Nghiên cứu hiệu quả và đề xuất giải pháp công nghệ xử lý nước thải chứa crôm bằng phương pháp hóa học tại công ty trách nhiệm hữu hạn tae yang việt nam

Nghiên cứu hiệu quả và đề xuất giải pháp
công nghệ xử lý nước thải chứa crơm bằng
phương pháp hóa học tại Công ty Trách
nhiệm Hữu hạn Tae Yang Việt Nam
Đinh Thị Huyền Nhung
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Luận văn Thạc sĩ ngành: Khoa học Mội trường; Mã số: 60 85 02
Người hướng dẫn: TS. Trần Văn Quy
Năm bảo vệ: 2012
Abstract: Tìm hiểu quy mơ, hiện trạng và cơng nghệ sản xuất tại Công ty (trách
nhiệm hữu hạn) TNHH Tae Yang Việt Nam. Nghiên cứu đặc tính nước thải và hiện
trạng xử lý. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử Cr6+ về Cr3+. Khảo
sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo kết tủa Cr(OH)3. Đề xuất giải pháp cơng
nghệ khả thi có thể áp dụng xử lý nước thải chứa crôm tại Công ty TNHH Tae
Yang Việt Nam.
Keywords: Khoa học môi trường; Công nghệ mơi trường; Phương pháp hóa học;
Cơng ty TNHH Tae Yang Việt Nam; Xử lý nước thải; Nước thải
Content
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu về ngành công nghiệp mạ điện
Phương pháp mạ điện được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1805 bởi nhà hóa học
Luigi V. Brugnatelli để tạo một lớp phủ bên ngoài kim loại khác.
Những năm 1940 của thế kỷ XX được coi là bước ngoặc lớn đối với ngành mạ điện
bởi sự ra đời của công nghiệp điện tử [19].
Công nghệ mạ điện là một trong những lĩnh vực công nghệ bề mặt quan trọng làm
thay đổi bề mặt vật liệu. Mạ điện dùng để bảo vệ kim loại, chống ăn mòn kim loại làm cho
chi tiết có được tính chất cơ lý tốt hơn: Tăng độ cứng bề mặt chống ăn mịn, tăng tính thẩm
mỹ…


Tại Việt Nam, cùng với sự phát triển của ngành cơ khí, ngành cơng nghiệp mạ điện

được hình thành từ khoảng 40 năm trước và đặc biệt phát triển mạnh trong giai đoạn những
năm 1970 – 1980.
1.2. Các thành phần đặc trƣng của nƣớc thải công nghiệp mạ điện
Nước thải nói chung bao gồm rất nhiều thành phần hỗn hợp như: xianua, crôm,
niken, đồng, kẽm…và các hợp chất của kẽm, dầu mỡ cũng là loại nước thải độc hại. Trong
đó độc nhất phải kể đến Cr (VI).
1.3.

Các kiểu mạ crôm

1.3.1. Mạ crôm bảo vệ trang sức
 Mạ crôm thông thường:
Mạ crơm thơng thường dùng dung dịch axit cromic có chất súc tác sunfut, hiệu suất
dòng điện là 8-13%. Lớp mạ bóng, dễ đánh bóng, độ cứng tế vi 600 – 900HV, dung dịch
ăn mịn thiết bị ít.
 Mạ crơm phức hợp:
Dung dịch mạ crôm dùng chất xúc tác gốc sunphat và ion flo gọi là dung dịch mạ
crôm phức hợp. Gốc SiF62- có tác dụng tương tự gốc F-, nhưng dễ khống chế hơn, được sử
dụng nhiều hơn. Mạ crôm phức hợp, sử dụng dòng điện cao, hiệu suất dòng điện 18 – 25%,
phạm vi bóng rộng, tốc độ kết tủa nhanh, khả năng phân bố tốt, độ cứng lớp mạ 800 –
1000HV, nhưng tính ăn mịn dung dịch mạnh, điều chỉnh và phân tích khó khăn. Dung
dịch nhạy với tạp chất, khi hàm lượng vượt quá 3g/l, phạm vi bóng thu hẹp, khả năng phân
bố giảm độ bóng lớp mạ giảm. Vì vậy, mạ crơm phức hợp khơng được sử dụng rộng rãi.
 Mạ crơm có chất phụ gia:
Phương pháp mới nhất là cho thêm chất phụ gia để hàm lượng CrO 3 trong dung dịch
này khoảng 150 – 250g/l, có nơi sử dụng 50 – 100g/l. Trong thực tế sản xuất thấy rằng:
nồng độ CrO3 quá thấp không thể thực hiện mạ được, thậm chí lớp mạ hình thành có váng
màu vàng. Ở điều kiện bình thường, lớp mạ thu được khác với mạ thơng thường, độ bóng
lớp mạ nằm giữa độ bóng lớp mạ crơm thơng thường và độ bóng thép khơng gỉ.
 Mạ crơm khơng có vết nứt và có vết nứt:

Mạ crơm khơng có vết nứt và có vết nứt nhỏ để nâng cao độ bền chống gỉ của lớp
mạ. Loại đầu nhờ làm giảm vết nứt để chống sự ăn mòn chỗ vết nứt, loại sau nhờ sự phân
tán dịng điện ăn mịn để nâng cao tính ăn mịn. Nếu mang 2 loại này kết hợp với nhau gọi
là crơm mạ kép. Mạ crơm khơng có vết nứt sử dụng nhiệt độ cao và tỉ số CrO 3/SO42- cao.
 Mạ crôm nhanh:
Dung dịch dùng trong mạ crôm nhanh chủ yếu là CrO3 với hàm lượng 180 – 250g/l
được kết hợp với H2SO4 (1,8 – 2,5g/l), H3BO3 (8 – 10g/l) và MgO (4 – 5g/l).
 Mạ crôm từ dung dịch tetracromat:
CrO3 trong dung dịch kiềm hình thành muối Na2Cr4O13, mạ crơm từ dung dịch
tetracromat được lớp mạ khơng bóng , nhưng khả năng phân bố tốt, hiệu quả dòng điện
cao, tốc độ kết tủa nhanh. Dung dich này chỉ ổn định ở nhiệt độ thường, nếu dùng mật độ
dòng điện cao phải làm lanh, nhiệt độ làm việc dưới 23 0C. Nồng độ dung dịch CrO3 sử
dụng khoảng 280 – 400g/l.
 Mạ crôm quay:
Mạ crôm quay dùng dung dịch mạ crôm phức hợp, mạ crôm quay rất nhạy với ion
clo, dung dịch CrO3 dùng trong mạ crôm quay với nồng độ 180 – 350g/l.
 Mạ crơm hóa trị ba:
Ưu điểm mạ crơm hóa trị ba là ít độc, xử lí nước thải đơn giản, mạ ở nhiệt độ
thường, khả năng phân bố tốt. Lớp mạ có màu vàng , giống như màu thép khơng gỉ . Do
tính ổn định dung dịch chưa hồn tồn giải quyết được nên trong cơng nghiệp mạ crơm hóa
trị ba đang ở giai đoạn sản xuất thử. Hàm lượng Cr 3+ sử dụng dạng Cr2(SO4)3 hoặc CrCl3
với nồng độ 0,38 – 0,45 mol/l.
 Mạ crôm đen:
Dung dịch mạ crơm khơng có gốc SO42-, thêm một chút chất phụ gia có thể mạ
crơm đen, trong đó hàm lượng crơm kim loại vào khoảng 75%, cịn lại là hợp chất oxy hóa
crơm. Pha chế dung dịch crơm đen cần dùng nước cất, dùng BaCO 3 để kết tủa toàn bộ gốc
sunfat. Dung dịch CrO3 dùng trong mạ crôm đen với hàm lượng 200 – 400g/l.
1.3.2. Mạ crôm cứng

Mạ crôm cứng là lớp mạ crôm dày trên các vật liệu nền, độ dày từ vài micro đến
vài milimet, thơng thường trên 20µm. Mạ crơm cứng chỉ thực hiện được khi lớp mạ tương
đối dày, lúc đó lớp mạ có độ cứng cao, chịu mài mịn tốt.
Mạ crơm cứng có thể sử dụng các loại dung dịch mạ nhưng thường dùng nhất là
các loại dung dịch mạ crôm thông thường. Mạ crôm cứng sử dụng rộng rãi trong công
nghiệp với các dụng cụ cắt gọt, khuôn, trục, dụng cụ đo, xi lanh… Mạ crơm cứng có thể
gọi chung là mạ crôm công nghiệp hoặc mạ crôm kĩ thuật.
Mạ crôm cứng thường dùng dung dịch mạ crôm tiêu chuẩn với hàm lượng khoảng
150 – 400g/l tùy theo từng chế độ công nghệ với chất xúc tác là H2SO4 hoặc H3PO4.
1.4. Hiện trạng nƣớc thải mạ tại Việt Nam
Theo các số liệu thống kê cho ta thấy, hầu hết các nhà máy, cơ sở xi mạ có quy mơ
nhỏ và vừa đều tập trung ở các thành phố lớn như Hà Nội, Hải Phịng, Thành phố Hồ Chí
Minh, Biên Hịa…Trong q trình sản xuất, nước thải của các nhà máy xí nghiệp này đều
bị ô nhiễm bởi các kim loại nặng, nhưng vấn đề xử lý nước thải còn chưa được quan tâm,
xem xét đầy đủ hoặc việc xử lý chỉ mang tính hình thức vì đầu tư cho một quy trình xử lý
nước thải khá tốn kém và việc thực thi Luật Bảo vệ môi trường chưa được nghiêm minh,
chỉ cịn mang tính đối phó [1].
Đặc trưng chung của nước thải ngành mạ điện là chứa hàm lượng cao các muối vô
cơ và kim loại nặng như đồng, kẽm, crôm, niken…Trong nước thải xi mạ thường có sự
thay đổi pH rất rộng từ rất axit (pH = 2-3) đến rất kiềm (pH = 10-11). Các chất hữu cơ
thường có rất ít trong nước thải xi mạ, phần đóng góp chính là các chất tạo bóng, chất hoạt
động bề mặt…nên chỉ số COD, BOD5 của nước thải mạ điện thường nhỏ và không thuộc
đối tượng cần xử lý. Đối tượng cần xử lý chính trong nước thải là các muối kim loại nặng
như crôm, đồng, kẽm, sắt, photpho…[7].
Lượng nước thải của mạ điện không phải là lớn so với các ngành công nghiệp khác
như nước thải của ngành công nghiệp giấy, dệt…song thành phần và các chất độc hại trong
đó khá lớn. Hơn nữa, các chất độc hại này lại có những biến thiên hết sức phức tạp và phụ
thuộc vào quy trình cơng nghệ cũng như từng cơng đoạn trong quy trình đó. Vì vậy, muốn

xử lý đạt hiệu quả cao thì chúng ta cần phải thu gom, tách dịng theo từng công đoạn, từng
trường hợp cụ thể và lựa chọn phương án xử lý thích hợp.


