đồ án sửa

Trường ĐHKTCN Khoa Xây dựng và Môi trường Thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty THNNMTV Kim Loại Màu Thái Nguyên

Chương 1: Tổng quan1.1 Giới thiệu công nghệ sản xuất bột kẽm và thiếc thỏi trên thế giới và Việt Nam

1.1.1 Tình hình khai thác kẽm oxit ở Việt Nam và trên thế giới

Kẽm là kim loại được sử dụng phổ biến thứ tư sau sắt, nhôm, đồng tính theo

lượng sản xuất hàng năm.

Các mỏ kẽm có khắp trên thế giới, với những nhà sản xuất lớn nhất là Úc,

Canada, Trung Quốc, Peru và Mỹ. Các mỏ ở châu Âu bao gồm Vieille Montagne ở Bỉ

và Zinkgruvan ở Thụy Điển. Kẽm kim loại được sản xuất bằng công nghiệp khai

khoáng. Sulfua kẽm (khoáng chất sphalerit) được cô bằng phương pháp tách đãi bọt và

sau đó được làm tinh thành kẽm oxit bằng nhiệt luyện kim.

Theo thống kê năm 1971 ở các nước tư bản thì trữ lượng kẽm khoảng 81 triệu

tấn, trong đó tập trung ở Canada, Mỹ, Meexxico, Tây Đức, Thụy Điển, Peru,

Achentina với lượng khai thác trong năm 1971 là 4,43 triệu tấn.

Ở Việt Nam thì các mỏ kẽm phân bố nhiều ở các nơi: Mỏ chợ Điền ( Bắc Cạn)

với trữ lượng 495,425 tấn quặng, khu vực Lang Hít, Võ Nhai, Đại Từ tỉnh Thái

Nguyên. Tổng trữ lượng kẽm khoảng 109.456 tấn, chủ yếu là quặng sunfua...Sản

lượng mỗi năm lên đến 20.000 tấn/năm.

1.1.2 Tình hình khai thác thiếc ở Việt Nam và trên thế giới

Thiếc thuôc kim loại khan hiếm. Thiếc có các tính chất đặc biệt: mềm deo, dê dát

mỏng, nhiệt đô chảy thấp. Người ta có thể cán thiếc thành lá mỏng tới 0,005mm.

Trong điều kiện thường thiếc rất bền vững dưới tác đông hoá học, vì vậy thiếc được

dung rất phổ biến chức năng chống ăn mon. Thêm vào đó các sản phâm oxi hoá của

thiếc hoàn toàn không đôc với cơ thể con người. Vì vậy thiếc được dung trong công

nghiệp thực phâm. thiếc con cho những hợp kim chất lượng với các kim loại màu

khác. Lĩnh vực dung chủ yếu là đồ hôp ( sắt tây ), khoảng 40 % lượng thiếc được sử

dụng vào mục đích này.

Tại Việt Nam

Ở nước ta, thiếc được khai thác sớm nhất tại vung Pia Oắc – Cao Bằng khoảng

cuối thế kỷ XVIII. Đến 1945, người Pháp đã khai thác khoảng 32.500 tấn tinh quặng

SnO2. Sau hoà bình lập lại, mỏ thiếc Tĩnh Túc Cao Bằng được Liên Xô (cũ) thiết kế

và trang bị bắt đầu hoạt đông từ 1954. Đây cũng là mỏ thiếc lớn đầu tiên khai thác, chế

biến có quy mô công nghiệp.

SVTH: Nguyên Thị Lan Hương GVHD: ThS Hoàng Lê PhươngMSSV: 1111061464 Lớp K42KTM

1


Công nghệ khai thác ở các mỏ quy mô công nghiệp chủ yếu là khai thác bằng

ôtô, máy xúc, tuyển trọng lực, tuyển từ, tuyển điện và công nghệ luyện kim bằng lo

phản xạ, lo điện hồ quang.

Hiện nay, công nghệ luyện thiếc bằng lo điện hồ quang do Viện Nghiên cứu Mỏ

và Luyện kim nghiên cứu thành công và chuyển giao, ứng dụng vào sản xuất đã đạt

được những chỉ tiêu KT-KT tiên tiến. Bằng việc nghiên cứu ứng dụng điện phân thiếc

đạt thiếc thương phâm loại I: 99,95%; Viện Nghiên cứu Mỏ và Luyện kim và Công ty

Luyện kim mầu Thái Nguyên đã xây dựng các xưởng điện phân thiếc với công suất:

500-600t/n xưởng. Hiện nay, có ba xưởng điện phân thiếc thương phâm loại I xuất

khâu với tổng công suất là 1.500t/năm - 1.800t/năm.

Trên thế giới

Các vung có nhiều thiếc nhất là vung núi Đông Siberi và vung Đông Nam Á.

Thiếc ở Đông Nam Á tập trung trong môt dải kéo dài từ cao nguyên Vân Qúy qua bán

đảo Trung Ấn đến các đảo Bangka và Billiton thuôc Indonesia. Thiếc ở đây chiếm tới

70% trữ lượng thế giới. Giờ đây, sản lượng khai thác thiếc của Trung Quốc, Indonesia

và Malaysia đang đứng hàng hai, ba, tư thế giới sau Brasil: Malaysia có trữ lượng

thiếc chiếm 62% trữ lượng thiếc thế giới. Hiện nay, Malaysia vẫn là nước sản xuất trữ

lượng của thế giới nhưng sản lượng có giảm sút hơn trước. Sản lượng xuất khâu đạt 29

nghìn tấn/năm, đạt doanh thu 354 triệu USD.Sản lượng thiếc hàng năm trên thế giới

0,25 triệu tấn/năm.

Theo báo cáo của Macquarie, tiêu thụ thiếc năm 2010 đạt 345.500 tấn, tăng

15% so với năm 2009, trong khi sản lượng chỉ tăng 2% lên 328.500 tấn. Vấn đề sản

lượng ở Indonesia - quốc gia sản xuất thiếc số 1 thế giới – đóng vai tro quan trọng

trong sự sụt giảm về tăng trưởng này.

Chính phủ Indonesia trong tháng 8 /2010 đã cảnh báo sản lượng thiếc của quốc

gia có thể giảm 20% trong năm 2010 bởi thời tiết xấu. Indonesia đặt mục tiêu đạt sản

lượng 105.000 tấn cho cả năm nhưng tình hình không lạc quan và dự kiến chỉ đạt

85.000 tấn.

Các nhà phân tích thuôc Standard Bank Plc cũng đưa ra dự báo giống với

Macquarie khi cho rằng sản lượng thiếc toàn cầu sẽ thấp hơn 13.000 tấn so với nhu

cầu trong năm tới, sau khi dự báo thiếu hụt 6.000 tấn trong năm nay.

1.2 Các phương pháp xử lý nước thải luyện kim đang được áp dụng hiện nay

1.3 Giới thiệu chung về Công ty TNHH Nhà Nước Một Thành Viên Kim Loại

Màu Thái Nguyên


2


1.3.1 Điều kiện tự nhiên kinh tế – xã hội

a. Vị trí địa lý

Công ty TNHH Nhà Nước Một Thành Viên Kim Loại Màu Thái Nguyên

nằm ở phường Phú Xá thành phố Thái Nguyên, cách trung tâm thành phố 8 km về phía

Nam, cách ga Lưu Xá 500 m, cách quốc lô 3 (Hà Nôi – Thái Nguyên) 500m, có vị trí

giao thông thuận lợi.

b. Điều kiện tự nhiên


nằm ở khu vực Đông bắc bô với các đặc điểm đô âm cao, nóng, mưa nhiều chịu ảnh

hưởng lớn của gió mua đông bắc, về mua đông thường lạnh.

Đô âm trung bình năm là 230C

Đô âm trung bình năm là 81 %

c. Điều kiện kinh tế - xã hội


nằm trên địa phận phường Phú Xá, cách thành phố Thái Nguyên 8 km nên điều kiện

vật chất cũng như dân trí ở mức trung bình khá. Dân số của phường phần lớn là

CBCNVC hoạt đông, làm việc trong các lĩnh vực công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp.

Mật đô dân số trong phường tương đối cao, phần lớn dọc theo quốc lô 3.

Trình đô văn hóa phổ cập hết trung học.

1.3.2 Tình hình hoạt động của Công ty

Quá trình hình thành và lịch sử phát triển của Công ty

Tên đầy đủ : Công ty trách nhiệm hữu hạn nhà nước môt thành viên Kim Loại

Màu Thái Nguyên

Tên giao dịch quốc tế : Thai nguyen Non- Ferrous Metal Limited Company

Công ty TNHH nhà nước môt thành viên kim loại màu Thái Nguyên tiền thân

là Xí nghiệp Liên hợp Luyện Kim Màu Bắc Thái, trực thuôc Tổng công ty khoáng sản

- TKV, Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam.

Tên viết tắt: Công ty Kim loại màu Thái Nguyên. Thành lập ngày 28 - 2 - 1980

theo quyết định số 60CL/CB của Bô trưởng Bô Cơ khí luyện kim.Tại quyết định số

130QĐ-BCN ngày 12/11/2004 của Bô trưởng Bô Công nghiệp Công ty kim loại màu

Thái Nguyên được chuyển đổi thành Công ty trách nhiệm hữu hạn nhà nước môt thành

viên kim loại màu Thái Nguyên.

Lĩnh vực hoạt đông, sản phâm của Công ty

Công ty hoạt đông sản chủ yếu trên các lĩnh vực sau:


3


- Khảo sát, thăm do, khai thác mỏ; các công trình tuyển khoáng, luyện kim các

công trình hạ tầng cơ sở, các công trình công nghiệp và dân dụng.

- Thiết kế, thi công các công trình khai thác mỏ; các công trình tuyển luyện

khoáng sản, các công trình hạ tầng cơ sở, các công trình công nghiệp và dân dụng.

- Kinh doanh các loại khoáng sản, sản xuất vật liệu xây dựng;

- Sửa chữa ô tô và thiết bị khai thác mỏ. Thiết kế, chế tạo thiết bị, phụ tung đi

kèm.

