Nghiên cứu chất lượng nước thải từ một số mỏ than tại Quảng Ninh

Kết quả phân tích các mẫu nước thải chưa qua xử lý được lấy tại cửa lò cho thấy tùy thuộc vào từng thời điểm lấy mẫu: nước thải có giá trị pH thấp, hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS), sắt tổng (Fe), mangan (Mn) và dầu mỡ khoáng cao, hầu hết đều vượt giới hạn cho phép được quy định trong cột B của QCVN 40:2011/BTNMT đối với chất lượng nước thải công nghiệp. Hàm lượng các kim loại nặng và Coliform trong nước thải vẫn nằm trong ngưỡng giới hạn cho phép được quy định ở cột B của QCVN 40:2011/BTNMT về chất lượng nước thải công nghiệp trước khi thải vào môi trường.

1. Mở đầu

Hàng ngày, các mỏ than hầm lò trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh đưa vào môi trường hàng nghìn m3 nước thải gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước tiếp nhận. Để lựa chọn được giải pháp xử lý phù hợp, đáp ứng được với điều kiện thực tế của mỏ thì cần có những đánh giá chi tiết về chất lượng nước thải từng mỏ. Trên cơ sở thực tiễn đó, tác giả đã thực hiện đánh giá chất lượng nước thải sản xuất của năm mỏ hầm lò, trong đó có ba mỏ thuộc Tổng Công ty Than Đông Bắc là của Công ty TNHH MTV 35 (Quang Hanh), mỏ than của Công ty TNHH MTV 618 (Đông Triều) và mỏ than của Công ty TNHH MTV 790 (Mông Dương) và hai mỏ thuộc TKV là: Công ty TNHH MTV Than Uông Bí và Công ty Cổ phần Than Hà Lầm (Hạ Long) với tần suất lấy mẫu là ba tháng/lần trong giai đoạn từ tháng 11/2019 đến tháng 08/2020 để làm cơ sở đề xuất các giải pháp xử lý nước thải.

2. Phương pháp nghiên cứu

Tác giả thực hiện đánh giá khảo sát trực tiếp và lấy mẫu theo các vị trí đã định, thực hiện lấy mẫu lặp lại tại các thời điểm mùa khô mùa mưa khác nhau để phân tích và so sánh kết luận.

Kết quả phân tích được thực hiện tại hai phòng thí nghiệm là Sở KHCN Quảng Ninh và Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi Trường.

3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Kết quả phân tích các mẫu nước thải chưa qua xử lý được lấy tại cửa lò của năm đơn vị hầm lò trong đó có ba đơn vị thuộc Tổng Công ty Than Đông Bắc, Công ty Than Uông Bí và Công ty Cổ phần Than Hà Lầm trong giai đoạn từ tháng 11/2019 đến tháng 08/2020 cho thấy:

Giá trị pH: dao động trong khoảng từ 3,4 ÷ 5,3 thấp hơn giới hạn cho phép từ 1,61 ÷ 1,69 lần, tùy thuộc vào từng mỏ và từng thời điểm lấy mẫu;

Hàm lượng TSS: dao động trong khoảng từ 490 ÷ 845 mg/l, vượt giới hạn cho phép từ 4,9 ÷ 8,45 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 từ 4,32 ÷ 12,7 mg/l, vượt giới hạn cho phép tối đa là 2,54 lần; còn hàm lượng Mn dao động trong khoảng từ 1,08 ÷ 6,3 mg/l, vượt giới hạn cho phép từ 1,08 ÷ 6,3 lần;

Kim loại nặng: hàm lượng các kim loại nặng trong nước thải của cả năm mỏ được khảo sát đều nằm trong ngưỡng giới hạn cho phép. Các kim loại nặng có độc tính cao như As, Cd, Hg không phát hiện thấy trong quá trình phân tích mẫu nước thải tại cả bốn lần lấy mẫu. Điều đó cho thấy nước thải của các mỏ được khảo sát chưa bị ô nhiễm kim loại nặng;

Dầu mỡ khoáng: có giá trị từ trung bình đến cao, dao động trong khoảng từ 5,62 ÷ 15,1 mg/l; vượt giới hạn cho phép tối đa là 1,51 lần;

Các chất hữu cơ: tất cả các mẫu nước thải đều có giá trị BOD5, Amoni và tổng photpho thấp hơn giới hạn cho phép được quy định tại cột B của QCVN 40:2011/BTNMT. Riêng hàm lượng COD trong nước thải của ba mỏ của Tổng Công ty than Đông Bắc, Công ty than Uông Bí - TKV tại một số thời điểm có giá trị vượt so với giới hạn cho phép từ 1,04 ÷ 1,8 lần;

Chỉ tiêu vi sinh: hàm lượng Coliform trong các mẫu 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 các mỏ được khảo sát chưa bị ô nhiễm vi sinh vật. 

