Đồ án Nhà máy sản xuất cột thép Huyndai – Đông Anh

Chất – Dầu Khí – trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, em đã trình bày sơ lược về các biện pháp xử lý nước thải chứa kim loại nặng nói chung, đã đưa ra được phương án xử lý nước thải cũng như

ĐỒ ÁN Nhà máy sản xuất cột thép

Huyndai – Đông Anh

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, em xin được gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến thầy

giáo, TS Vũ Đình Tiến –Trưởng bộ môn Máy và Thiết Bị Công Nghiệp Hóa

Chất – Dầu Khí – Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Thầy đã chỉ bảo tận tình và tạo mọi điều kiện tốt đẹp nhất cho em cũng như đưa ra những lời khuyên đúng đắn nhất trong suốt quá trình học tập và làm đồ án tốt nghiệp của em

Em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến toàn thể các thầy cô trong bộ môn Máy và Thiết Bị Công Nghiệp Hóa Chất – Dầu Khí – Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, các thầy cô đã dạy dỗ chúng em tận tình và chỉ bảo cho chúng em trong suốt quá trình em học tập tại trường, các thầy cô đã chắp cánh, dệt lên những ước mơ của chúng em Các thầy cô luôn là những tấm gương sáng nhất cho chúng em noi theo và phấn đấu

Hóa Chất – Dầu Khí – K49 Mọi người đã đoàn kết thương yêu nhau, cùng nhau vượt qua những khó khăn nhất trong học tập cũng như trong cuộc sống

Cuối cùng con xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến bố mẹ và gia đình,

bố mẹ và gia đình luôn là điểm tựa vững chắc nhất, là nguồn an ủi động viên lớn lao nhất cho con trong suốt cuộc đời này

Hà Nội, tháng 5 năm 2009

Sinh viên

Lê Thị Huyền Trang Lớp M&TBCNHC – DK– K49 Trường ĐH Bách Khoa HN

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

MỤC LỤC 3

LỜI NÓI ĐẦU 6

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU NHÀ MÁY SẢN XUẤT CỘT THÉP HUYNDAI – ĐÔNG ANH 8

1 Giới thiệu chung 8

2 Quá trình công nghệ sản xuất cột thép 9

2.1 Giai đoạn gia công cơ khí 9

2.2 Giai đoạn mạ kẽm 9

2.3 Quá trình mạ nhúng kẽm 11

3 Nguồn thải và vai trò của việc xử lý nước thải trong nhà máy 12

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHỨA KIM LOẠI NẶNG 15

1 Phương pháp kết tủa hóa học 15

2 Phương pháp trao đổi ion 17

3 Phương pháp điện hóa 19

4 Phương pháp trích ly 20

5 Phương pháp màng 21

5.1 Thẩm thấu ngược 21

5.2 Siêu lọc 21

5.3 Thẩm tách và điện thẩm tách 22

6 Phương pháp sinh học 22

7 Phương pháp hấp phụ 23

CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ 27

1 Kỹ thuật xử lý Zn 2+ có trong nước thải 27

2 Kỹ thuật xử lý ion Fe 2+ có trong nước thải 29

2.1 Với Clo 29

2.2 Với H 2 O 2 29

2.3 Với O 3 30

3 Kỹ thuật keo tụ 31

3.1 Khái niệm chung 31

3.2 Phân tích lựa chọn chất keo tụ 32

3.3 Cơ chế của quá trình đông tụ 35

4 Kỹ thuật lắng 35

4.1 Cấu tạo vùng lắng 35

4.2 Cơ chế quá trình lắng 36

5 Kỹ thuật xử lý nước thải chứa crôm 36

6 Sơ đồ công nghệ xử lý chung 39

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ 40

1 Hệ thống xử lý nước thải của nguồn một và hai 40

1.2 Tính toán công nghệ 40

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ 47

1 Bể lắng cát 47

2 Bể điều hòa 49

3 Thiết bị trung hòa 51

3.1 Thể tích thiết bị 51

3.2 Cơ cấu khuấy 52

3.3 Tính toán thân thùng khuấy 66

3.4 Đáy thùng 68

3.5 Chân đỡ 69

3.6 Nối trục 69

4 Thiết bị oxy hóa ion sắt II 70

4.1 Kích thước thiết bị 70

4.2 Tính toán trục khuấy 71

4.3 Tính toán ổ lăn 81

4.4 Tính toán thân thùng khuấy 84

4.5 Đáy thùng 86

4.6 Chân đỡ 87

4.7 Nối trục 87

5 Thiết bị đông keo tụ 88

5.1 Dung tích thiết bị 88

5.2 Tính toán cơ cấu khuấy 89

5.3.Tính toán trục 91

5.4 Tính toán ổ lăn 100

5.5 Tính toán thân thùng khuấy 104

5.6 Đáy thùng 105

6 Bể lắng 106

6.1 Diện tích tiết diện ngang của lớp mỏng hay không gian lắng 106

6.2 Thể tích vùng lắng 107

CHƯƠNG VI THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 108

1 Thiết bị pha trộn NaOH 10% 108

2 Thiết bị pha trộn polymer 108

3 Chọn bơm 109

4 Chọn quạt 109

KẾT LUẬN 111

TÀI LIỆU THAM KHẢO 112

Phụ lục 114

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình I.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất chung của nhà máy 12

Hình II.1 Bảng tiêu chuẩn nguồn nước thải công nghiệp 26

Hình III.1 Hóa chất sử dụng là NaOH 28

Hình III.2 Hóa chất là Ca(OH) 2 Hình III.3 Hóa chất là Na 2 CO 3 28

Hình III.4 Một số ống sục khí 31

Hình III.5 Cơ chế quá trình đông tụ 35

Hình III.6 Sơ đồ công nghệ chung xử lý nước thải 39

Hình IV.1 Độ tan của kim loại phụ thuộc vào PH 44

Hình V.1 Bể lắng cát 47

Hình V.2 Bể điều hòa 50

Hình V.3 cơ cấu khuấy kiểu mái chèo 52

Hình V.4 Vận tốc chuyển động của vật thể 53

Hình V.5 Điểm đặt lực P 54

HìnhV.7 Cấu tạo con lăn 63

Hình V.8 Chân đỡ 69

Hình V.9 Nối trục đàn hồi 70

Hình V.10 Cấu tạo cánh khuấy tua bin 72

Hình V.11 Biểu đồ momen của cơ cấu khuấy 75

Hình V.12 Chuyển vị hướng kính của trục khuấy 78

HìnhV.13 Cấu tạo con lăn 82

Hình V 14 Chân đỡ 87

Hình V 15 Nối trục 88

Hình V.16 Cơ cấu khuấy chân vịt 89

Hình V.17 Biểu đồ lực và momen tác dụng lên trục khuấy 92

Hình V.18 Chuyển vị hướng kính của trục khuấy 97

Hình V.19 Cấu tạo con lăn 101

Hình VI.1 Bơm nước 109

Hình VI 2 Quạt thổi khí 110

LỜI NÓI ĐẦU

Vấn đề ô nhiễm môi trường là vấn đề muôn thủa không chỉ của riêng

ai, riêng quốc gia nào Ngày nay với tốc độ phát triển nhanh chóng vượt bậc của nền khoa học công nghệ tiên tiến, vấn đề về ô nhiễm môi trường lại càng trở nên cấp thiết và vô cùng quan trọng trong đời sống con người

