ĐỒ ÁN Nhà máy sản xuất cột thép Huyndai – Đông Anh 1 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin được gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến thầy giáo, TS. Vũ Đình Tiến –Trưởng bộ môn Máy và Thiết Bị Công Nghiệp Hóa Chất – Dầu Khí – Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội. Thầy đã chỉ bảo tận tình và tạo mọi điều kiện tốt đẹp nhất cho em cũng như đưa ra những lời khuyên đúng đắn nhất trong suốt quá trình học tập và làm đồ án tốt nghiệp của em. Em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến toàn thể các thầy cô trong bộ môn Máy và Thiết Bị Công Nghiệp Hóa Chất – Dầu Khí – Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, các thầy cô đã dạy dỗ chúng em tận tình và chỉ bảo cho chúng em trong suốt quá trình em học tập tại trường, các thầy cô đã chắp cánh, dệt lên những ước mơ của chúng em. Các thầy cô luôn là những tấm gương sáng nhất cho chúng em noi theo và phấn đấu. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lớp Máy và Thiết Bị Công Nghiệp Hóa Chất – Dầu Khí – K49. Mọi người đã đoàn kết thương yêu nhau, cùng nhau vượt qua những khó khăn nhất trong học tập cũng như trong cuộc sống. Cuối cùng con xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến bố mẹ và gia đình, bố mẹ và gia đình luôn là điểm tựa vững chắc nhất, là nguồn an ủi động viên lớn lao nhất cho con trong suốt cuộc đời này. Hà Nội, tháng 5 năm 2013 Sinh viên Lê Thị Huyền Trang 2 MỤC LỤC CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU NHÀ MÁY SẢN XUẤT CỘT THÉP HUYNDAI – ĐÔNG ANH 8 1. Giới thiệu chung 8 2. Quá trình công nghệ sản xuất cột thép 9 2.1 Giai đoạn gia công cơ khí 9 2.2 Giai đoạn mạ kẽm 9 2.3 Quá trình mạ nhúng kẽm 11 3. Nguồn thải và vai trò của việc xử lý nước thải trong nhà máy 12 CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHỨA KIM LOẠI NẶNG 15 1. Phương pháp kết tủa hóa học 15 2. Phương pháp trao đổi ion 17 3. Phương pháp điện hóa 19 4. Phương pháp trích ly 20 5. Phương pháp màng 21 5.1 Thẩm thấu ngược 21 5.2 Siêu lọc 21 5.3 Thẩm tách và điện thẩm tách 22 6. Phương pháp sinh học 22 7. Phương pháp hấp phụ 23 CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ 27 1. Kỹ thuật xử lý Zn2+ có trong nước thải 27 2. Kỹ thuật xử lý ion Fe2+ có trong nước thải 29 2.1 Với Clo 29 2.2. Với H2O2 29 2.3 Với O3 30 3. Kỹ thuật keo tụ 31 3.1 Khái niệm chung 31 3.2 Phân tích lựa chọn chất keo tụ 32 3.3 Cơ chế của quá trình đông tụ 35 4. Kỹ thuật lắng 35 4.1. Cấu tạo vùng lắng 35 4.2. Cơ chế quá trình lắng 36 5. Kỹ thuật xử lý nước thải chứa crôm 36 6. Sơ đồ công nghệ xử lý chung 39 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ 40 1. Hệ thống xử lý nước thải của nguồn một và hai 40 1.2 Tính toán công nghệ 40 CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ 47 1. Bể lắng cát 47 2. Bể điều hòa 49 3. Thiết bị trung hòa 51 3.1 Thể tích thiết bị 51 3.2 Cơ cấu khuấy 52 3.3. Tính toán ổ lăn 63 3.3. Tính toán thân thùng khuấy 66 3 3.4. Đáy thùng 68 3.5. Chân đỡ 69 3.6. Nối trục 69 4. Thiết bị oxy hóa ion sắt II 70 4.1 Kích thước thiết bị 70 4.2. Tính toán trục khuấy 71 4.3. Tính toán ổ lăn 81 4.4. Tính toán thân thùng khuấy 84 4.5. Đáy thùng 86 4.6. Chân đỡ 87 4.7. Nối trục 87 5. Thiết bị đông keo tụ 88 5.1. Dung tích thiết bị 88 5.2. Tính toán cơ cấu khuấy 89 5.3.Tính toán trục 91 5.4. Tính toán ổ lăn 100 5.5. Tính toán thân thùng khuấy 104 5.6. Đáy thùng 105 6. Bể lắng 106 6.1. Diện tích tiết diện ngang của lớp mỏng hay không gian lắng 106 6.2. Thể tích vùng lắng 107 CHƯƠNG VI. THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 108 1.Thiết bị pha trộn NaOH 10% 108 2. Thiết bị pha trộn polymer 108 3. Chọn bơm 109 4. Chọn quạt 109 KẾT LUẬN 111 Phụ lục 114 4 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình I.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất chung của nhà máy 12 Hình II.1. Bảng tiêu chuẩn nguồn nước thải công nghiệp 26 Hình III.1 Hóa chất sử dụng là NaOH 28 Hình III.2 Hóa chất là Ca(OH)2 Hình III.3 Hóa chất là Na2CO3 28 Hình III.4 Một số ống sục khí 31 Hình III.5 Cơ chế quá trình đông tụ 35 Hình III.6 Sơ đồ công nghệ chung xử lý nước thải 39 Hình IV.1 Độ tan của kim loại phụ thuộc vào pH 44 Hình V.1 Bể lắng cát 47 Hình V.2 Bể điều hòa 50 Hình V.3 cơ cấu khuấy kiểu mái chèo 52 Hình V.4 Vận tốc chuyển động của vật thể 53 Hình V.5 Điểm đặt lực P 54 HìnhV.7 Cấu tạo con lăn 63 Hình V.8 Chân đỡ 69 Hình V.9 Nối trục đàn hồi 70 Hình V.10 Cấu tạo cánh khuấy tua bin 72 Hình V.11 Biểu đồ momen của cơ cấu khuấy 75 Hình V.12 Chuyển vị hướng kính của trục khuấy 78 HìnhV.13 Cấu tạo con lăn 82 Hình V. 14 Chân đỡ 87 Hình V. 15 Nối trục 88 Hình V.16 Cơ cấu khuấy chân vịt 89 Hình V.17 Biểu đồ lực và momen tác dụng lên trục khuấy 92 Hình V.18 Chuyển vị hướng kính của trục khuấy 97 Hình V.19 Cấu tạo con lăn 101 Hình VI.1 Bơm nước 109 Hình VI. 2 Quạt thổi khí 110 5 LỜI NÓI ĐẦU Vấn đề ô nhiễm môi trường là vấn đề muôn thủa không chỉ của riêng ai, riêng quốc gia nào. Ngày nay với tốc độ phát triển nhanh chóng vượt bậc của nền khoa học công nghệ tiên tiến, vấn đề về ô nhiễm môi trường lại càng trở nên cấp thiết và vô cùng quan trọng trong đời sống con người. Nước ta đang trên đà hội nhập quốc tế, càng ngày càng có nhiều nhà máy, cơ sở sản xuất, xí nghiệp công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp lớn và nhỏ phát sinh. Điều đó tạo tiền đề phát triển kinh tế, song đây lại là mối lo ngại to lớn về vấn đề chất phác thải, các xí nghiệp này chính là nguyên nhân ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người nếu không chú trọng đến việc xử lý nguồn thải ra môi trường. Hầu hết các cơ sở sản xuất này sẽ thải ra khối lượng lớn các loại nước thải, trong đó có rất nhiều loại nước thải vô cùng độc hại. Nếu không giải quyết tốt vấn đề thoát