Đang tải... (xem toàn văn)
LỜI NÓI ĐẦU Quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước làm cho môi trường tại các khu công nghiệp và đô thị lớn bị suy giảm nghiêm trọng, là mối lo ngại cho các cơ quan quản lý nhà nước cũng như toàn thể dân cư trong khu vực. Ô nhiễm môi trường nói chung và tình trạng môi trường do nước thải công nghiệp nói riêng là một trong những vấn đề quan trọng đặt ra cho nhiều quốc gia. Cùng với sự phát triển của công nghiệp, môi trường ngày càng phải tiếp nhận nhiều các yếu tố độc hại. Riêng nguồn nước thải công nghiệp mạ đã có thành phần gây ô nhiễm trầm trọng như: crom, niken, đồng, kẽm, xianua, ... là một trong những vấn đề đang được quan tâm của xã hội.
LỜI CÁM ƠN Trước hết, em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới Giảng viên – Th.s Nguyễn Hoàng Yến, cô đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn em luận văn tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo trong Bộ Môn Kỹ Thuật Môi Trường – Khoa Máy Tàu Biển cùng các cán bộ, giáo viên, công nhân viên chức Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam đã tạo điều kiện và giúp đỡ em hoàn thành khóa học 2009 – 2014. Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn ở bên cổ vũ, động viên em trong suốt thời gian qua để em hoàn thành tốt đề tài được giao. Hải Phòng, tháng 1 năm 2014 Sinh viên Trần Anh Tuấn MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3 1.1. Tình hình phát triển của ngành mạ trên Thế Giới và Việt Nam: 3 1.2. Đặc điểm của quá trình mạ điện: 4 1.2.1. Nguyên lý của quá trình mạ điện: 4 1.2.2. Quy trình công nghệ mạ điện: 8 1.3. Tổng quan về nước thải trong công nghệ mạ: 11 1.3.1. Nguồn nước thải trong công nghiệp mạ: 11 1.3.2. Đặc tính chung của nước thải công nghiệp mạ: 11 1.3.3. Ảnh hưởng của nước thải trong công nghiệp mạ: 13 1.3.4. Các biện pháp giảm thiểu: 14 1.3.5. Các phương pháp xử lý nước thải ngành mạ điện: 16 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI MẠ KẼM CHO CÔNG TY TNHH HỒNG NGUYÊN 19 2.1. Công ty TNHH Hồng Nguyên: 19 2.1.1. Một vài nét cơ bản về Công ty TNHH Hồng Nguyên: 19 2.1.2. Sơ đồ mạ kẽm của Công ty Hồng Nguyên: 20 2.2. Phân tích, lựa chọn công nghệ xử lý: 21 2.2.1. Mục tiêu và yêu cầu đối với hệ thống xử lý nước thải: 21 2.2.2. Đặc trưng của dòng thải: 22 2.2.3. Lựa chọn phương pháp xử lý nước thải: 22 2.2.4. Phân tích, lựa chọn sơ đồ công nghệ xử lý nước thải mạ: 24 2.2.5. Sơ đồ quy trình công nghệ hệ thống xử lý nước thải: 26 2.3. Cơ sở lý thuyết của phương pháp lựa chọn: 27 2.3.1. Điều hòa lưu lượng: 27 2.3.2. Lắng: 28 2.3.3. Kết tủa, đông keo tụ: 33 2.4. Giới thiệu các thiết bị chính: 36 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI MẠ KẼM 38 3.1. Lựa chọn, thiết kế hệ thống cống thoát nước, song chắn rác và hồ thu nước thải: 38 3.1.1. Hệ thống cống thoát nước: 38 3.1.2. Song chắn rác và hố thu nước thải: 38 3.2. Tính toán các thiết bị chính của hệ thống xử lý nước thải: 40 3.2.1. Bể điều hòa: 40 3.2.2. Bể kết tủa: 43 3.2.3. Bể lắng đứng: 48 3.2.5 Bể trung hòa: 55 3.3. Tính và chọn