Luận án Nghiên cứu ứng dụng công nghệ màng lọc trong xử lý và tái sử dụng nước thải hầm lò mỏ than tại Quảng Ninh

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MÀNG LỌC TRONG XỬ LÝ VÀ TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI HẦM LÒ MỎ THAN TẠI QUẢNG NINH

Ngành:

Khoa học Môi trường

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung nghiên cứu ứng dụng công nghệ màng lọc trong xử lý và tái sử dụng nước thải hầm lò mỏ than tại Quảng Ninh, nhằm giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng do hoạt động khai thác than gây ra. Nước thải hầm lò đặc trưng bởi hàm lượng cặn lơ lửng cao, pH thấp, và ô nhiễm kim loại nặng (Fe, Mn, Cd, Pb, As), đặc biệt là nhiễm mặn ở các mỏ khai thác sâu, không đạt tiêu chuẩn xả thải và gây thiếu hụt nước sinh hoạt, sản xuất. Hiện tại, ngành sản xuất than chưa có công trình nghiên cứu tổng thể về xử lý và tái sử dụng nước thải cho mục đích cấp nước sản xuất và sinh hoạt.

Mục tiêu chính của luận án là đánh giá hiện trạng chất lượng nước thải và công nghệ xử lý tại các mỏ than hầm lò ở Quảng Ninh. Từ đó, nghiên cứu hoàn thiện quy trình tiền xử lý (Keo tụ - Lắng - Lọc - Lọc nâng cao) để nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại A theo QCVN 40:2011 BTNMT, phục vụ mục đích tái sử dụng cho sản xuất. Đồng thời, tiếp tục xử lý nâng cao bằng công nghệ màng lọc (Vi lọc, Siêu lọc, Nano) để đạt tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt theo QCVN 01:2009/BYT, bao gồm cả khả năng khử mặn và kim loại nặng tồn dư. Luận án cũng đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý có sử dụng màng lọc và đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật.

Về mặt khoa học, nghiên cứu đề xuất các dây chuyền công nghệ sử dụng màng lọc MF và/hoặc UF cho nước thải không nhiễm mặn, và màng lọc Nano cho nước thải nhiễm mặn, nhằm đạt tiêu chuẩn nước cấp sinh hoạt. Các thông số thiết kế vận hành cho hệ thống kết hợp màng lọc cũng được xác định. Về thực tiễn, luận án hoàn thiện dây chuyền xử lý hiện có để cấp nước phục vụ cho sản xuất khai thác than cũng như để tiếp tục xử lý nâng cao (Xử lý bậc 2) để phục vụ cấp nước sinh hoạt, ăn uống cho khu Mỏ và vùng phụ cận, cung cấp cơ sở công nghệ và thông số thiết kế, vận hành chi tiết.

Các đóng góp mới bao gồm việc hoàn thiện công nghệ xử lý nước thải hầm lò nhiễm mặn do khai thác xuống sâu để tái sử dụng cho sản xuất (đảm bảo mức A theo QCVN 40:2011/BTNMT-A, không ăn mòn thiết bị). Đề xuất dây chuyền xử lý nâng cao (bậc 2) kết hợp công nghệ truyền thống và màng lọc Nano cùng các thông số thiết kế, vận hành tối ưu, đảm bảo cấp nước sinh hoạt, ăn uống. Nghiên cứu cũng đánh giá hiệu quả của màng lọc Nano trong việc loại bỏ clo dư và giảm độ cứng của nước sau xử lý, đồng thời đưa ra các thông số hoạt động tối ưu của màng lọc Nano cho việc tái sử dụng nước thải hầm lò mỏ than bị nhiễm mặn.

Kết quả ban đầu từ Chương 3 cho thấy nước thải của các mỏ nghiên cứu có pH thấp, hàm lượng TSS, Fe, Mn và dầu mỡ khoáng cao, vượt QCVN 40:2011/BTNMT-B. Nghiên cứu tiền xử lý bằng Jar-Test đã xác định liều lượng vôi (15-35 mg CaO/L) và PAC (30-50 mg/L) tối ưu tùy theo mùa và pH đầu vào để đạt hiệu quả xử lý cao, đặc biệt trong việc ổn định pH và loại bỏ Fe, Mn, TSS, chuẩn bị cho các bước lọc màng tiếp theo.

Mục lục chi tiết:

• Chương 1. TỔNG QUAN CHUNG
• Chương 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
  • 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
    • 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
    • 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu
    • 2.1.3. Địa điểm nghiên cứu
  • 2.2. Nội dung nghiên cứu
  • 2.3. Phương pháp nghiên cứu
    • 2.3.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp
    • 2.3.2. Phương pháp nghiên cứu, đánh giá hiện trạng về chất lượng nước thải của các mỏ đang nghiên cứu
    • 2.3.3. Phương pháp nghiên cứu đánh giá hoàn thiện quá trình xử lý nước thải HLMT bằng phương pháp keo Tụ - Lắng - Lọc
    • 2.3.4. Phương pháp nghiên cứu xử lý tiếp tục nước thải HLMT đã đạt loại B bằng công nghệ lọc màng MF và UF để cấp cho sinh hoạt
    • 2.3.5. Phương pháp nghiên cứu xử lý nước thải HLMT bị nhiễm mặn nâng cao bằng công nghệ màng lọc Nano (NF) trên mô hình thí nghiệm tại hiện trường
    • 2.3.6. Phương pháp quan trắc lấy mẫu và phân tích nước
    • 2.3.7 Phương pháp tổng hợp, xử lý số liệu
• Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
  • 3.1. Nghiên cứu, đánh giá chất lượng nước thải của các mỏ đang nghiên cứu
    • 3.1.1. Hiện trạng ô nhiễm nước thải của 03 mỏ thuộc Tổng công ty Than Đông Bắc
    • 3.1.2. Hiện trạng ô nhiễm của nước thải mỏ tại Công ty than Uông Bí - TKV
    • 3.1.3. Hiện trạng ô nhiễm của nước thải mỏ than tại Công ty Cổ phần than Hà Lầm, Hạ Long
    • 3.1.4. Hiện trạng tổng thể về ô nhiễm nước thải hầm lò mỏ than tại 05 địa điểm nghiên cứu trên
  • 3.2. Hiện trạng công nghệ xử lý nước thải HLMT và nghiên cứu đánh giá hoàn thiện quá trình xử lý nước thải HLMT bằng phương pháp keo Tụ - Lắng - Lọc tại các mỏ
    • 3.2.1. Kết quả nghiên cứu tiền xử lý nước thải HLMT bằng phương pháp keo tụ - lắng - lọc
      • 3.2.1.1. Kết quả xác định liều lượng hóa chất tối ưu bằng Jar-Test
      • 3.2.1.2. Kết quả nghiên cứu trên mô hình Keo tụ - Lắng và thảo luận
      • 3.2.1.3. Kết quả nghiên cứu trên mô hình lọc và thảo luận