1.5. Ảnh hƣởng của nƣớc thải công nghiệp mạ điện đối với môi trƣờng
Ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người: Các ion kim loại nặng Pt, Cu, Cr,
Ni…có thể gây bệnh viêm loét dạ dày, viêm đường hô hấp, bệnh eczema, ung thư…
Ảnh hưởng đến hệ sinh thái: Các thành phần kim loại nặng ảnh hưởng rất lớn tới quá
trình sinh trưởng phát triển của con người, động và thực vật. Với nồng độ đủ lớn sinh vật
có thể bị chết hoặc bị thối hóa, với nồng độ nhỏ có thể gây ngộ độc mãn tính hoặc tích tụ
sinh học.
Ảnh hưởng trực tiếp đối với cá và thức ăn, đầu độc các sinh vật làm cho các nguồn
phù du để nuôi cá, gây bệnh cho cá và biến đổi các tính chất hóa lý của nước.
Ảnh hưởng tới hệ thống cống thoát nước, nước ngầm, nước mặt. Nước thải cơng
nghiệp có tính axit, ăn mịn các đường ống dẫn bằng kim loại, bêtơng. Mặt khác, do các
q trình xà phịng hóa tạo thành váng ngăn của q trình thốt nước và thâm nhập của oxi
khơng khí vào nước thải, cản trở quá trình tự làm sạch. Các ion kim loại nặng khi thâm
nhập vào bùn trong các mương thốt nước cịn ức chế hoạt động của các vi sinh vật kị khí
làm mất khả năng hoạt động hóa của bùn.
1.6. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải công nghiệp mạ điện
1.6.1. Phƣơng pháp hóa học
Phương pháp này dựa trên các phản ứng oxy hóa khử, trung hịa, keo tụ, kết
tủa…làm cho các chất độc hại bị biến đổi thành chất ít độc hay khơng độc và tách khỏi
dịng nước thải. Tùy thuộc vào lưu lượng nước thải mà tiến hành xử lý ngay tại chỗ hay
cho cả phân xưởng hoặc cả nhà máy. Cũng như chọn thiết bị tuần hồn hay gián đoạn.
Phương pháp này có hiệu quả cao khi nồng độ tạp chất trong nước thải lớn từ 2001000mg/l.
Phương pháp hóa học bao gồm: phương pháp đơng tụ, trung hịa và khử kết tủa.
Trong đó, có phương pháp trung hòa và kết tủa được ứng dụng thực tế cịn phương pháp
đơng tụ chưa được ứng dụng rộng rãi, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật còn thấp, triển khai cơng
nghệ khó khăn, có nhiều thơng số nên khó điều khiển, phương pháp này chỉ tiến hành để

thí nghiệm


1.6.2. Phƣơng pháp điện hóa
Mục đích: phân hủy (khử độc) các chất độc trong nước thải hoặc thu hồi các kim
loại trên điện cực anơt.
Phương trình phản ứng điện cực chung có thể viết như sau:
Mn+ + ne → Mem-n,
trong đó:

m là hóa trị của kim loại (m ≥ n)
n là số điện tử làm thay đổi hóa trị.

Phương pháp điện hóa cho phép loại bỏ ra khỏi nước thải các ion Cr 2+, Cu2+,
Ni2+…Công nghệ xử lý đơn giản, dễ cơ giới hóa và tự động hóa, khơng cần bổ sung thêm
hóa chất, nhưng lại chỉ thích hợp với nước thải đưa vào xử lý với nồng độ cao (nồng độ các
ion >1g/l).
1.6.3. Phƣơng pháp hấp phụ
Đây là phương pháp rất vạn năng, được sử dụng rộng rãi cho phép xử lý nước thải
chứa một hoặc nhiều loại nước bẩn khác nhau cả khi nồng độ các chất bẩn trong nước rất
thấp khi đó dùng phương pháp khác thì hiệu suất trong nước rất thấp (không đạt).
Phương pháp hấp phụ được sử dụng rộng rãi với các ưu điểm như xử lý nhanh, dễ
chế tạo thiết bị và đặc biệt có thể tái sử dụng vật liệu hấp phụ.
1.6.4. Phƣơng pháp trao đổi ion
Trao đổi ion là một trong những phương pháp đã được áp dụng vì nó có hiệu quả
kinh tế tương đối cao và có thể thu được các sản phẩm có giá trị về kinh tế.
Bản chất của quá trình là sự trao đổi lẫn nhau của các ion có cùng điện tích trên bề
mặt chất rắn và trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này gọi là các ionit (không
tan trong nước). Trong đó các chất có khả năng hút ion dương gọi là cationit (mang tính
kiềm).

Phản ứng trao đổi ion xảy ra do hiệu số thế hóa của các ion trao đổi
mA + RmB ↔ mRA + B


1.6.5. Phƣơng pháp sinh học
Ngày nay, sử dụng phương pháp sinh học để loại bỏ kim loại nặng trong nước đã,
đang được nghiên cứu và ứng dụng. Trong số các sinh vật có khả năng đóng vai trị là chất
hấp phụ sinh học thì các loại tảo hay vi tảo được đặc biệt chú ý.
Nguyên lý của phương pháp là dựa trên nguyên tắc một số loài thực vật, vi sinh vật
trong nước sử dụng kim loại như chất vi lượng trong quá trình phát triển sinh khối. Với
phương pháp này, nước thải phải có nồng độ kim loại nặng nhỏ hơn 60mg/l và bổ sung đủ
chất dinh dưỡng (N, P) và các nguyên tố vi lượng cần thiết khác cho sự phát triển của các
loài thực vật như rong tảo. Do đó, q trình xử lý địi hỏi phải trộn lẫn nước thải sinh hoạt
để bổ sung chất dinh dưỡng và pha lỗng hàm lượng chất ơ nhiễm trong nước thải.


CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
-

Dung dịch chứa Cr6+ được pha chế ở các nồng độ khác nhau

-

Nước thải chứa crôm tại Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam.

2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
 Phương pháp thu thập, hệ thống hóa tài liệu
 Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa
 Phương pháp phân tích

 Phương pháp tiến hành thực nghiệm
 Phương pháp thống kê xử lý số liệu


CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Quy mô sản xuất và hiện trạng, đặc tính nƣớc thải của Cơng ty TNHH Tae
Yang Việt Nam
3.1.1. Quy mô sản xuất của Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam
Lĩnh vực hoạt động của Công ty là sản xuất các loại dao , thìa, dĩa bằ ng inox khơng
chỉ phục vụ trực tiếp cho nhu cầu sinh hoạt bếp núc của n gười dân trên toàn q́ c mà cịn
phục vụ xuất khẩu . Quy mô sản xuất của Công ty khá lớn, mỗi năm cung cấp hàng triệu
sản phẩm cho thị trường, thể hiện trong Bảng 3.1.
Bảng 3.1. Quy mô sản xuất của công ty TNHH Tae Yang Việt Nam
STT