Tuy nhiên, mức độ ô nhiễm tại các mỏ là không giống nhau, mức độ ô nhiễm tại các lần lấy mẫu cũng có sự thay đổi phản ánh sự biến đổi theo mùa và theo khu vực. Cụ thể như sau:

Hầu hết các mỏ đều có giá trị pH thấp hơn vào hai đợt lấy mẫu trong mùa khô (01/11/2019 và 01/02/2020), giá trị pH trong nước thải của hai đợt lấy mẫu vào mùa mưa (02/05/2020 và 02/08/2020) có xu hướng cao hơn, nguyên nhân chủ yếu là do nước mưa đã pha loãng làm giảm bớt tính axit của nước thải mỏ. Trong năm mỏ được nghiên cứu thì giá trị pH của mỏ 618 là thấp nhất và sự biến động theo thời gian lấy mẫu cũng ít nhất, chỉ từ 3,4 ÷ 4,7. Nước thải của Công ty than Uông Bí - TKV có giá trị trung bình cao nhất, dao động từ 4,1 ÷ 5,3. Sự biến động của giá trị pH theo thời gian lấy mẫu được phản ánh rõ nhất trong nước thải của mỏ 790 với Công ty Cổ phần Than Hà Lầm khoảng dao động từ 3,7 ÷ 5,2.

Hàm lượng TSS trong nước thải của hầu hết các mỏ đều cao hơn vào hai đợt lấy mẫu trong mùa khô (01/11/2019 và 01/02/2020), giá trị TSS trong nước thải của hai đợt lấy mẫu vào mùa mưa (02/05/2020 và 02/08/2020) có xu hướng thấp hơn, nguyên nhân chủ yếu là do nước mưa đã pha loãng làm giảm bớt nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước thải mỏ. Trong năm mỏ được nghiên cứu thì giá trị TSS của mỏ Hà Lầm là thấp nhất và sự biến động theo thời gian lấy mẫu cũng ít nhất, chỉ từ 500 ÷ 690 mg/l. Nước thải của mỏ 35 có giá trị TSS trung bình cả bốn đợt lấy mẫu cao nhất, dao động từ 575 ÷ 833 mg/l. Sự biến động của giá trị TSS theo thời gian lấy mẫu được phản ánh rõ nhất trong nước thải của mỏ 618 với hàm lượng TSS trong nước thải vào mùa khô cao gấp 1,69 lần so với mùa mưa. Riêng mẫu nước thải của mỏ 790, sự biến động của hàm lượng TSS lại có xu hướng trái ngược với các mỏ còn lại, mùa khô hàm lượng TSS trong nước thải lại thấp hơn so với mùa mưa. Có hai nguyên nhân dẫn đến hiện tượng này: một phần là do công suất khai thác của mỏ 790 trong thời gian từ tháng 11/2019 đến tháng 02/2020 lớn hơn so với thời gian nghiên cứu còn lại, phần nữa là do mỏ đang xây dựng hệ thống xử lý nước thải làm gia tăng lượng cặn do nước mưa cuốn trôi từ bề mặt khu mỏ vào hệ thống thoát nước. 

Hàm lượng Fe trong tất cả các mẫu được lấy vào hai đợt lấy mẫu trong mùa khô (01/11/2019 và 01/02/2020) đều cao hơn giá trị Fe trong nước thải của hai đợt lấy mẫu vào mùa mưa (02/05/2020 và 02/08/2020), nguyên nhân chủ yếu là do nước mưa đã pha loãng làm giảm bớt tính axit của nước thải mỏ do đó hàm lượng Fe hòa tan trong nước thải cũng giảm. Trong năm mỏ được nghiên cứu thì giá trị Fe trong nước thải của mỏ 618 là cao nhất dao động trong khoảng từ 7,24 ÷ 10,63 mg/l (hàm lượng Fe trong nước thải vào mùa khô cao gấp 1,46 vào mùa mưa). Mỏ Hà Lầm có sự biến động hàm lượng Fe theo thời gian lấy mẫu lớn nhất khoảng từ 4,9 ÷ 12,7 mg/l. Hàm lượng Fe trong nước thải của mỏ 790 có sự dao động theo mùa thấp nhất, dao động từ 5,15 ÷ 8,51 mg/l (hàm lượng Fe trong nước thải vào mùa khô cao gấp 1,65 mùa mưa).

Hàm lượng Mn trong tất cả các mẫu được lấy vào hai đợt lấy mẫu trong mùa khô (01/11/2019 và 01/02/2020) đều cao hơn giá trị Mn của hai đợt lấy mẫu vào mùa mưa (02/05/2020 và 02/08/2020), nguyên nhân chủ yếu là do nước mưa đã pha loãng làm giảm bớt tính axit của nước thải mỏ do đó hàm lượng Mn hòa tan trong nước thải cũng giảm. Trong năm mỏ được nghiên cứu thì giá trị Mn trong nước thải của mỏ 618 là cao nhất và trong mỏ Hà Lầm là thấp nhất. Sự biến động của hàm lượng Mn trong nước thải theo mùa của mỏ 790 là lớn nhất, dao động trong khoảng từ 1,18 ÷ 5,42 mg/l (hàm lượng Mn trong nước thải vào mùa khô cao gấp 4,6 vào mùa mưa). Hàm lượng Mn trong nước thải của mỏ 618 có sự dao động theo mùa thấp nhất, dao động từ 4,2 ÷ 6,3 mg/l (hàm lượng Mn trong nước thải vào mùa khô cao gấp 1,5 vào mùa mưa). 

