Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải phân xưởng mạ điện công suất 200 m3 /ngày

icromat natri, Peoxythydro... Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước. Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hóa học. Do đó quá trình oxy hóa học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây ô nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác. Ví dụ: khử Xianua, khử các hợp chất Asen, oxy hóa Cr6+... Ở đây ta quan tâm tới 2 quá trình khử Cr6+ và oxy hóa Xianua CN- Thiết kế hệ thống xử lý nước thải phân xưởng mạ điện công suất 200 m3/ngày – Nguyễn Minh Vương – Lớp CNMT K50 – Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 44 * Quá trình khử Cr6+ Nước thải của mạ điện đặc biệt là mạ Crom chứa rất nhiều Cr6+. Cr6+có tính độc cao với môi trường nhưng lại hòa tan tốt trong nước. Nên nguyên tắc của quá trình xử lý Crom là khử chuyển Cr6+ về Cr3+ rồi tiến hành kết tủa. Việc chuyển Cr (VI) thành Cr(III) có thể sử dụng các hóa chất như: FeSO4, NaHSO3, Na2SO3... [12] + Sự khử Cr (VI) bằng FeSO4: có thể tiến hành cả trong môi trường axit hoặc môi trường kiềm theo phản ứng: 2CrO3 + 6FeSO4 + 6H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + 6H2O + Cr2(SO4)3. Lượng FeSO4 tiêu tốn phụ thuộc vào pH và nồng độ Cr. Ở điều kiện thuận lợi nhất khi nhiệt độ bằng 200C và pH = 7, lượng FeSO4 tiêu tốn lớn hơn 1,3 lần theo lý thuyết [12]. Nhận biết quá trình khử trên ta có thể thấy qua màu nước chuyển từ màu nâu đỏ chuyển thành màu xanh nhạt. + Sự khử Cr (VI) thành Cr (III) bằng NaHSO3. 4CrO3 + 6NaHSO3 + H2SO4 = 2 Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + 6H2O + Sự khử Cr (VI) thành Cr (III) bằng Na2SO3. 2H2CrO4 + 3 Na2SO3 + 3H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + 5H2O (*) Quá trình khử trên thực hiện ở pH = 2 – 4 và có dư H2SO4 [12]. Trong các chất khử ở trên, nếu sử dụng FeSO4 thì trong dòng thải có thêm ion Fe3+ và bùn thải sau xử lý sẽ có lẫn thêm kết tủa hydroxit sắt, khiến cho lượng bùn thải tăng lên. Do đó, ta sẽ lựa chọn NaHSO3 hoặc Na2SO3 để thực hiện quá trình khử Cr (VI) để tránh có lẫn thêm kết tủa khác. Ta chọn Na2SO3 làm hóa chất khử Cr(VI). Ưu điểm khi sử dụng Na2SO3 đó là bùn thải cuối quá trình xử lý giảm đáng kể vì không còn chứa bùn của sắt. Tuy nhiên, nhược điểm là những hóa chất có chứa ion SO32- khi tiến hành phản ứng khử Cr6+ phải tiến hành trong môi trường axit có pH = 2 - 4. [12] * Quá trình oxy hóa Xianua Để trung hòa nước thải chứa Xiaua (CN-), người ta thường dùng các chất oxy hóa như nước Clo, NaOCl (natri hypoclorit); CaOCl2 (clorua vôi), thuốc tím KMnO4, H2O2(oxy già) hoặc sunfat sắt II FeSO4.7H2O để biến CN- thành một hợp chất xanh berlin hay xanh pruxơ không tan và không độc. NaCN + NaOCl → NaCNO + NaCl NaCNO + NaOCl + H2O → CO2↑ + N2↑ + NaOH + NaCl (**) Thiết kế hệ thống xử lý nước thải phân xưởng mạ điện công suất 200 m3/ngày – Nguyễn Minh Vương – Lớp CNMT K50 – Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 45 Theo phản ứng trên, khi sử dụng OCl- quá trình oxy hóa xianua xảy ra ở pH = 8,5 - 10, pH tối ưu cho các giai đoạn là pH = 10 cho giai đoạn 1 và pH = 6,5 cho giai đoạn 2. Do đó trong bể oxy hóa ta sẽ duy trì pH = 8,5 – 10. Hóa chất bổ sung để có pH này là xút NaOH. Trong bể có cánh khuẩy để đảo trộn hóa chất cho đều và đầu dò pH để đảm bảo luôn duy trì pH = 8,5 – 10.[12] Việc tính toán kích thước cho các bể oxy hóa – khử phụ thuộc vào tốc độ phản ứng (thời gian lưu), lưu lượng nước, lượng hóa chất bổ sung, nồng độ chất ô nhiễm. Do đó để tính toán được kích thước của các bể oxy hóa khử này cần phải xác định được các thông số trên. III.2.4 Kết tủa, đông keo tụ: Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt có rắn huyền phù nhưng không thể tách được các chất gây ô nhiễm bẩn ở dạng keo và hòa tan vì chúng là những hạt rắn có kích thước quá nhỏ. Để tách các hạt rắn đó một cách hiệu quả bằng phương pháp lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm tăng kích thước 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 được gọi là quá trình đông tụ và quá trình tạo các bông lớn gọi là quá trình keo tụ kết tủa. Những hạt rắn lơ lửng mang điện tích âm trong nước sẽ hút các ion trái dấu. Một số các ion trái dấu đó bị hút chặt vào hạt rắn đến mức chúng chuyển động cùng hạt rắn, do đó tạo thành một mặt trượt. Xung quanh lớp ion trái dấu bên trong này là lớp ion bên ngoài mà hầu hết là các ion trái dấu, nhưng chúng bị hút bám vào một cách lỏng lẻo và có thể dễ dàng bị trượt ra. Khi các hạt rắn mang điện tích âm chuyển động qua chất lỏng thì điện tích âm đó bị giảm bớt các ion mang điện tích dương ở lớp bên trong. Hiệu số điện năng giữa các lớp cố định và lớp chuyển động gọi là thế zeta (ζ) hay thế điện động. Khác với thế nhiệt động E (là hiệu số điện thế giữa bề mặt hạt và chất lỏng). Thế zeta phụ thuộc vào E và chiều dày hai lớp, giá trị của nó sẽ xác định lực tĩnh điện đẩy của các hạt là lực cản trở việc dính kết giữa các hạt rắn với nhau. Nếu như điện tích âm thực là điện tích đẩy và thêm vào đó tất cả các hạt còn có lực hút tĩnh điện – lực VanderWaals – do cấu trúc phân tử của các hạt. Tổng của hai loại 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 mục tiêu của động tụ là giảm thế zeta – tức là giảm chiều cao Thiết kế hệ thống xử lý nước thải phân xưởng mạ điện công suất 200 m3/ngày – Nguyễn Minh Vương – Lớp CNMT K50 – Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 46 hàng rào năng lượng này tới giá trị tới hạn, sao cho các hạt rắn không đẩy lẫn nhau bằng cách thêm các ion có điện tích dương. Như vậy trong đông tụ diễn ra quá trình phá vỡ ổn định trạng thái keo của các hạt nhờ trung hòa điện tích. Hiệu quả đông tụ phụ thuộc vào hóa trị của ion, chất đông tụ mang điện trái dấu với điện tích của hạt. Hóa trị của ion càng lớn thì hiệu quả đông tụ càng cao. Quá trình thủy phân các chất đông tụ và tạo thành các bông keo xảy ra theo các giai