Sản phẩm

Đơn vị

Sản lƣợng

1

Dao bằng Inox

Chiếc

24.000.000 chiếc/năm

2

Thìa bằng Inox

Chiếc

25.500.000 chiếc/năm

3

Dĩa bằng Inox

Chiếc

25.500.000 chiếc/năm

3.1.2. Hiện trạng xử lý và đặc tính nƣớc thải của Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam
 Hiện trạng xử lý nƣớc thải của Cơng ty
Theo tìm hiểu, khảo sát thì tồn bộ lượng nước thải của Cơng ty được xử lý từ hai
nguồn chính là nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất. Công ty không tách riêng hai
nguồn thải này mà tập trung xử lý tại hệ thống xử lý chung.
Công ty đã xây dựng hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học bùn hoạt
tính để xử lý kết hợp cả nước thải sinh hoạt từ bể phốt và nước thải sản xuất. Sơ đồ hệ
thống xử lý nước thải tại Công ty được mơ tả trên Hình 3.1.

Nước thải từ hệ
thống bể phốt

Clo

Nước thải

N
s¶n x

Bể điều
hịa

Bể Aeroten

Bể lắng

Bùn tuầ n
hồ n

Bể khử
trùng
Nước thải
sau xử lý


Hình 3.1. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt và sản xuất của Công ty TNHH Tae
Yang Việt Nam
 Đặc tính nƣớc thải của Cơng ty
Đặc tính nước thải của Cơng ty Tae Yang Việt Nam có hàm lượng hữu cơ khá lớn.
Tuy nhiên, sau xử lý thì các chỉ tiêu này đều đạt QCVN 40:2011/BTNMT-B. Chỉ riêng
hàm lượng crôm sau hệ thống xử lý không đạt quy chuẩn cho phép, cao hơn gấp 12 lần so
với quy chuẩn cho phép. Nước thải nhiễm crôm xả thải trực tiếp ra môi trường sẽ gây ô
nhiễm nghiêm trọng đối với môi trường, ảnh hưởng trực tiếp đến hệ sinh thái, và có thể
ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp tới con người. Do vậy, vấn đề cấp bách của cơ sở là
phải tách crôm ra khỏi nước thải trước khi xả thải ra môi trường.
3.2. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình khử - kết tủa crôm

3.2.1. Các yếu tố ảnh đến quá trình khử Cr6+
Kết luận chung: Từ kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử Cr 6+
về Cr3+ đưa ra được điều kiện tối ưu cho các quá trình khử đạt hiệu suất cao nhất trình bày
trong Bảng 3.13.
Bảng 3.13. Các điều kiện tối ưu của quá trình khử Cr6+
Các yếu tố ảnh hƣởng đến

pH

Chất khử

6+

quá trình khử Cr
Kết quả tối ƣu

3

NaHSO3

Hàm lượng chất

Thời gian phản

khử (gam)

ứng (phút)

5

30

3.2.1. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tạo kết tủa Cr(OH) 3
Kết luận chung: Từ kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo kết tủa
Cr(OH)3 đưa ra được điều kiện tối ưu cho các quá trình tạo kết tủa đạt hiệu suất cao nhất
trình bày trong Bảng 3.18.
Bảng 3.18. Các điều kiện tối ưu của quá trình tạo kết tủa Cr(OH)3


Hàm lượng

Thời gian khuấy

q trình tạo kết tủa

sữa vơi

chậm (phút)

Cr(OH)3

(gam)

Các yếu tố ảnh hƣởng đến

Kết quả tối ƣu

pH

10

15

20

Thời gian lắng
(phút)

25

3.3. Đề xuất giải pháp cơng nghệ khả thi có thể áp dụng xử lý nƣớc thải mạ chứa
crôm tại Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam
3.3.1. Các thông số của dòng thải và lựa chọn phƣơng pháp khả thi
Hiện tại, Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam chưa tách riêng hệ thống xử lý nước
thải sinh hoạt, nước thải sản xuất và nước thải từ phân xưởng mạ điện mà tập trung xử lý
trong một hệ thống xử lý nước thải chung. Vì vậy, chất lượng nước đầu ra chỉ tiêu crôm
chưa đạt QCVN 40:2011/BTNMT-B. Từ kết quả nghiên cứu về các yếu tố ảnh hưởng đến
quá trình khử và kết tủa crôm, trong đề tài luận văn nghiên cứu của mình tơi xin đề xuất
giải pháp cơng nghệ khả thi có thể áp dụng xử lý nước thải mạ chứa crôm tại Công ty
TNHH Tae Yang Việt Nam. Với hệ thống xử lý nước thải phân xưởng mạ điện cơng suất
15m3/ngày đêm => Lượng nước thải trung bình trong một ngày là: 15m3/ngày đêm
Hệ thống làm việc làm liên tục 24/24h nên lưu lượng dịng thải tính theo giờ là:
QCr = 0,625m3/h


Các thơng số của dịng thải:

Do nước thải không ổn định cả về lưu lượng và thành phần mà phụ thuộc rất nhiều vào
quá trình sản xuất, đặc biệt là q trình thay rửa bể, nên khó có thể tính tốn nồng độ các
chất trong nước thải một cách chính xác. Nhưng nhờ có bể điều hịa để ổn định nồng độ

chất ô nhiễm cấp vào bể xử lý, do đó có thể chọn nồng độ tiêu biểu của dòng thải trong
Bảng 3.19.
Bảng 3.19. Nồng độ của nước thải trước khi xử lý
TT

Các thông số

Đơn vị

Nƣớc thải đầu vào

QCVN 40:2011/BTNMT-B


1

pH

-

3,18

5,5 – 9

2

SS

mg/l

150

100

3

COD

mg/l

100

150

4

Cr6+

mg/l

2,64

0,1

Chọn thông số thiết kế dựa trên thành phần ơ nhiễm chính là crơm như sau:
Nồng độ Cr6+ = 2,64 mg/l = 2,64 g/m3.
 Tải lượng của Cr6+ trong 1h = 2,64 g/m3 x 0,625 m3/ h = 1,65 (g/h)


