Đề tài Thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm công ty Song Thủy, công suất 1000 m 3 /ngày

MỞ ĐẦU GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang i MỤC LỤC MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1 1. ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................ 1 2. MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN ................................................................................. 2 3. NỘI DUNG LUẬN VĂN .......................................................................................... 2 4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .......................................................... 2 5. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ................................................................................. 2 CHƯƠNG 1 :TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHIỆP DỆT NHUỘM VÀ CƠNG TY DỆT NHUỘM SONG THỦY ......................................................................... 4 1.1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CƠNG NGHIỆP DỆT NHUỘM ............................... 4 1.1.1. Đặc điểm của ngành dệt nhuộm .......................................................................... 4 1.1.2. Cơng nghệ sản xuất của ngành dệt nhuộm ......................................................... 4 1.2. TỔNG QUAN VỀ CƠNG TY DỆT NHUỘM SONG THỦY .............................. 12 1.2.1. Giới thiệu sơ lược về cơng ty ............................................................................ 12 1.2.2. Ngành nghề, chức năng và nhiệm vụ của cơng ty Song Thủy ........................ 13 1.2.3. Sơ đồ dây chuyền sản xuất của cơng ty Song Thủy ......................................... 15 1.2.4. Các nguồn gây ơ nhiễm từ sự hoạt động của cơng ty ...................................... 17 CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM ........................................................................................................20 2.1. TỔNG QUAN NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM ......................................................... 20 2.1.1. Nguồn gốc phát sinh nước thải dệt nhuộm ....................................................... 20 2.1.2. Thành phần tính chất nước thải dệt nhuộm ...................................................... 21 MỞ ĐẦU GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang ii 2.1.3. Tác động mơi trường của nước thải dệt nhuộm ............................................... 22 2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM ............................. 25 2.2.1. Phương pháp cơ học ........................................................................................... 25 2.2.2. Phương pháp hĩa lý ........................................................................................... 27 2.2.3. Phương pháp sinh học ........................................................................................ 30 2.2.4. Xử lý bùn cặn ..................................................................................................... 34 2.3. MỘT SỐ CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM ........................... 35 CHƯƠNG 3 : ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ XỬ LÝ ..............39 3.1. CƠ SỞ LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ ......................................................................... 39 3.2. THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI ......................................................... 39 3.3. PHƯƠNG ÁN 1 ........................................................................................................ 41 3.4. PHƯƠNG ÁN 2 ....................................................................................................... 44 3.5. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ PHÙ HỢP ........................................... 47 CHƯƠNG 4 : TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ ...............48 4.1. SONG CHẮN RÁC VÀ HỐ THU GOM ............................................................... 50 4.2. BỂ ĐIỀU HỊA ......................................................................................................... 54 4.3. HỆ BỂ KEO TỤ TẠO BƠNG ................................................................................. 58 4.4. BỂ LẮNG I ............................................................................................................... 67 4.5. BỂ AEROTANK ...................................................................................................... 71 4.6. BỂ LẮNG II .............................................................................................................. 79 4.7. BỂ NÉN BÙN ........................................................................................................... 82 4.8. MÁY ÉP BÙN .......................................................................................................... 87 MỞ ĐẦU GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang iii 4.9. BỂ LỌC ÁP LỰC ..................................................................................................... 88 4.10. CƠNG TRÌNH KHỬ TRÙNG .............................................................................. 103 CHƯƠNG 5: KHÁI TỐN KINH TẾ ............................................................ 105 5.1. VỐN ĐẦU TƯ CHO TỪNG HẠNG MỤC CƠNG TRÌNH ............................... 105 5.1.1. Phần xây dựng .................................................................................................. 105 5.1.2. Phần thiết bị ...................................................................................................... 105 5.2. CHI PHÍ QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH ................................................................. 107 5.2.1. Chi phí nhân cơng ............................................................................................ 107 5.2.2. Chi phí điện năng. ............................................................................................ 108 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................. 110 6.1. KẾT LUẬN ............................................................................................................. 110 6.2. KIẾN NGHỊ ............................................................................................................ 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 112 PHỤ LỤC ............................................................................................................. 113 MỞ ĐẦU GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BOD5 : Nhu cầu oxy sinh học sau 5 ngày. BOD20 : Nhu cầu oxy sinh học sau 20 ngày. COD : Nhu cầu oxy hĩa học. SS : Chất rắn lơ lửng. MLSS : Nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng. MLVSS : Nồng độ bùn hoạt tính bay hơi. QCVN : Quy chuẩn Việt Nam. TCXD : Tiêu chuẩn Xây dựng. XLNT : Xử lý nước thải. PCCC : Phịng cháy chữa cháy. CEFINEA : Viện Mơi trường và Tài nguyên. TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam. MỞ ĐẦU GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Quy trình cơng nghệ tổng quát nhà máy dệt nhuộm. Hình 1.2. Sơ đồ dây chuyền sản xuất cơng ty Song Thủy. Hình 2.1. Cấu tạo bể lọc sinh học nhỏ giọt. Hình 2.2. Đĩa sinh học. Hình 2.3. Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB). Hình 2.4. Hệ thống xử lý nước thải cơng ty Stork Aqua (Hà Lan) Hình 2.5. Hệ thống xử lý nước thải ngành dệt nhuộm cơng ty Schiesser Sachen (CHLB Đức). Hình 2.6. Hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty VIKOTEX Bảo Lộc. Hình 3.1. Sơ đồ cơng nghệ trạm xử lý nước thải theo phương án 1. Hình 3.2. Sơ đồ cơng nghệ trạm xử lý nước thải theo phương án 2. MỞ ĐẦU GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Một số chất trợ trong quá trình nhuộm và hồn tất vải. Bảng 1.2. Kết quả phân tích mẫu nước thải cuối đường ống. Bảng 4.1. Thơng số thiết kế song chắn rác. Bảng 4.2. Thơng số thiết kế bể điều hịa. Bảng 4.3. Thơng số thiết kế bể trộn. Bảng 4.4. Thơng số thiết kế bể phản ứng. Bảng 4.5. Thơng số thiết kế bể tạo bơng. Bảng 4.6. Thơng số thiết kế bể lắng I. Bảng 4.7. Thơng số thiết kế bể Aerotank. Bảng 4.8. Thơng số thiết kế bể lắng II. Bảng 4.9. Thơng số thiết kế bể nén bùn. MỞ ĐẦU GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang vii MỞ ĐẦU GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 1 MỞ ĐẦU 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong những năm gần đây phát triển kinh tế gắn với bảo vệ mơi trường là chủ đề tập trung sự quan tâm của nhiều nước trên thế giới. Một trong những vấn đề đặt ra cho các nước đang phát triển trong đĩ cĩ Việt Nam là cải thiện mơi trường ơ nhiễm do các chất độc hại do nền cơng nghiệp tạo ra. Điển hình như các ngành cơng nghiệp cao su, hĩa chất, cơng nghiệp thực phẩm, thuốc bảo vệ thực vật, y dược, luyện kim, xi mạ, giấy, đặc biệt là ngành dệt nhuộm đang phát triển mạnh mẽ và chiếm kim ngạch xuất khẩu cao của Việt Nam. Ngành dệt nhuộm đã phát triển từ rất lâu trên thế giới nhưng nĩ chỉ mới hình thành và phát triển hơn 100 năm nay ở nước ta. Trong những năm gần đây, nhờ chính sách đổi mới mở cửa ở Việt Nam đã cĩ 72 doanh nghiệp nhà nước, 40 doanh nghiệp tư nhân, 40 dự án liên doanh và 100% vốn đầu tư nước ngồi cùng các tổ hợp đang hoạt động trong lĩnh vực dệt nhuộm. Ngành dệt may thu hút nhiều lao động gĩp phần giải quyết việc làm và phù hợp với những nước đang phát triển khơng cĩ nền cơng nghiệp nặng phát triển mạnh như nước ta. Tuy nhiên hầu hết các nhà máy xí nghiệp dệt nhuộm ở ta đều chưa cĩ hệ thống xử lý nước thải mà ta đang cĩ xu hướng thải trực tiếp ra sơng suối ao hồ loại nước thải này cĩ độ kiềm cao độ màu lớn, nhiều hĩa chất độc hại đối với lồi thủy sinh. Chính vì vậy trong phạm vi hẹp em chọn đề tài luận văn tốt nghiệp là: “Thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy, cơng suất 1000 m3/ngày” thuộc khu cơng nghiệp Tân Tạo, Quận Bình Tân, Thành Phố Hồ Chí Minh. Trong quá trình thực hiện luận văn khĩ tránh những sai sĩt kính mong Thầy, Cơ và các bạn gĩp ý để luận văn được hồn thiện hơn. MỞ ĐẦU GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 2 2. MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cơng suất 1000m3/ngày đêm cơng ty Song Thủy. Xác định các nguồn gây ơ nhiễm và mức độ ơ nhiễm của cơng ty. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhằm giảm thiểu tác hại mơi trường.Yêu cầu là khi nước thải ra mơi trường bên ngồi theo tiêu chuẩn loại A theo QCVN24:2009BTNMT. 3. NỘI DUNG LUẬN VĂN Cơng việc tính tốn và thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cho cơng ty Song Thủy cần phải thực hiện các nhiệm vụ sau: • Thu thập tài liệu tổng quan về ngành sản xuất và dữ liệu của nhà máy. • Tìm hiểu thành phần và tính chất của nước thải dệt nhuộm. • Tìm hiểu các phương pháp và cơng nghệ xử lý nước thải ngành dệt nhuộm. • Phân tích, lựa chọn cơng nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm phù hợp với điều kiện của nhà máy. • Tính tốn và thiết kế kỹ thuật cho trạm xử lý nước thải. Dự tốn kinh tế cho phương án được đề xuất. 4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu: Cơng nghệ xử lý nước thải cho loại hình nước thải cơng nghiệp. Phạm vi nghiên cứu: Nước thải dệt nhuộm tại Cơng ty Song Thủy – Tân Tạo. 5. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN • Khảo sát, thu thập số liệu, tài liệu mơi trường liên quan. • Phương pháp lựa chọn: - Trên cơ sở động học của các quá trình xử lý cơ bản. - Tổng hợp số liệu. MỞ ĐẦU GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 3 - Phân tích khả thi. - Tính tốn kinh tế. Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 4 CHƯƠNG 1 :TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHIỆP DỆT NHUỘM VÀ CƠNG TY DỆT NHUỘM SONG THỦY 1.1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CƠNG NGHIỆP DỆT NHUỘM 1.1.1. Đặc điểm của ngành dệt nhuộm Cùng với sự phát triển của đất nước, ngành cơng nghiệp dệt nhuộm cũng cĩ nhiều thay đổi, bên cạnh những nhà máy xí nghiệp quốc doanh, ngày càng cĩ nhiều xí nghiệp mới ra đời. Kết quả khảo sát cho thấy hầu hết các nhà máy đều nhập thiết bị, hố chất từ nhiều nước khác nhau: - Thiết bị: Mỹ, Đức, Nhật, Ba Lan, Ấn Độ, Đài Loan … - Thuốc nhuộm: Nhật, Đức, Thuỵ Sĩ, Anh … - Hĩa chất cơ bản: Trung Quốc, Ấn Độ, Đài Loan, Việt Nam … Với khối lượng lớn hĩa chất sử dụng, nước thải ngành dệt nhuộm cĩ mức ơ nhiễm cao. Tuy nhiên trong những năm gần đây khi nền kinh tế phát triển mạnh đã xuất hiện nhiều nhà máy, xí nghiệp với cơng nghệ hiện đại ít gây ơ nhiễm mơi trường. 1.1.2. Cơng nghệ sản xuất của ngành dệt nhuộm 1.1.2.1. Các loại nguyên liệu của ngành dệt nhuộm Nguyên liệu cho các ngành dệt nhuộm chủ yếu là các loại sợi tự nhiên (sợi Cotton, sợi tổng hợp (sợi Poly Ester) và sợi pha, trong đĩ: - Sợi Cotton ( Co ): được kéo từ sợi bơng vải cĩ đặc tính hút ẩm cao, xốp, bền trong mơi trường kiềm, phân hủy trong mơi trường axít. Vải dệt từ loại sợi này thích hợp cho khí hậu nĩng mùa hè. Tuy nhiên sợi cịn lẫn nhiều sợi tạp chất như sáp, mày lơng và dễ nhăn . - Sợi tổng hợp ( PE ): là sợi hĩa học dạng cao phân tử được tạo thành từ quá trình tổng hợp các chất hữu cơ. Nĩ cĩ đặc tính là hút ẩm kém, cứng, bền ở trạng thái ướt. Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 5 - Sợi pha ( sợi Poly ester kết hợp với sợi cotton): sợi pha này khi tạo thành sẽ khắc phục được những nhược điểm của sợi tổng hợp và sợi tự nhiên. 1.1.2.2. Quy trình cơng nghệ tổng quát Hình 1.1: Quy trình cơng nghệ tổng quát của nhà máy dệt nhuộm a) Chuẩn bị nguyên liệu Làm sạch nguyên liệu Chuẩn bị nguyên liệu Dệt , giũ hồ nấu tẩy, giặt , làm bĩng Hồ sợi Nhuộm In Cầm màu Giặt Hồ văng Kiểm gấp Đĩng kiện Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 6 Nguyên liệu thường được đĩng dưới dạng các kiện bơng thơ chứa các sợi bơng cĩ các kích thước khác nhau cùng với các tạp chất tự nhiên như bụi, đất… Nguyên liệu bơng thơ được đánh tung, làm sạch và trộn đều. Sau quá trình làm sạch bơng dưới dạng các tấm bơng phẳng đều. Chải Các sợi bơng được chải song song tạo thành sợi thơ. Kéo sợi đánh ống, mắc sợi Kéo sợi thơ để giảm kích thước sợi, tăng độ bền, 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. Mắc sợi là dồn các quả ống để chuẩn bị cho cơng đoạn hồ sợi. Hồ sợi Hồ sợi bằng hồ tinh bột và hồ biến tính để tạo màng hồ bao quanh sợi, tăng độ bền độ trơn và độ bĩng của sợi để cĩ thể tiến hành dệt vải. Ngồi ra cịn cĩ dùng các loại hồ nhân tạo như polyvinylalol ( PVA ), polyacrylat … Chuẩn bị nhuộm Đây là cơng đoạn tiền xử lý và quyết định các quá trình nhuộm về sau. Vải mộc được tiền xử lý tốt mới đảm bảo được độ trắng cần thiết, đảm bảo cho thuốc nhuộm bám đều lên mặt vải và giữ được độ bền trên đĩ. Các cơng đoạn chuẩn bị nhuộm bao gồm: đốt lơng, rũ hồ, nấu tẩy … Rũ hồ Các loại vải mộc xuất ra khỏi phân xưởng dệt mang nhiều tạp chất thiên nhiên của sợi bơng, vải cịn mang nhiều bụi dầu mỡ, lượng hồ đáng kể trong quá trình dệt. Do đĩ mục đích của rũ hồ là dùng một số hố chất hủy bỏ lớp hồ này. Người ta thường dùng axít lỗng như axít sulfuric 0.5, bazơ lỗng, men vi sinh vật, muối, các chất ngấm. Vải sau khi rũ hồ được giặt bằng nước, xà phịng, chất ngấm rồi đưa sang nấu tẩy. Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 7 Nấu vải Mục đích của nấu vải là loại trừ phần hồ cịn lại và các tạp chất thiên nhiên của xơ sợi như dầu mỡ sáp… Sau khi nấu vải cĩ độ mao dẫn và khả năng thấm ướt cao, hấp thụ hĩa 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 nhiệt độ cao ( 1200 – 1300). Tẩy trắng Cơng đoạn này dùng để tẩy màu tự nhiên của vải, làm sạch các vết bẩn, làm cho vải cĩ độ trắng theo yêu cầu. Các hĩa chất thường sử dụng: Natriclorit NaClO2, Natri Hypoclric ( NaClO )… và các chất phụ trợ như Na2SiO3, SlovaponN. Cơng đoạn nhuộm Mục đích là tạo ra những sắc màu khác nhau của vải. Để nhuộm vải người ta sử dụng chủ yếu các loại thuốc nhuộm tổng hợp cùng với các chất trợ nhuộm để tạo sự gắn màu của vải. Phần thuốc nhuộm như khơng gắn vào vải mà theo dịng nước thải đi ra, phần thuốc thải này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cơng nghệ, loại vải, độ màu yêu cầu… • Sơ lược về thuốc nhuộm + Pigmen: Là một số thuốc nhuộm hữu cơ khơng hịa tan và một số chất vơ cơ cĩ màu như các bơxit và muối kim loại . Thơng thường Pigment được dùng trong in hoa. + Thuốc nhuộm Azo: Loại thuốc nhuộm này hiện nay đang được sản xuất rất nhiều, chiếm trên 50% lượng thuốc nhuộm. Đây là loại thuốc nhuộm cĩ chứa một hay nhiều nhĩm Azo: - N = N -, nĩ cĩ các loại sau: - Thuốc nhuộm phân tán: là những hợp chất màu khơng tan trong nước nên thường nhuộm cho loại sơ tổng hợp ghét nước. Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 8 - Thuốc nhuộm hồn nguyên: là những hợp chất màu hữu cơ khơng tan trong nước, cĩ dạng R = C = O. Khi bị khử sẽ tan mạnh trong kiềm và hấp thụ mạnh vào sơ, loại thuốc này cũng dễ bị thủy phân và oxy hĩa về dạng khơng tan ban đầu. - Thuốc nhuộm bazơ: là những hợp chất màu cĩ cấu tạo khác nhau, hầu hết là các muối clorua, oxalate hoặc muối kép của các bazơ hứa cơ. Khi axít hồ tan, chúng phân ly thành các cation mang màu và anion khơng mang màu. - Thuốc nhuộm axít: khi hịa tan trong nước, bắt màu vào xơ trong mơi trường axít. Thuốc này thường dùng để nhuộm len và tơ tằm. - Thuốc nhuộm trực tiếp: là những hợp chất màu hịa tan trong nước, cĩ khả năng tự bắt màu vào xơ xenlulozơ nhờ các lực hấp phụ trong mơi trường trung tính hoặc kiềm. - Thuốc nhuộm hoạt tính: là những hợp chất màu mà trong phân tử cĩ chứa các nhĩm nguyên tử cĩ thể thực hiện các mối liên kết hố trị với xơ. + Thuốc nhuộm lưu huỳnh: Là những hợp chất màu khơng tan trong nước và một số dung mơi hữu cơ nhưng tan trong mơi trường kiềm. Chúng được sử dụng rộng rãi trong cơng nghiệp dệt để nhuộm vải từ xơ xenlulo, khơng nhuộm được len và tơ tằm vì dung dịch nhuộm cĩ tính kiềm mạnh. + Chất tẩy trắng quang học: Là những hợp chất hữu cơ trung tính, khơng màu hoặc khơng cĩ màu vàng nhạt, cĩ ái lực với xơ. Đặc điểm của chúng là khi nằm trên xơ sợi, chúng cĩ khả năng hấp thụ một số tia trong miền tử ngoại của quang phổ và phản xạ tia xanh lam và tia tím. Một số tên gọi tương ứng của các thuốc nhuộm đang dùng trong thực tế ở nước ta và trên thế giới: • Phạm vi sử dụng thuốc Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 9 Thuốc nhuộm trong dịch nhuộm cĩ thể ở dạng hịa tan hay phân tán, và mỗi loại thuốc nhuộm khác nhau sẽ thích hợp cho từng loại vải khác nhau. Để nhuộm vải từ những nguyên liệu ưa nước, người ta dùng thuốc nhuộm hịa tan trong nước. Các loại thuốc nhuộm này sẽ khuếch tán và gắn màng vào xơ sợi nhờ các lực liên kết hĩa lý( thuốc nhuộm trực tiếp), liên kết ion (thuốc nhuộm axí, bazơ), liên kết đồng hĩa trị (thuốc nhuộm hoạt tính). Cịn để nhuộm vải từ những nguyên liệu sợi kỵ nước như sợi tổng hợp thì người ta thường dùng thuốc nhuộm khơng tan trong nước (thuốc nhuộm phân tán). Đối với các loại vải dệt từ sợi pha thì cĩ thể chia làm hai lần, mỗi lần nhuộm một thành phần hay nhuộm một lần cho cả hai thành phần. • Mức độ gắn màu của các loại thuốc nhuộm Khi nhuộm vải thì quá trình nhuộm vải xảy ra theo 4 bước: - Di chuyển các phân tử thuốc nhuộm đến bề mặt sợi. - Gắn màu vào bề mặt sợi. - Khuếch tán màu vào bề mặt sợi, quá trình này xảy ra chậm hơn so với quá trình trên. - Cố định màu vào sợi. Để tăng hiệu quả quá trình nhuộm, các hĩa chất sử dụng để phụ trợ cho quá trình nhuộm như các loại axít H2SO4, CH3COOH, các muối Natri sulfat, muối Amơni, các chất cầm màu như Syntephix, Tinofix. e) Cơng đoạn in hoa In hoa là tạo ra các vân hoa cĩ một hoặc nhiều màu trên nền vải trắng hoặc vải màu bằng hồ in. Hồ in là một loại hỗn hợp các loại thuốc nhuộm ở dạng hịa tan hay pigment dung mơi. Các loại thuốc nhuộm dùng cho in hoa như pigment, hoạt tính, hồn nguyên, azo Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 10 khơng tan và indigozol. Hồ in cĩ nhiều loại như hồ tinh bột, dextrin, hồ liganit natri, hồ nhũ tương hay hồ nhũ hĩa tổng hợp. + Hồ tinh bột: - Tinh bột: 199 g - Nước: 987 g - HCL 28%: 1.5 g - CH3COONa: 1.5g +Hồ dextrin: - British gum D: 500g - Nước: 500g Hồ dextrin được dùng để in thuốc nhuộm hồn nguyên và in phá gắn màu + Hồ nhũ tương: - Chất nhũ tương dispersal PR 8 – 15g - Nước: 185 – 192g Khuấy đều để nguội, trong lúc khuấy tốc độ cao cho thêm vào xăng cơng nghệ hay dầu khác 800g, tiếp tục khuấy cho đến khi hồ đồng nhất. f) Cơng đoạn sau in hoa Cao ơn: Sau khi in, vải được cao ơn để cầm màu: Thuốc hoạt tính: 1500C trong 5 phút. Thuốc pigment: 1400C - 1500C trong 3 phút. Thuốc nhuộm phân tán: 2150C. Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 11 Giặt: Sau khi nhuộm và in vải được giặt nĩng và lạnh nhiều lần để loại bỏ tạp chất hay thuốc nhuộm, in dư trên vải. Đối với thốc nhuộm hoạt tính: 4 lần. Đối với thuốc nhuộm pigment: 2 lần. Đối với thuốc nhuộm phân tán: 2 lần. g) Cơng đoạn văng khổ hồn tất Văng khổ hay hồn tất vải với mục đích ổn định kích thước vải, chống nhàu và ổn định nhiệt, trong đĩ sử dụng một số hĩa chất chống màu, chất làm mềm và hĩa chất như mêtylit, axít axetic, formaldehyt… Ngồi cơng nghệ xử lý cơ học, người ta cịn kết hợp với việc xử lý hĩa học. + Mặt hàng in bơng 100% cotton: - Finish KVS 40g/l: chống nhàu và nhăn vải. - Ceramine HCL 10g/l: làm mềm vải. - Slovapon N 0.1g/l: tăng khả năng thấm hĩa chất. + Mặt hàng in bơng PE/Co: - Polysol S5 1g/l: chống nhàu và nhăn vải. - Repellan 77 10g/l: làm mềm vải sợi PE. - Softener NN 5g/l: làm mềm vải sợi Co. - Slovapon N 0.1g/l: tăng khả năng thấm hĩa chất. + Mặt hàng nhuộm 100% cotton: - Finish PU 20g/l. - Calalyst PU 1g/l. Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 12 + Mặt hàng nhuộm PE/Co: - Hồ mềm: giống như bơng PE/Co. - Repellan HYN 40g/l: chất béo để tạo savon, làm mềm vải. - Al2(S04)3 2g/l: muối làm tác nhân savon hĩa. Mặt hàng in bơng cĩ diện tích ăn mịn nhỏ cần tăng độ trắng. - Leucophor BRB 2g/l: chất hoạt quang. - Cibaoron BBlue 0.02g/l: màu hoạt tính. 1.2. TỔNG QUAN VỀ CƠNG TY DỆT NHUỘM SONG THỦY 1.2.1. Giới thiệu sơ lược về cơng ty Cơng ty TNHH-SX-TM-XNK Song Thủy H.K là một Doanh nghiệp tư nhân, hoạch tốn độc lập, hoạt động trong lĩnh vực kinh doanh dệt – nhuộm – hồn tất vải mua bán trong và ngồi nước. Giấy phép kinh doanh số: 4102020455 ngày 02 tháng 03 năm 2004 do Sở kế hoạch và đầu tư Thành phố Hồ Chí Minh cấp. Tên Tiếng Việt: Cơng ty TNHH-SX-TM-XNK Song Thủy H.K. Tên Tiếng Anh: SONG THUY H.K MANUFACTURING – TRADING IMPORT EXPORT CO. LTD Tên viết tắt: SOTHUTEX. Địa chỉ: Lơ 5, đường Tân Tạo, khu Cơng nghiệp Tân Tạo, quận Bình Tân, Tp.Hồ Chí Minh. Điện thoại: (84-8) 3754 2721~22~23. Fax: (84-8) 3754 2724. Email: [email protected] Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 13 Cơng ty TNHH-SX-TM-XNK Song Thủy H.K sau hơn 5 năm, với sự phấn đấu và nổ lực của tập thể cán bộ, cơng nhân viên (CB-CNV), cùng với sự giúp đỡ của Ban ngành các cấp Cơng ty đã từng bước tháo gỡ những khĩ khăn, đề ra những biện pháp tích cực, phù hợp với hồn cảnh kinh tế xã hội gắn liền với thị trường. Đồng thời mở rộng mối quan hệ trong và tăng cường hợp tác đối với các đối tác nước ngồi nhằm tạo uy tín và thương hiệu của ngành dệt, nhuộm trên thị trường. 