1.4.2.1. Đặc trưng cơ bản của nước thải mạ
Nước thải từ phõn xưởng mạ cú thành phần rất đa dạng, nồng độ lại thay đổi rất rộng, pH cũng luụn biến động từ axit đến trung tớnh hoặc kiềm. Tuy nhiờn nước thải phõn xưởng mạ tại cụng ty Galtronics đó được tỏch riờng thành bốn dũng: nước thải crom, nước thải đồng, nước thải niken, và nước thải axit & kiềm. Do đú, nước
Hỡnh 1.8. Sơ đồ cụng nghệ XLNT Cụng ty Galtronics [8] Dũng NT Axit + kiềm Bể điều hũa T-201 Dũng NT Crom Nũi Bể điều hũa T-101 Dũng NT Đồng Nũi Bể điều hũa T-301 Bể điều hũa T-401 Dũng NT Niken Bể lắng T-203 Bể lọc T-104 Mỏy ộp bựn Bể trung hũa T-105 Bể chứa bựn T-106 Hố ga KCN Bựn khụ Bể phản ứng T-202 Bể lắng T-303 Bể phản ứng T-302 Bể lắng T-403 Bể phản ứng T-402 Bể lắng T-103 Bể phản ứng T-102 Ca(OH)2 PAA FeSO4 H2SO4 Ca(OH)2 PAA Bể nộn bựn T-107 H2SO4
Giới thiệu cỏc thiết bị chớnh của hệ thống xử lý: Song chắn rỏc
Loại song chắn được chọn là loại vừa, làm từ inox SUS304 với khoảng cỏch giữa cỏc thanh là 20mm. Do nước thải của phõn xưởng mạ khụng chứa nhiều tạp chất thụ, cú kớch thước lớn nờn lượng rỏc tớch luỹ tại song chắn là khụng đỏng kể.
Bể điều hoà
Do đặc trưng của ngành mạ là lưu lượng cũng như nồng độ cỏc chất ụ nhiễm trong nước thải dao động lớn nờn bể điều hoà được sử dụng để ổn định cỏc thụng số này, tạo điều kiện cho quỏ trỡnh xử lý tiếp theo đạt được hiệu quả cao. Quỏ trỡnh điều hoà cũng trỏnh được tỡnh trạng quỏ tải do đú giảm chi phớ xõy dựng, vận hành và quản lý của hệ thống xử lý. Bể điều hoà được khuấy trộn nhờ hệ thống mỏy thổi khớ.
Bể phản ứng khử
Trong bể phản ứng khử, Cr(VI) được chuyển hoỏ thành dạng Cr(III) ớt độc hơn và dễ xử lý hơn. Chất khử được lựa chọn là FeSO4, mụi trường phản ứng là pH = 3. FeSO4 được pha chế thành dung dịch 20% sau đú được bơm vào bể phản ứng. Axit H2SO4 từ thựng chứa được đưa vào bể phản ứng để tạo mụi trường thuận lợi cho phản ứng. Bể phản ứng khử được bố trớ hệ thống khuấy trộn bằng cỏnh khuấy.
Bể phản ứng kết tủa
Bể phản ứng kết tủa cú tỏc dụng kết tủa cỏc kim loại cú trong nước thải. Ca(OH)2 được pha chế thành dạng sữa vụi 5% trong bể pha sữa vụi, cú khuấy trộn bằng cỏnh khuấy. Sữa vụi được bơm vào bể phản ứng kết tủa, ở đõy ion kim loại phản ứng với sữa vụi tạo dạng hydroxyt kết tủa. Cỏc phương trỡnh phản ứng diễn ra như sau:
Cr2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 = 2Cr(OH)3↓ + 3CaSO4↓ (1.12) CuSO4 + Ca(OH)2 = Cu(OH)2↓ + CaSO4↓ (1.13) NiSO4 + Ca(OH)2 = Ni(OH)2 ↓ + CaSO4↓ (1.14) Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 = 2Fe(OH)3↓ + 3CaSO4↓ (1.15)
Húa chất trợ tạo bụng là Polime (PAA) được bổ sung vào nhằm làm bụng cặn lớn lờn đẩy nhanh quỏ trỡnh lắng ở cụng đoạn sau.
