CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ THẢO LUẬN
4.1. Hiện trạng môi trường nước khu vực khai thác mỏ
4.1.1. Hiện trạng môi trường nước bên trong khu vực mỏ:
Trong phạm vi khu mỏ, hệ thống sông rạch tự nhiên chủ yếu là các kênh rạch nối liền với kênh Rạch Giá – Hà Tiên. Vào mùa mưa, khu mỏ thường bị ngập lụt với mức lũ cao nhất có thể đạt đến 2,5 m. Nước mặt trong khu mỏ thường bị nhiễm bẩn, có tính axit; thành phần hóa học thuộc loại sunfat nhôm, có tính ăn mòn sunfat và axit (Công ty TNHH Thiên Sơn, 2010).
Vì vậy, nước mặt thường không sử dụng được trong sinh hoạt.
Mẫu nước mặt thu được trong khu vực mỏ qua 2 đợt lấy mẫu cho kết quả như sau:
Bảng 4.1. Chất lượng nước bên trong khu mỏ (đợt lấy mẫu tháng 12/2010)
Stt Chỉ tiêu Đơn vị Mẫu N1 Mẫu N2 Mẫu N3
QCVN 08:2008
(A2)
1 pH 4,1 3,98 2,74 6 – 8,5
2 TSS mg/l 21 26 47 30
3 BOD5 mg/l 12 9 18 6
4 SO42- mg/l 90 88 180 -
5 Fet mg/l 15 22 36 1
6 Al3+ mg/l 54 53 53 -
Ghi chú (dùng chung cho các bảng từ 4.1 đến 4.6)
A2: Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử lý; bảo tồn động thực vật thủy sinh.
Khoá luận tốt nghiệp DH8MT
Chất lượng nước bên trong mỏ - tháng 12/2010
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
N1 N2 N3 TCVN
Mẫu
Giá trị
pH TSS BOD SO4 Fe Al
QCVN
Hình 4.1: Biểu đồ chất lượng nước bên trong mỏ - tháng 12/2010
Bảng 4.2. Chất lượng nước bên trong khu mỏ (đợt lấy mẫu tháng 3/2011)
Stt Chỉ tiêu Đơn vị Mẫu N1’ Mẫu N2’ Mẫu N3’
QCVN 08:2008
(A2)
1 pH 3,8 3,8 2,6 6 – 8,5
2 TSS mg/l 25 28 107 30
3 BOD5 mg/l 17 23 28 6
4 SO42- mg/l 110 98 375 -
5 Fet mg/l 17 21 31 1
6 Al3+ mg/l 36 37 45 -
Khoá luận tốt nghiệp DH8MT
Chất lượng nước bên trong mỏ - tháng 3/2011
0 50 100 150 200 250 300 350 400
N1' N2' N3' TCVN
Mẫu
Giá trị
pH TSS BOD SO4 Fe Al
QCVN
Hình 4.2: Biểu đồ chất lượng nước bên trong mỏ - tháng 3/2011
Nhận xét:
- Chất lượng nước bên trong khu vực mỏ khai thác bị ô nhiễm nghiêm trọng, ngay cả vào cuối mùa lũ hay giữa mùa khô. Các chỉ tiêu phân tích đều vượt xa so với QCVN: BOD vượt từ 2,83 đến 4,67 lần, Fet vượt từ 17 đến 31 lần. Độ pH rất thấp cùng với nồng độ sulphat, sắt và nhôm cao cho thấy nước nhiễm phèn nặng.
- Riêng tổng chất rắn lơ lửng, mẫu N1, N2, N1’ và N2’ thấp dưới tiêu chuẩn vì mẫu lấy trong khu vực chưa được khai thác; chất lơ lửng đã lắng đọng nhiều.
- Mẫu N3 và N3’ lấy trong khu vực moong đang có hoạt động khai thác than bùn, thể hiện sự khác biệt đáng kể trong các giá trị phân tích so với hai mẫu còn lại.
