Thiết kế hệ thống xử lý nướcthải phân xưởng mạ điệncông suất 200 m3/ngày

Tuthienbao.com Luận văn Thiết kế hệ thống xử lý nước thải phân xưởng mạ điện công suất 200 m /ngày MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP MẠ ĐIỆN VÀ CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN I.1 Tình hình phát triển ngành mạ Thế Giới Việt Nam: .4 I.2 Đặc điểm trình mạ điện: I.3 Các vấn đề môi trường công nghệ mạ: 13 I.4 Ảnh hưởng chất ô nhiễm gây 21 CHƯƠNG II: CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH MẠ ĐIỆN 24 II.1 Các biện pháp giảm thiểu: .25 II.2 Các phương pháp xử lý nước thải ngành mạ điện: 28 CHƯƠNGIII: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI MẠ ĐIỆN 32 III.1 Phân tích, lựa chọn cơng nghệ xử lý: .32 III.2 Cơ sở lý thuyết phương pháp lựa chọn: 39 III.3 Giới thiệu thiết bị chính: 49 CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI MẠ ĐIỆN 50 IV.1 Nước thải nhà máy xử lý nước thải phân xưởng mạ: 50 IV.2 Tính tốn thiết bị hệ thống xử lý nước thải: 53 IV.3 Tính chọn thiết bị khác: .90 CHƯƠNG V: PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CHI PHÍ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI .101 V.1 Chi phí ước tính tồn hệ thống xử lý: 101 V.2 Mặt xây dựng: 106 V.3 Hiệu chi phí lợi ích thu lắp đặt hệ thống 106 V.4 Vận hành hệ thống cố trình hoạt động .107 KẾT LUẬN .109 TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 LỜI NÓI ĐẦU Môi trường sống – nôi nhân loại ngày ô nhiễm trầm trọng với phát triển xã hội Bảo vệ môi trường mối quan tâm không quốc gia nào, nghĩa vụ toàn cầu Việt Nam nói riêng Q trình cơng nghiệp hố - đại hố đất nước làm cho mơi trường khu công nghiệp đô thị lớn bị suy giảm nghiêm trọng, mối lo ngại cho quan quản lý nhà nước toàn thể dân cư khu vực Ơ nhiễm mơi trường nói chung tình trạng mơi trường nước thải cơng nghiệp nói riêng vấn đề quan trọng đặt cho nhiều quốc gia Cùng với phát triển công nghiệp, môi trường ngày phải tiếp nhận nhiều yếu tố độc hại Riêng nguồn nước thải công nghiệp mạ có thành phần gây nhiễm trầm trọng như: crom, niken, đồng, kẽm, xianua, vấn đề quan tâm xã hội Hiện nay, nhiều sở mạ, vấn đề môi trường không quan tâm mức, chất thải sinh từ trình sản xuất sinh hoạt không xử lý trước thải môi trường nên gây ô nhiễm môi trường trầm trọng Kết phân tích chất lượng nước thải sở mạ điện điển hình cho thấy: hầu hết sở không đạt tiêu chuẩn nước thải cho phép, tiêu kim loại nặng vượt nhiều lần cho phép, thành phần nước thải có chứa cặn, sơn, dầu nhớt, Vì vậy, đầu tư vào cơng tác bảo vệ môi trường vấn đề cấp bách doanh nghiệp để đảm bảo phát triển bền vững tương lai doanh nghiệp Đến giới có nhiều phương pháp xử lý nước thải mạ điện đưa như: phương pháp trao đổi ion, phương pháp điện hoá, phương pháp hoá học, phương pháp hấp phụ, phương pháp vi sinh,…Tuy nhiên khả áp dụng vào thực tế phương pháp phụ thuộc vào nhiều yếu tố: hiệu xử lý phương pháp, ưu nhược điểm, kinh phí đầu tư, Do đó, việc lựa chọn phương pháp xử lý thiết kế hệ thống xử lý chất thải thích hợp cho sở mạ điện nhiệm vụ kỹ sư môi trường, đáp ứng yêu cầu doanh nghiệp hệ thống xử lý với giá thành chấp nhận Để giúp doanh nghiệp lựa chọn hệ thống xử lý nước thải cho sở mạ điện, đồ án “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải phân xưởng mạ điện công xuất 200 m 3/ngày” thực với mục đích thiết kế hệ thống xử lý với hiệu cao chi phí hợp Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 lý Tuy nhiên việc lựa chọn phương án thích hợp khả thi nhà máy cụ thể tuỳ thuộc vào tính chất dòng thải, mặt xây dựng, điều kiện khí tượng thuỷ văn nguồn nước, tiêu chuẩn nước thải cho phép địa phương điều kiện kinh tế kỹ thuật cở sở sản xuất Nội dung đề tài gồm phần sau: Chương