Lựa chọn phƣơng pháp khả thi

- Do Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam áp dụng công nghệ mạ tiên tiến, tiết kiệm

được hóa chất sử dụng. Do đó, lượng nước thải không lớn và nồng độ không cao. Vì vậy, việc
thu hồi sẽ khơng mang lại hiệu quả kinh tế do phải đầu tư thiết bị xử lý tái sinh.
- Dịng thải mạ Crơm có chứa Cr+6 rất độc, vì vậy nên sử dụng phương pháp khử để
khử về dạng Cr3+ ít độc hơn nhiều. Ngồi ra, dịng nước thải chủ yếu mang tính axít, nên ta áp
dụng phương pháp trung hịa là đơn giản nhất.
- Q trình trung hòa và khử tạo ra lượng cặn lớn. Hơn nữa, để lắng Cr3+ ta có thể dùng
sữa vơi Ca(OH)2 để tạo kết tủa Cr(OH)3 rất hiệu quả và giá thành không cao. Tiếp theo, để tách
các cặn lơ lửng này, tốt nhất sử dụng kết hợp với các chất tạo bông như phèn sắt, phèn nhôm
hoặc chất trợ tạo bông PAC-250.
Như vậy, sẽ lựa chọn phương pháp khử – kết tủa hóa học kết hợp với trung hịa và lắng
để thiết kế dây chuyền xử lý nước thải mạ với hiệu quả xử lý đạt 97%, nước thải sau xử lý đạt
tiêu chuẩn loại B QCVN 40:2011/BTNMT-B


3.3.2. Sơ đồ chung của hệ thống xử lý nƣớc thải
Dịng thải chứa Crơm

Bể điều hịa

H2SO4
NaHSO

Thiết bị tách
dầu

3

Ca(OH

)2

Bể phản ứng

Bể trộn nước thải +
sữa vôi

Bể chứa bùn

Bể tạo bông + lắng

Xử lý
định kỳ

Bể lọc nhanh
Bể điều chỉnh
pH lần cuối
Mương thoát nước

Hình 3.13. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải m cha crụm

Nguyên tắc hoạt động của hệ thống :


Nước thải đi vào bể điều hòa để ổn định lưu lượng và nồng độ các chất trong nước
thải. Sau đó chúng được đi qua thiết bị tách dầu để tách dầu mỡ và các tạp chất nổi có
trong dịng thải.
Sau khi ra khỏi thiết bị tách dầu, nước thải sẽ được bơm vào bể phản ứng để khử
Cr6+ thành Cr3+. chất khử là NaHSO3 được cấp bằng bơm định lượng. Do mơi trường tiến
hành phản ứng khử địi hỏi pH = 3, vì vậy phải bổ sung H 2SO4 vào để đạt được pH cần

thiết. Bể phản ứng có 2 ngăn: ngăn thứ nhất cấp NaHSO3 và H2SO4, trong bể có lắp cánh
khuấy để đảm bảo khuấy trộn đều hóa chất trong nước thải; ngăn thứ hai là ngăn lắng để
vừa kết hợp lắng các phần tử có kích thước lớn, vừa có thời gian để phản ứng xảy ra hồn
tồn hơn.
Các dịng thải sau đó được bơm sang bể hịa trộn nước thải với sữa vơi nhằm mục
đích nâng pH của nước thải lên khoảng 10  11 để xảy ra phản ứng chuyển các ion kim
loại có trong nước thải sang dạng các hydroxyt kết tủa như: Cr(OH) 3, Ni(OH)2... Bể hịa
trộn có dạng hình trụ trịn, bên trong có bố trí cánh khuấy nhằm hịa trộn nhanh nước thải
với sữa vôi.
Nước thải sau khi đã được hịa trộn đều với sữa vơi sẽ được bơm định lượng sang
bể tạo bông và lắng. Đây thực chất là một thiết bị kép, kết hợp bể phản ứng xoáy hình trụ
với bể lắng đứng. Đầu tiên, nước thải được bơm vào bể phản ứng xốy hình trụ, tại đây do
tác dụng của các dịng xốy, những bơng cặn kết tủa sẽ kết hợp với nhau tạo nên những
bông cặn có kích cỡ lớn hơn, khối lượng lớn hơn và dễ lắng hơn. Để tăng hiệu quả cho quá
trình tạo bông, ta bổ sung chất trợ tạo bông PAC-250. Nước thải sau khi ra khỏi bể phản
ứng xốy hình trụ sẽ tự động sang bể lắng đứng. Tại đây, các bông cặn kết tủa sẽ lắng
xuống dưới đáy và được định kỳ xả vào bể chứa bùn. Bùn sau đó đi sang thiết bị ép bùn
nhằm thu nhỏ thể tích.
Bùn ở bể chứa bùn được lưu trữ trong khoảng thời gian nhất định, sau đó được các
cơ quan chức năng thu gom và xử lý theo quy định. Tại bể chứa bùn, khơng khí được cấp
vào bể để tránh mùi hôi sinh ra do sự phân hủy sinh học các chất hữu cơ. Nước trong chảy
tràn lên trên rồi theo máng dẫn nước đi sang bể lọc nhanh 2 lớp để tách nốt các tạp chất
nhỏ mà ở bể lắng không tách được.


