD5, Dầu mỡ khoáng, Tổng coliform cụ thể như sau:
- Giá trị pH: Dao động trong khoảng từ 4,1 ÷ 4,62 thấp hơn giới hạn cho phép từ 1,19 ÷ 1,34 lần, tùy thuộc vào từng thời điểm lấy mẫu.
- Hàm lượng TSS: Tùy thuộc vào từng thời điểm lấy mẫu mà hàm lượng TSS trong nước thải lấy tại cửa lò dao động trong khoảng từ 246 ÷ 258 mg/l, vượt giới hạn cho phép từ 2,46 ÷ 2,58 lần.
- Kim loại: Hầu hết các mẫu đều có hàm lượng Fe và Mn cao, xấp xỉ hoặc vượt giới hạn cho phép, trong đó hàm lượng Fe dao động trong khoảng từ 28,5 ÷ 30,1 mg/l, vượt giới hạn cho phép từ 5,7 ÷ 6,02 lần; còn hàm lượng Mn dao động trong khoảng từ 11,2 ÷ 12,6 mg/l, vượt giới hạn cho phép từ 11,2 ÷ 12,6 lần.
- Kim loại nặng: Hàm lượng các kim loại nặng trong nước thải của mỏ Tân Lập trong đó một số kim loại nặng có độc tính cao như As, Cu, Ni, Cr, Zn ở cả 4 lần khảo sát đều rất thấp, nằm trong ngưỡng giới hạn cho phép.
Điều đó cho thấy nước thải của mỏ Tân Lập chưa bị nhiễm kim loại nặng.
- Dầu mỡ khoáng: Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng dầu mỡ khoáng trong các mẫu dao động từ 3,7 ÷ 5,7 mg/l đều nằm trong giới hạn cho
phép được quy định tại cột B của QCVN 40:2011/BTNMT về chất lượng nước thải công nghiệp.
- Các chất hữu cơ: Kết quả phân tích tất cả các mẫu nước thải đều có giá trị BOD5, tổng nito, tổng photpho và COD thấp hơn giới hạn cho phép được quy định tại cột B của QCVN 40:2011/BTNMT về chất lượng nước thải công nghiệp.
- Chỉ tiêu Coliform: Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng Colifform trong các mẫu dao động từ 3.230 ÷ 3.521 MPN/100ml, đều nằm trong giới hạn cho phép được quy định tại cột B của QCVN 40:2011/BTNMT về chất lượng nước thải công nghiệp. Điều này có thể khẳng định nước thải của mỏ Tân Lập chưa bị ô nhiễm vi sinh vật.
4.3.2. Quy trình thu gom và xử lý nước thải hầm lò của Công ty TNHH MTV Khai thác khoáng sản
Nhận thấy sự cần thiết và cấp thiết của việc xử lý nước thải hầm lò nên công ty đã xây dựng các khu thu gom nước thải và khu xử lý nước thải sau khi khai thác và quy trình xử lý nước thải mỏ như sau.
Đối với nước lượng nước mưa chảy tràn: Để hạn chế nước mưa chảy tràn vào khu vực khai thác, bãi thải làm ảnh hưởng đến sản xuất cũng như gây ô nhiễm môi trường, nên công ty thiết kê đào mương rãnh hứng nước có kích thước rộng x cao là 500 x 1000mm. Sau đó bơm dẫn vào hệ thống hố lắng để tách chất rắn lơ lửng, kiểm tra chất lượng đạt tiêu chuẩn mới thải ra ngoài môi trường. Còn ngoài ra thì môt lượng nước mưa chảy tràn sẽ được thu gom chung với nước thải hầm lò để xử lý.
Đối với nước thải hầm lò: Toàn bộ lượng nước thải hầm lò được thu gom về hố chứa có dung tích trên 1500m3 để lắng tách các tạp chất thô, các hạt cặn có kích thước lớn tao điều kiện thuận lợi cho các công đoạn xử lý tiếp theo. Sau đó được bơm lên mặt bằng chảy vào hệ thống rãnh hở xây gạch kích
thước dài x rộng x sâu là: 25 x 0,8 x 1,0 (m) chảy vào hệ thống xử lý nước thải hầm lò của công ty qua hệ thống.
