Giáo Trình Công Nghệ Xử Lý Nước Thải

TRAN VAN NHÂN - NGƠ THỊ NGA GIÁO TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THÁI (In lần thứ hai có sửa chữa) _ [TRƯỜNG PHDL=KTCN THU VIEN * ` sé ccna NHA XUAT BAN KHOA HOC VA KY THUAT HÀ NỘI - 2002 Lời nói đầu Gióo trình "Cơng nghệ xử lý nước thởi” biên soạn theo dé cương mơn học thức tên ngịnh Cơng nghệ Môi †rường, Trudng Dai hoc Bach Khoa Ha Néi, nhằm cung cp cho sinh vién nhting kiến thức mơi †rường nước vị cơng nghệ xử lý nước thỏi, cóc tiếp can bdo vệ mơi †rường Trọng tâm gióo trình sở cóc phương phóp sử dụng cơng nghệ xử lý nước thỏi cóc tính tốn cơng nghệ Gióo trinh dịnh phồn thích đóng giới thiệu tiép can giỏi vốn đề nước thỏi công nghiệp xử lý nước thỏi số ngịnh cơng nghiệp Gióo trình làm tịi liệu tham khdo cho hoc vién cao học ngịnh Cơng nghệ Mơi trường vị cóc cón nghiên cứu †rong lĩnh vực xử lý nước thdi , Do biên soạn lần đồu, giớo trình khơng trớnh khỏi thiếu sót Chung tơi rốt mong nhộn ý kiến đóng góp bạn đọc vị đồng nghiệp để gióo trình sửa chữo, bổ sung cho lần tới bỏn sou Hà Nội, mùa Xuôn Các tóc giỏ 1999 MUC LUC Lời nói đâu Chương I SỰ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC 1.1 Hệ thống nước môi trường 1.1.1 Nước tự nhiên 1.1.2 Sự ô nhiễm nước 1.2 Phân loại đặc tính nước thải 1.2.1 Phân loại nước thải 1.3 Một số thông số quan trọng nước thải 1.3.1 Hàm lượng chất rắn 1.3.3 Hàm lượng oxy hòa tan 1.3.3 Nhu cầu oxy sinh hóa 1.3.4 Nhu cầu oxy hóa học 1.3.5 Các chất dinh dưỡng 1.3.6 Chỉ thị chất lượng vi sinh nước 1.3.7 Các tác nhân độc hại hợp chất liên quan mặt sinh thái 1.4 Nước thải sinh hoạt 1.5 Nước thải công nghiệp 1.6 Nước thải đô thị 1.7 Ảnh hưởng nước thải nguồn tiếp nhận nước 1.7.1 Sự ô nhiễm nước sông 1.7.2 Ảnh hưởng ô nhiễm đến nước hồ 1.7.3 Ảnh hưởng ô nhiễm nước biển 1.8 Quản lý chất lượng nước 1.9 Kiểm sốt nhiễm mơi trường nước Bài tập "Tài liệu tham khảo Chương II CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 67 2.1 Mở đầu 67 2.2 Phân loại trình phương pháp xử lý nước thải 67 2.3 Kinh tế xử lý nước thải 73 2.4 Làm nước thải phương pháp học 74 2.4.1 Lọc qua song chắn lưới chắn 74 2.4.2 Điều hòa lưu lượng 2.4.3 Quá trình lắng 2.4.3.1 Phân tích q trình lắng hạt rắn nước thải 2.4.3.2 Bể lắng cát 2.4.3.3 Các loại bể lắng -2.4.3.4 Tách tạp chất 2.4.4 Lọc 2.4.5 Tách hạt rắn lơ lửng tác dụng lực ly tâm lực nén 2.4.5.1 Xyclon thủy lực 2.4.5.2 Máy ly tâm 2.5 Các phương pháp hóa lý 2.5.1 Đơng tụ keo tụ 2.5.2 Tuyển 2.5.3 Hấp phụ 2.5.4 Trao đổi ion -2.5.5 Các trình tách màng 2.5.5.1 Thẩm thấu ngược 2.5.5.2 Siêu lọc 2.5.5.3 Thẩm tách điện thẩm tách 2.5.6 Các phương pháp điện hóa 2.5.6.1.Oxy hóa anot khử catôt 2.5.6.2 Đông tụ điện 2.5.6.3 Tuyển điện 2.6 Các phương pháp hóa học 2.6.1 Phương pháp trung hòa 2.6.1.1 Trung hòa trộn lẫn chất thải 2.6.1.2 Trung hòa bổ sung tác nhân hóa học 2.6.1.3 Trung hịa nước thải axit cách lọc qua vật liệu có tác dụng 79 81 81 95 98 100 104 114 114 117 118 118 125 132 141 151 152 159 16! 163 162 167 168 169 _ 169 169 169 172 trung hòa 2.6.1.4 Trung hịa khí axit 174 2.6.2 Phương pháp oxy hóa khử 175 2.7 Xử lý nước thải phương pháp sinh học 181 Ƒ— 2.7.1 Nguyên lý chung q trình oxy hóa sinh hóa 181 2.7.2 Sự phát triển tế bào động học phản ứng lên men 182 2.7.3 Ảnh hưởng yếu tố khác lên tốc độ oxy hóa sinh hóa 186 2.7.4 Cấu trúc chất nhiễm bùn hoạt tính 189 2.7.4.1 Q trình oxy hóa sinh hóa cấu trúc số hợp chất hữu 189 nước thải công nghiệp 2.7.4.2 Các dạng cấu trúc loại vi sinh vật tham gia xử lý 190 nước thải (21.5) Che phương pháp hiếu khí 191 2.7.5.1 Xử lý nước thải cơng trình nhân tạo 191 2.7.5.2 Làm nước thải điều kiện tự nhiên 211 (2.7.8)Phuong phap yém 2.8 Xử lý hỗn hợp nước thải sinh hoạt nước thải công nghiệp 214 - 221 2.9 Xử lý bùn cặn 222 2.10 Các vấn đề phân tích thiết kế cơng trình xử lý nước thải Bài tập 224 229 Tài liệu tham khảo 230 Chương 111 XU LY NUGC THAI CUA MOT SO NGANH CONG NGHIEP 235 3.4.2 Công nghệ sản xuất phân phophat (phân lân) nguồn phát sinh 