ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

TRẦN VĂN TUẤN
ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM SẮT VÀ
MANGAN TRONG NƯỚC THẢI KHAI THÁC
THAN CÔNG TY TNHH MTV 618 VÀ ĐỀ XUẤT
PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
Thái Nguyên - 2014
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

TRẦN VĂN TUẤN
ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM SẮT VÀ
MANGAN TRONG NƯỚC THẢI KHAI THÁC
THAN CÔNG TY TNHH MTV 618 VÀ ĐỀ XUẤT
PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ
Ngành: Khoa học môi trường
Mã số: 60440301
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS Trịnh Lê Hùng
Thái Nguyên - 2014
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Tất cả các
số liệu, kết quả nêu trong luận văn là kết quả của quá trình thực nghiệm của
tôi trong phòng thí nghiệm và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình
nào khác.
Thái Nguyên, tháng 11 năm 2014

3. Yêu cầu của đề tài: 2
4. Ý nghĩa của đề tài 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
1.1. Cơ sở lý luận khoa học và pháp lý của đề tài 4
1.1.1. Cơ sở lý luận khoa học của đề tài 4
1.1.2. Cơ sở pháp lý của đề tài 7
Một số văn bản pháp lý có liên quan đến môi trường và chất lượng nước: 7
1.2. Tổng quan về Công ty TNHH MTV 618 8
1.2.1. Lịch sử hình thành 8
1.2.2. Tổ chức bộ máy 10
1.2.3. Lĩnh vực sản xuất kinh doanh 10
1.2.4. Công nghệ sản xuất 11
1.2.5. Nhu cầu sử dụng nước và xả thải của đơn vị 13
1.2.5.1. Nhu cầu sử dụng nước 13
1.2.5.2. Nhu cầu xả nước thải 13
1.3. Tổng quan về ô nhiễm sắt và mangan trong nước thải mỏ than hầm lò 14
1.3.1. Quy trình khai thác than hầm lò 15
iv
1.3.2. Hiện trạng khai thác than hầm lò khu vực Quảng Ninh và hiện trạng
xử lý nước thải 17
1.3.3. Sự hình thành nước thải trong quá trình khai thác than hầm lò 18
1.4. Vài nét về sắt và mangan 21
1.4.1. Vài nét về sắt 21
1.4.2. Vài nét về mangan 22
1.4.3. Vai trò của sắt và mangan trong sản xuất và đời sống 23
1.4.4. Tác hại của sắt và mangan đối với con người 25
1.5. Các phương pháp xử lý ô nhiễm sắt và mangan 26
1.5.1. Các phương pháp xử lý sắt 26
1.5.1.1. Xử lý sắt bằng phương pháp làm thoáng 27
1.5.1.2. Xử lý sắt bằng các chất ô xy hóa mạnh 27

than hầm lò công ty TNHH MTV 618 – Đông Triều – Quảng Ninh 38
2.2.3. Đánh giá hiện trạng công nghệ xử lý nước thải mỏ công ty TNHH
MTV 618 39
2.2.4. Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải có hàm lượng sắt, mangan cao
và đề xuất phương án xử lý nước thải khai thác than hầm lò 39
2.3. Phương pháp nghiên cứu 39
2.3.1. Phương pháp thống kê 39
2.3.2. Phương pháp đánh giá nhanh 39
2.3.3. Phương pháp khảo sát thực địa 40
2.3.4. Phương pháp so sánh 40
2.3.5. Phương pháp thực nghiệm 40
2.3.5.1. Phương pháp xác định sắt 40
2.3.5.2. Phương pháp xác định mangan 42
vi
2.3.5.3. Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của chất xúc tác trong quá trình
o xy hóa sắt và mangan bằng tác nhân oxy tự do trong không khí 46
2.3.5.4. Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của pH trong quá trình ô xy hóa
sắt và mangan trong nước thải mỏ than bằng tác nhân nước ô xy (H
2
O
2
) 47
2.3.5.5. Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của pH trong quá trình ô xy hóa
sắt và mangan trong nước thải mỏ than bằng tác nhân nước ô zôn (O
3
) 48
2.3.6. Phương pháp tổng hợp, xử lý số liệu 49
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 50
3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, môi trường có liên quan đến hoạt động
sản xuất than của Công ty TNHH MTV 618 50

