Tiểu luận: SẢN XUẤT SẠCH HƠN NGÀNH MẠ KẼM NHÚNG NÓNG

Tiểu luận:SẢN XUẤT SẠCH HƠN NGÀNH MẠ KẼM NHÚNG NÓNGĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCMVIỆN MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊNMÔN : NGĂN NGỪA Ô NHIỄM CÔNG NGHIỆPTiểu luận:SẢN XUẤT SẠCH HƠN NGÀNH MẠ KẼM NHÚNG NÓNGGVBM: PGS.TS Lê Thanh HảiHVTH: 1. Trần Lê Nhật Giang 12801000372. Nguyễn Phạm Huyền Linh 12801000563. Nguyễn Thanh Tùng 1280100089Lớp: Quản Lý Môi TrườngTp.HCM, tháng 06 năm 2013 MỤC LỤCContentsMỤC LỤC1CHƯƠNG 1MỞ ĐẦU21.1Nguyên lý của mạ kẽm nhúng nóng21.2Công nghệ mạ kẽm nhúng nóng21.3Tuổi thọ của lớp mạ21.4Một số ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2]2CHƯƠNG 222.1Bụi, khí thải22.1.1Giai đoạn phát sinh22.1.2Biện pháp xử lý22.1.3Độc tính các chất thải nguy hại ngành mạ điện:22.2Nước thải22.2.1Nguồn gốc và tính chất nước thải22.2.2Các phương pháp xử lý nước thải mạ kẽm nhúng nóng22.3Chất thải rắn22.3.1Phương pháp ổn định hóa rắn22.3.2Chôn lấp2CHƯƠNG 323.1Mô tả công ty23.2Tổng quan về sản xuất23.2.1Mô tả về các công đoạn sản xuất23.2.2Đánh giá23.2.3Cân bằng vật liệu23.2.4Định giá cho dòng thải23.3Phân tích nguyên nhân và các giải pháp SXSH23.3.1Lựa chọn các giải pháp23.3.2Nghiên cứu tiền khả thi các giải pháp SXSH (số 4, 9, 10, 12, 13, 18, 19, 23, 27, 32) thay đổi công nghệ23.3.3Nghiên cứu tiền khả thi giải pháp xử lý môi trường (xử lý cuối đường ống): "Lắp hệ thống hút và xử lý khí thải"23.3.4Nghiên cứu tiền khả thi giải pháp xử lý môi trường (xử lý cuối đường ống): "Lắp hệ thống xử lý nước thải"23.3.5Tổng hợp các giải pháp đầu tư xin hỗ trợ từ dự án23.3.6Lựa chọn các giải pháp SXSH2TÀI LIỆU THAM KHẢO2DANH MỤC BẢNGBảng 3.1Tình hình sản xuất hàng năm và hàng tháng.2Bảng 3.2Tiêu thụ tài nguyên và nguyên liệu thô2Bảng 3.3Định mức tiêu hao thực tế tại công ty2Bảng 3.4 Cân bằng vật liệu (tính cho 1000 kg kết cấu mạ)2Bảng 3.5 Đặc tính dòng thải (tính cho 1000 kg kết cấu mạ)2Bảng 3.6Phân tích nguyên nhân và đề xuất các giải pháp SXSH2Bảng 3.7 Sàng lọc các giải pháp SXSH2Bảng 3.8 Dự toán chi tiết của từng hạng mục cho trong phần phụ lục.2DANH MỤC HÌNHHình 1.1. Sơ đồ quy trình công nghệ mạ kẽm[1]Hình 1.12Hình 1.2 Mặt cắt lớp mạ kẽm[1]2Hình 1.3 Kiểm tra độ dày của lớp mạ kẽm[1]2Hình 1.4 Tuổi thọ của lớp kẽm mạ[1]2Hình 1.5 Tuổi thọ của vật liệu kẽm mạ trong môi trường đất[1]2Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ BAT2Hình 1.7 Hệ thống tẩy dầu mỡ bằng biện pháp sinh học [3]2Hình 1.8. Công nghệ tái sử dụng axit HCl[5]2Hình 2.1 Vấn đề môi trường2Hình 2.2 Qúa trình tái sử dụng kẽm2Hình 2.3. Các loại dung môi thường sử dụng.2Hình 2.4 Sơ đồ xử lý khí thải2Hình 2.5 Sơ đồ xử lý nước thải bằng phương pháp kết tủa2Hình 2.6 Sơ đồ xử lý nước thải bằng phương pháp trao đổi ion2Hình 2.7 Một số chất phụ gia sử dụng để ổn định hóa rắn chất thải nguy hại.2Hình 3.1 Công đoạn sản xuất của Công ty2Hình 3.2Sơ đồ dòng chi tiết2CHƯƠNG 1MỞ ĐẦUHiện nay, Việt Nam đang trong giai đoạn công nghiệp hóa – hiện đại hóa nền kinh tế. Dự kiến đến năm 2020, Việt Nam cơ bản trở thành một nước công nghiệp. Theo đó, nhu cầu sử dụng kim loại và các sản phẩm từ kim loại sẽ ngày một tăng theo nhằm đáp ứng cho công cuộc công nghiệp hóa – hiện đại hóa.Tuy nhiên, lĩnh vực sản xuất các sản phẩm từ kim loại, trong đó có lĩnh vực xi mạ, ẩn chứa những rủi ro nguy cơ gây ô nhiễm môi trường rất lớn. Do đó, việc phát triển các ngành sản xuất kim loại đòi hỏi phải đáp ứng được nhu cầu, mặt khác cần phải có các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường phát sinh.Mặc dù ứng dụng trong lĩnh vực sản xuất là rất lớn, ngành công nghiệp xi mạ được xếp vào các ngành gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Do đó, nhiệm vụ sản xuất sạch hơn đối với ngành xi mạ là rất quan trọng, nhằm đáp ứng nhu cầu cho sự phát triển, đồng thời đảm bảo sự an toàn đối với môi trường trong suốt quá trình hoạt động.Mục tiêu của tiểu luận(1)Mục tiêu chungĐưa ra những biện pháp sản xuất sạch hơn hiện nay đối với ngành mạ kẽm nhúng nóng.(2)Mục tiêu cụ thể- Lập cơ sở lý thuyết về công nghệ, ứng dụng của ngành mạ kẽm nhúng nóng;- Xác định những vấn đề gây ô nhiễm, phát sinh chất thải của ngành mạ kẽm nhúng nóng;- Đưa ra công nghệ tốt nhất sẵn có của ngành mạ kẽm nhúng nóng;- Lập quy trình, các bước sản xuất sạch hơn cho ngành mạ kẽm nhúng nóng qua điển hình Công ty Cổ phần Việt Vương;

MÔN : NGĂN NGỪA Ô NHIỄM CÔNG NGHIỆP

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

Contents

M C L CỤC LỤC ỤC LỤC 1

CHƯƠNG 1NG 1 M Đ UỞ ĐẦU ẦU 4

1.1 Nguyên lý c a m kẽm nhúng nóngủa mạ kẽm nhúng nóng ạ kẽm nhúng nóng 5

1.2 Công ngh m kẽm nhúng nóngệ mạ kẽm nhúng nóng ạ kẽm nhúng nóng 7

1.3 Tu i th c a l p mổi thọ của lớp mạ ọ của lớp mạ ủa mạ kẽm nhúng nóng ớp mạ ạ kẽm nhúng nóng 10

1.4 M t s ng d ng c a m kẽm nhúng nóng[2]ột số ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ố ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ủa mạ kẽm nhúng nóng ạ kẽm nhúng nóng 11

CHƯƠNG 1NG 2 15

2.1 B i, khí th iụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ải 15

2.1.1 Giai đo n phát sinhạ kẽm nhúng nóng 15

2.1.2 Bi n pháp x lýệ mạ kẽm nhúng nóng ử lý 17

2.1.3 Đ c tính các ch t th i nguy h i ngành m đi n:ột số ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ất thải nguy hại ngành mạ điện: ải ạ kẽm nhúng nóng ạ kẽm nhúng nóng ệ mạ kẽm nhúng nóng 20

2.2 Nướp mạc th iải 22

2.2.1 Ngu n g c và tính ch t nồn gốc và tính chất nước thải ố ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ất thải nguy hại ngành mạ điện: ướp mạc th iải 22

2.2.2 Các phương pháp xử lý nước thải mạ kẽm nhúng nóngng pháp x lý nử lý ướp mạc th i m kẽm nhúng nóngải ạ kẽm nhúng nóng 23