4.1.2. Hiện trạng môi trường nước bên ngoài khu vực mỏ - phía thượng nguồn
Khoá luận tốt nghiệp DH8MT
Bảng 4.3. Chất lượng nước bên ngoài khu mỏ - phía thượng nguồn (đợt lấy mẫu tháng 12/2010)
Stt Chỉ tiêu Đơn vị Mẫu N4 Mẫu N5 Mẫu N6
QCVN 08:2008
(A2)
1 pH 5,3 4,9 6,3 6 – 8,5
2 TSS mg/l 56 65 123 30
3 BOD5 mg/l 8 7 5 6
4 SO42- mg/l 42 62 57 -
5 Fet mg/l 9,5 11 2,3 1
6 Al3+ mg/l 44 50 33 -
Chất lượng nước ngoài mỏ - phía thượng nguồn - tháng 12/2010
0 20 40 60 80 100 120 140
N4 N5 N6 TCNV
Mẫu
Giá trị
pH TSS BOD SO4 Fe Al
QCVN
Hình 4.3: Biểu đồ chất lượng nước ngoài mỏ - phía thượng nguồn - tháng 12/2010
Khoá luận tốt nghiệp DH8MT
Bảng 4.4. Chất lượng nước bên ngoài khu mỏ - phía thượng nguồn (đợt lấy mẫu tháng 3/2011)
Stt Chỉ tiêu Đơn vị Mẫu N4’ Mẫu N5’ Mẫu N6’
QCVN 08:2008
(A2)
1 pH 5,8 5,1 6,1 6 – 8,5
2 TSS mg/l 21 28 44 30
3 BOD5 mg/l 11,4 9 6,3 6
4 SO42- mg/l 41 58 35 -
5 Fet mg/l 10,5 9,8 1,7 1
6 Al3+ mg/l 36 37 45 -
Chất lượng nước ngoài mỏ - phía thượng nguồn - tháng 3/2011
0 10 20 30 40 50 60 70
N4' N5' N6' TCVN
Mẫu
Giá trị
pH TSS BOD SO4 Fe Al
QCVN
Hình 4.4: Biểu đồ chất lượng nước ngoài mỏ - phía thượng nguồn - tháng 3/2011
Khoá luận tốt nghiệp DH8MT
Nhận xét:
- Chất lượng nước phía thượng nguồn khu vực mỏ than bùn có giá trị phân tích bị ô nhiễm nhẹ so với QCVN: BOD vượt từ 1,05 đến 1,9 lần, Fet
vượt từ 1,7 đến 10,5 lần. Độ pH vẫn thấp so với tiêu chuẩn cho thấy nước trong khu vực này bị nhiễm phèn.
- Nồng độ tổng chất rắn lơ lửng ở các mẫu lấy vào cuối mùa lũ cho giá trị vượt tiêu chuẩn, có thể do hàm lượng phù sa từ sông Hậu đưa về.
- Mẫu N6 có nồng độ ô nhiễm thấp hơn hai mẫu còn lại, do mẫu lấy tại dòng kênh 18 có chiều rộng lòng kênh lớn hơn (là kênh trục chính), riêng chất rắn lơ lửng thì cao hơn.
