ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NÔNG ĐỨC THẮNG Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG NƢỚC THẢI NHÀ MÁY KẼM ĐIỆN PHÂN THÁI NGUYÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học Môi trƣờng Khoa : Môi trƣờng Lớp : K43 - KHMT N02 Khóa học : 2010 – 2014 Thái Nguyên, năm 2015 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NÔNG ĐỨC THẮNG Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG NƢỚC THẢI NHÀ MÁY KẼM ĐIỆN PHÂN THÁI NGUYÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học Môi trƣờng Khoa : Môi trƣờng Lớp : K43 - KHMT N02 Khóa học : 2010 – 2014 Giảng viên hƣớng dẫn : ThS Hoàng Thị Lan Anh Thái Nguyên, năm 2015 LỜI CẢM ƠN Thời gian thực tập tốt nghiệp giai đoạn cần thiết sinh viên trường chuyên nghiệp, nhằm hệ thống lại toàn chương trình học, vận dụng lý thuyết vào thực tiễn Qua sinh viên trường hoàn thành kiến thức, lý luận, phương pháp làm việc, lực công tác, nhằm đáp ứng nhu cầu thực tiễn nghiên cứu khoa học Được đồng ý ban chủ nhiệm khoa Môi trường, em giới thiệu thực tập phòng thí nghiệm khoa Môi trường, khoa Môi trường, trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, với đề tài nghiên cứu:" Đánh giá trạng nước thải nhà máy Luyện kim màu Thái Nguyên" Kết thúc thực tập, hoàn thành đề tài tốt nghiệp hoàn thành khóa học, em xin bày tỏ lòng biết ơn tới Thầy giáo, Cô giáo khoa Môi trường truyền đạt kiến thức kỹ cho em suốt thời gian học tập rèn luyện trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, em xin chân thành cảm ơn cô giáo làm việc phòng thí nghiêm khoa Môi trường cán phòng An toàn môi trường - Nhà máy Kẽm điện phân Thái Nguyên nhiệt tình giúp đỡ em suốt thời gian thực tập Đặc biệt em xin tỏ lòng biết ơn tới Cô giáo ThS Hoàng Thị Lan Anh nhiệt tình bảo, hướng dẫn em hoàn thành đề tài tốt nghiệp Em mong nhận đóng góp thầy cô giáo để khóa luận em hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 10 tháng năm 2015 Sinh viên Nông Đức Thắng DANH MỤC BẢNG Bảng 4.1 Nguồn nguyên liệu cấp cho Nhà máy Kẽm điện phân Thái Nguyên để đảm bảo công suất 15.000 kẽm thỏi /năm 19 Bảng4.2 Thành phần hoá học tinh quặng kẽm sulfua (%) 20 Bảng 4.3 Thành phần hoá học bột ôxit kẽm (%) 20 Bảng 4.4 Thành phần kẽm thỏi 36 Bảng 4.5 Các hạng mục công trình thiết bị hệ thống xử lý nước cải tạo 40 Bảng 4.6 kết phân tích mẫu nước thải nhà máy đầu vào tiêu vật lý, hóa học 41 Bảng 4.7 kết phân tích mẫu nước thải nhà máy đầu vào tiêu kim loại nặng 42 Bảng 4.8 Kết phân tích mẫu nước thải nhà máy đầu tiêu vật lý, hóa học 43 Bảng 4.9 kết phân tích mẫu nước thải nhà máy đầu tiêu kim loại nặng 44 DANH MỤC HÌNH Hình 4.1 Lưu trình công nghệ thiêu lớp sôi tinh quặng kẽm sulfua 23 Hình 4.2 Sơ đồ hòa tách kẽm oxit thiêu 25 Hình 4.3 Sơ đồ công nghệ hòa tách tinh quặng kẽm sulfua thiêu 27 Hình 4.4 Sơ đồ công nghệ làm dung dịch 29 Hình 4.5 Sơ đồ công nghệ điện phân 31 Hình 4.6 Sơ đồ công nghệ nấu đúc 32 Hình 4.7 Sơ đồ sản xuất axit sunfuric .33 Hình 4.8 Sản phẩm Axít sunfuaric (H2SO4) 36 Hình 4.9 Hình dạng kích thước thỏi kẽm qui định [1] 37 Hình 4.10 Thỏi kẽm thành phẩm .37 Hình 4.11 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máy [1] 38 Hình 4.12 Biểu đồ so sánh tiêu vật lý hóa học nước thải trước qua xử lý với QCVN 40:2011/BTNMT ( Cột B) .41 Hình 4.13 Biểu đồ so sánh tiêu kim loại nặng với QCVN 40:2011/BTNMT ( Cột B) trước qua hệ thống xử lý 42 Hình 4.14 Biểu đồ so sánh tiêu vật lý hóa học với QCVN 40:2011/BTNMT ( Cột B) nước thải sau qua xử lý 43 Hình 4.15 Biểu đồ so sánh kim loại nặng với QCVN 40:2011/BTNMT .44 Hình 4.16 Biểu đồ so sánh kết phân tích mẫu nước thải nhà máy luyện kim màu Thái Nguyên trước sau qua hệ thống xử lý nước với quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B) 45 Hình 4.17 Cổng vào nhà máy Kẽm điện phân Thái Nguyên Error! Bookmark not defined Hình 4.18 Phân xưởng Hòa tách làm Error! Bookmark not defined Hình 4.19 Sơ đồ lưu trình công nghệ hòa tách kẽm ô xít thiêu Error! Bookmark not defined Hình 4.20 Sơ đồ lưu trình công nghệ điện phân Error! Bookmark not defined Hình 4.21 Sơ đồ công nghệ nấu đúc kẽm Error! Bookmark not defined Hình 4.22 Các công nhân nhà máy bóc tách kẽm để đưa đúc thỏi Error! Bookmark not defined Hình 4.23 Sơ đồ lưu trình công nghệ nấu đúc kẽm Error! Bookmark not defined Hình 4.24 Lò cảm ứng tần số để nấu chảy kẽm Error! Bookmark not defined Hình 4.25 Nước thải từ công đoạn làm bao bì Error! Bookmark not defined Hình 4.26 Lấy mẫu nước thải bể tập kết nước thải từ nhà xưởng Error! Bookmark not defined Hình 4.27 Hệ thống hòa trộn vôi Error! Bookmark not defined Hình 4.28 Bể chứa nước thải sau xử lý nhà máy Error! Bookmark not defined DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BGH BOD Ban giám hiệu BOD (Biochemical oxygen Demand - nhu cầu oxy sinh hoá) lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hoá chất hữu theo phản ứng Bộ Tài Nguyên Môi Trường Bảo vệ môi trường Là lượng oxy hoà tan nước cần thiết cho hô hấp sinh vật nước CHXHCNVN Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam CNH-HĐH Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa COD (Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học) lượng oxy cần thiết để oxy hoá hợp chất hoá học nước bao gồm vô hữu BTNMT BVMT DO DO ĐH KLN NĐ-CP pH QCVN QĐ-BTNMT QH TCVN TKV TT TSS TP HCM Là lượng oxy hoà tan nước cần thiết cho hô hấp sinh vật nước Đại học Kim loại nặng Nghị định - Chính phủ pH số đo độ hoạt động (hoạt độ) ion hiđrô (H+) dung dịch độ axít hay bazơ Quy chuẩn Việt Nam Quyết định - Bộ tài nguyên môi trường Quốc hội Tiêu chuẩn Việt Nam Tập đoàn công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (tên tiếng Anh: Vietnam National Coal - Mineral Industries GroupVinacomin) Thông tư Hàm lượng chất rắn lơ lửng Thành phố Hồ CHí Minh UBND VSV KCN SMEWW Ủy ban nhân dân Vi sinh vật Khu công nghiệp SMEWW chữ viết tắt cụm từ tiếng Anh Standard Methods for the Examination of Water and Waste Water có nghĩa Các phương pháp chuẩn xét nghiệm nước nước thải MỤC LỤC PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu yêu cầu đề tài 1.2.1.Mục tiêu đề tài 1.2.2 Yêu cầu đề tài 1.3 Ý nghĩa đề tài PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở khoa học 2.1.1 Một số khái niệm môi trường 2.1.2 Cơ sở pháp lý 2.2 Tổng quan nước thải giới, Việt Nam tỉnh Thái Nguyên 2.2.1 Hiện trạng nước thải giới 2.2.2 Hiện trạng nước thải Việt Nam 2.2.3 Tổng quan nước thải thành phố Thái Nguyên 2.3 Một số công nghệ giới việt nam xử lý nước thải 10 2.3.1 Trên giới 10 2.3.2 Tại Việt Nam 12 PHẦN 3: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 3.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 16 3.1.1.Đối tượng nghiên cứu 16 3.1.2.Phạm vi nghiên cứu 16 3.2 Địa điểm thời gian tiến hành 16 3.3 Nội dung nghiên cứu 16 3.4 Các tiêu theo dõi 16 3.5 Phương pháp nghiên cứu 16 3.5.1 Phương pháp thu thập số liệu 16 3.5.2 Phương pháp kế thừa 17 3.5.3 Phương pháp so sánh 17 3.5.4 Phương pháp lấy mẫu bảo quản mẫu nước thải 17 3.5.5 Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm 17 3.5.6 Phương pháp khảo sát thực địa 18 PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 19 4.1 Quy trình sản xuất Nhà máy Kẽm điện phân Thái Nguyên 19 4.1.1 Nguyên liệu đầu vào 19 4.1.2 Công nghệ sản xuất 20 4.1.3 Sản phẩm đầu 36 4.3 Hiện trạng nước thải nhà máy 41 4.3.1 Hiện trạng nước thải nhà máy Kẽm điện phân Thái Nguyên chưa qua hệ thống xử lý 41 4.3.2 Hiện trạng nước thải nhà máy Kẽm điện phân sau qua hệ thống xử lý 43 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47 5.1 Kết luận 47 5.2 Kiến nghị 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Việt Nam đường phát triển tiến, bước vào thời kì công nghiệp hóa - đại hóa nhằm phát triển kinh tế - xã hội cho dất nước Sự phát triển công nghiệp hóa - đại hóa diễn mạnh mẽ, mang lại nhiều lợi ích cho kinh tế nâng cao đời sống cho người dân Tuy nhiên lợi ích mà kinh tế- xã hội đạt tình trạng ô nhiễm môi trường mặt trái hoạt động gây mức báo động Môi trường nói chung môi trường nước nói riêng bị ô nhiễm trầm trọng, đe dọa tới sức khỏe sống người dân nhiều địa phương Thái Nguyên tỉnh trung du miền núi phía Bắc có tiềm phát triển kinh tế mạnh mẽ, việc hình thành phát triển khu công nghiệp, cụm công nghiệp trở thành mạnh kinh tế khu vực phía Bắc như: khu công nghiệp Sông Công, cụm công nghiệp Điềm Thụy, khu công nghiệp Lưu Xá – Gang Thép Thái Nguyên,… Nhưng đời hoạt động nhiều nhà máy, xí nghiệp khu vực làm cho môi trường ngày trở nên xấu nhiều vùng bị ô nhiễm trầm trọng( Trung tâm xúc tiến đầu tư tỉnh Thái Nguyên, 2010) [7] Nhà máy Kẽm điện phân Thái Nguyên thành viên công ty Kim loại màu Thái Nguyên thuộc Tổng công ty Khoáng sản - TKV, Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam thành lập ngày 20/3/2006 theo Quyết định thành lập số 299/QĐ – TCLĐ ngày 20/3/2006 hội đồng quản trị Tổng công ty Khoáng sản -TKV Chuyên sản xuất sản phẩm kẽm kim loại; a xít Sulphuaric, nguyên tố cộng sinh, đồng, cadimi xốp, chì Nhưng sản phẩm chủ yếu kẽm thỏi Nhà máy thành lập, giải vấn đề cấp bách hạn chế lãng phí tài nguyên, tận thu nguồn nguyên liệu bị bỏ phí, tạo việc làm 36 4.1.3 Sản phẩm đầu - Axít sunfuaric (H2SO4): Hàm lượng H2SO4 ≥ 97% Hình 4.8 Sản phẩm Axít sunfuaric (H2SO4) - Kẽm thỏi 99,95 Zn a Yêu cầu kỹ thuật: - Kẽm thỏi sản xuất theo mác với thành phần tương ứng bảng: Bảng 4.4 Thành phần kẽm thỏi Mác kẽm % Zn ≥ Zn.01 Zn.02 Hàm lượng tạp chất không lớn (%) Pb Cd Fe Cu Tạp khác Σ tạp 99,99 0,005 0,001 0,002 0,001 0,001 0,010 99,95 0,027 0,010 0,010 0,002 0,001 0,050 - Tất mác kẽm sản xuất theo dạng thỏi, khối lượng thỏi 23 ± 1kg Hình dạng kích thước thỏi kẽm qui định theo hình vẽ 37 - Bề mặt nhẵn, sạch, không bị ô xy hóa, ba via, không phân lớp không rộp, rỗ Hình 4.9 Hình dạng kích thước thỏi kẽm qui định b Đóng kiện 40 thỏi/kiện có giá gỗ, đai thép kiện dán tem có kích thức 82x54 mm Hình 4.10 Thỏi kẽm thành phẩm 38 4.2 Công nghệ xử lý nƣớc nhà máy Nước thải Hệ thống xử lý nước thải sữa vôi B N Bể chứa trung gian số i rỉ Hoá chất: NaOH, H2SO4, Poly alumilum cloride (PAC), Polyme (A101) Bể phản ứng Bể lắng Máy ép bùn Bể chứa trung gian n h Đưa công đoạn lò quay Bể lọc cát Bể chứa trung gian Nước sau xử lý đạt chuẩn N Hình 4.11 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máy - Hoá chất sử dụng: Căn 4: vào đặc tính nước thải nhà máy, hoá chất sử dụng gồm: NaOH (Ca(OH)2), PAC, Polime (A101) Các phản (B ứng hoá học xảy Zn+2 + OH- = Zn(OH)2 Cu+2 + OH- = Cu(OH)2 Ni+2 + OH- = Ni(OH)2 Pb+2 + OH- = Pb(OH)2 4Fe+2 + O2 + 2H2O = 4Fe+3 + 4OHFe3+ + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+ 39 - Lượng bùn thải tính toán bể chứa bùn: Lượng bùn thải phát sinh có mặt chất rắn lơ lửng (SS) nước thải; hydroxit kim loại nặng kết tủa, keo tụ trình tạo phèn nhôm (PAC) Với thông số đầu vào nước thải lượng bùn thải phát sinh 0,4 – 0,5 m3/ngày, hàm lượng chất khô khoảng 15 – 20% Như vậy, để chứa bùn thời gian 15 ngày thể tích hữu dụng bể bùn tối thiểu 15m3; cần thiết có ngăn bùn để hoạt động luân phiên Vậy tổng thể tích hữu dụng là: 15m3 x ngăn = 30m3 Thể tích thực bể chứa bùn có hệ số 1,12 (tránh bùn trào ngoài) 30m3 x 1,12 = 33,6m3 Kích thước lựa chọn ngăn sau: L x W x H = 8000mm x 3500mm x 1200mm Khi ngăn thứ đầy ngăn thứ chứa 60 ngày, theo thực tế thí nghiệm hàm lượng chất khô khoảng 60 – 65% thời gian lượng bùn từ độ ẩm giảm xuống