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Ký hiệu
Nghĩa củ từ
ABS
Đơn vị đo quang
BOD
Nhu cầu oxi sinh hóa
BTNMT
Bộ tài nguyên môi trường
COD
Nhu cầu oxi hóa học
FDA
Cục quản lý thực phẩm và dược phẩm Hoa Kỳ
GHCP
Giới hạn cho phép
NQ/TW
Nghị quyết Trung ương
NĐ/CP
Nghị định Chính phủ
OTC
Over The Counter (Thuốc bán không cần kê đơn)
TSS
Hàm lượng chất rắn hòa tan
QCVN
Quy chuẩn Việt Nam
QTMT
Quan trắc môi trường
SCR
Song chắn rác
TCVN

Hình 2.1 Đường chuẩn của Fe bằng phương pháp trắc quang 42
Hình 2.2. Đường chuẩn của mangan bằng phương pháp trắc quang. 46
Hình 2.3. Thí nghiệm ảnh hưởng của chất xúc tác 46
Hình 3.1 – Vị trí địa lý huyện Đông Triều 50
Hình 3.2 – Hiện trạng Mn trong nước thải trước và sau xử lý 63
Hình 3.3 – Hiện trạng công nghệ xử lý nước thải hầm lò công ty 618 64
Hình 3.4 : Đồ thị ảnh hưởng của chất xúc tác trong các điều kiện pH khác
nhau 67
Hình 3.5. Đồ thị khả năng xử lý sắt và mangan trong nước thải của nước oxy
69
Hình 3.6. Kết quả xử lý mangan và sắt trong nước thải của ô zôn 71
Hình 3.7: Khả năng ô xy hóa sắt trong các môi trường 71
Hình 3.8: Khả năng ô xy hóa mangan trong các môi trường 72
Hình 3.9: Sơ đồ đề xuất công nghệ xử lý 74
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong lịch sử của nhân loại, chưa bao giờ vấn đề môi trường được quan
tâm mạnh mẽ như hiện nay. Bảo vệ môi trường là một nhiệm vụ quan trọng
trong quá trình phát triển kinh tế xã hội của địa phương, quốc gia và toàn cầu,
là bộ phận cấu thành không thể tách rời của chiến lược phát triển kinh tế xã
hội. Do vậy phát triển kinh tế phải kết hợp hài hòa với phát triển các mặt xã
hội và bảo vệ môi trường sống, đó cũng chính là phát triển một cách bền vững
và lâu dài.
Ngày nay, cùng với sự phát triển của xã hội, các ngành công nghiệp
khai thác khoáng sản cũng gia tăng. Sự phát triển đó đã sinh ra một số ảnh
hưởng tiêu cực, mà một trong những hệ quả đó là sinh ra một lượng lớn chất
thải gây ô nhiễm cho môi trường và hoạt động sống của con người.
Nước thải trong hoạt động khai thác than hầm lò chứa một hàm lượng
lớn các ion kim loại nặng, mà một trong số đó là sự có mặt của ion mangan

- Đánh giá hiện trạng ô nhiễm sắt và mangan ở nước thải trong quá trình
khai thác than hầm lò của công ty TNHH MVT 618 – Đông Triều – Quảng
Ninh
- Hiện trạng công nghệ xử lý nước thải mỏ công ty TNHH MTV 618
- Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải có hàm lượng mangan lẫn sắt cao
và đề xuất phương án xử lý
- Đề xuất phương án xử lý nước thải khai thác than hầm lò công ty than
618 dựa trên công nghệ có sẵn và kết quả nghiên cứu
3. Yêu cầu của đề tài:
- Nêu lên bức tranh ô nhiễm sắt và mangan trong nước thái của hoạt
động khai thác than hầm lò Công ty than 618
3
- Đề xuất biện pháp xử lý, nghiên cứu, tìm hiểu và đưa ra biện pháp có
khá năng ứng dụng được vào thực tế xử lý mangan tại khu vực Đông Triều
nói riêng và tỉnh Quảng Ninh nói chung.
4. Ý nghĩa của đề tài
- Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ hiện trạng ô nhiễm môi trường
vùng mỏ, hiện trạng ô nhiễm trong hoạt động khai thác than hầm lò công ty
TNHH MTV 618 và đề xuất phương án tối ưu xử lý nước thải khai thác than
hầm lò nhằm bảo vệ môi trường nước vùng có hoạt động khai thác khoáng
sản và phát triển bền vững.
- Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo cho các đơn vị có hoạt động
khoáng sản và các đơn vị tư vấn về môi trường nước.
Đánh giá và đưa ra bức tranh tổng thể về ô nhiễm nước thải hầm lò.
Đề xuất công nghệ nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nước thải trong hoạt
động khai thác than hầm lò, góp phần giúp doanh nghiệp địa phương giảm
thiểu được chất ô nhiễm trong lĩnh vực sản xuất, khai thác khoáng sản.
4