Bể lắng
Nhiệm vụ của bể lắng là tỏch cỏc hạt hydroxyt kim loại kết tủa, cỏc hạt canxi sunfat và cỏc hạt rắn lơ lửng ra khỏi nước thải. Cỏc hạt hydroxyt kết tủa và canxi sunfat cú kớch thước lớn nờn dễ dàng lắng ngay khi vào bể lắng.
Bể lọc
Nhiệm vụ của bể lọc là tỏch nốt cỏc ion kim loại và chất rắn lơ lửng ở mức vi lượng cũn sút lại mà quỏ trỡnh tạo bụng và lắng khụng tỏch được.
Vật liệu lọc bao gồm cỏt thạch anh và than hoạt tớnh. Bể trung hũa
Nước sau khi ra khỏi bể lắng mang tớnh kiềm, vỡ vậy trước khi thải ra mụi trường cần phải điều chỉnh pH sao cho đạt QCVN 40:2011/BTNMT (cột B). Axit từ bể chứa axit được định lượng và đưa vào bể để pH của nước thải ra mụi trường là 5,5 - 9.
Thiết bị xử lý bựn
Trong hệ thống xử lý này, thiết bị lọc ộp khung bản làm thiết bị xử lý bựn cú tỏc dụng tỏch nước ra khỏi bựn lắng, giảm khối lượng chất thải rắn của hệ thống. Bựn thải sau khi ộp sẽ thuờ đơn vị xử lý chất thải nguy hại theo đỳng quy định của phỏp luật.
Ngoài cỏc thiết bị chớnh, trong hệ thống cũn sử dụng cỏc thiết bị phụ trợ như bơm chuyờn dụng, cỏc thiết bị đo và điều chỉnh lưu lượng dũng, bơm bựn, mụ tơ khuấy, ...
CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ CễNG NGHỆ XLNT VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THU HỒI CROM TRONG NƯỚC THẢI TẠI CễNG TY GALTRONICS 2.1. Hiện trạng cụng nghệ xử lý nước thải mạ tại Cụng ty Galtronics
2.1.1. Lưu lượng và thành phần nước thải
Theo bỏo cỏo kết quả thực hiện cỏc cụng trỡnh, biện phỏp bảo vệ mụi trường phục vụ giai đoạn vận hành của Cụng ty Galtronics [5] và tài liệu nhật ký vận hành hệ thống xử lý nước thải sản suất [9], nước thải từ phõn xưởng mạ được phõn luồng và xử lý riờng biệt từng nguồn. Từ bể mạ cú 4 dũng thải chớnh đi theo cỏc tuyến ống khỏc nhau đặt chỡm dưới đất về 4 bể điều hũa với lưu lượng mỗi dũng là:
- Nguồn thải mạ crom: 100 m3/ngày - Nguồn thải mạ đồng: 40 m3/ngày - Nguồn thải mạ niken: 40m3/ngày - Nguồn thải axit & kiềm: 70 m3/ngày
Như vậy, tổng lưu lượng nước thải mạ cần xử lý trong ngày là 250 m3/ngày. Thành phần cỏc chất ụ nhiễm trong nước thải mạ như bảng sau:
Bảng 2.1. Nồng độ cỏc chất ụ nhiễm trong nước thải mạ tại Cụng ty Galtronics
TT Thụng số
ụ nhiễm Đơn vị
Nước thải đầu vào QCVN
40:2011/ BTNMT Cột B Nước thải Crom Nước thải Đồng Nước thải Niken Nước thải Axit & kiềm
1 Lưu lượng m3/ngày 100 40 40 70
2 pH - 3 - 5 4 - 10 4 - 7 3 - 9 5,5 - 9
3 SS mg/l 300 325 218 285 100
4 Crom (VI) mg/l 72,6 - - 0,68 0,1
5 Đồng mg/l - 35,24 - - 2
6 Niken mg/l - - 23,62 0,75 0,5
Từ bảng 2.1 ta thấy nước thải cú độ pH dao động mạnh tựy theo nước thải của từng cụng đoạn. Tuy nhiờn, hàm lượng cỏc kim loại nặng như: Cr(VI), Cu2+, Ni2+, ... trong nước thải xưởng mạ rất cao. Theo kết quả phõn tớch tại Phũng thớ nghiệm của Cụng ty Galtronics thỡ nước thải khi chưa xử lý cú hàm lượng Cr(VI) vượt quỏ 726 lần, Cu2+ vượt quỏ 18 lần, Ni2+ vượt quỏ 47 lần so với tiờu chuẩn cho phộp. Cú thể khẳng định kim loại nặng chớnh là thành phần ụ nhiễm đặc trưng nhất của nước thải phõn xưởng mạ. Ngoài ra, trong nước thải xưởng mạ cũn chứa kiềm, axit hay một số gốc axit như PO42-, Cl-, SO42-... cú nguồn gốc từ cỏc húa chất được sử dụng trong quỏ trỡnh mạ.