235 245 248 248 253 257 258 258 261 3.4.3 Công nghệ sản xuất phân kali 263 3.4.4 Đặc tính nước thải ngành cơng nghiệp phân bón - Tác động 26A4 3.1 Sử dụng nước sản xuất nước thải công nghiệp 3.2 Phương pháp tiếp cận giải vấn đề nước thải cơng nghiệp 3.3 Nghiên cứu tính khả thi xử lý nước thải 3.3.1 Xác định lưu lượng nước thải 3.3.2 Lấy mẫu phản tích mẫu 3.3.3 Bảo quản mẫu 3.4 Nước thải công nghiệp phân bón hóa học 3.4.1 Cơng nghệ sản xuất phân đạm ngưồn gốc nước thải nước thải chúng tới môi trường — 3.4.5 Xử lý nước thải ngành phân bón hóa học 267 3.5 Nước thải công nghiệp thuộc da 271 3.5.1 Công nghệ thuộc da - 271 3.5.2 Nguồn phát sinh nước thải, đặc tính nước thải công nghệ thuộc da 273 tác động chúng tới môi trường 3.5.3 Các phương pháp giảm thiểu ô nhiễm xử lý nước thải ngành thuộc da 3.6 Nước thải công nghiệp dệt nhuộm 3.6.1 Công nghệ sản xuất ngưồn phát sinh nước thải 3.6.2 Các nguồn gây nhiễm, đặc tính nước thải ngành dệt nhuộm tác động tới môi trường 3.6.3 Các phương pháp ngăn ngừa, giảm thiểu ô nhiễm xử lý nước thải ngành đệt nhuộm 3.6.3.1 Các phương pháp ngăn ngừa, giảm thiểu 3.6.3.2 Các phương pháp xử lý nước thải đệt nhuộm Nước thải công nghiệp giấy 3.7.1 Công nghệ sản xuất giấy 3.7.2 Các nguôn phát sinh nước thải đặc tính nước thải ngành giấy 3.7.3 Các biện pháp giảm thiểu nước thải công nghiệp giấy 3.7.4 Các biện pháp xử lý nước thải công nghiệp giấy 3.8 Nước thải công nghệ sản xuất bia 3.8.1 Tổng quan 3.8.2 Công nghệ sản xuấtbia 3.8.3 Các nguồn phát sinh nước thải đặc tính nước thải cơng nghiệp sản xuất bia 3.9 3.8.4 Các biện pháp ngăn ngừa, giảm thiểu xử lý nước thải 315 Nước thải ngành công nghiệp luyện kim, gia công kim loại 317 3.9.1 Công nghệ luyện gang luyện thép 317 3.9.2 Các nguồn nước thải đặc tính nước thải công nghệ luyện kim đen 318 "3.9.3 Công nghệ luyện kim màu ngưồn thải 322 3.9.4 Công nghệ gia công kim loại nguồn nước thải 323 3.9.5 Phương pháp xử lý nước thải công nghệ luyện kim gia công kim loại 325 Tài liệu tham khảo 330 am Chương ' SU © NHIEM MÔI TRƯỜNG NƯỚC 1.1 HỆ THỐNG NƯỚC VÀ MÔI TRƯỜNG 1.1.1 Nước tự nhiên Nước tài sản chung nhân loại, ngưồn gốc sống, mơi trường diễn q trình sống Nước đóng vai trị định việc đảm bảo sống người So với chất lỏng thơng thường khác, nước có tính chất khác thường Sau số tính chất đặc biệt quan trọng nước Khối lượng riêng Nước chất lỏng nở đóng băng Thực tế, khối lượng riêng nước lớn 4°C Điều có nghĩa nhiệt độ lớn nhiệt độ khối lượng riêng nước nhẹ hơn, băng nước Tính chất dẫn đến cài tượng phân tầng nhiệt hồ nước Nhiệt dung riêng Nhiệt dung riêng nước (~ 4184 1/kg.`C) cao chất lỏng khác, trừ amoniac Do tính chất nước đun nóng làm nguội chậm hầu hết chất lỏng khác Nhờ nước có tác dụng làm ơn hồ khí hậu vùng gần ngưồn nước có chức bảo vệ sống khỏi biến động đột ngột nhiệt Nhiệt bay a“ „hy ~ Nhiệt bay nước 2258 k#/£g, cao so với tất chất lỏng khác Điều có nghĩa nước tích lưỹ lượng nhiệt lớn giải phóng ngưng tụ Nhờ tính chất nước mà ta nói nước yếu tố ảnh hưởng tới khí hậu Trái Đất Nước hoà tan nhiều chất dung mơi Do mơi trường có hiệu cho việc vận chuyển chất dinh đưỡng hồ tan tới mơ quan thể sống loại trừ chất thải chúng Nước tham gia vào việc vận chuyển chất tan khắp sinh C ( Ov Mua ˆ Y^ ¬¬t i chuyén nué Di chuyén nuéc ` : quyén S5 oN May >⁄Z —~—— Hơi nước thodt tu thục vột boy nước \ \ C \ „ Cấp nước nuóc Xu ly nƯớc \ nước VÀ \AN, “khô À À mat luc dia Phan phéi \ \\ -3 of ; / BI + ` Thu gom nước thởi Xử lý nước thỏi no Wf” Thỏi pha lỗng kh Sơng Xủ lý nước thị act Thanh, ghế ! ee Xu ly cGp ba < nước Si ingi CCAR Œ À Cơ sở nghỉ ngơi giỏi trí À Mah aN \ ĩ VÀ Thởi + —— ] thỏi Tới sử dụng gión tiếp nước thỏi | OE ; / \ Sự boy nuớc từ đợi dương — \ ⁄ ` \ Củasơng Tói sử dụng gién tiếp ———- —— Z7 1712 ví ĐIED CABS Z6 We úF a xứ nu y M iÚ Bién ——— —— — Hình 1.1 Vịng tuồn hn nước với tác động nhơn sinh Q trình vận động nước tự nhiên mơ tả vịng tuần hồn nước hình 1.1 Nước bốc từ đại dương khơng khí biển mang vào đất liền, c với