1.2.2. Ngành nghề, chức năng và nhiệm vụ của cơng ty Song Thủy 1.2.2.1. Ngành nghề kinh doanh của Cơng ty Được quyền sản xuất kinh doanh các mặt hàng, sản phẩm đã dăng ký kinh doanh. Kinh doanh ngành dệt – nhuộm – hồn tất vải thành phẩm mua bán trong và ngồi nước. 1.2.2.2. Chức năng và nhiệm vụ của Cơng ty Cơng ty TNHH-SX-TM-XNK Song Thủy H.K là đơn vị được quyền sản xuất kinh doanh các mặt hàng, sản phẩm đã đăng ký kinh doanh. Thực hiện đầy đủ các kế hoạch cung ứng hàng hố của nhà nước giao. Bảo tồn và phát triển vốn được giao, tạo hiệu quả kinh tế xã hội, tăng cường cơ sở vật chất kỹ thuật và xây dựng nền tảng Cơng ty cho ngày càng phát triển vững chắc. Thực hiện phân phối theo lao động trên cơ sở hiệu quả kinh tế và doanh lợi của Cơng ty đạt được, chăm sĩc đời sống vật chất, tinh thần cho cán bộ nhân viên, đảm bảo mức sống tối thiểu ngày càng được cải thiện cho cán bộ cơng nhân viên, cĩ kế hoạch nâng cao trình độ văn hố khoa học kỹ thuật, nghiệp vụ chuyên mơn và năng lực tổ chức quản lý của cán bộ cơng nhân viên. Bảo vệ cơ sở vật chất và mơi trường, tuân thủ pháp luật, hạch tốn và báo cáo trung thực theo chế độ kế tốn hiện hành. Với chức năng, nhiệm vụ và những mục tiêu trên Cơng ty TNHH-SX-TM-XNK Song Thủy H.K đang cố gắng hơn nữa từng bước cải tạo, nâng cấp và xây dựng mới các cơ sở Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 14 vật chất kỹ thuật với trang thiết bị hiện đại đạt tiêu chuẩn nhằm phục vụ tốt hơn cho khách hàng về mặt chất lượng cũng như về giá cả cạnh tranh trên thị trường nhằm phù hợp với thị trường kinh doanh. Cơng ty đã phấn đấu đầu tư xây dựng thêm một cơng trình mới “lị than tải nhiệt”. Đây là hạng mục đầu tư trên hàng chục tỷ đồng nhằm tiết kiệm chi phí sản xuất, hạ thấp giá thành sản phẩm trong quá trình sản xuất. Tạo ra lợi thế về sự cạnh tranh giá giữa các Doanh nghiệp cùng ngành nghề. Với phương châm: “Nâng cao chất lượng sản phẩm, đáp ứng nhu cầu của khách hàng tốt hơn”. Vì vậy mà cơng ty luơn tổ chức những buổi tập huấn cho CB-CNV hiểu rõ hơn về quy trình sản xuất, nắm bắt được cơng việc cụ thể, rõ ràng để linh hoạt thay đổi khi cĩ sự cố kỹ thuật xảy ra. Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 15 1.2.3. Sơ đồ dây chuyền sản xuất của cơng ty Song Thủy Thuyết minh quy trình sản xuất Vải sau khi dệt xong (vải mộc) được phân thành từng mẻ khối lượng từ 180-200kg (9-10 cây vải), sau đĩ được cơng nhân đưa qua máy luộc thực chất là quá trình lộn vải nhằm đảo ngược mặt trái của vải ra ngồi. Các đầu cây vải sẽ được may nối với nhau thành một thể thống nhất trước khi đưa vào hấp bằng nước nhằm làm giản nở các sợi vải. Sau khi hấp xong mẻ vải sẽ được đưa đến cơng đoạn giặt tẩy, tại đây vải sẽ được loại bỏ những tạp chất nhờ vào hỗn hợp nhiều hĩa chất. Sau đĩ vải sẽ được nhuộm màu theo yêu cầu của khách hàng. Vải mộc Luộc, hấp Giặt tẩy Nhuộm Ly tâm Định hình Đĩng gĩi Vải thành phẩm Than cám Lị hơi Hơi Thuốc nhuộm Hơi Nước thải Trợ chất nhuộm Nước thải chứa hĩa chất Hơi Nước thải chứa thuốc nhuộm Hình 1.2. Sơ đồ dây chuyền sản xuất của Cơng ty Song Thủy Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 16 Sau khi nhuộm được màu thì vải sẽ được đưa qua máy ly tâm nhằm loại bỏ phần lớn lượng nước cịn trong vải, sau đĩ đưa qua máy định hình nhằm định dạng khổ vải và làm được mình hàng đạt được yêu cầu của khách đặt hàng. Cuối cùng sau khi cĩ được những sản phẩm đạt yêu cầu thì vải sẽ được đĩng gĩi thành từng cây vải và giao cho khách hàng. Các hĩa chất sử dụng trong tiền xử lý - nhuộm và hồn tất Bảng 1.1.Một số chất trợ trong quá trình nhuộm và hồn tất. Tên Mã hiệu Cơng dụng SUMORL CK-1 Giặt, tiền xử lý và tẩy trắng các loại vải đặc biệt cho cotton. NEOCRYSTAL 170 Chất càng hố và phân tán tiền xử lý (mơi trường kiềm). NEORATE PH-150 Chất ổn định H2O2 khi tẩy trắng. TEXPORT D-900 Chất bơi trơn chống gãy mặt và làm mềm cotton. NEOSRYSTAL 200-VN Đều màu và càng hĩa trong nhuộm Hoạt Tính, Trực Tiếp LIPOTAL RK-VN Chất giặt sau nhuộm Hoạt Tính, Cotton. NEOFIX R-525 Cầm màu sau nhuộm Hoạt Tính, Cotton, Trực Tiếp. SUNMORL SR-VN Giặt tiền xử lý, làm trắng , tẩy dầu máy, dầu silicone cho các loại vải: Polyester, Nylon, vải Spandex tổng hợp, Cotton. SUNSOLT RM-340 Đều màu, phân tán cho Polyester. TEXPORT D-600 Chất chống nhăn, chống gãy mặt. TEXPORT SN-10 Chất kháng khí, tăng ngẩm màu cho vải dệt cĩ mật độ dày. SUNSOLT LM-17 Chất sửa lỗi vải nhuộm khơng đều màu cho PES. Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 17 SUNMORL RC-1 Chất giặt khử sau nhuộm PES. NICEPOLE PR-99 Tăng ngấm, làm mềm vải, kháng tĩnh điện. 1.2.4. Các nguồn gây ơ nhiễm từ sự hoạt động của cơng ty 1.2.4.1. Ơ nhiễm khơng khí Cơng ty sử dụng than cám 4 để làm nguồn nhiên liệu đốt lị hơi với lượng than sử dụng 8 – 9 tấn/ngày. Do đĩ khí thải sinh ra trong quá trình đốt chủ yếu là bụi và tro than. Bên cạnh đĩ cơng ty cĩ sử dụng máy đốt lơng vải cũng làm phát sinh lượng bụi đáng kể. 1.2.4.2. Ơ nhiễm do tiếng ồn, rung và nhiệt thừa Ơ nhiễm do tiếng ồn, rung Hoạt động của cơng ty phát sinh tiếng ồn do hoạt động của các máy mĩc, thiết bị như: lị hơi, máy nén khí,…; phát sinh do hoạt động của các phương tiện vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm… (độ ồn cĩ thể đạt đến 90 dBA trong phân xưởng sản xuất). Ơ nhiễm do nhiệt thừa Nhiệt thừa sinh ra do sự truyền nhiệt qua thành lị hơi, lị nước nĩng, hệ thống ống dẫn hơi, máy sấy, ủi, thành thiết bị của các máy mĩc sử dụng nhiệt và đường ống dẫn hơi nĩng đi kèm. Nhiệt độ cao gây nên những biến đổi về sinh lý cơ thể như đổ mồ hơi kèm theo mất một số loại muối khống như các ion K, Na, Ca, I, Fe...và một số chất dinh dưỡng khác. Rối loạn bệnh lý thường gặp khi làm việc ở nhiệt độ cao là chứng say nĩng, co giật. 1.2.4.3. Ơ nhiễm do nước thải Ơ nhiễm nước mưa chảy tràn Bản thân nước mưa khơng làm ơ nhiễm mơi trường, khi chưa xây dựng nhà máy, mưa xuống sẽ tiêu thốt bằng nhiều nhánh nhỏ chảy ra suối, sơng hoặc phần lớn thấm trực tiếp xuống đất. Khi nhà máy được xây dựng lên, mái nhà và sân bãi được trải nhựa sẽ Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 18 làm mất khả năng thấm nước, ngồi ra, nước mưa chảy tràn trên mặt đất tại khu vực Cơng ty sẽ cuốn theo các chất cặn bã và đất cát xuống đường thốt nước, tạo ảnh hưởng xấu đến mơi trường. Ơ nhiễm nước thải sinh hoạt Số lượng cơng nhân viên Cơng ty là 100 người thì lưu lượng nước thải sinh hoạt vào khoảng 10 m3/ngày (với định mức được tính tốn là 100 lít/người/ngày). Nước thải sinh hoạt được đưa qua hầm tự hoại rồi vào cống chung của nhà máy. Đặc trưng của loại nước thải này là cĩ nhiều chất lơ lửng, dầu mỡ (từ nhà bếp), nồng độ chất hữu cơ cao (từ nhà vệ sinh) nếu khơng được tập trung và xử lý thì cũng sẽ ảnh hưởng xấu đến nguồn nước bề mặt. Ngồi ra, khi tích tụ lâu ngày, các chất hữu cơ này sẽ bị phân hủy gây ra mùi hơi thối. Ơ nhiễm nước thải cơng nghệ Nguồn phát sinh Nước thải cơng nghệ chủ yếu phát sinh từ các cơng đoạn giặt, nhuộm, trung hịa, vắt... Ngồi ra, nước thải cịn phát sinh do quá trình rửa máy mĩc thiết bị, vệ sinh nhà xưởng, nước xả lị hơi, nước từ phịng thí nghiệm... Lưu lượng nước thải Tổng lưu lượng nước thải cơng nghệ của Cơng ty khoảng 1000 m3/ngày. Tính chất của nước thải cơng nghệ Bảng: Kết quả phân tích mẫu nước cuối đường ống của nhà máy: THƠNG SỐ ĐƠN VỊ KẾT QUẢ COD BOD5 TSS Độ màu Tổng N Tổng P Nhiệt độ mg/l mg/l mg/l Pt- Co mg/l mg/l oC 760 540 200 1200 2.5 1.25 40 – 50oC Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 19 Nguồn: Ban quản lý khu cơng nghiệp Tân Tạo. Hiện tại nước thải từ các cơng đoạn sản xuất của cơng ty được tập trung vào một bể thu gom, sau đĩ nước được bơm vào bể xử lý keo tụ tạo bơng kết hợp lắng. Bể chia làm 3 ngăn, hĩa chất sử dụng cho quá trình keo tụ tạo bơng là phèn nhơm và polymer, bể hoạt động theo cơ chế tự chảy. Nước thải sau khi qua ngăn lắng thì các cặn sẽ được giữ lại, phần nước bên trên sẽ theo máng đi vào cống chung của khu cơng nghiệp và được tiếp tục xử lý tại trạm xử lý nước thải tập trung của khu cơng nghiệp Tân Tạo. Theo phân tích thì nước thải được xử lý đạt tiêu chuẩn TCVN5945:1995 cột C. Tuy nhiên trên thực tế thì hoạt động xử lý nước thải tại cơng ty khơng diễn ra thường và chỉ mang tính chất đối phĩ. Do đĩ, cơng ty cần phải cĩ một phương án xử lý tốt hơn nhằm xử lý triệt để những chất gây hại cho mơi trường. 1.2.4.4. Ơ nhiễm do chất thải rắn Hoạt động của Cơng ty phát sinh chất thải rắn bao gồm: - Bao bì giấy, carton đựng nguyên liệu: 20 – 2 5kg/ngày - Bao bì đựng hĩa chất giặt, tẩy khoảng: 10 – 15 kg/ngày - Bùn từ hệ thống xử lý nước thải Các chất thải nếu khơng được thu gom sẽ ảnh hưởng tới mơi trường đất, nước khơng khí. pH 9 Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 20 CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 2.1. TỔNG QUAN NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 2.1.1. Nguồn gốc phát sinh nước thải dệt nhuộm Nước được sử dụng rất nhiều trong tồn bộ quá trình sản xuất vải, trong đĩ xử lý hồn tất vải là một trong những cơng đoạn tiêu thụ nhiều nước nhất. Trong tổng lượng nước sử dụng thì 88,4 % được thải ra ngồi thành nước thải và phần cịn lại 11,6 % là lượng nước thất thốt do bay hơi. Đặc trưng quan trọng nhất của nước thải từ các cơ sở dệt nhuộm là sự dao động rất lớn về lưu lượng và tải lượng các chất ơ nhiễm, nĩ thay đổi theo mùa theo, mặt hàng sản xuất và chất lượng của sản phẩm. Nhìn chung nước thải từ các cơ sở dệt nhuộm cĩ độ kiềm khá cao, độ màu và hàm lượng các chất hữu cơ, tổng chất rắn cao. Tải lượng các chất hữu cơ trong nước thải chủ yếu sinh ra từ quá trình tiền xử lý bằng hĩa chất, trong trường hợp nấu kiềm vải BOD cĩ thể lên tới 210 kg/tấn. Nguồn nước thải bao gồm nước thải từ các cơng đoạn chuẩn bị sợi, chuẩn bị vải, nhuộm và hồn tất. Các loại thuốc nhuộm được đặc biệt quan tâm vì chúng thường là nguồn sinh ra các kim loại, muối và màu trong nước thải, chất hồ vải với hàm lượng BOD, COD cao và các chất hoạt động bề mặt là nguyên nhân chính gây nên tính độc thủy sinh của nước thải dệt nhuộm. Hĩa chất sử dụng: hồ tinh bột, H2SO4, CH3COOH, NaOH, NaOCL, H2O2, Na2CO3, Na2SO3 …các loại thuốc nhuộm, các chất trơ, chất ngấm, chất cầm màu, chất tẩy giặt Thành phần nước thải phụ thuộc vào: đặc tính của vật liệu nhuộm, bản chất của thuốc nhuộm, các chất phụ trợ và các hĩa chất khác được sử dụng. Nguồn nước thải bao gồm từ các cơng đoạn chuẩn bị sợi, chuẩn bị vải, nhuộm và hồn tất. Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 21 2.1.2. Thành phần tính chất nước thải dệt nhuộm Tính chất nước thải giữ vai trị quan trọng trong thiết kế, vận hành hệ thống xử lý và quản lý chất lượng mơi trường. Sự dao động về lưu lượng và tính chất nước thải quyết định tải trọng thiết kế cho các cơng trình đơn vị. Nước thải dệt nhuộm sẽ khác nhau khi sử dụng các loại nguyên liệu khác nhau. Chẳng hạn như len và cotton thơ sẽ thải ra chất bẩn tự nhiên của sợi. Nước thải này cĩ độ màu, độ kiềm, BOD và chất lơ lửng (SS) cao. Ở loại nguyên liệu sợi tổng hợp, nguồn gây ơ nhiễm chính là hĩa học do các loại hĩa chất sử dụng trong giai đoạn tẩy và nhuộm. Nước thải dệt nhuộm nhìn chung rất phức tạp và đa dạng, đã cĩ hàng trăm loại hĩa chất đặc trưng như phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện ly, chất tạo mơi trường, tinh bột men,chất oxy hĩa…được đưa vào sử dụng. Trong quá trình sản xuất, lượng nước thải ra 12-300 m3/tấn vải, chủ yếu từ cơng đoạn nhuộm và nấu tẩy. Nước thải dệt nhuộm ơ nhiễm nặng trong mơi trường sống như độ màu, pH, chất lơ lửng, BOD, COD, nhiệt độ đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép xả vào nguồn tiếp nhận . Nước thải dệt nhuộm gây ơ nhiễm cho nguồn xả chủ yếu do độ đục, độ màu, lượng chất hữu cơ và pH cao. Nhiều cơng trình nghiên cứu trước đây cho thấy keo tụ bằng phèn nhơm cĩ thể khử màu hiệu quả 50-90%, đặc biệt hiệu quả cao với loại thuốc nhuộm sulfur. Các nghiên cứu cho thấy 300 mg/l phèn nhơm cĩ thể giảm 86% độ màu và 39% COD: 250 mg/l phèn sắt giảm 90 % độ màu. Quá trình hấp thụ bằng than hoạt tính thường được ứng dụng trong giai đoạn khử màu và các chất hữu cơ khĩ bị oxy hố, 93% COD bị loại bỏ, đăc biệt thích hợp với thuốc nhuộm axit, kiềm. Điều đĩ cho thấy hiệu quả xử lý bằng than hoạt tính rất cao nhưng chi phí đầu tư và quản lý lớn hơn nhiều so với sử dụng chất keo tụ. Theo nghiên cứu của CIBA GELGY Service Limited (1993) thì phèn nhơm và phèn sắt cĩ thể loại bỏ 40% COD và 80% Crom tổng cộng từ 0,6mg/l xuống cịn 0,1mg/l. Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 22 Nghiên cứu TURKMAN (1991) cho thấy với liều lượng phèn sắt 500mg/l hiệu quả khử độ đục là 98,3% Như vậy, chất lượng nước thải của nhà máy dệt nhuộm đã gây ơ nhiễm trầm trọng cho nguồn nước. Vì thế, viêc xử lý nguồn nước thải này trước khi xả vào nguồn là việc làm bắt buộc, cấp thiết địi hỏi phải được quan tâm, đầu tư thích đáng. Ngành dệt nhuộm đang gây ra những vấn đề to lớn cho mơi trường trong đĩ cĩ nước thải, khí thải, chất thải độc hại. Do đĩ ngành cơng nghiệp này đang phải chịu sự kiểm sốt, khống chế về khía cạnh mơi trường ngày càng chặt chẽ. 2.1.3. Tác động mơi trường của nước thải dệt nhuộm Với các hĩa chất sử dụng như trên thì khi thải ra ngồi, ra nguồn tiếp nhận, nhất là ra các sơng ngịi, ao hồ sẽ gây độc cho các lồi thủy sinh. Cĩ thể phân chia các nhĩm hĩa chất ra làm 3 nhĩm chính: Nhĩm 1: Các chất độc hại đối với vi sinh và cá Xút (NaOH) và Natri Cacbonat ( Na2CO3) được dùng với số lượng lớn để nấu vải sợi bơng và xử lý vải sợi pha (chủ yếu là Poslyeste, bơng ) Axít vơ cơ (H2SO4) dùng để giặt, trung hịa xút, hiện màu thuốc nhuộm hồn nguyên tan (Indigisol) Clo hoạt động (nước tẩy Javen) dùng để tẩy trắng vải sợi bơng Fomatđêhyt cĩ trong chất cầm màu và các chất dùng xử lý hồn tất Dầu hỏa dùng để chế tạo hồ in pigment Một hàm lượng kim loại nặng đi vào nước thải - Trong một tấn xút cơng nghiệp nếu sản xuất bằng điện cực thuỷ ngân sẽ cĩ 4g thuỷ ngân (Hg) - Tạp chất kim loại nặng cĩ trong thuốc nhuộm sử dụng Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 23 Một lượng halogen hữu cơ độc hại đưa vào nước thải từ một số thuốc nhuộm hồn nguyên, phân tán, hoạt tính, pigment … Nhĩm 2: Các chất khĩ phân giải vi sinh Các chất giặt vịng thơm, mạch êtylenoxit dài hoặc cĩ cấu trúc mạch nhánh Alkyl Các Polyme tổng hợp bao gồm các chất hồ hồn tất, các chất hồ sợi dọc như polyvinylalcol, polyacrylat… Phần lớn các chất làm mềm vải, các chất tạo phức trong xử lý hồn tất Nhiều thuốc nhuộm và chất tăng trắng quang học đang sử dụng … Nhĩm 3: Các chất ít độc và cĩ thể phân giải vi sinh Sơ sợi và các tạp chất thiên nhiên cĩ trong sơ sợi bị loại bỏ trong các cơng đoạn xử lý trước Các chất dùng để hồ sợi dọc Axít axetic (CH3COOH), axít fomic (HCOOH) để điều chỉnh pH… Tải lượng ơ nhiễm phụ thuộc vào nhiều loại sợi thuộc thiên nhiên hay tổng hợp, cơng nghệ nhuộm (nhuộm liên tục hay gián đoạn), cơng nghệ in hoa và độ hịa tan của hĩa chất sử dụng. Khi hịa trộn nước thải của các cơng đoạn, thành phần nước thải cĩ thể khái quát như sau : - pH: 4 – 12 (pH = 4.5 cho cơng nghệ nhuộm sợi PE, pH = 11 cho cơng nghệ nhuộm sợi Co) - Nhiệt độ: dao động theo thời gian và thấp nhất là 400C. So sánh với nhiệt độ cao nhất khơng ức chế hoạt động của vi sinh là 370C thì nước thải ở đây gây ảnh hưởng bất lợi đến hiệu quả xử lý sinh học - COD: 250 – 1500 mg 02/l ( 50 – 150 kg/tấn vải) - BOD5: 80 – 500 mg 02/l Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 24 - Độ màu: 500 – 2000 Pt – Co - Chất rắn lơ lửng: 30 – 400 mg/l, đơi khi cao đến 1000 mg/l (trường hợp nhuộm sợi cotton). - SS: 0 – 50 mg/l - Chất hoạt tính bề mặt: 10 – 50 mg/l Qua những số liệu vừa nêu cho thấy nước thải ngành dệt nhuộm rất độc cho hệ sinh thái nước. Những ảnh hưởng cho các chất ơ nhiễm trong nước thải ngành dệt nhuộm tới nguồn tiếp nhận cĩ thể tĩm tắt như sau: Độ kiềm cao làm tăng pH của nước, nếu pH >9 sẽ gây độc hại cho các lồi thủy sinh. Muối trung tính làm tăng tổng hàm lượng chất rắn. Nếu lượng nước thải lớn sẽ gây độc hại cho các lồi thủy sinh do tăng áp suất thẩm thấu, ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của tế bào. Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD, COD của nguồn nước gây tác hại đối với đời sống thuỷ sinh do làm giảm oxy hịa tan trong nước. Độ màu cao do dư lượng thuốc nhuộm đi nước thải gây màu cho nguồn tiếp nhận, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của các lồi thuỷ sinh, ảnh hưởng tới cảnh quang. Các chất độc nặng như sunfit kim loại nặng, các hợp chất halogen hữu cơ (AOX) cĩ khả năng tích tụ trong cơ thể sinh vật với hàm lượng tăng dần theo chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái nguồn nước, gây ra một số bệnh mãn tính đối với người và động vật. Hàm lượng ơ nhiễm các chất hữu cơ cao sẽ làm giảm oxy hịa tan trong nước, ảnh hưởng đến sự sống các lồi thuỷ sinh. Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 25 2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 2.2.1. Phương pháp cơ học Xử lý cơ học (hay cịn gọi là xử lý bậc I) nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất khơng tan (rác, cát nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi…) ra khỏi nước thải; điều hịa lưu lượng và nồng độ các chất ơ nhiễm trong nước thải. Các cơng trình xử lý cơ học nước thải thủy sản thơng dụng: Song chắn rác Song chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoặc cĩ thể đặt tại các miệng xả trong phân xưởng sản xuất nhằm giữ lại các tạp chất cĩ kích thước lớn như: nhánh cây, gỗ, lá, giấy, nilơng, vải vụn và các loại rác khác. Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắn được chia thành hai loại: Song chắn thơ cĩ khoảng cách giữa các thanh từ 60 ÷100mm. Song chắn mịn cĩ khoảng cách giữa các thanh từ 10 ÷25mm. Lưới lọc Lưới lọc dùng để khử các chất lơ lửng cĩ kích thước nhỏ, thu hồi các thành phần quý khơng tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác cĩ kích thước nhỏ. Kích thước mắt lưới từ 0,5÷1,0mm. Lưới lọc thường được bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quay trịn (hay cịn gọi là trống quay) hoặc đặt trên các khung hình dĩa. Bể lắng cát Bể lắng cát đặt sau song chắn, lưới chắn và đặt trước bể điều hịa, trước bể lắng đợt I. Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thơ nặng như cát, sởi, mảnh vỡ thủy tinh, mảnh kim loại, tro tán, thanh vụn, vỏ trứng… đế bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mịn, giảm cặn nặng ở các cơng đoạn xử lý tiếp theo. Bể lắng cát gồm 3 loại: Bể lắng cát ngang,bể lắng cát tổi khí,bể lắng cát ly tâm Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 26 Bể điều hịa Do đặc điểm cơng nghệ sản xuất của một số ngành cơng nghiệp, lưu lượng và nồng độ nước thải thường khơng đều theo các giờ trong ngày, đêm. Sự dao động lớn về lưu lượng và nồng độ dẫn đến những hậu quả xấu về chế độ cơng tác của mạng lưới và các cơng trình xử lý. Do đĩ bể điều hịa được dùng để duy trì dịng thải và nồng độ vào cơng trình xử lý ổ định, khắc phục những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượng của nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học. Bể lắng Dùng để tách các chất khơng tan ở dạng lơ lửng trong nước thải theo nguyên tắc dựa vào sự khác nhau giữa trọng lượng các hạt cặn cĩ trong nước thải. Các bể lắng cĩ thể bố trí nối tiếp nhau. Quá trình lắng tốt cĩ thể loại bỏ đến 90 ÷ 95% lượng cặn cĩ trong nước thải. Vì vậy đây là quá trình quan trọng trong xử lý nước thải, thường bố trí xử lý ban đầu hay sau khi xử lý sinh học. Để cĩ thể tăng cường quá trình lắng ta cĩ thể thêm vào chất đơng tụ sinh học. Bể lắng được chia thành các loại sau: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng ly tâm Bể vớt dầu mỡ Các loại cơng trình này thường được ứng dụng khi xử lý nước thải cơng nghiệp, nhằm loại bỏ các tạp chất cĩ khối lượng riêng nhỏ hơn nước, chúng gây ảnh hưởng xấu tới các cơng trình thốt nước (mạng lưới và các cơng trình xử lý). Vì vậy ta phải thu hồi các chất này trước khi đi vào các cơng trình phía sau. Các chất này sẽ bịt kín lỗ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong các bể sinh học…và chúng cũng phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính trong bể Aerotank, gây khĩ khăn trong quá trình lên men cặn. Bể lọc Cơng trình này dùng để tách các phần tử lơ lửng, phân tán cĩ trong nước thải với kích thước tương đối nhỏ sau bể lắng bằng cách cho nước thải đi qua các vật liệu lọc như cát, thạch anh, than cốc, than bùn, than gỗ, sỏi nghiền nhỏ… Bể lọc thường làm việc với hai Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 27 chế độ lọc và rửa lọc. Đối với nước thải ngành chế biến thủy sản thì bể lọc ít được sử dụng vì nĩ làm tăng giá thành xử lý. 2.2.2. Phương pháp hĩa lý Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hĩa lý là áp dụng các quá trình vật lý và hĩa học để loại bỏ các chất ơ nhiễm ra khỏi nước thải. Chủ yếu để xử lý nước thải cơng nghiệp. Giai đoạn xử lý hĩa lý là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý kết hợp cùng với các phương pháp cơ học, hĩa học, sinh học trong cơng nghệ xử lý nước thải hồn chỉnh. Các phương pháp được áp dụng như sau: Phương pháp đơng tụ Là quá trình làm thơ hĩa các hạt phân tán và nhũ tương. Phương pháp này hiệu quả nhất khi sử dụng tách các hạt phân tán cĩ kích thước 1 ÷ 1000μ m. Sự đơng tụ diễn ra dưới ảnh hưởng của các chất đơng tụ. Chất đơng tụ trong nước tạo thành các bơng Hydroxit kim loại, các hạt lơ lửng và kết hợp lại với nhau tạo thành bơng cặn lớn. Chất đơng tụ thường là các muối sắt, nhơm, các hợp chất của chúng hoặc dung dịch hổn hợp keo tụ được sản xuất từ bùn đỏ. Việc chọn chất đơng tụ phụ thuộc vào thành phần, tính chất hĩa lý, giá thành, pH, nồng độ tạp chất trong nước thải. Phương pháp keo tụ tạo bơng Cơng nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm sử dụng quá trình keo tụ tạo bơng và lắng để xử lý các chất lơ lửng, độ đục, độ màu. Độ đục, độ màu gây ra bởi các hạt keo cĩ kích thước bé ( 10-2 ÷ 10-1 μ m). Các chất này khơng thể lắng hoặc xử lý bằng phương pháp lọc mà phải sử dụng các chất keo tụ và trợ keo tụ để liên kết các hạt keo lại thành các bơng cặn cĩ kích thước lớn để dễ dàng loại bỏ ở bể lắng. Các chất keo tụ thường sử dụng là phèn nhơm, phèn sắt, các polyme… trong đĩ, được dùng rộng rải nhất là phèn nhơm và phèn sắt vì nĩ hịa tan tốt trong nước, giá rẻ, hoạt động trong khoảng pH lớn. Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 28 Để tăng cường quá trình keo tụ, tăng tốc độ lắng người ta thường cho thêm vào nước thải các hợp chất cao phân tử gọi là chất trợ keo tụ. Thơng thường liều lượng chất trợ keo tụ khoảng 1 - 5 mg/l. Để phản ứng diễn ra hồn tồn và tiết kiệm năng lượng, phải khuấy trộn đều hĩa chất với nước thải. Thời gian lưu lại trong bể trộn khoảng 5 phút. Tiếp đĩ thời gian cần thiết để nước thải tiếp xúc với hĩa chất cho đến khi bắt đầu lắng dao động khoảng 30 – 60 phút. Trong khoảng thời gian này các bơng cặn được tạo thành và lắng xuống nhờ vào trọng lực. Mặt khác, để tăng cường quá trình khuấy trộn nước thải với hĩa chất và tạo được bơng cặn người ta dùng các thiết bị khuấy trộn khác nhau như: khuấy trộn thủy lực hay khuấy trộn cơ khí. - Khuấy trộn bằng thủy lực: trong bể trộn cĩ thiết kế các vách ngăn để tăng chiều dài quãng đường mà nước thải phải đi nhằm tăng khả năng hịa trộn nước thải với các hĩa chất. - Khuấy trộn bằng cơ khí: trong bể trộn lắp đặt các thiết bị cĩ cánh khuấy cĩ thể quay ở các gĩc độ khác nhau nhằm tăng khả năng tiếp xúc giữa nước thải và hĩa chất Phương pháp tuyển nổi Tuyển nổi để loại bỏ ra khỏi nước thải các tạp chất khơng tan và khĩ lắng. Người ta sử dụng phương pháp này để xử lý nước thải trong ngành sản xuất chế biến dầu, mỡ, da…. Cĩ nhiều phương pháp tuyển nổi để xử lý nước thải: - Tuyển nổi với sự tách khơng khí từ dung dịch - Tuyển nổi với việc cho thơng khí qua vật liệu xốp - Tuyển nổi hĩa học - Tuyển nổi điện - Tuyển nổi với sự phân tách khơng khí bằng cơ khí Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 29 Phương pháp hấp thụ Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rải để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất bẩn các chất hữu cơ hịa tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ. Hiện tượng tăng nồng độ chất tan trên bề mặt phân chia giữa hai pha gọi là hiện tượng hấp phụ. Tốc độ quá trình phụ thuộc vào nồng độ, bản chất và cấu trúc của chất tan, nhiệt độ của nước, loại và tính chất của chất hấp phụ… Quá trình hấp thụ gồm 3 giai đoạn: - Di chuyển chất cần hấp phụ từ nước thải tới bề mặt hấp phụ (vùng khuyếch tán ngồi) - Thực hiện quá trình hấp phụ - Di chuyển chất cần hấp phụ vào bên trong hạt hấp phụ (vùng khuyếch tán trong ). Trong đĩ, tốc độ của chính quá trình hấp phụ là lớn và khơng hạn định tốc độ chung của quá trình. Do đĩ giai đoạn quyết định tốc độ của quá trình hấp phụ là giai đoạn khuếch tán ngồi hay giai đoạn khuyếch tán trong. Trong một số trường hợp tốc độ hấp phụ được hạn định bởi cả hai giai đoạn này. Tái sinh chất hấp phụ là một giai đoạn quan trọng trong quá trình hấp phụ. Các chất bị hấp phụ cĩ thể được tách ra khỏi than hoạt tính bằng quá trình nhả hấp nhờ hơi bảo hịa hay hơi hĩa nhiệt hoặc bằng khí trơ nĩng. Ngồi ra, cịn cĩ thể tái sinh chất hấp phụ bằng phương pháp trích ly. Phương pháp hĩa học và hĩa lý được ứng dụng chủ yếu để xử lý nước thải cơng nghiệp. Phụ thuộc vào điều kiện địa phương và mức độ cần thiết xử lý mà phương pháp xử lý hĩa lý hay hĩa học là giai đoạn cuối cùng (nếu như mức độ xử lý đạt yêu cầu cĩ thể xả ra nguồn) hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ (khử một vài liên kết độc hại ảnh hưởng đến chế độ làm việc bình thường của các cơng trình xử lý). Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 30 2.2.3. Phương pháp sinh học Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động sống của vi sinh vật cĩ tác dụng phân hĩa chất hữu cơ. Do quá trình phân hĩa phức tạp nhưng chất bẩn cĩ được kháng hĩa và trở thành nước, chất vơ cơ và những chất khí như: H2S, Sunfit, Amoniac, Nitơ … Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của các vi sinh vật để phân hủy chất hữu cơ cĩ trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số muối khống làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng tăng lên. Quá trình phân hủy chất hữu cơ nhờ sinh vật gọi là quá trình oxy hĩa sinh hĩa. Như vậy nước thải cĩ thể xử lý bằng phương pháp sinh học sẽ đặc trưng bằng các chỉ tiêu BOD, COD. Để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiệu quả thì tỷ số BOD/COD ≥ 0.5 Các phương pháp xử lý sinh học cĩ thể phân loại trên cơ sở khác nhau, dựa vào quá trình hơ hấp của sinh vật cĩ thể chia ra làm 2 loại: quá trình hiếu khí và kỵ khí. Các cơng trình áp dụng phương pháp này như : Bể lọc sinh học nhỏ giọt Bể lọc sinh học nhỏ giọt là thiết bị phản ứng sinh học trong đĩ các vi sinh vật sinh trưởng cố định trên lớp vật liệu lọc. Bể lọc hiện đại gồm một lớp vật liệu dễ thấm nước với vi sinh vật dính kết trên đĩ. Nước thải đi qua lớp vật liệu này sẽ thấm hoặc nhỏ giọt trên đĩ. Vật liệu lọc thường là đá dăm hoặc các khối vật liệu dẻo cĩ hình thù khác nhau. Nước thải phân phối trên lớp vật liệu lọc nhờ bộ phận phân phối. Chất hữu cơ sẽ bị phân hủy bởi quần thể vi sinh vật dính kết trên lớp vật liệu lọc. Các chất hữu cơ trong nước thải sẽ bị hấp phụ vào màng vi sinh vật dày 0,1 -0,2 mm và bị phân hủy bởi vi sinh vật hiếu khí. Khi vi sinh vật sinh trưởng và phát triển, bề dày lớp màng tăng lên, do đĩ, oxy đã bị tiêu thụ trước khi khuếch tán hết chiều dày màng sinh vật. Như vậy mơi trường kỵ khí được hình thành ngay sát bề mặt vật liệu lọc. Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 31 Khi chiều dày lớp màng tăng lên, quá trình đồng hĩa chất hữu cơ xảy ra trước khi chúng tiếp xúc với vi sinh vật gần bề mặt vật liệu lọc. Kết quả là vi sinh vật bị phân hủy nội bào, khơng cịn khả năng dính bám trên bề mặt vật liệu lọc và bị rửa trơi. Hình 2.1. Cấu tạo bể lọc sinh học nhỏ giọt Đĩa sinh học Đĩa sinh học gồm hàng loạt đĩa trịn phẳng bằng polystyren hoặc PVC lắp trên một trục. Các đĩa được đặt ngập trong nước một phần và quay chậm. Trong quá trình vận hành vi sinh vật sinh trưởng, phát triển trên bề mặt đĩa hình thành một lớp màng mỏng bám trên bề mặt đĩa. Khi đĩa quay lớp màng sinh học sẽ tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và với khí quyển để hấp thụ oxy. Đĩa quay sẽ ảnh hưởng đến sự vận chuyển oxy và đảm bảo cho vi sinh vật tồn tại trong điều kiện hiếu khí. Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 32 Hình 2.2. Đĩa sinh học ( RBC ) Bể UASB - Cả 3 quá trình phân hủy, lắng bùn, tách khí được lắp đặt trong cùng một cơng trình - Tạo thành các loại bùn hạt cĩ mật độ vi sinh vật rất cao và tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng. . Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 33 Hình 2.3. Upflow Anaerobic Sludge Blanket(UASB) Nguyên tắc hoạt động: Nước thải được nạp liệu từ phía đáy bể, đi qua lớp bùn hạt, quá trình xử lý xảy ra khi các hợp chất hữu cơ trong nước thải tiếp xúc với bùn hạt. Khí sinh ra trong điều kiện kỵ khí sẽ tạo nên dịng tuần hồn cục bộ giúp cho quá trình hình thành và duy trì bùn sinh học dạng hạt. Khí sinh ra từ lớp bùn sẽ dính bám và các hạt bùn và cùng với khí tự do nổi lên bề mặt bể. Tại đây, quá trình tách pha khí- lỏng- rắn xảy ra nhờ bộ phận tách pha. Khí theo ống dẫn qua bồn hấp thu chứa dung dịch NaOH 5% – 10%. Bùn sau khi tách bọt khí lại lắng xuống. Nước thải theo máng răng cưa dẫn đến cơng trình xử lý tiếp theo. Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 34 Bể Aerotank Bể Aerotank là cơng trình làm bằng bê tơng, bê tơng cốt thép, với mặt bằng thơng dụng là hình chữ nhật. Hỗn hợp bùn và nước thải cho chảy qua suốt chiều dài bể. Nước thải sau khi xử lý sơ bộ cịn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hồ tan cùng các chất lơ lửng đi vào Aerotank. Các chất lơ lửng này là một số chất rắn và cĩ thể là các hợp chất hữu cơ chưa phải là dạng hồ tan. Các chất lơ lửng làm nơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển dần thành các hạt cặn bơng. Các hạt này dần to và lơ lửng trong nước. Chính vì vậy, xử lí nước thải ở Aerotank được gọi là quá trình xử lí với sinh trưởng lơ lửng của quần thể vi sinh vật. Các bơng cặn này cũng chính là bơng bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là các bơng cặn màu nâu sẫm, là bùn xốp chứa nhiều vi sinh cĩ khả năng oxy hĩa và khống hĩa các chất hữu cơ chứa trong nước thải. Thời gian lưu nước trong bể Aerotank là từ 1 ÷8 giờ, khơng quá 12 giờ. Yêu cầu chung của các bể Aerotank là đảm bảo bề mặt tiếp xúc lớn giữa khơng khí, nước thải và bùn. Yêu cầu chung khi vận hành là nước thải đưa vào Aerotank cần cĩ hàm lượng SS khơng vượt quá 150 mg/l, hàm lượng sản phẩm dầu mỏ khơng quá 25mg/l, pH = 6,5 ÷9, nhiệt độ khơng nhỏ hơn 30oC. 2.2.4. Xử lý bùn cặn Tách nước ra khỏi dung dịch bùn ta áp dụng các cơng trình sau: Bể nén bùn bằng phương pháp trọng lực Bể nén bùn bằng phương pháp tuyện nổi Máy ly tâm bùn Ổn định bùn: cĩ nhiều phương pháp để ổn định bùn như phương pháp hĩa học, sinh học, nhiệt … Phương pháp sinh học được áp dụng rộng rãi nhất các cơng trình điển hình như: Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 35 Bể mêtan Bể lắng hai vỏ Bể tự hoại … Sau quá trình xử lý cĩ thể dùng bùn làm phân bĩn, trơn lấp ở nơi hợp lý. 2.3. MỘT SỐ CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM Tại cơng ty sản xuất vải sợi bơng Stork Aqua (Hà Lan) đã xây dựng hệ thống xử lý nước thải với lưu lượng thải 3000 – 4000 m3/ngày đêm, COD = 400 – 1000mg/l và BOD = 200 – 400 mg/l. nước sau xử lý cĩ thể đạt BOD < 50 mg/l, COD<100 mg/l. h Bùn dư Bùn tuần hồn Nước ép bùn Nước thải Song chắn rác Bể điều hịa Bể keo tụ Bể lắng I Bể sinh học Bể lắng II Nước sau xử lý Thiết bị xử lý bùn Thiết bị xử lý bùn Bùn Bùn Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 36 Hình 2.4:Hệ thống xử lý nước thải cơng ty Stork Aqua (Hà Lan). Nguồn:Trần Văn Nhân – Ngơ Thị Nga. Giáo trình “ Cơng nghệ xử lý nước thải”. NXB Khoa Học Kỹ Thuật. Năm 1999. Trong khi đĩ ở xí nghiệp tẩy nhuộm Niederfrohna hãng Schiesser ( xí nghiệp tẩy nhuộm hàng bơng và sử dụng chủ yếu là thuốc nhuộm hoạt tính ) đã đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải cĩ cơng sất 2500 m3/ngày đêm. Hệ thống này cĩ thể xử lý nước thải cĩ COD ban đầu là 853 mg/l, BOD = 640 mg/l và dịng ra cĩ BOD < 10 mg/l và COD = 20.3 mg/l, nước khơng màu, chất rắn lơ lửng thấp. Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 37 Muối sử dụng lại Nước Bể điều hịa Bể trung hịa Bể sinh học cĩ khuấy trộn Lắng Hấp phụ tầng sơi cĩ khuấy trộn Lắng Keo tụ, kết tủa Lắng Lọc Làm mềm Thẩm thấu ngược Bể chứa nước để sử dụng lại H2O Ozon O3 Nước thải vào nguồn tiếp nhận Xử lý bùn Hoạt hĩa nhiệt Bùn dư Bùn tuần hồn Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 38 Hình 2.5: Hệ thống xử lý nước thải ngành dệt nhuộm của cơng ty Schiesser Sachen (CHLBĐức) Nguồn:Trần Văn Nhân – Ngơ Thị Nga. Giáo trình “ Cơng nghệ xử lý nước thải. NXB Khoa Học Kỹ Thuật. Năm 1999. Cơng nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm tơ tằm của nhà máy VIKOTEX Bảo Lộc (sau khi đã sửa chữa và vận hành thành cơng tháng 5/1996). VIKOTEX Bảo Lộc đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải cơng suất 500 m3/ngày đêm. Hệ thống này cĩ thể xử lý nước thải COD đầu vào là 516 mg/l, BOD = 340 mg/l và dịng ra cĩ BOD < 50 mg/l và COD = 80 mg/l, nước khơng màu, chất rắn lơ lửng thấp. Hình 2.6 :Hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm cơng ty VIKOTEX Bảo Lộc Nguồn:Trần Văn Nhân – Ngơ Thị Nga. Giáo trình “ Cơng nghệ xử lý nước thải. NXB Khoa Học Kỹ Thuật. Năm 1999. Xả ra nguồn Đường dẫn bùn Đến bãi rác Nước thải Bể điều hịa Aerotank Keo tụ, lắng Bể nén bùn Sân phơi Đường dinh dưỡng THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CƠNG TY DỆT NHUỘM SONG THỦY GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 39 CHƯƠNG 3 : ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ XỬ LÝ 3.1. CƠ SỞ LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ Đề xuất cơng nghệ xử lý nước thải dựa vào Cơng suất trạm xử lý. Chất lượng nước sau xử lý. Thành phần, tính chất nước thải cần xử lý. Những quy định xả vào cống chung và vào nguồn tiếp nhận. Hiệu quả của quá trình. Diện tích đất sẵn cĩ của cơng ty. Yêu cầu về năng lượng, hĩa chất, các thiết bị sẵn cĩ trên thị trường. 