Nghiên cứu, đề xuất dây chuyền xử lý nước thải của quy trình làm sạch bề mặt kim loại tại nhà máy nội thất kim loại shinec

Các báo cáo về hiện trạng môi trờng đã cảnh báo hiện tợng ô nhiễmnguồn nớc do nớc thải sinh hoạt thành phố, đô thị, các khu công nghiệp xảtrực tiếp vào kênh, mơng, sông, hồ; nớc biển ven

DANH MôC C¸C CH÷ VIÕT T¾T

-oOo -Ký hiÖu

DO : §é oxy hoµ tan trong níc

SS : Hµm lîng chÊt r¾n l¬ löng

TCCP : Tiªu chuÈn cho phÐp

TCVN : Tiªu chuÈn ViÖt Nam

Sinh viªn : Bïi §øc TiÕn - MT801

1

nhiều thách thức ảnh hởng đến số lợng, chất lợng, sự bền vững của tài nguyênnớc

Ngày nay, cùng với quá trình phát triển công nghiệp, quá trình đô thị hoá

và sự bùng nổ dân số đã làm cho nguồn nớc bị hao kiệt và ô nhiễm Trong đómột số ngành công nghiệp nh: công nghiệp thực phẩm, công nghiệp giấy,công nghiệp nhựa, công nghiệp luyện kim đã sử dụng một lợng lớn nớctrong quá trình sản xuất Lợng nớc này sau quá trình sản xuất chỉ đợc xử lý sơ

bộ hoặc thải thẳng ra MT gây ô nhiễm trầm trọng

Các báo cáo về hiện trạng môi trờng đã cảnh báo hiện tợng ô nhiễmnguồn nớc do nớc thải sinh hoạt thành phố, đô thị, các khu công nghiệp xảtrực tiếp vào kênh, mơng, sông, hồ; nớc biển ven bờ đã bắt đầu có dấu hiệu ônhiễm; nớc ngầm đang bị cạn kiệt dần về lợng, bị ô nhiễm và suy giảm về chất

và sự thiếu hụt nớc sạch trong sản xuất và đời sống

Trong đó, nớc thải ngành công nghiệp luyện kim và xử lý, gia công bềmặt kim loại có chứa hàm lợng các ion kim loại trong nớc thải tơng đối lớn sovới tiêu chuẩn cho phép: các ion kim loại của sắt, mangan, kẽm, thiếc lớn, n-

ớc thải mang tính axit cao Một số công ty cũng đã có trạm xử lý nớc thải tậptrung nhng vẫn còn những nhà máy chuyên gia công, xử lý kim loại phục vụcho những công đoạn tiếp theo trong quy trình cha có hệ thống xử lý nớc thảihoặc có nhng còn nhỏ lẻ, không đạt tiêu chuẩn TCVN-5945-2005 kênh B Quakhảo sát thực tế tại Nhà máy nội thất kim loại Shinec, một số chỉ tiêu đều vợtquá TCCP gây ảnh hởng đến nguồn tiếp nhận nh: sông, hồ gây ảnh hởng đếncuộc sống của thuỷ sinh vật và hệ sinh thái của dòng sông và đời sống sinhhoạt của cộng đồng dân c xung quanh

Nghị quyết 41-NQ-TƯ của Bộ chính trị đã đa ra nhiệm vụ trong lĩnh vực

này, cụ thể: “Chấm dứt nạn đổ rác và xả nớc thải cha qua xử lý đạt tiêu chuẩn

môi trờng vào các sông, kênh, rạch, ao, hồ; xử lý ô nhiễm và bảo vệ môi trờng các lu vực sông ; bảo vệ chất lợng các nguồn nớc, đặc biệt chú ý khắc phục tình trạng khai thác, sử dụng bừa bãi, gây cạn kiệt, ô nhiễm nguồn nớc ngầm”.

Để đảm bảo dân c thành thị và 80% dân số nông thôn đợc cung cấp nớcsạch theo mục tiêu Đảng và Nhà nớc đề ra cần phải xử lý nớc cấp đạt tiêuchuẩn cho phép và xử lý triệt để nớc thải chứa các chất ô nhiễm trớc khi xảthải trở lại môi trờng Để làm đợc việc đó cần phải nghiên cứu, ứng dụng vàchuyển giao các giải pháp công nghệ trong xử lý ô nhiễm Do vậy tôi đã lựachọn đề tài:

Sinh viên : Bùi Đức Tiến - MT801

2

Nghiên cứu, đề xuất dây chuyền xử lý nớc thải của quy trình làm sạch

bề mặt kim loại tại Nhà máy Nội thất Kim loại Shinec.

