intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Công ty than Vàng Danh tỉnh Quảng Ninh

Chia sẻ: Cỏ Xanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:153

Thêm vào BST
Báo xấu
37
lượt xem 7
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung nghiên cứu của đề tài là Tổng quan về công nghệ khai thác than và các tác động môi trường; quá trình hình thành nước thải mỏ than và phương pháp xử lý; Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho mỏ than Vàng Danh.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Công ty than Vàng Danh tỉnh Quảng Ninh

  1. Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Tr­êng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi ---------------------------------------- LuËn v¨n th¹c sü khoa häc Nghiªn cøU thiÕt kÕ hÖ thèng xö lý n­íc Th¶i cho c«ng ty than vµng danh tØnh qu¶ng ninh Chuyªn nghµnh: kü thuËt m«i tr­êng NguyÕn tiÕn dòng Ng­êi h­íng dÉn khoa häc Ts vò v¨n m¹nh Hµ néi - 2008
  2. LuËn v¨n tèt nghiÖp th¹c sü 1 ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ M«i tr­êng Mục lục Trang kÝ hiÖu vµ thuËt ng÷ viÕt t¾t.................................................................... 4 Danh môc c¸c b¶ng .........……………………………………………………. 5 Më ®Çu....................................................................................................................... 7 Ch­¬ng I: Tæng quan vÒ c«ng nghÖ khai th¸c than vµ c¸c 9 t¸c ®éng m«i tr­êng...................................................................................... I.1. Ph¸t triÓn bÒn v÷ng liªn quan ®Õn tµi nguyªn kho¸ng s¶n vµ m«i tr­êng...... 9 I.1.1. Kh¸i niÖm ph¸t triÓn bÒn v÷ng......................................................................... 9 I.1.2. C«ng nghiÖp khai kho¸ng liªn quan mËt thiÕt ®Õn tµi nguyªn vµ m«i 11 tr­êng............................................................................................................................. I.2. HiÖn tr¹ng c«ng nghÖ khai th¸c, sµng tuyÓn than vµ c¸c t¸c ®éng m«i 19 tr­êng............................................................................................................................. I.2.1. C«ng nghÖ khai th¸c, sµng tuyÓn than vµ m«i tr­êng................................... 19 I.2.2. §¸nh gi¸ t¸c ®éng m«i tr­êngtrong khai th¸c vµ chÕ biÕn than................... 22 I.2.2.1. §¸nh gi¸ t¸c ®éng m«i tr­êng kh«ng khÝ.................................................... 22 I.2.2.2. §¸nh gi¸ c¸c t¸c ®éng m«i tr­êng n­íc...................................................... 26 I.2.2.3. §¸nh gi¸ c¸c t¸c ®éng ®Õn qu¸ tr×nh sö dông ®Êt....................................... 31 I.2.2.4. §¸nh gi¸ c¸c t¸c ®éng ®Õn hÖ sinh th¸i c¶nh quan..................................... 35 I.2.3. T×nh h×nh m«i tr­êng ngµnh than ViÖt Nam.................................................. 39 I.3. C¸c gi¶i ph¸p gi¶m thiÓu chÊt th¶i trong khai th¸c vµ chÕ biÕn than.............. 40 I.3.1. C¸c gi¶i ph¸p qu¶n lý gi¶m thiÓu chÊt th¶i trong qu¸ tr×nh khai th¸c......... 40 I.3.2. Thùc hiÖn chiÕn l­îc s¶n xuÊt s¹ch h¬n cña ngµnh khai th¸c than ViÖt 42 Nam............................................................................................................................... I.3.3. HiÖn tr¹ng s¶n xuÊt vµ c¸c gi¶i ph¸p gi¶m thiÓu « nhiÔm m«i tr­êng 48 n­íc............................................................................................................................... Ch­¬ng II: qu¸ tr×nh h×nh thµnh n­íc th¶i má than vµ c¸c 56 ph­¬ng ph¸p xö lý............................................................................................. II.1. Qu¸ tr×nh h×nh thµnh n­íc th¶i má vµ c¸c ph­¬ng ph¸p xö lý....................... 56 II.2. Ph­¬ng ph¸p xö lý chñ ®éng.............................................................................. 57 NguyÔn TiÕn Dòng - CHCNMT 2006-2008
