Tiểu luận xử lý nước thải xi mạ

BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH & XÃ HỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ NGHỆ II KHOA BẢO HỘ LAO ĐỘNG TIỂU LUẬN XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ Giáo viên hướng dẫn: Ths Nguyễn Xuân Thành Nam Lớp: Cao Đẳng Bảo Hộ Lao Động 2020 Nhóm: (Lớp BHLĐ 2020) HSSV thực : Nguyễn Hữu Duy Sơn (Nhóm trưởng) Nguyễn Hồng Ngự Huỳnh Tấn Phát Trần Hoài Phương Nguyễn Phước Thiện Trần Quang Thống Phan Văn Tiến Trần Thành Tín Cao Văn Hồn Trang / 28 NHĨM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ Phụ lục MỞ ĐẦU Chương 1: Tổng quan Công nghệ Xi mạ I Lịch sử hình thành phát triển II Tìm hiểu cơng nghệ xi mạ Xi mạ ? Sự hình thành lớp mạ Dây chuyền công nghệ Công nghệ xử lý bề mặt (xi mạ) thường bao gồm công đoạn sau: Chương 2: NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHỆ XI MẠ 10 I Lưu lượng thành phần, tính chất nước thải: 10 II Ảnh hưởng nước thải ngành xi mạ đến môi trường người: 11 Ảnh hưởng đến môi trường: 11 Ảnh hưởng đến người: 11 Độc tính Crôm: 12 Độc tính xianua 13 III Hiện trạng ô nhiễm môi trường công nghiệp xi mạ Việt Nam: 13 Chương 3: Phương pháp Xử lý nước thải Xi-mạ 14 I Giới thiệu phương pháp công nghệ xử lý nước thải xi mạ: 14 Phương pháp kết tủa: 14 Phương pháp trao đổi ion: 15 Phương pháp điện hóa: 16 Phương pháp hấp phụ sinh học: 16 Phương pháp hấp phụ 16 Chương 4: Hệ thống xử lý nước thải xi mạ cơng ty cổ phần Khóa Minh Khai 17 I.Thông tin doanh nghiệp 17 II Xử lý nước thải 19 III Kết sau qua hệ thống xử lý 23 Chương 5:Một số mơ hình xử lý tham khảo Công ty tư vấn Môi trường 24 I CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN ĐẦU TƯ MÔI TRƯỜNG THẢO NGUYÊN XANH 24 Trang / 28 NHÓM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ II CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI DỊCH VỤ XÂY DỰNG VÀ MÔI TRƯỜNG SẠCH(SACO) 27 Trang / 28 NHÓM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ MỞ ĐẦU Tại Việt Nam, công nghiệp ngày phát triển, với ngành đa dạng phức tạp Điều dẫn tới tác động môi trường ngày nhiều theo chiều hướng tiêu cực Các ngành CN thải môi trường nhiều chất thải độc hại, đặc biệt nước thải Ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống sinh vật người Một ngành gây ảnh hưởng nghiêm trọng, Cơng nghiệp Xi mạ Vì để giảm thiểu tác động chất thải từ nhà máy công nghiệp, phải nắm rõ chất nó, quy trình xử lý cuối đường ống Trong phạm vi làm nhóm, đề cập đến vấn đề xung quanh nước thải cách xử lý nước thải từ nhà máy công nghiệp xi mạ Nhằm giúp nâng cao hiểu biết cách xử lý nguồn nước thải Trang / 28 NHÓM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ Chương 1: Tổng quan Công nghệ Xi mạ I Lịch sử hình thành phát triển Ngành mạ điện nhà hóa học ý Luigi V Brugnatelli khai sinh vào năm 1805 Ông sử dụng thành người đồng nghiệp Alessandro Volta, pin Volta để tạo lớp phủ điện hóa Phát minh ông ứng dụng công nghiệp suốt 30 năm nghiên cứu phòng thí nghiệm Năm 1839, hai nhà hóa học Anh Nga khác độc lập nghiên cứu trình mạ kim loại đồng cho nút in Ngay sau đó, John Wright, Birmingham, Anh sử dụng Kali Xyanua cho dung dịch mạ vàng, bạc Vào thời kì này, dung dịch có khả cho lớp mạ kim loại quý đẹp Tiếp bước Wright, George Elkington Henry Elkington nhận sáng chế kĩ thuật mạ điện vào năm 1840 Hai năm sau đó, ngành cơng nghiệp mạ điện Birmingham có sản phẩm mạ điện khắp giới Cùng với phát triển khoa học điện hóa, chế điện kết tủa lên bề mặt kim loại ngày nghiên cứu sáng tỏ Kĩ thuật mạ điện