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
lượt xem 7
download
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.
Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!
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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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 (
- 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
CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD
-
Tóm tắt luận văn thạc sĩ khoa học xã hội và nhân văn: Ảnh hưởng của văn học dân gian đối với thơ Tản Đà, Trần Tuấn Khải
26 p | 789 | 100
-
Tóm tắt luận văn thạc sĩ khoa học: Bài toán tô màu đồ thị và ứng dụng
24 p | 493 | 83
-
Luận văn thạc sĩ khoa học: Hệ thống Mimo-Ofdm và khả năng ứng dụng trong thông tin di động
152 p | 328 | 82
-
Tóm tắt luận văn thạc sĩ khoa học: Bài toán màu và ứng dụng giải toán sơ cấp
25 p | 372 | 74
-
Tóm tắt luận văn thạc sĩ khoa học: Bài toán đếm nâng cao trong tổ hợp và ứng dụng
26 p | 414 | 72
-
Tóm tắt luận văn thạc sĩ khoa học: Nghiên cứu thành phần hóa học của lá cây sống đời ở Quãng Ngãi
12 p | 544 | 61
-
Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu vấn đề an ninh mạng máy tính không dây
26 p | 517 | 60
-
Luận văn thạc sĩ khoa học Giáo dục: Biện pháp rèn luyện kỹ năng sử dụng câu hỏi trong dạy học cho sinh viên khoa sư phạm trường ĐH Tây Nguyên
206 p | 301 | 60
-
Tóm tắt luận văn thạc sĩ khoa học: Bài toán tìm đường ngắn nhất và ứng dụng
24 p | 344 | 55
-
Tóm tắt luận văn thạc sĩ khoa học: Bất đẳng thức lượng giác dạng không đối xứng trong tam giác
26 p | 313 | 46
-
Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Khoa học xã hội và nhân văn: Đặc trưng ngôn ngữ và văn hóa của ngôn ngữ “chat” trong giới trẻ hiện nay
26 p | 322 | 40
-
Tóm tắt luận văn thạc sĩ khoa học: Bài toán ghép căp và ứng dụng
24 p | 265 | 33
-
Tóm tắt luận văn thạc sĩ khoa học xã hội và nhân văn: Phật giáo tại Đà Nẵng - quá khứ hiện tại và xu hướng vận động
26 p | 236 | 22
-
Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ảnh hưởng của quản trị vốn luân chuyển đến tỷ suất lợi nhuận của các Công ty cổ phần ngành vận tải niêm yết trên sàn chứng khoán Việt Nam
26 p | 287 | 14
-
Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Khoa học xã hội và nhân văn: Thế giới biểu tượng trong văn xuôi Nguyễn Ngọc Tư
26 p | 250 | 13
-
Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Khoa học xã hội và nhân văn: Đặc điểm ngôn ngữ của báo Hoa Học Trò
26 p | 215 | 13
-
Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Khoa học xã hội và nhân văn: Ngôn ngữ Trường thơ loạn Bình Định
26 p | 194 | 5
-
Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Khoa học xã hội và nhân văn: Đặc điểm tín hiệu thẩm mĩ thiên nhiên trong ca từ Trịnh Công Sơn
26 p | 204 | 5
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