THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ CÔNG TY TNHH CÔNG NGHIỆP PLUS VIỆT NAM CÔNG SUẤT 70m3NGÀY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN  THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ CÔNG TY TNHH CÔNG NGHIỆP PLUS VIỆT NAM CÔNG SUẤT 70m3/NGÀY Tác giả

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ CÔNG

TY TNHH CÔNG NGHIỆP PLUS VIỆT NAM CÔNG SUẤT

70m3/NGÀY

Họ và tên sinh viên: TRẦN HỒNG PHÚC Ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Niên khóa: 2008 - 2012

TP.HCM, Tháng 5/2012

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN



THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ CÔNG

TY TNHH CÔNG NGHIỆP PLUS VIỆT NAM CÔNG SUẤT

70m3/NGÀY

Tác giả

TRẦN HỒNG PHÚC

Khóa luận được trình bày để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành

KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC ANH TUẤN

TP.HCM, Tháng 5/2012

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA: MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

2 Nội dung thực hiện:

 Tổng quan hiện trạng nước thải tại xưởng mạ Công ty TNHH Công nghiệp Plus Việt Nam

 Đề xuất phương án công nghệ xử lý nước thải tại xưởng mạ Công ty TNHH Công nghiệp Plus Việt Nam

 Hoàn thiện bản vẽ thiết kế

3 Thời gian thực hiện: Từ 10/02/2012 đến 30/05/2012

4 Họ và tên GVHD: Th.s HUỲNH NGỌC ANH TUẤN

Nội dung và yêu cầu thực hiện được thông qua bởi Giảng viên hướng dẫn

i

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt 4 năm học tập và khoảng thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp,

em luôn nhận được sự quan tâm, động viên và giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô,

người thân và bạn bè Em luôn trân trọng những giây phút được sống và học tập cùng

với các bạn trong lớp DH08MT, được sự chỉ dạy và truyền đạt những kiến thức quý

báu của các thầy cô, và luôn nhận được tình thân thương của mọi người trong lớp,

trong khoa mà ít ai tìm thấy ở giảng đường đại học

Chính vì vậy, xin chân thành cám ơn đến tất cả các thầy cô khoa Môi Trường &

Tài Nguyên Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM

Xin đặc biệt cám ơn người thầy em luôn khâm phục, ThS Huỳnh Ngọc Anh

Tuấn Cám ơn thầy đã dành nhiều thời gian hướng dẫn, tận tình giúp đỡ và truyền đạt

nhiều kinh nghiệm thực tế cho em trong quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp

Chân thành cám ơn tất cả những người thân bên cạnh và các bạn sinh viên lớp

DH08MT đã động viên và giúp đỡ để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Quãng thời

sinh viên là những kỷ niệm mình cùng có với nhau, luôn đoàn kết, cùng nhau chia sẻ

vui buồn, cùng nhau giúp đỡ học tập

Cuối cùng, con xin gởi lời biết ơn sâu sắc đến bố mẹ, anh chị em, tất cả mọi

người trong gia đình luôn là nguồn động viên, là điểm tựa vững chắc, đã hỗ trợ và

luôn giúp con có đủ nghị lực để vượt qua khó khăn và hoàn thành tốt nhiệm vụ của

mình

Dù đã rất cố gắng nhưng không thể tránh khỏi nhiều thiếu sót, rất mong nhận

được sự góp ý và sửa chữa của thầy cô và các bạn về khóa luận tốt nghiệp này

Xin chân thành cám ơn,

Trần Hồng Phúc

Khoa Môi Trường và Tài Nguyên Trường Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh

ii

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Đất nước ta ngày càng phát triển về nhiều mặt, trong đó những ngành nghề sản

xuất ngày càng đa dạng hóa Và nước thải ngành xi mạ của Công ty TNHH Công

nghiệp Plus Việt Nam cần được quan tâm

Nước thải xi mạ rất phức tạp và phải tách ra thành các dòng khác nhau để tiện

xử lý Và khi phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm trong phòng thí nghiệm thì chủ yếu ô

nhiễm bởi kim loại, COD … Do đó, vấn đề cấp thiết trước mắt phải đầu tư hệ thống

xử lý nước thải cho công ty, để giảm thiểu tác động cho môi trường

Và đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ Công ty TNHH Công

Nghiệp Plus Việt Nam công suất 70m 3 /ngày” nhằm giải quyết những vấn đề trên

Kết hợp những yêu cầu về mặt công nghệ và yêu cầu từ phía chủ đầu tư, Khóa

luận tốt nghiệp đã đề ra 2 phương án xử lý cho nước thải của ngành xi mạ sau khi

kham khảo các quy trình công nghệ xử lý đang áp dụng hiện nay

 Từ đó, tác giả đề xuất 2 phương án xử lý nước thải sản xuất của xưởng mạ

Công ty TNHH Công Nghiệp Plus Việt Nam công suất 70m3/ngày như sau:

Sau quá trình tính toán chi tiết, rút ra kết quả:

- Chi phí xử lý cho 1m3 nước thải của phương án 1 là 19.238 đồng

- Chi phí xử lý cho 1m3 nước thải của phương án 1 là 25.434 đồng

Sau khi tính toán tác giả quyết định chọn phương án 1 là phương án thiết kế thi công

Thiết kế được trình bày chi tiết trong bản vẽ

iii

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i 

TÓM TẮT KHÓA LUẬN ii 

MỤC LỤC iii 

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi 

DANH MỤC BẢNG vii 

DANH MỤC HÌNH viii 

Chương 1 MỞ ĐẦU 1 

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1 

1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 2 

1.3 MỤC TIÊU 2 

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2 

1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2 

1.7 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 3 

1.8 Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 3 

Chương 2 TỔNG QUAN 4 

2.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH XI MẠ 4 

2.1.1 Khái niệm 4 

2.1.2 Các loại hình xi mạ 5 

2.2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NGÀNH XI MẠ 7 

2.2.1 tổng quan nước thải ngành mạ 7 

2.2.2 thành phần nước thải xi mạ của một số công ty 8 

2.3 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY TNHH CÔNG NGHIỆP PLUS VIỆT NAM 10 

2.3.1 Sơ lược về Công ty TNHH Công nghiệp Plus Việt Nam 10 

2.3.2 Dây chuyền công nghệ tại xưởng mạ của công ty 10 

Chương 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ 15 

3.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ 15 

3.1.1 Phương pháp hóa lý 15 

3.1.2 Phương pháp trao đổi ion 17 

3.1.3 Phương pháp điện hóa 18 

3.1.4 Phương pháp hấp phụ 19 

iv

3.1.5 Phương pháp thẩm thấu ngược 20 

3.1.6 Phương pháp sinh học 20 

3.2 MỘT SỐ CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐIỂN HÌNH 24 

3.2.1 Xử lý nước thải xi mạ bằng phương pháp keo tụ (Sở khoa học công nghệ và môi trường TP HCM) 24 

3.2.2 Công ty TNHH YUJIN VINA (LÔ 71 74 KCX Linh Trung 1, Phường Linh Trung, Quận Thủ Đức - Hồ Chí Minh) 25 

Chương 4 TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI27  4.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 27 

4.1.1 Lưu lượng nước thải đầu vào 27 

4.1.2 Tính chất nước thải đầu vào 28 

4.1.3 Yêu cầu của chủ đầu tư và tiêu chuẩn xử lý 29 

4.2.1 phương án 1 30 

4.2.1 phương án 2 35 

4.3 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH 39 

4.3.1 Phương án 1 39 

4.3.2 Phương án 2 43 

4.4 TÍNH TOÁN LƯỢNG HÓA CHẤT SỬ DỤNG 45 

4.5 DỰ TOÁN KINH TẾ CÁC CÔNG TRÌNH 45 

4.5.1 Phương án 1: 45 

4.5.2 phương án 2 46 

4.6 SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐẦU TƯ 47 

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48 

5.1 KẾT LUẬN 48 

5.2 KIẾN NGHỊ 48 

TÀI LIỆU KHAM KHẢO 49 

PHỤ LỤC 50 

PHỤ LỤC 1: QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA VỀ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 50 

PHỤ LỤC 2: TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 50 

PHỤ LỤC 1 QCVN 40:2011/BTNMT 51 

PHỤ LỤC 2 TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 60 

v

PHỤ LỤC 3 TÍNH TOÁN HÓA CHẤT SỬ DỤNG 88 

PHỤ LỤC 4 TÍNH TOÁN KINH TẾ CÁC PHƯƠNG ÁN 91 

PHỤ LỤC 5 THÍ NGHIỆM 101 

PHỤ LỤC 6 105 

SS : Cặn lơ lửng (Suspended Solids)

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

XLNT : Xử lý nước thải

vii

DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Tóm tắt ưu nhược điểm của các phương pháp 22

Bảng 4.1 Nguồn gốc và lưu lượng nước thải phát sinh tại Công ty 27

Bảng 4.2 Thông số nước thải đầu vào từ quy trình mạ kẽm 28

Bảng 4.3 Thông số nước thải đầu vào từ quy trình mạ Ni – Cr+6 28

Bảng 4.4 Thông số nước thải đầu vào từ quy trình mạ Cu – Ni 28

Bảng 4.5 Tiêu chuẩn nước thải sau xử lý 29

Bảng 4.6 Bảng hiệu suất các công trình phương án 1 32

Bảng 4.7 Bảng hiệu suất các công trình phương án 2 37

Bảng 4.8 Thông số thiết kế hệ thống xử lý phương án 1 39

Bảng 4.9 Thông số thiết kế hệ thống xử lý phương án 2 43

Bảng 4.9 Chi phí đầu tư cơ bản phương án 1 45

Bảng 4.10 Chi phí vận hành phương án 1 45

Bảng 4.11 Chi phí đầu tư cơ bản phương án 2 46

Bảng 4.12 Chi phí vận hành phương án 2 46

viii

DANH MỤC HÌNH

Hình 4.1 Sơ đồ công nghệ phương án 1 30

Hình 4.2 Sơ đồ công nghệ phưong án 2 35

1

Chương 1

MỞ ĐẦU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong thời đại phát triển hiện nay, Việt Nam đang là điểm đến của các nhà đầu

tư trong và ngoài nước Các ngành công nghiệp và dịch vụ đang dần dần chiếm tỷ

trọng cao trong nền kinh tế Điển hình là hàng loạt công ty và các khu công nghiệp lớn

và nhỏ được đầu tư, xây dựng ở khắp các tỉnh thành trong cả nước

Cuộc sống con người ngày càng được nâng cao và các nhu cầu cần thiết về

cuộc sống như thức ăn, may mặc cũng như các nhu cầu sử dụng các dụng cụ gia dung

cũng như văn phòng ngày càng nhiều cần được đáp ứng Do đó, đòi hỏi các ngành

nghề sản xuất phải ngày càng đa dạng nhằm phục vu nhu cầu cần thiết của con người

Trong đó,ngành sản xuất các sản phẩm xi mạ góp phần tạo ra các sản phẩm có chất

lượng: bền và đep

Bên cạnh việc mang lại lợi ích về mặt kinh tế khi phát triển các ngành nghề sản

xuất thì tác động về mặt môi trường cũng ngày càng nghiêm trọng., gây ảnh hưởng

xấu đến môi trường sống của con người và sinh vật

Tuy nhiên hiện nay ngành xi mạ đã và đang gây tác động xấu đến môi trường

và con người đặc biệt là độc tính của các ion kim loại nặng ( đặc biệt Cr6+) nên ngành

xi mạ sử dụng các dung dịch có chứa ion Cr6+ bị hạn chế ở các nước phát triển Chính

vì vậy việc đầu tư vào các nước đang phát triển rất được các nước phát triển chú trọng

vì vậy vấn đề môi trường và vấn đề nước thải xi mạ rất cần được quan tâm

Do đó, việc Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhằm đáp ứng được nhu cầu xử

lý trong tương lai là nhu cầu cấp thiết

Trên cơ sở đó, tôi tiến hành thực hiện đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước

thải xi mạ Công ty TNHH Công Nghiệp Plus Việt Nam công suất 70m 3 /ngày” làm

Đề tài tốt nghiệp đại học ngành Kỹ thuật môi trường

2

1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Hiện nay, dân số thế giới ngày càng tăng nhanh, môi trường sống ngày càng bị

ô nhiễm Thêm vào đó, lượng nước thải mà các ngành sản xuất thải ra ngày càng tăng,

ngày càng có nhiều hợp chất khó xử lý đã và đang là vấn đề đáng lo ngại cho cộng

đồng và xã hội

Do đó, việc quan tâm đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải áp dụng cho

ngành xi mạ nói riêng và các ngành sản xuất khác nói chung là vấn đề cấp thiết Và

việc tính toán thiết kế, xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho Công ty TNHH Công

nghiệp Plus Việt Nam là nhu cầu cần thiết

Góp phần tạo điều kiện thuận lợi cho con người và góp phần bảo vệ môi trường

ngày càng trở nên xanh – sạch – đẹp

1.3 MỤC TIÊU

 Đề xuất phương án thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho xưởng mạ Công ty

TNHH Công Nghiệp Plus Việt Nam công suất 70 m3/ngày (QCVN 40:2011/BTNMT,

cột B)

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

 Tìm hiểu tổng quan về nước thải ngành sản xuất xi mạ

 Khảo sát, đánh giá hiện trạng môi trường tại xưởng mạ Công ty TNHH Công

Nghiệp Plus Việt Nam

 Đề xuất công nghệ xử lý phù hợp và tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải

cho xưởng mạ Công ty TNHH Công Nghiệp Plus Việt Nam, phù hợp với yêu cầu của

chủ đầu tư

 Hoàn thành bản vẽ thiết kế kỹ thuật

 Triển khai bản vẽ chi tiết các công trình đơn vị

Thời gian thực hiện khóa luận: từ 10/01/2012 đến 30/05/2012

1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

 Nghiên cứu lý thuyết:

 Nghiên cứu và tìm hiểu về thành phần và tính chất nước thải sản xuất xi mạ

3

 Sưu tầm, nghiên cứu và thu thập tài liệu về các công nghệ xử lý nước thải sản

xuất xi mạ đang áp dụng hiện nay

 Nghiên cứu cách thức bố trí thiết bị trong hệ thống xử lý nước thải

 Nghiên cứu thực nghiệm:

 Khảo sát thực tế tại xưởng mạ Công ty TNHH Công Nghiệp Plus Việt Nam,

thu thập số liệu về quá trình sản xuất, mặt bằng dành cho hệ thống, lưu lượng và

nguồn gốc phát sinh nước thải

 Thông qua quá trình khảo sát tại xưởng mạ Công ty TNHH Công Nghiệp Plus

Việt Nam nhằm hiểu rõ về:

o Nguồn gốc phát sinh, lưu lượng và tính chất đặc trưng của nước thải

o Yêu cầu của công ty về công nghệ và mức độ xử lý

o Điều kiện về mặt bằng dành cho hệ thống xử lý

1.7 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

 Nội dung của khóa luận không xét đến chất thải rắn, khí thải

 Đề tài chỉ thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho xưởng mạ Công ty TNHH

Công Nghiệp Plus Việt Nam theo yêu cầu của chủ đầu tư

 Công suất thiết kế: 70 (m3/ngđ)

1.8 Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

Nước thải ngành sản xuất xi mạ sau xử lý đã loại bỏ hầu hết các chất ô nhiễm gây

nguy hại cho môi trường Góp phần ngăn chặn các tác nhân xấu ảnh hưởng đến

con người và môi trường

4

Chương 2 TỔNG QUAN

2.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH XI MẠ

2.1.1 Khái niệm

Trong công nghiệp xi mạ, có nhiều hình thức xi mạ khác nhau như: mạ nhúng

nóng, mạ điện, mạ hóa học

Mạ điện: mạ điện là một quá trình điện hóa Qúa trình này sẽ hình thành một

lớp kim loại tương đối mỏng trên bề mặt dẫn điện Qúa trình này thực hiện bằng cách

nhúng vật liệu cần mạ vào dung dịch chứa những muối kim loại và nối nó vào cực âm

của nguồn điện có điện áp thấp Mạch điện được hoàn tất khi nhúng đầu anod vào

trong dung dịch đó và nối chúng với cực dương của nguồn điện Sản phẩm của quá

trình này là tạo một lớp kim loại cần mạ trong dung dịch lên bề mặt của vật liệu cần

mạ

Ví dụ: Mạ đồng trong dung dịch điện môi SO42-, tại cực dương:

Cu → Cu2+ + 2e-

Cu2+ + SO42- → CuSO4 CuSO4 dễ tan trong dung dịch, tại cực âm

CuSO4 → Cu2+ + SO42-

Cu2+ + 2e- → Cu

Mạ hóa học: dựa trên cơ sở khử ion kim loại thành kim loại từ dung dịch muối

của nó bằng các chất khử thích hợp Mạ hoá học được sử dụng phổ biến cho mạ đồng

và mạ Niken trên chất dẻo

Bên cạnh sự phát triển mạnh mẽ công nghệ mạ điện, mạ hoá học cũng được

nhiều trung tâm công nghệ các nước tập trung nghiên cứu, ứng dụng, nhằm đáp ứng

các yêu cầu sau:

 Kim loại hoá các phi kim

 Góp phần tích cực trong việc phát triển công nghệ chế tạo khuôn mẫu bằng

phương pháp điện hoá

5

 Mạ hoá học còn có tác dụng thay thế cho lớp mạ điện trong trường hợp bề mặt

chi tiết co cấu hình phức tạp, mạ điện không đạt được độ dày đồng đều, trong khi đó

mạ hoá thoã mãn được nhu cầu này

 Nước ta trên đường công nghiệp hoá, việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ mạ

điện lẫn mạ hoá học là một đòi hỏi cấp bách

Mạ nhúng nóng: là quá trình mạ kim loại dựa trên cơ sở kim loại cần mạ sẽ

được nhúng vào bể chứa kim loại phủ bề mặt ( kim loại nguyên chất ) được nấu nóng

chảy ở nhiệt độ cao

2.1.2 Các loại hình xi mạ

Ngày nay trên thế giới, trong việc xử lý bề mặt có sự phân chia thành các quá

trình điện hóa ướt và các kỹ thuật khô mà điển hình là quá trình xi mạ nhờ phun nhiệt

(của cả kim loại và gốm), kết tủa bằng cách bốc hơi hóa học và vật lý Hai quá trình

này đòi hỏi chân không hoặc thiết bị phản ứng cho phép thực hiện quá trình xi mạ

trong đó Các kỹ thuật khô này thường được quảng cáo như là các kỹ thuật mạ hiện

đại và hiển nhiên là cách xử lý bề mặt tiên tiến Còn các quá trình ướt thường được

xem là không tốt về mặt môi trường Nhưng thực ra các quá trình ướt truyền thống lại

chiếm một thị phần lớn nhất trên thị trường xử lý bề mặt và do vậy được ứng dụng

rộng rãi nhất Ví dụ: phương pháp mạ điện có thể mạ được một số lượng cực lớn kim

loại nguyên chất hoặc hợp kim

Quá trình mạ điện bị qui là có nhiều điều hạn chế như dung dịch phức tạp về

mặt hóa học, khó giải quyết vấn đề xử lý nước thải Tuy nhiên công nghệ này hiện đã

được hoàn thiện và nhiều vấn đề môi trường đã được giải quyết thông qua khâu thiết

kế cẩn thận và sử dụng các máy móc, thiết bị hiện đại

Nghiên cứu về mạ điện hiện vẫn đang phát triển mạnh mẽ, có lẽ có 3 lĩnh vực

được quan tâm:

 Hợp kim mới - để cải thiện các tính chất hóa học và tính chất cơ lý

 Tìm vật liệu đồng kết tủa cùng với kim loại mạ điện và mạ hóa Ví dụ đồng kết

tủa cacbuasilic, polytetrafluoetylen, dầu trong các vi nang cùng với Ni

 Thực hiện lớp mạ đa lớp với các tính chất cơ, điện hoặc hóa đặc biệt

Mạ kẽm

6

Mạ kẽm thường sử dụng để tạo lớp trang trí hay bảo vệ cho sắt thép Do thế

điện động của kẽm nhỏ hơn sắt nên khi bị ăn mòn thì lớp kẽm bị ăn mòn trước Lớp

kẽm dẻo dễ kéo, dễ dát mỏng Sản phẩm mạ kẽm thường gặp như: chi tiết ốc vít, tôn

lợp nhà, đường ống nước, dây thép…Mạ kẽm thường phân loại theo nền hóa chất sử

dụng: dung dịch axit, dung dịch xianua, dung dịch borat, dung dịch amoniac, dung

dịch pyrophophat

Mạ Niken

Niken là kim loại màu trắng, hơi mền Lớp mạ niken dẻo, dễ đánh bóng tạo độ bóng

rất cao và bền nhờ màng thụ động mỏng, chịu được các điều kiện khắc nghiệt của axit,

kim loại và muối

Mạ niken lên sắt thép nhằm bảo vệ vật mạ không bị ăn mòn do thế tiêu chuẩn

của niken (-0,25V) cao hơn thế tiêu chuẩn của sắt (-0,44V) Để cho vật mạ bền thường

mạ hai lớp Ni/Cu hay ba lớp Ni/Cu/Cr lớp đồng có tác dụng lót và gắn chặt nickel voi

kim loại nền, làm cho lớp mạ nickel bền hơn Mạ nickel ứng dụng nhiều trong công

nghiệp: Mạ bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường xâm thực mạnh, mạ chịu mài mòn,

mạ khuôn bản in, các chi tiết xe đạp, xe hơi, xe gắn máy …

Mạ Niken có nhiều phương pháp khác nhau:

+ Mạ Niken trong dung dịch axit

+ Mạ Niken bóng Mạ Niken đen

+ Mạ Niken đặc biệt khác

Mạ Crom

Crom là kim loại cứng, trắng thế tiêu chuẩn của Crom 0,744V) thấp hơn sắt

(-0,44V) vì vậy đáng lẽ ra Crom dễ bị ăn mòn hơn sắt Tuy nhiên, do trên bề mặt của