  3. LuËn v¨n tèt nghiÖp th¹c sü 2 ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ M«i tr­êng II.3. Ph­¬ng ph¸p xö lý thô ®éng............................................................................... 60 II.3.1. §Çm lÇy nh©n t¹o.............................................................................................. 65 II.3.2. M­¬ng ®¸ v«i yÕm khÝ..................................................................................... 72 II.3.3. HÖ thèng t¹o tÝnh kiÒm liªn tôc...................................................................... 79 II.3.4. Hå ®¸ v«i........................................................................................................... 81 II.3.5. Kªnh ®¸ v«i hë.................................................................................................. 82 II.3.6. Xö lý sinh häc................................................................................................... 84 II.3.7. GiÕng ®¸ v«i...................................................................................................... 85 II.3.8. Xö lý c¸t ®¸ v«i................................................................................................. 87 II.3.9. So s¸nh c¸c hÖ thèng xö lý thô ®éng.............................................................. 88 II.4. §¸nh gi¸ vÒ hai ph­¬ng ph¸p xö lý n­íc th¶i má........................................ 89 Ch­¬ng III: tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thèng xö lý n­íc th¶i 90 má than vµng danh........................................................................................... III.1. Lùa chän c«ng nghÖ xö lý n­íc th¶i má than Vµng Danh............................ 90 III.2. TÝnh to¸n c¸c h¹ng môc c«ng nghÖ chÝnh cña hÖ thèng xö lý...................... 95 III.2.1. BÓ pha dung dÞch s÷a v«i............................................................................... 95 III.2.2. BÓ ph¶n øng oxy ho¸, trung hoµ vµ kÕt tña.................................................. 97 III.2.3. BÓ ph¶n øng keo tô vµ t¹o b«ng.................................................................... 98 III.2.4. BÓ pha dung dÞch keo tô................................................................................. 99 III.2.5. TÝnh bÓ l¾ng ngang líp máng........................................................................ 100 III.2.6. TÝnh bÓ chøa vµ nÐn bïn................................................................................ 106 III.2.7. ThiÕt bÞ läc Ðp cÆn........................................................................................... 107 Ch­¬ng IV: tÝnh to¸n chi phÝ vµ lîi Ých............................................... 110 IV.1. Kh¸i to¸n chi phÝ ®Çu t­ hÖ thèng xö lý n­íc th¶i......................................... 110 IV.1.1. Kh¸i to¸n chi phÝ thiÕt bÞ............................................................................... 110 IV.1.1. Kh¸i to¸n chi phÝ x©y dùng............................................................................ 111 IV.2. Chi phÝ vËn hµnh hÖ thèng xö lý n­íc th¶i..................................................... 112 NguyÔn TiÕn Dòng - CHCNMT 2006-2008
  4. LuËn v¨n tèt nghiÖp th¹c sü 3 ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ M«i tr­êng IV.2.1. Cë së tÝnh to¸n................................................................................................ 112 IV.2.2. Nhu cÇu nguyªn vËt liÖu chñ yÕu, ®éng lùc................................................. 112 IV.2.3. Chi phÝ vËn hµnh............................................................................................. 113 Ch­¬ng V: kÕt luËn vµ kiÕn nghÞ............................................................. 114 Tµi liÖu tham kh¶o........................................................................................... 117 Phô lôc...................................................................................................................... 120 NguyÔn TiÕn Dòng - CHCNMT 2006-2008
  5. LuËn v¨n tèt nghiÖp th¹c sü 7 ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ M«i tr­êng MỞ ĐẦU B¶o vÖ m«i tr­êng ngµy nay ®· trë thµnh mét vÊn ®Ò v« cïng cÊp b¸ch cña mäi quèc gia v× nã liªn quan ®Õn vÊn ®Ò sèng cßn cña toµn nh©n lo¹i. ViÖt Nam còng kh«ng n»m ngoµi xu thÕ ®ã. C«ng nghiÖp khai th¸c kho¸ng s¶n nãi chung vµ khai th¸c than nãi riªng hiÖn ®ang ®ãng gãp mét phÇn rÊt quan träng ®èi víi nÒn kinh kÕ quèc d©n. Tuy nhiªn, khai th¸c than còng lµ ngµnh c«ng nghiÖp g©y ra « nhiÔm m«i tr­êng kh¸ lín vÒ nhiÒu mÆt gåm cã: TiÕng ån, bôi, n­íc th¶i vµ huû ho¹i c¶nh quan m«i tr­êng. N­íc th¶i tõ qu¸ tr×nh khai th¸c than th­êng cã pH thÊp, hµm l­îng cÆn l¬ löng vµ kim lo¹i nÆng nh­ Fe vµ Mn cao. HiÖn nay t¹i hÇu hÕt c¸c C«ng ty khai th¸c than trong TËp ®oµn C«ng nghiÖp Than - Kho¸ng s¶n ViÖt Nam, n­íc th¶i tõ qu¸ tr×nh th¸o kh« má th­êng ®­îc ®æ trùc tiÕp vµo m«i tr­êng kh«ng qua xö lý hoÆc cã xö lý còng chØ mang tÝnh h×nh thøc, kh«ng hiÖu qu¶, nång ®é chÊt « nhiÔm v­ît tiªu chuÈn cho phÐp g©y ¶nh h­ëng