- Xuất nhập khâu thiết bị, vật tư, phụ tung và khoáng sản các loại

- Kinh doanh các ngành nghề khác theo quy định của pháp luật

Các loại sản phâm chính của Công ty bao gồm:

Bảng 1 Các loại sản phâm chính của Công ty

STT Tên sản phâm Đặc trưng sản

phâm

1 Thiếc thỏi 99.75% Sn

2 Quặng oxit kẽm 28% ZnO

3 Quặng WO3 65%

4 Quặng Sunfua tuyển nổi 48% Zn

5 Bôt kẽm oxit 60 - 90% ZnO

6 Tinh quặng đồng 18% Cu

7 Ăngtimon thỏi 99% Sb

8 Kẽm thỏi 99,99%Zn

Công nghệ sản xuất của môt số sản phâm chủ yếu

Công nghệ sản xuất của công ty bao gồm nhiều công đoạn từ khai thác, tuyển

khoáng đến luyện kim, tinh luyện đạt yêu cầu chất lượng và tạo hình, bao gói sản

phâm theo yêu cầu của thị trường:


4


Sơ đồ 1: Công đoạn sản xuất của công ty

Sản lượng bôt kẽm và thiếc hàng năm Bảng 2 Sản lượng bột kẽm và thiếc hàng năm

STT Tên sản phâm Đơn vị Sản lượng (Tấn/năm)

1 Tinh quặng thiếc 65%Sn Tấn 240,0

2 Thiếc thỏi 99,95%Sn Tấn 156,0

3 Bôt oxít kẽm 90%ZnO Tấn 648,0

Đặc trưng sản phâm

+ Thiếc thỏi với hàm lượng Sn 99,95%. (Các tạp chất khác: As 0,007% Fe 0,005% , Cu

0,005%, Pb 0,01%, Bi 0,02% , Sb 0,005% , S 0,003%)

+ Bôt kẽm ô-xit( ZnO) với 90% ZnO

+ Tinh quặng chì sunfua 50%Pb

+Tinh quặng kẽm sunfua 50%Zn

Chỉ tiêu xác định chất lượng sản phâm

a. Chỉ tiêu của bôt kẽm

Sản phâm đạt chất lượng khi hàm lượng các chất thỏa mãn:

Zn 72,31%


Khai thác quặng thô, nghèo(Sử dụng phương pháp lô thiên, hầm lo)

Tuyển khoáng làm giàu quặng(Sử dụng tuyển trọng lực, tuyển từ, tuyển nổi)

Luyện kim + Tinh luyện(Lo đứng –Lo quay –phản xạ –điện phân)

5

Đúc khuôn , Tạo hình, bao gói, nhập kho, tiêu thụ


Pb < 4%

b.Chỉ tiêu thiếc thỏi

Tiêu chuân thiếc thỏi mác Sn.01, Sn.02

Bảng 3: Tiêu chuân chất lượng thiếc thỏi

Mác

thiếc%Sn

Hàm lượng tạp chất không lớn hơn ( % )

As Fe Cu Pb Bi Sb S å tạp

Sn.01 99,95 0,007 0,005 0,005 0,01 0,02 0,005 0,003 0,05

Sn.02 99,9 0,008 0,006 0,007 0,015 0,03 0,007 0,004 0,10

1.3.3 Công nghệ sản xuất của công ty

a. Công nghệ sản xuất bột kẽm

Giới thiệu chung về công nghệ sản xuất bôt kẽm

Phương pháp này xuất hiện sớm, thích hợp với sản xuất thủ công, kinh tế chưa

phát triển.

Dựa trên tính chất vật lý và hoá học của kẽm, người ta thiêu hoàn nguyên, hoàn

nguyên kẽm trong môi trường khí hoàn nguyên.

Để giảm nhiệt mất mát, thường thiết kế mỗi tổ 4 lo chung tường, trên đỉnh lo

xây hệ thống dẫn hơi kẽm vào buồng ôxi hoá nối với hệ thống làm nguôi tự nhiên và

hệ thống buồng lắng, buồng thu bụi túi vải. Trong lo có đặt ghi gang hay thép chịu

nhiệt, dưới ghi có quạt gió theo yêu cầu của quá trình. Để tiết kiệm than người ta có

thể tận dụng nhiệt của khí lo để nung nóng gió trước khi thổi vào lo, để cải thiện điều

kiện làm việc, cường hoá quá trình người ta dung ghi xích thay ghi cố định.

Kỹ thuật luyện lo Vetơrin như sau: Liệu lo gồm quặng và than được trôn đều,

quặng có hàm lượng kẽm từ 15-20%, nếu là quặng sunfua thì phải thiêu ôxy hoá để

khử S, nếu là quặng ôxit phải nung để khử nước kết tinh và phân huỷ quặng. Than

hoàn nguyên phải dung loại chứa %C cao, ít chất bốc và lưu huỳnh. Nếu than nhiều,

quặng chứa chì nhiều thì sản phâm sẽ chứa chì cao làm giảm chất lượng bôt ôxit kẽm.

Sơ đồ công nghệ sản xuất bôt kẽm 90% ZnO


6


(Nguồn: Phòng kỹ thuật )

Sơ đồ 2 Quy trình thao tác luyện bột kẽm Ôxit bằng lò VETƠRIN

Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Thuyết minh:

Chuẩn bị nguyên vật liệu

+ Quặng kẽm được nghiền sàng, Đảm bảo ≤ 5mm.

+ Than hoàn nguyên phải đảm bảo %C>72%SVTH: Nguyên Thị Lan Hương GVHD: ThS Hoàng Lê PhươngMSSV: 1111061464 Lớp K42KTM

7

Quăng oxit kẽm( 15-20%Zn)

Nghiền sàng≤ 5mm

Than cám

4A-QN

Phối liệu

LuyÖn lß Vet¬rin

1100-12000C

Hỗn hợp làm nguội OC

Thu bụi TV

Sản phâm bôt90%ZnO

Nhập khoKhí sạch thải

Nghiền sàng≤ 5mm

Than củ đốtQuạt đây cấp gió

Quạt hútKhí lo + bụi ZnO


+ Than đốt phải đảm bảo %C > 75%

+ Than đốt đảm bảo cỡ hạt >25mm

Thao tác trộn đều

Mục đích làm cho các hạt phối liệu đồng đều về thành phần, làm cho các hạt

than cám hoàn nguyên và các hạt quặng tiếp xúc tốt với nhau. Cho nước vào trong

phối liệu để chống bay bụi.

Luyện lò Vetơrin

Nguyên liệu sau phối liệu được nung trong lo venterin bởi than đá và có quạt

cấp gió. Trong bước này ta thu được xỉ thải là ZnO có hàm lượng nhỏ hơn 7% Zn

2ZnO + C 2Zn + CO2 (Zn ở dạng hơi)

2Zn + O2 2ZnO

Làm nguội ống cong

Bôt kẽm thu được trong quá trình nung sẽ chạy qua ống cong để làm nguôi. Khí

đốt trong lo là tác nhân đây bôt kẽm đi theo ống cong này.

Thu bụi túi vải

Sau khi đi hết ống cong làm nguôi, bôt kẽm lẫn bụi được thu lại trong các túi

vải lớn, để 1 thời gian trong túi vải để hút bụi khỏi bôt kẽm. Sau khi thu hết bụi ta

nhận được bôt kẽm 90%.

Nguyên vật liệu và hóa chất sử dụng

Nguồn gốc của nguyên vật liệu:

Nguyên vật liệu của quá trình sản xuất sử dụng chủ yếu được khai thác từ các

nguồn trong nước và môt phần nhập khâu trong đó có hai nguồn chính:

- Nguyên vật liệu mua từ các đơn vị trực thuôc Công ty TNHH nhà nước môt

thành viên kim loại màu Thái Nguyên :

Nhu cầu nguyên nhiên liệu đầu vào:

Bảng 4: Nhu cầu nguyên nhiên liệu đầu vào

STT Nguyên liệu thô/nhiên liệu sử dụng Đơn vị(tấn/tháng) Số lượng

1 Quặng kẽm ô xít 19% Tấn 340,0

2 Than 4B Quảng Ninh Tấn 115,5

3 Than 4A Quảng Ninh Tấn 176,0

Trang thiết bị chính

- Lo phản xạ ( Vetorin)

- Máy nghiền búa văng

- Quạt đây, quạt hút


8


- Hệ thống thu bụi (túi vải)

- Hệ thống ống cong ( hạ nhiệt)

b. Công nghệ sản xuất thiếc thỏi

Sơ đồ công nghệ

( nguồn: phòng kỹ thuật)

Thuyết minh

Bước 1: Tuyển quặng: SVTH: Nguyên Thị Lan Hương GVHD: ThS Hoàng Lê PhươngMSSV: 1111061464 Lớp K42KTM

9

Bụi

Phối liệu

Lo phản xạ 6,4m2

Thiếc thô

Khử Fe

Đúc anốt

Điện phân

Catốt

Sn loại I: 99,95%

Đúc thỏi

C CaO

Xỉ giàu > 12% Sn

CaO C

Lo phản xạ

Khí bụi

Xỉ thải< 2% Sn

Sn thô

Thu bụi

Khí sạch

Khí bụi

Thu bụi tĩnh điện

Khí sạch Bụi thiếc

Axít + phụ gia

Bun anốt

Thiêu

Hoa tách HCL

Dung dịch thải Bun

Tuyển quặng

Sơ đồ số 3 : Quy trình công nghệ sản xuất thiếc thỏi


Nguyên liệu chuân bị với tiêu chuân: Tinh quặng thiếc: Sn 65 %; Cu 0,15 %;

Fe 4 %; As 0,3 %.Than đốt: C 80%; Qt 7500 kcal/kg; đô tro A 13%; chất

bốc 6 %; S 0,5 %; đô âm W 4,5%. Cỡ hạt sau khi gia công 20-30 mm.Than

hoàn nguyên: cỡ hạt 5 mm, nghiền từ than cục.Chất trợ dung sử dụng vôi bôt có

hàm lượng CaO > 65%. Không lẫn xỉ và đất đá.

Bước 2: Luyện :

Sau khi phối liệu cần chính xác các thành phần phối liệu cho me luyện, chia làm

ba phần dải từng lớp vào thung chứa cánh lật theo thứ tự: Đối với me luyện quặng:

môt lớp than cám, môt lớp tinh quặng, môt lớp bụi hồi liệu (nếu có), môt lớp vôi bôt,

tiếp tục theo thứ tự cho đến hết. Đối với me luyện xỉ: lớp than cám, lớp xỉ, lớp vôi

bôt.Vận hành máy trôn ruôt xoắn, mở lần lượt từng cửa cánh lật cho phối liệu chảy

xuống máy trôn ruôt xoắn, phun nước đảm bảo đô âm 5-8% (khoảng 150-240 lít

nước/me liệu).

Phối liệu trôn xong được chứa trong thung câu có thể mở đáy, câu lên bunke

nóc lo.Xuống liệu từ bunke xa lỗ tháo xuống trước những bunke gần lỗ tháo xuống

sau.

Sau khi nạp liệu xong mở các van gió quạt đây, quạt hút tiến hành nâng nhiệt đô

của lo và duy trì nhiệt đô 1050-1100 oC để luyện hoàn nguyên. Duy trì nhiệt đô trong

thời gian 2-3 giờ, khi liệu đã chảy lỏng hoàn toàn nâng nhiệt đô lo lên 1200-1300 oC-

Duy trì nhiệt đô lo 1200-1300 oC để xỉ chảy lỏng và thiếc lắng tách hoàn toàn chuân bị

tháo kim loại và xỉ.Đối với luyện xỉ giầu sau khi liệu chảy lỏng khoảng 2/3 thì tiến

hành cào đảo lần 1. Khi liệu chảy lỏng hoàn toàn nâng nhiệt đô lên 1300-1350 oC và

cào đảo lần 2.

