NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH XI MẠ CÔNG SUẤT 60 M 3 NGÀY

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH XI MẠ CÔNG SUẤT 60 M3/NGÀY Họ tên sinh viên: PHẠM HỒNG LUÂN NGUYỄN HỮU MỪNG Nghành: CÔNG NGHỆ HĨA HỌC Niên khóa: 2007 - 2011 Tháng 8/2011 NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH XI MẠ CÔNG SUẤT 60 M3/NGÀY Tác giả PHẠM HỒNG LUÂN NGUYỄN HỮU MỪNG Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp kỹ sư ngành Công Nghệ Hóa Học Giáo viên hướng dẫn: Th.S Lê Tấn Thanh Lâm Tháng năm 2011 i   LỜI CẢM ƠN   Trong suốt thời gian học tập trường thực khóa luận tốt nghiệp, chúng tơi ln nhận quan tâm giúp đỡ nhiệt tình thầy cơ, bạn bè, gia đình tổ chức Đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Th.S Lê Tấn Thanh Lâm KS Huỳnh Tấn Nhựt Cảm ơn thầy dành nhiều tâm huyết hướng dẫn tận tình, truyền đạt nhiều kinh nghiệm q báu bổ ích cho chúng tơi suốt q trình thực khóa luận tốt nghiệp Xin cám ơn đến thầy cô Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học, Trường Đại Học Nơng Lâm TP.HCM lời cảm ơn chân thành truyền đạt cho chúng tơi kiến thức quý giá bổ ích trình học tập, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho suốt bốn năm học tập trường Xin gửi lời cảm ơn trìu mến tới bạn DH07HH sát cánh chia sẻ lúc vui buồn học tập sống, cảm ơn cho phút giây thật đẹp thời sinh viên Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành lòng kính u vơ hạn đến cha mẹ người thân gia đình Con ln biết ơn công ơn sinh thành, dưỡng dục cha mẹ, cảm ơn người che chở, động viên, chỗ dựa vững cho con, giúp vượt qua khó khăn, thử thách sống để có thành cơng ngày hơm Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 08/2011 Sinh viên thực Phạm Hồng Luân - Nguyễn Hữu Mừng ii   TÓM TẮT Đề tài “Nghiên cứu thiết kế xử lý nước thải ngành xi mạ công suất 60 m3/ngày” tiến hành Công ty TNHH Thành Long Khoa môi trường & Tài nguyên Trường Đại học Nông Lâm TP HCM, thời gian từ tháng năm 2011 đến tháng năm 2011 Kết thí nghiệm áp dụng thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ với công suất 60 m3/ngày Với thông số thiết kế sau:  Phương án 1: Đối với trình keo tụ Giai đoạn 1: - Hóa chất dùng cho q trình keo tụ phèn sắt - pH dùng xử lý - Hàm lượng phèn tối ưu dùng xử lý 400 g/m3 nước thải - Hiệu xử lý COD trình xử lý 24,51 % - Hàm lượng Fe sau trình xử lý : 14,2 mg/L nước thải - Hàm lượng Zn sau trình xử lý : 11,5 mg/L nước thải - Hàm lượng SS sau trình xử lý : 40 mg/L nước thải Giai đoạn 2: - Hóa chất dùng cho trình keo tụ phèn sắt - pH tối ưu dùng xử lý 10 - Hàm lượng phèn tối ưu dùng xử lý 240 g/m3 nước thải - Hiệu xử lý COD trình xử lý 65,55 % - Hàm lượng Fe sau trình xử lý : 1,77 mg/L nước thải iii   - Hàm lượng Zn sau trình xử lý : 0,24 mg/L nước thải - Hàm lượng SS sau trình xử lý : 18 mg/L nước thải - Các cơng trình đơn vị thiết kế cho phương án gồm: Nước thải đầu vào qua song chắn rác → Hố thu → Bể điều hòa → Bể trộn → Bể keo tụ → Bể lắng → Bể trộn → Bể keo tụ → Bể lắng → Bể trung gian → Bồn lọc áp lực → Nguồn tiếp nhận (Nước thải đạt tiêu chuẩn QCVN 24:2009/BTNMT, loại B) - Chi phí đầu tư 561.246.575 VNĐ, giá thành xử lý cho m3 nước