Đồ án Xử Lý Nước Thải Dệt Nhuộm

Trang chủ Tìm kiếm Trang chủ Tìm kiếm Đồ án Xử lý nước thải dệt nhuộm doc 74 1,008 KB 2 109 4.1 ( 14 lượt) Xem tài liệu Nhấn vào bên dưới để tải tài liệu Tải về Đang chuẩn bị: 60 Bắt đầu tải xuống Để tải xuống xem đầy đủ hãy nhấn vào bên trên Chủ đề liên quan Các loại thuốc nhuộm Xử lý nước thải dệt nhuộm Phương pháp sinh học Phương pháp hoá lý Công nghệ xử lý nước thải Hệ thống xử lý nước thải Nước thải dệt nhuộm quy trình công nghệ

Nội dung

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN KHCN & QLMT …… ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÊN ĐỒ ÁN SVTH: Nhóm 6 Lớp: ĐHMT 1 Viện: KHCN & QLMT GVHD: ThS. Nguyễn Xuân Hoàn Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 04 năm 2008. Danh sách nhóm 6 1 Phạm Lê Phương Lâm Phạm Thanh Loan Nguyễn Trường Xuân Nam MỤC LỤC 2 MỞ ĐẦU..................................................................................................................5 1. Tính cần thiết của đề tài................................................................................5 2. Mục tiêu của đề tài.........................................................................................7 3. Phương pháp nghiên cứu đề tài....................................................................7 4. Tính mới của đề tài........................................................................................7 5. Giới hạn của đề tài.........................................................................................7 CHƯƠNG 1.............................................................................................................. 7 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM...................................................................8 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM...............................................8 1.1.1 Các quá trình cơ bản trong công nghệ dệt nhuộm..............................8 1.1.2 Các loại thuốc nhuộm thường dùng trong ngành dệt nhuộm...........11 1.1.3 Nhu cầu về nước và nước thải trong xí nghiệp dệt nhuộm................12 1.2 CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM CHÍNH TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM.......................................................................................................13 1.3 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI NGÀNH DỆT NHUỘM ĐẾN NGUỒN TIẾP NHẬN....................15 CHƯƠNG 2............................................................................................................ 17 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM....................17 2.1 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC.....................17 2.1.1 Song chắn rác........................................................................................17 2.1.2 Lưới chắn rác........................................................................................18 2.1.3 Bể điều hòa............................................................................................18 2.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC..................18 2.2.1 Phương pháp trung hòa.......................................................................18 2.2.2 Phương pháp oxy hóa và khử..............................................................19 2.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA - LÝ...................20 2.3.1 Quá trình keo tụ tạo bông....................................................................20 2.3.2 Phương pháp trích ly............................................................................20 2.4 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC.................21 2.5 MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM21 2.5.1 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm trong nước.............................21 2.5.1.1 Qui trình công nghệ tổng quát xử lý nước thải nhuộm vải.............21 2.5.1.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm đang được áp dụng. .24 2.5.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm trên thế giới...........................25 2.5.2.1 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm sợi bông ở Hà Lan.............25 2.5.2.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm ở Greven (CHLB Đức)......26 CHƯƠNG 3............................................................................................................ 27 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM.......................27 VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ............................................27 3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ.........................................................27 3.1.1 Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ dựa vào các yếu tố cơ bản sau:.........27 3.1.2 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác.......................................................27 MỞ ĐẦU..................................................................................................................5 1. Tính cần thiết của đề tài................................................................................5 3 2. Mục tiêu của đề tài.........................................................................................7 3. Phương pháp nghiên cứu đề tài....................................................................7 4. Tính mới của đề tài........................................................................................7 5. Giới hạn của đề tài.........................................................................................7 CHƯƠNG 1.............................................................................................................. 7 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM...................................................................8 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM...............................................8 1.1.1 Các quá trình cơ bản trong công nghệ dệt nhuộm..............................8 1.1.2 Các loại thuốc nhuộm thường dùng trong ngành dệt nhuộm...........11 1.1.3 Nhu cầu về nước và nước thải trong xí nghiệp dệt nhuộm................12 1.2 CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM CHÍNH TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM.......................................................................................................13 1.3 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI NGÀNH DỆT NHUỘM ĐẾN NGUỒN TIẾP NHẬN....................15 CHƯƠNG 2............................................................................................................ 17 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM....................17 2.1 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC.....................17 2.1.1 Song chắn rác........................................................................................17 2.1.2 Lưới chắn rác........................................................................................18 2.1.3 Bể điều hòa............................................................................................18 2.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC..................18 2.2.1 Phương pháp trung hòa.......................................................................18 2.2.2 Phương pháp oxy hóa và khử..............................................................19 2.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA - LÝ...................20 2.3.1 Quá trình keo tụ tạo bông....................................................................20 2.3.2 Phương pháp trích ly............................................................................20 2.4 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC.................21 2.5 MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM21 2.5.1 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm trong nước.............................21 2.5.1.1 Qui trình công nghệ tổng quát xử lý nước thải nhuộm vải.............21 2.5.1.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm đang được áp dụng: 24 2.5.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm trên thế giới...........................25 2.5.2.1 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm sợi bông ở Hà Lan.............25 2.5.2.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm ở Greven (CHLB Đức)......26 CHƯƠNG 3............................................................................................................ 27 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM.......................27 VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ............................................27 3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ.........................................................27 3.1.1 Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ dựa vào các yếu tố cơ bản sau:.........27 3.1.2 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác.......................................................27 3.1.3 Các phương án được đề xuất...............................................................28 3.1.4 Chức năng nhiệm vụ từng công trình đơn vị:.....................................32 3.1.5 Thuyết minh quy trình công nghệ.......................................................34 3.2 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ...........................................35 3.2.1 Xác định mức độ cần thiết xử lý chất thải..........................................35 3.2.2 Lưới chắn rác........................................................................................35 4 3.2.3 Bể điều hòa............................................................................................36 3.2.4 Bể phản ứng..........................................................................................42 3.2.5 Bể lắng I.................................................................................................45 3.2.6 Bể Aerotank..........................................................................................51 3.2.7 Bể lắng II...............................................................................................59 3.2.8 Bể nén bùn (kiểu đứng)........................................................................63 3.2.9 Máy nén bùn.........................................................................................65 3.2.10 Bể tiếp xúc...........................................................................................66 3.2.11 Bể trộn hóa chất..................................................................................69 3.3 TÍNH TOÁN HÓA CHẤT SỬ DỤNG.....................................................70 3.3.1 Bể chứa Urê (nồng độ 10%) và van điều chỉnh dung dịch Urê (cho vào bể Aerotank)............................................................................................70 3.3.2 Bể chứa axit photphoric (H3PO4) và van điều chỉnh châm H3PO4 (cho vào bể Aerotank)............................................................................................71 3.3.3 Bể chứa dung dịch axit H2SO4 và bơm châm H2SO4 (cho vào bể điều hòa) 71 3.3.4 Chất trợ lắng polymer dạng bột sử dụng ở bể lắng I.........................72 CHƯƠNG 4............................................................................................................ 