vấn đề xử lý nước thải cho nhà máy sản xuất ô tô

MỞ ĐẦU
Trong xu thế hội nhập toàn cầu, các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam đang
cố gắng vươn lên xứng tầm với các cường quốc trên thế giới. Hiện nay, công nghiệp vẫn
đang chiếm phần lớn tỉ trọng trong nền kinh tế của nước ta. Vì thế, công nghiệp vẫn đang
được chú trọng phát triển hơn so với các ngành khác, đáp ứng nhu cầu về vật chất cũng như
tinh thần ngày càng cao của mọi tầng lớp nhân dân.
Việt Nam đang trong giai đoạn thực hiện công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Nền
kinh tế thị trường là động lực thúc đẩy cho sự phát triển của mọi ngành kinh tế. Kinh tế phát
triển, nhu cầu di chuyển của nhân dân bằng các phương tiện hiện đại và thoải mái hơn cũng
tăng cao hơn so với trước và ô tô đang là một sự lựa chọn hợp lý hơn cả. Chính vì thế, sự
phát triển mạnh mẽ không ngừng nghỉ của ngành sản xuất láp ráp ô tô ở nước ta hiện nay là
hoàn toàn dễ hiểu.
Nhưng sự phát triển nào cũng có mặt trái của nó. Một trong những vấn đề gây nhức
nhối dư luận hiện này là tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng và trở lên trầm
trọng, khó kiểm soát hơn. Trong đó, ô nhiễm môi trường nước cũng là một vấn đề nổi cộm
yêu cầu cấp thiết nhận được sự quan tâm thỏa đáng. Nước thải của ngành công nghiệp cơ khí
nói chung và sản xuất – lắp ráp ô tô nói riêng thường chứa các thành phần ô nhiễm như SS,
dầu mỡ, kim loại nặng,… Nước thải nhiễm SS, dầu mỡ, kim loại nặng… khi thải ra môi
trường gây nguy hại cho các động thực vật thủy sinh cũng như gây mùi ảnh hưởng đến
người dân ở khu vực xung quanh, gây màu làm mất mỹ quan đô thị…
Công cổ phần ô tô Đông Bản Việt Nam là một trong những công ty làm việc về lĩnh
vực sản xuất và lắp ráp ô tô tại Việt Nam hiện nay. Nước thải từ nhà máy mang những đặc
trưng của nhà máy cơ khí, có chứa các thành phần ô nhiễm như: SS, dầu mỡ, kim loại nặng,
…đều vượt quá quy chuẩn cho phép QCVN 40:2011/BTNMT về nước thải công nghiệp.
Nếu nước thải của nhà máy không được xử lý nước khi thải ra nguồn tiếp nhận chung về lâu
dài sẽ gây lên những tác hại rất nghiêm trọng.
Nhận thấy tính cấp thiết của đề tài, tôi quyết định chọn đề tài: “Thiết kế hệ thống xử lý
nước thải cho Công ty cổ phần ô tô Đông Bản Việt Nam” để thực hiện làm đề tài tốt
nghiệp với mong muốn tổng hợp và đưa ra những thông tin cần thiết đáng quan tâm về hoạt

động sản xuất lắp ráp ô tô; đặc thù nước thải nhà máy cơ khí, các phương án xử lý nước thải
và đề xuất phương án xử lý phù hợp, tối ưu nhất có thể với nước ta hiện nay. Bên cạnh đó,
tôi cũng muốn tìm hiểu thêm các kiến thức chuyên ngành để hoàn thiện bản thân trước khi
bước ra một môi trường mới làm việc chuyên nghiệp trong tương lai.
Đối tượng nghiên cứu: Nước thải sản xuất của nhà máy sản xuất và lắp ráp ô tô Đông
Bản Vệt Nam.
Nội dung nghiên cứu chính:
Phản ánh hoạt động sản xuất và quy trình công nghệ của công ty;
Vấn đề ô nhiễm môi trường phát sinh từ hoạt động của nhà máy;
Đánh giá chất lượng nước thải của ngành cơ khí nói chung và của công ty Đông Bản
nói riêng;
Tham khảo các phương pháp xử lý nước thải cho ngành cơ khí;
Một số dây chuyền công nghệ xử lý nước thải của một số nhà máy đã và đang hoạt
động;
Đề xuất và lựa chọn phương án xử lý nước thải cho nước thải sản xuất và lắp ráp của
công ty cổ phần ô tô Đông Bản Việt Nam đạt QCVN 40:2011 (loại B);
Tính toán các công trình xử lý cho dây chuyền.


CHƯƠNG I. HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT VÀ CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG
CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN Ô TÔ ĐÔNG BẢN VIỆT NAM
1.1.Hoạt động sản xuất của công ty
1.1.1.Giới thiệu về công ty

Hình 1.1. Công ty cổ phần ô tô Đông Bản Việt Nam
Địa chỉ: Khu công nghiệp Đại Đồng, Hoàn Sơn, Tiên Du, Bắc Ninh.
Tel: (0241) 3734 385

Fax: (0241) 3 734 305

Mã số thuế: 2300321907
Tài khoản số: 102010000583460
Công ty cổ phần ô tô Đông Bản Việt Nam được thành lập năm 2008, thuộc tập đoàn
Đông Bản Việt Nam, là một doanh nghiệp chuyên về lĩnh vực chế tạo, sản xuất, lắp ráp, kinh


doanh ô tô tải hạng nhẹ đa năng với 100% vốn đầu tư nước ngoài. Tổng diện tích của công
ty lên tới 40.000 m2, trong đó diện tích nhà xưởng chiếm 30.000m2.
Hội Đồng Quản Trị