nghiªm träng ®Õn m«i tr­êng sinh th¸i khu vùc còng nh­ ®èi víi søc khoÎ cña céng ®ång d©n c­ xung quanh. MÆt kh¸c, nhu cÇu n­íc dïng cho c¸c ho¹t ®éng phô trî nh­: sµng tuyÓn than, phun n­íc dËp bôi, röa xe v.v…cña c¸c C«ng ty than ngµy cµng cao, trong khi nguån n­íc cung cÊp ngµy mét c¹n kiÖt. V× vËy, viÖc nghiªn cøu thiÕt kÕ c«ng nghÖ xö lý n­íc th¶i lµ vÊn ®Ò cÊp thiÕt hiÖn nay nh»m tu©n thñ luËt b¶o bÖ m«i tr­êng, t¸i sö dông mét l­îng lín n­íc s¹ch sau xö lý, ®¶m b¶o sù ph¸t triÓn bÒn v÷ng cña c¸c C«ng ty nãi riªng vµ TËp ®oµn C«ng nghiÖp Than - Kho¸ng s¶n ViÖt Nam nãi chung. Nh»m gi¶i quyÕt nh÷ng vÊn ®Ò trªn néi dung ®­îc lùa chän cña luËn v¨n víi tiªu ®Ò: “ Nghiªn cøu thiÕt kÕ hÖ thèng xö lý n­íc th¶i cho C«ng ty than Vµng Danh tØnh Qu¶ng Ninh” sÏ nghiªn cøu c«ng nghÖ xö lý n­íc th¶i má than phï hîp nhÊt trªn c¬ së ®ã sÏ lµm m« h×nh ®Ó nh©n réng cho c¸c má than kh¸c trong toµn ngµnh than. LuËn v¨n bao gåm c¸c néi dung chÝnh sau: NguyÔn TiÕn Dòng - CHCNMT 2006-2008
  6. LuËn v¨n tèt nghiÖp th¹c sü 8 ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ M«i tr­êng Ch­¬ng I: Tæng quan vÒ c«ng nghÖ khai th¸c than vµ c¸c t¸c ®éng m«i tr­êng. Ch­¬ng nµy sÏ tr×nh bµy mét c¸ch tæng quan vÒ hiÖn tr¹ng c«ng nghÖ khai th¸c, chÕ biÕn than vµ c¸c t¸c ®éng ®Õn m«i tr­êng cña chóng. Ngoµi ra, cßn tr×nh bµy mét sè gi¶i ph¸p vÒ mÆt qu¶n lý theo h­íng s¶n xuÊt s¹ch h¬n nh»m gi¶m thiÓu chÊt th¶i trong qu¸ tr×nh khai th¸c vµ chÕ biÕn than. §©y lµ b­íc ®Çu tiªn cÇn thiÕt ®Ó cã thÓ thÊy ®­îc ho¹t ®éng khai th¸c than g©y ra « nhiÔm m«i tr­êng vÒ nhiÒu mÆt (bôi, tiÕng ån, n­íc th¶i vµ huû ho¹i c¶nh quan) mµ trong ®ã n­íc th¶i nguån g©y « nhiÔm kh¸ nghiªm träng. §©y lµ néi dung chÝnh cña ch­¬ng nµy. Ch­¬ng II: Qu¸ tr×nh h×nh thµnh n­íc th¶i má than vµ c¸c ph­¬ng ph¸p xö lý. Ch­¬ng nµy sÏ tr×nh bµy vÒ c¬ chÕ h×nh thµnh n­íc th¶i má vµ tæng quan vÒ c¸c ph­¬ng ph¸p ®ang ®­îc ¸p dông réng r·i trªn thÕ giíi cho xö lý n­íc th¶i má. C¸c ph­¬ng ph¸p ®· ®­îc giíi thiÖu vµ ph©n tÝch mét c¸ch tØ mØ vÒ ­u, nh­îc ®iÓm, kh¶ n¨ng øng dông còng nh­ hiÖu qu¶ xö lý cña chóng mét c¸ch râ nÐt. §©y lµ c¬ së còng nh­ tiÒn ®Ò cho viÖc lùa chän c«ng nghÖ phï hîp cho n­íc th¶i má than Vµng Danh. Ch­¬ng III: TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thèng xö lý n­íc th¶i cho má than Vµng Danh. Ch­¬ng nµy sÏ ph©n tÝch lùa chän ®Ó ®­a ra s¬ ®å c«ng nghÖ vµ tÝnh to¸n c¸c th«ng sè c«ng nghÖ chÝnh dùa trªn c¸c kÕt qu¶ tr×nh bµy ë ch­¬ng 2 vµ c¸c d÷ liÖu thu thËp tõ kÕt qu¶ quan tr¾c ®Þnh kú cña C«ng ty than Vµng Danh vÒ thµnh phÇn cña n­íc th¶i má. Ch­¬ng IV: TÝnh to¸n chi phÝ vµ lîi Ých. Ch­¬ng nµy sÏ kh¸i to¸n vÒ chi phÝ thiÕt bÞ vµ x©y dùng cho tr¹m xö lý ®Ó x¸c ®Þnh ®­îc tæng møc ®Çu t­ cña hÖ thèng. Ngoµi ra, cßn tÝnh to¸n ®­îc chi phÝ xö lý trªn mét m3 n­íc th¶i dùa vµo chi phÝ ho¸ chÊt, ®iÖn n¨ng vµ nh©n c«ng tiªu hao trong qu¸ tr×nh vËn hµnh. Dï ®· cè g¾ng rÊt nhiÒu nh­ng do nh÷ng khã kh¨n chñ quan còng nh­ kh¸ch quan, luËn v¨n kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt vµ h¹n chÕ. RÊt mong ®­îc sù gãp ý cña c¸c thÇy, c« vµ ®ång nghiÖp ®Ó luËn v¨n ®­îc hoµn thiÖn h¬n. NguyÔn TiÕn Dòng - CHCNMT 2006-2008
  7. LuËn v¨n tèt nghiÖp th¹c sü 9 ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ M«i tr­êng ch­¬ng I tæng quan vÒ c«ng nghÖ khai th¸c than vµ c¸c t¸c ®éng m«i tr­êng I.1. Ph¸t triÓn bÒn v÷ng liªn quan ®Õn tµi nguyªn kho¸ng s¶n vµ m«i tr­êng I.1.1. Kh¸i niÖm ph¸t triÓn bÒn v÷ng Ph¸t triÓn bÒn v÷ng lµ mét kh¸i niÖm míi n¶y sinh tõ sau cuéc khñng ho¶ng m«i tr­êng, do ®ã cho ®Õn nay ch­a cã mét ®Þnh nghÜa nµo ®Çy ®ñ vµ thèng nhÊt. Mét sè ®Þnh nghÜa cña Khoa häc M«i tr­êng bµn vÒ ph¸t triÓn bÒn v÷ng: - Héi nghÞ m«i tr­êng toµn cÇu Rio de Janerio (6/1992) ®­a ra thuyÕt ph¸t triÓn bÒn v÷ng; nghÜa lµ sö dông hîp lý vµ cã hiÖu qu¶ c¸c nguån tµi nguyªn, b¶o vÖ M«i tr­êng mét c¸ch khoa häc ®ång thêi víi sù ph¸t triÓn kinh tÕ. - Theo Héi ®ång thÕ giíi vÒ m«i tr­êng vµ ph¸t triÓn (World Commission and Environment and Development, WCED) th× “ph¸t triÓn bÒn v÷ng lµ sù ph¸t triÓn ®¸p øng c¸c nhu cÇu hiÖn t¹i mµ kh«ng lµm tæn h¹i kh¶ n¨ng cña c¸c thÕ hÖ t­¬ng lai trong ®¸p øng c¸c nhu cÇu cña hä”. - Ph¸t triÓn bÒn v÷ng lµ mét m« h×nh chuyÓn ®æi mµ nã tèi ­u c¸c lîi Ých kinh tÕ vµ x· héi trong hiÖn t¹i nh­ng kh«ng hÒ g©y h¹i cho tiÒm n¨ng cña nh÷ng lîi Ých t­¬ng tù trong t­¬ng lai (G«dian vµ hecdue, 1988, GS. Grima Lino). §Þnh nghÜa nµy bao gåm hai néi dung then chèt: c¸c nhu cÇu cña con ng­êi vµ nh÷ng giíi h¹n ®èi víi kh¶ n¨ng cña m«i tr­êng ®¸p øng c¸c nhu cÇu hiÖn t¹i vµ t­¬ng lai cña con ng­êi. - Ph¸t triÓn lµ m« h×nh ph¸t triÓn míi trªn c¬ së øng dông hîp lý vµ tiÕt kiÖm c¸c nguån tµi nguyªn thiªn nhiªn ®Ó phôc vô cho nhu cÇu cña con ng­êi thÕ hÖ hiÖn nay mµ kh«ng lµm h¹i cho thÕ hÖ mai sau (NguyÔn M¹nh HuÊn, Hoµng §×nh Phu - Nh÷ng vÊn ®Ò kinh tÕ - x· héi vµ v¨n ho¸ trong ph¸t triÓn bÒn v÷ng, Hµ Néi 3/1993, trang 17,18). NguyÔn TiÕn Dòng - CHCNMT 2006-2008