73 KHÁI TOÁN KINH TẾ........................................................................................73 4.1 Phần xây dựng...........................................................................................73 4.2 Phần thiết bị...............................................................................................73 4.3 Phần quản lý vận hành..............................................................................74 4.4 Chi phí điện năng.......................................................................................74 4.5 Chi phí hóa chất.........................................................................................75 4.6 Chi phí sửa chữa nhỏ.................................................................................75 4.7 Tính giá thành chi phí xử lý 1m3 nước thải...........................75Tài liệu tham khảo ...................................................................................................................................77 MỞ ĐẦU 1. Tính cần thiết của đề tài Dệt nhuộm ở nước ta là ngành công nghiệp có mạng lưới sản xuất rộng lớn với nhiều mặt hàng, nhiều chủng loại và gần đây tốc độ tăng trưởng kinh tế rất cao. 5 Trong chiến lược phát triển kinh tế của ngành dệt nhuộm, mục tiêu đặt ra đến năm 2010 sản lượng đạt trên 2 tỉ mét vải, kim ngạch xuất khẩu đạt 3,5 – 4 tỉ USD, tạo ra khoảng 1 triệu việc làm. Tuy nhiên, đây chỉ là điều kiện cần cho sự phát triển, để ngành công nghiệp dệt nhuộm phát triển thật sự thì chúng ta phải giải quyết vấn đề nước thải và khí thải một cách triệt để. Công nghệ dệt nhuộm sử dụng một lượng nước khá lớn phục vụ cho các công đoạn sản xuất đồng thời xả ra một lượng nước thải bình quân 12 – 300 m 3/tấn vải. Trong đó, nguồn ô nhiễm chính là từ nước thải công đoạn dệt nhuộm và nấu tẩy. Nước thải giặt có pH: 9 – 12, hàm lượng chất hữu cơ cao (có thể lên đến 3000 mg/l), độ màu trên dưới 1000 Pt – Co, hàm lượng SS có thể bằng 2000 mg/l. Theo kết quả phân tích nước thải ở làng nghề dệt nhuộm Vạn Phúc (Hà Tây) thì chỉ số BOD là 67 – 159mg/l; COD là 139 – 423mg/l; SS là 167 – 350mg/l, và kim loại nặng trong nước như Fe là 7,68 mg/l; Pb là 2,5 mg/l; Cr 6+ là 0.08 mg/l [Trung tâm công nghệ xử lý môi trường, Bộ tư lệnh hoá học, 2003]. Theo số liệu của Sở Tài nguyên Môi trường Thái Bình, hàng năm làng nghề Nam Cao sử dụng khoảng 60 tấn hóa chất các loại như ôxy già, nhớt thủy tinh, xà phòng, bồ tạt, Javen, thuốc nhuộm nấu tẩy và in nhuộm. Các thông số ô nhiễm môi trường ở Nam Cao cho thấy hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải cao hơn tiêu chuẩn cho phép 3,75 lần, hàm lượng BOD cao hơn tiêu chuẩn cho phép tới 4,24 lần, hàm lượng COD cao hơn tiêu chuẩn cho phép 3 lần. Thực chất, tiêu chuẩn Greentrade Barrier - tiêu chuẩn thương mại “xanh”, cũng chính là một rào cản thương mại xanh. Rào cản thương mại xanh được áp dụng đối với hàng may mặc là đòi hỏi các sản phẩm phải đáp ứng được các tiêu chuẩn sinh thái quy định, an toàn về sức khỏe đối với người sử dụng, không gây ô nhiễm môi trường trong sản xuất, bắt buộc các nhà xuất khẩu phải tuân thủ. Như vậy là, trong cuộc cạnh tranh quyết liệt sau khi hạn ngạch dệt may được rỡ bỏ và một số tiêu chuẩn được các thị trường EU, Mỹ, Nhật... Áp dụng, thì rào cản thương mại “xanh” là một thách thức, trở ngại lớn đối với tất cả các nước xuất khẩu hàng dệt may. Chính vì những yêu cầu hết sức cấp thiết đó nên trong chuyên đề này nhóm sẽ đề xuất “Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải ngành dệt nhuộm công suất 500m3/ngày đêm”. 2. Mục tiêu của đề tài 6 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm có công suất 500m3/ ngày đêm đạt tiêu chuẩn TCVN 5945 – 1995, nước thải loại B. 3. Phương pháp nghiên cứu đề tài 1. Biên hội và tổng hợp tài liệu. 2. So sánh đối chiếu và lựa chọn công nghệ. 3. Trích dẫn một số tiêu chuẩn trong TCVN 5495 – 1995. 4. Tính toán và đề xuất công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm. 4. Tính mới của đề tài Hiện nay các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm đa số đều sử dụng phương pháp hóa lý, như vậy sẽ tiêu tốn một lượng hóa chất rất lớn và không đáp ứng được yêu cầu kinh tế, làm cho giá thành xử lý 1m 3 nước thải sẽ rất lớn. Trong chuyên đề này sẽ trình bày phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp sinh học kết hợp với hóa lý, nhằm xử lý triệt để nước thải và mang lại tính kinh tế trong quá trình xử lý. Tỉnh Long An hiện nay có nhiều nhà máy dệt nhuộm nhưng vẫn chưa có hệ thống xử lý hoạt động hiệu quả, nhóm chúng tôi hy vọng tập tài liệu này sẽ được áp dụng để xử lý nước thải ngành dệt nhuộm trên địa bàn tỉnh. 5. Giới hạn của đề tài Đề tài chỉ trình bày quy trình công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm đạt tiêu chuẩn loại B theo TCVN 5945 – 1995. Với các thông số đầu vào như sau: pH = 8 - 10 BOD5 = 860 (mg/l) COD = 1430 (mg/l) SS = 560 (mg/l) Độ màu = 1000 (Pt – Co) CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM 7 Nguyên liệu chủ yếu của công nghiệp dệt là xơ bông, xơ nhân tạo hoặc tổng hợp và len. Ngoài ra còn dùng các xơ đay gai, tơ tằm. 1.1.1 Các quá trình cơ bản trong công nghệ dệt nhuộm Thông thường công nghệ dệt - nhuộm gồm ba quá trình cơ bản: kéo sợi, dệt vải và xử lý (nấu tẩy), nhuộm và hoàn thiện vải. Trong đó được chia thành các công đoạn sau: Làm sạch nguyên liệu: nguyên liệu thường được đóng dưới các dạng kiện bông thô chứa các sợi bong có kích thước khác nhau cùng với các tạp chất tự nhiên như bụi, đất, hạt, cỏ rác… Nguyên liệu bông thô được đánh tung, làm sạch và trộn đều. Sau quá trình là, sạch, bông được thu dưới dạng các tấm phẳng đều. Chải: các sợi bông được chải song song và tạo thành các sợi thô. Kéo sợi, đánh ống, mắc sợi: tiếp tục kéo thô tại các máy sợi con để giảm kích thước sợi, tăng độ bền và quấn sợi vào các ống sợi thích hợp cho việc dệt vải. Sợi con trong các ống nhỏ được đánh ống thành các quả to để chuẩn bị dệt vải. Tiếp tục mắc sợi là dồn qua các quả ống để chuẩn bị cho công đoạn hồ sợi. Hồ sợi dọc: hồ sợi bằng hồ tinh bột và tinh bột biến tính để tạo màng hố bao quanh sợi, tăng độ bền, độ trơn và độ bóng của sợi để có thể tiến hành dệt vải. Ngoài ra còn dùng các loại hồ nhân tạo như polyvinylalcol PVA, polyacrylat,… Dệt vải: kết hợp sợi ngang với sợi dọc đã mắc thành hình tấm vải mộc. Giũ hồ: tách các thành phần của hồ bám trên vải mộc bằng phương pháp enzym (1% enzym, muối và các chất ngấm) hoặc axit (dung dịch axit sunfuric 0.5%). Vải sau khi giũ hồ được giặc bằng nước, xà phòng, xút, chất ngấm rồi đưa sang nấu tẩy. Nấu vải: Loại trừ phần hồ còn lại và các tạp chất thiên nhiên như dầu mỡ, sáp… Sau khi nấu vải có độ mao dẫn và khả năng thấm nước cao, hấp thụ hóa chất, thuốc nhuộm cao hơn, vải mềm mại và đẹp hơn. Vải được nấu trong dung dịch kiềm và các chất tẩy giặt ở áp suất cao (2 - 3 at) và ở nhiệt độ cao (120 - 130 oC). Sau đó, vải được giặt nhiều lần. Làm bóng vải: mục đích làm cho sợi cotton trương nở, làm tăng kích thước các mao quản giữa các phần tử làm cho xơ sợi trở nên xốp hơn, dễ thấm nước hơn, bóng hơn, tăng khả năng bắt màu thuốc nhuộm. Làm bóng vải thông thường bằng dung dịch kiềm dung dịch NaOH có nồng độ từ 280 đến 300g/l, ở nhiệt độ thấp 10 20oC. sau đó vải được giặt nhiều lần. Đối với vải nhân tạo không cần làm bóng. 8 Tẩy trắng: mục đích tẩy màu tự nhiên của vải, làm sạch các vết bẩn, làm cho vải có độ trắng đúng yêu cầu chất lượng. Các chất tẩy thường dùng là natri clorit NaClO2, natri hypoclorit NaOCl hoặc hyrdo peroxyte H 2O2 cùng với các chất phụ trợ. Trong đó đối với vải bông có thể dùng các loại chất tẩy H 2O2, NaOCl hay NaClO2. Nhuộm vải hoàn thiện: mục đích tạo màu sắc khác nhau của vải. Thường sử dụng các loại thuốc nhuộm tổng hợp cùng với các hợp chất trợ nhuộm để tạo sự gắn màu của vải. Phần thuốc nhuộm dư không gắn vào vải, đi vào nước thải phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công nghệ nhuộm, loại vải cần nhuộm, độ màu yêu cầu,… Thuốc nhuộm trong dịch nhuộm có thể ở dạng tan hay dạng phân tán. Quá trình nhuộm xảy ra theo 4 bước: - Di chuyển các phân tử thuốc nhuộm đến bề mặt sợi. - Gắn màu vào bề mặt sợi. - Khuyết tán màu vào trong sợi, quá trình xảy ra chậm hơn quá trình trên. - Cố định màu và sợi. In hoa là tạo ra các vân hoa có một hoặc nhiều màu trên nền vải trắng hoặc vải màu, hồ in là một hỗn hợp gồm các loại thuốc nhuộm ở dạng hòa tan hay pigment dung môi. Các lớp thuốc nhuộm cùng cho in như pigment, hoạt tính, hoàn nguyên, azo không tan và indigozol. Hồ in có nhiều loại như hồ tinh bột, dextrin, hồ alginat natri, hồ nhũ tương hay hồ nhũ hóa tổng hợp. Sau nhuộm và in, vải được giặt lạnh nhiều lần. Phần thuốc nhuộm không gắn vào vải và các hóa chất sẽ đi vào nước thải. Văng khổ, hoàn tất vải với mục đích ổn định kích thước vải, chống nhàu và ổn định nhiệt, trong đó sử dụng một số hóa chất chống màu, chất làm mềm và hóa chất như metylic, axit axetic, formaldehit. 9 Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm hàng sợi bông & các nguồn nước thải 10 1.1.2 Các loại thuốc nhuộm thường dùng trong ngành dệt nhuộm Thuốc nhuộm hoạt tính Các loại thuốc nhuộm thuộc nhóm này có công thức cấu tạo tổng quát là S-F-TX trong đó: S là nhóm làm cho thuốc nhuộm có tính tan; F là phần mang màu, thường là các hợp chất Azo (-N=N-), antraquinon, axit chứa kim loại hoặc ftaloxiamin; T là gốc mang nhóm phản ứng; X là nhóm phản ứng. Loại thuốc nhuộm này khi thải vào môi trường có khả năng tạo thành các amin thơm được xem là tác nhân gây ung thư. Thuốc nhuộm trực tiếp Đây là thuốc nhuộm bắt màu trực tiếp với xơ sợi không qua giai đoạn xử lý trung gian, thường sử dụng để nhuộm sợi 100% cotton, sợi protein (tơ tằm) và sợi poliamid, phần lớn thuốc nhuộm trực tiếp có chứa azo (môn, di and poliazo) và một số là dẫn xuất của dioxazin. Ngoài ra, trong thuốc nhuộm còn có chứa các nhóm làm tăng độ bắt màu như triazin và salicylic axit có thể tạo phức với các kim loại để tăng độ bền màu. Thuốc nhuộm hoàn nguyên Thuốc nhuộm hoàn nguyên gồm 2 nhóm chính: nhóm đa vòng có chứa nhân antraquinon và nhóm indigoit có chứa nhân indigo. Công thức tổng quát là R=C-O; trong đó R là hợp chất hữu cơ nhân thơm, đa vòng. Các nhân thơm đa vòng trong loại thuốc nhuộm này cũng là tác nhân gây ung thư, vì vậy khi không được xử lý, thải ra môi trường, có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Thuốc nhuộm phân tán Nhóm thuốc nhuộm này có cấu tạo phân tử tư gốc azo và antraquinon và nhóm amin (NH2, NHR, NR2, NR-OH), dùng chủ yếu để nhuộm các loại sợi tổng hợp (sợi axetat, sợi polieste…) không ưa nước. Thuốc nhuộm lưu huỳnh Là nhóm thuốc nhuộm chứa mạch dị hình như tiazol, tiazin, zin… trong đó có cầu nối –S-S- dùng để nhuộm các loại sợi cotton và viscose. Thuốc nhuộm axit Là các muối sunfonat của các hợp chất hữu cơ khác nhau có công thức là RSO3Na khi tan trong nước phân ly thành nhóm R-SO 3 mang màu. Các thuốc nhuộm này thuộc nhóm mono, diazo và các dẫn xuất của antraquinon, triaryl metan… 11 Thuốc in, nhuộm pigmen Có chứa nhóm azo, hoàn nguyên đa vòng, ftaoxianin, dẫn suất của antraquinon… 1.1.3 Nhu cầu về nước và nước thải trong xí nghiệp dệt nhuộm Công nghệ dệt nhuộm sử dụng nước khá lớn: từ 12 đến 65 lít nước cho 1 mét vải và thải ra từ 10 đến 40 lít nước. Nước dùng trong nhà máy dệt phân bố như sau: Sản xuất hơi nước 5.3% Làm mát thiết bị 6.4% Phun mù và khử bụi trong các phân xưởng 7.8% Nước dùng trong các công đoạn công nghệ 72.3% Nước vệ sinh và sinh hoạt 7.6% Phòng hỏa và cho các việc khác 0.6% Nước thải từ công nghiệp dệt cũng rất đa dạng và phức tạp, nhu cầu nước cho công nghiệp dệt cũng rất lớn. Từ đó lượng nước thải từ những công nghệ này cũng rất nhiều. Hàng len nhuộm, dệt thoi là: 100 - 240 m3/tấn Hàng vải bông, nhuộm, dệt thoi: 50 - 240 m3/tấn, bao gồm: Hồ sợi: 0.02 m3 Nấu, giũ hồ tẩy: 30 - 120 m3 Nhuộm: 50 - 240 m3 Hàng vải bông in hoa, dệt thoi là 65 - 280 m3/tấn, bao gồm: Hồ sợi: 0.02 m3 Giũ hồ, nấu tẩy: 30-120 m3 In sấy: 5-20 m3 Giặt: 30-140 m3 Khăn len màu từ sợi polycrylonitrit là 40-140 m3/tấn, bao gồm: Nhuộm sợi: 30-80 m3 Giặt sau dệt: 10-70 m3 Vải trắng từ polyacrylonitrit là 20-60 m3 . 