nước bốc từ nước đất liền thoát từ thực vật làm tăng độ ẩm khí quyển, cuối ngưng tụ thành mưa tuyết rơi xuống đất, hoà nhập vào dòng 10 quyền Các dòng nước ngầm nước mặt, sinh vật sử dụng bay trở lại khí nước mặt chảy biển để tham gia vào vịng tuần hồn khác giao thơng vận Con người sử dụng nước phục vụ cho nhiều mục đích nước cho sinh hoạt, làm nguyên tải, tưới tiêu nông nghiệp, làm thuỷ điện, cung cấp sử dụng làm phương tiện liệu tác nhân trao đổi nhiệt công nghiệp sinh hoạt giải tri v.v cho nhau, riêng nước chưa Trong công nghiệp, nhiều nguyên liệu thay can thiệp vào vịng tuần có thay Trong trình sử dụng nước, người minh hoa hình 1.1 hồn nước, tạo nên vịng tuần hồn nhân tạo nước mặt để cấp nước cho sinh hoạt Một số cộng đồng dân cư rút nước ngầm lấy nước sinh họat công nghiệp Nước Sau xử lý, nước phân phối đến hộ tiêu dùng đến nhà máy xử lý trước thải thải thu gom lại hệ thống cống chuyển tự nhiên cải trở lại nguồn tiếp nhận nước Q trình pha lỗng làm xảy với thiện thêm chất lượng nước Một vòng tuần hoàn tương tự thành phố nằm hạ lưu Tổng trữ lượng nước 1386 triệu km° , — Nuớc biển 97,3% Nudc bay hai vdo khí quyền | | Nước 2.7% Giữ lợi dang bang/bang 11.2% Nude ngam/dét 22.4% / 452000 km”/năm ae 407700 km /năm (90%) Muo, tuyết T Hồ/đồm 0,35% Khí quyền 0,04% Trong sông,suối 0,01% ty Bay hoi 72000 km?/nam Trới Đốt Hình 1.2 Tổng trữ lượng nước vỏ phơn bố nước II - Quặng sắt có thành phần chủ yếu oxyt sắt cacbonat sắt, lại tạp chất dạng oxyt AlạO, CaO, MgO, Na;O, KạO, SiO;, hợp chất mangan, crom chất lưu huỳnh, photpho, - Chất trợ dung (hay chất chảy) thường dùng đá vơi, hồng thạch, đolomit với mục đích kết hợp với tạp chất khó chảy dạng oxyt thành hợp chất đễ chảy để tách khỏi gang dạng xi lỏng nung chảy quặng - Khơng khí nóng cung cấp oxy cho q trình nung chảy quặng Sơ đồ cơng nghệ luyện gang nguồn chất thải thể hình 3.31 Quang sat đưa qua khâu sàng, tuyển để loại bỏ đất, đá, quặng chất lượng, sau rửa nước với mục đích loại bỏ cát, đất, tạp chất cịn bám vào quặng Quặng đưa vào nung lò cao nguyên liệu khác chất trợ dung, than cốc với nhiệu độ từ 1350 đến 1600C Gang chảy đổ khuôn, làm nguội để tạo sản phẩm gang thỏi Luyện thép Nguyên liệu đưa vào luyện thép bao gồm thành phần để tạo hàm lượng sắt thích hợp cho thép gang thỏi, sắt thép vụn, quặng sắt, ngồi cịn dùng lượng đá vôi định để tạo xỉ khử photpho lưu huỳnh quặng (hình 3.31) Luyện thép thực lị cao, sau thép lỏng dé khn làm nguội dé tạo thép thỏi Cán thép Cán thép q trình gia cơng thép thỏi để tạo sản phẩm dạng tấm, ống hay phục vụ cho ngành công nghiệp : 3.9.2, Cac nguồn nước thải đặc tính nước thởi cơng nghệ luyện kim đen Trong công nghệ luyện gang, thép cán thép, nước khơng tham gia vào q trình mà dùng vào công đoạn làm quặng, làm nguội khí lị xỉ lị, làm mát trục cán máy cán hay khuôn đổ gang, khuôn đồ thép Đó ngưồn sinh nước thải Khi sản xuất gang, trung bình sản 0,28 đến 0,35 xi va 2000 dén 4000 Nm? khí lị cao [6, 25] Xỉ lị chứa nhiều khống chất khác nhau, khoảng 50 đến 70% oxyt silic SiOz, oxyt nhém oxyt khác OXyt canxi, oxyt magie, v.v Trong trình nấu, luyện lị cao, xỉ có vai trị tạo mơi trường tốt để thực phản ứng hoá học nhằm khử bỏ tạp chất có hại chuyển vào kim loại nguyên tố có lợi Œ, Ni, Ti, điều chỉnh trình vận chuyển oxy từ pha khí vào pha kim loại, bảo vệ bề mặt kim loại trước oxy hóa xâm nhập tạp chất khí 318 Quang sat Nước Chết trọ dung Thơn cốc Khơng khínóng:_ ———x —— Sịng tuyển | Tạp chốt, đốt, Rủa quặng Nuớc thởi (TS, SS) | | LO cao —————Ì Khí thỏi lị cqo Xilị > Gang léng ` Đổ khn Gang thỏi Sót, thép phế liệu———t Quang sat ——— ` Lò cdo , Khi thai ld cao Xỉ lồ Thép long Đó vơi Đổ khn Thép thỏi Ỷ Lò nung thép q Can thép | Sản phẩm thép cán Hình 3.31 dịng thỏi Sơ đồ cơng nghệ luyện gœng, thép cón thép có kèm 319 Do thành phần tinh chất xỉ nên xi lò thường đưa qua dòng nước chảy mạnh có chất cách Do xỉ q trình áp lực để tạo thành sản phẩm phục vụ cho mục đích khác bơng xỉ làm nhiệt tốt, xỉ dạng hạt làm nguyên liệu sản