Bụi , khí sinh ra trong quá trình luyện lo phản xạ được thu bằng thiết bị thu bụi

phin tĩnh điện. Bụi được quay trở lại lo phản xạ,khí thoát ra ngoài qua ống khói của Xí

Nghiệp.Xỉ sinh ra quay trở lại lo phản xạ để luyện tiếp.Sản phâmr thiếc thô được đưa

tới lo hoả tinh luyện để khử sắt,để kim loại nguôi tự nhiên đến 500oc.Trong quá trình

nguôi dần, cứ 30 phút lại dung vợt vớt sạch bã. Thao tác vớt bã phải nhẹ nhàng, không

làm xáo trôn bể kim loại làm cho bã chìm xuống đáy bể, bã vớt được đúc thành thỏi

15-20 kg để tiện cất giữ.

SnO+C Sn + CO2

Bước 3: Điện phân:

Thiếc sau khi khử sắt đưa đến bể điện phân.Điện phân với tấm anot và tấm catot

mẫu.Nạp thiếc sạch (99,95%Sn) hoặc các tấm âm cực sau khi đã điện phân vào nồi

nấu kim loại, tiến hành nâng nhiệt đến chảy thiếc. Khi thiếc đã chảy hết khuấy nhẹ cho SVTH: Nguyên Thị Lan Hương GVHD: ThS Hoàng Lê PhươngMSSV: 1111061464 Lớp K42KTM

10


vào môt lượng nhựa thông ~ 0.1kg/tsp đê bã nổi lên bề mặt kim loại, vớt sạch bã

chuân bị đúc.Ka-tốt được đúc bằng khuôn nghiêng,Trọng lượng thỏi thiếc là 20 0,5

Kg

Nguyên vật liệu và hóa chất sử dụng

Nguồn gốc của nguyên nhiên liệu:

Nguyên vật liệu sử dụng chủ yếu được khai thác từ các nguồn trong nước và môt

phần nhập khâu qua Công ty trong đó có hai nguồn chính:

Nguyên vật liệu mua từ các đơn vị trực thuôc Công ty TNHH nhà nước môt thành

viên kim loại màu Thái Nguyên cụ thể là mua quặng thiếc ở Xí nghiệp thiếc Đại Từ

(Xã Hà Thượng, Huyện Đài Từ, tỉnh Thái Nguyên). Ngoài ra con có môt phần nguyên

vật liệu mua ngoài: than và các phụ tung, thiết bị cần thiết mua của các cá nhân, tập

thể bên ngoài.

Ngoài các nguồn nguyên, nhiên liệu chính đã kể trên con có:

+ Nguyên vật liệu phụ gồm: Dầu Madút, dầu nhờn, chổi than, bút thử điện áp tô mát,

ôxy, đất đèn,…

+ Nhiên liệu gồm: Dầu FO, xăng A76, xăng A92, than cục Quảng Ninh,…

Nhu cầu nguyên nhiên liệu đầu vào:[6]

Bảng 5: Nhu cầu nguyên nhiên liệu đầu vào phân xưởng luyện thiếc

STT Nguyên liệu thô/ nhiên liệu sử dụng Đơn vị(tấn/tháng) Số lượng

1 Quặng thiêc 50% Sn Tấn 30

2 Tinh quặng thiếc 65% Sn Tấn 20

3 Butyl xan tat Tấn 0,002


11


4 Axit Sunfuaric Tấn 0,004

5 Sunfat đồng Tấn 0,001

6 Gêlatin Tấn 0,010

7 B Naptol Tấn 0,012

8 Axit Clohydric Tấn 0,360

9 Than 4B Quảng Ninh Tấn 32

Trang thiết bị chính

Công đoạn tuyển

- Lo thiêu khử Asen ( làm giàu quặng )

- Máy nghiền bi

- Hệ thống bàn đãi

- Cầu trục

- Lo đây quặng

- Tuyển từ

- Băng tải

- Hệ thống bể lắng ( tác dụng: tận thu thiếc)

Công đoạn luyện

- Lo phản xạ ( luyện thiếc) (công suất 200 tấn/năm)

- Phin điện ( thu hồi bụi thiếc)

- Hệ thống thiết bị điện phân

- Các máy nghiền và trôn quặng

- Pa lăng điện ( cầu trục)

Điện phân:

- Bể điện phân

1.4 Phương pháp xử lý nước thải tại Công ty TNHH Nhà Nước Một Thành Viên

Kim Loại Màu Thái Nguyên


12

Nước thải

Bể điều hoà

Bể phản ứng 1

Bể lắng 1

Bể chứa trung gian

Bể phản ứng 2

Bể lắng 2

Hố ga

Nước sau xử lý đạt QCVN 24-2009, côt B

Nước sau xử lý đạt TCVN5945-2005, côt B

Hoá chất:1. NaOH/H2SO4

2. Poly alumilum cloride (PAC)

3. Polyme (A101)

Bun thải

Bãi chứa bun thải

Hoá chất:1. NaOH2. Poly alumilum

cloride (PAC)3. Polyme (A101)

PX lo quay

Thu hồi kim loại

Xỉ lo quay

Thải ra môi trường


Thuyết minh

Nước thải sau khi được thu gom về bể điều hoà (bể chìm) sẽ được bơm lên bể

phản ứng 1 (bể nổi). Tại bể phản ứng 1 chia làm 4 ngăn, bao gồm 1 ngăn điều chỉnh

pH sơ cấp (tại ngăn phản ứng 1 được cấp hoá chất là dd H2SO4 hoặc dd NaOH để đưa

pH của nước thải về về 8-8,5 ) tại đây khi nước thải có tính axit tiến hành cung cấp dd

NaOH và khi nước thải có tính kiềm tiến hành cung cấp dd H2SO4 nhằm đưa pH nước

thải về cận dải pH , 1 ngăn điều chỉnh pH thứ cấp (nhằm đưa pH về khoảng mà các

hydroxit có thể kết tủa được) tại đây nếu pH tại ngăn phản ứng 1 chưa đáp ứng đủ yêu


13


cầu về dải pH đã định ta tiếp tục cấp dd NaOH để đưa pH bể phản ứng về dải 8-8,5, 1

ngăn cấp PAC, 1 ngăn cấp polyme . Cả 4 ngăn đều gắn hệ thống cánh khuấy. Hoá chất

được cấp bằng hệ thống bơm định lượng. Các hydroxit tạo thành hạt và lắng xuống tốt

hơn khi được cung cấp thêm phèn nhôm (PAC) và chất trợ lắng (PAA)- polyme A101.

Hiệu quả của quá trình này là từ các hạt bông kết tủa có kích thước rất nhỏ chúng sẽ

tạo thành các hạt bông có kích thước to hơn do đó tốc đô phản ứng nhanh hơn, dê lắng

hơn.

Sau khi tạo bông tại bể phản ứng nước thải sẽ tự chảy sang bể lắng chìm số 1,

tại đây nước trong bên trên sẽ tự chảy sang bể chứa trung gian con bun lắng (theo

phương pháp trọng lực) dưới đáy bể lắng sẽ được bơm sang khu vực bãi chứa bun.

Nước thải tại bể chứa trung gian sẽ được xử lý hoá lý lần 2 tương tự như lần

đầu nhằm đạt hiệu quả loại bỏ kim loại trong nước triệt để hơn nữa, sau đó đạt tiêu

chuân thải chảy ra hồ chứa để cấp trở lại cho sản xuất hoặc xả thải ra ngoài.

Bun thải của hệ thống được bơm lên bể bun tách nước cho đến khi lượng bun

trong bể đạt ½ thể tích bể thì được đưa ra khỏi bể bun được xử lý sau khi phơi khô đến

môt hàm âm nhất định sẽ đưa về phân xưởng lo quay của Nhà máy kẽm điện phân để

thu hồi kim loại quý hiếm trong bun, những kim loại không thu hồi được chuyển hóa

thành oxit kim loại ở dạng bền vững tồn tại trong xỉ và được thải bỏ như chất thải

thông thường.

Các bơm định lượng H2SO4 và NaOH ở ngăn 1 bể phản ứng 1 luôn được đặt chế

đô bơm hết công suất của bơm. Các bơm định lượng con lại sẽ được chỉnh công suất

bơm tuỳ theo tình hình thực tế khi vận hành hệ thống ( sẽ có số liệu chính thức sau khi

hệ thống chạy vận hành thực nghiệm với nước thải sản xuất của xí nghiệp )

Nước thải của hệ thống khi vận hành đạt hiệu qủa tối ưu khi pH của nước thải

khi qua ngăn 2 của bể phản ứng 1 và ngăn 1 bể phản ứng 2 đạt 8-8,5.

1.5 Hiện trạng môi trường và tác động của chất thải tại Công ty TNHH Nhà Nước

Một Thành Viên Kim Loại Màu Thái Nguyên

1.5.1 Hiện trạng môi trường nước

Có hệ thống cống rãnh thu gom nước mưa, nước chảy tràn tại các khu vực sản

xuất về hệ thống xử lý nước thải chung để xử lý.


14


Nước thải sinh hoạt qua bể phốt cũng được đưa về hệ thống xử lý chung

Nước sau khi qua hệ thống xử lý của Công ty, đạt QCVN 24 – 2009 , được quay

tuần hoàn trở lại cho quá trình sản xuất, không thải ra môi trường nữa.

Do vậy, môi trường nước ở khu vực quanh Công ty có ô nhiêm do lượng nước

mưa ngấm qua bãi chứa xỉ, quặng xuống đất, làm ảnh hưởng đến chất lượng nước

ngầm

1.5.2 Hiện trạng môi trường đất

Khu vực các phân xưởng sản xuất có diện tích 92,694m2 xung quanh có hàng

rào xây cao 2m. Các công nghệ sản xuất tạo ra chất thải hầu như không gây tác đông

đến môi trường đất xung quanh. Khu vực bãi thải rắn nằm trong hàng rào xí nghiệp có

diện tích 5.180m2. Các chất thải rắn không hoa tan trong nước nên không gây tác đông

xấu đến môi trường đất, kể cả vào mua mưa.

1.5.3 Hiện trạng môi trường khí

Khí thải phát sinh ở các phân xưởng sản xuất chủ yếu là CO, CO 2, SO2 phát

sinh trong quá trình đốt.