đoạn sau: Me3+ + HOH = Me(OH)2+ + H+ Me(OH)2+ + HOH = Me(OH)+ + H+ Me(OH)+ + HOH = Me(OH)3 + H+ => Me3+ + HOH = Me(OH)3 + 3H+ Liều lượng của các chất đông tụ tùy thuộc vào nồng độ tạp chất rắn trong nước thải. Các chất đông tụ, keo tụ thường dùng là các muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng hoặc trực tiếp đưa OH- vào ( đặc biệt trong trường hợp nước thải chứa nhiều ion kim loại nặng). Việc lựa chọn chất đông tụ phụ thuộc vào các tính chất hóa lý, chi phí, nồng độ tạp chất trong nước, pH và thành phần muối trong nước. Trong thực tế người ta thường sử dụng các chất đông tụ sau: Al2(SO4)3.18H2O; NaAlO2; KAl(SO4)2...Trong đó được dùng rộng rãi nhất là Al2(SO4)3 bởi vì Al2(SO4)3 hòa tan tốt trong nước, cho phí thấp và hoạt động có hiệu quả cao trong khoảng pH = 6,5 – 8. Các muối sắt được sử dụng có nhiều ưu điểm hơn so với các muối nhôm do: tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp, có khoảng pH tối ưu của môi trường rộng hơn, độ bền lớn và kích thước bông keo có khoảng giới hạn rộng của thành phần muối, có thể khử được H2S. Tuy nhiên muối sắt cũng có những nhược điểm là chúng tạo thành các phức hòa tan nhuộm màu qua phản ứng của các cation sắt với một số hợp chất hữu cơ. [12] Người ta dùng thí nghiệm Jar – test để xác định liều lượng tối ưu cho quá trình keo tụ trong quá trình xử lý nước và nước thải. Để tăng cường quá trình keo tụ kết tủa tạo bông người ta còn thêm vào trong nước một số hợp chất cao phân tử (gọi là chất trợ keo) để thúc đẩy quá trình keo tụ kết tủa tạo bông và lắng. Để xử lý nước thải người ta thường thêm vào nước thải các chất keo tụ kết tủa tạo bông có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải phân xưởng mạ điện công suất 200 m3/ngày – Nguyễn Minh Vương – Lớp CNMT K50 – Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 47 Đa số chất bẩn hữu cơ, vô cơ dạng keo trong nước thải có điện tích âm và do đó nếu dùng các chất trợ đông tụ cation trước đó sẽ không cần đông tụ sơ bộ. Việc lựa chọn hóa chất, liều lượng tối ưu của chúng, trình tự cho vào nước...cũng đều phải được xác định bằng thực nghiệm. Để phản ứng diễn ra hoàn toàn và tiết kiệm, phải khuấy trộn đều hóa chất với nước thải. Thời gian nước lưu lại trong bể trộn khoảng 1 đến 5 phút. Tiếp đó thời gian cần thiết để nước thải tiếp xúc với hóa chất cho tới khi bắt đầu lắng dao động trong khoảng 20 – 60 phút. Trong thời gian này các chất hóa học có tác dụng và sẽ diễn ra quá trình đông tụ và tạo bùn. [12] Để khuấy trộn nước thải với hóa chất và tạo được bông keo người ta dùng các phương pháp khuấy thủy lực và khuấy cơ học. Có nhiều loại thiết bị khác nhau để tiến hành quá trình kết tủa: khí nén, cánh khuấy. Năng lượng cần thiết để chuyển động cánh khuấy trong nước tính theo công thức sau: 3. . . 