xuất xi măng, vật liệu xây dựng, v.v lị có nhiệt độ cao (1350 đến 1600°C) trạng thái nóng chảy nên lượng nước cho làm nguội, tạo khối liên kết hạt xỉ cần lớn Một phần nước mát bốc Phần nước làm nguội xỉ tạo hạt xỉ xỉ vào bể lắng để tách xỉ Nước làm nguội xỉ có hàm lượng chất rắn lơ lứng cao, từ 700 đến 11.000 mg/l; xyanua dén 1,6 mg/l; H2S tir 18 - 1400 mg/l; va amon tir dén 4,8 mg/l Phần lớn sở luyện gang sử dụng tuần hồn lại lượng nước cho q trình làm nguội khí, xỉ hay dập lửa lị cốc hóa [8] Khí thải lị cao có hàm lượng bụi tir 10 dén 60 g/Nm’, cd nhiệt trị lớn (750 đến 900 kcal/Nm”) Người ta ước tính để sản xuất gang lượng bụi khí thải khoảng 45 đến 135 kg Do có nhiệt trị lớn nên khí thải lị cao thường dùng để sấy nóng khơng khí đưa vào lị hay trộn với khí khác làm nhiên liệu chạy động hay phục vụ cho sinh hoạt Trước sử dụng, khí thải cần khử bụi phương pháp khô hay phương pháp tướt Nếu khử bụi khí thải lị cao phương pháp ướt lượng nước tiêu tốn khoảng 20 m` cho gang Trong trình tách bụi, nước hấp thụ số khí độc có khí thải nên ngồi bụi, cịn chứa H;S, xyanua (1 + g CN, /mÌ ), phenol, naphtalen, amon vết kim loại kẽm, chì Dé tuần hồn sử dụng lại lượng nước này, người ta xử lý qua bước: thổi khí liên tục để tách CO;, phá trạng thái ổn định Zn(HCO;); dạng hòa tan, chuyển thành dạng kết tủa ZnCO+, sau bổ sung vơi chất trợ tạo để tách bùn, khử độc xyanua chất oxy hóa mạnh H;O; Nước thải phần, phần lớn sử dụng lại nước làm nguội xỉ lò luyện gang, đập lửa lò cốc hóa, v.v Lượng nước làm nguội tiêu tốn cho q trình luyện gang thơng thường từ 40 đến 50 m’ cho tan gang [8], 20 m */] gang dùng cho trình khử bụi làm nguội khí lị cao phương pháp ướt Nếu nước làm nguội tuần hoàn trơng hệ thống khép kín lượng nước tiêu thụ giảm từ đến mỶ/1 gang Tương tự công nghệ luyện gang, nước thải công nghệ từ hệ thống nước làm nguội nước làm khí lị Q trình luyện thép phương pháp khác loại lò khác với mục hàm lượng cacbon, silic, photpho lưu huỳnh gang Các nguyên liệu luyện thép sinh thực đích làm giảm ngồi gang cịn sắt thép phế, quặng sắt để bổ sung hàm lượng oxyt sắt cho thép, vôi để khử photpho, lưu huỳnh, fluor nhiều trường hợp bổ sung fluorcanxi CaF; làm tăng khả nóng chảy cho quặng Chính nước thải công nghệ luyện thép thường chứa bụi, oxyt kim loại oxyt sắt, oxyt mangan, hợp chất photpho lưu huỳnh fluor fluorsiiic SiF4 Lượng nước làm nguội tiêu thụ luyện thép theo phương pháp Siemens-Martin từ 12 đến 18 m1 thép theo phương pháp Thomas từ đến m'/1 thép Hàm lượng bựi khí lị phương pháp thổi oxy 20 g/Nn” theo phương pháp Siemens-Martin 0,6 đến 1,5 g bui/Nm’ Hiện nay, cơng nghệ luyện 320 khí thải, qua thép sử dụng lị điện hồ quang làm giảm vấn đề ô nhiễm bụi , giảm ô nhiễm nước thải cán tinh với mục Cán thép qua hai hay nhiều cấp khác nhau: cán thơ, cán trung, cán nóng thường đích tạo sản phẩm dạng khác Cán thô, cán trung mát trục cán sản cán tính thường cán nguội Trong cán nóng nước dùng để làm đoạn phẩm cách phun trực tiếp vào ổ trục sản phẩm cán Nước thải từ công 5% khối đến chiếm cán Vảy cán chứa vảy cán, bụi kim loại, đầu mỡ bôi trơn trục giá cán nước lượng sản phẩm [6] Vảy cán thơ thu hồi kênh chứa nhiễm khác chúng có khối lượng riêng lớn lắng nhanh Vảy cán mịn chất ð đoạn chứa 10 nước thải vào bể lắng có phận tách dầu mỡ Nước thải từ công dén 1000 mg/l vay cán khoảng 39 mg/I đầu, mỡ thải lò cao, Ngưồn nước thải thứ hai sở cán thép nước làm khí thép bao gồm bụi (1 nước thải loại có thành phần tương tự nước thải lò cao luyện SO, F, NOx, Déi đến 100 g/Nm’) chứa HF, FeO, CaO, ngồi cịn chứa khí CO, đưa vào cán với cơng nghệ cán nguội, thép thô phải xử lý làm vảy cán trước thường; hỗn hợp Phương pháp xử lý thường dùng loại axit HCI, H;SO¿ cho thép nước thải axit HF-HNO; cho thép inox để đánh bề mặt, sau rửa nước, mang tính axit mạnh Ngồi cán nguội, trục cán nhữ tương bao gồm 1O% đầu, tác nhân tạo hệ nhũ tương tác hủy vi khuẩn Về nguyên lý, dịch tuần hoàn sử phần thải theo định kỳ với mục đích bổ sung dịch nhũ tương sau bôi trơn làm nguội trục cán làm nhân dụng cho nguội dung ổn định chống lại hệ kín, đảm bảo đặc dịch phá tính thải gây Ơ Đối với sở luyện kim có cơng đoạn cốc hóa than nguồn nước nhiễm lớn, cần quan tâm nước thải rửa khí thải lị cốc hóa 900 đến 110C, Quá trình luyện cốc trình nung kết than lị nhiệt độ đích tăng hàm lượng cách ly với khơng khí khoảng thời gian 20 đến 30 nhằm mục lưu huỳnh Các chất cacbon trọng than, tăng nhiệt trị than đồng thời giảm lượng tro, khí thải Qua làm lạnh tạo thành sau luyện cốc cốc chất hữu bay với nhựa hắc ín nhiều lần nước, thành phần hữu bay ngưng tụ dạng đầu, than đá thu nước thải chứa chất nhiễm amon, phenol, xyanua Nếu luyện Ì 780 kg cốc, 30 kg bao gồm naphtalen, hắc ín, đầu nặng, dầu nhẹ 325 mỉ khí (tương ứng với 190 kg) tuyển Thơng thường loại đầu, hắc ín thu hồi phương pháp lắng hay giai đoạn xử lý đầu sử dụng nguyên liệu đầu cho trình sản xuất khác CN, Nước thải sau thu hồi đầu, hắc ín cịn chứa chất tan phenol, NH,’, thuộc vào đặc tính loại Lượng, thành phần hàm lượng chất ô nhiễm nước thải phụ gian luyện cốc than đưa vào luyện cốc, điều kiện làm việc lò cốc nhiệt độ, thời 321 phương pháp xử lý khí thải lò luyện cốc Thanh phần nước thải làm khí lị luyện cốc tương tự nước thải lị khí hóa than (xem mục 3.4) 3.9.3 Cơng nghệ luyện kim màu vờ nguồn thỏi chì Trong công nghệ luyện kim màu thường tập trung vào kim loại nhơm, đồng, kẽm, Luyện kim màu thực theo phương pháp sau : Hỏa luyện phương pháp dùng nhiệt để thu hồi kim loại từ quặng Hỏa luyện gồm bước: tuyển quặng; sấy để tách nước tự do; nung nhầm khử nước liên kết (ở nhiệt độ lớn 200°C); thiêu kết, nấu luyện để tách xỉ tạp chất quặng Thủy luyện phương pháp dùng chất lỏng thích hợp để hịa tan kim loại cần tách nhằm tách chúng khỏi tạp chất Công nghệ thường gồm: tuyển quặng; hịa tan dung mơi; tách kim loại khỏi dung dịch (kết tủa, kết tinh, lắng, lọc, ) Phương pháp điện phân dựa nguyên tắc phân ly kim loại điện cực trái dấu tách khỏi tạp chất dưng dịch có điện cực Phương pháp điện phân thường kết hợp với phương pháp thủy luyện Thông thường người ta dùng phương pháp hỏa luyện thủy luyện Hình 3.32 trình bày ví dụ cơng nghệ luyện đồng (hỏa luyện thủy luyện) Trong hỏa luyện, nước tham gia vào q trình làm nguội sản phẩm khí thải lò nung Nước thải chứa thành phần tạp chất quặng kim loại luyện Trong thủy luyện, dung dịch hòa tan quặng thường dung dịch axit HCI, H;SO¿, dung dịch kiềm NaOH dung dịch muối nước Nước thải mang đặc tính dung dịch hịa tan có lẫn tạp chất dạng tan, lơ lửng kim loại Trong thủy luyện, dung dịch (hay nước cái) sau q trình điện phân hay kết tính có hàm lượng kim loại thấp, tuần hồn làm dung dịch hịa tan hay xi măng hóa để tạo đồng thứ phẩm Xi măng hóa trình thay kim loại hịa tan dung dịch kim loại khác dạng bột, phoi sắt làm cho kim loại thứ kết tủa với mục dích khử tạp chất dung dịch thu hồi kim loại có ích từ dung dịch có nông độ thấp Nguồn nước thải sinh chủ yếu rửa sản phẩm phần dung dịch thải bỏ Nước thải luyện kim màu nước rửa khâu tuyển quặng, chứa tạp chất vô có hàm lượng chất rắn chất rắn lơ lửng cao Nguồn thứ hai nước rửa sản phẩm lắng, gạn lọc sản phẩm, thường mang tính axit có chứa thành phần kim loại cần luyện số chất hòa tan hòa tan quặng asen, fluor, v.v Nudc lam sach va làm nguội xỉ phương pháp hỏa luyện chứa bụi kim loại số khí bị hấp thụ khí lị cao luyện kim đen Bằng phương pháp thủy luyện có tuần hồn sử dụng lại dung dịch luyện, lượng nước thải tính từ đến mỶ cho sản phẩm thô Trong khai thác nhơm phương pháp điện phân, nước thải tính l oxyt nhôm mẺ tinh luyện để sản xuất I nhơm lượng nước thải 10 m’, 322 Quang déng | Tuyén quang Quang dong _4 = Tạp chốt i H2SOa Hoi Say quang Nung, thiêu Rua, lang, loc Khi thai —— Tap chat † Y _ Khủ Fe* xi Ì Dién phan hay két tinh Nếu, luyện | Nước cai Tĩnh luyê inh Tap chat luyện Sản phẩm I , J ximang héa |, Phol sat q Đồng san pham Nấu chỏy b) œ) ¥ | Tinh luyện Lore tha phém H.nh 3.32 Sơ đồ cơng nghệ luyện đồng vị cóc nguồn chốt thỏi d Công nghệ hỏo luyện; b Công nghệ †hủy luyện 3.'