Nghiên cứu công nghệ cải tạo xử lý nước thải nhà máy spindex hà nội giai đoạn 2 (tt)

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Số hiệu Hà Nội 2014 máy Spindex Hà Nội sau khi phân luồng dòng thải Spindex nước thải ngành mạ thường dùng DCCKXK Trách nhiệm Hữu hạn Tae Yang Việt Nam Bảng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS HOÀNG VĂN HUỆ

Hà Nội – 2015

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin trân thành cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ của khoa đào tạo Sau đại học - Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, sự tận tình giảng dạy của các thày cô trong suốt khóa học và sự giúp đỡ của bạn bè cùng lớp

Tôi xin trân thành cảm ơn và bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Giáo sư - Tiến sỹ Hoàng Văn Huệ đã trực tiếp, tận tình hướng dẫn, chỉ bảo trong suốt thời gian thực hiện luận văn và cung cấp nhiều thông tin khoa học có giá trị để luận văn này được hoàn thành

Tôi xin cảm ơn sự giúp đỡ của Lãnh đạo, cán bộ các cơ quan:

Công ty TNHH nhà máy SPINDEX Hà Nội, Công ty Công nghệ và Môi trường Delco đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình thu thập các tài liệu phục vụ luận văn

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến người thân, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tôi trong thời gian qua

Một lần nữa, tôi xin trân trọng cảm ơn!

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Văn Thịnh

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sỹ này là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của tôi Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung thực và có nguồn gố rõ ràng

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Văn Thịnh

MỤC LỤC

Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục các bảng, biểu

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

Khái niệm các thông số cơ bản

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA NHÀ MÁY GIAI ĐOẠI 1 4

1.1 Giới thiệu chung về nhà máy Spindex Hà Nội 4

1.2 Thực trạng về công nghệ sản xuất nhà máy 6

1.3 Thực trạng xử lý nước thải của nhà máy 7

1.3.1 Thực trạng về hệ thống cấp thoát nước nhà máy 7

1.3.2 Thực trạng về hệ thống xử lý nước thải nhà máy 9

1.4 Đánh giá thực trạng hệ thống xử lý nước thải giai đoạn 1 18

1.5 Tình hình nghiên cứu liên quan đến xử lý nước thải rửa mạ 19

1.5.1 Các đề tài nghiên cứu hệ thống xử lý nước thải nói chung 19

1.5.2 Những nghiên cứu về xử lý nước thải rửa mạ 20

1.5.3 Những vấn đề cần giải quyết của luận văn 24

Chương 2 CƠ SỞ KHOA HỌC 25

2.1 Lý thuyết xử lý nước thải mạ 25

2.1.1 Đặc điểm của quá trình mạ điện: 25

2.1.2 Các vấn đề môi trường trong công nghệ mạ: 31

2.1.3 Ảnh hưởng do chất ô nhiễm gây ra 38

2.1.4 Các biện pháp giảm thiểu: 40

2.1.5 Các phương pháp xử lý nước thải ngành mạ điện: 44

2.2 Cơ sở lý thuyết công trình cho xử lý nước thải mạ 47

2.2.1 Điều hòa lưu lượng 47

2.2.2 Lắng 48

2.2.3 Oxy hóa – khử 54

2.2.4 Kết tủa, đông keo tụ: 55

2.3 Cơ sở pháp lý 58

2.4 Cơ sở kỹ thuật 59

2.5 Quy hoạch giai đoạn 2 của nhà máy 60

2.6 Bài học kinh nghiệm xử lý nước thải mạ trong và ngoài nước 60

2.6.1 Bài học kinh nghiệm xử lý nước thải mạ trên thế giới 60

2.6.2 Bài học kinh nghiệm xử lý nước thải mạ trong nước 63

Chương 3 NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP CẢI TẠO NÂNG CẤP HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 68