2.1.2. Quy trỡnh cụng nghệ xử lý nước thải
Sơ đồ cụng nghệ xử lý nước thải mạ tại Cụng ty Galtronics như hỡnh 1.8. Quy trỡnh cụng nghệ xử lý nước thải như sau:
Cỏc nguồn phỏt sinh nước thải được phõn luồng và được xử lý riờng biệt từng nguồn (nước thải chứa crom, chứa niken, chứa đồng, chứa axit và kiềm) sẽ được thu gom tại cỏc bể điều hoà.
Do đặc trưng của ngành mạ là lưu lượng cũng như nồng độ cỏc chất ụ nhiễm trong nước thải dao động lớn nờn bể điều hoà được sử dụng để ổn định cỏc thụng số này, tạo điều kiện cho quỏ trỡnh xử lý tiếp theo đạt được hiệu quả cao. Quỏ trỡnh điều hoà cũng trỏnh được tỡnh trạng quỏ tải do đú giảm chi phớ xõy dựng, vận hành và quản lý của hệ thống xử lý. Bể điều hoà được khuấy trộn nhờ hệ thống mỏy thổi khớ.
Dũng nước thải Crom
Nước thải chứa Cr(VI) qua song chắn rỏc được dẫn về bể điều hũa T-101. Sau bể điều hũa, nước thải được bơm với lưu lượng cố định lờn Bể phản ứng T-102.
Tại Bể phản ứng T-102 (Phản ứng khử và phản ứng kết tủa): bể chia làm 05 ngăn
- Phản ứng khử (ngăn 1 và 2): Ngăn thứ nhất là ngăn phản ứng khử, FeSO4 được định lượng đưa thờm vào nhằm khử Cr(VI) thành Cr(III) trong mụi trường axit, H2SO4 bổ sung vào để điều chỉnh pH = 3 (Bổ sung khi cần thiết vỡ bản chất nước thải crom đó cú mụi trường axit), thiết bị đo pH được gắn liền với thiết bị định
lượng nhằm kiểm soỏt lượng axit đưa vào bể, tạo điều kiện cho phản ứng xảy ra tối ưu; ngăn thứ 2 là ngăn lưu nước thải cho phản ứng đủ thời gian xảy ra hoàn toàn. Ngăn thứ nhất được bố trớ hệ thống cỏnh khuấy để tạo điều kiện cho phản ứng xảy ra với hiệu quả cao.
H2Cr2O7 + 6FeSO4 + 6H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + 7H2O (2.1) - Phản ứng kết tủa (ngăn 3, 4 và 5): Tại đõy, Ca(OH)2 dạng sữa vụi được định lượng đưa vào để tạo mụi trường kiềm, giỳp cho ion kim loại trong nước thải kết tủa; ngăn thứ 4 là ngăn lưu nước thải cho phản ứng đủ thời gian xảy ra hoàn toàn; ngăn thứ 5, nước thải được bổ sung chất trợ tạo bụng là Polime (PAA) nhằm làm bụng cặn lớn lờn đẩy nhanh quỏ trỡnh lắng ở cụng đoạn sau. Ngăn 3 và 5 được bố trớ hệ thống cỏnh khuấy để tạo điều kiện cho phản ứng xảy ra với hiệu quả cao.
Cr2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 → 2Cr(OH)3↓ + 3CaSO4↓ (2.2)
Sau giai đoạn xử lý này thỡ hầu như nước nguồn đó được phõn tỏch pha rừ rệt. Pha rắn là cỏc “bụng” bựn cú kớch thước lớn và pha lỏng là nước.
Tiếp đú nước thải được đưa sang Bể lắng T-103 nhằm loại bỏ bỏ “bụng” bựn ra khỏi nước. Phần “bụng” bựn sẽ lắng xuống đỏy bể và được xả về bể chứa bựn, phần nước trong được thu vào mỏng thu nước trờn Bể lắng rồi tự chảy sang Bể lọc T-104.