4.3.2.1. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải bằng hóa học kết hợp công nghệ lắng lọc Lamen
Hình 4.3. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải hầm lò mỏ Tân Lập
Nước thải sinh hoạt và nước rửa trôi bề mặt, nước vệ sinh công nghiệp, rửa xe, rửa bát đũa … của các phân xưởng và nhà ăn khu trung tâm được thu hồi vào bể hai ngăn. Tại các bể thu gom, nước thải được lắng, lọc nhằm loại bỏ dầu mỡ công nghiệp, dầu ăn có trong nước thải),… Sau đó nước thải được bơm về bể điều lượng, hòa chung cùng nước thải mỏ để xử lý.
Nước rửa than một phần được tái sử dụng sản xuất phần còn lại được thu hồi tập trung về khu lắng đọng để thu hồi bùn đất sau đó được thu hồi về trạm xử lý nước thải để xử lý.
Nước thải mỏ bơm tại khu khai thác, nguồn nước này chủ yếu có độ pH thấp, hàm lượng sắt (Fe) và Mangan (Mn) cao, lượng cặn lơ lửng (TSS) lớn,
các chỉ tiêu khác qua kết quả quan trắc đều đạt tiêu chuẩn môi trường.
Phương pháp xử lý là dùng các chất hoá học có tính chất kiềm (vôi, xút...) để trung hoà axit, nâng cao độ pH, đồng thời tạo môi trường ôxy hoá các kim loại nặng Fe, Mn.
OH+ + H- = H2O
Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 Mn2+ + 2OH- = Mn(OH)2
Sau khi hoàn thành phản ứng hóa học dùng các chất trợ lắng (PAC, PAM) để tăng khả năng kết tủa các chất rắn lơ lửng có sẵn trong nước thải hoặc được sinh ra trong quá trình trung hoà để loại bỏ các chất này khỏi nước thải. Hỗn hợp chất rắn có trong nước thải và nước thành tạo trong quá trình xử lý nước thải gọi là bùn thải được hút ra và làm khô bằng phương pháp cơ học tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển, đổ thải.
4.3.2.2. Quy trình công nghệ xử lý nước thải được thể hiện theo quy trình sau:
- Nước thải từ các nguồn thải có lưu lượng thay đổi do vậy hàm lượng của các thông số thay đổi theo. Trong thành phần nước thải ngoài hàm lượng các chất ô nhiễm chứa trong nước thải còn kéo theo rác thải và cặn lơ lửng kích thước lớn. Vì vậy, nước thải được bơm trực tiếp từ moong khai thác về trạm xử lý nước thải qua hệ thống đường ống HDPE D250 PN8 vào bể trung hòa.
- Tại bể trung hòa, dung dịch sữa vôi Ca(OH)2 được bơm vào và hoà trộn với nước thải để trung hoà axít, nâng độ pH đạt tiêu chuẩn cho phép, đồng thời không khí từ máy nén khí được sục vào bể trung hòa tạo điều kiện oxy hoá phần lớn Fe, một phần Mn và trợ giúp quá trình hòa trộn sữa vôi.
- Vôi bột đóng trong bao được vận chuyển bằng ôtô đến kho chứa. Tại đây, vôi bột được đưa thủ công lên thùng pha chế thành dung dịch sữa vôi nồng độ 5% - 10%.
- Dung dịch sữa vôi được bơm định lượng bơm từ thùng pha chế đến bể trung hoà. Tín hiệu phản hồi từ đầu đo pH tại cửa ra bể trung hoà sẽ điều chỉnh bơm định lượng cấp lượng dung dịch sữa vôi vừa đủ đảm bảo độ pH của nước sau trung hoà nằm trong giới hạn cho phép (pH = 5,5 - 9 tùy theo ngưỡng đặt, thông thường đạt pH = 7 - 8 để hạn chế lượng sữa vôi sử dụng )
- Máy nén khí đặt tại khu pha chế hóa chất sẽ cấp không khí theo đường ống đến bể trung hòa, cung cấp oxi cưỡng bức để nhằm tăng khả năng ô xy hóa Fe và Mn, đồng thời trợ giúp việc hòa trộn đều sữa vôi với nước thải.
- Nước thải qua bể trung hòa sau khi được nâng pH bằng vôi, và sục khí sẽ được chảy sang bể châm hóa chất keo tụ và trợ keo tụ. Tại đây dung dịch keo tụ PAC, PAM được bơm vào và hoà trộn với nước thải bằng máy khuấy, sau đó nước tự chảy vào ngăn khuấy chậm của bể lắng lamen.
