intTypePromotion=3
Array
(
    [0] => Array
        (
            [banner_id] => 140
            [banner_name] => KM1 - nhân đôi thời gian
            [banner_picture] => 964_1568020473.jpg
            [banner_picture2] => 839_1568020473.jpg
            [banner_picture3] => 620_1568020473.jpg
            [banner_picture4] => 994_1568779877.jpg
            [banner_picture5] => 
            [banner_type] => 8
            [banner_link] => https://tailieu.vn/nang-cap-tai-khoan-vip.html
            [banner_status] => 1
            [banner_priority] => 0
            [banner_lastmodify] => 2019-09-18 11:11:47
            [banner_startdate] => 2019-09-11 00:00:00
            [banner_enddate] => 2019-09-11 23:59:59
            [banner_isauto_active] => 0
            [banner_timeautoactive] => 
            [user_username] => sonpham
        )

)

Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày

Chia sẻ: Conan Edowa | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:39

0
279
lượt xem
92
download

Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày được thực hiện nhằm nghiên cứu khả năng xử lý Niken trong nước thải mạ điện bằng phương pháp kết tủa kết hợp với hấp phụ sử dụng than bùn biến tính, mời các bạn cùng tham khảo. Đây là tài liệu hữu ích với các bạn chuyên ngành Môi trường và những ngành có liên quan.

 

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày

  1. ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS  Dương Thị  Thành                                 SVTH:  Nguyễn Lê Minh Thao  ­ MSSV:  90102403 MỤC LỤC 1
  2. ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS  Dương Thị  Thành                                 SVTH:  Nguyễn Lê Minh Thao  ­ MSSV:  90102403 Phần I TÌM HIỂU VỀ  NƯỚC THẢI XI MẠ I. Công nghệ xử lý bề mặt (xi mạ): Công nghệ xử lý bề mặt (xi mạ) thường bao gồm các công đoạn sau: ­ Bề mặt của vật liệu cần mạ phải được làm sạch để  lớp mạ có độ  bám dính   cao và không có khuyết tật. Để làm sạch bề mặt trước hết phải tẩy rửa lớp   mỡ  bảo quản trên bề  mặt bằng cách tẩy rửa với dung môi hữu cơ  hoặc với   dung dịch kiềm nóng. Dung môi thường sử dụng là loại hydrocacbon đã được  clo hoá như tricloetylen, percloetylen. Dung dịch kiềm thường là hỗn hợp của   xút, soda, trinatri photphat, popyphotphat, natri silicat và chất hoạt động bề  mặt (tạo nhũ). ­ Hoạt hoá bề mặt của vật liệu mạ bằng cách nhúng chúng vào dung dịch axit  loãng (H2SO4, HCl), nếu mạ  với dung dịch chứa xianua (CN) thì chúng được  nhúng vào dung dịch natri xianua. ­ Giai đoạn mạ  được tiến hành sau đó, dung dịch mạ  ngoài muối kim loại còn   chứa axit hoặc kiềm đối với trường hợp mạ có chứa xianua. Sau từng bước, vật liệu mạ đều được tráng rửa với nước. Một số dung dịch mạ  có các thành phần chủ yếu sau: o Dung dịch chì: axit + muối chì (II) dạng borflorua hoặc silicoflorua. o Dung dịch chì­ thiếc: axit, muối chì, thiếc (II) dạng borflorua. o Dung dịch đồng hun: dung dịch xianua trong đó đồng nằm trong phức  xianua và thiếc trong phức hydroxo. Ngoài ra dung dịch còn chứa xianua tự  do (NaCN). o Dung dịch cadmi: axit + cadmi dạng muối sunfat. Thông dụng hơn là  dung dịch cadmi dạng phức xianua và xianua tự do. o Dung dịch crôm: axit crômic và axit sunfuric. o Dung dịch vàng: dung dịch xianua, vàng nằm trong phức NaAu(CN)2 và  xianua tự do. Có thể sử dụng phức vàng­sunfit. o Dung dịch đồng: axit + đồng sunfat hoặc đồng borflorua. o Dung dịch đồng xianua (phức) và xianua tự  do, dung dịch đồng dạng  polyphotphat và muối amoni. o Dung dịch niken: muối niken sunfat, clorua và axit yếu (axit boric) hoặc   dung dịch niken trên nền của axit amonisulfonic. o Dung dịch bạc: dung dịch bạ2c xianua hoặc dung dịch bạc thisunfat.