Nước ta đang trên đà hội nhập quốc tế, càng ngày càng có nhiều nhà máy, cơ sở sản xuất, xí nghiệp công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp lớn và nhỏ phát sinh Điều đó tạo tiền đề phát triển kinh tế, song đây lại là mối lo ngại to lớn về vấn đề chất phác thải, các xí nghiệp này chính là nguyên nhân ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người nếu không chú trọng đến việc xử lý nguồn thải ra môi trường

Hầu hết các cơ sở sản xuất này sẽ thải ra khối lượng lớn các loại nước thải, trong đó có rất nhiều loại nước thải vô cùng độc hại Nếu không giải quyết tốt vấn đề thoát nước và xử lý nước thải, sẽ gây ô nhiễm lớn và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người cũng như gây ảnh hưởng mạnh đến mọi nền kinh tế quốc dân

Nhà máy sản xuất cột thép Huyndai – Đông Anh Hà Nội là một trong những cơ sở sản xuất lớn thuộc Nhà máy sản xuất thiết bị điện Đông Anh thuộc Tổng công ty điện lực Việt Nam, là nhà máy sản xuất mà sản phẩm chính là cột thép, với công suất 18.000 tấn sản phẩm trên một năm Với nguyên liệu chính là thép góc, thép tấm, và một khối lượng lớn các hóa chất

sử dụng cho quá trình mạ (ví dụ như kẽm Zn là 1150 tấn/năm; axit sunphuric

H2SO4 98% 252 tấn/năm; oxit Crom CrO3 99,7% 18,036 tấn/năm …) Do vậy nguồn nước thải ra môi trường bao gồm một lượng rất lớn hóa chất chứa ion kim loại nặng( Fe, Zn, Cr…) Vì vậy việc xử lý chúng là vô cùng quan trọng

Chất – Dầu Khí – trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, em đã trình bày sơ lược về các biện pháp xử lý nước thải chứa kim loại nặng nói chung, đã đưa

ra được phương án xử lý nước thải cũng như việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy Tuy nhiên do thời gian và trình độ có hạn cũng như kiến thức thực tế còn nhiều hạn chế nên chắc chắn vẫn còn rất nhiều thiếu sót, em kính mong nhận được sự góp ý của các thầy để bản đồ án của em hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô cùng toàn thể các bạn lớp Máy

và Thiết Bị Công Nghiệp Hóa Chất Dầu Khí K49 đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành bản đồ án này

Hà Nội, tháng 5 năm 2009 Sinh viên thực hiện

Lê Thị Huyền Trang

Đồ án tốt nghiệp Chương I: Giới thiệu chung

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU NHÀ MÁY SẢN XUẤT CỘT THÉP

HUYNDAI – ĐÔNG ANH

1 Giới thiệu chung

Công ty cơ khí Đông Anh Hà Nội được xây dựng từ năm 1979 do Liên

Xô viện trợ giúp đỡ xây dựng mang tên đầu tiên là Nhà máy thiết bị điện Đông Anh

Từ đó đến nay các mặt hàng truyền thống là sản xuất máy biến áp, sợi cáp nhôm, các thiết bị điện khác, cột thép…Trên diện tích 11ha với hệ thống nhà xưởng máy móc thiết bị khá mạnh và đầy đủ, nhà máy đã sản xuất ra nhiều mặt hàng phục vụ đắc lực cho các ngành công nghiệp, đặc biệt là công nghệp điện của Quốc Gia

Ngày nay khi nền kinh tế quốc dân đang trên đà phát triển, thị trường đòi hỏi các sản phẩm phải đạt chất lượng cao, đặc biệt là các mặt hàng xuất khẩu Sản phẩm cột thép phục vụ cho mạng lưới truyền tải điện đòi hỏi chất lượng cao Để có được sản phẩm chất lượng cao, phải đầu tư xây dựng hệ thống sản xuất có công nghệ và thiết bị hiện đại trên dây chuyền sản xuất khép kín Trong bối cảnh thiếu thốn vốn đầu tư cho công nghệ và thiết bị hiện đại, Nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh đã chọn đối tác là Công ty Công nghệp nặng Huyndai (Hàn Quốc) liên doanh thành lập nhà máy sản xuất cột thép xuất khẩu ngay trong mặt bằng của nhà máy liên doanh Sản phẩm của nhà máy chủ yếu là cột thép xuất khẩu

Hiện nay ngành điện lực Việt nam cũng như các nước trong khu vực được chỉnh phủ đầu tư xây dựng và phát triển mạng lưới điện rất nhiều, nhu cầu về cột thép ngày càng tăng Việc triển khai dự án cột thép đạt tiêu chuẩn xuất khẩu tạo điều kiện cho công ty liên doanh có cơ hội để phát triển cả về phương diện kĩ thuật công nghệ và trình độ quản lí kinh doanh

Dự án này không những đã mang lại lợi ích kinh tế cho xã hội mà còn gia tăng thu nhập cho nền kinh tế quốc dân bằng các khoản thuế doanh thu và các khoản thuế doanh thu và thuế lợi tức, giải quyết công ăn việc làm cho số lượng lao động lớn, mà còn góp phần thúc đẩy sản xuất tiêu thụ hàng hóa cho những cơ sở sản xuất nguyên vật liệu như các nhà máy hóa chất và các nhà máy sản xuất thép cũng như các ngành liên quan

2 Quá trình công nghệ sản xuất cột thép

Quá trình sản xuất gồm hai giai đoạn chính

 Giai đoạn gia công cơ khí

2.1 Giai đoạn gia công cơ khí

Nguyên liệu là thép bóc và thép tấm được gia công trên hai dây chuyền khác nhau:

 Dây chuyền thép góc chủ yếu là đột dập cắt rãnh và khoan lỗ

 Dây chuyền thép tấm chủ yếu là cắt bằng máy cắt thủy lực cắt tự động bằng lửa, khoan và đột dập chi tiết

Các chi tiết cột điện sau khi gia công được kiểm tra về kĩ thuật, đạt yêu cầu lắp ráp mới được chuyển ra ngoài và lắp ráp thử Sau đó tháo rời các chi tiết phân loại và chuyển sang dây chuyền mạ kẽm

Quá trình gia công cơ khí tạo hình sản phẩm không sử dụng nước nên không có chất thải ra nguồn nước

2.2 Giai đoạn mạ kẽm

Công nghệ mạ kẽm được lựa chọn theo phương pháp nhúng kẽm nóng, được thực hiện theo hai bước :