Tổng quan về nớc thải

I.1.Sơ lợc về nớc thải:

1.1.1.Khái niệm về nớc thải [1]

Tất cả các hoạt động sinh hoạt và sản xuất của con ngời đều tạo ra cácchất thải ở thể rắn, lỏng, khí Thành phần chất thải lỏng hay nớc

thải(wastewater) đợc định nghĩa nh một dạng hòa tan hay trộn lẫn giữa

nớc(n-ớc dùng, nnớc(n-ớc ma, nnớc(n-ớc mặt, nnớc(n-ớc ngầm …) và chất thải Nớc thải là một tổ hợp )

phức tạp các thành phần vật chất có nguồn gốc vô cơ hay hữu cơ tồn tại dớidạng không hòa tan, keo và hòa tan Thành phần nồng độ chất bẩn tùythuộc vào từng loại nớc thải…ở đây cần hiểu là sự ô nhiễm nớc(water

pollution) là sự có mặt của một số chất ngoại lai trong môi trờng nớc tự

nhiên dù chất đó có hại hay không Khi vợt qua một ngỡng nào đó thì chất

đó sẽ trở nên độc hại đối với con ngời và sinh vật

Đặc điểm của nớc thải sinh hoạt là có hàm lợng lớn các chất hữu cơ

dễ phân hủy ( hidrátcacbon, protein, chất béo ), các chất vô cơ dinh dỡng(

Sinh viên : Bùi Đức Tiến - MT801

3

nitơ, photphat ), cùng với vi khuẩn ( bao gồm cả vi sinh vật gây bệnh ),trứng giun sán…

+ N ớc thải công ngh i ệp : Nớc thải từ các xí nghiệp sản xuất côngnghiệp, thủ công nghiệp, giao thông vận tải nói chung là nớc thải công nghiệp.Nớc thải loại này phụ thuộc từng loại hình công nghệ và nguyên liệu đầu vào.Nớc thải từ các cơ sở chế biến nông sản, thực phẩm và thủy sản ( đờng, sữa,bột tôm cá, rợu, bia,… có nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy; nớc thải của,)các xí nghiệp làm acquy có nồng độ axit và chì cao,… Tóm lại, nớc thải từcác ngành hoặc xí nghiệp khác nhau có thành phần hóa học và hóa sinhkhác nhau

1.1.3 Các chỉ tiêu đánh giá chất lợng nớc thải [1]

1.1.3.1 Các chỉ tiêu lý học

a.Nhiệt độ.

Nhiệt độ của nớc là đại lợng phụ thuộc vào điều kiện môi trờng và khíhậu Nhiệt độ có ảnh hởng không nhỏ đến các quá trình xử lý nớc và nhu cầutiêu thụ Nớc mặt thờng có nhiệt độ thay đổi thổi theo nhiệt độ môi trờng Vídụ: ở miền Bắc Việt Nam, nhiệt độ nớc thờng dao động từ 13 – 340C, trongkhi đó nhiệt độ trong các nguồn nớc mặt ở miền Nam tơng đối ổn định hơn(26 – 290C)

b Độ màu.

Độ màu thờng do các chất bẩn trong nớc tạo nên Các hợp chất sắt,mangan không hoà tan làm nớc có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ramàu vàng, còn các loại thuỷ sinh tạo cho nớc màu xanh lá cây Nớc bị nhiễmbẩn bởi nớc thải sinh hoạt hay công nghiệp thờng có màu xanh hoặc đen

Đơn vị đo độ màu thờng dùng là platin – coban Nớc thiên nhiên thờng

có độ màu thấp hơn 200PtCo Độ màu biểu kiến trong nớc thờng do các chấtlơ lửng trong nớc tạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phơng pháp lọc Trong khi

đó, để loại bỏ màu thực của nớc ( do các chất hoà tan tạo nên) phải dùng cácbiện pháp hoá lý kết hợp

c.Độ đục.

Nớc là một môi trờng truyền ánh sáng tốt Khi trong nớc có các vật lạ

nh các chất huyền phù, các hạt cặn đất cát, các vi sinh vật,…khả năng truyền

ánh sáng bị giảm đi Nớc có độ đục lớn chứng tỏ có chứa nhiều cặn bẩn Đơn

vị đo đục thờng là mg SiO2/l, NTU, FTU; trong đó đơn vị NTU và FTU là tơng

đơng nhau Nớc mặt thờng có độ đục 20 -100 NTU, mùa lũ có khi cao đến

500 – 600 NTU Nớc cấp cho ăn uống thờng có độ đục không vợt quá 5NTU

Sinh viên : Bùi Đức Tiến - MT801

4

Hàm lợng chất rắn lơ lửng cũng là một đại lợng tơng quan đến độ đụccủa nớc.

d.Mùi vị.