.4 Công nghệ gia công kim loại nguồn nước thỏi Q trình gia cơng kim loại q trình gia cơng dạng ống, thoi thành sản pham thương mại dùng công nghiệp, sinh hoạt ngành kinh tế khác Q trình gia cơn; kim loại bao gồm: - Gia cơng tạo hình sản phẩm phương pháp học tiện, cất, hàn, ghép nối hay phương pháp nhiệt đúc, rèn, - Làm bề mặt cạo rỉ sắt, tẩy rửa tạp chất bám bề mật - Gia công bề mặt sơn, mạ điện, để tạo lớp bảo vệ bề mặt kim loại chống ăn mòn, tăng độ cứng bề mặt, chống mài mòn, tăng độ dẫn nhiệt, dẫn điện, Trừ q trình gia cơng khí tạo hình sản phẩm khơng sử dụng nước, q trình xử lý bề mặt kim loại khác có sử dụng nước để làm bề mặt sử dụng hóa chất dang dung dich để tẩy rửa, mạ bóng, sơn phủ, Từ q trình này, nước thải sinh 323 chứa nhiều chất gây ô nhiễm nguồn nước rỉ sắt, kim loại nặng, đầu mỡ, xút, axit, chất tẩy rửa, v.v Đặc tính nước thải loại hình gia cơng kim loại thường khác nhau, phụ thuộc vào cơng nghệ gia cơng, vào loại hóa chất sử dụng phương pháp làm bề mặt Chẳng hạn công nghiệp mạ kim loại, sản phẩm thường mạ đồng, kẽm, crom, niken, có nghĩa dung dịch mạ chứa thành phần chủ yếu hợp chất kim loại Sơ đồ cơng nghệ với địng thải trình mạ miêu tả hình 3.33 Sản phẩm trước đưa vào mạ cần xử lý bề mặt để tạo điều kiện dễ bám phủ dung dịch mạ Cạo rỉ, cạo lớp sơn, mạ phương pháp khơ hay phương pháp ướt Nếu dùng nước để rửa nước thải từ công đoạn chứa rỉ sắt, tạp chất, dầu, mỡ Nếu làm phương pháp hóa học thường dùng xút (NaOH) axit (H;SO¿, HCI),do nước thải mang tính kiềm hay axit Trong bể ngâm với xút để tẩy dầu mỡ bám bề mặt kim loại thường xảy phản ứng xà phịng hóa, tạo bọt cho nước thải theo phản ứng sau: RiCOOR, + NaOH — R;OH +R,COONa (3.42) ngâm bể axit để tẩy ri sắt Sau sản phẩm nhúng vào bể mạ chứa dung dịch mạ chất trợ dung NH,Cl, NaCN, Thơng thường q trình tẩy, rửa bể mặt kim loại mạ phủ bề mặt thực theo phương thức gián đoạn Các dịch tẩy rửa, dung dịch mạ thải bỏ định kỳ chúng khơng cịn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Đây nguồn gây ô nhiễm lớn với hàm lượng cao kim loại nặng hóa chất Cịn dịng thải khác dòng nước rửa sản phẩm sau mạ, rửa sàn, thiết bị có chứa xyanua, kim loại nang, axit, ® Tóm lại, nước thải cơng nghệ luyện kim gia công kim loại bao gồm nguồn: - Nước làm mát lị cao, khn đúc, máy nén, động cơ, máy cán, Nước thường nhiễm, tuần ồn sử dụng lại cho mục đích dập lửa lị cốc hóa, làm nguội xỉ, khí thải lị cao - Nước làm nguội xỉ, tạo hạt xỉ làm nguội, làm khí lị cao thường có hàm lượng chất rắn lơ lửng cao, ngồi cịn chứa amon, xyanua, hợp chất lưu huỳnh, phenol, kim loại nặng Về nguyên lý xử lý nước thải chứa amon, xyanua, phenol tương tự mục 3.4 nước thải cơng nghệ khí hóa than - Dịng thải cơng đoạn sàng, tuyển quặng, đặc biệt số công nghệ luyện kim màu chứa tạp chất đất, đá sỏi muối vô tan - Nước thải công ngh luyện kim màu phương pháp thủy luyện kết hợp với điện phân nước thải cơng nghệ xử lý bề mặt mang tính axit chứa kim loại nặng chất rắn lơ lửng - Nước thải công nghệ mạ, sơn, tạo bề mặt bảo vệ kim loại, có hàm lượng kim loại cao thành phần chất trợ dung CN, SO,”, F’, , ngồi cịn chứa đầu mỡ 324 “ Vột cồn ma ——+| Lamsach bang cohoc } Bul.a Y = Madi nhén, danh > Xăng, dung môi ———> ae Bui kim | | l - - ~ Hoi dung méi > Khu dau mo - ẽ Ƒ ` ' r"" > Nuớc thỏi chúa dồu mỡ : Lam sach bang phuong HCI, HạSOa, NaOH: Zm(CN», Inch ———| phóp CuSO,, Cu(CN)2 7nO, NacCNn, Hoi axit } > hóo học, điện hóa Axi†, kiềm Ma 3dang H2SOa NacN, | No©H, Chất mạ bóng, HsBOs | NiSO,H;BO; | Mẹ kẽm CN’, Zn", axit L Ma niken Axi, muội vịng, bạc Hz§O¿ CrO: \ | Mẹ đồng muối đồng axit axit ` CN, CN’, cr, NỈ, axit |_| Ma vang bac Vv WW Nước thởi chứa œxif, CN, kim loại nặng Hình 3.33 Sơ đồ cơng nghệ mọ với cóc dịng thỏi q trình 3.9.5 Phương phép xử lý nước thỏi công nghệ luyện kim gia công kim loại Do đặc thù nước thải ngành công nghệ luyện kim gia cơng kim loại có chứa kim loại nặng crom, chì, đồng, sắt, nhơm, niken, kẽm, Các