4.1.3. Hiện trạng môi trường nước bên ngoài khu vực mỏ - phía hạ nguồn
Bảng 4.5. Chất lượng nước bên ngoài khu mỏ - phía hạ nguồn (đợt lấy mẫu tháng 12/2010)
Stt Chỉ tiêu Đơn vị Mẫu N7 Mẫu N8 Mẫu N9
QCVN 08:2008
(A2)
1 pH 4,8 5,1 6,3 6 – 8,5
2 TSS mg/l 56 61 23 30
3 BOD5 (200C) mg/l 8 7 6 6
4 SO42- mg/l 42 62 57 -
5 Fet mg/l 12,5 10 4,3 1
6 Al3+ mg/l 47 40 53 -
Khoá luận tốt nghiệp DH8MT
Chất lượng nước ngoài mỏ - phía hạ nguồn - tháng 12/2010
0 10 20 30 40 50 60 70
N7 N8 N9 TCVN
Mẫu
Giá trị
pH TSS BOD SO4 Fe Al
QCVN
Hình 4.5: Biểu đồ chất lượng nước ngoài mỏ - phía hạ nguồn - tháng 12/2010
Bảng 4.6. Chất lượng nước bên ngoài khu mỏ - phía hạ nguồn (đợt lấy mẫu tháng 3/2011)
Stt Chỉ tiêu Đơn vị Mẫu N7’ Mẫu N8’ Mẫu N9’
QCVN 08:2008
(A2)
1 pH 4,2 4,9 6,1 6 – 8,5
2 TSS mg/l 35 38 44 30
3 BOD5 (200C) mg/l 11,4 9 7,3 6
4 SO42- mg/l 59 72 41 -
5 Fet mg/l 15 18 9,7 1
6 Al3+ mg/l 66 57 65 -
Khoá luận tốt nghiệp DH8MT
Chất lượng nước ngoài mỏ - phía hạ nguồn - tháng 3/2011
0 10 20 30 40 50 60 70 80
N7' N8' N9' TCVN
Mẫu
Giá trị
pH TSS BOD SO4 Fe Al
QCVN
Hình 4.6: Biểu đồ chất lượng nước ngoài mỏ - phía hạ nguồn - tháng 3/2011 Nhận xét:
- Chất lượng nước phía hạ nguồn khu vực mỏ than bùn có giá trị phân tích bị ô nhiễm nhẹ so với QCVN: BOD vượt từ 1,22 đến 1,9 lần; Fet vượt từ 9,7 đến 15 lần. Độ pH vẫn thấp so với tiêu chuẩn cho thấy nước trong khu vực này bị nhiễm phèn.
- Nồng độ tổng chất rắn lơ lửng ở các mẫu lấy vào cuối mùa lũ cho giá trị vượt tiêu chuẩn, có thể do hàm lượng phù sa từ sông Hậu đưa về.
- Các giá trị phân tích mẫu đều gần tương đương nhau do mẫu lấy tại dòng kênh trục chính dẫn nước thoát từ vùng trũng tứ giác Long Xuyên ra kênh Rạch Giá - Hà Tiên.
- Vào mùa khô, các giá trị phân tích cho kết quả nồng độ ô nhiễm cao hơn so với cuối mùa lũ.
Kết luận:
- Nhìn chung, hiện trạng môi trường nước trong khu vực bị ô nhiễm so với tiêu chuẩn môi trường Việt Nam, cả trong mùa lũ lẫn mùa khô, ở các chỉ tiêu phân tích.
- Nước bị nhiễm phèn, độ pH thấp, có thể là từ hiện tượng xì phèn tiềm tàng trong các lớp than bùn. Điều này thấy rất rõ trong moong khai thác than
Khoá luận tốt nghiệp DH8MT bùn, khi các hoạt động khai thác đang diễn ra làm phèn trong than bùn thoát ra môi trường gây ô nhiễm nguồn nước.
- Chất rắn lơ lửng trong quá trình khai thác than bùn cũng là một yếu tố gây ô nhiễm nguồn nước.
Nếu không có biện pháp quản lý nước thích hợp trong quá trình khai thác than bùn, các kênh mương nơi tiếp nhận nguồn xả thải nước moong khai thác sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng, đặc biệt là sự tăng cao chất rắn lơ lửng và hạ thấp độ pH nước, gây chua phèn và ảnh hưởng đến nguồn lợi thủy sinh cũng như chất lượng nước cấp sinh hoạt, tưới tiêu cho người dân xung quanh.
4.2. Đề xuất giải pháp quản lý, xử lý môi trường nước trong quá trình khai thác than bùn tại khu mỏ
Theo hiện trạng môi trường nước tại khu vực và hiện trạng khai thác than bùn khu mỏ Lung Lớn, cần thiết có các giải pháp quản lý, xử lý nước để giảm thiểu tác động đến môi trường nước xung quanh.