2.3 Ch t th i r nất thải nguy hại ngành mạ điện: ải ắn 27

2.3.1 Phương pháp xử lý nước thải mạ kẽm nhúng nóngng pháp n đ nh hóa r nổi thọ của lớp mạ ịnh hóa rắn ắn 28

2.3.2 Chôn l pất thải nguy hại ngành mạ điện: 34

CHƯƠNG 1NG 3 37

3.1 Mô t công tyải 37

3.2 T ng quan v s n xu tổi thọ của lớp mạ ề sản xuất ải ất thải nguy hại ngành mạ điện: 37

3.2.1 Mô t v các công đo n s n xu tải ề sản xuất ạ kẽm nhúng nóng ải ất thải nguy hại ngành mạ điện: 37

3.2.2 Đánh giá 40

3.2.3 Cân b ng v t li uằng vật liệu ật liệu ệ mạ kẽm nhúng nóng 42

3.2.4 Đ nh giá cho dòng th iịnh hóa rắn ải 44

3.3 Phân tích nguyên nhân và các gi i pháp SXSHải 45

3.3.1 L a ch n các gi i phápựa chọn các giải pháp ọ của lớp mạ ải 48

3.3.2 Nghiên c u ti n kh thi các gi i pháp SXSH (s 4, 9, 10, 12, 13, 18, 19,ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ề sản xuất ải ải ố ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] 23, 27, 32) thay đ i công nghổi thọ của lớp mạ ệ mạ kẽm nhúng nóng 52

3.3.3 Nghiên c u ti n kh thi gi i pháp x lý môi trứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ề sản xuất ải ải ử lý ường (xử lý cuối đườngng (x lý cu i đử lý ố ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ường (xử lý cuối đườngng ng): "L p h th ng hút và x lý khí th i"

ố ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ắn ệ mạ kẽm nhúng nóng ố ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ử lý ải 58

3.3.4 Nghiên c u ti n kh thi gi i pháp x lý môi trứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ề sản xuất ải ải ử lý ường (xử lý cuối đườngng (x lý cu i đử lý ố ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ường (xử lý cuối đườngng ng): "L p h th ng x lý n c th i" ố ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ắn ệ mạ kẽm nhúng nóng ố ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ử lý ướp mạ ải 60

3.3.5 T ng h p các gi i pháp đ u t xin h tr t d ánổi thọ của lớp mạ ợp các giải pháp đầu tư xin hỗ trợ từ dự án ải ầu tư xin hỗ trợ từ dự án ư ỗ trợ từ dự án ợp các giải pháp đầu tư xin hỗ trợ từ dự án ừ dự án ựa chọn các giải pháp 63

3.3.6 L a ch n các gi i pháp SXSHựa chọn các giải pháp ọ của lớp mạ ải 64

TÀI LI U THAM KH OỆU THAM KHẢO ẢO 1

DANH M C B NG ỤC LỤC ẢNG

B ng 3.1ải Tình hình s n xu t hàng năm và hàng tháng.ải ất thải nguy hại ngành mạ điện: 38

B ng 3.2ải Tiêu th tài nguyên và nguyên li u thôụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ệ mạ kẽm nhúng nóng 38

B ng 3.3ải Đ nh m c tiêu hao th c t t i công tyịnh hóa rắn ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ựa chọn các giải pháp ế tại công ty ạ kẽm nhúng nóng 38

B ng 3.4ải Cân b ng v t li u (tính cho 1000 kg k t c u m )ằng vật liệu ật liệu ệ mạ kẽm nhúng nóng ế tại công ty ất thải nguy hại ngành mạ điện: ạ kẽm nhúng nóng 41

B ng 3.5ải Đ c tính dòng th i (tính cho 1000 kg k t c u m )ặc tính dòng thải (tính cho 1000 kg kết cấu mạ) ải ế tại công ty ất thải nguy hại ngành mạ điện: ạ kẽm nhúng nóng 43

B ng 3.6ải Phân tích nguyên nhân và đ xu t các gi i pháp SXSHề sản xuất ất thải nguy hại ngành mạ điện: ải 44

B ng 3.7ải Sàng l c các gi i pháp SXSHọ của lớp mạ ải 47

B ng 3.8 D toán chi ti t c a t ng h ng m c cho trong ph n ph l c.ải ựa chọn các giải pháp ế tại công ty ủa mạ kẽm nhúng nóng ừ dự án ạ kẽm nhúng nóng ụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ầu tư xin hỗ trợ từ dự án ụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] 54

DANH M C HÌNH ỤC LỤC Hình 1.1 S đ quy trình công ngh m kẽm[1]Hình 1.1ơng pháp xử lý nước thải mạ kẽm nhúng nóng ồn gốc và tính chất nước thải ệ mạ kẽm nhúng nóng ạ kẽm nhúng nóng 8

Hình 1.2 M t c t l p m kẽm[1]ặc tính dòng thải (tính cho 1000 kg kết cấu mạ) ắn ớp mạ ạ kẽm nhúng nóng 9

Hình 1.3 Ki m tra đ dày c a l p m kẽm[1]ểm tra độ dày của lớp mạ kẽm[1] ột số ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ủa mạ kẽm nhúng nóng ớp mạ ạ kẽm nhúng nóng 9

Hình 1.4 Tu i th c a l p kẽm m [1]ổi thọ của lớp mạ ọ của lớp mạ ủa mạ kẽm nhúng nóng ớp mạ ạ kẽm nhúng nóng 10

Hình 1.5 Tu i th c a v t li u kẽm m trong môi trổi thọ của lớp mạ ọ của lớp mạ ủa mạ kẽm nhúng nóng ật liệu ệ mạ kẽm nhúng nóng ạ kẽm nhúng nóng ường (xử lý cuối đườngng đ t[1]ất thải nguy hại ngành mạ điện: 10

Hình 1.6 S đ công ngh BATơng pháp xử lý nước thải mạ kẽm nhúng nóng ồn gốc và tính chất nước thải ệ mạ kẽm nhúng nóng 12

Hình 1.7 H th ng t y d u m b ng bi n pháp sinh h c [3]ệ mạ kẽm nhúng nóng ố ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ẩy dầu mỡ bằng biện pháp sinh học [3] ầu tư xin hỗ trợ từ dự án ỡ bằng biện pháp sinh học [3] ằng vật liệu ệ mạ kẽm nhúng nóng ọ của lớp mạ 13

Hình 1.8 Công ngh tái s d ng axit HCl[5]ệ mạ kẽm nhúng nóng ử lý ụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] 14

Hình 2.1 V n đ môi trất thải nguy hại ngành mạ điện: ề sản xuất ường (xử lý cuối đường 15ng Hình 2.2 Qúa trình tái s d ng kẽmử lý ụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] 16

Hình 2.3 Các lo i dung môi thạ kẽm nhúng nóng ường (xử lý cuối đườngng s d ng.ử lý ụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] 17

Hình 2.4 S đ x lý khí th iơng pháp xử lý nước thải mạ kẽm nhúng nóng ồn gốc và tính chất nước thải ử lý ải 18

Hình 2.5 S đ x lý nơng pháp xử lý nước thải mạ kẽm nhúng nóng ồn gốc và tính chất nước thải ử lý ướp mạc th i b ng phải ằng vật liệu ương pháp xử lý nước thải mạ kẽm nhúng nóngng pháp k t t aế tại công ty ủa mạ kẽm nhúng nóng 25

Hình 2.6 S đ x lý nơng pháp xử lý nước thải mạ kẽm nhúng nóng ồn gốc và tính chất nước thải ử lý ướp mạc th i b ng phải ằng vật liệu ương pháp xử lý nước thải mạ kẽm nhúng nóngng pháp trao đ i ionổi thọ của lớp mạ 26

Hình 2.7 M t s ch t ph gia s d ng đ n đ nh hóa r n ch t th i nguy h i.ột số ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ố ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ất thải nguy hại ngành mạ điện: ụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ử lý ụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ểm tra độ dày của lớp mạ kẽm[1] ổi thọ của lớp mạ ịnh hóa rắn ắn ất thải nguy hại ngành mạ điện: ải ạ kẽm nhúng nóng 30

Hình 3.1 Công đo n s n xu t c a Công tyạ kẽm nhúng nóng ải ất thải nguy hại ngành mạ điện: ủa mạ kẽm nhúng nóng 37

Hình 3.2 S đ dòng chi ti tơng pháp xử lý nước thải mạ kẽm nhúng nóng ồn gốc và tính chất nước thải ế tại công ty 40

CH ƯƠNG 1 NG 1 M Đ U Ở ĐẦU ẦU

Hiện nay, Việt Nam đang trong giai đoạn công nghiệp hóa – hiện đại hóa nềnkinh tế Dự kiến đến năm 2020, Việt Nam cơ bản trở thành một nước công nghiệp.Theo đó, nhu cầu sử dụng kim loại và các sản phẩm từ kim loại sẽ ngày một tăng theonhằm đáp ứng cho công cuộc công nghiệp hóa – hiện đại hóa

Tuy nhiên, lĩnh vực sản xuất các sản phẩm từ kim loại, trong đó có lĩnh vực xi

mạ, ẩn chứa những rủi ro nguy cơ gây ô nhiễm môi trường rất lớn Do đó, việc pháttriển các ngành sản xuất kim loại đòi hỏi phải đáp ứng được nhu cầu, mặt khác cầnphải có các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường phát sinh

Mặc dù ứng dụng trong lĩnh vực sản xuất là rất lớn, ngành công nghiệp xi mạđược xếp vào các ngành gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Do đó, nhiệm vụ sảnxuất sạch hơn đối với ngành xi mạ là rất quan trọng, nhằm đáp ứng nhu cầu cho sựphát triển, đồng thời đảm bảo sự an toàn đối với môi trường trong suốt quá trình hoạtđộng

Mục tiêu của tiểu luận

(1) Mục tiêu chung

Đưa ra những biện pháp sản xuất sạch hơn hiện nay đối với ngành mạ kẽmnhúng nóng

(2) Mục tiêu cụ thể

- Lập cơ sở lý thuyết về công nghệ, ứng dụng của ngành mạ kẽm nhúng nóng;

- Xác định những vấn đề gây ô nhiễm, phát sinh chất thải của ngành mạ kẽmnhúng nóng;

- Đưa ra công nghệ tốt nhất sẵn có của ngành mạ kẽm nhúng nóng;

- Lập quy trình, các bước sản xuất sạch hơn cho ngành mạ kẽm nhúng nóng quađiển hình Công ty Cổ phần Việt Vương;

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGÀNH MẠ KẼM NHÚNG NÓNG 1.1 Nguyên lý c a m kẽm nhúng nóng ủa mạ kẽm nhúng nóng ạ kẽm nhúng nóng

Dùng lớp phủ bảo vệ (hay gọi là bảo vệ rào chắn) để cách ly bề mặt kim loạitiếp xúc với chất điện dung trong môi trường ngoài là phương pháp cổ xưa nhất vàđược ứng dụng rộng rãi nhất trong việc bảo vệ chống ăn mòn Hai thuộc tích quantrọng nhất của lớp bảo vệ rào chắn là sự bám dính vào bề mặt kim loại nền và độ bềncủa lớp phủ

Từ lâu, kẽm đã được sử dụng để tạo lớp bảo vệ do tính chất của kim loại này,nguyên nhân do tốc độ ăn mòn của Zn từ 40-50g/m2/năm so với 400-500g/m2/năm củathép, đồng thời Zn có khả năng oxi hóa - khử cao hơn so với Fe Do đó, về nguyên tắc

dù được tạo bằng phương pháp nào: mạ điện phân, mạ nhúng nóng, mạ phun thì yếu tốquyết định đến tuổi thọ lớp Zn bảo vệ là độ dày lớp Zn được phủ

Lớp phủ kẽm sau khi khô có hai chức năng bảo vệ chính:

- Thứ nhất là chức năng bảo vệ thụ động với lớp màng chắn bảo vệ kim loạinhư các loại lớp phủ khác

- Chức năng thứ hai là bảo vệ chủ động tức chức năng chống ăn mòn cathode(Cathodic protection), chức năng này có ở lớp phủ bảo vệ bằng mạ kẽm nhúng nóng(hot-dip galvanizing)

Bảo vệ cathode [1]là một phương pháp quan trọng để tránh ăn mòn, bản chấtcủa bảo vệ cathode là làm thay đổi phần tử của mạch ăn mòn, tạo nền một phần tử củamạch ăn mòn mới và đảm bảo rằng kim loại nền trở thành phần tử cathode của mạchnày:

Khi kẽm và thép tiếp xúc với nhautrong môi trường điện phân, sự chênhlệch về điện thế sẽ gia tăng và tế bàođiện phân sẽ được hình thành Kẽm cókhả năng điện hóa cao hơn thép Do đó,kẽm sẽ trở thành Anode để bảo vệ thépbên trong, nó sẽ ngăn sự hình thành cácvùng Anode và Cathode trên bề mặtthép.

Do sự chênh lệch về điện thế bên trong

tế bào, các hạt electron mang điện tích

âm (-) sẽ dịch chuyển từ kẽm (Anode)

sang thép (Cathode), và nguyên tử kẽm ở

Anode sẽ chuyển thành các ion kẽm

mang điện tích dương (Zn++)

Tại bề mặt Cathode (-), các electronmang điện tích âm sẽ thu hút và tác dụngvới các ion H+ của môi trường điệnphân, giải phóng khí H2 Không có phảnứng hóa học giữa thép (Cathode) và chấtđiện phân Hiện tượng này ngăn cản sự

ăn mòn ở Cathode, do đó sẽ được gọi làbảo vệ Cathode Những ion kẽm Z++ tạiAnode sẽ tác dụng với các ion OH- củachất điện phân và kẽm sẽ từ từ bị tiêuthụ, tạo thành 1 lớp bảo vệ hi sinh chothép

Khi có sự ngắt quãng hoặc hư hại ở lớp

kẽm bảo vệ, bảo vệ Cahode sẽ hoạt động

và đảm bảo rằng thép không bị ăn mòn

Phần lớn các lớp phủ hữu cơ hoặc lớpsơn phụ thuộc vào khả năng chống thấmcủa nó, và trong vài trường hợp, là cácsắc tố chống ăn mòn để bảo vệ thép khỏi

sự gỉ sét Các lớp này cung cấp rất íthoặc không có sự bảo vệ thép bên trongkhi có sự ngắt quảng hoặc hư hại trên lớpbảo vệ này Do đó, sự ăn mòn bắt đầuhình thành và nhanh chóng lan rộng rabên dưới lớp phủ

Không có phần thép nào bị oxi hóa cho đến khi phần kẽm mạ cuối cùng bị oxi

-Vật liệu được nhúng hoàn toàn trong bể kẽm nóng chảy, do đó toàn bộ bề mặtcủa sản phẩm có thể được phủ kẽm cùng 1 lúc, thích hợp cho nhiều phương án giacông khác nhau;

1.2 Công ngh m kẽm nhúng nóng ệ mạ kẽm nhúng nóng ạ kẽm nhúng nóng

Quy trình mạ kẽm nhúng nóng bao gồm 03 bước cơ bản: chuẩn bị bề mặt, mạ

và kiểm tra

Alkali (pH>7), Axit nhẹ (3< pH > 7)

Hút, run hoặc/và ly tâm

Độ dày, điều kiện bề

Rữa: loại bỏ dung dịch tẩy rỉ còn dính trên bề mặt

Nhúng trợ dung: dùng dung dịch trợ dung ZnCl2 (8 – 10%) và NH4Cl (18 –20%).Dung dịch chuyển động loại bỏ lớp màng ô-xít hình thành trên bề mặt thép hoạtđộng mạnh sau quá trình làm sạch bằng a-xít, và ngăn chặn sự ô-xi hóa thêm 2 giờtrước khi mạ kẽm

(2) Mạ kẽm

Các chi tiết sau khi đã được chuẩn bị sẵn sàng sẽđược nhúng vào dung dịchkẽm nóng chảy, duy trì ở nhiệt độ khoảng 4500C, tạo ra những lớp mạ hợp kim kẽm-sắt đồng nhất.

