Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu xử lý nước thải xí nghiệp in

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:87

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung chính của đề tài là nghiên cứu thành phần nước thải của xí nghiệp in, đánh giá các phương pháp xử lý nước thải, đánh giá hiện trạng của phân xưởng xử lý nước thải Nhà máy in tiền Quốc gia, lựa chọn và nghiên cứu các thông số công nghệ của quá trình xử lý bằng keo tụ, tiến hành thí nghiệm để xác định chế độ tối ưu cho qúa trình xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ tại phòng thí nghiệm nhằm mục đích tái sử dụng nước sau khi xử lý.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu xử lý nước thải xí nghiệp in

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRẦN DUY DŨNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ___________________________________ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI XÍ NGHIỆP IN 2007 - 2009 TRẦN DUY DŨNG HÀ NỘI - 2009 HÀ NỘI 2009
M ỤC L ỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU 3 Ch¬ng 1: Kh¸i qu¸t vÒ níc th¶i c«ng nghiÖp in 5 1.1 Khái quát về nước thải công nghiệp in 5 1.1.1. Nước thải công nghiệp in nói chung 5 1.1.2 Thành phần chính của nước thải phân xưởng in. 6 1.2 Tác động của nước thải công nghiệp in đến môi trường 9 Ch¬ng 2 - C¸c ph¬ng ph¸p xö lý níc th¶i 13 2.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học 13 2.1.1 Bể điều hòa 13 2.1.2 Bể lọc 14 2.1.3 Bể lắng 15 2.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học 17 2.2.1 Phân loại quá trình hoá học trong xử lý nước thải công 17 nghiệp 2.2.2. Vai trò và ứng dụng của phương pháp hoá học 18 2.2.3 Cơ chế của xử lý nước thải bằng phương pháp hoá học 22 2.2.3.1 Bản chất của điều chỉnh pH 22 2.2.3.2 Phản ứng oxi hóa bậc cao trong xử lý nước thải xưởng in 25 2.3. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý 32 2.3.1 Xử lý bằng phương pháp keo tụ 32 2.3.1.1. Phương pháp keo tụ 32 2.3.1.2 C¬ chÕ cña qu¸ tr×nh keo tô 36 2.3.1.3. Ảnh hưởng một số yếu tố đến quá trình keo tụ 40 2.3.2 Phương pháp hấp phụ kết hợp với keo tụ 43 2.4 Một số phương pháp xử lý và hiệu quả xử lý 44
CHƯƠNG 3 - LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 45 3.1 Đặt vấn đề 45 3.2 Khảo sát dây chuyền xử lý nước thải hiện tại 48 3.3. Lựa chọn công nghệ xử l ý 50 3.4 Nội dung nghiên cứu 51 CHƯƠNG 4 - THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ 56 4.1. Hóa chất sử dụng và thiết bị thí nghiệm 56 4.1.1 Hóa chất sử dụng 56 4.1.2 Thiết bị thí nghiệm 56 4.2 Mô tả thí nghiệm 58 4.3 Xây dựng mô hình thực nghiệm thống kê bậc 1 hai mức tối ưu 58 4.3.1 Xác định hệ 59 4.3.2 Xác định cấu trúc của hệ 59 4.3.3 Xác định các hàm toán mô tả hệ 59 4.3.4 Xác định các thông số của mô hình 60 4.3.5 Kiểm tra tính tương hợp của mô hình và cải tiến mô hình 61 4.3.6 Tính toán các thông số của mô hình 61 4.3.7 Tối ưu hóa mô hình 70 4.3.8 Kiểm tra xử lý nước thải khi tuần hoàn nước đã xử lý sơ bộ 73 4.4 Đề xuất thiết kế thiết bị keo tụ làm việc liên tục 75 KẾT LUẬN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI (tiếng việt) 81 TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI (tiếng anh) 83 PHỤ LỤC