Bụi sinh ra từ các quá trình như: quá trình vận chuyển nguyên, nhiên liệu, tại

bãi tập trung nguyên liệu, quá trình đốt cháy nguyên liệu nung, luyện thiếc, tại các

đoạn chuyển tiếp của băng tải, và quá trình thu gom bụi sau xử lý.

Tiếng ồn: phát sinh trong quá trình nghiền sàng, trôn phối liệu, quạt gió.

Kết quả quan trắc các khí thải đôc hại, bụi, tiếng ồn trong và ngoài khu vực sản xuất cho thấy: Nồng đô các chất ô nhiêm đều thấp hoặc bằng tiêu chuân cho phép. Như vậy môi trường không khí trong và ngoài khu vực sản xuất của Công ty chưa có dấu hiệu bị ô nhiêm.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết2.1 Các thông số đặc trưng nước thải Công ty TNHH Nhà Nước Một Thành Viên

Kim Loại Màu Thái Nguyên

Tổng lượng nước thải khoảng 250 m3/ngày đêm

Đặc điểm của nguồn nước thải này là chứa các kim loại nặng như: As, Pb, Zn, Fe,

nếu không xử lý đạt tiêu chuân thì khi thải ra môi trường chúng sẽ gây ra ô nhiêm

nguồn nước ngầm và nước mặt khu vực tiếp nhận


15


Bảng: Các thông số đặc trưng

STT Chất ô nhiêm Đơn vị Hàm lượng QCVN 24 - 2009

1 PH 6,5 5,5 - 9

2 TSS Mg/l 150 100

3 COD Mg/l 140 80

4 As Mg/l 2,6 0,1

5 Cd Mg/l 0,6 0,01

6 Cu Mg/l 15 2

7 Pb Mg/l 21,3 0,5

8 Zn Mg/l 3,5 3

9 Fe Mg/l 18,4 5

10 Mn Mg/l 7,2 1

11 BOD5 Mg/l 100 50

2.2 Phân tích số liệu nước thải

Như vậy so với côt (B) QCVN 24 – 2009 thì hầu hết các đôc hại trong nước thải

của nhà máy đều vượt tiêu chuân và phải xử lý trước khi thải ra môi trường.

Hàm lượng các chất cần phải xử lý để đảm bao tiêu chuân là:

Hàm lượng kẽm: mZn = 3,5 – 3 = 0,5 (mg/l).

Hàm lượng mangan: mMn = 7,2 – 1 = 6,2 (mg/l).

Hàm lượng chì: mPb = 21,3 – 0,5 = 20,08 (mg/l).

Hàm lượng cadimi: mCd = 0,6 – 0,01 = 0,59 (mg/l).

Hàm lượng đồng: mCu = 15 – 2 = 13 (mg/l).

Hàm lượng cặn lơ lửng: mss = 150 – 100 = 50 (mg/l).

Hàm lượng PH: yêu cầu nước thải sau khi qua hệ thống xử lý phải có PH

nằm trong khoảng 5,5 – 9.

Như vậy, chất yêu cầu phải xử lý triệt để là Cadimi, do vậy việc lựa chọn dây

chuyền xử lý nước thải của công ty phải đảm bảo xử lý có hiệu quả và triệt để hàm

lượng Cd trong nước thải.

2.3 Các giải pháp xử lý nước thải

2.3.1 Xử lý nước thải bằng biện pháp cơ học


16


Thường được áp dụng ở giai đoạn đầu của quy trình xử lý, quá trình được xem như

bước đệm để loại bỏ các tạp chất vô cơ và hữu cơ không tan hiện diện trong nước

nhằm đảm bảo tính an toàn cho các thiết bị và các quá trình xử lý tiếp theo. Tuy vào

kích thước, tính chất hóa lý, hàm lượng cặn lơ lửng, lưu lượng nước thải và mức đô

làm sạch mà ta sử dụng môt trong các quá trình sau: lọc qua song chắn rác hoặc lưới

chắn rác, lắng dưới tác dụng của lực ly tâm, trọng trường, lọc và tuyển nổi.

Xử lý cơ học nhằm mục đích

Tách các chất không hoa tan, những vật chất có kích thước lớn như nhánh

cây, gỗ, nhựa, lá cây, gie rách, dầu mỡ... ra khỏi nước thải.

Loại bỏ cặn nặng như sỏi, thủy tinh, cát...

Điều hoa lưu lường và nồng đô các chất ô nhiêm trong nước thải.

Nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo.

Song chắn rác

Song chắn rác gồm các thanh kim loại tiết diện chữ nhật hình tron, hình chữ nhật

hoặc hình bầu dục. Song chắn rác được chia làm 2 loại, loại di đông và loại cố định.

Song chắn rác được đặt nghiêng môt góc 60 – 900 theo hướng dong chảy. Song chắn

rác nhằm chắn giữ các cặn bân có kích thước lớn ở dạng sợi: giấy, rau cỏ, rác...

Lưới chắn rác

Để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ hoặc các sản phâm có giá trị, thường sử

dụng lưới lọc có kích thước lỗ từ 0,5 – 1mm. Khi tang trống quay, thường với vận tốc

0,1 đến 0,5 m/s, nước thải thường lọc qua bề mặt trong hay ngoài, tuy thuôc vào sự bố

trí đường ống dẫn nước vào. Các vật thải được cào ra khỏi mặt lưới bằng hệ thống cào.

Bể điều hòa

Do đặc điểm của công nghệ sản xuất môt số ngành công nghiệp, lưu lượng và nồng

đô nước thải thường không đều theo các giờ trong ngày. Sự dao đông lớn về lưu lượng

này sẽ ảnh hưởng không tốt đến những công trình xử lý phía sau. Để duy trì dong thải

và nồng đô vào công trình xử lý ổn định, khắc phục được những sự cố vận hành do sự

dao đông về nồng đô và lưu lượng của nước thải và nâng cao hiệu suất của các quá

trình xử lý sinh học người ta sẽ thiết kế bể điều hoa. Thể tích bể phải tương đương 6 –


17


12h lưu nước trong bể với lưu lượng xử lý trung bình. Bể điều hoa được phân loại như

sau:

- Bể điều hoa lưu lượng.

- Bể điều hoa nồng đô.

- Bể điều hoa cả lưu lượng và nồng đô.

Bể lắng

Dung để lắng các hạt lơ lững, các hạt bun (kể cả bun hoạt tính) nhằm làm cho nước trong.

Nguyên lý làm việc của bể thường dựa trên cơ sở trọng lực. Dựa vào chức năng, vị trí, bể lắng được chia thành: bể lắng đợt 1 trước công trình xử lý sinh học và bể lắng đợt 2 sau công trình sinh học.

Dựa vào nguyên lý hoạt đông, có các loại bể lắng như: bể lắng hoạt đông gián đoạn và bể lắng hoạt đông liên tục.

Dựa vào cấu tạo: bể lắng đứng, bể lắng ngang, bể lắng ly tâm và môt số bể lắng khác.

Bể vớt dầu mỡ:

Nhằm loại bỏ các tạp chất có khối lượng riêng nhỏ hơn nước. Các chất này sẽ bịt kín lổ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong các bể lọc sinh học… và chúng cũng phá hủy các cấu trúc bun hoạt tính trong bể Aeroten, gây khó khăn trong quá trình lên men cặn.

2.3.2 Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học

Phương pháp xử lí sinh học là sử dụng khả năng sống, hoạt đông của vi sinh vật để

phân huỷ các chất bân hữu cơ có trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng các hợp

chất hữu cơ và môt số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong

quá trình dinh dưỡng, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh

trưởng và sinh sản vì thế sinh khối của chúng được tăng lên . Quá trình phân hủy các

chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa. Phương pháp xử lý sinh

học có thể thực hiện trong điều kiện hiếu khí( với sự có mặt của oxy) hoặc trong điều

kiện kỵ khí( không có oxy).

Phương pháp xử lý sinh học có thể ứng dụng để làm sạch hoàn toàn các loại nước

thải chứa chất hữu cơ hoà tan hoặc phân tán nhỏ. Do vậy phương pháp này thường

được áp dụng sau khi loại bỏ các loại tạp chất thô ra khỏi nước thải có hàm lượng chất

hữu cơ cao.

Quá trình xử lý sinh học gồm các bước :


18


- Chuyển hoá các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hoà tan

thành thể khí và thành các vỏ tế bào vi sinh.

- Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất keo vô cơ

trong nước thải.

- Loại các bông cặn ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng .

a. Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên

Để tách các chất bân hữu cơ dạng keo và hoà tan trong điều kiện tự nhiên người ta

xử lý nước thải trong ao, hồ ( hồ sinh vật) hay trên đất ( cánh đồng tưới, cánh đồng

lọc…).

Hồ sinh vật

Hồ sinh vật là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, con gọi là hồ oxy

hoá, hồ ổn định nước thải, … xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học. Trong hồ

sinh vật diên ra quá trình oxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ nhờ các loài vi khuân, tảo

và các loại thủy sinh vật khác, tương tự như quá trình làm sạch nguồn nước mặt. Vi

sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng như oxy từ

không khí để oxy hoá các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2, photphat và nitrat

amon sinh ra từ sự phân huỷ, oxy hoá các chất hữu cơ bởi vi sinh vật. Để hồ hoạt đông

bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt đô tối ưu. Nhiệt đô không được thấp hơn

60C. Theo bản chất quá trình sinh hoá, người ta chia hồ sinh vật ra các loại hồ hiếu khí,

hồ sinh vật tuỳ tiện (Faculative) và hồ sinh vật yếm khí.

Hồ sinh vật hiếu khí

Quá trình xử lý nước thải xảy ra trong điều kiện đầy đủ oxy, oxy được cung cấp

qua mặt thoáng và nhờ quang hợp của tảo hoặc hồ được làm thoáng cưỡng bức nhờ

các hệ thống thiết bị cấp khí .Đô sâu của hồ sinh vật hiếu khí không lớn từ 0,5-1,5m.

Hồ sinh vật tuỳ tiện

Có đô sâu từ 1.5 – 2.5m , trong hồ sinh vật tuy tiện, theo chiều sâu lớp nước có

thể diên ra hai quá trình : oxy hoá hiếu khí và lên men yếm khí các chất bân hữu cơ.

Trong hồ sinh vật tuỳ tiện vi khuân và tảo có quan hệ tương hỗ đóng vai tro cơ bản đối

với sự chuyển hoá các chất .

Hồ sinh vật yếm khí


19


Có đô sâu trên 3m ,với sự tham gia của hàng trăm chủng loại vi khuân kỵ khí bắt

buôc và kỵ khí không bắt buôc . Các vi sinh vật này tiến hành hàng chục phản ứng hoá

sinh học để phân huỷ và biến đổi các hợp chất hữu cơ phức tạp thành những chất đơn

giản, dê xử lý . Hiệu suất giảm BOD trong hồ có thể lên đến 70% .Tuy nhiên nước thải

sau khi ra khỏi hồ vẫn có BOD cao nên loại hồ này chỉ chủ yếu áp dụng cho xử lý

nước thải công nghiệp rất đậm đặc và dung làm hồ bậc 1 trong tổ hợp nhiều bậc .

