Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC



NGUYỄN VĂN TUÂN

ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG THIẾT BỊ XỬ LÝ
NƯỚC THẢI TRONG CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. VŨ HỒNG THÁI

HÀ NỘI – 04/2018


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
DANH SÁCH HÌNH DÙNG TRONG LUẬN VĂN
DANH SÁCH BẢNG DÙNG TRONG LUẬN VĂN
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1
CHƯƠNG I TỔNG QUAN NGUỒN ĐIỆN VÀ NGUỒN NƯỚC ...................... 2
1.1 Nhu cầu của nhiệt điện than .......................................................................... 2
1.2 Tình hình nguồn nước ................................................................................... 9

1.2.1 Phân loại nước thải ................................................................................. 10
1.2.2 Một số thông số đánh giá chất lượng nước thải ...................................... 11
1.3 Các công nghệ xử lý nước thải công nghiệp ............................................... 14
CHƯƠNG II XỬ LÝ NƯỚC TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN ....... 20
2.1 Chu trình xử lý nước thải trong nhà máy nhiệt điện than........................ 20
2.1.1 Chu trình xử lý nước thải chứa dầu ......................................................... 20
2.1.2 Chu trình xử lý nước thải thông thường .................................................. 21
2.1.3 Thuyết minh chu trình ............................................................................. 22
2.2 Tính tốn cho bể chứa chính ....................................................................... 24
2.3 Nguyên lý xử lý nước bằng phương pháp lắng trọng lực.......................... 26
2.3.1 Cơ sở hoá học của dung dịch keo tụ ........................................................ 26
2.3.2 Các phương pháp keo tụ .......................................................................... 27
2.3.3 Keo tụ bằng hệ keo ngược dấu ................................................................ 27
2.3.4 Những lưu ý khi sử dụng phèn nhôm ...................................................... 28
2.3.5 Đặc điểm của chất trợ lắng………………………………......................29
2.3.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình keo tụ ............................................. 30
2.4 Tính toán cho bể lắng ................................................................................... 35
2.4.1 Khái niệm chung...................................................................................... 36
2.4.2 Lắng các hạt keo tụ .................................................................................. 36

Nguyễn Văn Tuân – CB160008


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

2.4.3 Bể lắng trong nhà máy ............................................................................ 37
2.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng của nước thải ......................... 38
2.4.5 Tính tốn lựa chọn bể lắng cho nhà máy ................................................. 44
2.4.6 Cân bằng chất trong quá trình lắng ......................................................... 46
2.5 Lọc và các loại bể lọc ................................................................................... 50

2.5.1 Lý thuyết quá trình lọc nước ................................................................... 50
2.5.2 Các loại vật liệu lọc phổ biến .................................................................. 57
2.5.3 Đặc điểm của một số bể lọc..................................................................... 57
2.6 Cấu tạo bình lọc cơ khí ở nhà máy nhiệt điện ............................................ 62
2.6.1 Bể lọc nhiều lớp. ...................................................................................... 62
2.6.2 Bể lọc than hoạt tính ................................................................................ 63
2.6.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc nước ......................................... 66
CHƯƠNG III XỬ LÝ NƯỚC TRONG QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH................. 68
3.1 Khử khí nước trước khi đưa vào lị hơi ...................................................... 68
3.1.1 Mục đích khử khí nước cấp lị hơi........................................................... 68
3.1.2 Các phương pháp khử khí........................................................................ 69
3.3 Khử các chất có khả năng sinh ra cáu bám trong lị hơi........................... 72
3.2.1 Mục đích, ý nghĩa .................................................................................... 72
3.2.2 Phương pháp xử lý nước trong lị bằng phương pháp hóa học ............... 73
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 77

Nguyễn Văn Tuân – CB160008


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập của
riêng tơi. Các thơng tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Các số liệu sử dụng, kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn do tơi tự tìm hiểu,
phân tích một cách trung thực, khách quan, phù hợp với thực tiễn của công
nghệ trong nhà máy nghiên cứu và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ
cơng trình nào khác.

Học viên

Nguyễn Văn Tuân – CB160008


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

LỜI CẢM ƠN
Với lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc, Tơi chân thành cảm ơn TS. Vũ
Hồng Thái, TS. Nguyễn Trung Dũng và GS. TS. NGƯT Phạm Văn Thiêm và
GS. TSKH. Nguyễn Minh Tuyển đã hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện để
tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp này.
Tơi xin gửi lời cảm ơn tới Lãnh đạo Viện Kỹ Thuật Hoá Học, Ban giám
hiệu trường Đại học Bách Khoa Hà Nội cùng các Thầy, Cơ giáo đã tận tình
giảng dạy, trao đổi kiến thức và hỗ trợ tôi trong suốt quá trình học tập nghiên
cứu khoa học đạt kết quả tốt nhất.
Cuối cùng, Tôi xin được dành sự biết ơn đặc biệt đối với gia đình, ng̀n
động lực chính để tơi có sức mạnh vượt qua mọi khó khăn trong suốt quá
trình học tập và thực hiện nghiên cứu này.
Dù đã rất cố gắng hoàn thành luận văn bằng tất cả sự nghiên cứu học hỏi
và tâm huyết, song luận văn khơng tránh khỏi những thiếu sót, tơi mong nhận
được sự góp ý chân thành từ q Thầy, Cơ.