nước và xử lý nước thải, sẽ gây ô nhiễm lớn và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người cũng như gây ảnh hưởng mạnh đến mọi nền kinh tế quốc dân. Nhà máy sản xuất cột thép Huyndai – Đông Anh Hà Nội là một trong những cơ sở sản xuất lớn thuộc Nhà máy sản xuất thiết bị điện Đông Anh thuộc Tổng công ty điện lực Việt Nam, là nhà máy sản xuất mà sản phẩm chính là cột thép, với công suất 18.000 tấn sản phẩm trên một năm. Với nguyên liệu chính là thép góc, thép tấm, và một khối lượng lớn các hóa chất sử dụng cho quá trình mạ (ví dụ như kẽm Zn là 1150 tấn/năm; axit sunphuric H 2 SO 4 98% 252 tấn/năm; oxit Crom CrO 3 99,7% 18,036 tấn/năm …). Do vậy nguồn nước thải ra môi trường bao gồm một lượng rất lớn hóa chất chứa ion kim loại nặng( Fe, Zn, Cr…). Vì vậy việc xử lý chúng là vô cùng quan trọng. Trong bản đồ án này, được sự hướng dẫn tận tình của thấy giáo TS. Vũ Đình Tiến cùng các thầy cô trong bộ môn Máy và Thiết Bị Công Nghiệp Hóa 6 Chất – Dầu Khí – trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, em đã trình bày sơ lược về các biện pháp xử lý nước thải chứa kim loại nặng nói chung, đã đưa ra được phương án xử lý nước thải cũng như việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy. Tuy nhiên do thời gian và trình độ có hạn cũng như kiến thức thực tế còn nhiều hạn chế nên chắc chắn vẫn còn rất nhiều thiếu sót, em kính mong nhận được sự góp ý của các thầy để bản đồ án của em hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô cùng toàn thể các bạn lớp Máy và Thiết Bị Công Nghiệp Hóa Chất Dầu Khí K49 đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành bản đồ án này. Hà Nội, tháng 5 năm 2013 Sinh viên thực hiện Lê Thị Huyền Trang 7 Đồ án tốt nghiệp Chương I: Giới thiệu chung CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU NHÀ MÁY SẢN XUẤT CỘT THÉP HUYNDAI – ĐÔNG ANH 1. Giới thiệu chung Công ty cơ khí Đông Anh Hà Nội được xây dựng từ năm 1979 do Liên Xô viện trợ giúp đỡ xây dựng mang tên đầu tiên là Nhà máy thiết bị điện Đông Anh. Từ đó đến nay các mặt hàng truyền thống là sản xuất máy biến áp, sợi cáp nhôm, các thiết bị điện khác, cột thép…Trên diện tích 11ha với hệ thống nhà xưởng máy móc thiết bị khá mạnh và đầy đủ, nhà máy đã sản xuất ra nhiều mặt hàng phục vụ đắc lực cho các ngành công nghiệp, đặc biệt là công nghệp điện của Quốc Gia. Ngày nay khi nền kinh tế quốc dân đang trên đà phát triển, thị trường đòi hỏi các sản phẩm phải đạt chất lượng cao, đặc biệt là các mặt hàng xuất khẩu. Sản phẩm cột thép phục vụ cho mạng lưới truyền tải điện đòi hỏi chất lượng cao. Để có được sản phẩm chất lượng cao, phải đầu tư xây dựng hệ thống sản xuất có công nghệ và thiết bị hiện đại trên dây chuyền sản xuất khép kín. Trong bối cảnh thiếu thốn vốn đầu tư cho công nghệ và thiết bị hiện đại, Nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh đã chọn đối tác là Công ty Công nghệp