Hình 1.2 Mặt cắt lớp mạ kẽm[1]

Sau khi nhúng vào bể kẽm, các chi tiết được lấy ra thật chậm để tạo sự đồngnhất bề mặt và tránh kẽm văng Phần kẽm thừa dính trên bề mặt chi tiết được loại bỏbằng các biện pháp hút, run hoặc/và ly tâm, tùy theo đặc điểm hình học của chi tiết

Sau khi đi khỏi bể kẽm, quá trình đồng hóa hợp kim kẽm-sắt tiếp tục diễn racho đến khi nhiệt độ của chi tiết trở về nhiệt độ phòng Tạo thành một lớp mạ rất đồngnhất về mặt cảm quan

1.3 Tu i th c a l p m ổi thọ của lớp mạ ọ của lớp mạ ủa mạ kẽm nhúng nóng ớp mạ ạ kẽm nhúng nóng

Lớp mạ kẽm có tuổi thọ 20 năm trở lên tùy theo độ dày lớp mạ và điều kiện môitrường của vật liệu được mạ

Hình 1.4 Tuổi thọ của lớp kẽm mạ[1]

Hình 1.5 Tuổi thọ của vật liệu kẽm mạ trong môi trường đất[1]

1.4 M t s ng d ng c a m kẽm nhúng nóng ột số ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng ố ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng ụng của mạ kẽm nhúng nóng ủa mạ kẽm nhúng nóng ạ kẽm nhúng nóng [2]

Tại Việt Nam, đến năm 1989, công nghệ mạ kẽm nhúng nóng mới được bắt đầunghiên cứu đưa vào sản xuất và được thúc đẩy mạnh mẽ khi triển khai xây dựngđường dây tải điện 500kV Bắc Nam phục cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóađất nước Vật liệu tương ứng và công nghệ nhúng kẽm đã được áp dụng đúng lúc, đápứng được các yêu cầu chống ăn mòn, nâng cao chất lượng và tuổi thọ cũng như độ antoàn của các công trình kết cấu thép

Một số ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng có thể được liệt kê như:

+ Viễn thông truyền hình : trạm BTS, cột anten, trụ anten,

+ Lĩnh việc điện lực: trạm biến áp, giá đỡ máy biến áp,…

+ Lĩnh vực giao thông: khung sườn ôtô, xe máy;…

+ Chiếu sáng đô thị như cột đèn, giá đỡ…

+ Công nghiệp chế tạo khác;

Biện pháp sinh học

HCl (150 – 200 mg/l) Tái chế axit Nước

Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ BAT (1) Tẩy dầu mỡ

Sử dụng hỗn hợp Tricloroethylene (CHCl3) và Tetracloroethylene (CCl4) thaythế cho alkali và axit yếu Công nghệ này có thể tẩy sạch và khô nhanh chóng ngay khichi tiết rời khỏi dung dịch.Điểm bất lợi của công nghệ này là có thể ảnh hưởng đếnngười vận hành trực tiếp khi bay hơi, đồng thời có thể đi vào trong nước mặt hoặcnước ngầm[3]

Dùng hỗn hợp alkali nóng từ 50 – 900C, bao gồm NaOH, khoáng carbonate,silicate và phosphates, dung dịch này tẩy dầu mỡ thành dạng nhũ tương và dễ dàng tái

sử dụng bằng cách thu hồi lớp dầu nổi trên bề mặt[3]

Hệ thống tẩy dầu mỡ bằng biện pháp sinh học

Dùng vi sinh vật được nuôi cấy trong điều kiện thích hợp để tẩy dầu mỡ vàchuyển hóa dầu mỡ thành sinh khối

Hình 1.7 Hệ thống tẩy dầu mỡ bằng biện pháp sinh học [3]

Công nghệ tái sử dụng axit HCl thải được đề xuất như sau:

Axit thải

Buồng đốt

Cyclon lắng bụi

Hấp thụ bằng nước

Sau khi mạ kẽm, có thể nhúng vào bể Cromate hóa để ngăn chặn oxi hóa, tạothẩm mỹ cho chi tiết Hóa trị Crom được khuyên dùng là Cr3+[3]

Năng lượng thất thoát Nước thải

Vụn kim loại

CH ƯƠNG 1 NG 2 VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NGÀNH MẠ KẼM NHÚNG NÓNG

Các vấn đề ô nhiễm môi trường chính trong ngành bao gồm bụi, khí thải, nướcthải, chất thải rắn phát sinh trong từng công đoạn mạ kẽm được thể hiện qua hình sau:

Hình 2.9 Vấn đề môi trường

Ngoài ra, còn có các sự cố môi trường xảy ra do điều kiện mạ khắc nghiệt ở nhiệt

độ cao

2.1 B i, khí th i ụng của mạ kẽm nhúng nóng ải

2.1.1 Giai đoạn phát sinh

Bụi phát sinh chủ yếu từ quá trình nhúng kẽm ở nhiệt độ cao sẽ làm văng, bắnkẽm phát sinh ra xỉ Xỉ có thể được tận dụng để thu hồi kẽm bằng các biện pháp kỹthuật khác nhau

Làm nguội

Kiểm tra

Hình 2.10 Qúa trình tái sử dụng kẽm

Theo sơ đồ này, trước tiên xỉ kẽm được tách ra khỏi thùng chứa kim loại, đậpđến kích thước càng nhỏ càng tốt (đường kính tương đương thường vào khoảng10mm) Do tính giòn, dễ vỡ nên việc đập nhỏ thường được thực hiện khá dễ dàng.Tiếp theo, xỉ đã đập nhỏ được cho vào bể, ngâm nước để hòa tan các chất tan, chủ yếu

là ZnCl2 Qúa trình này được thực hiện nhiều lần với dòng nước tuần hoàn nhằm mụcđích hòa tan triệt để ZnCl2 trong chất thải Dung dịch ZnCl2 có nồng độ >20% (tỷtrọng >1,2) được khử sắt bằng oxy già H2O2 và dẫn qua bể lắng để lắng để tách các tạpchất không tan Thành phần cặn chủ yếu là Fe(OH)3, tuy nhiên khối lượng không nhiềunên sẽ được tích lũy trong bể chứa và dùng để sản xuất bột màu Còn dung dịch ZnCl2

được đem đi cô đặc, kết tinh một lần hay nhiều lần tùy theo chất lượng sản phẩmZnCl2 yêu cầu, chế biến thành cacbon kẽm ZnCO3 bằng cách cho phản ứng với dungdịch soda Phản ứng diễn ra như sau:

ZnCl2+ NaCO3 -> ZnCO3+2NaClZnCO3 kết tủa được lấy ra khỏi dung dịch muối bằng cách rửa bằng nước nhiềulần rồi cho vào máy ly tâm Sau khi qua máy ly tâm ZnCO3 có độ ẩm khoảng 20% sẽđược sấy khô, nghiền trong máy nghiền búa rồi cho đóng bao thành phẩm ZnCO3 ítđược ứng dụng trong thực tế nhưng khi nung ở nhiệt độ lớn hơn 4000C ta sẽ thu được

oxyt kẽm ZnO là chất được sử dụng trong nhiều ngành sản xuất như sơn, lưu hóa cao

su, bột màu, gốm sứ, thủy tinh…

Phần xỉ kẽm còn lại trong bể ngâm không tan trong nước chủ yếu là 4ZnO.ZnCl2.nH2O dạng bột nhão, kẽm, sắt, chì ở dạng mảnh vụn, một ít hợp chất sắt II Chì,kẽm, sắt có kích thước lớn hơn muối kẽm nên được tách ra khỏi hỗn hợp một cách dễdàng bằng cách đãi và rửa nước, chúng sẽ được thu mua bởi các lò luyện kim màu vàđen Còn 4ZnO ZnCl2.nH2O có thể được chế biến thành sunfat kẽm (ZnSO4) bằngcách hòa tan với dung dịch H2SO4 trong thiết bị phản ứng có lắp cơ cấu khuấy Phảnứng như sau:

4ZnO ZnCl2.nH2O + H2SO4 -> ZnSO4 + ZnCl2 + (n+4)H2O

Dung dịch ZnSO4 cần được khử sắt bằng H2O2 Sắt II được oxy hóa thànhhydroxit sắt III không tan Fe(OH)3, được lắng và lọc để tách Fe(OH)3 đem nung sảnxuất hợp chất màu vô cơ Dung dịch ZnSO4 đem cô đặc kết tinh để thu đượcZnSO4.7H2O, được dùng để sản xuất phân vi lượng

Để điều chế dung dịch điện phân dùng cho xi mạ kẽm hoặc để thu hồi kẽm kimloại, dung dịch ZnSO4 cần được khử sắt bằng MnO2 ở PH=1, rồi trung hòa tạo tủahydroxit sắt III Kết tủa cũng đượclắng, lọc để tách ra và dung dịch tiếp tục được táchloại clo Cho dung dịch sunfat đồng và bột đồng vào dung dịch để loại clo.khuấy trộn

đủ thời gian phản ứng, lắng lọc tách cặn CuCl ra, đưa đi tái sinh đồng bổ sung axitsunfuaric vào dung dịch kẽm saunfat để điện phân Thực hiện điện phân với điện cựccatot bằng nhôm và anot bằng chì

Hơi acid, hơi bazo, hơi kẽm phát sinh hầu hết từ quá trình tẩy dầu mỡ, tẩy gỉ,nhúng trợ dung, nhúng kẽm gây độc hại đối với đường hô hấp của con người