  3. ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS  Dương Thị  Thành                                 SVTH:  Nguyễn Lê Minh Thao  ­ MSSV:  90102403 o Dung dịch kẽm: phức kẽm xianua và xianua tự  do hoặc kẽm sunfat,  clorua với axit boric hoặc muối amoni làm chất đệm. 3
  4. ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS  Dương Thị  Thành                                 SVTH:  Nguyễn Lê Minh Thao  ­ MSSV:  90102403 Dây chuyền công nghệ chung của công nghệ xi mạ: 4
  5. ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS  Dương Thị  Thành                                 SVTH:  Nguyễn Lê Minh Thao  ­ MSSV:  90102403 Vật cần mạ Làm sạch cơ học Bụi, gỉ Dung môi Mài nhẵn, đánh bóng  Bụi kim  ọc loại Hơi dung môi Tẩy dầu, mỡ Nước thải chứa dầu  mỡ Hơi, axit NaOH, HCl, H2SO4 Làm sạch bằng hoá  học và điện hoá Axit, kiềm Zn(CN)2 NaCN H2SO4 CuSO4 Axit Chất làm  ZnCl2 NaOH NaCN Cu(CN)2 Muội  bóng H3BO3 Au NiSO4 ZnO Muội  H3BO3 Ag Mạ  Mạ Niken Mạ kẽm Mạ  Mạ vàng crôm đồng Cr6+ Ni2+, axit CN­, Zn2+, axit Cu2+, axit CN­, axit 5
  6. H2SO4 CrO3 ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS  Dương Thị  Thành                                 SVTH:  Nguyễn Lê Minh Thao  ­ MSSV:  90102403 Một ví dụ  về  công nghệ  xi mạ  phụ  tùng xe đạp và xe máy  ở  thành phố  Hồ  Chí Minh: Nguyên liệu  ngâm HCl  thùng quay NaOH  mài cát  nấu NaOH (tẩy bề  mặt)  mạ Niken  mạ Crôm  ly tâm  sấy khô  thành phẩm.  Dây chuyền mạ  Lò mạ  Bể mạ II. Lưu   lượng   và   thành   phần,   tính   chất   nước  thải: Nước thải từ  xưởng xi mạ  có thành phần đa dạng về  nồng độ  và pH biến đổi rộng từ rất axit 2­3, đến rất kiềm 10­11. Đặc trưng chung của   nước thải ngành mạ là chứa hàm lượng cao các muối vô cơ và kim loại nặng.   Tuỳ theo kim loại của lớp mạ mà nguồn ô ề nhiễm có thể là Cu, Zn, Cr, Ni,…  và cũng tuỳ thuộc vào loại muối kim loại được sử dụng mà nước thải có chứa  các độc tố  như  xianua, sunfat, amoni, crômat,… Các chất hữu cơ  ít có trong  nước thải xi mạ, phần chủ yếu là chất tạo bông, chất hoạt động bmặt … nên  BOD, COD thường thấp và không thuộc đối tượng xử  lý. Đối tượng xử  lý   chính là các ion vô cơ mà đặc biệt là các muối kim loại nặng như Cr, Ni, Cu,   Fe,… Nước thải nên tách riêng thành 3 dòng riêng biệt: 6
  7. ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS  Dương Thị  Thành                                 SVTH:  Nguyễn Lê Minh Thao  ­ MSSV:  90102403 ­ Dung dịch thải đậm đặc từ các bể nhúng, bể ngâm. ­ Nước rửa thiết bị có hàm lượng chất bẩn trung bình (muối kim loại, dầu   mỡ và xà phòng,… ­ Nước rửa loãng Để  an toàn và dễ  dàng xử  lý, dòng axit crômic và dòng cyanide  nên tách riêng. Chất gây ô nhiễm nước thải xi mạ  có thể  chia làm vài nhóm  sau: o Chất ô nhiễm độc như cyanide CN­, Cr (VI), F­,… o Chất ô nhiễm làm thay đổi pH như  dòng axit và  kiềm o Chất ô nhiễm hình thành cặn lơ lửng như hydroxit,  cacbonat và photphat o Chất ô nhiễm hữu cơ như dầu mỡ, EDTA … Các   cuộc   khảo   sát   cho   thấy   các   quá   trình   trong ngành xử  lý kim loại khá đơn giản và tương tự  nhau. Nguồn chất thải   nguy hại phát sinh từ  quá trình làm mát, lau rửa và đốt cháy dầu. Xử  lý kim   loại đòi hỏi một số  hoá chất như  axit sunfuric, HCl, xút, …để  làm sạch bề  mặt kim loại trước khi mạ. Thể tích nước thải được hình thành từ công đoạn   rửa bề mặt, làm mát hay làm trơn các bề  mặt kim loại khá lớn, gây ô nhiễm   nguồn nước và ảnh hưởng đến sức khoẻ cộng đồng.    Bảng: Thành phần nước thải cơ  sở  xi mạ  phụ  tùng xe gắn máy (CEFINEA,  1996) Chỉ tiêu Đơn vị Nước thải Ni Nước thải mạ  Nước thải  Cr ngâm NaOH pH 5.47 3064 11.49 TDS mg/l 502 82.3 2370 ­ Cl mg/l 100 24 58 ­ SO4 mg/l 400 25 38 Alk mgCaCO3/l 60 0 1513 Ni mg/l 286 4.3 ­ Cr mg/l ­ 39.6 ­ Bảng trên cho thấy nước thải ô nhiễm chủ  yếu do các chất kiềm, axit và kim  loại nặng Crôm và niken. III. Ảnh hưởng của nước thải ngành xi mạ  đến  môi trường và con người: 1. Ảnh hưởng đến môi trường: ­ Là độc chất đối với cá và thực vật nước 7