Đồ án tốt nghiệp Chương I Giới thiệu chung

2.2.1 Bước 1: Xử lý sạch bề mặt

Xử lý bề mặt là việc sau khi lắp thử, các chi tiết sắt thép được tháo rời phân loại và đưa vào các bể làm sạch bề mặt Làm sạch bề mặt trước khi mạ đóng vai trò rất quan trọng, ảnh hưởng đến chất lượng mạ Đầu tiên các chi tiết sắt thép được nhúng vào bể chứa axit sunphuaric (H2SO4), có tất cả 3 bể chứa thể tích mỗi bể là 51,3 m3 Bể chứa axit chứa 24 tấn nước + 10 tấn axit sunphuric 98% Như vậy nồng độ axit có trong bể từ 25- 28% Nhiệt độ dung dịch axit chứa trong bể khoảng 555 oC Khoảng 35 đến 40 ngày axit sunphuric sẽ tẩy sạch các rỉ sắt (oxit sắt) trên bề mặt thép Sau một thời gian

sử dụng nồng độ axit giảm xuống còn 8% Sau đó các chi tiết được chuyển sang bể rửa bằng nước lạnh thể tích là 51,3 m3 Bể rửa bằng nước có nhiệm

vụ rửa sạch axit bám trên bề mặt chi tiết

Sau đó các chi tiết được nhúng qua bể chứa dung dịch Clorua kẽm ZnCl2 và Clorua amon NH4Cl gọi là dung dịch trợ dung Bể chứa dung dịch trợ dung thể tích 51,3 m3 Dung dịch trợ dung có tác dụng là tăng độ thấm ướt của kim loại nóng chảy trên bề mặt chi tiết

Sau bước này chất thải chủ yếu là Fe2+, Zn2+ và môi trường axit yếu thành phần bao gồm: Fe2+ = 500ppm, Zn2+ = 50ppm, PH = 2 – 3

2.2.2 .Bước 2: Nhúng trong dung dịch mạ nóng chảy

Sau khi kết thúc bước làm sạch bề mặt các chi tiết được chuyển sang lớp mạ sản phẩm

Các chi tiết được chuyển sang nhúng trong bể chứa kim loại nóng chảy Thành phần các kim loại có chứa trong bể như sau:

- Lớp trên cùng là nhôm, khối lượng chứa trong bể là 5 kg, chiếm tỷ lệ 0,002% khối lượng

- Lớp giữa là kẽm hàm lượng 99,995%, khối lượng chứa trong bể là 272 tấn chiếm tỷ lệ 93,3 % về khối lượng

- Lớp dưới đáy là chì hàm lượng 99,95%, khối lượng chứa trong bể là 20 tấn, chiếm tỷ lệ 6,7% về khối lượng

Khối lượng tổng cộng các kim loại chứa trong bể mạ là 292 tấn

Sau giai đoạn này chất thải ra môi trường chủ yếu là Fe2+, Zn2+, axit sunphuric loãng, có thành phần: H2SO4 = 8%, Fe2+ = 1.5%, Zn2+ = 0.6%

2.3 Quá trình mạ nhúng kẽm

Khi nhúng sản phẩm sắt vào kẽm nóng chảy xảy ra quá trình khuếch tán của kẽm với lớp bề mặt sắt sẽ tạo thành lớp kim loại trên bề mặt sản phẩm phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ nóng chảy, thời gian nhúng và thành phần hóa học của kẽm nóng chảy

Nhiệt độ của bể kẽm nóng chảy là 4455oC Chì ở phần đáy lò do có tỷ trọng cao nên có tác dụng bảo vệ đáy nồi lò mạ Lượng nhôm trong bể có tác dụng làm tăng tính bóng cho bề mặt sản phẩm

Sau một thời gian nhúng nhất định, sản phẩm được làm nguội và chuyển sang bể chứa Crom Oxyt nhôm có tác dụng ngăn ngừa sự oxi hóa của nhôm khi tiếp xúc với nước Bể chứa crom với thể tích 56m3 chứa crom hàm lượng 99,5% Lượng crom chứa trong bể chiếm tỷ lệ 0,1 – 0,15% khối lượng dung dịch Quá trình nhúng sản phẩm qua bề mặt nước crom gây tràn, nước thải chứa crom được thu gom về bể chứa thể tích 75m3 Khối lượng nước crom là 30 tấn/10 tháng, cuối cùng các chi tiết sắt thép được rửa sạch bằng nước lạnh

Sản phẩm thải sau công đoạn này chủ yếu là Crom và hàm lượng H+cao, hay môi trường axit Có thành phần là Cr6+ = 0.02%, PH = 3 – 4

Đồ án tốt nghiệp Chương I Giới thiệu chung

Sơ đồ công nghệ sản xuất chung của nhà máy

Hình I.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất chung của nhà máy

3 Nguồn thải và vai trò của việc xử lý nước thải trong nhà máy

Có 3 nguồn nước thải khi nhà máy hoạt động :

 Nguồn thải một: Axit thải từ bể tẩy sạch cột thép bằng axit sunphuric, thải gián đoạn:

- Thành phần: Cr6+ = 0,02%, PH = 3 – 4

Từ tính chất chung của nguồn thải trên ta thấy trong nước thải có hàm lượng Fe2+ và Zn2+ khá cao(Fe là 500ppm, Zn 50ppm, pH 2, 3, trong khi tiêu chuẩn Việt Nam là Zn 2ppm, Fe 5ppm, PH 5,5 - 9 Mà nếu trong nước có nhiều kim loại loại này thì ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng nước và ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống sinh hoạt của con người như gây ra các bệnh viêm loét da, dạ dày, đường hô hấp, gây ung thư máu… Chúng có khả năng tích tụ trong các động vật sống như tôm cua cá ốc…Gián tiếp tác động đến sức khỏe con người Ngoài ra các kim loại nặng khi có nồng độ cao có thể tác động đến gốc sunfat trong enzim, làm vô hiệu hoá các enzim hoặc phong toả màng tế bào, ngoài ra chúng còn có xu hướng tạo kết tủa với các muối hoặc làm xúc tác cho một số quá trình phân huỷ các protein có các nhóm axit cacboxyl (-COOH) và nhóm amin (- NH

2) là những nhóm dễ liên kết với các kim loại nặng Ngoài ra các kim loại này còn liên kết với các màng tế bào, ngăn cản quá trình vận chuyển chất qua màng tế bào gây ảnh hưởng tới quá trình trao đổi chất của tế bào, đây chính là một trong các nguyên nhân gây ra bệnh ung thư và một số bệnh khác

Ảnh hưởng của kim loại trong nguồn thải của nhà máy đến sức khỏe con người:

Đồ án tốt nghiệp Chương I Giới thiệu chung Kẽm:

o Kẽm và các hợp chất của chúng ít ảnh hưởng đến các động vật thân nhiệt ổn định mà chỉ ảnh hưởng đến các động vật biến nhiệt Nồng

độ kẽm trong kẽm sunfat là 0,4 mg/l gây tử vong cho cá gai trong 7 ngày Ngoài ra có thể gây buồn nôn, nôn, phát ban, sự khử nước và loét dạ dày

o Nồng độ giới hạn cho phép

Nước uống: 1 -15 mg/l theo tiêu chuẩn từng nước

Nước tưới ruộng: 5 mg/l Sắt:

o Nhiễm độc sắt gây viêm đa khớp dạng thấp, ung thư, táo bón, bệnh đái đường, suy tim, bệnh viêm gan, cao huyết áp, mất ngủ…

o Đối với người và động vật có thân nhiệt ổn định, sắt ít gây độc tuy nhiên khi nồng độ sắt cao sẽ làm cho nước có mầu vàng và mùi tanh khó chịu

o Với động vật biến nhiệt: Thỏ bị ngộ độc khi hàm lượng Fe là 890mg/kg thể trọng, với chuột là từ 984 – 1986mg/kg thể trọng

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

NƯỚC THẢI CHỨA KIM LOẠI NẶNG

1 Phương pháp kết tủa hóa học

1 Cơ sở phương pháp

Cơ sở của phương pháp dựa trên tính chất vật lý và hóa học của nước thải

để tiến hành các phản ứng oxy hóa khử - kết tủa, tách các chất độc hại có trong nước thải, sau đó lắng, lọc, trung hòa đến tiêu chuẩn cho phép trước khi xả thải

Trong nước thải, ion kim loại nặng thường tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau, có hợp chất dễ kết tủa, nhưng cũng có hợp chất khó kết tủa và có tính độc hại cao Khi đó, cần chuyển chúng về dạng ít độc hơn nhờ quá trình oxy hóa khử Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hóa học, do đó quá trình oxy hóa hóa học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác, ví dụ như khử xyanua hay hợp chất hòa tan của asen

Để làm sạch nước thải, người ta có thể sử dụng các chất oxy hóa như clo

ở dạng khí và hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, pemanganat kali, bicromat kali, peoxythydro(H2O2), oxy của không khí, ozon, pyroluzit(MnO2),…

1 Quá trình oxy hóa khử:

Quá trình oxy hóa khử được sử dụng nhằm chuyển các ion kim loại trong nước thải về trạng thái dễ kết tủa hoặc ít độc hơn

Cơ chế:

n Mem+ + R = m Men+ + R’

Đồ án tốt nghiệp Chương II Phương pháp xử lý nước thải

Mem+ : kim loại có hóa trị +m R: tác nhân khử

2 Quá trình kết tủa:

Các ion kim loại trong nước dễ bị kết tủa dưới dạng các chất không tan như hydroxyt, muối cacbonat, muối sunfit,…Sau đó, các dạng kết tủa này tách ra khỏi nước nhờ vào quá trình lắng, lọc Các hóa chất được sử dụng trong quá trình kết tủa bao gồm NaOH, Ca(OH)2, Na2CO3, Na2S,…trong đó phổ biến nhất là Ca(OH)2

Quá trình kết tủa kim loại trong nước phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện môi trường, đặc biệt là pH Mỗi loại hóa chất sử dụng cũng như kim loại trong nước đều có khoảng pH kết tủa khác nhau Phản ứng kết tủa kim loại nói chung được mô tả như sau:

Me+n + X-m = MemXn ↓

Me+n : các cation kim loại trong nước như Cu 2+, Ni2+, Zn2+, Cr3+,…

X-m: các anion hóa chất đưa vào như OH-, S2-, SO42-, PO43-,…

Hiện nay, xử lý kim loại nặng trong nước bằng phương pháp oxy hóa khử - kết tủa được sử dụng khá phổ biến ở nước ta để xử lý nước thải của các ngành công nghiệp cơ khí, gia công kim loại, mạ điện, chế tạo và lắp ráp ô tô,

xe máy,…Một số cơ sở sản xuất như công ty khóa Minh Khai, công ty cơ khí dụng cụ xuất khẩu, nhà máy ô tô Toyota và moto Honda, nhà máy liên doanh Vidamco,…cũng đang sử dụng phương pháp này để xử lý nước thải chứa kim loại

 Ưu điểm:

Đơn giản, rẻ tiền, vật liệu dễ kiếm, xử lý nước thải của nhà máy có quy mô lớn, có khả năng xử lý nhiều kim loại đồng thời

 Nhược điểm:

Phải xử lý kết tủa khi nồng độ kết tủa trong nước thải cao, tạo nhiều bùn thải vì vậy phải tốn thêm chi phí xử lý bùn, vì khi đó bùn thải chính

là chất thải nguy hại

2 Phương pháp trao đổi ion

Dựa trên nguyên tắc của phương pháp trao đổi ion dùng ionit là nhựa hữu cơ tổng hợp các chất cao phân tử có gốc hydrocarbon và các nhóm chức trao đổi ion Quá trình trao đổi ion tiến hành trong các cột anonit và cationit Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để làm sạch nước hoặc nước thải khỏi các kim loại như Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, V, Mn…cũng như các hợp chất của asen, photpho, xyanua và chất phóng xạ

Phương pháp này cho phép thu hồi các chất có giá trị và đạt được mức

độ làm sạch cao Vì vậy, nó là một phương pháp được ứng dụng rộng rãi để tách muối trong xử lý nước và nước thải

Bản chất của quá trình trao đổi ion là các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với các ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi là các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước Các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly gọi

là các cationit, chúng mang tính axit Các chất có khả năng hút các ion âm gọi

là anionit và chúng mang tính kiềm Nếu như ionit nào đó trao đổi cả cation

và anion thì người ta gọi chúng là các ionit lưỡng tính

Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc

tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo

 Nhóm các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên: zeolite, kim loại khoáng chất, đất sét, fenspat, chất mica khác nhau,…

 Nhóm các chất trao đổi ion vô cơ tổng hợp: silicagen, pecmutit(chất làm mềm nước), các oxyt khó tan, và hydroxyt của một số kim loại như nhôm, crom,…

Đồ án tốt nghiệp Chương II Phương pháp xử lý nước thải

 Nhóm các chất trao đổi ion hữu cơ tự nhiên: axit humic của đất(chất mùn), than đá,…

 Nhóm các chất trao đổi ion hữu cơ tổng hợp: nhựa có bề mặt riêng lớn, chúng là các hợp chất cao phân tử

Quá trình trao đổi ion xảy ra như sau:

- Trao đổi cation:

n R-H + Bn+ = RnB + nH+

Trong xử lý kim loại nặng thì Bn+ là các kim loại nặng như Cu2+, Ni2+, …

- Trao đổi anion:

n R-OH + Bn- = RnB + nOH

-Trong xử lý kim loại nặng thì Bn- có thể là Cr2O72- MoO42-,…

Sau khi trao đổi ion, người ta thường tái sinh lại ionit và thu hồi các cấu tử có giá trị Các cationit thường được tái sinh bằng axit sunfuric với nồng độ nằm trong khoảng 1,0-1,5% Các anionit được tái sinh bằng kiềm với nồng độ khoảng 2,0-4,0%

3 Phương pháp điện hóa

Dựa trên cơ sở của quá trình oxy hóa khử để tách kim loại trên các điện cực nhúng trong nước thải chứa kim loại nặng khi cho dòng điện 1 chiều chay qua, bằng phương pháp này tách các ion kim loại ra khỏi nước, không phải bổ xung hóa chất, song thích hợp với nước thải có nồng độ kim loại cao (>1g/l) chi phí điện năng khá lớn

Nguyên tắc:

Cho dòng điện một chiều đi qua hai cực của điện cực, quá trình oxy hóa

và khử sẽ xảy ra trên anot và catot

Quá trình khử các cation xảy ra tại các anot, tại đây ion kim loại bị khử thành ion ít độc hơn hoặc tạo thành kim loại bám vào điện cực:

Me+n + me= Me+(n-m)

m: hóa trị của kim loại

n: số điện tử làm thay đổi hóa trị (n>m)

Đây là phương pháp tiến hành quá trình oxy hóa khử để tách kim loại trên các điện cực nhúng trong nước thải khi cho dòng điện một chiều qua Các thiết bị điện phân có thể làm việc theo chế độ liên tục hoặc gián đoạn Hiệu suất của quá trình phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất là:

 Mật độ dòng điện (đơn vị tính là A/m2 hoặc A/cm2): là tỷ số giữa cường

Đồ án tốt nghiệp Chương II Phương pháp xử lý nước thải

Anot thường được làm từ các vật liệu không hòa tan khác nhau có tính chất điện phân như: graphit, macnetit (Fe3O4), chì dioxit, mangan dioxit và ruteni dioxit,…phủ lên nền titan

Catot được làm bằng molipden, hợp kim của vonfram với sắt hay niken, than chì (graphit), thép không gỉ và các kim loại khác được phủ lớp molipden, vonfram hay hợp chất của chúng

Quá trình khử xảy ra tại catot là sự nhận điện tử, tại đây ion kim loại bị khử tạo thành ion ít độc hơn hoặc tạo thành kim loại bám vào điện cực

Me+n + nR-X = Rn-Me + nX

-Me+n: cation kim loại

R-X: chất trích ly

Hiệu quả của quá trình trích ly phụ thuộc vào nhiều yếu tố: pH của dung dịch, tỷ lệ thể tích giữa các pha, bản chất của ion kim loại cũng như bản chất của chất trích ly

Phương pháp trích ly được áp dụng nhiều trong đạt khoảng 80% và sau đó

có thể hoàn nguyên lại chất trích ly và thu hồi kim loại

5.2 Siêu lọc

Dùng để tách các phân tử hóa học có kích thước như dầu, các chất thải hữu cơ…Nguyên tắc cũng giống như phương pháp thẩm thấu ngược song hiện tượng phân cực trong siêu lọc lớn hơn thẩm thấu ngược

Đồ án tốt nghiệp Chương II Phương pháp xử lý nước thải

5.3 Thẩm tách và điện thẩm tách

Là quá trình phân tách các chất rắn bằng sử dụng sự khuếch tán không bằng nhau qua một lớp màng Phương pháp điện thẩm tách được thực hiện bằng cách đặt các màng có tính chọn lọc đối với các cation và anion một cách luân phiên nhau theo chiều của dòng điện

Cơ sở của phương pháp này là hiện tượng nhiều loài sinh vật (thực vật thủy sinh, tảo, nấm, vi khuẩn, ) có khả năng giữ lại trên bề mặt hoặc thu nhận vào bên trong các tế bào của cơ thể chúng các kim loại nặng tồn tại trong đất và nước (hiện tượng hấp thu sinh học - biosorption)

Các phương pháp sinh học để xử lý kim loại nặng bao gồm:

 Ưu điểm:

Dùng bèo và tảo có thể tách được các kim loại nặng ra khỏi nước thải với

mức độ làm sạch tương đối cao

 Nhược điểm:

Nếu nước thải có lẫn nhiều kim loại nặng thì hiệu suất xử lý sẽ thấp hơn Mặt bằng cần thiết cho yêu cầu xử lý lớn Quá trình sinh trưởng và phát triển của sinh vật nói chung phức tạp và phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố đồng thời cũng phải có đủ thời gian mới có thể triển khai vào thực tế

 Tái sinh vật liệu hấp phụ

 Thu hồi các cấu tử quý hiếm

Hấp phụ là một trong những phương pháp làm sạch nước thải được áp dụng phổ biến hiện nay, có ý nghĩa rất lớn trong khoa học kỹ thuật, trong sản xuất phục vụ đời sống

Trong lĩnh vực công nghiệp: người ta đã tiến hành dùng than hoạt tính để tẩy

màu cho đường kính, dùng caolanh để tẩy sạch dầu mỡ và các hợp chất hữu

cơ

Trong lĩnh vực nông nghiệp: những ứng dụng của chất hấp phụ là giữ các ion

K+, NH4+ để giữ chất dinh dưỡng trong đất cho cây

Trong ngành kỹ thuật: áp dụng phương pháp hấp phụ để tẩy sạch dung dịch,

tách nguyên tố hiếm và đặc biệt trong phương pháp sắc ký

Đồ án tốt nghiệp Chương II Phương pháp xử lý nước thải

Trong công nghệ môi trường: dùng chất hấp phụ còn có thể thu hồi các kim

loại quý hiếm khi làm sạch nước và không khí Các chất hấp phụ thường dùng

để tách kim loại nặng trong nước thải ngành cơ khí là oxit nhôm, than hoạt tính, mùn cưa,…Có thể tiến hành hấp phụ trên những hệ thống thiết bị khác nhau, xuôi chiều hay ngược chiều Khi chất hấp phụ đã bão hòa, người ta tiến hành nhả hấp phụ (tái sinh) với kim loại như zeolit, than hoạt tính, oxyt nhôm

và có thể đưa vào lò đốt để thu hồi kim loại đối với mạt cưa, than bùn…Trong những năm gần đây đã có nhiều công trình nghiên cứu khả năng hấp phụ của các chất hấp phụ với kim loại nặng như crom, niken, đồng,…

So với các phương pháp đã trình bày ở trên, ta nhận thấy phương pháp kết tủa

có ưu điểm rất lớn là có khả năng xử lý kim loại, đơn giản, rẻ tiền, vật liệu dễ kiếm, xử lý nước thải của nhà máy có quy mô lớn, có khả năng xử lý nhiều kim loại đồng thời

Phương pháp thông dụng là phương pháp kết tủa hóa học kết hợp với đông keo tụ

Phương pháp kết tủa hóa học là phương pháp dựa trên nguyên tắc là độ hòa tan của kim loại trong dung dịch phụ thuộc vào độ pH ở một giá trị pH nhất định của dung dịch ,nồng độ kim loại vượt quá nồng độ bão hòa đến kết tủa rất ít kim loại kết tủa ở pH= 7 hay môi trường axit mà phần lớn ở giá trị

pH kiềm yếu hoặc kiềm Để điều chỉnh pH ,các chất thường dùng sữa vôi, sô

đa và sút

Đối với kim loại tạo thành hydroxit lưỡng tính như Crom, kẽm , (những hidro \xit này tan cả trong axit và kiềm ) thì thực hiện quá trình kết tủa ở pH không cao, thông thường pH này giảm sau khi kết tủa

Thông thường giá trị pH giảm sau khi kết tủa nguyên nhân do:

- Trong quá trình kết tủa tạo thành các hydroxyt kim loại hay muối kiềm khó tan, hàm lượng ion hydroxyt giảm(OH-)

- Hấp thụ các chất trung hòa vào các bông cặn hydroxyt kim loại có bề mặt lớn

- Nêu trong dung dịch có mặt hợp chất Fe2+ thì Fe2+ sẽ bị oxy hóa bởi O2tan trong nước tạo thành ion hydro H+ theo phản ứng:

Như vậy đối với phương pháp kế tủa pH đóng vai trò rất quan trọng Khi

xử lý nước thải chứa kim loại nặng cần trọn tác nhân trung hòa và điều chỉnh

ở pH thích hợp Nước thải chứa kim loại nặng cần xử lý tại nguồn để thu hồi kim loại tạo cơ hội cho tuần hoàn nước và giảm lượng kim loại trong dòng thải trước khi đưa vào trạm xử lý tập trung

Đồ án tốt nghiệp Chương II Phương pháp xử lý nước thải

Tiêu chuẩn nguồn nước thải công nghiệp

Hình II.1 Bảng tiêu chuẩn nguồn nước thải công nghiệp

CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ

Do đặc tính dòng thải về chất thải và biện pháp xử lý chất thải như nhau của hai nguồn thải một và hai nên ta kết hợp hai nguồn thải một và hai lại còn nguồn thải 3 xử lý riêng để xử lý nhằm tiết kiệm thiết bị và hóa chất, hợp kinh tế và hợp quy mô nhà máy Như đã trình bày ở trên thành phần các chất thải trong nguồn một và hai của nhà máy là

 Nguồn thải một:

- Lưu lượng 70 m3/ tháng

- Thành phần : H2SO4 = 8%, Fe2+ = 1.5% , Zn2+ = 0,6%

 Nguồn thải hai:

- Lưu lượng 150m3/ ngày

- Thành phần Fe2+ = 500ppm, Zn2+ = 50ppm, pH= 2- 3 Theo như tính chất của dòng thải này ta thấy nước thải có chứa các kim loại: Fe2+, Zn2+, Cr6+,H2SO4 loãng, các chất này có ảnh hưởng xấu đến đời sống con người nếu không xử lý chúng

1 Kỹ thuật xử lý Zn 2+ có trong nước thải

Có nồng độ lớn hơn lượng nước thải cho phép theo tiêu chuẩn B tiêu chuẩn Việt Nam như bảng 1.2

Vì vậy ta phải xử lý chất này có trong nước thải, như đã trình bảy ở trên

ta chọn phương án xử lý là dùng phương pháp trung hòa, nghĩa là ta dùng các chất hóa học để làm kết tủa ion Zn2+ có trong nước thải Ta có các chất thử là NaOH, Na2SO3, Ca(OH)2 NaOH và Na2CO3 là hai chất có khả năng tan mạnh trong nước, có thể sử dụng như là dung dịch có mức độ phản ứng cao Các

Đồ án tốt nghiệp Chương III Phân tích lựa chọn phương án xử lý muối canxi có mức độ hòa tan nhỏ, trong nhiều trường hợp có thể sử dụng như chất bột mịn hay huyền phù từ 5 – 20%

Trong các tác nhân trên thì tác nhân trung hòa dùng NaOH là tốt nhất,

vì phản ứng xảy ra nhanh hơn tiết kiệm thời gian và hợp kinh tế

Hình III.1 Hóa chất sử dụng là NaOH

Với hóa chất sử dụng là Ca(OH)2 và Na2CO3 thì có đồ thị sau:

Hình III.2 Hóa chất là Ca(OH) 2 Hình III.3 Hóa chất là Na 2 CO 3

Theo đồ thị ta thấy để kết tủa Zn2+ thì môi trường có pH = 10 là tối ưu

Vì vậy ta thêm NaOH vào nâng pH để kết tủa Zn2+ tốt nhất

2 Kỹ thuật xử lý ion Fe 2+ có trong nước thải

Muối của Fe2+ là ở dạng hòa tan, muốn xử lý Fe2+ ta phải đưa Fe2+ về dạng Fe3+ bằng cách thực hiện phản ứng oxy hóa, các tác nhân oxy hóa là

H2O2, Clo, O3…

2.1 Với Clo

Clo có thể được sử dụng như một chất ôxy hoá để chuyển hoá sắt 2+ thành sắt 3+ Khử trùng nước bằng clo thì quá trình ôxi hoá sẽ diễn ra nhanh hơn Clo có thể được đưa vào nước dưới dạng lỏng hay khí Do thời gian xẩy ra phản ứng nhanh hơn, nên không cần thiết phải có bể chứa lớn phục vụ cho làm thoáng

2.2 Với H 2 O 2

Công nghệ Fenton xử lý nước thải thực chất là dùng tổ hợp H2O2 và muối sắt Fe2+ làm tác nhân ôxy hóa rất hiệu quả để phân hủy các hợp chất là chất bẩn trong nước thải Sở dĩ tổ hợp này có khả năng xử lý được các chất bẩn bởi chính từ hệ tác nhân Fenton bao gồm hydrogen peroxide và các ion sắt hóa trị hai phản ứng với nhau sinh ra các gốc tự do hydroxyl HOo có khả năng ôxy hóa rất mạnh với thế ôxy hóa bằng 2,8V, còn ion Fe2+ bị ôxy hóa thành ion

Fe3+ Nhưng ion Fe2+ mất đi sẽ được tái sinh lại nhờ phản ứng giữa Fe3+ và

H2O2 dư Cơ chế tạo ra gốc hydroxyl HOo và ôxy hóa các chất bẩn trong nước thải:

* Fe2++ H2O2 Fe3+ + HOo + OH

-Fe3+ + H2O2 Fe2+ + H+ + HO2o

HOo + R-X R* + H2O

Đồ án tốt nghiệp Chương III Phân tích lựa chọn phương án xử lý R* + Fe2+ Fe3+ + R-X

lý nước thải được quan tâm rất nhiều hiện nay và mở ra nhiều triển vọng cho ngành môi trường ở nước ta

2.3 Với O 3

Khí Ôzon trong nước có khả năng hòa của ozon trong nước cao hơn 9 lần so với oxy đồng thời với khả năng tự kết hợp để trở lại thành oxy nên khi sực khí ozon lượng oxy trong nước hòa tan tăng lên đảm bảo cho các chất hữu cơ và vô cơ không tan lơ lửng trong nước sẽ phản ứng nhanh chóng với ozon và gây nhiễu với phản ứng kháng khuẩn Tương tự với Clo chất lượng nước có tác dụng quan trọng đến nhu cầu ozon và tính ổn định trong nước