4.2.1.Giải pháp quản lý:
- Quản lý và khai thác hợp lý nguồn than bùn đã được quy định theo đúng khối lượng được phép khai thác.
- Đảm bảo phương pháp công nghệ khai thác theo đúng quy trình, phù hợp với địa hình mỏ và công nghệ lựa chọn.
- Không khai thác vượt công suất thiết kế cho phép.
- Không được kéo thời gian khai thác dài quá như đã dự kiến.
- Khu vực khai thác phải phân chia thành từng ô và tiến hành khai thác theo thứ tự. Kích thước mỗi ô khai thác trung bình 100 m x 250 m; diện tích bằng 25.000 m 2 (2.5 ha).Đắp bao xung quanh ô khai thác, vừa để làm sân phơi vừa để bao quanh ô chứa nước tránh phát tán ô nhiễm nước ra môi trường xung quanh. Làm các đường rãnh thoát nước ra kênh để tránh xảy ra tình trạng ngập úng cục bộ.
- Lớp thảm thực vật phủ sau khi bốc phải được tập trung và dùng để san lấp các vùng trũng làm phân cho đất.
4.2.2.Giải pháp kỹ thuật
* Giảm thiểu tác động do tháo nước từ mỏ và do nước mưa rơi trực tiếp vào moong khai thác:
Khoá luận tốt nghiệp DH8MT Nếu tháo nước từ mỏ với lưu lượng cao, hàm lượng chất rắn cao sẽ gây bồi lắng các kênh rạch nơi này.
Có thể giả định lưu lượng cực đại của nước tháo ra từ mỏ là 150.470,7 m3/ngày (tính cho mực nước cao 1m), hàm lượng chất rắn lơ lửng cực đại của nước tháo ra là 200 mg/l (200 g/m3) thì mỗi ngày kênh Thời Trang sẽ tiếp nhận 44,8 tấn chất rắn. Một phần chất rắn có thể lắng đọng ngay ở kênh này, một phần sẽ chuyển vào các hệ thống kênh khác. Do vậy, có thể dự báo vào thời điểm bơm tháo nước ra từ mỏ ở mức cao nhất, kênh Thời Trang và vài kênh xung quanh sẽ có độ đục cao và sẽ bị bồi lắng làm ảnh hưởng đến dòng chảy của kênh.
Do đó, biện pháp khống chế việc bồi lắng này như sau:
- Không tháo nước từ moong khai thác ra kênh mà toàn bộ nước sẽ được giữ lại.
- Vào mùa mưa, lượng nước quá lớn sẽ cho chảy tràn một phần ra kênh nhưng không mang theo bùn cát do đã bị lắng lại trong khu vực.
- Tiến hành khai thác theo hình thức cuốn chiếu, khai thác từng ô và giữ lại toàn bộ lượng nước trong moong. Khi ô khai thác xong, nước sẽ được xử lý sơ bộ bằng vôi rồi cho chảy tràn về hướng kênh Thời Trang.
- Trong quá trình khai thác, để tránh nước mưa chảy tràn vào moong khai thác, sẽ thực hiện biện pháp vén bờ xung quanh moong.
*Dùng nước để ém phèn
Dùng nước để ém phèn, thực chất là rửa phèn theo chiều đứng, dùng nước để hòa tan, giảm nồng độ phèn và đưa phèn ngấm xuống tầng sâu nhờ dòng thấp và áp lực cột nước.
Cơ sở khoa học của vấn đề này là chừa một lớp nước trên mặt ruộng.
Lớp nước trên mặt ruộng có tác dụng hòa tan và làm giảm hàm lượng phèn có trên mặt ruộng là ở lớp đất mặt, đồng thời thông qua dòng thấm đứng để đưa các độc tố ở trong các tầng đất xuống tầng nước ngầm. Đất phèn ngập nước thường xuyên sẽ làm cho các độc tố trong đất phèn biến động theo chiều hướng có lợi cho cây trồng, pH trong đất sẽ được nâng lên (Lê Huy Bá, 1982).
