Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3 ngày

I ĐAMH Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD ThS Dương Thị Thành SVTH Nguyễn Lê Minh Thao MSSV 90102403 MỤC LỤC Phần I TÌM HIỂU VỀ NƯỚC THẢI XI MẠ 3 I Công nghệ xử lý bề mặt[.]

ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS Dương Thị Thành SVTH: Nguyễn Lê Minh Thao - MSSV: 90102403 MỤC LỤC Phần I: TÌM HIỂU VỀ NƯỚC THẢI XI MẠ .3 I Công nghệ xử lý bề mặt (xi mạ): .3 II Lưu lượng thành phần, tính chất nước thải: .5 III Ảnh hưởng nước thải ngành xi mạ đến môi trường người: Ảnh hưởng đến môi trường Ảnh hưởng đến người Độc tính Crơm .7 IV Hiện trạng ô nhiễm môi trường công nghiệp xi mạ Việt Nam: Phần 2: LỰA CHỌN VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ I Giới thiệu phương pháp công nghệ xử lý nước thải xi mạ: Phương pháp kết tủa Phương pháp trao đổi ion 10 Phương pháp điện hóa 10 Phương pháp sinh học 11 II Đề xuất công nghệ: 11 Đặc điểm thành phần ô nhiễm nước thải 11 Sơ đồ công nghệ .11 Thuyết minh công nghệ .12 Phần 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ .13 Hố thu gom 13 a Nhiệm vụ 13 b Hình dạng-kích thước .13 Bể điều hoà 14 a Nhiệm vụ 14 b Hình dạng-kích thước .15 c Thiết bị vớt dầu mỡ 15 Bể phản ứng lắng kết hợp 15 a Nhiệm vụ 15 b Mô tả 15 c Tính tốn kích thước bể 16 ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS Dương Thị Thành SVTH: Nguyễn Lê Minh Thao - MSSV: 90102403 d Bộ phận truyền động 17 e Sàn công tác 18 f Ống xả bùn 18 g Van xả nước 19 h Tính tốn hóa chất 20 i Ống bơm hóa chất 21 Bể chứa trung gian 22 a Nhiệm vụ 22 b Mơ tả- Tính tốn kích thước .22 Cột trao đổi ion 23 a Giới thiệu 23 b Tính tốn 23 Sân phơi bùn 24 a Nhiệm vụ 24 b Mơ tả-Tính tốn 25 Phần 4: TÍNH TỐN CHI PHÍ 27 Phần 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS Dương Thị Thành SVTH: Nguyễn Lê Minh Thao - MSSV: 90102403 Phần I TÌM HIỂU VỀ NƯỚC THẢI XI MẠ I Công nghệ xử lý bề mặt (xi mạ): Công nghệ xử lý bề mặt (xi mạ) thường bao gồm công đoạn sau: - Bề mặt vật liệu cần mạ phải làm để lớp mạ có độ bám dính cao khơng có khuyết tật Để làm bề mặt trước hết phải tẩy rửa lớp mỡ bảo quản bề mặt cách tẩy rửa với dung môi hữu với dung dịch kiềm nóng Dung mơi thường sử dụng loại hydrocacbon clo hoá tricloetylen, percloetylen Dung dịch kiềm thường hỗn hợp xút, soda, trinatri photphat, popyphotphat, natri silicat chất hoạt động bề mặt (tạo nhũ) - Hoạt hoá bề mặt vật liệu mạ cách nhúng chúng vào dung dịch axit loãng (H2SO4, HCl), mạ với dung dịch chứa xianua (CN) chúng nhúng vào dung dịch natri xianua - Giai đoạn mạ tiến hành sau đó, dung dịch mạ ngồi muối kim loại cịn chứa axit kiềm trường hợp mạ có chứa xianua Sau bước, vật liệu mạ tráng rửa với nước Một số dung dịch mạ có thành phần chủ yếu sau: o o o o o o o o o o o Dung dịch chì: axit + muối chì (II) dạng borflorua silicoflorua Dung dịch chì- thiếc: axit, muối chì, thiếc (II) dạng borflorua Dung dịch đồng hun: dung dịch xianua đồng nằm phức xianua thiếc phức hydroxo Ngồi dung dịch cịn chứa xianua tự (NaCN) Dung dịch cadmi: axit + cadmi dạng muối sunfat Thông