Cánh đồng tưới - Cánh đồng lọc

Cánh đồng tưới là những khoảng đất canh tác, có thể tiếp nhận và xử lý nước thải.

Xử lý trong điều kiện này diên ra dươi tác dụng của vi sinh vật, ánh sáng mặt trời,

không khí và dưới ảnh hưởng của cac hoạt đông sống thực vật, chất thải bị hấp thụ và

giữ lại trong đất, sau đó các loại vi khuân có sẵn trong đất sẽ phân huỷ chúng thành

các chất đơn giản để cây trồng hấp thụ . Nước thải sau khi ngấm vào đất , môt phần

được cây trồng sử dụng . Phần con lại chảy vào hệ thống tiêu nước ra sông hoặc bổ

sung cho nước nguồn

b. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo

Phương pháp xử lý hiếu khí

Lọc sinh học

Phương pháp lọc sinh học dựa trên dựa trên quá trình hoạt đông của vi sinh vật ở màng

sinh học, oxi hoá các chất hữu cơ có trong nước. Các màng sinh học là tập thể các vi

sinh vật ( chủ yếu là vi khuân ) hiếu khí, kị khí, tuỳ tiện. Các vi sinh vật hiếu khí tập

chung ở phần lớp ngoài của màng sinh học. Ở đây chúng phát triển và gắn với giá

mang là các vật kiệu lọc ( được gọi là sinh trưởng gắn kết hay sinh trưởng bám dính ).

Trong quá trình làm việc các vật liệu lọc tiếp xúc với nước chảy từ trên xuống, sau

đó nước thải đã được làm sạch được thu gom xả vào lắng 2 . Nước của lắng 2 có thể

kéo theo mảng vỡ của màng sinh học bị tróc ra khi lọc làm việc. Trong thực tế, môt

phần nước đã qua lắng 2 được quay trở lại làm nước pha loãng cho các loại nứơc thải

đậm đặc trước khi vào bể lọc và giữ nhiệt cho màng sinh học làm việc.

Chất hữu cơ nhiêm bân trong nước thải bị oxi hoá bởi quần thể vi sinh vật ở màng

sinh học. màng này thường dày khoảng 0,1-0,4 mm. Các chất hữu cơ trước hết được

phân huỷ bởi vi sinh vật hiếu khí. Sau khi thấm sâu vào màng, nước hết oxi hoà tan

vaf sẽ chuyển sang phân huỷ bởi vi sinh vật kị khí. Khi các chất hữư cơ trong nước

thải cạn kiệt, vi sinh vật ở màng sinh học sẽ chuyển sang hô hấp nôi bào và khả năng


20


kết dính cũng giảm, dần dần bị vỡ cuốn theo nước lọc. Hiện tượng này gọi là tróc

màng, sau đó lớp mang mới lại xuất hiện

Bể lọc sinh học nhỏ giọt

Bể có dạng hình vuông , hình chữ nhật hoặc hình tron trên mặt bằng , bể lọc sinh

học nhỏ giọt làm việc theo nguyên tắc sau :

Nước thải sau bể lắng đợt 1 được đưa về thiết bị phân phối , theo chu kỳ tưới đều

nước trên toàn bô bề mặt bể lọc . Nước thải sau khi lọc chảy vào hệ thống thu nước và

được dẫn ra khỏi bể .Oxy cấp cho bể chủ yếu qua hệ thống lỗ xung quanh thành bể .

Vật liệu lọc của bể sinh học nhỏ giọt thường là các hạt cuôi , đá … đường kính

trung bình 20 – 30 mm. Tải trọng nước thải của bể thấp (0,5 – 1,5 m3/m3 vật liệu lọc

/ngđ) . Chiều cao lớp vật liệu lọc là 1,5 – 2m. Hiệu quả xử lý nước thải theo tiêu chuân

BOD đạt 90% . Dung cho các trạm xử lý nước thải có công suất dưới 1000 m3/ngđ.

Bể lọc sinh học cao tải

Bể lọc sinh học cao tải có cấu tạo và quản lý khác với bể lọc sinh học nhỏ giọt ,

nước thải tưới lên mặt bể nhờ hệ thống phân phối phản lực .Bể có tải trọng 10 – 20 m 3

nước thải / 1m2 bề mặt bể /ngđ. Nếu trường hợp BOD của nước thải quá lớn người ta

tiến hành pha loãng chúng bằng nước thải đã làm sạch . Bể được thiết kế cho các trạm

xử lý dưới 5000 m3/ngđ

Đĩa quay sinh học.

Gồm hàng loạt đĩa tron, phẳng được làm bằng PVC hoặc PS lắp trên môt trục. Cái đĩa

này được đặt ngập vào nước môt phần ( khoảng 30-40% theo đường kính) và quay

chậm khi làm việc. Đây là công trình hay thiết bị xử lý nước thải bằng kĩ thuật màng

sinh học dựa trên sự sinh trưỏng gắn kết của các vi sinh vật trên bề mặt vật liệu đĩa

Mương oxi hoá

Là dạng cải tiến của bể aeroten khấy trôn hoàn chỉnh, làm thoáng kéo dài với bun

hoạt tính chuyển đông tuần hoàn trong mương. Do mương oxi hoá có hiệu quả xử lý

BOD, COD, N, P cao, quản lý đơn giản, ít bị ảnh hưởng khi có sự thay đổi về thành

phần, lưu lượng nước thải đầu vào nên thường được sử dụng xử lý nước thải có biên

đô dao đông lớn về chất lượng và lưu lượng giữa các giờ tong ngày.

Bể Aeroten


21


Là bể chứa hổn hợp nước thải và bun hoạt tính , khí được cấp liên tục vào bể để

trôn đều và giữ cho bun ở trạng thái lơ lửng trong nước thải và cấp đủ oxy cho vi sinh

vật oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải . Khi ở trong bể , các chất lơ lửng đóng

vai tro là các hạt nhân để cho các vi khuân cư trú , sinh sản và phát triển dần lên thành

các bông cặn gọi là bun hoạt tính . Vi khuân và các vi sinh vật sống dung chất nền

(BOD) và chất dinh dưỡng (N , P) làm thức ăn để chuyển hoá chúng thành các chất trơ

không hoà tan và thành các tế bào mới . Số lượng bun hoạt tính sinh ra trong thời gian

lưu lại trong bể Aerotank của lượng nước thải ban đầu đi vào trong bể không đủ làm

giảm nhanh các chất hữu cơ do đó phải sử dụng lại môt phần bun hoạt tính đã lắng

xuống đáy ở bể lắng đợt 2, bằng cách tuần hoàn bun về bể Aerotank để đảm bảo nồng

đô vi sinh vật trong bể . Phần bun hoạt tính dư được đưa về bể nén bun hoặc các công

trình xử lý bun cặn khác để xử lý .Bể Aerotank hoạt đông phải có hệ thống cung cấp

khí đầy đủ và liên tục.

Phương pháp xử lý yếm khí

Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ có trong

nước thải trong điều kiện không có oxy để tạo ra sản phâm cuối cung là khí CH4 và

CO2 (trường hợp nước thải không chứa NO3- và SO4

2-). Cơ chế của quá trình này đến

nay vẫn chưa được biết đến môt cách đầy đủ và chính xác nhưng cách chung, quá trình

phân hủy có thể được chia ra các giai đoạn

Xử lý nước thải bằng phươg pháp lọc kị khí với sinh trưởng gắn kết

Đây là phương pháp xử lý nước thải kị khí dựa trên cơ sở sinh trưởng bám dính

với vi khuân kị khí trên các giá mang.

Lọc kị khí với sinh trưởng gắn kết trên giá mang hữu cơ: Trong phương pháp này

lớp vi sinh vật phát triển thành màng mỏng trên vật liệu làm giá mang bằng chất deo,

có dong nước đây chảy qua. Lọc kị khí là môt tháp đầy chứa các loại vật liệu lọc khác

nhau, dung để khử các chất hữu cơ cacbon có trong nước thải. Nước thải đi từ dưới lọc

hướng lên, phía trên được tiếp xúc với vật liệu lọc. Trên mặt các loại vật liệu có các vi

sinh vật kị khí và tuỳ tiện phát triển dính bám thành màng mỏng. Lớp màng này không

bị rửa trôi, thời gian lưu lại ở đó có thể tới 100 ngày. Do vậy bể lọc kị khí thích hợp

cho xử lý nước thải có nồng đô ô nhiêm thấp với nhiệt đô không khí ngoài trời. Trong

bể lọc khi các chất hữu cơ tiếp xúc với màng dính bám trên bề mặt vật liệu lọc sẽ được

hấp thụ và phân huỷ. Bun cặn được giữ lại trong khe rỗng của lớp lọc, sau 2-3 tháng xả

bun cặn và thau rửa lọc.


22


Lọc kị khí với vật liệu giả lỏng trương nở: Trong phương pháp này vi sinh vật

được cố định trên lớp vật liệu hạt đợc giãn nở bởi dong nước dâng lêníao cho sự tiếp

xúc của màng sinh học với các chất hữu cơ trong môt đơn vị thể tích là lớn nhất. Do có

thể giữ được mật đô cao vi sinh vật trên bề mặt vật liệu xốp, trương nở nên loại lọc

này có thể được dung xử lý nước thải đô thị trong thời gian ngắn.

Xử lý nước thải ở lớp bùn kị khí với dòng hướng lên. ( UASB)

Nguyên lý làm việc: Trong bể sinh học kỵ khí (UASB) xảy ra quá trình phân huỷ

các chất hữu cơ hoa tan và dạng keo trong nước thải với sự tham gia của các vi sinh

vật yếm khí. Vi sinh vật yếm khí sẽ hấp thụ các chất hữu cơ hoà tan có trong nước

thải, phân huỷ và chuyển hoá chúng thành khí (khoảng 70 – 80% là metan, 20 – 30%

là cacbonic). Bọt khí sinh ra bám vào hạt bun cặn, nổi lên trên làm xáo trôn và gây ra

dong tuần hoàn cục bô trong lớp cặn lơ lửng. Hiệu quả khử BOD và COD có thể đạt

70 - 90%.

2.3.3 Xử lý nước thải bằng biện pháp hóa học

Trung hoà nước thải.

Trung hoa nước thải là quá trình đưa nước thải có tính axit hoặc tính kiềm về

nước có môi trường trung tính trước khi thải ra nguồn hoặc sử dụng cho công trình xử

lý tiếp theo.