I: Tổng quan công nghiệp mạ vấn đề môi trường Chương II: Các biện pháp giảm thiểu xử lý nước thải ngành mạ Chương III: Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải ngành mạ điện sở lý thuyết phương pháp Chương IV: Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải Chương V: Phân tích hiệu chi phí xây dựng hệ thống xử lý nước thải Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP MẠ ĐIỆN VÀ CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN I.1 Tình hình phát triển ngành mạ Thế Giới Việt Nam: Phương pháp mạ điện phát lần vào năm 1800 giáo sư tạo lớp phủ bên kim loại khác Tuy nhiên lúc người ta khơng quan tâm đến phát Luigi Brungnatelli mà sau này, đến năm 1840, nhà khoa học Anh phát minh phương pháp mạ với xúc tác Xyanua lần phương pháp mạ điện đưa vào sản xuất với mục đích thương mại cơng nghiệp mạ thức phổ biến giới Sau phát triển công nghệ mạ khác như: mạ niken, mạ đồng, mạ kẽm, … Những năm 1940 kỷ XX coi bước ngoặc lớn ngành mạ điện đời công nghiệp điện tử [1] Ngày nay, với phát triển vượt bậc ngành cơng nghiệp hóa chất hiểu biết sâu rộng lĩnh vực điện hóa, cơng nghiệp mạ điện phát triển tới mức độ tinh vi Sự phát triển công nghệ mạ điện đóng vai trò quan trọng phát triển khơng ngành khí chế tạo mà nhiều ngành cơng nghiệp khác Xét riêng cho khu vực Đông Nam Á, sau chiến tranh giới lần thứ 2, loạt sở mạ điện quy mô vừa nhỏ phát triển mạnh mẽ hoạt động độc lập Sự phát triển lớn mạnh sở mạ điện quy mô nhỏ nhu cầu đáp ứng việc nâng cao chất lượng sản phẩm ngành công nghiệp vừa nhẹ Tại Việt Nam, với phát triển ngành khí, ngành cơng nghiệp mạ điện hình thành từ khoảng 40 năm trước đặc biệt phát triển mạnh giai đoạn năm 1970 – 1980 Các sở mạ Việt Nam tồn độc lập liền với sở khí, dạng cơng ty cổ phần, công ty tư nhân công ty liên doanh với nước Các sở hầu hết có quy mơ vừa nhỏ, số có quy mô lớn, tập trung thành phố lớn với sản phẩm chủ yếu mạ đồng, crom, kẽm, niken, Ngồi loại hình mạ điện đặc biệt mạ cadimi, mạ thiếc, mạ chì, mạ sắt mạ hợp kim phát triển để đáp ứng nhu cầu ngành công nghiệp đại Để hiểu rõ công nghiệp mạ điện ta sâu vào tìm hiểu chất quy trình cơng nghệ Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 I.2 Đặc điểm trình mạ điện: I.2.1 Nguyên lý trình mạ điện: Theo định nghĩa, mạ điện q trình ơxy hóa xảy bề mặt điện cực, cụ thể bề mặt điện cực âm (catốt), cation (ion kim loại) nhận điện tích từ điện cực trở thành nguyên tử kim loại ne  Anot (+) Catot (-) Lớ p mạ Nói cách khác, mạ điện q trình điện phân, anot xảy q trình oxy hố (hồ tan kim loại hay giải phóng khí oxy), Dung dòch mạ Sựchuyể n dòch củ a ion Hình I.1 – Sơ đồ ngun lý q trình mạ catot xảy q trình khử (khử ion kim loại từ dung dịch thành lớp kim loại bám vật mạ hay trình giải phóng hydro ) có dòng điện chiều qua chất điện phân (dung dịch mạ) [2]  Tại Catot: Mn+ + ne M (1) 2OH- + H2 2H2O + 2e Thực tế trình xảy theo nhiều giai đoạn nối tiếp sau: Cation hydrat hoá Mn+.mH2O di chuyển từ dung dịch đến bề mặt catot Cation vỏ hydrat hoá (mH2O) tiếp xúc trực tiếp với bề mặt catot Mn+.mH2O Mn+ + mH2O Điện tử (e) từ Catot điền vào lớp điện tử hoá trị cation, tạo thành nguyên tử kim loại trung hoà dạng hấp phụ: M n+ + ne M Các nguyên tử kim loại tạo mầm tinh thể tham gia vào việc ni mầm tinh thể sinh trước Mầm phát triển dần thành tinh thể Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 Tinh thể liên kết với thành lớp mạ [2]  Tại Anot: Anot sử dụng mạ điện thường anot tan có tác dụng cung cấp ion Mn+ cho dung dịch bù vào lượng M n+ bám vào catot thành lớp mạ chuyển điện mạch điện phân Anot thường kim loại loại với lớp mạ Ta có phản ứng: M - ne Mn+ H2O - 2e 2H+ + 1/2 O2 (2) Tốc độ chung trình catot nhanh hay chậm tốc độ chậm giai