  8. LuËn v¨n tèt nghiÖp th¹c sü 56 ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ M«i tr­êng ch­¬ng II qu¸ tr×nh h×nh thµnh n­íc th¶i má than vµ c¸c ph­¬ng ph¸p xö lý II.1. Qu¸ tr×nh h×nh thµnh n­íc th¶i má vµ c¸c ph­¬ng ph¸p xö lý. N­íc th¶i tõ má cã tÝnh axÝt cao nguyªn nh©n lµ do trong c¸c má than ®Òu cã pyrÝt (FeS2) ®i kÌm. Khi khai th¸c than pyrÝt s¾t cã trong than vµ trong c¸c vØa ®¸ tiÕp xóc víi kh«ng khÝ vµ n­íc, bÞ oxy ho¸, sÏ t¹o ra axÝt H2S04. Cã bèn ph¶n øng ho¸ häc th­êng ®­îc chÊp nhËn ®Ó miªu t¶ sù phong ho¸ pyrÝt h×nh thµnh AMD. Ph¶n øng ho¸ häc tæng céng nh­ sau: 4FeS2 + 15O2 + 14H2O = 4Fe(OH)3 + 8H2SO4 (1) Ph¶n øng ®Çu tiªn trong phong ho¸ pyrÝt lµ ph¶n øng oxy ho¸ pyrÝt b»ng oxy kh«ng khÝ. Sunfua bÞ oxy ho¸ thµnh sunf¸t vµ t¹o thµnh Fe2+. Ph¶n øng nµy mçi mét ph©n tö gam pyrÝt oxy ho¸ sÏ t¹o thµnh hai ph©n tö gam axÝt. 2FeS2 + 7O2 + H2O = 2Fe2+ + 4SO42- + 4H+ (2) Ph¶n øng thø hai lµ ph¶n øng oxy ho¸ Fe2+ thµnh Fe3+ trong ®iÒu kiÖn m«i tr­êng cã ®ñ oxy. Ph¶n øng nµy tiªu thô mét ph©n tö gam axÝt. Vi khuÈn nµo ®ã lµm t¨ng tèc ®é ph¶n øng oxy ho¸ Fe2+ thµnh Fe3+. Tèc ®é ph¶n øng nµy phô thuéc vµo pH, ph¶n øng x¶y ra chËm trong m«i tr­êng axÝt (pH = 2-3) vµ kh«ng cã mÆt cña vi khuÈn. Ph¶n øng x¶y ra nhanh h¬n khi pH lín h¬n 3,5 ( th­êng lµ gÇn 5). Ph¶n øng nµy ®­îc xem nh­ lµ “ b­íc quyÕt ®Þnh tèc ®é” trong toµn bé chuçi ph¶n øng t¹o ra axÝt. 4Fe2+ + O2 + 4H+ = 4Fe3+ + 2H2O (3) Ph¶n øng thø ba lµ ph¶n øng thuû ph©n s¾t. Thuû ph©n lµ mét ph¶n øng t¸ch c¸c ph©n tö n­íc. Sù h×nh thµnh kÕt tña hy®r«xýt s¾t Fe(OH)3 phô thuéc vµo pH. ChÊt r¾n h×nh thµnh nÕu pH trªn 3.5, nh­ng pH d­íi 3.5, rÊt Ýt hoÆc kh«ng cã chÊt r¾n kÕt tña. C¸c kim lo¹i kh¸c nh­ Al, Mn, vµ c¸c kim lo¹i vÕt kh¸c nh­ As, Cd, Cu, NguyÔn TiÕn Dòng - CHCNMT 2006-2008
  9. LuËn v¨n tèt nghiÖp th¹c sü 57 ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ M«i tr­êng Pb, vµ Zn còng sÏ cïng kÕt tña víi s¾t, tíi mét møc ®é nµo ®ã. Ph¶n øng nµy sÏ gi¶m nång ®é c¸c chÊt tan vµ pH b»ng viÖc t¹o thªm axÝt nh­ sau: 4Fe3+ + 12H2O = 4Fe(OH)3 + 12H+ (4) Ph¶n øng thø t­ lµ ph¶n øng oxy ho¸ tiÕp pyrÝt hoÆc c¸c kim lo¹i kh¸c bëi ion Fe3+ vÉn cßn trong dung dÞch. §©y lµ phÇn tuÇn hoµn vµ tù sinh cña toµn bé ph¶n øng vµ x¶y ra rÊt nhanh vµ tiÕp tôc tíi tËn khi c¶ ion Fe3+ hoÆc pyrÝt vµ c¸c kim lo¹i kh¸c ®­îc lo¹i bá hoµn toµn. Chó ý r»ng trong ph¶n øng nµy, s¾t lµ t¸c nh©n oxy ho¸ chø kh«ng ph¶i oxy. FeS2 + 14Fe3+ + 8H2O = 15Fe2+ + 2SO42- + 16H+ (5) Qu¸ tr×nh khai th¸c má vµ qu¸ tr×nh tuyÓn than ®· ®­a FeS2 tiÕp xóc víi n­íc mÆt vµ n­íc ngÇm, cho phÐp viÖc oxy ho¸ FeS2 x¶y ra. Theo tÝnh to¸n 1 tÊn than cã chøa 1% FeS2, cã kh¶ n¨ng t¹o ra 33 pound Fe(OH)3 (1pound = 0,454 kg) vµ h¬n 60 pound axÝt H2S04. N­íc th¶i má chñ yÕu bÞ « nhiÔm bëi axÝt, c¸c kim lo¹i nÆng hoµ tan vµ hµm l­îng cÆn l¬ löng cao. HiÖn nay trªn thÕ giíi ®ang ¸p dông hai ph­¬ng ph¸p xö lý sau: - Ph­¬ng ph¸p xö lý chñ ®éng: Dïng c¸c ho¸ chÊt cã tÝnh kiÒm ®Ó trung hoµ n­íc bÞ nhiÔm axÝt vµ kÕt tña c¸c kim lo¹i nÆng. Tuy nhiªn, c¸c chÊt ho¸ häc th­êng ®¾t, chi phÝ x©y dùng vµ vËn hµnh ®¾t. - Ph­¬ng ph¸p xö lý thô ®éng: Sö dông mét hÖ thèng xö lý mµ tËn dông ®­îc c¸c ph¶n øng ho¸ häc vµ sinh häc x¶y ra trong tù nhiªn ®Ó xö lý n­íc th¶i má cã tÝnh axÝt víi chi phÝ duy tr× thÊp. II.2. Ph­¬ng ph¸p xö lý chñ ®éng. §Æc tÝnh chung cña n­íc th¶i má than lµ cã tÝnh axÝt cao, hµm l­îng ion Fe, Mn ë d¹ng hßa tan cao. C¸c c«ng ty khai th¸c má trªn thÕ giíi th­êng chñ ®éng dïng c¸c ho¸ chÊt ®Ó xö lý n­íc th¶i má. C¸c ho¸ chÊt cã tÝnh kiÒm ®­îc sö dông ®Ó trung hßa vµ chuyÓn ho¸ c¸c kim lo¹i d¹ng hßa tan trong n­íc th¶i má cã tÝnh axÝt. Trong ph­¬ng ph¸p nµy cã c¸c yªu cÇu ®­îc ®Æt ra, ®ã lµ: gi¸ hãa chÊt xö lý, gi¸ vËn hµnh c¸c thiÕt bÞ hßa trén vµ n¹p hãa chÊt, c¸c ph¶n øng «xy hãa, hÖ thèng hå l¾ng trong mét hÖ thèng xö lý n­íc th¶i má. NguyÔn TiÕn Dòng - CHCNMT 2006-2008