Các nghiên cứu khác cũng cho kết quả tương tự, hàm lượng của Al3+ và SO42-
giảm dần theo thời gian ngập nước.
Khoá luận tốt nghiệp DH8MT
* Cải tạo nước phèn bằng biện pháp bón vôi
Cơ sở và lợi ích của việc bón vôi cho nước phèn như công thức sau:
CaCO3 + H2SO4 → CaSO4+ H2O + CO2
Bón vôi có tác dụng thay đổi năng suất cây trồng, có tác dụng cải tạo nước phèn.
Thời điểm bón vôi rất quan trọng và cần phải bón kết hợp thêm đạm và đặc biệt là lân, vì trong đất phèn lượng đạm và lân dễ tiêu thường ít.
Qua các biện pháp đề xuất quản lý môi trường nước như trên, chúng tôi đề xuất biện pháp xử lý nước rẻ tiền, dễ thực hiện và có hiệu quả là dùng vôi sống, sẽ được nói chi tiết hơn ở mục dưới đây.
4.3. Kết quả thử nghiệm trung hòa pH nước phèn bằng vôi:
4.3.1. Thực nghiệm trung hòa nước phèn:
Kết quả như sau:
Bảng 4.7: Kết quả thử nghiệm trung hòa pH nước phèn bằng vôi Nghiệm
thức
Đầu vào 5 phút 10 phút 15 phút 20 phút 25 phút
1 3,0 3,5 3,5 4,0 4,0
2 3,0 4,5 5,0 5,0 5,0
3 4,5 6,0 6,5 6,5 6,5
4
2,6
4,5 6,0 7,0 8,0 8,0
Khoá luận tốt nghiệp DH8MT
Biểu đồ thử nghiệm trung hòa pH nước phèn bằng vôi
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Đầu vào 5 phút 10 phút 15 phút 20 phút 25 phút Thời gian
Giá trị pH
Nghiệm thức 1 Nghiệm thức 2 Nghiệm thức 3 Nghiệm thức 4
Hình 4.7: Biểu đồ thử nghiệm trung hòa pH nước phèn bằng vôi Kết quả cho thấy:
- Các nghiệm thức 1 và 2 có nồng độ vôi thấp hơn hoặc bằng 1,5 g/l, không đủ lượng để trung hòa pH nước. pH chỉ tăng lên đến giá trị 5.
- Ở nghiệm thức 3 (nồng độ vôi là 1,6 g/l), sau 15 phút, pH nước đạt mức 6,5 và giữ ổn định ở mức này.
- Với nghiệm thức 4 (nồng độ vôi là 1,7 g/l), sau 15 phút, pH nước đạt mức trung tính bằng 7, sau đó tăng lên đến 8 và ổn định.
Vậy, nồng độ thích hợp để trung hòa pH nước trong khu vực mỏ than bùn Lung Lớn là 1,6 g/l.
4.3.2. Tính toán lượng vôi cần thiết cho việc xử lý nước:
Việc khai thác than bùn được tiến hành theo từng ô có đê bao xung quanh, kích thước mỗi ô theo thiết kế là 100 m x 250 m, có diện tích bằng 25.000 m2. Chiều sâu khai thác trung bình là 1,89 m.
Vậy thể tích moong khai thác sau khi xong mỗi ô là:
25.000 m2 x 1,89 m = 47.250 m3.
Khoá luận tốt nghiệp DH8MT Với nồng độ vôi trung hòa pH nước đến bằng 6,5 là 1,6 g/l như tính toán ở trên, lượng vôi cần thiết để xử lý nước trong mỗi ô khai thác là:
47.250 m3 x 1,6 kg/m3 = 75.600 kg = 75,6 tấn
Như vậy, trên mỗi ô khai thác có diện tích 2,5 ha cần phải dùng 75,6 tấn vôi để trung hòa pH nước như một bước sơ bộ trước khi thải ra môi trường nước bên ngoài.