1 M ỤC L ỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU 3 Ch¬ng 1: Kh¸i qu¸t vÒ níc th¶i c«ng nghiÖp in 5 1.1 Khái quát về nước thải công nghiệp in 5 1.1.1. Nước thải công nghiệp in nói chung 5 1.1.2 Thành phần chính của nước thải phân xưởng in. 6 1.2 Tác động của nước thải công nghiệp in đến môi trường 9 Ch¬ng 2 - C¸c ph¬ng ph¸p xö lý níc th¶i 13 2.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học 13 2.1.1 Bể điều hòa 13 2.1.2 Bể lọc 14 2.1.3 Bể lắng 15 2.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học 17 2.2.1 Phân loại quá trình hoá học trong xử lý nước thải công 17 nghiệp 2.2.2. Vai trò và ứng dụng của phương pháp hoá học 18 2.2.3 Cơ chế của xử lý nước thải bằng phương pháp hoá học 22 2.2.3.1 Bản chất của điều chỉnh pH 22 2.2.3.2 Phản ứng oxi hóa bậc cao trong xử lý nước thải xưởng in 25 2.3. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý 32 2.3.1 Xử lý bằng phương pháp keo tụ 32 2.3.1.1. Phương pháp keo tụ 32 2.3.1.2 C¬ chÕ cña qu¸ tr×nh keo tô 36 2.3.1.3. Ảnh hưởng một số yếu tố đến quá trình keo tụ 40 2.3.2 Phương pháp hấp phụ kết hợp với keo tụ 43 2.4 Một số phương pháp xử lý và hiệu quả xử lý 44
2 CHƯƠNG 3 - LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 45 3.1 Đặt vấn đề 45 3.2 Khảo sát dây chuyền xử lý nước thải hiện tại 48 3.3. Lựa chọn công nghệ xử l ý 50 3.4 Nội dung nghiên cứu 51 CHƯƠNG 4 - THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ 56 4.1. Hóa chất sử dụng và thiết bị thí nghiệm 56 4.1.1 Hóa chất sử dụng 56 4.1.2 Thiết bị thí nghiệm 56 4.2 Mô tả thí nghiệm 58 4.3 Xây dựng mô hình thực nghiệm thống kê bậc 1 hai mức tối ưu 58 4.3.1 Xác định hệ 59 4.3.2 Xác định cấu trúc của hệ 59 4.3.3 Xác định các hàm toán mô tả hệ 59 4.3.4 Xác định các thông số của mô hình 60 4.3.5 Kiểm tra tính tương hợp của mô hình và cải tiến mô hình 61 4.3.6 Tính toán các thông số của mô hình 61 4.3.7 Tối ưu hóa mô hình 70 4.3.8 Kiểm tra xử lý nước thải khi tuần hoàn nước đã xử lý sơ bộ 73 4.4 Đề xuất thiết kế thiết bị keo tụ làm việc liên tục 75 KẾT LUẬN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI (tiếng việt) 81 TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI (tiếng anh) 83 PHỤ LỤC
3 Lêi nãi ®Çu Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp, quá trình đô thị hoá càng tăng thì nước thải của các khu dân cư trong thành phố cũng như của các nhà máy, xí nghiệp ngày càng nhiều. Việc xả trực tiếp các dòng nước thải công nghiệp vào hệ thống cống thoát nước của thành phố đã và đang gây ra những ảnh hưởng xấu về môi trường nói chung cũng như môi trường nước nói riêng. ở nước ta, ô nhiễm nguồn nước ở các khu vực dân cư gần nguồn nước thải của các nhà máy có phân xưởng in đã lên đến mức báo động. Chính vì vậy, cùng với sự quan tâm chung của các quốc gia trên thế giới, chúng ta cũng đã tiến hành xây dựng một số trạm xử lý nước thải tại một số nhà máy có phân xưởng in. Tuy vậy các nhà máy đa số sử dụng công nghệ xử lý nước thải thành nước đủ tiêu chuẩn quy định rồi thải ra cống thoát chung. Như vậy muốn đảm bảo tiêu chuẩn thải nước ra môi trường, quá trình công nghệ xử lý phải đảm bảo xử lý toàn bộ các chất độc hại có trong nước thải đến giới hạn cho phép, yêu cầu công nghệ và thiết bị xử lý phức tạp, phải đồng bộ thì mới đạt yêu cầu của quá trình xử lý. Việc tuần hoàn để tái xử dụng nước đã xử lý hầu như chưa được các cơ sở in của nước ta quan tâm. Do đó việc đổi mới thiết bị và hoàn thiện công nghệ quá trình xử lý nước thải nhằm tái sử dụng lại nước thải đã qua xử lý mang lại hiệu quả của các trạm xử lý nước thải này cũng là một đòi hỏi bức bách của thực tiễn sản xuất tại các cơ sở in ở nước ta. Vì những lý do như trên mà tôi quyết định chọn đề tài: “ Nghiên cứu xử lý nước thải của xí nghiệp in” Nội dung chính của đề tài là nghiên cứu thành phần nước thải của xí nghiệp in, đánh giá các phương pháp xử lý nước thải, đánh giá hiện trạng của
4 phân xưởng xử lý nước thải Nhà máy in tiền Quốc gia, lựa chọn và nghiên cứu các thông số công nghệ của quá trình xử lý bằng keo tụ, tiến hành thí nghiệm để xác định chế độ tối ưu cho qúa trình xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ tại phòng thí nghiệm nhằm mục đích tái sử dụng nước sau khi xử lý. Nước sau xử lý sẽ quay lại làm nước rửa lô máy in phân xưởng in.
5 Ch¬ng 1 - Kh¸i qu¸t vÒ níc th¶i c«ng nghiÖp in Tùy theo từng lĩnh vực in và tùy từng phân xưởng trong các nhà máy in mà tính chất của nước thải tương ứng khác nhau, do đó để tìm hiểu rõ hơn về nước thải công nghiệp in ta đi vào tìm hiểu các nội dung dưới đây. 1.1 Khái quát về nước thải công nghiệp in 1.1.1. Nước thải công nghiệp in nói chung. Do các nhà máy hiện nay đều thực hiện việc tách các dòng thải riêng để thuận tiện cho công nghệ xử lý nên nước thải ở phân xưởng in ở các nhà máy in thông thường chỉ bao gồm các loại hóa chất, bã mực dư thừa trong quá trình in, dầu mỡ, các kim loại nặng và dung môi. Tùy theo từng lĩnh vực in mà thành phần nước thải khác nhau, trong mỗi nhà máy in cũng tùy thuộc vào từng khâu của quá trình in mà thành phần nước thải cũng khác nhau. Tuy phần lớn các cơ sở in của nước ta chỉ có quy mô vừa, nhưng lại tập trung ở một số thành phố lớn như: Hà nội, Hồ Chí Minh, Hải Phòng...và hầu hết các phân xưởng này chưa tiến hành xử lý nước thải theo một quy trình công nghệ nghiêm ngặt nên nước thải sau xử lý vẫn chưa được ổn định theo tiêu chuẩn cho phép. Nguyên nhân chủ yếu do công nghệ và thiết bị xử lý chưa đáp ứng đủ công suất của nguồn thải cũng như sự gia tăng các chất thải trong nước thải. Luận văn này chỉ tập trung nghiên cứu xử lý nước thải của phân xưởng in. Theo các kết quả nghiên cứu, các chất ô nhiễm chủ yếu có trong nước thải phân xưởng in thường là các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, chất màu, các chất hoạt động bề mặt và pH của nước thải cao do lượng kiềm trong nước thải lớn. Trong số các chất ô nhiễm có trong nước thải in, chất màu là thành phần khó xử lý nhất. Đây chính là nguyên nhân làm cho nước thải in có độ màu cao và nồng độ chất ô nhiễm lớn.
