Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm công ty nhật tân công suất 300m3- Ngày đêm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN, THẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM CÔNG TY NHẬT TÂN CÔNG SUẤT 300M3/NGÀY.ĐÊM Ngành: MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Xuân Trường Sinh viên thực hiện : Lê Hải Sơn MSSV: 09B1080098 Lớp: 09HMT2 TP. Hồ Chí Minh, năm2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC KTCN TP HCM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC   NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỌ VÀ TÊN: LÊ HẢI SƠN MSSV: 09B1080098 NGÀNH HỌC: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG LỚP : 09HMT2 1. Đầu đề đồ án tốt nghiệp: Tính toán & thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm công ty Nhật Tân công suất 300 m3/ ngày.đêm. 2. Nhiệm vụ yêu cầu về nội dung: - Khảo sát sơ đồ công nghệ quá trình dệt nhuộm của công ty Nhật Tân. - Tính toán & thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm công ty Nhật Tân công suất 300 m3/ ngày.đêm. - Viết báo cáo. - Thể hiện các công trình đơn vị trên bản vẽ A3. 3. Ngày giao đồ án tốt nghiệp: 01/11/2011 4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 03/03/2011 5. Họ tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn T.S Nguyễn Xuân Trường Toàn bộ Nội dung và yêu cầu ĐATN đã được thông qua bộ môn. Ngày……tháng……năm 2011 Chủ nhiệm bộ môn Người hướng dẫn chính PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người duyệt ( chấm sơ bộ) ....................................................................................... Đơn vị: ..................................................................................................................... Ngày bảo vệ: ............................................................................................................ Điểm tổng kết: ......................................................................................................... Nơi lưu trữ đồ án tốt nghiệp: .................................................................................... KHOA: MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung bài luận văn tốt nghiệp này không sao chép từ đồ án hay luận văn tốt nghiệp khác dưới bất kỳ hình thức nào, các số liệu trích dẫn trong luận văn tốt nghiệp là trung thực. Tôi hoàn toan chịu trách nhiệm về lời cam đoan của mình. Lời đầu tiên, em xin được phép bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất của mình đến Thầy Nguyễn Xuân Trường, người hướng dẫn trực tiếp cho em đồ án tốt nghiệp này và là người đã nhiệt tình chỉ giảng và hướng dẫn trực tiếp cho em trong suốt thời gian qua. Cảm ơn Quý Thầy, Cô khoa Môi Trường và Công nghệ Sinh học đã luôn quan tâm, tận tình hướng dẫn cũng như giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập và thực hiện Đồ Án Tốt Nghiệp này. Em xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Công ty Nhật Tân cô chú, anh chị trong Phòng điều hành và phòng kỹ thuật đã tận tình giúp đỡ, cung cấp cho em những tài liệu cũng như kinh nghiệm thực tiễn trong suốt quá trình làm đồ án, tạo mọi điều kiện cho em có thể hoàn thành tốt bài báo cáo này. Cảm ơn Gia Đình, bạn bè đã luôn động viên giúp đỡ em trong quá trình học tập. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn và kính gửi đến toàn thể Ban lãnh đạo, Quý Thầy Cô trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ, các cô chú, anh chị lời chúc sức khỏe và hạnh phúc. LỜI CẢM ƠN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... Điểm số bằng số Điểm số bằng chữ TP.HCM, ngày tháng 03 năm 2011 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BOD : Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy sinh hoá COD : Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hoá hoá học pH : Chỉ tiêu dùng đánh giá tính axít hay bazơ SS : Suspended Solid – Hàm lượng chất rắn lơ lửng TSS : Total Suspended Solid (tổng chất rắn lơ lửng) VSS : Volatile Suspended Solid (chất rắn lơ lửng bay hơi) MLSS : Mixed Liquor Suspended Solid - Chất rắn lửng trong bùn lỏng MLVSS : Mixed Liquor Volatile Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng bay hơi trong bùn lỏng VS : Chất rắn bay hơi TCXD : Tiêu chuẩn xây dựng TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam XLNT : Xử lý nước thải BTCT : Bê tông cốt thép T.S : Tiến sĩ Th.S : Thạc sĩ UASB :Upflow Anaerobic Sludge Blanket DANH MUC CÁC BẢN Danh mục Trang Bảng1.1: Các chất gây ô nhiễm và đặc tính nước thải ngành dệt - nhuộm 11 Bảng1.2: Đặc tính nước thải của một số xí nghiệp Dệt nhuộm ở Việt Na 12 Bảng1.3: Nồng độ của một số chất ô nhiễm trong nước thải Dệt nhuộm. 12 Bảng1.4: Tính chất nước thải của nhà máy Dệt nhuộm Dũng Tâm 12 Bảng1.5: QCVN 24:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp 13 Bảng 2.1: Thành phần tính chất nước thải nhuộm được trình bày theo bản sau 23 21 Bảng 5.1: chi phí đầu tư................................................................................ 76 Bảng 5.2: Chi phí đầu tư thiết bị ................................................................... 77 Bảng 5.3: Bảng tính toán điện năng sử dụng vận hành hệ thống.................... 84 DANH MỤC CÁC HÌNH Danh mục Trang Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm hàng sợi bông & các nguồn nước thải .......................................................................................... 7 Hình 2.1: Sơ đồ qui trình công nghệ tổng quát xử lý nước thải nhuộm vải 22 Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm đang được áp dụng 23 Hình 2.3: Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm sợi bông ở Hà Lan 25 Hình 2.4: Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm ở Greven (CHLB Đức) .. 26 Hình 3.1: Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm công ty Nhật Tân .................. 28 Hình 3.2: Cấu tạo bể lắng. ............................................................................ 32 MỤC LỤC trang Lời mở đầu ....................................................................................................... 1 A. Tính cần thiết của đề tài ............................................................................... 1 B. Mục tiêu của đề tài ....................................................................................... 2 C. Phƣơng pháp nghiên cứu đề tài .................................................................... 2 D. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài ......................................................................... 2 E. Giới hạn đề tài ............................................................................................. 3 CHƢƠNG 1 :TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM .............................................. 4 1.1.1 Các quá trình cơ bản trong công nghệ dệt nhuộm ................................ 4 1.1.2 Các loại thuốc nhuộm thƣờng dùng trong ngành dệt nhuộm ............... 8 1.1.3 Nhu cầu về nƣớc và nƣớc thải trong xí nghiệp dệt nhuộm ................... 9 1.2 CÁC CHẤT Ô NHIỄM CHÍNH TRONG NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM 10 1.3 ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM TRÔNG NƢỚC THẢI NGÀNH DỆT NHUỘM ĐẾN NGUỒN TIẾP NHẬN ............................ 14 CHƢƠNG 2: MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM 2.1 XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC ....................... 16 2.1.1 Song chắn rác ................................................................................... 17 2.1.2 Lƣới chắn rác ................................................................................... 17 2.1.3 Bể điều hòa ...................................................................................... 17 2.2 XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP HÓA HỌC .................... 17 2.2.1 Phƣơng pháp trung hòa .................................................................... 18 2.2.2 Phƣơng pháp oxy hóa khử ................................................................ 18 2.3 XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP HÓA_LÝ ...................... 19 2.3.1 Quá trình keo tụ tạo bông ................................................................. 19 2.3.2 Phƣơng pháp trích ly ........................................................................ 19 2.4 XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC ................... 20 2.5 MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM ... 21 2.5.1 Công nghệ xủ lý nƣớc thải dệt nhuộm trong nƣớc ............................ 21 2.5.1.1 Qui trình công nghệ tổng quát xử lý nƣớc thải nhuộm vải ........ 22 2.5.1.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm đang đƣợc áp dụng 24 2.5.2 Công nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm trên thế giới ......................... 25 2.5.2.1 Công nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm sợi bông ở Hà Lan ....... 25 2.5.2.2 Công nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm ở Greven (CHLB Đức) 25 CHƢƠNG 3: ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN XỬ LÝ NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ CÔNG SUẤT 300M3/NG.Đ ................................................................ 27 3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ ......................................................... 27 3.1.1 Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ dựa vào các yếu tố cơ bản sau ....... 27 3.1.2 Yêu cầu xử lý ................................................................................. 27 3.2 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ ........................................................................ 28 3.2.1. THUYẾT MINH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ ................................ 29 CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI ............................................. 34 4.1. Song chắn rác .......................................................................................... 34 4.1.1.Nhiệm vụ ......................................................................................... 34 4.1.2.Tính toán .......................................................................................... 34 4.2. Bể tiếp nhận ............................................................................................ 35 4.2.1. Nhiệm vụ ........................................................................................ 35 4.2.2. Tính toán ......................................................................................... 36 4.3 Bể điều hòa .............................................................................................. 36 4.3.1 Chức năng ........................................................................................ 37 4.3.2 Tính toán .......................................................................................... 37 4.4 Bể phản ứng ............................................................................................. 42 4.4.1 Chức năng ........................................................................................ 42 4.4.2 Tính toán ......................................................................................... 42 4.5 Bể lắng I ................................................................................................... 45 4.5.1 Chức năng ........................................................................................ 45 4.5.2 Tính toán ......................................................................................... 45 4.6 Bể Aerotank ............................................................................................. 51 4.6.1 Chức năng ........................................................................................ 51 4.6.2 Tính toán .......................................................................................... 52 4.7 Bể lắng II ................................................................................................. 61 4.7.1 Chứa năng ....................................................................................... 61 4.7.2 Tính toán .......................................................................................... 61 4.8 Bể nén bùn (kiểu đứng) ............................................................................ 66 4.8.1 Chức năng ........................................................................................ 66 4.8.2 Tính toán: ......................................................................................... 66 4.9 Máy nén bùn............................................................................................. 68 4.9.1 Chức năng ........................................................................................ 68 4.9.2 Tính toán .......................................................................................... 68 4.10 Bể Tiếp xúc ............................................................................................ 68 4.10.1 Chức năng ...................................................................................... 68 4.10.2 Tính toán ........................................................................................ 69 4.11 Bể trộn hóa chất...................................................................................... 71 4.12 TÍNH TOÁN HÓA CHẤT SỬ DỤNG ................................................... 73 4.12.1 Bể chứa Urê (nồng độ 10%) và van điều chỉnh dung dịch Urê (cho vào bể Aerotank) ................................................................. 73 4.12.2 Bể chứa axit photphoric (H3PO4) và van điều chỉnh châm H3PO4 (cho vào bể Aerotank) ................................................................. 73 4.12.3 Bể chứa dung dịch axit H2SO4 và bơm châm H2SO4 (cho vào bể điều hòa) ....................................................................................... 74 4.12.4 Chất trợ lắng polymer dạng bột sử dụng ở bể lắng I ................ 75 CHƢƠNG 5: DỰ TOÁN KINH PHÍ DỰ KIẾN THỰC HIỆN XÂY DỰNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI ........................ 76 5.1 Chi phí đầu tƣ xây dựng ........................................................................... 76 5.2 Chi phí đầu tƣ thiết bị ............................................................................... 77 5.3 Chi phí vận hành hệ thống xử lý .............................................................. 82 5.3.1 Nhân viên vận hành .......................................................................... 82 5.3.2 Hóa chất ........................................................................................... 82 5.3.3 Điện năng ......................................................................................... 84 KẾT LUẬN ................................................................................................... 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 86 PHỤ LỤC ..................................................................................................... 87 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 1 SVTH: LÊ HẢI SƠN MỞ ĐẦU 1. Tính cần thiết của đề tài Dệt nhuộm ở nƣớc ta là ngành công nghiệp có mạng lƣới sản xuất rộng lớn với nhiều mặt hàng, nhiều chủng loại và gần đây tốc độ tăng trƣởng kinh tế rất cao. Trong chiến lƣợc phát triển kinh tế của ngành dệt nhuộm, mục tiêu đặt ra đến năm 2010 sản lƣợng đạt trên 2 tỉ mét vải, kim ngạch xuất khẩu đạt 3,5 – 4 tỉ USD, tạo ra khoảng 1 triệu việc làm. Tuy nhiên, đây chỉ là điều kiện cần cho sự phát triển, để ngành công nghiệp dệt nhuộm phát triển thật sự thì chúng ta phải giải quyết vấn đề nƣớc thải và khí thải một cách triệt để. Công nghệ dệt nhuộm sử dụng một lƣợng nƣớc khá lớn phục vụ cho các công đoạn sản xuất đồng thời xả ra một lƣợng nƣớc thải bình quân 12 – 300 m3/tấn vải. Trong đó, nguồn ô nhiễm chính là từ nƣớc thải công đoạn dệt nhuộm và nấu tẩy. Nƣớc thải giặt có pH: 9 – 12, hàm lƣợng chất hữu cơ cao (có thể lên đến 3000 mg/l), độ màu trên dƣới 1000 Pt – Co, hàm lƣợng SS có thể bằng 2000 mg/l. Theo kết quả phân tích nƣớc thải ở làng nghề dệt nhuộm Vạn Phúc (Hà Tây) thì chỉ số BOD là 67 – 159mg/l; COD là 139 – 423mg/l; SS là 167 – 350mg/l, và kim loại nặng trong nƣớc nhƣ Fe là 7,68 mg/l; Pb là 2,5 mg/l; Cr6+ là 0.08 mg/l [Trung tâm công nghệ xử lý môi trường, Bộ tư lệnh hoá học, 2003]. Theo số liệu của Sở Tài nguyên Môi trƣờng Thái Bình, hàng năm làng nghề Nam Cao sử dụng khoảng 60 tấn hóa chất các loại nhƣ ôxy già, nhớt thủy tinh, xà phòng, bồ tạt, Javen, thuốc nhuộm nấu tẩy và in nhuộm. Các thông số ô nhiễm môi trƣờng ở Nam Cao cho thấy hàm lƣợng chất rắn lơ lửng trong nƣớc thải cao hơn tiêu chuẩn cho phép 3,75 lần, hàm lƣợng BOD cao hơn tiêu chuẩn cho phép tới 4,24 lần, hàm lƣợng COD cao hơn tiêu chuẩn cho phép 3 lần. Thực chất, tiêu chuẩn Greentrade Barrier - tiêu chuẩn thƣơng mại “xanh”, cũng chính là một rào cản thƣơng mại xanh. Rào cản thƣơng mại xanh đƣợc áp dụng đối với hàng may mặc là đòi hỏi các sản phẩm phải đáp ứng đƣợc các tiêu chuẩn sinh thái quy định, an toàn về sức khỏe đối với ngƣời sử dụng, không gây ô nhiễm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 2 SVTH: LÊ HẢI SƠN môi trƣờng trong sản xuất, bắt buộc các nhà xuất khẩu phải tuân thủ. Nhƣ vậy là, trong cuộc cạnh tranh quyết liệt sau khi hạn ngạch dệt may đƣợc rỡ bỏ và một số tiêu chuẩn đƣợc các thị trƣờng EU, Mỹ, Nhật... Áp dụng, thì rào cản thƣơng mại “xanh” là một thách thức, trở ngại lớn đối với tất cả các nƣớc xuất khẩu hàng dệt may. Chính vì những yêu cầu hết sức cấp thiết đó nên trong chuyên đề này nhóm sẽ đề xuất “Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành dệt nhuộm công suất 300m 3/ngày đêm”. 2. Mục tiêu của đề tài Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải dệt nhuộm có công suất 300m 3/ngày đêm đạt tiêu chuẩn QCVN 24:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải công nghiệp (cột B). 3. Phƣơng pháp nghiên cứu đề tài 1. Biên hội và tổng hợp tài liệu. 2. So sánh đối chiếu và lựa chọn công nghệ. 3. Trích dẫn một số tiêu chuẩn trong QCVN 24:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải công nghiệp. 4. Tính toán và đề xuất công nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm. 4. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Hiện nay các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải dệt nhuộm đa số đều sử dụng phƣơng pháp hóa lý, nhƣ vậy sẽ tiêu tốn một lƣợng hóa chất rất lớn và không đáp ứng đƣợc yêu cầu kinh tế, làm cho giá thành xử lý 1m3 nƣớc thải sẽ rất lớn. Trong chuyên đề này sẽ trình bày phƣơng pháp xử lý nƣớc thải dệt nhuộm bằng phƣơng pháp sinh học kết hợp với hóa lý, nhằm xử lý triệt để nƣớc thải và mang lại tính kinh tế trong quá trình xử lý. Tỉnh Long An hiện nay có nhiều nhà máy dệt nhuộm nhƣng vẫn chƣa có hệ thống xử lý hoạt động hiệu quả, nhóm chúng tôi hy vọng tập tài liệu này sẽ đƣợc áp dụng để xử lý nƣớc thải ngành dệt nhuộm trên địa bàn tỉnh. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 3 SVTH: LÊ HẢI SƠN 5. Giới hạn của đề tài Nghiên cứu phƣơng pháp xử lý hệ thống xử lý nƣớc thải ngành công nghiệp dệt nhuộm trong nƣớc và áp dụng trên địa bàn tỉnh Long An. Đề tài chỉ trình bày quy trình công nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm đạt tiêu chuẩn QCVN 24:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải công nghiệp ( Cột B). Với các thông số đầu vào nhƣ sau: pH = 8 - 10 BOD5 = 860 (mg/l) COD = 1430 (mg/l) SS = 560 (mg/l) Độ màu = 1000 (Pt – Co) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 4 SVTH: LÊ HẢI SƠN CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM 1.1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM Nguyên liệu chủ yếu của công nghiệp dệt là xơ bông, xơ nhân tạo hoặc tổng hợp và len. Ngoài ra còn dùng các xơ đay gai, tơ tằm. 1.1.1. Các quá trình cơ bản trong công nghệ dệt nhuộm Thông thƣờng công nghệ dệt - nhuộm gồm ba quá trình cơ bản: kéo sợi, dệt vải và xử lý (nấu tẩy), nhuộm và hoàn thiện vải. Trong đó đƣợc chia thành các công đoạn sau: Làm sạch nguyên liệu: nguyên liệu thƣờng đƣợc đóng dƣới các dạng kiện bông thô chứa các sợi bong có kích thƣớc khác nhau cùng với các tạp chất tự nhiên nhƣ bụi, đất, hạt, cỏ rác… Nguyên liệu bông thô đƣợc đánh tung, làm sạch và trộn đều. Sau quá trình là, sạch, bông đƣợc thu dƣới dạng các tấm phẳng đều. Chải: các sợi bông đƣợc chải song song và tạo thành các sợi thô. Kéo sợi, đánh ống, mắc sợi: tiếp tục kéo thô tại các máy sợi con để giảm kích thƣớc sợi, tăng độ bền và quấn sợi vào các ống sợi thích hợp cho việc dệt vải. Sợi con trong các ống nhỏ đƣợc đánh ống thành các quả to để chuẩn bị dệt vải. Tiếp tục mắc sợi là dồn qua các quả ống để chuẩn bị cho công đoạn hồ sợi. Hồ sợi dọc: hồ sợi bằng hồ tinh bột và tinh bột biến tính để tạo màng hố bao quanh sợi, tăng độ bền, độ trơn và độ bóng của sợi để có thể tiến hành dệt vải. Ngoài ra còn dùng các loại hồ nhân tạo nhƣ polyvinylalcol PVA, polyacrylat,… Dệt vải: kết hợp sợi ngang với sợi dọc đã mắc thành hình tấm vải mộc. Giũ hồ: tách các thành phần của hồ bám trên vải mộc bằng phƣơng pháp enzym (1% enzym, muối và các chất ngấm) hoặc axit (dung dịch axit sunfuric 0.5%). Vải sau khi giũ hồ đƣợc giặc bằng nƣớc, xà phòng, xút, chất ngấm rồi đƣa sang nấu tẩy. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 5 SVTH: LÊ HẢI SƠN Nấu vải: Loại trừ phần hồ còn lại và các tạp chất thiên nhiên nhƣ dầu mỡ, sáp… Sau khi nấu vải có độ mao dẫn và khả năng thấm nƣớc cao, hấp thụ hóa chất, thuốc nhuộm cao hơn, vải mềm mại và đẹp hơn. Vải đƣợc nấu trong dung dịch kiềm và các chất tẩy giặt ở áp suất cao (2 - 3 at) và ở nhiệt độ cao (120 - 130 oC). Sau đó, vải đƣợc giặt nhiều lần. Làm bóng vải: mục đích làm cho sợi cotton trƣơng nở, làm tăng kích thƣớc các mao quản giữa các phần tử làm cho xơ sợi trở nên xốp hơn, dễ thấm nƣớc hơn, bóng hơn, tăng khả năng bắt màu thuốc nhuộm. Làm bóng vải thông thƣờng bằng dung dịch kiềm dung dịch NaOH có nồng độ từ 280 đến 300g/l, ở nhiệt độ thấp 10 - 20 oC. sau đó vải đƣợc giặt nhiều lần. Đối với vải nhân tạo không cần làm bóng. Tẩy trắng: mục đích tẩy màu tự nhiên của vải, làm sạch các vết bẩn, làm cho vải có độ trắng đúng yêu cầu chất lƣợng. Các chất tẩy thƣờng dùng là natri clorit NaClO2, natri hypoclorit NaOCl hoặc hyrdo peroxyte H2O2 cùng với các chất phụ trợ. Trong đó đối với vải bông có thể dùng các loại chất tẩy H2O2, NaOCl hay NaClO2. Nhuộm vải hoàn thiện: mục đích tạo màu sắc khác nhau của vải. Thƣờng sử dụng các loại thuốc nhuộm tổng hợp cùng với các hợp chất trợ nhuộm để tạo sự gắn màu của vải. Phần thuốc nhuộm dƣ không gắn vào vải, đi vào nƣớc thải phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ công nghệ nhuộm, loại vải cần nhuộm, độ màu yêu cầu,… Thuốc nhuộm trong dịch nhuộm có thể ở dạng tan hay dạng phân tán. Quá trình nhuộm xảy ra theo 4 bƣớc: - Di chuyển các phân tử thuốc nhuộm đến bề mặt sợi. - Gắn màu vào bề mặt sợi. - Khuyết tán màu vào trong sợi, quá trình xảy ra chậm hơn quá trình trên. - Cố định màu và sợi. In hoa là tạo ra các vân hoa có một hoặc nhiều màu trên nền vải trắng hoặc vải màu, hồ in là một hỗn hợp gồm các loại thuốc nhuộm ở dạng hòa tan hay pigment dung môi. Các lớp thuốc nhuộm cùng cho in nhƣ pigment, hoạt tính, hoàn nguyên, ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 6 SVTH: LÊ HẢI SƠN azo không tan và indigozol. Hồ in có nhiều loại nhƣ hồ tinh bột, dextrin, hồ alginat natri, hồ nhũ tƣơng hay hồ nhũ hóa tổng hợp. Sau nhuộm và in, vải đƣợc giặt lạnh nhiều lần. Phần thuốc nhuộm không gắn vào vải và các hóa chất sẽ đi vào nƣớc thải. Văng khổ, hoàn tất vải với mục đích ổn định kích thƣớc vải, chống nhàu và ổn định nhiệt, trong đó sử dụng một số hóa chất chống màu, chất làm mềm và hóa chất nhƣ metylic, axit axetic, formaldehit. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 7 SVTH: LÊ HẢI SƠN Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm hàng sợi bông & các nguồn nước thải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 8 SVTH: LÊ HẢI SƠN 1.1.2. Các loại thuốc nhuộm thƣờng dùng trong ngành dệt nhuộm Thuốc nhuộm hoạt tính Các loại thuốc nhuộm thuộc nhóm này có công thức cấu tạo tổng quát là S-F- T-X trong đó: S là nhóm làm cho thuốc nhuộm có tính tan; F là phần mang màu, thƣờng là các hợp chất Azo (-N=N-), antraquinon, axit chứa kim loại hoặc ftaloxiamin; T là gốc mang nhóm phản ứng; X là nhóm phản ứng. Loại thuốc nhuộm này khi thải vào môi trƣờng có khả năng tạo thành các amin thơm đƣợc xem là tác nhân gây ung thƣ. Thuốc nhuộm trực tiếp Đây là thuốc nhuộm bắt màu trực tiếp với xơ sợi không qua giai đoạn xử lý trung gian, thƣờng sử dụng để nhuộm sợi 100% cotton, sợi protein (tơ tằm) và sợi poliamid, phần lớn thuốc nhuộm trực tiếp có chứa azo (môn, di and poliazo) và một số là dẫn xuất của dioxazin. Ngoài ra, trong thuốc nhuộm còn có chứa các nhóm làm tăng độ bắt màu nhƣ triazin và salicylic axit có thể tạo phức với các kim loại để tăng độ bền màu. Thuốc nhuộm hoàn nguyên Thuốc nhuộm hoàn nguyên gồm 2 nhóm chính: nhóm đa vòng có chứa nhân antraquinon và nhóm indigoit có chứa nhân indigo. Công thức tổng quát là R=C- O; trong đó R là hợp chất hữu cơ nhân thơm, đa vòng. Các nhân thơm đa vòng trong loại thuốc nhuộm này cũng là tác nhân gây ung thƣ, vì vậy khi không đƣợc xử lý, thải ra môi trƣờng, có thể ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời. Thuốc nhuộm phân tán Nhóm thuốc nhuộm này có cấu tạo phân tử tƣ gốc azo và antraquinon và nhóm amin (NH2, NHR, NR2, NR-OH), dùng chủ yếu để nhuộm các loại sợi tổng hợp (sợi axetat, sợi polieste…) không ƣa nƣớc. Thuốc nhuộm lưu huỳnh Là nhóm thuốc nhuộm chứa mạch dị hình nhƣ tiazol, tiazin, zin… trong đó có cầu nối –S-S- dùng để nhuộm các loại sợi cotton và viscose. Thuốc nhuộm axit ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 9 SVTH: LÊ HẢI SƠN Là các muối sunfonat của các hợp chất hữu cơ khác nhau có công thức là R- SO3Na khi tan trong nƣớc phân ly thành nhóm R-SO3 mang màu. Các thuốc nhuộm này thuộc nhóm mono, diazo và các dẫn xuất của antraquinon, triaryl metan… Thuốc in, nhuộm pigmen Có chứa nhóm azo, hoàn nguyên đa vòng, ftaoxianin, dẫn suất của antraquinon… 1.1.3. Nhu cầu về nƣớc và nƣớc thải trong xí nghiệp dệt nhuộm Công nghệ dệt nhuộm sử dụng nƣớc khá lớn: từ 12 đến 65 lít nƣớc cho 1 mét vải và thải ra từ 10 đến 40 lít nƣớc. Nước dùng trong nhà máy dệt phân bố như sau: Sản xuất hơi nƣớc 5.3% Làm mát thiết bị 6.4% Phun mù và khử bụi trong các phân xƣởng 7.8% Nƣớc dùng trong các công đoạn công nghệ 72.3% Nƣớc vệ sinh và sinh hoạt 7.6% Phòng hỏa và cho các việc khác 0.6% Nƣớc thải từ công nghiệp dệt cũng rất đa dạng và phức tạp, nhu cầu nƣớc cho công nghiệp dệt cũng rất lớn. Từ đó lƣợng nƣớc thải từ những công nghệ này cũng rất nhiều. Hàng len nhuộm, dệt thoi là: 100 - 240 m3/tấn Hàng vải bông, nhuộm, dệt thoi: 50 - 240 m3/tấn, bao gồm: Hồ sợi: 0.02 m3 Nấu, giũ hồ tẩy: 30 - 120 m3 Nhuộm: 50 - 240 m3 Hàng vải bông in hoa, dệt thoi là 65 - 280 m3/tấn, bao gồm: Hồ sợi: 0.02 m3 Giũ hồ, nấu tẩy: 30-120 m3 In sấy: 5-20 m3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 10 SVTH: LÊ HẢI SƠN Giặt: 30-140 m3 Khăn len màu từ sợi polycrylonitrit là 40-140 m3/tấn, bao gồm: Nhuộm sợi: 30-80 m3 Giặt sau dệt: 10-70 m3 Vải trắng từ polyacrylonitrit là 20-60 m3 . (Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, Công nghệ xử lý nước thải, NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM, Năm 2003) 1.2. CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM CHÍNH TRONG NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM Nƣớc thải từ các xí nghiệp dệt nhuộm rất phức tạp, nó bao gồm cả các chất hữu cơ, các chất màu và các chất độc hại cho môi trƣờng. Các chất gây ô nhiễm môi trƣờng chính có trong nƣớc thải của xí nghiệp dệt, nhuộm bao gồm: - Tạp chất tách ra từ xơ sợi, nhƣ dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ, các chất bẩn dính vào sợi (trung bình là 6% khới lƣợng xơ sợi). - Các hóa chất dùng trong quá trình công nghệ: hồ tinh bột, tinh bột biến tính, dextrin, aginat, các loại axit, xút, NaOCl, H2O2, soda, sunfit… Các loại thuốc nhuộm, các chất phụ trợ, chất màu, chất cầm màu, hóa chất tẩy giặt. Lƣợng hóa chất sử dụng đối với từng loại vải, từng loại mầu là rất khác nhau và phần dƣ thừa đi vào nƣớc thải tƣơng ứng. - Đối với mặt hàng len từ lông cừu, nguyên liệu là len thô mang rất nhiều tạp chất (250-600 kg/tấn) đƣợc chia thành: + 25-30% mỡ (axít béo và sản phẩm cất mỡ, lông cừu) + 10-15% đất và cát + 40-60% mƣối hữu cơ và các sản phẩm cất mỡ, lông cừu. Mỗi công đoạn của công nghệ có các dạng nƣớc thải và đặc tính của chúng. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 11 SVTH: LÊ HẢI SƠN Bảng1.1: Các chất gây ô nhiễm và đặc tính nước thải ngành dệt - nhuộm Công đoạn Chất ô nhiễm trong nƣớc thải Đặc tính của nƣớc thải Hồ sợi, giũ hồ Tinh bột, glucozo, carboxy metyl xelulozo, polyvinyl alcol, nhựa, chất béo và sáp. BOD cao (34-50% tổng sản lƣợng BOD). Nấu, tẩy NaOH, chất sáp và dầu mỡ, tro, soda, silicat natri và xo sợi vụn. Độ kiềm cao, màu tối, BOD cao (30% tổng BOD). Tẩy trắng Hipoclorit, hợp chất chứa clo, NaOH, AOX, axit… Độ kiềm cao, chiếm 5%BOD. Làm bông NaOH, tạp chất. Độ kiềm cao, BOD thấp (dƣới 1% tổng BOD). Nhuộm Các loại thuốc nhuộm, axitaxetic và các muối kim loại. Độ màu rất cao, BOD khá cao (6% tổng BOD), TS cao. In Chất màu, tinh bột, dầu, đất sét, muối kim loại,axit… Độ màu cao, BOD cao và dầu mỡ. Hoàn thiện Vệt tinh bột, mỡ động vật, muối. Kiềm nhẹ, BOD thấp, lƣợng nhỏ. (Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, Công nghệ xử lý nước thải, NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM, Năm 2003) Bảng1.2: Đặc tính nước thải của một số xí nghiệp Dệt nhuộm ở Việt Nam Đặc tính sản phẩm Đơn vị Hàng bông dệt thoi Hàng pha dệt kim Dệt len Sợi Nƣớc thải m 3/tấn vải 394 264 114 236 pH 8-11 9-10 9 9-11 TS mg/l 400-1000 950-1380 420 800-1300 BOD5 mg/l 70-135 90-220 120-130 90-130 COD mg/l 150-380 230-500 400-450 210-230 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 12 SVTH: LÊ HẢI SƠN Độ màu Pt-Co 350-600 250-500 260-300 (Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, Công nghệ xử lý nước thải, NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM, Năm 2003) Bảng1.3: Nồng độ của một số chất ô nhiễm trong nước thải Dệt nhuộm. Thành phần Đơn vị Nồng độ pH 2-14 COD Mg/l 60-5000 BOD Mg/l 20-3000 PO4 3- Mg/l 10-1800 SO4 2- Mg/l <5 Độ màu Pt-Co 40-5000 Q m 3/tấn sp 4-4000 (Nguồn: Hoàng Huệ, Xử lý nước thải, NXB Xây Dựng, Năm 1996.) Bảng1.4: Tính chất nước thải của nhà máy Dệt nhuộm Dũng Tâm Thành phần Đơn vị Nồng độ pH 8-10 COD Mg/l 1430 BOD Mg/l 860 SS Mg/l 560 Độ màu Pt-Co 1000 (Nguồn: Ban quản trị nhà máy cung cấp năm 2010.) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 13 SVTH: LÊ HẢI SƠN Bảng1.5: QCVN 24:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải công nghiệp TT Thông số Đơn vị Giá trị C A B 1 Nhiệt độ 0C 40 40 2 pH - 6-9 5,5-9 3 Mùi - Không khó chịu Không khó chịu 4 Độ mầu (Co-Pt ở pH = 7) - 20 70 5 BOD5 (20 0 C) mg/l 30 50 6 COD mg/l 50 100 7 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 8 Asen mg/l 0,05 0,1 9 Thuỷ ngân mg/l 0,005 0,01 10 Chì mg/l 0,1 0,5 11 Cadimi mg/l 0,005 0,01 12 Crom (VI) mg/l 0,05 0,1 13 Crom (III) mg/l 0,2 1 14 Đồng mg/l 2 2 15 Kẽm mg/l 3 3 16 Niken mg/l 0,2 0,5 17 Mangan mg/l 0,5 1 18 Sắt mg/l 1 5 19 Thiếc mg/l 0,2 1 20 Xianua mg/l 0,07 0,1 21 Phenol mg/l 0,1 0,5 22 Dầu mỡ khoáng mg/l 5 5 23 Dầu động thực vật mg/l 10 20 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 14 SVTH: LÊ HẢI SƠN 24 Clo dƣ mg/l 1 2 25 PCB mg/l 0,003 0,01 26 Hoá chất bảo vệ thực vật lân hữu cơ mg/l 0,3 1 27 Hoá chất bảo vệ thực vật Clo hữu cơ mg/l 0,1 0,1 28 Sunfua mg/l 0,2 0,5 29 Florua mg/l 5 10 30 Clorua mg/l 500 600 31 Amoni (tính theo Nitơ) mg/l 5 10 32 Tổng Nitơ mg/l 15 30 33 Tổng Phôtpho mg/l 4 6 34 Coliform MPN/100ml 3000 5000 35 Tổng hoạt độ phóng xạ á Bq/l 0,1 0,1 36 Tổng hoạt độ phóng xạ â Bq/l 1,0 1,0 (Nguồn: Thông tư số 25/2009/TT-BTNMT ngày 16 tháng 11 năm 2009 của Bộ Tài nguyên và Môi trường.) 1.3. ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM TRONG NƢỚC THẢI NGÀNH DỆT NHUỘM ĐẾN NGUỒN TIẾP NHẬN - Độ kiềm cao làm tăng pH của nƣớc. Nếu pH > 9 sẽ gây độc hại đối với thủy tinh, gây ăn mòn các công trình thoát nƣớc và hệ thong xử lý nƣớc thải. - Muối trung tính làm tăng hàm lƣợng tổng rắn. Lƣợng thải lớn gây tác hại đối với đời sống thủy sinh do làm tăng áp suất thẩm thấu, ảnh hƣởng đến quá trình trao đổi của tế bào. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 15 SVTH: LÊ HẢI SƠN - Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD, COD của nguồn nƣớc, gây tác hại đối với đời sống thủy sinh do làm giảm oxy hòa tan trong nguồn nƣớc. - Độ màu cao do lƣợng thuốc nhuộm dƣ đi vạo nƣớc thải gây màu cho dòng tiếp nhận, ảnh hƣởng tới quá trình quang hợp của các loài thủy sinh, ảnh hƣởng xấu tới cảnh quan. - Hàm lƣợng ô nhiễm các chất hữu cơ cao sẽ làm giảm oxy hòa tan trong nƣớc ảnh hƣởng tới sự sống của các loài thủy sinh. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 16 SVTH: LÊ HẢI SƠN CHƢƠNG 2 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM Do đặc thù của công nghệ, nƣớc thải dệt nhuộm chứa tổng hàm lƣợng chất rắn TS, chất rắn lơ lửng, độ màu, BOD, COD cao nên chọn phƣơng pháp xử lý thích hợp phải dựa vào nhiều yếu tố nhƣ lƣợng nƣớc thải, đặc tính nƣớc thải, tiêu chuẩn thải, xử lý tập trung hay cục bộ. Về nguyên lý xử lý, nƣớc thải dệt nhuộm có thể áp dụng các phƣơng pháp sau: - Phƣơng pháp cơ học. - Phƣơng pháp hóa học. - Phƣơng pháp hóa – lý. - Phƣơng pháp sinh học. 2.1 XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC Thƣờng đƣợc áp dụng ở giai đoạn đầu của quy trình xử lý, quá trình đƣợc xem nhƣ bƣớc đệm để loại bỏ các tạp chất vô cơ và hữu cơ không tan hiện diện trong nƣớc nhằm đảm bảo tính an toàn cho các thiết bị và các quá trình xử lý tiếp theo. Tùy vào kích thƣớc, tính chất hóa lý, hàm lƣợng cặn lơ lửng, lƣu lƣợng nƣớc thải và mức độ làm sạch mà ta sử dụng một trong các quá trình sau: lọc qua song chắn rác hoặc lƣới chắn rác, lắng dƣới tác dụng của lực ly tâm, trọng trƣờng, lọc và tuyển nổi. Xử lý cơ học nhằm mục đích  Tách các chất không hòa tan, những vật chất có kích thƣớc lớn nhƣ nhánh cây, gỗ, nhựa, lá cây, giẻ rách, dầu mỡ... ra khỏi nƣớc thải.  Loại bỏ cặn nặng nhƣ sỏi, thủy tinh, cát...  Điều hòa lƣu lƣờng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc thải.  Nâng cao chất lƣợng và hiệu quả của các bƣớc xử lý tiếp theo. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 17 SVTH: LÊ HẢI SƠN 2.1.1 Song chắn rác Song chắn rác gồm các thanh kim loại tiết diện chữ nhật hình tròn, hình chữ nhật hoặc hình bầu dục. Song chắn rác đƣợc chia làm 2 loại, loại di động và loại cố định. Song chắn rác đƣợc đặt nghiêng một góc 60 – 900 theo hƣớng dòng chảy. Song chắn rác nhằm chắn giữ các cặn bẩn có kích thƣớc lớn ở dạng sợi: giấy, rau cỏ, rác... 2.1.2 Lƣới chắn rác Để khử các chất lơ lửng có kích thƣớc nhỏ hoặc các sản phẩm có giá trị, thƣờng sử dụng lƣới lọc có kích thƣớc lỗ từ 0,5 – 1mm. Khi tang trống quay, thƣờng với vận tốc 0,1 đến 0,5 m/s, nƣớc thải thƣờng lọc qua bề mặt trong hay ngoài, tùy thuộc vào sự bố trí đƣờng ống dẫn nƣớc vào. Các vật thải đƣợc cào ra khỏi mặt lƣới bằng hệ thống cào. 2.1.3 Bể điều hòa Do đặc điểm của công nghệ sản xuất một số ngành công nghiệp, lƣu lƣợng và nồng độ nƣớc thải thƣờng không đều theo các giờ trong ngày. Sự dao động lớn về lƣu lƣợng này sẽ ảnh hƣởng không tốt đến những công trình xử lý phía sau. Để duy trì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lý ổn định, khắc phục đƣợc những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lƣu lƣợng của nƣớc thải và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học ngƣời ta sẽ thiết kế bể điều hòa. Thể tích bể phải tƣơng đƣơng 6 – 12h lƣu nƣớc trong bể với lƣu lƣợng xử lý trung bình. Bể điều hòa đƣợc phân loại nhƣ sau: - Bể điều hòa lƣu lƣợng. - Bể điều hòa nồng độ. - Bể điều hòa cả lƣu lƣợng và nồng độ. 2.2 XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP HÓA HỌC Các phƣơng pháp hóa học xử lý nƣớc thải gồm có: trung hòa, oxy hóa và khử. Tất cả các phƣơng pháp này đều dùng tác nhân hóa học nên tốn nhiều tiền. Ngƣời ta sử dụng các phƣơng pháp hóa học để khử các chất hòa tan và trong các hệ thống ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 18 SVTH: LÊ HẢI SƠN nƣớc khép kín. Đôi khi phƣơng pháp này đƣợc dùng để xử lý sơ bộ trƣớc khi xử lý sinh học hay sau công đoạn này nhƣ là một phƣơng pháp xử lý nƣớc thải lần cuối để thải vào nguồn. 