1.2 CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM CHÍNH TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 12 Nước thải từ các xí nghiệp dệt nhuộm rất phức tạp, nó bao gồm cả các chất hữu cơ, các chất màu và các chất độc hại cho môi trường. Các chất gây ô nhiễm môi trường chính có trong nước thải của xí nghiệp dệt, nhuộm bao gồm: - Tạp chất tách ra từ xơ sợi, như dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ, các chất bẩn dính vào sợi (trung bình là 6% khới lượng xơ sợi). - Các hóa chất dùng trong quá trình công nghệ: hồ tinh bột, tinh bột biến tính, dextrin, aginat, các loại axit, xút, NaOCl, H 2O2, soda, sunfit… Các loại thuốc nhuộm, các chất phụ trợ, chất màu, chất cầm màu, hóa chất tẩy giặt. Lượng hóa chất sử dụng đối với từng loại vải, từng loại mầu là rất khác nhau và phần dư thừa đi vào nước thải tương ứng. - Đối với mặt hàng len từ lông cừu, nguyên liệu là len thô mang rất nhiều tạp chất (250-600 kg/tấn) được chia thành: + 25-30% mỡ (axít béo và sản phẩm cất mỡ, lông cừu) + 10-15% đất và cát + 40-60% mưối hữu cơ và các sản phẩm cất mỡ, lông cừu. Mỗi công đoạn của công nghệ có các dạng nước thải và đặc tính của chúng. Bảng1.1: Các chất gây ô nhiễm và đặc tính nước thải ngành dệt - nhuộm Công đoạn Hồ sợi, giũ hồ Chất ô nhiễm trong nước thải Đặc tính của nước thải Tinh bột, glucozo, carboxy BOD cao (34-50% tổng sản metyl xelulozo, polyvinyl alcol, lượng BOD). Nấu, tẩy nhựa, chất béo và sáp. NaOH, chất sáp và dầu mỡ, tro, Độ kiềm cao, màu tối, BOD cao Tẩy trắng soda, silicat natri và xo sợi vụn. (30% tổng BOD). Hipoclorit, hợp chất chứa clo, Độ kiềm cao, chiếm 5%BOD. Làm bong NaOH, AOX, axit… NaOH, tạp chất. Nhuộm Các In axitaxetic và các muối kim loại. (6% tổng BOD), TS cao. Chất màu, tinh bột, dầu, đất sét, Độ màu cao, BOD cao và dầu Hoàn thiện muối kim loại,axit… mỡ. Vệt tinh bột, mỡ động vật, Kiềm nhẹ, BOD thấp, lượng nhỏ. loại thuốc Độ kiềm cao, BOD thấp (dưới 1% tổng BOD). nhuộm, Độ màu rất cao, BOD khá cao muối. 13 Bảng1.2: Đặc tính nước thải của một số xí nghiệp Dệt nhuộm ở Việt Nam Đặc tính sản phẩm Đơn vị Hàng bông Hàng pha dệt thoi dệt kim 394 8-11 400-1000 70-135 150-380 350-600 m3/tấn Nước thải vải pH TS BOD5 COD Độ màu mg/l mg/l mg/l Pt-Co Dệt len Sợi 264 114 236 9-10 950-1380 90-220 230-500 250-500 9 420 120-130 400-450 260-300 9-11 800-1300 90-130 210-230 Bảng1.2: Nồng độ của một số chất ô nhiễm trong nước thải Dệt nhuộm. Thành phần Đặc điểm pH COD (mg/l) BOD (mg/l) PO43- (mg/l) SO42- (mg/l) Độ màu (Pt-Co) Q (m3/tấn sp) 2-14 60-5000 20-3000 10-1800 9 sẽ gây độc hại đối với thủy tinh, gây ăn mòn các công trình thoát nước và hệ thong xử lý nước thải. - Muối trung tính làm tăng hàm lượng tổng rắn. Lượng thải lớn gây tác hại đối với đời sống thủy sinh do làm tăng áp suất thẩm thấu, ảnh hưởng đến quá trình trao đổi của tế bào. - Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD, COD của nguồn nước, gây tác hại đối với đời sống thủy sinh do làm giảm oxy hòa tan trong nguồn nước. - Độ màu cao do lượng thuốc nhuộm dư đi vạo nước thải gây màu cho dòng tiếp nhận, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của các loài thủy sinh, ảnh hưởng xấu tới cảnh quan. - Hàm lượng ô nhiễm các chất hữu cơ cao sẽ làm giảm oxy hòa tan trong nước ảnh hưởng tới sự sống của các loài thủy sinh. 15 CHƯƠNG 2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM Do đặc thù của công nghệ, nước thải dệt nhuộm chứa tổng hàm lượng chất rắn TS, chất rắn lơ lửng, độ màu, BOD, COD cao nên chọn phương pháp xử lý thích hợp phải dựa vào nhiều yếu tố như lượng nước thải, đặc tính nước thải, tiêu chuẩn thải, xử lý tập trung hay cục bộ. Về nguyên lý xử lý, nước thải dệt nhuộm có thể áp dụng các phương pháp sau: - Phương pháp cơ học. - Phương pháp hóa học. - Phương pháp hóa – lý. - Phương pháp sinh học. 2.1 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC Thường được áp dụng ở giai đoạn đầu của quy trình xử lý, quá trình được xem như bước đệm để loại bỏ các tạp chất vô cơ và hữu cơ không tan hiện diện trong nước nhằm đảm bảo tính an toàn cho các thiết bị và các quá trình xử lý tiếp theo. Tùy vào kích thước, tính chất hóa lý, hàm lượng cặn lơ lửng, lưu lượng nước thải và 16 mức độ làm sạch mà ta sử dụng một trong các quá trình sau: lọc qua song chắn rác hoặc lưới chắn rác, lắng dưới tác dụng của lực ly tâm, trọng trường, lọc và tuyển nổi. Xử lý cơ học nhằm mục đích  Tách các chất không hòa tan, những vật chất có kích thước lớn như nhánh cây, gỗ, nhựa, lá cây, giẻ rách, dầu mỡ... ra khỏi nước thải.  Loại bỏ cặn nặng như sỏi, thủy tinh, cát...  Điều hòa lưu lường và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải.  Nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo. 2.1.1 Song chắn rác Song chắn rác gồm các thanh kim loại tiết diện chữ nhật hình tròn, hình chữ nhật hoặc hình bầu dục. Song chắn rác được chia làm 2 loại, loại di động và loại cố định. Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 60 – 90 0 theo hướng dòng chảy. Song chắn rác nhằm chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn ở dạng sợi: giấy, rau cỏ, rác... 2.1.2 Lưới chắn rác Để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ hoặc các sản phẩm có giá trị, thường sử dụng lưới lọc có kích thước lỗ từ 0,5 – 1mm. Khi tang trống quay, thường với vận tốc 0,1 đến 0,5 m/s, nước thải thường lọc qua bề mặt trong hay ngoài, tùy thuộc vào sự bố trí đường ống dẫn nước vào. Các vật thải được cào ra khỏi mặt lưới bằng hệ thống cào. 2.1.3 Bể điều hòa Do đặc điểm của công nghệ sản xuất một số ngành công nghiệp, lưu lượng và nồng độ nước thải thường không đều theo các giờ trong ngày. Sự dao động lớn về lưu lượng này sẽ ảnh hưởng không tốt đến những công trình xử lý phía sau. Để duy trì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lý ổn định, khắc phục được những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượng của nước thải và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học người ta sẽ thiết kế bể điều hòa. Thể tích bể phải tương đương 6 – 12h lưu nước trong bể với lưu lượng xử lý trung bình. Bể điều hòa được phân loại như sau: - Bể điều hòa lưu lượng. 17 - Bể điều hòa nồng độ. - Bể điều hòa cả lưu lượng và nồng độ. 2.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC Các phương pháp hóa học xử lý nước thải gồm có: trung hòa, oxy hóa và khử. Tất cả các phương pháp này đều dùng tác nhân hóa học nên tốn nhiều tiền. Người ta sử dụng các phương pháp hóa học để khử các chất hòa tan và trong các hệ thống nước khép kín. Đôi khi phương pháp này được dùng để xử lý sơ bộ trước khi xử lý sinh học hay sau công đoạn này như là một phương pháp xử lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn. 2.2.1 Phương pháp trung hòa Trung hòa nước thải được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau - Trộn lẫn nước thải với axit hoặc kiềm. - Bổ sung các tác nhân hóa học. - Lọc nước axit qua vật liệu lọc có tác dụng trung hòa. - Hấp thụ khí axit bằng chất kiềm hoặc hấp thụ amoniăc bằng nước axit. Trong quá trình trung hòa một lượng bùn cặn được tạo thành. Lượng bùn này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại và lượng các tác nhân xử dụng cho quá trình. 2.2.2 Phương pháp oxy hóa và khử Để làm sạch nước thải có thể dùng các chất oxy hóa như Clo ở dạng khí và hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, pemanganat kali, bicromat kali, oxy không khí, ozon... Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước thải. Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn tác nhân hóa học, do đó quá trình oxy hóa học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác. Oxy hóa bằng Clo Clo và các chất có chứa clo hoạt tính là chất oxy hóa thông dụng nhất. Người ta sử dụng chúng để tách H2S, hydrosunfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua ra khỏi nước thải. 18 Khi clo tác dụng với nước thải xảy ra phản ứng Cl2 + H2O = HOCl + HCl HOCl ↔ H+ + OClTổng clo, HOCl và OCl- được gọi là clo tự do hay clo hoạt tính. Các nguồn cung cấp clo hoạt tính còn có clorat canxi (CaOCl 2), hypoclorit, clorat, dioxyt clo, clorat canxi được nhận theo phản ứng Ca(OH)2 + Cl2 = CaOCl2 + H2O Lượng clo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là: 10 g/m 3 đối với nước thải sau xử lý cơ học, 5 g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn. Phương pháp Ozon hóa Ozo tác động mạnh mẽ với các chất khoáng và chất hữu cơ, oxy hóa bằng ozo cho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng của nước. Sau quá trình ozo hóa số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn 99%, ozo còn oxy hóa các hợp chất Nito, Photpho... 2.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA - LÝ Cơ chế của phương pháp hóa lý là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó, chất này phản ứng với các tập chất bẩn trong nước thải và có khả năng loại chúng ra khỏi nước thải dưới dạng cặn lắng hoặc dạng hòa tan không độc hại. Các phượng pháp hóa lý thường sử dụng để khử nước thải là quá trình keo tụ, hấp phụ, trích ly, tuyển nổi... 2.3.1 Quá trình keo tụ tạo bông Quá trình này thường được áp dụng để khử màu, giảm độ đục, cặn lơ lửng và vi sinh vật. Khi cho chất keo tụ vào nước thô chứa cặn lắng chậm (hoặc không lắng được), các hạt mịn kết hợp lại với nhau thành các bông cặn lớn hơn và nặng, các bông cặn này có thể tự tách ra khỏi nước bằng lắng trọng lực. Hầu hết chất keo tụ ở dạng Fe(III), Al(III); Al 2(SO4)3.14H2O, FeCl3. Tuy nhiên trong thực tế người ta thường sử dụng phèn sắt hơn do chúng có ưu điểm nhiều hơn phèn nhôm. Trong quá trình keo tụ người ta còn sử dụng chất trợ keo tụ để tăng tính chất lắng nhanh và đặc chắc do đó sẽ hình thành bông lắng nhanh và đặc chắc như sét, silicat hoạt tính và polymer. 2.3.2 Phương pháp trích ly 19 Trích ly pha lỏng được ứng dụng để làm sạch nước thải chứa phenol, dầu, axit hữu cơ, các ion kim loại... Phương pháp này được ứng dụng khi nồng độ chất thải lớn hơn 3 – 4g/l, vì khi đó giá trị chất thu hồi mới bù đắp chi phí cho quá trình trích ly. Làm sạch nước bằng trích ly gồm 3 giai đoạn - Trộn mạnh nước thải với chất trích ly (dung môi hữu cơ) trong điều kiệm bề mặt tiếp xúc phát triển giữa các chất lỏng hình thành 2 pha lỏng, một pha là chất trích ly với chất được trích ly, một pha là nước thải với chất trích ly. - Phân riêng hai pha lỏng nói trên. - Tái sinh chất trích ly. Để giảm nồng độ chất tan thấp hơn giới hạn cho phép cần phải chọn đúng chất trích ly và vận tốc của nó khi cho vào nước thải. 2.4 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC Phương pháp này dựa trên cơ sở hoạt động phân hủy chất hữu cơ có trong nước thải của các vi sinh vật. Các vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình phát triển, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản. Phương pháp này được sử dụng để xử lý hoàn toàn các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nước thải. Công trình xử lý sinh học thường được đặt sau khi nước thải đã qua xử lý sơ bộ qua các công trình xử lý cơ học, hóa học, hóa lý. Quá trình sinh học gồm các bước - Chuyển các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hòa tan thành thể khí và các vỏ tế bào vi sinh. - Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất keo vô cơ trong nước thải. - Loại các bông cặn ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng. Chất nhiễm bẩn trong nước thải dệt nhuộm phần lớn là những chất có khả năng phân hủy sinh học. Thường nước thải dệt nhuộm thiếu nguồn N và P dinh dưỡng. Khi xử lý hiếu khí cần cân bằng dinh dưỡng theo tỷ lệ BOD:N:P = 100:5:1 hoặc trộn nước thải dệt nhuộm với nước thải sinh hoạt để các chất dinh dưỡng trong hỗn 20 hợp cân đối hơn. Các công trình sinh học như: lọc sinh học, bùn hoạt tính, hồ sinh học hay kết hợp xử lý sinh học nhiều bậc... 2.5 MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 2.5.1 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm trong nước 2.5.1.1 Qui trình công nghệ tổng quát xử lý nước thải nhuộm vải Trong ngành công nghiệp dệt nhuộm, nước thải nhuộm gồm ba loại chính:  Nước thải phẩm nhuộm hoạt tính.  Nước thải phẩm nhuộm sunfua.  Nước thải tẩy. Thành phần tính chất nước thải nhuộm được trình bày theo bản sau: Chỉ tiêu Kết quả Đơn vị pH Nước thải hoạt tính Nước thải sunfua Nước thải tẩy 10-11 >11 >12 COD mg/l 450-1.500 10.000-40.000 9.000-30.000 BOD5 mg/l 200-800 2.000-10.000 4.000-17.000 N tổng mg/l 5-15 100-1.000 200-1.000 P tổng mg/l 0.7-3 7-30 10-30 SS mg/l - - - Màu Pt-Co 7.000-50.000 10.000-50.000 500-2.000 Độ đục FAU 140-1.500 8.000-200.000 1.000-5.000 Do mỗi loại nước thải có thành phần và tính chất đặc trưng riêng nên công nghệ xử lý tương ứng cũng khác nhau. Trước tiên, ta phải tách riêng và xử lý sơ bộ loại trừ các tác nhân gây hại đối với vi sinh vật rồi nhập chung xử lý bằng sinh học. Nước thải nhuộm vải có nồng độ chất hữu cơ cao, thành phần phức tạp và chứa nhiều hợp chất vòng khó phân hủy sinh học đồng thời các hóa chất phụ trợ trong quá trình nhuộm có khả năng gây ức chế vi sinh vật. Hơn nữa nhiệt độ nước thải rất cao, không thích hợp đưa trực tiếp vào hệ thống xử lý sinh học. Vì vậy, ta phải tiến 21 hành xử lý hóa lý trước khi đưa vào các công trình sinh học nhằm loại trừ các yếu tố gây hại và tăng khả năng xử lý của vi sinh. Sơ đồ qui trình công nghệ tổng quát xử lý nước thải nhuộm vải Trong công nghệ này, nước thải nhuộm ở các công đoạn sẽ được thu gom và xử lý sơ bộ riêng: - Nước thải hoạt tính được tiến hành keo tụ bằng phèn sắt với pH là 1010.5, hiệu quả khử COD là 60-85%. - Nước thải sunfua keo tụ ở pH khoảng 3, hiệu quả khử COD khoảng 70%. - Nước thải tẩy được tiến hành trung hòa nhằm đưa pH về 6.5. Khi đó H 2O2 sẽ bị phân hủy thành O2 bay lên gây ra bọt đồng thời hồ sẽ được tách ra khỏi nước. Sau đó, nước tẩy sẽ được đưa vào bể trộn cùng với nước sau lắng của nước thải hoạt tính và nước thải sunfua. Bể trộn đóng vai trò điều hòa chất lượng nước thải, vừa là nơi hiệu chỉnh pH cho quá trình lọc sinh học kỵ khí tiếp theo. Ở bể lọc kỵ khí, chất hữu cơ một phần sẽ bị phân hủy thành khí biogas hoặc chuyển hóa thành những hợp chất dễ phân hủy hơn và sẽ được tiếp tục oxy hóa sinh học trong bể 22 aerotank. Nước thải sau xử lý sinh học vẫn chưa đạt tiêu chuẩn nên phải tiến hành xử lý bậc cao bằng phương pháp keo tụ. Phần bùn thải ra từ các bể lắng được đưa vào máy ép bùn, nước tách từ bùn được đưa trở lại bể trộn, bùn sau ép được đưa đi chôn lấp. 2.5.1.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm đang được áp dụng: Hóa chất Nước thải Nguồn tiếp nhận Song chắn rác Bể lọc áp lực Bể điều hòa Bể chứa Bể tuyển nổi Bể lọc sinh học Mô tả tóm tắt công nghệ thiết bị Nước thải trước tiên theo cống thu gom, qua song chắn rác chảy vào bể điều hòa. Sau khi tập trung tại bể điều hòa, nước thải được bơm lên bể tuyển nổi. Trên ống dẫn vào bể tuyển nổi có 03 đường hóa chất châm vào là dung dịch trung hòa, dung dịch phản ứng và dung dịch trợ lắng. Quá trình xử lý trong bể tuyển nổi được thực hiện bằng cách hòa tan trong nước những bọt khí nhỏ, các bọt khí này bám vào các hạt cặn làm cho tỷ trọng tổ hợp cặn khí giảm, lực đẩy nổi xuất hiện. Khi lực đẩy nổi đủ lớn, hỗn hợp cặn - khí nổi lên mặt nước và được gạt ra ngoài bằng tấm gạt cao su gắn phía trên bể. Bên cạnh đó bể tuyển nổi còn thực hiện chức năng lắng. Do nước thải vào bể đã được hòa trộn với các chất tạo pH, chất keo tụ nên trong bể tuyển nổi còn xảy ra quá trình keo tụ. Trên bể tuyển nổi có sử dụng một môtơ khuấy với tốc độ thích hợp để kích thích quá trình tạo bông. Các hạt bùn keo tụ tạo ra có tỷ trọng lớn lắng xuống đáy bể sẽ được lấy ra ngoài nhờ van xả đáy. 23 Nước thải từ máng thu nước bể tuyển nổi tràn vào bể lọc sinh học từ dưới lên trên qua lớp vật liệu nổi là các hạt polystyren. Các vi khuẩn hiện diện trong nước thải dính bám lên lớp sinh khối nổi là những hạt polystyrene hay còn gọi là Biostyrene và chúng được loại bỏ bằng cách khống chế môi trường hoạt động. Xác vi sinh vật và chất rắn lơ lửng trong nước thải được loại bỏ bằng quá trình rửa ngược. Đây là công nghệ lọc sinh học mới được áp dụng tại Việt Nam, có hiệu quả sử dụng rất cao, chiếm mặt bằng ít, giá thành thấp. Nước thải tiếp tục tự chảy đến bể chứa để từ đó có thể bơm đến thiết bị lọc áp lực Bể lọc áp lực là công trình xử lý cuối cùng trong hệ thống xử lý nước thải. Sau khi qua bể lọc áp lực, nước thải có thể được xả ra cống. Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật khác - Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5945:1995, nguồn xả loại B - Giá thành xử lý 1m3 nước thải: 1500 - 2000đ/m3 Ưu điểm của CN/TB - Các thiết bị được chế tạo bằng thép nên có thể tháo ráp dễ dàng khi cần di dời - Mặt trong thiết bị được phủ epoxy chống ăn mòn, tăng thời gian sử dụng - Hệ thống được điều khiển tự động, tránh cho công nhân có thể tiếp xúc trực tiếp với nước thải độc hại - Diện tích chiếm dụng mặt bằng giảm 50% so với bể xây bằng xi măng - Thời gian thi công ngắn 2.5.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm trên thế giới 2.5.2.1 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm sợi bông ở Hà Lan Trong hệ thống có công đoạn xử lý hóa lý trước công đoạn xử lý sinh học. Với các thông số như: Nước thải có lưu lượng 3.000 - 4.000 m 3/h; COD = 400 - 1.000 mg/l; BOD 5 = 200 - 400 mg/l. Nước sau xử lý BOD5 < 50 mg/l, COD < 100 mg/l. 24 Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước thải của công ty Stork Aqua (Hà Lan) 1. Sàng chắn rác; 2. Bể điều hòa; 3. Bể keo tụ; 4. thiết bị lắng bùn; 5. Bể sinh học; 6. Thiết bị xử lý bùn 2.5.2.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm ở Greven (CHLB Đức) Nước thải ở đây có chứa 15-20% nước thải dệt nhuộm. Công suất của hệ thống là 6.000 - 7.000 m3/ngày, trong đó có 1100 - 1300m3/ngày nước thải dệt nhuộm. 6 Sơ đồ này theo nguyên lý kết hợp xử lý hóa lý và sinh học nhiều bậc, sau lắng 2 là một hồ nhân tạo (có thể là một hồ chứa lớn). Phần bùn lấy ra từ các bể lắng không đưa tuần hoàn sử dụng lại mà đưa vào xử lý kị khí, rồi lọc ép và đưa đi chôn lấp. Nước thải sau bể điều hòa cần điều chỉnh về pH tới 9.5 bằng vôi sữa. Phèn sắt được đưa vào làm keo tụ là 170 g/m3. Ca(OH)2 Nước thải 1 Bể điều hòa Nước thải 2 Ưu điểm: Lượng bùn tạosắtra nhỏ (1m3 nước Phèn Keothải tụ tạo ra 0.6 kg bùn khô tuyệt đối). Kết hợp vừa xử lý nước thải sinh hoạt vừa xử lý nước thải dệt nhuộm. Lắng CHƯƠNG 3 Xử lý sinh bậc ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN học XỬnhiều LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ CÔNGLắng SUẤT 500M3/NG.Đ Xừ lý bùn yếm khí Hồ nhân tạo 3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ Lọc ép 3.1.1 Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ dựa vào các yếu tố cơ bản sau: Bùn Nguồn tiếp nhận Hình 3.2:Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt lần nước thải dệt nhuộm 25 Đức ).  Công suất trạm xử lý.  Thành phần và đặc tính của nước thải.  Tiêu chuẩn xả nước thải vào các nguồn tiếp nhận tương ứng.  Phương pháp sử dụng cặn.  Khả năng tận dụng các công trình có sẵn.  Điều kiện mặt nằng và đặc điểm địa chất thủy văn khu vực xây dựng.  Khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý.  Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý, vận hành và bảo trì. 3.1.2 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác Nước thải trước xử lý: pH = 8 - 10 BOD5 = 860 (mg/l) COD = 1430 (mg/l) SS = 560 (mg/l) Độ màu = 1000 (Pt – Co) Tổng N : 3,78 mg/l Tổng P : 1,54 mg/l Nước thải sau xử lý: Đạt tiêu chuẩn TCVN 5945 – 1995 (loại B): pH = 5,5 - 9 BOD5 < 50 (mg/l) COD < 100 (mg/l) SS < 100 (mg/l) Độ màu < 50 (Pt – Co) Tổng N : 60 mg/l Tổng P : 6 mg/l 3.1.3 Các phương án được đề xuất * Phương án 1 26 Nước thải Song chắn rác Bể lắng sơ bộ + vớt dầu ChỉnhpH Bể điều hòa Hóa chất Bể keo tụ Nước ép bùn Bể lắng I Bể aerotank Bể lắng II Bùn tuần hoàn Bùn dư Thiết bị xử lý bùn Thiết bị lọc chậm Nước sau xử lý Bùn Chú thích: :nước :bùn Thuyết minh qui trình công nghệ: Nước thải trước tiên theo cống thu gom, qua song chắn rác chảy vào bể lắng sơ bộ kết hợp vớt dầu trước khi chuyển sang bể điều hòa, tại đây sẽ cho thêm hóa chất để điều chỉnh pH. Sau khi tập trung tại bể điều hòa, nước thải được bơm lên bể keo tụ, tạo bông. Trên ống dẫn vào bể keo tụ có 02 đường hóa chất châm vào là dung dịch keo tụ và dung dịch trợ lắng để xảy ra quá trình keo tụ. Trong bể keo tụ có sử dụng một môtơ khuấy với tốc độ thích hợp để kích thích quá trình tạo bông. Các hạt 27 bùn keo tụ tạo ra có tỷ trọng lớn lắng xuống đáy bể lắng 1 sẽ được lấy ra ngoài nhờ van xả đáy. Sau đó nước được tràn vào bể aerotank để xử lý sinh học các hợp chất hữu cơ. Nước thải sau bể aerotank được lắng tại bể lắng 2, một phần bùn hoạt tính được tuần hòan lại cho bể aerotank, phần còn lại đem xử lý. Nước thải tiếp tục đến thiết bị lọc chậm để xử lý các vi sinh vật còn lại trong nước. Sau bể lọc chậm nước được thải ra nguồn tiếp nhận. Ưu điểm: - Qui trình công nghệ đơn giản, dễ vận hành - Chi phí đầu tư, vận hành và bảo dưỡng thấp Nhược điểm - Xử lý nước thải với công suất vừa và nhỏ - Không xử lý triệt để các chất có trong nước thải dệt nhuộm * Phương án 2 Nước thải Song chắn rác thô Xử lí rác Lưới lọc mịn Chỉnh pH Hóa chất Bể điều hòa Bể keo tụ, tạo bông Lắng I Thiết bị lọc áp lực Ozon Nước sau rửa lọc Thiết bị oxy hóa Xử lí bùn Nước thải vào nguồn tiếp nhận Tháp hấp phụ H2O Bể chứa nước để sử dụng lại 28 Thuyết minh qui trình công nghệ: Nước thải trước tiên theo cống thu gom, qua song chắn rác để giữ lại các lọai rác có kích thước lớn, qua lưới lọc mịn giữ lại các cặn nhỏ hơn, sau đó chảy vào bể điều hòa, tại đây sẽ cho thêm hóa chất để điều chỉnh pH. Sau khi tập trung tại bể điều hòa, nước thải được bơm lên bể keo tụ, tạo bông. Trên ống dẫn vào bể keo tụ có 02 đường hóa chất châm vào là dung dịch keo tụ và dung dịch trợ lắng. Trong bể keo tụ có sử dụng một môtơ khuấy với tốc độ thích hợp để kích thích quá trình tạo bông. Các hạt bùn keo tụ tạo ra có tỷ trọng lớn lắng xuống đáy bể lắng 1 sẽ được lấy ra ngoài nhờ van xả đáy. Nước thải tiếp tục tự chảy đến bể chứa để từ đó có thể bơm đến thiết bị lọc áp lực. Sau khi qua bể lọc áp lực, một phần nước thải được xả ra nguồn tiếp nhận, một phần được nước thải được oxy hóa bằng ozôn nhằm oxy hóa hoàn toàn các chất còn lại. Sau đó, nước được đưa qua tháp hấp phụ để tái sử dụng nước. Ưu điểm: - Hiệu quả xử lý cao, loại bỏ được các chất độc có trong nước thải dệt nhuộm - Đảm bảo nước đầu ra đạt tiêu chuẩn - Diện tích cho công trình nhỏ, thiết bị di chuyển dễ dàng - Có thể tái sử dụng nước Nhược điểm: - Chi phí vận hành cao nên hiệu quả về kinh tế thấp Nhận xét Cả hai phương án trên đều không được lựa chọn vì trong phương án 1 tuy là dễ vận hành nhưng nó chỉ thích hợp cho những quy mô vừa và nhỏ, đồng thời hiệu quả xử lý lại không cao. Phương án 2 có hiệu quả xử lý cao nhưng vận hành rất tốn kém và khó khăn. Do đó, nhóm xin đề xuất phương án xử lý nước thải dệt nhuộm có kết hợp cả phương pháp hóa lý và phương pháp sinh học cụ thể như sau: * Phương án 3 29 Lưới chắn rác Bể điều hòa Bể chứa Phèn hóa chất Bể phản ứng Bùn tuần hoàn H2SO4 Chlorine (Cl2) Bơm áp lực (cấp khí) Xe chở rác đi xử lý Nước tách bùn Nguồn nước thải Bể lắng I Bể Aerotank Bể lắng II Bể tiếp xúc Bể nén bùn Máy nén bùn Bùn thải Nước thải sau xử lý Chú thích: Chất lỏng Khí Bùn 3.1.4 Chức năng nhiệm vụ từng công trình đơn vị: 1. Song chắn rác Loại bỏ các vật có kích thước lớn như: lá khô, cành cây nhỏ, mảnh vụn… Ngoài ra, trong nước thải dệt nhuộm chứa nhiều xơ sợi li ti nên sau song chắn rác ta cần bố trí lưới chắn mịn nhằm giữ các xơ sợi có trong nước thải. Nước qua song chắn có vận tốc khoảng 0.6 m/s. 2. Bể điều hòa 30 Nhằm điều hòa lưu lượng và ổn định nồng độ cho công trình xử lý phía sau. Trong bể có thiết bị định lượng hóa chất nhằm ổn định pH về khoảng 6.5-8.5 cho quá trình xử lý. Bể điều hòa được cấp khí nhờ hệ thống đĩa sục khí đặt dưới đáy bể nhằm tạo dòng khuấy trộn và duy trì tình trạng hiếu khí trong bể. 3. Bể phản ứng Sử dụng để hòa trộn các chất với nước thải nhằm điều chỉnh độ kiềm của nước thải, tạo ra bông cặn lớn có trọng lượng đáng kể và dễ dàng lắng lại khi qua bể lắng I. Ở đây sử dụng phèn nhôm để tạo ra các bông cặn vì phèn nhôm hòa tan trong nước tốt, chi phí thấp. 4. Bể lắng I Giữ lại phần cặn lơ lững (SS) có trong nước thải, các bông cặn lớn được tạo ra từ bể phản ứng sẽ được lắng ở đây, bể lắng I sẽ làm giảm tải lượng chất rắn cho công trình xử lý sinh học phía sau. 5. Bể Aerotank Aerotank hay còn gọi là bể bùn hoạt tính với sinh trưởng lơ lửng. Trong đó quá trình phân hủy xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liên tục. Các vi sinh vật dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn, chuyển hóa chúng thành chất trơ không tan và tạo ra tế bào mới. Quá trình chuyển hóa đó được thực hiện đan xen và nối tiếp nhau cho đến khi không còn thức ăn cho hệ vi sinh vật nữa. Nước thải sau khi xử lý sinh học hiếu khí được đưa qua bể lắng II. 6. Bể lắng II Bùn sinh ra từ bể Aerotank và các chất lơ lửng sẽ được lắng ở bể lắng II, nước thải sau lắng được dẫn vào bể tiếp xúc. Lượng bùn sinh ra từ bể lắng II sẽ được xả vào bể chứa bùn. 7. Bể nén bùn Cặn tươi từ bể lắng I và bùn hoạt tính từ bể lắng II có độ ẩm tương đối cao (99 – 99,2% đối với bùn hoạt tính và 92 – 96% đối với cặn tươi), bể nén bùn có nhiệm vụ làm giảm độ ẩm của bùn, sau đó bùn được đem đi xử lý. 31 8. Máy ép bùn Sau khi bùn qua bể nén bùn nó sẽ tiếp tục được chuyển vào máy ép bùn, tại đây thực hiện quá trình làm ráo phần lớn nước trong bùn sau khi đã qua bể thu bùn. Nồng độ cặn sau khi làm khô trên máy đạt từ 15% – 25%. 