- Chất keo tụ PAC, PAM dạng bột được pha chế tại khu pha chế hóa chất thành dung dịch nồng độ 0,1%. Dung dịch keo tụ được bơm định lượng bơm từ thùng pha chế đến bể keo tụ, trước hết cho PAC vào để giảm độ nhớt, tăng khả năng hút giữa các hạt có kích thước nhỏ tạo thành các hạt có kích thước lớn hơn, sau đó cho tiếp PAM để tăng khả năng hội tụ của các hạt khi tiếp xúc với nhau tạo thành thể keo tụ lớn, tăng tốc độ lắng đọng.
- Dung dịch keo tụ được khuấy trộn đều với nước thải bằng máy khuấy lắp đặt tại bể keo tụ có tác dụng phân lưu, phân lưu ngược dòng, trộn xoáy tăng tốc độ kết bông và lắng đọng.
- Nước thải trong ngăn khuấy chậm được phân phối vào hai ngăn của bể lắng tấm nghiêng. Tại bể lắng tấm nghiêng, cặn lơ lửng kết thành bông có kích thước lớn, trong quá trình di chuyển từ dưới lên va chạm vào thành các tấm nghiêng và lắng đọng trượt về phía đáy bể. Tại đáy bể lắng tấm nghiêng lắp đặt các ống hút bùn nối với máy bơm bùn. Bơm bùn định kỳ hoạt động hút bùn đẩy sang bể chứa bùn. Nước từ bể lắng tấm nghiêng chảy sang bể khử mangan.
- Tại bể khử mangan, nước được lọc qua lớp cát sỏi hoạt tính có phủ mangan oxit làm tác nhân để ôxy hóa và lọc giữ lại mangan cũng như lượng cặn còn lại. Mangan tồn tại trong nước thải dưới dạng các ion Mn2+ . Khi qua lớp cát lọc Mangan, ion Mn2+ bị oxy hóa, tạo thành kết tủa và được giữ lại trên bề mặt của vật liệu cát lọc. Nếu phần mangan kết tủa, còn gọi là “bùn”
mangan bám trên cát lọc lâu ngày không được sục rửa sẽ làm hạn chế khả năng lọc rửa mangan của lớp vật liệu lọc và có thể dẫn đến sự cố ở bể lọc mangan. Do đó cần phải định kỳ bơm rửa ngược để làm sạch lớp vật liệu lọc, nước từ quá trình rửa ngược được dẫn về bể điều hòa. Nước sạch sau xử lý ra khỏi bể lọc mangan đạt tiêu chuẩn xả thải sẽ chảy sang bể nước sạch bằng ống PVC D200.
- Quá trình thu và xử lý bùn:
Trong quá trình xử lý nước thải phát sinh ra bùn. Ở bể lắng tấm nghiêng lamen, các hạt cặn lơ lửng sau khi được tạo bông, va chạm vào vách của tấm nghiêng, rơi xuống đáy bể. Dưới đáy bể tạo khoảng thu bùn tối ưu nhất và lắp đặt các van điện được điều khiển tự động đóng mở để xả bùn, nhờ áp lực thủy tĩnh thông qua đường ống dẫn bùn về bể bùn. Nước sau khi lắng sẽ dẫn về bể trung hòa còn bùn thì bơm sang máy cô đặc bùn để giảm lượng nước triệt để trước khi vận chuyển lên bãi thải đổ.
* Các chế phẩm sử dụng trong hệ thống xử lý nước thải hầm lò của công ty bao gồm :
+ Các loại hóa chất: PAM, PAC, Ca(OH)2
+ Định mức sử dụng hóa chất:
+ Hóa chất Ca(OH)2: 100mg/lít nước thải.
+ Hóa chất keo tụ PAC: 15mg/lít nước thải.
+ Hóa chất trợ keo tụ PAM: 1mg/lít nước thải.
4.3.2.3. Nguyên lý hoạt động công nghệ 1. Bơm nước thô hồ lắng sơ bộ
- Hồ lắng sơ bộ: Nước thải chảy vào bể lắng 1 và lắng 2, tại đây phần lớn cặn lắng có tỷ trọng lớn sẽ lắng xuống đáy hồ, phần nước trong chảy vào ngăn bơm. Hồ lắng có tác dụng điều hòa lưu lượng nước thải.