  10. LuËn v¨n tèt nghiÖp th¹c sü 58 ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ M«i tr­êng Ph­¬ng ph¸p nµy bao gåm 5 b­íc chÝnh nh­ sau: - §iÒu hßa, kiÓm so¸t l­u l­îng vµ ®Æc tÝnh cña nguån n­íc th¶i. - Trung hßa b»ng c¸c hãa chÊt. - ¤xy hãa, lµm kÕt tña c¸c ion kim lo¹i d¹ng hßa tan. - L¾ng cÆn cña c¸c hy®roxÝt kim lo¹i vµ c¸c chÊt r¾n l¬ löng kh¸c (cã thÓ kÕt hîp sö dông c¸c chÊt keo tô). - Lo¹i bá bïn cÆn. Tïy theo tÝnh chÊt n­íc th¶i má vµ l­u l­îng mµ ng­êi ta ¸p dông nh÷ng hÖ thèng kh¸c nhau còng nh­ c¸c hãa chÊt, chÊt trî l¾ng kh¸c nhau.  C¸c ho¸ chÊt th­êng hay sö dông trong qu¸ tr×nh trung hoµ lµ: §¸ v«i, s÷a v«i, s« ®a, xót, Amoniac. C¸c ho¸ chÊt nµy cã nh÷ng ­u vµ nh­îc ®iÓm sau: §¸ v«i (CaC03): §¸ v«i víi hµm l­îng canxi cao nhÊt ®­îc ­u tiªn sö dông h¬n. Dïng ®¸ v«i cã nh÷ng ­u ®iÓm nh­ chi phÝ thÊp, dÔ dµng sö dông, vµ bïn dÔ xö lý. Nh­îc ®iÓm lµ: thêi gian ph¶n øng chËm, mÊt hiÖu qu¶ cña hÖ thèng do kÕt tña s¾t bao phñ c¸c h¹t ®¸ v«i, khã kh¨n trong xö lý dßng th¶i má axÝt cã tû lÖ Fe2+/Fe3+ cao, vµ kh«ng hiÖu qu¶ trong lo¹i bá Mn. S÷a v«i (Ca(OH)2): C«ng nghiÖp khai th¸c than sö dông s÷a v«i nh­ lµ t¸c nh©n trung hoµ ®­îc ­u thÝch bëi nã cã thÓ sö dông mét c¸ch dÔ dµng, an toµn, hiÖu qu¶, vµ t­¬ng ®èi rÎ. Nh­îc ®iÓm chÝnh lµ thÓ tÝch bïn t¹o ra lín (khi so víi ®¸ v«i) vµ chi phÝ ®Çu t­ ban ®Çu cao do quy m« nhµ m¸y xö lý. S« ®a (Na2CO3): S« ®a th­êng ®­îc sö dông hiÖu qu¶ ®èi víi l­u l­îng n­íc th¶i nhá ë c¸c khu vùc hÎo l¸nh. Nh­îc ®iÓm chÝnh lµ chi phÝ ho¸ chÊt cao h¬n (so víi s÷a v«i) vµ kh¶ n¨ng l¾ng cña bïn kÐm. Xót (NaOH): Xót ®Æc biÖt phï hîp cho xö lý l­u l­îng thÊp ë c¸c vÞ trÝ hoÎ l¸nh vµ cho xö lý n­íc th¶i má axÝt cã hµm l­îng Mn cao. Nh­îc ®iÓm chÝnh gi¸ thµnh cao, dÔ NguyÔn TiÕn Dòng - CHCNMT 2006-2008
  11. LuËn v¨n tèt nghiÖp th¹c sü 59 ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ M«i tr­êng nguy hiÓm khi sö dông ho¸ chÊt, ®Æc tÝnh cña bïn kÐm, vµ x¶y ra vÊn ®Ò ®ãng b¨ng trong thêi tiÕt l¹nh. Ammoniac: Ammoniac khan xö lý hiÖu qu¶ ®èi víi n­íc th¶i má cã hµm l­îng Mn vµ Fe cao. Gi¸ thµnh ammoniac thÊp h¬n xót vµ cã nhiÒu ­u ®iÓm gièng nhau. Tuy nhiªn, ammoniac khã kh¨n vµ nguy hiÓm trong qu¸ tr×nh sö dông, vµ cã thÓ ¶nh h­ëng ®Õn c¸c ®iÒu kiÖn sinh häc trong qu¸ tr×nh vËn hµnh khai th¸c. C¸c t¸c ®éng cã thÓ x¶y ra lµ g©y ®éc cho c¸ vµ c¸c h×nh th¸i thuû sinh kh¸c, g©y phó d­ìng vµ nitr¸t ho¸.  Ph­¬ng ¸n xö lý c¸c kim lo¹i nÆng Fe, Mn: Cã thÓ gi¶m nång ®é cña s¾t vµ mangan hoµ tan trong n­íc nhê c¸c ph­¬ng ph¸p oxy ho¸, kÕt tña d­íi d¹ng cacbonat vµ trao ®æi ion. Ph­¬ng ph¸p oxy ho¸ cho phÐp xö lý l­îng n­íc cã khèi l­îng lín vµ kinh tÕ nªn ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc dïng nhiÒu trong c¸c nhµ m¸y xö lý n­íc. C¸c ph­¬ng ph¸p oxy ho¸ th­êng sö dông : - Oxy ho¸ b»ng oxy kh«ng khÝ : C¸c ph¶n øng ho¸ häc chÝnh x¶y ra khi oxy ho¸ s¾t vµ mangan b»ng oxy : 4Fe2+ + O2 + 10H2O = 4Fe(OH)3 + 8H+ 2Mn2+ + O2 + 2H2O = MnO2 + 4H+ Theo ph­¬ng tr×nh ph¶n øng l­îng oxy yªu cÇu khi oxy ho¸ mangan cao gÊp 2 lÇn víi oxy ho¸ s¾t. §éng häc qu¸ tr×nh oxy ho¸ s¾t vµ mangan phô thuéc vµo ®é pH. §Ó nhËn ®­îc vËn tèc ph¶n øng oxy ho¸ s¾t chÊp nhËn ®­îc cÇn ph¶i duy tr× ®é pH cao h¬n 7. VËn tèc ph¶n øng oxy ho¸ mangan x¶y ra nhanh khi pH lín h¬n 8. - Oxy ho¸ b»ng b»ng clo : Khi oxy ho¸ s¾t vµ mangan b»ng clo, c¸c ph¶n øng ho¸ häc chÝnh x¶y ra nh­ sau : 2Fe2+ + Cl2 + 6H2O = 2Fe(OH)3 + 2Cl- + 6H+ Mn2+ + Cl2 + 2H2O = MnO2 + 2Cl- + 4H+ Theo c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ ®éng häc oxy ho¸ s¾t vµ mangan b»ng clo. Ph¶n øng oxy ho¸ s¾t (hîp chÊt v« c¬) x¶y ra hÇu nh­ tøc thêi khi pH dao ®éng trong kho¶ng 4 vµ 10. Ng­îc l¹i, khi s¾t d­íi d¹ng hîp chÊt ho¸ häc víi c¸c chÊt mïn, viÖc oxy ho¸ chËm h¬n rÊt nhiÒu. Oxy ho¸ mangan b»ng clo x¶y ra khi pH NguyÔn TiÕn Dòng - CHCNMT 2006-2008