Hà Nội, ngày

tháng
Học viên

Nguyễn Văn Tuân – CB160008

năm 2018


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

DANH SÁCH HÌNH DÙNG TRONG LUẬN VĂN
Hình 1: Cơ cấu ng̀n điện qua các năm 2016 và 2020.............................................. 2
Hình 2: Sơ đờ hệ thống xử lý nước thải cơng nghiệp điển hình ............................... 15
Hình 3: Xử lý nước thải giai đoạn 1.......................................................................... 16
Hình 4: Xử lý nước thải giai đoạn 2.......................................................................... 17
Hình 5: Xử lý nước thải giai đoạn 3.......................................................................... 18
Hình 6: Chu trình xử lý nước thải chứa dầu.............................................................. 20
Hình 7: Công nghệ xử lý nước thải trong nhà máy nhiệt điện .................................. 21
Hình 8: Sơ đờ cơng nghệ xử lý nước trong nhà máy nhiệt điện than ....................... 22
Hình 9: Cấu tạo hạt keo ............................................................................................. 26
Hình 10: Quá trình hình thành bơng cặn ................................................................... 30
Hình 11: Thí nghiệm q trình lắng .......................................................................... 37
Hình 12: Cấu tạo bể lắng........................................................................................... 38
Hình 13: Trị số Arcsimet theo kích thước hạt và độ nhớt mơi trường...................... 40
Hình 14: Độ nhớt của huyền phù thay đổi theo nờng độ của hạt .............................. 42
Hình 15: Vận tốc lắng của hạt theo đường kính và nờng độ của hạt ........................ 42
Hình 16: Vận tốc lắng của hạt thay đổi theo đường kính của hạt ............................. 43
Hình 17: Lựa chọn diện tích bể lắng theo vận tốc lắng ............................................ 43
Hình 18: Lựa chọn lưu lượng vào bể lắng khi biết vận tốc lắng............................... 44
Hình 19: Mơ hình q trình lắng ............................................................................... 46
Hình 20: Mơ hình bể lắng ......................................................................................... 50
Hình 21: V=200.e-0,4X ............................................................................................... 51
Hình 22: GS = X.200.e-0,4X ....................................................................................... 47
Hình 23: Gtt = X.200.e-0,4X +u.X ................................................................................ 52
Hình 24: Giới hạn hoạt động của bể ......................................................................... 48

Hình 25: Cân bằng chất trong xử lý nước thải tại Nhiệt điện Duyên Hải................. 49
Hình 26: Cơ chế lọc nước ........................................................................................ 50
Hình 27: Biểu đờ Linquist thể hiện q trình tăng trở lực của lớp lọc ..................... 55
Hình 28: Trở lực rửa lọc phụ thuộc vào đường kính vật liệu lọc.............................. 56

Nguyễn Văn Tuân – CB160008


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

Hình 29: Cấu tạo bể lọc chậm ................................................................................... 58
Hình 30: Cấu tạo bể lọc nhanh .................................................................................. 59
Hình 31: Bể lọc tiếp xúc............................................................................................ 59
Hình 32: Cấu tạo bể lọc áp lực .................................................................................. 60
Hình 33: Hình ảnh than hoạt tính .............................................................................. 64
Hình 34: Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ Hg(II) của than hoạt tính .............. 65
Hình 35: Ảnh hưởng của pH đến sự hấp thụ Hg (II) của than hoạt tính ................... 65
Hình 36: Ảnh hưởng của pH đến sự hấp thụ As của than hoạt tính ......................... 66
Hình 37: Ảnh hưởng của pH đến sự hấp thụ Pb của than hoạt tính .......................... 66

Nguyễn Văn Tuân – CB160008


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

DANH SÁCH BẢNG DÙNG TRONG LUẬN VĂN
Bảng 1: Quy hoạch nhà máy nhiệt điện (2011-2020) ................................................. 3
Bảng 2: Thông số thiết kế bể chứa ............................................................................ 25
Bảng 3: Liều lượng Nhôm sunphat theo hàm lượng cặn .......................................... 33
Bảng 4: Thông số thiết kế bể pH............................................................................... 34

Bảng 5: Thông số thiết kế bể tạo keo ........................................................................ 35
Bảng 6: Thông số thiết kế bể tạo bông...................................................................... 35
Bảng 7: Độ nhớt của nước theo nhiệt độ.................................................................. 40
Bảng 8: Thông số thiết kế bể lắng............................................................................. 45
Bảng 9: Các chỉ tiêu về vật liệu lọc và tốc độ lọc của bể lọc áp lực ......................... 60
Bảng 10: Các loại bể lọc ở chế độ làm việc bình thường và tăng cường.................. 61
Bảng 11: Thông số bể lọc nhiều lớp ở nhà máy Nhiệt điện Duyên Hải 3 ................ 63
Bảng 12: Kích thước vật liệu lọc trong bể lọc ......................................................... 63
Bảng 13: Thông số hoạt động của bể lọc ................................................................. 63

Nguyễn Văn Tuân – CB160008


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

LỜI MỞ ĐẦU
Để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện năng cho các nhà máy, khu chế xuất cũng
như nhu cầu tiêu thụ điện sinh hoạt của người dân ngày càng lớn, các nhà máy sản
xuất điện liên tục được xây mới để có thể đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn đó. Từ
trước đến nay các nhà máy thủy điện được xây dựng là chủ yếu nhờ các ưu điểm
như ít gây tác động đến môi trường, công suất lớn, và quan trọng hơn là ở nước ta,
thủy điện có tiềm năng phát triển lớn nhờ hệ thống sông hồ phong phú với lưu
lượng nước lớn nên các nhà máy thủy điện như thủy điện Hịa Bình, thủy điện Ialy,
thủy điện Sơn La, thủy điện Lai Châu cùng hàng trăm thủy nhà máy thủy điện với
công suất từ vài chục đến vài trăm MW được xây dựng trên khắp đất nước nhằm
phục vụ nhu cầu sử dụng điện. Tuy nhiên cùng với sự phát triển của thế giới, ngành
công nghiệp sản xuất, khai thác và chế biến phát triển mạnh do đó nhu cầu tiêu thụ
điện cũng tăng cao, địi hỏi tìm ra ng̀n năng lượng mới để đáp ứng, các nguồn
năng lượng được sử dụng như nhiệt điện than, nhiệt điện dầu, nhiệt điện khí, hay
các nhà máy điện gió, điện hạt nhân, hay địa nhiệt điện được nghiên cứu, đầu tư và

xây dựng. Với tình hình của nước ta, xây dựng các nhà máy nhiệt điện than được ưu
tiên hàng đầu với các tài nguyên sẵn có cũng như các lợi thế khi phát triển nhiệt
điện như nguồn nguyên liệu dời dào than, khí, nước cũng như giá thành xây dựng rẻ
và nhanh được khai thác.
Qua đó ta thấy được vai trò to lớn của các nhà máy nhiệt điện than trong
ngành năng lượng. Một trong những nguyên liệu quan trọng và sử dụng với nhu cầu
lớn trong nhà máy nhiệt điện than là ng̀n nước sạch. Nên tìm hiểu công nghệ vận
hành và xử lý nước thải trong nhà máy nhiệt điện than là một vấn đề rất được quan
tâm hiện nay. Do đó xử lý nước thải cho nhà máy là một trong những ưu tiên hàng
đầu của nhà máy nhiệt điện than nhằm hạn chế tác động đến môi trường, tiết kiệm
nguồn nước sạch cũng như vận hành nhà máy được an toàn và hiệu quả. Bản luận
văn này tơi trình bày nghiên cứu ứng dụng hệ thống xử lý nước thải trong các nhà
máy nhiệt điện than.

Nguyễn Văn Tuân – CB160008

1


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN NGUỒN ĐIỆN VÀ NGUỒN NƯỚC
1.1 Nhu cầu của nhiệt điện than [11]
Hiện nay nhu cầu tiêu thụ điện năng là rất lớn, nguyên nhân là do sự phát triển
mạnh của các khu công nghiệp, khu chế xuất cũng như nhu cầu của người dân tăng
cao, trong khi đó khả năng đáp ứng điện của ngành điện còn chưa theo kịp. Trước
đây ngành điện nước ta chủ yếu dựa vào thủy điện với các nhà máy thủy điện lớn
như Hòa Bình, Sơn La và Lai Châu, Ialy và nhiều nhà máy thủy điện vừa và nhỏ
khác. Hiện nay tài nguyên thủy điện gần như đã được khai thác tối đa về mặt kinh tế

cũng như tác động tới môi trường. Nhờ sự phát triển mạnh về ngành công nghệ đặc
biệt là công nghệ nhiệt điện cùng với nguồn tài nguyên than có trữ lượng lớn nên
phát triển các nhà máy nhiệt điện than là xu hướng phù hợp và mang lại nhiều lợi
ích cho nước ta. Các ng̀n năng lượng của nước ta qua được thể hiện qua hình 1.

Năm
2016

Năm 2020

Hình 1: Cơ cấu ng̀n điện qua các năm 2016 và 2020 [11]

Nguyễn Văn Tuân – CB160008

2


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

Dựa vào tình hình tiêu thụ điện năng và các ng̀n năng lượng, tài nguyên của
nước ta năm 2016 thủ tướng đã ký quyết định quy hoạch điện VII. Nội dung bản
quy hoạch đánh giá tình hình ng̀n năng lượng trong nước, và nội dung chính là
quy hoạch các nhà máy điện trong giai đoạn 2011÷2020 có xét đến năm 2030.
Trong đó các nhà máy nhiệt điện than được quy hoạch (bảng 1).