  8. ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS  Dương Thị  Thành                                 SVTH:  Nguyễn Lê Minh Thao  ­ MSSV:  90102403 ­ Tiêu diệt các sinh vật phù du, gây bệnh cho cá và biến đổi các tính chất lí hoá  của nước, tạo ra sự tích tụ sinh học đáng lo ngại theo chiều dài chuỗi thức ăn.   Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy, với nồng độ đủ lớn, sinh vật có thể bị  chết hoặc thoái hóa, với nồng độ  nhỏ  có thể  gây ngộ  độc mãn tính hoặc tích   tụ sinh học, ảnh hưởng đến sự sống của sinh vật về lâu về dài. ­ Ảnh hưởng đến đường ống dẫn nước, gây ăn mòn, xâm thực hệ  thống cống   rãnh. ­ Ảnh hưởng đến chất lượng cây trồng, vật nuôi canh tác nông nghiệp, làm  thoái hoá đất do sự chảy tràn và thấm của nước thải. ­ Ảnh hưởng đến hệ  thống xử  lý nước thải, cần tách riêng nếu không sẽ   ảnh  hưởng đến hoạt động của vi sinh vật khi thực hiện xử lý sinh học. 2. Ảnh hưởng đến con người: Xi mạ  là ngành có mật độ  gây ô nhiễm môi trường cao bởi hơi hóa chất, nước   thải có chứa các ion kim loại nặng, kim loại độc  ảnh hưởng tới sức khỏe con   người gây nên nhiều căn bệnh khó chữa, nguy hiểm tới tính mạng. Nước thải từ  các quá trình xi mạ kim loại, nếu không được xử lý, qua thời gian tích tụ và bằng  con đường trực tiếp hay gián tiếp, chúng sẽ tồn đọng trong cơ thể con người và  gây các bệnh nghiêm trọng, như  viêm loét da, viêm đường hô hấp, eczima, ung   thư,...  Trong khuôn khổ  của Đồ  án này chỉ  chú trọng vào tính chất gây ô nhiễm môi   trường của nước thải xi mạ do độc tính của Crôm. 3. Độc tính của Crôm: Mặc dù Crôm tồn tại  ở  nhiều trạng thái khác nhau, chỉ  có Cr(III) và Cr(VI) gây  ảnh hưởng lớn đến sinh vật và con người. a. Đường xâm nhập và đào thải: Crôm xâm nhập vào cơ thể theo 3 đường: hô hấp, tiêu hóa và qua da. Cr(VI) được  cơ thể hấp thu dễ dàng hơn Cr(III) nhưng khi vào cơ thể Cr(VI) sẽ chuyển thành   dạng Cr(III). Dù xâm nhập vào cơ thể  theo bất cứ  đường nào, Crôm cũng được  hòa tan trong máu  ở  nồng độ  0.001mg/ml, sau đó được chuyển vào hồng cầu và  sự  hòa tan  ở  hồng cầu nhanh hơn 10­20 lần. Từ  hồng cầu, Crôm được chuyển  vào các tổ chức và phủ tạng. Crôm gắn với Sidero filing albumin và được giữ lại   ở phổi, xương, thận, gan, phần còn lại thì qua phân và nước tiểu. Từ các cơ quan   phủ  tạng, Crôm lại được hòa tan dần vào máu, rồi được đào thải qua nước tiểu   từ vài tháng đến vài năm. Do đó nồng độ Crôm trong máu và nước tiểu biến đổi   nhiều và kéo dài. b. Tác động đến sức khoẻ: 8
  9. ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS  Dương Thị  Thành                                 SVTH:  Nguyễn Lê Minh Thao  ­ MSSV:  90102403 Qua ngiên cứu người ta thấy Crôm có vai trò sinh học như  chuyển hóa glucose,   protein, chất béo  ở  động vật hữu nhũ. Dấu hiệu của thiếu hụt Crôm  ở  người  gồm có giảm cân, cơ thể không thể loại đường ra khỏi máu, thần kinh không ổn  định. Tuy nhiên với hàm lượng cao Crôm làm giảm protein, axit nucleic và ức chế  hệ thống men cơ bản. Cr(VI) độc hơn Cr(III). IARC đã xếp Cr(VI) vào nhóm 1, Cr(III) vào nhóm 3 đối   với các chất gây ung thư. Hít thở  không khí có nồng độ  Crôm (ví dụ  axit crômic  hay  Cr(III)  trioxit)  cao (>2μg/m3)  gây kích thích mũi  làm  chảy nước  mũi,  hen  suyễn dị  ứng, ung thư  (khi tiếp xúc với Crôm có nồng độ  cao hơn 100­1000 lần   nồng độ  trong môi trường tự  nhiên). Ngoài ra Cr(VI) còn có tính ăn mòn, gây dị  ứng, lở loét khi tiếp xúc với da. c.   Nồng độ giới hạn:  US.   EPA   giới   hạn   nồng   độ   tối   đa   cho   phép   của   Cr(VI)   và   Cr(III) trong nước uống là 100 μg/l.   Quy định của SHA về  nồng độ  của Crôm trong không khí tại   nơi làm việc là: o Giới hạn tiếp xúc nghề  nghiệp cho ngày làm việc 8 giờ,  tuần làm việc 40 giờ là 500 μg/m3 đối với Crôm tan trong nước và 1000  μg/m3 đối với Crôm kim loại và muối không tan. o Nồng độ  của Crôm trioxit (axit crômic) và các hợp chất   của   Cr(VI)   trong   không   khí   tại   nơi   làm   việc   không   cao   hơn   52   μg   Cr(VI)/m3 cho ngày làm việc 10 giờ, tuần 40 giờ.  NIOSH xem tất cả hợp chất Cr(VI) có tiềm năng gây ung thư nghề nghiệp và   đưa ra giới hạn nồng độ tiếp xúc là 1 μg Cr(VI)/m3 cho ngày làm việc 10 giờ,  tuần 40 giờ. IV. Hiện   trạng   ô   nhiễm   môi   trường   do   công  nghiệp xi mạ tại Việt Nam: Kết quả  các nghiên cứu gần đây về  hiện trạng môi trường  ở  nước ta  cho thấy, hầu hết các nhà máy, cơ sở xi mạ kim loại có quy mô vừa và nhỏ,   áp dụng công nghệ cũ và lạc hậu, lại tập trung chủ yếu tại các thành phố lớn,   như  Hà Nội, Hải Phòng, TP.HCM, Biên Hoà (Đồng Nai) ... Trong quá trình  sản xuất, tại các cơ  sở  này (kể  cả  các nhà máy quốc doanh hoặc liên doanh   với nước ngoài), vấn đề  xử  lý ô nhiễm môi trường còn chưa được xem xét   đầy đủ  hoặc việc xử  lý còn mang tính hình thức, chiếu lệ, bởi việc đầu tư  cho xử  lý nước thải khá tốn kém và việc thực thi Luật Bảo vệ  môi trường  chưa được nghiêm minh. 9
  10. ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS  Dương Thị  Thành                                 SVTH:  Nguyễn Lê Minh Thao  ­ MSSV:  90102403 Nước thải mạ  thường gây ô nhiễm bởi các kim loại nặng, như  crôm,  niken ... và độ pH thấp. Phần lớn nước thải từ các nhà máy, các cơ  sở  xi mạ  được đổ trực tiếp vào cống thoát nước chung của thành phố mà không qua xử  lý triệt để, đã gây ô nhiễm cục bộ trầm trọng nguồn nước.  Kết quả khảo sát tại một số nhà máy cơ  khí ở  Hà Nội cho thấy, nồng   độ  chất độc có hàm lượng các ion kim loại nặng, như  crôm, niken, đồng ...  đều cao hơn nhiều so với tiêu chuẩn cho phép; một số cơ sở mạ điện tuy có  hệ  thống xử  lý nước thải nhưng chưa chú trọng đầy đủ  đến các thông số  công nghệ  của quá trình xử  lý để  điều chỉnh cho phù hợp khi đặc tính của  nước thải thay đổi. Tại TP.HCM, Bình Dương và Đồng Nai, kết quả  phân   tích chất lượng nước thải của các nhà máy, cơ sở xi mạ điển hình ở  cả 3 địa  phương này cho thấy, hầu hết các cơ sở đều không đạt tiêu chuẩn nước thải   cho phép: hàm lượng chất hữu cơ cao, chỉ tiêu về  kim loại nặng vượt nhiều   lần tiêu chuẩn cho phép, COD dao động trong khoảng 320 ­ 885mg/lít do thành  phần nước thải có chứa cặn sơn, dầu nhớt ....  Hơn 80% nước thải của các nhà máy, cơ sở  xi mạ  không được xử  lý.  Chính nguồn thải này đã và đang gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường  nước mặt, ảnh hưởng đáng kể  chất lượng nước sông Sài Gòn và sông Đồng  Nai.  Ước tính, lượng chất thải các loại phát sinh trong ngành công nghiệp xi  mạ  trong những năm tới sẽ  lên đến hàng ngàn tấn mỗi năm. Điều này cho   thấy các khu vực ô nhiễm và suy thoái môi trường  ở nước ta sẽ  còn gia tăng  nếu không kịp thời đưa ra các biện pháp hữu hiệu.  10
  11. ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS  Dương Thị  Thành                                 SVTH:  Nguyễn Lê Minh Thao  ­ MSSV:  90102403 Phần 2 LỰA CHỌN VÀ ĐỀ XUẤT  PHƯƠNG PHÁP VÀ CÔNG NGHỆ  XỬ LÝ  I. Giới thiệu các phương pháp và công  nghệ xử lý nước thải xi mạ: Phương pháp xử lý nước thải xi mạ phổ biến nhất là dùng phương pháp hoá học  rồi đến trao đổi ion, phương pháp chưng cất, phương pháp điện thẩm tích. Chọn  phương pháp nào là tuỳ chỉ tiêu kinh tế ­ kĩ thuật cho phép, điều kiện môi trường  địa phương, yêu cầu, mục đích dùng lại hoặc thải thẳng ra môi trường… Chọn  phương pháp nào cũng phải bảo đảm chất lượng môi trường theo TCVN 5945­  1995. 1. Phương pháp kết tủa: Quá trình kết tủa thường được  ứng dụng cho xử  lý nứơc thải chứa kim loại  nặng. Kim loại nặng thường kết tủa ở dạng hydroxit khi cho chất kiềm hóa (vôi,  NaOH, Na2CO3,…) vào để đạt đến giá trị pH tương ứng với độ hoà tan nhỏ nhất.   Giá trị pH này thay đổi tuỳ theo kim loại. Độ hoà tan nhỏ nhất của Crôm ở pH 7.5   và kẽm là 10.2. Ở ngoài giá trị đó, hàm lượng hoà tan tăng lên. Khi xử lý kim loại, cần thiết xử lý sơ bộ để khử đi các chất cản trở quá trình kết   tủa. Thí dụ như cyanide và ammonia hình thành các phức với nhiều kim loại làm   giảm hiệu quả  quá trình kết tủa. Cyanide có thể  xử  lý bằng chlorine hoá­kiềm,  ammonia có thể  khử  bằng phương pháp chlorine hoá điểm uốn (breakthrough   point), tách khí (air stripping) hoặc các phương pháp khác trước giai đoạn khử  kim loại.   Trong xử lý nước thải công nghiệp, kim loại nặng có thể loại bỏ bằng quá trình  kết tủa hydroxit với chất kiềm hóa, hoặc dạng sulfide hay carbonat. Một số  kim loại như  arsenic hoặc cadmium  ở  nồng độ  thấp có thể  xử  lý hiệu   quả khi cùng kết tủa với phèn nhôm hoặc sắt. Khi chất lượng đầu ra đòi hỏi cao,   có thể áp dụng quá trình lọc để loại bỏ các cặn lơ lửng khó lắng trong quá trình   kết tủa. Đối với Crôm VI (Cr6+), cần thiết tiến hành khử Cr6+ thành Cr3+ và sau đó kết tủa  với vôi hoặc xút. Hoá chất khử thông thường cho xử lý nước thải chứa Crôm là  11
  12. ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS  Dương Thị  Thành                                 SVTH:  Nguyễn Lê Minh Thao  ­ MSSV:  90102403 ferrous sulphate (FeSO4), sodium­meta­bisulfit, hoặc sulfur dioxit. Ferrous sulphate  (FeSO4), sodium­meta­bisulfit có thể ở dạng rắn hoặc dung dịch. SO2 ở dạng khí  nén trong các bình chịu áp. Quá trình khử hiệu quả trong môi trường pH thấp. Vì  vậy các hoá chất khử sử dụng thường là các chất mang tính axit mạnh. Trong quá  trình khử, Fe2+ sẽ chuyển thành Fe3+. Nếu sử dụng meta­bisulfit hoặc sulfur dioxit,  ion SO32­ chuyển thành SO42­. Phản ứng tổng quát như sau:  Cr6+ + Fe2+ + H+  Cr3+ + Fe3+ Cr6+ + Na2S2O3 (hoặc SO2) + H+  Cr3+ + SO42­ Cr3+ + 3OH­  Cr(OH)3  Trong phản ứng oxy hoá khử, ion Fe2+ phản  ứng với Cr6+, khử  Cr6+ thành Cr3+ và  oxy hoá Fe2+ thành Fe3+. Phản ứng xảy ra nhanh hơn ở pH nhỏ hơn 3. Axit có thể  được thêm vào để đạt pH thích hợp. Sử dụng FeSO4 là tác nhân khử có điểm bất  lợi khối lượng bùn sinh ra khá lớn do cặn Fe(OH) 3 tạo thành khi cho chất kiềm   hoá vào. Để thu được phản ứng hoàn toàn, cần thiết phải thêm lượng FeSO4 dư,  khoảng 2.5 lần so với hàm lượng tính toán trên lí thuyết.   Lượng axit cần thiết cho quá trình khử Cr6+  phụ  thuộc vào độ axit của nước thải  nguyên thuỷ, pH của phản ứng khử và loại hoá chất sử dụng.  Xử  lý từng mẻ  (batch treatment)  ứng dụng có hiệu quả  kinh tế, khi nhà máy xi   mạ  có lưu lượng nước thải mỗi ngày ≤ 100m3/ngày. Trong xử  lý từng mẻ  cần  dùng hai loại bể có dung tích tương đương lượng nước thải trong một ngày Q ngày.  Một bể dùng xử lý, một bể làm đầy. Khi lưu lượng ≥ 100m3/ngày, xử  lý theo mẻ  không khả  thi do dung tích bể  lớn.   Xử  lý dòng chảy liên tục đòi hỏi bể  axit và khử, sau đó qua bể  trộn chất kiềm  hoá và bể lắng. Thời gian lưu nước trong bể khử phụ thuộc vào pH, thường lấy  tối thiểu 4 lần so với thời gian phản  ứng lý thuyết. Thời gian tạo bông thường   lấy khoảng 20 phút và tải trọng bể lắng không nên lấy ≥ 20m3/ngày. Trong trường hợp nước rửa có hàm lượng crôm thay đổi đáng kể, cần thiết có bể  điều hoà trước bể khử để giảm thiểu dao động cho hệ thống châm hoá chất. 2. Phương pháp trao đổi ion: Phương pháp này thường được ứng dụng cho xử  lý nước thải xi mạ  để  thu hồi  Crôm. Để  thu hồi axit crômic trong các bể  xi mạ, cho dung dịch thải axit crômic  qua cột trao đổi ion resin cation (RHmạnh) để khử các ion kim loại (Fe, Cr3+,  Al,…).  Dung dịch sau khi qua cột resin cation có thể  quay trở  lại bể  xi mạ  hoặc bể dự  trữ. Do hàm lượng Crôm qua bể xi mạ khá cao (105­120kg CrO3/m3), vì vậy để có  thể trao đổi hiệu quả, nên pha loãng nước thải axit crômic và sau đó bổ sung axit   crômic cho dung dịch thu hồi. Đối với nước thải rửa, đầu tiên cho qua cột resin cation axit mạnh để  khử  các  kim loại. Dòng ra tiếp tục qua cột resin anion kiềm mạnh để  thu hồi crômat và  12
  13. ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS  Dương Thị  Thành                                 SVTH:  Nguyễn Lê Minh Thao  ­ MSSV:  90102403 thu nước khử  khoáng. Cột trao đổi anion hoàn nguyên với NaOH. Dung dịch qua   quá trình hoàn nguyên là hỗn hợp của Na2CrO4 và NaOH. Hỗn hợp này cho chảy  qua cột trao đổi cation để  thu hồi H2CrO4  về  bể  xi mạ. Axit crômic thu hồi từ  dung dịch đã hoàn nguyên có hàm lượng trung bình từ 4­6%. Lượng dung dịch thu   được từ giai đoạn hoàn nguyên cột resin cation cần phải trung hoà bằng các chất  kiềm hoá, các kim loại trong dung dịch kết tủa và lắng lại ở bể lắng trước khi xả  ra cống. 3. Phương pháp điện hóa: Dựa trên cơ  sở  của quá trình oxy hoá khử  để  tách kim loại trên các điện cực   nhúng trong nước thải chứa kim loại nặng khi cho dòng điện một chiều chạy   qua. Phương pháp này cho phép tách các ion kim loại ra khỏi nước mà không cần   cho thêm hoá chất, tuy nhiên thích hợp cho nước thải có nồng độ kim loại cao (>   1g/l) 4. Phương pháp sinh học: Dựa trên nguyên tắc một số  loài thực vật, vi sinh vật trong nước sử  dụng kim  loại như  chất vi lượng trong quá trình phát triển khối như  bèo tây, bèo tổ  ong,   tảo,… Với phương pháp này, nước thải phải có nồng độ kim loại nặng nhỏ hơn   60 mg/l và phải có đủ  chất dinh dưỡng (nitơ, phốtpho,…) và các nguyên tố  vi  lượng cần thiết khác cho sự phát triển của các loài thực vật nước như  rong tảo.  Phương pháp này cần có diện tích lớn và nước thải có lẫn nhiều kim loại thì  hiệu quả xử lý kém. II. Đề xuất công nghệ: 1. Đặc điểm thành phần ô nhiễm của nước thải: THÔNG SỐ ĐƠN VỊ NƯỚC THẢI NƯỚC THẢI SAU   XỬ LÝ Lưu lượng m3/ngày 30 30 pH 4 6­9 Oil mg/l 34­65 Vết Cr3+ mg/l 55­73
  14. ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS  Dương Thị  Thành                                 SVTH:  Nguyễn Lê Minh Thao  ­ MSSV:  90102403 Thiết bị vớt dầu mỡ Nước thải Hố thu gom Bể điều hòa Bể phản  Bể chứa  ứng+ lắng  trung gian kết hợp Thiết bị trao                             Sân phơi bùn đổi ion            Nước sạch 14
  15. ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS  Dương Thị  Thành                                 SVTH:  Nguyễn Lê Minh Thao  ­ MSSV:  90102403 3. Thuyết minh công nghệ: Nước thải từ  nhà máy xi mạ  được thu gom lại tại hố  thu gom. Nước thải tiếp   tục được bơm sang bể điều hoà lưu lượng, tại đây nước thải sẽ ổn định về  lưu   lượng, đồng thời được loại bỏ lượng dầu mỡ do bố trí kết hợp thiết bị  vớt dầu   mỡ  với thời gian lưu nước là 5h. Sau đó nước thải được đưa sang bể  phản ứng  và lắng kết hợp. Tại đây trước tiên châm dung dịch H2SO4 để  hạ  pH xuống còn  2.1­2.3 (là pH để  tạo điều kiện cho quá trình oxy hóa Cr6+), sau đó châm FeSO4  nhằm oxy hoá lượng Cr6+ thành Cr3+, khuấy trong 5­10 phút với tốc độ khoảng 8  vòng/phút, ngưng khuấy và để  yên trong 5­10 phút cho phản  ứng xảy ra. Sau đó   châm dung dịch NaOH để  tạo kết tủa Cr(OH)3, khuấy trong 5­10 phút, tốc độ  khuấy như  khi châm FeSO4, sau đó giảm tốc độ khuấy còn 20 vòng/giờ  để  thực  hiện lắng. Quá trình lắng xảy ra trong vòng 4 giờ. Phần nước trong qua 3 van xả  xuống bể chứa và được bơm qua thiết bị trao đổi ion (cột trao đổi ion) nhằm xử  lý nốt những ion còn sót lại sau bể phản ứng và lắng. Nước ra từ cột trao đổi ion   là nước sạch đạt tiêu chuẩn thải loại B, được đưa đến nguồn tiếp nhận. 15
  16. ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS  Dương Thị  Thành                                 SVTH:  Nguyễn Lê Minh Thao  ­ MSSV:  90102403 Phần 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ  CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ Các thông số của nước thải theo đề bài: THÔNG SỐ ĐƠN VỊ NƯỚC THẢI NƯỚC THẢI   SAU XỬ LÝ Lưu lượng m3/ngày 30 30 pH 4 6­9 Oil mg/l 34­65 Vết Cr3+ mg/l 55­73
  17. ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS  Dương Thị  Thành                                 SVTH:  Nguyễn Lê Minh Thao  ­ MSSV:  90102403 Hố  thu gom được thiết kế hình chữ  nhật, đặt âm dưới đất, miệng hố  cách mặt  đất khoảng 1m. Vật liệu xây dựng: bê tông cốt thép. Thành hố dày 10cm. Thời gian lưu nước trong hố thu gom tối thiểu là 15­20 phút.  Chọn thời gian lưu  nước là t = 20 phút  Thể tích hố thu gom: 20 V = Q*t = 30*  = 0.417(m3) 60 x 24  Kích thước hố được xây dựng như sau: o Cao: H = 1.5m o Chiều cao bảo vệ: Hbv = 0.3m o Tổng chiều cao: 1.8m o Dài: L = 0.56m o Rộng: B = 0.5m  Thể tích thực của hố:  V = 1.8*0.56*0.5 = 0.5(m3) 2. Bể điều hoà: Maù y thoå i khí +1.2 +0.00 -1.00 a. Nhiệm vụ: Nước thải thường có lưu lượng và thành phần các chất bẩn không ổn định theo   thời gian trong một ngày đêm. Sự dao động này nếu không được điều hoà sẽ ảnh   hưởng đến chế  độ  công tác của trạm xử  lý nước thải, đồng thời gây tốn kém  17
  18. ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS  Dương Thị  Thành                                 SVTH:  Nguyễn Lê Minh Thao  ­ MSSV:  90102403 nhiều về xây dựng cơ bản và quản lý. Do vậy, lưu lượng nước thải đưa vào xử  lý cần thiết phải điều hoà nhằm tạo cho dòng nước thải vào hệ thống xử lý gần   như  không đổi, khắc phục những khó khăn cho chế  độ  công tác do lưu lượng   nước thải dao động gây ra và đồng thời nâng cao hiệu suất xử lý cho toàn bộ dây   chuyền. b. Hình dạng­kích thước: Bể điều hoà đặt sau hố  thu gom, nhận nước thải bơm trực tiếp từ hố gom, đặt  nửa chìm nửa nổi trên mặt đất. Do chỉ có nhiệm vụ  chính là điều hoà lưu lượng   nên không cần có thiết bị khuấy trộn nhưng có bố trí hệ thống thổi khí để tuyển  nổi dầu mỡ. Diện tích bề mặt bể khá nhỏ, do đó ta chỉ cần vớt dầu bằng phương   pháp thủ công. Vật liệu xây dựng: bê tông cốt thép. Thành bể: 10cm Vì không có sơ đồ dùng nước của nhà máy, chúng ta chỉ tính chọn sơ bộ bể điều  hoà. Chọn thời gian lưu nước của bể điều hoà là 5 giờ.   