  12. LuËn v¨n tèt nghiÖp th¹c sü 60 ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ M«i tr­êng n»m trong kho¶ng 7 vµ 10. Tuy nhiªn, vËn tèc ph¶n øng tèi ­u khi pH gÇn 10 (ph¶n øng oxy ho¸ nµy cã thÓ cÇn tõ 2 ®Õn 4 giê). - Oxy ho¸ b»ng b»ng pemanganat kali : Khi oxy ho¸ s¾t vµ mangan b»ng pemanganat kali, c¸c ph¶n øng ho¸ häc chÝnh x¶y ra nh­ sau : 3Fe2+ + KMnO4 + 7H2O = 3Fe(OH)3 + MnO2+ K+ + 5H+ 3Mn2+ + 2KMnO4 + 2H2O = 5MnO2 + 2K+ + 4H+ Thùc tÕ, l­îng KMnO4 yªu cÇu ®Ó oxy ho¸ s¾t nãi chung lµ thÊp h¬n so víi l­îng KMnO4 tÝnh theo c¸ch c©n b»ng ph¶n øng hãa häc. Gi¶i thÝch hiÖn t­îng nµy lµ do viÖc t¹o ra MnO2 cã t¸c dông nh­ mét chÊt xóc t¸c. Khi ®ã pH dao ®éng trong kho¶ng gi÷a 6 vµ 9, vËn tèc ph¶n øng nhanh h¬n so víi oxy ho¸ b»ng clo. V× thÕ mangan bÞ oxy ho¸ trong 5 phót. - Oxy ho¸ b»ng ®ioxit clo : Khi oxy ho¸ s¾t vµ mangan b»ng ®ioxit clo, c¸c ph¶n øng ho¸ häc chÝnh x¶y ra nh­ sau : Fe2+ + ClO2 + 3H2O = Fe(OH)3 + ClO- + 3H+ Mn2+ + 2ClO2 + 2H2O = MnO2 + 2ClO- + 4H+ C¸c ph¶n øng oxy hãa s¾t vµ mangan b»ng ®ioxÝt clo x¶y ra rÊt nhanh. Vïng pH tèi ­u n»m trªn 7. - Oxy ho¸ b»ng ¤z«n : ¤z«n lµ chÊt oxy ho¸ m¹nh cã thÓ sö dông ®Ó oxy ho¸ s¾t vµ mangan. Tuy nhiªn cÇn tÝnh ®Õn c¸c ¶nh h­ëng phô kh«ng mong muèn cã thÓ x¶y ra nh­ : oxy ho¸ s¾t vµ mangan kÌm theo t¹o thµnh chÊt kÕt tña cã thÓ b¸m vµo c¸c bät khÝ sinh ra v¸ng bät trªn mÆt n­íc. MÆt kh¸c, oxy ho¸ mangan b»ng «z«n d­ cã thÓ sinh ra permanganat lµm cho n­íc cã mµu hång. HiÖn nay ph­¬ng ¸n xö lý s¾t vµ mangan ®­îc lùa chän lµ: Oxy ho¸ b»ng oxy kh«ng khÝ kÕt hîp n©ng pH n­íc th¶i lªn trªn 8 b»ng s÷a v«i. II.3. Ph­¬ng ph¸p xö lý thô ®éng. Xö lý n­íc th¶i má cã tÝnh axÝt chñ ®éng b»ng ho¸ häc ®Ó lo¹i bá c¸c kim lo¹i nÆng vµ ®é axÝt th­êng ®¾t. Nh÷ng n¨m gÇn ®©y, c¸c hÖ thèng xö lý thô ®éng ®· ph¸t triÓn rÊt ®a d¹ng. C¸c hÖ thèng xö lý thô ®éng kh«ng yªu cÇu cung cÊp ho¸ chÊt liªn tôc mµ lîi dông c¸c qu¸ tr×nh sinh häc vµ ho¸ häc x¶y ra trong tù nhiªn ®Ó lµm s¹ch n­íc th¶i má bÞ « nhiÔm. C¸c hÖ thèng xö lý thô ®éng lµ mét lùa chän NguyÔn TiÕn Dòng - CHCNMT 2006-2008
  13. LuËn v¨n tèt nghiÖp th¹c sü 61 ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ M«i tr­êng thÝch hîp cho xö lý n­íc th¶i má cã tÝnh axÝt ë c¸c khu vùc hÎo l¸nh. C¸c thuËn lîi cña c¸c hÖ thèng xö lý thô ®éng lµ: - Kh«ng yªu cÇu ®iÖn n¨ng. - Kh«ng yªu cÇu thiÕt bÞ c¬ khÝ, c¸c ho¸ chÊt nguy h¹i, hay x©y dùng. - Kh«ng yªu cÇu vËn hµnh vµ duy tr× hµng ngµy. - Cã tÝnh tù nhiªn vµ thÈm mü h¬n ë vÎ bÒ ngoµi cña chóng vµ cã thÓ hç trî cho c¸c c©y vµ cuéc sèng hoang d·. - Chi phÝ thÊp h¬n. C¸c c«ng nghÖ thô ®éng ®Çu tiªn (h×nh 2.1) gåm cã: §Çm lÇy nh©n t¹o, m­¬ng ®¸ v«i yÕm khÝ (ALD), hÖ thèng t¹o ra tÝnh kiÒm liªn tôc (SAPS), hå ®¸ v«i, vµ kªnh ®¸ v«i hë (OLC). H×nh 2.1. BiÓu ®å c¸c hÖ thèng xö lý thô ®éng ®Ó xö lý n­íc th¶i má cã tÝnh axÝt. §Çm lÇy tù nhiªn ®­îc m« t¶ lµ do ®Êt b·o hoµ n­íc vµ l¾ng víi sù hç trî thùc vËt ®­îc lµm thÝch nghi ®Ó gi¶m bÖnh trong bÇu rÔ cña nã. §Çm lÇy nh©n t¹o lµ hÖ sinh th¸i nh©n t¹o b¾t ch­íc hÖ thèng tù nhiªn. §Çm lÇy nh©n t¹o th­êng gåm c¸c hè ®µo n«ng ®­îc ®æ ®Çy sái, ®Êt vµ chÊt h÷u c¬ ë tr¹ng th¸i ngËp n­íc ®Ó hç trî cho c¸c c©y ®Çm lÇy, thÝ dô nh­: Typha, Juncus, vµ Scirpus sp. Qu¸ tr×nh xö lý phô thuéc vµo ®éng häc sù t­¬ng t¸c ho¸ sinh khi n­íc th¶i « nhiÔm ch¶y qua ®Çm lÇy nh©n t¹o. ALD lµ hÖ thèng bao gåm c¸c « ®¸ v«i ®­îc che phñ t¹o ra ®é kiÒm NguyÔn TiÕn Dòng - CHCNMT 2006-2008
  14. LuËn v¨n tèt nghiÖp th¹c sü 62 ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ M«i tr­êng thô ®éng khi dßng n­íc yÕm khÝ ch¶y qua. SAPS lµ hÖ thèng kÕt hîp gi÷a ®Çm lÇy vµ ALD. N­íc th¶i ®­îc tiÒn xö lý b»ng c¸c chÊt h÷u c¬ ®Ó lo¹i bá O2 and Fe+3, vµ sau ®ã dßng n­íc thiÕu khÝ sÏ ch¶y qua hÖ thèng ALD ë d­íi ®¸y cña hÖ thèng. OLC lµ c¸c kªnh bÒ mÆt hoÆc m­¬ng ®­îc ®æ ®Çy ®¸ v«i. Líp hy®r«xýt s¾t bao phñ ®¸ v«i sÏ lµm gi¶m sù hoµ tan ®¸ v«i tõ 20÷50%. Trong giai ®o¹n ph¸t triÓn hiÖn t¹i, c¸c hÖ thèng thô ®éng cã thÓ ®­îc triÓn khai mét c¸ch ®¸ng tin cËy nh­ lµ mét gi¶i ph¸p l©u dµi cho nhiÒu lo¹i n­íc th¶i má cã tÝnh axÝt vµ víi chi phÝ xö lý thÊp h¬n nhiÒu so víi xö lý chñ ®éng. So víi xö lý ho¸ häc, xö lý thô ®éng yªu cÇu thêi gian l­u l©u h¬n vµ diÖn tÝch lín h¬n, mang l¹i hiÖu qu¶ xö lý ch¾n ch¾n nhá h¬n, vµ trong thêi gian dµi khã tr¸nh khái h­ háng. Tuy nhiªn, nhiÒu hÖ thèng thô ®éng ®· thu ®­îc thµnh c«ng khi tiÕn hµnh thùc hiÖn trong thêi gian ng¾n ë khu má vµ ®· thùc chÊt gi¶m ®­îc chi phÝ xö lý ë t¹i nhiÒu khu má (Faulkner and Skousen 1994). Nghiªn cøu hiÖn nay ®ang cè g¾ng ®Ó t×m hiÓu c¬ chÕ sinh häc vµ ho¸ häc phøc t¹p x¶y ra trong c¸c hÖ thèng thô ®éng. Lùa chän mét hÖ thèng thô ®éng thÝch hîp ®­îc dùa trªn tÝnh chÊt ho¸ häc cña n­íc, tèc ®é dßng ch¶y vµ ®Þa h×nh khu vùc vµ ®Æc ®iÓm cña vÞ trÝ xö lý (Hyman and Watzlaf 1995), c¸c c¶i tiÕn trong thiÕt kÕ ®ang ph¸t triÓn liªn tôc. H×nh 2.2 (pháng theo Hedin et al. 1994) tãm t¾t c¸c ý kiÕn hiÖn nay vÒ c¸c kiÓu hÖ thèng thô ®éng thÝch hîp cho ®iÒu kiÖn kh¸c nhau. Nãi chung, ®Çm lÇy hiÕu khÝ cã thÓ xö lý n­íc cã tÝnh kiÒm; ALD cã thÓ xö lý n­íc cã hµm l­îng Al, Fe3+, vµ oxy hoµ tan thÊp; SAPS, ®Çm lÇy yÕm khÝ vµ OLC cã thÓ xö lý n­íc th¶i cã tÝnh axÝt víi hµm l­îng Al, Fe3+, and oxy hoµ tan cao. Khi c¸c nhµ nghiªn cøu khoa häc vµ lµm thùc nghiÖm c¶i thiÖn ®­îc kh¶ n¨ng dù ®o¸n vµ tuæi thä cña hÖ thèng thô ®éng, hä sÏ cã thÓ xö lý c¸c lo¹i n­íc cã tÝnh axÝt vµ hµm l­îng nh«m cao h¬n. NguyÔn TiÕn Dòng - CHCNMT 2006-2008