6 Xem xét quá trình in, chúng ta thấy rằng: tuy lượng nước thải của các phân xưởng in ở nước ta không lớn do quá trình in đòi hỏi lượng nước thải không nhiều, nhưng nồng độ của những chất độc hại gây ô nhiễm dòng thải lại cao, gây ô nhiễm cục bộ nguồn nước các khu vực dân cư gần nhà máy cũng như các ao hồ, huỷ diệt sinh vật, cá, tôm . Nước thải của công nghiệp in còn thay đổi theo thời gian trong ngày phụ thuộc vào quá trình sản xuất và ở các nhà máy khác nhau đều có thành phần chất thải trong nước khác nhau. 1.1.2 Thành phần chính của nước thải phân xưởng in. Trong các cơ sở in có nhiều dòng thải khác nhau như nước thải của phân xương chế bản, xưởng in và nước thải sinh hoạt. Hầu hết các cơ sỏ in đều sử dụng biện pháp tách dòng thải để xử lý riêng rẽ sau đó qua bể chứa trước khi xả ra hệ thống nước thải thành phố. Trong đề tài này chúng tôi chỉ đi sâu nghiên cứu xử lý nước thải của phân Xưởng in, đây là nơi có lượng nước thải cần xử lý nhiều nhất và có chất quyết định đến chất lượng dòng thải của toàn nhà máy in. Chúng tôi đã lấy mẫu và phân tích nhiều lần nước thải phân xưởng in Nhà máy ịn tiền Quốc Gia, kết quả cho ở bảng như sau:
7 Bảng 1.1 Thành phần nước thải phân xưởng in Nhà máy in tiền Quốc Gia (phụ lục 1) Tiêu chuẩn TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Kết quả cột B 1 pH 5,5 đến 9 - 13,5 2 COD 80 mg/l 15600 3 SS 100 mg/l 2580 4 S2- 0,5 mg/l 2,43 5 Độ màu 150 Co-Pt 44092 6 Tổng Nitơ 30 mg/l 75,3 7 Tổng phốtpho 6 mg/l 10,21 8 Tổng Cr 1,1 mg/l 1,67 9 Zn 2 mg/l 0,595 10 Ni 0,5 mg/l 0,26 (Mẫu lấy tại cửa dòng thải của phân xưởng in trước khi vào bể chứa) Qua phân tích có thể thấy màu sắc của nước thải phân xưởng in có thành phần chính là mực dư thừa do đó để hiểu rõ hơn về nước thải phân xưởng in ta cần tìm hiểu cấu tạo và tính chất của mực in. Thành phần cấu tạo của mực in gồm có: hạt màu (pigment), chất liên kết và phụ gia. 1. Pigment: là các chất màu tạo ra màu sắc cho cho mực in, màu của pigment là màu của mực. Pigment thường là những hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ có màu, có công thức hoá học khác nhau và chúng có đặc điểm chung là không thấm nước, không tan trong nước, cồn và dung môi hữu cơ. Pigment có kích thước siêu mịn (trong in offset đường kính hạt pigment nhỏ hơn 1µm), đồng thời
8 pigment không có ái lực với vật liệu và các nguyên vật liệu sản xuất mực. Theo các tiêu chuẩn chung với in offset thì mực vàng thường có từ (11 – 13)% pigment, mực đen là (25-30)% và mực đỏ và cyan là (17-20)%. Pigment quyết định các tính chất quang học của mực cũng như độ bền màu của mực in. Pigment dùng trong mực in đều phải có các tính chất sau: - Độ đậm màu của pigment cần phải đồng nhất và không thay đổi màu dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời. - Độ đậm màu của pigment phải cao để đảm bảo khi chế tạo mực in, chỉ cần dùng lượng nhỏ pigment cũng đủ để chế tạo được mực có màu đậm mong muốn. Mức độ thấm chất liên kết phải nhỏ nhất để có thể đem dùng chế tạo ra các loại mực in trong đó chứa lượng pigment tương đối cao- mực in có độ đậm cao. Tính chất này đặc biệt quan trọng đối với loại pigment đen (muội than) dùng để chế tạo các loại mực đen và đối với các loại pigment có màu dùng để chế tạo các loại mực in dùng để in các tài liệu từ ba đến bốn màu. Cấu trúc của pigment cần mềm mại để đảm bảo cho chúng dễ dàng hỗn hợp với chất liên kết khi đem nghiền ở các máy nghiền dùng chế tạo mực in. 2. Chất liên kết: là các chất lỏng tự nhiên hoặc tổng hợp có tính nhớt dính, có khả năng dàn thành màng mỏng trên bề mặt vật liệu in và bám dính chắc vào đó. Thành phần của chất liên kết bao gồm: chất tạo màng (amino formandehit, phenol formandehit, dầu thực vật, bitum, xenlăc), dung môi hữu cơ hoà tan chất tạo màng (rượu, cồn, dầu khoáng). Chất liên kết quyết định đến độ bám dính, độ đặc lỏng, tính xúc biến, tính lưu biến của mực, quyết định đến tính bền cơ học của mực. Các loại chất liên kết khác nhau thể hiện các loại hình bám dính khác nhau: quá trình thẩm thấu, quá trình khô bằng nhiệt, quá trình hoá học. Tính chất chung của mọi chất liên kết trong thành phần mực in cần phải có là:
9 - Phải có đủ độ dính để tạo thành hợp chất với pigment, dầu khô, chất độn, thì mực in có thể dính được nên mặt các lô in, các ống kim loại, mặt giấy in, nếu không mực in không thể được truyền từ máng mực qua hệ thống lô lên mặt khuôn in rồi sang giấy để tạo thành chữ, hình ảnh mà sẽ nằm nguyên vẹn trong máng mực của máy in rồi quay và trượt trên mặt lô sắt máng mực. Cần có độ nhớt thích hợp để mực không ngấm sâu vào trong lòng giấy rồi để lại trên mặt giấy các hạt pigment, chất độn, không được gắn chắc trên mặt giấy và dễ dàng bong khỏi mặt giấy khi có điều kiện. - Phải có tính đồng nhất- các chất tạo thành chất liên kết (như các chất có độ trùng hợp không giống nhau, trọng lượng phân tử khác nhau), được phân bố đồng đều ở mọi điểm trong lòng chất liên kết. - Trong thành phần của chất liên kết phải có chứa một lượng thích hợp chất hoạt động bề mặt để ổn định pigment và phụ gia. 3. Các chất phụ gia: là các chất cho thêm vào mực để làm tăng tính in của mực như: làm tăng- giảm tốc độ khô, tăng hay giảm độ bám dính của mực, tăng hay giảm khả năng ngấm của mực trên bề mặt vật liệu. Thành phần các chất phụ gia bao gồm: - Chất dầu khô: các muối kim loại như Co, Mg, các loại dầu: làm thay đổi độ dính. - Các chất ngấm: neocan... làm tăng độ ngấm của mực. - Các chất dầu mỡ: làm tăng độ bám dính, độ bóng của mực. Qua tìm hiểu về mực in trên đây và so sánh với kết quả phân tích nước thải của quá trình rửa lô bản in, ta thấy nước thải này có chứa các thành phần chính của mực in và các hóa chất pha thêm vào nước trước khi rửa lô. 1.2 Tác động của nước thải công nghiệp in đến môi trường. Nước thải của phân xưởng in do có chứa các hóa chất nêu trên nên nếu không được xử lý tốt sẽ gây rất nhiều tác hại cho môi trường nói chung và con
10 người nói riêng. Nhằm đảm bảo sự phát triển bền vững của môi trường cũng như hệ sinh thái khu vực, đồng thời đảm bảo yêu cầu phát triển kinh tế, kỹ thuật, thực sự mang lại khả năng phát triển và đảm bảo tính cạnh tranh lành mạnh của các cơ sở sản xuất nước thải ra cống chung phải đạt được tiêu chuẩn cụ thể về dòng thải (TCVN 5945 - 2005) là điều kiện pháp lý đối với tất cả các cơ sở in. Tiêu chuẩn cụ thể cho dòng thải của công nghiệp ở những nước như Mỹ, Anh, Austrâylia, Thái Lan được đưa ra trong [5]. Tiêu chuẩn của các nước này căn cứ vào loại hình sản xuất, quy mô sản xuất cũng như quy trình công nghệ, được đảm bảo về mặt luật pháp, trên cơ sở của nền công nghiệp tiên tiến. Còn với nước ta, do điều kiện sản xuất ở các phân xưởng in còn khó khăn, công nghệ lạc hậu, sản xuất chưa được cơ khí hoá và tự động hoá nên các cơ sở sản xuất chưa tuân thủ toàn bộ các quy định về bảo vệ môi trường. Chính do tình trạng ô nhiễm do nước thải công nghiệp nói chung và nước thải công nghiệp in nói riêng, Nhà nước ta đã ban hành tiêu chuẩn cụ thể cho nước thải công nghiệp, có chỉnh lý và bổ sung tương đối hoàn thiện trong tiêu chuẩn: TCVN 5945-2005 - [6]. .
11 Bảng 1.2 TCVN 5945 – 2005 giá trị giới hạn các thồng số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải công gnhiệp Tiêu chuẩn B áp dụng cho nước thải bề mặt - Nước sau xử lý thải trực tiếp vào cống thoát chung của Thành phố.