kim loại có nước trực tiếp ảnh hưởng đến sức khỏe người gây bệnh viêm loét da, đạ dày, đường hô hấp, gây ung thư máu, Các kim loại nặng lại có khả tích tụ loại động vật sống nước cá, ốc, tôm, cua, gián tiếp tác động đến sức khỏe người 325 Các phương pháp xử lý nước thải chứa kim loại bao gồm: - Phương pháp kết tủa hóa học Phương pháp dựa phản ứng hóa học chất đưa vào nước thải với kim loại cần tách, độ pH thích hợp tạo thành hợp chất kết tủa tách khỏi nước thải phương pháp lắng - Phương pháp trao đổi ion Dựa nguyên tắc phương pháp trao đổi ion dùng ionit nhựa hữu tổng hợp, chất cao phân tử có gốc hydrocacbon nhóm chức trao đổi ion Quá trình trao đổi ion tiến hành cot cationit anionit - Phương pháp điện hóa Dựa sở q trình oxy hóa khử để tách kim loại điện cực nhúng nước thải chứa kim loại nặng cho dòng điện chiều chạy qua Bằng phương pháp cho phép tách ion kim loại khỏi nước, bổ sung hóa chất, song thích hợp với nước thải có nồng độ kim loại cao (> g/l), chi phi điện lớn - Phương pháp sinh học Dựa nguyên tắc số loài thực vật, vi sinh vật nước sử dụng kim loại chất vi lượng trình phát triển sinh khối bèo tây, bèo tổ ong, tảo, v.v Với phương pháp này, nước thải phải 60 mg/I bổ sung đủ chất dinh dưỡng (nitơ, photpho) thiết khác cho phát triển loài thực vật rong tích lớn nước thải có lẫn nhiều kim loại hiệu xử lý có nồng độ kim loại nặng nhỏ nguyên tố vi lượng cần tảo Phương pháp cần diện Phương pháp thông dụng để xử lý nước thải chứa kim loại nặng phương pháp kết tủa hóa học kết hợp với đơng keo tụ Phương pháp kết tủa [8] Phương pháp dựa nguyên tắc độ hòa tan kim loại dung dịch phụ thuộc vào độ pH Ở giá trị pH định dung dịch, nồng độ kim loại vượt q nồng độ bão hịa bị kết tủa Rất kim loại kết tủa pH = hay môi trường axit, mà phần lớn giá trị pH kiềm yếu kiềm Để điều chỉnh pH, hóa chất thường dùng sữa vơi, sơđa xút Hình 3.34 biểu thị độ hòa tan hợp chất Fe”, Cr”" Cd”* với NaOH, Ca(OH); Na;COy phụ thuộc vào giá trị pH dung dịch Hình 3.35 phạm vi pH cho trình kết tủa số kim loại thường gặp công nghiệp luyện kim gia công kim loại Đối với kim loại tạo thành hydroxyt lưỡng tính crom, nhơm, kẽm (những hydroxyt kim loại hòa tan axit kiềm) thực trình kết tủa giá trị pH không cao Thông thường giá trị pH giảm sau kết tủa Nguyên nhân do: - Trong trình kết tủa tạo thành hydroxyt kim loại hay muối kiềm khó tan, hàm lượng ion hydroxyt (OH) giam - Hấp phụ chất trung hòa vào bơng cặn hydroxyt kim loại có bề mặt lớn 326 ' tan - Nếu dung dịch có mặt hợp chất Ee?' Fe”” bị oxy hóa O; nước tạo thành ion hydro H” theo phản ứng: 2Fc”' + 5H;O + 1/20; œ> (3.43) 2Fc(OH);Ì + 4H” 20 => || | Na.co |\ 15 \ Cd?* | lo \ 5b { \ Na0H L \ \ Ca(OH), + B —r—._L pH \ \ iS 10 ——* Hình 3.34 Độ hịo tan củo cóc hợp chốt Fe, Cr”” vờ Cd** v6i NaOH, Ca(OH)2 va NaCOs; su phy thudc vdo gid tri pH chất kim Từ hình 3.34 3.35 cho thấy, phạm vi pH cho trình kết tủa hợp đến 12) kết loại khác Chặng hạn chì cađmi, giá trị pH cao (10,5 cacbonat Còn dạng hydroxyt pH thấp (7 đến 10) kết tủa dạng muối dùng với kim loại lưỡng tính crom, kẽm kết tủa pH cao (1lđến 12) dễ tạn hydroxyt phức tạo cao vôi thay xút NaOH để điều chỉnh pH, pH phức kết hợp với canxi tạo thành muối canxi khó tan theo phản ứng: Zn(OH), + 20H [Zn(OH),J” cr (3.5) Sau hợpợp chất Cr`" kết hợp với tác nhân trung hòa tạo kết tủa dạng g hydroxyt hydroxy Nước thải ngành công nghiệp luyện kim, gia cơng kim loại có chứa hàm lượng kim loại nặng cao cần xử lý nguồn để thu hồi kim loại, tạo hội cho tuần hoàn lại nước giảm hàm lượng kim loại dong thải trước đưa vào trạm xử lý nước thải tập trung 328 Héa chat Hóc chếtkhủ 4] Nude thar] Bề chứa ‘4 i "Ue thei | Vv Siều chỉnh pH | Bé phan ting —- va Thiét _——y Nuớc sdu xử lý bị lắng Xử ý bùn Bun Hinh 3.36 So dd nguyén ly †hống xử lý nước thai chia kim logi Do dòng thai chứa chat doc nhu xyanua, fluor, phenol, sunfit, va kim loại nang nên phân luồng dòng thải để xử lý dòng cần thiết Khử độc xyanua, fluor, phenol, sunfit trình bày mục 3.4 