các thiết bị khác: 58 3.3.1. Tính toán và lựa chọn bơm: 58 3.3.2. Bể chứa bùn: 65 CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CHI PHÍ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 66 4.1. Chi phí ước tính của toàn bộ hệ thống xử lý: 66 4.1.1. Chi phí xây dựng của hệ thống xử lý: 66 4.1.2. Ước tính chi phí vận hành hệ thống: 69 4.2. Mặt bằng xây dựng: 70 4.3. Hiệu quả chi phí và lợi ích thu được khi lắp đặt hệ thống: 70 4.4. Vận hành hệ thống và sự cố trong quá trình hoạt động: 71 4.4.1. Vận hành hệ thống: 71 4.4.2. Sự cố trong quá trình hoạt động: 71 KẾT LUẬN 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Đặc tính của nước thải trong các công đoạn mạ 12 Bảng 1.2: Bảng tóm tắt ưu điểm và hạn chế của một số phương pháp xử lý nước thải ngành mạ thường dùng 19 Bảng 1.3: Hiệu suất của 1 số phương pháp xử lý nước thải mạ điện 19 Bảng 3.1: Thông số các chất ô nhiễm sau khi ra khỏi bể lắng 56 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý quá trình mạ…………………………………………4 Hình 1.2: Quy trình công nghệ mạ điện kèm dòng thải…………………………9 Hình 2.1: Quy trình mạ kẽm bulong, ốc vít của Công ty Hồng Nguyên….… 21 Hình 2.2: Sơ đồ quy trình công nghệ hệ thống xử lý nước thải……………….27 Hình 2.3: Thiết bị lắng đứng………………………………………………… 32 Hình 3.1: Sơ đồ cấu tạo song chắn rác……………………………………… 40 Hình 3.2: Hố thu gom………………………………………………………… 41 Hình 3.3: Mô phỏng bể điều hòa………………………………… ………… 42 Hình 3.4: Nguyên lý làm việc của bể kết tủa………………………………… 44 Hình 3.5: Thiết bị lắng đứng…………………… ……………………………49 Hình 3.6: Ống loe và tấm chắn…………………………………………… …51 CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT BTNMT: Bộ Tài nguyên môi trường QCVN: Quy chuẩn Việt Nam TCXDVN: Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TNHH: Trách nhiệm hữu hạn COD: Nhu cầu oxy hoá học BOD: Nhu cầu oxy sinh học 1 LỜI NÓI ĐẦU Quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước làm cho môi trường tại các khu công nghiệp và đô thị lớn bị suy giảm nghiêm trọng, là mối lo ngại cho các cơ quan quản lý nhà nước cũng như toàn thể dân cư trong khu vực. Ô nhiễm môi trường nói chung và tình trạng môi trường do nước thải công nghiệp nói riêng là một trong những vấn đề quan trọng đặt ra cho nhiều quốc gia. Cùng với sự phát triển của công nghiệp, môi trường ngày càng phải tiếp nhận nhiều các yếu tố độc hại. Riêng nguồn nước thải công nghiệp mạ đã có thành phần gây ô nhiễm trầm trọng như: crom, niken, đồng, kẽm, xianua, là một trong những vấn đề đang được quan tâm của xã hội. Hiện nay, tại nhiều cơ sở mạ, vấn đề môi trường không được quan tâm đúng mức, chất thải sinh ra từ các quá trình sản xuất và sinh hoạt không được xử lý trước khi thải ra môi trường nên gây ô nhiễm môi trường trầm trọng. Kết quả phân tích chất lượng nước thải của các cơ sở mạ điện điển hình cho thấy: hầu hết các cơ sở đều không đạt tiêu chuẩn nước thải cho phép, chỉ tiêu kim loại nặng vượt nhiều lần cho phép, thành phần của nước thải có chứa cặn, sơn, dầu nhớt, Vì vậy, đầu tư vào công tác bảo vệ môi trường là vấn đề cấp bách của