Phương trinh phản ứng của quá trình trung hoa nươc thải:

H+ + OH- H2O

Quá trình có thể được thực hiện bằng các phương pháp:

Trôn lẫn nước thải chứa axit với nước thải chứa kiềm: được sử dụng khi nguồn nước

thải có tính axit và nguồn nước thải có tính kiềm gần nhau.

Bổ xung tác nhân hoá học: sử dụng khi hàm PH trong môi trường nước quá

thấp hoặc quá cao, phạm vi điều chỉnh lớn, các nguồn thải có tính axit và tính kiềm

không thuận tiện cho quá trình hoà trôn.

Lọc nước axit qua lớp vật liệu có tính trung hoà: sử dụng khi phạm vi điều chỉnh nhỏ,

lưu lượng nước cần xử lý thấp, trong quá trình trung hoà không tạo ra kết tủa.

Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axit …: có nguồn

khí thải thuận tiện cho quá trình hấp thụ, phạm vi điều chỉnh nhỏ, lưu lượng thấp.

Do nước thải phát sinh từ các khâu trong nhà máy đều có hàm lượng PH thấp

(không có nguồn thải có tính kiềm), phạm vi điều chỉnh PH khá lớn từ PH = 2, 75 đến

PH = 5,5 – 9, mặt khác trong nước thải có chứa lượng lớn kim loại nặng do đó sẽ tạo


23


thành kết tủa khi trung hoà. Do vậy, phương pháp được sử dụng để trung hoà nước thải

nhà máy là phương pháp Bổ xung tác nhân hoá học.

Tác nhân hoá học được bổ xung là vôi sữa Ca(OH)2 5%.

Phương trình phán ứng trung hoà: H+ + OH- H2O

Phương pháp kết tủa:

Phương pháp này dựa trên phản ứng hoá học tạo kết tủa giữa chất đưa vào nước

thải và kim loại nặng cần tách có trong nước thải, kết tủa này được tách ra khỏi nước

thải bởi quá trình lắng, lọc hoặc keo tụ.

Hiệu suất tạo kết tủa phụ thuôc vào: tính chất kim loại nặng, PH môi trường, tác

nhân gây ức chế… Như vậy thông qua việc điều chỉnh PH môi trường tham gia phản

ứng, ta có thể lựa chọn giá trị PH mà tại đó kim loai kết tủa lớn nhất hoặc tổng kết tủa

tạo thành lớn nhất.

Sử dụng hoá chất tạo kết tủa là vôi sữa Ca(OH)2 5%, phương trình phản ứng tạo

kết tủa tương ứng là:

Zn2+ + 2OH- = Zn(OH)2

Mn2+ + 2OH- = Zn(OH)2

Pb2+ + 2OH- = Zn(OH)2

Cd2+ + 2OH- = Zn(OH)2

Cu2+ + 2OH- = Zn(OH)2

Phương pháp điện hoá.

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 dong điện môt 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 đô kim loại cao (> 1g/l).

Trong nước thải nhà máy kẽm điện phân, tổng hàm lương các kim loại = 38,75

(mg/l) < 1000 (mg/l), do đó không thích hợp để sử dụng phương pháp điện hoá.

2.3.4 Xử lý nước thải bằng biện pháp hóa lý

Trung hoà nước thải.

Trung hoa nước thải là quá trình đưa nước thải có tính axit hoặc tính kiềm về

nước có môi trường trung tính trước khi thải ra nguồn hoặc sử dụng cho công trình xử

lý tiếp theo.

Phương trinh phản ứng của quá trình trung hoa nươc thải:

H+ + OH- H2O


24


Quá trình có thể được thực hiện bằng các phương pháp:

Trôn lẫn nước thải chứa axit với nước thải chứa kiềm: được sử dụng khi nguồn nước

thải có tính axit và nguồn nước thải có tính kiềm gần nhau.

Bổ xung tác nhân hoá học: sử dụng khi hàm PH trong môi trường nước quá thấp hoặc

quá cao, phạm vi điều chỉnh lớn, các nguồn thải có tính axit và tính kiềm không thuận

tiện cho quá trình hoà trôn.

Lọc nước axit qua lớp vật liệu có tính trung hoà: sử dụng khi phạm vi điều chỉnh nhỏ,

lưu lượng nước cần xử lý thấp, trong quá trình trung hoà không tạo ra kết tủa.

Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axit …: có nguồn

khí thải thuận tiện cho quá trình hấp thụ, phạm vi điều chỉnh nhỏ, lưu lượng thấp.

Do nước thải phát sinh từ các khâu trong nhà máy đều có hàm lượng PH thấp

(không có nguồn thải có tính kiềm), phạm vi điều chỉnh PH khá lớn từ PH = 2, 75 đến

PH = 5,5 – 9, mặt khác trong nước thải có chứa lượng lớn kim loại nặng do đó sẽ tạo

thành kết tủa khi trung hoà. Do vậy, phương pháp được sử dụng để trung hoà nước thải

nhà máy là phương pháp Bổ xung tác nhân hoá học.

Tác nhân hoá học được bổ xung là vôi sữa Ca(OH)2 5%.

Phương trình phán ứng trung hoà: H+ + OH- H2O

Phương pháp kết tủa:

Phương pháp này dựa trên phản ứng hoá học tạo kết tủa giữa chất đưa vào nước

thải và kim loại nặng cần tách có trong nước thải, kết tủa này được tách ra khỏi nước

thải bởi quá trình lắng, lọc hoặc keo tụ.

Hiệu suất tạo kết tủa phụ thuôc vào: tính chất kim loại nặng, PH môi trường, tác

nhân gây ức chế… Như vậy thông qua việc điều chỉnh PH môi trường tham gia phản

ứng, ta có thể lựa chọn giá trị PH mà tại đó kim loai kết tủa lớn nhất hoặc tổng kết tủa

tạo thành lớn nhất.

Sử dụng hoá chất tạo kết tủa là vôi sữa Ca(OH)2 5%, phương trình phản ứng tạo

kết tủa tương ứng là:

Zn2+ + 2OH- = Zn(OH)2

Mn2+ + 2OH- = Zn(OH)2

Pb2+ + 2OH- = Zn(OH)2

Cd2+ + 2OH- = Zn(OH)2

Cu2+ + 2OH- = Zn(OH)2

Phương pháp điện hoá.


25


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 dong điện môt 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 đô kim loại cao (> 1g/l).

Trong nước thải nhà máy kẽm điện phân, tổng hàm lương các kim loại = 38,75

(mg/l) < 1000 (mg/l), do đó không thích hợp để sử dụng phương pháp điện hoá.

Keo tụ

Quá trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt chất rắn huyền phu có kích thước lớn

hơn 10-2mm, con các hạt nhỏ hơn ở dạng keo không thể lắng được. Ta có thể làm tăng

kích cỡ của chúng nhờ tác dụng tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết vào các tập

hợp hạt để có thể lắng được. Muốn vậy, trước hết cần trung hoa điện tích của chúng,

để liên kết chúng lại với nhau. Quá trình trung hoa điện tích các hạt được gọi là quá

trình đông tụ, con quá trình tạo thành các bông lớn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo

tụ.

Các hạt lơ lửng trong nước đều mang điện tích âm hoặc dương. Các hạt có nguồn

gốc từ silic và các hợp chất hữu cơ mang điện tích âm, các hạt hidroxit sắt và hidroxit

nhôm mang điện tích dương. Khi thế điện đông của nước bị phá vỡ, các hạt mang điện

tích này sẽ liên kết lại với nhau thành các tổ hợp các phần tử, nguyên tử hay các ion tự

do. Các tổ hợp này chính là các hạt bông keo. Có hai loại bông keo: loại kị nước và

loại ưa nước. Loại ưa nước thường ngậm thêm các phân tử nước cung vi khuân, vi rút.

Loại keo kị nước đóng vai tro chủ yếu trong công nghệ xử lý nước nói chung và trong

xử lý nước thải nói riêng.

Các chất đông tụ thường dung trong mục đích này là các muối sắt, muối nhôm

hoặc hỗn hợp của chúng.

Các muối sắt có ưu điểm hơn so với các muối nhôm trong việc làm đông tụ các

chất lơ lửng của nước vì:

Tác dụng tốt hơn ở nhiệt đô thấp

Khoảng pH tác dụng rông hơn

Tạo kích thước và đô bền bông keo lớn hơn

Có thể khử được mui khi có H2S.

Nhưng muối sắt cũng có nhược điểm: chúng tạo thành phức hoa tan làm cho nước

có màu.


26


Những chất kết lắng thành bun và trong bun có chứa nhiều hợp chất khó tan. Việc

sử dụng làm phân bón cần phải xem xét, cân nhắc, vì bun này có thể làm cho cây trồng

khó tiêu hóa.

Tuyển nổi

Tuyển nổi là quá trình hóa lý phức tạp. Trong đó các phần tử có bề mặt kị nước sẽ

có khả năng kết dính vào bọt khí. Khi các bọt khí và các phần tử phân tán cung chuyển

đông trong nước, các phân tử này sẽ bám trên bề mặt các bọt khí và nổi lên. Những

phân tử nào không có khả năng kết dính với bọt khí thì chúng sẽ ở lại trong nước.

Cơ sở của quá trình tuyển nổi:

Thực chất của quá trình tuyển nổi là kết dính các phân tử chất bân với bề mặt phân

chia giữa khí và nước.

Trong nước, các phân tử chất bân chỉ dính bám vào bề mặt bọt khí khi chúng

không hoặc kém bị tâm ước đối với nước. Khả năng tâm ước của môt số chất lỏng tuy

thuôc vào đô phân cực của chúng.

Những chất kỵ nước là những chất có cấu tạo phân tử theo kiểu không phân cực và

do đó không có khả năng hydrat hóa. Chúng có đô âm nhỏ nhất và do đó sẽ dê tuyển

nổi nhất.

Những chất có cấu tạo phân tử kiểu dị cực (môt đầu phân cực và môt đầu không

phân cực) thì phía nhóm phân cực có khả năng bị hydrat hóa, con phía các nhóm

hydrocacbon kỵ nước sẽ dính vào bọt khí.

Các kỹ thuật tuyển nổi:

Tuyển nổi với tách bọt khí từ dung dịch: trạm tuyển nổi chân không, tuyển

nổi áp lực, có áp lực và bơm hỗn hợp khí nước.

Phương pháp tuyển nổi phân tán không khí bằng cơ giới kiểu hướng trục.

Tuyển nổi với không khí nén qua tấm xốp, ống có lỗ.

Tuyển nổi điện, tuyển nổi hóa học và sinh học.

Trao đổi ion

Thực chất phương pháp trao đổi ion là môt quá trình trong đó các ion trên bề mặt

của nhựa trao đổi với các ion có cung điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau.

Các chất này gọi là các ion. Chúng hoàn toàn không tan trong nước.