  15. LuËn v¨n tèt nghiÖp th¹c sü 63 ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ M«i tr­êng X¸c ®Þnh tèc ®é dßng ch¶y Ph©n tÝch tÝnh chÊt ho¸ häc n­íc TÝnh to¸n t¶i l­îng N­íc cã tÝnh axÝt N­íc cã tÝnh kiÒm X¸c ®Þnh hµm l­îng oxy Tû lÖ s¾t II / s¾t III DO < 2 mg/l DO = 2 ÷ 5 mg/l DO > 5 mg/l Fe3+ < 10% Fe3+ > 25% Fe3+ = 10÷25% AL3+ < 25mg/l M­¬ng ®¸ §Çm lÇy hiÕu Dßng ch¶y thÊp Dßng ch¶y cao v«i yÕm khÝ khÝ hoÆc yÕm (< 200 lÝt/phót) ( > 200 lÝt/phót) khÝ, hoÆc SAPS N­íc N­íc cã cã Kªnh ®¸ tÝnh tÝnh v«i hë kiÒm axit pH > 4,5 pH
  16. LuËn v¨n tèt nghiÖp th¹c sü 64 ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ M«i tr­êng B¶ng 2.1. B¶ng ph¸c ho¹ thiÕt kÕ cña c¸c hÖ thèng xö lý thô ®éng HÖ C¸c yªu thèng X©y dùng Nh©n tè thiÕt kÕ Tham kh¶o cÇu chung xö lý §Çm - Dßng ch¶y qua líp ®Êt • 10 - 20 g Fe/m2/ngµy lÇy N­íc cã Hedin et al hiÕu tÝnh kiÒm - Cattails • 0,5 - 1 g Mn/m2/ngµy (1994) trång trªn khÝ chÊt nÒn §Çm • 3,5 g axÝt/m2/ngµy lÇy N­íc cã Hedin et al - Dßng ch¶y • TÝnh dÉn n­íc cña chÊt nÒn yÕm tÝnh axÝt, th­êng lµ 103 - 104 cm/gi©y (1994) ngang phÝa khÝ th­êng tèc • Tèc ®é khö sunf¸t (kho¶ng Wildeman et trªn líp chÊt dßng ®é dßng 300 ph©n tö gam/m3/ngµy) al (1993) nÒn h÷u c¬ ch¶y ch¶y thÊp Eger (1994) • T¶i l­îng n­íc th¶i ngang • §¶m b¶o thêi gian tiÕp xóc M­¬ng N­íc cã - Dßng ch¶y lµ 15 giê. Hedin vµ ®¸ v«i tÝnh axÝt ngang qua • §¸ v«i cã ®­êng kÝnh tõ Watzlaf yÕm DO, Fe3+, líp ®¸ v«i 6 -15cm (1994) khÝ Al < ®­îc ch«n (ALD) 1,0mg/l d­íi ®Êt • Tiªu thô ®¸ v«i suèt kho¶ng thêi gian tån t¹i HÖ • Líp chÊt h÷u c¬ dµy 15 - 30 thèng - Dßng ch¶y cm víi ®é thÊm thÝch hîp t¹o th¼ng ®øng • §¶m b¶o thêi gian tiÕp xóc tÝnh N­íc cã qua mét líp víi ®¸ v«i lµ 15 giê kiÒm tÝnh axÝt chÊt h÷u c¬ • Tiªu thô ®¸ v«i suèt kho¶ng liªn phñ trªn líp thêi gian tån t¹i tôc ®Öm ®¸ v«i • §¸ v«i cã ®­êng kÝnh tõ (SAPS) 6 -15cm NguyÔn TiÕn Dòng - CHCNMT 2006-2008
  17. LuËn v¨n tèt nghiÖp th¹c sü 65 ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ M«i tr­êng II.3.1. §Çm lÇy nh©n t¹o (Contructed Wetlands). Huntsman et al. (1978) and Wieder and Lang (1982) ®Çu tiªn ®· nhËn thÊy sù c¶i thiÖn chÊt l­îng n­íc th¶i má cã tÝnh axÝt sau khi qua c¸c qu¸ tr×nh x¶y ra trong tù nhiªn ë ®Çm lÇy Sphagnum (rªu n­íc) t¹i Ohio and West Virginia. C¸c nghiªn cøu do Brooks et al. (1985), Samuel et al. (1988), and Sencindiver and Bhumbla (1988) ®· dÉn chøng hiÖn t­îng t­¬ng tù ë khu vùc ®Çm lÇy Typha (hä h­¬ng bå). Trªn mét ngh×n hÖ thèng ®Çm lÇy ®· ®­îc x©y dùng ®Ó tiÕp nhËn n­íc th¶i má cã tÝnh axÝt tõ c¶ c¸c má ®ang ho¹t ®éng vµ c¸c khu má kh«ng sö dông. C¸c c¬ chÕ l­u gi÷ kim lo¹i trong c¸c ®Çm lÇy ®­îc liÖt kª theo møc ®é quan träng bao gåm: - H×nh thµnh vµ kÕt tña c¸c hy®r«xýt kim lo¹i. - H×nh thµnh c¸c sunfua kim lo¹i - C¸c ph¶n øng t¹o phøc h÷u c¬ - Trao ®æi víi c¸c cation kh¸c t¹i vÞ trÝ tÝch ®iÖn ©m - HÊp thô trùc tiÕp bëi c¸c thùc vËt ®ang tån t¹i C¬ chÕ kh¸c gåm cã trung hoµ bëi cacbonat, g¾n víi chÊt nÒn, hÊp thô vµ trao ®æi cña c¸c kim lo¹i lªn trªn t¶o. Hai kiÓu x©y dùng hiÖn thêi chiÕm ­u thÕ: 1. §Çm lÇy hiÕu khÝ bao gåm Typha vµ c¸c loµi thùc vËt ®Çm lÇy kh¸c ®­îc trång ë chç n«ng (30 cm), c¸c h¹t cÆn cã thÓ thÊm qua gåm cã ®Êt, rªu tõ b·i than bïn, mïn c­a, r¬m/ph©n bãn, c¸c kiÖn cá kh«, hoÆc c¸c hçn hîp chÊt h÷u c¬ kh¸c, chóng th­êng ®­îc ®Æt ë d­íi hoÆc trén lÉn víi ®¸ v«i. Trong c¸c ®Çm lÇy hiÕu khÝ, xö lý ®­îc chiÕm ­u thÕ bëi c¸c qu¸ tr×nh trong líp bÒ mÆt n«ng. Trong ®Çm lÇy yÕm khÝ, qu¸ tr×nh xö lý bao gåm c¸c t­¬ng t¸c chñ yÕu bªn trong chÊt nÒn. §Çm lÇy hiÕu khÝ (Aerobic Wetlands) nãi chung ®­îc sö dông ®Ó thu gom n­íc vµ ®em l¹i thêi gian l­u tró vµ th«ng khÝ, do ®ã c¸c kim lo¹i trong n­íc cã thÓ kÕt tña (h×nh 2.3). N­íc trong tr­êng hîp nµy th­êng cã tÝnh kiÒm. S¾t vµ mangan NguyÔn TiÕn Dòng - CHCNMT 2006-2008