Crom có lớp oxit rất bền vững trong môi trường xâm thực và khí quyển

Lớp mạ Crom có độ bóng cao, màu sáng trắng, có ánh xanh Crom rất dễ mạ

lên các kim loại như Fe, Cu, Ni, Pb, Zn do đó Crom được sử dụng trong mạ trang trí,

mạ bảo vệ ( phụ tùng xe hơi, xe gắn máy, xe đạp, đồ gia dụng) mạ tăng tính phản xạ

ánh sáng, làm gương phản chiếu Mạ Crom cho các chi tiết chính xác, làm tăng độ mài

mòn, khuôn dập, khuôn in, các chi tiết chịu mài mòn như xilanh, vòng găng của động

cơ đốt trong

7

Mạ crom đặc biệt so với các quá trình khác : thành phần chất mạ chính là axit

cromic (CrO3) và có thêm một ít chất phụ gia khác như SO4-, SiF62-

Tùy mục đích mà người ta sử dụng các dung dịch CrO3 có nồng độ khác nhau :

+ Mạ trang trí nồng độ Cromic 250 – 500 g/l

+ Mạ phục hồi nồng độ Crom 150 – 200 g/l

Mạ đồng

Lớp đồng có màu hồng đỏ, trong không khí tác dụng với oxy và axit cacbonic

tạo ra CuCO3 có màu xanh, đồng tan trong axit HNO3, không tan trong dung dịch

H2SO4 loãng và axit HCl Mục đích của việc mạ đồng là làm lớp mạ lót trang trí, lớp

mạ các chi tiết thép khỏi bị thấm cacbon, nito…Lớp mạ đồng dùng trong kỹ thuật đúc

điện và các chi tiết khác

Mạ đồng có thể thực hiện từ các dung dịch mạ khác nhau :

- Mạ đồng trong dung dịch xyanua Mạ đồng trong dung dịch không có xyanua

- Mạ đồng trong dung dịch axit Và các loại mạ đồng đặc biệt khác

2.2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NGÀNH XI MẠ

2.2.1 tổng quan nước thải ngành mạ

Nước thải phát sinh trong quá trình xi mạ kim loại chứa hàm lượng các kim

loại nặng rất cao và là độc chất đối với sinh vật, gây tác hại xấu đến sức khỏe con

người Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy, với nồng độ đủ lớn, sinh vật có thể bị

chết hoặc thoái hóa, với nồng độ nhỏ có thể gây ngộ độc mãn tính hoặc tích tụ sinh

học, ảnh hưởng đến sự sống của sinh vật về lâu về dài Do đó, nước thải từ các quá

trình xi mạ kim loại nếu không được xử lý qua thời gian tích tụ và bằng con đường

trực tiếp hay gián tiếp, chúng sẽ tồn đọng trong cơ thể con người và gây các bệnh

nghiêm trọng, như viêm loét da, viêm đường hô hấp, eczima, ung thư,

Các nghiên cứu gần đây về hiện trạng môi trường ở nước ta cho thấy, hầu hết

các nhà máy, cơ sở xi mạ kim loại có quy mô vừa và nhỏ, áp dụng công nghệ cũ và

lạc hậu, lại tập trung chủ yếu tại các thành phố lớn như Hà Nội, Hải Phòng, TP.HCM,

Biên Hoà (Đồng Nai) Trong quá trình sản xuất, tại các cơ sở này (kể cả các nhà máy

quốc doanh hoặc liên doanh với nước ngoài), vấn đề xử lý ô nhiễm môi trường còn

chưa được xem xét đầy đủ hoặc việc xử lý còn mang tính hình thức, chiếu lệ, bởi việc

8

đầu tư cho xử lý nước thải khá tốn kém và việc thực thi Luật Bảo vệ môi trường chưa

được nghiêm minh

Nước thải mạ thường gây ô nhiễm bởi các kim loại nặng, như crôm, niken,

đồng và độ pH thấp Phần lớn nước thải từ các nhà máy, các cơ sở xi mạ được đổ

trực tiếp vào cống thoát nước chung của thành phố mà không qua xử lý triệt để, đã

gây ô nhiễm cục bộ trầm trọng nguồn nước

Kết quả khảo sát tại một số nhà máy cơ khí ở Hà Nội cho thấy, nồng độ chất

độc có hàm lượng các ion kim loại nặng, như crôm, niken, đồng đều cao hơn nhiều

so với tiêu chuẩn cho phép; một số cơ sở mạ điện tuy có hệ thống xử lý nước thải

nhưng chưa chú trọng đầy đủ đến các thông số công nghệ của quá trình xử lý để điều

chỉnh cho phù hợp khi đặc tính của nước thải thay đổi Tại TP.HCM, Bình Dương và

Đồng Nai, kết quả phân tích chất lượng nước thải của các nhà máy, cơ sở xi mạ điển

hình ở cả 3 địa phương này cho thấy, hầu hết các cơ sở đều không đạt tiêu chuẩn nước

thải cho phép: hàm lượng chất hữu cơ cao, chỉ tiêu về kim loại nặng vượt nhiều lần

tiêu chuẩn cho phép, COD dao động trong khoảng 320 - 885mg/lít do thành phần

nước thải có chứa cặn sơn, dầu nhớt 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

2.2.2 thành phần nước thải xi mạ của một số công ty

2.2.2.1 công ty xi mạ phụ tùng xe gắn máy va xe đạp

Bảng 2.1 bảng thành phần nước thải xi mạ phụ tùng xe máy, xe đạp

Chỉ tiêu Đơn vị Nước thải mạ

Niken

Nước thải mạ Crom

Nước thải ngâm NaOH

TDS mg/l 502 823 2730

Cl- mg/l 100 24 58

2.2.2.2 công ty Vingal (Số 4, Đường 2A, KCN Biên Hòa II - Đồng Nai)

Bảng 2.2 bảng thành phần nước thải xi mạ công ty Vingal

Từ kết quả trên ta nhận thấy nước thải công ty Vingal chứa một lượng lớn kim

loại nặng chủ yếu là sắt kẽm, pH có độ dao động cao

2.2.2.3 Nhà máy tôn Phương Nam (Đường số 9 Khu Công nghiệp Biên Hoà 1,

Tỉnh Đồng Nai)

Bảng 2.3 bảng thành phần nước thải xi mạ nhà máy tôn Phương nam

10

Nguồn: Trung Tâm Nghiên Cứu Ứng Dụng về Công Nghệ & Quản Lý Môi

Trường – CENTEMA(2002)

Nước thải ở nhà máy tôn Phương Nam có hàm lượng kim loại nặng, độ dẫn

điện cao, pH rất thấp rất khó cho quá trình xử lý sinh học

Nhận xét chung:

Nước thải ngành xi mạ nói chung có hàm lượng kim loại nặng rất cao độ dao

động pH cũng rất lớn nếu không được xử lý trước khi thải vào môi trường thì ảnh

hưởng rất xấu đến môi trương và hệ sinh thái

Trong các phương pháp xử lý thì thì phương pháp hóa lý là hợp lý nhất vì

phương pháp này có thể xử lý triệt để kim loại nặng mà phương pháp xử lý thì rất đơn

giản, giá thành rẻ hơn nhiều cho với phương pháp trao đổi ion, điện hóa Trong khi

phương pháp sinh rất ít được áp dụng vì hoeu65 quả xử lý thấp và đòi hỏi mặt bằng

lớn

2.3 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY TNHH CÔNG NGHIỆP PLUS VIỆT NAM