12 Theo bảng 1.2, để đạt được đầy đủ các tiêu chuẩn về nước thải su xử lý, các trạm xử lý phải phân tích đầy đủ các thông số của nước trước và sau xử lý và kiểm soát hoạt động bình thường của toàn bộ hệ thống các thiết bị xử lý trong dây chuyền. So với tiêu chuẩn dòng thải công nghiệp in của các nước phát triển, nồng độ các chất ô nhiễm chính cho phép thải vào đường thải chung như độ màu, chất rắn lơ lửng, crôm, niken ... quy định trong TCVN - 5945 - 2005 là quá thấp - thấp hơn hai lần nếu so với tiêu chuẩn của Mỹ, do đó chưa hợp lý với điều kiện sản xuất, xử lý cũng như tính kinh tế, kỹ thuật của ngành công nghiệp in còn tương đối nhỏ bé ở nước ta hiện nay, nhất là đối với các doanh nghiệp không liên doanh với nước ngoài. Tuy nhiên, so với các tiêu chuẩn về dòng thải của Thái Lan, các tiêu chuẩn của ta tương đối cụ thể hơn, đã quan tâm đến đặc tính sản xuất nhỏ của công nghiệp in Việt Nam, do đó thành phần và tính chất của nước thải đã được quy định cụ thể cho từng khu vực thải theo các giá trị nồng độ chất độc cao thấp khác nhau. Nếu tiêu chuẩn về dòng thải quy định thấp quá, chi phí xử lý nước thải sẽ cao, ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm, không kích thích quá trình phát triển sản xuất mà thậm chí còn phải đình chỉ sản xuất nếu thực hiện đúng luật môi trường. Nếu tiêu chuẩn quy định cao, không đảm bảo cho sự phát triển bền vững của môi trường cũng như hệ sinh thái sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ của cộng đồng, đến mọi sinh vật trong khu vực có nước thải chảy qua, nhất là vùng dân cư ở cạnh nguồn nước thải này.
13 Ch¬ng 2 - C¸c ph¬ng ph¸p xö lý níc th¶i Xem xét các công nghệ xử lý nước thải có thể tổng hợp và đưa ra các công nghệ xử lý nước thải áp dụng cho xử lý nước thải công nghiệp in, tùy theo từng lĩnh vực in khác nhau có thể áp dụng các phương pháp xử lý khác nhau hoặc kết hợp các phương pháp với nhau để tạo nên một dây chuyền công nghệ xử lý cho từng lĩnh vực. Theo [7, 9, 13, 15] với nước thải có màu, cặn bẩn và COD cao có thể dùng một số phương pháp xử lý chính như sau: 2.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học Phương pháp này được sử dụng để tách các tạp chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải 2.1.1 Bể điều hòa Là đơn vị dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lưu lượng và tải lượng dòng vào, đảm bảo hiệu quả của các công trình xử lý sau, đảm bảo đầu ra sau xử lý, giảm chi phí và kích thước của các thiết bị sau này. Có 2 loại bể điều hòa: − Bể điều hòa lưu lượng − Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng Các phương án bố trí bể điều hòa có thể là bể điều hòa trên dòng thải hay ngoài dòng thải xử lý. Phương án điều hòa trên dòng thải có thể làm giảm đáng kể dao động thành phần nước thải đi vào các công đoạn phía sau, còn phương án điều hòa ngoài dòng thải chỉ giảm được một phần nhỏ sự dao động đó. Vị trí tốt nhất để bố trí bể điều hòa cần được xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý, và phụ thuộc vào loại xử lý, đặc tính của hệ thống thu gom cũng như đặc tính của nước thải.