27


Phương pháp này dung để làm sạch nước nói chung trong đó có nước thải, loại ra

khỏi nước các ion kim loại như: Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Mn… cũng như các hợp chất

chứa asen, phosphor, xianua và các chất phóng xạ. Phương pháp này được dung phổ

biến để làm mềm nước, loại ion Ca2+, Mg2+ ra khỏi nước cứng.

Các chất trao đổi ion là hợp chất hữu cơ tổng hợp rất phong phú, chúng là các cao

phân tử, có bề mặt riêng lớn, các gốc hidro của chúng tạo thành lưới không gian với

các nhóm chức trao đổi ion cố định. Các loại nhựa tổng hợp cũng có tính chất trao đổi

ion.

2.4 Lựa chọn phương án xử lý


28

Bể điều hoà

Bể phản ứng

Lọc chậm

Trao đổi ion

Song Chắn rác

Nước sạch

Lắng trọng lực

Sân phơi bun

Ca(OH)2

Đóng rắn chôn lấp

Bể Lắng

Nước thải


2.5 Xây dựng sơ đồ công nghệ xử lý

Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải3.1 Tính toán các thông số của các thiết bị

Lưu lượng nước thải tính toán

Lưu lượng trung bình ngày đêm: Qtb = 250 m3/ngày đêm

Lưu lượng trung bình giờ: Qh

tb = = = 10,417 m3/hLưu lượng trung bình giây: Qs

tb = = = 0,0029 m3/hLưu lượng nước thải lớn nhất theo giờ: Qh max =Qh

tb . kh

Với kh là hệ số vượt tải theo giờ lớn nhất kh = 1,5÷3,5, chọn kh = 2,5 → Qh max = 10,417. 2,5 =26,0425 m3/h Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giây:

Qs max = Qh max /3600 =0,0072 m3 /s


29


3.1.1 Tính toán bể điều hòa

a. Nhiệm vụ

Qúa trình sản xuất của Công ty làm việc theo ca, do đó nước thải phát sinh sẽ

thay đổi theo giờ. Để giảm thể tích cần thiết của công trình xử lý cũng như nâng cao

hiệu quả xử lý của toàn hệ thống, yêu cầu nước khi đưa vào hệ thống xử lý phải có lưu

lượng ổn định. Để thực hiện nhiệm vụ trên, bể điều hoa được sử dụng để ổn định lưu

lượng nước thải trước khi đưa vào hệ thống xử lý. Ngoài ra, với thời gian lưu thích

hợp, bể điều hoa cũng có tác dụng loại bỏ môt phần các hạt cặn có kích thước lớn ra

khỏi nước thải.

b. Tính toán

Thể tích bể điều hoa:

V = Qhtb × t = 10,417×6 = 62,5 m3/h

Trong đó:

Qhtb: Lưu lượng trung bình giờ, Q = 10,417 m3/h

t: Thời gian lưu nước trong bể điều hoà (4-8 giờ), Chọn t=6giờ

Chọn chiều cao làm việc của bể là h = 4 m, chiều cao bảo vệ là hbv = 0,5 m.

Diện tích bể điều hoa:

F = = =15,6 m2 chọn F = 16 m2

Chọn kích thước bể:

Chiều dài, L = 4 m

Chiều rông, B = 4 m

Thể tích xây dựng của bể điều hoa:

Vtt = L× B×(h + hbv) = 4×4×(4+0,5) = 72 (m3)

Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hoa:

Để tránh hiện tượng lắng cặn và ngăn mui trong bể điều hoa cần cung cấp môt

lượng khí thường xuyên.

Qkk = qkk×V = 0,013×72 = 0,936 (m3/phút)

Trong đó:

qkk: lượng khí cần thiết để xáo trôn, qkk = 0,01 – 0,015 m3/m3.phút ; chọn qkk =

0,013 (m3/m3.phút)

Không khí được phân phối qua hệ thống ống châm lỗ với đường kính 4 mm,

khoảng cách giữa các lỗ là 150 mm. Khi đó, số lỗ phân phối trên mỗi nhánh là:

Nlỗ = - 1 = - 1 = 25 (lỗ)


30


Với diện tích đáy bể là 4 m ×4 m, ta cho các ống sục khí đặt dọc theo chiều dài

bể, các ống được đặt trên các giá đỡ ở đô cao 20 cn so với đáy bể.

Khoảng cách giữa các ống nhánh là 1,5 m, các ống cách tường là 1 m. Khi đó,

số ống nhánh được phân bố là:

n = +1 = +1 = 3 (ống)

Vận tốc khí ra khỏi lỗ thường từ 5 – 20 m/s, chọn v = 15 m/s.

Lưu lượng khí đi qua từng ống nhánh:

qkk = = = 1,25 (m3/phút)

Lưu lượng khí đi qua các lỗ sục khí:

qkk/lỗ = = = 0,03 (m3/phút)

Khi đó, đường kính lỗ:

d = × 10-3 = 86 (mm)

Chọn đường kính ống là dn = 100 mm. Khi đó, vận tốc trong ống nhánh là:

vn = = = 95 (m/phút)

Chọn đường kính ống chính là 170 mm. Khi đó, vận tốc khí trong ống chính là:

vc = = = 165 (m/phút)

Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén:

Hc = hd + hf + hc + H

Trong đó:

hd: tổn thất áp lực theo chiều dài đường ống dẫn (m)

hc: Tổn thất qua thiết bị phân phối, (m)

Tổn thất hd + hc không vượt quá 0,4 m. Chọn hd + hc = 0,4 (m)

Hf: Tổn thất cục bô của ống phân phối khí (m).

Tổn thất hf không vượt quá 0,5 m.

Vậy áp lực tổng công:

Hc = 0,4 +0,5 + 4 = 4,9 (m)

Áp lực khí nén:

p = = 1,47 (amt)

Công suất máy nén:


31


N = = = 31,1 (kW)

Trong đó:

q: Lưu lượng không khí cần cung cấp, q = 32,76 (m3/phút) = 0,546 (m3/s).

: Hiệu suất của máy bơm, = 0,7

Tổng kết kết quả tính toán

Bảng 3.3. Các thông số thiết kế bể điều hoa.

Thông số Giá trị

Thời gian lưu nước của bể điều hoà, t(h) 6

Kích thước bể điều hoà

Chiều dài, L(m) 4

Chiều rông, B(m) 4

Chiều cao, H(m) 4.5

Số ống nhánh phân phối khí (ống) 3

Đường kính ống nhánh, d(mm) 100

Số lỗ phân phối trên 1 ống nhánh (lỗ) 25

Đường kính ống chính (mm) 170

3.1.2 Tính toán bể phản ứng bông keo tụ

Nhiệm vụ

Nước thải có giá trị pH thấp, mặt khác trong nước có chứa các môt lượng lớn kim loại

nặng, do đó sử dụng bể phản ứng để nâng pH của nước thải đến giá trị thích hợp, qua

đó tạo điều kiện để quá trình kết tủa các ion kim loại dưới dạng hydoroxyt xảy ra.

Phương trình phản ứng của quá trình kết tủa:

Men+ + nOH- Me(OH)n

Hóa chất được sử dụng là vôi sữa Ca(OH)2 5%

Trong các ion kim loại cần xử lý, Cd2+ là ion có đô đôc cao nhất, do đó cần xử

lý triệt để trước khi thải ra môi trường, theo tiêu chuân TCVN 5945 – 2005 – Nước

thải công nghiệp, hàm lượng Cd cho phép trong nước thải đầu ra là mCd = 0,01 (mg/l).

Như vậy để thuận lợi trong quá trình xử lý, hệ thống cần được tính toán và thiết kế

theo hiệu suất tách Cd là lớn nhất..

Quá trình làm sạch nước bằng đông keo tụ gồm 2 giai đoạn:

+ Định lượng, khuấy trôn hóa chất với nước thải.


32


+ Phản ứng tạo thành bông keo và lắng.

Tính toán

Thung trôn phèn:

- Dung tích:

Wh =

Trong đó:

n: thời gian giữa 2 lần hoa tan phèn, Q = 1200÷10000 mg/l → n = 12 h.

Pp: lượng phèn dự tính cho vào nước. Được xác định theo TCXD 33-1985,

chọn Pp = 140.10-3 kg/m3.bh:

bh: nồng đô dung dịch phèn hoa trôn, bh = 10÷17%, chọn bh = 15%.

y: khối lượng riêng, y = 1 tấn/m3.

Wh = = 0,7 m3.

- Chọn thung có dạng hình trụ với chiều cao h = 0,7m

→ Đường kính của thung là:

D = = = 1,1m.

- Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,1m → Chiều cao thung là:

H = hbv + h = 0,1 + 0,7 = 0,8m.

Thiết bị định lượng: sử dụng van Khavanski.

Nguyên tắc làm việc: Phao 2 làm bằng sắt tây hay thép lá, nổi trên mặt nước để

đảm bảo dung dịch phèn vào bể trôn dưới côt áp H cố định, nghĩa là mực nước trong

bể định lượng không ảnh hưởng đến liều lượng chất phản ứng đưa vào bể trôn. Dung

dịch phèn chảy qua màng chắn có lỗ thu hẹp 8 ở đầu ống thu dung dịch đáy phao vào

ống cao su, qua voi dẫn dung dịch sang bể trôn. Lỗ thu hẹp của màng phải có đường

kính phu hợp với côt nước H, sao cho dung dịch không chảy đầy trong ống cao su. Để

tránh không khí đọng lại chỗ cao của ông gây hiện tượng có áp phải bố trí ống thông

hơi 6 có đô cao cao hơn mức nước trong bể.


33


4,51,8

15,5

1

6

1

3,7

H

1

2

3 6

7

4

8

5

Hình 3.2. Van Khavanski.

1. Bể định lượng. 5. Ống thông hơi.

2. Van định lượng. 6. Ống thu dung dịch

3. Ống cao su. 7. Màng chắn có lỗ thu.

4. Ống dẫn dung dịch vào bể định lượng.

Bể phản ứng.

- Thể tích bể.

V = Qtbs.t = 15×60×0,0072 = 6,48 m3. [7]

Với t: thời gian lưu nước t = 10÷30 phút, chọn t = 15 phút.

Chọn số nguyên đơn n = 2.

- Thể tích mỗi nguyên đơn là:

V’ = = = 3,24 m2

Chọn chiều sâu mức nước trong bể là h = 1,2 m.

Chọn nguyên đơn có dạng hình vuông → Diện tích 1 nguyên đơn là:

F’ = = 2,7 m2.

- Chiều dài và rông của 1 nguyên đơn là:

a = = = 1,64 m. Chọn a = 2m

- Chiều cao thực của bể:

H = h + hbv = 1,2 + 0,2 = 1,4 m.

Trong đó: hbv chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,2 m.

- Thể tích xây dựng của bể.