phi trang trí phát triển Lớp mạ kền, đồng, kẽm, thiếc thương mại chất lượng tốt trở nên phổ biến từ năm 1850 Kể từ máy phát điện phát minh từ cuối kỉ 19, ngành công nghiệp mạ điện bước sang kỉ nguyên Mật độ dòng điện tăng lên, suất lao động tăng, q trình mạ tự động hóa từ phần đến hoàn toàn Những dung dịch với phụ gia làm cho lớp mạ đạt chất lượng tốt Các lớp mạ nghiên cứu phát triển để thỏa mãn yêu cầu chống ăn mịn lẫn trang trí, làm đẹp Kể từ sau chiến tranh giới thứ hai, người ta nghiên cứu thành công kĩ thuật mạ crom cứng, mạ đa lớp, mạ đồng hợp kim mạ kền sunfamat Nhà vật lý Mỹ Richard Feynman nghiên cứu thành công công nghệ mạ lên nhựa Hiện công nghệ ứng dụng rộng rãi Kĩ thuật mạ ba trình chu trình LIGA - sử dụng sản xuất robot điện tử siêu nhỏ (MEMS) II Tìm hiểu cơng nghệ xi mạ Xi mạ gì? Kỹ thuật xi mạ hay kỹ thuật Galvano (lấy theo tên nhà khoa học Ý Luigi Galvani), tên gọi trình điện hóa phủ lớp kim loại lên vật Trong trình mạ điện, vật cần mạ gắn với cực âm catôt, kim loại mạ gắn với cực dương anôt nguồn điện dung dịch điện môi Cực dương nguồn điện hút electron e- q trình ơxi hóa giải phóng ion kim loại dương, tác dụng lực tĩnh điện ion dương di chuyển cực âm, chúng nhận lại e- q trình ơxi hóa khử hình thành lớp kim Trang / 28 NHĨM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ loại bám bề mặt vật mạ Độ dày lớp mạ tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện nguồn thời gian mạ ( Theo Bách khoa điện tử Tồn thư Wikipedia ) Sự hình thành lớp mạ Điều kiện tạo thành lớp mạ điện Mạ điện cơng nghệ điện phân Q trình tổng qt là: -Trên anot xảy q trình hịa tan kim loại anot: M – ne → Mn+ -Trên catot xảy q trình cation phóng điện trở thành kim loại mạ: Mn+ + ne → M Thực trình xảy theo nhiều bước liên tiếp nhau, bao nhiều giai đoạn nối tiếp như: trình cation hidrat hóa di chuyển từ dung dịch vào bề mặt catot (quá trình khuếch tán); cation lớp vỏ hidrat, vào tiếp xúc trực tiếp với bề mặt catot (quá trình hấp phụ); điện tử chuyển từ catot điền vào vành hóa trị cation, biến thành nguyên tử kim loại trung hịa (q trình phóng điện); ngun tử kim loại tạo thành mầm tinh thể mới, tham gia nuôi lớn mầm tinh thể hình thành trước Mọi trở lực q trình gây nên độ phân cực catot, (quá catot), tức điện catot dịch phía âm lượng so với cân bằng: ηc = φcb - φ = ηnđ + ηđh + ηkt Trang / 28 NHÓM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ Trong đó: ηc: tổng cộng catot φcb: điện cân catot φ: điện phân cực catot (đã có dịng i) ηnđ: nồng độ (phụ thuộc vào trình khuếch tán) ηđh: chuyển điện tích ηkt: kết tinh Do đó, điện kết tủa kim loại catot diễn điện catot dịch chuyển khỏi vị trí cân phía âm lượng đủ để khắc phục trở lực nói Điều kiện xuất tinh thể Trong điều kiện điện kết tủa kim loại dung dịch, yếu tố định tốc độ tạo mầm tinh thể tỷ số mật độ dòng điện catot Dc mật độ dòng trao đổi i0: β = Dc / i0 Mặt khác, theo phương trình Tafel: η = a + b.log Dc Suy rộng ra, yếu tố làm tăng phân cực catot cho lớp mạ có tinh thể nhỏ mịn, ngược lại Các mầm tinh thể ban đầu xuất ưu tiên tham gia vào mạng lưới tinh thể kim loại vị trí có lợi mặt lượng Đó chỗ tập trung nhiều nguyên tử láng giềng nhất, lượng dư bề mặt lớn nhất, mối liên kết chưa sử dụng nhiều Nếu kim loại kim loại kết tủa có cấu trúc mạng giống hình thái, kích thước cấu trúc kim loại bảo tồn kim loại kết tủa phát triển theo cấu trúc (cấu trúc lai ghép (epitaxy)), xảy lớp nguyên tử Sau dần chuyển cấu trúc vốn có lớp kết tủa Trường hợp cho lớp kim loại mạ có độ gắn bám tốt, xấp xỉ với