Mùi vị trong nớc thờng do các hợp chất hoá học, chủ yếu là là các hợpchất hữu cơ hay các sản phẩm từ các quá trình phân huỷ vật chất gây nên Nớcthiên nhiên có thể có mùi đất, mùi tanh, mùi thối Nớc sau khi tiệt trùng vớicác hợp chất clo có thể bị nhiễm mùi clo hay clophenol

Tuỳ theo thành phần và hàm lợng các muối khoáng hoà tan, nớc có thể có các

vị mặn, ngọt, chát, đắng,…

e Chất rắn lơ lửng (SS).

Là các hạt rắn vô cơ hoặc hữu cơ lơ lửng trong nớc gây cho nớc đục,thay đổi màu sắc và các tính chất khác Để xác định hàm lợng chất rắn lơlửng, ngời ta thờng để lắng sau đó lọc qua giấy lọc chuẩn, tách ra phần chẩtắn

đem sấy khô và cân

1.1.3.2.các chỉ tiêu hoá học

a.Độ pH.

Độ pH là chỉ số đặc trng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thờng

đợc dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nớc

nh CO2, H2S tồn tại ở dạng tự do trong nớc Khi tăng pH và có thêm tác nhânoxy hoá, các kim loại hoà tan trong nớc chuyển thành dạng kết tủa và dễ dàngtách ra khỏi nớc bằng biện pháp lắng lọc

b Độ cứng.

Độ cứng của nớc là đại lợng biểu thị hàm lợng các ion canxi và magiê

có trong nớc Trong kỹ thuật xử lý nớc sử dụng ba loại khái niệm độ cứng:

Độ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lợng các ion canxi và magiê có trong ớc;

n-Độ cứng tạm thời biểu thị tổng hàm lợng các ion Ca2 , Mg2  trong các muốicacbonat và hydrocacbonat canxi, hydrocacbonat magiê có trong nớc;

Độ cứng vĩnh cửu biểu thị tổng hàm lợng các ion Ca2 , Mg2  trongcác muối axit mạnh của canxi và magie

Sinh viên : Bùi Đức Tiến - MT801

5

Dùng nớc có độ cứng cao trong sinh hoạt sẽ gây lãng phí xà phòng docanxi và magiê phản ứng với các axit béo tạo thành các hợp chất khó tan.Trong sản xuất, nớc cứng có thể tạo lớp cáu cặn trong các lò hơi hoặc gây kếttủa ảnh hởng đến chất lợng sản phẩm.

Có nhiều đơn vị đo độ cứng khác nhau Tuỳ theo giá trị độ cứng, nớc đợc phânloại thành:

Độ cứng < 50 mg CaCO3/l : nớc mềm;

50 – 150 mg CaCO3/l : nớc cứng trung bình;

150 – 300 mg CaCO3/l : nớc cứng;

> 300 mg CaCO3/l : nớc rất cứng

c.Nhu cầu oxy hoá học( COD).

COD là lợng oxy cần thiết để oxy hoá các chất nói chung (gồm cả chấthữu cơ khó phân huỷ và dễ phân huỷ sinh học) trong nớc thành CO2 và H2O d-

ới tác dụng của các chất oxy hoá mạnh( K2Cr2O7 hoặc KMnO4)

Nh vậy, COD là lợng oxy cần thiết để oxy hoá toàn bộ các chất hữu cơ trongnớc, trong khi đó BOD là lợng oxy cần thiết để oxy hoá một phần các hợp chấthữu cơ dễ phân huỷ bởi vi sinh vật

Để xác định chỉ tiêu này, ngời ta dung Kali dichromate (K2Cr2O7 ) đểoxy hoá hoàn toàn các chất hữu cơ, sau đó dung phơng pháp phân tích định l-ợng và công thức để xác định hàm lợng COD

Chất hữu cơ + Cr2O2 

7 + H+ =>CO2 +H2O + 2Cr3+ (xúc tác Ag2SO4, to cao)

d.Nồng độ Oxy hoà tan (DO)

DO là lợng oxy hoà tan trong nớc cần thiết cho sự hô hấp của các visinh vật trong nớc( cá, lỡng thê, thuỷ sinh , côn trùng…) thờng đợc tạo ra do

sự hoà tan từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo

Nồng độ oxy tự do trong nớc nằm trong khoảng từ 8- 10ppm, và dao độngmạnh phụ thuộc vào nhiệt độ, sự phân huỷ hoá chất, sự quang hợp củatảo….khi nồng độ Do thấp, các loài sinh vật nớc giảm hoạt động hoặc chết

Do vậy DO là một chỉ số quan trọng để đánh giá sự ô nhiễm nớc của các thuỷvực

e.Nhu cầu oxy sinh học(BOD)

BOD là lợng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ dễ bịphân huỷ bởi vi sinh vật thành CO2 và H2O, đợc tính bằng mg/l Chỉ tiêu BODphản ánh mức độ ô nhiễm hữ cơ của nớc thải BOD càng lớn thì nớc thải (hoặcnớc nguồn) bị ô nhiễm càng cao và ngợc lại, theo cơ chế phản ứng:

Sinh viên : Bùi Đức Tiến - MT801

6

Chất hữu cơ + O2  VK CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm trung gian

Trong môi trờng nớc, các vi sinh vật sử dụng oxy hoà tan để oxyhoá các chấthữu cơ

DO0 – DO5

BOD5 =

P

DO0: lợng oxy hoà tan ngày đầu tiên

DO5: lợng oxy hoà tan trong mẫu nớc ở ngày thứ 5

có một ít nitrit và nitrat Sau một thời gian NH

Nồng độ NO

3 cao là môi trờng dinh dỡng tốt cho tảo, rong phát triển,gây ảnh hởng đến chất lợng nớc dùng trong sinh hoạt Trẻ em uống nớc cónồng độ nitrat cao có thể ảnh hỏng đến máu ( chứng methaemoglo binaemia).Theo quy định của Tổ chức Y tế thế giới, nồng độ NO 

3 trong nớc uốngkhông đợc vợt quá 10 mg/l (tính theo N)

xử lý, đặc biệt là hoạt chất của các bể lắng Đối với những nguồn nớc có hàmlợng chất hữu cơ, nitrat và photphat cao, các bông cặn kết cặn ở bể tạo bông sẽkhông lắng đợc ở bể mà có khuynh hớng tạo thành đám nổi lên mặt nớc, đặcbiệt vào những lúc trời nắng trong ngày.

H2S tạo cho nớc có mùi khó chịu

Trong nớc mặt, các hợp chất sunfua thờng đợc oxy hoá thành dạngsunfat Do vậy, sự có mặt của khí H2S trong các nguồn nớc mặt, chứng tỏnguồn nớc đã bị nhiễm bẩn và có quá thừa chất hữu cơ cha phân huỷ, tích tụ ở

đáy các vực nớc

Khi độ pH tăng, H2S chuyển sang các dạng khác là HS- và S-

i.Hoá chất bảo vệ thực vật.

Hiện nay, có hàng trăm hoá chất diệt sâu, rầy, nấm, cỏ đợc sử dụngtrong nông nghiệp Các nhóm hoá chất chính là:

đe doạ làm ô nhiễm các nguồn nớc

k Chất hoạt đồng bề mặt.

Một số chất hoạt động bề mặt nh xà phòng, chất tẩy rửa, chất tạo bọt cótrong nớc thải sinh hoạt và nớc thải một số ngành công nghiệp đang đợc xảvào các nguồn nớc Đây là những hợp chất khó phân huỷ sinh học nên ngàycàng tích tụ nớc đến mức có thể gây hại cho cơ thể con ngời khi sử dụng.Ngoài ra các chất này còn tạo thành một lớp màng phủ bề mặt các vực nớc,ngăn cản sự hoà tan oxy vào nớc và làm chậm các quá trình tự làm sạch củanguồn nớc

Sinh viên : Bùi Đức Tiến - MT801

8

1.1.3.3 Chỉ tiêu vi sinh vật.

Trong nớc thiên nhiên có rất nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong, tảo

và các đơn bào, chúng xâm nhập vào nớc từ môi trờng xung quanh hoặc sống

và phát triển trong nớc, trong đó có một số vi sinh vật gây bệnh cần phải đợcloại bỏ khỏi nớc trớc khi sử dụng

Trong thực tế không thể xác định tất cả các loại vi sinh vật gây bệnhqua đờng nớc vì phức tạp và tốn thời gian Mục đích của việc kiểm tra vệ sinhnớc là xác định mức độ an toàn của nớc đối với sức khoẻ con ngời Do vậy cóthể dùng vài vi sinh chỉ thị ô nhiễm phân để đánh giá sự ô nhiễm từ rác, phânngời và động vật

Có ba nhóm vi sinh chỉ thị ô nhiễm phân:

 Nhóm coliform đặc trng là Escherichia Coli ( E.Coli)

 Nhóm Streptococci đặc trng là Streptococcus faecalis

 Nhóm Clostridia khử sunfit đặc trng là Clostridium perfringents

Đây là nhóm vi khuẩn thờng xuyên có mặt trong phân ngời, trong đóE.Coli là loại trực khuẩn đờng ruột, có thời gian bảo tồn trong nớc gần giốngnhững vi sinh vật gây bệnh khác Sự có mặt của E.Coli chứng tỏ nguồn nớc đã

bị nhiễm bẩn phân rác và có khả năng tồn tại các loại vi trùng gây bệnh khác

Số lợng E.Coli nhiều hay ít tuỳ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn phân rác củanguồn nớc

Ngoài ra, trong một số trờng hợp số lợng vi khuẩn hiếu khí và kỵ khícũng đợc xác định để tham khảo thêm trong việc đánh giá mức độ nhiễm bẩnnguồn nớc

Nghiên cứu nớc thải dây chuyền

xử lý bề mặt kim loại và phơng pháp xử lý

2.1 Nớc thải của dây chuyền xử lý bề mặt kim loại.

2.1.1 Nguồn phát sinh nớc thải của dây chuyền xử lý bề mặt kim loại.

2.1.1.1 Nguồn phát sinh nớc thải.

Nh vậy lợng nớc thải cần xử lý bao gồm nớc thau rửa từ các bể rửatẩy dầu, rửa axit, rửa phốtphát cộng với lợng nớc chảy tràn từ 3 bể này và l-ợng dung dịch chảy từ các sản phẩm xuống sàn trong quá trình di chuyển từMôđun này sang Môđun khác

Sinh viên : Bùi Đức Tiến - MT801

9

2.1.1.2 Hóa chất trong quá trình sản xuất.

+Quá trình tẩy dầu, mỡ, bụi: NaOH; Na3PO4; NaNO2; NaCO3

+Quá trình Rửa tẩy dầu : NaOH; Fe(OH)2; Fe(OH)3; NaNO2; NaCO3.+ Quá trình Tẩy gỉ sắt : H2SO4; FeSO4; Fe2(SO4)3

+ Quá trình Rửa axit : H2SO4; FeSO4; Fe2(SO4)3

+ Quá trình Định Hình : SnSO4; NaNO2 ; NaNO3

+ Quá trình Phốt Phát hóa:H3PO4; Zn2(HPO4)3; Na2CO3; HNO3

+ Quá trình Rửa Phốt phát :H3PO4; Zn2(HPO4)3; Na2CO3; HNO3

2.1.1.3 Sơ đồ công nghệ dây chuyền xử lý bề mặt kim loại.

Sinh viên : Bùi Đức Tiến - MT801

2.2.Đặc điểm và tác hại của nớc thải của dây chuyền xử lý bề mặt kim loại.

Do đặc thù ngành công nghiệp gia công kim loại và xử lý bề mặt kimloại là có chứa các kim loại nặng nh sắt; kẽm; mangan; đồng; nhôm;niken……Các kim loại này có trong nớc sẽ ảnh hởng trực tiếp đến sức khỏecon ngời nh gây các bệnh viêm loét da; dạ dày; đờng hô hấp; gây ung th máu;Các kim loại có khả năng tích tụ trong các loại động vật sống trong n

cá; ốc; tôm; cua;…gián tiếp tác động đến sức khỏe con ngời

2.3.Phơng pháp xử lý nớc thải.

Trong thành phần nớc ô nhiễm có chứa nhiều loại tạp chất nhiễm bẩn

có tính chất khác nhau: từ các loại chất không tan, đến các chất ít tan vànhững hợp chất tan trong nớc Xử lý nớc ô nhiễm là loại bỏ các tạp chất

đó, làm sạch nớc và có thể đa nớc đổ vào nguồn hoặc đa vào tái sử dụng Để

đạt đợc những mục đích đó chúng ta thờng dựa vào đặc điểm của từng loạitạp chất để lựa chọn phơng pháp xử lý thích hợp

Thông thờng có các phơng pháp xử lý sau:

2.3.1.Phơng pháp cơ học.

Là phơng pháp xử lý không làm thay đổi tính chất hóa học của nớc vàchất gây ô nhiễm Mục đích chính là tách các chất thô (rác, xơ, sợi, cặnbẩn…) hay dầu mỡ dựa vào tính chất vật lý của chúng nh chênh lệch khối l-ợng riêng giữa nớc và hạt, dựa vào khả năng phân lớp tuyển nổi, các lực tácdụng để chúng có thể lắng đợc hay tạo ra động lực để có thể lọc đợc Nhữngcông trình xử lý nớc thải bằng phơng pháp cơ học bao gồm: Lới chắn, bể lắng,

bể lọc…

2.3.2.Phơng pháp hóa học.

Là đa vào nớc thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạpchất bẩn, không gây ô nhiễm môi trờng Những phơng pháp cơ bản: Trunghòa, keo tụ (đông tụ keo), ozon hóa, điện hóa học…

2.3.3.Phơng pháp xử lý hóa lý.

Là những phơng pháp xử lý nớc thải dựa trên cơ sở ứng dụng các quátrình: Keo tụ, hấp thụ, trích ly bay hơi, tuyển nổi, trao đổi ion, tinh thể hóa,dùng màng bán thấm, cô đặc, khử hoạt tính phóng xạ, khử khí, khử màu…

Sinh viên : Bùi Đức Tiến - MT801

11

2.3.4.Phơng pháp sinh học.

Là quá trình dựa vào các hoạt động sống của vi sinh vật để phân hủycác chất hữu cơ gây ô nhiễm nớc Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ vàmột số chất khoáng trong nớc thải làm nguồn dinh dỡng tạo ra năng lợng vàtổng hợp nên tế bào mới Các phơng pháp sinh học gồm có phơng pháp hiếukhí và phơng pháp yếm khí Phơng pháp sinh học có các công trình tiêu biểunh: Bể aroten, bể lọc sinh học, bể mê tan, hồ sinh học, cánh đồng tới, cánh

đồng lọc

2.4.Các phơng pháp thờng dùng trong quá trình xử lý bề mặt kim loại.

2.4.1.Phơng pháp trao đổi ion [2]

Dựa trên nguyên tắc của phơng pháp trao đổi ion dùng ionít là nhựa hữucơ tổng hợp, các chất cao phân tử có gốc hydroxyt và các nhóm chức trao đổiion Quá trình trao đổi ion đợc tiến hành trong các cột cationit va onionit

2.4.2.Phơng pháp điện hóa.[2]

Dựa trên cơ sở của quá trình oxy hóa khử để tách kim loại trên các điệncực nhúng trong nớc thải chứa kim loại nặng khi cho dòng điện một chiềuchạy qua Bằng phơng pháp này cho phép tách các ion kim loại ra khỏi nớc,không phải bổ sung hóa chất, song thích hợp với nớc thải có nồng độ kim loạicao ( 1g/l), chi phí điện năng khá lớn

2.4.3.Phơng pháp sinh học.[2]

Dựa trên nguyên tắc một số loài thực vật, vi sinh vật trong nớc sử dụngkim loại nh chất vi lợng trong quá trình phát triển sinh khối nh bèo tây, bèo tổong, tảo…Với phơng pháp này, nớc thải phải có nồng độ kim loại nặng nhỏhơn 60mg/l và bổ sung đủ chất dinh dỡng (nitơ, photpho) và các nguyên tố vilợng cần thiết khác cho sự phát triển của các loài thực vật nh rong, tảo Phơngpháp này cần diện tích lớn và nớc thải có chứa nhiều kim loại thì hiệu quả xử

lý kém

Phơng pháp thông dụng để xử lý nớc thải có chứa kim loại nặng là

ph-ơng pháp kết tủa hóa học kết hợp với đông keo tụ

2.4.4.Phơng pháp kết tủa hóa học.[2]

Phơng pháp này dựa trên nguyên tắc là độ hòa tan của kim loại trongdung dịch phụ thuộc vào độ pH ở một giá trị pH nhất định của dung dịch,nồng độ kim loại vợt quá nồng độ bão hòa thì sẽ bị kết tủa Rất ít kim loại kếttủa ở pH=7 hay trong môi trờng axit, mà phần lớn ở giá trị pH kiềm yếu hoặckiềm Để điều chỉnh pH, các hóa chất thờng dùng là sữa vôi, sôđa, và xút

Sinh viên : Bùi Đức Tiến - MT801

12

Hình…biểu thị độ hòa tan của các hợp chất Fe3+, Cr3+,và Cd 2+ với NaOH,Ca(OH)2 và Na2CO3 trong sự phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch.

Thông thờng giá trị pH giảm sau khi kết tủa Nguyên nhân có thể do:

- Trong quá trình kết tủa tạo thành các hydroxyt kim loai hay muối kiềm khótan, hàm lợng ion hydroxyt (OH-) giảm

- Hấp phụ các chất trung hòa vào các bông cặn hydroxyt kim loại có bề mặtlớn

- Nếu trong dung dịch có mặt hợp chất Fe2+, Fe3+ sẽ bị oxy hóa bởi O2 tantrong nớc tạo thành ion hydro H+ theo phản ứng:

- Tạo hợp chất cùng kết tủa

- Hấp phụ các hydroxyt khó kết tủa vào bề mặt của các bông hydroxyt dễ kếttủa:

- Tạo thành hệ nghèo năng lợng trong mạng hydroxyt do chúng bị phá hủymạnh bằng các ion kim loại

Hình 2.1 cho ta thấy phạm vi pH cho quá trình kết tủa của một số kim loại ờng gặp trong công nghiệp luyện kim và gia công kim loại

th-Sinh viên : Bùi Đức Tiến - MT801

13Hình 2.1: Phạm vi pH cho quá trình kết tủa một số kim loại

Kết tủa với Ca(OH)

2

Kết tủa với NaOH

Kết tủa với Sôđa (Na

2 CO

3 )

Nh vậy đối với phơng pháp kết tủa hóa học, độ pH của dung dịch đóngvai trò rất quan trong Khi xử lý nớc thải chứa kim loại cần chọn tác nhântrung hòa và điều chỉnh ở pH thích hợp ở một số trờng hợp cần dùng thêmchất khử để khử ion kim loại có hóa trị cao, độc thành ion hóa trị thấp, ít độc

nh trong trờng hợp nớc thải mạ có chứa hợp chất của Cr6+ Ngời ta dùng cácchất khử nh Na2S, NaHSO3 hay FeSO4 để chuyển Cr6+ thành Cr3+ nh sau:

Cr6+ + 3e  Cr3+ (pH = 3)

Sau đó hợp chất của Cr3+ kết hợp với các tác nhân trung hòa tạo kết tủadạng hydroxyt

Nớc thải của những ngành công nghiệp nh luyện kim, gia công kim loại

có chứa hàm lợng kim loại nặng cao cần đợc xử lý tại nguồn để thu hồi kimloại, tạo cơ hội cho tuần hoàn lại nớc và giảm hàm lợng kim loại trong dòngthải trớc khi đa vào trạm xử lý nớc thải tập trung

Do dòng thải chứa các chất độc nh xyanua, fluor, phenol, sunfit, vàkim loại nặng nên sự phân luồng dòng thải để xử lý từng dòng là rấ cần thiết

Đối với dòng thải chứa kim loại nặng thông thờng đợc xử lý bằng phơng phápkết tủa hóa học Sơ đồ hệ thống xử lý nớc thải chứa kim loại nặng bao gồm bểchứa nớc thải với mục đích chứa và điều hòa lu lợng, bể phản ứng là thiết bịchính của hệ thống, trong đó hóa chất trung hòa cũng nh hóa chất khử tác

Sinh viên : Bùi Đức Tiến - MT801

Bùn

Hóa chất

điều chỉnh pH Hóa chất khử

N ớc thải

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý n ớc thải chứa kim loại

dụng với hợp chất chứa kim loại có trong nớc thải tạo ra hydroxyt kim loạihay muối kim loại kết tủa Sau phản ứng hỗn hợp nớc và chất kết tủa đợc đaqua bể lắng để tách chất kết tủa ở dạng bùn, khi cần thiết có thể bổ sung chấttrợ lắng hay chất tạo keo Bùn đợc xử lý tách nớc và có thể dùng làm nguyênliệu đầu cho các công nghệ sản xuất khác hay chôn lấp đặc biệt, tùy thuộc vào

đặc tính và thành phần của bùn Sơ đồ hệ thống đợc mô tả trên hình 2.2

2.4.5.Phơng pháp đông tụ và keo tụ.[2]

Quá trình lắng chỉ có thể tách đợc các hạt rắn huyền phù nhng khôngthể tách đợc các chất nhiễm bẩn ở dạng keo và hoà tan, vì chúng là những hạt

có kích thớc quá nhỏ Để tách các hạt rắn đó một cách có hiệu quả bằng

ph-ơng pháp lắng, cần tăng kích thớc của chúng nhờ tác động tph-ơng hỗ giữa cáchạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm làm tăng vận tốc lắng củachúng Việc khử các hạt keo rắn bằng trọng lợng đòi hỏi trớc hết cần trunghoà điện tích của chúng,thứ đến là liên kết chung lại với nhau Quá trình trunghoà điện tích thờng đợc gọi là quá trình đông tụ, còn quá trình tạo thành cácbông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ

Các chất đông tụ thờng dùng là các muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp củachúng Việc lựa chọn chất đông tụ phụ thuộc vào tinh chất hoá lý, chi phí,nồng độ tạp chất trong nớc, pH và thành phần muối trong nớc Trong thực tếngời ta thờng sử dụng các chất đông tụ: Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2,

Al2(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O

Sinh viên : Bùi Đức Tiến - MT801

15

Đề xuất phơng pháp xử lý và tính toán hệ thống xử lý nớc thải cho dây chuyền xử lý bề mặt kim loại

3.1 Đề xuất phơng pháp xử lý.

Qua khảo sát thực tế, vật liệu đợc sử dụng để làm các sản phẩm tại nhàmáy nội thất kim loại SHINEC bao gồm các loại thép ống, thép hộp Các sảnphẩm là các chi tiết bằng thép đã đợc định hình bằng cách uốn, cắt, hàn…

Theo (hình 1), đầu tiên sản phẩm đợc đa vào bể tẩy dầu để làm sạchdầu, mỡ, bụi… dính bám trên bề mặt sản phẩm Bể này chứa các hoá chất nh:NaOH, Na3PO4, NaNO2, Na2CO3… Sau thời gian ngâm tẩy sản phẩm đợc đasang bể rửa I để làm sạch hoá chất dính bám trên bề mặt sản phẩm

Sản phẩm đợc tiếp tục đa sang bể axit để tẩy gỉ làm sạch bề mặt Saukhi rửa trong bể rửa II, sản phẩm đợc đa sang bể định hình Dung dịch địnhhình có các hóa chất: SnSO4, NaNO2, Na2CO3 để tăng hiệu quả của quá trìnhphốtphát hoá bề mặt kim loại, thời gian trong bể định hình khoảng 1 phút Cácsản phẩm sau khi ngâm trong bể định hình đợc chuyển sang phân đoạnphốtphát hoá Sau khi ngâm trong bể có chứa dung dịch các muối phốtphátsản phẩm đợc lấy ra rửa sạch (tại bể rửa III), làm khô mang đi sơn, mạ

Các bể chứa hóa chất của dây chuyền đều đợc thiết kế đảm bảo khi chocác sản phẩm vào bể không có hiện tợng dung dịch hoá chất chảy tràn (mựcdung dịch trong bể luôn cách miệng bể 10cm) Sau khoảng 2 đến 3 tuần làmviệc, nồng độ dung dịch hoá chất trong các bể giảm, lợng cặn trong bể nhiều.Tiến hành xả cặn bằng cách bơm nớc trong bể ra, xả bùn cặn vào hệ thốngkênh thu nớc thải, sau đó bơm nớc trở lại bể, thêm nớc sạch và hoá chất để

đảm bảo đúng với quy trình thiết kế ban đầu của nhà máy

Tại các bể rửa dầu, bể rửa axit, bể rửa phốtphát đợc thiết kế có hệ thốngống chảy tràn sát miệng bể Những bể này có thể đợc thay nớc bằng hai cách:thay toàn bộ hoặc thay theo hình thức nớc chảy tràn Ngoài ra còn có lợng nớcdùng để phun rửa sản phẩm, lợng nớc phun rửa sản phẩm tính trong ngàykhoảng 2,5 m3/ngày

Nh vậy lợng nớc thải cần xử lý bao gồm nớc thau rửa từ các bể rửa tẩydầu, rửa axit, rửa phốtphát, lợng nớc chảy tràn do rơi vãi khi vận chuyển sảnphẩm giữa các bể, nớc dùng để tiến hành phun rửa sản phẩm

Theo quy trình công nghệ xử lý bề mặt kim loại nhận thấy nớc thải cóchứa các kim loại, các gốc axit … Sau khi tiến hành nghiên cứu công nghệ,thành phần hoá chất cho vào trong quy trình xử lý bề mặt kim loại, tiêu chuẩnxả thải TCVN 5945 – 2005 từ đó tiến hành lấy mẫu nớc thải và phân tích cácthành phần sau: Fe; Zn; tổng N; tổng P, pH, Sunfua, Florua…

Sinh viên : Bùi Đức Tiến - MT801

16