2 DC A vP ρ= [12] Trong đó: P – năng lượng, N/s. A – diện tích cánh khuấy, m2; ρ – khối lượng riêng của chất lỏng, kg/m3. CD – hệ số ma sát Gradien vận tốc sinh ra do việc đưa năng lượng từ bên ngoài vào thể tích nước V sẽ là: 1 2 . PG V μ ⎛ ⎞ = ⎜ ⎟⎝ ⎠ [12] Trong đó: G – Gradien vận tốc, s-1. μ – độ nhớt của nước dyn.s/cm2. V – thể tích của bể đông tụ, m3. Trong đa số trường hợp, tiêu chuẩn yêu cầu trong thiết kế thường lấy G trong khoảng từ 30 – 60 s-1. Thời gian cũng là một thông số quan trọng trong quá trình keo tụ kết tủa. Trong thiết kế người ta thường chọn tích số G.τ trong đó τ là thời gian lưu thủy lực trong bể kết tủa. Giá trị điển hình của tích số trên nằm trong khoảng 104 – 105. Quá trình làm sạch nước thải bằng đông tụ và keo tụ gồm các giai đoạn: định lượng khuấy trộn hóa chất với nước thải, tạo thành bông keo và lắng bông keo. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải phân xưởng mạ điện công suất 200 m3/ngày – Nguyễn Minh Vương – Lớp CNMT K50 – Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 48 III.3. Giới thiệu các thiết bị chính: 1. Song chắn rác Loại song chắn được chọn là loại vừa, làm từ các thanh thép với khoảng cách giữa các thanh là 20 mm. Do nước thải của các cơ sở mạ điện không chứa nhiều tạp chất thô, có kích thước lớn nên lượng rác tích luỹ tại song chắn là không đáng kể. 2. Bể điều hoà Do đặc trưng của ngành mạ điện là lưu lượng cũng như nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải dao động lớn nên bể điều hoà được sử dụng để ổn định các thông số này, tạo điều kiện cho quá trình xử lý tiếp theo đạt được hiệu quả cao. Quá trình điều hoà cũng tránh được tình trạng quá tải do đó giảm chi phí xây dựng, vận hành và quản lý của hệ thống xử lý. Bể điều hoà được khuấy trộn nhờ hệ thống khí nén. 3. Bể phản ứng khử Trong bể phản ứng khử, Cr (VI) được chuyển hoá thành dạng Cr (III) ít độc hơn và dễ xử lý hơn. Chất khử được lựa chọn là Na2SO3, môi trường phản ứng là pH = 3. Na2SO3 được pha chế thành dung dịch 20% sau đó được bơm vào bể phản ứng. Phản ứng xảy ra như sau: Cr2O72- + 3SO32- + 8H+ = 2Cr3+ + 3SO42- + 4H2O Bể phản ứng khử được bố trí hệ thống khuấy trộn bằng cánh khuấy. Trong thời gian phản ứng là 30 phút, hiệu suất khử Cr là 99,9%. [6] 4. Bể phản ứng oxy hóa Trong bể phản ứng oxy hóa, CN- được oxy hoá thành CNO- và sau đó thành N2 và CO2. Chất oxy hóa được lựa chọn là NaOCl, môi trường phản ứng là pH = 8,5- 10. NaOCl được pha chế thành dung dịch 20% sau đó được bơm vào bể phản ứng. Phản ứng xảy ra như sau: NaCN + NaOCl → NaCNO + NaCl NaCNO + NaOCl + H2O → CO2↑ + N2↑ + NaOH + NaCl Bể phản ứng oxy hóa được bố trí hệ thống khuấy trộn bằng cánh khuấy. Trong thời gian phản ứng là 30 phút, hiệu suất oxy hóa là 99,9%. [6] 5. Bể phản ứng kết tủa Bể phản ứng kết tủa có tác dụng kết tủa các kim loại có trong nước thải. NaOH được pha chế thành dạng dung dịch 20% có khuấy trộn bằng cánh khuấy. NaOH được bơm Thiết kế hệ thống xử lý nước thải phân xưởng mạ điện công suất 200 m3/ngày – Nguyễn Minh Vương – Lớp CNMT K50 – Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 49 vào các bể phản ứng kết tủa, ở đây ion