Hàm lượng dầu mỡ khoáng trong nước thải của bốn trên năm mỏ được nghiên cứu vượt giới hạn cho phép, quy định tại cột B của QCVN 40:2011/BTNMT. Tất cả các mẫu của hai đợt lấy mẫu trong mùa khô (01/11/2019 và 01/02/2020) đều có hàm lượng dầu mỡ khoáng cao hơn so với hai đợt lấy mẫu vào mùa mưa (02/05/2020 và 02/08/2020), nguyên nhân chủ yếu là do nước mưa đã pha loãng làm giảm bớt hàm lượng dầu mỡ khoáng trong nước thải. Trong năm mỏ được nghiên cứu thì hàm lượng dầu mỡ khoáng trong nước thải của mỏ 790 là cao nhất và trong mỏ 35 là thấp nhất. Sự biến động của hàm lượng dầu mỡ khoáng trong nước thải theo mùa của mỏ Hà Lầm là lớn nhất, dao động trong khoảng từ 7,8 ÷ 15,1 mg/l (hàm lượng dầu mỡ khoáng trong nước thải vào mùa khô cao gấp 1,93 vào mùa mưa). Hàm lượng dầu mỡ khoáng trong nước thải của mỏ 618 có sự dao động theo mùa thấp nhất, dao động từ 9,0 ÷ 14,3 mg/l (hàm lượng dầu mỡ khoáng trong nước thải vào mùa khô cao gấp 1,58 vào mùa mưa). 

Một số mẫu nước thải trước xử lý của các mỏ 35, 618 và 790 tại một số thời điểm có hàm lượng COD vượt giới hạn cho phép được quy định tại cột B của QCVN 40:2011/BTNMT. Tất cả các mẫu của hai đợt lấy mẫu trong mùa khô (01/11/2019 và 01/02/2020) đều có hàm lượng COD cao hơn so với hai đợt lấy mẫu vào mùa mưa (02/05/2020 và 02/08/2020), nguyên nhân chủ yếu là do nước mưa đã pha loãng làm giảm bớt hàm lượng COD trong nước thải. Trong năm mỏ được nghiên cứu thì hàm lượng COD trong nước thải của mỏ 618 là cao nhất và trong mỏ Hà Lầm là thấp nhất. Sự biến động của hàm lượng COD trong nước thải theo mùa của mỏ 790 là lớn nhất, dao động trong khoảng từ 78,6 ÷ 285 mg/l (hàm lượng COD trong nước thải vào mùa khô cao gấp 3,6 vào mùa mưa). Hàm lượng COD trong nước thải của mỏ Hà Lầm có sự dao động theo mùa cũng là thấp nhất trong năm mỏ nghiên cứu, dao động từ 75,9 ÷ 102,4 mg/l (hàm lượng COD trong nước thải vào mùa khô cao gấp 1,35 vào mùa mưa).

Ngoài ra, nước thải trước xử lý của Mỏ than Hà Lầm thuộc Hạ Long, Quảng Ninh đã có hiện tượng bị nhiễm muối (nhiễm mặn), hàm lượng clorua tính theo NaCl rất cao, dao động ở mức 5 - 6 phần nghìn do điều kiện khai thác xuống sâu vùng giáp biển. Với mức ô nhiễm này hoàn toàn gây ăn mòn thiết bị, hỏng các thiết bị máy móc xử lý nước và đặc biệt ăn mòn thiết bị khi sử dụng vào mục đích tuần hoàn lại cấp cho sinh hoạt.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Báo cáo quan trắc môi trường của TKV 2020. 

Kết quả kiểm định chất lượng nước thải HLMT - Trung tâm ứng dụng tiến bộ kỹ thuật, Sở KHCN tỉnh Quảng Ninh.

Kết quả kiểm định chất lượng nước thải HLMT - Viện Kỹ thuật và Công nghệ môi trường. 

Trịnh Xuân Lai (2002). Cấp nước. Tập 2: Xử lý nước. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

Trần Hiếu Nhuệ (1998). Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.

Tập đoàn công nghiệp than và khoáng sản Việt Nam - TKV (2010). Quy hoạch phát triển than vùng Cẩm Phả đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030.

Tập đoàn công nghiệp than và khoáng sản Việt Nam - TKV (2010). Quy hoạch phát triển than vùng Hòn Gai đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030.

Người đọc phản biện: PGS.Ts. Trịnh Lê Hùng - Đại học KHTN, Đại học QG Hà Nội. 

ThS. Đặng Xuân Thường, PGS. TS. Đỗ Thị Lan

NCS khoa Môi trường - Đại học NLTN, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên