Ngày nay chất lượng cuộc sống con người đang được nâng cao rất nhiều nhờ vào sự phát triển của khoa học kĩ thuật với nhiều ngành sản xuất được đẩy mạnh. Kinh tế phát triển cũng làm nảy sinh nhiều nhu cầu vật chất của con người, từ đó các ngành công nghiệp không ngừng được phát minh và đưa vào hoạt động sản xuất. Nhưng cũng từ đó phát sinh ra một vấn đề mới mà con người cần giải quyết. Đó là vấn đề môi trường. Vấn đề đó ngày càng lớn hơn và hiện nay đã ở mức báo động. Chính vì thế việc cân bằng giữa kinh tế và môi trường là bài toán khó cần sự hợp tác tham gia của tất cả mọi người trên thế giới.Xi mạ là một trong những ngành sản xuất thiết yếu nhưng gây ra sự ô nhiễm môi trường. Hiện nay, ngày càng nhiều phân xưởng xi mạ được mở ra nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường. Thế nhưng hầu như các nhà quản lý chỉ quan tâm đến vấn đề lợi nhuận trong khi đó rất xem nhẹ, hoặc gần như không hề lưu tâm đến vấn đề môi trường. Các phân xưởng xi mạ không bố trí các công trình xử lý nứơc thải mà thải thẳng ra ngoài môi trường. Tại thành phố Hồ Chí Minh, hơn 80% nước thải của các nhà máy, cơ sở xi mạ không được xử lý. Chính nguồn thải này đã và đang gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường nước mặt, ảnh hưởng đáng kể chất lượng nước sông Sài Gòn và sông Đồng Nai. Ước tính, lượng chất thải các loại phát sinh trong ngành công nghiệp xi mạ trong những năm tới sẽ lên đến hàng ngàn tấn mỗi năm. Điều này cho thấy các khu vực ô nhiễm và suy thoái môi trường ở nước ta sẽ còn gia tăng nếu không kịp thời đưa ra các biện pháp hữu hiệu. Trong nội bộ Đồ án này chưa có điều kiện tính toán cụ thể chi phí để xây dựng và vận hành trạm xử lý trên. Tuy nhiên cần nhấn mạnh rằng, dù chi phí ban đầu có thể là đáng kể nhưng lợi ích môi trừong mà nó đem lại về lâu dài là rất lớn và rất đáng để đầu tư. Chính vì vậy việc thuyết phục các nhà quản lý thấy được tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường cũng như làm mọi người dân nói chung hiểu điều đó là một công việc mà các nhà môi trường học cần hướng tới.
MỤC LỤC Phần I TÌM HIỂU VỀ NƯỚC THẢI XI MẠ Cơng nghệ xử lý bề mặt (xi mạ): I • Cơng nghệ xử lý bề mặt (xi mạ) thường bao gồm cơng 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 mơi hữu với dung dịch kiềm nóng Dung mơi thường sử dụng loại hydrocacbon clo hố tricloetylen, percloetylen Dung dịch kiềm thường hỗn hợp xút, soda, trinatri photphat, popyphotphat, natri silicat chất hoạt động bề mặt (tạo nhũ) - Hoạt hố bề mặt vật liệu mạ cách nhúng chúng vào dung dịch axit lỗng (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: 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 chứa xianua tự (NaCN) Dung dịch cadmi: axit + cadmi dạng muối sunfat Thơng dụng dung dịch cadmi dạng phức xianua xianua tự Dung dịch crơm: axit crơmic 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 o Dung dịch kẽm: phức kẽm xianua xianua tự kẽm sunfat, clorua với axit boric muối amoni làm chất đệm • Dây chuyền cơng nghệ chung cơng nghệ xi mạ: Axit Muội Au Muội Ag Mài nhẵn, đánh bóng ọc Tẩy dầu, mỡ Làm hố học điện hố Làm học Mạ crơm Mạ Niken Mạ kẽm Mạ vàng Mạ đồng Chất làm bóng NiSO4 H3BO3 Zn(CN)2 ZnCl2 ZnO NaCN NaOH H3BO3 H2SO4 NaCN CuSO4 Cu(CN)2 Cr6+ Ni2+, axit CN-, Zn2+, axit Cu2+, axit CN-, axit Vật cần mạ Dung mơi NaOH, HCl, H2SO4 Nước thải chứa dầu mỡ Hơi dung mơi Bụi kim loại Bụi, gỉ Hơi, axit Axit, kiềm H2SO4 CrO3 • Một ví dụ cơng nghệ xi mạ phụ tùng xe đạp xe máy thành phố Hồ Chí Minh: Ngun liệu ngâm HCl thùng quay NaOH mài cát nấu NaOH (tẩy bề mặt) mạ Niken mạ Crơm ly tâm sấy khơ thành phẩm Dây chuyền mạ Lò mạ Bể mạ Lưu lượng thành phần, tính chất nước thải: II • • 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 vơ kim loại nặng Tuỳ theo kim loại lớp mạ mà nguồn 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 bơng, chất hoạt động bmặt … nên BOD, COD thường thấp khơng 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 phòng,… Nước rửa lỗng • Để an tồn dễ dàng xử lý, dòng axit crơmic dòng 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 nhiễm làm thay đổi pH dòng axit kiềm Chất nhiễm hình thành cặn lơ lửng hydroxit, o o o cacbonat photphat Chất nhiễm hữu dầu mỡ, EDTA … o • Các khảo sát cho thấy q trình ngành xử lý kim loại đơn giản tương tự Nguồn chất thải nguy hại phát sinh từ q trình làm mát, lau rửa đốt cháy dầu Xử lý kim loại đòi hỏi số hố 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 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 pH TDS ClSO4Alk Ni Cr Đơn vị Nước thải Ni Nước thải mạ Cr mg/l mg/l mg/l mgCaCO3/l mg/l mg/l 5.47 502 100 400 60 286 - 3064 82.3 24 25 4.3 39.6 Nước thải ngâm NaOH 11.49 2370 58 38 1513 - Bảng cho thấy nước thải nhiễm chủ yếu chất kiềm, axit kim loại nặng Crơm niken Ảnh hưởng nước thải ngành xi mạ đến mơi trường người: III Ảnh hưởng đến mơi 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 ni canh tác nơng nghiệp, làm thối hố đất chảy tràn thấm nước thải - Ảnh hưởng đến hệ thống xử lý nước thải, cần tách riêng khơng 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 lt da, viêm đường hơ hấp, eczima, ung thư, Trong khn 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: Crơm xâm nhập vào thể theo đường: hơ 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, Crơm hòa tan máu nồng độ 0.001mg/ml, sau chuyển vào hồng cầu hòa tan hồng cầu nhanh 10-20 lần Từ hồng cầu, Crơm chuyển vào tổ chức phủ tạng Crơm gắn với Sidero filing albumin giữ lại phổi, xương, thận, gan, phần lại qua phân nước tiểu Từ quan phủ tạng, Crơm lại hòa 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 Crơm có vai trò sinh học chuyển hóa glucose, protein, chất béo động vật hữu nhũ Dấu hiệu thiếu hụt Crơm người gồm có giảm cân, thể khơng thể loại đường khỏi máu, thần kinh khơng ổn định Tuy nhiên với hàm lượng cao Crơm 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) có tính ăn mòn, gây dị ứng, lở lt tiếp xúc với da c Nồng độ giới hạn: 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 Crơm tan nước 1000 μg/m Crơm kim loại muối khơng tan o Nồng độ Crơm trioxit (axit crơmic) hợp chất Cr(VI) khơng 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 Hiện trạng nhiễm mơi trường cơng nghiệp xi mạ Việt Nam: IV • Kết nghiên cứu gần trạng mơi trường nước ta cho thấy, hầu hết nhà máy, sở xi mạ kim loại có quy mơ vừa nhỏ, áp dụng cơng nghệ cũ lạc hậu, lại tập trung chủ yếu thành phố lớn, Hà Nội, Hải Phòng, TP.HCM, Biên Hồ (Đồng Nai) Trong q 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 mang tính hình thức, chiếu lệ, việc đầu tư cho xử lý nước thải tốn việc thực thi Luật Bảo vệ mơi trường chưa nghiêm minh • Nước thải mạ thường gây nhiễm kim loại nặng, crơm, 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 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, crơm, 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 khơng 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 nhiễm nghiêm trọng đến mơi trường nước mặt, ảnh hưởng đáng kể chất lượng nước sơng Sài Gòn sơng Đồng Nai Ước tính, lượng chất thải loại phát sinh ngành cơng nghiệp xi mạ năm tới lên đến hàng ngàn năm Điều cho thấy khu vực nhiễm suy thối mơi trường nước ta gia tăng khơng kịp thời đưa biện pháp hữu hiệu Phần LỰA CHỌN VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP VÀ CƠNG NGHỆ XỬ LÝ Giới thiệu phương pháp cơng nghệ xử lý nước thải xi mạ: I Phương pháp xử lý nước thải xi mạ phổ biến dùng phương pháp hố 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 mơi trường địa phương, u cầu, mục đích dùng lại thải thẳng mơi trường… Chọn phương pháp phải bảo đảm chất lượng mơi trường theo TCVN 5945- 1995 Phương pháp kết tủa: Q 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, Na 2CO3, …) vào để đạt đến giá trị pH tương ứng với độ hồ 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 hồ 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 q trình kết tủa Cyanide xử lý chlorine hố-kiềm, ammonia khử phương pháp chlorine hố 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 nhơm 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 Crơm 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 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 hố chất khử sử dụng thường chất mang tính axit mạnh Trong q trình khử, Fe 2+ - Cầu thang lên sàn cơng tác: đặt nghiêng 600 so với mặt đất, độ dài khoảng 4.2m Tay vịn cao 0.8m Có chắn dọc - Sàn cơng tác: rộng 0.6m, gồm giống đặt đối xứng qua tâm mặt bể Mặt sàn cấu tạo từ khung thép 20mm*20mm*5mm, chiều ngang khung hàn thép Φ14a50 Hàng rào sàn cơng tác: cao 0.8m, dài xấp xỉ 2.3m, có chắn dọc mục đích an tồn f Ống xả bùn: Làm thép khơng rỉ Φ140, có van điều chỉnh lưu lượng theo lượng bùn xả Ống hàn nối với phần chóp nghiêng bể, có hàn dính thép tăng cứng Ống bố trí ngang chạy thẳng sân phơi bùn Cuối ống nối với đoạn ống mềm để dễ phân phối bùn bề mặt sân phơi bùn Thép tăng cứng δ5 Hàn dính Van xả bùn g Van xả nước: Van xả nước làm thép khơng rỉ, Φ49 Gồm van bố trí thân bể, van hàn dính vào thân, có miếng thép đệm tăng cứng Khi thực xả nước, mở van trước, mặt nước hạ xuống dần, mở van thứ thứ o Van 1: cách mặt nước 0.6m o Van 2: cách van khoảng 0.7m o Van 3: cách van khoảng 0.7m van xả nước bể chứa trung gian h Tính tốn hóa chất: Giả sử hiệu suất tồn q trình H = 90% • Khi châm FeSO4: phản ứng xảy theo tỉ lệ sau: Cr6+ Số mol 0.001 Xét lit dung dịch: + 3Fe2+ 0.003 S ố mol FeSO4 0.003 mol Trên lí thuyết lượng FeSO4 là: Cr3+ 0.001 + 0.003*152 = 0.456 g/l = 0.456 kg/m3 Xét mẻ: lượng FeSO4 0.456*7.5 = 3.42 (kg/mẻ) Châm dư 120% thực tế lượng FeSO4 châm vào là: 3.42*120% = 4.104 (kg/mẻ) Lượng FeSO4 cần thiết ngày là: 4.104*4 = 16.416 (kg/ngày) Hiệu suất q trình 90% Sau phản ứng: o Cr6+ dư: 0.0001 mol/l ứng với 0.0052 g/l 3Fe3+ 0.003 o Cr3+ dung dịch = lượng sinh + lượng có sẵn = 0.0009*52+0.073 = 0.1198 (g/l) ứng với 0.0023 mol/l o Fe3+ sinh ra: 0.0027 mol/l ứng với 0.1512g/l • Khi châm NaOH: H=90% Cr3+ 0.0023 0.00207 3OH- 0.0069 0.00622 + Cr(OH)3↓ 0.0023 0.00207 Lượng NaOH châm vào mẻ là: 0.0069*40*7.5*120% = 2.488 (kg/mẻ) Lượng NaOH cần thiết ngày là: 2.488*4 = 9.952 (kg/ngày) Thực tế phản ứng xảy khơng hồn tồn, có hiệu suất lượng NaOH cần thiết là: 1.866 (kg/mẻ) Sau phản ứng NaOH dư 2.488-1.866 = 0.622 kg/mẻ ứng với 0.00138 mol Lượng Cr(OH)3↓ sinh ra: 0.00207*103*7.5 = 1.6 (kg/mẻ) Ion Fe3+ tiếp tục phản ứng với OH- dư dung dịch tạo kết tủa Fe(OH) 3↓theo hiệu suất 90%: H=90% Fe3+ 0.00046 0.00414 + 3OH- 0.00138 0.001242 Fe(OH)3↓ 0.00046 0.000414 Lượng Fe(OH)3 sinh là: 0.000414*107*7.5 = 0.33 (kg/mẻ) Do phản ứng ln ln khơng hồn tồn nên ion lại tiếp tục xảy ra, nhiên với lượng nhỏ nên ta dừng phần tính tốn Vậy sau mẻ, lượng kết tủa sinh là: 1.6+0.33 = 1.93 (kg/mẻ) Lượng kết tủa sinh ngày là: 1.93*4 = 7.72 (kg/ngày) Giả sử độ ẩm bùn tươi 3%, khối lượng riêng ρ = 1200 kg/m 7.72 3% khối lượng bùn = 258 (kg/ngày) Thể tích bùn sinh là: 258 1200 = 0.215 (m3/ngày) i Ống bơm hóa chất: Bố trí ống bơm hóa chất, ống châm dung dịch FeSO 4, ống lại châm NaOH Đường ống Φ49, xuất phát từ bơm đặt mặt đất, chạy dọc bó sát theo thành bể Đi ống đặt ngang, song song với mặt nước bể 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 nước Thể tích bể thiết kế lớn đủ để chứa thể tích nước xả từ mẻ phản ứng, tức 7.5m3 +0.90 -1.40 Kích thước bể: o Cao: H = 2m o Chiều cao an tồn mặt thống: Hat = 0.3m o Tổng chiều cao bể 2.3m o Cạnh đáy vng: B = 1.94m Thể tích thực bể: V = 2.3*1.94*1.94 = 8.66(m3) Vật liệu xây dựng: bê tơng cốt thép 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 Q 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 +4.00 Tốc độ thể tích chất lỏng là: 7.5 Q= = 1.5(m3/giờ) tR thời gian tiếp xúc theo tầng rỗng (empty bed contact time), t R thường nằm khoảng 1.5-7.5 phút Tốc độ dòng chảy vF giá trị nghịch đảo tR Chọn tR = phút Thể tích tầng nhựa là: VR = Q*tR = 1.5*3 = 4.5(m3) Chu kì hoạt động tính theo cơng thức: aR * vR Q * aS t= aR: dung lượng hoạt động nhựa (đl/l), aR = 0.9-1.4 (cationit), chọn aR = 1.2đl/l aS dung lượng trao đổi ion dung dịch (đl/l), aS = 1.8-2.0, chọn aS = 1.8 đl/l t = (h) Kích thước cột Chiều cao cột thường 1.4 đến lần so với chiều cao tầng nhựa Chọn giá trị 1,5 Chọn chiều cao tầng nhựa 1.5m, chiều cao cột 1.5*1.5 = 2.25 (m) Đường kính cột: d = 1.95m 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 khơ 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 khơ cặn (sân phơi bùn, máy lọc cặn chân khơng, 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 khơng nhiều b Mơ tả-Tính tốn: Sân phơi bùn chia thành ơ, kích thước phụ thuộc vào cách bố trí đường xe vận chuyển bùn khỏi sân phơi độ xa xúc bùn từ phơi lên xe Số làm việc đồng thời phụ thuộc vào lưu lượng bùn xả hàng ngày, độ dày bùn cần làm khơ, thời gian chu kỳ phơi Đáy thành phơi bùn làm bê tơng cốt thép đảm bảo cách ly hồn tồn dung dịch bùn với mơi trường đất xung quanh Thể tích bùn sinh ngày V = 0.215 m3 Độ ẩm đầu vào bùn 97%, độ ẩm sau làm khơ 25% Khối lượng riêng bùn ướt 1200 kg/m3, khối lượng riêng bùn khơ 1600kg/m3 Chọn thời gian phơi bùn tuần, tức 21 ngày Giả sử chiều cao bùn 25% 8cm sau 21 ngày m sân phơi lượng cặn là: G = V* ρk*Ps V: thể tích phần sân có diện tích 1m2 V = 1*0.08 = 0.08(m3) ρk: khối lượng riêng bùn khơ ρk = 1400kg/m3 Ps: độ ẩm bùn sau phơi Ps = 0.25 G = 0.08*1600*0.25 = 32 kg/21 ngày Lượng bùn cần phơi 21 ngày: 7.72*21 = 162.12 kg Diện tích sân phơi: 162.12 32 = 5.07 m2 Tổng diện tích sân phơi tính diện tích đường bao quanh, hố thu nước, trạm bơm đưa nước khu xử lý: 5.07*150% = 7.6 m2 Vì diện tích nhỏ, lượng bùn sinh khơng lớn nên ta thiết kế phơi bùn Kích thước phơi bùn 3m x 2.5m Chiều sâu sân phơi bùn: H = h1+h2+h3+h4 h1: dày đáy bê tơng = 200mm h2: bề dày lớp sỏi = 200mm h3: bề dày lớp cát = 200mm h4: chiều cao chứa bùn + chiều cao an tồn = 200mm H = 800mm Phần 4: TÍNH TỐN CHI PHÍ Do thời gian kinh nghiệm thực tế có hạn, Đồ án chưa thực việc tính tốn chi phí trạm xử lý Tuy nhiên, qua tìm hiểu trang web Chợ cộng nghệ thiết bị Việt Nam thuộc Bộ Khoa học Cơng nghệ có chào bán Hệ thống xử lý nước thải nhà máy xi mạ kim loại với đặc điểm giá thành sau: Mã số: VN90 600 Tên CN/TB chào bán: Hệ thống xử lý nước thải nhà máy xi mạ kim loại, nhà máy sản xuất mực viết theo mơ hình hợp khối tự động Nước có CN/TB chào bán: VN Việt Nam Chỉ số phân loại SPC: 90: Dich vụ vệ sinh, xử lý đổ rác thải Mơ tả qui trình CN/TB: - Nước thải điều chỉnh pH thích hợp trước vào ngăn trộn ngăn phản ứng Tại ngăn trộn, hố chất thích hợp đưa vào để phục vụ cho q trình phản ứng Sau giai đoạn phản ứng, kim loại nặng có nước thải xi mạ tách dạng kết tủa ngăn lắng Phần nước thải tiếp tục sang thiết bị tuyển áp lực để tách loại chất lơ lửng có tỷ trọng nhỏ, khơng thể lắng Nước thải lắng lần 2, sang thiết bị hấp thụ để tách triệt để chất tạo màu trước thải hệ thống cống chung thành phố - Cơng suất: từ - 300 m3/ngày đêm - Đạt tiêu chuẩn Việt Nam - Các tiêu kinh tế - kỹ thuật khác: Giá thành xử lý m3 nước thải: 2.000 đồng - 2.500 đồng u cầu kỹ thuật vận hành lắp đặt: Lĩnh vực áp dụng: 61: Cơng nghệ hố chất Cơng nghiệp hố chất 7025: Nước thải, làm sử dụng nước thải 87: Bảo vệ mơi trường Ưu điểm CN/TB: - Giá phù hợp - Thiết bị theo mơ hình hợp khối, tháo ráp cụm - Nước thải sau xử lý đạt u cầu chất lượng Mức độ phát triển: Thương mại hố Hình thức đăng ký: Nhãn hiệu thương mại Năm đăng ký: None Phương thức chuyển giao: Hình thức cung cấp: Chào giá tham khảo: Giá bán thiết bị: 90 triệu/hệ xử lý m3/ngày đêm Phí đào tạo: triệu Phí tư vấn kỹ 10 triệu thuật: Như thiết bị chào bán có cơng nghệ khơng hồn tồn giống cơng nghệ mà thiết kế trên, có nhiều điều tương tự Chúng ta dựa vào ước đốn chi phí Một cơng nghệ khác chào bán trang web Chợ cộng nghệ thiết bị Việt Nam thuộc Sở Khoa học Cơng nghệ, nhiên chưa cung cấp giá thành, chúng tơi xin đưa để nghiên cứu phần cơng nghệ: CƠNG NGHỆ MICRO-CELL XỬ LÝ NƯỚC THẢI MẠ KIM LOẠI (CR 6+, CU 2+, NI 2+ Mã số cơng nghệ thiết bị: VN03TMSH0099 Ngày giới thiệu cơng nghệ thiết bị: 14/05/2004 Ngày cập nhật cơng nghệ thiết bị: 14/05/2004 Xuất xứ: Vietnam Phân loại SPC: Dịch vụ xử lý chất thải, rác thải Lĩnh vực áp dụng: Xử lý mơi trường Mơ tả tóm tắt cơng nghệ thiết bị Nước thải > chắn rác > điều hòa > điều chỉnh pH > thiết bị khử micro-cell > điều chỉnh pH > lắng/lọc > TCVN 5945 (B) Bùn thải chứa Fe2O3, CuO, NiO xử lý bằng: Sân phơi bùn Máy lọc bùn CN/TB duoc ap dung: Xử lý nước thải cơng nghiệp có chứa kim loại nặng Ưu điểm CN/TB - Khơng cần tách dòng nước thải ( thường dòng Cr 6+ phải xử lý riêng) nên hệ xử lý đơn giản, gọn - Giảm chi phí 50% - Chỉ cần kiểm sốt thơng số cơng nghệ pH nên vận hành đơn giản - Chi phí vận hành thấp Mức độ phát triển thiết bị cơng nghệ Đã sử dụng để sản xuất thử (quy mơ pilot) Đã sử dụng để sản xuất quy mơ cơng nghiệp Đã thương mại hóa u cầu kỹ thuật vận hành, lắp đặt Năng lượng Điện: - 6kw (phụ thuộc vào phương pháp tiếp xúc) Nhà xưởng, đất đai: 120 m2 Ngun liệu: Phoi sắt, H2SO4, vơi, "xúc tác" A,B Phương thước chuyển giao CN/TB Patent Bí License Đào Tạo Tư vấn kỹ thuật Chìa khóa trao tay Theo thỏa thuận khách hàng Hình thức cung cấp CN/TB Bán trực hợp đồng Theo đơn đặt hàng Qua tổng đại lý Đại lý độc quyền Đại lý bán lẻ Qua điểm tiếp thị SP/DV KH-CN tại: 79 Trương Định Quận 1, TP.Hồ Chí Minh Thời gian hình thức bảo hành Thiết bị cơng trình: năm Cơng nghệ: vĩnh viễn Phần 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Ngày chất lượng sống người nâng cao nhiều nhờ vào phát triển khoa học kĩ thuật với nhiều ngành sản xuất đẩy mạnh Kinh tế phát triển làm nảy sinh nhiều nhu cầu vật chất người, từ ngành cơng nghiệp khơng ngừng phát minh đưa vào hoạt động sản xuất Nhưng từ phát sinh vấn đề mà người cần giải Đó vấn đề mơi trường Vấn đề ngày lớn mức báo động Chính việc cân kinh tế mơi trường tốn khó cần hợp tác tham gia tất người giới Xi mạ ngành sản xuất thiết yếu gây nhiễm mơi trường Hiện nay, ngày nhiều phân xưởng xi mạ mở nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường Thế nhà quản lý quan tâm đến vấn đề lợi nhuận xem nhẹ, gần khơng lưu tâm đến vấn đề mơi trường Các phân xưởng xi mạ khơng bố trí cơng trình xử lý nứơc thải mà thải thẳng ngồi mơi trường Tại thành phố Hồ Chí Minh, 80% nước thải nhà máy, sở xi mạ khơng xử lý Chính nguồn thải gây nhiễm nghiêm trọng đến mơi trường nước mặt, ảnh hưởng đáng kể chất lượng nước sơng Sài Gòn sơng Đồng Nai Ước tính, lượng chất thải loại phát sinh ngành cơng nghiệp xi mạ năm tới lên đến hàng ngàn năm Điều cho thấy khu vực nhiễm suy thối mơi trường nước ta gia tăng khơng kịp thời đưa biện pháp hữu hiệu Trong nội Đồ án chưa có điều kiện tính tốn cụ thể chi phí để xây dựng vận hành trạm xử lý Tuy nhiên cần nhấn mạnh rằng, dù chi phí ban đầu đáng kể lợi ích mơi trừong mà đem lại lâu dài lớn đáng để đầu tư Chính việc thuyết phục nhà quản lý thấy tầm quan trọng việc bảo vệ mơi trường làm người dân nói chung hiểu điều cơng việc mà nhà mơi trường học cần hướng tới TÀI LIỆU THAM KHẢO Trịnh Xn Lai – Tính tốn thiết kế cơng trình hệ thống xử lý nước thải – Nhà xuất Xây dựng Nguyễn Phước Dân – Tập giảng Kỹ thuật xử lý nước thải Lê Văn Cát – Hấp phụ trao đổi ion kỹ thuật xử lý nước nước thải Bộ Xây dựng – Tuyển tập Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam – NXBXD Bộ Xây dựng – TCVN: Thốt nước bên ngồi mạng lưới cơng trình Hồng Văn Huệ - Thốt nước - tập 2: Xử lý nước thải - NXBKH&KT Lương Đức Phẩm – Cơng nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học – NXBGD Syed R.Qasim, Edward M.Moley, Guang Zhu – Water Works Engineering: Planning, Design & Operation Integrated Solid Waste 10 Sổ tay xử lý nước & [...]... cơng trình trong hệ thống xử lý nước thải – Nhà xuất bản Xây dựng 2 Nguyễn Phước Dân – Tập bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải 3 Lê Văn Cát – Hấp phụ và trao đổi ion trong kỹ thuật xử lý nước và nước thải Bộ Xây dựng – Tuyển tập Tiêu chuẩn xây dựng của Việt Nam 4 – NXBXD Bộ Xây dựng – TCVN: Thốt nước bên ngồi mạng lưới và 5 cơng trình Hồng Văn Huệ - Thốt nước - tập 2: Xử lý nước thải - 6 NXBKH&KT 7 Lương... cho xử lý nước thải xi mạ để thu hồi Crơm Để thu hồi axit crơmic trong các bể xi mạ, cho dung dịch thải axit crơmic qua cột trao đổi ion resin cation (RHmạnh) để khử các ion kim loại (Fe, Cr 3+, Al,…) Dung dịch sau khi qua cột resin cation có thể quay trở lại bể xi mạ hoặc bể dự trữ Do hàm lượng Crơm qua bể xi mạ khá cao (105-120kg CrO 3/m3), vì vậy để có thể trao đổi hiệu quả, nên pha lỗng nước thải. .. ảnh hưởng đến chế độ cơng tác của trạm xử lý nước thải, đồng thời gây tốn kém nhiều về xây dựng cơ bản và quản lý Do vậy, lưu lượng nước thải đưa vào xử lý cần thiết phải điều hồ nhằm tạo cho dòng nước thải vào hệ thống xử lý gần như khơng đổi, khắc phục những khó khăn cho chế độ cơng tác do lưu lượng nước thải dao động gây ra và đồng thời nâng cao hiệu suất xử lý cho tồn bộ dây chuyền Hình dạng-kích... lí thuyết Lượng axit cần thiết cho q trình khử Cr 6+ phụ thuộc vào độ axit của nước thải ngun thuỷ, pH của phản ứng khử và loại hố chất sử dụng Xử lý từng mẻ (batch treatment) ứng dụng có hiệu quả kinh tế, khi nhà máy xi mạ có lưu lượng nước thải mỗi ngày ≤ 100m3/ngày Trong xử lý từng mẻ cần dùng hai loại bể có dung tích tương đương lượng nước thải trong một ngày Q ngày Một bể dùng xử lý, một bể làm... của các lồi thực vật nước như rong tảo Phương pháp này cần có diện tích lớn và nước thải có lẫn nhiều kim loại thì hiệu quả xử lý kém Đề xuất cơng nghệ: II Đặc điểm thành phần ơ nhiễm của nước thải: 1 THƠNG SỐ ĐƠN VỊ NƯỚC THẢI Lưu lượng pH Oil Cr3+ Cr6+ m3/ngày 30 4 34-65 55-73 40-52 mg/l mg/l mg/l NƯỚC THẢI SAU XỬ LÝ 30 6-9 Vết thiết bị khử micro-cell > điều chỉnh pH > lắng/lọc > TCVN 5945 (B) Bùn thải chứa Fe2O3, CuO, NiO được xử lý bằng: Sân phơi bùn hoặc Máy lọc bùn CN/TB duoc ap dung: Xử lý nước thải cơng nghiệp có chứa kim loại nặng Ưu điểm của CN/TB - Khơng cần tách dòng nước thải ( thường dòng Cr 6+ phải xử lý riêng) nên hệ xử lý đơn giản, gọn hơn - Giảm chi phí cơ bản ít nhất 50% - Chỉ cần kiểm sốt một thơng... mỡ Nước thải Hố thu gom Bể điều hòa Bể phản ứng+ lắng kết hợp Bể chứa trung gian Sân phơi bùn Thiết bị trao đổi ion Nước sạch 3 Thuyết minh cơng nghệ: Nước thải từ nhà máy xi mạ được thu gom lại tại hố thu gom Nước thải tiếp tục được bơm sang bể điều hồ lưu lượng, tại đây nước thải sẽ ổn định về lưu lượng, đồng thời được loại bỏ lượng dầu mỡ do bố trí kết hợp thiết bị vớt dầu mỡ với thời gian lưu nước