Nước thải công nghiệp thường chứa các hóa chất độc hại, kim loại
nặng, các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học[1]. Ngoài ra nước thải công
nghiệp còn phụ thuộc vào đặc điểm của từng ngành công nghiệp khách nhau.
 Nước thải sản xuất trong khai thác than hầm lò
Là nước thải do các hoạt động sản xuất khai thác than hầm lò sinh ra
như đào lò, nước thu tại các vỉa than, nước thẩm thấu qua các lớp đất đá, nước
chảy tràn mặt bằng khu khai thác, nước rửa than,……
 Các thông số đặc trưng của nước thải công nghiệp khai thác than
hầm lò
Đặc trưng của nước thải công nghiệp khai thác than hầm lò là hàm
lượng cặn lơ lửng lớn và có trị số pH rất thấp thường ở môi trường axít do
trong than có gốc lưu huỳnh (SO
2
), đặc biệt còn có các kim loại nặng cao như
mangan, sắt,…[17]
+ Hàm lượng chất rắn:
Tổng chất rắn là thành phần đặc trưng nhất của nước thải, nó bao gồm
các chất rắn không tan lơ lửng (SS), chất keo và hòa tan [3].
Chất rắn lơ lửng có kích thước hạt 10
-4
mm có thể lắng được và
không lắng được (dạng keo) [3].
+ Nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD) và hóa học (COD):
Mức độ nhiễm bẩn nước thải bởi chất hữu cơ có thể xác định theo
lượng ôxy cần thiết để ôxy hóa chất hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật hiếu
khí và được gọi là nhu cầu ôxy cho quá trình sinh hóa [20].
Nhu cầu ôxy sinh hóa là chỉ tiêu rất quan trọng và tiện dùng để chỉ mức
độ nhiễm bẩn của của nước thải bởi các chất hữu cơ. Trị số BOD đo được cho
phép tính toán lượng ôxy hòa tan cần thiết để cấp cho các phản ứng sinh hóa
6

2-
, do đặc tính trầm tích các bon trong than mà lưu huỳnh thường xuất
7
hiện trong các mỏ hầm lò, và quá trình khai thác than, lưu huỳnh bị ô xy hóa
và hòa tan trong nước và làm cho pH của nước thải mỏ rất thấp [14]
+ Các kim loại nặng
Trong nước thải khai thác than có rất nhiều các kim loại nặng nhưng
đáng chú ý nhất là sắt (Fe), mangan (Mn), các kim loại này có sẵn trong các
vỉa than do trầm tích các bon sinh ra và hoà tan vào nước thải mỏ trong quá
trình khai thác than.
Các kim loại trên tồn tại trong nước thải mỏ ở dạng ion.
1.1.2. Cơ sở pháp lý của đề tài
Một số văn bản pháp lý có liên quan đến môi trường và chất lượng nước:
- Luật Bảo vệ môi trường năm 2014;
- Luật Xây dựng năm 2014;
- Luật Đất đai năm 2013;
- Luật Tài nguyên nước năm 2012;
- Luật Hóa chất năm 2007;
- Nghị định 80/2006/NĐ-CP ngày 09/08/2006 của Chính Phủ về việc:
“Quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi
trường”;
- Nghị định số 21/2008/NĐ-CP ngày 28/02/2008 của Chính phủ về việc
“Sửa đổi, bổ sung một số điều của nghị định 80/2006/NĐ-CP ngày
09/08/2006 của Chính phủ về việc quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành
một số điều của Luật bảo vệ môi trường”;
- Nghị định 29/2011/NĐ-CP ngày 18/4/2011 của Chính phủ quy định
đánh giá môi trường chiến lược, đánh giá tác động môi trường và cam kết bảo
vệ môi trường;
- Nghị định 35/2014/NĐ-CP ngày 29/04/2014 về sửa đổi, bổ sung một số
điều nghị định 29/2011/NĐ-CP ngày 18 tháng 04 năm 2011 của Chính phủ