thải 18.039 VNĐ/m3 nước thải  Phương án 2: Đối với qúa trình keo tụ kết hợp với oxi hóa nâng cao hệ Fenton Giai đoạn 1: - Hóa chất dùng cho q trình keo tụ phèn sắt - pH dùng trình xử lý - Hàm lượng phèn tối ưu dùngtrong xử lý 400 g/m3 nước thải - Hiệu xử lý COD trình xử lý 24,51 % - Hàm lượng Fe sau trình xử lý : 14,2 mg/L nước thải - Hàm lượng Zn sau trình xử lý : 11,5 mg/L nước thải - Hàm lượng SS sau trình xử lý : 40 mg/L nước thải Giai đoạn 2: - Hóa chất sử dụng cho trình H2O2, FeSO4 ( Tỉ lệ 1:08) - pH tối ưu dùng xử lý - Hàm lượng phèn tối ưu dùng xử lý 50 g/m3 nước thải - Hàm lượng H2O2 tối ưu dùng xử lý 1,625 L/m3 nước thải iv   - Hiệu xử lý COD trình xử lý 82,89 % - Hàm lượng Fe sau trình xử lý : 0,2 mg/L nước thải - Hàm lượng Zn sau trình xử lý : 0,8 mg/L nước thải - Hàm lượng SS sau trình xử lý : 10,5 mg/L nước thải - Các cơng trình đơn vị thiết kế cho phương án gồm: Nước thải đầu vào qua song chắn rác → Hố thu → Bể điều hòa → Bể trộn → Bể keo tụ → Bể lắng → Bể trộn → Bể Fenton → Bể trung hòa → Bể lắng → Bể trung gian → Bồn lọc áp lực → Nguồn tiếp nhận (Nước thải đạt tiêu chuẩn QCVN 24:2009/BTNMT, loại B) - Chi phí đầu tư 629.395.575 VNĐ, giá thành xử lý cho 1m3 nước thải 29.870 VNĐ/m3 nước thải v   ABSTRACT Project "Research and design of wastewater treatment system of plating industry with capacity 60 m3 / day" was conducted at Thanh Long Co., Ltd and the Department of Environment & Natural Resources Nong Lam University HCMC, the period of the project from February 2011 to July 2011 Experimental results are applied for designing wastewater treatment system of plating industry with capacity 60 m3/day The design parameters are reached after the experiment: • Option 1: For the flocculation Stage 1: - Chemicals used to process iron alum flocculation - Used in the treatment pH is - Optimal concentration of alum used in the treatment of wastewater is 400 g/m3 - COD removal performance of the process is 24,51% - Fe content after the treatment: 14,2 mg / L wastewater - Zn content after the treatment: 11,5 mg / L wastewater - SS content after the treatment: 40 mg / L wastewater Stage 2: - Chemicals used to process iron alum flocculation - Optimum pH is used in processing 10 - Optimal concentration of alum used in the treatment of wastewater is 240 g/m3 - COD removal performance of the process is 65,55% - Fe content after the treatment: 1,77 mg / L wastewater - Zn content after the treatment: 0,24 mg / L wastewater - SS content after the treatment: 18 mg / L wastewater vi   The menu options are designed for one include: Wastewater → The sump → Air Air conditioning tank → Mixing tank 1→ Flocculation tank 1→ Deposit tank 1→ Mixing tank 2→ Flocculation tank 2→ Deposit tank → Intermediate tank → Pressure filter tank → Receiving facilities (Wastewater standards QCVN 24: 2009 / BTNMT, type B) - The investment cost of 561.246.575VND, the cost of treatment for wastewater 18.039 VND/m3 • Option 2: For the flocculation process combined with Fenton oxidation Stage 1: - Chemicals used to process iron alum flocculation - pH used in the treatment of - Content optimization dungtrong alum treatment