2.3.1 Sơ lược về Công ty TNHH Công nghiệp Plus Việt Nam

 Tên công ty: Công ty TNHH Công nghiệp Plus Việt Nam

 Địa chỉ : số 3, đường 1A, khu công nghiệp Biên Hòa II, Tp Biên Hòa,

Đồng Nai

 Điện thoại : (061)3836592 Fax: (061)3836462

 Đại diện : Ông YUKIYASU YOKOI Chức vụ: Tổng giám đốc

2.3.2 Dây chuyền công nghệ tại xưởng mạ của công ty

Xưởng mạ của công ty là toàn bộ hệ thống mạ theo phương pháp mạ điện và được

chia ra thành 4 dây chuyền riêng biệt: 2 dây chuyền mạ kẽm (mạ liên tục), 1 dây

chuyền mạ crom (mạ treo) và 1 dây chuyền mạ đồng – niken (mạ quay) Trong đó một

dây chuyền mạ kẽm chưa đưa vào hoạt động

2.3.2.1 dây chuyền mạ treo

11

Thuyết minh quy trình công nghệ:

Nguyên liệu trước khi mạ phải được làm sạch đầu mỡ ở bể tẩy nóng (nhiệt độ khoảng

700C) trong thời gian từ 3- 8 phút, sau đó sẽ được rửa qua bằng nước sạch sau đó vào

bể điện giải lần đầu và được rửa nước khi qua bể rửa axit Sau đó sẽ qua bể điện giải

cuối, công dụng của hai bể điện giải là tẩy sạch hết dầu mỡ trên nguyên liệu đầu vào

để khi mạ xong lớp mạ sẽ không bị bong ra

Nguyên liệu

Tẩy dầu

Điện giải lần đầu

Điện giải axit

Điện giải cuối

Mạ Ni bán quang

Mạ Ni bóng sáng

Nước

rửa

Nước thải axit, hơi axit

Nước

rửa

Nước thải kiềm

Nước rửa, NiCl 2 ,

H 3 BO 4 , NiSO 4

Nước thải chứa niken, axit

Nước rửa, NiCl 2 ,

H 3 BO 4 , NiSO 4

Nước thải chứa niken, axit

rửa, CrO 3 , H 2 SO 4 Nước thải

chứa crom, axit

12

Sau đó nguyên liệu sẽ được đưa qua bể mạ Niken bán quang ( Niken mờ) trong thời

gian 15 phút ở nhiệt độ khoảng 500C sau đó qua bể thu hồi để tái thu lại một phần

dung dịch mạ

Tiếp đó sẽ là quá trình mạ niken bóng sang ở nhiệt độ 500C trong vòng 20 phút Tiếp

tục là bệ thu hồi sau đó rửa nước trước khi vào bể mạ crom Tại bể mạ crom nguyên

liệu sẽ được mạ ở nhiệt độ 450C trong vòng 1 phút Sản phẩm sẽ được để ráo nước và

đem đi sấy

2.3.3.2 dây chuyền liên tục

Thuyết minh quy trình:

Cũng như các dây chuyền mạ khác thì nguyên vật liệu trước khi mạ sẽ được tẩy sạch

dầu mỡ nên quá trình điện giải tương tự như ở mạ treo

Thời gian mạ kẽm là khoảng 5 phút

Nguyên liệu

Tẩy dầu

tẩy dầu điện giải Hoạt hóa HCl

Mạ kẽm

Hoạt hóa HNO 3 Thành phẩm

Nước rửa, kiềm, hoa

chất hoạt động bề

mặt

Nước thải kiềm, hơi dung môi, hóa chất hoạt động bề mặt

Nước rửa,

ZnCl2, NH4Cl

Nước thải chứa kẽm

13

2.3.2.3 dây chuyền mạ quay

Thuyết minh quy trình:

Cũng như các dây chuyền mạ khác thì nguyên vật liệu trước khi mạ sẽ được tẩy sạch

dầu mỡ nên quá trình điện giải tương tự như ở mạ treo

Nguyên liệu

Tẩy dầu

Điện giải lần đầu

Rửa axit HCl

Điện giải cuối

Mạ Cu tính kiềm

Mạ Ni bóng sáng

Nước rửa, kiềm, hoa

chất hoạt động bề

mặt

Nước thải kiềm, hơi dung môi, hóa chất hoạt động bề mặt, sắt

NiSO4, NiCl2,

H3PO4

Nước thải chứa Ni, axit

14

Thời gian mạ đồng tính kiềm là khoảng 30 phút ở nhiệt độ 500C sau đó rửa nước và

vào bể hoạt hóa dung dịch mạ Niken trước khi mạ Niken sang, thời gian mạ niken

sang lá từ 2 – 60 phút Sau đó sản phẩm sẻ được cho vào máy quay ly tâm để tách

nước trước khi mang váo lò sấy

15

Chương 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ

3.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ

Nước thải xi mạ có thành phần rất đa dạng, nồng độ lại thay đổi rất rộng, pH

cũng luôn biến động từ axit đến trung tính hoặc kiềm Do vậy nước thải xi mạ cần

được tách riêng thành các dòng: Dòng nước thải kiềm – axit và dòng nước thải kim

loại nặng

Để xử lý nước thải xi mạ có thể dùng các phương pháp như: phương pháp hóa

lý, phương pháp trao đổi ion, phương pháp điện hóa, phương pháp thẩm thấu ngược,

phương pháp hấp phụ, phương pháp sinh hoc

3.1.1 Phương pháp hóa lý

Cơ sở của phương pháp là dựa trên tính chất hóa học, vật lý của nước thải để

tiến hành các phản ứng oxy hóa khử, kết tủa tách các chất độc hại, sau đó lắng lọc

trung hòa đảm bảo tiêu chuẩn dòng thải cho phép

Phương pháp hóa lý được ứng dụng rộng rãi cho công nghệ xử lý Crom vì nó có tính

kinh tế và hiệu quả làm sạch cao (98-99%) Phương pháp này gồm 3 giai đoạn:

- Giai đoạn điều chỉnh pH

- Giai đoạn khử

- Giai đoạn kết tủa

Bản chất của quá trình xử lý kim loại trong nước bằng phương pháp này là

phản ứng kết tủa hóa học, do vậy hiệu quả của quá trình xử lý phụ thuộc vào hiệu suất

phản ứng Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng: Nhiệt độ, pH, hóa chất

xử lý, nồng độ kim loại trong chất thải… đặc biệt là pH Do đó để tối ưu quá trình xử

lý, căn cứ vào đặc tính nước, cần lựa chọn hóa chất phù hợp và tiến hành xử lý ỡ điều

kiện pH thích hợp

Giai đoạn điều chỉnh pH được thực hiện bằng cách bổ sung axit vào dòng thải sao

cho pH = 2-3 Ở độ pH này sự khử Cr6+ thành Cr3+ đạt hiệu quả rất cao Trong thực tế

người ta thường dùng nước thải có nồng độ axit cao để hòa với dòng thải cần xử lý

16

Crom để làm giảm lượng axit bổ sung bằng cách đó làm giảm giá thành của quá trình

xử lý

 Qúa trình xử lý Crom:

Trong nước thải xi mạ Crom, hàm lượng ion Cr6+ khá lớn từ 10-200mg/l Người ta

tiến hành các phản ứng khử để chuyển Cr6+ thành Cr3+ là dạng ít độc hại hơn rất nhiều,

sau đó kết tủa để thu hồi toàn bộ Crom

Những chất khử thông thường là: Na2S, NaHSO3, FeSO4, SO2… phương trình

phản ứng theo lý thuyết có thể xác định như sau:

2H2Cr2O7 + 3Na2S2O5 + 3H2SO4  2Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + 3H2O

Để kết tủa, phù hợp nhất là pH= 8-9 Qúa trình trung hòa có thể thực hiện bằng

cách dùng NaOH hoặc Ca(OH)2 tùy thuộc vào điều kiện cho phép Các phản ứng xảy

ra:

Cr2(SO4)3 + 6NaOH  2Cr(OH)3 + 3Na2SO4

Cr2(SO4)3 + 3 Ca(OH)2  2Cr(OH)3 + 3CaSO4

 Qúa trình xử lý niken:

Nhẳm mục đích tiết kiệm công đoạn kết tủa, người ta thường trộn lẫn dòng

nước thải có chứa niken với nước rửa là dung dịch kiềm ở công đoạn khác để đưa pH

đến trị số 10 – 11 Ở giá trị pH này giai đoạn kết tủa của nickel sẽ đạt hiệu suất cao

Quá trình kết tủa niken thực hiện theo phản ứng:

NiSO4 + Ca(OH)2  Ni(OH)2 + CaSO4

Việc xử lý Crom và niken mặc dù xảy ra ở những bước khác nhau nhưng điều

nói chung giai đoạn kết tủa hydroxyt kim loại ở pH= 8 – 11 Do đó người ta thường

17

điều chỉnh pH của nước thải sau xử lý bằng dung dịch axit trước khi thải ra môi

trường ( có thể tận dụng dung dịch tẩy rửa trong công đoạn tẩy bằng dung dịch axit để

tiết kiệm chi phí cho quá trình xử lý)

Ưu điểm của phương pháp này là chi phí thấp, vận hành đơn giản, dễ cơ khí

hóa và tự động hóa, hiệu quả xử lý cao Nhược điểm là tốn hóa chất, bùn thải sinh ra

có hàm lượng kim loại nặng rất cao

3.1.2 Phương pháp trao đổi ion

Quá trình xử lý nước bằng phương pháp trao đổi ion nhằm mục đích loại bỏ

các ion dương Ni+, Cu+2, Fe+2, Zn+2… và ion âm SO42-, Cr2O7-, CN-… ra khỏi dung

dịch dựa vào tính chất và khả năng hấp phụ chọn lọc của các ionit (nhựa trao đổi

cationit và anionit) Cả 2 loại nhựa này đều sử dụng để xử lý nước thải chứa Crom,

niken và các kim loại khác của quá trình xi mạ Phương pháp này có thể loại bỏ Crom

ở cả 2 dạng muối axit hoặc muối bazo, hơn nữa nước thải có thể tái sử dụng trong quá

trình sản xuất

Các ionit có nguồn gốc rất đa dạng, tùy thuộc vào yêu cầu xử lý có thể chọn lọc

các loại khác nhau Người ta phân ra các ionit có nguồn gốc thiên nhiên sau:

- Các chất vô cơ: Zeolit chủ yếu dạng Na2O.Al2O3.nSiO2, mH2O

- Dạng tổng hợp vô cơ: Silicagen, pecnutit, các oxit kim loại

- Dạng hữu cơ: Than hoạt tính, than bùn

Các ionit có nguồn gốc nhân tạo, dạng tổn hợp hữu cơ bao gồm:

-Các gốc hữu cơ của ionit: nhựa tổng hợp polyacrylic, polystryrol

-Các nhóm chức sẽ được gắn vào các gốc trên để làm nhiệm vụ trao đổi như:

SO3H-, COOH-, amin nhóm 2 hoặc nhóm 3

Quá trình trao đổi ion để xử lý nước thải xi mạ chứa Crom và niken xảy ra các

18

Cr2O7- + 2(OH)R  R2Cr2O7 + 2(OH)

-Phản ứng hoàn nguyên dùng NaOH từ 3 – 5% xảy ra:

R2Cr2O7 +NaOH  2(OH)R + NaCr2O7

Các phản ứng trao đổi nêu trên diễn ra cho đến khi đạt trạng thái cân bằng Tốc

độ của quá trình trao đổi ion phụ thuộc vào các yếu tố sau:

-Chế độ thủy động lực của dòng thải trong thiết bị trao đổi

-Nồng độ các ion kim loại trong nước thải, độ sạch cơ học của nước thải (

lượng cặn bẩn trong nước thải)

-Tính chất của các hạt ionit cũng như các kim loại trong nước thải

Xử lý nước thải chứa kim loại bằng phương pháp trao đổi ion đạt hiệu quả rất

cao, có thể thu hồi các sản phẩm có giá trị kinh tế Tuy nhiên, hiệu suất xử lý có thể

giảm do nhiều yếu tố trong quá trình vận hành như: nhựa trao đổi bị lẫn các tạp chất

cơ học, dầu mỡ, chất hữu cơ… có trong nước thải Qúa trình tái sinh thường không

phục hồi lại được hoàn toàn khả năng làm việc của nhựa

3.1.3 Phương pháp điện hóa

Đây là phương pháp tiến hành quá trình oxy hóa khử để tách kim loại trên các

điện cực nhúng trong nước thải xi mạ khi cho dòng điện một chiều đi qua Qúa trình

này có thể tiến hành theo chế độ liên tục hoặc gián đoạn Hiệu quả của quá trình phụ

thuộc vào một số yếu tố sau:

-Mật độ dòng điện: là tỷ số giữa cường độ dòng điện và bề mặt điện cực (đơn

vị tính; A/m2 hoặc A/cm2)

-Điện áp trong quá trình điện phân (Vôn)

-Hiệu suất theo dòng điện: điện lượng cần thiết theo lý thuyết và điện lượng chi

phí thực tế tính theo phần trăm

Trong thiết bị điện phân, vật liệu làm các điện cực rất quan trọng và cũng quyết

định giá thành của thiết bị Thông thường điện cực dương (anot) làm bằng grafit hoặc

dioxyt chì, còn cực âm (catot) làm bằng thép molipden hoặc hợp kim vonfram – sắt –

nickel

Quá trình khử các cation xảy ra tại các catot, tại đây ion kim loại bị khử thành

ion ít độc hơn ( Cr6+ thành Cr3+ ) hoặc thành kim loại bám vào điện cực

19

Phương trình phản ứng điện cực chung có thể viết như sau:

Me+m + ne-  Mem-n

Trong đó:

- m là hóa trị của kim loại

- n là số điện tử làm thay đổi hóa trị ( m>= n )

Đối với Crom trong nước thải xi mạ phương trình có dạng:

Cr2O72- + 14H+ +12e  2Cr3+ + 7H2O

Năng lượng tiêu tốn khoảng : 0,22 Kwh/ 1m3

Mật độ dòng điện bằng: 0,2 – 2 A/dm3

Phương pháp điện hóa cho phép tách ra từ nước thải như: Cr+6, Ni+2, Cu+2…

công nghệ xử lý bằng phương pháp này tương đối đơn giản, dễ cơ giới hóa và tự động

hóa, không phải bổ sung thêm hóa chất Song chỉ thích hợp với nước thải đưa vào xử

lý có nồng độ cao ( lớn hơn 1 g/l ) Mặc dù hiệu suất xử lý đạt tới 90 – 95% nhưng

nước thải sau khi xử lý có nồng độ kim loại vẫn lớn hơn tiêu chuẩn cho phép rất

nhiều

Mặt khác chi phí điện năng cho xử lý khá lớn, do đó phương pháp này có thể

được dùng để tách sơ bộ các ion kim loại Việc ứng dụng vào nước thải còn rất nhiều

hạn chế

3.1.4 Phương pháp hấp phụ

Xử lý nước thải chứa kim loại bằng phương pháp hấp phụ vật lý thực chất là

quá trình di chuyển của ion kim loại từ pha lỏng sang pha rắn Các ion kim loại tiếp

xúc và bị giữ bởi các tâm hấp phụ Qúa trình hấp phụ xảy ra làm hàm lượng kim loại

trong nước giảm và hàm lượng kim loại trong pha rắn tăng dần cho đến khi cân bằng

hấp phụ được thiết lập thì hàm lượng kim loại trong cả hai pha điều không thay đổi

Sau đó tiến hành lọc tách pha rắn ra khỏi pha lỏng để thu được nước thải sau xử lý hấp

phụ, còn pha rắn có thể được giải hấp để tái sinh sử dụng lại chất hấp phụ và thu hồi

kim loại

Đây là một phương pháp làm sạch nước thải có hàm lượng chất độc không cao

Các chất hấp phụ thường dùng để tách kim loại nặng trong nước thải xi mạ là: oxyt

nhôm, than hoạt tính, mạt cưa, zeolit…có thể hấp thụ trên những hệ thống khác nhau,

20

xuôi chiều hoặc ngược chiều Khi chất hấp phụ đầy người ta tiến hành nhả hấp phụ

(tái sinh) với những loại như: zeolit, than hoạt tính, oxit nhôm và có thể đưa vào lò đốt

để thu hồi kim loại đối với mạt cưa, than bùn

Hấp phụ bằng than hoạt tính là phương pháp triển vọng để loại bỏ Cr3+ và Cr6+

Thực nghiệm đã chứng tỏ rằng có thể loại bỏ đến 97% muối Cr3+ và Cr6+ trong nước

thải bằng phương pháp hấp phụ với than hoạt tính, tốc độ hấp phụ ion tăng lên theo

quy luật số mũ với sự giảm pH Ngoài ra, thí nghiệm còn chứng tỏ rằng than hoạt tính

hấp phụ tốt hơn rất nhiều khi nồng độ Crom ở mức độ thấp

Các nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới về xử lý kim loại nặng đã

đạt được những thành công nhất định và mang tính khả thi cao, đưa ra ý tưởng sử

dụng pyrhotite (FeS2) để khử Crom Trong quá trình khoáng hóa vàng, vàng tự nhiên

thường xuất hiện trên các bề mặt hoặc trong các vết nứt của khoáng vật FeS2 Khoáng

vật FeS2 hấp phụ và khử các ion vàng thành vàng rắn Và quy trình xử lý có thể sử

dụng FeS2 để xử lý Crom trong nước thải Bởi vì Crom hoạt động tương tự như vàng

khi tiếp xúc với FeS2

3.1.5 Phương pháp thẩm thấu ngược

Trong phương pháp thẩm thấu ngược, dung dịch được làm đặc (cô đặc) bị ràng

buộc bởi áp suất cao, kết quả là dung môi bị đẩy mạnh qua màng bán thấm đến vùng

dung dịch loãng Dung dịch được làm đặc hơn và do vậy có thể tái sử dụng Lúc ban

đầu, thẩm thấu ngược được dùng để xử lý nước mặn và khử mặn, nhưng về sau với

các phát minh mới ra đời màng thẩm thấu rẻ hơn và hiệu quả hơn người ta bắt đầu sử

dụng xử lý nước thải

Thực nghiệm đã chứng tỏ rằng màng axetat xenllulo đã loại được muối Cr3+ tới

97% với dòng thấm qua liên tục khoảng 725 l/m2 ngày đêm khi pH = 7,6 và khi pH =

2,6 màng chỉ loại bỏ 98% muối Cr3+

Với quy mô các xưởng mạ không lớn như ở nước ta, việc sử dụng màng thẩm

thấu ngược để xử lý nước thải tốn nhiều kinh phí Vì vậy phương pháp này ít được sử

dụng ở Việt Nam

3.1.6 Phương pháp sinh học

21

Xử lý các kim loại nặng có trong nước thải bằng phương pháp sinh học trong

những năm gần đây đã được quan tâm, có nhiều nghiên cứu đã được công bố, phần

lớn các tác giả đều đưa ra những kết luận khẳng định tính ưu việt và tính khả thi cao

của phương pháp này

Nguyên lý chung của phương pháp là sử dụng các loại thực vật, vi sinh vật, vi

khuẩn như: bèo tổ ong, tảo, các vi sinh vật yếm khí…để tiêu hủy các kim loại nặng

trong nước thải Các loại sinh vật này sử dụng các kim loại nặng có trong nước thải

như một loại dinh dưỡng cho chúng tồn tại và phát triển Quá trình tiến hành phải lựa

chọn và phân lập giống

Theo tác giả becker E W giới hạn cho phép để tiến hành khử kim loại nặng

bằng tảo khá lớn, tới hàng chục mg/l và hiệu suât khử cũng khá cao hơn 80% đối với

các kim loại như: Hg, Pb, Ni, Cr…

Theo kết quả nghiên cứu thí nghiệm của M A Aziz và W J Ng tại Singapo

năm 1995 về việc dùng tảo để xử lý nước thải có kim loại nặng của nhà máy: mạ điện,

pin, dệt nhuộm cho một số kết quả sau đây

Nếu dùng nước thải nêu trên pha loãng đảm bảo nồng độ kim loại nặng 60mg/l

và bổ sung thêm một số chất dinh dưỡng, vi lượng cần thiết thì hiệu suât khử kim loại

nối chung đạt từ 75 – 85% trong 5 ngày và tới 90% sau 24 ngày Kết quả tóm tắc ở

bản sau

Những đặc điểm chính của phương pháp sinh học là:

- Nếu nước thải có lẫn nhiều kim loại nặng thì hiệu suất xử lý sẽ thấp

- Phương pháp xử lý sinh học dùng bèo và tảo có thể tách được kim loại nặng

ra khỏi nước thải với mức độ làm sạch tương đối cao

- Mặt bằng cần thiết cho yêu cầu xử lý lớn

- Qúa trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật nói chung phức tạp, phụ

thuộc vào nhiều yếu tố Phải có thời gian đủ lớn mới có thể triển khai vào thực tế

Ngoài các phương pháp trên, hiện nay trên thế giới người ta còn dùng phương

pháp siêu lọc, lọc màng… nhưng do giá thành thiết bị cao nên khả năng ứng dụng còn

rất hạn chế

22

Tóm lại, mỗi một phương pháp đều có ưu nhược điểm khác nhau Do đó khả

năng ứng dụng vào thực tế cũng khác nhau tùy thuộc vào nhiều yếu tố như: công

nghệ, kinh tế, kỹ thuật…

Bảng 3.1 Tóm tắt ưu nhược điểm của các phương pháp

Phương pháp

hóa lý

- Hiệu suất khử chất ô nhiễmkhá cao, rất thích hợp khi hàmlượng chất ô nhiễm trong nước thải cao