9. Bể tiếp xúc( khử trùng bằng clorin) Khử trùng nước bằng clo nhằm tiêu diệt vi sinh trước khi đưa nước đã qua xử lý ra hệ thống thoát nước chung, lượng vi khuẩn giảm khoảng 99%. Hóa chất dùng để khử trùng là nước Clo. 3.1.5 Thuyết minh quy trình công nghệ Nước thải thu gom đến song chắn rác sẽ được loại bỏ những tạp chất khô (vải, nilong...), sau đó nước thải tự chảy qua bể điều hòa và nhờ quá trình khuấy trộn kết hợp với thổi khí sơ bộ, nước thải được điều hòa về lưu lượng cùng với nồng độ các chất ô nhiễm như: BOD, COD, SS,... Ở ngay trên bể điều hòa ta dùng bơm định lượng bơm dung dịch H2SO4 để điều chỉnh pH về trung tính, thuận lợi cho các công trình xử lý sau. Tiếp theo nước thải từ bể điều hòa được bơm chìm lên bể phản ứng có khuấy trộn để thực hiện quá trình keo tụ các hạt cặn lơ lửng sau đó được bơm qua bể lắng I để loại bỏ các loại cặn thô, nặng có thể gây trở ngại cho các công đoạn xử lý sau. Nước thải từ bể lắng I tự chảy tràn qua bể Aerotank có xáo trộn.Tại bể Aerotank quá trình sinh học hiếu khí xảy ra và được duy trì nhờ không khí cấp khí từ máy thổi khí, các vi sinh vật hiếu khí (trên bùn hoạt tính) sẽ phân hủy các chất hữu cơ còn lại trong nước thải thành các chất vô cơ ở dạng đơn giản. Hiệu xuất xử lý của Aerotank đạt khoảng 90 – 95%. Tiếp đến nước thải được dẫn sang bể lắng II và diễn ra lắng cặn hoạt tính, bùn sẽ lắng xuống đáy bể, nước thải phía trên được chảy tràn qua bể tiếp xúc khử trùng bằng dung dịch Clo, nhằm tiêu diệt vi khuẩn trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Bùn từ bể lắng II một phần sẽ được tuần hoàn về bể Aerotank nhằm duy trì lượng vi sinh vật có trong bể. Một phần cùng với lượng bùn sinh ra từ bể lắng I sẽ được chuyển vào bể chứa bùn để tách nước, trong giai đoạn này polymer được châm vào nhằm tăng hiệu quả tách nước ra khỏi bùn. Nước tách bùn sẽ được tuần hoàn trở lại bể điều hòa. Lượng bùn từ bể chứa bùn sẽ được chuyển sang máy nén bùn sau đó sẽ được chở đi chôn lấp. 32 Ưu điểm:  Kết hợp được cả phương pháp hóa lý và sinh học.  Hiệu quả xử lý cao.  Ít tốn diện tích thích hợp với công suất thải của nhà máy.  Quy trình công nghệ đơn giản, dễ vận hành. Nhược điểm  Nước thải ra chỉ đạt tiêu chuẩn loại B.  Chi phí đầu tư ban đầu cao. 3.2 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 3.2.1 Xác định mức độ cần thiết xử lý chất thải  E Mức độ cần thiết xử lý theo chất rắn lơ lửng C 0  C C ra *100%  0 560 100 * 100% 82,14% 560 C0 : Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải vào, C0 = 560 mg/l. Cra : Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sau xử lý, Cra = 60 mg/l.  E Mức độ cần thiết xử lý theo BOD5  BOD5  BOD C 5 ra *100%  5 860 50 * 100% 88,4 860 BOD5 : Hàm lượng BOD5 trong hỗn hợp nước thải vào, BOD5 = 860 mg/l BOD5 : Hàm lượng BOD5 trong nước thải sau xử lý, BOD5-ra = 100 mg/l  E Mức độ cần thiết xử lý theo COD  COD0  C COD 0 ra 1430 100 * 100% 93, 1430 *100%  Từ các kết quả tính toán trên ta nhận thấy nước thải của nhà máy dệt nhuộm này có mức độ cần thiết để xử lý rất cao tính theo BOD, COD do đó ta phải xử lý bằng biện pháp sinh học. 3.2.2 Lưới chắn rác a. Chức năng 33 Lưới chắn rác có nhiệm vụ tách các vật thô như giẻ, rác, vỏ đồ hộp, các mẩu đá, gỗ và các vật khác trước khi đưa vào các công trình xử lý phía sau. Lưới chắn rác có thể đặt cố định hoặc di động, lưới chắn rác giúp tránh các hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và gây tắt nghẽn bơm. b. Tính toán Các thông số thiết kế cho lưới chắn rác được thể hiện trong bảng bên dưới. Chọn lưới cố định dạng lõm có kích thước mắt lưới d = 0,35mm tương ứng với tải trọng LA = 700l/phut.m2, đạt hiệu quả xử lý cặn lơ lửng E = 15%. Các thông số thiết kế lưới chắn rác (hình nêm). Thông số Lưới cố định Hiệu quả khử cặn lơ lửng, %. 5 - 25 Tải trọng, L/m2.phút. 400 – 1200 Kích thước mắt lưới, mm. 0,2 – 1,2 Tổn thất áp lực, m. 1,2 – 2,1 Công suất motor, Hp Chiều dài trống quay, m. Đường kính trống. Lưu lượng nước thải trung bình Lưới quay 5 – 25 600 – 4600 0,25 – 1,5 0,8 – 1,4 0,5 – 3 1,2 – 3,7 0,9 – 1,5 Qngđtb = 500 m3/ngđ Qhtb = 20,8 m3/h = 5,79*10-3 m3/s Giả sử lưới chắn rác được chọn theo thiết kế định hình có kích thước lưới B* L = 0,3* 0,7 m. Diện tích bề mặt lưới yêu cầu. Q  A L h tb  A 20,8m / h * 1h * 1000l 700l / ph.m 60 ph m 2 3 2 0,5m Số lưới chắn rác A  n B*H 2 0,5m  0,3m*0,7m 2,4 3luoi Tải trọng làm việc thực tế 34 h Q  L L*B*n th tb A 3 20,8m / h * 1h * 1000l  0,3m*0,7m*3 60 ph m 3 550l Tổng lượng SS sau khi qua song chắn rác giảm 20% SS còn lại = 560*(1 – 0,2) = 450 (mg/l) 3.2.3 Bể điều hòa a. Chức năng Lưu lượng và chất lượng nước thải từ hệ thống thu gom chảy về nhà máy xử lý thường xuyên dao động theo giờ và theo ngày, do đó bể điều hòa có tác dụng duy trì dòng chảy gần như không đổi, khắc phục những vấn đề vận hành do dự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý. Thu gom và điều hòa lưu lượng và thành phần các chất ô nhiễm như: BOD 5, COD, SS, pH… Đồng thời máy nén khí cung cấp Oxy vào nước thải nhằm tránh sinh mùi thối tại đây và làm giảm khoảng 20 – 30% hàm lượng COD, BOD có trong nước thải. b. Tính toán Kích thước bể Thể tích bể điều hòa V = Qtbh*t = 20,8* 5 = 104 (m3) Với t là thời gian lưu nước trong bể điều hòa, chọn t = 3h Thể tích thực tế bể điều hòa = K* Bể điều hòa tính toán  Với K là hệ số an toàn = 1,2 → Vtt = 104 * 1,2 = 124,8 (m3) Chọn Vtt = 125 m3 Chọn chiều cao hữu ích của bể hc = 3m Diện tích bể F V tt 125 41,6 h c 3 (m2) 35 / ph Chọn F = 45 m2 → Kích thước bể L*B = 15*3 (m). Chọn mực nước thấp nhất của bể điều hòa để cho bơm hoạt động là 0,5m. → Thể tích nước bể phải chứa là V = 0,5*45 + 104 = 126,5 (m2) → Mực nước cao nhất của bể là H 124,8 V   2,77 (m) 45 F tt max Chọn chiều cao an toàn là 0,5 m → Chiều cao của bể là H = 2,77 + 0,5 = 3,27 (m) → Chọn H = 3,5 m Thể tích xây dựng bể điều hòa Vxd = H * F = 3,5 * 45 = 157,5 (m3) Đường kính ống dẫn nước vào bể ngd D 4*Q 24*3600* *v tb  0 Trong đó  v0 : Vận tốc nước chảy trong ống do chênh lệch cao độ, v0 = 0,3 – 0,9 m/ s, chọn v0 = 0,7 m/s  → ngd D  4*Q 24*3600* *v tb  0 4*500  24*3600* *0,7 102,6 Chọn ống nhựa PVC dẫn nước vào bể điều hòa Φ 110 mm Công suất bơm nước thải Công suất bơm 36 N   *Q* g * H 1000* 1000*0,00579*9,81*10 1000*0,8  Trong đó  Q : Lưu lượng nước thải trung bình Q = Qtbs = 5,79*10-3 m3/s  H : Chiều cao cột áp H = 10m  η : Hiệu suất máy bơm η = 80% Công suất thực máy bơm lấy bằng 120% công suất tính toán Nthực = 1,2*N = 1,2 * 0,71 = 0,85KW = 1,2 Hp Cần 2 bơm có công suất 1,5 Hp hoạt động thay phiên nhau để bơm nước thải sang bể trung hòa (bể phản ứng). Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa Lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa Qkk = q * V * 60 Trong đó  q : Lượng khí cần cung cấp cho 1 m 3 dung tích vể trong 1 phút, q = 10,015 m3khí/ m3bể.phút, chọn q = 0,01 m3khí/ m3bể.phút (Nguồn: Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, năm 2004).  V : Thể tích thực tế của bể điều hòa → Qkk = 0,01*125*60 = 75 (m3/h) = 0,021 (m3/s) Thiết bị phân phối khí trong bể điều hòa là các ống ngang đục lỗ, bao gồm 4 đường ống với chiều dài mỗi đường ống là 14m, đặt dọc theo chiều dài bể, đường ống đặt cách tường 1 m. Đường kính ống phân phối khí chính D  4*Q 3600* *v kk k Trong đó Vk : Vận tốc khí trong ống dẫn chính, vk = 10 m/s 37 0,71 → D 4*Q 3600* *v kk   k 4*75 51,5 (mm) 3600* *10 Chọn ống dẫn khí Φ = 90 mm vào bể điều hòa là ống thép. Lượng khí qua mỗi ống nhánh q khí  Q 4 kk 75 18,75 4 (m3 / h) Đường kính ống nhánh dẫn khí d  4*q 3600* *v khí khí Trong đó  vkhí : Vận tốc khí trong ống nhánh, vkhí = 10 – 15 m/s, chọn vkhí = 12 m/s d  4*18,75 23,5 (mm) 3600* *12 Chọn ống nhánh bằng thép, có đường kính Φ = 30mm Cường độ sục khí trên 1m chiều dài ống Q q 4*L kk   75 1,34 ( 3 / h.mdài) m 4*14 Lưu lượng khí qua 1 lỗ q v *  tô lô *  d lô 2 4 Trong đó  vlỗ : Vận tốc khí qua lỗ, vlỗ = 5 – 20 m/s (TCXD – 51 – 84), chọn vlỗ = 15m/s.  dlỗ : Đường kính lỗ, dlỗ = 2 – 5 mm, chọn dlỗ = 4 mm 38 → * q 15 *   0,004 4 lô 2 4 1,88*10 m / s  0,678 3 (m3 / h) Số lỗ trên 1 ống N  q q khí lô 18,75  27,65 0,678  (lỗ) Chọn N = 30 lỗ/ống Số lỗ trên 1 m ống nhánh n  N 30 2,14 (lỗ/m) L 14 Chọn n = 2 lỗ Khi được phân phối đến các ống nhánh thông qua ống dẫn khí chính làm bằng sắt tráng kẽm, đặt trên thành bể dọc theo chiều rộng bể điều hòa. Ống dẫn khí được đặt trên giá đỡ ở độ cao 8cm so với đáy. Tính toán máy thổi khí Áp lực cần thiết của hệ thống phân phối khí Hk = h d + hc + hf + H Trong đó  hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, hd ≤ 0,4 m, chọn hd = 0,3 m.  hc : Tổn thất cục bộ, hc ≤ 0,4 m, chọn hc = 0,2 m.  hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối khí, hf ≤ 0,2 m, chọn hf = 0,5 m.  H : Chiều sâu hữu ích của bể điều hòa, H = 3,5 m. → Hk = hd + hc + hf + H = 0,3 + 0,2 + 0,5 + 3,5 = 4,5 m. Áp lực máy thổi khí tính theo Atmosphere H  0,45 10,12 10,12 Pm  m 0,0445(atm) Năng suất yêu cầu 39 Qkk = 75 (m3/h) = 0,021 (m3/s) Công suất máy thổi khí P máy  GRT 29,7ne 1       P 2  P1  0, 283    1   Trong đó  Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí, KW.  G : Trọng lượng của dòng không khí, kg/s.  G = Qkk * ρkhí = 0, 021*1,3 = 0,0273 kg/s.  R : Hằng số khí, R = 8,314 KJ/K.mol0K.  T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1 = 273 + 25 = 2980K.  P1 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1 = 1 atm.  P2 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = Pm + 1 = 1,05 atm. → K1  0,283 n K  (K = 1,395 đối với không khí). 29,7 : Hệ số chuyển đổi e : Hiệu suất của máy, chọn e = 0,8 GRT P  29,7ne 1 máy       P 2  P1  0 , 283    0,0273*8,314*298   1,05   1  *   29 , 7 * 0 , 283 * 0 , 8 1      0,14KW 0,2 Hp  Hp 0,7457KW    Công suất thực của bơm bằng 1,2 công suất tính toán → Nt = 1,2*N = 0,168 (KW) ≈ 0,24 (Hp) → Tại bể điều hòa đặt 2 máy thổi khí 0,5 Hp hoạt động luân phiên nhau. Hiệu quả xử lý nước thải qua bể điều hòa Nồng độ cặn lơ lửng giảm 4%, còn lại 450 – (450*4%) = 432 (mg/l) Nồng độ BOD5 giảm 5%, còn lại 860 – (860*5%) = 814 (mg/l) 40 Nồng độ COD giảm 5%, còn lại 1430 – (1430*5%) = 1357 (mg/l) Kết quả tính toán STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Tên thông số Chiều dài (L) Chiều rộng (B) Chiều cao tổng cộng (H) Lưu lượng không khí sục vào bể (Qkk) Cường độ sục khí (q) Đường kính ống sục khí chính (D) Đường kính ống sục khí nhánh (d) Đường kính lỗ sục khí (d) Mực nước cao nhất (h) Mực nước thấp nhất (hmin) Khoảng cách giữa các lỗ Đơn vị m m m m3/h m3/h.mdài mm mm mm m m mm Số liệu 15 3 3,5 75 1,34 90 30 4 2,77 0,5 50 3.2.4 Bể phản ứng a. Chức năng Là nơi diễn ra quá trính keo tụ, tạo điều kiện thuận lợi để các chất keo tụ tiếp xúc với cặn bẩn làm tăng khối lượng riêng các hạt cặn bẩn, đồng thời trong bể có thiết bị khuấy trộn nhằm tăng cường hiệu quả của quá trình. Bể có tác dụng bổ trợ tốt hơn cho các công trình xử lý tiếp theo đặc biệt là bể lắng 1 và bể Aerotank. b. Tính toán Thể tích bể V Q*t  500 * 30 10,42 ( 3) m 24*60 Chọn thời gian lưu từ 30 – 60 phút, chọn t = 30 phút Để quá trình tạo bông xảy ra được tốt và gradient giảm từ đầu bể đến cuối bể. Chia làm 3 bể mỗi bể có thể tích V1 = V/3 = 3,5 m3 Chọn bể hình vuông B*L*H = 1,6m*1,6m*1,4m Chọn loại cánh khuấy là cánh guồng gồm 1 trục quay và 4 bản cách đặt đối xứng nhau. Trong bể đặt bốn tấm chắn ngăn chuyển động xoáy của nước, chiều cao tấm chắn 1,4m, chiều rộng 0,16m (1/10 chiều dài bể). 41 Cánh guồng cách 2 mép tường một khoảng = (1,4 – 0,9)/2 = 0,25 (m) Đường kính cánh guồng D = Chiều rộng bể - 0,25*2 = 1,6 – 0.5 = 1,1 m Đường kính cánh cách mặt nước và đáy 0,3 m. Chiều dài cánh guồng d = H – 0,3 = 1,4 – 0,3 = 1,1 m Kích thước bản cánh Chọn chiều rộng bản 0,1 m Chọn chiều dài bản 0,8 m Diện tích bản cánh khuấy f = 0,8*0,1 = 0,08 m2 Tổng diện tích 4 bản Fc = 4*f = 4*0,08 = 0,32 m2 Tiết diện ngang của bể phản ứng Fu = 1,6*1,4 = 2,24 m2 Tỷ lệ diện tích cánh khuấy: F F c u  0,32 *100% 14,2%  15% 2,24 Bán kính bản cánh khuấy: R1 = D/2 = 1,1/2 = 0,55 m R2 = 0,55 – 0,25 = 0,3 m  Buồng phản ứng 1 Chọn số vòng quay cánh n = 8v/ph Năng lượng cần thiết cho bể N = 51 * C * f * v3 Trong đó f : Tổng diện tích của bản cánh khuấy (m2) v : Tốc độ chuyển động tương đối của cánh khuấy so với mặt nước (m/s) C : Hệ số sức cản của nước, phụ thuộc vào tỷ lệ chiều dài l và chiều rộng b của bản cánh quạt: Khi l/b = 5 , C = 1,2 Khi l/b = 20 , C = 1,5 Khi l/b = 21 , C = 1,9 Tỷ số chiều dài và chiều rộng = 0,8/0,1 = 8 → C = 1,3 Diện tích bản cánh khuấy đối xứng f = 2*0,08 = 0,16 m2 Vận tốc tương đối của cánh khuấy so với nước 42 v = 0,75 * (2 * π * R * n/60) Do có 2 bản cánh khuấy ứng với 2 bán kính R1 và R2, nên v1 = 0,75 * (2*π*0,55*8/60) = 0,3454 m/s v1 = 0,75 * (2*π*0,3*8/60) = 0,1884 m/s Năng lượng cần thiết cho bể N = 51 * C * f * v3 → N = 51*C*f*(v13 + v23) → N = 51 * 1,3 * 0,16 * (0,34543 + 0,18843) = 0,5 W Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước W = N/V = 0,5/3,5 = 0,143 W Gradien vận tốc: G 10 * W 10 * 0,143 40,1 (  1) s  0,0089 μ : Độ nhớt động lực của nước ở 250C, μ = 0,0089 kgm3/s  Buồng phản ứng 2 Chọn số vỏng quay cánh khuấy n = 6 v/ph Vận tốc tương đối của cánh khuấy so với nước v = 0,75 * (2* π* R* n/60) Do có 2 bản cánh khuấy ứng với 2 bán kính R1 và R2, nên v1 = 0,75* (2* π* 0,55* 6/60) = 0,259 m/s v2 = 0,75* (2* π* 0,3* 6/60) = 0,1413 m/s Năng lượng cần thiết cho bể N = 51* C* f* (v13 + v23) N = 51* 1,3* 0,16* (0,2593 + 0,14133) = 0,21 W Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1 m3 nước W = N/V = 0,21/3,5 = 0,06 W Gradien vận tốc: 0,06  G 10 * W 10 * 26 (s  1)  0,0089  Buồng phản ứng 3 Chọn số vỏng quay cánh khuấy n = 5 v/ph Vận tốc tương đối của cánh khuấy so với nước v = 0,75 * (2* π* R* n/60) 43 Do có 2 bản cánh khuấy ứng với 2 bán kính R1 và R2, nên v1 = 0,75* (2* π* 0,55* 5/60) = 0,216 m/s v2 = 0,75* (2* π* 0,3* 5/60) = 0,118 m/s Năng lượng cần thiết cho bể N = 51* C* f* (v13 + v23) N = 51* 1,3* 0,16* (0,2163 + 0,1183) = 0,124 W Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1 m3 nước W = N/V = 0,124/3,5 = 0,035 W Gradien vận tốc: 0,035  19,83 (s  1) G 10 * W 10 *  0,0089 Nước từ bể phản ứng tự chảy qua bể lắng I do chênh lệch mực nước. Kết quả kiểm toán STT 1 2 3 4 5 6 7 Thông số Chiều dài (L) Chiều rộng (B) Chiều cao (H) Sồ bể Đường kính cánh guồng (D) Bán kính cánh guồng R1 Bán kính cánh guồng R2 Đơn vị m m m m m m Số liệu 1,6 1,6 1,4 3 1,1 0,55 0,3 3.2.5 Bể lắng I a. Chức năng Khi nước thải chảy liên tục vào bể lắng 1 thì dưới tác dụng của trọng lực các hạt phân tán nhỏ, các chất lơ lửng sẽ bị lắng xuống đáy bể và được tháo ra ngoài. b. Tính toán Chọn bể lắng đợt 1 có dạng tròn, nước thải vào từ tâm và thu nước theo chu vi (bể lắng ly râm). Bảng 1.4: Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng ly tâm Thông số Giá trị 44 1. Thời gian lưu nước (h) Trong khoảng 1,5 – 2,5 Đặc trưng 2 32 – 48 40 2. Tải trọng bề mặt (m3/m2.ngày) Lưu lượng trung bình 32 – 48 Lưu lượng cao điểm 80 – 120 3. Ống trung tâm: Đường kính (15 – 20%)D Chiều cao (55 – 65%)H 4. Chiều sâu H của bể lắng (m) 3 – 4,6 5. Đường kính D của bể lắng (m) 3 – 60 3,7 62 – 167 12 - 45 0,02 – 0,05 83 6. Độ dốc đáy (mm/m) 7. Tốc độ thanh gạt bùn (v/ph) 0,03 Nguồn: Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp tính toán thiết kế công trình, trang 482, Năm 2004. Diện tích bề mặt lắng tb Q A L  ng A  LA : Tải trọng bề mặt (m3/m2.ngày) Chọn : LA = 40 (m3/m2.ngày) tb → Q  A L ng A  500  12,5 m2 40 Đường kính bể lắng: D  4* A   4*12,5 3,99(m) 3,14 Chọn D = 4 m Đường kính ống trung tâm: d = 15%D = 0,6 (m) Chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt I Htc = H + hn + hth + h` = 3 + 1,8 + 0,15 + 0,3 = 5,25 (m) Chiều cao phần hình nón 45  D d  n * tg hn    2  Chọn α = 450  4  0,4  D d  n  * tg  → hn    2  2     0 * 1,8(m) tg 45   Chọn: Chiều cao bể lắng : H = 3 m Chiều cao phần hình nón : hn = 1,8 m Chiều cao lớp trung hòa : hth = 0,15 m Chiều cao bảo vệ : hbv = 0,3 m Chiều cao ống trung tâm Htt = 60%H = 0,6* 3 = 1,8 (m) Đường kính phần loe ống trung tâm Dloe = 1,35* d = 1,35* 0,8 = 1,08 (m) Đường kính tấm ngăn: dh = 1,3* d = 1,3* 0,8 = 1,04 (m) Khoảng cách từ mép ngoài của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm ngăn theo mặt phẳng qua trục. 4*Q L v * *  D  d   k n Trong đó  vk = 0,02 m/s: Tốc độ dòng nước chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm hắt.  dn : Đường kính đáy nhỏ của hình chóp cụt, chọn dn = 0,4 m → L  4*500 0,084 m  0,02* * 4 0,4 * 24 3600 Kiểm tra lại thời gian lưu nước trong bể lắng Thể tích phần lắng 46  * W 4 D  d  * H 2 2  3,14 *   4 0,6  * 3 36,8 m  4 2 2 3 Thời gian lưu nước W t Q  tb h  36,8 1,76 (h)  1,5 (h) 20,8 Tải trọng máng tràn tb Q  L  *D ng S  500  39,8  m / m.ng  500  m / m.ng 3,14*4 3 3 Thể tích tổng cộng của bể 2  *Dbê *  V bê  H tc 4 2 3,14*4 * 5,5 69,08 (m) 4 3 Chọn Vbể = 70 (m3) Tính toán máng thu nước Chọn  Bề rộng máng: bm = 0,25 m  Chiều sâu: hm = 0,3 m Đường kính trong máng thu Dmt = D + 2*b = 4 + 2* 0,2 = 4,4 (m) Với b : Bề dáy thành bể , b = 0,2 (Treo TCXD-51-84) Đường kính ngoài máng thu Dm = Dmt + bm = 4,4 + 0,25 = 4,65 (m) Chiều dài máng thu đặt theo chu vi bể Lm = π*Dmt = 3,14* 4,4 = 13,816 (m) 47   Tải trọng thu nước trên bề mặt máng tb Q  U L ng m 500 36,19  m / m.ng  13,816 3  m   Tính máng răng cưa Drc = D = 4 (m) Chiều dài máng răng cưa lm = π* Drc = 3,14* 4 = 12,56 (m) Chọn  Số khe: 4 khe/1m dài, khe tạo góc 900  Bề rộng răng cưa: brăng = 100 mm  Bề rộng khe: bk = 150 mm  Chiều sâu khe: hk = bk/2 = 150/2 = 75 (mm)  Chiều cao tổng cộng của máng răng cưa: htc = 200 mm  Tổng số khe: n = 4lm = 4* 12,56 = 50,24 (khe) = Chọn n = 51 khe Lưu lượng nước chảy qua một khe tb q k  Q n ng  500   9,8  m / khe.ng 51 3   Tải trọng thu nước trên 1 máng tràn tb Q  L l ng m m 500 39,81  m / m.ng  12,56 3    Chiều sâu ngập nước của khe 8*C d * q k  2g   *  h  2 * tg  5 2 ng 15 Trong đó Cd : Hệ số chảy tràn, Chọn Cd = 0,6 θ : Góc răng cưa (θ = 900) 48   qk   h    8 *C d * 2* g *tg    15  2  ng 2 5          9,8   8 *0,6 * 2*9,81 *tg 450 *3600*24   15 2 5       0,023 Bể lắng I có bố trí hệ thống thanh gạt ván nổi và máng thu ván nổi Tổng chiều dài máng thu ván nổi Lm = 0,7* Drc = 0,7* 4 = 2,8 (m) Bố trí một máng thu váng nổi máng dài Chiều cao máng : hm = 0,8 m Đường kính ống thu váng nổi: Dvn = 150 mm Vận tốc của thanh gạt váng nổi và thanh gạt bùn v= 0,03 v/ph Đường kính ống dẫn nước từ bể lắng ra ngoài Chọn vận tốc nước trong ống dẫn v = 0,8 m/s (Theo điều 2.6.2 TCVN-51-84). Đường kính ống dẫn nước tb D  4*Q  *v ng  4*500 3,14*0,8*3600*24 96 (mm) Vậy chọn ống PVC có Φ = 110 mm 49 (m Tính toán hệ thống thu xả cặn Thể tích phần lắng W  *  D  d  * H 4 2 2  3,14 *   4 0,6  * 3 36,8 m  4 2 2 3 Lượng cặn cần xả là 60% trong thời gian 30 phút Vậy lượng cặn cần xả = 36,8* 0,6/(60*30) = 0,012 (m3/s). Chọn vận tốc xả cặn là v = 1 m/s. Đường kính ống xả cặn là Dcan  4*W  *v  4*0,012  3,14*1 123,6 (mm) Chọn đường kính ống dẫn bùn Φ = 141 mm Hiệu quả xử lý cặn 80% và tải trọng 40m3/m2.ngày. Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày Mtươi = 86,4gSS/m3* 500m3/ngày* (0,8)/1000g/kg = 34,56 kgSS/ngày Lượng bùn tươi có khả năng phân hủy sinh học Mtươi (VSS) = 34,56 kg/ngày* 0,75 = 25,92 kg/ngày Trong đó : tỷ số VSS/SS = 0,75 Quá trình nén bùn trọng lực xảy ran gay tại phần đáy của bể lắng I. Bùn dư từ bể lắng I được đưa vào bể nén bùn. Xác định hiệu quả xử lý BOD5, COD và SS Ở bể lắng I hiệu quả lắng cặn SS từ 70 – 90%, với hiệu quả xử lý 80% và BOD5 từ 25 – 50% với hiệu quả xử lý 30%, hiệu quả khử màu đạt 92%.  Cặn lơ lửng SS sau bể lắng I SS = 432* (1 – 0,8) = 86,4 (mg/l)  BOD5 còn lại sau bể lắng I BOD5 = 814* (1 – 0,3) = 570 (mg/l)  COD còn lại sau bể lắng I COD = 1357* (1 – 0,3) = 950 (mg/l)  Độ màu của nước thải sau bể lắng I Độ màu = 1000* (1 – 0,92) = 80 (Pt – Co). 50 Kết quả tính toán STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Thông số Đường kính Chiều cột nước Chiều cao tổng Chiều cao phần chóp đáy 45% Thể tích thực của bể Thời gian lưu nước (t) Đường kính máng thu nước (Dmáng) Đường kính máng răng cưa (Drăng cưa) Đường kính ống dẫn nước ra bể (Ddẫn nước) Đường kính ống dẫn bùn ra bể (Dbùn) Đơn vị m m m m m3 h m m mm mm Số liệu 4 4,95 5,25 1,8 70 1,74 4,65 4 110 141 3.2.6 Bể Aerotank a. Chức năng Là thiết bị chủ yếu để xử lý COD, BOD trong dòng thải bằng hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí. Ngoài ra, nó còn có tác dụng giảm một số tác nhân ô nhiễm khác trong dòng thải như TS, các muối SO 42-, NO3-... Bể Aeroten có quá trình cấp khí nhằm cung cấp lượng oxy cần thiết cho quá trình hoạt động của các vi sinh vật, đồng thời ngăn ngừa việc lắng bùn trong bể - tránh xảy ra sự phân hủy yếm khí gây ảnh hưởng đến quá trình. Sản phẩm phân hủy sinh học là khí CO 2, H2O và bùn hoạt hóa (sinh khối). b. Tính toán Số liệu tính toán  Hàm lượng BOD5 của nước thải dẫn vào Aerotank, S0 = 570 ml/l  Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn vào Aerotank SS = 86,4 mg/l  Hàm lượng BOD5 trong nước thải cần đạt sau xử lý S = 50 mg/l  Lưu lượng trung bình của nước thải trong 1 ngày đêm Qtbng = 500 m3/ngd  Hàm lượng chất lơ lửng cần đạt sau xử lý 50 mg/l, trong đó là chất rắn dễ phân hủy sinh học.  Nhiệt độ nước thải, t = 250C  Chất lơ lửng trong chất thải đầu ra là chất rắn sinh học chứa 80% chất dễ bay hơi (Z = 20%)  % cặn hữu cơ là a = 75% (chất có khả năng phân hủy sinh học). 51 Thông số lựa chọn (Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Bảng 6-1, Trang 91, Năm 2000)  Thời gian lưu bùn, θc = 3 – 15 ngày  Tỷ số F/M = 0,2 – 0,6 kgBOD5/kgVSS.ngày  Tải trọng thể tích, Ls = 0,32 – 0,64 kgBOD/m3.ngày  Nồng độ bùn sau khi hòa trộn X = 2500 – 4000 mg/l  Hệ số hô hấp nội bào, Kd = 0,06 – 0,15 ngày-1  Tỷ số tuần hoàn bùn hoạt tính, Qth/Q = 0,25 – 1  Tỷ số BOD5/COD, F = 0,6  Hệ số sản lượng bùn, Y = 0,4 – 0,8 mgVSS/mgBOD5 Xác định hàm lượng BOD5 hòa tan trong nước thải ở đầu ra  Tổng BOD5 ra = BOD5 hòa tan + BOD5 của cặn lơ lửng  Nồng độ BOD5 của nước thải đầu ra: BOD5ra ≤ 50 mg/k  Hàm lượng chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra B = 50* 0,75 = 37,5 mg/l  COD của chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra c = 37,5 mg/l* 1,42 (mgO2 tiêu thụ/mg tế bào oxy hóa)* (1 – 0,2) = 42,6 mg/l  BOD5 của chất lơ lửng ở đầu ra d = 42,6* 0,424 = 18,06 (mg/l)  BOD5 hòa tan trong nước thải đầu ra e = BOD5 cho phép – d = 50 - 18,06 = 31,94 (mg/l) Hiệu quả xử lý  Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan E1  570 18,06 BOD  d *  *100% 96,8 100% BOD 570 5 5  Hiệu quả xử lý tính theo COD E 2 COD  vao  COD COD vao ra  100 31,9 950   e *  100% 950 Tính toán kích thước bể Aerotank Thể tích bể Aerotank 52 Q*Y * S  S  V  X * 1 K *  0 C d C Trong đó  Q : Lưu lượng trung bình ngày.  Y : Hệ số sản lượng bùn, chọn Y = 0,6 mgVSS/mgBOD5  θc : Thời gian lưu bùn, Chọn θc = 3 ngày  X : Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong bùn hoạt tính, chọn X = 2500 mg/l  Xb : Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, chọn Xb = 8000 mg/l  Kd : Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,06 ngày-1  S0 : Nồng độ BOD5 của nước thải dẫn vào bể aerotank, S0 = 570 mg/l  S : Nồng độ BOD5 hòa tan của nước thải ra bể aerotank, S = 41,78 mg/l → 500*0,6*3* 570  41,78  161,15 m  V    2500* 10,06*3 3  Chọn V = 162 m3 Trong đó chọn  Chiều cao hữu ích của bể Aerotank, H = 4 m  Chiều cao bảo vệ bể Aerotank, hbv = 0,5 m Chiều cao xây dựng của bể Aerotank Hxd = H + hbv = 4 + 0,5 = 4,5 (m) Diện tích mặt bằng của bể Aerotank S  V 162  40,5 m2 H 4  Chọn Aerotank gồm 1 đơn nguyên với kích thước L* B* H = 6* 6 * 4,5 (m) Thời gian lưu nước trong bể Aerotank 53   V Q tb  h 162  7,89 h  20,8 Tính toán lượng bùn tuần hoàn Thông thường người vận hành hệ thống tuần hoàn bùn sẽ lấy khoảng 40 – 70% tổng lượng bùn hoạt tính sinh ra, ngoài ra chúng ta cũng có thể tính theo công thức: 2400  86,4 C  *100% *100% 68,04% P C C 5800  2400  C hh  ll th hh  Chh : Nồng độ bùn hoạt tính trong hỗn hợp nước – bùn chảy từ aerotank đến bể lắng II, Chh = 2000 – 3000 mg/l, lấy Chh = 2400 mg/l.  Cll : Nồng độ chất lơ lửng trong nước thải chảy vào aerotank, C ll = 86,4 mg/l.  Cth : Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, Cth = 5000 – 6000 mg/l, lấy Cth = 5800 mg/l. Lưu lượng trung bình của hỗn hợp bùn hoạt tính tuần hoàn: Q th  P*Q 100 tb. h  68,04*20,8 14,15m / h 339,66m / ng 100 3 3 Vậy, ta có   Q Q th  339,66 0,68 500 Tính toán đường ống dẫn nước Từ bể lắng đợt I, nước thải tự chảy sang bể Aerotank. Sau quá trình xử lý sinh học nước thải tiếp tục chảy sang bể lắng đợt II. Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể Aerotank D n  4*Q 24*3600* *v n Trong đó 54  vn : Vận tốc nước tự chảy trong ống dẫn do chênh lệch cao độ vn = 0,3 – 0,9 m/s; chọn vn = 0,7 m/s D n 4*Q 24*3600* *v   n 4*500  24*3600* *0,7 103 (mm) Chọn ống nhực PVC dẫn nước ra khỏi bể Aerotank có Φ 110 mm Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn 4*Q 24*3600* *v Db  th n Trong đó  Qth : Lưu lượng bùn tuần hoàn, Qth = 339,66 m3/ngày.  vb : Vận tốc bùn chảy trong ống trong điều kiện bơm, vb = 1 – 2 m/s, chọn vb = 1,5m/s. → Dn  4*339,55 24*3600* *1,5 57 (mm) Chọn ống dẫn bùn là ống nhựa PVC, đường kính Φ 60 mm Tính bơm bùn tuần hoàn Công suất bơm N   *Q * g * H 1000* t 1000*0,00393*9,81*5 1000*0,8  0,241  Qt : Lưu lượng bùn tuần hoàn, Qt = 339,66 m3/ngày = 3,93* 10-3 m3/s.  H : Chiều cao cột áp, H = 5 m  η : Hiệu suất máy bơm, chọn η = 0,8 Công suất thực của bơm lấy bằng 120% Công suất tính toán Nthực = 1,2* N = 1,2* 0,241 = 0,289 KW = 0,39 Hp 55 ( KW  Chọn công suất bơm thực 0,5 Hp Xác định lượng không khí cần thiết cung cấp cho bể Aerotank Lượng không khí đi qua 1m3 nước thải cần xử lý (lưu lượng riêng của không khí). 