Bảng 1: Quy hoạch nhà máy nhiệt điện (2011-2020) [11]
TT

Tên nhà máy

Cơng suất

Lưu lượng nước thải

(MW)

(m3/h)

Đến năm 2011
1

NĐ ng Bí 2

300

100

2

NĐ Cẩm Phả 2

300

100

Đến năm 2012
3

NĐ An Khánh 1.1

50

50

4

NĐ Vũng Áng 1.1

600

150

5

NĐ Formosa 2

150

50

Đến năm 2013
6

NĐ Hải Phòng 2.1

300

100

7

NĐ Mạo Khê 1,2

440

120

8

NĐ Vũng Áng 1.2

600

150

9

NĐ Nghi Sơn 1.1

300

100

Đến năm 2014
10

NĐ Hải Phịng 2.2

300

100

11

NĐ Nghi Sơn 1.2

300

100

12

NĐ Thái Bình 2.1

600

150

13

NĐ Quảng Ninh 2.1

300

100

14

NĐ Vĩnh Tân 2.1, 2.2

1200

300

Nguyễn Văn Tuân – CB160008

3


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

15

NĐ Ô Môn 1.2

330

100

16

NĐ Duyên Hải 1.1

600

150

Đến năm 2015
17

NĐ Quảng Ninh 2.2

300

100

18

NĐ Thái Bình 2.2

600

150

19

NĐ Mơng Dương 2.1, 2.2

1200

300

20

NĐ Dun Hải 3.1

600

150

21

NĐ Long Phú 1.1

600

150

22

NĐ Duyên Hải 1.2

600

150

23

NĐ Công Thanh 1, 2

600

150

Đến năm 2016
24

NĐ Mơng Dương 1.1

500

150

25

NĐ Thái Bình 1.1

300

100

26

NĐ Hải Dương 1

600

150

27

NĐ An Khánh 2.1

150

50

28

NĐ Long Phú 1.2

600

150

29

NĐ Vĩnh Tân 1.1, 1.2

1200

300

30

NĐ Duyên Hải 3.2

600

150

Đến năm 2017
31

NĐ Thăng Long 1

300

100

32

NĐ Mông Dương 1.2

500

150

33

NĐ Thái Bình 1.2

300

100

34

NĐ Hải Dương 2

600

150

35

NĐ Nghi Sơn 2.1, 2.2

1200

300

36

NĐ An Khánh 2.2

150

50

Nguyễn Văn Tuân – CB160008

4


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

37

NĐ Vân Phong 1.1

660

300

38

NĐ Vĩnh Tân 6.1

600

150

39

NĐ Vĩnh Tân 3.1

660

150

40

NĐ Sông Hậu 1.1

600

150

Đến năm 2018
41

NĐ Na Dương 2.1 2.2

100

50

42

NĐ Lục Nam 2

50

30

43

NĐ Vũng Áng 2.1

600

150

44

NĐ Quảng Trạch 1.1

600

150

45

NĐ Nam Định 1.1

600

150

46

NĐ Vân Phong 1.2

660

150

47

NĐ Sông Hậu 1.2

600

150

48

NĐ Duyên Hải 2.1

600

150

49

NĐ Vĩnh Tân 3.2

660

150

50

NĐ Vĩnh Tân 6.2

600

150

Đến năm 2019
51

NĐ Vũng Áng 2.2

600

150

52

NĐ Quảng Trạch 1.2

600

150

53

NĐ Nam Định 1.2

600

150

54

NĐ Thăng Long 2

300

100

55

NĐ Quảng Trị 1

600

150

56

NĐ Duyên Hải 2.2

600

150

57

NĐ Duyên Hải 3.3

600

150

58

NĐ Kiên Lương 1.1

600

150

Đến năm 2020

Nguyễn Văn Tuân – CB160008

5


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

59

NĐ Quảng Trị 2

600

150

60

NĐ Vĩnh Tân 3.3

660

150

61

NĐ Kiên Lương 1.2

600

150

Đến năm 2021
62

NĐ Hải Phòng 3.1

600

150

63

NĐ Vân Phong 2.1

660

150

Đến năm 2022
64

NĐ Hải Phòng 3.2

600

150

65

NĐ Cẩm Pha 3.1, 3.2

270

100

66

NĐ Quỳnh Lập 1.1

600

150

67

NĐ Long Phú 2.1

600

150

68

NĐ Vân Phong 2.2

600

150

Đến năm 2023
69

NĐ Quảng Trạch 2.1

600

150

70

NĐ Quỳnh Lập 1.2

600

150

71

NĐ Kiên Long 2.1

600

150

72

NĐ Long Phú 2.2

600

150

Đến năm 2024
73

NĐ Quảng Trạch 2.2

600

150

74

NĐ Phú Thọ 1

300

100

75

NĐ Long An 1, 2

1200

300

76

NĐ Kiên Lương 2.2

600

150

Đến năm 2025
77

NĐ Hải Phòng 3.3, 3.4

1200

300

78

NĐ Nam Định 2.1

600

150

Nguyễn Văn Tuân – CB160008

6


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

79

NĐ Phú Thọ 2

300

100

80

NĐ Long Phú 3.1

1000

300

Đến năm 2026
81

NĐ Vũng Áng 3.1

600

150

82

NĐ Nam Định 2.2

600

150

83

NĐ Bắc Giang 1

300

100

84

NĐ Than Bình Định 1.1

600

150

85

NĐ Long Phú 3.2

1000

300

Đến năm 2027
86

NĐ Vũng Áng 3.2, 3.3

1200

300

87

NĐ Bắc Giang 2

300

100

88

NĐ Kiên Lương 3.1

1000

300

89

NĐ Sơng Hậu 2.1

1000

300

90

NĐ Bình Định 1.2

600

150

Đến năm 2028
91

NĐ Vũng Áng 3.4

600

150

92

NĐ Quỳnh Lập 2.1, 2.2

1200

300

93

NĐ Sông Hậu 2.2

1000

300

94

NĐ Kiên Lương 3.2

1000

300

95

NĐ Bạc Liêu 1, 2

1200

300

Đến năm 2029
96

NĐ n Hưng 1,2

1200

300

97

NĐ ng Bí 3.1, 3.2

1200

300

98

NĐ Sơng Hậu 3.1, 3.2

2000

500

99

NĐ Bình Định 2.1, 2.2

2000

500

Nguyễn Văn Tuân – CB160008

7


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

100

NĐ An Giang 1, 2

2000

500

Đến năm 2030
101

NĐ Miền Bắc

2000

500

102

NĐ Miền Nam

5000

1000

Với các nhà máy được quy hoạch có mục tiêu cụ thể [11]
+ Cung cấp đủ lượng điện tiêu thụ trong nước với chất lượng cao và giá cả
hợp lý, đảm bảo an ninh quốc gia và đảm bảo đến năm 2020 tất cả các vùng, hộ dân
nơng thơn đều có điện lưới sử dụng.
+ Đối với nhiệt điện than: Khai thác tối đa nguồn than trong nước cho phát
triển các nhà máy nhiệt điện, ưu tiên sử dụng nguồn than trong nước cho các nhà
máy nhiệt điện khu vực miền Bắc. Đến năm 2020, tổng công suất nhiệt điện đốt
than khoảng 36.000 MW, sản xuất khoảng 156 tỷ kWh (chiếm 49,3% sản lượng
điện sản xuất), tiêu thụ khoảng 67,3 triệu tấn than. Đến năm 2030, tổng công suất
nhiệt điện đốt than khoảng 75.000 MW, sản xuất 394 tỷ KWh (chiếm 56,4 % lượng
điện sản xuất) tiêu thụ 171 triệu tấn than. Đặc điểm địa hình đất nước ta dài và hẹp,
tài nguyên than phân bố không đồng đều với các mỏ than trữ lượng lớn hầu hết tập
trung ở vùng Quảng Ninh, trữ lượng khí đốt chủ yếu nằm ở thềm lục địa Đông và
Tây Nam bộ, trữ lượng thủy điện chủ yếu phân bố ở miền Bắc và miền Trung.
Trong khi nhu cầu tiêu thụ điện lại tập trung khoảng 50% ở miền Nam, khoảng 40%
ở miền Bắc và chỉ trên 10% ở miền Trung. Do vậy cần sử dụng nguồn than nhập
khẩu để phục vụ cho các nhà máy nhiệt điện phía Nam.
+ Với số lượng lớn các nhà máy nhiệt điện than được xây dựng với nguyên
liệu chính là than và nước. Khi vận hành nhà máy nhiệt điện lượng tro thải, khí thải
và nước thải là 3 ng̀n thải chính gây ra ơ nhiễm mơi trường, ảnh hưởng đến sức

khỏe con người và hiệu quả kinh tế.
Dựa theo tính tốn và cơng nghệ thực tế người ta đã tính tốn mỡi nhà máy
nhiệt điện than với cơng suất 600 MW sẽ sinh ra lượng nước thải với lưu lượng cần
xử lý khoảng 100÷200 m3/h, phụ thuộc vào công nghệ và lượng mưa của từng khu

Nguyễn Văn Tuân – CB160008

8


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

vực. Nếu như khơng có sự cố đặc biệt như cháy, tràn thì nước thải trong nhà máy
nhiệt điện chủ yếu là nước thải chứa bụi than và các hóa chất trong khi xử lý nước
lò như NH3 hay SO3 và Hg, Pb và As có trong ng̀n nước từng vùng. Với lưu
lượng nước thải lớn như vậy thì cơng tác xử lý nước thải trong nhà máy nhiệt điện
là một công đoạn rất quan trọng để tiết kiệm chi phí cũng như an tồn mơi trường.