nặng Huyndai (Hàn Quốc) liên doanh thành lập nhà máy sản xuất cột thép xuất khẩu ngay trong mặt bằng của nhà máy liên doanh. Sản phẩm của nhà máy chủ yếu là cột thép xuất khẩu. Hiện nay ngành điện lực Việt nam cũng như các nước trong khu vực được chỉnh phủ đầu tư xây dựng và phát triển mạng lưới điện rất nhiều, nhu cầu về cột thép ngày càng tăng. Việc triển khai dự án cột thép đạt tiêu chuẩn xuất khẩu tạo điều kiện cho công ty liên doanh có cơ hội để phát triển cả về phương diện kĩ thuật công nghệ và trình độ quản lí kinh doanh. SVTH: Lê Thị Huyền Trang Lớp: Máy và Thiết Bị Công Nghiệp Hóa Chất – Dầu Khí K49 8 Đồ án tốt nghiệp Chương I. Giới thiệu chung Dự án này không những đã mang lại lợi ích kinh tế cho xã hội mà còn gia tăng thu nhập cho nền kinh tế quốc dân bằng các khoản thuế doanh thu và các khoản thuế doanh thu và thuế lợi tức, giải quyết công ăn việc làm cho số lượng lao động lớn, mà còn góp phần thúc đẩy sản xuất tiêu thụ hàng hóa cho những cơ sở sản xuất nguyên vật liệu như các nhà máy hóa chất và các nhà máy sản xuất thép cũng như các ngành liên quan. 2. Quá trình công nghệ sản xuất cột thép Quá trình sản xuất gồm hai giai đoạn chính • Giai đoạn gia công cơ khí • Giai đoạn mạ sản phẩm 2.1 Giai đoạn gia công cơ khí Nguyên liệu là thép bóc và thép tấm được gia công trên hai dây chuyền khác nhau: • Dây chuyền thép góc chủ yếu là đột dập cắt rãnh và khoan lỗ. • Dây chuyền thép tấm chủ yếu là cắt bằng máy cắt thủy lực cắt tự động bằng lửa, khoan và đột dập chi tiết. Các chi tiết cột điện sau khi gia công được kiểm tra về kĩ thuật, đạt yêu cầu lắp ráp mới được chuyển ra ngoài và lắp ráp thử. Sau đó tháo rời các chi tiết phân loại và chuyển sang dây chuyền mạ kẽm. Quá trình gia công cơ khí tạo hình sản phẩm không sử dụng nước nên không có chất thải ra nguồn nước. 2.2 Giai đoạn mạ kẽm Công nghệ mạ kẽm được lựa chọn theo phương pháp nhúng kẽm nóng, được thực hiện theo hai bước : SVTH: Lê Thị Huyền Trang Lớp: Máy và Thiết Bị Công Nghiệp Hóa Chất – Dầu Khí K49 9 Đồ án tốt nghiệp Chương I. Giới thiệu chung 2.2.1 Bước 1 : Xử lý sạch bề mặt Xử lý bề mặt là việc sau khi lắp thử, các chi tiết sắt thép được tháo rời phân loại và đưa vào các bể làm sạch bề mặt. Làm sạch bề mặt trước khi mạ đóng vai trò rất quan trọng, ảnh hưởng đến chất lượng mạ. Đầu tiên các chi tiết sắt thép được nhúng vào bể chứa axit sunphuaric (H 2 SO 4 ), có tất cả 3 bể chứa thể tích mỗi bể là 51,3 m 3 . Bể chứa axit chứa 24 tấn nước + 10 tấn axit sunphuric 98%. Như vậy nồng độ axit có trong bể từ 25- 28%. Nhiệt độ dung dịch axit chứa trong bể khoảng 55 ± 5 o C. Khoảng 35 đến 40 ngày axit sunphuric sẽ tẩy sạch các rỉ sắt (oxit sắt) trên bề mặt thép. Sau một thời gian sử dụng nồng độ axit giảm xuống còn 8% Sau đó các chi tiết được chuyển sang bể rửa bằng nước lạnh thể tích là 51,3 m 3 . Bể rửa bằng nước có nhiệm vụ rửa sạch axit bám trên bề mặt chi tiết. Sau đó các chi tiết được nhúng qua bể chứa dung dịch Clorua kẽm ZnCl 2 và Clorua amon NH 4 Cl gọi là dung dịch trợ dung. Bể chứa dung dịch trợ dung thể tích 51,3 m 3 . Dung dịch trợ dung có tác dụng là tăng độ thấm ướt của kim loại nóng chảy trên bề mặt chi tiết . Sau bước này chất thải chủ yếu là Fe 2+ , Zn 2+ và môi trường axit yếu thành phần bao gồm: Fe 2+ = 500ppm, Zn 2+ = 50ppm, PH = 2 – 3. 