đoạn định Nếu khống chế điều kiện điện phân tốt hiệu suất dòng điện hai phản ứng (1) (2) nồng độ ion M n+ dung dịch không đổi Một số trường hợp dùng anot trơ (không tan), nên ion kim loại định kì bổ sung dạng dung dịch muối vào bể mạ, lúc phản ứng anot giải phóng oxy Trong mạ điện, dung dịch điện giải phóng thường sử dụng muối đơn (như mạ đồng từ dung dịch CuSO4, mạ kẽm từ dung dịch ZnSO4 ) muối phức (như dung dịch phức amoni, dung dịch phức hydroxit ) Ngồi phải sử dụng số dung dịch phụ gia khác chất dẫn điện, chất đệm, chất hoạt động bề mặt, chất tạo bóng Chất lượng lớp mạ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nồng độ dung dịch mạ tạp chất, chất phụ gia, pH, nhiệt độ, mật độ dòng điện, hình dạng vật mạ, anot, bể mạ, chế độ thủy động dung dịch Vì để trì chất lượng lớp mạ tốt cần kiểm soát nồng độ dung dịch mạ giữ dải mật độ dòng điện thích hợp Nhờ lớp bề mặt mạ mà vật mạ có thêm nhiều tính chất như: tính chất bền hóa học, bền ăn mòn, bền học, tăng độ dẫn điện, dẫn từ, tăng độ cứng, dẻo Mạ tiến hành với chi tiết có kích thước từ cực nhỏ kĩ thuật vi điện tử đến cực lớn ngành công nghiệp chế tạo máy, xây dựng, vô tuyến viễn thông, thiết bị y tế đồ gia dụng Việc chun mơn hóa sử dụng quy trình mạ kĩ thuật tạo mẫu đúc điện đưa đến chỗ sản xuất công cụ sản phẩm mà phương pháp chế tác cổ truyền nhiều khơng làm cách tinh tế Có thể nói Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 sản phẩm ngành công nghiệp mạ điện thỏa mãn nhu cầu ngày cao thị trường Hiện Việt Nam tồn hai công nghệ mạ mạ điện mạ nóng chảy, mạ điện phổ biến cả, gần 90% sở sản xuất sử dụng cơng nghệ Do đó, ta chủ yếu đề cập tới loại hình mạ điện mạ Các loại hình mạ mạ điện bao gồm: mạ kẽm, mạ Niken, mạ đồng, mạ thiếc, mạ Crom, mạ vàng, mạ hợp kim, [2] * Mạ kẽm: Mạ kẽm thường sử dụng để tạo lớp trang trí hay bảo vệ cho sắt thép Do điện động tiêu chuẩn kẽm nhỏ sắt nên bị ăn mòn lớp kẽm bị ăn mòn trước Lớp kẽm dẻo, dễ kéo, dễ dát mỏng Sản phẩm mạ kẽm thường gặp chi tiết ốc vít, tơn lợp nhà, đường ống nước, dây thép (dây kẽm) Mạ kẽm thường phân loại theo hóa chất sử dụng: dung dịch axit, dung dịch xyanua, dung dịch borat, dung dịch amoniac, dung dịch poryphotphat Mỗi dung dịch sử dụng q trình mạ lại có ứng dụng ưu nhược điểm riêng * Mạ Niken: Niken kim loại màu trắng bạc, mềm Lớp mạ niken dẻo, dễ đánh bóng tạo độ bóng cao bền nhờ màng thụ động mỏng, chịu điều kiện khắc nghiệt axit, kiềm muối Mạ Niken lên sắt thép nhằm bảo vệ vật mạ khơng bị ăn mòn tiêu chuẩn Niken thường cao tiêu chuẩn sắt Để cho vật mạ bền người ta thường mạ lớp có tác dụng lót gắn chặt Niken với kim loại nền, làm cho lớp mạ Niken bền Mạ niken thường ứng dụng nhiều công nghiệp: mạ bảo vệ chống ăn mòn mơi trường xâm thực mạnh, mạ chịu mài mòn, mạ khn in, chi tiết xe hơi, xe đạp, xe máy Hiện nay, sở sản xuất thường sử dụng phương pháp mạ Niken bóng Mạ Niken có nhiều phương pháp khác  Mạ Niken dung dịch axit  Mạ Niken bóng  Mạ Niken đen  Mạ Niken đặc biệt khác * Mạ Crom: Crom kim loại cứng, trắng, tiêu chuẩn Crom thấp sắt Vì vây, crom dễ bị ăn mòn sắt song bề mặt crom có lớp oxit bền mơi trường nên mạ Crom bền môi trường xâm thực, bền khí Lớp mạ Crom có độ bóng cao, màu sáng, có ánh xanh, crom dễ mạ Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 lên kim loại sắt, đồng, niken, chì, kẽm, crom sử dụng mạ trang trí, mạ bảo vệ (phụ tùng xe hơi, xe gắn máy, xe đạp, đồ gia dụng) Mạ crom sử dụng nhiều mạ chi tiết xác, làm tăng độ mài mòn mạ khuôn đúc, khuôn dập, khuôn in, chi tiết chịu mài mòn * Mạ đồng: Lớp mạ đồng có màu hồng đỏ khơng khí dễ bị rỉ tác dụng với oxy axit cácbonic, tạo rỉ có màu xanh Mạ đồng thường dùng mỹ thuật làm lớp mạ lót trang trí, lớp mạ bảo vệ chi tiết thép