kim loại phản ứng với NaOH tạo dạng hydroxyt kết tủa. Các phương trình phản ứng diễn ra đối với mỗi kim loại như sau: +) Đối với Cr: Cr2(SO4)3 + 6NaOH = 2Cr(OH)3 ↓ + 3Na2SO4 +) Đối với Cu và Zn: Cu2+ + 2NaOH = Cu(OH)2 + 2Na+ ZnSO4 + 2NaOH = Zn(OH)2 ↓+Na2SO4 +) Đối với Ni: NiSO4 + 2NaOH = Ni(OH)2 ↓ + Na2SO4 Với thời gian phản ứng là 3 - 5 phút, hiệu suất tách ion kim loại đạt 99,9% . Các hydroxyt có kích thước lớn nên dễ dàng lắng ngay tại bể lắng. [13] 6. Bể lắng đứng Nhiệm vụ của bể lắng là tách các hạt hydroxyt kim loại kết tủa và các hạt rắn lơ lửng ra khỏi nước thải. Các hạt hydroxyt kết tủa có kích thước lớn nên dễ dàng lắng ngay khi vào bể lắng, hiệu suất đạt khoảng >90%. Các hạt rắn lơ lửng có kích thước nhỏ hơn nên khó lắng hơn, hiệu suất lắng các hạt dạng này đạt khoảng 65 - 70% đối với loại bể lắng đứng nước chuyển động từ trên xuống dưới. Loại bể lắng được lựa chọn là bể lắng đứng [12]. Nước được bơm vào ống trung tâm ở giữa bể, đi xuống dưới gặp bộ phận tấm chắn, hướng dòng nước thải thành chuyển động ngang vào vùng lắng. Tại đây, nước chuyển động từ dưới lên, cặn rơi xuống đáy bể. Nước trong được thu bằng máng vòng bố trí xung quanh thành bể và được đưa sang thiết bị tiếp theo. 7. Bể điều chỉnh pH Nước sau khi ra khỏi bể lắng mang tính kiềm, vì vậy trước khi thải ra môi trường cần phải qua bể điều chỉnh pH sao cho đạt QCVN 24: 2009/BTNMT (loại B). Axit từ bể chứa axit được định lượng và đưa vào bể để pH của nước thải ra môi trường là 5,5 – 9 8. Thiết bị xử lý bùn Trong hệ thống xử lý này, thiết bị lọc ép khung bản được chọn làm thiết bị xử lý bùn có tác dụng tách nước ra khỏi bùn lắng, giảm khối lượng chất thải rắn của hệ thống. Bùn thải sau đã được tách nước được đem đi chôn lấp. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải phân xưởng mạ điện công suất 200 m3/ngày – Nguyễn Minh Vương – Lớp CNMT K50 – Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 50 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI MẠ ĐIỆN IV.1. Nước thải nhà máy và xử lý nước thải phân xưởng mạ: IV.1.1. Hệ thống cống thoát nước Nhà máy không chỉ có khu xử lý nước thải mà còn gồm các xưởng và khu chức năng: xưởng cơ khí, xưởng mạ, khu hành chính, nhà ăn và phòng họp. Nước thải của các phân xưởng này có tính chất rất khác nhau do đó ta tiến hành phân luồng dòng thải của các xưởng nhằm tiện cho việc xử lý sau này. Đối với xưởng cơ khí, nước thải ở đây chủ yếu là dầu mỡ và một lượng nhỏ các chất rắn vô cơ, hàm lượng hóa chất trong nước thải rất ít. Do đó ta thu nước thải xưởng này vào một hố thu gom riêng, tại đây ta cho lắp đặt hệ thống gạt dầu để tách dầu mỡ ra khỏi nước thải. Nước thải sau khi được tách dầu mỡ sẽ được nhập chung vào cống thải của công ty và thải ra ngoài. Nước thải của nhà ăn và các khu chức năng khác chỉ là nước thải sinh hoạt do đó được dẫn trực tiếp vào cống thoát chung của công ty. Cống này được xây bằng bê tông, chìm dưới đất, rộng 50cm, sâu 50cm. Riêng với nước