2.2.2. .Bước 2: Nhúng trong dung dịch mạ nóng chảy Sau khi kết thúc bước làm sạch bề mặt các chi tiết được chuyển sang lớp mạ sản phẩm. Các chi tiết được chuyển sang nhúng trong bể chứa kim loại nóng chảy. Thành phần các kim loại có chứa trong bể như sau: - Lớp trên cùng là nhôm, khối lượng chứa trong bể là 5 kg, chiếm tỷ lệ 0,002% khối lượng. - Lớp giữa là kẽm hàm lượng 99,995%, khối lượng chứa trong bể là 272 tấn chiếm tỷ lệ 93,3 % về khối lượng. SVTH: Lê Thị Huyền Trang Lớp: Máy và Thiết Bị Công Nghiệp Hóa Chất – Dầu Khí K49 10 [...]... Trang Lớp: Máy và Thiết Bị Công Nghiệp Hóa Chất – Dầu Khí K49 11 Đồ án tốt nghiệp Chương I Giới thiệu chung Sơ đồ công nghệ sản xuất chung của nhà máy Hình I.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất chung của nhà máy 3 Nguồn thải và vai trò của việc xử lý nước thải trong nhà máy Có 3 nguồn nước thải khi nhà máy hoạt động :  Nguồn thải một: Axit thải từ bể tẩy sạch cột thép bằng axit sunphuric, thải gián đoạn: -... R* HOo + R-X + H2O SVTH: Lê Thị Huyền Trang Lớp: Máy và Thiết Bị Công Nghiệp Hóa Chất – Dầu Khí K49 29 Đồ án tốt nghiệp Chương III Phân tích lựa chọn phương án xử lý R* + Fe2+ € Fe3+ + R-X R* + Fe3+ € Fe2+ + sản phẩm R* + R* € sản phẩm (dimer) Phương trình phản ứng Fenton tổng cộng có dạng H2O2 + Fe2+ + RH € * R–X + H2O2 OHo H2O + Fe3+ + sản phẩm → sản phẩm + H2O Xúc tác dị thể (chứa Fe) Qua nhiều... tĩnh điện – lực Vanderwaals – do cấu trúc phân tử của các hạt Tổng của các loại hạt mang điện tích này là điện tích đẩy thực hay là một hàng rào năng lượng cản trở các hạt rắn liên kết với nhau Như vậy SVTH: Lê Thị Huyền Trang Lớp: Máy và Thiết Bị Công Nghiệp Hóa Chất – Dầu Khí K49 32 Đồ án tốt nghiệp Chương III Phân tích lựa chọn phương án xử lý mục tiêu của đông tụ là giảm thế năng zenta – tức là... polyacrylamid liên kết các hạt lơ lửng tích điện lại với nhau bằng lực tương tác Van dec Van Do là điện nên hút cực nhanh, hạt to rất nhanh nên lắng nhanh Do vậy trong trường hợp này ta chọn chất đông tụ là polyacrylamid với liều lượng là khoảng 1: 5 mg/l SVTH: Lê Thị Huyền Trang Lớp: Máy và Thiết Bị Công Nghiệp Hóa Chất – Dầu Khí K49 34 Đồ án tốt nghiệp Chương III Phân tích lựa chọn phương án xử lý 3.3... lượng 70 m3/ tháng - Thành phần : H2SO4 = 8%, Fe2+ = 1.5% , Zn2+ = 0,6%  Nguồn thải hai: Nước thải liên tục do rửa cột thép trước khi đưa vào mạ: - Lưu lượng 150m3/ ngày Thành phần Fe2+ = 500ppm, Zn2+ = 50ppm, PH= 2- 3  Nguồn thải ba: Nước thải có