Ban Giám Đốc

Trung
Tâm
Nghiên
Cứu

Bộ Phận
Hàn

Phòng
Hành
Chính

Bộ Phận
Phun Sơn

Phòng
Tài
Chính

Bộ Phận
Sản
Xuất

Lắp Ráp
Tổng
Thành

Phòng
Kinh
Doanh

Trong
Nước

Quốc
Tế

Hình 1.2. Sơ đồ bộ máy tổ chức của công ty.
Công ty đã đầu tư trên 300 tỷ đồng để hoàn thiện dây truyền sản xuất và lắp ráp ô tô
khép kín bằng công nghệ tiên tiến. Hiện tại sản xuất tự động hóa của công ty đã đạt tới con
số cao với dây truyền thiết bị tiên tiến. Năng lực sản xuất cho sản lượng xe đạt 30.000 chiếc
xe ô tô tải hạng nhẹ đa năng mỗi năm.Nhà máy rộng rãi được trang bị các loại máy móc hiện
đại:


Hình 1.3 Máy nâng
Hình 1.4 Máy hàn

Hình 1.5. Máy tiện
 Sản phẩm công ty:

Hình 1.6. Cần trục cổng


Hình 1.7. Sản phẩm ra đời
Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật của sản phẩm
Hạng mục
Chiều dài toàn bộ
Chiều rộng toàn bộ
Chiều cao toàn bộ
Vết bánh xe trước
Vết bánh xe sau
Thùng xe
Dài
Rộng
Cao
Nhãn hiệu động cơ

Thông số kỹ thuật
4250
1515
2208
1315
1310
2465
1410
1500
LJ4650Q3-1AE1

Sử dụng xăng không chì A92, động cơ 4 kỳ 4 xilanh

Loại động cơ
Công suất lớn nhất/tôc độ

thẳng hàng, phun xăng điện tử, làm lạnh bằng nước
38.5/5200

vòng quay
Momen/chuyển tốc lớn nhất
Thể tích
Số xilanh
Đừơng kính xilanh
Hành trình
Tỉ số nén
Tốc độ không tải
Độ vượt dốc lớn nhất

83/3000~3500
1051
4
65.5
78
9:1
850
30%

Tốc độ lớn nhất
Tiêu hao nhiên liệu
Số tiến

Số lùi
Trọng tải định mức
Trong lượng bản thân
Tổng trong lượng
Cỡ loại
Số lượng
Lốp trước
Áp suất
Cỡ loại

120
6
5
1
730
990
1850
165/70R13
2
450
165/70R13


Lốp sau

Số lượng
Áp suất
Hệ thống treo trước

Hình thức chuyển hướng

Hình thức phanh
1.1.2.Quy trình sản xuất của công ty

2
450
Sử dụng hệ thống treo độc lập, dạng lò xo có giảm
chấn thủy lực
Thanh răng-bánh răng/cơ khí
Trươc đĩa sau tang trống trợ lực chân không

Quy trình để hoàn thiện một chiếc ô tô như sau:
 Các cụm tổng thành (hộp số, cầu chủ động, cụm điện, cụm điện tử…), các chi tiết và bán
thành phẩm (vành, bánh, phanh, lốp…) sản xuất tại các doanh nghiệp vệ tinh được kết
hợp lắp ráp tại Công ty.
 Tiếp theo việc lắp ráp ô tô được thực hiện theo 4 bước:
+ Hàn thân xe và vỏ xe

+ Lắp hoàn chỉnh

+ Sơn

+ Kiểm tra và hiệu chỉnh

a) Hàn thân xe và vỏ xe
Với dây chuyền tiến tiến và hiện đại, việc định vị các bộ phận thân và vỏ trước khi hàn
được thực hiện như sau:
 Gầm xe, khung thân xe được ghép dựng bằng đinh tán.
 Vỏ xe được ghép dựng bằng các gá hàn chuyên dụng.
Các chi tiết rời của thân xe, vỏ xe được kiểm tra lần cuối để sửa lại các mối hàn chưa đạt
yêu cầu và làm sạch các mối hàn trước khi đưa vào công đoạn xử lý tiếp theo.

b) Sơn
Công đoạn sơn được tiến hành sau khi hàn xong toàn bộ thân và vỏ xe. Đây là công đoạn
tạo nên tính thẩm mỹ cho xe, đồng thời bảo vệ xe khỏi những va chamj và xây xước. Quá
trình sơn bao gồm các bước sau:
 Tiền xử lý:


o Tẩy dầu mỡ: Sau khi hàn lắp xong, thân xe chưa sơn được đưa vào bộ phận làm sạch
sơ bộ. Dầu mỡ, vẩy hàn, bụi bẩn, bụi kim loại được tẩy rửa bằng những dụng cụ cầm
tay, giấy ráp và dung môi (dầu hỏa) sau đó đưa tới phân xưởng sơn.
o Nhúng kiềm: Thân xe sau khi được làm sạch sơ bộ cho vào bể chứa dung dịch kiềm
nóng (50 – 600C). Dầu mỡ, bụi bẩn, vảy hàn còn sót lại sau quá trình làm sạch sơ bộ
bị loại bỏ.
o Rửa nước: Thân xe sau khi nhúng tại bể chứa kiềm , được rửa bằng nước thường để
làm sạch kiềm còn bám lại trên thân xe.
o Phốt phát hóa bề mặt: Thân xe được nhúng chìm vào bể chứa hóa chất tạo điều kiện
bề mặt và bể chứa dung dịch phốt phát. Quá trình này nhằm tạo điều kiện bề mặt tốt
nhất để lớp sơn được dính chặt vào bề mặt.
o Rửa nước: Sau khi tiến hành quá trình phốt phát hóa bề mặt, trước khi đưa vào dây
chuyền sơn, thân xe cần được rửa sạch bằng nước thường và nước khử ion để làm
sạch các chất còn bám lại trên xe, tạo điều kiện tốt nhất cho quá trình sơn và không
làm ảnh hưởng tới chất lượng của bể sơn
 Sơn điện ly: Đây là quá trình quan trọng nhất trong công nghệ sơn ô tô. Để hoàn tất quá
trình này, thân xe phải trải qua các công đoạn sau:
 Sơn điện ly: Thân xe sau quá trình tiền xử lý được nhúng chìm vào bể chứa dung
dịch sơn điện ly (là polyme hữu cơ) khoảng 6 phút. Dưới tác dụng của dòng điện một
chiều với hiệu điện thế trung bình 250 – 350V và cường độ dòng điện 800 – 1000A,
lớp sơn được bám đều trên bề mặt của thân xe
 Rửa nước: Thân xe sau quá trình sơn điện ly vẫn còn chứa một lượng sơn không dính
vào thân xe do đó cần phải rửa sạch. Nhúng thân xe vào bể rửa đã chuẩn bị sẵn.