2.1.2 Biện pháp xử lý

Khí thải xi mạ gồm có: bụi, H2S, hơi acid, NOx, SOx, NH3…Do phân xưởng mạthường có rất nhiều hơi acid, do đó, thường sử dụng các biện pháp thông thoáng nhàxưởng để thu hơi acid Ngay tại mỗi bể mạ thường được đặt các chụp hút để hút hơiacid và thiết kế các chụp hút nối với các đường ống và dẫn đến hệ thống xử lý khí thải.Phương pháp hấp thụ thường được dùng để xử lý nước thải mạ vì:

 Phổ biến, đơn giản

 Quá trình có hiệu suất xử lý cao

 Chi phí đầu tư và vận hành hệ thống ở mức chấp nhận được

- Định nghĩa: Hấp thụ là quá trình trong đó một hỗn hợp khí được cho tiếp xúc với

chất lỏng nhằm mục đích hòa tan chọn lọc một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí đểtạo nên một dung dịch các cấu tử trong chất lỏng

- Các giai đoạn hòa tan chất khí vào chất lỏng:

 Khuếch tán đến bề mặt chất lỏng hấp thụ;

 Hòa tan chất khí vào bề mặt chất hấp thụ;

 Khuếch tán chất khí đã hòa tan vào khối chất lỏng

- Các loại dung môi thường sử dụng:

loại dung môi thường sử dụng.

- Một hệ thống xử lý khí thải có thể bao gồm:

 Thiết bị xử lý sơ bộ: cyclon;

 Thiết bị lọc tay áo;

 Thiết bị trao đổi nhiệt;

 Thiết bị hấp thụ

Quan trọng nhất là thiết bị hấp thụ vì nó khử hầu hết các chất độc hại trong khí thải

Có 4 dạng thiết bị hấp thụ như sau:

 Buồng phun, tháp phun;

Hệ thống xử lý nước thải

Cửa khí bẩn vào

Dung dịch NaOH 30%

Thải qua ống khói

Nước bổ sung

Hình 2.12 Sơ đồ xử lý khí thải

- Xử lý khí SO2

Hấp thụ SO2 bằng nước là phổ biến nhất

Quá trình hấp thụ gồm 2 giai đoạn:

 Hấp thụ bằng cách phun nước vào dòng khí thải hoặc cho khí thải đi qua lớp vậtliệu đệm có tưới

 Giải thoát khí SO2 ra khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO2 (nếu cần) và khí sạch

Hấp thu kéo dài thì nồng độ của SO2 trong nước tăng, hiệu nồng độ giảm, tốc độ hấpthụ giảm dần

Khi hấp thụ chất khí, các quá trình thường kèm theo tỏa nhiệt dẫn đến tốc độ hấp thugiảm

Cần làm mát dung môi tuần hoàn trước khi vào tháp hấp thu

Từ những nhược điểm trên phương pháp hấp thụ SO 2 bằng nước chỉ áp dụng được khi:

 Nồng độ ban đầu của khí SO2 trong khí thải tương đối cao

 Có sẵn nguồn nước lạnh

 Có thể xả được nước có chứa ít nhiều axit ra ngoài sông ngòi.

Nếu khí thải có chứa khí SO2 với nồng độ cao, cần áp dụng quá trình xử lý bằng nướckết hợp với quá trình oxy hóa bằng chất oxy hóa như H2O2

- Xử lý khí NOx

NOx nồng độ thấp được hấp thu bằng nước trong các thiết bị dạng tháp đệm, thiết bịsục khí sủi bọt, ống Ventury

Hiệu quả xử lý khoảng 50%

Quá trình hấp thu NO x phụ thuộc:

 Nồng độ ban đầu của NOx

 Kiểu thiết bị hấp thụ

 Loại vật liệu đệm và cường độ tưới

- Xử lý khí H2S

 Phương pháp cacbonat

Trong phương pháp này, H2S được hấp thu bởi dung dịch Na2CO3 hoặc K2CO3 Sau

đó, dung dịch được phục hồi bằng đun nóng trong tháp chân không, làm nguội và quaylại hấp thụ H2S

đặc bốc khói trắng mạnh, độc hại đối với đường hô hấp Cần chứa axit HNO3 vào chainhựa, thủy tinh màu, chắc chắn Các chất dễ cháy như xăng dầu không được để tiếpxúc với HNO3 , H2SO4 đậm đặc Khi HNO3 dính vào da cần lập tức xối rửa kỹ dưới vòinước lạnh và rửa bằng dung dịch soda1%

-Các chất kiềm : NaOH, KOH, Ca(OH) 2

Là chất rắn màu trắng đục, dễ chảy rữa trong không khí, tác dụng ăn mòn mạnh và có

tên là xút ăn da Cả chất rắn và dung dịch của xút là chất ăn mòn rất mạnh đối với tế

bào cơ thể và triệu chứng rất hiển nhiên Gây bỏng rất sâu, rất khó lành và khi lành đểlại sẹo rất xấu Tiếp xúc với dung dịch loãng lâu ngày cũng gây hư da, viêm da, khôngkhôi phục được Hít phải dung dịch xút hoặc hơi xút làm gây đường hô hấp gây tổnthương phổi Khi bị bỏng bởi xút dùng vòi nước rửa sạch xút nhưng tránh làm hủyhoại thêm vết thương Nếu bị văng vào mắt thì phải rửa sạch bằng nước ấm trongkhoảng 15 phút sau khi sơ cứu phải đưa đi bệnh viện cấp cứu

-Đồng và hợp chất của đồng: (CuCO 3 , CuSO 4 , CuCN )

Gây độc tính gây kích thích nhẹ , gây dị ứng nhẹ Hit phải bụi của đồng sẽ gây ảnhhưởng xấu gan và tụy và làm tổn thương tế bào phổi Các muối đồng gây ra các kíchthích ngứa da và kết mạc do bị dị ứng Oxit đồng hóa trị 1 còn gây kích thích ngứa mắt

và đường hô hấp trên những người tiếp xúc thường xuyên với đồng hợp chất của đồngthường bị có hiện tượng mất màu của da Người uống phải đồng sunfat sẽ bị ói mửa,đau dạ dày, choáng , thiếu máu, vọp bẻ, co giật, hôn mê và có thể chết Đồng có thểgây ảnh hưởng đến thần kinh, thận, một vài trường hợp dẫn đến gan to

-Chì và hợp chất của chì: (hơi chì, PbO, Pb 3 O 4 , (CH 3 COO) 2 Pb)

Khi nhiễm độc chì, nim mạc ở lưỡi trắng, nhức đầu đau vùng thượng vị nơn ra chất mutrắng, đau từng cơn, co giật, t liệt, mạch cứng Khi uống nhầm phải dung dịch cĩ chứachì cần nôn ngay ra, sau đó uống dung dịch MgSO4 20 -30 g/l rửa dạ dy bằng thanhoạt tính (một thìa than trong một cốc nước), đưa ngay đến bệnh viện

-Kẽm và hợp chất của kẽm: (ZnSO 4 , ZnCl 2 , ZnO…)

Kẽm oxit (ZnO), kẽm sunfat(ZnSO4), kẽm clorua(ZnCl2) là chất ít độc nhưng khi hítphải khói của oxit kẽm thì bị mắc bệnh gọi là “cảm đồng thau”, nếu hít phải các loạikhói của kẽm clorua sẽ bị bị tổn thương phổi

-Các hợp chất Niken: (NiO, NiCl 2 , Ni(NO 3 ) 2 )

Oxyt niken NiO, niken chlorua NiCl2, niken sunphát NiSO4 7 H2O, niken nitratNi(NO3)2 Các hợp chất của niken được coi chất gây nhiễm độc hệ thống Thử mộtlượng lớn 1 - 3mg/1kg đối với chó cho thấy niken gây ra rối loạn tiêu hóa, co giật, ngạtthở Niken tìm thấy trong tóc người tiếp xúc lâu ngày với các hợp chất của niken Hiệuứng chung cho những người tiếp xúc thường xuyên với muối niken là bị ngứa Viêm

da thường xảy ra đối với những người mạ kền, đặc biệt dễ xảy ra ở môi trường có độ

ẩm và nhiệt độ cao, chủ yếu nơi thương tổn trên cơ thể là tay và cánh tay Nikel

cacbonyl gây kích thích phổi và gây ra ngạt thở.