dụng dung dịch cadmi dạng phức xianua xianua tự Dung dịch crôm: axit crômic axit sunfuric Dung dịch vàng: dung dịch xianua, vàng nằm phức NaAu(CN) xianua tự Có thể sử dụng phức vàng-sunfit Dung dịch đồng: axit + đồng sunfat đồng borflorua Dung dịch đồng xianua (phức) xianua tự do, dung dịch đồng dạng polyphotphat muối amoni Dung dịch niken: muối niken sunfat, clorua axit yếu (axit boric) dung dịch niken axit amonisulfonic Dung dịch bạc: dung dịch bạc xianua dung dịch bạc thisunfat Dung dịch kẽm: phức kẽm xianua xianua tự kẽm sunfat, clorua với axit boric muối amoni làm chất đệm ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS Dương Thị Thành SVTH: Nguyễn Lê Minh Thao - MSSV: 90102403 ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS Dương Thị Thành SVTH: Nguyễn Lê Minh Thao - MSSV: 90102403 Dây chuyền công nghệ chung công nghệ xi mạ: ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS Dương Thị Thành SVTH: Nguyễn Lê Minh Thao - MSSV: 90102403 Vật cần mạ Làm học Dung mơi Mài nhẵn, đánh bóng Bụi, gỉ Bụi kim loại ọc Hơi dung môi Tẩy dầu, mỡ Nước thải chứa dầu mỡ Mạ crôm Cr6+ Hơi, axit Làm hoá học điện hoá NaOH, HCl, H2SO4 Chất làm bóng NiSO4 H3BO3 Mạ Niken Ni2+, axit Zn(CN)2 ZnCl2 ZnO NaCN NaOH H3BO3 Axit, kiềm H2SO4 NaCN CuSO4 Cu(CN)2 Axit Muội Au Muội Ag Mạ kẽm Mạ đồng Mạ vàng CN-, Zn2+, axit Cu2+, axit CN-, axit H2SO4 CrO3 ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS Dương Thị Thành SVTH: Nguyễn Lê Minh Thao - MSSV: 90102403 Một ví dụ cơng nghệ xi mạ phụ tùng xe đạp xe máy thành phố Hồ Chí Minh: Nguyên liệu  ngâm HCl  thùng quay NaOH  mài cát  nấu NaOH (tẩy bề mặt)  mạ Niken  mạ Crôm  ly tâm  sấy khơ  thành phẩm Dây chuyền mạ Lị mạ Bể mạ II Lưu lượng thành phần, tính chất nước thải: Nước thải từ xưởng xi mạ có thành phần đa dạng nồng độ pH biến đổi rộng từ axit 2-3, đến kiềm 10-11 Đặc trưng chung nước thải ngành mạ chứa hàm lượng cao muối vô kim loại nặng Tuỳ theo kim loại lớp mạ mà nguồn ô ề nhiễm Cu, Zn, Cr, Ni,… tuỳ thuộc vào loại muối kim loại sử dụng mà nước thải có chứa độc tố xianua, sunfat, amoni, crơmat,… Các chất hữu có nước thải xi mạ, phần chủ yếu chất tạo bông, chất hoạt động bmặt … nên BOD, COD thường thấp không thuộc đối tượng xử lý Đối tượng xử lý ion vơ mà đặc biệt muối kim loại nặng Cr, Ni, Cu, Fe,… Nước thải nên tách riêng thành dòng riêng biệt: - Dung dịch thải đậm đặc từ bể nhúng, bể ngâm Nước rửa thiết bị có hàm lượng chất bẩn trung bình (muối kim loại, dầu mỡ xà phịng,… Nước rửa lỗng ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS Dương Thị Thành SVTH: Nguyễn Lê Minh Thao - MSSV: 90102403 Để an toàn dễ dàng xử lý, dịng axit crơmic dịng cyanide nên tách riêng Chất gây nhiễm nước thải xi mạ chia làm vài nhóm sau: Chất nhiễm độc cyanide CN-, Cr (VI), F-,… Chất ô nhiễm làm thay đổi pH dịng axit kiềm Chất nhiễm hình thành cặn lơ lửng hydroxit, o o o cacbonat photphat o Chất ô nhiễm hữu dầu mỡ, EDTA … Các khảo sát cho thấy trình ngành xử lý kim loại đơn giản tương tự Nguồn chất thải nguy hại phát sinh từ trình làm mát, lau rửa đốt cháy dầu Xử lý kim loại