Đánh Giá Và Đề Xuất Giải Pháp Nâng Cao Hiệu Quả Của Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Nhà Máy Cốc Hóa Công Ty Cổ Phần Gang Thép Thái Nguyên

1
ĐA
̣
I HO
̣
C QUÔ
́
C GIA HA
̀
NÔ
̣
I
TRƢƠ
̀
NG ĐA
̣
I HO
̣
C KHOA HO
̣
C TƢ
̣
NHIÊN




Nguyễn Anh Đức

ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA
HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHÀ MÁY CỐC HÓA - CÔNG TY
CỔ PHẦN GANG THÉP THÁI NGUYÊN




LUÂ
̣
N VĂN THA
̣
C SI
̃
KHOA HO
̣
C



H Ni - 2012

2
ĐA
̣
I HO
̣
C QUÔ
́

C GIA HA
̀
NÔ
̣
I
TRƢƠ
̀
NG ĐA
̣
I HO
̣
C KHOA HO
̣
C TƢ
̣
NHIÊN



Nguyễn Anh Đức

ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA
HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHÀ MÁY CỐC HÓA - CÔNG TY
CỔ PHẦN GANG THÉP THÁI NGUYÊN





Chuyên ngnh: Khoa học môi trường

Mã số: 60 85 02



LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC


NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN KIỀU BĂNG TÂM





H Ni - 2012

3
MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 3
Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 11
1.1. Khái quát chung về than cốc 11
1.1.1. Than cốc 11
1.1.2. Các tính chất của than cốc 12
1.1.2.1. Tính chất vật lý 12
1.1.2.2. Tính chất hóa lý 12
1.1.3. Ứng dụng của than cốc 13
1.2. Tổng quan về nƣớc thải luyện than cốc và các biện pháp xử lý
nƣớc thải luyện than cốc 13
1.2.1. Đặc trưng về nước thải luyện than cốc 13
1.2.2. Phương pháp xử lý nước thải chứa phenol của các nhà máy

luyện cốc 16
1.2.3. Một số hệ thống xử lý nước thải chứa phenol đã được sử dụng
trên thế giới 20
1.2.4. Phương pháp xử lý nước thải chứa phenol đã được sử dụng tại VN 22
1.2.5. Phương pháp xử lý nước thải của Nhà máy cốc hoá Thái Nguyên 25
1.2.5.1. Nguyên tắc xử lý 25
1.2.5.2. Lưu trình công nghệ 25
Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27
2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 27
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 27
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu 27
2.1.3. Địa điểm và thời gian tiến hành 27
2.2. Nội dung nghiên cứu 27
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu 28
2.3.1. Các phương pháp thu thập, tổng hợp, phân tích tài liệu, số liệu 28
2.3.2. Phương pháp quan trắc lấy mẫu, vận chuyển và bảo quản mẫu 28
2.3.3. Các chỉ tiêu theo dõi 29
2.3.4. Phương pháp phân tích mẫu 29
2.3.5. Phương pháp phân tích, tổng hợp xử lí số liệu 29
Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 30
3.1. Mô tả quy trình công nghệ sản xuất của nhà máy Cốc hoá 30
3.1.1. Loại hình sản xuât 30

4
3.1.2. Quy trình công nghệ sản xuất của nhà máy Cốc hóa 30
3.1.2.1. Phân xưởng Cốc 33
3.1.2.2. Phân xưởng Hóa 35
3.2. Mô tả hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy Cốc hoá 37
3.2.1. Nguồn gốc và thành phần nước thải 37
3.2.1.1 Nguồn phát sinh nước thải chứa phenol 37

3.2.1.2. Thành phần của nước thải 37
3.2.2. Mô tả sơ bộ hệ thống xử lý nước thải của nhà máy Cốc hoá 38
3.2.2.1. Các hạng mục công trình 40
3.2.2.2. Nguyên tắc xử lý 41
3.2.2.3. Quy trình xử lý 41
3.2.2.4. Các thiết bị chủ yếu 42
3.3. Đánh giá hệ thống xử lý nước thải chứa phenol của Nhà máy Cốc
hóa 42
3.3.1. Khối xử lý cơ học (xử lý vật lý) 42
3.3.1.1. Hiện trạng các công trình đơn vị của khối xử lý cơ học 42
3.3.1.2. Đánh giá khả năng xử lý 44
3.3.2. Khối xử lý sinh học 45
3.3.2.1. Hiện trạng công trình đơn vị khối xử lý sinh học 45
3.3.2.2. Đánh giá khả năng xử lý 46
3.3.3. Khối xử lý lắng bậc 2 kết hợp keo tụ và xử lý bùn 48
3.3.3.1. Hiện trạng công trình đơn vị khối xử lý bậc 2 48
3.3.3.2. Đánh giá khả năng xử lý 49
3.4. Đề xuất phƣơng án nâng cao hiệu quả xử lý nƣớc thải của nhà
máy Cốc hoá - Công ty Cổ phần Gang thép Thái Nguyên 51
3.4.1. Đề xuất phương án công nghệ 51
3.4.1.1. Lựa chọn công nghệ 51
3.4.1.2. Thuyết minh công nghệ xử lý nước thải được đề xuất 53
3.4.2. Đề xuất phương án thiết kế bổ sung các công trình đơn vị 56
3.4.2.1. Khối xử lý cơ học 56
3.4.2.2. Khối xử lý hóa lý ( bể điều hòa, điều chỉnh pH nước thải) 58
3.4.2.3. Khối xử lý sinh học (Aeroten) 61
3.4.2.4. Khối xử lý lắng bậc 2 kết hợp keo tụ 63
3.4.2.5. xử lý bùn, cặn lắng (bể chứa bùn loãng và thiết bị ép bùn) 64
3.4.3. Phương án nâng cao hiệu quả xử lý trong thao tác vận hành hệ
thống xử lý nước thải 65

5
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67
Kết luận 67
Kiến nghị 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO 69
A/TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT 69
B/TÀI LIỆU TIẾNG NƢỚC NGOÀI 70



3
MỞ ĐẦU
 - 





  
.

  ,      

 - 45 m
3
70
m
3



- 1998.



l 
 
 
   
 
" Đánh giá và đề xuất giải
pháp nâng cao hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải nhà máy Cốc hoá - Công ty
cổ phần Gang thép Thái Nguyên" 

- 
 
-     
  
- 



4
Chƣơng 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Khái quát chung về than cốc


0




 

 .
1.2. Tổng quan về nƣớc thải luyện than cốc và các biện pháp xử lý nƣớc thải
luyện than cốc
1.2.1. Đặc trưng về nước thải luyện than cốc
 
 .

 : 
                 
Cyclon, 
n
.
1.2.2. Phương pháp xử lý nước thải của Nhà máy cốc hoá Thái Nguyên
P 
. 

, 

1

-
.

 . 
Aeroten


2

(CH
2




3
)


.  





5
Chƣơng 2
ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
 
. , 
- .
-  
-   , 
).
- 


2.1.2. Phạm vi nghiên cứu
 - .
2.2. Nội dung nghiên cứu
- .
- M - 
.
-  
- 
- 
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
- , 
- 
- 
- 
5
, COD, Phenol, xyanua CN
-
, amoni NH
4
-

-  






6

Chƣơng 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. Mô tả quy trình công nghệ sản xuất của nhà máy Cốc hoá






 
 d d d d d
, p


0
= 70
0
- 75
0

0
= 40
0
- 45
0
C). 
.
3.2. Mô tả hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy Cốc hoá
3.2.1. Nguồn gốc phát sinh nước thải chứa phenol
 

(NH
3
) ; n
; n; n

3
; n 
, n ; n
 70 m
3
hay 
2300m
3
.
3.2.2. Thành phần của nước thải
 TSS, NH
4
+


-
, phenol
3.2.2. Mô tả sơ bộ hệ thống xử lý nước thải của nhà máy Cốc hoá
H  
-.
a. Các bước xử lý
- 
- ;
- 
- 