thải của phân xưởng mạ, do nước thải ở đây có tính độc hại cao nên ta tiến hành thu gom và xử lý. Việc phân dòng của nước thải xưởng mạ được thực hiện ngay trong xưởng tại các nguồn thải. Chúng ta tiến hành thu nước thải theo từng khu vực sản xuất, dựa trên bố trí thiết bị trong xưởng. Tại xưởng mạ của nhà máy, ngoài các dòng thải từ các bể mạ Cr, Ni, Cu, Zn còn có các dòng thải chứa axit và kiềm từ các bể tẩy rỉ, tẩy điện hóa. Các dòng này sẽ được thu theo nguyên tắc sau: + Tách riêng dòng thải mạ Cr để xử lý riêng + Dòng thải mạ đồng sẽ được tách riêng theo một tuyến ống thu nước thải riêng vì trong quá trình sản xuất nhà máy có thể sử dụng mạ đồng trong dung dịch Xianua. Do Xianua độc với môi trường nên cần thu và tách dòng thải mạ đồng một cách triệt để. + Dòng thải chứa kiềm và axit từ các bể tẩy rỉ, tẩy điện hóa sẽ nhập chung với dòng thải từ các bể phá lớp mạ Niken và mạ Kẽm. Hơn nữa việc nhập các dòng thải vào với nhau không làm ảnh hưởng tới hiệu suất xử lý của quá trình. Như vậy, từ phân xưởng mạ của nhà máy, chúng ta có 4 dòng thải đi theo 4 tuyến ống riêng biệt ra 4 hố thu nước thải khác nhau. Hệ thống ống dẫn nước thải của xưởng mạ là các ống nhựa PVC chịu được kiềm, axit. Đường kính ống Ø 110, toàn bộ hệ thống Thiết kế hệ thống xử lý nước thải phân xưởng mạ điện công suất 200 m3/ngày – Nguyễn Minh Vương – Lớp CNMT K50 – Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 51 rãnh được bọc composite. Nước thải từ 4 hố thu gom tự chảy vào 4 bể điều hòa của hệ thống xử lý nước thải. IV.1.2. Lưới chắn rác và hố thu nước thải: a) Song chắn rác: Song chắn được đặt ở cửa dẫn nước và công trình thu nước có tác dụng loại bỏ rác trong nước nhằm bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả xử lý của công trình xử lý nước thải. Thanh chắn rác có thể dùng loại tiết diện tròn, chữ nhật, bầu dục... Tiết diện tròn ít được sử dụng vì rác dễ dính chặt vào thanh chắn gây khó khăn cho công tác vớt rác. Được sử dụng nhiều là thanh chắn có tiết diện hình chữ nhật, tuy nhiên loại này tổn thất thuỷ lực lớn. Song chắn đặt nghiêng góc 600 so với mặt phẳng ngang để thuận lợi khi vớt rác và đặt vuông góc với hướng nước chảy theo mặt bằng. Vì lượng rác trong các xưởng mạ không nhiều, với lưu lượng 200m3/ngày chọn song chắn có tiết diện hỗn hợp hình tròn và chữ nhật. Loại song chắn này khắc phục được hạn chế của của 2 loại song chắn trên. 1h ph k h sB 1l sl 2l Hình IV.1: Sơ đồ cấu tạo song chắn rác. Do kích thước các chất rắn vô cơ lơ lửng trong nước thải mạ điện thường lớn, nước lại chứa hợp chất ăn mòn, vì vậy ta dùng các lưới lọc rác để loại bỏ rác thô. Các lưới này được làm bằng inox vì inox có khả năng chịu được sự ăn mòn của các axit hay kiềm có lẫn trong nước thải. Kích thước mắt lưới là 2cm x 2 cm. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải phân xưởng mạ điện công suất 200 m3/ngày – Nguyễn Minh Vương – Lớp CNMT K50 – Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 52 b) Hố thu gom nước thải: Từ bể mạ có 4 dòng thải chính đi theo các tuyến ống khác nhau đặt chìm dưới đất về hố thu gom nước thải với lưu lượng mỗi dòng là: + Dòng Cr: Q = 7,5 m3/h + Dòng Xianua: Q = 5 m3/h + Dòng Zn: Q = 6,25 m3/h + Dòng Ni: Q = 6,25 m3/h Hố thu gom được thiết hình chữ nhật, đặt nửa chìm nửa nổi trên mặt đất. Vật liệu xây dựng: bê tông cốt thép. Thời gian lưu nước trong hố thu gom tối thiểu là 15 – 20 phút. ⇒ Chọn thời gian lưu nước là t = 15 phút. + Thể tích hố thu gom của dòng Cr là: V1 = Q.t = 7,5. 15 60 = 1,875 (m3) + Thể tích hố thu gom của dòng Xianua: V2 = Q.t = 5. 15 60 = 1,25 (m3) + Thể tích hố thu gom của dòng Zn và Ni: V3 = V4 = Q.t = 6,25. 15 60 = 1,5625 (m3) Hình IV.2: Hố thu gom Thiết kế hệ thống xử lý nước thải phân xưởng mạ điện công suất 200 m3/ngày – Nguyễn Minh Vương – Lớp CNMT K50 – Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 53 ¾ Kích thước hố thu gom mỗi dòng: + Hố thu gom của dòng Cr: V1 = cao × rộng × dài = 1 x 1,25 x 1,5 = 1,8 (m3) + Hố thu gom dòng Xianua: V2 = cao × rộng × dài = 1 x 0,85 x 1,5 = 1,275 (m3) + Hố thu gom của dòng Zn và Ni: V3 = V4 = cao × rộng× dài = 1 x 1,05 x 1,5 = 1,575 (m3) Kích thước xây dựng hố thu là: Chọn chiều cao bảo vệ là 0,3m V1xd = cao × rộng × dài = 1,3 x 1,25 x 1,5 = 2,4375 (m3) V2xd = cao × rộng × dài = 1,3 x 0,85 x 1,5 = 1,6575 (m3) V3xd = V4xd = cao × rộng × dài = 1,3 x 1,05 x 1,5 = 2,0475 (m3) (Ngoài tác dụng lưu giữ nước thải, mỗi hố thu gom này còn có tác dụng như một bể lắng cát nhằm tách các hạt vô cơ có lẫn trong dòng thải của phân xưởng. Lượng cặn lắng sẽ được công nhân nhà máy định kì lấy ra khỏi hố với thời gian lấy là 1-1,5 tháng/lần.) IV.2. Tính toán các thiết bị chính của hệ thống xử lý nước thải: Tổng lưu lượng nước thải là 200 m3/ngày hoạt động với công suất 8h/ngày với các thông số thiết kế đề bài đã nêu. IV.2.1. Bể điều hòa: a) Nhiệm vụ: Nước thải thường có lưu lượng và thành phần các chất bẩn không ổn định theo thời gian và không ổn định tùy theo nhu cầu về sản phẩm mạ của khách hàng. Sự dao động này nếu không được điều hoà sẽ ảnh hưởng đến chế độ công tác của trạm xử lý nước thải, đồng thời gây tốn kém nhiều về xây dựng cơ bản và quản lý. Do vậy, nước thải đưa vào xử lý cần phải điều hoà nhằm tạo cho dòng nước thải vào hệ thống xử lý gần như không đổi, khắc phục những trở ngại cho chế độ công tác do lưu lượng và nồng độ nước thải dao động gây ra và đồng thời nâng cao hiệu suất xử lý cho toàn bộ dây chuyền. b) Mô tả: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải phân xưởng mạ điện công suất 200 m3/ngày – Nguyễn Minh Vương – Lớp CNMT K50 – Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 54 H B Hình IV.3: Mô phỏng bể điều hòa Bể điều hòa đặt sau hố thu gom, nhận nước thải trực tiếp từ hố gom, đặt nửa chìm nửa nổi trên mặt đất. Tại mỗi bể điều hòa, chúng ta có thể dùng cánh khuấy hoặc sục khí để điều hòa nồng độ các chất trong nước thải. Ở đây, ta lựa chọn phương pháp