2.2.1 Phƣơng pháp trung hòa Trung hòa nƣớc thải đƣợc thực hiện bằng nhiều cách khác nhau - Trộn lẫn nƣớc thải với axit hoặc kiềm. - Bổ sung các tác nhân hóa học. - Lọc nƣớc axit qua vật liệu lọc có tác dụng trung hòa. - Hấp thụ khí axit bằng chất kiềm hoặc hấp thụ amoniăc bằng nƣớc axit. Trong quá trình trung hòa một lƣợng bùn cặn đƣợc tạo thành. Lƣợng bùn này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nƣớc thải cũng nhƣ loại và lƣợng các tác nhân xử dụng cho quá trình. 2.2.2 Phƣơng pháp oxy hóa khử Để làm sạch nƣớc thải có thể dùng các chất oxy hóa nhƣ Clo ở dạng khí và hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, pemanganat kali, bicromat kali, oxy không khí, ozon... Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại trong nƣớc thải đƣợc chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nƣớc thải. Quá trình này tiêu tốn một lƣợng lớn tác nhân hóa học, do đó quá trình oxy hóa học chỉ đƣợc dùng trong những trƣờng hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nƣớc thải không thể tách bằng những phƣơng pháp khác. Oxy hóa bằng Clo Clo và các chất có chứa clo hoạt tính là chất oxy hóa thông dụng nhất. Ngƣời ta sử dụng chúng để tách H2S, hydrosunfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua ra khỏi nƣớc thải. Khi clo tác dụng với nƣớc thải xảy ra phản ứng Cl2 + H2O = HOCl + HCl HOCl # H+ + OCl - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 19 SVTH: LÊ HẢI SƠN Tổng clo, HOCl và OCl- đƣợc gọi là clo tự do hay clo hoạt tính. Các nguồn cung cấp clo hoạt tính còn có clorat canxi (CaOCl2), hypoclorit, clorat, dioxyt clo, clorat canxi đƣợc nhận theo phản ứng Ca(OH)2 + Cl2 = CaOCl2 + H2O Lƣợng clo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nƣớc thải là: 10 g/m3 đối với nƣớc thải sau xử lý cơ học, 5 g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn. Phương pháp Ozon hóa Ozo tác động mạnh mẽ với các chất khoáng và chất hữu cơ, oxy hóa bằng ozo cho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng của nƣớc. Sau quá trình ozo hóa số lƣợng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn 99%, ozo còn oxy hóa các hợp chất Nito, Photpho... 2.3 XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP HÓA - LÝ Cơ chế của phƣơng pháp hóa lý là đƣa vào nƣớc thải chất phản ứng nào đó, chất này phản ứng với các tập chất bẩn trong nƣớc thải và có khả năng loại chúng ra khỏi nƣớc thải dƣới dạng cặn lắng hoặc dạng hòa tan không độc hại. Các phƣợng pháp hóa lý thƣờng sử dụng để khử nƣớc thải là quá trình keo tụ, hấp phụ, trích ly, tuyển nổi... 2.3.1 Quá trình keo tụ tạo bông Quá trình này thƣờng đƣợc áp dụng để khử màu, giảm độ đục, cặn lơ lửng và vi sinh vật. Khi cho chất keo tụ vào nƣớc thô chứa cặn lắng chậm (hoặc không lắng đƣợc), các hạt mịn kết hợp lại với nhau thành các bông cặn lớn hơn và nặng, các bông cặn này có thể tự tách ra khỏi nƣớc bằng lắng trọng lực. Hầu hết chất keo tụ ở dạng Fe(III), Al(III); Al2(SO4)3.14H2O, FeCl3. Tuy nhiên trong thực tế ngƣời ta thƣờng sử dụng phèn sắt hơn do chúng có ƣu điểm nhiều hơn phèn nhôm. Trong quá trình keo tụ ngƣời ta còn sử dụng chất trợ keo tụ để tăng tính chất lắng nhanh và đặc chắc do đó sẽ hình thành bông lắng nhanh và đặc chắc nhƣ sét, silicat hoạt tính và polymer. 2.3.2 Phƣơng pháp trích ly ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 20 SVTH: LÊ HẢI SƠN Trích ly pha lỏng đƣợc ứng dụng để làm sạch nƣớc thải chứa phenol, dầu, axit hữu cơ, các ion kim loại... Phƣơng pháp này đƣợc ứng dụng khi nồng độ chất thải lớn hơn 3 – 4g/l, vì khi đó giá trị chất thu hồi mới bù đắp chi phí cho quá trình trích ly. Làm sạch nước bằng trích ly gồm 3 giai đoạn - Trộn mạnh nƣớc thải với chất trích ly (dung môi hữu cơ) trong điều kiệm bề mặt tiếp xúc phát triển giữa các chất lỏng hình thành 2 pha lỏng, một pha là chất trích ly với chất đƣợc trích ly, một pha là nƣớc thải với chất trích ly. - Phân riêng hai pha lỏng nói trên. - Tái sinh chất trích ly. Để giảm nồng độ chất tan thấp hơn giới hạn cho phép cần phải chọn đúng chất trích ly và vận tốc của nó khi cho vào nƣớc thải. 2.4 XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC Phƣơng pháp này dựa trên cơ sở hoạt động phân hủy chất hữu cơ có trong nƣớc thải của các vi sinh vật. Các vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dƣỡng và tạo năng lƣợng. Trong quá trình phát triển, chúng nhận các chất dinh dƣỡng để xây dựng tế bào, sinh trƣởng và sinh sản. Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng để xử lý hoàn toàn các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nƣớc thải. Công trình xử lý sinh học thƣờng đƣợc đặt sau khi nƣớc thải đã qua xử lý sơ bộ qua các công trình xử lý cơ học, hóa học, hóa lý. Quá trình sinh học gồm các bước - Chuyển các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hòa tan thành thể khí và các vỏ tế bào vi sinh. - Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất keo vô cơ trong nƣớc thải. - Loại các bông cặn ra khỏi nƣớc thải bằng quá trình lắng. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 21 SVTH: LÊ HẢI SƠN Chất nhiễm bẩn trong nƣớc thải dệt nhuộm phần lớn là những chất có khả năng phân hủy sinh học. Thƣờng nƣớc thải dệt nhuộm thiếu nguồn N và P dinh dƣỡng. Khi xử lý hiếu khí cần cân bằng dinh dƣỡng theo tỷ lệ BOD:N:P = 100:5:1 hoặc trộn nƣớc thải dệt nhuộm với nƣớc thải sinh hoạt để các chất dinh dƣỡng trong hỗn hợp cân đối hơn. Các công trình sinh học nhƣ: lọc sinh học, bùn hoạt tính, hồ sinh học hay kết hợp xử lý sinh học nhiều bậc... 2.5 MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM 2.5.1 Công nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm trong nƣớc 2.5.1.1 Qui trình công nghệ tổng quát xử lý nƣớc thải nhuộm vải Trong ngành công nghiệp dệt nhuộm, nƣớc thải nhuộm gồm ba loại chính:  Nƣớc thải phẩm nhuộm hoạt tính.  Nƣớc thải phẩm nhuộm sunfua.  Nƣớc thải tẩy. Thành phần tính chất nƣớc thải nhuộm đƣợc trình bày theo bản sau: Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả Nƣớc thải hoạt tính Nƣớc thải sunfua Nƣớc thải tẩy pH COD BOD5 N tổng P tổng SS Màu Độ đục mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Pt-Co FAU 10-11 450-1.500 200-800 5-15 0.7-3 - 7.000-50.000 140-1.500 >11 10.000-40.000 2.000-10.000 100-1.000 7-30 - 10.000-50.000 8.000-200.000 >12 9.000-30.000 4.000-17.000 200-1.000 10-30 - 500-2.000 1.000-5.000 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 22 SVTH: LÊ HẢI SƠN Do mỗi loại nƣớc thải có thành phần và tính chất đặc trƣng riêng nên công nghệ xử lý tƣơng ứng cũng khác nhau. Trƣớc tiên, ta phải tách riêng và xử lý sơ bộ loại trừ các tác nhân gây hại đối với vi sinh vật rồi nhập chung xử lý bằng sinh học. Nƣớc thải nhuộm vải có nồng độ chất hữu cơ cao, thành phần phức tạp và chứa nhiều hợp chất vòng khó phân hủy sinh học đồng thời các hóa chất phụ trợ trong quá trình nhuộm có khả năng gây ức chế vi sinh vật. Hơn nữa nhiệt độ nƣớc thải rất cao, không thích hợp đƣa trực tiếp vào hệ thống xử lý sinh học. Vì vậy, ta phải tiến hành xử lý hóa lý trƣớc khi đƣa vào các công trình sinh học nhằm loại trừ các yếu tố gây hại và tăng khả năng xử lý của vi sinh. Sơ đồ qui trình công nghệ tổng quát xử lý nước thải nhuộm vải Trong công nghệ này, nƣớc thải nhuộm ở các công đoạn sẽ đƣợc thu gom và xử lý sơ bộ riêng: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 23 SVTH: LÊ HẢI SƠN Hóa chất Nƣớc thải Song chắn rác Bể điều hòa Bể tuyển nổi Bể lọc sinh học Bể chứa Bể lọc áp lực Nguồn tiếp nhận - Nƣớc thải hoạt tính đƣợc tiến hành keo tụ bằng phèn sắt với pH là 10- 10.5, hiệu quả khử COD là 60-85%. - Nƣớc thải sunfua keo tụ ở pH khoảng 3, hiệu quả khử COD khoảng 70%. - Nƣớc thải tẩy đƣợc tiến hành trung hòa nhằm đƣa pH về 6.5. Khi đó H2O2 sẽ bị phân hủy thành O2 bay lên gây ra bọt đồng thời hồ sẽ đƣợc tách ra khỏi nƣớc. Sau đó, nƣớc tẩy sẽ đƣợc đƣa vào bể trộn cùng với nƣớc sau lắng của nƣớc thải hoạt tính và nƣớc thải sunfua. Bể trộn đóng vai trò điều hòa chất lƣợng nƣớc thải, vừa là nơi hiệu chỉnh pH cho quá trình lọc sinh học kỵ khí tiếp theo. Ở bể lọc kỵ khí, chất hữu cơ một phần sẽ bị phân hủy thành khí biogas hoặc chuyển hóa thành những hợp chất dễ phân hủy hơn và sẽ đƣợc tiếp tục oxy hóa sinh học trong bể aerotank. Nƣớc thải sau xử lý sinh học vẫn chƣa đạt tiêu chuẩn nên phải tiến hành xử lý bậc cao bằng phƣơng pháp keo tụ. Phần bùn thải ra từ các bể lắng đƣợc đƣa vào máy ép bùn, nƣớc tách từ bùn đƣợc đƣa trở lại bể trộn, bùn sau ép đƣợc đƣa đi chôn lấp. 2.5.1.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm đang đƣợc áp dụng: Mô tả tóm tắt công nghệ thiết bị ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 24 SVTH: LÊ HẢI SƠN Nƣớc thải trƣớc tiên theo cống thu gom, qua song chắn rác chảy vào bể điều hòa. Sau khi tập trung tại bể điều hòa, nƣớc thải đƣợc bơm lên bể tuyển nổi. Trên ống dẫn vào bể tuyển nổi có 03 đƣờng hóa chất châm vào là dung dịch trung hòa, dung dịch phản ứng và dung dịch trợ lắng. Quá trình xử lý trong bể tuyển nổi đƣợc thực hiện bằng cách hòa tan trong nƣớc những bọt khí nhỏ, các bọt khí này bám vào các hạt cặn làm cho tỷ trọng tổ hợp cặn khí giảm, lực đẩy nổi xuất hiện. Khi lực đẩy nổi đủ lớn, hỗn hợp cặn - khí nổi lên mặt nƣớc và đƣợc gạt ra ngoài bằng tấm gạt cao su gắn phía trên bể. Bên cạnh đó bể tuyển nổi còn thực hiện chức năng lắng. Do nƣớc thải vào bể đã đƣợc hòa trộn với các chất tạo pH, chất keo tụ nên trong bể tuyển nổi còn xảy ra quá trình keo tụ. Trên bể tuyển nổi có sử dụng một môtơ khuấy với tốc độ thích hợp để kích thích quá trình tạo bông. Các hạt bùn keo tụ tạo ra có tỷ trọng lớn lắng xuống đáy bể sẽ đƣợc lấy ra ngoài nhờ van xả đáy. Nƣớc thải từ máng thu nƣớc bể tuyển nổi tràn vào bể lọc sinh học từ dƣới lên trên qua lớp vật liệu nổi là các hạt polystyren. Các vi khuẩn hiện diện trong nƣớc thải dính bám lên lớp sinh khối nổi là những hạt polystyrene hay còn gọi là Biostyrene và chúng đƣợc loại bỏ bằng cách khống chế môi trƣờng hoạt động. Xác vi sinh vật và chất rắn lơ lửng trong nƣớc thải đƣợc loại bỏ bằng quá trình rửa ngƣợc. Đây là công nghệ lọc sinh học mới đƣợc áp dụng tại Việt Nam, có hiệu quả sử dụng rất cao, chiếm mặt bằng ít, giá thành thấp. Nƣớc thải tiếp tục tự chảy đến bể chứa để từ đó có thể bơm đến thiết bị lọc áp lực Bể lọc áp lực là công trình xử lý cuối cùng trong hệ thống xử lý nƣớc thải. Sau khi qua bể lọc áp lực, nƣớc thải có thể đƣợc xả ra cống. Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật khác - Nƣớc thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn Việt Nam (QCVN 24:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải công nghiệp nguồn xả loại B). - Giá thành xử lý 1m3 nƣớc thải: 1500 - 2000đ/m3 Ƣu điểm của CN/TB - Các thiết bị đƣợc chế tạo bằng thép nên có thể tháo ráp dễ dàng khi cần di dời - Mặt trong thiết bị đƣợc phủ epoxy chống ăn mòn, tăng thời gian sử dụng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 25 SVTH: LÊ HẢI SƠN - Hệ thống đƣợc điều khiển tự động, tránh cho công nhân có thể tiếp xúc trực tiếp với nƣớc thải độc hại - Diện tích chiếm dụng mặt bằng giảm 50% so với bể xây bằng xi măng - Thời gian thi công ngắn 2.5.2 Công nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm trên thế giới 2.5.2.1 Công nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm sợi bông ở Hà Lan Trong hệ thống có công đoạn xử lý hóa lý trƣớc công đoạn xử lý sinh học. Với các thông số nhƣ: Nƣớc thải có lƣu lƣợng 3.000 - 4.000 m3/h; COD = 400 - 1.000 mg/l; BOD5 = 200 - 400 mg/l. Nƣớc sau xử lý BOD5 < 50 mg/l, COD < 100 mg/l. Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nƣớc thải của công ty Stork Aqua (Hà Lan) 1. Sàng chắn rác; 2. Bể điều hòa; 3. Bể keo tụ; 4. thiết bị lắng bùn; 5. Bể sinh học; 6. Thiết bị xử lý bùn 2.5.2.2 Công nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm ở Greven (CHLB Đức) Nƣớc thải ở đây có chứa 15-20% nƣớc thải dệt nhuộm. Công suất của hệ thống là 6.000 - 7.000 m 3/ngày, trong đó có 1100 - 1300m3/ngày nƣớc thải dệt nhuộm. 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 26 SVTH: LÊ HẢI SƠN Ca(OH)2 Nƣớc thải 1 Nƣớc thải 2 Bể điều hòa Keo tụ Lắng Xử lý sinh học nhiều bậc Lắng Hồ nhân tạo Nguồn tiếp nhận Xừ lý bùn yếm khí Lọc ép Bùn Phèn sắt Hình 3.2:Sơ đồ hệ thống xử lý nƣớc thải sinh hoạt lần nƣớc thải dệt nhuộm (nƣớc thải dệt nhuộm chiếm 15 đến 20%) ở Greven – CHLB Đức ). Sơ đồ này theo nguyên lý kết hợp xử lý hóa lý và sinh học nhiều bậc, sau lắng 2 là một hồ nhân tạo (có thể là một hồ chứa lớn). Phần bùn lấy ra từ các bể lắng không đƣa tuần hoàn sử dụng lại mà đƣa vào xử lý kị khí, rồi lọc ép và đƣa đi chôn lấp. Nƣớc thải sau bể điều hòa cần điều chỉnh về pH tới 9.5 bằng vôi sữa. Phèn sắt đƣợc đƣa vào làm keo tụ là 170 g/m3. Ưu điểm: Lƣợng bùn tạo ra nhỏ (1m3 nƣớc thải tạo ra 0.6 kg bùn khô tuyệt đối). Kết hợp vừa xử lý nƣớc thải sinh hoạt vừa xử lý nƣớc thải dệt nhuộm. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 27 SVTH: LÊ HẢI SƠN CHƢƠNG 3 ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN XỬ LÝ NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ CÔNG SUẤT 300M 3 /NG.Đ 3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 3.1.1 Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ dựa vào các yếu tố cơ bản sau:  Công suất trạm xử lý.  Thành phần và đặc tính của nƣớc thải.  Tiêu chuẩn xả nƣớc thải vào các nguồn tiếp nhận tƣơng ứng.  Phƣơng pháp sử dụng cặn.  Khả năng tận dụng các công trình có sẵn.  Điều kiện mặt nằng và đặc điểm địa chất thủy văn khu vực xây dựng.  Khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý.  Chi phí đầu tƣ xây dựng, quản lý, vận hành và bảo trì. 3.1.2 Yêu cầu xử lý Nƣớc thải trƣớc xử lý: pH = 8 - 10 BOD5 = 860 (mg/l) COD = 1430 (mg/l) SS = 560 (mg/l) Độ màu = 1000 (Pt – Co) Tổng N : 3,78 mg/l Tổng P : 1,54 mg/l Nƣớc thải sau xử lý: Đạt tiêu chuẩn QCVN 24:2009/BTNMT – Cột B pH = 5,5 - 9 BOD5 < 50 (mg/l) COD < 100 (mg/l) Nguồn tiếp nhận là hệ thống xử lý nƣớc thải tập trung của KCN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 28 SVTH: LÊ HẢI SƠN 3.2 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ NGUỒN TIẾP NHẬN QCVN 24:2009, CỘT B Hóa chất NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM BỂ THU GOM BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ ( AEROTANK) BỂ LẮNG II BỂ KHỬ TRÙNG MÁY TÁCH RÁC TỰ ĐỘNG THÁP GIẢI NHIỆT BỂ ĐIỀU HÕA Máy thổi khí BỂ KEO TỤ, TẠO BÔNG BỂ LẮNG I Máy thổi khí Hóa chất MÁY ÉP BÙN BỂ NÉN BÙN THÙNG CHỨA RÁC BÙN KHÔ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 29 SVTH: LÊ HẢI SƠN 3.2.1 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ A. Bể thu gom Nƣớc thải từ quá trình sản xuất của nhà máy đƣợc dẫn về bể thu gom. Bể thu gom là công trình chuyển tiếp giữa điểm phát sinh nƣớc thải và trạm xử lý. Bể thu gom có nhiệm vụ tiếp nhận, trung chuyển và tận dụng đƣợc cao trình của các công trình đơn vị phía sau. Nƣớc thải từ bể thu gom đƣợc bơm nƣớc thải bơm lên máy tách rác tự động trƣớc khi đến thiết bị giải nhiệt nƣớc thải. B. Máy tách rác tự động Máy tách rác có cấu tạo gồm một hoặc nhiều lƣợc cào rác đồng thời có hai má cao su làm kín mƣơng dẫn nƣớc thải. Điều này cho phép toàn bộ dòng nƣớc thải chảy vào máy tách rác và máy có thể hoạt động trong điều kiện mực nƣớc của dòng chảy thay đổi. Lƣợc cào rác hoạt động lên xuống liên tục cho phép tránh đƣợc hiện tƣợng tắc nghẽn của dòng chảy. Máy tách rác đƣợc thiết kế, chế tạo đồng bộ và kết cấu gọn nhẹ, cho phép lắp đặt nhanh chóng và có thể hoạt động độc lập với các hạng mục khác của hệ thống xử lý nƣớc thải. Hầu hết các chi tiết cấu tạo của máy tách rác bằng thép không rỉ, cho phép hoạt động ổn định lâu dài trong những môi trƣờng khắc nghiệt cũng nhƣ hoạt động liên tục theo thời gian. C. Thiết bị giải nhiệt nƣớc thải Nƣớc thải của ngành dệt nhuộm có tính chất đặc trƣng đó là nhiệt độ rất cao. nhiệt độ phát sinh trong quá trình hấp vải trƣớc khi nhuộm. Thiết bị giải nhiệt đƣợc đặt ngay trƣớc công trình xử lý nhằm giảm nhiệt độ của nƣớc thải đến ngƣỡng cho phép. Tạo điều kiện cho các quá trình phía sau nhất là công đoạn xử lý bằng sinh học hoạt động có hiệu quả cao nhất. Hiện nay , trên thị trƣờng cung cấp rất nhiều các thiết bị giải nhiệt bao gồm cả hàng Việt Nam lẫn ngoại nhập. D. Bể điều hoà Bể điều hòa là nơi tập trung các nguồn nƣớc thải thành một nguồn duy nhất và đồng thời để chứa cho hệ thống hoạt động liên tục. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 30 SVTH: LÊ HẢI SƠN Do tính chất của nƣớc thải dao động theo thời gian trong ngày, (phụ thuộc nhiều vào các yếu tố nhƣ: nguồn thải và thời gian thải nƣớc). Vì vậy, bể điều hòa là công trình đơn vị không thể thiếu trong bất kỳ một trạm xử lý nƣớc thải nào. Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lƣu lƣợng và nồng độ nƣớc thải, tạo chế độ làm việc ổn định và liên tục cho các công trình xử lý, tránh hiện tƣợng hệ thống xử lý bị quá tải. Đồng thời không khí cũng đƣợc sục liên tục vào bể qua hệ thống ống đục lỗ phân phối khí nhằm tránh quá trình yếm khí xảy ra dƣới đáy bể điều hòa. Nƣớc thải sau bể điều hòa đƣợc bơm lên bể keo tụ, chỉnh pH (đồng thời hóa chất keo tụ và hóa chất chỉnh pH đƣợc bơm định lƣợng bơm vào). E. Bể keo tụ, tạo bông Sử dụng để hòa trộn các chất với nƣớc thải nhằm điều chỉnh độ kiềm của nƣớc thải, tạo ra bông cặn lớn có trọng lƣợng đáng kể và dễ dàng lắng lại khi qua bể lắng I. Ở đây sử dụng phèn nhôm để tạo ra các bông cặn vì phèn nhôm hòa tan trong nƣớc tốt, chi phí thấp. Nhờ cánh khuấy khuấy trộn chậm hóa chất tạo bông với dòng nƣớc thải. Moteur cánh khuấy giúp cho trình hòa trộn giữa hóa chất với nƣớc thải đƣợc hoàn toàn nhƣng không phá vỡ sự kết dính giữa các bông cặn. Nhờ có chất trợ keo tụ bông mà các bông cặn hình thành kết dính với nhau tạo thành những bông cặn lớn hơn có tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của nƣớc nhiều lần nên rất dễ lắng xuống đáy bể và tách ra khỏi dòng nƣớc thải. Nƣớc thải từ bể keo tụ bông tiếp tục tự chảy qua bể lắng I. F. Bể lắng 1 Nƣớc thải từ bể tạo bông đƣợc dẫn vào ống phân phối nhằm phân phối đều trên toàn bộ mặt diện tích ngang ở đáy bể. Ống phân phối đƣợc thiết kế sao cho nƣớc khi ra khỏi ống và đi lên với vận tốc chậm nhất (trong trạng thái tĩnh), khi đó các bông cặn hình thành có tỉ trọng đủ lớn thắng đƣợc vận tốc của dòng nƣớc thải đi lên sẽ lắng xuống đáy bể lắng. Hàm lƣợng cặn (SS) trong nƣớc thải ra khỏi thiết bị lắng giảm 85 - 95%. Cặn lắng ở đáy bể lắng đƣợc dẫn qua bể tách bùn rồi đƣợc bơm định kỳ đến bể nén bùn. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 31 SVTH: LÊ HẢI SƠN Một số bông cặn và bọt khí nƣớc không lắng xuống đáy bể mà sẽ nổi lên trên mặt nƣớc. Nhờ có hệ thống đập thu nƣớc và chắn bọt mà các bông cặn và bọt khí không theo nƣớc ra ngoài đƣợc. Các bông cặn và bọt khí đƣợc giữ ở mặt nƣớc và đƣợc xả ngoài qua qua hệ thống phểu thu bọt đến bể tách bùn. Hình: 2.2 Cấu tạo bể lắng. Nƣớc thải sau khi lắng các bông cặn sẽ qua máng thu nƣớc và đƣợc dẫn qua bể sinh học hiếu khí Aerotank. G. Bể sinh học hiếu khí Aerotank Bể xử lý sinh học hiếu khí bằng bùn hoạt tính lơ lửng là công trình đơn vị quyết định hiệu quả xử lý của hệ thống vì phần lớn những chất gây ô nhiễm trong nƣớc thải. Trong bể Aerotank lƣợng khí Oxy đƣợc cung cấp liên tục trong ngày, chúng có đủ thời gian để nuôi dƣỡng các chủng vi sinh vật trong nƣớc tồn tại và tăng trƣởng. Oxy còn có tác dụng xáo trộn nƣớc thải liên tục, làm tăng thời gian tiếp xúc giữa khí và nƣớc thải. Quá trình trên diễn ra liên tục sẽ tạo điều kiện thích nghi nhanh của vi sinh vật đặc trƣng trong xử lý nƣớc thải dệt nhuộm. Các chất hữu cơ ô nhiễm sinh học đƣợc chủng sinh vật đặc trƣng dần thích nghi, chuyển hóa bằng cơ chế hấp thụ, hấp phụ ở bề mặt và bắt đầu phân hủy tạo ra CO2, H2O, H2S, CH4… cùng tế bào vi sinh vật mới. Việc thổi khí liên tục nhằm tạo điều kiện cho vi sinh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 32 SVTH: LÊ HẢI SƠN vật sử dụng Oxy để phát triển và xử lý các hợp chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học nhanh hơn. Nƣớc sau khi ra khỏi công trình đơn vị này, hàm lƣợng COD và BOD giảm 80- 95%. H. Bể lắng II Nhiệm vụ: lắng các bông bùn vi sinh từ quá trình sinh học và tách các bông bùn này ra khỏi nƣớc thải. Nƣớc thải từ bể lọc sinh học đƣợc dẫn vào ống phân phối nhằm phân phối đều trên toàn bộ mặt diện tích ngang ở đáy thiết bị. Ống phân phối đƣợc thiết kế sao cho nƣớc khi ra khỏi ống và đi lên với vận tốc chậm nhất (trong trạng thái tĩnh), khi đó các bông cặn hình thành có tỉ trọng đủ lớn thắng đƣợc vận tốc của dòng nƣớc thải đi lên sẽ lắng xuống đáy thiết bị lắng. Nƣớc thải ra khỏi thiết bị lắng có nồng độ COD, BOD giảm 80-90% (hiệu quả lắng đạt 75-90%). Bùn dƣ lắng ở đáy bể lắng đƣợc tập trung về giữa đáy bể và đƣợc dẫn qua bể tách bùn rồi đƣợc bơm định kỳ đến bể nén bùn. Nƣớc thải sau khi lắng các bông bùn sẽ qua máng thu nƣớc và đƣợc dẫn qua bể khử trùng. I. Bể khử trùng Nƣớc thải sau khi xử lý bằng phƣơng pháp sinh học còn chứa khoảng 105 – 106 vi khuẩn trong 100ml, hầu hết các loại vi khuẩn này tồn tại trong nƣớc thải không phải là vi trùng gây bệnh, nhƣng cũng không loại trừ một số loài vi khuẩn có khả năng gây bệnh. Khi cho Chlorine vào nƣớc, dƣới tác dụng chảy rối do cấu tạo vách ngăn của bể và hóa chất Chlorine có tính oxi hóa mạnh sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây phản ứng với men bên trong của tế bào vi sinh vật làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt. Nƣớc thải sau khi qua hệ thống xử lý đạt tiêu chuẩn nguồn xả: Cột B, QCVN 24:2009. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 33 SVTH: LÊ HẢI SƠN J. Bể nén bùn Do hàm lƣợng nƣớc chứa trong bùn tại bể lắng 1 và bể lắng 2 rất cao, do đó bùn cần phải đƣa về bể nén bùn trƣớc khi qua máy ép bùn và thải bỏ. Phần nƣớc dƣ sau bể nén bùn có chất lƣợng nƣớc thấp nên đƣợc đƣa trở lại bể thu gom để tiếp tục xử lý. K. Máy ép bùn Máy ép bùn đƣợc sử dụng để ép ráo bùn trƣớc khi đƣợc đơn vị thu gom đến thu gom thải bỏ đúng theo quy định. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 34 SVTH: LÊ HẢI SƠN CHƢƠNG IV TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI 4.1. Song chắn rác 4.1.1.Nhiệm vụ Đặt trƣớc hố thu gom nƣớc thải từ các đƣờng ống nhằm loại bỏ các loại rác thô: cành cây, lá cây, giấy, ra cỏ, ... 4.1.2.Tính toán SCR có thể đặt vuông góc so với phƣơng nằm ngang hoặc nghiêng 45o – 60o so với phƣơng thẳng đứng. Thƣờng đƣợc cấu tạo bằng thép. Khe hở 5 – 10 mm. - Kích thƣớc mƣơng đặt song chắn rác  Vận tốc nƣớc trong mƣơng : chọn v = 0,5 m/s  Chọn kích thƣớc mƣơng B x H = 0,5m x 0,5m  Chiều cao lớp nƣớc trong mƣơng -Kích thƣớc song chắn rác  Kích thƣớc thanh: rộng x dày = b x d = 0,010m x 0,05m  Kích thƣớc khe hở giữa các thanh: w = 0,05 m  Giả sử song chắn rác có n khe hở, m = n-1 thanh b)(nw nB  1 n=7,9 Chọn số thanh m=8  Số khe hở n=9 Khoảng cách giữa các khe có thể điều chỉnh 15 1 50 500      ) (n n ) ( w) ( 10 8 10 500     m B v Q h h 0139 , 0 5 , 0 5 , 0 3600 ,12 5 3600 max        ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 35 SVTH: LÊ HẢI SƠN w=42 mm  Tổng tiết diện các khe hmbBA )..(  =( 600 – 10 x 8) x 14 = 5,9mm 2 = 0,0059m 2  Vận tốc dòng chảy qua song chắn  Tổn thất áp lực qua song chắn m g vV hl 0126,0 81,92 5,065,0 7,0 1 27,0 1 2222       V: Vận tốc dòng chảy qua song chắn v:vận tốc nƣớc thải trong mƣơng  Tổng lƣợng SS khi khi qua song chắn rác giảm 10% SScòn lại = 560*(1-0.1) = 504(mg/l) STT STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Bề rộng khe mm 36,5 2 Số khe hở khe 8 3 Chiều rộng mƣơng đặt song chắn rác m 0,5 4 Chiều rộng song chắn m 0.5 4.2. Bể tiếp nhận 4.2.1.Nhiệm vụ Nƣớc thải từ nhà máy đƣợc thu qua hệ thống cống thoát nƣớc.Sau khi qua song chắn rác nƣớc thải chảy vào bể thu gom. Tùy theo lƣu lƣợng nƣớc thải hố thu gom có chiều sâu từ 5 – 10m, thời gian lƣu nƣớc từ 15 – 60 phút. Hố thu gom sau 1 định kỳ nhất định đƣợc vệ sinh. A q V , 002, 0 360    0,5 12, s m ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 36 SVTH: LÊ HẢI SƠN 4.2.2.Tính toán Chọn thời gian lƣu nƣớc HRT=30 phút Chọn chiều sâu hữu ích h= 2,5m, chiều cao an toàn hs = 0,5m  Kích thƣớc bể L x B = 2,5m x 1m  Tổng chiều cao hầm tiếp nhận H = 3 m  Đặt hai bơm nhúng chìm (1 bơm hoạt động, 1 bơm dự phòng) Đặc tính bơm: Q = 12,5m3/h, H = 10m Lắp 2 công tắc phao nổi. Công suất máy bơm : η1000 ρ HgQ N bôm   η : hiệu suất máy bơm ; chọn η = 0,85 Công suất thực của máy bơm N’ = 1,2N = 1,2 x 3/4 =0,9 Hp Chọn bơm có công suất: 1Hp STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Chiều rộng hầm tiếp nhận m 1 2 Chiều dài hầm tiếp nhận m 2,5 3 Chiều sâu hầm tiếp nhận m 3 4 Công suất bơm Hp 1s 4.3 Bể điều hòa 4.3.1 Chức năng Lƣu lƣợng và chất lƣợng nƣớc thải từ hệ thống thu gom chảy về nhà máy xử lý thƣờng xuyên dao động theo giờ và theo ngày, do đó bể điều hòa có tác dụng duy 3 max 6,25 60 30 , 12,5 m HRT Q V h b      Hp p kW N 3/ 4 4 , 0 360 0 8 5 , 0 100 0 1 0 8 1 , 9 100 0 12, 5         ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 37 SVTH: LÊ HẢI SƠN trì dòng chảy gần nhƣ không đổi, khắc phục những vấn đề vận hành do dự dao động lƣu lƣợng nƣớc thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý. Thu gom và điều hòa lƣu lƣợng và thành phần các chất ô nhiễm nhƣ: BOD5, COD, SS, pH… Đồng thời máy nén khí cung cấp Oxy vào nƣớc thải nhằm tránh sinh mùi thối tại đây và làm giảm khoảng 20 – 30% hàm lƣợng COD, BOD có trong nƣớc thải. 4.3.2 Tính toán Kích thước bể Thể tích bể điều hòa V = Qtb h *t = 12,5* 6 = 75 (m 3 ) Với t là thời gian lƣu nƣớc trong bể điều hòa, chọn t = 6h Thể tích thực tế bể điều hòa = K* Bể điều hòa tính toán  Với K là hệ số an toàn = 1,2 Vtt = 75 * 1,2 = 90(m 3 ) Chọn Vtt = 90 m 3 Chọn chiều cao hữu ích của bể hc = 3m Diện tích bể Chọn F = 30 m2 Kích thƣớc bể L*B = 7,5*4(m). Chọn mực nƣớc thấp nhất của bể điều hòa để cho bơm hoạt động là 0,5m. Thể tích nƣớc bể phải chứa là V = 0,5*50 + 75 = 100 (m 3 ) Mực nƣớc cao nhất của bể là Chọn chiều cao an toàn là 0,5 m ) ( 30 3 90 2 m h V F c tt    3, 5 100 max F V H tt     3, 5 m ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 38 SVTH: LÊ HẢI SƠN Chiều cao của bể là H = 3,5 + 0,5 = 4 (m) Chọn H = 4 m Thể tích xây dựng bể điều hòa Vxd = H * F = 4 * 30 = 120 (m 3 ) Đƣờng kính ống dẫn nƣớc vào bể v Q D ngd tb **3600*24 *4 0  Trong đó  v0 : Vận tốc nƣớc chảy trong ống do chênh lệch cao độ, v0 = 0,3 – 0,9 m/s, chọn v0 = 0,7 m/s  Chọn ống nhựa PVC dẫn nƣớc vào bể điều hòa Ф 90 mm Công suất bơm nƣớc thải Công suất bơm Trong đó  Q : Lƣu lƣợng nƣớc thải trung bình Q = Qtb s = 3,47*10 -3 m 3 /s  H : Chiều cao cột áp H = 10m  ç : Hiệu suất máy bơm ç = 80% Công suất thực máy bơm lấy bằng 120% công suất tính toán Nthực = 1,2*N = 1,2 * 0,43 = 0,516KW = 3/4 Hp Cần 2 bơm có công suất 1 Hp hoạt động thay phiên nhau để bơm nƣớc thải sang tháp giải nhiệt. Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa Lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa Qkk = q * V * 60 ) ( 6 , 79 7 , 0 * * 3600 * 24 300 * 4 * * 3600 * 24 * 4 0 mm v Q D ngd tb      KW H g Q N 43 , 0 8 , 0 * 1000 10 * 81 , 9 * 00347 , 0 * 1000 * 1000 * * *      ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 39 SVTH: LÊ HẢI SƠN Trong đó  q : Lƣợng khí cần cung cấp cho 1 m3 dung tích vể trong 1 phút, q = 1- 0,015 m 3 khí/ m 3bể.phút, chọn q = 0,01 m3khí/ m3bể.phút (Nguồn: Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, năm 2004).  V : Thể tích thực tế của bể điều hòa Qkk = 0,01*90*60 = 54 (m 3 /h) = 0,015 (m 3 /s) Thiết bị phân phối khí trong bể điều hòa là các ống ngang đục lỗ, bao gồm 4 đường ống với chiều dài mỗi đường ống là 4m, đặt dọc theo chiều dài bể, đường ống đặt cách tường 1 m, các ống đặt cách nhau 1m. Đường kính ống phân phối khí chính v Q D k kk **3600 *4   Trong đó Vk : Vận tốc khí trong ống dẫn chính, vk = 10 m/s Chọn ống dẫn khí Ф 60 mm vào bể điều hòa là ống thép. Lượng khí qua mỗi ống nhánh Đường kính ống nhánh dẫn khí v q d khí khí **3600 *4   Trong đó  vkhí : Vận tốc khí trong ống nhánh, vkhí = 10 – 15 m/s, chọn vkhí = 12 m/s Chọn ống nhánh bằng thép, có đƣờng kính Ф 27mm ) ( 42 10 * * 3600 54 * 4 * * 3600 * 4 mm v Q D k kk      ) / ( 5 , 13 4 54 4 3 h m Q q kk khí    ) ( 20 12 * * 3600 5 , 13 * 4 mm d    ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 40 SVTH: LÊ HẢI SƠN Cường độ sục khí trên 1m chiều dài ống Lưu lượng khí qua 1 lỗ   4 2 * * d vq lô tôlô   Trong đó  vlỗ : Vận tốc khí qua lỗ, vlỗ = 5 – 20 m/s (TCXD – 51 – 84), chọn vlỗ = 15m/s.  dlỗ : Đƣờng kính lỗ, dlỗ = 2 – 5 mm, chọn dlỗ = 4 mm     )/(678,010*88,1 4 004,0 15 3/ * * 34 2 hmsmqlô   Số lỗ trên 1 ống (lỗ) Chọn N = 20 lỗ/ống Khi đƣợc phân phối đến các ống nhánh thông qua ống dẫn khí chính làm bằng sắt tráng kẽm, đặt trên thành bể dọc theo chiều rộng bể điều hòa. Ống dẫn khí đƣợc đặt trên giá đỡ ở độ cao 8cm so với đáy. Tính toán máy thổi khí Áp lực cần thiết của hệ thống phân phối khí Hk = hd + hc + hf + H Trong đó  hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, hd # 0,4 m, chọn hd = 0,3 m.  hc : Tổn thất cục bộ, hc # 0,4 m, chọn hc = 0,2 m.  hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối khí, hf # 0,5 m, chọn hf = 0,5 m.  H : Chiều sâu hữu ích của bể điều hòa, H = 3,5m. Hk = hd + hc + hf + H = 0,3 + 0,2 + 0,5 + 3,5 = 4,5 m. ) . / ( 1,7 8 * 4 54 * 4 3 mdài h m L Q q kk    678 , 0 q lô 9 , 19 5 , 13    q N khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 41 SVTH: LÊ HẢI SƠN Áp lực máy thổi khí tính theo Atmosphere Năng suất yêu cầu Qkk = 54 (m 3 /h) = 0,015 (m 3 /s) Công suất máy thổi khí Trong đó  Qk: lƣu lƣợng không khí.  P: Áp lực máy thổi khí.  n: Hiệu suất máy thổi khí. chọn n=0,8. Tại bể điều hòa đặt 2 máy thổi khí 1 Hp hoạt động luân phiên nhau. Hiệu quả xử lý nước thải qua bể điều hòa Nồng độ cặn lơ lửng giảm 4%, còn lại 504 – (504*4%) = 483,84 (mg/l) Nồng độ BOD5 giảm 5%, còn lại 860 – (860*5%) = 814 (mg/l) Nồng độ COD giảm 5%, còn lại 1430 – (1430*5%) = 1357 (mg/l) Kết quả tính toán STT Tên thông số Đơn vị Số liệu 1 Chiều dài (L) m 7,5 2 Chiều rộng (B) m 4 3 Chiều cao tổng cộng (H) m 4 4 Lƣu lƣợng không khí sục vào bể (Qkk) m 3 /h 54 5 Cƣờng độ sục khí (q) m3/h.mdài 1,7 6 Đƣờng kính ống sục khí chính (D) mm 60 ) ( 1,44 33 , 10 4,5 33 , 010 33 , 10 33 , 10 atm H P k m m      Kw 102 102 0,85 n     Kw Q P N k 0,75 71 , 0015 , 0 1 44 , 134400 1 34400 29 , 0 29 , 0           ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 42 SVTH: LÊ HẢI SƠN STT Tên thông số Đơn vị Số liệu 7 Đƣờng kính ống sục khí nhánh (d) Mm 27 8 Đƣờng kính lỗ sục khí (d) mm 4 9 Mực nƣớc cao nhất (h) m 3,5 10 Mực nƣớc thấp nhất (hmin) m 0,5 11 Khoảng cách giữa các lỗ mm 473 4.4 Bể phản ứng 4.4.1 Chức năng Là nơi diễn ra quá trính keo tụ, tạo điều kiện thuận lợi để các chất keo tụ tiếp xúc với cặn bẩn làm tăng khối lƣợng riêng các hạt cặn bẩn, đồng thời trong bể có thiết bị khuấy trộn nhằm tăng cƣờng hiệu quả của quá trình. Bể có tác dụng bổ trợ tốt hơn cho các công trình xử lý tiếp theo đặc biệt là bể lắng 1 và bể Aerotank. 4.4.2 Tính toán Thể tích bể Chọn thời gian lƣu từ 30 – 60 phút, chọn t = 30 phút Để quá trình tạo bông xảy ra đƣợc tốt và gradient giảm từ đầu bể đến cuối bể. Chia làm 3 bể mỗi bể có thể tích V1 = V/3 = 2,08 m 3 Chọn bể hình vuông B*L*H = 1,4m*1,4m*1,2m Chọn loại cánh khuấy là cánh guồng gồm 1 trục quay và 4 bản cách đặt đối xứng nhau. Cánh guồng cách 2 mép tường một khoảng = (1,2 – 0,8)/2 = 0,20 (m) Đường kính cánh guồng D = Chiều rộng bể - 0,20*2 = 1,4 – 0.4 = 1,0 m Đƣờng kính cánh cách mặt nƣớc và đáy 0,3 m. Chiều dài cánh guồng d = H – 0,2 = 1,2 – 0,2 = 1,0 m Kích thước bản cánh ) ( 25 6, 30 60 * 24 300 * 3 * m t Q V    ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 43 SVTH: LÊ HẢI SƠN Chọn chiều rộng bản 0,1 m Chọn chiều dài bản 0,8 m Diện tích bản cánh khuấy f = 0,8*0,1 = 0,08 m2 Tổng diện tích 4 bản Fc = 4*f = 4*0,08 = 0,32 m 2 Tiết diện ngang của bể phản ứng Fu = 1,6*1,4 = 2,24 m 2 Tỷ lệ diện tích cánh khuấy: %15%2,14%100 24,2 32,0 *  F u c Bán kính bản cánh khuấy: R1 = D/2 = 1,1/2 = 0,55 m R2 = 0,55 – 0,25 = 0,3 m  Buồng phản ứng 1 Chọn số vòng quay cánh n = 8v/ph Năng lượng cần thiết cho bể N = 51 * C * f * v 3 Trong đó f : Tổng diện tích của bản cánh khuấy (m2) v : Tốc độ chuyển động tƣơng đối của cánh khuấy so với mặt nƣớc (m/s) C : Hệ số sức cản của nƣớc, phụ thuộc vào tỷ lệ chiều dài l và chiều rộng b của bản cánh quạt: Khi l/b = 5 , C = 1,2 Khi l/b = 20 , C = 1,5 Khi l/b = 21 , C = 1,9 Tỷ số chiều dài và chiều rộng = 0,8/0,1 = 8 # C = 1,3 Diện tích bản cánh khuấy đối xứng f = 2*0,08 = 0,16 m2 Vận tốc tương đối của cánh khuấy so với nước v = 0,75 * (2 * ð * R * n/60) Do có 2 bản cánh khuấy ứng với 2 bán kính R1 và R2, nên v1 = 0,75 * (2*ð*0,50*8/60) = 0,314 m/s v2 = 0,75 * (2*ð*0,2*8/60) = 0,125 m/s Năng lượng cần thiết cho bể ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 44 SVTH: LÊ HẢI SƠN N = 51 * C * f * v 3 # N = 51*C*f*(v1 3 + v2 3 ) N = 51 * 1,3 * 0,16 * (0,314 3 + 0,125 3 ) = 0,35 W Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước W = N/V = 0,35/2 = 0,175 W Gradien vận tốc: ì : Độ nhớt động lực của nƣớc ở 250C, ì = 0,0089 kgm3/s  Buồng phản ứng 2 Chọn số vỏng quay cánh khuấy n = 6 v/ph Vận tốc tương đối của cánh khuấy so với nước v = 0,75 * (2* ð* R* n/60) Do có 2 bản cánh khuấy ứng với 2 bán kính R1 và R2, nên v1 = 0,75* (2* ð* 0,50* 6/60) = 0,2355 m/s v2 = 0,75* (2* ð* 0,2* 6/60) = 0,0942 m/s Năng lượng cần thiết cho bể N = 51* C* f* (v1 3 + v2 3 ) N = 51* 1,3* 0,16* (0,2355 3 + 0,0942 3 ) = 0,15 W Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1 m3 nước W = N/V = 0,15/2 = 0,075 W Gradien vận tốc:  Buồng phản ứng 3 Chọn số vỏng quay cánh khuấy n = 5 v/ph Vận tốc tương đối của cánh khuấy so với nước v = 0,75 * (2* ð* R* n/60) Do có 2 bản cánh khuấy ứng với 2 bán kính R1 và R2, nên v1 = 0,75* (2* ð* 0,50* 5/60) = 0,1963 m/s v2 = 0,75* (2* ð* 0,2* 5/60) = 0,0785 m/s ) ( 4 , 44 0089 , 0 175 , 0 10 10 1 * * s W G      ) ( 28 0089 , 0 075 , 0 10 10 1 * * s W G      ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 45 SVTH: LÊ HẢI SƠN Năng lượng cần thiết cho bể N = 51* C* f* (v1 3 + v2 3 ) N = 51* 1,3* 0,16* (0,1963 3 + 0,0785 3 ) = 0,085 W Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1 m3 nước W = N/V = 0,085/2 = 0,043 W Gradien vận tốc: Nƣớc từ bể phản ứng tự chảy qua bể lắng I do chênh lệch mực nƣớc. Kết quả kiểm toán STT Thông số Đơn vị Số liệu 1 Chiều dài (L) m 1,4 2 Chiều rộng (B) m 1,4 3 Chiều cao (H) m 1,2 4 Sồ bể - 3 5 Đƣờng kính cánh guồng (D) m 1 6 Bán kính cánh guồng R1 m 0,5 7 Bán kính cánh guồng R2 m 0,2 4.5 Bể lắng I 4.5.1 Chức năng Khi nƣớc thải chảy liên tục vào bể lắng 1 thì dƣới tác dụng của trọng lực các hạt phân tán nhỏ, các chất lơ lửng sẽ bị lắng xuống đáy bể và đƣợc tháo ra ngoài. 4.5.2 Tính toán Chọn bể lắng đợt 1 có dạng tròn, nƣớc thải vào từ tâm và thu nƣớc theo chu vi (bể lắng ly râm). ) ( 86 , 20 0089 , 0 043 , 0 10 10 1 * * s W G      ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 46 SVTH: LÊ HẢI SƠN Bảng 1.4: Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng ly tâm Thông số Giá trị Trong khoảng Đặc trưng 1. Thời gian lƣu nƣớc (h) 2. Tải trọng bề mặt (m3/m2.ngày) Lưu lượng trung bình Lưu lượng cao điểm 3. Ống trung tâm: Đường kính Chiều cao 4. Chiều sâu H của bể lắng (m) 5. Đƣờng kính D của bể lắng (m) 6. Độ dốc đáy (mm/m) 7. Tốc độ thanh gạt bùn (v/ph) 1,5 – 2,5 32 – 48 32 – 48 80 – 120 (15 – 20%)D (55 – 65%)H 3 – 4,6 3 – 60 62 – 167 0,02 – 0,05 2 40 3,7 12 - 45 83 0,03 Nguồn: Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp tính toán thiết kế công trình, trang 482, Năm 2004. Diện tích bề mặt lắng L Q A A tb ng   LA : Tải trọng bề mặt (m 3 /m 2 .ngày) Chọn : LA = 40 (m 3 /m 2 .ngày) Đường kính bể lắng: Chọn D = 3,5 m Đường kính ống trung tâm: d = 20%D = 0,7 (m) Chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt I   m L Q A A tb ng 2 7,5 40 300    ) ( 09 , 3 14 , 3 7,5 * 4 * 4 m A D     ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 47 SVTH: LÊ HẢI SƠN Htc = H + hn + hth + h` = 3 + 1,55 + 0,15 + 0,5 = 5,2 (m) Lấy Htc= 5,3m Chiều cao phần hình nón tgdDh nn * 2           Chọn á = 450 Chọn: Chiều cao bể lắng : H = 3 m Chiều cao phần hình nón : hn = 1,55 m Chiều cao lớp trung hòa : hth = 0,15 m Chiều cao bảo vệ : hbv = 0,5 m Chiều cao ống trung tâm Htt = 60%H = 0,6* 3 = 1,8 (m) Đường kính phần loe ống trung tâm Dloe = 1,35* d = 1,35* 0,7 = 0,945 (m) Đường kính tấm ngăn: dh = 1,3* Dloe = 1,3* 0,945 = 1,23 (m) Khoảng cách từ mép ngoài của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm ngăn theo mặt phẳng qua trục.  dDv Q L nk   ** *4  Trong đó  vk = 0,02 m/s: Tốc độ dòng nƣớc chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm hắt.  dn : Đƣờng kính đáy nhỏ của hình chóp cụt, chọn dn = 0,4 m Kiểm tra lại thời gian lƣu nƣớc trong bể lắng 1,55 45 2 3,5 2 0 * * tg tg d D h n n                        0,4  m     m L 057 , 0 3600 24 0,4 3,5 * 02 , 0 300 * 4 **      ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 48 SVTH: LÊ HẢI SƠN Thể tíchphầnlắng Thời gian lưu nước Tải trọng máng tràn Thể tích tổng cộng của bể Chọn Vbể = 43 (m 3 ) Tính toán máng thu nước Chọn  Bề rộng máng: bm = 0,25 m  Chiều sâu: hm = 0,3 m Đường kính trong máng thu Dmt = D - 2*0,25 = 3(m) Đường kính ngoài máng răng cưa Dm = Dmt – 2*br = 3 -2* 0,1 = 2,8(m) Chiều dài máng thu đặt theo chu vi bể Lm = ð*Dmt = 3,14* 3,5 = 10,99 (m) Tải trọng thu nước trên bề mặt máng Tính máng răng cƣa Drc = D = 3,5 (m) ) ( 5 , 1 ) ( 2,2 5 , 12 27,7 h h Q W t tb h                     ng m m ng m m D Q L tb ng S . / 500 . / 8 , 39 4 * 14 , 3 300 * 3 3  m          ng m m L Q U m tb ng m . / 3 , 27 56 , 12 300 3       m H d D W 3 2 2 2 2 27,7 3 7 , 0 3,5 4 14 , 3 4 * * * *       ) ( 9 , 42 5 , 5 4 3,5 * 14 , 3 4 * 3 2 2 * * H D V tc bê bê        ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 49 SVTH: LÊ HẢI SƠN Chiều dài máng răng cưa lm = ð* Dmt = 3,14* 2,8 = 8,79 (m) Chọn  Số khe: 4 khe/1m dài, khe tạo góc 900  Bề rộng răng cƣa: brăng = 100 mm  Bề rộng khe: bk = 150 mm  Chiều sâu khe: hk = bk/2 = 150/2 = 75 (mm)  Chiều cao tổng cộng của máng răng cƣa: htc = 200 mm  Tổng số khe: n = 4lm = 4* 8,79 = 35,1(khe) = Chọn n = 36 khe Lưu lượng nước chảy qua một khe Tải trọng thu nước trên 1 máng tràn Chiều sâu ngập nước của khe 15 2 2*8 2 5 *** htggC q ngd k         Trong đó Cd : Hệ số chảy tràn, Chọn Cd = 0,6 è : Góc răng cƣa (è = 900)          ng khe m n Q q tb ng k . / 8,33 36 300 3          ng m m l Q L m tb ng m . / 1 , 34 8,79 300 3 ) ( 75 , 0 ) ( 022 , 0 24 * 3600 * 45 * 81 , 9 * 2 * 6 , 0 * 15 8 8,33 2 * * 2 * * 15 8 0 5 2 5 2 m m tg tg g C q h d k ng                                      ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 50 SVTH: LÊ HẢI SƠN Đường kính ống dẫn nước từ bể lắng ra ngoài Chọn vận tốc nƣớc trong ống dẫn v = 0,8 m/s (Theo điều 2.6.2 TCVN-51-84). Đường kính ống dẫn nước Vậy chọn ống PVC có Ф 90 mm Tính toán hệ thống thu xả cặn Thể tích phần lắng Lượng cặn cần xả là 60% trong thời gian 30 phút Vậy lượng cặn cần xả = 27,7 * 0,6/(60*30) = 0,0092 (m3/s). Chọn vận tốc xả cặn là v = 1 m/s. Đƣờng kính ống xả cặn là Chọn đƣờng kính ống dẫn bùn Ø = 120 mm Hiệu quả xử lý cặn 80% và tải trọng 40m3/m2.ngày. Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày Mtƣơi = 483,84gSS/m 3 * 300m 3 /ngày* (0,8)/1000g/kg = 116,1 kgSS/ngày Lượng bùn tươi có khả năng phân hủy sinh học Mtƣơi (VSS) = 116,1 kg/ngày* 0,75 = 87,1 kg/ngày Trong đó : tỷ số VSS/SS = 0,75 Quá trình nén bùn trọng lực xảy ran gay tại phần đáy của bể lắng I. Bùn dư từ bể lắng I được đưa vào bể nén bùn. Xác định hiệu quả xử lý BOD5, COD và SS Ở bể lắng I hiệu quả lắng cặn SS từ 70 – 90%, với hiệu quả xử lý 80% và BOD5 từ 25 – 50% với hiệu quả xử lý 30%, hiệu quả khử màu đạt 92%.  Cặn lơ lửng SS sau bể lắng I ) ( 73 24 * 3600 * 8 , 0 * 14 , 3 300 * 4 * * 4 mm v Q D tb ng           m H d D W 3 2 2 2 27,7 3 7 , 0 3,5 4 14 , 3 4 * * * *       2 ) ( 4 , 108 1 * 14 , 3 0092 , 0 * 4 * * 4 mm v W D can     ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 51 SVTH: LÊ HẢI SƠN SS = 483,84* (1 – 0,8) = 96,77 (mg/l)  BOD5 còn lại sau bể lắng I BOD5 = 814* (1 – 0,3) = 570 (mg/l)  COD còn lại sau bể lắng I COD = 1357* (1 – 0,3) = 950 (mg/l)  Độ màu của nước thải sau bể lắng I Độ màu = 1000* (1 – 0,92) = 80 (Pt – Co). Kết quả tính toán STT Thông số Đơn vị Số liệu 1 Đƣờng kính m 3,5 2 Chiều cao cột nƣớc m 4,8 3 Chiều cao tổng m 5,3 4 Chiều cao phần chóp đáy 45% m 1,55 5 Thể tích thực của bể m3 43 6 Thời gian lƣu nƣớc (t) h 2,2 7 Đƣờng kính trong máng thu nƣớc (Dmáng) m 3 8 Đƣờng kính ngoài máng răng cƣa (Drăng cƣa) m 2,8 9 Đƣờng kính ống dẫn nƣớc ra bể (Ddẫn nƣớc) mm 90 10 Đƣờng kính ống dẫn bùn ra bể (Dbùn) mm 120 4.6 Bể Aerotank 4.6.1 Chức năng Là thiết bị chủ yếu để xử lý COD, BOD trong dòng thải bằng hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí. Ngoài ra, nó còn có tác dụng giảm một số tác nhân ô nhiễm khác trong dòng thải nhƣ TS, các muối SO4 2- , NO3 -... Bể Aeroten có quá trình cấp khí nhằm cung cấp lƣợng oxy cần thiết cho quá trình hoạt động của các vi sinh vật, đồng thời ngăn ngừa việc lắng bùn trong bể - tránh xảy ra sự phân hủy ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 52 SVTH: LÊ HẢI SƠN yếm khí gây ảnh hƣởng đến quá trình. Sản phẩm phân hủy sinh học là khí CO2, H2O và bùn hoạt hóa (sinh khối). 4.6.2 Tính toán Số liệu tính toán  Hàm lƣợng BOD5 của nƣớc thải dẫn vào Aerotank, S0 = 570 mg/l.  Tỷ lệ BOD5/COD = 570/950=0,6  Hàm lƣợng chất lơ lửng trong nƣớc thải dẫn vào Aerotank SS = 96,77 mg/l  Hàm lƣợng BOD5 trong nƣớc thải cần đạt sau xử lý S = 50 mg/l  Lƣu lƣợng trung bình của nƣớc thải trong 1 ngày đêm Qtb ng = 500 m 3 /ngd  Hàm lƣợng chất lơ lửng cần đạt sau xử lý 50 mg/l, trong đó là chất rắn dễ phân hủy sinh học.  Nhiệt độ nƣớc thải, t = 250C  Chất lơ lửng trong chất thải đầu ra là chất rắn sinh học chứa 80% chất dễ bay hơi (Z = 20%)  % cặn hữu cơ là a = 75% (chất có khả năng phân hủy sinh học). Thông số lựa chọn (Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Bảng 6-1, Trang 91, Năm 2000)  Thời gian lƣu bùn, èc = 3 – 15 ngày  Tỷ số F/M = 0,2 – 0,6 kgBOD5/kgVSS.ngày  Tỷ số BOD5/BODl = 0,68  Tải trọng thể tích, Ls = 0,32 – 0,64 kgBOD/m 3 .ngày  Nồng độ bùn sau khi hòa trộn X = 2500 – 4000 mg/l  Hệ số hô hấp nội bào, Kd = 0,06 – 0,15 ngày -1  Tỷ số tuần hoàn bùn hoạt tính, Qth/Q = 0,25 – 1  Tỷ số BOD5/COD, F = 0,6  Hệ số sản lƣợng bùn, Y = 0,4 – 0,8 mgVSS/mgBOD5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 53 SVTH: LÊ HẢI SƠN Xác định hàm lượng BOD5 hòa tan trong nước thải ở đầu ra  Tổng BOD5 ra = BOD5 hòa tan + BOD5 của cặn lơ lửng  Nồng độ BOD5 của nước thải đầu ra: BOD5 ra # 50 mg/k  Hàm lượng chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra B = 50* 0,75 = 37,5 mg/l  COD của chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra c = 37,5 mg/l* 1,42 (mgO2 tiêu thụ/mg tế bào oxy hóa)* (1 – 0,2) = 42,6 mg/l  BOD5 của chất lơ lửng ở đầu ra d = 42,6* 0,68 = 29,97(mg/l)  BOD5 hòa tan trong nước thải đầu ra e = BOD5 cho phép – d = 50 - 28,97 = 21,03 (mg/l) Hiệu quả xử lý  Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 %2,91%100 570 50570 %100 ** 0 05 1   S SS E Tính toán kích thước bể Aerotank Thể tích bể Aerotank      Cd C KX SSYQ V *1* ** 0    Trong đó  Q : Lƣu lƣợng trung bình ngày.  Y : Hệ số sản lƣợng bùn, chọn Y = 0,6 mgVSS/mgBOD5  c : Thời gian lƣu bùn, Chọn c = 3 ngày  X : Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong bùn hoạt tính, chọn X = 2500 mg/l  Xb : Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, chọn Xb = 8000 mg/l  Kd : Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,06 ngày -1  S0 : Nồng độ BOD5 của nƣớc thải dẫn vào bể aerotank, S0 = 570 mg/l ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 54 SVTH: LÊ HẢI SƠN  S : Nồng độ BOD5 hòa tan của nƣớc thải ra bể aerotank, S = 21,03 mg/l  Chọn V = 105 m3 Trong đó chọn  Chiều cao hữu ích của bể Aerotank, H = 4 m  Chiều cao bảo vệ bể Aerotank, hbv = 0,5 m Chiều cao xây dựng của bể Aerotank Hxd = H + hbv = 4 + 0,5 = 4,5 (m) Diện tích mặt bằng của bể Aerotank  Chọn Aerotank gồm 1 đơn nguyên với kích thƣớc L* B* H = 7* 4 * 4,5 (m) Thời gian lưu nước trong bể Aerotank Tính toán lƣợng bùn tuần hoàn Thông thƣờng ngƣời vận hành hệ thống tuần hoàn bùn sẽ lấy khoảng 40 – 70% tổng lƣợng bùn hoạt tính sinh ra, ngoài ra chúng ta cũng có thể tính theo công thức: %7,67%100* 24005800 77,9624 %100*  CC P hhth llhh Lấy =68%  Chh : Nồng độ bùn hoạt tính trong hỗn hợp nƣớc – bùn chảy từ aerotank đến bể lắng II, Chh = 2000 – 3000 mg/l, lấy Chh = 2400 mg/l.  Cll : Nồng độ chất lơ lửng trong nƣớc thải chảy vào aerotank, Cll = 96,77 mg/l.   m H V S 2 26 4 105      h Q V tb h 4 , 8 5 , 12 105           m V 3 49 , 104 3 * 06 , 0 1 * 2500 03 , 21 570 * 3 * 6 , 0 * 300     ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 55 SVTH: LÊ HẢI SƠN  Cth : Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, Cth = 5000 – 6000 mg/l, lấy Cth = 5800 mg/l. Lưu lượng trung bình của hỗn hợp bùn hoạt tính tuần hoàn: Vậy, ta có Tính toán lượng bùn sinh ra Tốc độ tăng trƣởng của bùn tính theo công thức: 375.0 06.0*101 6.0 *1      dc b k Y Y  Lƣợng bùn hoạt tính sinh ra trong 1 ngày Tổng cặn lơ lửng sinh ra theo độ tro của cặn Z = 0.3 Lƣợng cặn dƣ hằng ngày phải xả đi Tính lƣu lƣợng xã bùn Qxã theo công thức: rrTxã XQXQ XV ** *   (Giáo trình tính toán thiết kế các công trình xử lý nƣớc thải – Trịnh Xuân Lai) Suy ra: Trong đó: V: thể tích = 168 (m3) Qr = Qv = 300 (m 3 /ngày) ng m h m Q P Q h tb th / 204 / 8,5 100 5 , 12 * 68 100 * 3 3 .     68 , 0 300 204    Q Q th  ) / ( 61,76 ) ( 61760 ) 03 , 21 570 ( * 300 * 375 . 0 ) ( * * 0 ngày kg g S S Q Y P b x       / 88 7 . 0 1 ngày kg Z P P x xl     61,76 ) / ( 73 10 * 50 * 300 88 10 * 50 * 3 3 ngày kg Q P P xl xã        ) / ( 28 , 3 10 * 5600 10 * 25 , 26 * 300 2500 * 168 * * * * 3 ngày m X X Q X V Q c T xã xã r xã        ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 56 SVTH: LÊ HẢI SƠN X = 2500 (mg/l) XT = 0.7 *8000 = 5600 (mg/l) Xr = 37.5 * 0.7 = 26,25 (0.7 là tỉ lệ lƣợng cặn bay hơi trong tổng số cặn hữu cơ, cặn không tro) Thời gian tích lúy cặn (tuần hoàn toàn bộ) không xã cặn ban đầu Thực tế sẽ dài hơn 3 – 4 lần vì nồng độ bùn chƣa đủ trong hiệu quả xử lý ở thời gian đầu sẽ thấp và lƣợng bùn sinh ra ít hơn Px Sau khi hệ thống hoạt động ổn định thì lƣợng bùn hữu cơ xã ra hằng ngày B = Qxã * 8000 g/m 3 = 5,16 * 8000 = 26,25 = 26,25 (kg/ngày) Trong đó cặn bay hơi B’ = 0.7 * 26,25 = 18,375 (kg/ngày) Lƣợng cặn bay hơi trong nƣớc đã xử lý ra khỏi bể Qr * Xr B’’ = 300 * 26,25 * 10-3 = 7,875 (kg/ngày) Tổng cặn hữu cơ sinh ra B’ + B’’ = 18,375 + 8,875 = 26,25 (kg/ngày) = Px Tính toán đường ống dẫn nước Từ bể lắng đợt I, nƣớc thải tự chảy sang bể Aerotank. Sau quá trình xử lý sinh học nƣớc thải tiếp tục chảy sang bể lắng đợt II. Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể Aerotank v Q D n n **3600*24 *4   Trong đó  vn : Vận tốc nƣớc tự chảy trong ống dẫn do chênh lệch cao độ vn = 0,3 – 0,9 m/s; chọn vn = 0,7 m/s ) ( 6 , 13 76 , 61 8000 * 100 * ngày P X V T x    ) ( 79 7 , 0 * * 3600 * 24 300 * 4 * * 3600 * 24 * 4 mm v Q D n n      ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 57 SVTH: LÊ HẢI SƠN Chọn ống nhực PVC dẫn nƣớc ra khỏi bể Aerotank có # 90 mm Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn v Q D n th b **3600*24 *4   Trong đó  Qth : Lƣu lƣợng bùn tuần hoàn, Qth = 204 m 3 /ngày.  vb : Vận tốc bùn chảy trong ống trong điều kiện bơm, vb = 1 – 2 m/s, chọn vb = 1,5m/s. Chọn ống dẫn bùn là ống nhựa PVC, đƣờng kính # 60 mm Tính bơm bùn tuần hoàn Công suất bơm  Qt : Lƣu lƣợng bùn tuần hoàn, Qt = 204 m 3 /ngày = 2,36* 10 -3 m 3 /s.  H : Chiều cao cột áp, H = 8 m  ç : Hiệu suất máy bơm, chọn ç = 0,8 Công suất thực của bơm lấy bằng 120% Công suất tính toán Nthực = 1,2* N = 1,2* 0,232 = 0,278 KW = 0,37 Hp  Chọn công suất bơm thực 0,5 Hp Xác định lƣợng không khí cần thiết cung cấp cho bể Aerotank Lượng không khí đi qua 1m3 nước thải cần xử lý (lưu lượng riêng của không khí). thainuocmmHK S D /36,20 4*14 570*2 * 2 330  Trong đó  S0 : Nồng dộ BOD5 đầu vào, S0 = 570 mg/l  K : Hệ số sử dụng không khí, chọn K = 14 g/m3. ) ( 45 5 , 1 * * 3600 * 24 00 , 204 * 4 mm D n    ) ( 232 , 0 8 , 0 * 1000 8 * 81 , 9 * 00236 , 0 * 1000 * 1000 * * * KW H g Q N t      ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 58 SVTH: LÊ HẢI SƠN  H : Chiều cao hữu ích của bể Aerotank, H = 4 m. Thời gian cần thiết thổi không khí vào bể Aerotank )(15,12 7,6*14 570*2 * *2 0 h IK S t   I : Cƣờng độ thổi khí, I phụ thuộc vào hàm lƣờng BOD20 của nƣớc thải dẫn vào bể Aerotank và BOD20 sau xử lý, chọn I = 6,7 m 3 /m 2 .h Lượng không khí cần thiết thổi vào bể Aerotank trong ngày V = D* Qng tb = 20,36* 300 = 6,108 (m 3 /ngày). V = 0,07 m 3 /s. Lượng không khí cần thiết để chọn máy thổi khí là q = 0,12* 2 = 0,24 (m 3/s). Hệ số an toàn khi sử dụng máy nén là 2. Chọn thiết bị khuếch tán khí dạng đĩa, đƣờng kính d = 270 mm, chiều cao h = 100 mm, lƣu lƣợng khí qua mỗi phân phối, q = 200 l/phút.đĩa Số lượng đĩa thổi khí cần lắp đặt trong bể Aerotank Vậy số đĩa thổi khí cần lắp đặt trong bể Aerotank là 23 cái. Áp lực và công suất của máy thổi khí Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén xác định như sau Hct = hd + hc + hf + H  hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, chọn hd = 0,2 (m).  hc : Tổn thất cục bộ, chọn hc = 0,2 (m).  hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối, chọn hf = 0,5 (m).  H : Chiều sâu hữu ích của bể, H = 4m. Hct = 0,2 + 0,2 + 0,5 + 4 = 4,9 (m). Áp lực không khí sẽ là )(474,1 33,10 9,433,10 33,10 33,10 at H P ct   ) ( 23 / 60 * 24 10 . / 200 / 106 . 6 * / * 3 3 3 1 đia ng ph m dia phut l ngay m q q N l     ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 59 SVTH: LÊ HẢI SƠN Công suất máy thổi khí Trong đó: qk: lƣu lƣợng không khí. n: hiệu suất máy thổi khí chọn = 0,8. Tại bể Aerotank đặt 2 máy thổi khí 6 Hp hoạt động luân phiên nhau. Cách phân phối đĩa thổi khí trong bể.  Khí từ ống dẫn chính phân phối ra 4 đƣờng ống phụ (đặt dọc theo chiều rộng bể) để cung cấp cho bể Aerotank.  Trên mỗi đƣờng ống dẫn khí phụ lắp đặt 6 đầu ống thổi khí dạng đĩa.  Khoảng cách giữa hai đƣờng ống dẫn khí phụ đặt gần nhau là 1 m.  Khoảng cách giữa hai đƣờng ống ngoài cùng đến thành bể là 0,5 m và 0,64m.  Khoảng cách giữa hai đầu thổi khí gần nhau là 1 m. Kích thước trụ đỡ là: L* B* H = 0,2 m* 0,2 m* 0,2 m Tính toán đường ống dẫn khí Lượng khí qua mỗi ống nhánh Chọn số lượng ống nhánh phân phối khí là 6 ống Đường kính ống dẫn khí chính v q Dk * *4   Trong đó vk : Vận tốc khí trong ống dẫn chính, vk = 15 m/s Chọn ống dẫn khí chính là ống thép, đƣờng kính # 114 mm     Kw n P N 5 , 4 8 , 0 102 14 , 0 1 47 , 1 34400 102 14 , 0 1 34400 29 , 0 29 , 0              s m q q k / 024, 0 6 14 , 0 6 3 '    ) ( 109 15 * 14 , 3 14 , 0 * 4 * * 4 mm v q D k     ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 60 SVTH: LÊ HẢI SƠN Đường kính ống nhánh dẫn khí v q d k k * *4 '   Trong đó v : Vận tốc khí trong ống nhánh, v = 15 m/s Chọn loại ống dẫn khí nhánh là ống thép, đƣờng kính # 49 mm Kiểm tra lại vận tốc Vận tốc khí trong ống chính Vận tốc khí trong ống nhánh Kết quả tính toán STT Thông số Đơn vị Số liệu 1 Chiều dài (L) m 7 2 Chiều rộng (B) m 4 3 Chiều cao tổng cộng (H) m 4,5 4 Lƣu lƣợng không khí sục vào bể Aerotank (OK) m3/s 0,14 5 Lƣu lƣợng khí qua mỗi ống nhánh (qk ’ ) m 3 /s 0,024 6 Đƣờng kính ống dẫn nƣớc ra khỏi bể Aerotank (Dn) mm 114 7 Đƣờng kính ống dẫn bùn tuần hoàn (Db) mm 60 8 Đƣờng kính ống dẫn khí chính (Dk) mm 114 9 Đƣờng kính ống dẫn khí nhánh (dk) mm 49 10 Số lƣợng đĩa phân phối trong bể Aerotank cái 24 11 Số lƣợng ống nhánh phân phối khí ống 6 ) ( 45 15 * 14 , 3 024 , 0 * 4 mm d k   ) / ( 7 , 13 114 , 0 * 14 , 3 14 , 0 * 4 * * 4 2 2 s m D q V khí     ) / ( 7 , 12 049 , 0 * 14 , 3 024 , 0 * 4 * * 4 2 2 ' s m d q v k khí     ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 61 SVTH: LÊ HẢI SƠN STT Thông số Đơn vị Số liệu 12 Thời gian tích lũy cặn thực tế Ngày 30 13 Thời gian lƣu nƣớc trong bể Aerotank h 8,4 Hiệu quả khử màu của bể Aerotank là 50% Độ màu còn lại sau xử lý sinh học Độ màu = 80* (1 – 0,5) = 40 (Pt – Co). 4.7 Bể lắng II 4.7.1 Chức năng Sau khi qua bể Aerotank, hầu hết các chất hữu cơ trong nƣớc thải bị loại hoàn toàn. Tuy nhiên, lƣợng bùn hoạt tính trong nƣớc thải là rất lớn, bể lắng II có nhiệm vụ tách lƣợng bùn sinh học sinh ra trong bể Aerotank ra khỏi dòng thải, một phần dòng bùn lắng đƣợc tuần hoàn trở lại bể Aerotank để duy trì lƣợng bùn sinh học trong bể, phần còn lại đƣợc bơm vào bể chứa bùn. 4.7.2 Tính toán Diện tích bể tính toán VC CQ S Lt lang * )*1*( 0    Trong đó  Q : Lƣu lƣợng nƣớc xử lý Q = 300 m3/ngày = 12,5 m3/h  C0 : Nồng độ bùn duy trì trong bể Aerotank (tính theo chất rắn lơ lửng) C0 = α* X = 2500/0,8 = 3125 mg/l = 3125 g/m 3  α : Hệ số tuần, với α = 0,68  (kết quả tính toán ở bể Aerotank)  Ct : Nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn Ct = 8000 mg/l = 8000 g/m 3  VL : Vận tốc lắng của bề mặt phân chia ứng với CL, xác định bằng thực nghiệm. Tuy nhiên, do không có điều kiện thí nghiệm ta có thể lấy giá trị VL theo công thức sau: eVV KC tL 10** 6 max   ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 62 SVTH: LÊ HẢI SƠN Trong đó  CL : Nồng độ cặn tại mặt cắt L (bề mặt phân chia)      mglmgCC tL /4000)/(40008000 2 1 2 1 3**  Vmax = 7 m/h  K = 600 (cặn có chỉ số thể tích 50 < SVI < 150) )/(635,0*7 10*4000*600 6 hmeV L    Vậy diện tích bể tính toán α : Hệ số tuần hoàn, α = 0,25 – 0,75 chọn α = 0,68 Diện tích của bể nếu bể thêm buồng phân phối trung tâm S ’ = 1,1* 13 = 14 (m 2 ) Kích thƣớc bể lắng Đường kính bể Chọn D = 4,5 m Xác định chiều cao bể Chọn chiều cao bể H = 4 m, chiều cao dự trữ trên mặt thoáng h1 = 0,3. Chiều cao cột nƣớc trong bể 3,7 m bao gồm.  Chiều cao phần nƣớc trong h2 = 1,5 m.  Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 2% về tâm h3 = 0,02* (D/2) = 0,02* (4,5/2) = 0,045 (m)  Chiều cao chứa bùn phần hình trụ h4 = 3,7 – h2 – h3 = 3,7 – 1,5 – 0,045 = 2,155 (m) Thể tích phần chứa bùn trong bể Vb = S* h4 = 14* 2,155 = 30,17 (m 3 ) ) ( 13 635 , 0 * 8000 3125 * ) 68 , 0 1 ( * 5 , 12 * ) 1 ( * 2 * 0 m V C C Q S L t lang       ) ( 22 , 4 14 , 3 14 2 2 4 * * * ' 2 ' m S D D S        ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 63 SVTH: LÊ HẢI SƠN Ống trung tâm Đường kính buồng phân phối trung tâm: dtt = 0,20* D = 0,20* 4,5 = 0,9 (m) Đường kính ống loe d ’ = 1,35* dtt = 1,35* 0,9 = 1,215 (m) Chọn =1,3m Chiều cao ống loe (h’ = 0,2 – 0,5 m), chọn h’ = 0,3 m Đường kính tấm chắn d ” = 1,3* d ’ = 1,3* 1,3 = 1,69 (m) Chọn = 1,7m Chiều cao từ ống loe đến tấm chắn (h” = 0,2 – 0,5 m), chọn h” = 0,3 m. Diện tích buồng phân phối trung tâm F = π*d2/4 = 3,14* (0,9)2/4 = 0,64 (m2) Diện tích vùng lắng của bể SL = 14 – 0,64 = 13,36 (m 2 ) Tải trọng thủy lực Vận tốc đi lên của dòng nước trong bể Thời gian lƣu nƣớc trong bể lắng Dung tích bể lắng V = 3,7* S = 3,7* 14 = 51,8 (m 3 ) Lượng nước đi vào bể lắng QL = (1 + α)* Q = (1 + 0,68)* 300 = 504 (m 3 /ngày) Thời gian lắng ) / ( 46 , 22 95 , 22 300 2 3 ngày m m S Q a    ) / ( 94 , 0 24 46 , 22 24 h m a v    ) ( 47 , 2 24 504 8 , 51 24 * * h Q V t L    ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 64 SVTH: LÊ HẢI SƠN Máng thu nƣớc Ta chọn  Bề rộng máng: bm = 0,25 m  Chiều sâu: hm = 0,3 m  Bề rộng răng cƣa br = 0,1m Đường kính trong máng thu Dmt = D - 2* bm = 4,5 - 2* 0,5 = 4 (m) Đường kính ngoài máng thu Dmn = Dmt – 2* br = 4 – 2*0,1 = 3,8 (m) Chiều dài máng thu đặt theo chu vi bể Lm = π* Dmt = 3,14* 4,5 = 14,56 (m) Tải trọng thu nước trên bề mặt máng Máng răng cƣa Đường kính máng răng cưa dm = Dmáng = 3,8 m Chiều dài máng răng cưa lm = π * dm = 3,14* 3,8 = 11,93 (m) Chọn  Số khe: 4 khe/1m dài, khe tạo góc 900  Bề rộng răng cƣa: brăng = 100 mm  Bề rộng khe: bkhe = 150 mm  Chiều sâu khe: hk = bk/2 = 150/2 = 75 (mm).  Chiều cao tổng cộng của máng răng cƣa: htc = 200 mm.  Tổng số khe: n = 4*lm = 4* 11,93 = 47,7 (khe) Chọn n = 48 khe Lưu lượng nước chảy qua một khe          ngày m m L Q l m tb ng m . / 88 , 23 56 , 14 300 3 ) . / ( 94 , 7 48 300 3 ng khe m n Q q tb ng k    ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 65 SVTH: LÊ HẢI SƠN Tải trọng thu nước trên một máng tràn Chiều sâu ngập nước của khe 15 ) 2 (*2*8 2/5 *** htggC q ngd k   Trong đó  Cd : Hệ số chảy tràn (chọn Cd = 0,6)  è : Góc răng cƣa (è = 900) = 0,02 (m) < 0,75 (m) Tính toán ống dẫn nƣớc thải ra khỏi bể Chọn vận tốc nƣớc chảy trong ống v = 0,7 m/s Lƣu lƣợng nƣớc thải ra Q = 300 m3/ngd Đường kính ống Chọn ống nhựa PVC có đƣờng kính Ø = 90 mm. ) . / ( 15 , 25 93 , 11 300 3 ng m m l Q L m tb ng m                                          24 * 3600 * 45 * 81 , 9 * 2 * 6 , 0 * 15 8 25 , 6 2 * * 2 * * 15 8 0 5 2 5 2 tg tg g C q h d k ng  ) ( 79 24 * 3600 * 7 , 0 * 14 , 3 300 * 4 24 * 3600 * * * 4 mm v Q D b     ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 66 SVTH: LÊ HẢI SƠN Kết quả tính toán STT Thông số Đơn vị Số liệu 1 Đƣờng kính m 4,5 2 Chiều cao cột nƣớc m 3,7 3 Chiều cao tổng m 4 4 Chiều cao phần chóp đáy 2% m 0,05 5 Thể tích thực của bể m3 56,7 6 Thời gian lƣu nƣớc (t) h 2,47 7 Đƣờng kính máng thu nƣớc (Dmáng) m 4 8 Đƣờng kính máng răng cƣa (Drăng cƣa) m 3,8 9 Đƣờng kính ống dẫn nƣớc ra bể (Ddẫn nƣớc) mm 90 10 Đƣờng kính ống dẫn bùn ra bể (Dbùn) mm 90 4.8 Bể nén bùn (kiểu đứng) 4.8.1 Chức năng Bùn hoạt tính dƣ ở ngăn lắng có độ ẩm cao (99.4%) cần thực hiện quá trình nén bùn để đạt độ ẩm thích hợp (96-97%) cho quá trình nén cặn ở máy ép bùn. Nhiệm vụ của bể nén bùn là làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dƣ. 4.8.2 Tính toán Löôïng caën töø beå sinh hoïc: 73 kg/ngaøy.ñeâm. Löôïng caën lô löûng ñaàu vaøo trong 1 ngaøy 0.56 (kg/m3) * 300(m3/ngaøy.ñeâm) = 168 (kg/ngaøy.ñeâm). Löôïng pheøn duøng trong 1 ngaøy laø 20 (kg/ngaøy.ñeâm). Vaäy toång löôïng caën laø: 73 + 168 + 20 = 261 (kg/ngaøy.ñeâm). Taûi troïng beà maët: LSS = 30 kg/m 2.ngaøy. Taûi troïng thuûy löïc = 15 m3/m2.ngaøy. Dieän tích beà maët: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 67 SVTH: LÊ HẢI SƠN Ñöôøng kính beå neùn buøn: Noàng doä buøn sau neùn = 2%. Theå tích buøn sau khi neùn: Ñöôøng kính oáng phaân phoái trung taâm: d = 20% * D = 0.2 *3.3 = 0.66 (m) laáy = 0.7 m Ñöôøng kính oáng loe cuûa oáng phaân phoái trung taâm: dL = 1.35 * d = 1.35 * 0.7 = 0,945(m) Ñöôøng kính taám chaén: dc = 1.3 * dL = 1.3 * 0,945 = 1.23 (m) laáy = 1.3 m Chieàu cao phaàn laéng cuûa beå neùn: h1 = V1 * t * 3600 = 0.0001 * 8 * 3600 = 2.9 (m) Chieàu cao phaàn noùn vôùi goùc nghieâng 450, ñöôøng kính beå laø 3.3m vaø ñöôøng kính ñaùy laø 0.4m thì h2 = 1.4 m. Chieàu cao lôùp buøn ñaõ neùn: Hb = hTH – h2 – h3 Trong ñoù: h2: khoaûng caùch töø ñaùy oáng loe ñeán taám chaén 0.25 ÷ 0.3 m. Choïn 0.3 m. hTH: chieàu cao lôùp nöôùc trung hoøa = 2.3m Vaäy: Hb = 2.3 – 0.3 – 0.3 = 1.7 (m) Chieàu cao beå neùn buøn: Hxd = h1 + h2 +0.3 = 2.9 + 1.4 + 0.3 = 4,6 (m) 4.9 Máy nén bùn   2 7 . 8 30 261 m L M