3.2. THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI Nguồn: Ban quản lý khu cơng nghiệp Tân Tạo. Qua bảng phân tích thành phần tính chất nước thải nhà máy dệt nhuộm Song Thủy cho thấy nồng độ các chất ơ nhiễm khá cao, do đĩ nước thải cần phải được xử lý trước khi xả vào mơi trường. THƠNG SỐ ĐƠN VỊ TRƯỚC XỬ LÝ SAU XỬ LÝ COD BOD5 TSS Độ màu Tổng N Tổng P Nhiệt độ pH mg/l mg/l mg/l Pt- Co mg/l mg/l oC 760 540 200 1200 2.5 1.25 40 – 50oC 9 50 30 50 20 15 4 40 6-9 THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CƠNG TY DỆT NHUỘM SONG THỦY GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 40 Nước thải đầu vào cĩ BOD5/COD = 0.71 thích hợp cho việc xử lý sinh học. Chọn Aerotank là cơng trình nhân tạo xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí, trong đĩ người ta cung cấp oxy và khuấy trộn nước thải với bùn hoạt tính, giúp nâng cao hiệu quả xử lý và giảm diện tích sử dụng. Nước thải cĩ nồng độ các chất lơ lửng khá cao cần phối hợp các biện pháp cơ học để loại bỏ, nhưng khi nồng độ các chất lơ lửng quá cao gây trở ngại cho xử lý sinh học thì cần phải xử lý nước thải bằng phương pháp hĩa lý (keo tụ - tạo bơng). Do đặc tính của nước thải dệt nhuộm cĩ độ màu khá cao nên xử lý bằng phương pháp hĩa lý là khơng thể thiếu. Giúp xử lý hiệu quả độ màu, giảm COD vào xử lý sinh học, cĩ khả năng xử lý được các chất độc hại cĩ trong nước thải (thuốc nhuộm, chất nấu máy, tẩy rửa thiết bị…). Bùn sinh ra trong quá trình xử lý gồm cặn tươi từ quá trình loại bỏ SS và bùn hoạt tính nên cần phải co cơng trình ổn định bùn. Do hạn chế về mặt bằng nên chọn biện pháp tách nước bùn bằng máy ép bùn băng tải. Theo TCXD 51 – 84 điều 6.20.1 thì tất cả các nước thải sau khi xử lý đều phải được khử trùng trước khi xả ra nguồn nước. Trạm xử lý nước thải tập trung khu cơng nghiệp Tân Tạo xử lý nước thải của tồn bộ các cơng ty thuộc khu cơng nghiệp với lưu lượng trung bình 6000m3/ngày đêm, nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B TCVN 5945-1995. Theo quy định hiện nay nước thải cơng nghiệp sau khi xử lý phải tuân theo QC24:2009BTNMT. Nhận thấy nước thải sản xuất cơng ty Song Thủy cĩ khả năng xử lý đạt loại A QC24:2009, do đĩ phương án đề xuất nhằm giúp cơng ty giải quyết vấn đề này. Ngày nay, nước ta đang từng bước xây dựng hoạt động sản xuất thân thiện với mơi trường. Chính vì vậy, việc xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn loại A của cơng ty gĩp phần vào cơng tác bảo vệ mơi trường sống, giúp giảm bớt áp lực lên trạm xử lý nước thải tập trung của khu cơng nghiệp. Đồng thời giúp nâng cao uy tín của doanh nghiệp trên thị trường. THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CƠNG TY DỆT NHUỘM SONG THỦY GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 41 3.3. PHƯƠNG ÁN 1 Hình 3.1: Sơ đồ cơng nghệ trạm xử lý nước thải theo phương án 1 BỂ NÉN BÙN MÁY ÉP BÙN BÙN THẢIN THẢI Song chắn rácSONG CHẮN RÁC Cặn tươi Bùn tuần hồn CỐNG THỐT QC24:2009BTNMT Nước thải HỐ THU GOM BỂ ĐIỀU HỊA BỂ KEO TỤ BỂ TẠO BƠNG BỂ LẮNG II BỂ LẮNG I BỂ AEROTANK Bùn II BỂ LỌC ÁP LỰC BỂ KHỬ TRÙNG T ỐT QC24:2009BTNMT SONG CHẮN RÁC Polyme Phèn NAOH THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CƠNG TY DỆT NHUỘM SONG THỦY GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 42 Thuyết minh quy trình cơng nghệ phương án 1: Nước thải từ các phân xưởng đi qua song chắn rác, tại đây các tạp vật được giữ lại nhằm hạn chế sự cố trong quá trình vận hành như: làm tắc bơm, đường ống hoặc khe dẫn. Đây là khâu đảm bảo điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý. Sau đĩ nước thải qua lưới chắn mịn trước khi vào hố thu gom để tránh những sợi chỉ nhỏ làm nghẹt bơm. Sau khi qua song chắn rác nước thải được đưa đến bể thu gom. Bể cĩ lắp đặt bơm để bơm lên bể điều hịa với cơ chế tự động dùng cơng tắc phao. Sau bể thu gom bể điều hịa nước thải được bơm về bể điều hịa nhằm điều hịa lưu lượng và nồng độ các chất ơ nhiễm. Việc điều hịa lưu lượng cĩ ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình xử lý. Đồng thời quá trình khuấy trộn bằng cấp khí nén nhiệt độ của nước sẽ giảm, tránh được quá trình lắng cặn, làm các chất rắn dễ bay hơi bay hơi một phần hoặc hồn tồn. Sau khi nước thải được điều hịa về lưu lượng và nồng độ cĩ độ màu cao, sẽ được bơm lên bể khuấy trộn để cho các phần tử màu kết hợp với hĩa chất keo tụ tạo thành các bơng cặn dễ lắng. So với khối lượng nước cần xử lý thì lượng hĩa chất chiếm một lượng rất nhỏ nên cần phải khuấy trộn nhanh để phân phối đều hĩa chất ngay sau khi cho chúng vào nước nhằm đạt hiệu suất cao nhất. Nước thải sau khi trộn với hĩa chất được dẫn sang bể phản ứng tạo bơng. Trong bể tạo bơng sẽ bắt đầu quá trình hình thành bơng cặn. Bể phản ứng dùng năng lượng khuấy trộn cơ khí để tạo sự xáo trộn dịng chảy bằng cánh khuấy. Bể phản ứng được chia làm 3 buồng cường độ khuấy trộn giảm dần nhằm giảm chênh lệch cường độ khuấy trộn ở hai buồng kế tiếp nhau và để thích ứng với cơ chế hình thành bơng cặn. Sau bể tạo bơng nước thải được tiếp dẫn vào bể lắng nhằm loại bỏ bùn cặn. Nước đi vào ống trung tâm sau đĩ chuyển hướng lên trên vào máng tràn thu nước vịng quanh bể THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CƠNG TY DỆT NHUỘM SONG THỦY GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 43 lắng. Trong quá trình chuyển động như vậy các bơng cặn lớn cĩ trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước sẽ lắng xuống đáy bể. Nước thải sau khi đi qua bể lắng độ màu giảm tuy nhiên nồng độ các chất hữu cơ trong nước thải cịn lớn do đĩ dẫn sang bể aerotank để xử lý triệt để. Tại đây bố trí hệ thống sục khí khắp diện tích bể tạo điều kiện cung cấp đủ oxy một cách liên tục và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng. Nước thải sau khi qua xử lý hiếu khí được cho qua bể lắng 2. Một phần bùn dư từ bể lắng 2 sẽ được bơm tuần hồn về bể aerotank để đảm bảo nồng độ bùn nhất định trong bể. Bơng bùn hoạt tính sẽ được lắng ở bể này nhờ lắng trọng lực. Phần nước bên trên được đưa sang bể lọc áp lực để xử lý bổ sung. Phần bùn được đưa sang aerotank và bể nén bùn. Lọc là quá trình làm sạch nước thơng qua lớp vật liệu lọc nhằm tách các hạt cặn lơ lửng, các thể keo tụ và ngay cả vi sinh vật trong nước mà lắng khơng xử lý được. Vật liệu lọc là cát và sỏi. Theo tiêu chuẩn xây dựng TCXD 51-84 điều 6.20.1 thì tất cả các nước thải sinh hoạt hoặc nước thải cơng nghiệp sau khi qua xử lý đều phải khử trùng trước khi xả ra nguồn nước. Vì thế sau khi qua lọc ta cho nước thải vào bể tiếp xúc, ở đầu bể tiếp xúc ta châm clo hoạt tính vào ( dùng clorua vơi) và thải ra cơng trình ngồi. Bể nén bùn cũng là một dạng của bể lắng. Tại đây bùn được tách nước bùn được cơ đặc để giảm thể tích. Bùn lỗng ( hỗn hợp bùn-nước) được đưa vào ống trung tâm ở tâm bể. Dưới tác dụng của trọng lực bùn sẽ lắng và kết chặt lại sau khi nén bùn sẽ được rút ra khỏi bể bằng bơm hút bùn để đưa đến máy ép bùn THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CƠNG TY DỆT NHUỘM SONG THỦY GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 44 3.4. PHƯƠNG ÁN 2 Hình 3.1: Sơ đồ cơng nghệ trạm xử lý nước thải theo phương án 2 BỂ NÉN BÙN MÁY ÉP BÙN BÙN THẢIN THẢI Song chắn rácSONG CHẮN RÁC Cặn tươi Bùn tuần hồn CỐNG THỐT QC24:2009BTNMT Nước thải HỐ THU GOM BỂ ĐIỀU HỊA BỂ AEROTANK BỂ LẮNG I BỂ LẮNG II BỂ KEO TỤ BỂ TẠO BƠNG Bùn II BỂ LỌC ÁP LỰC BỂ KHỬ TRÙNG T ỐT QC24:2009BTNMT SONG CHẮN RÁC Polyme Phèn NAOH THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CƠNG TY DỆT NHUỘM SONG THỦY GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 45 Thuyết minh quy trình cơng nghệ phương án 2: Nước thải theo hệ thống thốt nước được dẫn về trạm xử lý nước thải tập trung và theo đường ống tự chảy về bể tiếp nhận. Nước thải trước khi vào bể tiếp nhận sẽ qua một song chắn rác Tại đây các tạp chất thơ (sợi vải, vải vụn,…) được giữ lại nhằm hạn chế sự cố trong quá trình vận hành (làm tắc bơm, đường ống hoặc khe dẫn), đảm bảo điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý. Nước thải từ bể tiếp nhận sẽ được bơm lên bể điều hịa để điều hịa lưu lượng và thành phần tính chất nước nhờ quá trình xáo trộn bằng cấp khí. Ngồi ra, dung dịch H2SO4 cũng được bơm định lượng vào bể để điều chỉnh pH nước thải về pH trung tính và cũng nhằm tạo điều kiện cho nước thải cĩ thể xử lý sinh học. Từ bể điều hịa, nước thải tiếp tục được bơm qua bể aeroten. Trong bể sinh học tiếp xúc kết hợp quá trình bùn hoạt tính, các chất hữu cơ hịa tan và khơng hịa tan chuyển hĩa thành bơng bùn sinh học - quần thể vi sinh vật hiếu khí - cĩ khả năng lắng dưới tác dụng của trọng lực. Nước thải chảy liên tục vào bể sinh học trong đĩ khí được đưa vào cùng xáo trộn với bùn hoạt tính, cung cấp oxy cho vi sinh phân hủy chất hữu cơ. Dưới điều kiện như thế, vi sinh sinh trưởng tăng sinh khối và kết thành bơng bùn. Hỗn hợp bùn hoạt tính và nước thải gọi là dung dịch xáo trộn. Hỗn hợp này chảy đến bể lắng đợt 1. Bể lắng đợt 1 cĩ nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải. Bùn sau khi lắng một phần sẽ được bơm tuần hồn về bể aeroten (25-75 % lưu lượng) để giữ ổn định mật độ cao vi khuẩn tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ. Các thiết bị trong bể lắng gồm ống trung tâm phân phối nước, hệ thống thanh gạt bùn và máng răng cưa thu nước. Lượng bùn dư thải ra mỗi ngày được bơm về bể nén bùn. Nước thải sau khi lắng được dẫn sang bể keo tụ. Nước thải tại bể trộn thực hiện quá trình keo tụ bằng dung dịch phèn nhơm và dung dịch NaOH 10% được bơm bằng các bơm định lượng. Nước sau khi xáo trộn cho qua hệ bể phản ứng - tạo bơng, quá trình tạo THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CƠNG TY DỆT NHUỘM SONG THỦY GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 46 bơng được thực hiện bằng dung dịch Polyme bơm bằng bơm định lượng và tốc độ khuấy tại bể này là 12 vịng/phút. Nước thải sau khi đi qua bể keo tụ sẽ được tiếp dẫn vào bể lắng đợt 2 nhằm loại bỏ bùn cặn do quá trình keo tụ tạo ra. Tại đây các bơng cặn lớn sẽ được giữ lại, hàm lượng các chất ơ nhiễm trong nước thải giảm một cách đáng kể. Sau đĩ nước được tiếp tục đưa qua bể lọc áp lực nhằm loại bỏ những hạt lơ lửng. Nước tiếp tục qua bể khử trùng nhằm loại bỏ hồn tồn các chất gây hại cho mơi trường. Nước sau khi được xử lý đạt tiêu chuẩn được đưa vào nguồn tiếp nhận. THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CƠNG TY DỆT NHUỘM SONG THỦY GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 47 3.5. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ PHÙ HỢP Như chúng ta đã biết thì các loại phẩm nhuộm đều cĩ chứa các kim loại nặng và các chất hữu cơ gây độc hại, trong đĩ cĩ một số gây phản ứng độc trực tiếp khi tiếp xúc. Các thuốc nhuộm độc tính thường chứa nhĩm AZO trong phân tử của chúng như các chất tạo màu. Trong quá trình nhuộm, phần AZO tách ra và tạo thành các amine thâm nhập vào các chất hữu cơ gây độc tính. Một vài amine cĩ chứa các kim loại nặng đính trên nĩ như kẽm, đồng, Cadmium được sử dung như các chất tạo màu cho nhuộm vải. Ngồi ra các kim loại nặng cịn cĩ trong nước thải sau khi tẩy rửa và vệ sinh máy mĩc. Do đĩ để loại bỏ những kim loại nặng cĩ trong nước thải dệt nhuộm ta cần phải xử lý bằng phương pháp hĩa lý. Quá trình xử lý bằng phương pháp hĩa lý (keo tụ-tạo bơng) được đặt trước xử lý sinh học (Aerotank) nhằm đảm bảo độ ổn định của các chất ơ nhiễm giúp cho quá trình xử lý sinh học đạt được hiệu quả xử lý tốt nhất. Nếu như quá trình xử lý diễn ra theo chiều hướng ngược lại là xử lý hĩa lý sau khi xử lý bằng sinh học thì chúng ta sẽ khơng kiểm sốt được nồng độ các chất ơ nhiễm vào bể xử lý sinh học, do đĩ cĩ thể gây chết bùn hoạt tính trong bể Aerotank làm giảm hiệu quả xử lý. Qua sự phân tích ưu, nhược điểm của 2 phương án về mặt kỹ thuật cho thấy cả 2 phương án đều đảm bảo về mặt kĩ thuật, hiệu quả xử lý và mức độ cần thiết xử lý xử lý nước thải. Nhưng với phương án 1 cĩ hiệu quả xử lý và độ an tồn cho các cơng trình cao hơn và phù hợp với đặc tính nước thải cần xử lý, do vậy chọn phương án 1 để đầu tư xây dựng. Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 48 CHƯƠNG 4 : TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ Lưu lượng : QTBngày = 1000 m3/ngđ. QTBh = 24 /1000 3 ngdm = 42 m3/h. Qmaxh = 42 m3/h . 1,2 . 2,0 = 100 m3/h. Với: Hệ số khơng điều hịa ngày Kmaxngày = 1,2 Hệ số khơng điều hịa giờ Kmaxh = 2,0 Qmaxs = 10003600 /100 3 xhm = 27,8 l/s. Trạm xử lí làm việc 2 ca/ ngày, 24/24. Qbơm = QTBh = 42 m3/h. Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 49 Ước tính hiệu suất xử lý: ηCOD, BOD = 92 %  ηSS    = 70 %  ηmàu    = 50 %  COD   ≤ 40 mg/l BOD5  ≤ 24 mg/l  SS  ≤ 40 mg/l  Màu  = 85 Pt‐Co  Q = 1000 m3/ngày COD = 760 mg/l BOD5 = 540 mg/l SS = 200 mg/l Màu sắc = 1200 Pt-Co Hiệu suất xử lý  η SS, COD  = 30 %  ηBOD  = 25 %  ηmàu    = 85 %  ηColiform  ≈ 100 %  Coliform  ≤  3000  MPN/100  l ηCOD,SS  = 10 %  ηBOD        = 10 %  ηmàu   = 5 %  COD   = 680 mg/l  BOD5  = 480 mg/l  SS  = 170 mg/l  Màu   =1140Pt‐ Co NƯỚC THẢI XỬ LÝ CƠ HỌC  Song chắn rác, điều hịa  XỬ LÝ SINH HỌC  AEROTEN  LỌC ÁP LỰC, LẮNG XẢ THẢI COD   =  470 mg/l  BOD5  = 360mg/l  SS  = 120mg/l  Màu   = 170 Pt‐Co  XỬ LÝ HỒN THIỆN  Khử trùng  Màu ≤ 20 Pt‐Co  XỬ LÝ HĨA LÝ  Keo tụ, tạo bơng, lắng   Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 50 4.1. SONG CHẮN RÁC VÀ HỐ THU GOM a) SONG CHẮN RÁC Nhiệm vụ Song chắn rác cĩ nhiệm vụ tách các loại rác và tạp chất thơ cĩ kích thước lớn trong nước thải trước khi đưa nước thải vào các cơng trình xử lý phía sau. Việc sử dụng song chắn rác trong các cơng trình xử lý nước thải tránh được các hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và gây hỏng hĩc bơm. Tính tốn Chọn vận tốc chảy trong mương là: Vs = 0.8 m/s. Độ sâu cuối đáy ống xả là: 0,8 m. Chiều rộng mương chọn B = 0,3 (m) Chiều cao lớp nước trong mương: Hmax = 0,12(m),33600.0,8.0 100 3600.Vs.B Qmax == h Chọn kích thước thanh b . d = 5mm . 25mm khe hở giữa các thanh w = 15mm Kích thước song chắn Giả sử kích thước song chắn cĩ n thanh, cĩ m = n+1 khe hở Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở như sau: Bm = n . b + (n +1).w 300 = n . 5 + ( n +1) .15 2514n ,=⇒ chọn n=19 thanh,20 khe hở Chiều rộng song chắn rác: Bs= b(n) + w.(n+1)= (0,005.19) +0,015 (19 + 1 ) = 0,395 m. Chọn Bs = 0,4 m . Chiều dài phần mở rộng trước song chắn L1: Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 51 L1 = 0,14m 2tg20 0,30,4 2tg BmBs 0 =−=− ϕ ; ϕ : gĩc mở rộng của buồng đặt song chắn=20 0 Chiều dài phần thu hẹp sau song chắn L2: L2 = 0,5 . L1 = 0,07 m. Chiều dài phần xây dựng mương song chắn rác: L = L s2 LL ++ = 0,14 + 0,07 + 1=1,21m ; Ls là chiều dài phần mương đặt song chắn rác =1 m Tổn thất áp lực qua song chắn: 2g ξ.V h 2 max s = Với : Vmax= 0,8m/s g=9,81 m/s2; b= bề rộng khe hở(m) ; S: bề rộng song chắn (m). k: hệ số tính đến sự tăng tổn thất do rác đọng lại 2-3 lấy k=3 b: khoảng cách giữa hai song chắn. ξ :hệ số tổn thất cục bộ phụ thuộc tiết diện thanh song chắn. ξ 0,5.sin60 0,015 0,0052,42.sinα b S β 0 4/34/3 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= . hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh chắn. Đối với thanh chắn tiết diện chữ nhật =2,42; =600. Vậy tổn thất qua song chắn: hs= 0,05.32.9,81 0,5.0,82 = mH2O Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 52 Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn: H = hmax + hs + 0,5 = 0,12 + 0,05 + 0,5 = 0,67 m ; với 0,5 là khoảng cách cốt sàn đặt song chắn và mực nước cao nhất. Sau song chắn đặt lưới chắn mịn kích thước mắc lưới 1 mm để cản những sợi chỉ nhỏ làm nghẹt bơm. b) HỐ THU GOM Nhiệm vụ Bể thu gom để tập trung tồn bộ lượng nước thải và để đảm bảo lưu lượng tối thiểu cho bơm hoạt động an tồn. Trong bể thu gom, sử dụng hai bơm chìm hoạt động luân phiên để bơm nước thải đến bể đến bể điều hịa. Tính tốn Thể tích hữu ích của ngăn tiếp nhận: 3max 7,16 60 10.100. mtQhiV h === Với: t: thời gian lưu nước t € (10 – 30) phút, chọn t = 10 phút. Chọn chiều sâu hữu ích hhi = 2,5m. Chiều cao an toàn lấy bằng chiều sâu mương dẫn đặt SCR h = 0,5m Vậy chiều sâu tổng cộng: H = 2,5m + 0,5m = 3m. Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 53 ⇒ BxL = h Vhi = 3 7.16 = 5.57 m2 Chọn: B = 2.5m, L = 2.5m Tính bơm chìm để bơm nước thải: .N = η ρ .1000 ... HgQ = 8,0.1000.3600 10.81,9.1000.100 = 3,4 (kW) Với: Q : lưu lượng nước thải (m3/s). H : cột áp = 10 (mH2O). ρ : khối lượng riêng của nước (kg/m3). η : hiệu suất bơm (%). Chọn cặp máy bơm cơng suất 5 Hp. Bảng 4.1: Thơng số thiết kế song chắn rác Tên thơng số Đơn vị Giá trị Bề rộng khe m 0,015 Số khe cái 20 Bề rộng mương dẫn nước thải m 0,3 Bề rộng mương đặt song chắn m 0,4 Chiều dài đoạn kênh trước song chắn m 0,14 Chiều dài đoạn kênh sau song chắn m 0,07 Chiều dài mương đặt song chắn m 1,2 Chiều sâu mương đặt song chắn m 0,6 Thể tích hố thu gom m3 20 Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 54 Cơng suất bơm chìm (2 bơm) Hp 5 4.2. BỂ ĐIỀU HỊA Nhiệm vụ Điều hịa lưu lượng và nồng độ nước thải, tránh cặn lắng và làm thống sơ bộ, qua đĩ oxy hĩa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các cơng trình đơn vị phía sau và tăng hiệu quả xử lý nước thải của trạm, tạo chế độ làm việc ổn định và liên tục cho các cơng trình xử lý, tránh hiện tượng hệ thống xử lý bị quá tải. Tính tốn Chọn thời gian lưu nước trong bể: t = 4h ( t = 4 ÷ 8h) Thể tích bể điều hịa: V = Qhmax . t = 100 . 4 = 400 (m3). Chọn chiều cao bể 4,5m, chiều cao dự trữ 0,5 m ; vậy chiều cao thực của bể H = 5 m. Kích thước bể: V = L . B . H = 9 . 9 . 5 = 405 (m3). Lưu lượng khí cần cấp cho bể : Qk = V . I = 405 . 0,6 = 243 (m3/h) Với: I : lượng khí cung cấp : 0,01 – 0,015 (m3khí/m3 bể.phút). Chọn I = 0,01 (m3 khí/ m3bể.phút) hay I = 0,6(m3khí/m3 bể.h). Chọn thiết bị phân phối khí dạng đĩa đường kính 170mm, diện tích bề mặt 0,023 m3 , lưu lượng riêng phân phối của đĩa Z = 150-200 l/phút. Chọn Z = 200 l/phút = 12 m3/h Vậy số đĩa phân phối: 3,20 12 243 === Z QN k (đĩa) Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 55 Chọn đĩa N = 24 đĩa. Lưu lượng khí cung cấp cho bể là: Qk = N . Z = 24 . 12 = 288 (m3/h) > Qk yêu cầu. Qk = 0,07 (m3/s) ⇒ Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hịa = 0, 07 m3/s. Chọn 1 ống chính và 6 ống nhánh. Vận tốc khí chuyển động trong ống v = 10-25 m/s. chọn v=15 m/s. Đường kính ống chính: D = π. .4 v Qk = = 14,3.15 07,0.4 0,081 (m). Chọn ống sắt tráng kẽm φ 90 Đường kính ống nhánh: d= == 14,3.15.6 07,0.4 ..6 .4 πv Qk 0,031(m). Chọn ống sắt tráng kẽm φ 34 Đường kính ống dẫn nước thải vào và ra khỏi bể Vận tốc cho phép nước chảy trong ống : v = 0,9-1,5 m/s . Chọn v =1,5 m/s. D= 154,0 14,3.5,1 028,0.4 . .4 ==πv Q (m). Chọn Chọn PVC φ 160 ⇒ vận tốc nước chảy trong ống là v = 1,2 (m/s). Áp lực cần thiết lên máy nén khí: Hm= h1 + hd + H = 0,4 + 0,5 + 4,5 = 5,4 (mH2O) = 0,54 (at) Với: Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 56 h1: tổn thất trong ống vận chuyển khí ; chọn =0,4m. hd: tổn thất qua đĩa phun ; chọn = 0,5 m. H :độ sâu ngập nước = 4,5m. Cơng suất máy nén khí: N= =⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ 1 1 1,49 .0,7529,7.0,283 .2980,09.8,3141 P P 29,7.n.η G.R.T 0,283 0,283 1 2 4,2 (kW). Chọn máy nén khí 7 Hp. Chọn 2 cái một chạy một dự phịng. Với: G: trọng lượng dịng khơng khí (kg/s)= A . 1,29=0,09 (kg/s) A: lượng khí cần cung cấp. A= 0,07 m3/s. R = 8,314 kJ/kmol oK T = 298 oK 29,7 là hệ số chuyển đổi N = 0,283 1,395 11,395 K 1K =−=− . η = 75% hiệu suất máy nén khí P1=1 at P2 = Hm + 1=1,49 (at). Tính bơm nước thải sang bể keo tụ: N = η ρ .1000 ... HgQ = 8,0.1000.3600 10.81,9.1000.100 = 3,4 (kW) Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 57 Với: Q : lưu lượng nước thải (m3/s). H : cột áp = 10 (mH2O). ρ : khối lượng riêng của nước (kg/m3). η : hiệu suất bơm (%). Chọn máy bơm cơng suất 5 Hp. Bảng 4.2 : Thơng số thiết kế bể điều hịa STT Tên thơng số Đơn vị Giá trị 1 Chiều dài bể m 9 2 Chiều rộng bể m 9 3 Chiều cao bể m 5 4 Ơng dẫn nước vào và ra mm 160 5 Lưu lượng khí cung cấp cho bể m3/s 0,07 6 Đĩa phân phối khí cái 24 7 Máy nén khí cơng suất 2 cái Hp 7 8 Đường kính đĩa phân phối khí mm 170 9 Ống dẫn khí nhánh mm 34 10 Ống dẫn khí chính mm 90 11 Bơm nước thải (2 cái) Hp 5 Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 58 4.3. HỆ BỂ KEO TỤ TẠO BƠNG a) BỂ TRỘN CƠ KHÍ Thể tích bể trộn: V = t. Qtbh = 3600 80 .42 = 0,93 m3 Với: Qtbh : Lưu lượng tính tốn lớn nhất, Qtbh = 42 m3/h t : Thời gian khuấy trộn, chọn t = 80 giây Kích thước bể trộn cơ khí Chọn chiều cao bể: H = Hi+hbv = 1+ 0,5 =1,5 m Với: Hi : Chiều cao hữu ích của bể, Hi = 1 m hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0.5 m Tiết diện bể trộn vuơng : F = Hi V = 1 93,0 = 0,93 m2 Kích thước bể trộn vuơng: a = F = 93,0 = 0,96 m Chọn a = 1,5 m Thể tích thực của bể: Vt = a.a.H = 1,5.1,5.1,5 = 3,375 m3 Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 59 Dùng máy khuấy turbin 4 cánh hướng dịng nước lên trên. Kích thước cánh khuấy (Tính tốn thiết kế các cơng trình trong hệ thống cấp nước sạch – TS Trịnh Xuân Lai): Đường kính máy khuấy dk ≤ 2 1 .a. Chọn: dk = 2 1 .a = 2 1 .1,5 = 0,75 m Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng h: hk = dk = 0,75 m Chiều rộng cánh khuấy: bk = 5 1 .dk = 5 1 .0.75 = 0.15 m Chiều dài cánh khuấy: lk = 4 1 .dk = 4 1 .0,5 = 0,19 m Cơng suất máy khuấy Năng lượng khuấy cần truyền vào nước: P = G2.V.μ = 8002.0,93.0,001 ≈ 595 J/s = 0,595 kW Với: G : Gradien vận tốc cho quá trình khuấy trộn, G = 800÷1000 s-1, chọn G = 800 s-1 V : Thể tích bể, V = 0,93 m3 Μ : Độ nhớt động học của nước ở 25 0C, μ = 0,001 Ns/m2 Chọn hiệu suất của máy khuấy η = 80 % Vậy cơng suất của máy khuấy: Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 60 N = 0.8 0,95 η P = ≈ 0,74 kW Số vịng quay của cánh khuấy 3,1 1000.1,08.0,75 595 .K.d Pn 3/1 5 1/3 5 k ≈⎟⎟⎠ ⎞⎜⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= ρ vịng/giây = 78 vịng/phút Với: P : Năng lượng khuấy trộn, P = 0,595kW = 595 W K : Hệ số sức cản của nước phụ thuộc kiểu cánh khuấy, tra bảng 5.1 chọn K = 1,08 dk : đường kính cánh khuấy, dk = 0,75 m ρ : Khối lượng riêng của chất lỏng, ρ = 1000 kg/m3 Lượng NAOH cần dùng trong một ngày là: 20 ml/m3.1000 m3/ngày = 20 l/ngày Chọn bồn chứa dung dịch xút V= 200 l, thời gian lưu là 10 ngày Lượng phèn cần dùng trong một ngày là: 200 ml/m3.1000 m3/ngày = 200 l/ngày Chọn bồn chứa dung dịch phèn V= 4000 l, thời gian lưu 20 ngày Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 61 Bảng 4.3. Thơng số thiết kế bể khuấy trộn STT Thơng số Đơn vị Giá trị 1 Lưu lượng giờ trung bình, Qtbh m3/h 42 2 Thời gian lưu nước, t giây 80 3 Thể tích hữu ích, V m3 0,93 4 Chiều sâu hữu ích, Hi m 1 5 Kích thước bễ ( a.a.H ) m 1,5.1,5.1,5 6 Thể tích thực của bể m3 3,375 7 Kích thước cánh khuấy ( lk.bk ) m 0,19.0,15 8 Số vịng quay của cánh khuấy vịng/phút 78 b) BỂ PHẢN ỨNG Thể tích bể phản ứng V = t.Qtbh = 60 30 .42 = 21 m3 Với: Qtbh : Lưu lượng tính tốn lớn nhất, Qtbh = 42 m3/h t : Thời gian lưu nước, t = 10÷30 phút, chọn t = 30 phút Kích thước bể phản ứng Chọn chiều cao bể: H = Hi+hbv = 2,5+ 0,5 =3 m Với: Hi : Chiều cao hữu ích của bể, Hi = 2,5 m hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 m Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 62 Tiết diện bể: F = Hi V = 5,2 21 = 8,4 m2 Kích thước bể trộn vuơng: a = F = 4,8 ≈ 2,9 m Chọn a = 3 m Thể tích thực của bể: Vt = a.a.H = 3.3.3 = 27 m3 Dùng máy khuấy turbin 4 cánh hướng dịng nước lên trên. Kích thước cánh khuấy (Tính tốn thiết kế các cơng trình trong hệ thống cấp nước sạch – TS Trịnh Xuân Lai): Đường kính máy khuấy dk ≤ 2 1 .a. Chọn dk = 1,2 m Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng h: hk = dk = 1,2 m Chiều rộng cánh khuấy: bk = 5 1 .dk = 5 1 .1,2= 0,24 m Chiều dài cánh khuấy: lk = 4 1 .dk = 4 1 .1,2 = 0,3 m Cơng suất máy khuấy Năng lượng khuấy cần truyền vào nước: P = G2.V.