  18. LuËn v¨n tèt nghiÖp th¹c sü 66 ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ M«i tr­êng sÏ kÕt tña khi chóng bÞ oxy ho¸, vµ c¸c chÊt kÕt tña ®­îc gi÷ l¹i trong ®Çm lÇy hoÆc xu«i theo dßng s«ng. C¸c loµi c©y ®Çm lÇy ®­îc trång trong c¸c hÖ thèng nµy ®Ó t¹o thÈm mü vµ bæ sung mét sè chÊt h÷u c¬. Thùc vËt trong ®Çm lÇy gióp t¹o ra dßng ch¶y ®Òu h¬n vµ chÝnh v× vËy khu vùc ®Çm lÇy sÏ hiÖu qu¶ h¬n. H×nh 2.3: §Çm lÇy hiÕu khÝ Do bÒ mÆt n­íc réng vµ dßng ch¶y thÊp, c¸c ®Çm lÇy hiÕu khÝ thóc ®Èy qu¸ tr×nh oxy ho¸ vµ thuû ph©n kim lo¹i, do ®ã sÏ g©y ra kÕt tña vµ gi÷ l¹i theo c¬ chÕ vËt lý c¸c hy®r«xýt Fe, Al vµ Mn. Quy m« lo¹i bá kim lo¹i phô thuéc vµo nång ®é kim lo¹i hoµ tan, hµm l­îng oxy hoµ tan, pH vµ tÝnh kiÒm cña n­íc th¶i má, sù cã mÆt cña sinh khèi vi khuÈn ®ang ho¹t ®éng, vµ thêi gian l­u cña n­íc trong ®Çm lÇy. PH vµ tÝnh axÝt/kiÒm cña n­íc ®Æc biÖt quan träng bëi gi¸ trÞ pH ¶nh h­ëng c¶ ®Õn ®é hoµ tan cña kÕt tña hy®r«xýt kim lo¹i vµ ®éng häc cña qu¸ tr×nh oxy ho¸ vµ thuû ph©n kim lo¹i. Thuû ph©n kim lo¹i t¹o ra H+, nh­ng tÝnh kiÒm trong n­íc lµm ®Öm cho pH vµ cho phÐp kÕt tña kim lo¹i tiÕp tôc x¶y ra. Tèc ®é ph¶n øng oxy ho¸ v« c¬ gi¶m mét tr¨m khi gi¶m mçi mét ®¬n vÞ pH, nh­ng oxy ho¸ bëi vi khuÈn cã thÓ t¨ng. Theo qu¸ tr×nh oxy ho¸ s¾t, c¸c ph¶n øng thuû ph©n t¹o ra kÕt tña hy®r«xýt s¾t. ChÝnh v× vËy, c¸c ®Çm lÇy hiÕu khÝ ®­îc sö dông tèt nhÊt ®èi víi nguån n­íc cã tÝnh kiÒm ®Ó trung hoµ tÝnh axÝt cña kim lo¹i. Qu¸ tr×nh oxy ho¸ Mn x¶y ra ë pH > 8 trong khi c¸c vi sinh vËt cã thÓ xóc t¸c cho ph¶n øng nµy ë pH > 6 (Wildeman et al. 1991). Ph¶n øng oxy ho¸ Mn x¶y ra chËm h¬n so víi s¾t vµ nh¹y c¶m víi sù cã mÆt cña Fe2+, nã sÏ ng¨n c¶n hoÆc ®¶o ng­îc ph¶n øng oxy ho¸ Mn. Cho nªn trong nguån n­íc hiÕu khÝ cã tÝnh kiÒm, Fe vµ Mn kÕt tña liªn tiÕp, kh«ng ®ång thêi, kÕt qu¶ thùc tÕ cho thÊy kÕt tña Mn x¶y ra chñ yÕu ë c¸c giai ®o¹n cuèi cña hÖ thèng NguyÔn TiÕn Dòng - CHCNMT 2006-2008
  19. LuËn v¨n tèt nghiÖp th¹c sü 67 ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ M«i tr­êng ®Çm lÇy, sau khi tÊt c¶ s¾t ®­îc kÕt tña. Brodie vµ c¸c ®ång nghiÖp ë Tennessee Valley Authority (TVA) ®· b¸o c¸o tæng qu¸t vÒ viÖc sö dông c¸c ®Çm lÇy hiÕu khÝ cña hä ®Ó xö lý n­íc th¶i má cã tÝnh axÝt (Brodie 1993). Mét thiÕt kÕ ®iÓn h×nh cã thÓ bao gåm mét m­¬ng ®¸ v«i yÕm khÝ (ALD) ®Ó bæ sung ®é kiÒm thô ®éng ®èi víi n­íc th¶i má cã tÝnh axÝt ë ®Çu nguån, mét bÓ l¾ng ®Ó gi÷ c¸c b«ng s¾t kÕt tña, hai hoÆc ba ng¨n ®Çm lÇy theo sau ®Ó lo¹i bá thªm Fe vµ Mn. ChÝn ®Çm lÇy ë TVA tiÕp nhËn n­íc th¶i má tÝnh axÝt võa ph¶i (pH = 4,1 ÷ 6,3; tæng s¾t < 70mg/l; tæng Mn < 17mg/l; tæng Al < 30mg/l; tÝnh kiÒm tõ 35 ÷ 300 mg/l theo CaCO3), Bèn ®Çm lÇy ë TVA xö lý n­íc cã hµm l­îng Fe cao (>170mg/l) vµ kh«ng cã tÝnh kiÒm. Hai trong sè ®ã yªu cÇu xö lý b»ng NaOH ®Ó ®¸p øng giíi h¹n th¶i, trong khi hai c¸i kh¸c sö dông ALD ®Ó xö lý thªm tr­íc khi th¶i. Mét hÖ thèng ®Çm lÇy TVA cuèi cïng tiÕp nhËn nguån n­íc cã hµm l­îng Fe thÊp (
  20. LuËn v¨n tèt nghiÖp th¹c sü 68 ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ M«i tr­êng khi c¸c kim lo¹i hoµ tan sÏ kÕt tña. Trong mét hÖ thèng ®Çm lÇy yÕm khÝ, tÝnh kiÒm cã thÓ ®­îc t¹o ra b»ng hai c¸ch (Hedin and Nairn 1990). Vi khuÈn nµo ®ã cã thÓ sö dông c¸c chÊt nÒn h÷u c¬ (CH2O) nh­ lµ mét nguån cacbon vµ sunfat nh­ lµ mét chÊt nhËn ®iÖn tö cho sù sinh tr­ëng. TÝnh kiÒm sÏ ®­îc t¹o ra b»ng sù biÕn ®æi sunfat thµnh hy®r«sunfÝt trong c¬ thÓ vi khuÈn. H×nh 2.4: §Çm lÇy yÕm khÝ SO4-2 + 2 CH2O = H2S + 2 HCO3- TÝnh kiÒm còng cã thÓ ®­îc ph¸t ra khi ®¸ v«i ë d­íi chÊt h÷u c¬ ph¶n øng víi ®é axÝt trong khu ®Çm lÇy. CaCO3 + H+ = Ca+2 + HCO3- §¸ v«i tiÕp tôc ph¶n øng khi ®­îc gi÷ ë mét m«i tr­êng yÕm khÝ do s¾t ho¸ trÞ hai cã thÓ hoµ tan võa ph¶i ë gi¸ trÞ pH = 7 trong m«i tr­êng yÕm khÝ vµ hy®r«xýt s¾t III kh«ng h×nh thµnh vµ bao phñ ®¸ v«i. Khi pH >3, nÕu s¾t II bÞ oxy ho¸ h×nh thµnh s¾t III th× s¾t ho¸ trÞ III cã thÓ thuû ph©n vµ h×nh thµnh hy®r«xýt s¾t III bao phñ lÊy ®¸ v«i. Qu¸ tr×nh khö sunf¸t b»ng vi khuÈn vµ hoµ tan ®¸ v«i sÏ lµm cho n­íc cã gi¸ trÞ pH cao h¬n vµ bæ sung thªm tÝnh kiÒm bicacbonate ®Ó lo¹i bá kim lo¹i. §Çm lÇy yÕm khÝ ®Èy m¹nh oxy ho¸ kim lo¹i vµ thuû ph©n trong líp bÒ mÆt hiÕu khÝ nh­ng còng dùa vµo chÊt ho¸ häc líp d­íi bÒ mÆt vµ c¸c ph¶n øng khö do vi khuÈn ®Ó kÕt tña c¸c kim lo¹i vµ trung hoµ axÝt. N­íc th¶i thÊm qua mét líp d¹ng h÷u c¬ dµy mµ cã thÓ thÊm qua ®­îc ë d­íi bÒ mÆt vµ trë lªn yÕm khi do nhu cÇu oxy sinh häc cao. Mét vµi c¬ chÕ xö lý ®­îc t¨ng lªn trong c¸c ®Çm lÇy yÕm khÝ so NguyÔn TiÕn Dòng - CHCNMT 2006-2008
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2428 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
7=>1