khỏi bị thấm cacbon, thấm nitơ Lớp mạ đồng dùng kĩ thuật đúc điện từ đồ mỹ nghệ để tạo hình chi tiết phức tạp Mạ đồng dùng rộng rãi lĩnh vực chế tạo máy chế tạo dụng cụ Mạ đồng thực từ dung dịch mạ khác nhau:  Mạ đồng dung dịch Xyanua  Mạ đồng dung dịch khơng có Xyanua  Mạ đồng dung dịch axit  Mạ đồng đặc biệt khác > Tuỳ theo kích thước chi tiết mạ, người ta phân biệt thành hai dạng mạ điện:  Mạ treo: thực cách buộc, gá, móc vít vật cần mạ vào giá dẫn điện treo vào thành dẫn nối với điện cực âm nguồn điện Các chi tiết mạ treo có kích thước lớn, cấu hình phức tạp đòi hỏi độ xác lớp mạ cao, độ dày lớp mạ lớn  Mạ quay: thực với chi tiết nhỏ, cấu hình đơn giản, khơng kết dính với nhau, khơng đòi hỏi lớp mạ dày,… chng tang trống quay Quá trình tiếp xúc điện vật mạ nhờ va chạm quay So với mạ treo mật độ dòng điện diện tích mạ quay nhỏ Do mạ quay không cần gá thời gian treo mẫu nên kinh tế Các sản phẩm ngành công nghiệp mạ khác loại hình, suất, chất lượng giá thành chúng hồn tồn phụ thuộc vào quy trình công nghệ mạ riêng biệt Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 10  D 1, 74.103  0.033 m = 33 mm 0.785 �2 D = 0,033 m Lưu lượng dòng thải nhỏ dòng Cr nên tính tốn tương tự dòng Cr: Với L = 9,5m; dtđ = D = 0,033m => Re = 73635; Pm = 10273 N/m2; P = 88698 N/m2 Lưu lượng dòng 1,74.10-3 m3/s => N = 0,220 KW; N dcc = 0,479 KW Ta chọn bơm có cơng suất: 0,5 KW b) Máy nén khí: Lưu lượng khơng khí cần cấp cho bể điều hòa theo nguyên tắc xáo trộn là: Q = n.qkk.L [13] Với Q – Lưu lượng khơng khí cần cấp n – Số ống phân phối khí qkk – Cường độ thổi khí cho 1m chiều dài; qkk = – 5m3/m.h =>chọn qkk = 5m3/m.h L – Chiều dài bể điều hòa Thay số ta có Q = 2.5.9,2 = 92 (m 3/h) (4 bể điều hòa với chiều dài 2,3m => chiều dài tổng: 4.2,3 (m)) => Chọn máy nén khí có suất 140m 3/h (gấp rưỡi lưu lượng khí cần cung cấp) Áp suất tuyệt đối đầu vào đầu máy nén khí p = 1at, p2 = 1,5 at => Cơng suất lý thuyết máy nén khí là: N lt  Với G.L [14] 1000 G: Công suất máy nén khí (kg/s) L: cơng nén 1kg khơng khí tính theo q trình nén đoạn nhiệt (tra bảng II.49/Tr465 - Sổ tay q trình cơng nghệ thiết bị cơng nghệ hóa chất tập – NXB KHKT 2000) Ta lấy nhiệt độ khơng khí đầu vào 250C với áp suất at Vậy với công suất máy nén khí 140m3/h cơng suất lý thuyết máy nén khí là: N lt  G.L Q.d L 140.1136.56.1000    2474W  2, 474kW 1000 1000 3600.1000 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 98 (d = 1136 kg/m3: khối lượng riêng khơng khí ẩm phòng áp suất at 250C – Tra theo bảng I.10/tr15 – Sổ tay trình cơng nghệ thiết bị cơng nghệ hóa chất tập I – NXB KHKT 2000) Công suất thực tế máy nén đoạn nhiệt: N tt  N lt 2, 474   3, 093(kW ) dc 0,8 (ηdc : hiệu suất khí máy nén, với máy nén li tâm η dc = 0,8 – 0,9 => Chọn ηdc = 0,8) Công suất động điện N lt   N tt ck tt dc β: Hệ số dự trữ thường từ 1,1 – 1,15 => Chọn β = 1,1 ηck, ηtt, ηđc: hiệu suất khí, hiệu suất truyền động, hiệu suất động điện => Với máy nén li tâm ηck = 0,96 – 0,98; ηtt = 0,96 – 0,99; ηdc = 0,95 N lt   N tt 3, 093  1,1  3,89(kW ) ck tt dc 0,96.0,96.0,95 Vậy ta chọn máy nén khí li tâm có QB1 = 140 m3/h, NB1 = kW Hai bơm hoạt động luân phiên c) Bơm bùn: Muốn ép bùn thải ta cần có bơm bùn để vận chuyển bùn từ bể lắng sang bể chứa sau sang máy ép bùn Lượng bùn thải hút từ có V = – 1,5 m lần hút Lượng bùn thải không nhiều máy ép bùn hoạt động gián đoạn theo chu kì hoạt động tính, ta khơng tính bơm bùn mà lựa chọn loại có khả chịu kiềm, suất Q = 2m3/h, công suất N = kW, số lượng IV.3.2 Bể chứa bùn: Lượng bùn sau chu kỳ lắng 0,34 (m3) Thể tích bể chứa bùn tính theo công thức: V Q t , m3 Chọn t = 1lần bơm cặn từ bể lắng Bùn chứa sang bể, diện tích bể hình chữ nhật, bể hình tròn có cưa phân phối nước đồng