3.1 Lựa chọn công nghệ xử lý 68

3.1.1 Mục tiêu và yêu cầu đối với hệ thống xử lý nước thải: 68

3.1.2 Lựa chọn phương pháp xử lý nước thải: 68

3.1.3 Phân tích, lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải mạ giai đoạn 2 của nhà máy 69

3.2 Kết quả tính toán các thiết bị chính trong hệ thống xử lý giai đoạn 2 72

3.3 Đánh giá kinh tế, kỹ thuật, phương án thiết kế cải tạo 74

3.3.1 Chi phí ước tính cải tạo hệ thống xử lý: 74

3.3.2 Hiệu quả chi phí và lợi ích thu được khi lắp đặt hệ thống 78

3.3.3 Vận hành hệ thống và sự cố trong quá trình hoạt động 79

KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

PHỤ LỤC 84

Phụ lục : Chi tiết tính toán các thiết bị chính trong hệ thống xử lý 84

1 Lưới chắn rác và hố thu nước thải: 84

2 Bể điều hòa: 86

3 Bể oxy hóa và khử: 90

4 Bể kết tủa 102

5 Bể lắng đứng: 111

6 Bể trung hòa: 119

7 Tính toán và lựa chọn bơm nước thải: 121

8 Máy nén khí 128

9 Bơm bùn: 129

10 Bể chứa bùn 129

11 Thiết bị ép bùn 130

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

SS Suspendid Solids - Chất lơ iửng

BOD Biochemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy sinh hóa

DO Dissolved Oxygen - Oxy hòa tan

COD Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy hóa học

ThOD Theoretical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy theo lý thuyết TOC Total Ogarnic Carbon - Tổng cacbon hữu cơ

KPHĐ Không phát hiện được

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

Đ.kiện Điều kiện

SBR Sequencing Batch Reactor - Hoạt động gián đoạn theo mẻ

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Số hiệu

Hà Nội (2014)

máy Spindex Hà Nội sau khi phân luồng dòng thải

Spindex

nước thải ngành mạ thường dùng

DCCKXK

Trách nhiệm Hữu hạn Tae Yang Việt Nam Bảng 3.1 Kết quả tính toán các thiết bị trong hệ thống xử lý nước thải của

nhà máy giai đoạn 2

DANH MỤC CÁC HÌNH

điện

Cái khái niệm, thông số chuyên ngành

Nước thải công nghiệp bao gồm: Nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất.Nước

thải sinh hoạt bao gồm: nước thải sinh hoạt từ khâu chuẩn bị chế biến thức ăn tại các nhà hàng nhà ăn xí nghiệp: nước sinh hoạt của công nhân trong giờ làm việc và

nước thải tắm của công nhân sau ca làm việc

Hàm lượng chât rắn: Tổng chất rắn là thành phần vật lý đặc trứng nhất của nước thải, bao gồm các chất rắn không tan lơ lửng - chất lơ lửng (SS), chất keo và hòa tan

Nhu cầu oxy cho quá trình sinh hóa (BOD) và hóa học (COD)

Mức độ nhiễm bẩn nước thải bởi chất hữu cơ có thể xác định theo lượng oxy cần thiết để oxy hóa chất hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật hiếu khí và được goi là nhu cẩu oxv cho quá trình sinh hóa Tùy theo mục đích nghiên cứu có thể xác định BOD đối với nước thải đã lắng sơ bộ hoặc đối VỚI nước thải ban đầu

Trên thực tế BOD không đặc trưng cho sô" lượng đầy đủ chất hữu cơ có chứa trong nước thải Vì rằng một phần chất hữu cơ tự nó không bị Oxy hóa sinh hóa, phần khác dùng để tăng sinh khôi Để xác định tổng lượng Oxy cần thiết người ta sử dụng phương pháp oxy hóa iođat hay bicromat là những tác nhân oxy hóa hóa học mạnh Lượng oxy sử dụng cho quá trình oxy hóa chất hữu cơ bằng phương pháp hóa học này gọi là nhu cầu oxy cho quá trình hóa học - COD

Chỉ số COD biểu thị cả lượng các chất hữu cơ không thể bị oxy hóa sinh học do

đó nó có giá trị cao hơn giá trị của BOD

Oxy hòa tan (DO): Trong quá trình xử lý, các vi smh vật tiêu thụ oxy hòa tan đê

Oxy hóa sinh hóa, đồng hóa các chất dinh dưỡng và chất nền (BOD, N, P) cần thiêt cho sư sống, sinh sản và tăng trưởng

Trị số PH: Trị sô pH cho biết nước thải có tính trung hòa pH = 7 hay tính axit

pH<7 hoặc tính kiềm pH > 7 Quá trình xử lý sinh học nước thải rất nhạy cảm với

sự dao động của trị số pH Quá trình xử lý hiếu khí đòi hỏi trị sô pH trong khoảng 6.5 đến 8.5, khoảng giá trị tốt nhất là từ 6,8 đến 7.4

Hợp chất nitơ và phôtpho trong nước thải

Xác định hàm lượng các liên kết nitơ có trong nước thải đô thị và công nghiệp cũng

là cần thiết, vì chúng là thành phần dinh dưõng cơ bản trong quá trình phát triển của

vi sinh trong các công trình xử ]ý sinh học nước thải

Trong nước thải đô thị và nước thái công nghiệp, ni tơ tồn tại chủ yếu dưới dạng hữu cơ và amoniac Khi khử nitơ bằng sinh học xảy ra bốn quá trình cơ bản:

• Quá trình amôn hóa là quá trình biến đổi từ nitơ hữu cơ thành nitơ amôn

• Quá trình đồng hóa là việc sử dụng một phần nitơ amôn và kể cả nitơ hữu

do bay vào không khí

Phôtpho cũng như nitơ, nhưng phôtpho là chất dinh dưỡng đầu tiên cần thiết cho sự phát triển thảo mộc sông dưới nước Nếu nồng độ phôtpho trong nước thải xả ra sồng, suối, ao hồ vượt quá mức cho phép sẽ gây hiện tượng phì dưỡng Phôtpho thường ở dạng phôtphat vô cơ và cũng như nitơ bắt nguồn từ chất thải là phân, nước tiểu, ure, phân bón dùng trong nông nghiệp và các chất tẩy rửa dùng trong sinh hoạt thường ngày,

MỞ ĐẦU

Sự cần thiết phải nghiên cứu đề tài

Cùng với quá trình mở cửa về kinh tế xã hội, nền kinh tế Việt Nam hiên nay đã đạt được những kết quả đáng khích lệ Tuy nhiên việc phát triển nhanh về kinh tế trong giai đoạn hiện nay và quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước trong những năm tiếp theo đã và sẽ tạo nên những hậu quả nhất định, đặc biệt là vấn đề làm suy giảm chất lượng môi trường sống Sự xuất hiện liên tục trong những năm gần đây ở Việt Nam các khu công nghiệp mới với quy mô lớn, các nhà máy xí nghiệp đang tạo ra những bức xúc về môi trường và suy thoái nguồn tài nguyên thiên nhiên Đặc biệt là môi trường nước là một trong những môi trường quan trọng nhất, sau môi trường không khí

Chính vì vậy việc bảo vệ và giữ gìn để môi trường nướckhôngbịônhiễm là nhiệm vụ quan trọng không chỉ của riêng ai

Có nhiều nội dung trong việc bảo vệ và chống ô nhiễm môi trường nước, nhưng trước hết là phải xử lý các nguồn nước thải của sản xuất công nghiệp, trong đó có nước thải của công nghiệp mạ điện trước khi đổ vào hệ thống thải chung của thành phố

Nguồn nước thải của công nghiệp mạ điện chứa nhiều kim loại nặng gây ô nhiễm như crôm, kẽm, niken, đồng là một trong nhữns vấn đề đang được quan tâm cả về mặt kinh tế kỹ thuật và môi trường

Ngày nay trên thế giới đã có nhiều phương pháp xử lý nướcthảiđượcđưa ra: Phương pháp hoá học, phương pháp trao đổi ion, phương pháp thẩm thấu ngược, phương pháp khử kết tủa Nhưng khả năng áp dụng phương pháp này vào xử lý nước thải ở những nước đang phát triển như nước ta còn rất hạn chế vì giá thành để xử lý các chất gây ô nhiễm thường khá cao làm cho giá thành sản phẩm công nghiệp tăng quá mức thị trường có thể chấp nhận được, các cơ sở chưa có nhận thức đúng về vấn đề xử lý chất ô nhiễm, chưa đầu tư vốn để đổi mới công nghệ và thiết bị cho thích hợp nhằm giảm chất

gây ô nhiễm môi trường.Do năng xuất sản phẩm mạ từ đó đến nay tăng nên rất nhiều, các thiết bị xử lý trở nên cũ kỹ và lạc hậu các thông số đầu vào thay đổi, nên thành phần kim loại nặng gây độc hại ( chủ yếu là Cr+6 ) trong nước thải đã tăng lên nhiều lần Thành phần Cr+6 trong nước thải đã xử lý vẫn lớn hơn hàng trục lần so với tiêu chuẩn cho phép

Trước tình hình đó, những người làm công tác xử lý, các cán bộ quản lý môi trường, cán bộ quản lý sản xuất phải thống nhất đưa ra một giải pháp hữu hiệu đảm bảo mức độ thải theo tiêu chuẩn cho phép Có như vậy mới duy trì được vai trò của công nghiệp mạ điện và tính khả thi của luật môi trường

Do đó đề tài “ Nghiên cứu cải tạo công nghệ xử lý nước thải nhà máy Spindex Hà Nội giai đoạn 1 để áp dụng cho giai đoạn 2 của nhà máy” thực sự cần thiết khi nghiên cứu về ngành mạ hóa chất và nước thải rửa sau mạ để áp dụng cho các nhà máy sản xuất tương tự

Mục đích, yêu cầu nghiên cứu

Nghiên cứu hiện trạng công nghệ xử lý nước thải giai đoạn 1

Nghiên cứuứng dụngcông nghệ xử lý nước thải mạ Crom, Niken giai đoạn 1 cho giai đoạn 2 của nhà máy

Đối tượng nghiên cứu

Công nghệ xử lý nước thải rửa sau mạ Crom, Niken

Phạm vi nghiên cứu

Nhà máy Spindex – Hà Nội

Nhiệm vụ nghiên cứu

Khảo sát, đánh giá hiện trạng

Khảo sát, thu thập, thông tin tài liệu có liên quan đối tượng nghiên cứu

Thu thập, đánh giá các nghiên cứu trước đây về nước thải mạ

Đề xuất các giải pháp kỹ thuật công nghệ cho hệ thống xử lý nước thải giai đoạn 2 Đánh giá kinh tế, kỹ thuật, phương án thiết kế cải tạo

Đưa ra lộ trình thực hiện giải pháp cải tạo

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tài liệu

Phương pháp so sánh phân tích các thông tin trong nước và quốc tế thu thập được liên quan đến đối tượng nghiên cứu

Phương pháp vận dụng có tính kế thừa các giá trị khoa học và kết quả nghiên cứu Phương pháp tổng hợp nhằm đề xuất giải pháp công nghệ và cải tạo công nghệ

Cấu trúc luận văn:

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn gồm 3 chương:

CHƯƠNG I:TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA NHÀ

MÁY GIAI ĐOẠI 1

CHƯƠNG II: CƠ SỞ KHOA HỌC

CHƯƠNG III:NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP CẢI TẠO NÂNG CẤP HỆ

THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội

Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội

Email: digilib.hau@gmail.com

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận:

Việc xử lý nước thải của cơ sở mạ điện là cần thiết do nước thải công nghiệp mạ điện có pH dao động trong khoảng rộng và có nồng độ các kim loại ô nhiễm với độc tính cao Muốn nâng cao hiệu quả xử lý nước thải công nghiệp mạ điện thì cần phải thực hiện các biện pháp phòng ngừa ô nhiễm và giảm thiểu tại nguồn tức là tại phân xưởng mạ điện

Trong một loạt các phương pháp xử lý nước thải ngành mạ thì phương pháp oxy hóa khử và keo tụ là phương pháp phù hợp và khả thi nhất đối với điều kiện hiện nay của cơ sở sản xuất như: kinh phí eo hẹp, không có công nhân trình độ cao để vận hành hệ thống

Ưu điểm của hệ thống xử lý thiết kế theo phương pháp oxy hóa khử và keo tụ chính là: Dễ vận hành, dễ thao tác, tính linh hoạt cao có thể thay đổi công suất phù hợp với tình hình sản xuất của nhà máy ngay cả khi quy mô sản xuất của nhà máy được

mở rộng, hiệu suất xử lý cao và xử lý được triệt để chất ô nhiễm trong nước thải, lượng bùn thải sinh ra ít, khả năng tái thu hồi kim loại cao, chi phí xử lý cho 1 m3nước thải là tương đối, các hóa chất đều dễ kiếm và dễ mua trên thị trường

Hệ thống xử lý theo phương pháp kết tủa có thêm tủ điều khiển tự động, vận hành

dễ dàng, chỉ cần 1 kỹ thuật viên với trình độ trung bình là có thể điều khiển hệ thống, hiệu quả xử lý kim loại cao Tuy nhiên, hệ thống này phát sinh ra nhiều bùn Bùn này đều là các hydroxyt kim loại, rất độc hại, gặp điều kiện pH thuận lợi (pH = 4-5) thì bùn sẽ lại tan vào nước Việc xử lý bùn của hệ thống chủ yếu là đem đi chôn lấp mà không tận thu tái sử dụng kim loại còn chứa trong bùn nếu hàm lượng còn cao vì chi phí đầu tư ban đầu khá lớn

Kiến nghị:

Để giảm thiểu ô nhiễm chất thải mạ một cách hiệu quả và tốn ít chi phí nhất, các cơ

sở cần áp dụng các giải pháp quản lý và sản xuất sạch hơn trong sản xuất và cần nhận thức đúng về công tác môi trường cũng như được đầu tư vốn để đổi mới công nghệ thiết bị

4 TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Một số trang Web (www.Artisanplanting.com.vn, www.vinachem.com.vn)

2 Trần Minh Hoàng

Công nghệ mạ điện, NXB KH&KT, 2001

3 Trần Minh Hoàng

Phương pháp thiết kế xưởng mạ điện Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà nội, 1998

4 Sở khoa học, công nghệ và môi trường Tp Hồ Chí Minh

Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm công nghiệp trong sản xuất tiểu thủ công nghiệp – Tập 8 Xử lý ô nhiễm ngành mạ điện, 1998

5 Đinh Bách Khoa, INEST

Bài giảng môn các quá trình sản xuất cơ bản trong công nghệ môi trường, năm

7 Trần Văn Nhân - Ngô Thị Nga

Giáo trình Công nghệ xử lý nước thải, NXB KH&KT, 2006

8 Trần Minh Hoàng - Nguyễn Văn Thanh – Lê Đức Trí

Sổ tay mạ điện, NXB KH&KT, 2002

9 Mạc Cẩm Thảo

Khảo sát điều tra hiện trạng môi trường công nghiệp mạ điện trên địa bàn Hà Nội; Đánh giá hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống thông gió – Xử lý khí thải tại phân xưởng mạ Công ty khóa Minh Khai Luận văn thạc sĩ, Hà Nội,

10 Trần Văn Thắng

Mô hình hoá và tối ưu hoá quá trình công nghệ khử Crôm (IV) trong xử lý nước thải công nghiệp mạ điện Luận án Tiến sỹ, Hà nội, 1996

11 Trịnh Xuân Lai

Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, NXB Xây Dựng, 2008, [240

trang]

12 PGS.TS Hoàng Văn Huệ - PGS.TS Trần Đức Hạ

Thoát nước, Tập II, Xử lý nước thải, NXB KH&KT, Hà Nội, 2002

13 Trần Hiếu Nhuệ

Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp, NXB KH&KT, 2001

14 Bộ môn quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất - Khoa Hóa - Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất, tập I và II, Nhà xuất bản Khoa

học và Kỹ thuật, 1978

15 Trịnh Xuân Lai

Tính toán các công trình xử lý và phân phối nước cấp, NXB Xây Dựng, 2008

16 Đặng Xuân Hiển, INEST

Bài giảng môn xử lý nước thải, năm học 2008

17 Thí nghiệm Quá Trình Cơ Bản trong Công Nghệ Môi Trường

22 Đỗ Văn Đài, Nguyễn Bin, Phạm Xuân Toản, Đỗ Ngọc Cử, Đinh Văn Huỳnh

Cơ sở các quá trình và thiết bị công nghệ hóa học, tập I và II Trường Đại Học

Bách Khoa Hà Nội, 1999

23 Trần Văn Nhân và các cộng sự

Nghiên cứu nước thải mạ điện, Hà Nội, 1995

24 Một số trang web môi trường khác

25 Metcalf & Eddy (2003), Wastewater Engineering, 4th Edition

26 Tài liệu hướng dẫn sử dụng và vận hành hệ thống xử lý nước thải của nhà máy

5 PHỤ LỤC Phụ lục :Chi tiết tính toán các thiết bị chính trong hệ thống xử lý

1 Lưới chắn rác và hố thu nước thải:

a) Song chắn rác:

Song chắn được đặt ở cửa dẫn nước và công trình thu nước có tác dụng loại bỏ rác trong nước nhằm bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả xử lý của công trình xử lý nước thải

Thanh chắn rác có thể dùng loại tiết diện tròn, chữ nhật, bầu dục Tiết diện tròn ít được sử dụng vì rác dễ dính chặt vào thanh chắn gây khó khăn cho công tác vớt rác Được sử dụng nhiều là thanh chắn có tiết diện hình chữ nhật, tuy nhiên loại này tổn thất thuỷ lực lớn Song chắn đặt nghiêng góc 600 so với mặt phẳng ngang để thuận lợi khi vớt rác và đặt vuông góc với hướng nước chảy theo mặt bằng

Vì lượng rác trong các xưởng mạ không nhiều, với lưu lượng 200m3/ngày chọn song chắn có tiết diện hỗn hợp hình tròn và chữ nhật Loại song chắn này khắc phục được hạn chế của của 2 loại song chắn trên

Hình 4.1: Sơ đồ cấu tạo song chắn rác

Do kích thước các chất rắn vô cơ lơ lửng trong nước thải mạ điện thường lớn, nước lại chứa hợp chất ăn mòn, vì vậy ta dùng các lưới lọc rác để loại bỏ rác thô Các

lưới này được làm bằng inox vì inox có khả năng chịu được sự ăn mòn của các axit

hay kiềm có lẫn trong nước thải Kích thước mắt lưới là 2cm x 2 cm

b) Hố thu gom nước thải:

Từ bể mạ có 4 dòng thải chính đi theo các tuyến ống khác nhau đặt chìm dưới đất

về hố thu gom nước thải với lưu lượng mỗi dòng là:

Thời gian lưu nước trong hố thu gom tối thiểu là 15 – 20 phút

 Chọn thời gian lưu nước là t = 15 phút

+ Thể tích hố thu gom của dòng Cr là: V1 = Q.t = 7,5 15

60= 1,875 (m3) + Thể tích hố thu gom của dòng Xianua: V2 = Q.t = 5 15

60= 1,25 (m3) + Thể tích hố thu gom của dòng Zn và Ni: V3 = V4 = Q.t = 6,25.15

60 = 1,5625 (m3)

Hình 4.2: Hố thu gom

 Kích thước hố thu gom mỗi dòng:

+ Hố thu gom của dòng Cr:

Kích thước xây dựng hố thu là:

Chọn chiều cao bảo vệ là 0,3m

V1xd = cao × rộng × dài = 1,3 x 1,25 x 1,5 = 2,4375 (m3)

V2xd = cao × rộng × dài = 1,3 x 0,85 x 1,5 = 1,6575 (m3)

V3xd = V4xd = cao × rộng × dài = 1,3 x 1,05 x 1,5 = 2,0475 (m3)

(Ngoài tác dụng lưu giữ nước thải, mỗi hố thu gom này còn có tác dụng như một bể

lắng cát nhằm tách các hạt vô cơ có lẫn trong dòng thải của phân xưởng Lượng cặn

lắng sẽ được công nhân nhà máy định kì lấy ra khỏi hố với thời gian lấy là 1-1,5

Bể điều hòa đặt sau hố thu gom, nhận nước thải trực tiếp từ hố gom, đặt nửa chìm nửa nổi trên mặt đất Tại mỗi bể điều hòa, chúng ta có thể dùng cánh khuấy hoặc sục khí để điều hòa nồng độ các chất trong nước thải Ở đây, ta lựa chọn phương pháp khuấy trộn là sục khí bằng máy nén Phương pháp này sử dụng điện năng không lớn và còn có tác dụng tăng lượng oxy hòa tan trong nước giúp cho các quá trình oxy hóa được tốt hơn Nước thải sau khi điều hòa có hàm lượng oxy hòa tan cao

Bể điều hòa dạng hình chữ nhật trên mặt bằng Với 4 dòng thải chính có 4 bể điều hòa

 Vật liệu xây dựng: Bê tông cốt thép có trát lớp vữa chịu acid, thành bể dày 22cm

 Thể tích bể:

Do không có số liệu về sự thay đổi lưu lượng, thành phần nước thải theo thời gian trong ngày, nên chọn thời gian lưu là 45 phút tính gần đúng theo thời gian lưu cần thiết

Công thức tính thể tích bể: V = Qmax.t trong đó là Qmax = β.Q (với β là hệ số không điều hòa; chọn β = 1,5)

+) Với bể điều hòa dòng Cr:

V = Qmax.t = 1,5.7,5

60

45= 8,4375 (m3) Hình dạng của bể hình chữ nhật, có lót nhựa composit, chịu được axit, chịu được mài mòn, kích thước bể:

V = Qmax.t = 1,5.5.

60

45

= 5,625 (m3) Hình dạng bể điều hòa là hình chữ nhật, có lót nhựa composit, chịu được axit, chịu được mài mòn, kích thước bể:

 Hệ thống thổi khí được bố trí ở đáy bể điều hòa

Ống phân phối thường có đường kính 50 – 75 mm [13]

+ Sử dụng thiết bị cấp khí tạo bọt có kích thước trung bình kiểu dàn ống phân phối khí nén dạng đục lỗ Hệ thống phân phối gồm 1 tuyến ống dẫn khí chính D70 mm

từ máy nén khí tới các bể điều hòa Tại mỗi bể có: 1 đường ống nhánh D50 mm dẫn khí xuống dàn sục khí phía dưới, mỗi đường ống lắp van một chiều để điều chỉnh

lượng không khí cấp vào từng bể điều hòa cho phù hợp với lượng nước thải vào bể Thường lựa chọn hệ thống phân phối khí là đĩa quay, mỗi đĩa cách nhau 50cm

- Bể điều hòa dòng Cr có 4 hàng đĩa/bể, 5 đĩa/hàng

- Bể điều hòa dòng Xianua có 3 hàng đĩa/bể, 5 đĩa/hàng

- Bể điều hòa dòng Ni và dòng Zn có 3 hàng đĩa, 5 đĩa/hàng

Trên mỗi đường ống D50 ta lắp một van một chiều để điều chỉnh lượng không khí cấp vào từng bể điều hòa cho phù hợp với lượng nước thải vào bể