Dung dịch trong bể là hỗn hợp của nước và nước khử ion, binder, BC – là những loại
hóa chất phụ da ngành sơn và nước tách ra từ bể sơn. Dung dịch này có khả năng hòa
tan phần sơn không bám dính trên thân xe.


 Sấy: Thân xe sau khi sơn điện ly xong được đưa vào lò sấy ở nhiệt độ khoảng 170 0C
trong vòng 40 phút dưới tác dụng của luồng gió nóng, lớp sơn điện ly trên bề mặt kim
loại xẽ khô đi và bám vững chắc vào xe, đến đây mới kết thúc quá trình sơn điện ly.
c) Lắp hoàn chỉnh.
Phần thân xe sau quá trình sơn điện ly được chuyển đến bộ phận lắp ráp hoàn chỉnh, tại
đây, việc lắp ráp các bộ phận bên trong thân xe được thực hiện.
 Lắp ráp các bộ phận chính và phụ của khung chassis
 Lắp động cơ và hệ thống chuyển động
 Lắp ổ trục và tay phanh
 Lắp buồng lái: đồng bộ bảng điều khiển, lắp cửa, các bộ phận như ghế, đệm lót và bộ
phận trang trí bên trong.
 Chuyển thân xe đã được lắp ráp hoàn chỉnh các bộ phận bên trong tới bộ phận ghép thân
vào khung chassis. Khung được lắp trước, thân được đặt trên khung và tiến hành lắp
khung vào thân, sau đó tiếp tục lắp bánh xe
Việc lắp ráp được tiến hành trên bang chuyền và các thiết bị nâng hạ bằng monoray.

d) Kiểm tra và hiệu chỉnh.
Sau khi ra khỏi phân xưởng lắp ráp và hoàn thiện, xe được chuyển đến phân xưởng kiểm
tra và hiệu chỉnh trước khi xuất xưởng. tiến hành kiểm tra:
+ Độ trượt dốc, phanh, tốc độ

+ Độ lọt nước

+ Đèn trước

+ Bán kinh quay

+ Khói, độ kín khí gas

+ Độ ổn định

 Nguồn phát sinh nước thải sản xuất của công ty chủ yếu từ bộ phận sơn điện ly ô tô. Quá
trình sơn điện ly kèm dòng thải được thể hiện trong dây chuyền sau:


1.2.Hiện trạng môi trường tại cô ty cổ phần ô tô Đông Bản Việt Nam
1.2.1.Hiện trạng môi trường không khí
Môi trường không khí xung quanh công ty khá trong sạch. Hoạt động sản xuất của công
ty hầu như không gây ra các chất ô nhiễm ảnh hưởng tới môi trường không khí. Việc kiểm
tra độ khói, độ kín gas, hiệu chỉnh xe trước khi xuất xưởng thải vào không khí rất ít các chất
gây ô nhiễm và với mật độ không lớn. các thông số theo Quy Chuẩn Kỹ Thuật Quốc Gia về
chất lượng môi trường không khí xung quanh (QCVN 05:2013/BTNMT) đem đi phân tích
định kì đều nhỏ hơn giới hạn cho phép.


1.2.2.Hiện trạng chất thải rắn, chất thải nguy hại
Chất thải rắn và chất thải nguy hại phát sinh từ sản xuất và sinh hoạt tại công ty (từ nhà
điều hành và phân xưởng sản xuất):Chất thải rắn: lon, hộp nhựa, thùng cactong….Chất thải
nguy hại: giẻ lau chứa dầu mỡ, dầu mỡ, bóng điện huỳnh quang.
Các loại chất thại này được định kì thugom vận chuyển và xử lý đúng quy định bởi công
ty môi trường tỉnh Bắc Ninh.
1.2.3.Hiện trạng môi trường nước
Đối với công ty CP ô tô Đông Bản Việt Nam, nước thải là vấn đề lớn cần quan tâm. Hoạt
động sản xuất, sinh hoạt của công ty phát sinh lượng nước thải chứa một lượng lớn các chất
ô nhiễm cần xử lý.

Lưu lượng xae thải của nhà máy là 160 m 3/ngày với các nguồn phát sinh nước thải chủ
yếu từ hoạt động sản xuất-lắp ráp của công ty như quá trình tẩy rửa, nhúng kiềm… Quá trình
tẩy dầu phát sinh một lượng lớn dầu mỡ khoáng, SS và Cu 2+. Trong quá trình rửa nước, nước
thải sinh ra sẽ chứa axit, kiềm và sơn thừa sót lại… Bên cạnh đó nước thải còn phát sinh
trong quá trình sinh hoạt, rửa chân tay của công nhân trong công ty và lượng nước mưa đổ
xuống. Hệ thống thoát nước thải được xây dựng tách biệt giữa nước thải sản xuất, nước thải
sinh hoạt và nước mưa. Nước thải sinh hoạt sẽ được thu gom và xử lý. Nước mưa sẽ theo
đường cống, rãnh chảy ra hệ thống thoát nước chung.
Kết quả phân tích một số thông số nước thải sản xuất của công ty khi chưa qua hệ thống
xử lý và so sánh với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp (cột B QCVN
40:2011/BTNMT) được trình bày dưới bảng sau:
Bảng 1.2. Thông số tính chất nước thải của công ty.
ST
T
1
2
3
4
5
6

Các chỉ tiêu phân tích
pH
TSS
Độ màu
Dầu mỡ khoáng
Đồng (Cu2+)
Niken

Đơn vị

tính
Mg/l
Pt – Co
Mg/l
Mg/l
Mg/l

Nồng độ ô nhiễm
8
800
950
35
15
0,2

Cột B, QCVN
40:2011/BTNMT
5.5÷9
100
150
10
2
0,5


7

Crom (VI)

Mg/l

0,08

0,1

Thành phần nước thải của công ty khi chưa qua xử lý chứa một lượng lớn các chất ô
nhiễm như TSS, độ màu, dầu mỡ khoáng, đống. Nồng độ các chất ô nhiễm này cao gấp
nhiều lần so với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp. Cụ thể như lượng
TSS, phát sinh từ quá trình tẩy dầu cho thân và vỏ xe trước sơn cao hơn gấp 8 lần so với quy
chuẩn xả thải cho phép. Độ màu phát sinh từ quá trình rửa nước sau khi sơn điện ly thân và
vỏ xe, có hàm lượng cao hơn gấp 6,3 lần. Lượng dầu mỡ khoáng phát sinh từ công đoạn tẩy
dầu và nhúng kiềm có hàm lượng cao hơn gấp 3.5 lần. Còn với lượng đồng phát sinh từ quá
trình rửa nước sau khi phốt phát hóa bề mặt thì có hàm lượng cao hơn gấp 7,5 lần.


CHƯƠNG II. ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI
CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN Ô TÔ ĐÔNG BẢN VIỆT NAM
2.1.Các phương pháp xử lý
2.1.1.phương pháp xử lý cơ học
Xử lý cơ học là một trong những phương pháp xử lý nước thải khá phổ biến đối với
hầu hết các loại nước thải.Thực chất của phương pháp này là sử dụng các lực vật lý(trọng
lực,lực ly tâm,…) để loại bỏ khỏi nươc thải các chất phân tán thô,các chất vô cơ(cát,sạn,sỏi,
…), các chất lơ lửng có thể lắng được bằng cách gạn lọc,lắng,lọc,…Đối với hệ thống xử lý
nước thải đô thị và nhiều loại nước thải công nghiệp khác nhau,xử lý cơ học là quá trình hầu
như là quá trình không thể thiếu.Nó là bước ban đầu nhằm chuẩn bị cho các giai đoạn xử lý
sau đó,nhất là khi các công trình xử lý phía sau là xử lý sinh học,xử lý hóa lý. Đây là
phương pháp xử lý đơn giản,rẻ tiền và có hiệu quả xử lý chất lơ lửng cao.
Dưới đây là một số công trình xử lý cơ học sử dụng phổ biến trong xử lý nước thải:
Bảng 2.1: Áp dụng các công trình cơ học trong xử lý nước thải
Công trình

Song/lưới chắn
rác
Nghiền rác
Bể lắng cát
Bể tách dầu mỡ
Bể điều hòa
Lắng
Lọc
Màng lọc

Áp dụng
Loại bỏ các chất rắn thô,rác và các tạp chất có thể lắng
Nghiền các chất thải rắn thô đến kích thước nhỏ hơn đồng nhất
Loại bỏ các tạp chất vô cơ mà chủ yếu là cát có trong các dòng nước
thải
Tách dầu mỡ,các chất nhẹ hơn nước và các dạng chất nổi khác
Điều hòa lưu lượng và tải trọng BOD và SS
Tách các cặn lắng và nề bùn
Tách các hạt cặn lơ lửng còn lại sau khi xử lý sinh học hoặc hóa học
Tương tự như quá trình lọc.Tách tảo từ nước thải sau hồ ổn định

2.1.1.1.Song chắn rác
Song chắn rác thường được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn. Tùy theo kích
thước khe hở, song chắn rác được phân thành loại thô, trung bình và mịn. Song chắn rác thô
có khoảng cách giữa các thanh từ 60 – 100 mm và song chắn rác mịn có khoảng cách giữa
các thanh từ 10 – 25 mm. Rác có thể lấy bằng phương pháp thủ công hoặc thiết bị cào rác cơ
khí.


2.1.1.2.Bể tách dầu mỡ

Các loại công trình này thường được ứng dụng khi xử lý nước thải công nghiệp, nhằm
loại bỏ các tạp chất có khôi lượng riêng nhỏ hơn nước, chúng gây ảnh hưởng xấu tới các
công trình thoát nước (mạng lưới và các công trình xử lý). Vì vậy, ta phải thu hồi các chât
này trước khi đi vào các công trình phía sau. Các chất này sẽ bịt kín lỗ hổng giữa các hạt vật
liệu lọc trong các bể sinh học... và chúng cũng phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính trong bể
Aerotank, gây khó khăn trong quá trình lên men cặn. Theo tiêu chuẩn dòng thải, không cho
phép xả nước thải có dầu mỡ vào nguồn tiếp nhận nước vì chúng sẽ tạo thành một lớp màng
mỏng phủ lên diện tích mặt nước khá lớn gây khó khăn cho quá trình hấp thụ oxy của không
khí vào trong nước, làm cho quá trình tự làm sạch của nguồn nước bị cản trở. Với hàm lượng
100mg/l trở lên trước khi xử lý phải cho qua bể tách dầu mỡ.
2.1.1.3.Bể điều hòa
Lưu lượng và chất lượng nước thải từ hệ thống thu gom chảy về nhà máy xử lý thường
xuyên dao động, do đó bể điều hòa có tác dụng ổn định lưu lượng và chất lượng dòng khắc
phục những vấn đề vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu
suất các quá trình xử lý sau.
Nước thải vào bể có pH không ổn định nên tại bể điều hòa có đầu đo pH tự động . pH
được điều chỉnh nhờ dung dịch NaOH và dung dịch H 2SO4 đặc (98%). Ngoài ra, máy nén
khí cung cấp oxy để tạo ra sự xáo trộn hoàn toàn và tránh gây mùi hôi thối
2.1.1.4.Bể lắng cát
Bể lắng cát có nhiệm vụ loại bỏ cát, cuội, xỉ lò hoặc các tạp chất vô cơ khác có kích
thước từ 0,2 – 2 mm ra khỏi nước thải nhằm đảm bảo an toàn cho bơm khỏi bị cát, sỏi bào
mòn, tránh tắc đường ống dẫn và tránh ảnh hưởng đến công trình sinh học phía sau.Vận tốc
dòng chảy trong bể lắng không vượt quá 0,3m/s.Vận tốc này cho phép các hạt cát,hạt sỏi và
các hạt vô cơ khác lắng xuống đáy,còn hầu hết các hạt hữu cơ khác không lắng được và xử
lý ở công trình tiếp theo.
Bể lắng: Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải, cặn
hình thành trong quá trình keo tụ tạo bông (lắng đợt 1) hoặc cặn sinh ra trong quá trình xử lý


sinh học (lắng đợt 2). Theo dòng chảy, bể lắng được chia thành: bể lắng ngang và bể lắng

