Nghiên cứu hiệu quả và đề xuất giải pháp công nghệ xử lý nước thải chứa crôm bằng phương pháp hóa học tại công ty trách nhiệm hữu hạn tae yang việt nam

Nghiên cứu hiệu đề xuất giải pháp công nghệ xử lý nước thải chứa crôm phương pháp hóa học Cơng ty Trách nhiệm Hữu hạn Tae Yang Việt Nam Đinh Thị Huyền Nhung Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn Thạc sĩ ngành: Khoa học Mội trường; Mã số: 60 85 02 Người hướng dẫn: TS Trần Văn Quy Năm bảo vệ: 2012 Abstract: Tìm hiểu quy mơ, trạng cơng nghệ sản xuất Công ty (trách nhiệm hữu hạn) TNHH Tae Yang Việt Nam Nghiên cứu đặc tính nước thải trạng xử lý Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình khử Cr6+ Cr3+ Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tạo kết tủa Cr(OH)3 Đề xuất giải pháp công nghệ khả thi áp dụng xử lý nước thải chứa crơm Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam Keywords: Khoa học mơi trường; Cơng nghệ mơi trường; Phương pháp hóa học; Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam; Xử lý nước thải; Nước thải Content CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu ngành công nghiệp mạ điện Phương pháp mạ điện phát lần vào năm 1805 nhà hóa học Luigi V Brugnatelli để tạo lớp phủ bên kim loại khác Những năm 1940 kỷ XX coi bước ngoặc lớn ngành mạ điện đời công nghiệp điện tử [19] Công nghệ mạ điện lĩnh vực công nghệ bề mặt quan trọng làm thay đổi bề mặt vật liệu Mạ điện dùng để bảo vệ kim loại, chống ăn mịn kim loại làm cho chi tiết có tính chất lý tốt hơn: Tăng độ cứng bề mặt chống ăn mịn, tăng tính thẩm mỹ… 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 1.2 Các thành phần đặc trƣng nƣớc thải công nghiệp mạ điện Nước thải nói chung bao gồm nhiều thành phần hỗn hợp như: xianua, crôm, niken, đồng, kẽm…và hợp chất kẽm, dầu mỡ loại nước thải độc hại Trong độc phải kể đến Cr (VI) 1.3 Các kiểu mạ crôm 1.3.1 Mạ crôm bảo vệ trang sức  Mạ crôm thông thường: Mạ crôm thơng thường dùng dung dịch axit cromic có chất súc tác sunfut, hiệu suất dòng điện 8-13% Lớp mạ bóng, dễ đánh bóng, độ cứng tế vi 600 – 900HV, dung dịch ăn mịn thiết bị  Mạ crôm phức hợp: Dung dịch mạ crôm dùng chất xúc tác gốc sunphat ion flo gọi dung dịch mạ crơm phức hợp Gốc SiF62- có tác dụng tương tự gốc F-, dễ khống chế hơn, sử dụng nhiều Mạ crơm phức hợp, sử dụng dịng điện cao, hiệu suất dòng điện 18 – 25%, phạm vi bóng rộng, tốc độ kết tủa nhanh, khả phân bố tốt, độ cứng lớp mạ 800 – 1000HV, tính ăn mịn dung dịch mạnh, điều chỉnh phân tích khó khăn Dung dịch nhạy với tạp chất, hàm lượng vượt 3g/l, phạm vi bóng thu hẹp, khả phân bố giảm độ bóng lớp mạ giảm Vì vậy, mạ crơm phức hợp khơng sử dụng rộng rãi  Mạ crơm có chất phụ gia: Phương pháp cho thêm chất phụ gia để hàm lượng CrO dung dịch khoảng 150 – 250g/l, có nơi sử dụng 50 – 100g/l Trong thực tế sản xuất thấy rằng: nồng độ CrO3 q thấp khơng thể thực mạ được, chí lớp mạ hình thành có váng màu vàng Ở điều kiện bình thường, lớp mạ thu khác với mạ thơng thường, độ bóng lớp mạ nằm độ bóng lớp mạ crơm thơng thường độ bóng thép khơng gỉ  Mạ crơm khơng có vết nứt có vết nứt: Mạ crơm khơng có vết nứt có vết nứt nhỏ để nâng cao độ bền chống gỉ lớp mạ Loại đầu nhờ làm giảm vết nứt để chống ăn mòn chỗ vết nứt, loại sau nhờ phân tán dòng điện ăn mòn để nâng cao tính ăn mịn Nếu mang loại kết hợp với gọi crôm mạ kép Mạ crôm khơng có vết nứt sử dụng nhiệt độ cao tỉ số CrO 3/SO42- cao  Mạ crôm nhanh: Dung dịch dùng mạ crôm nhanh chủ yếu CrO3 với hàm lượng 180 – 250g/l kết hợp với H2SO4 (1,8 – 2,5g/l), H3BO3 (8 – 10g/l) MgO (4 – 5g/l)  Mạ crôm từ dung dịch tetracromat: CrO3 dung dịch kiềm hình thành muối Na2Cr4O13, mạ crơm từ dung dịch tetracromat lớp mạ khơng bóng , khả phân bố tốt, hiệu dòng điện cao, tốc độ kết tủa nhanh Dung dich ổn định nhiệt độ thường, dùng mật độ dòng điện cao phải làm lanh, nhiệt độ làm việc 23 0C Nồng độ dung dịch CrO3 sử dụng khoảng 280 – 400g/l  Mạ crôm quay: Mạ crôm quay dùng dung dịch mạ crôm phức hợp, mạ crôm quay nhạy với ion clo, dung dịch CrO3 dùng mạ crôm quay với nồng độ 180 – 350g/l  Mạ crơm hóa trị ba: Ưu điểm mạ crơm hóa trị ba độc, xử lí nước thải đơn giản, mạ nhiệt độ thường, khả phân bố tốt Lớp mạ có màu vàng , giống màu thép khơng gỉ Do tính ổn định dung dịch chưa hoàn toàn giải nên cơng nghiệp mạ crơm hóa trị ba giai đoạn sản xuất thử Hàm lượng Cr 3+ sử dụng dạng Cr2(SO4)3 CrCl3 với nồng độ 0,38 – 0,45 mol/l  Mạ crôm đen: Dung dịch mạ crôm gốc SO42-, thêm chút chất phụ gia mạ crơm đen, hàm lượng crơm kim loại vào khoảng 75%, lại hợp chất oxy hóa crơm Pha chế dung dịch crơm đen cần dùng nước cất, dùng BaCO để kết tủa toàn gốc sunfat Dung dịch CrO3 dùng mạ crôm đen với hàm lượng 200 – 400g/l 1.3.2 Mạ crôm cứng Mạ crôm cứng lớp mạ crôm dày vật liệu nền, độ dày từ vài micro đến vài milimet, thơng thường 20µm Mạ crơm cứng thực lớp mạ tương đối dày, lúc lớp mạ có độ cứng cao, chịu mài mịn tốt Mạ crơm cứng sử dụng loại dung dịch mạ thường dùng loại dung dịch mạ crôm thông thường Mạ crôm cứng sử dụng rộng rãi công nghiệp với dụng cụ cắt gọt, khuôn, trục, dụng cụ đo, xi lanh… Mạ crôm cứng gọi chung mạ crơm cơng nghiệp mạ crôm kĩ thuật Mạ crôm cứng thường dùng dung dịch mạ crôm tiêu chuẩn với hàm lượng khoảng 150 – 400g/l tùy theo chế độ công nghệ với chất xúc tác H2SO4 H3PO4 1.4 Hiện trạng nƣớc thải mạ Việt Nam Theo số liệu thống kê cho ta thấy, hầu hết nhà máy, sở xi mạ có quy mơ nhỏ vừa tập trung thành phố lớn Hà Nội, Hải Phịng, Thành phố Hồ Chí Minh, Biên Hịa…Trong q trình sản xuất, nước thải nhà máy xí nghiệp bị nhiễm kim loại nặng, vấn đề xử lý nước thải chưa quan tâm, xem xét đầy đủ việc xử lý mang tính hình thức đầu tư cho quy trình xử lý nước thải tốn việc thực thi Luật Bảo vệ môi trường chưa nghiêm minh, cịn mang tính đối phó [1] Đặc trưng chung nước thải ngành mạ điện chứa hàm lượng cao muối vô kim loại nặng đồng, kẽm, crôm, niken…Trong nước thải xi mạ thường có thay đổi pH rộng từ axit (pH = 2-3) đến kiềm (pH = 10-11) Các chất hữu thường có nước thải xi mạ, phần đóng góp chất tạo bóng, chất hoạt động bề mặt…nên số COD, BOD5 nước thải mạ điện thường nhỏ không thuộc đối tượng cần xử lý Đối tượng cần xử lý nước thải muối kim loại nặng crôm, đồng, kẽm, sắt, photpho…[7] Lượng nước thải mạ điện lớn so với ngành công nghiệp khác nước thải ngành công nghiệp giấy, dệt…song thành phần chất độc hại lớn Hơn nữa, chất độc hại lại có biến thiên phức tạp phụ thuộc vào quy trình cơng nghệ cơng đoạn quy trình Vì vậy, muốn xử lý đạt hiệu cao cần phải thu gom, tách dòng theo công đoạn, trường hợp cụ thể lựa chọn phương án xử lý thích hợp 1.5 Ảnh hƣởng nƣớc thải công nghiệp mạ điện môi trƣờng Ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người: Các ion kim loại nặng Pt, Cu, Cr, Ni…có thể gây bệnh viêm loét dày, viêm đường hô hấp, bệnh eczema, ung thư… Ảnh hưởng đến hệ sinh thái: Các thành phần kim loại nặng ảnh hưởng lớn tới trình sinh trưởng phát triển người, động thực vật Với nồng độ đủ lớn sinh vật bị chết bị thối hóa, với nồng độ nhỏ gây ngộ độc mãn tính tích tụ sinh học Ảnh hưởng trực tiếp cá thức ăn, đầu độc sinh vật làm cho nguồn phù du để nuôi cá, gây bệnh cho cá biến đổi tính chất hóa lý nước Ảnh hưởng tới hệ thống cống thoát nước, nước ngầm, nước mặt Nước thải cơng nghiệp có tính axit, ăn mòn đường ống dẫn kim loại, bêtơng Mặt khác, q trình xà phịng hóa tạo thành váng ngăn q trình nước thâm nhập oxi khơng khí vào nước thải, cản trở trình tự làm Các ion kim loại nặng thâm nhập vào bùn mương thoát nước ức chế hoạt động vi sinh vật kị khí làm khả hoạt động hóa bùn 1.6 Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải cơng nghiệp mạ điện 1.6.1 Phƣơng pháp hóa học Phương pháp dựa phản