thời tránh tượng sục bùn lên tiếp giáp, thể tích bể 6,35 m Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 99 Vậy: Kích thước bể chứa bùn: + Chiều dài bể 1,75m + Chiều rộng bể 1,6m + Chiều cao bể 2,3m + Chiều cao bảo vệ 0,2 m Kích thước xây dựng: Vxd = 1,6 x 1,75 x 2,5 = (m3) Kích thước trụ tròn chứa bùn để xả bùn từ bể lắng vào là: R = 0,5m; H = 2,5m Được bố trí ống để nước chảy tràn sang bể trung hòa ống bơm bùn sang máy lọc ép khung IV.3.2 Thiết bị ép bùn: [14]  Nhiệm vụ: Tách nước bùn thải, tách lượng bùn tạo trình xử lý lượng bùn bể lắng đứng Bùn làm khơ phương pháp dùng sân phơi bùn máy lọc lọc băng tải, máy lọc tấm, máy lọc thùng quay, máy lọc ép Làm khô bùn sân phơi bùn có ưu điểm cấu tạo đơn giản, chi phí thấp nhược điểm phải phụ thuộc vào thời tiết (nếu khơng có mái che) tốn nhiều công nhân vận hành Ở sử dụng máy lọc ép để xử lý bùn Thiết bị ép cặn ta lựa chọn thiết bị lọc ép khung  Cấu tạo máy lọc ép khung bản: [17] Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 100 Hình VI.8: Thiết bị lọc ép khung Cấu tạo thiết bị lọc ép khung mơ tả hình gồm dãy khung ghép xen kẽ Khung rỗng nối thông với ống dẫn cặn (1) Bản đặc hai mặt xẻ rãnh nối thông với ống nước rửa (2) ống thoát nước (3) Trên khung có tay vịn để tựa lên nằm ngang lắp Giữa khung có vải lọc  Nguyên lý hoạt động: Cặn bơm đẩy vào ống dẫn (1) đưa vào khung Nước thấm qua vải lọc sang mặt rãnh theo vòi (3) ngồi Khi cặn chứa đầy khung, tốc độ lọc chậm lại, người ta ngừng cung cấp cặn để tiến hành rửa bã Trong trình rửa bã, nước rửa theo ống (2) phân phối vào mặt bảng (khi cách vòi khóa vòi), ngấm qua lớp bã khung, sang bên cạnh ngồi theo vòi Khi rửa xong bã người ta tháo khung để xả cặn Máy lọc ép khung có ưu điểm bề mặt lọc lớn, động lực trình lớn nên hiệu suất lớn, kiểm tra trình làm việc dễ thay vải lọc Tuy nhiên nhược điểm thiết bị công việc tháo bã thực thủ cơng tay nên nặng nhọc, quy trình rửa bã chưa hoàn hảo vải lọc nhanh bị bào mòn Lượng bùn ép thu lưu giữ kho chứa bùn nhà máy Lượng bùn xử lý để tận thu kim loại chứa nước thải Nước thải sau ép bùn dẫn trở lại bể trung hòa để trung hòa trước thải Máy lọc ép khung mua sẵn thị trường ta khơng tính toán mà dựa vào catalog nhà sản xuất mà lựa chọn cho phù hợp Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 101 => Ngồi thiết bị thiết bị phụ bơm, máy nén khí, thùng chứa thiết bị nhiều thiết bị phụ khác bơm định lượng, ống, rãnh nước thải, phòng thí nghiệm vv Nhưng khn khổ đồ án ta tính lựa chọn sơ thiết bị Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 102 CHƯƠNG V: PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CHI PHÍ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI V.1 Chi phí ước tính tồn hệ thống xử lý: V.1.1 Chi phí xây dựng hệ thống xử lý: Chi phí xây dựng hệ thống xử lý nước thải tính tuơng đối, trình bày bảng sau: (đơn vị tính theo 1.000.000 đồng) TT Vật tư, thiết bị Quy cách (1) (2) Số lượng Đơn giá Thành tiền (3) (4) (5) Thiết bị Song chắn rác Hố thu gom Bể điều hòa Hố bơm nước Bể khử Cr Bể oxy hóa Hố gom x cm 0,1 0,4 Hố bơm 0,5 x 0,5 cm 0,1 0,4 Bể hình chữ nhật, V = 1,8 m3 1 1,8 xây dựng V=1,275 m3 bê tông V=1,575 m3 1 1,3 1,6 Bể hình chữ nhật, V = 9,66 m3 bê tông cốt thép, V = 6,44 m3 thành dày 15 cm; lót nhựa composit V = 7,822 m 1 9,66 1 6,44 7,82 V = 2,1 m3 1 2,1 V = 1,4 m3 1 1,4 V = 1,7 m3 1,7 V = 4,5 m3 1 4,5 1 5,0 Hình chữ nhật, bê tơng cốt thép, lót nhựa composit Hình tròn, bê tơng cốt thép, thành dày 10cm, lót nhựa composit Hình tròn, bê tơng cốt thép, dày V = 5,01 m3 10cm, lót nhựa Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 103 CN - composit Hình tròn, bê V = 0,756 m3 Bể phản ứng tông cốt thép, V = 0,625 m3 thành dày 10cm, V = 1,126 m3 kết tủa lót nhựa composit 1 0,76 1 0,63 1 1,13 Bể lắng đứng Xây bê tơng, hình trụ tròn, đáy chóp nón, V= 56 (m3) 1 56 Bể chứa bùn Hình chữ nhật, xây bê tơng cốt thép, lót nhựa composit, V = (m3) 1 1 4,2 Bể trung hòa 10 Tổng Hình chữ nhật, xây bê tơng cốt thép, lót nhựa composit, V= 4,2 (m3) 113,84 Thiết bị phụ 11 100 200 12 Tủ điều khiển Chế tạo thép, linh kiện Đài bảng hệ Loan thống tín hiệu 500 500 13 Làm nhựa chịu axit Thùng hóa chất kiềm Với thể tích 50l; 70l; 100l; 5l 14 Máy pH met, Dải đo pH từ 0-14 Độ phân giải số tự động 0,1; điện kép điều chỉnh 18 15 Máy lọc khung ép Hệ thống - Ống có đường kính  đường ống, van 110,  36,  33,  30,  33… 50 - Van: 10 đường ống Cho bể oxy hóa, mơ tơ N = 1,1 kW 2,3 2,3 Cho bể khử, mô tơ N = 1,2 kW 2,3 2,3 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 104 16 Cánh khuấy Cho bể kết tủa, mô tơ N = 0,5 kW 1,7 5,1 Cho bể trung hòa, mơ tơ N = 2kW 3,2 3,2 17 Bơm bùn Q = 2m3/h; N = 3kW 4 18 Bơm nước thải Q = 7,5m3/h, N = 0,6 kW 2,5 2,5 Q = 5m3/h; N = 0,4 kW 1,5 1,5 Q= 6,25m3/h; N = 0,5 kW 2,0 Cho bể điều hòa Q = 140m3/h; N = 4kW Cho máy ép bùn áp lực kg/cm2, tốc độ 1302 l/phút 8,7 8,7 Bơm hóa chất Q = 0,1 – (m3/h) 1,5 9,0 21 Nhà điều hành 30,5m2 để chứa hóa chất sử dụng, bơm, tủ điều khiển, phòng thí nghiệm 15 15 22 Nhà chứa hóa 18,7m2 chứa hóa chất mua chất chứa bùn ép khô để mang bùn chôn lấp 8 23 Phụ kiện loại 10 Máy vật liệu Xi măng, cát, sỏi, thép, … 25 Nhân cơng Để xây dựng 30 Chi phí khác 60% nhân cơng 18 19 20 24 Bơm khí nén 25 Chi phí chạy thử 26 Chi phí thiết kế 3% tổng chi phí 31,73 27 Tổng 982,33 26 Tổng = 2+1 1096,17 20 Tổng chi phí xây dựng hệ thống 1.096.170.000 đồng => Tỉ suất đầu tư tính cho m3 nước thải là: 5.480.850 đồng/m3 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 105 V.1.2 Ước tính chi phí vận hành hệ thống Chi phí vận hành hệ thống bao gồm chi phí hóa chất sử dụng, chi phí điện chi phí nhân cơng vận hành hệ thống * Chi phí nhân cơng CP1 Số lượng nhân công cần để vận hành trạm xử lý người Chi phí cho người/ngày: 60.000 đ/ngày → CP1 = 1.560.000 VNĐ/tháng * Chi phí hóa chất CP2 Lượng hóa chất sử dụng cho q trình xử lý nước thải ngày: STT Tên hóa chất Lượng sử dụng Đơn giá (đồng) Thành tiền Na2SO3 54,54 kg 10.000 đ/kg 545.400 H2SO4 (98%) 1,100kg 4.000 đ/kg 4.400 NaOH 67,887 kg 13.000 đ/kg 882.531 Nước Javen 67,672 lít 5.000 338.360 Tổng chi phí 1.770.691 Chi phí hố chất cho tháng là: CP2 = 1.770.691 × 26 = 46.038.000 (VNĐ/tháng) * Chi phí điện CP3 Tổng công suất điện tiêu tốn cho trạm xử lý nước thải là: 60 kW/ngày Chi phí điện cơng nghiệp 2.000 đồng/kW Vậy chi phí cho điện 120.000 đồng/ngày → Chi phí điện tháng: CP3 = 3.120.000 VNĐ/tháng  CPvh = CP1 + CP2 + CP3 = 50.718.000 VNĐ/tháng => Tổng chi phí ngày là: 1.950.691 đ/ngày => Chi phí xử lý là: 9.750 đ/m3.ngày – 9.800 đ/m3.ngày V.2 Mặt xây dựng: Để bố trí mặt cách hợp lý cần phải tuân theo số nguyên tắc sau: + Vị trí bố trí hệ thống phải phù hợp với quy hoạch chung công ty, phải đảm bảo cho việc liên hệ quản lý chung công ty Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 106 + Việc lựa chọn địa điểm để bố trí hệ thống xử lý nước thải cần phải đảm bảo yêu cầu điều kiện cung cấp điện, nước, hóa chất cho hệ thống + Hệ thống xử lý cần bố trí cuối hướng gió, cuối đường cống nước tránh ảnh hưởng đến hoạt động khác đồng thời giảm giá thành chung đường ống, hệ thống cách xa khu dân cư nơi sản xuất sinh hoạt có đơng cơng nhân + Cần bố trí cao trình nhà xưởng, thiết bị cho đảm bảo nguyên tắc tự chảy nước thải, để tránh lượng tiêu tốn cho việc dùng bơm Độ chênh lệch mực nước đơn vị xử lý nước phải tính tốn đủ để khắc phục tổn thất áp lực cơng trình, đường ống nối cơng trình van khóa, thiết bị đo lường + Bố trí cho công nhân dễ vận hành, kiểm tra, sửa chữa thiết bị + Bố trí thiết bị hợp lý với mặt cho phép, tránh lãng phí đất + Có lối lớn, thuận tiện cho việc vận chuyển hóa chất, bùn thải Ta bố trí thiết bị hệ thống xử lý nước thải mặt tổng thể hệ thống vẽ số (đính kèm đồ án) V.3 Hiệu chi phí lợi ích thu lắp đặt hệ thống * Về mặt kĩ thuật + Các thiết bị hệ thống hoạt động ổn định, an toàn hiệu suất xử lý cao (85% 99%) + Hệ thống trang bị thiết bị giới hóa nhiều cơng đoạn xử lý: hệ thống bơm tự động, máy đo pH, cánh khuấy tạo điều kiện cho công nhân vận hành tốt + Vận hành đơn giản, thao tác dễ dàng + Linh hoạt xử lý chất ô nhiễm + Có tính đến loại hình sản xuất cơng ty kể có mạ đồng xianua * Về mặt kinh tế + Tổng chi phí đầu tư cho hệ thống xử lý phù hợp đảm bảo tình hình kinh tế nhà máy + Chi phí vận hành tương đối + Nhà máy đảm bảo u cầu mặt mơi trường nhờ tránh khoản phạt vấn đề môi trường, giúp cho hoạt động sản xuất nhà máy diễn bình thường khơng bị ngừng trệ vi phạm quy định vệ sinh môi trường Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 107 * Về mặt môi trường + Nước thải đảm bảo yêu cầu xử lý loại B theo QCVN 24: 2009/BTNMT + Bùn thải tuần hồn lưu giữ tái thu hồi kim loại bùn thải, góp phần xử lý triệt để nước thải nhà máy + Giải vấn đề ô nhiễm nước thải phân xưởng mạ nhà máy V.4 Vận hành hệ thống cố trình hoạt động V.4.1 Vận hành hệ thống Hệ thống trước đưa vào hoạt động phải tiến hành chạy thử để qua kiểm tra điều chỉnh lại hoạt động thiết bị riêng lẻ toàn hệ thống so với thông số kỹ thuật thiết kế Quá trình kiểm tra vận hành hệ thống bao gồm việc xác định lượng nước đặc trưng dòng thải vào hệ thống xử lý thiết bị Ví dụ thơng số đầu vào hệ thống xử lý dòng thải bao gồm lưu lượng, pH, nồng độ Cr6+, ∑Fe, Ni2+, Cu+, Zn2+ Thông số đầu hệ thống xử lý bao gồm lưu lượng, pH, nồng độ kim loại nước thải Đối với riêng bể lắng thơng số đầu vào lưu lượng nước vào, nồng độ lơ lửng (SS) vào bể lắng, thông số đầu lưu lượng nước ra, SS nước khỏi bể lắng V.4.2 Sự cố trình hoạt động: Vì dây chuyền xây dựng lắp đặt thiết bị định lượng hóa chất, việc vận hành nhà máy xảy cố đáng tiếc việc sử dụng hóa chất, nhiên q trình thiết kế tính tốn hệ thống đề phòng đến số trường hợp cố sau: + Hỏng bơm: nên bố trí bơm với cơng dụng để khắc phục cố xảy ra, đồng thời sử dụng bơm song song để đảm bảo độ bền tính hiệu lâu dài + Hỏng máy cấp khí, hỏng máy ép bùn hay điện dừng sản xuất sở sản xuất khơng có phương án dự phòng +Mặt khác, qua q trình hoạt động hệ thống quan trắc, thí nghiệm để điều chỉnh hợp lý nhằm đạt hiệu xử lý nước thải cao nhất, đồng thời đưa hiệu xử lý hệ thống Hệ thống hoạt động tốt nước thải đầu sở sản xuất xử lý tốt, nước khơng kết tủa tiến hành thí nghiệm kiểm tra Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 108 Trong q trình hoạt động xảy cố dây chuyền xử lý nước thải phân xưởng mạ tiếp tục hoạt động.Vì vậy, ta bố trí xây dựng thêm hồ chứa nước thải với thể tích ngày hoạt động 200m cố xảy để chứa nước từ phân xưởng mạ, mục đích chứa nước thải sau xử lý để tái sử dụng cho tưới tiêu, tưới đường, chăn nuôi… Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 109 KẾT LUẬN Việc xử lý nước thải sở mạ điện cần thiết nước thải cơng nghiệp mạ điện có pH dao động khoảng rộng có nồng độ kim loại nhiễm với độc tính cao Muốn nâng cao hiệu xử lý nước thải công nghiệp mạ điện cần phải thực biện pháp phòng ngừa ô nhiễm giảm thiểu nguồn tức phân xưởng mạ điện Trong loạt phương pháp xử lý nước thải ngành mạ phương pháp oxy hóa khử keo tụ phương pháp phù hợp khả thi điều kiện sở sản xuất như: kinh phí eo hẹp, khơng có cơng nhân trình độ cao để vận hành hệ thống Ưu điểm hệ thống xử lý thiết kế theo phương pháp oxy hóa khử keo tụ là: Dễ vận hành, dễ thao tác, tính linh hoạt cao thay đổi cơng suất phù hợp với tình hình sản xuất nhà máy quy mô sản xuất nhà máy mở rộng, hiệu suất xử lý cao xử lý triệt để chất ô nhiễm nước thải, lượng bùn thải sinh ít, khả tái thu hồi kim loại cao, chi phí xử lý cho m nước thải tương đối, hóa chất dễ kiếm dễ mua thị trường Hệ thống xử lý theo phương pháp kết tủa có thêm tủ điều khiển tự động, vận hành dễ dàng, cần kỹ thuật viên với trình độ trung bình điều khiển hệ thống, hiệu xử lý kim loại cao Tuy nhiên, hệ thống phát sinh nhiều bùn Bùn hydroxyt kim loại, độc hại, gặp điều kiện pH thuận lợi (pH = 4-5) bùn lại tan vào nước Việc xử lý bùn hệ thống chủ yếu đem chôn lấp mà không tận thu tái sử dụng kim loại chứa bùn hàm lượng cao chi phí đầu tư ban đầu lớn Ngồi giải pháp cơng nghệ xử lý nước thải để giảm thiểu nhiễm chất thải mạ cách hiệu tốn chi phí nhất, sở cần áp dụng giải pháp quản lý sản xuất sản xuất cần nhận thức công tác môi trường đầu tư vốn để đổi công nghệ thiết bị Đây đồ án thiết kế lần em tiếp xúc với cách làm đồ án nên không tránh khỏi bỡ ngỡ, sai sót Rất mong giúp đỡ thầy để em hồn thiện Viện Khoa học Cơng nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO Một số trang Web (www.Artisanplanting.com.vn, www.vinachem.com.vn) Trần Minh Hồng Cơng nghệ mạ điện, NXB KH&KT, 2001 Trần Minh Hoàng Phương pháp thiết kế xưởng mạ điện Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà nội, 1998 Sở khoa học, công nghệ mơi trường Tp Hồ Chí Minh Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm công nghiệp sản xuất tiểu thủ công nghiệp – Tập Xử lý ô nhiễm ngành mạ điện, 1998 Đinh Bách Khoa, INEST Bài giảng mơn q trình sản xuất công nghệ môi trường, năm học 2007 Vũ Văn Mạnh Nghiên cứu xử lý nước thải công nghiệp mạ điện chứa Crom, Niken, lựa chọn quy trình thích hợp áp dụng thực tế Cơng ty khóa Minh Khai Hà Nội; Luận văn thạc sĩ, Hà Nội, 1997 Trần Văn Nhân - Ngô Thị Nga Giáo trình Cơng nghệ xử lý nước thải, NXB KH&KT, 2006 Trần Minh Hoàng - Nguyễn Văn Thanh – Lê Đức Trí Sổ tay mạ điện, NXB KH&KT, 2002 Mạc Cẩm Thảo Khảo sát điều tra trạng môi trường công nghiệp mạ điện địa bàn Hà Nội; Đánh giá trạng môi trường thiết kế hệ thống thơng gió – Xử lý khí thải phân xưởng mạ Cơng ty khóa Minh Khai Luận văn thạc sĩ, Hà Nội, 10 Trần Văn Thắng Mơ hình hố tối ưu hố q trình cơng nghệ khử Crơm (IV) xử lý nước thải công nghiệp mạ điện Luận án Tiến sỹ, Hà nội, 1996 11 Trịnh Xuân Lai Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải, NXB Xây Dựng, 2008, [240 trang] 12 PGS.TS Hoàng Văn Huệ - PGS.TS Trần Đức Hạ Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 111 Thoát nước, Tập II, Xử lý nước thải, NXB KH&KT, Hà Nội, 2002 13 Trần Hiếu Nhuệ Thốt nước xử lý nước thải cơng nghiệp, NXB KH&KT, 2001 14 Bộ mơn q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất - Khoa Hóa - Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập I II, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 1978 15 Trịnh Xn Lai Tính tốn cơng trình xử lý phân phối nước cấp, NXB Xây Dựng, 2008 16 Đặng Xuân Hiển, INEST Bài giảng môn xử lý nước thải, năm học 2008 17 Thí nghiệm Quá Trình Cơ Bản Cơng Nghệ Mơi Trường 18 Trịnh Xuân Lai Xử lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp, NXB Xây dựng, 2004 19 http://www.nea.gov.vn/tapchi/Toanvan 20 http://vi.wikipedia.org/wiki/Mạ_điện 21 http://moitruong.xaydung.gov.vn 22 Đỗ Văn Đài, Nguyễn Bin, Phạm Xuân Toản, Đỗ Ngọc Cử, Đinh Văn Huỳnh Cơ sở q trình thiết bị cơng nghệ hóa học, tập I II Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 1999 23 Trần Văn Nhân cộng Nghiên cứu nước thải mạ điện, Hà Nội, 1995 24 Một số trang web môi trường khác Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 112