Dũng nước thải đồng
Nước thải chứa Cu2+ qua song chắn rỏc được dẫn về Bể điều hũa T-201. Sau bể điều hũa, nước thải được bơm với lưu lượng cố định lờn Bể phản ứng T-202.
Bể phản ứng T-202 chia làm 3 ngăn: ngăn thứ nhất là ngăn phản ứng kết tủa, Ca(OH)2 được thờm vào để làm kết tủa kim loại; ngăn thứ 2 là ngăn lưu nước thải cho phản ứng đủ thời gian xảy ra hoàn toàn; ngăn thứ 3 là ngăn tạo bụng, tại đõy nước thải được bổ sung chất trợ tạo bụng là Polime (PAA) nhằm làm bụng cặn lớn lờn đẩy nhanh quỏ trỡnh lắng ở cụng đoạn sau. Ngăn 1 và 3 được bố trớ hệ thống cỏnh khuấy để tạo điều kiện cho phản ứng xảy ra với hiệu quả cao.
CuSO4 + Ca(OH)2 = Cu(OH)2↓ + CaSO4 ↓ (2.3)
Tiếp đú nước thải được đưa sang Bể lắng T-203 nhằm loại bỏ “bụng” bựn ra khỏi nước. Phần “bụng” bựn sẽ lắng xuống đỏy bể và được xả về bể chứa bựn, phần nước trong được thu vào mỏng thu nước trờn Bể lắng rồi tự chảy sang Bể lọc T-104.
Dũng nước thải niken
Nước thải chứa Ni2+ qua song chắn rỏc được dẫn về Bể điều hũa T-301. Sau bể điều hũa, nước thải được bơm với lưu lượng cố định lờn Bể phản ứng T-302.
Bể phản ứng T-302 chia làm 3 ngăn: ngăn thứ nhất là ngăn phản ứng kết tủa, Ca(OH)2 được thờm vào để làm kết tủa kim loại; ngăn thứ 2 là ngăn lưu nước thải cho phản ứng đủ thời gian xảy ra hoàn toàn; ngăn thứ 3 là ngăn tạo bụng, tại đõy nước thải được bổ sung chất trợ tạo bụng là Polime (PAA) nhằm làm bụng cặn lớn lờn đẩy nhanh quỏ trỡnh lắng ở cụng đoạn sau. Ngăn 1 và 3 được bố trớ hệ thống cỏnh khuấy để tạo điều kiện cho phản ứng xảy ra với hiệu quả cao.
NiSO4 + Ca(OH)2 = Ni(OH)2 ↓ + CaSO4↓ (2.4)
Sau giai đoạn xử lý này thỡ hầu như nước nguồn đó được phõn tỏch pha rừ rệt. Pha rắn là cỏc “bụng” bựn cú kớch thước lớn và pha lỏng là nước.
Tiếp đú nước thải được đưa sang Bể lắng T-303 nhằm loại bỏ “bụng” bựn ra khỏi nước. Phần “bụng” bựn sẽ lắng xuống đỏy bể và được xả về bể chứa bựn, phần nước trong được thu vào mỏng thu nước trờn Bể lắng rồi tự chảy sang Bể lọc T-104.
Dũng nước thải axit + kiềm
Nước thải axit & kiềm qua song chắn rỏc được dẫn về Bể điều hũa T-401. Sau bể điều hũa, nước thải được bơm với lưu lượng cố định lờn Bể phản ứng T-402.
Bể phản ứng T-402 chia làm 3 ngăn: ngăn thứ nhất là ngăn phản ứng kết tủa, Ca(OH)2 được thờm vào để làm kết tủa kim loại; ngăn thứ 2 là ngăn lưu nước thải cho phản ứng đủ thời gian xảy ra hoàn toàn; ngăn thứ 3 là ngăn tạo bụng, tại đõy nước thải được bổ sung chất trợ tạo bụng là Polime (PAA) nhằm làm bụng cặn lớn lờn đẩy nhanh quỏ trỡnh lắng ở cụng đoạn sau. Ngăn 1 và 3 được bố trớ hệ thống cỏnh khuấy để tạo điều kiện cho phản ứng xảy ra với hiệu quả cao.
Sau giai đoạn xử lý này thỡ hầu như nước nguồn đó được phõn tỏch pha rừ rệt. Pha rắn là cỏc “bụng” bựn cú kớch thước lớn và pha lỏng là nước.