độ bền liên kết kim loại Nếu thông số mạng chúng khác xa nhau, bề mặt chúng có tạp chất hay chất hấp phụ, lai ghép khơng xảy Đấy nguyên nhân gây nên ứng suất nội làm lớp mạ dễ bong Dây chuyền công nghệ 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 Trang / 28 NHÓM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ 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 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: - 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)2 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 Trang / 28 NHÓM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ Dây chuyền cơng nghệ: Vì phải xi mạ? Các kim loại để ngồi bề mặt khơng khí với thành phần oxy, lưu huỳnh, chất ăn mịn gây nên tình trạng gĩ sét, ố màu làm cho kim loại không giữ màu sắc ban đầu Vì thường kết hợp lớp xi mạ phủ lót để tạo nên cách biệt kim loại với mơi trường hoạt động Tùy vào tính chất mơi trường hoạt động mà sử dụng lớp phủ kim loại đặc trưng để đáp ứng yêu cầu Trang / 28 NHÓM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ Trên thị trường thông thường có lớp xi mạ sau: Xi mạ Crom, Xi Mạ Niken, Mạ Đồng,Mạ cadimi Xi Mạ Thiếc,Xi Mạ Kẽm Các lớp phủ có tính khác biệt có thời gian vai tro riêng biệt cho sản phẩm Lợi ích xi mạ Nhờ phản ứng bảo vệ chống ăn mòn cao lớp phủ kim loại nên ngày ngành xi mạ áp dụng rộng rãi Tùy vào nhu cầu mục đích sử dụng, người ta lựa chọn phương pháp xi mạ khác nhau: xi mạ điện phân hay mạ nhúng nóng Ứng dụng xi mạ Trong ngành công nghiệp, xi mạ áp dụng trang trí, làm tăng khả chống mài mịn, tăng độ cứng lên bề mặt, lớp mạ vừa trang trí vừa bảo vệ, lớp mạ bóng sáng xi mạ Crôm cứng phục hồi ru lô trục, xy lanh thủy lực… Chương 2: NƯỚC THẢI NGÀNH CN XI MẠ I 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 Để an tồn 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 ô 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, cacbonat photphat - 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 q trình làm mát, Trang 10 / 28 NHĨM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ 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 nước mặt, ảnh hưởng đáng kể chất lượng nước sông Sài Gịn sơng Đồng Nai Ước tính, lượng chất thải loại phát sinh ngành công nghiệp xi mạ năm tới lên đến hàng ngàn năm Điều cho thấy khu vực ô nhiễm suy thối mơi trường nước ta cịn gia tăng khơng kịp thời đưa biện pháp hữu hiệu Chương 3: Phương pháp Xử lý nước thải Xi-mạ I Giới thiệu phương pháp công nghệ xử lý nước thải xi mạ: Phương pháp xử lý nước thải xi mạ phổ biến dùng phương pháp hoá học đến trao đổi ion, phương pháp chưng cất, phương pháp điện thẩm tích Chọn phương pháp tuỳ tiêu kinh tế - kĩ thuật cho phép, điều kiện môi trường địa phương, yêu cầu, mục đích dùng lại thải thẳng môi trường… Chọn phương pháp phải bảo đảm chất lượng môi trường theo TCVN 59452010 Phương pháp kết tủa: Quá trình kết tủa thường ứng dụng cho xử lý nứơc thải chứa kim loại nặng Kim loại nặng thường kết tủa dạng hydroxit cho chất kiềm hóa (vơi, NaOH, Na2CO3,…) vào để đạt đến giá trị pH tương ứng với độ hoà tan nhỏ Giá trị pH thay đổi tuỳ theo kim loại Độ hồ tan nhỏ Crơm pH 7.5 kẽm 10.2 Ở ngồi giá trị đó, hàm lượng hoà tan tăng lên Khi xử lý kim loại, cần thiết xử lý sơ để khử chất cản trở q trình kết tủa Thí dụ cyanide ammonia hình thành phức với nhiều kim loại làm giảm hiệu trình kết tủa Cyanide xử lý chlorine hố-kiềm, ammonia khử phương pháp chlorine hoá điểm uốn (breakthrough point), tách khí (air stripping) phương pháp khác trước giai đoạn khử kim loại Trong xử lý nước thải cơng nghiệp, kim loại nặng loại bỏ q trình kết tủa hydroxit với chất kiềm hóa, dạng sulfide hay carbonat Một số kim loại arsenic cadmium nồng độ thấp xử lý hiệu kết tủa với phèn nhôm sắt Khi chất lượng đầu đòi hỏi cao, áp dụng q trình lọc để loại bỏ cặn lơ lửng khó lắng q trình kết tủa Đối với Crôm VI (Cr6+), cần thiết tiến hành khử Cr6+ thành Cr3+ sau kết tủa với vơi xút Hố chất khử thơng thường cho xử lý nước thải chứa Crơm Trang 14 / 28 NHĨM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ ferrous sulphate (FeSO4), sodium-meta-bisulfit, sulfur dioxit Ferrous sulphate (FeSO4), sodium-meta-bisulfit dạng rắn dung dịch SO2 dạng khí nén bình chịu áp Q trình khử hiệu mơi trường pH thấp Vì hoá chất khử sử dụng thường chất mang tính axit mạnh Trong q trình khử, Fe2+ chuyển thành Fe3+ Nếu sử dụng meta-bisulfit sulfur dioxit, ion SO32- chuyển thành SO42- Phản ứng tổng quát sau: Cr6+ + Fe2+ + H+  Cr3+ + Fe3+ Cr6+ + Na2S2O3 (hoặc SO2) + H+  Cr3+ + SO42Cr3+ + 3OH-  Cr(OH)3  Trong phản ứng oxy hoá khử, ion Fe2+ phản ứng với Cr6+, khử Cr6+ thành Cr3+ oxy hoá Fe2+ thành Fe3+ Phản ứng xảy nhanh pH nhỏ Axit thêm vào để đạt pH thích hợp Sử dụng FeSO4 tác nhân khử có điểm bất lợi khối lượng bùn sinh lớn cặn Fe(OH)3 tạo thành cho chất kiềm hoá vào Để thu phản ứng hoàn toàn, cần thiết phải thêm lượng FeSO4 dư, khoảng 2.5 lần so với hàm lượng tính tốn lí thuyết Lượng axit cần thiết cho trình khử Cr6+ phụ thuộc vào độ axit nước thải nguyên thuỷ, pH phản ứng khử loại hoá chất sử dụng Xử lý mẻ (batch treatment) ứng dụng có hiệu kinh tế, nhà máy xi mạ có lưu lượng nước thải ngày ≤ 100m3/ngày Trong xử lý mẻ cần dùng hai loại bể có dung tích tương đương lượng nước thải ngày Qngày Một bể dùng xử lý, bể làm đầy Khi lưu lượng ≥ 100m3/ngày, xử lý theo mẻ khơng khả thi dung tích bể lớn Xử lý dòng chảy liên tục đòi hỏi bể axit khử, sau qua bể trộn chất kiềm hố bể lắng Thời gian lưu nước bể khử phụ thuộc vào pH, thường lấy tối thiểu lần so với thời gian phản ứng lý thuyết Thời gian tạo thường lấy khoảng 20 phút tải trọng bể lắng không nên lấy ≥ 20m3/ngày Trong trường hợp nước rửa có hàm lượng crơm thay đổi đáng kể, cần thiết có bể điều hồ trước bể khử để giảm thiểu dao động cho hệ thống châm hoá chất Phương pháp trao đổi ion: Phương pháp thường ứng dụng cho xử lý nước thải xi mạ để thu hồi Crôm Để thu hồi axit crômic bể xi mạ, cho dung dịch thải axit crômic qua cột trao đổi ion resin cation (RHmạnh) để khử ion kim loại (Fe, Cr3+, Al,…) Dung dịch sau qua cột resin cation quay trở lại bể xi mạ bể dự trữ Do hàm lượng Crơm qua bể xi mạ cao (105-120kg CrO3/m3), để trao đổi hiệu quả, nên pha lỗng nước thải axit crơmic sau bổ sung axit crômic cho dung dịch thu hồi Đối với nước thải rửa, cho qua cột resin cation axit mạnh để khử kim loại Dòng tiếp tục qua cột resin anion kiềm mạnh để thu hồi crômat thu nước khử khống Cột trao đổi anion hồn ngun với NaOH Dung dịch qua q trình hồn ngun hỗn hợp Na2CrO4 NaOH Hỗn hợp cho Trang 15 / 28 NHÓM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ chảy qua cột trao đổi cation để thu hồi H2CrO4 bể xi mạ Axit crômic thu hồi từ dung dịch hồn ngun có hàm lượng trung bình từ 4-6% Lượng dung dịch thu từ giai đoạn hoàn nguyên cột resin cation cần phải trung hồ chất kiềm hố, kim loại dung dịch kết tủa lắng lại bể lắng trước xả cống Phương pháp điện hóa: Dựa sở q trình oxy hố khử để tách kim loại điện cực nhúng nước thải chứa kim loại nặng cho dòng điện chiều chạy qua Phương pháp cho phép tách ion kim loại khỏi nước mà không cần cho thêm hố chất, nhiên thích hợp cho nước thải có nồng độ kim loại cao (> 1g/l) Phương pháp hấp phụ sinh học: Dựa nguyên tắc số loài thực vật, vi sinh vật nước sử dụng kim loại chất vi lượng trình phát triển khối bèo tây, bèo tổ ong, tảo… Với phương pháp này, nước thải phải có nồng độ kim loại nặng nhỏ 60 mg/l phải có đủ chất dinh dưỡng (nitơ, phốtpho,…) nguyên tố vi lượng cần thiết khác cho phát triển loài thực vật nước rong tảo Phương pháp cần có diện tích lớn nước thải có lẫn nhiều kim loại hiệu xử lý Phương pháp hấp phụ Nguyên tắc: Quá trình hấp phụ chủ yếu hấp phụ vật lý tức q trình di chuyển chất nhiễm (các ion kim loại) (chất bị hấp phụ) đến bề mặt phan rắn (chất hấp phụ) Người ta thường dung biện pháp hấp phụ sinh học, tức dùng vật liệu sinh học để tách kim loại hay hợp chất khỏi nước thải Chẳng hạn như: Chitosan – polymer sinh học dạng glucosamin sản phẩm deactyl hóa chitin lấy từ vỏ tôm, cua, vài loại nấm số loài động vật giáp xác Phương pháp xử lý Hấp phụ sinh học Điện hóa Ưu điểm - Vận hành đơn giản - Giá thành vật liệu rẻ - Nồng độ kim loại đầu vào cao - Thu hồi kim loại với độ tinh khiết cao - Tự động hóa q trình Oxy hóa khử- - Xử lý nước thải lưu lượng kết tủa lớn - Chi phí thấp - Đơn giản, dễ vận hành Hạn chế - Khó kiểm sốt nồng độ - Chi phí điện lớn - Chuyển chất thải từ dạng sang dạng khác - Tạo lượng bùn kim loại lớn Trang 16 / 28 NHÓM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ Trao đổi ion Sinh học - Thu hồi kim loại quý - Nhu cầu lượng thấp - Quá trình xử lý tạo chất thải nên than thiện với môi trường - Giá thành thấp - Tái sinh vật liệu trao đổi - Yêu cầu mặt lớn - Hiệu thấp hàm lượng chất ô nhiễm dịng thải khơng ổn định q lớn - Q trình vận hành phải kiếm sốt chất nhiễm dòng thải lượng chất dinh dưỡng N,P cấp them vào dòng thải Chương 4: Hệ thống xử lý nước thải xi mạ công ty cổ phần Khóa Minh Khai I.Thơng tin doanh nghiệp Địa chỉ: Km 14 - Quốc lộ 1A - Ngọc Hồi - Thanh Trì - Hà Nội Sản phẩm chính: - Sản xuất thiết bị máy móc cho ngành xây dựng, vật liệu xâu dựng cơng trình Đơ thị - Sản xuất phụ tùng, phụ kiện kim loại - Kinh doanh sản phẩm khí - Lắp đặt máy móc, thiết bị cho cơng trình xây dựng cơng nghiệp dân dùng, trang trí nội thất ngoại thất Xi mạ(bao gồm mạ Crom, mạ niken, mạ kẽm,….)là giai đoạn để hoàn thiện sản phẩm Mộ quy trình xi mạ cơng ty: Chi tiết Gia cơng khí Đánh bóng NaOH Tẩy dầu mỡ, hóa học Nước Rửa H2SO4 1% Nước thải kiềm, dầu mỡ Tẩy nhẹ Trang 17 / 28 NHÓM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ Nước Rửa NiSO4 Mạ niken mờ NiSO4 Mạ n Nước thải axit bóng Rửa thu hồi Nước CrO2, H2SO4 Nước Rửa Nước thải axit, Ni Mạ crom Rửa ước thải axit,Cr Sấy Thành phẩm Ngồi dịng thải có quy trình trên, Cơng ty cịn có dịng thải khác thuộc quy trình khác dịng thải xianua, dịng thải kẽm,… Bảng: Các thơng số có dịng thải xi mạ cơng ty cổ phần Khóa Minh Khai Trang 18 / 28 NHÓM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ II Xử lý nước thải Phân luồng dòng thải Nước thải xưởng mạ điện bao gồm dòng thải chứa nước thải mạ xyanua, mạ Crom, mạ kẽm mạ niken Do q trình oxy hóa khử kết tủa dòng thải diễn điều kiện pH khác nên để đảm bảo cho hiệu xử lý cao, tiến hành tách dòng thải nguồn Mỗi dòng thải theo tuyến khác hố thu nước thải riêng Sơ đồ xử lý nước thải Trang 19 / 28 NHÓM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ Thuyết minh thiết bị a Song chắn rác Song chắn rác làm từ thành thép với khoảng cách 20mm Do nước thải sở mạ điện không