2*S D K *H 0   2*570 20,36m 3 14*4 3 / m nuoc thai Trong đó  S0 : Nồng dộ BOD5 đầu vào, S0 = 570 mg/l  K : Hệ số sử dụng không khí, chọn K = 14 g/m4.  H : Chiều cao hữu ích của bể Aerotank, H = 4 m. Thời gian cần thiết thổi không khí vào bể Aerotank t  2*S 0  2*570 12,15 K *I (h) 14*6,7  I : Cường độ thổi khí, I phụ thuộc vào hàm lường BOD 20 của nước thải dẫn vào bể Aerotank và BOD20 sau xử lý, chọn I = 6,7 m3/m2.h Lượng không khí cần thiết thổi vào bể Aerotank trong ngày V = D* Qngtb = 20,36* 500 = 10.180 (m3/ngày). → V = 0,12 m3/s. Lượng không khí cần thiết để chọn máy nén khí là q = 0,12* 2 = 0,24 (m3/s). Hệ số an toàn khi sử dụng máy nén là 2. Chọn thiết bị khuếch tán khí dạng đĩa, đường kính d = 240 mm, chiều cao h = 100 mm, lưu lượng khí qua mỗi phân phối, q = 200 l/phút.đĩa Số lượng đĩa thổi khí cần lắp đặt trong bể Aerotank q  N q 3  1 10.180 m / ngay 200 l / phut.dia *10 m / l * 24*60 ph / ng 3 3 Vậy số đĩa thổi khí cần lắp đặt trong bể Aerotank là 36 cái. Áp lực và công suất của máy nén khí Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén xác định như sau Hct = hd + hc + hf + H 56 36 (đ  hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, chọn h d = 0,2 (m).  hc : Tổn thất cục bộ, chọn hc = 0,2 (m).  hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối, chọn hf = 0,5 (m).  H : Chiều sâu hữu ích của bể, H = 4m. Hct = 0,2 + 0,2 + 0,5 + 4 = 4,9 (m). Áp lực không khí sẽ là 10,33 H P 10,33  ct 10,33 4,9 1,474 (at ) 10,33  Công suất máy thổi khí P máy  G * R*T 29,7*n*e 1   *     p2   p1  0,283    1    Trong đó  Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí, KW  G : Trọng lượng của dòng không khí, kg/s G = Qkk* ρkhí = 0,51* 1,3 = 0,663 (kg/s)  R : Hằng số khí, R = 8,314 KJ/Kmol0K  T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1 = 273 + 25 = 2980K  P1 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1 = 1 atm  P2 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P 2 = Pm + 1 = 0,0494 + 1 = 1,05 atm → n  K  1 0,283 K (K = 1,395 đối với không khí)  29,7 : Hệ số chuyển đổi  e : Hiệu suất của máy, chọn e = 0,8 57 → Pmáy  0,663*8,314*298 29,7*0,283*0,8 3,4 ( KW )    1,05 *     1 4,56     0,283    1   ( Hp) Công suất thực của bơm bằng 1,2 công suất tính toán → Nt = 1,2*Pmáy = 1,2* 3,4 = 5,472 (Hp) Tại bể Aerotank đặt 2 máy thổi khí 6 Hp hoạt động luân phiên nhau. Cách phân phối đĩa thổi khí trong bể.  Khí từ ống dẫn chính phân phối ra 9 đường ống phụ (đặt dọc theo chiều rộng bể) để cung cấp cho bể Aerotank.  Trên mỗi đường ống dẫn khí phụ lắp đặt 18 đầu ống thổi khí dạng đĩa.  Khoảng cách giữa hai đường ống dẫn khí phụ đặt gần nhau là 0,8 m.  Khoảng cách giữa hai đường ống ngoài cùng đến thành bể là 0,8 m.  Khoảng cách giữa hai đầu thổi khí gần nhau là 0,8 m.  Khoảng cách giữa các đầu thổi khí ngoài cùng đến thành bể (chiều dài bể) là 0,7m. → Kích thước trụ đỡ là: L* B* H = 0,2 m* 0,2 m* 0,2 m Tính toán đường ống dẫn khí Lượng khí qua mỗi ống nhánh Chọn số lượng ống nhánh phân phối khí là 9 ống q 0,24  q 0,03 m / s  9 9 ' k 3  Đường kính ống dẫn khí chính Dk  4*q  *v Trong đó 58 vk : Vận tốc khí trong ống dẫn chính, vk = 15 m/s D k 4*q  *v   4*0,24 142 (mm) 3,14*15 Chọn ống dẫn khí chính là ống thép, đường kính Φ 160 mm Đường kính ống nhánh dẫn khí ' 4*q  *v dk  k Trong đó v : Vận tốc khí trong ống nhánh, v = 15 m/s d → k  4*0,03 3,14*15 50 (mm) Chọn loại ống dẫn khí nhánh là ống thép, đường kính Φ 60 mm Kiểm tra lại vận tốc Vận tốc khí trong ống chính V khí 4*q  *D  2  4*0,24 11,94 (m / s) 3,14*0,16 2 Vận tốc khí trong ống nhánh ' v khí 4*q  *d  k 2  4*0,03 10,62 (m / s) 3,14*0,06 2 Kết quả tính toán STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Thông số Chiều dài (L) Chiều rộng (B) Chiều cao tổng cộng (H) Lưu lượng không khí sục vào bể Aerotank (OK) Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh (qk’) Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể Aerotank (Dn) Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn (Db) Đường kính ống dẫn khí chính (Dk) Đường kính ống dẫn khí nhánh (dk) Đơn vị m m m m3/s m3/s mm mm mm mm Số liệu 6 6 4,5 0,24 0,03 110 60 160 60 59 STT Thông số 10 Số lượng đĩa phân phối trong bể Aerotank 11 Số lượng ống nhánh phân phối khí 12 Thời gian tích lũy cặn thực tế 13 Thời gian lưu nước trong bể Aerotank Hiệu quả khử màu của bể Aerotank là 50% Đơn vị cái ống Ngày h Số liệu 36 9 30 8 Độ màu còn lại sau xử lý sinh học Độ màu = 80* (1 – 0,5) = 40 (Pt – Co). 3.2.7 Bể lắng II a. Chức năng Sau khi qua bể Aerotank, hầu hết các chất hữu cơ trong nước thải bị loại hoàn toàn. Tuy nhiên, lượng bùn hoạt tính trong nước thải là rất lớn, bể lắng II có nhiệm vụ tách lượng bùn sinh học sinh ra trong bể Aerotank ra khỏi dòng thải, một phần dòng bùn lắng được tuần hoàn trở lại bể Aerotank để duy trì lượng bùn sinh học trong bể, phần còn lại được bơm vào bể chứa bùn. b. Tính toán Diện tích bể tính toán S lang  Q*(1 )*C C *V t 0 L  Trong đó  Q : Lưu lượng nước xử lý Q = 500 m3/ngày = 20,8 m3/h  C0 : Nồng độ bùn duy trì trong bể Aerotank (tính theo chất rắn lơ lửng) C0 = β* X = 2500/0,8 = 3125 mg/l = 3125 g/m3    α : Hệ số tuần, với α = 0,68 (kết quả tính toán ở bể Aerotank) Ct : Nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn Ct = 8000 mg/l = 8000 g/m3  VL : Vận tốc lắng của bề mặt phân chia ứng với C L, xác định bằng thực nghiệm. Tuy nhiên, do không có điều kiện thí nghiệm ta có thể lấy giá trị V L theo công thức sau: V L V max * eKC t*10 6 Trong đó  CL : Nồng độ cặn tại mặt cắt L (bề mặt phân chia) 60 C L 1 * C t 1 *8000 4000 2 2 (mg / l ) 3 4000  g / m     Vmax = 7 m/h  K = 600 (cặn có chỉ số thể tích 50 < SVI < 150) 6 V 7*e 600*4000*10 0,635 L (m / h) Vậy diện tích bể tính toán S lang  Q*(1 )*C C *V t 0 L  20,8*(10,68)*3125 8000*0,635 21 α : Hệ số tuần hoàn, α = 0,25 – 0,75 chọn α = 0,68 Diện tích của bể nếu bể thêm buồng phân phối trung tâm S’ = 1,1* 21 = 23,1 (m2) Kích thước bể lắng Đường kính bể S  * D 4 ' 23,1 D 2 * S 2 * 3,14 5,42 (m)  ' 2  Chọn D = 6 m Xác định chiều cao bể Chọn chiều cao bể H = 3,3 m, chiều cao dự trữ trên mặt thoáng h1 = 0,3. Chiều cao cột nước trong bể 3 m bao gồm.  Chiều cao phần nước trong h2 = 1,1 m.  Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 2% về tâm h3 = 0,02* (D/2) = 0,02* (6/2) = 0,06 (m)  Chiều cao chứa bùn phần hình trụ h4 = 3,7 – h2 – h3 = 3,7 – 1,8 – 0,06 = 1,84 (m) Thể tích phần chứa bùn trong bể Vb = S* h4 = 23,1* 1,84 = 42,504 (m3) Ống trung tâm Đường kính buồng phân phối trung tâm: 61 (m2 dtt = 0,20* D = 0,20* 6 = 1,2 (m) Đường kính ống loe d’ = 1,35* dtt = 1,35* 1,2 = 1,62 (m) Chiều cao ống loe (h’ = 0,2 – 0,5 m), chọn h’ = 0,3 m Đường kính tấm chắn d” = 1,3* d’ = 1,3* 1,62 = 2,106 (m) Chiều cao từ ống loe đến tấm chắn (h” = 0,2 – 0,5 m), chọn h” = 0,3 m. Diện tích buồng phân phối trung tâm F = π*d2/4 = 3,14* (1,2)2/4 = 1,1304 (m2) Diện tích vùng lắng của bể SL = 23,1 – 1,1304 = 21,96 (m2) Tải trọng thủy lực Q a S   500  22,77 (m3 / m 2 ngày ) 21,96 Vận tốc đi lên của dòng nước trong bể v  a  22,77 0,95 ( m/h ) 24 24 Thời gian lưu nước trong bể lắng Dung tích bể lắng V = 3,7* S = 3* 23,1 = 70 (m3) Lượng nước đi vào bể lắng QL = (1 + α)* Q = (1 + 0,68)* 500 = 840 (m3/ngày) Thời gian lắng t V *  70 *  2 (h) Q 24 840 24  L Máng thu nước Ta chọn  Bề rộng máng: bm = 0,25 m  Chiều sâu: hm = 0,3 m Đường kính trong máng thu 62 Dmt = D + 2* b = 6 + 2* 0,2 = 6,4 (m) Với b: Bề dày thành bể, b = 0,2 Theo TCXD51-84. Đường kính ngoài máng thu Dmn = Dmt + bm = 6,4 + 0,25 = 6,65 (m) Chiều dài máng thu đặt theo chu vi bể Lm = π* Dmt = 3,14* 6,4 = 20,1 (m) Tải trọng thu nước trên bề mặt máng tb Q  l L ng m m 3  500 24,88  m / m.ngày    20,1 Máng răng cưa Đường kính máng răng cưa dm = Dmáng = 6 m Chiều dài máng răng cưa lm = π* dm = 3,14* 6 = 18,84 (m) Chọn  Số khe: 4 khe/1m dài, khe tạo góc 900  Bề rộng răng cưa: brăng = 100 mm  Bề rộng khe: bkhe = 150 mm  Chiều sâu khe: hk = bk/2 = 150/2 = 75 (mm).  Chiều cao tổng cộng của máng răng cưa: htc = 200 mm.  Tổng số khe: n = 4*lm = 4* 18,84 = 75,36 (khe) = → Chọn n = 76 khe Lưu lượng nước chảy qua một khe tb Q q n ng k  500  6,6 (m3 / khe.ng ) 76 Tải trọng thu nước trên một máng tràn tb Q  L l ng m m 500 18,84  26,54 (m3 / m.ng ) Chiều sâu ngập nước của khe 63 8*C d * q k   2* g * tg ( ) * h 2 15 5/ 2 ng Trong đó  Cd : Hệ số chảy tràn (chọn Cd = 0,6)  θ : Góc răng cưa (θ = 900)    qk h   8  *C d * 2* g *tg     15 2  2 5  ng              6,6   8 *0,6 * 2*9,81 *tg 450*3600*24   15 2 5       = 0,02 (m) < 0,75 (m) Tính toán ống dẫn nước thải ra khỏi bể Chọn vận tốc nước chảy trong ống v = 0,7 m/s Lưu lượng nước thải ra Q = 500 m3/ngd Đường kính ống D  4*Q  *v*3600*24 b  4*500 102 (mm 3,14*0,7*3600*24 Chọn ống nhựa PVC có đường kính Φ = 110 mm. Kết quả tính toán STT 1 2 Thông số Đường kính Chiều cao cột nước Đơn vị m m Số liệu 6 3 64 STT 3 4 5 6 7 8 9 10 Thông số Chiều cao tổng Chiều cao phần chóp đáy 2% Thể tích thực của bể Thời gian lưu nước (t) Đường kính máng thu nước (Dmáng) Đường kính máng răng cưa (Drăng cưa) Đường kính ống dẫn nước ra bể (Ddẫn nước) Đường kính ống dẫn bùn ra bể (Dbùn) Đơn vị m m m3 h m m mm mm Số liệu 3,3 0,06 186,5 2 6,65 6 110 90 3.2.8 Bể nén bùn (kiểu đứng) a. Chức năng Bùn hoạt tính dư ở ngăn lắng có độ ẩm cao (99.4%) cần thực hiện quá trình nén bùn để đạt độ ẩm thích hợp (96-97%) cho quá trình nén cặn ở máy ép bùn. Nhiệm vụ của bể nén bùn là làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư. b. Tính toán: Lượng bùn hoạt tính được dẫn đến bể nén bùn: Bd = (α* Cll) – Ctr = (1,3* 86,4) – 12 = 100,32 (mg/l).  Bd : Hàm lượng bùn hoạt tính dư, mg/l.  α : Hệ số tính toán lấy bằng 1,3 (vì đây là bể aerotank xử lý hoàn toàn).  Cll : Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng II, Ctr = 86,4 mg/l.  Ctr : Hàm lượng bùn hoạt tính trôi theo nước ra khỏi bể lắng II, Ctr = 12 mg/l. Lượng tăng bùn hoạt tính dư lớn nhất được tính theo công thức. Bd.max = K* Bd = 1,15* 100,32 = 115,368 (mg/l).  K : Hệ số bùn tăng trưởng không điêu hòa tháng, K = 1,15 – 1,2. Lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất giờ được tính theo công thức q max  (1 P)* B Q 24*C d . max d  (1 0,6804)*115,368*500 0 24*4000 Diện tích hữu ích của bể nén bùn: F  Q 0,2 1000  0,6 v1 0,1 3600 (m2) Trong đó: 65  Q = lưu lượng bùn hoạt tính dẫn vào bể nén bùn, Q = 0,795(m3/h)  v1 = tốc độ chảy của chất lỏng ở vùng lắng trong bể nén bùn kiểu lắng đứng, lấy theo Điều 6.10.3 – TCXD-51=84: v1= 0,1mm/s. Diện tích ống trung tâm của bể nén bùn đứng: F2  Q 0,2 1000  2.10  3 v 2 28 3600 (m2) Trong đó:  v2 = tốc độ chuyển động của bùn trong ống trung tâm, v2=28-30mm/s, chọn v2= 28mm/s. Diện tích tổng cộng của bể nén bùn đứng F = F1 + F2 = 0,6 + 2.10-3 = 0,602 (m2). Đường kính của bể nén bùn D 4 F   4 0,602  1 (m). Đường kính ống trung tâm d 4 2.10  3 0,05 (m).  Đường kính phần loe của ống trung tâm d1 = 1,35d = 1,35 * 0,05 = 0,07 (m). Đường kính tấm chắn dch = 1,3d1 = 1,3 * 0,07 = 0,1 (m). Chiều cao phần lắng của bể nén bùn H1 = v1 * t * 3600 = 0,0001 * 10 * 3600 = 3,6 m Trong đó: t – thời gian lắng bùn lấy theo Bảng 3 – 12 , t = 10h Chiều cao phần hình nón với góc nghiêng 450, đường kính bể D = 2 m và đường kính của đỉnh đáy bể: 0,2 m sẽ bằng: h2  D 0,2  1,1 m 2 2 Chiều cao phần bùn hoạt tính đã nén hb = h2 – h0 – hth = 1,1 – 0,25 – 0,3 = 0,55 m Trong đó:  h0 – khoảng cách từ đáy ống loe đến tâm tấm chắn, h0=0,25-0,5m, chọn h0=0,25m 66  hth – chiều cao lớp trung hòa, hth= 0,3m.  Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn  Htc = h1 + h2 + h3 = 3,6 + 1,1 + 0,3 = 5 m Trong đó: h3 – khoảng cách từ mực nước trong bể nén bùn đến thành bể, h3 = 0,3 m. Nước tách ra trong quá trình nén bùn được dẫn trở lại aerotank để tiếp tục xử lý. 3.2.9 Máy nén bùn a. Chức năng Máy làm khô cặn bằng lọc ép băng tải, thực hiện quá trình làm ráo phần lớn nước trong bùn sau khi đã qua bể thu bùn. Nồng độ cặn sau khi làm khô trên máy đạt từ 15% – 25%. b. Tính toán Máy nén làm việc 6 giờ một ngày, 1 tuần làm việc 2 ngày. Lượng cặn đưa vào máy trong một tuần Qt = 7* Q = 7* 24* 0,2 = 33,6 (m3) Với Q là lượng bùn thải mỗi ngày. Lượng cặn đưa vào máy 1 giờ Q 33,6  2,8 (m / h) q 2*6 12 t  3 Lượng cặn đưa vào máy trong 1 giờ tính bằng kg/h q’ = q* S* P = 2,8* 1,02* 0,05 = 0,1428 (tấn/h) = 143 (kg/h) Trong đó:  S : Tỷ trọng dung dịch bùn, S = 1,02 (tấn/m3)  P : Nồng độ bùn vào, P = 5%. Chiều rộng băng tải nếu chọn năng suất 200 kg/m chiều rộng.h ' q  143   0,715 (m ) b 200 200 Chọn máy có chiều rộng băng 1,0 m; năng suất 200 kg cặn/m.h 3.2.10 Bể tiếp xúc a. Chức năng 67 Nước thải sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học còn chứa khoảng 105 – 106 vi khuẩn trong 1 ml. Bể tiếp xúc có chức năng tiêu diệt các loại vi khuẩn này trước khi thải ra môi trường. Người ta thường sử dụng Clo hơi, dùng hypoclorit – canxi dạng bột (Ca(ClO)2), hypoclorit – natri, nước zavel (NaClO),... b. Tính toán Lượng Clo cần sử dụng Lượng Coliform còn lại sau bể lọc sinh học  N 0 1  E  * N 100  i Trong đó  Ni : Số Coliform nước thải vào, Ni = 108 (Số coliform/100 ml nước).  