đứng.
Trong bể lắng ngang,dòng nươc thải chảy theo phương ngang qua bể với vận tốc lớn
hơn 0,01m/s và thời gian lưu nước từ 1,5-2,5 giờ.Các bể lắng ngang thường được sử dụng
khi lưu lượng nước thải lớn hơn 15.00m 3/ngày.Đối với bể lắng đứng,nước thải chuyển đọng
theo phương thẳng đứng từ dưới lên đến vách tràn với vận tốc 0,5-0,6m/s và thời gian lưu
nước trong bể dao động trong khoảng 45-120 phút.Hiệu suất lắng của bể lắng đứng thường
thấp hơn bể lắng ngang từ 10-20%.

Hình 2.1: Cấu tạo bể lắng đứng
2.1.1.5.Bể lọc
Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải mà
các bể lắng không thể loại được chúng. Quá trình lọc có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất
thủy tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất cao trước vách ngăn hay áp suất chân không sau
vách ngăn. Theo đặc điểm của vật liệu lọc chia ra :
Vật liệu lọc dạng hạt: Lớp lọc gồm các hạt cát,thạch anh nghiền, thanh antraxit, đá hoa
macnetit.
Màng lọc: Lớp lọc là vải bông,vải sợi thủy tin, vải sợi nilông,màng nhựa xốp.


Vật liệu lọc dạng hạt được ứng dụng rộng rãi và phổ biến nhất trong lĩnh vực xử lý
nước. Lưới lọc dùng để làm sạch sơ bộ hoặc để lọc ra khỏi nước chất phù du rong tảo và
sinh vật. Màng lọc dùng trong các bể lọc để cấp nước lưu động.
Tùy theo tốc độ lọc bể lọc có vật liệu lọc hạt chia ra:
-

Bể lọc chậm: tốc độ lọc 0,1 – 0,5 m/h.
Bể lọc nhanh: Tốc độ lọc 2 – 15 m/h.
Bể lọc cực nhanh: Tốc độ lọc từ 25 m/h trở lên.
Theo độ lớn của hạt vật liệu lọc chia ra :
Bể lọc hạt bé (ở bể lọc chậm) kích thước hạt lớp trên cùng bé hơn 0,4mm.

Bể lọc hạt trung bình (kích thước lớp hạt trên cùng bé hơn 0,4 – 0,8 mm).
Bể lọc hạt cỡ lớn ( kích thước lớp hạt trên cùng lớn hơn 0,8mm) dùng để lọc sơ bộ.

2.1.2.phương pháp xử lý hóa học
2.1.2.1.Phương pháp oxy hóa – khử:
Phương pháp này được dùng để:


Khử trùng nước.



Chuyển một nguyên tố hòa tan sang kết tủa hoặc một nguyên tố hòa tan sang thể khí.



Biến đổi một chất không phân hủy sinh học thành nhiều chất đơn giản hơn, có khả

năng đồng hóa bằng vi khuẩn.


Loại bỏ các kim loại nặng như Cu, Pb, Zn, Cr, Ni, As… và một số chất độc như

cyanua.
Các chất oxy hóa thông dụng: ozon, cholorine, hydro peroxide, kalipermanganate.
Quá trình này thường phụ thuộc rõ rệt vào pH và sự hiện diện của chất xúc tác.
2.1.2.2.Phương pháp kết tủa
a. Cơ chế của phương pháp
Phương pháp này dựa trên phản ứng hóa học giữa chất đưa vào nước thải với các kim
loại cần tách, ở độ pH thích hợp sẽ tạo thành hợp chất kết tủa và được tách ra khỏi nước

bằng phương pháp lắng.


Quá trình kết tủa thường được ứng dụng cho xử lý nứơc thải chứa kim loại nặng. Kim
loại nặng thường kết tủa ở dạng hydroxit khi cho chất kiềm hóa (vôi, NaOH, Na 2CO3,…)
vào để đạt đến giá trị pH tương ứng với độ hoà tan nhỏ nhất. Giá trị pH này thay đổi tuỳ theo
kim loại.
Khi xử lý kim loại, cần thiết xử lý sơ bộ để khử đi các chất cản trở quá trình kết tủa. Thí
dụ như cyanide và ammonia hình thành các phức với nhiều kim loại làm giảm hiệu quả quá
trình kết tủa. Cyanide có thể xử lý bằng chlorine hoá-kiềm, ammonia có thể khử bằng
phương pháp chlorine hoá điểm uốn (breakthrough point), tách khí (air stripping) hoặc các
phương pháp khác trước giai đoạn khử kim loại. Trong xử lý nước thải công nghiệp, kim
loại nặng có thể loại bỏ bằng quá trình kết tủa hydroxit với chất kiềm hóa, hoặc dạng sulfide
hay carbonat. Một số kim loại như arsenic hoặc cadmium ở nồng độ thấp có thể xử lý hiệu
quả khi cùng kết tủa với phèn nhôm hoặc sắt. Khi chất lượng đầu ra đòi hỏi cao, có thể áp
dụng quá trình lọc để loại bỏ các cặn lơ lửng khó lắng trong quá trình kết tủa.
Phương pháp thường được dùng là kết tủa kim loại dưới dạng hydroxit bằng cách trung
hòa đơn giản các chất thải axit. Độ pH kết tủa cực đại của tất cả các kim loại không trùng
nhau, ta tìm một vùng pH tối ưu, giá trị từ 7 – 10,5 tùy theo giá trị cực tiểu cần tìm để loại bỏ
kim loại mà không gây độc hại. Phương trình tạo kết tủa. Mn+ + Am- = MmAn↓

Hình 2.2. phạm vi pH cho quá trình kết tủa của một số kim loại [9]
b. Ưu nhược điểm của phương pháp


 Ưu điểm
o Đơn giản, dễ sử dụng;
o Rẻ tiền, nguyên vật liệu dễ kiếm;
o Xử lý được cùng lúc nhiều kim loại, hiệu quả xử lý cao;
o Xử lý được nước thải đối với các nhà máy có quy mô lớn;

 Nhược điểm
o Với nồng độ kim loại cao thì phương pháp này xử lý không triệt để;
o Tạo ra bùn thải kim loại;
o Tốn kinh phí như vận chuyển, chôn lấp khi đưa bùn thải đi xử lý;
o Khi sử dụng tác nhân tạo kết tủa là OH- thì khó điều chỉnh pH đối với nước thải chứa
kim loại lưỡng tính Zn.
Nếu trong nước thải có nhiều kim loại nặng thì càng thuận tiện cho quá trình kết tủa vì ở
giá trị pH nhất định độ hòa tan của kim loại trong dung dịch có mặt các kim loại sẽ giảm, cơ
sở có thể do một hay đồng thời cả 3 nguyên nhân sau:
-

Tạo thành chất cùng kết tủa;

-

Hấp thụ các hydroxit khó kết tủa vào bề mặt của các bong hydroxit dễ kết tủa;

-

Tạo thành hệ nghèo năng lượng trong mạng hydroxit do chúng bị phá hủy mạnh
bằng các ion kim loại.

2.1.3.phương pháp xử lý hóa lý
2.1.3.1.Phương pháp keo tụ
Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán.
Các hạt này không nổi cũng không lắng, và do đó tương đối khó tách loại. Vì kích thước hạt
nhỏ, tỷ số diện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hoá học bề mặt trở
nên rất quan trọng. Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ do lực
hút VanderWaals giữa các hạt. Lực này có thể dẫn đến sự dính kết giữa các hạt ngay khi

khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm. Sự va chạm xảy ra do chuyển động Brown và
do tác động của sự xáo trộn.
Tuy nhiên, trong trường hợp phân tán keo, các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lực
đẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt mang điện tích, có thể là điện tích âm hoặc điện tích dương
nhờ sự hấp thụ có chọn lọc các ion trong dung dịch hoặc sự ion hoá các nhóm hoạt hoá.
Trạng thái lơ lửng của các hạt keo được bền hoá nhờ lực đẩy tĩnh điện. Do đó, để phá tính
bền của hạt keo cần trung hoà điện tích bề mặt của chúng, quá trình này được gọi là quá
trình keo tụ. Các hạt keo đã bị trung hoà điện tích có thể liên kết với những hạt keo khác tạo
thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này được gọi là
quá trình tạo bông. Quá trình thuỷ phân các chất keo tụ và tạo thành bông cặn xảy ra theo
các giai đoạn sau :
Me3+ + HOH = Me(OH)2+ + H+
Me(OH)2+ + HOH = Me(OH)+ + H+
Me(OH)2+ + HOH = Me(OH)+ + H+
Me(OH)+ + HOH = Me(OH)3 + H+
-----------------------------------------------Me3+

+ HOH = Me(OH)3 + H+.

 Chất keo tụ
Những chất keo tụ thường dùng nhất là các muối sắt và muối nhôm như:
 Al2(SO4)3,

Al2(SO4)3.18H2O,

NaAlO2,

Al2(OH)5Cl,

Kal(SO4)2.12H2O,

NH4Al(SO4)2.12H2O.
 FeCl3, Fe2(SO4)3.2H2O, Fe2(SO4)3.3H2O, Fe2(SO4)3.7H2O.
Phèn nhôm:
Trong các loại phèn nhôm, Al2(SO4)3 được dùng rộng rãi nhất do có tính hoà tan tốt
trong nước, chi phí thấp và hoạt động có hiệu quả trong khoảng pH = 5,0 –7,5. Quá trình
điện ly và thuỷ phân Al2(SO4)3 xảy ra như sau :
Al3+ + H2O = AlOH+ + H+


AlOH+ + H2O = Al(OH)2+ + H+
Al(OH)2+ + H2O = Al(OH)3 + H+
Al(OH)3 + H2O = Al(OH)4- + H+
Ngoài ra, Al2(SO4)3 có thể tác dụng với Ca(HCO3)2 trong nước theo phương trình
phản ứng sau :
Al(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 = Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2
Trong phần lớn các trường hợp, người ta sử dụng hỗn hợp NaAlO2 và Al2(SO4)3
theo tỷ lệ (10:1) – (20:1). Phản ứng xảy ra như sau :
6NaAlO2 + Al2(SO4)3 + 12H2O = 8Al(OH)3 + 2Na2SO4.
Khi sử dụng phèn nhôm cần lưu ý : pH hiệu quả tốt nhất với phèn nhôm là khoảng
5,5 – 7,5. Nhiệt độ của nước thích hợp khoảng 20 – 40oC. Ngoài ra, cần chú ý đến : các
thành phần ion có trong nước, các hợp chất hữu cơ, liều lượng phèn, điều kiện khuấy trộn,
môi trường phản ứng…
Ưu điểm của phèn nhôm :
-

Về mặt năng lực keo tụ ion nhôm (và cả sắt(III)), nhờ điện tích 3+, có nănglực keo tụ
thuộc loại cao nhất (quy tắc Shulz-Hardy) trong số các loại muối ít độc hại mà loài
người biết.