đòi hỏi số hoá chất axit sunfuric, HCl, xút, …để làm bề mặt kim loại trước mạ Thể tích nước thải hình thành từ cơng đoạn rửa bề mặt, làm mát hay làm trơn bề mặt kim loại lớn, gây ô nhiễm nguồn nước ảnh hưởng đến sức khoẻ cộng đồng Bảng: Thành phần nước thải sở xi mạ phụ tùng xe gắn máy (CEFINEA, 1996) Chỉ tiêu Đơn vị Nước thải Ni Nước thải mạ Nước thải Cr ngâm NaOH pH 5.47 3064 11.49 TDS mg/l 502 82.3 2370 Clmg/l 100 24 58 SO4 mg/l 400 25 38 Alk mgCaCO3/l 60 1513 Ni mg/l 286 4.3 Cr mg/l 39.6 Bảng cho thấy nước thải ô nhiễm chủ yếu chất kiềm, axit kim loại nặng Crôm niken III Ảnh hưởng nước thải ngành xi mạ đến môi trường người: Ảnh hưởng đến môi trường: - Là độc chất cá thực vật nước - Tiêu diệt sinh vật phù du, gây bệnh cho cá biến đổi tính chất lí hố nước, tạo tích tụ sinh học đáng lo ngại theo chiều dài chuỗi thức ăn Nhiều cơng trình nghiên cứu cho thấy, với nồng độ đủ lớn, sinh vật bị chết thối hóa, với nồng độ nhỏ gây ngộ độc mãn tính tích tụ sinh học, ảnh hưởng đến sống sinh vật lâu dài - Ảnh hưởng đến đường ống dẫn nước, gây ăn mòn, xâm thực hệ thống cống rãnh - Ảnh hưởng đến chất lượng trồng, vật nuôi canh tác nông nghiệp, làm thoái hoá đất chảy tràn thấm nước thải ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS Dương Thị Thành SVTH: Nguyễn Lê Minh Thao - MSSV: 90102403 - Ảnh hưởng đến hệ thống xử lý nước thải, cần tách riêng không ảnh hưởng đến hoạt động vi sinh vật thực xử lý sinh học Ảnh hưởng đến người: Xi mạ ngành có mật độ gây nhiễm mơi trường cao hóa chất, nước thải có chứa ion kim loại nặng, kim loại độc ảnh hưởng tới sức khỏe người gây nên nhiều bệnh khó chữa, nguy hiểm tới tính mạng Nước thải từ q trình xi mạ kim loại, khơng xử lý, qua thời gian tích tụ đường trực tiếp hay gián tiếp, chúng tồn đọng thể người gây bệnh nghiêm trọng, viêm loét da, viêm đường hô hấp, eczima, ung thư, Trong khuôn khổ Đồ án trọng vào tính chất gây nhiễm mơi trường nước thải xi mạ độc tính Crơm Độc tính Crơm: Mặc dù Crơm tồn nhiều trạng thái khác nhau, có Cr(III) Cr(VI) gây ảnh hưởng lớn đến sinh vật người a Đường xâm nhập đào thải: Crôm xâm nhập vào thể theo đường: hô hấp, tiêu hóa qua da Cr(VI) thể hấp thu dễ dàng Cr(III) vào thể Cr(VI) chuyển thành dạng Cr(III) Dù xâm nhập vào thể theo đường nào, Crôm hòa tan máu nồng độ 0.001mg/ml, sau chuyển vào hồng cầu hịa tan hồng cầu nhanh 10-20 lần Từ hồng cầu, Crôm chuyển vào tổ chức phủ tạng Crôm gắn với Sidero filing albumin giữ lại phổi, xương, thận, gan, phần cịn lại qua phân nước tiểu Từ quan phủ tạng, Crơm lại hịa tan dần vào máu, đào thải qua nước tiểu từ vài tháng đến vài năm Do nồng độ Crơm máu nước tiểu biến đổi nhiều kéo dài b Tác động đến sức khoẻ: Qua ngiên cứu người ta thấy Crôm có vai trị sinh học chuyển hóa glucose, protein, chất béo động vật hữu nhũ Dấu hiệu thiếu hụt Crơm người gồm có giảm cân, thể loại đường khỏi máu, thần kinh không ổn định Tuy nhiên với hàm lượng cao Crôm làm giảm protein, axit nucleic ức chế hệ thống men Cr(VI) độc Cr(III) IARC xếp Cr(VI) vào nhóm 1, Cr(III) vào nhóm chất gây ung thư Hít thở khơng khí có nồng độ Crơm (ví