khuấy trộn là sục khí bằng máy nén. Phương pháp này sử dụng điện năng không lớn và còn có tác dụng tăng lượng oxy hòa tan trong nước giúp cho các quá trình oxy hóa được tốt hơn. Nước thải sau khi điều hòa có hàm lượng oxy hòa tan cao. Bể điều hòa dạng hình chữ nhật trên mặt bằng. Với 4 dòng thải chính có 4 bể điều hòa. • Vật liệu xây dựng: Bê tông cốt thép có trát lớp vữa chịu acid, thành bể dày 22cm. • Thể tích bể: Do không có số liệu về sự thay đổi lưu lượng, thành phần nước thải theo thời gian trong ngày, nên chọn thời gian lưu là 45 phút tính gần đúng theo thời gian lưu cần thiết. Công thức tính thể tích bể: V = Qmax.t trong đó là Qmax = β.Q (với β là hệ số không điều hòa; chọn β = 1,5). +) Với bể điều hòa dòng Cr: V = Qmax.t = 1,5.7,5. 60 45 = 8,4375 (m3) Thiết kế hệ thống xử lý nước thải phân xưởng mạ điện công suất 200 m3/ngày – Nguyễn Minh Vương – Lớp CNMT K50 – Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 55 Hình dạng của bể hình chữ nhật, có lót nhựa composit, chịu được axit, chịu được mài mòn, kích thước bể: - Cao: H = 1,8m (H = 1,5 – 2m) -Chiều cao bảo vệ: Hbv = 0,2m (nổi trên mặt đất) - Tổng chiều cao: 2m - Dài: L = 2,3m - Cạnh đáy: B = 2,1m → V = 1,8 x 2,1 x 2,3 = 8,694 (m3) - Thể tích thực: V = 2 x 2,1 x 2,3 = 9,66 (m3) +) Với bể điều hòa dòng Xianua: V = Qmax.t = 1,5.5. 60 45 = 5,625 (m3) Hình dạng bể điều hòa là hình chữ nhật, có lót nhựa composit, chịu được axit, chịu được mài mòn, kích thước bể: - Cao: H = 1,8m (H = 1,5 – 8m) - Chiều cao bảo vệ: Hbv = 0,2m (nổi trên mặt đất) - Tổng chiều cao: 2m - Dài: L = 2,3m - Cạnh đáy: B = 1,4m →V = 1,8 x 2,3 x 1,4 = 5,796 (m3) - Thể tích thực: V = 2 x 2,3 x 1,4 = 6,44 (m3) +) Với bể điều hòa dòng Zn và dòng Ni: V = Qmax.t = 1,5.6,25. 60 45 = 7,0313 (m3) Hình dạng bể điều hòa là hình chữ nhật, có lót nhựa composit, chịu được axit, chịu được mài mòn, kích thước bể: - Cao: H = 1,8m - Chiều cao bảo vệ: Hbv = 0,2m (nổi trên mặt đất) - Dài: L = 2,3m Thiết kế hệ thống xử lý nước thải phân xưởng mạ điện công suất 200 m3/ngày – Nguyễn Minh Vương – Lớp CNMT K50 – Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.43)8681686 – Fax: (84.43)8693551 56 - Cạnh đáy: B = 1,7m →V = 1,8 x 2,3 x 1,7 = 7,038 (m3) - Thể tích thực: V = 2 x 1,7 x 2,3 = 7,82 (m3) Phía trên bể tuyển nổi lắp các tấm đan bảo vệ tránh những tai nạn cho công nhân vận hành hệ thống. • Hệ thống thổi khí được bố trí ở đáy bể điều hòa. Ống phân phối thường có đường kính 50 – 75 mm. [13] + Sử dụng thiết bị cấp khí tạo bọt có kích thước trung bình kiểu dàn ống phân phối khí nén dạng đục lỗ. Hệ thống phân phối gồm 1 tuyến ống dẫn khí chính D70 mm từ máy nén khí tới các bể điều hòa. Tại mỗi bể có: 1 đường ống nhánh D50 mm dẫn khí xuống dàn sục khí phía dưới, mỗi đường ống lắp van một chiều để điều chỉnh lượng không khí cấp vào từng bể điều hòa cho phù hợp với lượng nước thải vào bể. Thường lựa chọn hệ thống phân phối khí là đĩa quay, mỗi đĩa cách nhau 50cm. - Bể điều hò