- Van phao điều khiển bơm chạy theo mức nước: Van phao được lắp đặt khi mức nước trong hồ dâng lên đến vị trí cài đặt thì tín hiệu từ phao sẽ tự động điều khiển ngắt bơm hoạt động.
- Bơm nước thô: Lắp đặt 02 bơm đặt cạn, chế độ hoạt động của bơm được điều khiển trực tiếp hoặc theo tín hiệu van phao báo mức nước. Đầu đẩy từ 02 bơm được liên kết thành một đường dẫn chung dẫn nước vào thiết bị xử lý tiếp theo. Tại mỗi đầu đẩy bơm lắp đặt van cống để điều chỉnh lưu lượng nước,van một chiều để bảo vệ bơm.
2. Cụm hóa chất
- Cụm hóa chất bao gồm: 03 thiết bị hòa trộn hóa chất vào nước thải Static mixer , 02 tùng pha dung dịch Ca(OH)2 và 02 máy khuấy, 02 tùng pha dung dịch polymer và 02 máy khuấy, 02 thùng pha PAC và 02 động cơ khuấy, 02 bơm định lượng dụng dịch Ca(OH)2,02 bơm định lượng polyme, 02 bơm định lượng PAC.
- Đồng hồ đo nước: Có tác dụng kiểm soát lưu lượng nước thải đi vào hệ thống xử lý.
* Thiết bị Static mixer: Thiết bị hòa trộn hóa chất vào nước thải hoạt động theo nguyên tắc hòa trộn tĩnh, thiết bị được chế tạo bằng vật liệu SUS 304, được chế tạo đảm bảo công suất hòa trộn và khả năng phân tán đều hóa chất vào nước thải đạt hiệu quả cao nhất.
- Thùng pha chế dung dịch Ca(OH)2; polymer và động cơ khuấy
+ Thùng pha chế hóa chất được chế tạo bằng vật liệu Composite đặc biệt,
có tác dụng chịu được sự ăn mòn của hóa chất . Mỗi bể có dung tích V = 4m3 + Hệ thống cánh khuấy được gia công chế tạo bằng Inox 304
+ Động cơ khuấy được thiết kế và lựa chọn phù hợp với dung tích bể khuấy, có tốc độ khuấy và công suất điện năng phù hợp, đảm bảo khuấy trộn đồng đều lượng hóa chất cần pha trong bể.
Toàn bộ hệ thống pha khuấy hóa chất được liên kết đồng bộ với nhau, đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả cao và ổn định. Hệ thống đặt ngoài trời nên được thiết kế mái che cho động cơ khuấy và bơm định lượng.
* Bơm định lượng hóa chất (Ca(OH)2; PAC;PAM)
+ Bơm dung dịch Ca(OH)2 vào trực tiếp ống dẫn nước nhằm điều chỉnh pH của nước thải ở mức pH = 7 - 8 để tạo môi trường thuận lợi nhất cho quá trình keo tụ , tạo bông lắng trong khối bể lắng .
+ Bơm định lượng dung dịch PAC, PAM vào thiết bị Static mixer. Nhờ vào cấu tạo đặc biệt của thiết bị, hóa chất keo tụ được xáo trộn đều vào nước thải, phản ứng keo tụ xảy ra rất nhanh, quá trình nước di chuyển đến thiết bị lắng, hình thành các bông keo tụ có khối tích lớn dần và dễ dàng được lắng xuống đáy bể lắng.
* Thiết bị đo và hiển thị pH tự động
Thiết bị đo pH tự động bao gồm hai bộ phận chính: Đầu đo sener pH được nắp đặt trong nước thải; bộ hiển thị chỉ số pH của nước thải. Thiết bị đo pH được lắp đặt ngay tại bể bơm nước thô nhằm kiểm soát pH của nước trước khi được bơm vào hệ thống xử lý. Tín hiệu đo từ đầu sener được chuyền về bộ xử lý và hiển thị, tùy theo mức cài đặt ban đầu mà tín hiệu đó sẽ bật hoặc tắt bơm định lượng Ca(OH)2 .
* Thiết bị lắng Lamen
Thiết bị lắng Lamen được gia công chế tạo bằng thép CT3 sơn phủ Epoxy, thiết bị bao gồm các bộ phận chính như: Ngăn phản ứng tạo bông;