đặc biệt là sắt hòa tan So với các chất khác, xử lý nước bằng ozon an toàn hơn, thân thiện với môi trường hơn tuy nhiên giá thành đắt hơn

Trong trường hợp này ta dùng oxy trong không khí làm tác nhân oxy hóa, đơn giản mà hợp kinh tế

Thiết bị sục khí có dạng như hình vẽ:

Hình III.4 Một số ống sục khí

3 Kỹ thuật keo tụ

3.1 Khái niệm chung

Do Zn(OH)2 và Fe(OH)3 hình thành ở dạng keo nhỏ lơ lửng nên rất khó

tự lắng Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể tách được các chất gây bẩn ở dạng keo và hòa tan vì chúng là những hạt rắn có kích thước quá nhỏ Để tách các hạt rắn đó một cách hiệu quả bằng phương pháp lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm tăng vận tốc lắng của chúng Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lượng đòi hỏi trước hết cần trung hòa điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau Quá trình trung hòa điện tích thường gọi là quá trình đông

Đồ án tốt nghiệp Chương III Phân tích lựa chọn phương án xử lý tụ(coagulation) còn quá trình tạo thành các hạt bông lớn gọi là quá trình keo tụ(flocculation)

Trong tự nhiên tùy theo nguồn gốc xuất xứ cũng như bản chất hóa học, các hạt cặn lơ lửng đều mang điện tích âm hoặc dương Khi thế cân bằng điện động của nước bị phá vỡ, các thành phần mang điện tích sẽ kết hợp hoặc dính kết với nhau bằng lực liên kết phân tử và điện từ, tạo thành một tổ hợp các phân tử, nguyên tử hoặc các ion tự do Các tổ hợp trên được gọi là các hạt bông keo (flocs) Theo thành phẩn người ta chia chúng ra thành hai loại keo: keo kị nước và keo háo nước là loại hấp thụ các phân tử nước như vi khuẩn, viruts… trong đó keo kị nước đóng vai trò chủ yếu trong công nghệ xử lý nước thải

3.2 Phân tích lựa chọn chất keo tụ

Những hạt rắn lơ lửng mang điện tích âm trong nước sẽ hút các ion trái dấu Một số các ion trái dấu đó bị hút chặt vào hạt rắn đến mức chúng chuyển động cùng hạt rắn, do đó tạo thành một mặt trượt Xung quanh lớp ion trái dấu bên trong này là lớp ion bên ngoài mà hầu hết các ion trái dấu, nhưng chúng bị hút bám vào một cách lỏng lẻo và có thể dễ dàng bị trượt ra Khi các hạt rắn mang điện tích âm chuyển động qua chất lỏng thì điện tích âm đó bị giảm bởi các ion mang điện tích dương lớp bên trong Hiệu số điện năng giữa các lớp cố định và lớp chuyển động gọi là điện thế Zenta() hay thế điện động Khác với thế nhiệt động (E là hiệu số điện thế giữa bề mặt hạt và chất lỏng) Thế zenta phụ thuộc vào E và chiều dày hai lớp, giá trị của nó sẽ xác định lực tĩnh điện đẩy của các hạt và lực cản trở việc dính kêt giữa các hạt rắn với nhau

Nếu như điện tích âm thực là điện tích đẩy như ở hình và thêm vào đó tất cả các hạt còn có lực hút tĩnh điện – lực Vanderwaals – do cấu trúc phân tử của các hạt Tổng của các loại hạt mang điện tích này là điện tích đẩy thực

mục tiêu của đông tụ là giảm thế năng zenta – tức là giảm chiều cao hàng rào năng lượng này tới giá trị tới hạn, sao cho các hạt rắn không đẩy lẫn nhau bằng cách thêm ion có điện tích dương Như vậy trong đông tụ diễn ra quá trình phá vỡ ổn định trạng thái keo của cá hạt nhờ trung hòa điện tích Hiệu quả đông tụ phụ thuộc vào hóa trị của các ion trái dấu với điện tích của hạt Hóa trị của ion càng lớn thì hiệu quả đông tụ càng cao

Quá trình thủy phân các chất đông tụ và tạo thành các bông keo xảy ra theo các giai đoạn sau:

2

3 3

 Các chất đông tụ vô cơ thường dùng là các muối nhôm, sắt hoặc các hỗn hợp của chúng Việc lựa chọn chất đông tụ phụ thuộc vào các tính chất hóa lí, chi phí, nồng độ của các tạp chất trong nước, pH và thành phần muối trong nước Trong thực tế người ta thường sử dụng các chất đông tụ vô cơ như sau: Al2(SO4)3 18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, KAl(SO4)2 12H2O, NH4Al(SO4)2 12H2O

 Các chất đông tụ hữu cơ thường dùng là các polyme làm trung hòa thế zenta và cũng có hoạt động hút dính và liên kết chéo Chất đông tụ hữu cơ hòa tan trong nước có rất nhiều điểm hoạt động và tại những điểm hoạt động này, các chất rắn lơ lửng sẽ

Đồ án tốt nghiệp Chương III Phân tích lựa chọn phương án xử lý

được kéo lại và liên kết chéo với nhau và kết hợp với nhau tạo thành các khối rất lớn với tốc độ lắng xuống cao Nói chung các khối chất này được tạo thành theo cách này là lớn, bền vững và không dễ bị phá hủy Hơn nữa chúng còn có một ưu điểm nữa là khả năng khử nước tốt trong bùn Các chất đông tụ hữu cơ polyme đều thuộc một trong ba loại: Loại mang ion âm, loại mang ion dương, hay loại không mang ion Có rất nhiều loại chất đông tụ loại này tuy nhiên trên thị trường chủ yếu là polyacrylamid

Theo kinh nghiệm thì các khối chất được tạo ra bởi các chất đông tụ vô

cơ không bền vững, nhưng chỉ cần thêm một lượng nhỏ nhất các chất đông tụ hữu cơ polyme, các khối chất sẽ kết hợp với nhau qua chuỗi mạch dài các phân tử của chất đông tụ hữu cơ polymer để hình thành các khối vững chắc Mặt khác Polyacrylamid thường được tiếp xúc rõ ràng ở mọi dạng PH trong dòng nước thải, polyacrylamid liên kết các hạt lơ lửng tích điện lại với nhau bằng lực tương tác Van dec Van Do là điện nên hút cực nhanh, hạt to rất nhanh nên lắng nhanh

Do vậy trong trường hợp này ta chọn chất đông tụ là polyacrylamid với liều lượng là khoảng 1: 5 mg/l

3.3 Cơ chế của quá trình đông tụ

Hình III.5 Cơ chế quá trình đông tụ

Quá trình đông tụ xảy ra theo 3 giai đoạn là:

 Hạt lơ lửng tiếp xúc với phân tử polyme tạo thành khối các hạt

 Hạt lơ lửng không tan tiếp xúc các hạt polyme tạo thành chuỗi hạt

 Các hạt tiếp xúc với nhau theo một chuỗi hỗn tạp, không quy tắc

Đồ án tốt nghiệp Chương III Phân tích lựa chọn phương án xử lý

Đặc điểm của loại bể này là vùng lắng được chia thành nhiều lớp mỏng với không gian nhỏ hẹp, nhờ các tấm hoặc ống đặt nghiêng Khoảng cách giữa các tấm bằng 5 – 15 cm Dùng các tấm phẳng hoặc hình sóng thì tiện lắp ráp và quản lí hơn Dùng các ống thì chắc chắn hơn và đảm bảo kích thước đồng đều hơn, và tốc độ dòng chảy có thể tăng hơn, nhưng lại chóng bị cặn hơn và tăng khối lượng công tác tẩy rửa

4.2 Cơ chế quá trình lắng

Khi cải tạo bể lắng thông thường bằng thành bể lắng với nhiều lớp mỏng thì năng suất tăng gấp 2 – 4 lần

Nguyên tắc chuyển động:

Có các loại chuyển động tương đối giữa dòng chảy với hướng lắng cặn:

 Loại 1: sơ đồ chuyển động ngược dòng trong đó dòng nước chuyển động ngược chiều với hướng lắng – trượt của cặn

 Loại 2: sơ đồ dòng chảy ngang, trong đó dòng nước chuyển động theo phương ngang, song song với chiều dọc bể và vuông góc với hướng lắng của các hạt cặn

 Loại 3: sơ đồ chuyển động cùng chiều trong đó cặn lắng chuyển động theo hướng cùng chiều với dòng nước

Loại có cấu tạo hợp lí nhất là loại bể lắng nhiều lớp mỏng theo sơ đồ ngược dòng chảy ngang có thiết bị phân phối theo tỷ lệ dòng nước

5 Kỹ thuật xử lý nước thải chứa crôm

Trong các nhà máy hóa chất nhà máy cơ khí chế tạo tạo ra nước thải chứa crom nồng độ cho phép của crom hóa trị 6 trong nước thải là 0.1mg/l crom hóa trị 3 là 0.05mg/l

Cơ sở của phương pháp hóa học xử lý crom là phản ứng khử để biến

Cr6+ thành Cr3+ ở dạng hydroxit kết tủa Những chất khử có thể là natrisunfua

Na2S, natrisunfit Na2SO3 ,sắt sunphat FeSO4 khí sunphuro SO2 , khói chứa

SO2 …

Đầu tiên nước thải được điều hòa lưu lượng và nồng độ Sau đó kiểm tra thấy thiếu pH >4 thì phải axit hóa sao cho pH 2:4 trước khi thực hiện phản ứng khử, đồng thời cũng phải xác định nồng độ Cr6+ để xác định lượng chất khử cần thiết

Chất khử thường được chuẩn bị dưới dạng dung dịch 10% và cho vào

bể phản ứng nhờ thiết bị định lượng Lượng dung dịch cho vào phải đủ để phản ứng hoàn toàn Cr6+ thành Cr3+ Thời gian khuấy trộn ở bể phản ứng thường dưới 30 phút Sau đó nếu phản ứng đã kết thúc thì tiếp tục cho vôi sữa vào Vôi sữa được chuẩn bị nồng độ 25% theo hoạt tính CaO và cho vào với lượng sao cho pH= 9 tiếp tục khuấy trộn 30 phút nữa thì và cuối cùng cho nước sang bể lắng thời gian lắng thường không quá 2h

Nước thải chứa crôm được xử lý bằng phương pháp khử hóa học để chuyển Cr6+ thành Cr3+ bằng Na2SO3 đạt hiệu suất trong khoảng 90% ,sau đó được đưa vào xử lý tiếp trong hệ thống xử lý nước thải để đạt được tiêu chuẩn thải cho phép (<0.1mg/l)

Nước thải chứa crôm được xử lý bằng phương pháp khử hóa học để chuyển Cr6+ thành Cr3+ bằng Na2SO3 đạt hiệu suất trong khoảng 90%, sau đó được đưa vào xử lý tiếp trong hệ thống xử lý nước thải để đạt được tiêu chuẩn thải cho phép (<0.1mg/l)

Trong các nhà máy hóa chất nhà máy cơ khí chế tạo tạo ra nước thải chứa crom nồng độ cho phép của crom hóa trị 6 trong nước thải là 0.1mg/l crom hóa trị 3 là 0.05mg/l

Đồ án tốt nghiệp Chương III Phân tích lựa chọn phương án xử lý

Cơ sở của phương pháp hóa học xử lý crom là phản ứng khử để biến

Cr6+ thành Cr3+ ở dạng hydroxit kết tủa Những chất khử có thể là natrisunfua

Na2S, natrisunfit Na2SO3, sắt sunphat FeSO4 khí sunphuro SO2, khói chứa

SO2 …

Đầu tiên nước thải được điều hòa lưu lượng và nồng độ Sau đó kiểm tra thấy thiếu pH >4 thì phải axit hóa sao cho pH = 2 - 4 trước khi thực hiện phản ứng khử, đồng thời cũng phải xác định nồng độ Cr6+ để xác định lượng chất khử cần thiết

Chất khử thường được chuẩn bị dưới dạng dung dịch 10% và cho vào

bể phản ứng nhờ thiết bị định lượng Lượng dung dịch cho vào phải đủ để phản ứng hoàn toàn Cr6+ thành Cr3+ Thời gian khuấy trộn ở bể phản ứng thường dưới 30 phút Sau đó nếu phản ứng đã kết thúc thì tiếp tục cho vôi sữa vào Vôi sữa được chuẩn bị nồng độ 25% theo hoạt tính CaO và cho vào với lượng sao cho pH = 9 tiếp tục khuấy trộn 30 phút nữa thì và cuối cùng cho nước sang bể lắng thời gian lắng thường không quá 2h

6 Sơ đồ công nghệ xử lý chung

Hình III.6 Sơ đồ công nghệ chung xử lý nước thải

Đồ án tốt nghiệp Chương IV Tính toán công nghệ

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ

1 Hệ thống xử lý nước thải của nguồn một và hai

Lưu lượng nước thải nguồn một và hai:

Q12 =Q1+Q2 = 150 + 70/30 = 152,33( m3/ngày)

= 6,3472( m3/h) = 6347,22(l/h)

Thành phần các chất trong nước thải:

 Fe3+ nguồn một là 500ppm = 500 mg/l với lưu lượng là 150m3/ngày hay 6250 l/h

 Fe3+ nguồn hai là 1,5%=1.5x1000/100 (g/l) với lưu lượng là 70m3/tháng hay 97,22l/h

Khi trộn hai dòng này ta có nồng độ của Fe2+ là: