1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải và đề xuất giải pháp thu hồi axit nitoric trong nước thải cho nhà máy nhôm kim sen, bắc ninh

83 9 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Và Đề Xuất Giải Pháp Thu Hồi Axit Nitoric Trong Nước Thải Cho Nhà Máy Nhôm Kim Sen, Bắc Ninh
Tác giả Nguyễn Thị Yến
Người hướng dẫn PGS.TS. Huỳnh Trung Hải, TS. Vũ Văn Mạnh
Trường học Đại học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường
Thể loại luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản 2016
Thành phố Hà Nội
Định dạng
Số trang 83
Dung lượng 1,26 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1: TỔ NG QUAN V Ề CÔNG NGH Ệ M Ạ NHÔM VÀ THU H Ồ I AXIT (12)
  • HNO 3 TRONG NƯỚ C TH Ả I M Ạ T Ạ I VI Ệ T NAM (12)
    • 1.1. T ổ ng quan v ề công ngh ệ m ạ nhôm và ô nhi ễm môi trường do nướ c th ả i m ạ nhôm gây ra (12)
      • 1.1.1. Công ngh ệ m ạ nhôm và các ch ấ t th ả i (12)
      • 1.1.2. Ảnh hưở ng c ủ a ch ấ t th ả i m ạ nhôm đến môi trườ ng (13)
      • 1.1.3. Ảnh hưở ng c ủ a axit HNO 3 trong nướ c th ả i m ạ nhôm (15)
    • 1.2. Các phương pháp xử lý nướ c th ả i m ạ nhôm (17)
      • 1.2.1. Các phương pháp xử lý nướ c th ả i xi m ạ (17)
      • 1.2.2. Công ngh ệ x ử lý nướ c th ải điể n hình c ủa cơ sở m ạ nhôm trong nướ c (20)
    • 1.3. T ổ ng quan v ề công ngh ệ thu h ồ i ax it trong nướ c th ả i m ạ nhôm (21)
      • 1.3.1. Tình hình thu h ồ i axit HNO 3 t ại các cơ sở m ạ (21)
      • 1.3.2. Các phương pháp thu hồi axit trong nướ c th ả i m ạ nhôm (22)
    • 1.4. Khái quát v ề công ngh ệ XLNT m ạ t ạ i nhà máy nhôm Kim Sen (27)
      • 1.4.1. Gi ớ i thi ệu sơ lượ c v ề nhà máy nhôm Kim Sen (27)
      • 1.4.2. Gi ớ i thi ệ u h ệ th ố ng XLNT hi ệ n h ữ u c ủ a nhà máy Kim Sen (33)
  • CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHỆ XLNT VÀ ĐỀ XU Ấ T GI Ả I PHÁP THU (35)
    • 2.1. Hi ệ n tr ạ ng công ngh ệ x ử lý nướ c th ả i m ạ t ạ i nhà máy nhôm Kim Sen (35)
      • 2.1.1. Lưu lượ ng và thành ph ần nướ c th ả i (35)
      • 2.1.2. Sơ đồ công ngh ệ x ử lý nướ c th ả i nhà máy nhôm Kim Sen (36)
    • 2.2. Đánh giá công nghệ XLNT m ạ t ạ i nhà máy nhôm Kim Sen (43)
      • 2.2.1. Đặ c tính k ỹ thu ậ t c ủ a h ệ th ố ng x ử lý nướ c th ả i (43)
      • 2.2.2. Hi ệ u qu ả c ủ a quá trình x ử lý (49)
    • 2.3. Đề xu ấ t các gi ả i pháp gi ả m thi ể u ô nhi ễ m và thu h ồ i axit HNO 3 trong nướ c (50)
      • 2.3.1. Áp d ụ ng các gi ả i pháp s ả n xu ấ t s ạch hơn trong công nghiệ p m ạ nhôm (50)
      • 2.3.2. Đề xu ấ t l ự a ch ọ n công ngh ệ thu h ồ iaxit HNO 3 t ạ i nhà máy nhôm Kim Sen (53)
  • CHƯƠNG 3: THIẾ T K Ế C Ả I T Ạ O H Ệ TH Ố NG THU H Ồ I AXIT HNO 3 TRONG NƯỚ C TH Ả I T Ạ I NHÀ MÁY NHÔM KIM SEN (60)
    • 3.1. Cơ sở l ự a ch ọn để tính toán thi ế t k ế (60)
      • 3.1.1. D ữ li ệu đầ u vào (60)
      • 3.1.2. Cơ sở l ự a ch ọ n tính toán h ệ th ố ng thu h ồ i axit HNO 3 (60)
    • 3.2. Tính toán thi ế t k ế c ả i t ạ o h ệ th ố ng XLNT thu h ồ i axit HNO 3 (66)
      • 3.2.1. Song ch ắ n rác c ủ a dòng th ả i axit HNO 3 (66)
      • 3.2.2. Kích thướ c c ủ a b ể l ắ ng cát và phân ly d ầ u m ỡ dòng th ả i axit HNO 3 (66)
      • 3.2.3. Ch ọ n b ể điề u hò a lưu lượ ng (67)
      • 3.2.4. Thi ế t b ị l ọ c thô (69)
      • 3.2.5. Tính toán thi ế t b ị trao đổ i ion (71)
    • 3.3. Phân tích hi ệ u qu ả chi phí và xây d ự ng h ệ th ố ng (74)
      • 3.3.1. Khái toán chi phí c ả i t ạ o và v ậ n hành h ệ th ố ng XLNT thu h ồ i axit HNO 3 (74)
      • 3.3.2. B ố trí m ặ t b ằ ng xây d ự ng và v ậ n hành ch ạ y th ử h ệ th ố ng (77)
      • 3.3.3. Hi ệ u qu ả và l ợi ích thu đượ c khi xây d ự ng h ệ th ố ng (79)
  • HNO 3 (60)

Nội dung

TRONG NƯỚ C TH Ả I M Ạ T Ạ I VI Ệ T NAM

T ổ ng quan v ề công ngh ệ m ạ nhôm và ô nhi ễm môi trường do nướ c th ả i m ạ nhôm gây ra

1.1.1 Công nghệ mạ nhôm và các chất thải [3]

Quá trình mạ nhôm, hay còn gọi là anode hóa nhôm, tạo ra một lớp phủ bề mặt siêu cứng cho nhôm mà không làm yếu đi liên kết của kim loại này Lớp oxy hóa này có độ dày chỉ từ 10 đến 12 micromet, mang lại độ bền và khả năng chống ăn mòn cao cho sản phẩm.

Anode hóa nhôm là quá trình xử lý bề mặt nhôm, trong đó thanh nhôm được chuyển hóa thành các anode cực dương, trong khi cực âm là bể hóa chất Khi dòng điện chạy qua bể, bề mặt nhôm sẽ được oxi hóa, tạo ra một lớp bọc cứng gần như kim cương thay thế lớp nhôm thông thường.

+ Đưa thanh nhômvào bể anode chứadung dịch điện phân có thành phần thích hợp như

+ Tại đây, thanhnhôm được coi làcực dương và bể hóa chấtlà cực âm.

Dòng điện chạy qua bể anode tạo ra quá trình oxy hóa bề mặt nhôm, hình thành một lớp phủ mỏng và siêu cứng thay thế lớp nhôm nguyên bản Lớp oxy hóa này không chỉ bảo vệ thanh nhôm khỏi ăn mòn và gỉ sét mà còn có độ cứng gần bằng kim cương, mang lại hiệu quả bảo vệ tối ưu cho sản phẩm.

Trong giai đoạn đầu của quá trình anod hóa nhôm, một lớp màng oxit nhôm Al2O3 đặc khít và mỏng được hình thành, với độ dày khoảng 0,01 – 0,1 µm, chiếm 0,5 – 2% tổng độ dày của lớp oxit Al2O3 gắn chặt vào bề mặt nhôm kim loại và không thay đổi trong quá trình anod hóa Trên nền lớp oxit nhôm mỏng này, lớp Al2O3 thứ hai sẽ hình thành, bao gồm vô số cột rỗng với độ dày từ 1-500 µm.

Chất điện ly dùng trong quá trình anode hóa nhôm phải chứa một hay vài anion trong số các anion gốc axit chứa oxy sau: NO3 -, SO4 2-, PO4 3-, (COO)2 2-, …

Quá trình anode hóa nhôm dẫn đến sự hình thành Al2O3 thông qua sự liên kết giữa nhôm kim loại và oxy Quá trình này bao gồm nhiều bước sơ cấp như hấp thụ, khuếch tán, điện ly, phóng điện và các phản ứng hóa học khác xảy ra trên bề mặt nhôm khi tiếp xúc với dung dịch chất điện phân.

Al 3+ + NO3 - + H2O → Al2O3 + HNO3 Đồng thời với quá trình tạo thành Al2O3 trên bề mặt nhôm luôn kèm theo phản ứng hòa tan nó:

Al2O3 + 3H2SO4→ Al2(SO4)3 + 3H2O Quá trình hòa tan này làm cho lớp oxit có lỗ xốp

1.1.2 Ảnh hưởng của chất thải mạ nhôm đến môi trường a Ảnh hưởng của nước thải

Nước thải mạ nhôm chứa nhiều muối kim loại độc hại, hòa tan trong nước và thẩm thấu vào nguồn nước ngầm Sự xâm nhập này có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người và sinh vật xung quanh khu công nghiệp, dẫn đến nguy cơ nhiễm độc mãn tính.

Nước thải công nghiệp chứa nhiều chất độc hại như axit, kiềm, xianua và kim loại nặng có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe động vật Sự tiếp xúc với các chất độc này có thể dẫn đến nhiễm độc, nguy hiểm hoặc thậm chí tử vong, tùy thuộc vào liều lượng, thời gian tiếp xúc và khả năng chịu đựng của từng loài.

Việc các cơ sở mạ xả thải trực tiếp nước thải chưa qua xử lý là nguyên nhân chính dẫn đến sự xuất hiện của các ion kim loại độc hại trong đất, nước ngầm và nguồn nước mặt, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng.

Trong những năm gần đây, sự gia tăng dân số và phát triển kinh tế đã thúc đẩy ngành công nghiệp mạ phát triển mạnh mẽ, kéo theo nhu cầu về nước sạch ngày càng tăng.

Sự gia tăng hoạt động công nghiệp mạ không chỉ làm tăng sản lượng mà còn dẫn đến việc gia tăng lượng rác thải và nước thải Hệ quả của điều này đã tác động đáng kể đến môi trường cũng như nguồn nước sinh hoạt tại một số địa phương.

Nước thải công nghiệp mạ chứa axit, kiềm và các ion kim loại độc hại, gây ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu quả xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học.

Al 3+ , Cr 6+ , Ni 2+ , Cu 2+ đã kìm hãm hoặc giết chết vi sinh vật trong quá trình làm sạch nước thải bằng các phương pháp sinh học

Nước thải mạ chứa nhiều axit, dẫn đến tình trạng ăn mòn hệ thống cống rãnh và đường ống Quá trình thủy phân axit giải phóng axit béo, tạo ra lớp váng nổi có khả năng kết dính, gây tắc nghẽn cống và đường ống Bên cạnh đó, khí thải từ quá trình này cũng gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường.

Bụi kim loại sinh ra trong quá trình gia công bề mặt trước khi mạ có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng Khi hít phải, bụi kim loại có thể dẫn đến bệnh bụi phổi, đồng thời gây viêm da và viêm niêm mạc họng, mũi Việc kiểm soát bụi kim loại là rất cần thiết để bảo vệ sức khỏe người lao động.

Các dung môi hữu cơ bay hơi, kiềm và hơi axit có thể gây khó chịu khi tiếp xúc và nếu kéo dài, có thể dẫn đến bệnh mãn tính hoặc ung thư Hơi axit khi thoát ra ngoài gặp lạnh, đặc biệt vào mùa đông, sẽ ngưng tụ thành các giọt mù axit nhỏ lơ lửng trong không khí, gây ra các bệnh về đường hô hấp.

Chất thải rắn từ quy trình sản xuất công nghiệp mạ đa dạng về loại hình, nhưng chủ yếu chứa các kim loại nặng và kim loại độc hại.

Các phương pháp xử lý nướ c th ả i m ạ nhôm

1.2.1 Các phương pháp xử lý nước thải xi mạ

Nước thải từ nhà máy mạ nhôm có thành phần đa dạng và nồng độ biến đổi lớn, với pH có thể thay đổi từ axit đến trung tính hoặc kiềm Để xử lý loại nước thải này, cần áp dụng các phương pháp phù hợp với từng loại nước thải và nồng độ tạp chất Một trong những phương pháp hiệu quả là oxi hóa – khử và kết tủa hóa học.

Phản ứng oxi hóa - khử là quá trình sử dụng các tác nhân oxi hóa như Clo, Oxy, hay peoxyt và các tác nhân khử như Na2SO3, FeSO4 để chuyển đổi các chất ô nhiễm thành dạng ít ô nhiễm hoặc không ô nhiễm.

Phản ứng kết tủa hóa học là quá trình diễn ra khi các chất trong nước thải phản ứng với kim loại tại pH thích hợp, tạo ra chất kết tủa có thể tách ra bằng phương pháp lắng Đây là phương pháp xử lý nước thải phổ biến nhất hiện nay.

Quá trình oxy hóa khử được áp dụng để tách các kim loại từ nước thải thông qua các điện cực nhúng, khi có dòng điện một chiều đi qua.

Anot không hòa tan được chế tạo từ Grafit hoặc Chì oxit, trong khi Catot được làm từ molipđen hoặc hợp kim Vonfram – sắt – niken Tại Catot, quá trình khử diễn ra, trong đó kim loại nhận điện tử để tạo thành ion ít độc hơn hoặc hình thành kim loại bám vào điện cực.

Me m+ + (m-n)e - → Me n+ , (m>n>=0) (Trong đó m, n là các số oxy hóa của kim loại Me) c Phương pháp hấp phụ

Quá trình hấp phụ chủ yếu diễn ra dưới dạng hấp phụ vật lý, trong đó các chất ô nhiễm như ion kim loại di chuyển đến bề mặt của chất rắn, được gọi là chất hấp phụ.

Hấp phụ sinh học là phương pháp hiệu quả để loại bỏ kim loại và các hợp chất của chúng khỏi nước thải, sử dụng các vật liệu sinh học như Chitosan.

Polyme sinh học glucosamine là sản phẩm được tạo ra từ quá trình deacetyl hóa chitin, có nguồn gốc từ vỏ tôm, cua, một số loại nấm và động vật giáp xác Với dung lượng hấp phụ lên đến 241 mg Cr6+/g, polyme này cho thấy tiềm năng ứng dụng cao trong phương pháp trao đổi ion.

Là quá trình trao đổi diễn ra giữa các ion có trong dung dịch và các ion trong pha rắn, được đặc trưng bởi dung lượng trao đổi

Việc chọn lựa vật liệu trao đổi ion chọn lọc là yếu tố quan trọng trong quá trình thu hồi kim loại quý hiếm Khi các vật liệu này đạt đến trạng thái bão hòa, cần thực hiện tái sinh hoặc thay thế chúng để duy trì hiệu quả thu hồi.

Các điều kiện kỹ thuật cần tuân thủkhi dùng phương pháp trao đổi ion là [10]:

Nước thải cần được xử lý bằng cách loại bỏ các tạp chất cơ học, hấp phụ dầu mỡ, chất hữu cơ và các chất độc hại như nhựa ionit trước khi tiến hành quá trình trao đổi ion.

- Tổng lượng muối tạp trong nước thải cần xửlý không được vượt quá 1- 2g/l Vậy nên rửa thu hồi trước giảm bớt nồng độ hóa chất trong nước rửa thải

Phương pháp trao đổi ion là giải pháp hiệu quả để xử lý nước thải chứa crom và nước thải có tính kiềm - axit, tuy nhiên cần thiết phải phân luồng dòng thải Đối với nước thải chứa crom với khối lượng nhỏ, phát sinh từ 1 - 2 bể rửa, việc sử dụng một bộ trao đổi ion là phù hợp.

Sử dụng trao đổi ion ngay tại các bể rửa là giải pháp tối ưu, giúp thiết kế thiết bị loại bỏ những tạp chất cần thiết theo yêu cầu chất lượng nước trong quá trình rửa Phương pháp này không chỉ nâng cao hiệu quả kinh tế mà còn giảm thiểu lượng cống rãnh và ống dẫn, đồng thời cho phép tái sử dụng nước và hóa chất thu hồi.

Việc tái sinh nhựa trao đổi ion và chất hấp phụ cần được thực hiện riêng biệt, sử dụng các dung dịch tái sinh khác nhau Sau mỗi chu kỳ làm việc, quá trình tái sinh phải tuân thủ đúng quy định Các thông số vận hành, thời gian và tính toán thiết bị cho mỗi chu kỳ đều dựa trên hoạt động cụ thể của từng dây chuyền.

Phương pháp trao đổi ion thường được sử dụng để xử lý triệt để nước thải đã qua xử lý hóa chất, mang lại ưu điểm là dung dịch tái sinh có thể được kết hợp với nhóm làm sạch bằng hóa chất, giúp đơn giản hóa quy trình công nghệ Việc kết hợp xử lý hóa học với trao đổi ion không chỉ giảm diện tích xây dựng mà còn làm giảm dung tích công trình xử lý so với việc chỉ áp dụng phương pháp trao đổi ion.

Phương pháp xử lý nước thải bằng sinh học dựa trên nguyên lý sử dụng các loại thực vật, vi sinh vật và vi khuẩn như bèo tổ ong và tảo để tiêu hủy kim loại nặng Những sinh vật này hấp thụ kim loại nặng trong nước thải như một nguồn dinh dưỡng, giúp chúng phát triển và tồn tại.

T ổ ng quan v ề công ngh ệ thu h ồ i ax it trong nướ c th ả i m ạ nhôm

1.3.1 Tình hình thu hồi axit HNO 3 tại các cơ sở mạ

Hệ thống "không dòng thải" đang trở thành lựa chọn khả thi cho ngành công nghiệp, nhờ vào khả năng khôi phục và tái sử dụng axit HNO3 có trong nước thải Khi chi phí xử lý và thải bỏ chất thải ngày càng tăng, việc tái sử dụng nước thải sẽ trở nên tiết kiệm hơn so với phương pháp xử lý và loại bỏ truyền thống.

Nước thải đã qua xử lý có thể tái sử dụng cho các hoạt động phụ trợ như rửa, làm sạch, tẩy gỉ và vệ sinh sàn xưởng Đến 90% lượng nước sử dụng trong quá trình mạ điện chủ yếu cho các hoạt động rửa, cho thấy lợi ích rõ ràng của việc tái sử dụng nguồn tài nguyên này.

Hố thu gom Hố thu gom

Bể khử Bể kết tủa Bểđông keo tụ

Bểđiều hòa kết hợp trung hòa dòng thải

Bơm bùn Máy ép bùn Đóng bao đem chôn lấp hoặc thu hồi kim loại

Việc thu hồi axit HNO3 từ nước thải mang lại lợi ích to lớn, giúp ngăn chặn ô nhiễm tại nguồn phát sinh và chuyển đổi chất thải thành nguồn nguyên liệu tái sử dụng trong sản xuất.

1.3.2 Các phương pháp thu hồi axit trong nước thải mạ nhôm

Các phương pháp thu hồi axit nitric cũng đồng thời là các phương pháp xử lý, nhưng việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào mục đích cụ thể của từng quá trình Hai phương pháp chính được sử dụng để thu hồi axit nitric là bay hơi và trao đổi ion Trong đó, phương pháp bay hơi là một trong những lựa chọn hiệu quả để thu hồi axit này.

Phương pháp bay hơi cưỡng bức là kỹ thuật cho phép gia nhiệt chất lỏng đến điểm sôi, từ đó làm cho nước dần chuyển hóa thành hơi Để bay hơi 1 kg nước ở nhiệt độ 100 độ C, cần sử dụng một lượng năng lượng nhất định.

Năng lượng 2300 kJ (0,64 Kwh) tồn tại trong hơi nước, và nếu không thu hồi năng lượng này thông qua quá trình ngưng tụ, chi phí để làm bay hơi một lượng lớn nước sẽ trở nên rất cao.

Thiết bị bay hơi áp suất là loại thiết bị phổ biến nhất trong ngành công nghiệp mạ điện, với cơ chế hoạt động cho phép chất lỏng và không khí di chuyển ngược chiều, tạo ra diện tích tiếp xúc lớn để tối ưu hóa quá trình bay hơi Không khí bão hòa hơi nước ở nhiệt độ 20-30°C được thải ra môi trường qua thiết bị phân tách mù Tuy nhiên, thiết bị này tiêu thụ nhiều năng lượng, dẫn đến chi phí vận hành cao, trừ khi doanh nghiệp tận dụng nhiệt dư để giảm thiểu chi phí bay hơi.

Thiết bị bay hơi chân không tiêu thụ ít năng lượng hơn nhưng có chi phí cao hơn Chất lỏng bay hơi ở áp suất thấp, với hơi nước được bơm ra và ngưng tụ dễ dàng Do đó, thiết bị này không cần lượng không khí lớn như thiết bị bay hơi áp suất thông thường Đây là ưu điểm lớn khi không khí có thể tạo ra hợp chất không mong muốn với chất lỏng.

Thiết bị bay hơi chân không thường được thiết kế với nhiều bậc bay hơi nhằm giảm thiểu tiêu thụ năng lượng Trong quá trình này, chất lỏng bay hơi song song với chuyển động trong ống, trong khi hơi ngưng tụ trên bề mặt gia nhiệt để tối ưu hóa việc sử dụng nhiệt.

Thiết bị bay hơi này sử dụng ống đặc biệt với các bàn chải quay trên bề mặt gia nhiệt, giúp kiểm soát độ dày của màng lỏng Đây là một giải pháp bay hơi hiệu quả, tiêu thụ ít năng lượng (dưới 50Wh/lít nước bay hơi) và phù hợp cho việc xử lý chất lỏng bẩn.

Mặc dù chi phí năng lượng gia tăng, kỹ thuật bay hơi cưỡng bức vẫn được áp dụng rộng rãi để thu hồi hóa chất từ nước rửa Hiện nay, các thiết bị bay hơi tiêu thụ năng lượng rất thấp, chỉ khoảng 50 Wh/kg nước, tạo ra nhiều cơ hội cho việc ứng dụng công nghệ này trong các ngành công nghiệp khác nhau.

Phương pháp bay hơi nước róc/nước rửa thường được sử dụng cho nước róc/nước rửa trong mạ crom trang trí và mạ crom cứng Do tiêu tốn nhiều năng lượng, phương pháp này thường kết hợp với các quá trình cô đặc khác và các giải pháp như rửa nhiều bậc để giảm thiểu thể tích cần bay hơi Nhiệt lượng cần thiết cho quá trình bay hơi một phần được cung cấp từ quá trình mạ, nhờ vào sự sinh nhiệt trong chu trình Đây là một chu kỳ khép kín không tạo ra chất thải Bên cạnh đó, phương pháp trao đổi ion cũng được áp dụng trong quy trình này.

Phương pháp trao đổi ion là quá trình diễn ra sự trao đổi giữa các ion trong dung dịch và các ion trong pha rắn, được xác định bởi khả năng hấp phụ của các ionit, hay còn gọi là dung lượng trao đổi.

Trao đổi ion diễn ra theo tỉ lệ tương đương và có thể là phản ứng thuận nghịch trong một số trường hợp Phản ứng này xảy ra do sự chênh lệch thế hóa học giữa các ion tham gia trao đổi.

Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp trao đổi ion giúp loại bỏ các ion kim loại như Cr 6+, Ni 2+, Cu 2+, Zn 2+ và các anion như NO3-, SO4 2-, Cr2O7, CN- khỏi nước thải, đảm bảo nước được làm sạch hiệu quả.

Các chất trao đổi ion rất đa dạng, tùy thuộc vào yêu cầu xử lý người ta có thể chọn những chất trao đổi ion khác nhau

Khái quát v ề công ngh ệ XLNT m ạ t ạ i nhà máy nhôm Kim Sen

1.4.1 Giới thiệu sơ lược về nhà máy nhôm Kim Sen

Nhà máy Kim Sen, Bắc Ninh chính thức được thành lập năm 2013, được đầu tư bởi

Tập đoàn Thang Long và Công ty TNHH Việt Phát Thang Long chuyên sản xuất và cung cấp nhôm thanh định hình cho ngành công nghiệp và xây dựng.

Nhà máy Kim Sen, được xây dựng với sự hỗ trợ của Tập đoàn thang máy thiết bị Thăng Long và Công ty TNHH Việt Phát Thăng Long, đã chính thức đi vào hoạt động vào quý III năm 2015 Sau một thời gian dài nghiên cứu và thực hiện, nhà máy được hình thành trên diện tích hơn 2 hecta tại KCN Yên Phong, bao gồm hệ thống khối văn phòng và khối nhà xưởng quy mô lớn.

Bắc Ninh sở hữu dây chuyền máy móc hiện đại, được nhập khẩu nhằm sản xuất và cung cấp nhôm thanh định hình chất lượng cao, đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe của khách hàng.

Nhà máy Kim Sen hiện đang vận hành dây chuyền đùn ép nhôm hiện đại với công suất 945 tấn nhôm thỏi mỗi tháng Quá trình xử lý bề mặt sản xuất nhiều dòng sản phẩm đa dạng như mạ dương cực (anode), sơn tĩnh điện, sơn vân gỗ và xử lý phủ phim bề mặt Nhôm thỏi (Billet) được nhập khẩu 100% từ Australia và trải qua quy trình biến tính Bo, Ti, cùng đồng hoá, sau đó được kiểm tra khuyết tật trước khi đùn ép, đảm bảo sản phẩm nhôm thanh định hình đạt chất lượng cao, đáp ứng yêu cầu khắt khe của các công trình.

Dây chuyền mạ Anode có công suất khoảng 400 tấn/tháng, tương đương 300.000 m²/tháng, chuyên cung cấp sản phẩm nhôm Anode cho hai dây chuyền sản xuất chính: Anode mờ nhúng Crom và Anode phủ ED Sản phẩm đa dạng với các màu sắc như trắng, vàng, ghi, nâu, đen, đáp ứng nhu cầu phong phú của thị trường.

Nhà máy sử dụng khoảng 945 tấn nhôm mỗi tháng, cùng với 5% hóa chất tẩy rửa kiềm và axit cho quá trình anode, tương đương khoảng 45 tấn/tháng Ngoài ra, cần khoảng 4 tấn chất xi mạ màu mỗi tháng Đây là số liệu được tính toán theo báo cáo của luận chứng kinh tế kỹ thuật năm 2014.

Loại hợp kim được sử dụng trong quá trình sản xuất nhôm thanh định hình là hợp kim nhôm 6063, 6061 và 6005

Bảng 1.4 Thành phần hóa học của hợp kim nhôm

Nguồn: Nhà máy Kim Sen, Bắc Ninh 11/2015

Nhà máy Kim Sen hoạt động trong lĩnh vực sản xuất và cung cấp nhôm thanh định hình phục vụ công nghiệp và xây dựng

Nhôm thanh định hình của Kim Sen được sử dụng chủ yếu cho các lĩnh vực sau:

− Nhôm xây dựng: hệ mặt dựng, hệ cửa đi, hệ cửa sổ

− Nhôm công nghiệp: năng lượng, hỗ trợcơ khí, giao thông vận tải

− Ứng dụng khác: trang trí nội ngoại thất, tiêu dùng dân dụng, ứng dụng khác…

+ Gia công đùn ép billet nhôm

+ Xử lý bề mặt: sơn tĩnh điện, xi mạ anode các sản phẩm nhôm thô sau hóa già

+ Thiết kế khuôn theo yêu cầu riêng của khách hàng

+ Tư vấn thiết kế hệ thống thi công lắp dựng nhôm kính

+ Cùng nhiều các dịch vụ khác …

Al Mg Si Fe Mn Zn Cu Cr Ti Tạp chất khác

• Quy trình sản xuất thanh nhôm định hình

Hình 1.2 Quy trình sản xuất thanh nhôm định hình

1 Nhập khẩu và kiểm tra phân tích nguyên liệu: nguyên liệu của quá trình đùn ép nhôm thanh định hình được nhập vềdưới dạng thỏi thô, gọi là phôi nhôm (Billet) Phôi nhôm là một dạng hợp kim của nhôm và nhiều nguyên tố khác như đồng, thiếc, mangan, silic, magie, … Trong đó, loại hợp kim hay sử dụng trong quá trình sản xuất nhôm thanh định hình là hợp kim nhôm 6063, 6061 và 6005