-Amoniac (NH 4 OH) và các hợp chất Amoni:

Là chất bay hơi giải phóng NH3 là chất có khả năng gây nổ và gây kích thích mạnhcho mặt da và những nơi tiếp xúc, ăn mòn rất mạnh khi bị tiếp xúc phải rửa ngay bằngnước sạch Gây các bệnh về đường hô hấp, da, mắt và niêm mạc phổi Dấu hiệu vàtriệu chứng khi tiếp xúc là ngứa mắt, niêm mạc, sưng mí mắt, ngứa mũi, cổ họng, ho,

ói và khó thở các mụn nhỏ ở giác mạc mắt có thể xảy ra khi bị văng dung dịchamoniac vào mắt

-Cc hợp chất Flo(NaSiF 6 , HF, NaF)

Các hợp chất Flo là các chất có độ độc cao Thường bị nhiễm độc cấp tính thường xảy

ra khi tiếp xúc với HF Những bệnh mãn tính xảy ra ở những công nhân làm việc trựctiếp với flo thường bị bệnh xơ cứng mô do kết hợp của canxi trong xương với flo.Răng bị đốm, xơ cứng gân, nhuyễn xương Khi bị nhiễm độc mãn tính có thể bị giảmcân, chán ăn thiếu máu, hư răng

 Crom, chì, kẽm, Mg, thiếc…(tuỳ theo kim loại của lớp mạ và vật liệu được mạ)

 Các độc tố khác như muối sunphát, muối clorua, crômat, amonium (tuỳ loại muốikim loại sử dụng)

 pH thay đổi rộng từ (pH =2 – 3) đến (pH = 10 –11)

 Chất hữu cơ tổng hợp: dầu mỡ, dung môi

 Các chất hữu cơ thường rất ít, gây ra bởi các chất tạo bóng, chất hoạt động bềmặt… , nên chỉ số COD, BOD của nước thải mạ điện thường nhỏ và không thuộcđối tượng xử lý

Đối tượng xử lý chính là các ion vô cơ, đặc biệt là các muối kim loại nặng nhưCrôm, Kẽm, Sắt …

2.2.2 Các phương pháp xử lý nước thải mạ kẽm nhúng nóng

Qúa trình m kẽm nhúng nóng phát sinh nạ kẽm nhúng nóng ướp mạc th i t công đo n t y, r a, vải ừ dự án ạ kẽm nhúng nóng ẩy dầu mỡ bằng biện pháp sinh học [3] ử lý ệ mạ kẽm nhúng nóngsinh b và ít ch a các h p ch t gây ô nhi m v i nhi u thành ph n kim lo i đ cểm tra độ dày của lớp mạ kẽm[1] ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ợp các giải pháp đầu tư xin hỗ trợ từ dự án ất thải nguy hại ngành mạ điện: ễm với nhiều thành phần kim loại độc ớp mạ ề sản xuất ầu tư xin hỗ trợ từ dự án ạ kẽm nhúng nóng ột số ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2]

h i nh phạ kẽm nhúng nóng ư ương pháp xử lý nước thải mạ kẽm nhúng nóngng pháp m đi n phân và m hóa h c Phạ kẽm nhúng nóng ệ mạ kẽm nhúng nóng ạ kẽm nhúng nóng ọ của lớp mạ ương pháp xử lý nước thải mạ kẽm nhúng nóngng pháp x lý nử lý ướp mạc

th i t ng quát cho ngành xi m đải ổi thọ của lớp mạ ạ kẽm nhúng nóng ượp các giải pháp đầu tư xin hỗ trợ từ dự ánc áp d ng cho vi c x lý ngành m kẽmụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ệ mạ kẽm nhúng nóng ử lý ạ kẽm nhúng nóngnhúng nóng đượp các giải pháp đầu tư xin hỗ trợ từ dự ánc trình bày chi ti t sau đâyế tại công ty

Công nghệ mạ, kẽm, cadmi, vàng… thường chứa các hợp chất rất độc hại, có gốcxianua đơn giản như Na(CN)2- , KCN, CuCN2, Fe(CN)2… và gốc xyanua phức tạp như[Cu(CN)2]-, [Cu(CN)3]2- , [Cu(CN)4]3- , [Zn(CN)4]3- Vì có tính độc cao nên xyanua(CN-) cần được xử lý để nồng độ không vượt quá 0,01mg/l

Để khử Xianua, thường sử dụng các chất oxi hóa mạnh như nước Clo, natrihypoclorit(NaOCl), hay Chlorua vôi CaOCl2, thuốc tím (KMnO4.), hydrogen peroxit (H2O2 ) …Ngoài ra cũng có thể dùng FeSO4.7H2O để biến CN- thành một hợp chất xanh berlinhay xanh pruxơ không tan, làm cho xianua trở thành không độc

Quá trình xử lý xianua được tiến hành trong môi trường kiềm (pH = 9) Xianua có thể

bị oxi hoá thành nitơ và đioxit cacbon:

CN - + 2OH - + Cl2 CNO - + 2Cl - + H2O

2CNO - + 4OH - + 3Cl2 CO2 + 6Cl - + N2 + 2H2O

OCN - + 2H2O + H + CO2 + H2O + NH4h

Nước thải xi mạ thuờng chứa axit crômic với hàm lượng cao hơn mức tiêu chuẩn chophép nhiều lần

Dung dịch nước thải có chứa axit crômic có tính độc mạnh

Để loại trừ ion crômat (Cr6+ ) phải khử chúng thành Cr3+ và sau đó loại trừ chúng bằngphương pháp kết tủa hydroxit hoặc trao đổi ion

Để oxi hóa ion crômat người ta thường dùng các chất khử như FeSO4, Na2SO3,NaHSO3 ,SO2 Tốt nhất là FeSO4

Dung dịch được gọi là mất tính độc khi nồng độ axit crômic không vượt quá 0,1mg/l

4H2CrO4 + 6 NaHSO3 + 3H2SO4 = 2Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + 10H2O

Phản ứng diễn ra nhanh khi pH= 3 – 4 và dư axit sunfuaric Để kết tủa Cr3+, sử dụngCa(OH)2, NaOH… pH tối ưu = 8 – 9,5

Cr 3+ + 3OH - = Cr(OH)3

thuyết)

Trong môi trường acid:

2CrO3 + 6FeSO4 + 6H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + 6H2O

Trong môi trường kiềm:

2CrO3 + 6FeSO4 + 6Ca(OH)2 + 6H2O = 2Cr(OH)3 + 6Fe(OH)3 + 6CaSO4

SO2 + H2O = H2SO3

2CrO3 + 3H2SO3 = Cr2(SO4)3 + 3H2O

Thời gian khử hoàn toàn Cr6+ phụ thuộc vào nồng độ của nó trong nước

Ví dụ: pH = 3, thời gian để giảm nồng độ Cr6+ từ 30 đến 5mg/l là 1phút, từ 5 đến0,1mg/l là 35 phút

- Xử lý nước thải có tính axit hay kiềm:

Nước thải trong quá trình tẩy gỉ có pH, sắt và các kim loại nặng khác

Để trung hòa, dùng dung dịch xút NaOH hoặc nước vôi Ca(OH)2 Dung dịch Ca(OH)2

còn có tác dụng làm kết tủa một số kim loại nặng dưới dạng sunfat hoặc hydroxit

Sự trung hòa tiến hành đến giá trị pH = 7 - 9 cần khuấy mạnh dung dịch Quá trình tiếnhành trong 2 bể: 1 bể trung hòa, 1 bể để cho các kết tủa lắng xuống

Các nước thải có chứa hydroxyl (OH-) chủ yếu sau quá trình tẩy rửa chi tiết dầu mỡ

Để trung hòa thường dùng axit H2SO4 kỹ thuật Sự trung hòa tiến hành đến khi pH đạtgiá trị 6 - 8

- Xử lý các cation kim loại nặng trong nước thải:

Thông thường ở pH > 7 các ion kim loại kẽm, chì, đồng, crôm, niken , sắt tạo ra cáchydroxit không tan Zn(OH)2, Ni(OH)2, Cu(OH)2, Fe(OH)3, Cr(OH)3 tạo bông, lắng và

dễ dàng tách ra khỏi nước thải

Nguyên lý chính của phương pháp dựa trên tính chất keo tụ kết tủa hydroxit các kimloại nặng có trong nước thải xi mạ Phản ứng xảy ra như sau :

NiSO4+ 2NaOH = Ni(OH)2 ( kết tủa) + Na2SO4

CuSO4+ 2NaOH = Cu(OH)2( kết tủa) + Na2SO4

Cr2(SO4)3+ 6NaOH = 2Cr(OH)3 ( kết tủa) + 3Na2SO4

ZnSO4+ 2NaOH = Zn(OH)2(kết tủa) + Na2SO4

Kết tủa được cho qua bể lắng, tách ra, làm khô và tái sử dụng hoặc bỏ đi

Nước sau khi loại trừ kim loại nặng còn chứa các muối vô cơ như Na2SO4, NaCl,NaCNO và thải ra ngoài Ở đây cũng chỉ giải quyết được phần kim loại nặng, còn cácmuối khác chấp nhận còn trong nước thải và thải ra ngoài Có thể thêm các chất trợkeo tụ như phèn nhôm, PAC,… để tăng khả năng keo tụ tạo bông

Để thực hiện phương pháp này cần phải có mặt bằng mà rất ít cơ sở xi mạ tiểu thủcông nghiệp có được

Qui trình công nghệ xử lý có các bước sau (sơ đồ 1): nước thải được thu gom riêngbiệt vào hố thu, từ hố thu bơm lên bể phản ứng và bể lắng kết hợp, thường sử dụng 2

bể lắng làm việc luân phiên Tại bể lắng các phản ứng được thực hiện là :

- Điều chỉnh pH cho phù hợp

- Cho thêm NaHSO3, FeSO4…

- Cho thêm vôi hoặc xút (hoặc axit) để kết tủa hydroxit kim loại

Ở bể lắng và trung hòa có lắp đặt cánh khuấy vận hành bằng moteur hoặc tiến hành thủcông khuấy bằng tay

Sau khi cho phản ứng, để lắng trong thời gian 2 giờ Sau đó tách phần nước trong ởtrên, qua lọc cát, thải ra ngoài

Phần cặn cho sang bể lắng bùn, tiếp tục lắng thêm một ngày Sau đó cũng tiến hànhtách phần nước trong ra lấy phần cặn cho vào túi lọc bằng vải, để khô đem xử lý đúngqui định

Hình 2.13 Sơ đồ xử lý nước thải bằng phương pháp kết tủa

Nguyên lý chung để trao đổi ion:

Nước thải khi tiếp xúc với nhựa trao đổi cation các ion kim loại nặng của nước thải sẽtrao đổi với các ion H+ của nhựa và bị giữ lại trong nhựa còn các ion H+ sẽ chuyển vàodung dịch nước thải như phương trình ( 1 )

R-H + Me X = R-Me + H+ + X – (1)

R-H : nhựa trao đổi cation

Me+: cation (Cu2+, Ca2+,Na+, NH4 , Ni+, Cr+)

Tiếp theo dung dịch nước thải tiếp xúc với nhựa trao đổi Anion Các anion của nướcthải sẽ trao đổi với các ion OH– của nhựa và bị giữ lại trong nhựa , các ion OH–

của nhựa sẽ chuyển vào nước thải và kết hợp với các ion H+tạo thành phân tử nước(phương trình phản ứng 2,3) Như vậy nước thải sau khi xử lý bằng nhựa trao đổi ion

có độ sạch cao và được tái sử dụng

R-OH + X-= R-X + OH- (2)

H++ OH- = H2O (3)

R-OH: nhựa trao đổi anion

X-: anion (Cl-, SO42-, CN-, NO32-)

Phương pháp trao đổi ion là phương pháp tiên tiến xử lý nước thải xi mạ, vận hành dễdàng và chiếm diện tích nhỏ, phù hợp với các cơ sở tiểu thủ công nghiệp có mặt bằngnhỏ

Hình 2.14 Sơ đồ xử lý nước thải bằng phương pháp trao đổi ion

Dùng phương pháp trao đổi ion mục đích không chỉ để làm giảm triệt để các kim loạinặng mà còn sử dụng lại nước thải cho qúa trình sản xuất Tuy nhiên với mục đích chỉloại trừ kim loại nặng có trong nước thải thì có thể dùng nhựa trao đổi cation, biệnpháp này nước thải ra còn chứa các ion hoá trị 1 như Na+, H+, NH4 và các muối như

- Phương pháp trao đổi ion dùng để xử lý bậc cao, chất lượng nước sau xử lý tốt hơn,

có thể tái sử dụng, nhưng cần theo dõi quá trình vận hành của hệ thống, định kỳ rửangược cho thiết bị trao đổi để tái sử dụng

2.3 Ch t th i r n ất thải rắn ải ắn

Bùn thải và bã lọc có các

thành phần nguy hại

loại (Muối đồng, muối kẽm, Muối Amoni)

Ch t th i r n ch y u là bùn, bã l c, c n kim lo i, mu i kim lo i:ất thải nguy hại ngành mạ điện: ải ắn ủa mạ kẽm nhúng nóng ế tại công ty ọ của lớp mạ ặc tính dòng thải (tính cho 1000 kg kết cấu mạ) ạ kẽm nhúng nóng ố ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng[2] ạ kẽm nhúng nóng

- Cặn và bùn lắng tích lũy theo thời gian trong bể rửa và bể mạ Loại cặn nàykhông nhiều và thường thì được thải ra cùng với nước thải.

- Bùn lắng từ quá trình xử lý nước thải trước khi thải ra môi trường Loại cặn này

là cặn của những kim loại nặng có độc tính cao

- Chất thải nguy hại từ thiết bị xử lý khí thải

Do đó, phương pháp xử lý nước thải mạ kẽm nhúng nóngng pháp n đ nh hóa r n và chôn l p là thích h p nh t đ x lýổi thọ của lớp mạ ịnh hóa rắn ắn ất thải nguy hại ngành mạ điện: ợp các giải pháp đầu tư xin hỗ trợ từ dự án ất thải nguy hại ngành mạ điện: ểm tra độ dày của lớp mạ kẽm[1] ử lý

ch t th i r n nguy h i ngành xi m ất thải nguy hại ngành mạ điện: ải ắn ạ kẽm nhúng nóng ạ kẽm nhúng nóng

2.3.1 Phương pháp ổn định hóa rắn

Ổn định và hóa rắn là quá trình làm tăng các tính chất vật lý của chất thải, giảm khảnăng phát tán vào môi trường hay làm giảm tính độc hại của chất ô nhiễm Phươngpháp này được sử dụng rộng rãi trong quản lý chất thải nguy hại

Làm ổn định là một quá trình mà chất thêm vào được trộn với chất thải để giảm tớimức tối thiểu khả năng phát tán của chất nguy hại ra khỏi khối chất thải và giảm tínhđộc hại của chất thải Như vậy quá trình làm ổn định có thể được mô tả như một quátrình nhằm làm cho các chất gây ô nhiễm bị gắn từng phần hoặc hoàn toàn bởi các chấtkết dính hoặc các chất biến đổi khác Cũng tương tự như vậy, quá trình đóng rắn làmột quá trình sử dụng các chất phụ gia làm thay đổi bản chất vật lý của chất thải (thayđổi tính kéo, nén hay độ thấm)

Như vậy mục tiêu của quá trình làm ổn định và hóa rắn là làm giảm tính độc hại vàtính di động của chất thải cũng như làm tăng các tính chất của vật liệu đã được xử lý

- Cơ chế của quá trình:

Có rất nhiều cơ chế khác nhau xảy ra trong quá trình ổn định chất thải, tuy nhiên quátrình ổn định chất thải đạt kết quả tốt khi thực hiện được một trong các cơ chế sau:

 Bao viên ở mức kích thước lớn (macroencapsulation)

 Bao viên ở mức kích thước nhỏ (microencapsulation)

 Hấp thụ

 Hấp phụ

 Kết tủa

 Khử độc

Bao viên ở mức kích thước lớn: là cơ chế trong đó các thành phần nguy hại bị bao

bọc vật lý trong một khuôn có kích thước nhất định, và thành phần nguy hại nằm trongvật liệu đóng rắn ở dạng không liên tục Hỗn hợp rắn này về sau có thể bị vỡ ra thànhcác mảnh khá lớn và các chất nguy hại không thể phân tán ra ngoài Cả khối chất đã

được đóng rắn có thể bị vỡ theo thời gian do các áp lực môi trường tác dụng lên Các

áp lực này bao gồm các chu kỳ khô và ẩm hay lạnh, nóng và lạnh, do các chất lỏngthấm qua và các áp lực vật lý khác

Như vậy, các thành phần đã bị đóng rắn theo cơ chế bao viên ở mức có kích thước lớn

có thể bị phân tán ra ngoài nếu như tính toàn thể của nó bị phá vỡ Mức độ bao viên ởmức kích thước lớn này được tăng lên theo loại và năng lượng tiêu tốn để trộn đóngviên nó

Bao viên cỡ mức kích thước nhỏ: các thành phần nguy hại được bao ở cấu trúc tinh

thể của khuôn đóng rắn ở qui mô rất nhỏ Kết quả là, nếu như chất đã được đóng rắn bị

vỡ ở dạng các hạt tương đối nhỏ thì đa số các chất nguy hại đó vần giữ nguyên ở thể bịbao bọc Như vậy, tuy các chất nguy hại được bao viên ở mức kích thước nhỏ, nhưngchất thải nguy hại không biến đổi tính chất vật lý nên tốc độ phân tán của nó ra môitrường vần phụ thuộc vào kích thước bị vỡ ra theo thời gian của viên bao và tốc độphân tán tăng khi kích thước hạt giảm Cũng như bao viên ở mức kích thước lớn, ởmức kích thước nhỏ, các chất nguy hại được bao vật lý bằng các chất kết dính khácnhư xi măng, xỉ than, vôi, và độ bền của nó tăng khi tăng chi phí năng lượng cho việctrộn và đóng viên nó

Hấp thụ: là quá trình đưa chất thải nguy hại ở dạng lỏng vào bên trong chất hấp thụ.