- Xử lý lượng nước thải khá lớnvận hành dễ dàng, thiết bị đơngiản

- Giá thành không cao

- Không thu hồi được các chất có ích để dùng lại như kim loại, axit, kiềm, hóa chất xử lý

-Tạo ra chất thải rắn cần phải xử lý tiếp

Phương pháp

trao đổi ion

- Hiệu quả xử lý cao

- Thu hồi được nước sạch, các chất có ích để dùng lại

- Tạo ra ít chất thải

- Giá thành cao

- Không thích hợp để xử lý lượng nước thải lớn

- Tiêu tốn năng lượng, chi phí cao

- Không thích hợp với điều kiện kinh tế và trình độ khoa học công nghệ hiện nay ở nước ta

Phương pháp

hấp phụ

- Hiệu quả xử lý cao

- Tận thu được nước sạch và các kim loại dùng lại

- Giá thành cao

- Không thích hợp để xử lý lượng nước thải lớn

- Giá thành thấp

- Mặt bằng cần thiết cho yêu cầu xử lý lớn

- Hiệu quả thấp nếu hàm lượng chất ô nhiễm trong dòng thải không ổn định hoặc quá lớn

- Quá trình vận hành phải kiểm soát được các chất ô nhiễm trong dòng thải và lượng chất dinh dưỡng N,

P cấp thêm vào dòng thải

24

3.2 MỘT SỐ CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐIỂN HÌNH

3.2.1 Xử lý nước thải xi mạ bằng phương pháp keo tụ (Sở khoa học công nghệ và

môi trường TP HCM)

Thuyết minh công nghệ:

Nước thải sau khi được thu gom sẽ được bơm lên bể phản ứng để xử lý Cr6+ thành

Cr3+ bằng hóa chất NaHSO3

Phương trình phản ứng:

H2Cr2O7 + 6NaHSO3 + 3H2SO4  2 Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + 8H2O

Sau đó sẽ chảy qua bể keo tụ và được nâng pH len khoảnh 9-10 bằng NaOH và

CaO Sau đó nước thải chảy qua bể lắng tạo điều kiện cho bong cặn lắng xuống nhờ

tác dụng của trọng lực Bùn lắng sẽ được bơm qua bể chứa bùn sau đó bùn thải sẽ

được mang đi xử lý tiếp

Còn nước thải sẽ tiếp tuc qua bể lọc áp lực để lọc các bong cặn còn xót lại sau đó

sẽ được xả thải Nước rửa lọc sẽ được chảy về bể lắng tiếp tục xử lý

Nhận xét:

 Ưu điểm: hệ thống đơn giản, dễ vận hành, quá trình xử lý crom khá hiệu

quả

 Nhược điểm: bể keo tụ thực chất là bể kết tủa kim loại nên quá trình keo tụ

chưa đạt hiệu quả, nước rửa lọc tuần hoàn về bể lắng là chưa hợp lý nên cho

chảy về bể keo tụ

25

3.2.2 Công ty TNHH YUJIN VINA (LÔ 71 74 KCX Linh Trung 1, Phường Linh

Trung, Quận Thủ Đức - Hồ Chí Minh)

Thuyết minh quy trình công nghệ:

Nước thải được chia thành ba nguồn xử lý: nguồn chứa kim loại crom, nguồn chứa

chất độc xyanua, nguồn nước thải tẩy rửa

Nước thải chứa crom VI sẽ được khử thành Crom III bằng hóa chất NaHSO3, H2SO4,

sau đó sẽ được chảy qua bể phản ứng tiếp tục xử lý

H2Cr2O7 + 6NaHSO3 + 3H2SO4  2 Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + 8H2O

Nước thải chứa xyanua sẽ được oxy hóa bằng oxy già( H2O2) để chuyển xyanua thành

khí nito và CO2 sau đó cũng chảy qua bể phản ứng tiếp tục xử lý

Nước thải tẩy rửa sẽ được gộp chung với hai dòng thải crom va xyanua để tiếp tục xử

lý Tại đây nước thải sẽ được nâng pH lên 9 -10 để các ion kim loại có thể bị kết tủa

xuống theo các phương trình

Cr3+ +OH-  Cr(OH)3 ↓

Fe3+ + OH-  Fe(OH)3 ↓

26

Sau đó nước thải được đưa qua bể keo tụ để tạo bông cặn tăng hiệu quả cho quá trình

lắng sau này

Tại bể lắng các bong cặn sẽ được lắng xuống nhờ tác dụng của trọng lực một phần

lớn bong cặn sẽ lắng ở đây và bùn sẻ được hút qua máy ép bùn, ép lại và sẽ có đơn vị

thu gom xủ lý tiếp

Sau đó nước thải qua bể lọc áp lực để lọc hết các cặn còn lại

Nhận xét:

 Ưu điểm: Việc tách dòng thải ra xử lý làm cho qua trình xử lý crom và xyanua

diễn ra tốt hơn, tiết kiệm hóa chất hơn khi xử lý chung

 Nhược điểm: xử lý xyanua chưa đạt hiệu suất cao, việc tách dòng xử lý khiến

khối lượng công trình tăng lên, chi phí máy móc thiết bị cao hơn

Kết luận:

 Các công trình đa phần xử dụng phương pháp hóa lý để xử lý nước thải xi mạ

 Việc xử lý kim loại nặng cần phải quan tâm đến pH cửa các phản ứng oxy hóa

khử

 Nước thải chủ yếu xử lý kim loại nặng là chủ yếu

27

Chương 4 TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ

NƯỚC THẢI

4.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

4.1.1 Lưu lượng nước thải đầu vào

Nước thải của Công ty phát sinh từ những dây chuyền sản xuất chính Gồm có

 Nước thải rửa ngược – hoàn nguyên sinh ra trong hệ thống xử lý nước thải

đang thiết kế : rửa ngược cho các Bồn lọc áp lực…khoảng 4m3( ước tính)

Bảng 4.1 Nguồn gốc và lưu lượng nước thải phát sinh tại Công ty

1 Nước thải từ dây chuyền mạ kẽm 30 (m3/ngày)

Số khảo sát tại Công ty

2 Nước thải từ dây chuyền mạ crom 15 (m3/ngày)

3 Nước thải từ dây chuyền mạ Cu - Ni 15 (m3/ngày)

4 Nước thải từ hệ thống xử lý khí 5 (m3/ngày)

5 Nước thải phòng thí nghệm 1m3/ngày

28

Vậy ta chọn lưu lượng để thiết kế cho cả hệ thống xử lý là: Q = 70 (m 3 /ngày)

4.1.2 Tính chất nước thải đầu vào

Tính chất nước thải được đề xuất cho phương án thiết kế dự kiến trong bảng

sau:

Bảng 4.2 Thông số nước thải đầu vào từ quy trình mạ kẽm

Bảng 4.3 Thông số nước thải đầu vào từ quy trình mạ Ni – Cr +6

Bảng 4.4 Thông số nước thải đầu vào từ quy trình mạ Cu – Ni

2011/BTNMT, cột B

4.1.3 Yêu cầu của chủ đầu tư và tiêu chuẩn xử lý

 Yêu cầu phía chủ đầu tư về công nghệ xử lý:

Diện tích mặt bằng dành cho hệ thống xử lý là: 20×6 = 120 m2

Tiêu chuẩn xả thải với nguồn loại B

 Tiêu chuẩn xử lý nước thải đầu ra:

Nước thải đầu ra phải có các chỉ tiêu ô nhiễm thấp hơn các chỉ tiêu trong