Bắc, được thành lập ngày 20 tháng 3 năm 2010 theo quyết định số 773/QĐ –
BQP của Bộ Quốc phòng.
Trụ sở chính của Công ty là khu văn phòng cũ của Công ty TNHH MTV
91, tại khu Vĩnh Tuy II – Đông Triều - Quảng Ninh , được xây dựng và sửa
chữa lại vào 05/2012.
Ngày 23/7/2012 Tổng công ty Đông bắc có Quyết định số 2675/QĐ- ĐB
của Tổng giám đốc về việc giao nhiệm vụ quản lý, bảo vệ, thăm dò và tổ chức
khai thác Mỏ Hồ Thiên từ Công ty TNHH MTV 91 cho Công ty 618.
Ngày 01/8/2012 dưới sự chủ trì của Tổng công ty Đông Bắc, Công ty 91
và Công ty 618 đã tiến hành giao nhận nguyên trạng toàn bộ dự án Hồ Thiên;
với tổng số 253 cán bộ, Công nhân viên chức lao động; tổng mức đầu tư dự
án Hồ Thiên 525 tỷ đồng; dự án được khởi công từ 8/2008; công suất mỏ
300.000 tấn/ năm; tổng diện tích được giao quản lý, bảo vệ, thăm dò, khai
thác là 13,4 km2.
Công ty 618 chính thức đi vào hoạt động từ 05/8/2012 với rất nhiều khó
khăn. Biên chế ban đầu gồm 1 Ban Giám đốc: 3 đ/c, 9 phòng nghiệp vụ, 1
công trường Khai thác hầm lò, 1 Phân xưởng hỗn hợp. Song đội ngũ cán bộ
thiếu nhiều so với biên chế, 100% chỉ huy công ty và các cơ quan chưa qua
cương vị hiện tại; ngay sau khi tiếp nhận Mỏ Hồ Thiên đã có 15/146 công
nhân đào lò xin nghỉ việc. Nhận thức rõ những khó khăn chỉ là trước mắt, trên
cương vị là người chỉ huy, Giám đốc đã cùng các đồng chí trong cấp ủy chi
bộ đưa vào nghị quyết lãnh đạo, xác định quyết tâm, phân công tổ chức thực
hiện bằng chính kinh nghiệm của người lính hơn 20 năm làm mỏ, với phương
châm “Kỷ luật và đồng tâm”, trân trọng sự hy sinh, sáng tạo của mỗi cán bộ,
Công nhân viên chức, lao động. Hơn 4 tháng đi vào hoạt động, Công ty đã
tiếp nhận thêm hơn 100 cán bộ, công nhân viên chức lao động xin vào làm
việc đưa tổng số cán bộ, công nhân viên chức lao động toàn Công ty lên hơn
10
360 người; biên chế tổ chức cơ bản hoàn thiện gồm 9 phòng, 4 công trường,
phân xưởng (Công trường Khai thác hầm lò 1, Công trường xây dựng mỏ 1,

Từ mặt bằng công nghiệp trung tâm mức + 160 đào lò xuyên vỉa vận tải
chính vào sát trụ vỉa 4 (cách trụ vỉa 4 khoảng 20 m). Từ lò xuyên vỉa đào tiếp
lò dọc vỉa trong đá trụ vỉa 4 và 2 cánh. Lò dọc vỉa cánh Đông đào đến trung
13
tâm phân khu I, mở xuyên vỉa vào vỉa 5. Lò dọc vỉa cánh Tây đào đến trung
tâm phân khu II mở xuyên vỉa vào vỉa 5.
Để thuận tiện cho việc vận tải vật liệu, thông gió và tổ chức thi công hệ
thống đường lò khai thông chuẩn bị về giới hạn 2 cánh ở mức + 260 (cánh
Đông), mức + 200 (cánh Tây) mở các lò xuyên vỉa vào vỉa 5 để chuẩn bị tiếp
khai trường ở 2 cánh.
Hệ thống khai thác cột dài theo phương, lò chợ chống bằng giá thủy lực
di động. Áp dụng hệ thống và công nghệ khai thác này cho các khu vực vỉa có
góc dốc < 35
0
, chiều dầy vỉa từ 3 – 3,5 m và cho lò chợ số 6 vỉa 5 phân khu II
với chiều dầy trung bình là 3,38 m, góc dốc trung bình 20
0
.
Hệ thống khai thác chia cột dài theo phương, lò chợ chống cột thủy lực
đơn xà khớp. Áp dụng hệ thống và công nghệ khai thác này cho các khu vực
vỉa có chiều dầy trung bình, góc dốc < 40
0
và lò chợ số 2, 4, 7, 9 của V.5 phân
khu I và phân khu III với chiều dầy trung bình là 2,17; góc dốc trung bình <
40
0
.
Hệ thống khai thác lò dọc vỉa phân tầng chống giá thủy lực di động. Áp
dụng hệ thống và công nghệ khai thác này cho các khu vực vỉa có chiều dầy
trung bình, góc dốc > 40