Các chất hấp thụ hay được sử dụng là: đất, xỉ than, bụi lò nung xi măng, bụi lò nungvôi, các khoáng (bentonite, cao lanh, vermiculite và zeolite), mùn cưa, cỏ khô và rơmkhô

Hấp phụ: là quá trình giữ chất nguy hại trên bề mặt của chất hấp phụ để chúng không

phát tán vào môi trường Không giống như quá trình phủ đóng viên ở trên, khi thựchiện cơ chế này, khối chất rắn khi bị vỡ ra chất nguy hại có thể thoát ra ngoài Để đóngrắn các chất thải hữu cơ đất sét biến tính thường được sử dụng Đất sét loại này là đấtsét được biến đổi bằng cách thay các cation vô cơ được hấp phụ trên bề mặt đất sétbằng cation hữu cơ mạch dài để tạo đất sét organophilic Các phân tử nguy hại sẽ bịhấp phụ vào thạch cao và chúng không thể thoát ra môi trường

Kết tủa: quá trình hóa rắn nói chung sẽ làm kết tủa các thành phần nguy hại trong chất

thải thành dạng ổn định hơn rất nhiều Các chất kết tủa là các thành phần của chấtdùng để hóa rắn như hydroxít, sulfua, silica, carbonate và phosphate Quá trình nàyđược sử dụng để đóng rắn các chất thải nguy hại vô cơ như bùn hydroxýt kim loại Tính vĩnh cửu của carbonate kim loại phụ thuộc vào một số yếu tố trong đó có pH Ởmôi trường pH thấp, kim loại vẫn có thể bị hòa tan lại và nó có thể thoát tự do ra ngoàimôi trường

Khử độc: là các chuyển hóa hóa học xảy ra trong quá trình ổn định hóa rắn Quá trình

này sẽ giúp chuyển chất độc hại thành chất không độc hại Quá trình khử độc xảy ra là

do kết quả của các phản ứng hóa học với các thành phần của chất kết dính, trường hợpđiển hình về khử độc là chuyển crôm từ hoá trị VI thành crôm hóa trị III khi hóa rắnchất thải nguy hại chứa crôm bằng xi măng hay chất kết dính có nguồn gốc từ xi măng

- Công nghệ ổn định hóa rắn:

Trong xử lý chất thải nguy hại, đây là quá trình được sử dụng rộng rãi để xử lý chấtthải nguy hại vô cơ Trước khi thực hiện quá trình hóa rắn/ổn định, bùn thải cần phảiđược tách nước, điều chỉnh pH cho đạt yêu cầu và chuyển kim loại sang dạng khônghòa tan để giảm khả năng dịch chuyển của chất nguy hại hiệu quả của quá trình phụthuộc rất nhiều vào chất sử dụng để ổn định hóa rắn Một số chất phụ gia thường được

sử dụng để ổn định hóa rắn chất thải nguy hại được trình bày trong hình 4.8

Hình 2.15 Một số chất phụ gia sử dụng để ổn định hóa rắn chất thải nguy hại.

- Các chất phụ gia thường dùng để ổn định hóa rắn chất thải nguy hại:

Xi măng: là chất hay được sử dụng nhất để đóng rắn chất thải nguy hại Loại xi măng

thông dụng nhất là xi măng portland được sản xuất bằng cách nung hỗn hợp đá vôi vớithạch cao (hoặc chất silicat khác) trong lò nung nhiệt độ cao Lò nung tạo ra Lin-ke, đó

là hỗn hợp của canxi, silic, nhôm và oxít sắt Thành phần chính là các silicat can xi(3CaO.SiO2và 2CaO.SiO2) Quá trình hóa rắn chất thải nguy hại bằng xi măng đượcthực hiện bằng cách trộn thẳng chất thải vào xi măng, sau đó cho nước vào để thựchiện quá trình hydrate hóa trong trường hợp chất thải không đủ nước Quá trìnhhydrate hóa xi măng tạo thành một cấu trúc tinh thể được tạo thành từ canxi-nhôm-silicat, kết quả là nó tạo thành khối giống như quặng và cứng

Dưới dạng đơn giản, phản ứng của 3CaO.SiO2 và 2CaO.SiO2 được biểu diễn bằngphương trình sau

2(3CaO.SiO2) + 6H2O  3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2

2(2CaO.SiO2) + 4H2O  3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2

Các phản ứng phụ khác xảy ra trong quá trình hydrate hóa của ximăng portland còntạo ra các gel silicat Các phản ứng này xảy ra rất chậm Phản ứng xảy ra nhanh nhấttrong ximăng portland là

3CaO.Al2O3+ 6H2O  3CaO.Al2O3.6H2O + nhiệt

Quá trình đóng rắn trên cơ sở xi măng được xem như là thích hợp nhất với các chấtthải vô cơ, đặc biệt là các chất thải có chứa kim loại nặng Vì ximăng có độ pH caonên các kim loại nặng được giữ dưới dạng các hydroxýt hoặc muối carbonate Một sốnghiên cứu đã chỉ ra nhiều kim loại như chì, đồng, kẽm, thiếc, cadmi, crôm khi trộnvới vữa xi măng đã bị cố định hóa học tạo thành hợp chất không thể hòa tan Xi măng

có thể sử dụng tốt đóng rắn các chất thải vô cơ như bùn hydroxýt kim loại từ ngànhcông nghiệp mạ

Việc sử dụng xi măng để hóa rắn chất thải nguy hại có nhiều ưu điểm vì giá rẻ, thiết bịnhào trộn đơn giản, thiết bị khuôn đúc đơn giản và có thể trung hóa các chất có tínhaxít do đặc tính kiềm cao của xi măng Tuy nhiên khi sử dụng xi măng để hóa rắn, một

số thành phần trong chất thải có thể gây ảnh hưởng đến quá trình hydrate hóa và quátrình lắng đọng và đông cứng của ximăng làm cho cấu trúc kém bền

Pozzolan: là một chất mà có thể phản ứng với vôi có trong nước để tạo thành vật liệu

có tính chất như xi măng Phản ứng giữa nhôm-silic, vôi và nước sẽ tạo thành một loạisản phẩm như vữa và được gọi là vữa pozzolan Các vật liệu pozzolan bao gồm xỉthan, xỉ lò và bụi lò xi măng

Xỉ than là loại pozzolan hay được dùng nhất, thành phần phổ biến của nó là 45% SiO2,25% Al2O3, 15% Fe2O3, 10% CaO, 1% MgO, 1% K2O, 1%Na2O và 1% SO3 Ngoài racòn có carbon chưa cháy hết, hàm lượng của nó phụ thuộc vào lò đốt Trong quá trìnhhóa rắn bằng pozzolan, chất thải nguy hại sẽ thực hiện phản ứng với vôi và hợp chấtsilic để tạo thành thể rắn Giống như quá trình hóa rắn dùng xi măng, pozzolan đượcdùng để hóa rắn các chất vô cơ Môi trường pH cao rất thích hợp cho các chất thảichứa kim loại nặng Các kết quả nghiên cứu cho thấy xỉ than và sữa vôi có thể sử dụngtốt để làm ổn định asen, cadmi, crôm, đồng, sắt, chì magiê, selen, bạc và kẽm trongbùn thải Khi sử dụng xỉ than để đóng rắn chất thải, thành phần carbon không cháytrong xỉ có thể hấp thụ các chất hữu cơ trong chất thải, do vậy xỉ than còn có tác dụngtốt để đóng rắn cả chất thải hữu cơ