1.2 Tình hình nguồn nước [13, 14]
Tài nguyên nước là thành phần chủ yếu của môi trường sống, đảm bảo sự ổn
định nguồn cung cấp nước sạch góp phần vào sự thành cơng trong các chiến lược,
quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninh quốc
gia. Tuy lượng nước bao phủ khoảng 75% bề mặt trái đất, nhưng trong đó nước
mặn chiếm khoảng 97% và chỉ có khoảng 3% là nước ngọt nhưng có đến hơn 2% là
bang tuyết và nước ô nhiễm. Hiện nay, nguồn tài nguyên thiên nhiên quan trọng này
đang phải đối mặt với nguy cơ ô nhiễm và cạn kiệt. Nguy cơ thiếu nước, đặc biệt là
nước ngọt và nước sạch là một hiểm họa lớn đối với sự sống của con người cũng
như toàn bộ sự sống của các sinh vật trên trái đất. Do đó, con người cần phải có các
biện pháp bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước. Phải giữ cho nguồn
nước sạch, tránh bị ô nhiễm và sử dụng sai mục đích.

Vai trị của nước đối với sản xuất và đời sống là vô cùng quan trọng nhưng
hiện nay vấn đề đặt ra với chúng ta là phải bảo vệ nguồn nước nhất là nước ngọt
một cách triệt để nhất vì cuộc sống của chúng ta hiện nay và tương lai các thế hệ
sau. Chính vì vậy để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước cho sinh hoạt và sản xuất thì
việc xử lý các ng̀n nước thải hay nước bị ô nhiễm là hết sức quan trọng để đảm
bảo chất lượng theo các tiêu chuẩn quy định. Hiện nay đã có nhiều phương pháp xử
lý nước thải công nghiệp và nước thải sinh hoạt nhằm mục địch tái sử dụng, hạn chế
gây ô nhiễm môi trường và nguồn tiếp nhận cũng như nâng cao hiệu quả kinh tế
trong sản xuất, bên cạnh một số phương pháp hiện đại như tuyển nổi, phương pháp
màng,…thì phương pháp truyền thống lắng, lọc vẫn được áp dụng rộng rãi cho các
nhà máy xử lí nước và đạt hiệu quả cao. Nước thải từ các nhà máy, khu công nghiệp
hay chế xuất cũng như các khu dân cư trước khi được đưa ra môi trường qua hệ

Nguyễn Văn Tuân – CB160008

9


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

thống cống ống cần được xử lý bằng các biện pháp hóa lý và các biện pháp sinh học
nhằm bảo vệ nguồn nước tự nhiên, sức khỏe con người cũng như các tác động có
hại đến mơi trường.

1.2.1 Phân loại nước thải [ 8, 9, 13 ]
Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người trong
sản xuất và sinh hoạt và đã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng.
Thơng thường nước thải được phân loại theo ng̀n gốc phát sinh ra chúng.
Đó cũng là cơ sở cho việc lựa chọn các biện pháp hoặc cơng nghệ xử lý. Theo cách
phân loại này, có các loại nước thải dưới đây:

- Nước thải sinh hoạt: là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động
thương mại, công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác.
- Nước thải công nghiệp: là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động, có cả
nước thải sinh hoạt nhưng trong đó nước thải cơng nghiệp là chủ yếu.
- Nước thấm qua: đây là nước mưa thấm vào hệ thống cống bằng nhiều
cách khác nhau qua các khớp nối, các ống khuyết tật hoặc thành của hố ga.
- Nước thải tự nhiên: nước mưa được xem như nước thải tự nhiên. Ở những
thành phố hiện đại nước thải tự nhiên được thu gom theo một hệ thống thốt riêng.
- Nước thải đơ thị: là thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống
thoát của một thành phố. Đó là hỡn hợp của các loại nước thải kể trên.
Theo quan điểm quản lý môi trường, các ng̀n nước cịn được phân thành hai
loại: ng̀n xác định và nguồn không xác định.
- Nguồn xác định bao gồm nước thải đô thị và nước thải công nghiệp, các cửa
cống xả nước mưa và tất cả các thải vào ng̀n tiếp nhận nước có tổ chức qua hệ
thống cống và kênh thải.
- Nguồn không xác định bao gồm nước chảy trôi trên bề mặt đất, nước mưa và
các nguồn phân tán khác.
Sự phân loại này rất có ích khi đề cập đến các vấn đề điều chỉnh kiểm soát ô
nhiễm.