chứa Crom, thải gián đoạn: - Lưu lượng 30m3/ 10 tháng SVTH: Lê Thị Huyền Trang Lớp: Máy và Thiết Bị Công Nghiệp Hóa Chất – Dầu Khí K49 12 Đồ án tốt nghiệp... tán liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm tăng vận tốc lắng của chúng Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lượng đòi hỏi trước hết cần trung hòa điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau Quá trình trung hòa điện tích thường gọi là quá trình đông SVTH: Lê Thị Huyền Trang Lớp: Máy và Thiết Bị Công Nghiệp Hóa Chất – Dầu Khí K49 31 Đồ án tốt nghiệp Chương III Phân tích lựa chọn phương án. .. kim loại nặng trong nước bằng phương pháp oxy hóa khử - kết tủa được sử dụng khá phổ biến ở nước ta để xử lý nước thải của các ngành công nghiệp cơ khí, gia công kim loại, mạ điện, chế tạo và lắp ráp ô tô, xe máy, …Một số cơ sở sản xuất như công ty khóa Minh Khai, công ty cơ khí dụng cụ xuất khẩu, nhà máy ô tô Toyota và moto Honda, nhà máy liên doanh Vidamco,…cũng đang sử dụng phương pháp này để xử lý... nhược điểm  Ưu điểm: Đơn giản, rẻ tiền, vật liệu dễ kiếm, xử lý nước thải của nhà máy có quy mô lớn, có khả năng xử lý nhiều kim loại đồng thời  Nhược điểm: SVTH: Lê Thị Huyền Trang Lớp: Máy và Thiết Bị Công Nghiệp Hóa Chất – Dầu Khí K49 16 Đồ án tốt nghiệp Chương II Phương pháp xử lý nước thải Phải xử lý kết tủa khi nồng độ kết tủa trong nước thải cao, tạo nhiều bùn thải vì vậy phải tốn thêm chi phí... Thị Huyền Trang Lớp: Máy và Thiết Bị Công Nghiệp Hóa Chất – Dầu Khí K49 26 Đồ án tốt nghiệp Chương III Phân tích lựa chọn phương án xử lý CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ Do đặc tính dòng thải về chất thải và biện pháp xử lý chất thải như nhau của hai nguồn thải một và hai nên ta kết hợp hai nguồn thải một và hai lại còn nguồn thải 3 xử lý riêng để xử lý nhằm tiết kiệm thiết bị và hóa chất,... 12H2O • Các chất đông tụ hữu cơ thường dùng là các polyme làm trung hòa thế zenta và cũng có hoạt động hút dính và liên kết chéo Chất đông tụ hữu cơ hòa tan trong nước có rất nhiều điểm hoạt động và tại những điểm hoạt động này, các chất rắn lơ lửng sẽ SVTH: Lê Thị Huyền Trang Lớp: Máy và Thiết Bị Công Nghiệp Hóa Chất – Dầu Khí K49 33 Đồ án tốt nghiệp Chương III Phân tích lựa chọn phương án xử lý được . dân. Nhà máy sản xuất cột thép Huyndai – Đông Anh Hà Nội là một trong những cơ sở sản xuất lớn thuộc Nhà máy sản xuất thiết bị điện Đông Anh thuộc Tổng công ty điện lực Việt Nam, là nhà máy sản xuất. Công nghệp nặng Huyndai (Hàn Quốc) liên doanh thành lập nhà máy sản xuất cột thép xuất khẩu ngay trong mặt bằng của nhà máy liên doanh. Sản phẩm của nhà máy chủ yếu là cột thép xuất khẩu. Hiện. ĐỒ ÁN Nhà máy sản xuất cột thép Huyndai – Đông Anh 1 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin được gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến thầy giáo, TS. Vũ Đình Tiến –Trưởng bộ môn Máy và Thiết Bị