Bể lọc gồm các lớp vật liệu: sỏi đỡ, cát thạch anh và than hoạt tính để loại bỏ các
hợp chất hữu cơ hòa tan, các nguyên tố dạng vết, những chất khó hoặc khơng phân giải
sinh học và halogen hữu cơ nhằm xử lý các chỉ tiêu đạt yêu cầu quy định.
Cuối cùng, nước thải sau khi qua các công đoạn xử lý sẽ được đưa vào bể điều
chỉnh pH lần cuối. Tại đây ta có thể dùng thêm H2SO4 để điều chỉnh pH nước thải tới giá

trị yêu cầu. Nước thải sau đó được thải ra mương thốt nc.
Tất cả các quá trình diễn ra trong hệ thống ®Ịu ®-ỵc ®iỊu khiĨn tù ®éng.
3.3.3. Tính tốn lựa chọn các thiết bị
 Tính tốn bể phản ứng
- Chọn loại thiết bị phản ứng khuấy trộn lý tưởng liên tục với tác nhân khử là NaHSO3.
- Phản ứng xảy ra trong thiết bị như sau:
4H2CrO4 + 6NaHSO3 + 3H2SO4 = 2Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + 10H2O (*)
- Phương trình dạng ion:
4CrO42- + 6HSO3- + 14 H+ = 4Cr3+ + 6SO42 - +10H2O
- Phản ứng được tiến hành trong môi trường pH = 23
- Theo phương trình (*) ta thấy: để khử 208g Cr 6+ thành Cr3+ cần (6104) = 624g NaHSO3
và (398) = 294 g H2SO4.
Do đó, để khử 1 kg Cr6+ thành Cr3+ cần x kg NaHSO3 và y kg H2SO4.
NaHSO3

H2SO4
- Với thiết bị khuấy trộn liên tục, thể tích của thiết bị phản ứng được tính theo cơng thức:
Vr= Q.tpư , m3
trong đó:
-

Vr: thể tích của thiết bị phản ứng, m3;


-

Q: tổng lưu lượng nước thải và lưu lượng hóa chất sử dụng, m3/h;

-

tpư : thời gian phản ứng, h.

 Tính tổng lƣu lƣợng các dịng vào bể phản ứng khử
- Tổng lưu lượng các dòng vào bể phản ứng xác định như sau:
Q = QCr + Qhc + Qax

(m3/h)

trong đó:
-

QCr : lưu lượng dịng nước thải chứa Cr, m3/h;

-

Qhc : lưu lượng NaHSO3 thêm vào, m3/h;

-

Qax : lưu lượng axit H2SO4 thêm vào để giữ ổn định pH = 23, m3/h.

- Tải lượng Cr6+ trong nước thải là 1,65 g/h = 1,65  24 = 39,6 (g/ngày) = 0,0396
(kg/ngày).
 Lượng NaHSO3 cần dùng để khử theo lý thuyết là :
mLT = 3  0,0396 = 0,1188(kg/ngày).
- Tuy nhiên, trong thực tế thì để xử lý triệt để Cr 6+ cần phải tiêu tốn lượng NaHSO3 lớn
hơn lượng tính tốn từ 1,25  1,75 lần so với lý thuyết [15]. Chọn hệ số dư là 1,5 thì
lượng NaHSO3 thực tế là : mTT = 1,5  0,1188 = 0,1782 (kg/ngày).
- Trên thị trường hóa chất thường NaHSO3 được pha chế ở nồng độ 10%. Coi khối lượng
riêng của 1 lít dung dịch NaHSO3 10% xấp xỉ 1 lít nước.

 mo = 1 kg/l = 1000kg/m3.
- Lượng dung dịch NaHSO3 bơm vào bể khử là :
Qhc =
= 0,00018 m3/ngày
- Tương tự, lượng axit H2SO4 85% theo lý thuyết là :
max,lt= 1,413x0,0396 = 0,0559(kg/ngày)
Lấy hệ số dư là n = 1,5. Vậy lượng axit thực tế cần dùng là :
max,tt = 1,5  0,0559 = 0,0838(kg/ngày)  0,1(kg/ngày)


Khối lượng riêng của axit H2SO4 85% bằng :  = 1779 kg/m3 [2]
Vậy lưu lượng axit H2SO4 là :
Qax

=

= 0,000056 (m3 /ngày)

Vậy tổng lưu lượng các dòng nước thải và hóa chất đưa vào bể phản ứng là :
Q = QCr + Qhc + Qax = 15 + 0,00018 + 0,000056 15 m3/ngày = 0,625 m3/h
- Có tphản ứng = 30 phút = 0,5 h (theo kết quả thí nghiệm mục 3.2.6)
Vậy thể tích bể phản ứng là :
Vr = Q  tphản ứng = 0,625  0,5 = 0,3125( m3)
- Chọn Vbể = 0,5 m3 để đảm bảo khả năng khuấy trộn và khơng gian trống. Bể có hai ngăn:
ngăn 1 dùng để cấp hóa chất và khuấy trộn; ngăn 2 xảy ra phản ứng.
- Kích thước xây dựng:
+ Chiều cao 1m, trong đó chiều cao sử dụng là 0,8m, còn khoảng trống là 0,2m.
+ Chiều rộng bể chọn bằng 0,5 m
+ Chiều dài bể là 2 m, chiều rộng bể là 0,5m
trong đó:

ngăn thứ nhất: 0,8m  0,5m  1m (dài  rộng  cao)
ngăn thứ hai: 1,2m  0,5m  1m (dài  rộng  cao)

 Chọn cánh khuấy
-

Chọn loại cánh khuấy chân vịt hai cánh, đường kính 300 mm

-

Số vịng quay của cánh khuấy : n = 300 vịng/phút = 5 vịng/s

-

Cơng suất cánh khuấy tính theo cơng thức sau [2]:
N = A.n3.d5. (w)

trong đó:
- A: hệ số xác định bằng thực nghiệm, với loại cánh khuấy chân vịt 2 cánh ta có A
= 0,985 [2]


- n: số vịng quay, vịng/s.
- d: đường kính cánh khuấy, d = 300 mm = 0,3 m
-  : khối lượng riêng của nước thải, có   1000 kg/m3
 N = 0,985 x 53 x 0,35 x 1000 = 3324,4 w  3,3 kw
-

Công suất động cơ điện:

Nđc =

kw.