Đối với dịng thải chứa kim loại nặng thông thường xử lý phương pháp kết tủa hóa học Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải chứa kim loại nặng bao gồm bể chứa nước thải với mục đích chứa điều hịa lưu lượng, bể phản ứng thiết bị hệ, hóa chất trung hịa hóa chất khử tác dụng với hợp chất chứa kim loại có nước thải tạo hydroxyt kim loại hay muối kim loại kết tủa Sau phản ứng hỗn hợp nước chất kết tủa đưa qua bể láng để tách chất kết tủa dạng bùn, cần thiết bổ sung chất trợ lắng hay chất tạo keo Bùn xử lý tách nước dùng làm nguyên liệu đầu cho công nghệ sản xuất khác hay chôn lấp đặc biệt, tùy thuộc vào đặc tính thành phần bùn Sơ đồ hệ thống mơ tả hình 3.36 329 TAI LIEU THAM KHAO Mahan S P: Pollution Control in Process Industries, Me Graw-Hill Publishing Company Limited, New Dehli, 1992 Nemerow N Lt Industrial Water Pollution: Orgins, Characteristics and 1985 Radionoy A Klusin VN, Yorotresnhicov N X: VYechnology Treatment > of Environmental Protection, Pub “Chemistry”, 1989 Ramalho RS: Introduction tor Wastewater Treatment Process, Laval University, Quebec, Canada, 1977 ATV - Merkblatt M756: Abwasser bei der Herstellung von Gesellschaft zur Forderung der Abwessertechnik, St Augustin, 1986 HH Riffer K H Rosenwinkel: Oldenburg Verkag Miinchen Wien Vaschenbuch der Diingenmitteln Industricabwasserreinigung, 1991 US EPA: Inorganic Fertilizer and Phosphate Mining Industry Water Control, Water Pollution Control Research Series N° 12020 FDP 09/71 Pollution R and Bolinke and K Péppinghaus W Fresenius and W Schneider Wastewater ‘Technology Origin, Collection, Treatment and Analysis of Wastewater, Springer Verlag, Berlin Heidelberg - New York - London - Paris - Tokyo, 1989 Yaneries and the Environment: A technical guide to reducing the enviromental unpacts of tannery operation, UNEP, 1991 10 Escap United Nations : Industrial Pollution Guideline / VIE Tanning industry, 1982 - Felkex, L Lederhextellung: Lehr-und Handbuch Springger Verlag, 1986 der Abwassertechnik / Band VỊ, - Ehuer GŒ Schelz D: Textilirberei und Earbstoffe, Springer Verlag, Berlin, 1989 - UNIEP : The Textile Industry Publication, First Edition - © Visvanathan: Waste Bangkok, Thailand 1995 and the Environmental Problem, United Nations 1994 Minimization Opportunities in Textile Dyeing Industry, ATT, * ._Wirtschaftskanmmer Osterreich: 1995 Branchenkonzept fũr den Textilbereich, Wien, Kết nghiên cứu khảo sát thuộc chương trình diều tra môi trường, Trung tâm Khoa học Công nghệ Môi trường, Đại học Bách khoa Hà nội, 1997 Managemeut Technical Report N°.34: Environmental in the Pulp and Paper Indusuy, UNI:P/I:, 1996 _ ATV - Arbeitsgruppe: Abwasser aus der Zellstoffherstcllung, Korrespondenz, Abwasser 38-1991 Mobius, C H Gemeinsame Behandlung von Papierfbrikabwasser mit kommunalen Abwasser, 1989 20 CEST: Kết khảo sát số nhà máy Việt Nam Chương trình sản xuất trone cơng nghiệp giấy NH:M, 1995 - 1997 21 Hubets L H A Knelissen, J 1Í: Applicadon of UASB-reator for Anaerobic Trcatment of Paper and Boardmill Effluent, Proceeding of EWPCA, Amsterdam, 1996 22 B Bohnke, W Bischofsberger C F Seyfried: Anaerobtechnik Handbuch der Anaroben Behandlung von Abwasser and Schlamm, Springger Verlag, 1993 Korrespondenz Abwasser, Heft 6/1997 : Bericht 1.18 - Brauereien on Brewery - ATV FachausschuB, CHLB Đức 24 Vereyken, Swinkels: Experlence with the UASB-Svstem Wastewater, Proceedings "Anaerobic Treatment a Grown-up Technology", Amsterdam, 1986 Hartinger L Hitzeman G Lebr-und Handbuch der Abwassertechnik, Band VIE Eisenund Stahlindustrie Halbzeugwerke, Verlae Ermst-Sohn, Berlin, 1985 331 GIAO TRINH CONG NGHE XU LY NUGC THAI Tác giỏ : Trần Văn Nhôn, Ngô Thị Nga Chịu trách nhiệm xuốt : PGS TS Tô Đăng Hỏi Biên lập : Ngọc Khuê - Phạm Niên Chế : Lê Tuấn Vé bia : Huong Lan NHÀ XUẤT BẢN KHOA HOC VA KY THUAT 70 - TRAN HUNG DAO, HA NO! In 1000 Khổ 1óx24 cm Tợi Cơng ty In Hồng khơng Giốy phép số 978-29-1ó/ 11/2001 In xong vị nộp lưu chiểu thóng 11 năm 2001 332