of wastewater is 400 g/m3 - COD removal performance of the process is 24,51% - Fe content after the treatment: 14,2 mg / L wastewater - Zn content after the treatment: 11,5 mg / L wastewater - SS content after the treatment: 40 mg / L wastewater Stage 2: - Chemicals used to process the H2O2, FeSO4 (Ratio 1:08) - Optimum pH is used in the treatment - Optimal concentration of alum used in the treatment of wastewater is 50 g/m3 - Optimal levels of H2O2 used in the treatment of wastewater is 1,625 L/m3 - COD removal performance of the process is 82,89% - Fe content after the treatment: 0,2 mg / L wastewater - Zn content after the treatment: 0,8 mg / L wastewater - SS content after the treatment: 10,5 mg / L wastewater - The menu options are designed for two includes: Wastewater → The sump → Air conditioning tank → Mixing tank → Flocculation tank 1→ Deposit tank → Mixing tank → Fenton tank → Neutralization tank → deposit tank → vii   Intermediate tank → Pressure filter tank Receiving facilities (Wastewater standards QCVN 24:2009 / BTNMT, type B) - The investment cost of 629.395.575 VND, the cost of treatment for wastewater 29.870 VND/m3 viii   MỤC LỤC   Trang tựa i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii MỤC LỤC vix DANH MỤC HÌNH xviii DANH MỤC BẢNG xvv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT xvi Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Nội dung luận văn 1.4 Phương pháp thực 1.5 Ý nghĩa đề tài 1.5.1 Ý nghĩa khoa học .3 1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn .3 Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan ngành xi mạ .4 2.1.1 Khái niệm .4 2.1.2 Các loại hình xi mạ 2.1.3 Quy trình xi mạ nguồn nước thải trình xi mạ 2.1.4 Vấn đề ô nhiễm môi trường nước thải ngành xi mạ 2.1.5 Ảnh hưởng hóa chất xi mạ đến mơi trường ix   `  Chọn chiều cao bể chứa bùn 1,6 m; Chiều cao phần hình nón 0,6 m Tổng chiều cao bể chứa: H = 1,6 + 0,6 + 0,3 = 2,5 m (30 cm chống tràn) Vậy kích thước xây dựng bể chứa bùn sau: B x B x H = 1,84m x 1,84m x 5,5m B Tính đường ống xả bùn cặn Chọn đường kính ống xả bùn D = 60 mm, (D = 60 – 90 mm) Diện tích mặt cắt ngang ống dẫn: S   D2  3,1  0,  0, m C Tính bơm đưa bùn vào máy ép bùn Lưu lượng bùn bùn đưa vào máy 1h: Q=0,75 m3 / h Công suất bơm: N Q    g  H 0,75 1050  9,8110   0,027kW 1000   1000  0,8  3600 Công suất thực tế: Ntt=  x N=2 x N = 2x 0,027 = 0,054Kw 12 BỂ LỌC ÁP LỰC Chọn lọc áp lực lớp: Than Anthracite cát Thạch Anh Đặc tính Khoảng giá trị Giá trị đặc trưng Anthracite : Chiều cao h, m 0,3 - 0,6 0,45 Đường kính hiệu de, mm 0,8 - 2,2 1,2 Hệ số đồng U 1,3 - 1,8 1,6       `  Cát : Chiều cao h, m 0,15 - 0,3 0.3 Đường kính hiệu de, mm 0,4 - 0,8 0.5 Hệ số đồng U 1,2 - 1,6 1.5 - 24 12 tốc độ lọc v, m/h Chiều cao lớp cát h1 = 0,3m có đường kính hiệu de = 0,5mm, U = 1,6 Chiều cao lớp than h2 = 0,5m có đường kính hiệu de = 1,2mm, U = 1,5 Tốc độ lọc v = 10m/h Và số bể lọc n = hoạt động liên tục Diện tích bề mặt bồn lọc: A Q 7,5   0,75m v 10 Đường kính bể: D 4 A  0,75   0,7m  n  2 Khoảng cách từ bề mặt vật liệu lọc đến phểu thu nước rửa H = Hvl.e + 0,25 = 0,8 x 0,5 + 0,25 = 0,65m Trong Hvl : chiều cao lớp vật