: hiệu suất truyền lực từ động cơ sang cánh khuấy, chọn  = 0,6
 Nđc =

= 5,5 kw

3.3.4. Tính tốn lựa chọn thiết bị hịa trộn hóa chất keo tụ tạo bơng.
Thiết bị hịa trộn có dạng hình trụ trịn, được bố trí cánh khuấy bên trong. Nước thải
chứa Crơm ra khỏi bể khử đưa vào bể hịa trộn. Tại đây, dung dịch sữa vôi Ca(OH) 2 được
cấp vào để kết tủa các ion kim loại có trong nước thải. Thời gian khuấy trộn trong bể
khoảng 1520 phút
 Tổng lƣu lƣợng vào bể hòa trộn
- Phản ứng kết tủa ion kim loại xảy ra như sau:
Cr2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 = 3CaSO4 + 2Cr(OH)3
- Theo phương trình trên, để kết tủa 2x52g Cr+3 cần 3x74g Ca(OH)2
- Mặt khác, tải lượng của Cr+3 chính bằng tải lượng của Cr+6 là TCr = 1,65 g/h  lượng
6

Ca(OH)2 cần đưa vào bể hòa trộn là:
M=

= 3,522g/h  0,648(kg/ngày)

 Lưu lượng dung dịch sữa vôi đưa vào bể là:
Q = 0,0000695m3/h  0,0017(m3/ngày)
- Để đảm bảo tốt quá trình kết tủa, ta lấy dư lên thành Q K = 0,01 m3/h

 Tổng lưu lượng vào bể hòa trộn là:
Qtổng = QCr + QK = 0,625 + 0,0017 = 0,627( m3/h)
 Thể tích thiết bị hịa trộn
- Chọn thời gian khuấy trộn trong bể là: tk = 20 phút  Thể tích bể hịa trộn là:
V = Q x tk = 0,627x(20/60) = 0,21 (m3)
- Chọn chiều cao của thiết bị là 1,2m, trong đó chiều cao làm việc là 1 m
 Diện tích thiết bị là: S =

= 0,21m2

 Đường kính thiết bị là : d = 2

 0,5(m)

 Chọn cánh khuấy
Tương tự như chọn cánh khuấy cho bể phản ứng:
-

Chọn cánh khuấy chân vịt có 2 cánh với đường kính d = 300 mm

-

Số vịng quay n = 300 vịng/phút = 5vịng/s

-

Cơng suất cánh khuấy: N = 3,3 kw

-

Cơng suất động cơ điện: Nđc= 5,5 kw


KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
KẾT LUẬN
1. Đã tìm hiểu được quy mô, công nghệ sản xuất tại Công ty TNHH Tae Yang Việt
Nam. Quy mô sản xuất của Công ty khá lớn, mỗi năm cung cấp hàng triệu sản phẩm
thìa, dao, dĩa cho thị trường trong nước cũng như xuất khẩu. Công nghệ sản xuất của
công ty hiện nay khá hiện đại với 100% thiết bị máy móc chính được nhập khẩu từ
Hàn Quốc.
2. Đã tìm hiểu được đặc tính nước thải và hiện trạng xử lý của Công ty TNHH Tae
Yang Việt Nam. Theo khảo sát, Công ty vẫn chưa tách riêng dòng nước thải sinh
hoạt và sản xuất mà tập trung xử lý trong hệ thống xử lý chung dùng phương pháp
sinh học. Vì vậy, đặc tính nước thải của Cơng ty là có hàm lượng các chất hữu cơ
cao, hàm lượng crôm cũng khá cao. Tuy nhiên, sau hệ thống xử lý thì các chỉ tiêu
đều đạt quy chuẩn cho phép, chỉ riêng hàm lượng crôm đầu ra vẫn vượt quy chuẩn
cho phép 12 lần so với QCVN 40:2011/BTNMT-B.
3. Đã xác định được điều kiện tối ưu của các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử Cr6+
về Cr3+ tại giá trị pH = 3 với hiệu suất khử đạt 76,6% (Na2S), 77,9% (NaHSO3) và
81,8% (FeSO4); lượng chất khử NaHSO3 là 5g/1g Cr6+ đạt hiệu suất khử 84,4%;
trong khoảng thời gian 30 phút đạt được hiệu suất khử 82,2%.
4. Đã xác định được các điều kiện tối ưu đối với quá trình kết tủa Cr(OH)3 tại pH 10
với hiệu suất quá trình kết tủa đạt 76,18%; hàm lượng sữa vơi là 15g/1g Cr6+ đạt hiệu
suất 72,63%; có khuấy chậm trong khoảng thời gian 20 phút, hiệu suất đạt 74,88%
và thời gian lắng là 25 phút hiệu suất đạt 72,51%. Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn
cho phép của QCVN 40:2011/BTNMT-B.
5. Đã đề xuất giải pháp công nghệ và tính tốn một số các thiết bị chủ yếu trong dây
chuyền, để có thể áp dụng xử lý nước thải chứa crôm tại Công ty TNHH Tae Yang
Việt Nam.

KHUYẾN NGHỊ:
Loại hình nước thải cơng nghệ mạ là loại nước thải có tính ơ nhiễm cao, khơng chỉ có
crơm mà còn nhiều các chất độc hai khác như các chất tẩy rửa, các chất hữu cơ khó phân
hủy,…Vì vậy, qua nghiên cứu chúng tơi có những kiến nghị sau:


1. Tiếp tục nghiên cứu và áp dụng thực nghiệm sâu hơn về khả năng xử lý
crôm trong nước thải mạ
2. Cần chú ý đến nguồn phát thải để phân loại nước thải từ nguồn.
3. Cần nghiên cứu thêm để có thể áp dụng xử lý tất cả các thành phần ơ
nhiễm có trong nước thải.
4. Sau quy trình xử lý, một lượng bùn lắng được tạo ra. Vì vậy, để xử lý
mơi trường một cách triệt để tồn diện, cần nghiên cứu về biện pháp
thu hồi hoặc xử lý bùn thải sau khi xử lý nước thải.