μ = 1502.21.0,001 = 473 J/s = 0,473 kW Với: Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 63 G : Gradien vận tốc cho quá trình phản ứng, chọn G = 150 s-1 V : Thể tích bể, V = 21 m3 μ : Độ nhớt động học của nước ở 25 0C, μ = 0,001 Ns/m2 Chọn hiệu suất của máy khuấy η = 80 % Vậy cơng suất của máy khuấy: N = 0.8 0.473 η P = ≈ 0.6 kW Số vịng quay của cánh khuấy 6,0 1000.1,08.1,2 473 .K.d Pn 3/1 5 1/3 5 k ≈⎟⎟⎠ ⎞⎜⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= ρ vịng/giây =36 vịng/phút Với: P : Năng lượng khuấy trộn, P = 0,473 kW = 473 W K : Hệ số sức cản của nước phụ thuộc kiểu cánh khuấy, K = 1,08 dk : đường kính cánh khuấy, dk = 1,2 m ρ : Khối lượng riêng của chất lỏng, ρ = 1000 kg/m3 Tính tốn lượng polyme Để hỗ trợ keo tụ tốt ta châm thêm polymer 0.6g/l liều lượng là 1l/m3 nước thải Lượng polymer cần dùng trong một ngày là: V= 1 l/m3. 1000 m3/ngày = 1000 l Chọn bồn chứa polyme 4000 l, thời gian lưu 4 ngày. Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 64 Bảng 4.4. Thơng số thiết kế bể phản ứng STT Thơng số Đơn vị Giá trị 1 Lưu lượng giờ trung bình, Qtbh m3/h 42 2 Thời gian lưu nước, t phút 30 3 Thể tích hữu ích, V m3 21 4 Chiều sâu hữu ích, Hi m 2.5 5 Kích thước bể ( a.a.H ) m 3.3.3 6 Thể tích thực của bể m3 27 7 Kích thước cánh khuấy ( lk.bk ) m 0,3.0,24 8 Số vịng quay của cánh khuấy vịng/phút 36 c) BỂ TẠO BƠNG Thể tích bể tạo bơng V = t . Qtbh = 60 30 .42 = 21 m3 Với: Qtbh : Lưu lượng tính tốn lớn nhất, Qtbh =42 m3/h t : Thời gian lưu nước, t = 10÷30 phút, chọn t = 30 phút Kích thước bể phản ứng Chọn chiều cao bể: H = Hi+hbv = 2,55+ 0,5 =3 m Với: Hi : Chiều cao hữu ích của bể, Hi = 2,5 m hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 m Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 65 Tiết diện bể: F = Hi V = 5.2 21 = 8,4 m2 Kích thước bể trộn vuơng: a = F = 4,8 ≈ 2,9 m Chọn a = 3 m Thể tích thực của bể: Vt = a.a.H = 3.3.3 = 27 m3 Dùng máy khuấy turbin 4 cánh hướng dịng nước lên trên. Kích thước cánh khuấy (Tính tốn thiết kế các cơng trình trong hệ thống cấp nước sạch – TS Trịnh Xuân Lai): Đường kính máy khuấy dk≤ 2 1 .a. Chọn: dk = 2 1 .a = 2 1 .3 = 1,5 m Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng h: hk = dk = 1,5 m Chiều rộng cánh khuấy: bk = 5 1 .dk = 5 1 .1,5= 0,3 m Chiều dài cánh khuấy: lk = 4 1 .dk = 4 1 .1,5 = 0,375 m Cơng suất máy khuấy Năng lượng khuấy cần truyền vào nước: P = G2.V.μ = 702.21.0,001≈ 103 J/s = 0,103 kW Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 66 Với: G : Gradien vận tốc cho quá trình phản ứng, chọn G = 70 s-1 V : Thể tích bể, V = 21 m3 μ : Độ nhớt động học của nước ở 25 0C, μ = 0.001 Ns/m2 Chọn hiệu suất của máy khuấy η = 80 % Vậy cơng suất của máy khuấy: N = 0.8 0.103 η P = ≈ 0.13 kW Số vịng quay của cánh khuấy 2,0 1000.1,08.1,5 103 .K.d Pn 3/1 5 1/3 5 k ≈⎟⎟⎠ ⎞⎜⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= ρ vịng/giây =12 vịng/phút Với: P : Năng lượng khuấy trộn, P = 0,103 kW = 103W K : Hệ số sức cản của nước phụ thuộc kiểu cánh khuấy, tra bảng 5.1chọn K = 1.08 dk : đường kính cánh khuấy, dk = 1,5 m ρ : Khối lượng riêng của chất lỏng, ρ = 1000 kg/m3 Bảng 4.5. Thơng số thiết kế bể tạo bơng STT Thơng số Đơn vị Giá trị 1 Lưu lượng giờ trung bình, Qtbh m3/h 42 2 Thời gian lưu nước, t phút 30 3 Thể tích hữu ích, V m3 21 Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 67 4 Chiều sâu hữu ích, Hi m 2.5 5 Kích thước bể ( a.a.H ) m 3.3.3 6 Thể tích thực của bể m3 27 7 Kích thước cánh khuấy ( lk.bk ) m 0,375.0,3 8 Số vịng quay của cánh khuấy vịng/phút 12 4.4. BỂ LẮNG I Nhiệm vụ Loại bỏ các chất lơ lửng và các bơng cặn cĩ khả năng lắng được trong nước thải sau khi đã qua quá trình keo tụ tạo bơng trước đĩ. Tính tốn Thể tích bể V = Qtbh.t = 42.1,5 = 63 m3 Với: Qtbh : Lưu lượng giờ trung bình, Qtbh = 42 m3/h t : Thời gian lưu nước trong bể t = 1,5÷2,5, chọn t = 1,5 h Chiều cao phần cơng tác (phần hình trụ của bể) H1 = v.t = 0,0005.1,5.3600 = 2,7 m Trong đĩ: v : Vận tốc nước dâng, v = 0,45÷0,5mm, chọn v = 0,5mm = 0,0005 m Tiết diện phần cơng tác của bể Fi = iH V = 7.2 63 ≈ 23,33 m2 Tiết diện ống trung tâm Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 68 f = o s tb v Q = 3600.03,0 01157,0 =0,385 m2 Với: vo : Vận tốc nước chảy trong ống trung tâm, vo=0,03 m/s Tiết diện tổng cộng của bể lắng: F = Fi+ f = 23,33+ 0,385 = 23,715 m2 Tính đường kính bể lắng: D = π F.4 = π 715,23.4 = 5,49 m Chọn D = 5,5 m Đường kính ống trung tâm: d = π f.4 = 14,3 385,0.4 = 0,7 m Đường kính miệng ống loe: D1 = 1,35.d = 1,35.0,7 = 0,95 m Chiều dài phần ống loe: h = 1,35.d = 1,35.0,7 = 0,95 m Đường kính tấm chắn dịng: D2 = 1,3.D1 = 1,3.0,95 =1,3 m Thể tích phần chứa cặn của bể: Vc = ( )γ.100 100.... P tECQ o ng tb − = ( ) 610.95100 100.2.6.0.200.1000 − = 4,8 m 3 Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 69 Với: Q : Lưu lượng ngày trung bình , Q = 1000 m3/ngày Co : Nồng độ chất lơ lửng ban đầu, Co = 200 mg/l. P : Độ ẩm của cặn, chọn P = 95%. γ : Trọng lượng thể tích của cặn γ = 1000 kg/m3 = 106 mg/l t : Thời gian lưu cặn lại trong bể, cặn lưu lại trong bể thường khơng quá 2 ngày, chọn t = 2 ngày Thiết kế bể cĩ độ dốc 10 %. Chiều cao của phần hình chop đáy bể: h6 = 0,1. 2 5.5 ≈0,3 m Chọn h6 = 0,4 m Thể tích của phần hình chĩp: Vchĩp = 2 24 2 5.5.. 3 4.0.. 3 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= ππ Rh = 3,16 m3 Thể tích của phần chứa bùn cịn lại là: Vtrụ = Vc–Vchĩp = 4,8–3,16 = 1,64 m3 Chiều cao phần chứa bùn hình trụ: h5 = F Vchop = 525,23 16,3 ≈ 0,1 m. Chọn h5 = 0.3 m Tổng chiều cao xây dựng bể lắng đợt I: H = Hi+h2+h3+h4+h5+h6 = 2,7+0,3+0,3+0,5+ 0,3 +0,4 = 4,5 m Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 70 Với: Hi : Chiều cao phần cơng tác của bể, Hi = 2,7 m. h2 : Chiều cao lớp nước trung hịa, h2 = 0,3 m. h3 : khoảng cách từ miệng ống loe đến tấm chắm h3 = 0,25 – 0,5m, chọn h3 = 0,3m. h4 : Chiều cao bảo vệ, h4 = 0.5m h5 : Chiều cao phần chứa bùn hình trụ, h5 = 0.3 m h6 : Chiều cao phần chứa bùn hình chĩp, h6 = 0.4 m Kiểm tra tải trọng bề mặt của bể Thể tích phần lắng: Vl = 4 Π . (D2-d2).Hi = 4 14.3 .(5,52 -0,72).2,7 = 63,11 m3 Tải trọng bề mặt của bể: L0 = F Q ngaytb = 715,23 1000 = 42,17 m3/m2 ngày Tính lượng bùn sinh ra Lượng bùn sinh ra mỗi ngày: G = 100 60 .200 l mg .10-6 mg kg .1000 ngay m3 .1000 3m l = 120 kg/ngày Thể tích bùn sinh ra mỗi ngày: Vb = C G = 6 120 = 20 m3/ngày Với: Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 71 C: Hàm lượng chất rắn trong bùn. Giả sử đối với loại bùn này, hàm lượng chất rắn thích hợp là C = 6 kg/m3 Bảng 4.5. Thơng số thiết kế bể lắng I STT Thơng số Đơn vị Giá trị 1 Lưu lượng giờ trung bình, Qtbh m3/h 42 2 Thời gian lưu nước, t h 1.5 3 Tải trọng bề mặt m3/m2. ngày 42,17 4 Thể tích bể m3 63 5 Kích thước bể ( D.H ) m 5,5.4,1 6 Đường kính ống trung tâm m 0,7 7 Tốc độ thanh gạt bùn vịng/phút 0,03 8 Lượng bùn sinh ra mỗi ngày kg SS/ngày 120 9 Lưu lượng bùn cần xử lý m3/ngày 20 4.5. BỂ AEROTANK Nhiệm vụ Tại bể AEROTANK, các chất hữu cơ còn lại sẽ được tiếp tục phân hủy bởi các vi sinh vật hiếu khí. Trong điều kiện hiếu khí, phản ứng oxy hóa có thể biểu diễn như sau: CxHyOzN + (x + 4 y - 3 z - 4 3 )O2 VSV xCO2 + 2 3-y H2O + NO3 + ΔH CxHyOzN + O2 + NH3 VSV C5H7NO2 + H2O + CO2 + ΔH C5H7NO2 + 5 O2 VSV CO2 + NH3 + 2H2O + ΔH NH3 + O2 VSV HNO2 + O2 HNO3 Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 72 CxHyOzN là đặc trưng cho chất thải hữu cơ, C5H7NO2 là công thức cấu tạo của tế bào vi sinh. Các vi sinh vật tham gia phân hủy tồn tại dưới dạng bùn hoạt tính. Nếu quá trình oxy hóa kéo dài thì sau khi sử dụng hết những chất hữu cơ sẵn có là quá trình oxy hóa các tế bào vi sinh. Tính tốn Theo tài liệu “ Tính tốn thiết kế các cơng trình xử lý nước thải – TS. Trịnh Xuân Lai” và “Wastewater Engineering - Metcalf & Eddy, Inc” thì các chỉ tiêu tính tốn và thiết kế bể aeroten được xác định như sau: Các chỉ tiêu chất lượng nước thải đầu vào Lưu lượng nước thải, Q = 1000 m3/ngày Nồng độ BOD5 đầu vào, So = 360 mg/l. Chất lượng nước đầu ra đạt tiêu chuẩn cho phép thải ra nguồn tiếp nhận với Nồng độ BOD5 đầu ra là 30 mg/l Hàm lượng cặn lơ lửng là 50 mg/l Các chỉ tiêu thiết kế Hệ số sản lượng, Y = 0,4÷0,8 mg VSS/mg BOD5, chọn Y = 0,6 mg VSS/mg BOD5 Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,06 ngày-1 Độ tro của cặn hữu cơ, Z = 0,3 Nồng độ chất rắn lơ lửng dễ bay hơi trong bùn hoạt tính, X = 2500÷4000 mg/l, chọn X = 3000 mg VSS/l Nồng độ cặn trong bùn tuần hồn, Xc = 10000 mg SS/l Nồng độ chất rắn lơ lửng dễ bay hơi trong nước thải dẫn vào bể, X0 = 0 mg/l Nồng độ cặn bay hơi trong bùn tuần hồn Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 73 Xr = (1-Z).Xc = (1-0,.3).10000 = 7000 mg VSS/l Thời gian lưu bùn trong cơng trình, θc = 5÷15 ngày, chọn θc = 10 ngày Thể tích bể: V= ).1.( )(.... cd oc KX SSYQ φ θ + − = )10.06,01.(3000 )30360.(10.6,0.1000 + − = 256(m3) Với: So: nồng độ BOD5 đầu vào. S: nồng độ BOD5 đầu ra. X: nồng độ bùn hoạt tính duy trì trong Aerotank. Cθ : thời gian lưu bùn. Chọn chiều sâu của bể Aerotank = 4m , theo [Trịnh Xuân Lai. Tính tốn thiết kế các cơng trình trong hệ thống xử lý nước thải. Nhà Xuất bản Xây dựng.Năm 2000 ] thì tỷ số B: H =2:1 ⇒B = 8 (m). ⇒L = 8 (m). Chiều cao xây dựng bể an tồn là: H = 4 + 0,5 = 4,5 (m). Với 0,5 là chiều cao an tồn. Vậy thể tích thực của bể là: V= L . B . H = 8 . 8 . 4,5 = 288 (m3) Thời gian lưu nước trong bể Aerotank: 0,256 1000 256 Q V θ === (ngày) = 6,144(giờ) Hệ số tăng trưởng của bùn: Yb = dC K Y .1 θ+ = 06,0.101 6,0 + = 0,24 Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 74 Lượng bùn hoạt tính sinh ra hằng ngày: G =Yb . Q . (So - S) = 0,24 . 1000 . 330 . 10-3 = 79,2 (kg/ngày) Lượng bùn xả ra ở đáy bể lắng 2: 7,1 8000.10 1000.20.10256.3000 .θX .θ.XQV.X Q ct crr x =−=−= (m3/ngày). Với: X : nồng độ bùn hoạt tính =3000 mg/l. Qr = Qv=1000 m3/ ngày. Xt = 8000 mg/l ( nồng độ bùn hoạt tính bay hơi trong dịng tuần hồn = 10000 mg/l, do MVSS:MLSS=0,8 ). Xr = 20 mg/l chất rắn lơ lửng ra khỏi bể. Xác định lưu lượng tuần hồn: X . ( Qv + Qt ) = Qt . Xt = 1)(0,250,6 30008000 3000 XX X t −∈=−=− Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của Aerotank: 1)(0,20,46 0,26.3000 360 θ.X So M F −∈=== 1,9)(0,81,4 256 0360.1000.1 V So.QL 3 −∈=== − Lượng oxy cần thiết cấp cho Aerotank: Moxy= b1,42.Pf S).Q(So −− = 217,51,42.79,2 1 0330.1000.1 3 =− − (kgO2/ngày). Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải cơng ty dệt nhuộm Song Thủy GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu SVTH : Nguyễn Thị Xuân Quỳnh Trang 75 Với: f là hệ số chuyển đổi từ BOD sang COD =1 do BOD5 chọn thiết kế =COD . Lượng oxy cần thiết trong điều kiện thực tế: )ngày/25 20)(T dSh s20 0t 411,5(kgO 0,7 1. 1,024 1. 21.8,09 9,08217,5. α 1. 1,024 1. C.Cβ C OCOC =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −= ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= − Với: : hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối, đối với nước thải thường lấy =1. Csh : nồng độ oxy bão hịa ứng với nhiệt độ (Toc) duy trì trong bể = 250c =8,09 (mg/l) [Wastewater Engineering- bảng E1,E2]. Cd : nồng độ oxy cần duy trì trong cơng trình (mg/l). Khi xử lý nước thải Cd = 1,5 - 2 (mg/l). C s20: nồng độ oxy bão hịa trong nước ở 200c. α : hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thống, hình dáng và kích thước bể cĩ giá trị từ 0,6-0,94, đối với đĩa phân phối bọt khí mịn chọn = 0,7. Lưu lượng khơng khí cần thiết: Giả sử hiệu suất chuyển hĩa oxy của máy nén khí là 8%, hệ số an tồn giả sử E=1,5. Ta cĩ : Qk=1,5. 79750,08.1,29 411,5.2 ρE.