- ;  .
b. Các hạng mục công trình
- 
- 


7
- 
- 
- 
- 



Phenol






HC
1



HC
2











 

3

Hình 3.4. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải chứa phenol hiện tại của
nhà máy Cốc hóa


8
3.3. Đánh giá hệ thống xử lý nước thải chứa phenol của Nhà máy Cốc hóa
3.3.1. Khối xử lý cơ học (xử lý vật lý)
N 
BOD
5
, COD, CN
-
, amoni NH
4
-
. 
T     
Aeroten, khi qua k  

c Aeroten. H


3.3.2. Khối xử lý sinh học
Kcao do 

. M s nguyn nhn kh quan kh nh:  
 VSV 
  )  
VSV , 
 

3.3.3. Khối xử lý lắng bậc 2 kết hợp keo tụ và xử lý bùn
 , 
. 
5


-
3NH
4
-
8,75
   24:2009/BTNMT.  


* Đánh giá chung: L
               
               
             



. 

          
.


9
3.4. Đề xuất phƣơng án nâng cao hiệu quả xử lý nƣớc thải của nhà máy Cốc hoá -
Công ty Cổ phần Gang thép Thái Nguyên
3.4.1. Đề xuất phương án công nghệ
3.4.1.1. Lựa chọn công nghệ

 
 k h h l

- 
- 
- 
- 
- 
- L
- 
- 
3.4.1.2. Thuyết minh công nghệ xử lý nước thải được đề xuất
a. Quá trình thu gom và cân bằng


tr 

- 
i  - 
 y



2

2
SO
4
(HC1) 


b. Quá trình xử lý oxi hóa nâng cao


2
O
2


O
3
(HC2) 

:
        
3
/H

2
O
2
       

H
2
O
2
, O
3
, 




10
c. Bể xục khí xử lý Amoni.

2


4 3 2
NH OH NH H O

  


3



3
 
Amoni (
d. Quá trình xử lý hiếu khí
   
 
VSV  (HC3)
VSV , 
oxy 

e. Quá trình lắng cấp 2
VSV 

 
  
.
f. Xử lý bùn, cặn lắng
   

.
3.4.2. Đề xuất phương án thiết kế bổ sung các công trình đơn vị
 theo kt qu u qu x c thi x  phn
u qu ci x  xu
3.4.2.1. Khối xử lý cơ học
a. Bể chứa điều hòa
-   :
6 m x 3,2 m x 3,2 m;
b. Giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý dầu mỡ, cặn lắng huyền phù
* Bể lắng cặn, tách dầu mỡ huyền phù

 xut gi c thit k ca b lu m
+ c bng x Cao=3,6m x 2,6m x 2,8m
+ Tng th 
3
.
   t hiu qu i vi t cn lng, du m, cht
ntrong c thi ti b , cn thit phi b sung t b thanh g
ng thu hi du m. Du m c thu hi ch x n.
3.4.2.2. Khối xử lý hóa lý ( bể điều hòa, điều chỉnh pH nước thải)


11
a. Bể điều hòa, điều chỉnh pH

     
HC1 97% 
T

b. Xử lý Oxi hóa bậc cao Peroxon

3
/H
2
O
2


- 
V = Q.t = 70 x (3/24) = 8,75 m
3

 = 70 m
3
;
 3 h.

3
;
- 
2
O
2

3
(HC2)
+ Tính toán lượng ozone cần cung cấp
 c thng ozone cn
thi g
O3
= 0,2n  tg
O3
= 0,8g/m
3
.
Vt O
3
cn thi x  c th
G
O3
= g
O3

x Q = 70 x (0,8/24) = 2,33(g/h)
.

+ Tính toán lượng H
2
0
2
cần cung cấp.
T l s dng H
2
O/O
3

2
O
2
/1mol O
3

ng H
2
O
2
cn thit s d
G
H2O2
= (G
O3
x0,5xM
H2O2

)/1M
O3
= (2,33 x 0,5 x 34)/48 = 0,83 (g/h)
+ T lệ H
2
O
2
/O
3



: H
2
O
2
+ 2O
3


2*HO + 3O
2
1 mol H
2
O
2
 2 mol O
3
a 2*HO.  
, 

2
O
2
/O
3
0,5 mol H
2
O
2
cho 1 mol O
3
. , 
2
O
2

*







 

.
c. Đề xuất bổ sung bể sục khí xử lý Amoni
s


3.4.2.3. Khối xử lý sinh học (Aeroten)
- 
2

            
2
   

- - 
 



12
- - 

.
-  p   
-
   
Aeroten
+
), 

 
. 
38
0
C .
- 

 
3.4.2.4. Khối xử lý lắng bậc 2 kết hợp keo tụ
a. Bể lắng bậc 2
ng

 
 ,
cun 
 .
b. Bể keo tụ lắng
Tu chng thng t (HC4) m bt
lng din ra thun li. Cht keo t 
2
(SO
4
)
3
. 18H
2
O hoc
ng n 2% pha trong .  sau b
x  kt hp lng m bo quy chuc khi c s dng dp cc.
3.4.2.5. Xử lý bùn, cặn lắng (bể chứa bùn loãng và thiết bị ép bùn)
- 
- 

3.4.3. Phương án nâng cao hiệu quả xử lý trong thao tác vận hành hệ thống xử lý
nước thải
- - 0,4 m
               


-  .


13



.
+ 



  60

3

3


3

- 

- 

.
- 

- ;

- -


- 


- 
-











14
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
Qua   t, 
- 

1. - 
 
, qua  .
2. K


3. 
  

 , 
, 
,  
c ,
 .
Kiến nghị
 .
 ,
 

 


 




 





15
TÀI LIỆU THAM KHẢO
A/TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT

Đánh giá ảnh hưởng của thời gian lưu và tính chất
lắng của bùn hoạt tính
 Nghiên cứu giải pháp sinh học phân giải phenol và một
số dẫn xuất của phenol, 
9), Cơ sở hóa học và kỹ thuật xử lý nước

4Giáo trình Hoá học hữu cơ, Nxb

5.  Kim Hoa, Nghiên cứu sự hấp
phụ phenol trong dung dịch nước bằng than hoạt tính tẩm kim loại chuyển tiếp và sự
hoàn nguyên than bằng oxy hóa xúc tác với H2O2     
Khoa  (2006) 32.
6Xử lý nước thiên nhiên cấp cho sinh hoạt và công
nghiệp, 
7 Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải,

8Giáo trình công nghệ xử lý nước thải,
.
9Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp, Nxb

10        Quy trình thao tác cương vị
công nhân xử lý nước thải chứa phenol, N
C.
11Hoá học đại
cương
12Kỹ thuật môi trường

 Các quá trình oxy hóa nâng cao
trong xử lý nước nước thải cơ sở khoa học và ứng dụng, Nxb 


14Xử lý nước thải, Nxb Khoa

15.         Báo cáo đánh giá tác
động môi trường Công ty Gang Thép Thái nguyên, .


16
16. Đề án bảo vệ môi trường
Chi nhánh Công ty cổ phần Gang thép Thái Nguyên - Nhà máy Cốc hóa, 
17Tuyển tập các quy định pháp luật về Bảo vệ
môi trường, 
18Luật Bảo vệ Môi trường 2005, Nxb

19. Quy 
20. Kết
quả phân tích các chỉ tiêu môi trường, 
B/TÀI LIỆU TIẾNG NƢỚC NGOÀI
21. Toxicological Review: Phenol, U.S. Environmental Protection Agency,
Washinton DC.
22. Janice Hamer (1999), Phenol Bioremediation Using Pseudomonas
Biogilms.
23. Metcalf and Eddy, Waste Water Engineering.
24. Frank Woodard, Ph.D, P.E. (2001), Industrial Waste treatment Handbook,
New Delhi.
25. P.M. Alvarez et al., Comparison between thermal and ozone regeneration
of spent activated carbon exhausted with phenol, Water Res. 38 (2004) 2155.