ứng oxy hóa khử, trung hòa, keo tụ, kết tủa…làm cho chất độc hại bị biến đổi thành chất độc hay khơng độc tách khỏi dòng nước thải Tùy thuộc vào lưu lượng nước thải mà tiến hành xử lý chỗ hay cho phân xưởng nhà máy Cũng chọn thiết bị tuần hoàn hay gián đoạn Phương pháp có hiệu cao nồng độ tạp chất nước thải lớn từ 2001000mg/l Phương pháp hóa học bao gồm: phương pháp đơng tụ, trung hịa khử kết tủa Trong đó, có phương pháp trung hòa kết tủa ứng dụng thực tế cịn phương pháp đơng tụ chưa ứng dụng rộng rãi, tiêu kinh tế kỹ thuật thấp, triển khai cơng nghệ khó khăn, có nhiều thơng số nên khó điều khiển, phương pháp tiến hành để thí nghiệm 1.6.2 Phƣơng pháp điện hóa Mục đích: phân hủy (khử độc) chất độc nước thải thu hồi kim loại điện cực anôt Phương trình phản ứng điện cực chung viết sau: Mn+ + ne → Mem-n, đó: m hóa trị kim loại (m ≥ n) n số điện tử làm thay đổi hóa trị Phương pháp điện hóa cho phép loại bỏ khỏi nước thải ion Cr 2+, Cu2+, Ni2+…Công nghệ xử lý đơn giản, dễ giới hóa tự động hóa, khơng cần bổ sung thêm hóa chất, lại thích hợp với nước thải đưa vào xử lý với nồng độ cao (nồng độ ion >1g/l) 1.6.3 Phƣơng pháp hấp phụ Đây phương pháp vạn năng, sử dụng rộng rãi cho phép xử lý nước thải chứa nhiều loại nước bẩn khác nồng độ chất bẩn nước thấp dùng phương pháp khác hiệu suất nước thấp (không đạt) Phương pháp hấp phụ sử dụng rộng rãi với ưu điểm xử lý nhanh, dễ chế tạo thiết bị đặc biệt tái sử dụng vật liệu hấp phụ 1.6.4 Phƣơng pháp trao đổi ion Trao đổi ion phương pháp áp dụng có hiệu kinh tế tương đối cao thu sản phẩm có giá trị kinh tế Bản chất trình trao đổi lẫn ion có điện tích bề mặt chất rắn dung dịch tiếp xúc với Các chất gọi ionit (khơng tan nước) Trong chất có khả hút ion dương gọi cationit (mang tính kiềm) Phản ứng trao đổi ion xảy hiệu số hóa ion trao đổi mA + RmB ↔ mRA + B 1.6.5 Phƣơng pháp sinh học Ngày nay, sử dụng phương pháp sinh học để loại bỏ kim loại nặng nước đã, nghiên cứu ứng dụng Trong số sinh vật có khả đóng vai trị chất hấp phụ sinh học loại tảo hay vi tảo đặc biệt ý Nguyên lý phương pháp dựa nguyên tắc số loài thực vật, vi sinh vật nước sử dụng kim loại chất vi lượng trình phát triển sinh khối Với phương pháp này, nước thải phải có nồng độ kim loại nặng nhỏ 60mg/l bổ sung đủ chất dinh dưỡng (N, P) nguyên tố vi lượng cần thiết khác cho phát triển loài thực vật rong tảo Do đó, q trình xử lý đòi hỏi phải trộn lẫn nước thải sinh hoạt để bổ sung chất dinh dưỡng pha loãng hàm lượng chất ô nhiễm nước thải CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu - Dung dịch chứa Cr6+ pha chế nồng độ khác - Nước thải chứa crôm Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu  Phương pháp thu thập, hệ thống hóa tài liệu  Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa  Phương pháp phân tích  Phương pháp tiến hành thực nghiệm  Phương pháp thống kê xử lý số liệu CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Quy mơ sản xuất trạng, đặc tính nƣớc thải Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam 3.1.1 Quy mô sản xuất Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam Lĩnh vực hoạt động Công ty sản xuất loại dao , thìa, dĩa bằ ng inox không phục vụ trực tiếp cho nhu cầu sinh hoạt bếp núc n gười dân toàn q́ c mà cịn phục vụ xuất Quy mô sản xuất Công ty lớn, năm cung cấp hàng triệu sản phẩm cho thị trường, thể Bảng 3.1 Bảng 3.1 Quy mô sản xuất công ty TNHH Tae Yang Việt Nam STT Sản phẩm Đơn vị Sản lƣợng Dao Inox Chiếc 24.000.000 chiếc/năm Thìa Inox Chiếc 25.500.000 chiếc/năm Dĩa Inox Chiếc 25.500.000 chiếc/năm 3.1.2 Hiện trạng xử lý đặc tính nƣớc thải Cơng ty TNHH Tae Yang Việt Nam  Hiện trạng xử lý nƣớc thải Cơng ty Theo tìm hiểu, khảo sát tồn lượng nước thải Cơng ty xử lý từ hai nguồn nước thải sinh hoạt nước thải sản xuất Công ty không tách riêng hai nguồn thải mà tập trung xử lý hệ thống xử lý chung Công ty xây dựng hệ thống xử lý nước thải phương pháp sinh học bùn hoạt tính để xử lý kết hợp nước thải sinh hoạt từ bể phốt nước thải sản xuất Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải Cơng ty mơ tả Hình 3.1 Nước thải từ hệ thống bể phốt Clo Nước thải N s¶n x Bể điều hịa Bể Aeroten Bể lắng Bùn tuầ n hoà n Bể khử trùng Nước thải sau xử lý Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt sản xuất Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam  Đặc tính nƣớc thải Cơng ty Đặc tính nước thải Cơng ty Tae Yang Việt Nam có hàm lượng hữu lớn Tuy nhiên, sau xử lý tiêu đạt QCVN 40:2011/BTNMT-B Chỉ riêng hàm lượng crôm sau hệ thống xử lý không đạt quy chuẩn cho phép, cao gấp 12 lần so với quy chuẩn cho phép Nước thải nhiễm crôm xả thải trực tiếp môi trường gây ô nhiễm nghiêm trọng môi trường, ảnh hưởng trực tiếp đến hệ sinh thái, ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp tới người Do vậy, vấn đề cấp bách sở phải tách crôm khỏi nước thải trước xả thải môi trường 3.2 Kết khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến q trình khử - kết tủa crơm 3.2.1 Các yếu tố ảnh đến trình khử Cr6+ Kết luận chung: Từ kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình khử Cr 6+ Cr3+ đưa điều kiện tối ưu cho trình khử đạt hiệu suất cao trình bày Bảng 3.13 Bảng 3.13 Các điều kiện tối ưu trình khử Cr6+ Các yếu tố ảnh hƣởng đến pH Chất khử 6+ trình khử Cr Kết tối ƣu NaHSO3 Hàm lượng chất Thời gian phản khử (gam) ứng (phút) 30 3.2.1 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình tạo kết tủa Cr(OH) Kết luận chung: Từ kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tạo kết tủa Cr(OH)3 đưa điều kiện tối ưu cho trình tạo kết tủa đạt hiệu suất cao trình bày Bảng 3.18 Bảng 3.18 Các điều kiện tối ưu trình tạo kết tủa Cr(OH)3 Hàm lượng Thời gian khuấy q trình tạo kết tủa sữa vơi chậm (phút) Cr(OH)3 (gam) Các yếu tố ảnh hƣởng đến Kết tối ƣu pH 10 15 20 Thời gian lắng (phút) 25 3.3 Đề xuất giải pháp công nghệ khả thi áp dụng xử lý nƣớc thải mạ chứa crôm Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam 3.3.1 Các thơng số dịng thải lựa chọn phƣơng pháp khả thi Hiện tại, Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam chưa tách riêng hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất nước thải từ phân xưởng mạ điện mà tập trung xử lý hệ thống xử lý nước thải chung Vì vậy, chất lượng nước đầu tiêu crôm chưa đạt QCVN 40:2011/BTNMT-B Từ kết nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình khử kết tủa crôm, đề tài luận văn nghiên cứu tơi xin đề xuất giải pháp cơng nghệ khả thi áp dụng xử lý nước thải mạ chứa crôm Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam Với hệ thống xử lý nước thải phân xưởng mạ điện công suất 15m3/ngày đêm => Lượng nước thải trung bình ngày là: 15m3/ngày đêm Hệ thống làm việc làm liên tục 24/24h nên lưu lượng dòng thải tính theo là: QCr = 0,625m3/h  Các thơng số dịng thải: Do nước thải khơng ổn định lưu lượng thành phần mà phụ thuộc nhiều vào trình sản xuất, đặc biệt q trình thay rửa bể, nên khó tính toán nồng độ chất nước thải cách xác Nhưng nhờ có bể điều hịa để ổn định nồng độ chất ô nhiễm cấp vào bể xử lý, chọn nồng độ tiêu biểu dòng thải Bảng 3.19 Bảng 3.19 Nồng độ nước thải trước xử lý TT Các thông số Đơn vị Nƣớc thải đầu vào QCVN 40:2011/BTNMT-B pH - 3,18 5,5 – SS mg/l 150 100 COD mg/l 100 150 Cr6+ mg/l 2,64 0,1 Chọn thông số thiết kế dựa thành phần ô nhiễm crôm sau: Nồng độ Cr6+ = 2,64 mg/l = 2,64 g/m3  Tải lượng Cr6+ 1h = 2,64 g/m3 x 0,625 m3/ h = 1,65 (g/h)  Lựa chọn phƣơng pháp khả thi - Do Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam áp dụng cơng nghệ mạ tiên tiến, tiết kiệm hóa chất sử dụng Do đó, lượng nước thải khơng lớn nồng độ khơng cao Vì vậy, việc thu hồi không mang lại hiệu kinh tế phải đầu tư thiết bị xử lý tái sinh - Dòng thải mạ Crơm có chứa Cr+6 độc, nên sử dụng phương pháp khử để khử dạng Cr3+ độc nhiều Ngồi ra, dịng nước thải chủ yếu mang tính axít, nên ta áp dụng phương pháp trung hịa đơn giản - Q trình trung hòa khử tạo lượng cặn lớn Hơn nữa, để lắng Cr3+ ta dùng sữa vơi Ca(OH)2 để tạo kết tủa Cr(OH)3 hiệu giá thành không cao Tiếp theo, để tách cặn lơ lửng này, tốt sử dụng kết hợp với chất tạo phèn sắt, phèn nhôm chất trợ tạo PAC-250 Như vậy, lựa chọn phương pháp khử – kết tủa hóa học kết hợp với trung hòa lắng để thiết kế dây chuyền xử lý nước thải mạ với hiệu xử lý đạt 97%, nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B QCVN 40:2011/BTNMT-B 3.3.2 Sơ đồ chung hệ thống xử lý nƣớc thải Dịng thải chứa Crơm Bể điều hòa H2SO4 NaHSO Thiết bị tách dầu Ca(OH )2 Bể phản ứng Bể trộn nước thải + sữa vôi Bể chứa bùn Bể tạo + lắng Xử lý định kỳ Bể lọc nhanh Bể điều chỉnh pH lần cuối Mương nước Hình 3.13 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải mạ chứa crơm  Nguyªn tắc hoạt động hệ thống : Nc thi i vào bể điều hòa để ổn định lưu lượng nồng độ chất nước thải Sau chúng qua thiết bị tách dầu để tách dầu mỡ tạp chất có dịng thải Sau khỏi thiết bị tách dầu, nước thải bơm vào bể phản ứng để khử Cr6+ thành Cr3+ chất khử NaHSO3 cấp bơm định lượng Do môi trường tiến hành phản ứng khử địi hỏi pH = 3, phải bổ sung H 2SO4 vào để đạt pH cần thiết Bể phản ứng có ngăn: ngăn thứ cấp NaHSO3 H2SO4, bể có lắp cánh khuấy để đảm bảo khuấy trộn hóa chất nước thải; ngăn thứ hai ngăn lắng để vừa kết hợp lắng phần tử có kích thước lớn, vừa có thời gian để phản ứng xảy hoàn toàn Các dịng thải sau bơm sang bể hịa trộn nước thải với sữa vơi nhằm mục đích nâng pH nước thải lên khoảng 10  11 để xảy phản ứng chuyển ion kim loại có nước thải sang dạng hydroxyt kết tủa như: Cr(OH) 3, Ni(OH)2 Bể hịa trộn có dạng hình trụ trịn, bên có bố trí cánh khuấy nhằm hịa trộn nhanh nước thải với sữa vôi Nước thải sau hịa trộn với sữa vơi bơm định lượng sang bể tạo lắng Đây thực chất thiết bị kép, kết hợp bể phản ứng xốy hình trụ với bể lắng đứng Đầu tiên, nước thải bơm vào bể phản ứng xốy hình trụ, tác dụng dịng xốy, bơng cặn kết tủa kết hợp với tạo nên bơng cặn có kích cỡ lớn hơn, khối lượng lớn dễ lắng Để tăng hiệu cho q trình tạo bơng, ta bổ sung chất trợ tạo PAC-250 Nước thải sau khỏi bể phản ứng xốy hình trụ tự động sang bể lắng đứng Tại đây, cặn kết tủa lắng xuống đáy định kỳ xả vào bể chứa bùn Bùn sau sang thiết bị ép bùn nhằm thu nhỏ thể tích Bùn bể chứa bùn lưu trữ khoảng thời gian định, sau quan chức thu gom xử lý theo quy định Tại bể chứa bùn, khơng khí cấp vào bể để tránh mùi hôi sinh phân hủy sinh học chất hữu Nước chảy tràn lên theo máng dẫn nước sang bể lọc nhanh lớp để tách nốt tạp chất nhỏ mà bể lắng không tách Bể lọc gồm lớp vật liệu: sỏi đỡ, cát thạch anh than hoạt tính để loại bỏ hợp chất hữu hòa tan, nguyên tố dạng vết, chất khó khơng phân giải sinh học halogen hữu nhằm xử lý tiêu đạt yêu cầu quy định Cuối cùng, nước thải sau qua công đoạn xử lý đưa vào bể điều chỉnh pH lần cuối Tại ta dùng thêm H2SO4 để điều chỉnh pH nước thải tới giá trị yêu cầu Nước thải sau thi mng thoỏt nc Tất trình diễn hệ thống đ-ợc điều khiển tự ®éng 3.3.3 Tính tốn lựa chọn thiết bị  Tính tốn bể phản ứng - Chọn loại thiết bị phản ứng khuấy trộn lý tưởng liên tục với tác nhân khử NaHSO3 - Phản ứng xảy thiết bị sau: 4H2CrO4 + 6NaHSO3 + 3H2SO4 = 2Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + 10H2O (*) - Phương trình dạng ion: 4CrO42- + 6HSO3- + 14 H+ = 4Cr3+ + 6SO42 - +10H2O - Phản ứng tiến hành mơi trường pH = 23 - Theo phương trình (*) ta thấy: để khử 208g Cr 6+ thành Cr3+ cần (6104) = 624g NaHSO3 (398) = 294 g H2SO4 Do đó, để khử kg Cr6+ thành Cr3+ cần x kg NaHSO3 y kg H2SO4 NaHSO3 H2SO4 - Với thiết bị khuấy trộn liên tục, thể tích thiết bị phản ứng tính theo cơng thức: Vr= Q.tpư , m3 đó: - Vr: thể tích thiết bị phản ứng, m3; - Q: tổng lưu lượng nước thải lưu lượng hóa chất sử dụng, m3/h; - tpư : thời gian phản ứng, h  Tính tổng lƣu lƣợng dòng vào bể phản ứng khử - Tổng lưu lượng dòng vào bể phản ứng xác định sau: Q = QCr + Qhc + Qax (m3/h) đó: - QCr : lưu lượng dịng nước thải chứa Cr, m3/h; - Qhc : lưu lượng NaHSO3 thêm vào, m3/h; - Qax : lưu lượng axit H2SO4 thêm vào để giữ ổn định pH = 23, m3/h - Tải lượng Cr6+ nước thải 1,65 g/h = 1,65  24 = 39,6 (g/ngày) = 0,0396 (kg/ngày)  Lượng NaHSO3 cần dùng để khử theo lý thuyết : mLT =  0,0396 = 0,1188(kg/ngày) - Tuy nhiên, thực tế để xử lý triệt để Cr 6+ cần phải tiêu tốn lượng NaHSO3 lớn lượng tính tốn từ 1,25  1,75 lần so với lý thuyết [15] Chọn hệ số dư 1,5 lượng NaHSO3 thực tế : mTT = 1,5  0,1188 = 0,1782 (kg/ngày) - Trên thị trường hóa chất thường NaHSO3 pha chế nồng độ 10% Coi khối lượng riêng lít dung dịch NaHSO3 10% xấp xỉ lít nước  mo = kg/l = 1000kg/m3 - Lượng dung dịch NaHSO3 bơm vào bể khử : Qhc = = 0,00018 m3/ngày - Tương tự, lượng axit H2SO4 85% theo lý thuyết : max,lt= 1,413x0,0396 = 0,0559(kg/ngày) Lấy hệ số dư n = 1,5 Vậy lượng axit thực tế cần dùng : max,tt = 1,5  0,0559 = 0,0838(kg/ngày)  0,1(kg/ngày) Khối lượng riêng axit H2SO4 85% :  = 1779 kg/m3 [2] Vậy lưu lượng axit H2SO4 : Qax = = 0,000056 (m3 /ngày) Vậy tổng lưu lượng dịng nước thải hóa chất đưa vào bể phản ứng : Q = QCr + Qhc + Qax = 15 + 0,00018 + 0,000056 15 m3/ngày = 0,625 m3/h - Có tphản ứng = 30 phút = 0,5 h (theo kết thí nghiệm mục 3.2.6) Vậy thể tích bể phản ứng : Vr = Q  tphản ứng = 0,625  0,5 = 0,3125( m3) - Chọn Vbể = 0,5 m3 để đảm bảo khả khuấy trộn không gian trống Bể có hai ngăn: ngăn dùng để cấp hóa chất khuấy trộn; ngăn xảy phản ứng - Kích thước xây dựng: + Chiều cao 1m, chiều cao sử dụng 0,8m, cịn khoảng trống 0,2m + Chiều rộng bể chọn 0,5 m + Chiều dài bể m, chiều rộng bể 0,5m đó: ngăn thứ nhất: 0,8m  0,5m  1m (dài  rộng  cao) ngăn thứ hai: 1,2m  0,5m  1m (dài  rộng  cao)  Chọn cánh khuấy - Chọn loại cánh khuấy chân vịt hai cánh, đường kính 300 mm - Số vịng quay cánh khuấy : n = 300 vòng/phút = vịng/s - Cơng suất cánh khuấy tính theo cơng thức sau [2]: N = A.n3.d5. (w) đó: - A: hệ số xác định thực nghiệm, với loại cánh khuấy chân vịt cánh ta có A = 0,985 [2] - n: số vòng quay, vòng/s - d: đường kính cánh khuấy, d = 300 mm = 0,3 m -  : khối lượng riêng nước thải, có   1000 kg/m3  N = 0,985 x 53 x 0,35 x 1000 = 3324,4 w  3,3 kw - Công suất động điện: Nđc = kw : hiệu suất truyền lực từ động sang cánh khuấy, chọn  = 0,6  Nđc = = 5,5 kw 3.3.4 Tính tốn lựa chọn thiết bị hịa trộn hóa chất keo tụ tạo bơng Thiết bị hịa trộn có dạng hình trụ trịn, bố trí cánh khuấy bên Nước thải chứa Crôm khỏi bể khử đưa vào bể hòa trộn Tại đây, dung dịch sữa vôi Ca(OH) cấp vào để kết tủa ion kim loại có nước thải Thời gian khuấy trộn bể khoảng 1520 phút  Tổng lƣu lƣợng vào bể hòa trộn - Phản ứng kết tủa ion kim loại xảy sau: Cr2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 = 3CaSO4 + 2Cr(OH)3 - Theo phương trình trên, để kết tủa 2x52g Cr+3 cần 3x74g Ca(OH)2 - Mặt khác, tải lượng Cr+3 tải lượng Cr+6 TCr = 1,65 g/h  lượng 6 Ca(OH)2 cần đưa vào bể hòa trộn là: M= = 3,522g/h  0,648(kg/ngày)  Lưu lượng dung dịch sữa vôi đưa vào bể là: Q = 0,0000695m3/h  0,0017(m3/ngày) - Để đảm bảo tốt trình kết tủa, ta lấy dư lên thành Q K = 0,01 m3/h  Tổng lưu lượng vào bể hòa trộn là: Qtổng = QCr + QK = 0,625 + 0,0017 = 0,627( m3/h)  Thể tích thiết bị hòa trộn - Chọn thời gian khuấy trộn bể là: tk = 20 phút  Thể tích bể hòa trộn là: V = Q x tk = 0,627x(20/60) = 0,21 (m3) - Chọn chiều cao thiết bị 1,2m, chiều cao làm việc m  Diện tích thiết bị là: S = = 0,21m2  Đường kính thiết bị : d =  0,5(m)  Chọn cánh khuấy Tương tự chọn cánh khuấy cho bể phản ứng: - Chọn cánh khuấy chân vịt có cánh với đường kính d = 300 mm - Số vòng quay n = 300 vịng/phút = 5vịng/s - Cơng suất cánh khuấy: N = 3,3 kw - Công suất động điện: Nđc= 5,5 kw KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đã tìm hiểu quy mơ, cơng nghệ sản xuất Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam Quy mô sản xuất Công ty lớn, năm cung cấp hàng triệu sản phẩm thìa, dao, dĩa cho thị trường nước xuất Công nghệ sản xuất công ty đại với 100% thiết bị máy móc nhập từ Hàn Quốc Đã tìm hiểu đặc tính nước thải trạng xử lý Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam Theo khảo sát, Công ty chưa tách riêng dòng nước thải sinh hoạt sản xuất mà tập trung xử lý hệ thống xử lý chung dùng phương pháp sinh học Vì vậy, đặc tính nước thải Cơng ty có hàm lượng chất hữu cao, hàm lượng crôm cao Tuy nhiên, sau hệ thống xử lý tiêu đạt quy chuẩn cho phép, riêng hàm lượng crôm đầu vượt quy chuẩn cho phép 12 lần so với QCVN 40:2011/BTNMT-B Đã xác định điều kiện tối ưu yếu tố ảnh hưởng đến trình khử Cr6+ Cr3+ giá trị pH = với hiệu suất khử đạt 76,6% (Na2S), 77,9% (NaHSO3) 81,8% (FeSO4); lượng chất khử NaHSO3 5g/1g Cr6+ đạt hiệu suất khử 84,4%; khoảng thời gian 30 phút đạt hiệu suất khử 82,2% Đã xác định điều kiện tối ưu trình kết tủa Cr(OH)3 pH 10 với hiệu suất trình kết tủa đạt 76,18%; hàm lượng sữa vôi 15g/1g Cr6+ đạt hiệu suất 72,63%; có khuấy chậm khoảng thời gian 20 phút, hiệu suất đạt 74,88% thời gian lắng 25 phút hiệu suất đạt 72,51% Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép QCVN 40:2011/BTNMT-B Đã đề xuất giải pháp cơng nghệ tính tốn số thiết bị chủ yếu dây chuyền, để áp dụng xử lý nước thải chứa crôm Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam KHUYẾN NGHỊ: Loại hình nước thải cơng nghệ mạ loại nước thải có tính nhiễm cao, khơng có crơm mà nhiều chất độc hai khác chất tẩy rửa, chất hữu khó phân hủy,…Vì vậy, qua nghiên cứu chúng tơi có kiến nghị sau: Tiếp tục nghiên cứu áp dụng thực nghiệm sâu khả xử lý crôm nước thải mạ Cần ý đến nguồn phát thải để phân loại nước thải từ nguồn Cần nghiên cứu thêm để áp dụng xử lý tất thành phần nhiễm có nước thải Sau quy trình xử lý, lượng bùn lắng tạo Vì vậy, để xử lý mơi trường cách triệt để toàn diện, cần nghiên cứu biện pháp thu hồi xử lý bùn thải sau xử lý nước thải References  Tài liệu tiếng việt Lê Quý An (2003), Hiện trạng ô nhiễm môi trường Việt Nam, NXB Quân đội nhân dân Bộ mơn q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất, Khoa Hóa, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội (1999), “Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất”, tập 2, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật Hà Nội Đặng Kim Chi (1997), Hóa mơi trường, tr:198, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội Nguyễn Văn Dục, Nguyễn Dương Tuấn Anh (2001) Ô nhiễm nước kim loại nặng khu vực cơng nghiệp Thượng Đình, Tạp chí khoa học, Đại học Quốc gia, Hà Nội, T XVII, No2, pp 19-25 Nguyễn Thị Hà, Trần Thị Hồng, Nguyễn Thanh Nhàn, Đỗ Thị Cẩm Vân, Lê Thị Thu Yến (2007), “Nghiên cứu khả hấp thu số kim loại nặng (Cu 2+, Pb2+, Zn2+) nước nấm men Saccharomyces cerevisiae”, Tạp chí Khoa học ĐHQG Hà Nội, Khoa học Tự nhiên Công nghệ, (số 23-2007), trang 99 Trần Tứ Hiếu, Phạm Hùng Việt, Nguyễn Văn Nội (1999) Giáo trình Hố Mơi trường sở, Khoa Hố học Trần Minh Hoàng, Nguyễn Văn Thanh, Lê Đức Tri (1999), Sổ tay mạ điện, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Trần Minh Hồng (2007), Phân tích dung dịch mạ điện, Nhà xuất Đại học Bách Khoa Hà Nội 21 Đặng Đình Kim (2002), Hồn thiện triển khai công nghệ xử lý kim loại nặng từ nước thải công nghiệp mạ điện phương pháp sinh học hóa học, báo cáo đề tài cấp Trung tâm KHTN CNQG 10 Nguyễn Khương (2006), Mạ điện tập 1, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 11 Nguyễn Văn Lộc (2001), Công nghệ mạ điện, Nhà xuất Giáo dục 12 Nguyễn Văn Lộc (2001), Kỹ thuật mạ điện, Nhà xuất Giáo dục 13 Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (1999) Công nghệ xử lý nước thải NXB KHKT 14 Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (1997) Giáo trình Hố Lý sở, Tập 2, NXB Giáo dục 15 Niên giám thống kê tỉnh Hưng Yên năm 2011 16 Đặng Thị Thơm (2008), Nghiên cứu quy trình xử lý crom photpho nước thải mạ, Luận văn thạc sĩ, Trường ĐHKHTN, Hà Nội 17 Sở khoa học, công nghệ mơi trường Tp Hồ Chí Minh (1998), Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm công nghiệp sản xuất tiểu thủ công nghiệp – Tập Xử lý ô nhiễm ngành mạ điện 18 Đông Thu Vân (2011), Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải công nghiệp mạ điện cụm công nghiệp Phùng, Hà Nội Luận văn thạc sĩ, Trường ĐHKHTN, Hà Nội 19 Một số trang Web: - Website tỉnh Hưng Yên: http:// www hungyen.gov.vn - Website Cục BVMT: http:// www.nea.gov.vn - Website Bộ TN MT: http:// www.monre.gov.vn - Website Bộ Xây dựng: http:// www moc.gov.vn  Tài liệu tiếng anh 20 A K Mittal (2003), Waste Water Generation and Treatment Processes in “BraKe Shoe Manufacturing Industry” Environmental Enginering and Management Indian Institue of Technology New Delhi 21 Deng B (1995) Chromium (VI) reduction by Naturally occurring organic compounds – kinetics of direct and suface catalyzed reactions, Ph.D.Thesis Thejohns Hopkins University 22 Eary L.E., and D.Rai (1998) – Chromate removal from aqueous wastes by reduction with ferrous iron Environ Sci Technol Vol 22 pp.972-977 23 Environment Protection Authority of Vitoria (1982) – Treament of Heavy metal Discharges to comply with receiving water quality objectives, Publication 149, Melbuorne 22 24 Frederick T Stanin and Malcolm Pirnie, “The Transport and Fate of Cr(VI) in the Environment”, L1608_C05.fm Page 161 Friday, July 23, 2004 25 Jyoon, Ylee, S.Kim (2001) Investigation of the reaction pathway of radicals produced by fenton oxidation in the conditions of wastewater treatment Water Science and Technology Vol 44 No5, pp.15-21 26 M Ajmal (1996), Studies on removal and recovery of Cr(VI) from electroplating wastes, Water Research, Vol 50 N0 6, pp.1482-1487 27 Nelson Leonard Nemerow (2006), Industrial Waste Treatment, Elsevier Sicence And Technology Books 28 Rowland, G.P., JR 1939 Photoelectric colorimetry – Optical study of permanganate ion and of chromium-diphenylcacbazide system Anal Chem 11:442 29 S Wadley, T.D Waiter (2004), Fenton process in advanced oxidation for water and wastewater treatment (Ed.S.Parsons) IWA P Publishing, pp.111-137 30 Sohair I Abou-Elela Hanan S.Ibrahim Enas Abou-Taleb (2008), Heavy metal removal and cyanide destruction in the metal plating industry: an integrated approach from Egypt, Environmentalist pp:223-229 31 World Bank, Environmental Department (1996) Pollution Prevention and Abatement: Electroplating Industry, Technical Background Document 32 J.K Satpathy and M Chaudhuri (1995), Treatment of Cadimium plating and Chromium-plating wastes by iron oxid-coasted sand, Water Environment Research Water Environment Research, Vol 68.N05, pp:788-790 23 ... 3.3 Đề xuất giải pháp công nghệ khả thi áp dụng xử lý nƣớc thải mạ chứa crôm Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam 3.3.1 Các thơng số dịng thải lựa chọn phƣơng pháp khả thi Hiện tại, Công ty TNHH Tae Yang. .. sau xử lý Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt sản xuất Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam  Đặc tính nƣớc thải Cơng ty Đặc tính nước thải Cơng ty Tae Yang Việt Nam có hàm lượng hữu. .. trạng xử lý đặc tính nƣớc thải Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam  Hiện trạng xử lý nƣớc thải Cơng ty Theo tìm hiểu, khảo sát tồn lượng nước thải Cơng ty xử lý từ hai nguồn nước thải sinh hoạt nước thải