34


Vxd = 2×(a2×H) = 2×(1,642×1,4) = 7,53 m3.

- Chọn loại có 2 bản đối xứng nhau qua trục có tỉ lệ chiều dài (L) và chiều rông

(B) của bản cánh khuấy là L/B = 20. Theo quy phạm tổng diện tích cánh khuấy bằng

15÷20% diện tích ngang của bể, chọn là 15%. [5]

Fc = 0,15×Fnb = 0,15×2,296 = 0,344 m2.

với Fnb=a×H=1,64×1,4=2,296(m2)

- Tiết diện 1 bản là:

f = = = 0,086 m2.

Hình 3.3. Cánh guồng

Theo TCXD 51-84 mép ngoài cung của cánh thành bể môt khoảng

l = 0,15÷0,2 m, chọn l = 0,2 m.

Đường kính cánh guồng

2R1 = a - 2l = 2 - 2×0,2=1,6 m

Chọn bán kính vong khuấy R1 = 0,5

Chọn R2=0,3

Chọn chiều dài bản cánh B= = =0,08 m

Mỗi buồng đặt 1 đông cơ điện có tốc đô quay là:n2


35

R1

R2e


n1 = 12 v/ph.

n2 = 10 v/ph.

Buồng 1:

- Thể tích buồng 1: V1 = V2 = a2×H = 1,642×1,4 = 3,8 m3.

- Tốc đô chuyển đông tương đối của cánh khuấy so với nước là:

v1 = 0,75× = 0,75× = 0,47 m/s. [7]

v2 = 0,75× = 0,75× = 0,28 m/s. [7]

- Năng lượng cần quay cánh khuấy là:

N1 = S1.C.F.( v13 + v2

3 ) [7]

Trong đó:

C: hệ số phụ thuôc hình dạng cánh khuấy L/B = 20 C = 1,9. [5]

F: tiết diện của bản cánh khuấy. F = 4×L×B = 4×1,6×0,08 = 0,512.

N1 = 51×1,9×0,512×( 0,473 + 0,283 ) = 6.24 ( W) Chọn N1 = 10 W.

- Giá trị Gradien vận tốc.

G1 = 10. = 10.

Với Z1: năng lượng tiêu phí để khuấy 1 m3 nước ở buồng 1.

µ: đô nhớt, lấy µ = 0,0092.

G1 = 10× = 169 S-1.

Buồng 2.

- Tốc đô chuyển đông tương đối cánh khuấy so với nước là:

v3 = 0,75. = 0,75× = 0,393 m/s.

v4 = 0,75. = 0,75× = 0,234 m/s.

- Năng lượng cần thiết cho cánh khuấy.


36


N2 = S1.C.F.( v33 + v4

3 ) [7]

N2 = 51×1,9×0,512×(0,3932 + 0,2342) = 10,38 (W)

- Giá trị Gradien vận tốc.

G2 = 10. = 10. = 172,3 S-1.

Bảng 3.3. Thông số bể keo tụ.

STT Tên thông số Kí hiệu Đơn vị Số liệu

1 Số buồng n Ngăn 2

2 Chiều rông/dài mỗi buồng a m 2

3 Chiều cao của bể H m 2,4

4 Số bản của cánh khuấy Bản 4

5 Chiều dài bản cánh khuấy L m 1,6

6 Chiều rông bản cánh khuấy B m 0,08

7 Bán kính bản cánh khuấy ngoài R1 m 0,5

8 Bán kính bản cánh khuấy trong R2 m 0,3

9 Năng lượng cho cánh khuấy ở buồng 1 N1 W 10

10 Năng lượng cho cánh khuấy ở buồng 2 N2 W 10,38

3.1.3 Tính toán bể lắng đứng

Nhiệm vụ

Bể lắng được sử dụng để tách môt phần các hạt căn lơ lửng ra khỏi nước thải, qua

đó góp phân nâng cao chất lượng nước cũng như hiệu xuất của các công trình xử lý

phía sau. Ngoài ra, nước thải của nhà máy sau khi qua bể phản ứng có môt lượng lớn


37


hydroxyt của kim loại nặng được hình thành, do đó bể lắng cũng góp phần tách môt

phần kim loại nặng ra khỏi nước thải dưới dạng bun lắng.

Hình 3.4. Bể lắng đứng

Tính toán

Xây dựng 2 bể lắng, Q= = =3,6×10-3 m3/s

- Diện tích tiết diện ướt của bể lắng.

F= = = 6,55 m2 [5]

Với V: vận tốc nước chuyển đông trong bể lắng, chọn V = 0,55 mm/s.

- Diện tích mặt cắt ngang của ống trung tâm

- F2 = = =0,12 m2 [5]

Với vtt là vận tốc nước trong ống trung tâm. Theo TCXD51-84 thì v tt

≤ 0,03 m/s.

- Diện tích tổng công của bể lắng.

F = F1 + F2 = 6,55 + 0,12 = 6,67 m2

- Đường kính bể.


38


D= = =3 m [ 3]

- Đường kính ống trung tâm.

d = = = 0,4 m [3]

- Chiều cao vung lắng.

hl = v.t = 0,55.10-3.114.60 = 3,762 m.

Với t là thời gian lưu nước, lấy t = 114 phút = 1,9 h.

- Chiều cao phần hình nón.

hn = h2 + h3 =D - tg = tg 500 = 1,49 m [7]

Trong đó.

h2 là chiều cao lớp trung hoa.

h3 là chiều cao giả định lớp cặn.

dn là đường kính đáy nhỏ của hình nón, dn = 0,5 m.

α là góc nghiêng của bể lắng so với phương ngang, α ≥ 50o, chọn α = 50o.

- Chiều cao tổng công của bể.

H = hl + hn + hbv = 3,762 + 1,49 + 0,3 = 5,552 m.

Với hbv là chiều cao bảo vệ, hbv = 0,3÷0,5 m, chọn hbv = 0,3 m.

- Chiều cao ống trung tâm lấy htt = hl = 3,762 m.

- Đường kính phần loe của ống trung tâm lấy bằng chiều cao phần loe và bằng 1,35 lần đường kính ống trung tâm. [3]

D1 = h1 = 1,35×d = 1,35×0,4= 0,54 m.

- Đường kính tấm chắn lấy bằng 1,3 lần đường kính miệng loe.

(TCXD 51-84)

Dc = 1,3.D1 = 1,3.0,54 = 0,702 m.

Góc nghiêng giữa bề mặt tấm chắn so với phương ngang bằng 17o.

Tính toán máng thu nước.

Để thu nước đã lắng ta dung hệ thống máng vong chảy tràn xung quanh thành bể đường kính máng bằng 70÷80 % đường kính bể, lấy 80 %.

Dm = 0,8×D = 0,8×3 = 2,4 (m)

- Chiều cao máng thu.

L = π.Dm = π×2,4 = 7,54 m.

- Tải trọng thu nước trên máng:

qL = = = 0,001 m3/ m3.s


39


Chọn máng thu có dạng hình răng cưa khoảng cách giữa 2 đáy máng là 300 mm, đỉnh răng cưa là 100 mm.

- Chiều cao mực nước qua khe hình chữ V. Ta có q0 = ×1,4h5/2

- Số răng cưa.

n= = = 25 răng

Hiệu quả xử lí BOD, COD qua keo tụ và lắng đặt 40%, con SS giảm 90%.

- Hàm lượng BOD, COD đầu ra.

CODra = (1- HCOD ) × CODvào = ( 1 - 0,4) ×140 = 84 mg/l

BODra = ( 1 - HBOD)×BODvào =( 1 - 0,4) ×100 = 60 mg/l

- Hàm lượng SS đầu ra.

SSra = (1 - HSS) ×SSvào = (1- 0,85)×150 = 22,5 mg/l

Lượng cặn sinh ra.

WC = × = 6,24 kg/ngđ [5]

Chọn ống thu cặn có

- Tổng lượng cặn tươi thu được.

P = Q.(SSvao – SSra) = 0,0072× =0,001 kg/s

Bảng 3.4. Thông số bể lắng 1.

STT Tên thông số Kí hiệu Đơn vị Số liệu

1 Số lượng bể lắng Bể 2

2 Diện tích bể F m2 15,8

3 Đường kính bể D m 3

4 Đường kinh ống trung tâm d m 0,4

5 Chiều cao lắng hl m 3,762

6 Chiều cao phần nón hn m 1,5

7 Chiều cao toàn bể H m 5,6

8 Đường kính phần loe D1, h1 m 0,54

9 Chiều dài máng thu nước L m 7,54

10 Chiều cao lớp nước qua răng

cưa

h m 0,029

11 Số răng cưa của máng n Răng 25


40


3.1.4 Tính toán bể lọc chậm

Nhiệm vụ

Lọc là quá trình tách các hạt cặn có kích thước nhỏ tồn tại phân tán trong nước ra

khỏi nước thải trước khi đưa vào công trình xử lý tiếp theo hoặc thải ra môi trường.

Trong nước thải của Công ty, hàm lượng cặn lơ lửng sau khi qua bể lắng tương đối lớn

và có môt lượng đáng kể hydroxyt kim loại, do đó bể lọc được sử dụng để tách các hạt

căn lơ lửng ra khỏi nước thải, qua đó nâng cao hiệu suất và giảm tải trọng cần xử lý

của công trình trao đổi ion.

3.1.5 Tính toán cột trao đổi ion

Nhiệm vụ

Sau khi qua bể lọc chậm, hàm lượng của môt số ion kim loại như Cd, Ni, Pb …

hoa tan trong nước vẫn lớn hơn tiêu chuân cho phép, do vậy côt trao đổi ion được sử

dụng để loại bỏ triệt để các ion kim loại ra khỏi nươc thải trước khi thải ra môi trường.

Hàm lượng ion Cd sau khi qua côt trao đổi ion có hàm lượng 0,01 mg/.

Đặc điểm

So với tiêu chuân TCVN 5945 – 2005 các ion âm trong nước thải đểu đảm bảo

yêu cầu và có thể xả trực tiếp ra môi trương. Tuy nhiên các ion dương đều có hàm

lượng vượt tiêu chuân cho phép, ngay cả khí qua bể lọc châm của hệ thống xử lý. Để

tách các ion dương ra khỏi nước thải ta sử dụng côt trao đổi Cation.

Vật liệu trao đổi ion là nhựa trao đổi ion gốc axit mạnh Indion 225H.

Lưu lượng cần xử lý: q = 25 m3/h.

Hóa chất sử dụng để hoàn nguyên lọc là: H2SO4 5% liều lượng 192 kg/m3.

Tính toán

3.2 Tính hiệu quả xử lý

3.3 Tính lượng hóa chất cần sử dụng

3.4 Lựa chọn các thiết bị phụ trợ

3.5 Tính chi phí


41

Documents

đồ án sửa