+ Do chỉ có tác dụng xáo trộn nước thải là chính nên cường độ cấp khí của máy nén

có thể thay đổi tùy vào lượng nước vào bể

Nước thải từ bể điều hòa tự chảy tràn sang ngăn thu nước bên cạnh qua lưới chắn làm bằng inox Lưới này có tác dụng tách rác vô cơ lần nữa, tránh tắc bơm Từ ngăn thu nước, nước thải được bơm lên các bể phản ứng Ngăn thu nước cũng được xây bằng bê tông cốt thép Chọn kích thước ngăn thu nước là:

+) Với ngăn thu của dòng Cr:

- Kéo dài với bể điều hòa 0,5m

- Rộng: 2,1m

- Sâu: 1,8m

- Chiều cao dự phòng: 0,2m

=> Thể tích xây dựng là: 2.2,1.0,5 = 2,1 (m3)

+) Với ngăn thu dòng Xianua:

- Kéo dài với bể điều hòa 0,5m

- Rộng: 1,4m

- Sâu: 1,8m

- Chiều cao dự phòng: 0,2m

=> Thể tích xây dựng: 2.1,4.0,5 = 1,4 (m3)

+) Với ngăn thu dòng Zn và dòng Ni:

- Kéo dài với bể điều hòa 0,5m

- Rộng: 1,7m

- Sâu: 1,8m

Hình 4.4: Nguyên lý làm việc của bể khử Cr6+ Nguyên lý hoạt động của bể phản ứng khử Cr6+ thành Cr3+ được mô tả như hình IV.4 Hóa chất Na2SO3 được định lượng đưa vào bể phản ứng Dung dịch axit (98%) từ bể chứa axit định lượng và đưa vào bể chứa để tạo môi trường thích hợp (pH = 3), thiết bị đo pH được gắn liền với thiết bị định lượng nhằm kiểm soát lượng axit đưa vào bể, tạo điều kiện cho phản ứng xảy ra tối ưu (ở đây dòng Cr mang tính axit nên dựa vào thiết bị đo pH mới thêm axit với lượng thích hợp)

Dòng thải chứa crôm được đưa vào bể chứa, được khuấy trộn đều với các hoá chất nhờ hệ thống cánh khuấy, tham gia phản ứng khử crôm (VI) thành crôm (III) Với thời gian phản ứng là 25 - 30 phút, hiệu suất khử crôm đạt 99,9% [6] Nước ra khỏi

bể được đưa vào bể phản ứng kết tủa

b) Tính toán thùng hóa chất sử dụng:

 Tính toán lượng hóa chất Na2SO3 cần thiết:

Phản ứng khử Cr6+ về Cr3+ là:

2H2CrO4 + 3Na2SO3 + 3H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + 5H2O(*)

Lượng Cr6+ bị khử trong 1m3 nước thải là:

10.36,8843,5862

2,008,997

2,01

Lượng Na2SO3 cần thiết bổ sung vào bể khử Cr6+ là 5,7(l/h)

Na2SO3 sẽ được pha dưới dạng dung dịch với nồng độ 20%

=> Lượng dung dịch Na2SO3 cần bổ sung vào bể khử Cr trong 1 ngày là:

VNa2SO3= 45,6 lit → Chọn loại bình 50 lit

Hóa chất được mua trên thị trường và pha vào thùng hàng ngày

c) Tính toán kích thước bể khử Cr (VI):

Vr = Q. (m3)

Trong đó:

Q : tổng lưu lượng nước thải và lưu lượng hóa chất sử dụng (m3/h)

 : thời gian phản ứng ở thiết bị khử Cr6+ thành Cr3+ (h)

Để phản ứng xảy ra với hiệu quả cao nhất ta chọn thời gian phản ứng là =30’ [6]

Do dòng thải mạ Cr có môi trường axit, nên khi cần mới bổ sung thêm axit cho phản ứng khử Cr (VI)

Lưu lượng các dòng vào bể:

Xây dựng bể hình tròn Chọn chiều cao bể là 2,5m, chiều cao bảo vệ là Hbv = 0,2 m

d) Tính toán cánh khuấy của bể khử:

Cánh khuấy có tác dụng tăng cường quá trình hòa trộn trong bể khử Chọn cánh khuấy chân vịt, loại cánh khuấy này thích hợp với độ nhớt không cao và có số vòng quay lớn

+) Các thông số cánh khuấy chân vịt [14]:

Đường kính cánh khuấy: d = D/3 = 0,85/3  0,3 (m)

Suy ra: S = 1,5 × 0,3 = 0,45 (m)

Chiều dài trục khuấy: L = H – S = 2,3 – 0,45 = 1,85 (m)

b = 0,1.D = 0,1 × 0,85 = 0,085 (m)

+) Số vòng quay của cánh khuấy:

Hiệu quả của quá trình khuấy trộn phụ thuộc vào cường độ và thời gian khuấy trộn

Cường độ khuấy trộn phụ thuộc trực tiếp vào năng lượng tiêu hao để tạo ra dòng

Với P: Năng lượng cần thiết, W

ρ: Khối lượng riêng của chất lỏng, kg/m3 Coi khối lượng riêng của nước

thải bằng khối lượng riêng của nước

Khối lượng riêng của nước ở 250C, ρ = 997,08 (kg/m3) [14]

d: đường kính cánh khuấy, d = 0,3 (m)

n: Số vòng quay của cánh khuấy, vòng/giây

K: hệ số sức cản của nước, phụ thuộc vào cánh khuấy

K = 0,32 [15]

5 2

d K

V G

Số vòng quay của cánh khuấy là 7,5 (vòng/giây)

+) Tính toán công suất của động cơ cánh khuấy:

n: số vòng quay của cánh khuấy (vòng/s)

ρ: khối lượng riêng của nước, kg/m3

2 3

→ Chất lỏng trong bể có chế độ chảy xoáy

- Công suất tiêu tốn:

Từ (*) và (**) ta có: Nc = 368 0, 32 0, 36 695

0, 36

N A

c

d c

N N



 , W Trong đó:

η: là hiệu suất truyền lực từ động cơ sang cánh khuấy, thường η = 0,6 ÷ 0,7 [13]

+ Bể oxy hóa xianua (do có mạ đồng xianua):

a) Hoạt động:

Chất oxy hóa được chọn là NaOCl cho bể phản ứng oxy hóa bằng bơm định lượng xảy ra quá trình oxy hóa

b) Tính toán hóa chất sử dụng:

 Tính toán lượng hóa chất cần thiết:

Lượng CN- bị oxh trong 1m3 nước thải là:

2CuCN + 6NaOCl + 2H2O => 2CuCl2 + 2NaCl + 4NaOH + N2 + 2CO2 (**)

Cứ 1 mol CN- thì cần 3 mol NaOCl

=> lượng NaOCl phản ứng trong 1m3 nước thải:

1  mol

Lượng NaOCl cần cho 1m3 nước thải là:

M = 4,614.74,5 = 343,743(g)

Lượng hóa chất NaOCl 20% cần thiết cho 1m3 nước thải là:

Khối lượng riêng của NaOCl 20% là: NaOCl1100(kg/m3)[14]

Khối lượng riêng của dung dịch Na2SO3 x% là :

2,008,997

2,01

dd

  = 8,459 (l/h) Lượng NaOCl được bơm vào bể oxy hóa xianua bằng bơm định lượng và trong bể oxy hóa xianua phải lắp đầu dò pH nhằm kiểm soát được pH của phản ứng luôn ở

pH = 8,5-10

 Tính toán thùng chứa NaOCl:

Lượng NaOCl cần thiết bổ sung vào dòng thải là 8,459(l/h)

=> Thể tích nước dùng trong 1 ngày là:

Vậy thùng đựng nước javen là một thùng nhựa có nắp đậy và thể tích khoảng 70 lít Hóa chất được mua trên thị trường và pha vào thùng hàng ngày Nước javen được bơm định lượng vào bể oxy hóa

Riêng với NaOH ta dùng dung dịch xút có nồng độ 20% Lượng xút này được bơm định lượng tự động bơm vào bể để duy trì pH = 8,5 – 10 (theo tín hiệu kiểm soát của đầu dò pH) Xút này có thể lấy từ thùng đựng xút riêng (100 lít) của bể oxy hóa xianua hoặc từ thùng chứa xút của bể kết tủa

b) Tính toán kích thước bể oxy hóa CN - :

Vr = Q. (m3)

Trong đó:

Q : tổng lưu lượng nước thải và lưu lượng hóa chất sử dụng (m3/h)

 : thời gian phản ứng ở thiết bị oxy hóa CN-

: Ta chọn thời gian phản ứng là 30’ [6]

Lưu lượng các dòng vào bể:

Q = QCN- + Qdd

Với :

QCN- : lưu lượng dòng thải xianua, QCN- = 5 (m3/h)

Qdd : lượng hóa chất NaOCl ; Qdd = 8,459.10-3 (m3/h)

Thể tích cần thiết của bể oxh CN- là:

V = (5 + 8,459.10-3).3 0

6 0 = 2,504(m3) Chọn hệ số dư là k = 2  xác định được thể tích của bể phản ứng khử là ~ 5,01m3

Ta xây dựng bể hình trụ tròn Chọn chiều cao bể là 2,5m, chiều cao bảo vệ là Hbv = 0,2 m