Đang tải... (xem toàn văn)
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm công suất 500m3/ngày đêm
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN KHCN & QLMT …… ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÊN ĐỒ ÁN SVTH: Nhóm Lớp: ĐHMT Viện: KHCN & QLMT GVHD: ThS Nguyễn Xuân Hoàn Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 04 năm 2008 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Tính cần thiết đề tài Mục tiêu đề tài Phương pháp nghiên cứu đề tài Tính đề tài Giới hạn đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM 1.1.1 Các trình công nghệ dệt nhuộm 1.1.2 Các loại thuốc nhuộm thường dùng ngành dệt nhuộm 10 1.1.3 Nhu cầu nước nước thải xí nghiệp dệt nhuộm 11 1.2 CÁC CHẤT GÂY Ơ NHIỄM CHÍNH TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 12 1.3 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI NGÀNH DỆT NHUỘM ĐẾN NGUỒN TIẾP NHẬN 14 CHƯƠNG 16 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 16 2.1 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC 16 2.1.1 Song chắn rác 16 2.1.2 Lưới chắn rác 17 2.1.3 Bể điều hòa 17 2.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC 17 2.2.1 Phương pháp trung hòa 17 2.2.2 Phương pháp oxy hóa khử 18 2.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA - LÝ 19 2.3.1 Q trình keo tụ tạo bơng 19 2.3.2 Phương pháp trích ly 19 2.4 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 20 2.5 MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 20 2.5.1 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm nước 20 2.5.1.1 Qui trình cơng nghệ tổng qt xử lý nước thải nhuộm vải 20 2.5.1.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm áp dụng 23 2.5.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm giới 24 2.5.2.1 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm sợi Hà Lan 24 2.5.2.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm Greven (CHLB Đức) 25 CHƯƠNG 26 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 26 VÀ TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ 26 3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 26 3.1.1 Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ dựa vào yếu tố sau: 26 3.1.2 Các tiêu kinh tế kỹ thuật khác 26 MỞ ĐẦU Tính cần thiết đề tài Mục tiêu đề tài Phương pháp nghiên cứu đề tài Tính đề tài Giới hạn đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM 1.1.1 Các q trình cơng nghệ dệt nhuộm 1.1.2 Các loại thuốc nhuộm thường dùng ngành dệt nhuộm 10 1.1.3 Nhu cầu nước nước thải xí nghiệp dệt nhuộm 11 1.2 CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM CHÍNH TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 12 1.3 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI NGÀNH DỆT NHUỘM ĐẾN NGUỒN TIẾP NHẬN 14 CHƯƠNG 16 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 16 2.1 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC 16 2.1.1 Song chắn rác 16 2.1.2 Lưới chắn rác 17 2.1.3 Bể điều hòa 17 2.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC 17 2.2.1 Phương pháp trung hòa 17 2.2.2 Phương pháp oxy hóa khử 18 2.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HĨA - LÝ 19 2.3.1 Q trình keo tụ tạo 19 2.3.2 Phương pháp trích ly 19 2.4 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 20 2.5 MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 20 2.5.1 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm nước 20 2.5.1.1 Qui trình cơng nghệ tổng qt xử lý nước thải nhuộm vải 20 2.5.1.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm áp dụng: 23 2.5.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm giới 24 2.5.2.1 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm sợi Hà Lan 24 2.5.2.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm Greven (CHLB Đức) 25 CHƯƠNG 26 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 26 VÀ TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ 26 3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 26 3.1.1 Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ dựa vào yếu tố sau: 26 3.1.2 Các tiêu kinh tế kỹ thuật khác 26 3.1.3 Các phương án đề xuất 27 3.1.4 Chức nhiệm vụ cơng trình đơn vị: 31 3.1.5 Thuyết minh quy trình cơng nghệ 33 3.2 TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ 34 3.2.1 Xác định mức độ cần thiết xử lý chất thải 34 3.2.2 Lưới chắn rác 34 3.2.3 Bể điều hòa 35 3.2.4 Bể phản ứng 41 3.2.5 Bể lắng I 44 3.2.6 Bể Aerotank 50 3.2.7 Bể lắng II 58 3.2.8 Bể nén bùn (kiểu đứng) 62 3.2.9 Máy nén bùn 64 3.2.10 Bể tiếp xúc 65 3.2.11 Bể trộn hóa chất 68 3.3 TÍNH TỐN HĨA CHẤT SỬ DỤNG 69 3.3.1 Bể chứa Urê (nồng độ 10%) van điều chỉnh dung dịch Urê (cho vào bể Aerotank) 69 3.3.2 Bể chứa axit photphoric (H3PO 4) van điều chỉnh châm H3PO4 (cho vào bể Aerotank) 70 3.3.3 Bể chứa dung dịch axit H2SO4 bơm châm H 2SO4 (cho vào bể điều hòa) 70 3.3.4 Chất trợ lắng polymer dạng bột sử dụng bể lắng I 71 CHƯƠNG 72 KHÁI TOÁN KINH TẾ 72 4.1 Phần xây dựng 72 4.2 Phần thiết bị 72 4.3 Phần quản lý vận hành 73 4.4 Chi phí điện 73 4.5 Chi phí hóa chất 74 4.6 Chi phí sửa chữa nhỏ 74 4.7 Tính giá thành chi phí xử lý 1m3 nước thải 74 Tài liệu tham khảo 76 MỞ ĐẦU Tính cần thiết đề tài Dệt nhuộm nước ta ngành công nghiệp có mạng lưới sản xuất rộng lớn với nhiều mặt hàng, nhiều chủng loại gần tốc độ tăng trưởng kinh tế cao Trong chiến lược phát triển kinh tế ngành dệt nhuộm, mục tiêu đặt đến năm 2010 sản lượng đạt tỉ mét vải, kim ngạch xuất đạt 3,5 – tỉ USD, tạo khoảng triệu việc làm Tuy nhiên, điều kiện cần cho phát triển, để ngành công nghiệp dệt nhuộm phát triển thật phải giải vấn đề nước thải khí thải cách triệt để Cơng nghệ dệt nhuộm sử dụng lượng nước lớn phục vụ cho công đoạn sản xuất đồng thời xả lượng nước thải bình quân 12 – 300 m3/tấn vải Trong đó, nguồn nhiễm từ nước thải công đoạn dệt nhuộm nấu tẩy Nước thải giặt có pH: – 12, hàm lượng chất hữu cao (có thể lên đến 3000 mg/l), độ màu 1000 Pt – Co, hàm lượng SS 2000 mg/l Theo kết phân tích nước thải làng nghề dệt nhuộm Vạn Phúc (Hà Tây) số BOD 67 – 159mg/l; COD 139 – 423mg/l; SS 167 – 350mg/l, kim loại nặng nước Fe 7,68 mg/l; Pb 2,5 mg/l; Cr6+ 0.08 mg/l [Trung tâm công nghệ xử lý mơi trường, Bộ tư lệnh hố học, 2003] Theo số liệu Sở Tài nguyên Môi trường Thái Bình, hàng năm làng nghề Nam Cao sử dụng khoảng 60 hóa chất loại ơxy già, nhớt thủy tinh, xà phòng, bồ tạt, Javen, thuốc nhuộm nấu tẩy in nhuộm Các thông số ô nhiễm môi trường Nam Cao cho thấy hàm lượng chất rắn lơ lửng nước thải cao tiêu chuẩn cho phép 3,75 lần, hàm lượng BOD cao tiêu chuẩn cho phép tới 4,24 lần, hàm lượng COD cao tiêu chuẩn cho phép lần Thực chất, tiêu chuẩn Greentrade Barrier - tiêu chuẩn thương mại “xanh”, rào cản thương mại xanh Rào cản thương mại xanh áp dụng hàng may mặc đòi hỏi sản phẩm phải đáp ứng tiêu chuẩn sinh thái quy định, an toàn sức khỏe người sử dụng, không gây ô nhiễm môi trường sản xuất, bắt buộc nhà xuất phải tuân thủ Như là, cạnh tranh liệt sau hạn ngạch dệt may rỡ bỏ số tiêu chuẩn thị trường EU, Mỹ, Nhật Áp dụng, rào cản thương mại “xanh” thách thức, trở ngại lớn tất nước xuất hàng dệt may Chính u cầu cấp thiết nên chuyên đề nhóm đề xuất “Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải ngành dệt nhuộm công suất 500m 3/ngày đêm” Mục tiêu đề tài Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm có công suất 500m3/ngày đêm đạt tiêu chuẩn TCVN 5945 – 1995, nước thải loại B Phương pháp nghiên cứu đề tài Biên hội tổng hợp tài liệu So sánh đối chiếu lựa chọn công nghệ Trích dẫn số tiêu chuẩn TCVN 5495 – 1995 Tính tốn đề xuất cơng nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm Tính đề tài Hiện phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm đa số sử dụng phương pháp hóa lý, tiêu tốn lượng hóa chất lớn không đáp ứng yêu cầu kinh tế, làm cho giá thành xử lý 1m3 nước thải lớn Trong chuyên đề trình bày phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp sinh học kết hợp với hóa lý, nhằm xử lý triệt để nước thải mang lại tính kinh tế trình xử lý Tỉnh Long An có nhiều nhà máy dệt nhuộm chưa có hệ thống xử lý hoạt động hiệu quả, nhóm chúng tơi hy vọng tập tài liệu áp dụng để xử lý nước thải ngành dệt nhuộm địa bàn tỉnh Giới hạn đề tài Đề tài trình bày quy trình cơng nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm đạt tiêu chuẩn loại B theo TCVN 5945 – 1995 Với thông số đầu vào sau: pH = - 10 BOD5 = 860 (mg/l) COD = 1430 (mg/l) SS = 560 (mg/l) Độ màu = 1000 (Pt – Co) CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM Nguyên liệu chủ yếu công nghiệp dệt xơ bông, xơ nhân tạo tổng hợp len Ngồi cịn dùng xơ đay gai, tơ tằm 1.1.1 Các trình công nghệ dệt nhuộm Thông thường công nghệ dệt - nhuộm gồm ba trình bản: kéo sợi, dệt vải xử lý (nấu tẩy), nhuộm hoàn thiện vải Trong chia thành cơng đoạn sau: Làm nguyên liệu: nguyên liệu thường đóng dạng kiện bơng thơ chứa sợi bong có kích thước khác với tạp chất tự nhiên bụi, đất, hạt, cỏ rác… Nguyên liệu thô đánh tung, làm trộn Sau q trình là, sạch, bơng thu dạng phẳng Chải: sợi chải song song tạo thành sợi thô Kéo sợi, đánh ống, mắc sợi: tiếp tục kéo thô máy sợi để giảm kích thước sợi, tăng độ bền quấn sợi vào ống sợi thích hợp cho việc dệt vải Sợi ống nhỏ đánh ống thành to để chuẩn bị dệt vải Tiếp tục mắc sợi dồn qua ống để chuẩn bị cho công đoạn hồ sợi Hồ sợi dọc: hồ sợi hồ tinh bột tinh bột biến tính để tạo màng hố bao quanh sợi, tăng độ bền, độ trơn độ bóng sợi để tiến hành dệt vải Ngồi cịn dùng loại hồ nhân tạo polyvinylalcol PVA, polyacrylat,… Dệt vải: kết hợp sợi ngang với sợi dọc mắc thành hình vải mộc Giũ hồ: tách thành phần hồ bám vải mộc phương pháp enzym (1% enzym, muối chất ngấm) axit (dung dịch axit sunfuric 0.5%) Vải sau giũ hồ giặc nước, xà phòng, xút, chất ngấm đưa sang nấu tẩy Nấu vải: Loại trừ phần hồ lại tạp chất thiên nhiên dầu mỡ, sáp… Sau nấu vải có độ mao dẫn khả thấm nước cao, hấp thụ hóa chất, thuốc nhuộm cao hơn, vải mềm mại đẹp Vải nấu dung dịch kiềm chất tẩy giặt áp suất cao (2 - at) nhiệt độ cao (120 - 130oC) Sau đó, vải giặt nhiều lần Làm bóng vải: mục đích làm cho sợi cotton trương nở, làm tăng kích thước mao quản phần tử làm cho xơ sợi trở nên xốp hơn, dễ thấm nước hơn, bóng hơn, tăng khả bắt màu thuốc nhuộm Làm bóng vải thơng thường dung dịch kiềm dung dịch NaOH có nồng độ từ 280 đến 300g/l, nhiệt độ thấp 10 20oC sau vải giặt nhiều lần Đối với vải nhân tạo không cần làm bóng Tẩy trắng: mục đích tẩy màu tự nhiên vải, làm vết bẩn, làm cho vải có độ trắng yêu cầu chất lượng Các chất tẩy thường dùng natri clorit NaClO2, natri hypoclorit NaOCl hyrdo peroxyte H2O2 với chất phụ trợ Trong vải bơng dùng loại chất tẩy H2O2, NaOCl hay NaClO2 Nhuộm vải hoàn thiện: mục đích tạo màu sắc khác vải Thường sử dụng loại thuốc nhuộm tổng hợp với hợp chất trợ nhuộm để tạo gắn màu vải Phần thuốc nhuộm dư không gắn vào vải, vào nước thải phụ thuộc vào nhiều yếu tố công nghệ nhuộm, loại vải cần nhuộm, độ màu yêu cầu,… Thuốc nhuộm dịch nhuộm dạng tan hay dạng phân tán Quá trình nhuộm xảy theo bước: - Di chuyển phân tử thuốc nhuộm đến bề mặt sợi - Gắn màu vào bề mặt sợi - Khuyết tán màu vào sợi, trình xảy chậm trình - Cố định màu sợi In hoa tạo vân hoa có nhiều màu vải trắng vải màu, hồ in hỗn hợp gồm loại thuốc nhuộm dạng hòa tan hay pigment dung môi Các lớp thuốc nhuộm cho in pigment, hoạt tính, hồn ngun, azo khơng tan indigozol Hồ in có nhiều loại hồ tinh bột, dextrin, hồ alginat natri, hồ nhũ tương hay hồ nhũ hóa tổng hợp Sau nhuộm in, vải giặt lạnh nhiều lần Phần thuốc nhuộm không gắn vào vải hóa chất vào nước thải Văng khổ, hồn tất vải với mục đích ổn định kích thước vải, chống nhàu ổn định nhiệt, sử dụng số hóa chất chống màu, chất làm mềm hóa chất metylic, axit axetic, formaldehit Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm hàng sợi & nguồn nước thải 1.1.2 Các loại thuốc nhuộm thường dùng ngành dệt nhuộm Thuốc nhuộm hoạt tính Các loại thuốc nhuộm thuộc nhóm có cơng thức cấu tạo tổng qt S-F-TX đó: S nhóm làm cho thuốc nhuộm có tính tan; F phần mang màu, thường hợp chất Azo (-N=N-), antraquinon, axit chứa kim loại ftaloxiamin; T gốc mang nhóm phản ứng; X nhóm phản ứng Loại thuốc nhuộm thải vào môi trường có khả tạo thành amin thơm xem tác nhân gây ung thư Thuốc nhuộm trực tiếp Đây thuốc nhuộm bắt màu trực tiếp với xơ sợi không qua giai đoạn xử lý trung gian, thường sử dụng để nhuộm sợi 100% cotton, sợi protein (tơ tằm) sợi poliamid, phần lớn thuốc nhuộm trực tiếp có chứa azo (mơn, di and poliazo) số dẫn xuất dioxazin Ngoài ra, thuốc nhuộm cịn có chứa nhóm làm tăng độ bắt màu triazin salicylic axit tạo phức với kim loại để tăng độ bền màu Thuốc nhuộm hồn ngun Thuốc nhuộm hồn ngun gồm nhóm chính: nhóm đa vịng có chứa nhân antraquinon nhóm indigoit có chứa nhân indigo Cơng thức tổng qt R=C-O; R hợp chất hữu nhân thơm, đa vòng Các nhân thơm đa vòng loại thuốc nhuộm tác nhân gây ung thư, khơng xử lý, thải mơi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe người Thuốc nhuộm phân tán Nhóm thuốc nhuộm có cấu tạo phân tử tư gốc azo antraquinon nhóm amin (NH2, NHR, NR2, NR-OH), dùng chủ yếu để nhuộm loại sợi tổng hợp (sợi axetat, sợi polieste…) không ưa nước Thuốc nhuộm lưu huỳnh Là nhóm thuốc nhuộm chứa mạch dị tiazol, tiazin, zin… có cầu nối –S-S- dùng để nhuộm loại sợi cotton viscose Thuốc nhuộm axit Là muối sunfonat hợp chất hữu khác có cơng thức RSO3Na tan nước phân ly thành nhóm R-SO3 mang màu Các thuốc nhuộm thuộc nhóm mono, diazo dẫn xuất antraquinon, triaryl metan… 10 Tính tốn ống dẫn nước thải khỏi bể Chọn vận tốc nước chảy ống v = 0,7 m/s Lưu lượng nước thải Q = 500 m3/ngd Đường kính ống D 4*Q *v*3600*24 b 4*500 3,14*0,7*3600*24 102 (mm) Chọn ống nhựa PVC có đường kính Φ = 110 mm Kết tính tốn STT Thơng số Đơn vị Số liệu Đường kính m Chiều cao cột nước m 3 Chiều cao tổng m 3,3 Chiều cao phần chóp đáy 2% m 0,06 Thể tích thực bể m3 186,5 Thời gian lưu nước (t) h Đường kính máng thu nước (Dmáng) m 6,65 Đường kính máng cưa (Drăng cưa) m Đường kính ống dẫn nước bể (Ddẫn nước) mm 110 10 Đường kính ống dẫn bùn bể (Dbùn) mm 90 3.2.8 Bể nén bùn (kiểu đứng) a Chức Bùn hoạt tính dư ngăn lắng có độ ẩm cao (99.4%) cần thực trình nén bùn để đạt độ ẩm thích hợp (96-97%) cho q trình nén cặn máy ép bùn Nhiệm vụ bể nén bùn làm giảm độ ẩm bùn hoạt tính dư b Tính tốn: Lượng bùn hoạt tính dẫn đến bể nén bùn: Bd = (α* Cll) – Ctr = (1,3* 86,4) – 12 = 100,32 (mg/l) Bd : Hàm lượng bùn hoạt tính dư, mg/l α : Hệ số tính tốn lấy 1,3 (vì bể aerotank xử lý hoàn toàn) 62 Cll : Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước khỏi bể lắng II, Ctr = 86,4 mg/l Ctr : Hàm lượng bùn hoạt tính trơi theo nước khỏi bể lắng II, Ctr = 12 mg/l Lượng tăng bùn hoạt tính dư lớn tính theo công thức Bd.max = K* Bd = 1,15* 100,32 = 115,368 (mg/l) K : Hệ số bùn tăng trưởng khơng điêu hịa tháng, K = 1,15 – 1,2 Lượng bùn hoạt tính dư lớn tính theo công thức q max (1 P)* B Q (1 0,6804)*115,368*500 0,2m / h 24*C 24*4000 d max d Diện tích hữu ích bể nén bùn: F Q 0,2 1000 0,6 (m ) v1 0,1 3600 Trong đó: Q = lưu lượng bùn hoạt tính dẫn vào bể nén bùn, Q = 0,795(m 3/h) v1 = tốc độ chảy chất lỏng vùng lắng bể nén bùn kiểu lắng đứng, lấy theo Điều 6.10.3 – TCXD-51=84: v1= 0,1mm/s Diện tích ống trung tâm bể nén bùn đứng: F2 Q 0,2 1000 2.10 3 v 28 3600 (m 2) Trong đó: v2 = tốc độ chuyển động bùn ống trung tâm, v2=28-30mm/s, chọn v2= 28mm/s Diện tích tổng cộng bể nén bùn đứng F = F1 + F2 = 0,6 + 2.10-3 = 0,602 (m 2) Đường kính bể nén bùn D 4 F 0,602 (m) Đường kính ống trung tâm d 2.10 3 0,05 (m) Đường kính phần loe ống trung tâm 63 d1 = 1,35d = 1,35 * 0,05 = 0,07 (m) Đường kính chắn d ch = 1,3d1 = 1,3 * 0,07 = 0,1 (m) Chiều cao phần lắng bể nén bùn H1 = v1 * t * 3600 = 0,0001 * 10 * 3600 = 3,6 m Trong đó: t – thời gian lắng bùn lấy theo Bảng – 12 , t = 10h Chiều cao phần hình nón với góc nghiêng 450, đường kính bể D = m đường kính đỉnh đáy bể: 0,2 m bằng: h2 D 0,2 1,1 m 2 Chiều cao phần bùn hoạt tính nén h b = h2 – h0 – h th = 1,1 – 0,25 – 0,3 = 0,55 m Trong đó: h0 – khoảng cách từ đáy ống loe đến tâm chắn, h0=0,25-0,5m, chọn h0=0,25m hth – chiều cao lớp trung hòa, hth= 0,3m Chiều cao tổng cộng bể nén bùn Htc = h + h2 + h3 = 3,6 + 1,1 + 0,3 = m Trong đó: h3 – khoảng cách từ mực nước bể nén bùn đến thành bể, h3 = 0,3 m Nước tách trình nén bùn dẫn trở lại aerotank để tiếp tục xử lý 3.2.9 Máy nén bùn a Chức Máy làm khô cặn lọc ép băng tải, thực trình làm phần lớn nước bùn sau qua bể thu bùn Nồng độ cặn sau làm khô máy đạt từ 15% – 25% b Tính tốn Máy nén làm việc ngày, tuần làm việc ngày Lượng cặn đưa vào máy tuần Qt = 7* Q = 7* 24* 0,2 = 33,6 (m3) Với Q lượng bùn thải ngày Lượng cặn đưa vào máy 64 q Q 33,6 2,8 (m / h) 2*6 12 t Lượng cặn đưa vào máy tính kg/h q ’ = q* S* P = 2,8* 1,02* 0,05 = 0,1428 (tấn/h) = 143 (kg/h) Trong đó: S : Tỷ trọng dung dịch bùn, S = 1,02 (tấn/m3) P : Nồng độ bùn vào, P = 5% Chiều rộng băng tải chọn suất 200 kg/m chiều rộng.h ' q 143 b 0,715 (m ) 200 200 Chọn máy có chiều rộng băng 1,0 m; suất 200 kg cặn/m.h 3.2.10 Bể tiếp xúc a Chức Nước thải sau xử lý phương pháp sinh học chứa khoảng 105 – 10 vi khuẩn ml Bể tiếp xúc có chức tiêu diệt loại vi khuẩn trước thải môi trường Người ta thường sử dụng Clo hơi, dùng hypoclorit – canxi dạng bột (Ca(ClO)2), hypoclorit – natri, nước zavel (NaClO), b Tính tốn Lượng Clo cần sử dụng Lượng Coliform lại sau bể lọc sinh học N 1 E 100 * Ni Trong Ni : Số Coliform nước thải vào, Ni = 108 (Số coliform/100 ml nước) E : Hiệu khử trùng trình xử lý sinh học (%), E = 90% → N E 1 100 90 * N i 1 100 * 10 10 MPN / 100ml Liều lượng Clo cho vào N N t 1 0,23C t *t 3 1 3 Nt C * t 0,23 * N0 t 65 Trong Nt : Số Coliform lại sau thời gian tiếp xúc t, chọn Nt = 200MPN/100ml Ct : Lượng Clo yêu cầu, mg/l t : Thời gian tiếp xúc, phút → C *t t 0,23 * 1 3 Nt N0 200 1 * 0,23 10 1 3 1 155,83 Chọn thời gian tiếp xúc t = 30 phút → Ct = 5,2 (mg/l) Chọn lượng Clo cần dùng mg/l Lượng Clo châm vào bể tiếp xúc Y a a*Q 4*500 (kg / ngày) 0,083 (kg / h) 1000 1000 Q : Lưu lượng tính tốn nước thải, Q = 500 m3/ngd a : Liều lượng Clo hoạt tính, a = g/m3 Clo cho liên tục vào bể tiếp xúc thiết bị định lượng Clo bảo đảm lượng Clo 0,083 kg = 83g Các thông số thiết kế bể tiếp xúc Clo Thông số Giá trị Tốc độ dòng chảy (m/ph) ≥ – 4,5 Thời gian tiếp xúc (ph) 15 – 30 Tỷ số Dài/rộng ≥ 10/1 Số bể tiếp xúc (1 hoạt động, dự phòng) ≥2 Nguồn: Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị Công nghiệp, Bảng 10-15, Trang 473, Năm 2004 Tính thể tích bể V = Qngtb* t t : Thời gian tiếp xúc, t = 30 phút Q : Lưu lượng tính toán nước thải, Q = 500 m3/ngày → V Q * t 500*30 10,42 tb ng 24*60 (m ) Chọn vận tốc dòng chảy bể tiếp xúc v = 2,5 (m/ph) 66 Tiết diện ngang bể tiếp xúc 10,42 11,8(m ) F V h 0,9 Chọn diện tích bể F = 12 m2 Giả sử chiều cao hữu ích bể tiếp xúc H = 0,9 m Chiều cao bảo vệ h bv = 0,3 m Chiều cao bể tiếp xúc là: Hb = H + hbv = 0,9 + 0,3 = 1,2 (m) Chiều rộng bể: Chọn B = m Chiều dài tổng cộng bể L F 12 12 (m) B Kiểm tra lại tỷ số L/B L 12 12 10(m) → Vậy kích thước bể đạt yêu cầu B Để giảm chiều dài xây dựng ta chia bể làm 10 ngăn chảy ziczac Chiều rộng ngăn B = m Chiều dài ngăn là: l 10,42 V 1,2 (m) H *B*10 0,9*1*10 Vậy kích thước ngăn tiếp xúc Clo L* B* H = 1,2m* 1m* 1,2m Ta có tối 10 ngăn chứa Clo Tính tốn đường ống dẫn nước Vận tốc nước ống dẫn bể tiếp xúc: v = 0,8 m/s Đường kính ống dẫn nước tb D r 4*Q *v ng 4*500 3,14*0,8*3600*24 95,99 (mm) Vậy chọn ống PVC có Φ = 110 mm Kết tính tốn STT Thông số Đơn vị Số liệu Chiều dài (L) m 12 Chiều rộng (B) m Chiều cao (H) m 1,2 67 STT Thông số Số ô Thời gian tiếp xúc Lượng hóa chất NaClO 10% Đường kính ống dẫn nước Số liệu - Đơn vị 10 Phút 30 l/ngày 7,4 mm 110 3.2.11 Bể trộn hóa chất Ta chọn phèn nhôm hay phèn sắt để đạt hiệu suất cao ta nên sử dụng hỗn hợp phèn nhôm phèn sắt theo tỷ lệ 1:1 Chọn lượng phèn nhôm cần sử dụng 60mg/l Lượng phèn nhôm dùng ngày M = 60* 250* 103/10 -6 = 15 (kg/ngày) Lượng phèn sắt cần dùng 15 (kg/ng) Lượng dung dịch phèn nhôm 10% cần dùng Mdd10% = M/C% = 15/10% =150 (kg/ ngày) C: nồng độ dung dịch phèn (c= 10 – 15 %) Lượng phèn nhôm dùng ngày Qphèn = Mdd10%/ =150/1000 = 0,15 (m 3/ngày) = 6,25 (l/giờ) Lưu lượng phèn sắt cần thiết 6,25 l/ Lượng nước cần thiết để pha phèn (150 - 15)*2/1000 = 0,27 m3/ngđ Dùng bơm định lượng hoạt động, dự phịng lưu lương 6,25*2 =12,5 (l/h) Thể tích bể trộn phèn: V = Q.T = 0,27*8/24 = 0,1 (m 3) T: thời gian lưu Chọn chiều cao bể trộn phèn gấp 1,5 lần đường kính Đường kính bể: D =3 *V * 0,1 =3 = 0,3 (m) 1,5 * 1.5 * o H = 1.5 D = 0,5 (m) Dùng máy khuấy trộn khí để hịa tan lượng phèn 68 Đường kính cánh khuấy d = D/2 = 0.15m Năng lượng cho cánh khuấy hoạt động: p G * * V =200 * 0.001* 0,1= (W) G gradiant vận tốc (chọn G =200 S-1) :độ nhớt nước 20 c V: thể tích bể o Chọn máy khuấy tuabin cánh nghiêng 450, đường kính cánh khuấy 0,15 m Đặt máy khuấy cho khoảng cách từ cánh khuấy đến đáy 0.55 m P = 4/0.8 = (W) Công suất máy khuấy N = : công suất hữu ích máy (chọn 80 %) 3.3 TÍNH TỐN HĨA CHẤT SỬ DỤNG 3.3.1 Bể chứa Urê (nồng độ 10%) van điều chỉnh dung dịch Urê (cho vào bể Aerotank) Trong xử lý sinh học bùn hoạt tính, tỷ lệ BOD:N = 100:5, với BOD5 vào 570 mg/l Lượng N cần thiết là: N 5*570 28,5 (mg / l ) 100 Phân tử lượng Urê (H2N-CO-NH2) = 60 Khối lượng phân tử: N2 = 2* 14 = 28 Tỷ lệ khối lượng: N 28 Ure 60 Lượng Urê cần thiết = 60*28,5 28 61,07 (mg / l ) Lưu lượng nước thải trung bình cần xử lý : Q = 500 m3/ng Lượng Urê tiêu thụ cho lưu lượng 500 m3/ng = 61,07*500 1000 30,535 (kg / ngày) Nồng độ dung dịch Urê cung cấp ngày = 10% (hay 100 kg/m 3) tính theo khối lượng Lưu lượng dung dịch Urê cung cấp: q 30,535 0,31 (m3 / ngày ) 100 69 Thời gian lưu dung dịch = 15 ngày Thể tích bể yêu cầu Vbể = q* t = 0,31* 15 = 4,65 (m 3) Chọn bơm (1 vận hành, dự phịng) Đặc tính bơm định lượng Q = 0,31 (m3/ngày) = 13 (l/h), áp luc75 1,5bar 3.3.2 Bể chứa axit photphoric (H3PO4) van điều chỉnh châm H3PO4 (cho vào bể Aerotank) Tỷ lệ BOD:P = 100:1 vấy BOD5 vào 570 mg/l Lượng P cần thiết là: P 1*570 5,7 (mg / l ) 100 Sử dụng axit phophoric làm tác nhân cung cấp P Tỷ lệ khối lượng: P 31 H PO 98 Lượng H3PO4 cần thiết = 98*5,7 31 18,02 (mg / l ) Lưu lượng nước thải trung bình cần xử lý : Q = 500 m3/ng Lượng tiệu thụ = 18,02*500 9,01 (kg / ngày) 1000 Nồng độ H3PO4 sử dụng = 10% = 10 kg/m Dung dịch H3PO4 cung cấp : q 9,01 0,901 (m3 / ngày) 10 Thời gian lưu = ngày Thể tích bể yêu cầu: Vbể = q* t = 0,901* = 6,307 (m3) Đặc tính bơm định lượng Q = 0,901 (m3/ng) = 37,5 (l/h), áp lực 1,5bar 3.3.3 Bể chứa dung dịch axit H2SO4 bơm châm H2SO4 (cho vào bể điều hòa) Q = 20,8 m3/h pHvào max = 10 pHtrung hòa = K = 0,000005 mol/l Nồng độ dung dịch H2SO4 = 10% Trọng lượng riêng dung dịch = 1,84 Lưu lượng thiết kế: 70 5 Liều lượng châm vào = 0,5*10 **20,8*1000 10*1,84*10 0,554 Thời gian lưu = Thể tích cần thiết bể chứa = (l / h) ngày 0,554* 24* = 93,1 (l/ng) Chọn bơm châm axit H2SO4: vận hành, dự phòng Đặc tính bơm định lượng Q = 0,006 l/h, áp lực 1,5 bar 3.3.4 Chất trợ lắng polymer dạng bột sử dụng bể lắng I Lượng bùn khô = SS I *Q 1000 432*500 216 kg/ng 1000 Thời gian vận hành = h/ng Lượng bùn thô = 216/2 = 108 kg/h Liều lượng polymer = kg/tấn bùn Liều lượng polymer tiêu thụ = (5*108)/1000 = 0,54 (kg/h) Hàm lượng polymer sử dụng = 0,2% Lượng dung dịch châm vào = 0,54/2 = 0,27 m 3/h Chọn hệ thống châm polymer Công suất 0,27 m3/h Tất bể pha chế chứa hóa chất phục vụ cho hệ thống xử lý nước thải đặt chung bể lớn có nhiều ngăn riêng biệt, gọi bể hóa chất thường xuyên kiểm tra giám sát 71 CHƯƠNG KHÁI TOÁN KINH TẾ 4.1 Phần xây dựng STT Tên cơng trình Thể tích Số lượng Đơn giá Thành tiền (đồng/m3) (triệu đồng) 3.000.000 (m3) Lưới chắn rác Bể điều hòa 47,22 1.500.000 70,830 Bể phản ứng 4,416 1.500.000 19,872 Bể lắng 37,15 1.500.000 55,716 Bể aerotank 60,156 1.500.000 90,234 Bể lắng 41,25 1.500.000 61,875 Bể tiếp xúc 13,884 1.500.000 20,826 Bể nén bùn 16,48 1.500.000 24,73 Máy nén bùn 450.000.000 450 10 Nhà điều khiển 30.000.000 30 Tổng cộng: 827.083.000 đồng 4.2 Phần thiết bị STT Phần thiết bị Số Đơn giá Thành tiền lượng (đồng/m3) (triệu đồng) Bơm chìm 10.000.000 20 Máy thổi khí 8.000.000 16 Bơm định lượng hóa chất 8.000.000 24 Tấm chặn váng bọt – bể lắng I + II 1.000.000 Máng tràn cưa - bể lắng I + II 1.000.000 Giàn gạt cặn - bể lắng I + II 35.000.000 70 Motơ kéo giàn gạt cặn bể lắng 3Hp 30.000.000 60 Ống phân phối trung tâm bể lắng I + II 1.700.000 3,4 Máng thu ván bể lắng I + II 1.500.000 10 Máy thổi khí Aerotank 65.000.000 130 11 Bơm bùn tuần hoàn 10.000.000 20 72 STT Phần thiết bị Số Đơn giá Thành tiền lượng (đồng/m ) (triệu đồng) 12 Cánh khuấy bể phản ứng 11.000.000 33 13 Máy khuấy bể trộn 8.000.000 16 14 Tủ điện điều khiển 23.000.000 23 15 Các thứ khác: ống điện, ống nước, van 80.000.000 80 khóa, lan can,… Tổng cộng: 509.400.000 đồng Tổng vốn đầu tư bao gồm chi phí khấu hao xây dựng 30 năm chi phí khấu hao máy móc 15 năm Tv 827.083.000 509.400.000 + = 92.294.150 (đồng/năm) 20 10 4.3 Phần quản lý vận hành Chi phí cơng nhân Máy vận hành cụm công nghiệp liên tục chia làm ca; ca người Lương cơng nhân trung bình 2.000.000 đồng/tháng Lương cán bộ, trung bình 3.200.0000 đồng /tháng Lương công nhân người * 2.000.000 đồng/tháng * 12 tháng/ năm = 96.000.000 đống/năm Lương cán người * 3.200.000 đồng/tháng * 12 tháng/năm = 38.400.000 đống/năm Tổng chi phí cơng nhân Tcn = 96.000.000 + 38.400.000 = 134.400.000 đồng/năm 4.4 Chi phí điện ST Thành phần Số Máy hoạt Giờ hoạt Điện kỹ thuật T Thông số lượng động động tiêu thụ 1,2 KW 24 28,8 Bơm chìm bể điều hịa 1.5 Hp Máy thổi khí bể điều hịa 0,5Hp 0,375 KW 12 4,5 Bơm định lượng hóa chất 0,5Hp 0,375 KW 12 4,5 Moto kéo giàn gạt cặn 3Hp 2,235 KW 2 24 108 Máy thổi khí Aerotank 6Hp 4,5 KW 12 54 Bơm tuần hoàn 0,5Hp 0,375 KW 24 73 ST Thành phần Thông số Số Máy hoạt Giờ hoạt Điện kỹ thuật lượng động động tiêu thụ 0,375 KW 1,5 T Máy khuấy dd bể trộn 0,5Hp Tổng cộng: 210,3 KW/ngày Chi phí điện Tđ = 210,3* 365* 2.000 (đồng/KW) = 153.519.000 (đồng/ năm) 4.5 Chi phí hóa chất Chi phí cho dung dịch Polimer dạng bột trợ lắng 0,27kg/h* 2h/ng* 365ngay/năm* 50.000đ/kg = 9.855.000 đồng/năm Chi phí cho dung dịch H2SO4 để trung hòa nước thải 0,0057l/h* 24h/ngày* 365ngày/năm* 8.500đ/l = 424.500 đồng/năm Chi phí cho phèn dạng bột để xử lý nước thải 30kg/ngày* 365ngày/năm* 5.000đ/kg = 54.750.000 đơng/năm Chi phí cho H3PO4 để xử lý nước thải 11l/ngày* 365ngày/năm* 8.500đ/l = 34.127.500 đồng/năm Cho phí cho Urê dạng bột để xử lý nước thải 31kg/ngày* 365ngày/năm* 5.000đ/kg = 56.575.000 đồng/năm Chi phí cho dung dịch Clo lỏng 0,004kg/m3* 500m3/ngày* 365ngày/năm* 4.000đ/kg = 2.920.000 đồng/năm Tổng chi phí hóa chất cho năm Thc = 9.855 + 424,5 + 54.750 + 34.127,5 + 56.575 + 2.920 = 158.472 (ngàn đồng/năm) 4.6 Chi phí sửa chữa nhỏ Chi phí sữa chữa nhỏ hàng năm ước tính 1% tổng số vốn đầu tư vào cơng trình xử lý Tsc = 0,01* 92.294.150 = 922.000 (đồng/năm) 4.7 Tính giá thành chi phí xử lý 1m3 nước thải T = Tv + Tcn + Tđ + Thc + Tsc = 92.294.000 + 134.400.000 + 153.519.000 + 158.472.000 + 922.000 = 446.500.000 (đồng/năm) 74 Giá thành xử lý cho 1m3 nước thải S 446.500.000 2.400dong / m 500*365 75 Tài liệu tham khảo Hoàng Huệ, Xử lý nước thải, NXB Xây Dựng, Năm 1996 Hồng Văn Huệ, Thốt nước xử lý nước thải cơng nghiệp – Tính tốn thiết kế cơng trình, Viện Môi Trường Tài Nguyên, Năm 2002 Lâm Minh Triết (Chủ biên), Xử lý nước thải đô thị cơng nghiệp Tính tốn thiết kế cơng trình, NXB Đại học Quốc gia TP HCM, Năm 2008 Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học, NXB Giáo Dục, Năm 2002 Nguyễn Văn Phước, Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học, Tập 14, Trường Đại học Quốc gia TP HCM Tiêu chuẩn Xây Dựng TCXD – 51 – 84, Thốt nước màng lưới bên ngồi cơng trình, Viện Môi Trường Tài Nguyên, Đại học Quốc gia TP HCM TCVN 5945 – 1995 Trần Huế Nhuệ, Thốt nước xử lý nước thải cơng nghiệp, NXB Xây Dựng, Năm 2000 Trịnh Xuân Lai, Xử lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp, NXB Xây Dựng, Năm 2004 Trịnh Xn Lai, Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải, NXB Xây Dựng, Năm 2000 Sổ tay xử lý nước, Tập 2, NXB Xây Dựng, Năm 1999 76 ... (mg/l) Công ty Dệt 8/3 70 – 135 15 – 380 400 – 1000 Công ty dệt Hà Nội 90 – 120 90 – 180 Nhà máy khâu Hà Nội Công ty dệt Minh Khai 279 – 432 Công ty dệt Kim Đông Xuân Công ty dệt len Công ty... dùng công đoạn công nghệ 72.3% Nước vệ sinh sinh hoạt 7.6% Phòng hỏa cho việc khác 0.6% Nước thải từ công nghiệp dệt đa dạng phức tạp, nhu cầu nước cho cơng nghiệp dệt lớn Từ lượng nước thải từ công. .. NHUỘM VÀ TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ CÔNG SUẤT 500M3/NG.Đ 3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 3.1.1 Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ dựa vào yếu tố sau: Công suất trạm xử lý Thành phần đặc tính