chứa nhiều tạp chất thơ, có kích thước lớn nên lượng rác tích lũy song chắn khơng đáng kể b Bể điều hòa Do đặc trưng ngành mạ điện lưu lượng nồng độ chất ô nhiễm nước thải dao động lớn nên bể điều hịa sử dụng để ổn định thơng số này, tạo điều kiện cho trình xử lý đạt hiệu cao Q trình điều hịa tránh cho tình trạng q tải giảm chi phí xây dựng, vận hành quản lý hệ thống xử lý c Bể phản ứng khử Trong bể phản ứng khử, Cr(VI) chuyển hóa thành dạng Cr(III) độc dễ xử lý Chất khử lựa chọn Na2SO3, môi trường phản ứng pH=3 Na2SO3 pha chế thành dung dịch 20% sau bơm vào bể phản ứng Cr2O72- + 3SO32- + 8H+  2Cr3+ + 3SO42- + 4H2O Hóa chất Na2SO3 định lượng đưa vào bể phản ứng Dung dịch axit (98%) từ bể chứa axit định lượng đưa vào bể chứa để tạo mơi trường thích hợp (pH=3), thiết bị đo pH gắn liền với thiết bị định lượng nhằm kiểm soát lượng axit đưa vào bể, tạo điều kiện cho phản ứng xảy tối ưu d Bể phản ứng oxy hóa Trong bể phản ứng oxy hóa, CN oxy hóa thành CNO- sau thành N2 CO2 Chất oxy hóa lựa chọn NaOCl, môi trường phản ứng ph = 8,5 -10 NaOCl pha chế thành dung dịch 20% sau bơm vào bể phản ứng Phản ứng xảy sau NaCN + NaOCl  NaCNO + NaCl Trang 20 / 28 NHÓM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ NaCNO + NaOCl + H2O  CO2 + N2 + NaOH + NaCl c Bể kết tủa Bể kết tủa có tác dụng kết tủa kim loại có nước thải NaOH chế thành dung dịch 20%, sau vào bể, ion kim loại phản ứng với NaOH tạo dạng hydroxyt kết tủa Phản ứng kết tủa: + Đối với Cr Cr2(SO4)3 + 6NaOH  2Cr(OH)3 + 3Na2SO4 + Đối với Cu Zn Cu2+ + 2NaOH  Cu(OH)2 + 2Na+ ZnSO4 + 2NaOH  Zn(OH)2 + Na2SO4 + Đối với Ni NiSO4 + 2NaOH  Ni(OH)2 + Na2SO4 Xút từ bể chứa đưa vào bể phản ứng để tạo kết tủa Thiết bị đo pH gắn liền với thiết bị định lượng để đảm bảo pH môi trường ổn định dải pH keo tụ, tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng kệt tủa xảy f Bể lắng Nhiệm vụ bể lắng tách hạt hydroxyt kim loại kết tủa hạt rắn lơ lửng khỏi nước thải Các hạt hydroxyl kết tủa có kích thước lớn nên dễ dàng dàng lắng vào bể lắng Các hạt rắn lơ lửng có kích thướng nhỏ nên khó lắng Trang 21 / 28 NHÓM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ Nước thải theo đường dẫn nước vào (1) chảy vào ống trung tâm (8) bể Phía ống trung tâm có bố trí hướng dòng (5) để thay đổi hướng chảy nước thải sang hướng ngang Nước chảy khỏi ống trung tâm dâng lên theo than bể, sau tràn máng thu (2) theo ống dẫn nước (4) sang bể điều chỉnh pH cuối Cặn lắng rơi xuống vùng chứa cặn hình chop (7) theo ống xả cặn (6) sang thiết bị xử lý cặn g Bể điều chỉnh pH Nước sau khỏi bể lắng mang tính kiềm, trước thải môi trường cần phải qua bể điều điều chỉnh pH cho đạt QCVN 40:2011/BTNMT (loại B) Axit từ bể chưa axit định lượng đưu vào bể để pH nước thải môi trường 5,5 đến h Thiết bị xử lý bùn Trong hệ thống xử lý này, thiết bị lọc ép khung có tác dụng tách nước khỏi buồn lắng, giảm khối lượng chất thải rắn hệ thống Bùn thải sau tách nước đem chôn lấp Trang 22 / 28 NHÓM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ III Kết sau qua hệ thống xử lý Nhận xét: Kết thông số nước thải sau xử lý đạt chuẩn theo QCVN 40:2011/BTNMT (loại B) Trang 23 / 28 NHÓM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ Chương 5:Một số mô hình xử lý tham khảo Cơng ty tư vấn Mơi trường I CƠNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN ĐẦU TƯ MƠI TRƯỜNG THẢO NGUN XANH Quy trình xử lý: Thuyết minh sơ đồ công nghệ xử lý nước thải xi mạ Nước thải: từ nhà máy xi mạ thu gom lại hố thu gom Nước thải tiếp tục bơm sang bể điều hoà lưu