liệu lọc, m e : độ giãn lớp vật liệu lọc rửa ngược, e = 0,5 Chiều cao tổng cộng bồn lọc áp lực: H = h + Hvl + hbv + hthu = 0,65 + 0,8 + 0,25 + 0,3 = 2m Đường kính ống dẫn vào bồn lọc áp lực với đường kính ống 34 Với lưu lượng vào bể  Q 7,5   3,75m / h 2       `  Vậy vận tốc nước vào bể v  v  Qtb  4,165   1, 27m / s   D  3600 3,14  0, 0342  3600  Qtb  3,75   1,15m / s   D  3600 3,14  0,034  3600  Tính tốn lượng nước rửa ngược: Chọn thời gian rửa ngược 10 phút Với đường kính hiệu Cát Anthracite, dựa vào bảng – 14 Sách “Lâm Minh triết – Xử lý nước thải đô thị cơng nghiệp tính tốn thiết kế cơng trình – 2008” Chọn tốc độ rửa ngược Vnước = 0,35m3/m2.phút Lượng nước cần thiết rửa ngược cho bồn Wn = A 0,75 vt   0,35  10  1,3m 2 Nước lọc đầu sau rửa lọc dẫn bể thu gom với đường kính ống 34 II TÍNH TỐN KINH TẾ CHI PHÍ XÂY DỰNG Hạng mục cơng trình Vật liệu Thể tích Số Lượng Đơn vị tính Thành tiền Đơn giá (VNĐ) 3.000.000 22.500.000 Hố thu BTCT 7,5 Đơn vị m3 Bể điều hòa BTCT 42 m3 3.000.000 126.000.000 3.500.000 1.085.000 Bể trộn Compostie 0,31 m Bể keo tụ Compostie 2,3 m 3.500.000 8.050.000 Bể lắng Compostie 12,4 m3 3.500.000 43.400.000 3.500.000 507.500 3.500.000 30.800.000 Bể trộn Bể Fenton Compostie Compostie 0,145 8,8 m m Bể trung hòa Compostie 2,3 m 3.500.000 8.050.000 Bể lắng Compostie 12,4 m3 3.500.000 43.400.000 Bể trung gian BTCT Bồn lọc áp lực Compostie 8,5 m 3.000.000 29.750.000 0,77 m3 20.000.000 15.400.000       `  m3 3.500.000 29.750.000 20 Tổng cộng (A) m3 1.500.000 30.000.000 Bể chứa bùn Compostie Nhà điều hành Gạch 8,5 388.692.500   CHI PHÍ MÁY MĨC VÀ THIẾT BỊ Tên thiết bị Số Đơn Đơn giá lượng vị HỐ THU Cái 1.000.000 Song chắn rác Bơm nước thải APP-TAIWAN model DSK-05 : ½Hp BỂ ĐiỀU HỊA Bơm nước thải APP-TAIWAN model DSK-10 : 1Hp Máy nén khí APP RB-400AS Hệ thống phân phối khí, PVC BỂ TRỘN + BỂ KEO TỤ Động (P = 0,56 kW, n = 110 vòng/phút) Động (P = 0,37 kW, n = 30 vòng/phút) Bộ điều khiển pH tự động Bơm định lượng hóa chất NaOH Blue -White series C-645P Bơm định lượng phèn sắt Blue -White series C-6125P Bơm định lượng Polymer Blue – White series C-660P Bồn chứa hóa chất Cầu thang, sàn cơng tác thép phủ epoxy chống gỉ BỂ LẮNG Cầu thang, sàn công tác thép phủ epoxy chống gỉ Ống lắng trung tâm, INOX D250, dày 2mm Máng cưa INOX, dày 2mm Bơm bùn, 1Hp, Q = m3/h , H = m BỂ TRỘN + BỂ FENTON Động (P = 0,56 kW, n = 110 vòng/phút) Động (P = 0,37 kW, n = 30 vòng/phút)       Thành tiền (VNĐ) 1.000.000 Cái 4.049.000 8.098.000 Cái 6.410.000 12.820.000 1 Cái Bộ 7.250.000 1.000.000 7.250.000 1.000.000 1 Bộ Bộ Bộ 7.000.000 10.000.000 3.000.000 7.000.000 10.000.000 3.000.000 Cái 5.000.000 5.000.000 Cái 5.000.000 5.000.000 Cái 5.000.000 5.000.000 Cái 2.500.000 7.500.000 Bộ 1.000.000 1.000.000 Bộ 1.500.000 1.500.000 6,1 Bộ m Cái 2.000.000 200.000 4.000.000 2.000.000 1.220.000 1 Bộ Bộ 7.000.000 10.000.000 7.000.000 10.000.000 4.000.000 `  Bộ điều khiển pH tự động Bơm định lượng hóa chất NaOH Blue -White series C-645P Bơm định lượng phèn sắt Blue -White series C-6125P Bơm định lượng Polymer Blue – White series C-660P Bơm định lượng hóa chất H2O2 Blue -White series C-645P Bồn chứa hóa chất Cầu thang, sàn