References
 Tài liệu tiếng việt
1. Lê Quý An (2003), Hiện trạng ô nhiễm môi trường Việt Nam, NXB Quân đội nhân
dân.
2. Bộ môn q trình và thiết bị cơng nghệ hóa chất, Khoa Hóa, Trường Đại học Bách
khoa Hà Nội (1999), “Sổ tay q trình và thiết bị cơng nghệ hóa chất”, tập 2, Nhà
xuất bản Khoa học Kĩ thuật Hà Nội.
3. Đặng Kim Chi (1997), Hóa mơi trường, tr:198, Nhà xuất bản Khoa học Kĩ thuật, Hà
Nội
4. Nguyễn Văn Dục, Nguyễn Dương Tuấn Anh (2001). Ô nhiễm nước bởi kim loại nặng
ở khu vực cơng nghiệp Thượng Đình, Tạp chí khoa học, Đại học Quốc gia, Hà Nội,
T. XVII, No2, pp. 19-25.
5. Nguyễn Thị Hà, Trần Thị Hồng, Nguyễn Thanh Nhàn, Đỗ Thị Cẩm Vân, Lê Thị Thu
Yến (2007), “Nghiên cứu khả năng hấp thu một số kim loại nặng (Cu 2+, Pb2+, Zn2+)

trong nước của nấm men Saccharomyces cerevisiae”, Tạp chí Khoa học ĐHQG Hà
Nội, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, (số 23-2007), trang 99.
6. Trần Tứ Hiếu, Phạm Hùng Việt, Nguyễn Văn Nội (1999). Giáo trình Hố Mơi trường
cơ sở, Khoa Hố học.
7. Trần Minh Hồng, Nguyễn Văn Thanh, Lê Đức Tri (1999), Sổ tay mạ điện, Nhà xuất
bản Khoa học và kỹ thuật.
8. Trần Minh Hoàng (2007), Phân tích dung dịch mạ điện, Nhà xuất bản Đại học Bách
Khoa Hà Nội.

21


9. Đặng Đình Kim (2002), Hồn thiện và triển khai công nghệ xử lý kim loại nặng từ
nước thải công nghiệp mạ điện bằng phương pháp sinh học và hóa học, báo cáo đề
tài cấp Trung tâm KHTN và CNQG.
10. Nguyễn Khương (2006), Mạ điện tập 1, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật.
11. Nguyễn Văn Lộc (2001), Công nghệ mạ điện, Nhà xuất bản Giáo dục.
12. Nguyễn Văn Lộc (2001), Kỹ thuật mạ điện, Nhà xuất bản Giáo dục.
13. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (1999). Công nghệ xử lý nước thải. NXB KHKT.
14. Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (1997). Giáo trình Hố Lý cơ
sở, Tập 2, NXB Giáo dục.
15. Niên giám thống kê tỉnh Hưng Yên năm 2011
16. Đặng Thị Thơm (2008), Nghiên cứu quy trình xử lý crom và photpho trong nước thải
mạ, Luận văn thạc sĩ, Trường ĐHKHTN, Hà Nội.
17. Sở khoa học, cơng nghệ và mơi trường Tp Hồ Chí Minh (1998), Sổ tay hướng dẫn
xử lý ô nhiễm công nghiệp trong sản xuất tiểu thủ công nghiệp – Tập 8. Xử lý ô nhiễm
ngành mạ điện.
18. Đông Thu Vân (2011), Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải công nghiệp mạ điện
tại cụm công nghiệp Phùng, Hà Nội. Luận văn thạc sĩ, Trường ĐHKHTN, Hà Nội.
19. Một số trang Web:

- Website tỉnh Hưng Yên: http:// www. hungyen.gov.vn
- Website Cục BVMT: http:// www.nea.gov.vn
- Website Bộ TN và MT: http:// www.monre.gov.vn
- Website Bộ Xây dựng: http:// www. moc.gov.vn
 Tài liệu tiếng anh
20. A. K. Mittal (2003), Waste Water Generation and Treatment Processes in “BraKe
Shoe Manufacturing Industry” Environmental Enginering and Management Indian
Institue of Technology New Delhi.
21. Deng. B (1995) Chromium (VI) reduction by Naturally occurring organic compounds
– kinetics of direct and suface catalyzed reactions, Ph.D.Thesis. Thejohns Hopkins
University.
22. Eary L.E., and D.Rai (1998) – Chromate removal from aqueous wastes by reduction
with ferrous iron. Environ. Sci. Technol. Vol 22. pp.972-977.
23. Environment Protection Authority of Vitoria (1982) – Treament of Heavy metal
Discharges to comply with receiving water quality objectives, Publication 149,
Melbuorne.

22


24. Frederick T. Stanin and Malcolm Pirnie, “The Transport and Fate of Cr(VI) in the
Environment”, L1608_C05.fm Page 161 Friday, July 23, 2004
25. Jyoon, Ylee, S.Kim (2001). Investigation of the reaction pathway of radicals
produced by fenton oxidation in the conditions of wastewater treatment. Water
Science and Technology. Vol 44. No5, pp.15-21.
26. M. Ajmal (1996), Studies on removal and recovery of Cr(VI) from electroplating
wastes, Water Research, Vol 50. N0 6, pp.1482-1487.
27. Nelson Leonard Nemerow (2006), Industrial Waste Treatment, Elsevier Sicence And
Technology Books.
28. Rowland, G.P., JR. 1939. Photoelectric colorimetry – Optical study of permanganate

ion and of chromium-diphenylcacbazide system. Anal. Chem. 11:442.
29. S. Wadley, T.D Waiter (2004), Fenton process in advanced oxidation for water and
wastewater treatment (Ed.S.Parsons). IWA P Publishing, pp.111-137.
30. Sohair I. Abou-Elela Hanan S.Ibrahim Enas Abou-Taleb (2008), Heavy metal
removal and cyanide destruction in the metal plating industry: an integrated approach
from Egypt, Environmentalist pp:223-229.
31. World Bank, Environmental Department (1996) Pollution Prevention and
Abatement: Electroplating Industry, Technical Background Document.
32. J.K. Satpathy and M. Chaudhuri (1995), Treatment of Cadimium plating and
Chromium-plating wastes by iron oxid-coasted sand, Water Environment Research
Water Environment Research, Vol 68.N05, pp:788-790.

23