lượng, nước thải ổn định lưu lượng, đồng thời loại bỏ lượng dầu mỡ bố trí kết hợp thiết bị vớt dầu mỡ với thời gian lưu nước 5h Sau nước thải đưa sang bể phản ứng lắng kết hợp Bùn chuyển đến san phơi bùn, nước thải tiếp đến bể chứa trung gian, sau qua thiết bị trao đổi ion Hố thu gom: a Nhiệm vụ: Mục đích nơi thu gom nước thải nơi để tiện cho việc xử lý, giúp cơng trình sau khơng phải thiết kế âm sâu đất b Hình dạng-kích thước: Hố thu gom thiết kế hình chữ nhật, đặt âm đất, miệng hố cách mặt đất khoảng 1m Vật liệu xây dựng: bê tông cốt thép Thành hố dày 10cm Thời gian lưu nước hố thu gom tối thiểu 15-20 phút Bể điều hoà: a Nhiệm vụ: Nước thải thường có lưu lượng thành phần chất bẩn không ổn định theo thời gian ngày đêm Sự dao động khơng điều hồ sẽảnh hưởng đến chế độcông tác trạm xử lý nước thải, đồng thời gây tốn nhiều xây dựng quản lý Do vậy, lưu lượng nước thải Trang 24 / 28 NHÓM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ đưa vào xử lý cần thiết phải điều hồ nhằm tạo cho dịng nước thải vào hệ thống xử lý gần không đổi, khắc phục khó khăn cho chế độ cơng tác lưu lượng nước thải dao động gây đồng thời nâng cao hiệu suất xử lý cho toàn dây chuyền b Hình dạng-kích thước: Bể điều hồ đặt sau hố thu gom, nhận nước thải bơm trực tiếp từ hố gom, đặt nửa chìm nửa mặt đất Do có nhiệm vụ điều hồ lưu lượng nên khơng cần có thiết bị khuấy trộn có bố trí hệ thống thổi khí để tuyển dầu mỡ Diện tích bề mặt bể nhỏ, ta cần vớt dầu phương pháp thủ công Vật liệu xây dựng: bê tông cốt thép Thành bể: 10cm Vì khơng có sơ đồ dùng nước nhà máy, tính chọn sơ bể điều hoà Chọn thời gian lưu nước bể điều hoà c Thiết bị vớt dầu mỡ: Dầu mỡ thường nhẹ nước lên mặt nước Nước thải sau xử lý khơng có lẫn dầu mỡ phép cho chảy vào thuỷ vực Hơn nữa, xử lý sinh học, nước thải lẫn dầu mỡ vào xử lý sinh học làm bít lỗ hổng vật liệu lọc, phin lọc sinh học làm hỏng cấu trúc bùn hoạt tính aeroten Do người ta cần đến thiết bị vớt dầu mỡ Ở đáy bể điều hịa ta bố trí hệ thống thổi khí để tuyển dầu mỡ, vớt dầu dụng cụ thủ công Bể phản ứng lắng kết hợp: a Nhiệm vụ: Do chọn cách xử lý theo mẻ nên kết hợp hai chức phản ứng lắng vào chung bể Chức bể oxy hoá lượng Cr6+ thành Cr3+, nâng pH, tạo kết tủa Cr(OH)3, cuối thực q trình lắng b Mơ tả: Do lưu lượng nhỏ Q = 30m3/ngày nên ta chọn cách xử lý theo mẻ Chia làm mẻ, mẻ tích 7.5m3, xử lý vịng Trước tiên châm dung dịch H2SO4 để hạ pH xuống thích hợp từ châm FeSO4 thực oxy hoá lượng Cr6+ thành Cr3+, khuấy 5-10 phút với tốc độ khoảng vòng/phút, ngưng khuấy để yên 5-10 phút cho phản ứng xảy Sau châm dung dịch NaOH để tạo kết tủa Cr(OH)3, khuấy 5-10 phút, tốc độ khuấy châm FeSO4, sau giảm tốc độ khuấy cịn 20 vịng/giờ để thực lắng Quá trình lắng xảy vòng Bể thiết kế dạng trụ tròn, đáy nghiêng tâm góc 600 Trong bể bố trí hệ thống cánh khuấy thực trình phản ứng lắng Đáy bể có ống xả bùn, thân bể thiết kế van xả nước Bể đỡ chân đế đứng mặt đất Vật liệu xây dựng: thép không rỉ, thân bể dày 5mm Bể chứa trung gian: a Nhiệm vụ: Bể chứa nước trung gian đặt sau bể phản ứng, bên cạnh bể phản ứng để thu nước từ van xả b Mơ tả- Tính tốn kích thước: Bể chứa vng, đặt âm xuống đất, nủa chìm nửa nổi, miệng bể cao mặt đất khoảng 1m Bể chứa có thời gian lưu Trang 25 / 28 NHÓM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ nước Thể tích bể thiết kế lớn đủ để chứa thể tích nước xả từ mẻ phản ứng, tức 7.5m3 Cột trao đổi ion: a Giới thiệu: Trao đổi ion q trình ion bề mặt chất rắn trao đổi ion với ion có điện tích dung dịch tiếp xúc với Các chất