-

Muối nhôm ít độc, sẵn có trên thị trường và khá rẻ.

-

công nghệ keo tụ bằng phèn nhôm là công nghệ tương đối đơn giản, dễ kiểmsoát,
phổ biến rộng rãi.

Nhược điểm của phèn nhôm:
-

Làm giảm đáng kể độ pH, phải dùng NaOH để hiệu chỉnh lại độ pH dẫn đến chi phí
sản xuất tăng.

-

Khi quá liều lượng cần thiết thì hiện tượng keo tụ bị phá huỷ làm nước đục trở lại.

-

Phải dùng thêm một số phụ gia trợ keo tụ và trợ lắng.


-

Hàm lượng Al dư trong nước > so với khi dùng chất keo tụ khác và có thể lớn hơn
tiêu chuẩn với (0,2mg/lit).

-

Khả năng loại bỏ các chất hữu cơ tan và ko tan cùng các kim loại nặng thường hạn
chế. Ngoài ra, có thể làm tăng lượng SO42- trong nước thải sau xử lí là loại có độc
tính đối với vi sinh vật.

Phèn sắt:
Hoá học của muối sắt tương tự như muối nhôm nghĩa là khi thuỷ phân sẽ tạo axit, vì
vậy cần đủ độ kiềm để giữ pH không đổi.
Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+
Phèn sắt (III) khi thuỷ phân ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ. Vùng pH tối ưu: 5 – 9. So
sánh keo của phèn nhôm và phèn sắt được tạo thành thấy: Độ hoà tan của keo Fe(OH)3
trong nước nhỏ hơn Al(OH)3. Tỉ trọng của Fe(OH)3 = 1,5 Al(OH)3 ( trọng lượng đơn vị của
Al(OH)3 = 2,4 còn của Fe(OH)3 = 3,6 ), vậy keo sắt tạo thành vẫn lắng khi trong nước có ít
chất huyền phù.
Ưu điểm của phèn sắt so với phèn nhôm:
-

Liều lượng phèn sắt(III) dùng để kết tủa chỉ bằng 1/3 – 1/2 liều lượng phèn nhôm.

-

Phèn sắt ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ và giới hạn pH rộng.

Nhược điểm của phèn sắt(III) là ăn mòn đường ống mạnh hơn phèn nhôm ( vì trong quá
trình phản ứng tạo ra axit).
PAC
PAC có công thức tổng quát là [Al2(OH)nCl6.nxH2O]m (trong đó m <=10, n<= 5).
PAC thương mại ở dạng bột thô màu vàng nhạt hoặc vàng đậm, dễ tan trong nước và kèm
tỏa nhiệt, dung dịch trong suốt, có tác dụng khá mạnh về tính hút thấm.

PAC có nhiều ưu điểm so với phèn nhôm sunfat và các loại phèn vô cơ khác:


-

Hiệu quả keo tụ và lắng trong > 4-5 lần. Tan trong nước tốt, nhanh hơn nhiều, ít làm
biến động độ pH của nước nên ko phải dùng NaOH để xử lí và do đó ít ăn mòn thiết
bị hơn.

-

Không làm đục nước khi dùng thừa hoặc thiếu.

-

Không cần (hoặc dùng rất ít) phụ gia trợ keo tụ và trợ lắng.

-

[Al] dư trong nước < so với khi dùng phèn nhôm sunfat.

-

Khả năng loại bỏ các chất hữu cơ tan và không tan cùng các kim loại nặng tốt hơn.

-

Không làm phát sinh hàm lượng SO42- trong nước thải sau xử lí là loại có độc tính
đối với vi sinh vật.

 Cơ chế tác dụng của PAC:
Thông thường khi keo tụ chúng ta hay dùng muối clorua hoặc sunfat của Al(III) hoặc
Fe(III). Khi đó, do phân li và thuỷ phân ta có các hạt trong nước: Al3+, Al(OH)2+, Al(OH)
phân tử và Al(OH)4-, ba hạt polime: Al2(OH)24+, Al3(OH)45+, Al13O4(OH)247+ và
Al(OH)3rắn. Trong đó Al13O4(OH)247+ gọi tắt là Al13 là tác nhân gây keo tụ chính và tốt
nhất.
Với Fe(III) ta có các hạt: Fe3+, Fe(OH)2+, Fe(OH) phân tử và Fe(OH)4-, ba hạt
polime: Fe2(OH)24+, Fe3(OH)45+ và Fe(OH)3 rắn.
Trong công nghệ xử lí nước thông thường, nhất là nước tự nhiên với pH xung quanh
7 quá trình thuỷ phân xảy ra rất nhanh, tính bằng micro giây, khi đó hạt Al3+ nhanh chóng
chuyển thành các hạt polime rồi hydroxit nhôm trong thời gian nhỏ hơn giây mà không kịp
thực hiện chức năng của chất keo tụ là trung hoà điện tích trái dấu của các hạt cặn lơ lửng
cần xử lý để làm chúng keo tụ.
Khi sử dụng PAC quá trình hoà tan sẽ tạo các hạt polime Al13, với điện tích vượt trội
(7+), các hạt polime này trung hoà điện tích hạt keo và gây keo tụ rất mạnh, ngoài ra tốc độ
thuỷ phân của chúng cũng chậm hơn Al3+ rất nhiều, điều này tăng thời gian tồn tại của
chúng trong nước nghĩa là tăng khả năng tácdụng của chúng lên các hạt keo cần xử lí, giảm
thiểu chi phí hoá chất. Ngoài ra, vùng pH hoạt động của PAC cũng lớn gấp hơn 2 lần so với


phèn, điều này làm cho việc keo tụ bằng PAC dễ áp dụng hơn. Hơn nữa, do kích thước hạt
polime lớn hơn nhiều so với Al3+ (cỡ 2 nm so với nhỏ hơn 0,1 nm) nên bông cặn hình thành
cũng to và chắc hơn, thuận lợi cho quá trình lắng tiếp theo.
 Cơ chế hình thành Al13:
Trong nước Al3+ có số phốitrí 4 và 6, khi đó khả năng tồn tại dưới dạng tứ diện
Al(OH)4- hay còn gọi là tếbào T4, hoặc bát diện Al(OH)_4(H_2O)2- Tế bào T4 này là mầm
để hình thành cái gọi là cấu trúc Keggin với tâm là tế bàoT4 và 12 bát diện bám xung quanh,
khi đó ta có cấu trúc ứng với công thứcAl12AlO4(OH)247+. Người ta cho rằng khi cho
kiềm vào dung dịch Al3+, khi ion Al3+ tiếp xúc với các giọt kiềm thì đó là lúc hình thành
các tế bào T4. Tiếptheo các bát diện vây quanh T4 tạo Al13, như vậy có thể coi bước tạo T4

là bướcquyết định trong công nghệ chế tạo Al13 thành phần chính của PAC.
 Chất trợ keo tụ
Để tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông, người ta thường sử dụng các chất trợ keo
tụ (flucculant). Việc sử dụng chất trợ keo tụ cho phép giảm liều lượng chất keo tụ, giảm thời
gian quátrình keo tụ và tăng tốc độ lắng của các bông keo. Các chất trợ keo tụ nguồn gốc
thiên nhiên thường dùng là tinh bột, dextrin (C6H10O5)n, các ete, cellulose, dioxit silic hoạt
tính (xSiO2.yH2O).
Các chất trợ keo tụ tổng hợp thường dùng là polyacrylamit (CH2CHCONH2)n. Tuỳ
thuộc vào các nhóm ion khi phân ly mà các chất trợ đông tụ có điện tích âm hoặc dương như
polyacrylic acid (CH2CHCOO)n hoặc polydiallyldimetyl – amon.
2.1.3.2.Bể tuyển nổi
 Quá trình diễn ra:
Cấp khí vào nước – Hòa tan không khí vào nước – Tạo bọt khí từ dung dịch quá bão
hòa khí – kết dính bọt khí – bám dính cặn vào bọt khí – Tách cặn ra khỏi nước
 Nguyên tắc hoạt động:
Nước được đưa vào bồn khí hòa tan bằng bơm áp lực cao. Không khí được cấp vào
bồn khí tan bằng máy nén khí, tại đây nước và không khí được hòa tan trộn. Nước bão hòa


không khí chảy vào ngăn tuyển nổi của bể tuyển nổi, qua một van giảm áp suất, áp suất
giảm độ ngột về áp suất khí quyển. Khí hào tan được tách ra và dính bám vào các hạt cặn
trong nước, quá trình tuyển nổi được hình thành
Thông số thiết kế bể tuyển nổi
-

Thời gian lưu nước tại bể tuyển nổi: 20 – 60 phút

-

Thời gian lưu nước tại bồn khí hòa tan : 0,5 – 3 phút

-

Tải trọng bề mặt: 2 – 350 m3/ m2/ ngày

-

Áp lực khí nén: 3,5 – 7 atm

-

Lượng không khí tiêu thụ: 15 -50 l/m3

Ưu điểm của bể tuyển nổi DAF
-

Hiệu quả loại bỏ hàm lượng chất rắn lơ lửng, dầu mỡ khoáng cao 90 – 95 %

-

Giảm được thời gian và dung tích bể so với các công trình khác

-

Loại bỏ được các hạt cặn hữu cơ khó lắng

-

Kết hợp với quá trình tuyển nổi sử dụng hóa chất đem lại hiệu quả cao

-

Cặn bùn thu được có độ ẩm thấp, có thể tái sử dụng

Đối tượng áp dụng
-

Nước thải bột giấy,in ấn nhuộm, da, lên men.

-

Xử lý nước thải giết mổ, nuôi trồng thủy hải sản.

-

Xử lý nước thải xỉ mạ, cơ khí, lắp ráp thu hồi kim loại nặng.

-

Xử lý nước thải sơ bộ có nồng độ cao như nước thải hóa chất, dược phẩm,...

2.1.3.3.Phương pháp hấp phụ
a. Cơ chế của phương pháp


 Hấp phụ là quá trình hút khí bay hơi hoặc chất hòa tan trong chất thải lỏng lên bề mặt
xốp. Vật liệu có khả năng hấp phụ kim loại nặng như: Than hoạt tính, than bùn, vật liệu
vô cơ như oxit sắt, oxit mangan, tro xỉ, bằng các vật liệu polymer hóa học hay polymer
sinh học.
 Cơ chế của quá trình hấp phụ

Trong hấp phụ thường diễn ra 2 kiểu hấp phụ là hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học.
-

Hấp phụ vật lý: Là sự tương tác yếu và thuận nghịch nhờ lực hút tĩnh điện giữa các
ion kim loại và các tâm hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ. Các mối liên kết này yếu
do vậy thuận lợi cho quá trình nhả hấp phụ và thu hồi kim loại quý.

-

Hấp phụ hóa học: Là quá trình xảy ra các phản ứng tạo liên kết hóa học giữa ion kim
loại nặng và các nhóm chức của tâm hấp phụ, thường là các ion kim loại nặng phản
ứng tạo phức đối với các nhóm chức trong chất hấp phụ.

-

Sau khi thực hiện hấp phụ để xử lý chất độc trong nước nói chung và kim loại nặng
nói riêng thì người ta thường tiến hành nhả hấp phụ để hoàn nguyên, tái sinh.

b. Ưu nhược điểm của phương pháp
 Ưu điểm
o Xử lý hiệu quả kim loại nặng ở nồng độ thấp;
o Đơn giản, dễ sử dụng;
o Có thể tận dụng một số vật liệu là chất thải của các ngành khác như Fe2O3;
o Có thể nhả hấp phụ để tái sinh vật liệu hấp phụ.
 Nhược điểm
o Chi phí áp dụng cho xử lý kim loại nặng ở nồng độ thấp;
o Chi phí xử lý cao.
2.1.3.4.Phương pháp trao đổi ion
a. Cơ chế của phương pháp