dụ axit crơmic hay Cr(III) trioxit) cao (>2μg/m3) gây kích thích mũi làm chảy nước mũi, hen suyễn dị ứng, ung thư (khi tiếp xúc với Crơm có nồng độ cao 100-1000 lần nồng độ mơi trường tự nhiên) Ngồi Cr(VI) cịn có tính ăn mịn, gây dị ứng, lở lt tiếp xúc với da c Nồng độ giới hạn: ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS Dương Thị Thành SVTH: Nguyễn Lê Minh Thao - MSSV: 90102403  US EPA giới hạn nồng độ tối đa cho phép Cr(VI) Cr(III) nước uống 100 μg/l  Quy định SHA nồng độ Crơm khơng khí nơi làm việc là: Giới hạn tiếp xúc nghề nghiệp cho ngày làm việc giờ, tuần làm việc 40 500 μg/m3 Crôm tan nước 1000 μg/m Crôm kim loại muối không tan o Nồng độ Crôm trioxit (axit crômic) hợp chất Cr(VI) không khí nơi làm việc khơng cao 52 μg Cr(VI)/m cho ngày làm việc 10 giờ, tuần 40 o  NIOSH xem tất hợp chất Cr(VI) có tiềm gây ung thư nghề nghiệp đưa giới hạn nồng độ tiếp xúc μg Cr(VI)/m cho ngày làm việc 10 giờ, tuần 40 IV Hiện trạng ô nhiễm môi trường công nghiệp xi mạ Việt Nam: Kết nghiên cứu gần trạng môi trường nước ta cho thấy, hầu hết nhà máy, sở xi mạ kim loại có quy mơ vừa nhỏ, áp dụng công nghệ cũ lạc hậu, lại tập trung chủ yếu thành phố lớn, Hà Nội, Hải Phịng, TP.HCM, Biên Hồ (Đồng Nai) Trong trình sản xuất, sở (kể nhà máy quốc doanh liên doanh với nước ngồi), vấn đề xử lý nhiễm mơi trường chưa xem xét đầy đủ việc xử lý cịn mang tính hình thức, chiếu lệ, việc đầu tư cho xử lý nước thải tốn việc thực thi Luật Bảo vệ môi trường chưa nghiêm minh Nước thải mạ thường gây ô nhiễm kim loại nặng, crôm, niken độ pH thấp Phần lớn nước thải từ nhà máy, sở xi mạ đổ trực tiếp vào cống nước chung thành phố mà khơng qua xử lý triệt để, gây ô nhiễm cục trầm trọng nguồn nước Kết khảo sát số nhà máy khí Hà Nội cho thấy, nồng độ chất độc có hàm lượng ion kim loại nặng, crôm, niken, đồng cao nhiều so với tiêu chuẩn cho phép; số sở mạ điện có hệ thống xử lý nước thải chưa trọng đầy đủ đến thơng số cơng nghệ q trình xử lý để điều chỉnh cho phù hợp đặc tính nước thải thay đổi Tại TP.HCM, Bình Dương Đồng Nai, kết phân tích chất lượng nước thải nhà máy, sở xi mạ điển hình địa phương cho thấy, hầu hết sở không đạt tiêu chuẩn nước thải cho phép: hàm lượng chất hữu cao, tiêu kim loại nặng vượt nhiều lần tiêu chuẩn cho phép, COD dao động khoảng 320 - 885mg/lít thành phần nước thải có chứa cặn sơn, dầu nhớt Hơn 80% nước thải nhà máy, sở xi mạ khơng xử lý Chính nguồn thải gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường 10 ... chuyền công nghệ chung công nghệ xi mạ: ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ ngày GVHD: ThS Dương Thị Thành SVTH: Nguyễn Lê Minh Thao - MSSV: 90102403 Vật cần mạ Làm học... NaCN CuSO4 Cu(CN)2 Axit Muội Au Muội Ag Mạ kẽm Mạ đồng Mạ vàng CN-, Zn2+, axit Cu2+, axit CN-, axit H2SO4 CrO3 ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ ngày GVHD: ThS Dương... nước thải có chứa cặn sơn, dầu nhớt Hơn 80% nước thải nhà máy, sở xi mạ không xử lý Chính nguồn thải gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường 10 ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công