doanh nghiệp để có thể đảm bảo sự phát triển bền vững trong tương lai của chính doanh nghiệp. Đến nay trên thế giới đã có nhiều phương pháp xử lý nước thải mạ điện được đưa ra như: phương pháp trao đổi ion, phương pháp điện hoá, phương pháp hoá học, phương pháp hấp phụ, phương pháp vi sinh,…Tuy nhiên khả năng áp dụng vào thực tế của các phương pháp này phụ thuộc vào nhiều yếu tố: hiệu quả xử lý của từng phương pháp, ưu nhược điểm, và kinh phí đầu tư, Do đó, việc lựa chọn phương pháp xử lý và thiết kế hệ thống xử lý chất thải thích hợp cho cơ sở mạ điện là nhiệm vụ của một kỹ sư môi trường, đáp ứng yêu cầu của các doanh nghiệp về hệ thống xử lý với giá thành có thể chấp nhận được. 2 Mục tiêu đề tài: ”Nghiên cứu, thiết kế hệ thống xử lý nước thải mạ kẽm cho Công ty TNHH Hồng Nguyên”. Nội dung đề tài gồm những phần chính sau: Chương 1: Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu. Chương 2: Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải mạ kẽm cho Công ty Hồng Nguyên. Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mạ kẽm. Chương 4: Phân tích hiệu quả chi phí và xây dựng hệ thống xử lý nước thải. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tình hình phát triển của ngành mạ trên Thế Giới và Việt Nam: Phương pháp mạ điện được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1800 bởi giáo sư tạo một lớp phủ bên ngoài kim loại khác. Tuy nhiên lúc đó người ta không quan tâm lắm đến phát hiện của Luigi Brungnatelli mà mãi sau này, đến năm 1840, khi các nhà khoa học Anh đã phát minh ra phương pháp mạ với xúc tác Xyanua và lần đầu tiên phương pháp mạ điện được đưa vào sản xuất với mục đích thương mại thì công nghiệp mạ chính thức phổ biến trên thế giới. Sau đó là sự phát triển của các công nghệ mạ khác như: mạ niken, mạ đồng, mạ kẽm, … Những năm 1940 của thế kỷ XX được coi là bước ngoặc lớn đối với ngành mạ điện bởi sự ra đời của công nghiệp điện tử. [1] Ngày nay, cùng với sự phát triển vượt bậc của ngành công nghiệp hóa chất và sự hiểu biết sâu rộng về lĩnh vực điện hóa, công nghiệp mạ điện cũng phát triển tới mức độ tinh vi. Sự phát triển của công nghệ mạ điện đóng vai trò rất quan trọng trong sự phát triển không chỉ của ngành cơ khí chế tạo mà còn của rất nhiều ngành công nghiệp khác. Xét riêng cho khu vực Đông Nam Á, sau chiến tranh thế giới lần thứ 2, một loạt các cơ sở mạ điện quy mô vừa và nhỏ đã phát triển mạnh mẽ và hoạt động một các độc lập. Sự phát triển lớn mạnh của những cơ sở mạ điện quy mô nhỏ này là do nhu cầu đáp ứng việc nâng cao chất lượng sản phẩm của ngành công nghiệp vừa và nhẹ. Tại Việt Nam, cùng với sự phát triển của ngành cơ khí, ngành công nghiệp mạ điện được hình thành từ khoảng 40 năm trước và đặc biệt phát triển mạnh trong giai đoạn những năm 1970 – 1980. Các cơ sở mạ của Việt Nam hiện nay tồn tại một các độc lập hoặc đi liền với các cơ sở cơ khí, dưới dạng công ty cổ phần, công ty tư nhân và công ty liên doanh với nước ngoài. Các cơ sở này hầu hết có quy mô vừa và nhỏ, số ít có quy mô lớn, được tập trung ở các thành phố lớn với sản phẩm chủ yếu được mạ đồng, crom, kẽm, niken, Ngoài ra các loại hình mạ điện đặc biệt như mạ cadimi, mạ thiếc, mạ chì, mạ sắt và mạ hợp kim cũng được phát triển để đáp ứng nhu cầu của các ngành công nghiệp hiện đại. 4 Để hiểu rõ hơn về cơng nghiệp mạ điện ta sẽ đi sâu vào tìm hiểu về bản chất và quy trình cơng nghệ của nó. 1.2. Đặc điểm của q trình mạ điện: 1.2.1. Ngun lý của q trình mạ điện: Theo định nghĩa, mạ điện chính là q trình ơxy hóa xảy ra trên bề mặt các điện cực, cụ thể là bề mặt điện cực âm (catốt), các cation (ion kim loại) nhận điện tích từ điện cực trở thành các ngun tử kim loại. Nói cách khác, mạ điện cũng chính là một q trình điện phân, trong đó anot xảy ra q trình oxy hố (hồ tan kim loại hay giải phóng khí oxy), còn catot xảy ra q trình khử (khử ion kim loại từ dung dịch thành lớp kim loại bám trên vật mạ hay q trình giải phóng hydro ) khi có dòng điện một chiều đi qua chất điện phân (dung dịch mạ). [2] Hình 1.1: Sơ đồ ngun lý q trình mạ. • Tại Catot: Thực tế q trình trên xảy ra theo nhiều giai đoạn nối tiếp nhau như sau: 1. Cation hydrat hố M n+ .mH 2 O di chuyển từ dung dịch đến bề mặt catot. 2. Cation mất vỏ hydrat hố (mH 2 O) và tiếp xúc trực tiếp với bề mặt catot. M n+ + ne M (1) 2H 2 O + 2e 2OH - + H 2 Anot (+) Catot (-) Sự chuyển dòch của ion − ne Dung dòch mạ Lớp mạ [...]... thải mạ điện [5] STT 1 2 3 Phương pháp xử lý Điện hóa Trao đổi ion Oxy hóa khử - kết tủa Hiệu suất (%) 90 – 95 90 – 98 20 – 95 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI MẠ KẼM CHO CÔNG TY TNHH HỒNG NGUYÊN 2.1 Công ty TNHH Hồng Nguyên: 2.1.1 Một vài nét cơ bản về Công ty TNHH Hồng Nguyên: Công ty TNHH Hồng Nguyên (gọi tắt là Công ty Hồng Nguyên) nằm trong khu công nghiệp Đồ Sơn, cách Hải Phòng khoảng... xưởng mạ và công nhân vận hành hệ thống xử lý Nước thải ra môi trường sau khi xử lý đảm bảo chất lượng nước thải theo tiêu chuẩn nước thải công nghiệp ít nhất là loại B theo QCVN 40: 2011/BTNMT Chấp hành nghiêm chỉnh các quy định của pháp luật Việt Nam về bảo vệ môi trường b Yêu cầu về kĩ thuật: Việc xây dựng, lắp đặt hệ thống xử lý nước thải phải phù hợp với mặt bằng công nghệ mạ Hệ thống xử lý phải... thì để xử lý nước thải mạ ta áp dụng các phương pháp xử lý chủ yếu sau: phương pháp cơ học (điều hòa lưu lượng, lắng), áp dụng phương pháp hóa học (oxy hóa – khử), phương pháp hóa lý (keo tụ) 25 2.2.5 Sơ đồ quy trình công nghệ hệ thống xử lý nước thải: Căn cứ vào phân tích ở trên, để xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải mạ kẽm tại xưởng mạ của Công ty Hồng Nguyên, ta áp dụng phương pháp xử lý theo... pháp thích hợp nhất để xử lý nước thải là phương pháp oxy hóa khử và kết tủa 2.2.4 Phân tích, lựa chọn sơ đồ công nghệ xử lý nước thải mạ: Có rất nhiều căn cứ để lựa chọn một sơ đồ công nghệ phù hợp, tuy nhiên với việc thiết kế hệ thống xử lý, ta dựa trên một số nguyên tắc cơ bản sau: 24 + Đặc điểm công nghệ sản xuất: dựa trên đặc điểm của dây chuyền công nghệ của nhà máy như công suất lớn hay nhỏ,... Mạ a Quy trình mạ kẽm của Công ty Hồng Nguyên: NaOH Tẩy