14 2.1.2 Bể lọc. Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải, mà các bểlắng không thể loại được chúng. Người ta tiến hành quá trình lọc nhờ các vật liệu lọc, vách ngăn xốp, cho phép chất lỏng đi qua và giữ các tạp chất lại. Vật liệu lọc được sử dụng thường là cát thạch anh, than cốc, hoặc sỏi, thậm chí cả than nâu, than bùn hoặc than gỗ. Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải và điều kiện địa phương. Có nhiều dạng lọc: lọc chân không, lọc áp lực, lọc chậm, lọc nhanh, lọc chảy ngược, lọc chảy xuôi… Hình 2.1 Bể lọc áp lực
15 2.1.3 Bể lắng Lắng là quá trình tách khỏi nước cặn lơ lửng hoặc bông cặn hình thành trong giai đoạn keo tụ tạo bông hoặc các cặn bùn sau quá trình xử lý sinh học. Hình 2.2 Bể lắng tròn phân phối nước vào bằng buồng phân phối trung tâm Hình 2.3 Bể lắng tròn phân phối nước vào bằng buồng phân phối trung tâm
16 Hình 2.4 Bể lắng tròn tổng phân phối nước vào và thu nước ra bằng máng đặt vòng quanh theo chu vi bể Trong công nghệ xử lý nước thải quá trình lắng được ứng dụng : - Lắng cát, sạn, mảnh kim loại, thuỷ tinh, xương, hạt sét...ở bể lắng cát. - Loại bỏ chất lơ lửng ở bể lắng đợt 1. - Lắng bùn hoạt tính hoặc màng vi sinh vật ở bể lắng đợt 2. Hai đại lượng quan trọng trong việc thiết kế bể lắng chính là tốc độ lắng và tốc độ chảy tràn. Để thiết kế một bể lắng lý tưởng, đầu tiên người ta xác định tốc độ lắng của hạt cần được loại và khi đó đặt tốc độ chảy tràn nhỏ hơn tốc độ lắng. Tính chất lắng của các hạt có thể chia thàng 3 dạng như sau : Lắng dạng I: lắng các hạt rời rạc. Quá trình lắng được đặt trưng bởi các hạt lắng một cách rời rạc và ở tốc độ lắng không đổi. Các hạt lắng một cách riêng lẽ không có khả năng keo tụ, không dính bám vào nhau suốt quá trình lắng. Để có thể xác định tốc độ lắng ở dạng này có thể ứng dụng định luật cổ điển của Newton và Stoke trên hạt cặn. Tốc độ lắng ở dạng này hoàn toàn có thể tính toán được. Lắng dạng II: lắng bông cặn. Quá trình lắng được đặt trưng bởi các hạt ( bông cặn) kết dính với nhau trong suốt quá trình lắng. Do quá trình bông cặn xảy ra trên các bông cặn tăng dần kích thước và tốc độ lắng tăng. Không có
17 một công thức toán học thích hợp nào để biểu thị giá trị này. Vì vậy để có các thông số thiết kế về bể lắng dạng này, người ta thí nghiệm xác định tốc độ chảy tràn và thời gian lắng ở hiệu quả khử bông cặn cho trước từ cột lắng thí nghiệm, từ đó nhân với hệ số quy mô ta có tốc độ chảy tràn và thời gian lắng thiết kế. Lắng dạng III: lắng cản trở. Quá trình lắng được đặt trưng bởi các hạt cặn có nồng độ cao (>1000mg/l). Các hạt cặn có khuynh hướng duy trì vị trí không đổi với các vị trí khác, khi đó cả khối hạt như là một thể thống nhất lắng xuống với vận tốc không đổi. Lắng dạng này thướng thấy ở bể nén bùn. 2.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học. Khử-kết tủa là một cách gọi riêng của phương pháp hoá học để xử lý nước thải nói chung. Để hiểu rõ cơ chế của phương pháp này chúng ta sẽ xem xét một số nội dung chính của xử lý nước thải công nghiệp và đặc biệt là các cơ sở về lý thuyết của xử lý nước thải bằng phương pháp hoá học. 2.2.1. Phân loại quá trình hoá học trong xử lý nước thải công nghiệp. Thừa nhận rằng quá trình hoá học biến đổi một phần tử này thành phần tử khác và để tiện lợi cho các quy trình kiểm soát ô nhiễm có thể chia quá trình hoá học thành hai loại: + Loại một là các phản ứng chuyển hoá trong đó các phần tử cần thiết bị biến đổi hoàn toàn bởi phản ứng hoá học. + Loại thứ hai gồm không chỉ có phản ứng hoá học mà còn có sự chuyển pha của các chất. Thí dụ điển hình của loại này là sự kết tủa của các ion tan trong nước thải, khi cho hoá chất vào nước th¶i tác dụng để loại trừ ra khỏi nước thải. Sự khác biệt này quan trọng ở chỗ trong phản ứng loại thứ nhất, sự chuyển hoá vật chất thu được vẫn ở trong cùng pha mà tại đó nó được xử lý,