cơng tác thép phủ epoxy chống gỉ BỂ TRUNG HÒA + BỂ LẮNG Cầu thang, sàn công tác thép phủ epoxy chống gỉ Động Fenton (P = 0,75 kW, n = 250 vòng/phút) Ống lắng trung tâm, INOX D250, dày 2mm Máng cưa INOX, dày 2mm Bơm bùn, 1Hp, Q = m3/h , H = m Tổng cộng (B) Bộ 3.000.000 3.000.000 Cái 5.000.000 5.000.000 Cái 5.000.000 5.000.000 Cái 5.000.000 5.000.000 Cái 5.000.000 5.000.000 Cái 2.500.000 10.000.000 Bộ 1.000.000 1.000.000 Bộ 1.500.000 3.000.000 Bộ 15.000.000 15.000.000 6,1 Bộ m Cái 2.000.000 200.000 4.000.000 2.000.000 1.220.000 4.000.000 158.608.000 CHI PHÍ HĨA CHẤT Tên hóa chất NaOH Phèn Sắt Lượng H2O2 Polymer Số lượng (Kg/Ngày) Đơn giá 30 27 97,5 (Lít/Ngày) 0,00096 Tổng cộng (C) 10.500 12.000 8.000 90.000       Thành tiền (VNĐ) 315.000 324.000 780.000 86 1.419.086 `  CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG Thời Cơng gian Số suất hoạt lượng (Kw/h) động (h) Tên thiết bị Bơm nước thải APP-TAIWAN model DSK-05 : ½Hp Bơm nước thải APP-TAIWAN model DSK-10 : 1Hp Máy nén khí APP RB-400AS Động Động Động Đơn giá Thành tiền (VNĐ) 0,375 2.000 6.000 0,75 2.000 12.000 0,56 0,37 0,41 2 8 8 32 4,48 2,96 3,28 2.000 2.000 2.000 2.000 64.000 8.960 5.920 6.560 0,2 1,6 2.000 3.200 0,2 1,6 2.000 3.200 0,2 1,6 2.000 3.200 0,75 Tổng cộng (D) 1,5 2.000 3.000 116.040 Bơm định lượng hóa chất NaOH Blue -White series C-645P Bơm định lượng phèn sắt Blue -White series C-6125P Bơm định lượng Polymer Blue – White series C-660P Bơm bùn LPS 50/75 Điện tiêu thụ (Kw)  Chi phí xây dựng hệ thống (A) : 388.692.500 VNĐ  Chi phí thiết bị (B) : 158.608.000 VNĐ  Chi phí lập quản lý dự án : T1 = 5%(A + B) = 5%(388.692.500 + 158.608.000) = 27.365.025 VNĐ  Chi phí nhân công xây dựng dự án : T2 = 10%(A + B) = 10%(388.692.500 + 158.608.000) = 54.730.050 VNĐ  Tổng chi phí đầu tư hệ thống : (B) + (B) + T1 + T2 =388.692.500 + 158.608.000 + 27.365.025 + 54.730.050 = 629.395.575 VNĐ       `  Tính tốn khấu hao cho 1m3 nước thải (chi phí xây dựng khấu hao 20 năm, chi phí thiết bị khấu hao 10 năm) Tkh = 388.692.500  27.365.025 + 54.730.050 158.608.000   1079,46 VNĐ 20  365 100 10  365  100  Chi phí vận hành : Chi phí hóa chất : (C) = 1.419.086 (VNĐ/ngày) = 23.651 (VNĐ/m3 nước thải) Chi phí điện năng: (D) = 116.040 (VNĐ/ngày) = 1.934 (VNĐ/m3 nước thải) Chi phí nhân cơng: (E) = 5.000.000(VNĐ/tháng) = 3.205(VNĐ/m3 nước thải) Vậy chi phí xử lý cho m3 nước thải T = Tkh + C + D + E = 1079,46+ 23.651 + 1.934 +3.205 = 29.870 (VNĐ/m3 nước thải)       `  PHỤ LỤC E BẢN VẼ CÁC CƠNG TRÌNH       `        `        `        `        `        `        `        ... tác nhân gây nhiễm chính: - Kim loại nặng: Crom, Nickel, kẽm, đồng… - Chất hữu tổng hợp: dầu mỡ, dung mơi - Khí độc: H2S, NOx, SOx, NH3, axit… - Anion độc hại: CN-, SO-4, ClCác chất tích tụ tự... thải - Hàm lượng Zn sau trình xử lý : 11,5 mg/L nước thải - Hàm lượng SS sau trình xử lý : 40 mg/L nước thải Giai đoạn 2: - Hóa chất dùng cho trình keo tụ phèn sắt - pH tối ưu dùng xử lý 10 - Hàm... tụ phèn sắt - pH dùng trình xử lý - Hàm lượng phèn tối ưu dùngtrong xử lý 400 g/m3 nước thải - Hiệu xử lý COD trình xử lý 24,51 % - Hàm lượng Fe sau trình xử lý : 14,2 mg/L nước thải - Hàm lượng