Thể tích bể là: 5 V = Q*t = 30*  = 6.25(m3) 24 Hình dạng bể điều hoà là bể dạng vuông, kích thước bể: o Cao: H = 1.9m  o Chiều cao bảo vệ: Hbv = 0.3m o T ổng chi ều cao 2.2m o Cạnh đáy: B = 1.8m   Thể tích thực:  V = 2.2*1.8*1.8 = 8.7(m3) c. Thiết bị vớt dầu mỡ: Dầu mỡ  thường nhẹ  hơn nước và nổi lên trên mặt nước. Nước thải sau xử  lý  không có lẫn dầu mỡ  mới được phép cho chảy vào các thuỷ  vực. Hơn nữa, nếu  xử  lý sinh học, nước thải lẫn dầu mỡ  khi vào xử  lý sinh học sẽ  làm bít các lỗ  hổng ở vật liệu lọc,  ở phin lọc sinh học và còn làm hỏng cấu trúc bùn hoạt tính   trong aeroten. Do vậy người ta cần đến thiết bị vớt dầu mỡ. Ở  đáy bể  điều hòa ta bố  trí hệ  thống thổi khí để  tuyển nổi dầu mỡ, vớt dầu   bằng dụng cụ thủ công. 3. Bể phản ứng và lắng kết hợp: a. Nhiệm vụ: 18
  19. ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS  Dương Thị  Thành                                 SVTH:  Nguyễn Lê Minh Thao  ­ MSSV:  90102403 Do chọn cách xử  lý theo mẻ  nên kết hợp hai chức năng phản  ứng và lắng vào  chung một bể. Chức năng của bể là oxy hoá lượng Cr6+ thành Cr3+, nâng pH, tạo  kết tủa Cr(OH)3, cuối cùng là thực hiện quá trình lắng. b. Mô tả: Do lưu lượng khá nhỏ Q = 30m3/ngày nên ta chọn cách xử lý theo mẻ. Chia làm 4  mẻ, mỗi mẻ có thể tích 7.5m3, xử lý trong vòng 5 giờ.  Trước tiên châm dung dịch H2SO4 để  hạ  pH xuống thích hợp từ  đó châm FeSO4  thực   hiện   oxy   hoá   lượng   Cr6+  thành   Cr3+,   khuấy   trong   5­10   phút   với   tốc   độ  khoảng 8 vòng/phút, ngưng khuấy và để  yên trong 5­10 phút cho phản  ứng xảy  ra. Sau đó châm dung dịch NaOH để tạo kết tủa Cr(OH) 3, khuấy trong 5­10 phút,  tốc độ khuấy như khi châm FeSO4, sau đó giảm tốc độ khuấy còn 20 vòng/giờ để  thực hiện lắng. Quá trình lắng xảy ra trong vòng 4 giờ. Bể được thiết kế dạng trụ tròn, đáy nghiêng về  tâm góc 600. Trong bể bố trí hệ  thống cánh khuấy thực hiện quá trình phản ứng và lắng. Đáy bể  có ống xả  bùn,  trên thân bể  thiết kế  3 van xả  nước. Bể được đỡ  bằng chân đế  đứng trên mặt   đất. Vật liệu xây dựng: thép không rỉ, thân bể dày 5mm. +3.450 Theù p khoâng gæ +0.600 ±0.000 c. Tính toán kích thước bể: Dung tích chứa nước của bể là 7.5m3. Chọn chiều cao phần chứa nước là Hn =  2m.   Diện tích bề mặt cần thiết là: V 7.5 S =   =  3.75 (m2) H 2 19
  20. ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải xi mạ công suất 30m3/ngày GVHD: ThS  Dương Thị  Thành                                 SVTH:  Nguyễn Lê Minh Thao  ­ MSSV:  90102403  Đường kính bể: 4*S 4 * 3.75 D =  2.185(m) Lấy đường kính bể là D = 2.2m Đáy bể nghiêng về tâm 600 so với phương thẳng đứng.   Chiều cao của phần chóp nghiêng: D 2.2 1 Hc =  * cos600 =  * = 0.55(m) 2 2 2 Chọn chiều cao an toàn trên mặt thoáng là H = 0.3m  Tổng chiều cao bể là: H = Hat + Hn + Hc = 0.3+2+0.55 = 2.85(m) d. Bộ phận truyền động: Bộ phận truyền động bao gồm: Môtơ khuấy Trục khuấy Cánh khuấy Chọn cánh khuấy loại turbin 6 cánh phẳng. Cánh khuấy làm bằng thép không rỉ.  Đường kính cánh khuấy: 2 3 2 3 Dk =  D =  *2.2 = 1.47 1.65 (m) 3 4 3 4 Lấy đường kính cánh khuấy Dk = 1.5m 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

AMBIENT
Đồng bộ tài khoản