Nguyễn Văn Tuân – CB160008

10


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

1.2.2 Một số thông số đánh giá chất lượng nước thải [14, 15]
Để đánh giá chất lượng môi trường nước người ta phải căn cứ vào một số chỉ
tiêu như chỉ tiêu vật lý, hóa học, sinh học. Qua các thơng số trong nước sẽ cho phép

ta đánh giá được mức độ ô nhiễm hoặc hiệu quả của phương pháp xử lý.
A. Các chỉ tiêu vật lý
a) Nhiệt độ
Nhiệt độ của nước tự nhiên phụ thuộc vào điều kiện khí hậu thời tiết hay
môi trường của khu vực. Nhiệt độ nước thải công nghiệp đặc biệt là nước thải của
nhà máy nhiệt điện, nhà máy điện nhân thường cao hơn từ 10÷25 oC so với nước
thường.
Nước nóng có thể gây hại hoặc có lợi tùy theo mùa và vị trí địa lý. Vùng có
khí hậu ơn đới nước nóng có tác dụng xúc tiến sự phát triển của vi sinh vật và các
quá trình phân hủy. Nhưng ở những vùng nhiệt đới nhiệt độ cao của nước sông hồ
sẽ làm thay đổi q trình sinh, hóa, lý học bình thường của hệ sinh thái nước, làm
giảm lượng ơxy hịa tan vào nước và tăng nhu cầu ôxy của cá lên 2 lần. Một số lồi
sinh vật khơng chịu được nhiệt độ cao sẽ chết hoặc di chuyển đi nơi khác, nhưng có
một số loài khác lại phát triển mạnh ở nhiệt độ thích hợp.
b) Màu sắc
Nước có thể có màu, đặc biệt nước thải thường có màu nâu đen hoặc đỏ nâu.
- Các chất hữu cơ trong xác động, thực vật phân rã tạo thành.
- Nước có sắt và mangan ở dạng keo hoặc hịa tan.
- Nước có chất thải cơng nghiệp (crom, tanin, lignin).
Màu của nước thường được phân thành hai dạng; màu thực do các chất hòa
tan hoặc dạng hạt keo; màu biểu kiến là màu của các chất lơ lửng trong nước tạo
nên. Trong thực tế người ta xác định màu thực của nước, nghĩa là sau khi lọc bỏ các
chất khơng tan. Có nhiều phương pháp xác định màu của nước.
c) Độ đục

Nguyễn Văn Tuân – CB160008

11

Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

Độ đục của nước do các hạt lơ lửng, các chất hữu cơ phân hủy hoặc do giới
thủy sinh gây ra. Độ đục làm giảm khả năng truyền ánh sáng trong nước, ảnh
hưởng khả năng quang hợp của các sinh vật tự dưỡng trong nước, gây giảm
thẩm mỹ và làm giảm chất lượng của nước khi sử dụng. Vi sinh vật có thể bị hấp
phụ bởi các hạt rắn lơ lửng sẽ gây khó khăn khi khử khuẩn.
Đơn vị chuẩn của độ đục là sự cản quang do 1mg SiO2 hòa tan trong 1l nước
cất gây ra. Đơn vị đo độ đục: 1 đơn vị độ đục = 1 mg SiO2/l nước
Độ đục càng cao nước nhiễm bẩn càng lớn.
d) Mùi vị
Nước sạch là nước khơng mùi vị. Khi bắt đầu có mùi thì đó là biểu hiện của
hiện tượng ơ nhiễm. Trong nước thải mùi rất đa dạng tùy thuộc vào lượng và đặc
điểm của chất gây ô nhiễm. Một số khí sau sinh ra từ q trình phân hủy sinh học
trong nước thải có chứa chất ơ nhiễm như: H2S (mùi trứng thối), NH3 (mùi khai),…
B. Các chỉ tiêu hóa học và sinh học
a) Độ pH
Giá trị pH của nước thải có ý nghĩa quan trọng trong q trình xử lý. Giá trị
pH cho phép ta lựa chọn phương pháp thích hợp, hoặc điều chỉnh lượng hóa chất
cần thiết trong q trình xử lý nước. Các cơng trình xử lý nước bằng phương pháp
sinh học thường hoạt động ở pH từ 6,5 ÷ 9,0. Mơi trường tối ưu nhất để vi khuẩn
phát triển thường là 7 – 8. Các nhóm vi khuẩn khác nhau có giới hạn pH khác nhau.
Ví dụ vi khuẩn nitrit phát triển thuận lợi nhất với pH từ 4,8 ÷ 8,8 cịn vi khẩn nitrat
với pH từ 6,5 ÷ 9,3.
b) Chỉ số DO (Disolved Oxygen).
DO là lượng oxi hịa tan để duy trì sự sống cho các sinh vật dưới nước.
Bình thường oxi hịa tan trong nước khoảng 8 ÷ 10 mg/l, chiếm 70 ÷ 80 % khi oxi
bão hòa. Mức oxi hòa tan trong nước tự nhiên và nước thải phụ thuộc vào mức
độ ô nhiễm chất hữu cơ, các hoạt động của thế giới thủy sinh, các hoạt động hóa

Nguyễn Văn Tuân – CB160008

12


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

sinh, hóa học và vật lý của nước. Trong môi trường nước bị ô nhiễm nặng, oxi được
dùng nhiều cho các quá trình hóa sinh và xuất hiện hiện tượng thiếu oxi trầm trọng.
Phân tích chỉ số oxi hịa tan (DO) là một trong những chỉ tiêu quan trọng
đánh giá sự ô nhiễm của nước và giúp ta đề ra các biện pháp xử lý thích hợp.
c) Chỉ số BOD (Nhu cầu oxy sinh hóa - Biochemical Oxygen Denand)
Nhu cầu oxy sinh hóa hay là nhu cầu oxy sinh học thường viết tắt là BOD, là
lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước bằng vi sinh vật (chủ
yếu là vi khuẩn) hoại sinh, hiếu khí. Q trình này được gọi là q trình oxy hóa
sinh học.
Q trình này được tóm tắt như sau với sự tham gia của vi khuẩn
Chất hữu cơ + O2

CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm cố định. (1.1)

Quá trình này địi hỏi thời gian dài ngày, vì phải phụ thuộc vào bản chất của
chất hữu cơ, vào các chủng loại vi sinh vật, nhiệt độ ng̀n nước. Bình thường 70%
nhu cầu oxy được sử dụng trong 5 ngày đầu, 20% trong 5 ngày tiếp theo, 99% ở
ngày thứ 20 và 100% ở ngày thứ 21.
d) Chỉ số COD (Nhu cầu oxy hóa học – Chemical oxygen Demand)
Chỉ số COD là lượng oxy cần thiết cho q trình oxy hóa hóa học các chất hữu
cơ trong nước thành CO2 và H2O bởi một tác nhân oxi hóa mạnh. COD biểu thị
lượng chất hữu cơ có thể oxy hóa bằng con đường hóa học. Chỉ số COD có giá trị
cao hơn BOD vì nó bao gờm cả lượng chất hữu cơ khơng bị oxy hóa bằng vi sinh

vật. Có thể xác định hàm lượng COD bằng phương pháp trắc quang với lượng dư
dung dịch K2CrO4 là chất oxy hóa mạnh để oxy hóa các chất hữu cơ trong mơi
trường axit với xúc tác là Ag2SO4. Hoặc có thể xác định hàm lượng COD bằng
phương pháp chuẩn độ. Theo phương pháp này lượng Cr2O72- dư được chuẩn
bằng dung dịch Feroin. Điểm tương đồng được xác định khi dung dịch chuyển từ
xanh sang nâu đỏ.
e) Chỉ số vệ sinh (Escherichia coli)

Nguyễn Văn Tuân – CB160008

13


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

Trong nước thải đặc biệt là nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện, nước
thải vùng du lịch, dịch vụ, khu chăn ni,… nhiễm nhiều vi sinh vật có sẵn trong
phân người và phân xúc vật. Trong đó có thể có nhiều loài vi khuẩn gây bệnh đặc
biệt là bệnh về đường tiêu hóa, như tả, lị thương hàn, các vi khuẩn gây ngộ độc thực
phẩm. Escherichia coli là vi khuẩn phổ biến trong nước thải, nó có thể sống trong
điều kiện khắc nhiệt của mơi trường ngồi cũng như trong phịng thí nghiệm. Chính
vì vậy người ta đã chọn Escherichia coli là chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước thải.
Vi khuẩn đường ruột gờm 3 nhóm
1. Nhóm Coliform đặc trưng là Escherichia coli.
2. Nhóm Streptococcus đặc trưng là Streptococcus faecalis.
3. Nhóm Clostridium đặc trưng là Clostridium perfringens.

1.3 Các công nghệ xử lý nước thải công nghiệp [16]
Hiện nay ở Việt Nam có rất nhiều các khu cơng nghiệp, khu chế xuất hay khu
tập trung các nhà máy. Mỗi một khu sản xuất đó cẩn phải có một cơng nghệ xử

nước thải phù hợp với đặc điểm công nghệ sản xuất từng khu vực mà có ng̀n thải
với tính chất khác nhau trước khi xả thải ra môi trường nhằm đảm bảo an tồn cho
ng̀n nước và hệ sinh thái cũng như sức khỏe con người. Tuy nhiên hầu hết các
công nghệ đều tuân theo các sơ đồ công nghệ và quy trình sau có thể được điều
chỉnh cho phù hợp với đặc điểm riêng của từng loại nước thải.

Nguyễn Văn Tuân – CB160008

14


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

Hình 2: Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải công nghiệp điển hình [16]
Với các bước xử lý cho từng giai đoạn :
+ Giai đoạn 1: xử lý sơ bộ nguồn nước thải lấy từ nguồn tiếp nhận. Nước sau
khi xử lý có thể xả thải ra ng̀n tiếp nhận tùy theo từng nhà máy.
+ Giai đoạn 2: sau khi xử lý ở giai đoạn này nước thải có thể phục vụ vào các
mục đích khác như sử dụng cho nơng nghiệp, tưới tiêu.
+ Giai đoạn 3: sau khi xử lý, nước thải có thể được tái sử dụng cho chính công
nghệ của nhà máy hay đưa ra môi trường.

Nguyễn Văn Tuân – CB160008

15


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

Hình 3: Xử lý nước thải giai đoạn 1 [16]

Nguyễn Văn Tuân – CB160008

16


Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

Hình 4: Xử lý nước thải giai đoạn 2 [16]
Nguyễn Văn Tuân – CB160008

17