E : Hiệu quả khử trùng của quá trình xử lý sinh học (%), E = 90%. → E  *  90  *  N 1  10 10 MPN / 100ml 100  100    N 0 1  8 7 i Liều lượng Clo cho vào N N t 0   1 0,23C t *t  3  Ct *t  1 3 1 *  N t  0,23  N 0  Trong đó  Nt : Số Coliform còn lại sau thời gian tiếp xúc t, chọn Nt = 200MPN/100ml  Ct : Lượng Clo yêu cầu, mg/l.  t : Thời gian tiếp xúc, phút. 68 → C *t  t 1 0,23   *     1 3 Nt   N0        1 *  1   0,23     200 1 3  10  7    1  155,83    Chọn thời gian tiếp xúc t = 30 phút → Ct = 5,2 (mg/l).  Chọn lượng Clo cần dùng là 6 mg/l Lượng Clo châm vào bể tiếp xúc a*Q  4*500  2 (kg / ngày) 0,083 (kg / h) 1000 1000 Ya   Q : Lưu lượng tính toán của nước thải, Q = 500 m3/ngd.  a : Liều lượng Clo hoạt tính, a = 4 g/m3 Clo sẽ được cho liên tục vào bể tiếp xúc bằng thiết bị định lượng Clo bảo đảm lượng Clo mỗi giờ là 0,083 kg = 83g. Các thông số thiết kế bể tiếp xúc Clo Thông số Tốc độ dòng chảy (m/ph) Giá trị ≥ 2 – 4,5 Thời gian tiếp xúc (ph) 15 – 30 Tỷ số Dài/rộng ≥ 10/1 Số bể tiếp xúc (1 hoạt động, 1 dự phòng) ≥2 Nguồn: Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị và Công nghiệp, Bảng 10-15, Trang 473, Năm 2004. Tính thể tích bể V = Qngtb* t  t : Thời gian tiếp xúc, t = 30 phút.  Q : Lưu lượng tính toán của nước thải, Q = 500 m3/ngày. → V Q * t 500*30 10,42 tb ng 24*60 3 (m ) 69 Chọn vận tốc dòng chảy trong bể tiếp xúc v = 2,5 (m/ph). Tiết diện ngang bể tiếp xúc  F 10,42  11,8(m ) 0,9 V  h 2 Chọn diện tích bể F = 12 m2  Giả sử chiều cao hữu ích của bể tiếp xúc H = 0,9 m.  Chiều cao bảo vệ hbv = 0,3 m. Chiều cao bể tiếp xúc là: Hb = H + hbv = 0,9 + 0,3 = 1,2 (m). Chiều rộng bể: Chọn B = 1 m. Chiều dài tổng cộng của bể L  F 12 12 (m) B 1 Kiểm tra lại tỷ số L/B L 12 12 10(m) B 1 → Vậy kích thước bể đạt yêu cầu  Để giảm chiều dài xây dựng ta chia bể ra làm 10 ngăn chảy ziczac. Chiều rộng mỗi ngăn B = 1 m. Chiều dài mỗi ngăn sẽ là: l  V H * B*10  10,42  1,2 (m) 0,9*1*10 Vậy kích thước mỗi ngăn tiếp xúc bằng Clo L* B* H = 1,2m* 1m* 1,2m Ta có tối 10 ngăn chứa Clo Tính toán đường ống dẫn nước  Vận tốc nước trong ống dẫn ra bể tiếp xúc: v = 0,8 m/s. Đường kính ống dẫn nước ra tb D r  4*Q  *v ng  4*500 3,14*0,8*3600*24 95,99 (mm) 70 Vậy chọn ống PVC có Φ = 110 mm. Kết quả tính toán STT 1 2 3 4 5 6 7 Thông số Chiều dài (L) Chiều rộng (B) Chiều cao (H) Số ô Thời gian tiếp xúc Lượng hóa chất NaClO 10% Đường kính ống dẫn nước Đơn vị m m m Phút l/ngày mm Số liệu 12 1 1,2 10 30 7,4 110 3.2.11 Bể trộn hóa chất Ta có thể chọn phèn nhôm hay phèn sắt nhưng để đạt hiệu suất cao ta nên sử dụng hỗn hợp phèn nhôm và phèn sắt theo tỷ lệ 1:1. Chọn lượng phèn nhôm cần sử dụng là 60mg/l. Lượng phèn nhôm dùng trong một ngày là M = 60* 250* 103/10-6 = 15 (kg/ngày). Lượng phèn sắt cần dùng là 15 (kg/ng). Lượng dung dịch phèn nhôm 10% cần dùng là Mdd10% = M/C% = 15/10% =150 (kg/ ngày).  C: nồng độ dung dịch phèn (c= 10 – 15 %) Lượng phèn nhôm dùng trong một ngày Qphèn = Mdd10%/  =150/1000 = 0,15 (m3/ngày) = 6,25 (l/giờ). Lưu lượng phèn sắt cần thiết là 6,25 l/ giờ Lượng nước cần thiết để pha phèn (150 - 15)*2/1000 = 0,27 m3/ngđ Dùng bơm định lượng một hoạt động, một dự phòng lưu lương là 6,25*2 =12,5 (l/h). Thể tích bể trộn phèn: V = Q.T = 0,27*8/24 = 0,1 (m3).  T: thời gian lưu Chọn chiều cao bể trộn phèn gấp 1,5 lần đường kính Đường kính bể: D =3 4 *V 1,5 *  =3 4 * 0,1 1.5 *  = 0,3 (m). 71 o H = 1.5 D = 0,5 (m). Dùng máy khuấy trộn cơ khí để hòa tan lượng phèn trên Đường kính cánh khuấy d = D/2 = 0.15m Năng lượng cho cánh khuấy hoạt động: p G 2 *  * V =2002* 0.001* 0,1= 4 (W).  G là gradiant vận tốc (chọn G =200 S-1)   :độ nhớt của nước ở 200 c  V: thể tích bể o Chọn máy khuấy tuabin cánh nghiêng 450, đường kính cánh khuấy 0,15 m. Đặt máy khuấy sao cho khoảng cách từ cánh khuấy đến đáy là 0.55 m. P Công suất máy khuấy N =  = 4/0.8 = 5 (W).   : công suất hữu ích của máy (chọn 80 %). 3.3 TÍNH TOÁN HÓA CHẤT SỬ DỤNG 3.3.1 Bể chứa Urê (nồng độ 10%) và van điều chỉnh dung dịch Urê (cho vào bể Aerotank) Trong xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính, tỷ lệ BOD:N = 100:5, do đó với BOD5 vào là 570 mg/l. Lượng N cần thiết sẽ là: 5*570  28,5 (mg / l ) N 100  Phân tử lượng của Urê (H2N-CO-NH2) = 60 Khối lượng phân tử: N2 = 2* 14 = 28 N  28 Ure 60 60*28,5  Lượng Urê cần thiết = 61,07 (mg / l ) 28 Tỷ lệ khối lượng: Lưu lượng nước thải trung bình cần xử lý : Q = 500 m3/ng. 72 Lượng Urê tiêu thụ cho đối với lưu lượng 500 m3/ng = 61,07*500  30,535 (kg / ngày) 1000 Nồng độ dung dịch Urê cung cấp mỗi ngày = 10% (hay 100 kg/m3) tính theo khối lượng. Lưu lượng dung dịch Urê cung cấp: q  30,535  0,31 (m3 / ngày) 100 Thời gian lưu dung dịch = 15 ngày Thể tích bể yêu cầu Vbể = q* t = 0,31* 15 = 4,65 (m3)  Chọn 2 bơm (1 vận hành, 1 dự phòng)  Đặc tính bơm định lượng Q = 0,31 (m3/ngày) = 13 (l/h), áp luc75 1,5bar. 3.3.2 Bể chứa axit photphoric (H3PO4) và van điều chỉnh châm H3PO4 (cho vào bể Aerotank) Tỷ lệ BOD:P = 100:1 do vậy vấy BOD5 vào là 570 mg/l thì Lượng P cần thiết là: 1*570  5,7 (mg / l ) P 100   Sử dụng axit phophoric làm tác nhân cung cấp P P  31 H PO 98 98*5,7  cần thiết = 18,02 (mg / l ) 31  Tỷ lệ khối lượng: 3  Lượng H3PO4 4 Lưu lượng nước thải trung bình cần xử lý : Q = 500 m3/ng. 73 Lượng tiệu thụ = 18,02*500  9,01 (kg / ngày) 1000 Nồng độ H3PO4 sử dụng = 10% = 10 kg/m3. Dung dịch H3PO4 cung cấp : q  9,01  0,901 (m3 / ngày) 10  Thời gian lưu = 7 ngày. Thể tích bể yêu cầu: Vbể = q* t = 0,901* 7 = 6,307 (m3).  Đặc tính bơm định lượng Q = 0,901 (m3/ng) = 37,5 (l/h), áp lực 1,5bar. 3.3.3 Bể chứa dung dịch axit H2SO4 và bơm châm H2SO4 (cho vào bể điều hòa) Q = 20,8 m3/h pHvào max = 10 pHtrung hòa = 7 K = 0,000005 mol/l Nồng độ dung dịch H2SO4 = 10% Trọng lượng riêng dung dịch = 1,84 Lưu lượng thiết kế: Liều lượng châm vào = 5 0,5*10 **20,8*1000 10*1,84*10 0,554 (l / h) Thời gian lưu = 7 ngày Thể tích cần thiết bể chứa = 0,554* 24* 7 = 93,1 (l/ng) Chọn 2 bơm châm axit H2SO4: 1 vận hành, 1 dự phòng. Đặc tính bơm định lượng Q = 0,006 l/h, áp lực 1,5 bar. 3.3.4 Chất trợ lắng polymer dạng bột sử dụng ở bể lắng I Lượng bùn khô = SS *Q  432*500  216 1000 1000 I kg/ng 74 Thời gian vận hành = 2 h/ng Lượng bùn thô trong 1 giờ = 216/2 = 108 kg/h Liều lượng polymer = 5 kg/tấn bùn Liều lượng polymer tiêu thụ = (5*108)/1000 = 0,54 (kg/h) Hàm lượng polymer sử dụng = 0,2% Lượng dung dịch châm vào = 0,54/2 = 0,27 m3/h  Chọn một hệ thống châm polymer Công suất 0,27 m3/h Tất cả các bể pha chế và chứa hóa chất phục vụ cho hệ thống xử lý nước thải được đặt chung trong một bể lớn có nhiều ngăn riêng biệt, gọi là bể hóa chất và thường xuyên được kiểm tra giám sát. CHƯƠNG 4 KHÁI TOÁN KINH TẾ 4.1 Phần xây dựng STT Tên công trình Thể tích Số lượng Đơn giá Thành tiền 1 1 3 1 (đồng/m3) 3.000.000 1.500.000 1.500.000 1.500.000 (triệu đồng) 3 70,830 19,872 55,716 (m3) 1 2 3 4 Lưới chắn rác Bể điều hòa Bể phản ứng Bể lắng 1 47,22 4,416 37,15 75 5 6 7 8 9 10 Bể aerotank Bể lắng 2 Bể tiếp xúc Bể nén bùn Máy nén bùn Nhà điều khiển 60,156 41,25 13,884 16,48 1 1 1 1 1 1 1.500.000 1.500.000 1.500.000 1.500.000 450.000.000 30.000.000 90,234 61,875 20,826 24,73 450 30 Tổng cộng: 827.083.000 đồng. 4.2 Phần thiết bị STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Phần thiết bị Bơm chìm Máy thổi khí Bơm định lượng hóa chất Tấm chặn váng bọt – bể lắng I + II Máng tràn răng cưa - bể lắng I + II Giàn gạt cặn - bể lắng I + II Motơ kéo giàn gạt cặn 2 bể lắng 3Hp Ống phân phối trung tâm bể lắng I + II Máng thu ván nổi bể lắng I + II Máy thổi khí ở Aerotank Bơm bùn tuần hoàn Cánh khuấy bể phản ứng Máy khuấy bể trộn Tủ điện điều khiển Các thứ khác: ống điện, ống nước, van Số Đơn giá (đồng/ Thành tiền lượng 2 2 3 4 4 2 2 2 4 2 2 3 2 1 m3) 10.000.000 8.000.000 8.000.000 1.000.000 1.000.000 35.000.000 30.000.000 1.700.000 1.500.000 65.000.000 10.000.000 11.000.000 8.000.000 23.000.000 80.000.000 (triệu đồng) 20 16 24 4 4 70 60 3,4 6 130 20 33 16 23 80 khóa, lan can,… Tổng cộng: 509.400.000 đồng Tổng vốn đầu tư cơ bản bao gồm chi phí khấu hao xây dựng 30 năm và chi phí khấu hao máy móc 15 năm Tv  827.083.000 509.400.000 + = 92.294.150 (đồng/năm). 20 10 4.3 Phần quản lý vận hành Chi phí công nhân  Máy vận hành cụm công nghiệp liên tục chia làm 2 ca; mỗi ca 2 người.  Lương công nhân trung bình 2.000.000 đồng/tháng.  Lương cán bộ, trung bình 3.200.0000 đồng /tháng. Lương công nhân 4 người * 2.000.000 đồng/tháng * 12 tháng/ năm = 96.000.000 đống/năm 76 Lương cán bộ 1 người * 3.200.000 đồng/tháng * 12 tháng/năm = 38.400.000 đống/năm Tổng chi phí công nhân Tcn = 96.000.000 + 38.400.000 = 134.400.000 đồng/năm 4.4 Chi phí điện năng ST T 1 2 3 4 5 6 7 Thành phần Bơm chìm bể điều hòa 1.5 Hp Máy thổi khí bể điều hòa 0,5Hp Bơm định lượng hóa chất 0,5Hp Moto kéo giàn gạt cặn 3Hp Máy thổi khí ở Aerotank 6Hp Bơm tuần hoàn 0,5Hp Máy khuấy dd bể trộn 0,5Hp Thông số Số Máy hoạt Giờ hoạt Điện năng kỹ thuật 1,2 KW 0,375 KW 0,375 KW 2,235 KW 4,5 KW 0,375 KW 0,375 KW lượng 2 2 1 2 2 2 2 động 1 1 4 2 1 1 1 động 24 12 12 24 12 24 4 tiêu thụ 28,8 4,5 4,5 108 54 9 1,5 Tổng cộng: 210,3 KW/ngày. Chi phí điện năng Tđ = 210,3* 365* 2.000 (đồng/KW) = 153.519.000 (đồng/ năm). 4.5 Chi phí hóa chất Chi phí cho dung dịch Polimer dạng bột trợ lắng 0,27kg/h* 2h/ng* 365ngay/năm* 50.000đ/kg = 9.855.000 đồng/năm. Chi phí cho dung dịch H2SO4 để trung hòa nước thải 0,0057l/h* 24h/ngày* 365ngày/năm* 8.500đ/l = 424.500 đồng/năm. Chi phí cho phèn dạng bột để xử lý nước thải 30kg/ngày* 365ngày/năm* 5.000đ/kg = 54.750.000 đông/năm. Chi phí cho H3PO4 để xử lý nước thải 11l/ngày* 365ngày/năm* 8.500đ/l = 34.127.500 đồng/năm. Cho phí cho Urê dạng bột để xử lý nước thải 31kg/ngày* 365ngày/năm* 5.000đ/kg = 56.575.000 đồng/năm. Chi phí cho dung dịch Clo lỏng 0,004kg/m3* 500m3/ngày* 365ngày/năm* 4.000đ/kg = 2.920.000 đồng/năm. Tổng chi phí hóa chất cho 1 năm Thc = 9.855 + 424,5 + 54.750 + 34.127,5 + 56.575 + 2.920 = 158.472 (ngàn đồng/năm). 4.6 Chi phí sửa chữa nhỏ 77 Chi phí sữa chữa nhỏ hàng năm ước tính bằng 1% tổng số vốn đầu tư vào công trình xử lý. Tsc = 0,01* 92.294.150 = 922.000 (đồng/năm). 4.7 Tính giá thành chi phí xử lý 1m3 nước thải T = Tv + Tcn + Tđ + Thc + Tsc = 92.294.000 + 134.400.000 + 153.519.000 + 158.472.000 + 922.000 = 446.500.000 (đồng/năm).  Giá thành xử lý cho 1m3 nước thải S  446.500.000 2.400dong 500*365 3 /m 78 Tài liệu tham khảo 1. Hoàng Huệ, Xử lý nước thải, NXB Xây Dựng, Năm 1996. 2. Hoàng Văn Huệ, Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình, Viện Môi Trường và Tài Nguyên, Năm 2002. 3. Lâm Minh Triết (Chủ biên), Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp Tính toán thiết kế công trình, NXB Đại học Quốc gia TP. HCM, Năm 2008. 4. Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, NXB Giáo Dục, Năm 2002. 5. Nguyễn Văn Phước, Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học, Tập 14, Trường Đại học Quốc gia TP. HCM. 6. Tiêu chuẩn Xây Dựng TCXD – 51 – 84, Thoát nước màng lưới bên ngoài và công trình, Viện Môi Trường và Tài Nguyên, Đại học Quốc gia TP. HCM. 7. TCVN 5945 – 1995. 8. Trần Huế Nhuệ, Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp, NXB Xây Dựng, Năm 2000. 9. Trịnh Xuân Lai, Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, NXB Xây Dựng, Năm 2004. 79 Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, NXB Xây Dựng, Năm 2000. Sổ tay xử lý nước, Tập 1 và 2, NXB Xây Dựng, Năm 1999. 80 This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.

Tìm kiếm

Chủ đề

Bài tiểu luận mẫu Lý thuyết Dow Thực hành Excel Giải phẫu sinh lý Hóa học 11 Atlat Địa lí Việt Nam Tài chính hành vi Đề thi mẫu TOEIC Trắc nghiệm Sinh 12 Đơn xin việc Mẫu sơ yếu lý lịch Đồ án tốt nghiệp adblock ​ Bạn đang sử dụng trình chặn quảng cáo?

Nếu không có thu nhập từ quảng cáo, chúng tôi không thể tiếp tục tài trợ cho việc tạo nội dung cho bạn.

Tôi hiểu và đã tắt chặn quảng cáo cho trang web này