gọi ionit (chất trao đổi ion), chúng hồn tồn khơng tan nước Các chất trao đổi ion chất vơ hữu có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo Quá trình trao đổi ion gồm giai đoạn: trao đổi ion, rửa ionit khỏi tạp chất, tái sinh ionit (dung dịch axit/kiềm) rửa ionit khỏi dung dịch tái sinh Kỹ thuật trao đổi ion ứng dụng để xử lý nguồn nước thải chứa ion với mục đích: phục hồi nước sử dụng, thu hồi ion kim loại, tái sử dụng thành phần quan tâm b Tính tốn: Hầu hết q trình trao đổi ion xảy cột trao đổi ion Cột trao đổi ion đặt sau bể chứa nhằm hồn thiện q trình xử lý nước Sân phơi bùn: a Nhiệm vụ: Bùn cặn nhà máy xử lý đưa sang thiết bị làm khơ cặn nhằm mục đích: - Giảm khối lượng vận chuyển bãi thải - Cặn khô dễ đưa chon lấp hay cải tạo đất cặn nước - Giảm lượng nước bẩn ngấm vào nước ngầm bãi thải - Ít gây mùi khó chịu độc tính Có nhiều loại thiết bị làm khô cặn (sân phơi bùn, máy lọc cặn chân không, máy lọc ép băng tải, máy ép cặn ly tâm,…) Trong trường hợp này, ta sử dụng sân phơi bùn với tiêu chí tiết kiệm chi phí, phù hợp với lượng bùn sinh ngày không nhiều b Mô tả: Sân phơi bùn chia thành ô, kích thước phụ thuộc vào cách bố trí đường xe vận chuyển bùn khỏi sân phơi độ xa xúc bùn từ ô phơi lên xe Số ô làm việc đồng thời phụ thuộc vào lưu lượng bùn xả hàng ngày, độ dày bùn cần làm khô, thời gian chu kỳ phơi Trang 26 / 28 NHÓM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ II CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI DỊCH VỤ XÂY DỰNG VÀ MƠI TRƯỜNG SẠCH(SACO) Quy trình xử lý: Thuyết minh quy trình xử lý nước thải xi mạ Nước thải từ công đoạn sản xuất nhà máy thu gom bể tiếp nhận tập trung Tiếp đó, ta đặt song chắn rác để giữ lại chất thải rắn, cặn có kích thước lớn, tránh ảnh hưởng tới cơng trình phía sau Tiếp tục thực chu trình xử lý nước thải bơm sang bể điều hịa Tại bể điều hịa có tác dụng điều hòa lưu lượng nồng độ nước thải Trong bể có trang bị hệ thống cánh khuấy ngầm để trộn nước thải, tránh tượng lắng cặn, tích tụ đáy bể, điều hịa có sục khí Từ bể điều hòa, nước thải bơm sang bể phản ứng Tại đây, nước thải đo điều chỉnh pH cho Trang 27 / 28 NHÓM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ phù hợp phản ứng keo tụ, ta châm nước thải acid H2SO4 trộn Trong bể có trang bị cánh khuấy nhanh đảm bảo trộn nước thải Từ bể phản ứng nước thải tiếp tục bơm qua bể keo tụ tạo Đây công đoạn quan trọng, ảnh hưởng tới hiệu xử lý nước thải Hóa chất phèn nhơm dùng cho phản ứng keo tụ, ngồi để tăng tính liên kết cho kết tủa chất xung quanh, ta phải thêm Ca(OH)2 vào ngăn phản ứng, sau xảy phản ứng keo tụ, nước thải chảy tiếp sang ngăn tạo bơng, đây, hóa chất Polymer thêm vào nhằm liên kết kết tủa tạo thành Sau q trình keo tụ, tạo bơng, nước thải chảy qua bể lắng, tách riêng cặn với nước Phần cặn hình thành lắng xuống đáy bể dẫn bể chứa bùn, sau định đem xử lý Nước thải bề mặt chảy qua bể trung gian Bể trung gian nhằm điều hịa lưu lượng nước cho q trình xử lý phía sau Từ bể trung gian, nước thải bơm tiếp qua bể trao đổi ion Tại đây, ion kim loại lại xử lý, giữ lại bể , đảm bào chất lượng nước cho trình xử lý Sau qua bể trao đổi ion, nước thải chảy bể chứa nước sau xử lý thải nguồn tiếp nhận Bùn từ bể lắng, bể điều hòa hút sang bể chứa bùn Tại bùn lắng xuống đáy nước lên định kỳ có đơn vị chức hút bùn xử lý quy định Như dòng thải vào hệ thống xử lý nước thải xi mạ đạt tiêu chuẩn xả thải loại B (TCVN 5945-2010) xả vào môi trường tiếp nhận Trang 28 / 28 NHÓM – XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