Tiếp đú nước thải được đưa sang Bể lắng T-403 nhằm loại bỏ “bụng” bựn ra khỏi nước. Phần “bụng” bựn sẽ lắng xuống đỏy bể và được xả về bể chứa bựn, phần nước trong được thu vào mỏng thu nước trờn Bể lắng rồi tự chảy sang Bể lọc T-104.
Cụng đoạn xử lý chung
Nước sau cụng đoạn lắng của 4 dũng thải tự chảy sang Bể lọc T-104. Tại đõy, nước thải được tỏch nốt cỏc chất rắn lơ lửng ở mức vi lượng cũn sút lại mà quỏ trỡnh tạo bụng và lắng khụng tỏch được.
Nước sau khi lọc tự chảy ra Bể trung hũa T-105 để điều chỉnh pH sao cho đảm bảo pH đầu ra. Lỳc này nồng độ cỏc chất ụ nhiễm trong nước thải đầu ra đó đảm bảo QCVN 40:2011/BTNMT (cột B) và đủ điều kiện xả thải ra hố ga nước thải của khu cụng nghiệp Quế Vừ.
Bựn thải từ đỏy bể lắng được xả về Bể chứa bựn T-106. Sau đú bựn thải được bơm lờn Bể nộn bựn T-107. Sau quỏ trỡnh lắng, phần nước bựn nhẹ hơn nổi lờn trờn và được tuần hoàn về Bể điều hũa T-403, phần bựn lỏng dưới đỏy bể được bơm sang mỏy ộp bựn. Bựn sau khi ộp, sẽ thuờ đơn vị xử lý chất thải nguy hại theo đỳng quy định của phỏp luật.
2.2. Đỏnh giỏ cụng nghệ XLNT mạ tại Cụng ty Galtronics 2.2.1. Đặc tớnh kỹ thuật của hệ thống xử lý nước thải 2.2.1. Đặc tớnh kỹ thuật của hệ thống xử lý nước thải
Bảng 2.2. Thụng số thiết kế cỏc cụng trỡnh đơn vị của hệ thống XLNT hiện hữu
STT Tờn cụng trỡnh Ký hiệu Kớch thước (m) L x W x H (hoặc D x H) Tổng thể tớch hiệu dụng (m3) Thời gian lưu nước (h) 1 Dũng nước thải Cr 1.1 Bể điều hũa T-101 3,4 x 3,0 x 3,0 30,6 7,34 1.2 Bể phản ứng khử/kết tủa T-102 (1,6 x 1,6 x 1,5) x 5 3,84x5 0,38 1.3 Bể lắng (vựng lắng) T-103 5,7 x 1,6 x 1,5 13,68 1,37 2 Dũng nước thải Cu
2.1 Bể điều hũa T-201 3,4 x 1,5 x 3,0 15,3 9,18 2.2 Bể phản ứng (kết tủa) T-202 (1,2 x 1,2 x 1,2) x 3 1,73x3 0,43 2.3 Bể lắng (vựng lắng) T-203 3,0 x 1,2 x 1,5 5,40 1,35 3 Dũng nước thải Ni 3.1 Bể điều hũa T-301 3,4 x 1,5 x 3,0 15,3 9,18 3.2 Bể phản ứng (kết tủa) T-302 (1,2 x 1,2 x 1,2) x 3 1,73x3 0,43 3.3 Bể lắng (vựng lắng) T-303 3,0 x 1,2 x 1,5 5,40 1,35 4 Dũng nước thải axit & kiềm
4.1 Bể điều hũa T-401 3,4 x 2,5 x 3,0 25,5 8,74 4.2 Bể phản ứng (kết tủa) T-402 (1,5 x 1,5 x 1,5) x 3 3,38x3 0,48 4.3 Bể lắng (vựng lắng) T-403 4,2 x 1,5 x 1,5 9,45 1,35 5 Hạng mục xử lý chung 5.1 Bể lọc T-104 2,4 x 3,0 9,04 0,87 5.2 Bể trung hũa T-105 3,4 x 2,0 x 3,0 20,4 1,96 5.3 Bể chứa bựn T-106 3,4 x 2,0 x 3,0 20,4 1,96 5.4 Bể nộn bựn T-107 2,4 x 3,0 9,04 0,87
Bảng 2.3. Thụng số kỹ thuật cỏc thiết bị của hệ thống XLNT hiện hữu
STT Tờn thiết bị, thụng số kỹ thuật Đơn vị Số lượng Xuất xứ