2 Quy trình đùn ép thanh nhôm định hình: phôi nhôm sau khi phân tích thành phần kim loại đạt yêu cầu sẽ được đưa vào máy cắt nóng khoảng 430 – 450 độ để cắt ra các đoạn

Billet được cắt theo chiều dài phù hợp với mục đích sản xuất Sau đó, cả Container và khuôn được gia nhiệt đến nhiệt độ từ 430 đến 450 độ Khi nhiệt độ đạt yêu cầu, Billet nhôm sẽ được đưa vào Container, và khuôn sẽ được đặt vào trong DIE RING và DIE HOUSE.

Chày ép nhôm hoạt động ở nhiệt độ lên tới 580 độ C, tạo ra lực nén lớn để sản xuất thanh nhôm định hình theo khuôn thiết kế Thanh nhôm được đùn ở nhiệt độ khoảng 530 độ C, sau đó được làm mát trên giàn băng tải, tiếp theo là hệ thống kéo căng và cắt để tạo ra sản phẩm theo yêu cầu.

Hình 1.3 Quy trình đùn ép thanh nhôm định hình của nhà máy Kim Sen

3 Gia tăng độ cứng thanh nhôm: các thanh nhôm định hình được tạo ra sau giai đoạn đùn ép rất mềm Vì vậy, các thanh nhôm được đưa vào lò hóa già trong khoảng 4 tiếng ở nhiệt độ từ 180 – 220 độ C nhằm gia tăng độ cứng của thanh nhôm.Mức này sẽ tạo ra sản phẩm có độ cứng nhất định khoảng 10 – 15 HW tùy thuộc vào mục đích của sản phẩm

4 Kiểm tra chất lượng sản phẩm: sau khi xử lý độ cứng, tại nhà máy Kim Sen thanh nhôm định hình phải qua quá trình kiểm tra chất lượng sản phẩm như kiểm tra bề mặt sản phẩm, kiểm tra biên dạng sản phẩm với bản vẽ tỷ lệ 1:1, kiểm tra tỷ lệ đơn trọng sản phẩm so với thiết kế, kiểm tra độ thẳng của thanh, kiểm tra độ cứng sau hóa già Nếu đạt yêu cầu chất lượng sản phẩm sẽđược đem đi xử lý bề mặt

5 Xử lý bề mặt thanh nhôm: để gia tăng độ bền của sản phẩm và nâng cao tính thẩm mỹ, tùy vào mục đích sử dụng, thanh nhôm định hình có thể trải qua một trong ba quá trình xử lý bề mặt như anode, sơn tĩnh điện hoặc sơn vân gỗ

• Quy trình anode sản phẩm

Hình 1.4 Quy trình anode sản phẩm

• Quy trình sơn tĩnh điện/sơn vân gỗ

Hình 1.5 Quy trình sơn tĩnh điện/sơn vân gỗ

6 Kiểm tra chất lượng lần cuối, đóng gói nhập kho, vận chuyển và phân phối: trước khi trở thành thành phẩm, thanh nhôm sẽ được kiểm tra chất lượng lần cuối bằng các máy móc, thiết bị như máy thử độ bền kéo, thử độ bền uốn, máy đo độ cứng, máy xác định chiều dày của lớp phủ bề mặt, … Cuối cùng những thanh nhôm định hình sẽđược đóng gói và được đưa vào sử dụng b Nhận xét chung:

Hiện tại, hệ thống hiện có của nhà máy đang trong giai đoạn thử nghiệm ban đầu và đã đảm bảo tiêu chuẩn dòng thải cho phép Cụ thể, nước thải sau khi được xử lý tại nhà máy đáp ứng các yêu cầu về chất lượng.

ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHỆ XLNT VÀ ĐỀ XU Ấ T GI Ả I PHÁP THU

Hi ệ n tr ạ ng công ngh ệ x ử lý nướ c th ả i m ạ t ạ i nhà máy nhôm Kim Sen

2.1.1 Lưu lượng và thành phần nước thải a Công su ất trạm xử lý

Trạm xửlý nước thải của nhà máy sẽđược thiết kếđể đảm bảo khi nhà máy hoạt động đủ công suất là 38m 3 /giờ

+ Số ngày hoạt động trong tuần của TXLNT: 7 ngày

+ Số giờ hoạt động trong ngày của TXLNT: 18 giờ b Ch ất lượng nước thải đầu vào

Chất lượng nước thải đầu vào từ nhà máy xi mạ Kim Sen có chứa các kim loại nặng đặc trưng như Al 3+, Cr 6+, Cu 2+, Ni và N-NO3 Nước thải này bao gồm cả dòng axit và kiềm với nồng độ cao, thể hiện rõ sự ô nhiễm của ngành xi mạ.

Dây chuyền sản xuất thường tạo ra nước thải có lưu lượng biến động liên tục, với những thời điểm nồng độ xả thải tăng cao đột ngột.

Nước thải của nhà máy được tách thành 3 khối xử lý với các dòng nước thải tạo ra trong quá trình sản xuất của nhà máy như sau:

• Kh ối xử lý 1: Chứa nitrat có lưu lượng khoảng 6,2m 3 /giờ Bao gồm:

+ Dòng thải 1 và dòng thải số2 được phát sinh từ các bồn chứa số 7 (NH5F2); số

8 (nước rửa); số 9( HNO3; Al 3+ ); số 10 (pH12)

+ Dòng thải số7 (nước thải có nồng độ kiềm cao) phát sinh từ:

− Nước thải bể kiềm số 4 (thành phần NaOH -40g/l; Al 3+

Ngày đăng: 24/05/2022, 12:39

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
2. Đặ ng Th ị Thơm (2008), Nghiên c ứu quy trình xử lý crom và photpho trong nước th ải mạ, Lu ận văn thạc sĩ, Trường ĐHKHTN Hà N ộ i Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nghiên cứu quy trình xử lý crom và photpho trong nước thải mạ
Tác giả: Đặ ng Th ị Thơm
Năm: 2008
3. Phùng Th ị T ố H ằ ng (1996), Nghiên c ứu công nghệ anốt hóa và ứng dụng để xử lý b ề mặt các chi tiết nhôm và hợp kim nhôm , Lu ậ n án phó ti ến sĩ khoa họ c k ỹ thu ậ t, trườ ng ÐHBK, Hà N ộ i Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nghiên cứu công nghệ anốt hóa và ứng dụng để xử lý bề mặt các chi tiết nhôm và hợp kim nhôm
Tác giả: Phùng Th ị T ố H ằ ng
Năm: 1996
4. Lê Văn C át (2002), H ấp phụ và trao đổi ion trong kỹ thuật xử lý nước và nước thải , NXB Th ố ng kê Sách, tạp chí
Tiêu đề: Hấp phụ và trao đổi ion trong kỹ thuật xử lý nước và nước thải
Tác giả: Lê Văn C át
Nhà XB: NXB Thống kê
Năm: 2002
6. Nguy ễ n Thanh Tú (2011), Nghiên c ứu thiết kế hệ thống thu hồi và tái sử dụng Crom t ừ nước thải mạ điện tại công ty khóa Minh Khai - Hà Nội , Lu ậ n văn thạc sĩ, Trường ĐHBK Hà Nộ i Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nghiên cứu thiết kế hệ thống thu hồi và tái sử dụng Crom từ nước thải mạ điện tại công ty khóa Minh Khai - Hà Nội
Tác giả: Nguy ễ n Thanh Tú
Năm: 2011
7. Nguy ễn Văn Lộ c (2010), S ổ tay công nghệ mạ điện, NXB Bách Khoa – Hà N ộ i Sách, tạp chí
Tiêu đề: Sổ tay công nghệ mạ điện
Tác giả: Nguy ễn Văn Lộ c
Nhà XB: NXB Bách Khoa – Hà Nội
Năm: 2010
9. Tr ầ n Hi ế u Nhu ệ , Tr ần Đứ c H ạ, Đỗ H ả i, ứ ng Qu ốc Dũng, Nguyễn Văn Tín (2002),C ấp thoát nước , NXB Khoa h ọ c và k ỹ thu ậ t Sách, tạp chí
Tiêu đề: Cấp thoát nước
Tác giả: Tr ầ n Hi ế u Nhu ệ , Tr ần Đứ c H ạ, Đỗ H ả i, ứ ng Qu ốc Dũng, Nguyễn Văn Tín
Nhà XB: NXB Khoa học và kỹ thuật
Năm: 2002
10. Tr ầ n Minh Hoàng (2001), Công ngh ệ mạ điện , NXBKhoa h ọ c và K ỹ thu ậ t, Hà N ộ i Sách, tạp chí
Tiêu đề: Công nghệ mạ điện
Tác giả: Tr ầ n Minh Hoàng
Nhà XB: NXBKhoa học và Kỹ thuật
Năm: 2001
11. Tr ầ n Minh Hoàng, Nguy ễn Văn Thanh, Lê Đứ c Tri (1999), S ổ tay mạ điện , NXB Khoa h ọ c và K ỹ thu ậ t, Hà N ộ i Sách, tạp chí
Tiêu đề: Sổ tay mạ điện
Tác giả: Tr ầ n Minh Hoàng, Nguy ễn Văn Thanh, Lê Đứ c Tri
Nhà XB: NXB Khoa học và Kỹ thuật
Năm: 1999
12. Tr ần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2009), Giáo trình công ngh ệ xử lý nước thải , NXB KH&KT, Hà N ộ i Sách, tạp chí
Tiêu đề: Giáo trình công nghệ xử lý nước thải
Tác giả: Tr ần Văn Nhân, Ngô Thị Nga
Nhà XB: NXB KH&KT
Năm: 2009
13. Tr ần Văn Thắ ng (1996), Mô hình hoá và t ối ưu hoá quá trình công nghệ khử Crôm (IV) trong x ử lý nước thải công nghiệp mạ điện , Lu ậ n án Ti ế n s ỹ , Hà n ộ i Sách, tạp chí
Tiêu đề: Mô hình hoá và tối ưu hoá quá trình công nghệ khử Crôm (IV) trong xử lý nước thải công nghiệp mạ điện
Tác giả: Tr ần Văn Thắ ng
Năm: 1996
14. Tr ị nh Xuân Lai (2008), Tính toán thi ết kế các công trình xử lý nước thải , NXB Xây D ự ng Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải
Tác giả: Tr ị nh Xuân Lai
Nhà XB: NXB Xây Dựng
Năm: 2008
15. Trung tâm đào tạo ngành nước và môi trườ ng (1999), S ổ tay xử lý nước, tập I và II , NXB Xây d ự ng, Hà n ộ i Sách, tạp chí
Tiêu đề: Sổ tay xử lý nước, tập I và II
Tác giả: Trung tâm đào tạo ngành nước và môi trườ ng
Nhà XB: NXB Xây dựng
Năm: 1999
1. Công ty C ổ ph ầ n Công nghi ệ p Kim Sen (2015), Nh ật ký vận hành hệ thống xử lý nước thải sản xuất Khác
8. QCVN 40 : 2011/BTNMT, Quy chu ẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp Khác

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Bảng 1.1. Quy định về hàm lượng NO3- và NO2- trong nước uống - Thiết kế hệ thống xử lý nước thải và đề xuất giải pháp thu hồi axit nitoric trong nước thải cho nhà máy nhôm kim sen, bắc ninh
Bảng 1.1. Quy định về hàm lượng NO3- và NO2- trong nước uống (Trang 16)
Bảng 1.2. Tóm tắt ưu điểm và hạn chế của một số phương pháp xử lý nước thải mạ nhôm thường dùng - Thiết kế hệ thống xử lý nước thải và đề xuất giải pháp thu hồi axit nitoric trong nước thải cho nhà máy nhôm kim sen, bắc ninh
Bảng 1.2. Tóm tắt ưu điểm và hạn chế của một số phương pháp xử lý nước thải mạ nhôm thường dùng (Trang 19)
1.2.2. Công nghệ xử lý nước thải điển hình của cơ sở mạ nhôm trong nước - Thiết kế hệ thống xử lý nước thải và đề xuất giải pháp thu hồi axit nitoric trong nước thải cho nhà máy nhôm kim sen, bắc ninh
1.2.2. Công nghệ xử lý nước thải điển hình của cơ sở mạ nhôm trong nước (Trang 20)
Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máy sản xuất thanh nhôm Tung – Kuang - Thiết kế hệ thống xử lý nước thải và đề xuất giải pháp thu hồi axit nitoric trong nước thải cho nhà máy nhôm kim sen, bắc ninh
Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máy sản xuất thanh nhôm Tung – Kuang (Trang 21)
Bảng 1.4. Thành phần hóa học của hợp kim nhôm - Thiết kế hệ thống xử lý nước thải và đề xuất giải pháp thu hồi axit nitoric trong nước thải cho nhà máy nhôm kim sen, bắc ninh
Bảng 1.4. Thành phần hóa học của hợp kim nhôm (Trang 28)
• Quy trình sản xuất thanh nhôm định hình - Thiết kế hệ thống xử lý nước thải và đề xuất giải pháp thu hồi axit nitoric trong nước thải cho nhà máy nhôm kim sen, bắc ninh
uy trình sản xuất thanh nhôm định hình (Trang 29)
Hình 1.3. Quy trình đùn ép thanh nhôm định hình củanhà máy Kim Sen - Thiết kế hệ thống xử lý nước thải và đề xuất giải pháp thu hồi axit nitoric trong nước thải cho nhà máy nhôm kim sen, bắc ninh
Hình 1.3. Quy trình đùn ép thanh nhôm định hình củanhà máy Kim Sen (Trang 30)
3. Gia tăng độ cứng thanh nhôm: các thanh nhôm định hình được tạo ra sau giai đoạn đùn ép r ất mềm - Thiết kế hệ thống xử lý nước thải và đề xuất giải pháp thu hồi axit nitoric trong nước thải cho nhà máy nhôm kim sen, bắc ninh
3. Gia tăng độ cứng thanh nhôm: các thanh nhôm định hình được tạo ra sau giai đoạn đùn ép r ất mềm (Trang 31)
Hình 1.5. Quy trình sơn tĩnh điện/sơn vân gỗ - Thiết kế hệ thống xử lý nước thải và đề xuất giải pháp thu hồi axit nitoric trong nước thải cho nhà máy nhôm kim sen, bắc ninh
Hình 1.5. Quy trình sơn tĩnh điện/sơn vân gỗ (Trang 32)
Hình 2.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải mạ nhôm củanhà máy Kim Sen, B ắc Ninh - Thiết kế hệ thống xử lý nước thải và đề xuất giải pháp thu hồi axit nitoric trong nước thải cho nhà máy nhôm kim sen, bắc ninh
Hình 2.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải mạ nhôm củanhà máy Kim Sen, B ắc Ninh (Trang 39)
Bảng 2.1. Thông số thiết kế các công trình đơn vị của hệ thống XLNT hiện hữu - Thiết kế hệ thống xử lý nước thải và đề xuất giải pháp thu hồi axit nitoric trong nước thải cho nhà máy nhôm kim sen, bắc ninh
Bảng 2.1. Thông số thiết kế các công trình đơn vị của hệ thống XLNT hiện hữu (Trang 43)
Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật các thiết bị của hệ thống XLNT hiện hữu - Thiết kế hệ thống xử lý nước thải và đề xuất giải pháp thu hồi axit nitoric trong nước thải cho nhà máy nhôm kim sen, bắc ninh
Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật các thiết bị của hệ thống XLNT hiện hữu (Trang 45)
22 Các thiết bị khác - Thiết kế hệ thống xử lý nước thải và đề xuất giải pháp thu hồi axit nitoric trong nước thải cho nhà máy nhôm kim sen, bắc ninh
22 Các thiết bị khác (Trang 49)
Bảng 2.3. Thành phần nước thải tại cống thải chung của dòng thải 1 - Thiết kế hệ thống xử lý nước thải và đề xuất giải pháp thu hồi axit nitoric trong nước thải cho nhà máy nhôm kim sen, bắc ninh
Bảng 2.3. Thành phần nước thải tại cống thải chung của dòng thải 1 (Trang 49)
Hình 2.2. Sơ đồ công nghệ cải tạo hệ thống XLNT thu hồiaxit HNO3 - Thiết kế hệ thống xử lý nước thải và đề xuất giải pháp thu hồi axit nitoric trong nước thải cho nhà máy nhôm kim sen, bắc ninh
Hình 2.2. Sơ đồ công nghệ cải tạo hệ thống XLNT thu hồiaxit HNO3 (Trang 56)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TRÍCH ĐOẠN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w