Dầu Mỡ Quy trình xi mạ kẽm của phân xưởng mạ bulong, ốcNước đinh có thể phân bổ vít, Thải làm những giai đoạn sau: Nước Sạch H2SO4 Tẩy Gỉ Nước Thải Nước Sạch ZnCl2 Mạ Kẽm Nước Thải NH4Cl Sấy Khô Kiểm Tra 20 Sản Phẩm Hình 2.1: Quy trình mạ kẽm bulong, ốc vít của Công ty Hồng Nguyên b Thuyết minh quy trình: Sản phẩm xi mạ kẽm bắt đầu bằng việc tẩy... dòng thải ô nhiễm nhằm góp phần: •Tiết kiệm lượng nước sử dụng •Giảm lượng nước thải cần xử lý •Giảm chi phí xử lý nước thải + Đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt QCVN 40: 2011/BTNMT loại B: đây là tiêu chuẩn thải vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt Điều này sẽ quyết định mức độ xử lý của hệ thống để đưa ra các phương pháp xử lý phù hợp và hiệu quả + Xử lý. .. ngành công nghiệp mạ điện đã và đang thỏa mãn dần dần nhu cầu ngày càng cao của thị trường Hiện nay ở Việt Nam tồn tại hai công nghệ mạ là mạ điện và mạ nóng chảy, trong đó mạ điện phổ biến hơn cả, gần 90% cơ sở sản xuất sử dụng công nghệ này Do đó, ta sẽ chủ yếu đề cập tới các loại hình mạ điện trong mạ Các loại hình mạ trong mạ điện bao gồm: mạ kẽm, mạ Niken, mạ đồng, mạ thiếc, mạ Crom, mạ vàng, mạ. .. nhằm bổ sung cho công nghệ xử lý nước thải chứa kim loại nhưng ứng dụng của chúng vào thực tế vẫn còn tương đối hạn chế, ví dụ như phương pháp trích ly bằng dung môi, bốc hơi hoàn nguyên, kết tủa hóa học và làm lạnh Bảng 1.2: Bảng tóm tắt ưu điểm và hạn chế của một số phương pháp xử lý nước thải ngành mạ thường dùng Phương pháp Ưu điểm xử lý Oxy hoá khử - - Xử lý nước thải lưu lượng lớn kết tủa - Chi... lĩnh vực mạ điện Nước thải này chứa nhiều các kim loại nặng, độc hại với môi trường xung quanh Do đó việc xây dựng lắp đặt hệ thống xử lý nước thải phân xưởng mạ chính là một giải pháp góp phần giải quyết vấn đề trên Khi thiết kế hệ thống xử lý nước thải phân xưởng mạ cần phải đảm bảo các yêu cầu và mục tiêu sau: 21 a Yêu cầu về môi trường: Phải đảm bảo các điều kiện vệ sinh lao động cho công nhân... nay cùng với sự phát triển chung của nền công nghiệp, công nghiệp mạ cũng ngày càng phát triển Do đó lượng rác thải, nước thải của công nghiệp mạ cũng gia tăng Điều này đã ảnh hưởng không nhỏ tới môi trường và nguồn nước sinh hoạt ở một số địa phương * Ảnh hưởng đến việc xử lý nước thải: Nước thải công nghiệp mạ điện ảnh hưởng có hại đến quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học Đó là do sự . pháp xử lý nước thải ngành mạ điện: 16 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI MẠ KẼM CHO CÔNG TY TNHH HỒNG NGUYÊN 19 2.1. Công ty TNHH Hồng Nguyên: 19 2.1.1. Một vài nét cơ bản về Công ty TNHH. Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu. Chương 2: Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải mạ kẽm cho Công ty Hồng Nguyên. Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mạ kẽm. Chương 4: Phân tích. của các doanh nghiệp về hệ thống xử lý với giá thành có thể chấp nhận được. 2 Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống xử lý nước thải mạ kẽm cho Công ty TNHH Hồng Nguyên . Nội dung đề tài