Đề tài Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải ngành dệt nhuộm công suất 300m 3 /ngày đêm

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 1 SVTH: LÊ HẢI SƠN MỞ ĐẦU 1. Tính cần thiết của đề tài Dệt nhuộm ở nước ta là ngành công nghiệp có mạng lưới sản xuất rộng lớn với nhiều mặt hàng, nhiều chủng loại và gần đây tốc độ tăng trưởng kinh tế rất cao. Trong chiến lược phát triển kinh tế của ngành dệt nhuộm, mục tiêu đặt ra đến năm 2010 sản lượng đạt trên 2 tỉ mét vải, kim ngạch xuất khẩu đạt 3,5 – 4 tỉ USD, tạo ra khoảng 1 triệu việc làm. Tuy nhiên, đây chỉ là điều kiện cần cho sự phát triển, để ngành công nghiệp dệt nhuộm phát triển thật sự thì chúng ta phải giải quyết vấn đề nước thải và khí thải một cách triệt để. Công nghệ dệt nhuộm sử dụng một lượng nước khá lớn phục vụ cho các công đoạn sản xuất đồng thời xả ra một lượng nước thải bình quân 12 – 300 m3/tấn vải. Trong đó, nguồn ô nhiễm chính là từ nước thải công đoạn dệt nhuộm và nấu tẩy. Nước thải giặt có pH: 9 – 12, hàm lượng chất hữu cơ cao (có thể lên đến 3000 mg/l), độ màu trên dưới 1000 Pt – Co, hàm lượng SS có thể bằng 2000 mg/l. Theo kết quả phân tích nước thải ở làng nghề dệt nhuộm Vạn Phúc (Hà Tây) thì chỉ số BOD là 67 – 159mg/l; COD là 139 – 423mg/l; SS là 167 – 350mg/l, và kim loại nặng trong nước như Fe là 7,68 mg/l; Pb là 2,5 mg/l; 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 trường Thái Bình, hàng năm làng nghề Nam Cao sử dụng khoảng 60 tấn hóa chất các loại như ôxy già, nhớt thủy tinh, xà phòng, bồ tạt, Javen, thuốc nhuộm nấu tẩy và in nhuộm. Các thông số ô nhiễm môi trường ở Nam Cao cho thấy hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải cao hơn tiêu chuẩn cho phép 3,75 lần, hàm lượng BOD cao hơn tiêu chuẩn cho phép tới 4,24 lần, hàm lượng COD cao hơn tiêu chuẩn cho phép 3 lần. Thực chất, tiêu chuẩn Greentrade Barrier - tiêu chuẩn thương mại “xanh”, cũng chính là một rào cản thương mại xanh. Rào cản thương mại xanh được áp dụng đối với hàng may mặc là đòi hỏi các sản phẩm phải đáp ứng được các tiêu chuẩn sinh thái quy định, an toàn về sức khỏe đối với người sử dụng, không gây ô nhiễm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 2 SVTH: LÊ HẢI SƠN môi trường trong sản xuất, bắt buộc các nhà xuất khẩu phải tuân thủ. Như vậy là, trong cuộc cạnh tranh quyết liệt sau khi hạn ngạch dệt may được rỡ bỏ và một số tiêu chuẩn được các thị trường EU, Mỹ, Nhật... Áp dụng, thì rào cản thương mại “xanh” là một thách thức, trở ngại lớn đối với tất cả các nước xuất khẩu hàng dệt may. Chính vì những yêu cầu hết sức cấp thiết đó nên trong chuyên đề này nhóm sẽ đề xuất “Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải ngành dệt nhuộm công suất 300m3/ngày đêm”. 2. Mục tiêu của đề tài Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm có công suất 300m3/ngày đêm đạt tiêu chuẩn QCVN 24:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp (cột B). 3. Phương pháp nghiên cứu đề tài 1. Biên hội và tổng hợp tài liệu. 2. So sánh đối chiếu và lựa chọn công nghệ. 3. Trích dẫn một số tiêu chuẩn trong QCVN 24:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp. 4. Tính toán và đề xuất công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm. 4. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Hiện nay các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm đa số đều sử dụng phương pháp hóa lý, như vậy sẽ tiêu tốn một lượng hóa chất rất lớn và không đáp ứng được yêu cầu kinh tế, làm cho giá thành xử lý 1m3 nước thải sẽ rất lớn. Trong chuyên đề này sẽ trình bày phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp sinh học kết hợp với hóa lý, nhằm xử lý triệt để nước thải và mang lại tính kinh tế trong quá trình xử lý. Tỉnh Long An hiện nay có nhiều nhà máy dệt nhuộm nhưng vẫn chưa có hệ thống xử lý hoạt động hiệu quả, nhóm chúng tôi hy vọng tập tài liệu này sẽ được áp dụng để xử lý nước thải ngành dệt nhuộm trên địa bàn tỉnh. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 3 SVTH: LÊ HẢI SƠN 5. Giới hạn của đề tài Nghiên cứu phương pháp xử lý hệ thống xử lý nước thải ngành công nghiệp dệt nhuộm trong nước và áp dụng trên địa bàn tỉnh Long An. Đề tài chỉ trình bày quy trình công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm đạt tiêu chuẩn QCVN 24:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp ( Cột B). Với các thông số đầu vào như sau: pH = 8 - 10 BOD5 = 860 (mg/l) COD = 1430 (mg/l) SS = 560 (mg/l) Độ màu = 1000 (Pt – Co) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 4 SVTH: LÊ HẢI SƠN CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 1.1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM Nguyên liệu chủ yếu của công nghiệp dệt là xơ bông, xơ nhân tạo hoặc tổng hợp và len. Ngoài ra còn dùng các xơ đay gai, tơ tằm. 1.1.1. Các quá trình cơ bản trong công nghệ dệt nhuộm Thông thường công nghệ dệt - nhuộm gồm ba quá trình cơ bản: kéo sợi, dệt vải và xử lý (nấu tẩy), nhuộm và hoàn thiện vải. Trong đó được chia thành các công đoạn sau: Làm sạch nguyên liệu: nguyên liệu thường được đóng dưới các dạng kiện bông thô chứa các sợi bong có kích thước khác nhau cùng với các tạp chất tự nhiên như bụi, đất, hạt, cỏ rác… Nguyên liệu bông thô được đánh tung, làm sạch và trộn đều. Sau quá trình là, sạch, bông được thu dưới dạng các tấm phẳng đều. Chải: các sợi bông được chải song song và tạo thành các sợi thô. Kéo sợi, đánh ống, mắc sợi: tiếp tục kéo thô tại các máy sợi con để giảm kích thước sợi, tăng độ bền và quấn sợi vào các ống sợi thích hợp cho việc dệt vải. Sợi con trong các ống nhỏ được đánh ống thành các quả to để chuẩn bị dệt vải. Tiếp tục mắc sợi là dồn qua các quả ống để chuẩn bị cho công đoạn hồ sợi. Hồ sợi dọc: hồ sợi bằng hồ tinh bột và tinh bột biến tính để tạo màng hố bao quanh sợi, tăng độ bền, độ trơn và độ bóng của sợi để có thể tiến hành dệt vải. Ngoài ra còn dùng các loại hồ nhân tạo như polyvinylalcol PVA, polyacrylat,… Dệt vải: kết hợp sợi ngang với sợi dọc đã mắc thành hình tấm vải mộc. Giũ hồ: tách các thành phần của hồ bám trên vải mộc bằng phương pháp enzym (1% enzym, muối và các chất ngấm) hoặc axit (dung dịch axit sunfuric 0.5%). Vải sau khi giũ hồ được giặc bằng nước, xà phòng, xút, chất ngấm rồi đưa sang nấu tẩy. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 5 SVTH: LÊ HẢI SƠN Nấu vải: Loại trừ phần hồ còn lại và các tạp chất thiên nhiên như dầu mỡ, sáp… Sau khi nấu vải có độ mao dẫn và khả năng thấm nước cao, hấp thụ hóa chất, thuốc nhuộm cao hơn, vải mềm mại và đẹp hơn. Vải được nấu trong dung dịch kiềm và các chất tẩy giặt ở áp suất cao (2 - 3 at) và ở nhiệt độ cao (120 - 130oC). Sau đó, vải được giặt nhiều lần. Làm bóng vải: mục đích làm cho sợi cotton trương nở, làm tăng kích thước các mao quản giữa các phần tử làm cho xơ sợi trở nên xốp hơn, dễ thấm nước hơn, bóng hơn, tăng khả năng bắt màu thuốc nhuộm. Làm bóng vải thông thường bằng dung dịch kiềm dung dịch NaOH có nồng độ từ 280 đến 300g/l, ở nhiệt độ thấp 10 - 20oC. sau đó vải được giặt nhiều lần. Đối với vải nhân tạo không cần làm bóng. Tẩy trắng: mục đích tẩy màu tự nhiên của vải, làm sạch các vết bẩn, làm cho vải có độ trắng đúng yêu cầu chất lượng. Các chất tẩy thường dùng là natri clorit NaClO2, natri hypoclorit NaOCl hoặc hyrdo peroxyte 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. Thường sử dụng các loại thuốc nhuộm tổng hợp cùng với các hợp chất trợ nhuộm để tạo sự gắn màu của vải. Phần thuốc nhuộm dư không gắn vào vải, đi vào nước thải phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công nghệ nhuộm, loại vải cần nhuộm, độ màu yêu cầu,… Thuốc nhuộm trong dịch nhuộm có thể ở dạng tan hay dạng phân tán. Quá trình nhuộm xảy ra theo 4 bước: - Di chuyển các phân tử thuốc nhuộm đến bề mặt sợi. - Gắn màu vào bề mặt sợi. - Khuyết tán màu vào trong sợi, quá trình xảy ra chậm hơn quá trình trên. - Cố định màu và sợi. In hoa là tạo ra các vân hoa có một hoặc nhiều màu trên nền vải trắng hoặc vải màu, hồ in là một hỗn hợp gồm các loại thuốc nhuộm ở dạng hòa tan hay pigment dung môi. Các lớp thuốc nhuộm cùng cho in như pigment, hoạt tính, hoàn nguyên, ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 6 SVTH: LÊ HẢI SƠN azo không tan và indigozol. Hồ in có nhiều loại như hồ tinh bột, dextrin, hồ alginat natri, hồ nhũ tương hay hồ nhũ hóa tổng hợp. Sau nhuộm và in, vải được giặt lạnh nhiều lần. Phần thuốc nhuộm không gắn vào vải và các hóa chất sẽ đi vào nước thải. Văng khổ, hoàn tất vải với mục đích ổn định kích thước vải, chống nhàu và ổn định nhiệt, trong đó sử dụng một số hóa chất chống màu, chất làm mềm và hóa chất như metylic, axit axetic, formaldehit. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 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 TRƯỜNG 8 SVTH: LÊ HẢI SƠN 1.1.2. Các loại thuốc nhuộm thường dùng trong ngành dệt nhuộm Thuốc nhuộm hoạt tính Các loại thuốc nhuộm thuộc nhóm này có công thức cấu tạo tổng quát là S-F- T-X trong đó: S là nhóm làm cho thuốc nhuộm có tính tan; F là phần mang màu, thường là các hợp chất Azo (-N=N-), antraquinon, axit chứa kim loại hoặc ftaloxiamin; T là gốc mang nhóm phản ứng; X là nhóm phản ứng. Loại thuốc nhuộm này khi thải vào môi trường có khả năng tạo thành các amin thơm được xem là tác nhân gây ung thư. Thuốc nhuộm trực tiếp Đây là thuốc nhuộm bắt màu trực tiếp với xơ sợi không qua giai đoạn xử lý trung gian, thường sử dụng để nhuộm sợi 100% cotton, sợi protein (tơ tằm) và sợi poliamid, phần lớn thuốc nhuộm trực tiếp có chứa azo (môn, di and poliazo) và một số là dẫn xuất của dioxazin. Ngoài ra, trong thuốc nhuộm còn có chứa các nhóm làm tăng độ bắt màu như triazin và salicylic axit có thể tạo phức với các kim loại để tăng độ bền màu. Thuốc nhuộm hoàn nguyên Thuốc nhuộm hoàn nguyên gồm 2 nhóm chính: nhóm đa vòng có chứa nhân antraquinon và nhóm indigoit có chứa nhân indigo. Công thức tổng quát là R=C- O; trong đó R là hợp chất hữu cơ nhân thơm, đa vòng. Các nhân thơm đa vòng trong loại thuốc nhuộm này cũng là tác nhân gây ung thư, vì vậy khi không được xử lý, thải ra môi trường, có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Thuốc nhuộm phân tán Nhóm thuốc nhuộm này có cấu tạo phân tử tư gốc azo và antraquinon và nhóm amin (NH2, NHR, NR2, NR-OH), dùng chủ yếu để nhuộm các loại sợi tổng hợp (sợi axetat, sợi polieste…) không ưa nước. Thuốc nhuộm lưu huỳnh Là nhóm thuốc nhuộm chứa mạch dị hình như tiazol, tiazin, zin… trong đó có cầu nối –S-S- dùng để nhuộm các loại sợi cotton và viscose. Thuốc nhuộm axit ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 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 nước 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 nước và nước thải trong xí nghiệp dệt nhuộm Công nghệ dệt nhuộm sử dụng nước khá lớn: từ 12 đến 65 lít nước cho 1 mét vải và thải ra từ 10 đến 40 lít nước. Nước dùng trong nhà máy dệt phân bố như sau: Sản xuất hơi nước 5.3% Làm mát thiết bị 6.4% Phun mù và khử bụi trong các phân xưởng 7.8% Nước dùng trong các công đoạn công nghệ 72.3% Nước vệ sinh và sinh hoạt 7.6% Phòng hỏa và cho các việc khác 0.6% Nước thải từ công nghiệp dệt cũng rất đa dạng và phức tạp, nhu cầu nước cho công nghiệp dệt cũng rất lớn. Từ đó lượng nước thải từ những công nghệ này cũng rất nhiều. Hàng len nhuộm, dệt thoi là: 100 - 240 m3/tấn Hàng vải bông, nhuộm, dệt thoi: 50 - 240 m3/tấn, bao gồm: Hồ sợi: 0.02 m3 Nấu, giũ hồ tẩy: 30 - 120 m3 Nhuộm: 50 - 240 m3 Hàng vải bông in hoa, dệt thoi là 65 - 280 m3/tấn, bao gồm: Hồ sợi: 0.02 m3 Giũ hồ, nấu tẩy: 30-120 m3 In sấy: 5-20 m3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 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 NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM Nước thải từ các xí nghiệp dệt nhuộm rất phức tạp, nó bao gồm cả các chất hữu cơ, các chất màu và các chất độc hại cho môi trường. Các chất gây ô nhiễm môi trường chính có trong nước thải của xí nghiệp dệt, nhuộm bao gồm: - Tạp chất tách ra từ xơ sợi, như dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ, các chất bẩn dính vào sợi (trung bình là 6% khới lượng xơ sợi). - Các hóa chất dùng trong quá trình công nghệ: hồ tinh bột, tinh bột biến tính, dextrin, aginat, các loại axit, xút, NaOCl, H2O2, soda, sunfit… Các loại thuốc nhuộm, các chất phụ trợ, chất màu, chất cầm màu, hóa chất tẩy giặt. Lượng hóa chất sử dụng đối với từng loại vải, từng loại mầu là rất khác nhau và phần dư thừa đi vào nước thải tương ứng. - Đối với mặt hàng len từ lông cừu, nguyên liệu là len thô mang rất nhiều tạp chất (250-600 kg/tấn) được chia thành: + 25-30% mỡ (axít béo và sản phẩm cất mỡ, lông cừu) + 10-15% đất và cát + 40-60% mưối hữu cơ và các sản phẩm cất mỡ, lông cừu. Mỗi công đoạn của công nghệ có các dạng nước thải và đặc tính của chúng. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 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 nước thải Đặc tính của nước thải Hồ sợi, giũ hồ Tinh bột, glucozo, carboxy metyl xelulozo, polyvinyl alcol, nhựa, chất béo và sáp. BOD cao (34-50% tổng sản lượng 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 (dưới 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, lượng 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 Nước thải m3/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 TRƯỜNG 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 PO43- Mg/l 10-1800 SO42- Mg/l <5 Độ màu Pt-Co 40-5000 Q m3/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 TRƯỜNG 13 SVTH: LÊ HẢI SƠN Bảng1.5: QCVN 24:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước 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 (200C) 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 TRƯỜNG 14 SVTH: LÊ HẢI SƠN 24 Clo dư 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 HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI NGÀNH DỆT NHUỘM ĐẾN NGUỒN TIẾP NHẬN - Độ kiềm cao làm tăng pH của nước. Nếu pH > 9 sẽ gây độc hại đối với thủy tinh, gây ăn mòn các công trình thoát nước và hệ thong xử lý nước thải. - Muối trung tính làm tăng hàm lượng tổng rắn. Lượng thải lớn gây tác hại đối với đời sống thủy sinh do làm tăng áp suất thẩm thấu, ảnh hưởng đến quá trình trao đổi của tế bào. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 15 SVTH: LÊ HẢI SƠN - Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD, COD của nguồn nước, gây tác hại đối với đời sống thủy sinh do làm giảm oxy hòa tan trong nguồn nước. - Độ màu cao do lượng thuốc nhuộm dư đi vạo nước thải gây màu cho dòng tiếp nhận, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của các loài thủy sinh, ảnh hưởng xấu tới cảnh quan. - Hàm lượng ô nhiễm các chất hữu cơ cao sẽ làm giảm oxy hòa tan trong nước ảnh hưởng tới sự sống của các loài thủy sinh. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 16 SVTH: LÊ HẢI SƠN CHƯƠNG 2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM Do đặc thù của công nghệ, nước thải dệt nhuộm chứa tổng hàm lượng chất rắn TS, chất rắn lơ lửng, độ màu, BOD, COD cao nên chọn phương pháp xử lý thích hợp phải dựa vào nhiều yếu tố như lượng nước thải, đặc tính nước thải, tiêu chuẩn thải, xử lý tập trung hay cục bộ. Về nguyên lý xử lý, nước thải dệt nhuộm có thể áp dụng các phương pháp sau: - Phương pháp cơ học. - Phương pháp hóa học. - Phương pháp hóa – lý. - Phương pháp sinh học. 2.1 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC Thường được áp dụng ở giai đoạn đầu của quy trình xử lý, quá trình được xem như bước đệm để loại bỏ các tạp chất vô cơ và hữu cơ không tan hiện diện trong nước nhằm đảm bảo tính an toàn cho các thiết bị và các quá trình xử lý tiếp theo. Tùy vào kích thước, tính chất hóa lý, hàm lượng cặn lơ lửng, lưu lượng nước thải và mức độ làm sạch mà ta sử dụng một trong các quá trình sau: lọc qua song chắn rác hoặc lưới chắn rác, lắng dưới tác dụng của lực ly tâm, trọng trường, lọc và tuyển nổi. Xử lý cơ học nhằm mục đích  Tách các chất không hòa tan, những vật chất có kích thước lớn như nhánh cây, gỗ, nhựa, lá cây, giẻ rách, dầu mỡ... ra khỏi nước thải.  Loại bỏ cặn nặng như sỏi, thủy tinh, cát...  Điều hòa lưu lường và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải.  Nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 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 được chia làm 2 loại, loại di động và loại cố định. Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 60 – 900 theo hướng dòng chảy. Song chắn rác nhằm chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn ở dạng sợi: giấy, rau cỏ, rác... 2.1.2 Lưới chắn rác Để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ hoặc các sản phẩm có giá trị, thường sử dụng lưới lọc có kích thước lỗ từ 0,5 – 1mm. Khi tang trống quay, thường với vận tốc 0,1 đến 0,5 m/s, nước thải thường lọc qua bề mặt trong hay ngoài, tùy thuộc vào sự bố trí đường ống dẫn nước vào. Các vật thải được cào ra khỏi mặt lưới bằng hệ thống cào. 2.1.3 Bể điều hòa Do đặc điểm của công nghệ sản xuất một số ngành công nghiệp, lưu lượng và nồng độ nước thải thường không đều theo các giờ trong ngày. Sự dao động lớn về lưu lượng này sẽ ảnh hưởng không tốt đến những công trình xử lý phía sau. Để duy trì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lý ổn định, khắc phục được những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượng của nước thải và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học người ta sẽ thiết kế bể điều hòa. Thể tích bể phải tương đương 6 – 12h lưu nước trong bể với lưu lượng xử lý trung bình. Bể điều hòa được phân loại như sau: - Bể điều hòa lưu lượng. - Bể điều hòa nồng độ. - Bể điều hòa cả lưu lượng và nồng độ. 2.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC Các phương pháp hóa học xử lý nước thải gồm có: trung hòa, oxy hóa và khử. Tất cả các phương pháp này đều dùng tác nhân hóa học nên tốn nhiều tiền. Người ta sử dụng các phương pháp hóa học để khử các chất hòa tan và trong các hệ thống ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 18 SVTH: LÊ HẢI SƠN nước khép kín. Đôi khi phương pháp này được dùng để xử lý sơ bộ trước khi xử lý sinh học hay sau công đoạn này như là một phương pháp xử lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn. 2.2.1 Phương pháp trung hòa Trung hòa nước thải được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau - Trộn lẫn nước thải với axit hoặc kiềm. - Bổ sung các tác nhân hóa học. - Lọc nước axit qua vật liệu lọc có tác dụng trung hòa. - Hấp thụ khí axit bằng chất kiềm hoặc hấp thụ amoniăc bằng nước axit. Trong quá trình trung hòa một lượng bùn cặn được tạo thành. Lượng bùn này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại và lượng các tác nhân xử dụng cho quá trình. 2.2.2 Phương pháp oxy hóa khử Để làm sạch nước thải có thể dùng các chất oxy hóa như Clo ở dạng khí và hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, pemanganat kali, bicromat kali, oxy không khí, ozon... Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước thải. Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn tác nhân hóa học, do đó quá trình oxy hóa học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác. Oxy hóa bằng Clo Clo và các chất có chứa clo hoạt tính là chất oxy hóa thông dụng nhất. Người ta sử dụng chúng để tách H2S, hydrosunfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua ra khỏi nước thải. Khi clo tác dụng với nước thải xảy ra phản ứng Cl2 + H2O = HOCl + HCl HOCl # H+ + OCl- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 19 SVTH: LÊ HẢI SƠN Tổng clo, HOCl và OCl- được gọi là clo tự do hay clo hoạt tính. Các nguồn cung cấp clo hoạt tính còn có clorat canxi (CaOCl2), hypoclorit, clorat, dioxyt clo, clorat canxi được nhận theo phản ứng Ca(OH)2 + Cl2 = CaOCl2 + H2O Lượng clo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là: 10 g/m3 đối với nước thải sau xử lý cơ học, 5 g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn. Phương pháp Ozon hóa Ozo tác động mạnh mẽ với các chất khoáng và chất hữu cơ, oxy hóa bằng ozo cho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng của nước. Sau quá trình ozo hóa số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn 99%, ozo còn oxy hóa các hợp chất Nito, Photpho... 2.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA - LÝ Cơ chế của phương pháp hóa lý là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó, chất này phản ứng với các tập chất bẩn trong nước thải và có khả năng loại chúng ra khỏi nước thải dưới dạng cặn lắng hoặc dạng hòa tan không độc hại. Các phượng pháp hóa lý thường sử dụng để khử nước thải là quá trình keo tụ, hấp phụ, trích ly, tuyển nổi... 2.3.1 Quá trình keo tụ tạo bông Quá trình này thường được áp dụng để khử màu, giảm độ đục, cặn lơ lửng và vi sinh vật. Khi cho chất keo tụ vào nước thô chứa cặn lắng chậm (hoặc không lắng được), các hạt mịn kết hợp lại với nhau thành các bông cặn lớn hơn và nặng, các bông cặn này có thể tự tách ra khỏi nước bằng lắng trọng lực. Hầu hết chất keo tụ ở dạng Fe(III), Al(III); Al2(SO4)3.14H2O, FeCl3. Tuy nhiên trong thực tế người ta thường sử dụng phèn sắt hơn do chúng có ưu điểm nhiều hơn phèn nhôm. Trong quá trình keo tụ người ta còn sử dụng chất trợ keo tụ để tăng tính chất lắng nhanh và đặc chắc do đó sẽ hình thành bông lắng nhanh và đặc chắc như sét, silicat hoạt tính và polymer. 2.3.2 Phương pháp trích ly ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 20 SVTH: LÊ HẢI SƠN Trích ly pha lỏng được ứng dụng để làm sạch nước thải chứa phenol, dầu, axit hữu cơ, các ion kim loại... Phương pháp này được ứng dụng khi nồng độ chất thải lớn hơn 3 – 4g/l, vì khi đó giá trị chất thu hồi mới bù đắp chi phí cho quá trình trích ly. Làm sạch nước bằng trích ly gồm 3 giai đoạn - Trộn mạnh nước thải với chất trích ly (dung môi hữu cơ) trong điều kiệm bề mặt tiếp xúc phát triển giữa các chất lỏng hình thành 2 pha lỏng, một pha là chất trích ly với chất được trích ly, một pha là nước thải với chất trích ly. - Phân riêng hai pha lỏng nói trên. - Tái sinh chất trích ly. Để giảm nồng độ chất tan thấp hơn giới hạn cho phép cần phải chọn đúng chất trích ly và vận tốc của nó khi cho vào nước thải. 2.4 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC Phương pháp này dựa trên cơ sở hoạt động phân hủy chất hữu cơ có trong nước thải của các vi sinh vật. Các vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình phát triển, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản. Phương pháp này được sử dụng để xử lý hoàn toàn các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nước thải. Công trình xử lý sinh học thường được đặt sau khi nước thải đã qua xử lý sơ bộ qua các công trình xử lý cơ học, hóa học, hóa lý. Quá trình sinh học gồm các bước - Chuyển các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hòa tan thành thể khí và các vỏ tế bào vi sinh. - Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất keo vô cơ trong nước thải. - Loại các bông cặn ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 21 SVTH: LÊ HẢI SƠN Chất nhiễm bẩn trong nước thải dệt nhuộm phần lớn là những chất có khả năng phân hủy sinh học. Thường nước thải dệt nhuộm thiếu nguồn N và P dinh dưỡng. Khi xử lý hiếu khí cần cân bằng dinh dưỡng theo tỷ lệ BOD:N:P = 100:5:1 hoặc trộn nước thải dệt nhuộm với nước thải sinh hoạt để các chất dinh dưỡng trong hỗn hợp cân đối hơn. Các công trình sinh học như: lọc sinh học, bùn hoạt tính, hồ sinh học hay kết hợp xử lý sinh học nhiều bậc... 2.5 MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 2.5.1 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm trong nước 2.5.1.1 Qui trình công nghệ tổng quát xử lý nước thải nhuộm vải Trong ngành công nghiệp dệt nhuộm, nước thải nhuộm gồm ba loại chính:  Nước thải phẩm nhuộm hoạt tính.  Nước thải phẩm nhuộm sunfua.  Nước thải tẩy. Thành phần tính chất nước thải nhuộm được trình bày theo bản sau: Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả Nước thải hoạt tính Nước thải sunfua Nước 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 TRƯỜNG 22 SVTH: LÊ HẢI SƠN Do mỗi loại nước thải có thành phần và tính chất đặc trưng riêng nên công nghệ xử lý tương ứng cũng khác nhau. Trước tiên, ta phải tách riêng và xử lý sơ bộ loại trừ các tác nhân gây hại đối với vi sinh vật rồi nhập chung xử lý bằng sinh học. Nước thải nhuộm vải có nồng độ chất hữu cơ cao, thành phần phức tạp và chứa nhiều hợp chất vòng khó phân hủy sinh học đồng thời các hóa chất phụ trợ trong quá trình nhuộm có khả năng gây ức chế vi sinh vật. Hơn nữa nhiệt độ nước thải rất cao, không thích hợp đưa trực tiếp vào hệ thống xử lý sinh học. Vì vậy, ta phải tiến hành xử lý hóa lý trước khi đưa vào các công trình sinh học nhằm loại trừ các yếu tố gây hại và tăng khả năng xử lý của vi sinh. Sơ đồ qui trình công nghệ tổng quát xử lý nước thải nhuộm vải Trong công nghệ này, nước thải nhuộm ở các công đoạn sẽ được thu gom và xử lý sơ bộ riêng: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 23 SVTH: LÊ HẢI SƠN Hóa chất Nước thải Song chắn rác Bể điều hòa Bể tuyển nổi Bể lọc sinh học Bể chứa Bể lọc áp lực Nguồn tiếp nhận - Nước thải hoạt tính được tiến hành keo tụ bằng phèn sắt với pH là 10- 10.5, hiệu quả khử COD là 60-85%. - Nước thải sunfua keo tụ ở pH khoảng 3, hiệu quả khử COD khoảng 70%. - Nước thải tẩy được tiến hành trung hòa nhằm đưa pH về 6.5. Khi đó H2O2 sẽ bị phân hủy thành O2 bay lên gây ra bọt đồng thời hồ sẽ được tách ra khỏi nước. Sau đó, nước tẩy sẽ được đưa vào bể trộn cùng với nước sau lắng của nước thải hoạt tính và nước thải sunfua. Bể trộn đóng vai trò điều hòa chất lượng nước thải, vừa là nơi hiệu chỉnh pH cho quá trình lọc sinh học kỵ khí tiếp theo. Ở bể lọc kỵ khí, chất hữu cơ một phần sẽ bị phân hủy thành khí biogas hoặc chuyển hóa thành những hợp chất dễ phân hủy hơn và sẽ được tiếp tục oxy hóa sinh học trong bể aerotank. Nước thải sau xử lý sinh học vẫn chưa đạt tiêu chuẩn nên phải tiến hành xử lý bậc cao bằng phương pháp keo tụ. Phần bùn thải ra từ các bể lắng được đưa vào máy ép bùn, nước tách từ bùn được đưa trở lại bể trộn, bùn sau ép được đưa đi chôn lấp. 2.5.1.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm đang được áp dụng: Mô tả tóm tắt công nghệ thiết bị ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 24 SVTH: LÊ HẢI SƠN Nước thải trước tiên theo cống thu gom, qua song chắn rác chảy vào bể điều hòa. Sau khi tập trung tại bể điều hòa, nước thải được bơm lên bể tuyển nổi. Trên ống dẫn vào bể tuyển nổi có 03 đường hóa chất châm vào là dung dịch trung hòa, dung dịch phản ứng và dung dịch trợ lắng. Quá trình xử lý trong bể tuyển nổi được thực hiện bằng cách hòa tan trong nước những bọt khí nhỏ, các bọt khí này bám vào các hạt cặn làm cho tỷ trọng tổ hợp cặn khí giảm, lực đẩy nổi xuất hiện. Khi lực đẩy nổi đủ lớn, hỗn hợp cặn - khí nổi lên mặt nước và được gạt ra ngoài bằng tấm gạt cao su gắn phía trên bể. Bên cạnh đó bể tuyển nổi còn thực hiện chức năng lắng. Do nước thải vào bể đã được hòa trộn với các chất tạo pH, chất keo tụ nên trong bể tuyển nổi còn xảy ra quá trình keo tụ. Trên bể tuyển nổi có sử dụng một môtơ khuấy với tốc độ thích hợp để kích thích quá trình tạo bông. Các hạt bùn keo tụ tạo ra có tỷ trọng lớn lắng xuống đáy bể sẽ được lấy ra ngoài nhờ van xả đáy. Nước thải từ máng thu nước bể tuyển nổi tràn vào bể lọc sinh học từ dưới lên trên qua lớp vật liệu nổi là các hạt polystyren. Các vi khuẩn hiện diện trong nước thải dính bám lên lớp sinh khối nổi là những hạt polystyrene hay còn gọi là Biostyrene và chúng được loại bỏ bằng cách khống chế môi trường hoạt động. Xác vi sinh vật và chất rắn lơ lửng trong nước thải được loại bỏ bằng quá trình rửa ngược. Đây là công nghệ lọc sinh học mới được áp dụng tại Việt Nam, có hiệu quả sử dụng rất cao, chiếm mặt bằng ít, giá thành thấp. Nước thải tiếp tục tự chảy đến bể chứa để từ đó có thể bơm đến thiết bị lọc áp lực Bể lọc áp lực là công trình xử lý cuối cùng trong hệ thống xử lý nước thải. Sau khi qua bể lọc áp lực, nước thải có thể được xả ra cống. Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật khác - Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn Việt Nam (QCVN 24:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp nguồn xả loại B). - Giá thành xử lý 1m3 nước thải: 1500 - 2000đ/m3 Ưu điểm của CN/TB - Các thiết bị được chế tạo bằng thép nên có thể tháo ráp dễ dàng khi cần di dời - Mặt trong thiết bị được phủ epoxy chống ăn mòn, tăng thời gian sử dụng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 25 SVTH: LÊ HẢI SƠN - Hệ thống được điều khiển tự động, tránh cho công nhân có thể tiếp xúc trực tiếp với nước thải độc hại - Diện tích chiếm dụng mặt bằng giảm 50% so với bể xây bằng xi măng - Thời gian thi công ngắn 2.5.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm trên thế giới 2.5.2.1 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm sợi bông ở Hà Lan Trong hệ thống có công đoạn xử lý hóa lý trước công đoạn xử lý sinh học. Với các thông số như: Nước thải có lưu lượng 3.000 - 4.000 m3/h; COD = 400 - 1.000 mg/l; BOD5 = 200 - 400 mg/l. Nước sau xử lý BOD5 < 50 mg/l, COD < 100 mg/l. Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước thải của công ty Stork Aqua (Hà Lan) 1. Sàng chắn rác; 2. Bể điều hòa; 3. Bể keo tụ; 4. thiết bị lắng bùn; 5. Bể sinh học; 6. Thiết bị xử lý bùn 2.5.2.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm ở Greven (CHLB Đức) Nước thải ở đây có chứa 15-20% nước thải dệt nhuộm. Công suất của hệ thống là 6.000 - 7.000 m3/ngày, trong đó có 1100 - 1300m3/ngày nước thải dệt nhuộm. 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 26 SVTH: LÊ HẢI SƠN Ca(OH)2 Nước thải 1 Nước 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 nước thải sinh hoạt lần nước thải dệt nhuộm Sơ đồ này theo nguyên lý kết hợp xử lý hóa lý và sinh học nhiều bậc, sau lắng 2 là một hồ nhân tạo (có thể là một hồ chứa lớn). Phần bùn lấy ra từ các bể lắng không đưa tuần hoàn sử dụng lại mà đưa vào xử lý kị khí, rồi lọc ép và đưa đi chôn lấp. Nước thải sau bể điều hòa cần điều chỉnh về pH tới 9.5 bằng vôi sữa. Phèn sắt được đưa vào làm keo tụ là 170 g/m3. Ưu điểm: Lượng bùn tạo ra nhỏ (1m3 nước thải tạo ra 0.6 kg bùn khô tuyệt đối). Kết hợp vừa xử lý nước thải sinh hoạt vừa xử lý nước thải dệt nhuộm. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 27 SVTH: LÊ HẢI SƠN CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ CÔNG SUẤT 300M3/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 nước thải.  Tiêu chuẩn xả nước thải vào các nguồn tiếp nhận tương ứng.  Phương pháp sử dụng cặn.  Khả năng tận dụng các công trình có sẵn.  Điều kiện mặt nằng và đặc điểm địa chất thủy văn khu vực xây dựng.  Khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý.  Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý, vận hành và bảo trì. 3.1.2 Yêu cầu xử lý Nước thải trước xử lý: pH = 8 - 10 BOD5 = 860 (mg/l) COD = 1430 (mg/l) SS = 560 (mg/l) Độ màu = 1000 (Pt – Co) Tổng N : 3,78 mg/l Tổng P : 1,54 mg/l Nước thải sau xử lý: Đạt tiêu chuẩn 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 nước thải tập trung của KCN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 28 SVTH: LÊ HẢI SƠN 3.2 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ NGUỒN TIẾP NHẬN QCVN 24:2009, CỘT B Hóa chất NƯỚC 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 HÒA 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 TRƯỜNG 29 SVTH: LÊ HẢI SƠN 3.2.1 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ A. Bể thu gom Nước thải từ quá trình sản xuất của nhà máy được dẫn về bể thu gom. Bể thu gom là công trình chuyển tiếp giữa điểm phát sinh nước thải và trạm xử lý. Bể thu gom có nhiệm vụ tiếp nhận, trung chuyển và tận dụng được cao trình của các công trình đơn vị phía sau. Nước thải từ bể thu gom được bơm nước thải bơm lên máy tách rác tự động trước khi đến thiết bị giải nhiệt nước thải. B. Máy tách rác tự động Máy tách rác có cấu tạo gồm một hoặc nhiều lược cào rác đồng thời có hai má cao su làm kín mương dẫn nước thải. Điều này cho phép toàn bộ dòng nước thải chảy vào máy tách rác và máy có thể hoạt động trong điều kiện mực nước của dòng chảy thay đổi. Lược cào rác hoạt động lên xuống liên tục cho phép tránh được hiện tượng tắc nghẽn của dòng chảy. Máy tách rác được 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 nước 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 trường khắc nghiệt cũng như hoạt động liên tục theo thời gian. C. Thiết bị giải nhiệt nước thải Nước thải của ngành dệt nhuộm có tính chất đặc trưng đó là nhiệt độ rất cao. nhiệt độ phát sinh trong quá trình hấp vải trước khi nhuộm. Thiết bị giải nhiệt được đặt ngay trước công trình xử lý nhằm giảm nhiệt độ của nước thải đến ngưỡng 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 trường 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 nước 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 TRƯỜNG 30 SVTH: LÊ HẢI SƠN Do tính chất của nước thải dao động theo thời gian trong ngày, (phụ thuộc nhiều vào các yếu tố như: nguồn thải và thời gian thải nước). Vì vậy, bể điều hòa là công trình đơn vị không thể thiếu trong bất kỳ một trạm xử lý nước thải nào. Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải, tạo chế độ làm việc ổn định và liên tục cho các công trình xử lý, tránh hiện tượng hệ thống xử lý bị quá tải. Đồng thời không khí cũng được sục liên tục vào bể qua hệ thống ống đục lỗ phân phối khí nhằm tránh quá trình yếm khí xảy ra dưới đáy bể điều hòa. Nước thải sau bể điều hòa được bơm lên bể keo tụ, chỉnh pH (đồng thời hóa chất keo tụ và hóa chất chỉnh pH được bơm định lượng bơm vào). E. Bể keo tụ, tạo bông Sử dụng để hòa trộn các chất với nước thải nhằm điều chỉnh độ kiềm của nước thải, tạo ra bông cặn lớn có trọng lượng đáng kể và dễ dàng lắng lại khi qua bể lắng I. Ở đây sử dụng phèn nhôm để tạo ra các bông cặn vì phèn nhôm hòa tan trong nước tốt, chi phí thấp. Nhờ cánh khuấy khuấy trộn chậm hóa chất tạo bông với dòng nước thải. Moteur cánh khuấy giúp cho trình hòa trộn giữa hóa chất với nước thải được hoàn toàn nhưng 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 nước nhiều lần nên rất dễ lắng xuống đáy bể và tách ra khỏi dòng nước thải. Nước thải từ bể keo tụ bông tiếp tục tự chảy qua bể lắng I. F. Bể lắng 1 Nước thải từ bể tạo bông được dẫn vào ống phân phối nhằm phân phối đều trên toàn bộ mặt diện tích ngang ở đáy bể. Ống phân phối được thiết kế sao cho nước 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 được vận tốc của dòng nước thải đi lên sẽ lắng xuống đáy bể lắng. Hàm lượng cặn (SS) trong nước thải ra khỏi thiết bị lắng giảm 85 - 95%. Cặn lắng ở đáy bể lắng được dẫn qua bể tách bùn rồi được bơm định kỳ đến bể nén bùn. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 31 SVTH: LÊ HẢI SƠN Möông thu nöôùc Saøn coâng taùc Boä truyeàn ñoäng Maùng raêng cöa Vaønh chaën boït noåi Caùnh gaït boït OÁng thu nöôùc sau laéng OÁng trung taâm phaân phoái nöôùc Ngaên thu boït noåi OÁng thu buøn Caùnh gaït buøn OÁng daãn nöôùc vaøo Ñaùy vaø töôøng beå beton Một số bông cặn và bọt khí nước không lắng xuống đáy bể mà sẽ nổi lên trên mặt nước. Nhờ có hệ thống đập thu nước và chắn bọt mà các bông cặn và bọt khí không theo nước ra ngoài được. Các bông cặn và bọt khí được giữ ở mặt nước và được xả ngoài qua qua hệ thống phểu thu bọt đến bể tách bùn. Hình: 2.2 Cấu tạo bể lắng. Nước thải sau khi lắng các bông cặn sẽ qua máng thu nước và được 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 nước thải. Trong bể Aerotank lượng khí Oxy được cung cấp liên tục trong ngày, chúng có đủ thời gian để nuôi dưỡng các chủng vi sinh vật trong nước tồn tại và tăng trưởng. Oxy còn có tác dụng xáo trộn nước thải liên tục, làm tăng thời gian tiếp xúc giữa khí và nước thải. Quá trình trên diễn ra liên tục sẽ tạo điều kiện thích nghi nhanh của vi sinh vật đặc trưng trong xử lý nước thải dệt nhuộm. Các chất hữu cơ ô nhiễm sinh học được chủng sinh vật đặc trưng 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 TRƯỜNG 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. Nước sau khi ra khỏi công trình đơn vị này, hàm lượng 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 nước thải. Nước thải từ bể lọc sinh học được dẫn vào ống phân phối nhằm phân phối đều trên toàn bộ mặt diện tích ngang ở đáy thiết bị. Ống phân phối được thiết kế sao cho nước 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 được vận tốc của dòng nước thải đi lên sẽ lắng xuống đáy thiết bị lắng. Nước thải ra khỏi thiết bị lắng có nồng độ COD, BOD giảm 80-90% (hiệu quả lắng đạt 75-90%). Bùn dư lắng ở đáy bể lắng được tập trung về giữa đáy bể và được dẫn qua bể tách bùn rồi được bơm định kỳ đến bể nén bùn. Nước thải sau khi lắng các bông bùn sẽ qua máng thu nước và được dẫn qua bể khử trùng. I. Bể khử trùng Nước thải sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học còn chứa khoảng 105 – 106 vi khuẩn trong 100ml, hầu hết các loại vi khuẩn này tồn tại trong nước thải không phải là vi trùng gây bệnh, nhưng cũng không loại trừ một số loài vi khuẩn có khả năng gây bệnh. Khi cho Chlorine vào nước, dưới 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. Nước 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 TRƯỜNG 33 SVTH: LÊ HẢI SƠN J. Bể nén bùn Do hàm lượng nước chứa trong bùn tại bể lắng 1 và bể lắng 2 rất cao, do đó bùn cần phải đưa về bể nén bùn trước khi qua máy ép bùn và thải bỏ. Phần nước dư sau bể nén bùn có chất lượng nước thấp nên được đưa trở lại bể thu gom để tiếp tục xử lý. K. Máy ép bùn Máy ép bùn được sử dụng để ép ráo bùn trước khi được đơn vị thu gom đến thu gom thải bỏ đúng theo quy định. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 34 SVTH: LÊ HẢI SƠN CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4.1. Song chắn rác 4.1.1.Nhiệm vụ Đặt trước hố thu gom nước thải từ các đường 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 phương nằm ngang hoặc nghiêng 45o – 60o so với phương thẳng đứng. Thường được cấu tạo bằng thép. Khe hở 5 – 10 mm. - Kích thước mương đặt song chắn rác  Vận tốc nước trong mương : chọn v = 0,5 m/s  Chọn kích thước mương B x H = 0,5m x 0,5m  Chiều cao lớp nước trong mương -Kích thước song chắn rác  Kích thước thanh: rộng x dày = b x d = 0,010m x 0,05m  Kích thước 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 15150 500     )(nn )(w)( 108 10 500  m Bv Qh h 0139, 0 5, 05, 03600 ,12 5 3600 max      ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 35 SVTH: LÊ HẢI SƠN w=42 mm  Tổng tiết diện các khe hmbBA )..(  =( 600 – 10 x 8) x 14 = 5,9mm2 = 0,0059m2  Vận tốc dòng chảy qua song chắn  Tổn thất áp lực qua song chắn m g vVhl 0126,081,92 5,065,0 7,0 1 27,0 1 2222       V: Vận tốc dòng chảy qua song chắn v:vận tốc nước thải trong mương  Tổng lượng SS khi khi qua song chắn rác giảm 10% SScòn lại = 560*(1-0.1) = 504(mg/l) 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 mương 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 Nước thải từ nhà máy được thu qua hệ thống cống thoát nước.Sau khi qua song chắn rác nước thải chảy vào bể thu gom. Tùy theo lưu lượng nước thải hố thu gom có chiều sâu từ 5 – 10m, thời gian lưu nước từ 15 – 60 phút. Hố thu gom sau 1 định kỳ nhất định được vệ sinh. A qV , 002, 0 360   0,5 12, sm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 36 SVTH: LÊ HẢI SƠN 4.2.2.Tính toán Chọn thời gian lưu nước HRT=30 phút Chọn chiều sâu hữu ích h= 2,5m, chiều cao an toàn hs = 0,5m  Kích thước 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 Lưu lượng và chất lượng nước thải từ hệ thống thu gom chảy về nhà máy xử lý thường xuyên dao động theo giờ và theo ngày, do đó bể điều hòa có tác dụng duy 3max 6,25 60 30 , 12,5 mHRT QV hb  H p kWN 3/ 4 4,0 360 0 8 5 , 0100 0 1 0 8 1 ,9100 0 12, 5        ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 37 SVTH: LÊ HẢI SƠN trì dòng chảy gần như không đổi, khắc phục những vấn đề vận hành do dự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý. Thu gom và điều hòa lưu lượng và thành phần các chất ô nhiễm như: BOD5, COD, SS, pH… Đồng thời máy nén khí cung cấp Oxy vào nước thải nhằm tránh sinh mùi thối tại đây và làm giảm khoảng 20 – 30% hàm lượng COD, BOD có trong nước thải. 4.3.2 Tính toán Kích thước bể Thể tích bể điều hòa V = Qtbh*t = 12,5* 6 = 75 (m3) Với t là thời gian lưu nước 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(m3) Chọn Vtt = 90 m3 Chọn chiều cao hữu ích của bể hc = 3m Diện tích bể Chọn F = 30 m2 Kích thước bể L*B = 7,5*4(m). Chọn mực nước thấp nhất của bể điều hòa để cho bơm hoạt động là 0,5m. Thể tích nước bể phải chứa là V = 0,5*50 + 75 = 100 (m3) Mực nước cao nhất của bể là Chọn chiều cao an toàn là 0,5 m ) ( 30 3 90 2mh V F c tt  3,5 100 max F VH tt  3, 5 m ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 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 (m3) Đường kính ống dẫn nước vào bể v Q D ngd tb **3600*24 *4 0  Trong đó  v0 : Vận tốc nước chảy trong ống do chênh lệch cao độ, v0 = 0,3 – 0,9 m/s, chọn v0 = 0,7 m/s  Chọn ống nhựa PVC dẫn nước vào bể điều hòa Ф 90 mm Công suất bơm nước thải Công suất bơm Trong đó  Q : Lưu lượng nước thải trung bình Q = Qtbs = 3,47*10-3 m3/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 nước 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 ) ( 6,797,0* *3600* 24 300 *4 **3600*24 *4 0 mm v Q D ngd tb    KW H g Q N 43,08 ,0* 1000 10*81 ,9*00347,0* 1000 * 1000 ** *    ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 39 SVTH: LÊ HẢI SƠN Trong đó  q : Lượng khí cần cung cấp cho 1 m3 dung tích vể trong 1 phút, q = 1- 0,015 m3khí/ m3bể.phút, chọn q = 0,01 m3khí/ m3bể.phút (Nguồn: Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, năm 2004).  V : Thể tích thực tế của bể điều hòa Qkk = 0,01*90*60 = 54 (m3/h) = 0,015 (m3/s) Thiết bị phân phối khí trong bể điều hòa là các ống ngang đục lỗ, bao gồm 4 đường ống với chiều dài mỗi đường ống là 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 đường kính Ф 27mm )( 4210** 3600 54 *4 **3600 *4 mm v Q D k kk    )/( 5,13 4 54 4 3 h m Q q kk khí  ) (2012** 3600 5 ,13* 4 mm d   ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 40 SVTH: LÊ HẢI SƠN Cường độ sục khí trên 1m chiều dài ống Lưu lượng khí qua 1 lỗ   4 2 * * dvq lôtôlô   Trong đó  vlỗ : Vận tốc khí qua lỗ, vlỗ = 5 – 20 m/s (TCXD – 51 – 84), chọn vlỗ = 15m/s.  dlỗ : Đường kính lỗ, dlỗ = 2 – 5 mm, chọn dlỗ = 4 mm     )/(678,010*88,14 004,0 15 3/ * * 3 4 2 hmsmqlô   Số lỗ trên 1 ống (lỗ) Chọn N = 20 lỗ/ống Khi được phân phối đến các ống nhánh thông qua ống dẫn khí chính làm bằng sắt tráng kẽm, đặt trên thành bể dọc theo chiều rộng bể điều hòa. Ống dẫn khí được đặt trên giá đỡ ở độ cao 8cm so với đáy. Tính toán máy thổi khí Áp lực cần thiết của hệ thống phân phối khí Hk = 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. ) ./(1,78*4 54 *4 3 mdàihmL Qq kk  678 ,0 q lô 9 ,19 5 ,13  q N khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 41 SVTH: LÊ HẢI SƠN Áp lực máy thổi khí tính theo Atmosphere Năng suất yêu cầu Qkk = 54 (m3/h) = 0,015 (m3/s) Công suất máy thổi khí Trong đó  Qk: lưu lượng 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 Lưu lượng không khí sục vào bể (Qkk) m3/h 54 5 Cường độ sục khí (q) m3/h.mdài 1,7 6 Đường kính ống sục khí chính (D) mm 60 )( 1,4433 ,10 4,533 ,010 33,10 33 ,10 atm H P km m   Kw 102 102 0,85n     Kw QPN k 0,7571 ,0015,0 144 ,1344001 34400 29, 0 29 ,0      ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 42 SVTH: LÊ HẢI SƠN STT Tên thông số Đơn vị Số liệu 7 Đường kính ống sục khí nhánh (d) Mm 27 8 Đường kính lỗ sục khí (d) mm 4 9 Mực nước cao nhất (h) m 3,5 10 Mực nước 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 lượng riêng các hạt cặn bẩn, đồng thời trong bể có thiết bị khuấy trộn nhằm tăng cường hiệu quả của quá trình. Bể có tác dụng bổ trợ tốt hơn cho các công trình xử lý tiếp theo đặc biệt là bể lắng 1 và bể Aerotank. 4.4.2 Tính toán Thể tích bể Chọn thời gian lưu từ 30 – 60 phút, chọn t = 30 phút Để quá trình tạo bông xảy ra được tốt và gradient giảm từ đầu bể đến cuối bể. Chia làm 3 bể mỗi bể có thể tích V1 = V/3 = 2,08 m3 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 Đường kính cánh cách mặt nước 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 6,3060* 24 300* 3* m t Q V  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 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 m2 Tiết diện ngang của bể phản ứng Fu = 1,6*1,4 = 2,24 m2 Tỷ lệ diện tích cánh khuấy: %15%2,14%10024,2 32,0 * F 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 * v3 Trong đó f : Tổng diện tích của bản cánh khuấy (m2) v : Tốc độ chuyển động tương đối của cánh khuấy so với mặt nước (m/s) C : Hệ số sức cản của nước, phụ thuộc vào tỷ lệ chiều dài l và chiều rộng b của bản cánh quạt: Khi l/b = 5 , C = 1,2 Khi l/b = 20 , C = 1,5 Khi l/b = 21 , C = 1,9 Tỷ số chiều dài và chiều rộng = 0,8/0,1 = 8 # C = 1,3 Diện tích bản cánh khuấy đối xứng f = 2*0,08 = 0,16 m2 Vận tốc tương đối của cánh khuấy so với nước 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 TRƯỜNG 44 SVTH: LÊ HẢI SƠN N = 51 * C * f * v3 # N = 51*C*f*(v13 + v23) N = 51 * 1,3 * 0,16 * (0,3143 + 0,1253) = 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 nước 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* (v13 + v23) N = 51* 1,3* 0,16* (0,23553 + 0,09423) = 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 1010 1* * s W G   ) ( 280089,0 075,010 10 1 ** s W G   ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 45 SVTH: LÊ HẢI SƠN Năng lượng cần thiết cho bể N = 51* C* f* (v13 + v23) N = 51* 1,3* 0,16* (0,19633 + 0,07853) = 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: Nước từ bể phản ứng tự chảy qua bể lắng I do chênh lệch mực nước. 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 Đường 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 nước thải chảy liên tục vào bể lắng 1 thì dưới tác dụng của trọng lực các hạt phân tán nhỏ, các chất lơ lửng sẽ bị lắng xuống đáy bể và được tháo ra ngoài. 4.5.2 Tính toán Chọn bể lắng đợt 1 có dạng tròn, nước thải vào từ tâm và thu nước theo chu vi (bể lắng ly râm). )( 86 ,200089,0 043 ,01010 1** sWG   ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 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 lưu nước (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. Đường 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 (m3/m2.ngày) Chọn : LA = 40 (m3/m2.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 7,540 300  )(09 ,3 14,3 7,5*4*4 mAD   ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 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 nước chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm hắt.  dn : Đường kính đáy nhỏ của hình chóp cụt, chọn dn = 0,4 m Kiểm tra lại thời gian lưu nước trong bể lắng 1,55452 3,5 2 0 ** tg tg d D h n n                    0,4 m    m L 057 ,03600240,43,5* 02 ,0 300 * 4 **    ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 48 SVTH: LÊ HẢI SƠN Thể tíchphầnlắng Thời gian lưu nước Tải trọng máng tràn Thể tích tổng cộng của bể Chọn Vbể = 43 (m3) Tính toán máng thu nước Chọn  Bề rộng máng: bm = 0,25 m  Chiều sâu: hm = 0,3 m Đường kính trong máng thu Dmt = D - 2*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 cưa Drc = D = 3,5 (m) ) ( 5 ,1 )(2,25 ,12 27,7 h h Q W t tb h        ng m m ng m m D Q L tb ng S ./500 ./ 8,394*14,3 300 * 3 3  m    ng m m L Q U m tb ng m ./3,27 56 ,12 300 3      mHdD W 3 2 222 27,737,03,5414,34 ****    ) ( 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 TRƯỜNG 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 cưa: brăng = 100 mm  Bề rộng khe: bk = 150 mm  Chiều sâu khe: hk = bk/2 = 150/2 = 75 (mm)  Chiều cao tổng cộng của máng răng cưa: htc = 200 mm  Tổng số khe: n = 4lm = 4* 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 cưa (è = 900)  ng khemn Q q tb ng k ./ 8,3336 300 3    ngmml 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 mm tg tggC q h d k ng                                      ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 50 SVTH: LÊ HẢI SƠN Đường kính ống dẫn nước từ bể lắng ra ngoài Chọn vận tốc nước trong ống dẫn v = 0,8 m/s (Theo điều 2.6.2 TCVN-51-84). Đường kính ống dẫn nước 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. Đường kính ống xả cặn là Chọn đường 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 Mtươi = 483,84gSS/m3* 300m3/ngày* (0,8)/1000g/kg = 116,1 kgSS/ngày Lượng bùn tươi có khả năng phân hủy sinh học Mtươi (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 )( 7324 *3600*8,0*14 ,3 300 *4 * *4 mm v Q D tb ng        mH d DW 32 22 27,737 ,0 3,5 4 14 ,3 4 *** *   2 ) ( 4 ,108 1*14,3 0092,0*4 * *4 mmv WDcan   ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 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 Đường kính m 3,5 2 Chiều cao cột nước 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 lưu nước (t) h 2,2 7 Đường kính trong máng thu nước (Dmáng) m 3 8 Đường kính ngoài máng răng cưa (Drăng cưa) m 2,8 9 Đường kính ống dẫn nước ra bể (Ddẫn nước) mm 90 10 Đường 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 như TS, các muối SO42-, NO3-... Bể Aeroten có quá trình cấp khí nhằm cung cấp lượng oxy cần thiết cho quá trình hoạt động của các vi sinh vật, đồng thời ngăn ngừa việc lắng bùn trong bể - tránh xảy ra sự phân hủy ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 52 SVTH: LÊ HẢI SƠN yếm khí gây ảnh hưởng 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 lượng BOD5 của nước thải dẫn vào Aerotank, S0 = 570 mg/l.  Tỷ lệ BOD5/COD = 570/950=0,6  Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn vào Aerotank SS = 96,77 mg/l  Hàm lượng BOD5 trong nước thải cần đạt sau xử lý S = 50 mg/l  Lưu lượng trung bình của nước thải trong 1 ngày đêm Qtbng = 500 m3/ngd  Hàm lượng chất lơ lửng cần đạt sau xử lý 50 mg/l, trong đó là chất rắn dễ phân hủy sinh học.  Nhiệt độ nước thải, t = 250C  Chất lơ lửng trong chất thải đầu ra là chất rắn sinh học chứa 80% chất dễ bay hơi (Z = 20%)  % cặn hữu cơ là a = 75% (chất có khả năng phân hủy sinh học). Thông số lựa chọn (Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Bảng 6-1, Trang 91, Năm 2000)  Thời gian lưu bùn, 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/m3.ngày  Nồng độ bùn sau khi hòa trộn X = 2500 – 4000 mg/l  Hệ số hô hấp nội bào, Kd = 0,06 – 0,15 ngày-1  Tỷ số tuần hoàn bùn hoạt tính, Qth/Q = 0,25 – 1  Tỷ số BOD5/COD, F = 0,6  Hệ số sản lượng bùn, Y = 0,4 – 0,8 mgVSS/mgBOD5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 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: BOD5ra # 50 mg/k  Hàm lượng chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra B = 50* 0,75 = 37,5 mg/l  COD của chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra c = 37,5 mg/l* 1,42 (mgO2 tiêu thụ/mg tế bào oxy hóa)* (1 – 0,2) = 42,6 mg/l  BOD5 của chất lơ lửng ở đầu ra d = 42,6* 0,68 = 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%100570 50570%100 **0 05 1   S SS E Tính toán kích thước bể Aerotank Thể tích bể Aerotank      Cd C KX SSYQV *1* ** 0    Trong đó  Q : Lưu lượng trung bình ngày.  Y : Hệ số sản lượng bùn, chọn Y = 0,6 mgVSS/mgBOD5  c : Thời gian lưu 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 nước thải dẫn vào bể aerotank, S0 = 570 mg/l ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 54 SVTH: LÊ HẢI SƠN  S : Nồng độ BOD5 hòa tan của nước 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 thước L* B* H = 7* 4 * 4,5 (m) Thời gian lưu nước trong bể Aerotank Tính toán lượng bùn tuần hoàn Thông thường người vận hành hệ thống tuần hoàn bùn sẽ lấy khoảng 40 – 70% tổng lượng bùn hoạt tính sinh ra, ngoài ra chúng ta cũng có thể tính theo công thức: %7,67%100*24005800 77,962400 %100*      CC CCP hhth llhh Lấy =68%  Chh : Nồng độ bùn hoạt tính trong hỗn hợp nước – bùn chảy từ aerotank đến bể lắng II, Chh = 2000 – 3000 mg/l, lấy Chh = 2400 mg/l.  Cll : Nồng độ chất lơ lửng trong nước thải chảy vào aerotank, Cll = 96,77 mg/l.  mH VS 2264 105   h Q V tb h 4,8 5 ,12 105       mV 349 ,104 3 *06,01* 2500 03,21 570*3 *6,0* 300    ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 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 trưởng của bùn tính theo công thức: 375.0 06.0*101 6.0 *1      dc b k YY  Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong 1 ngày Tổng cặn lơ lửng sinh ra theo độ tro của cặn Z = 0.3 Lượng cặn dư hằng ngày phải xả đi Tính lưu lượng xã bùn Qxã theo công thức: rrTxã XQXQ XV ** *   (Giáo trình tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) Suy ra: Trong đó: V: thể tích = 168 (m3) Qr = Qv = 300 (m3/ngày) ng m h m Q P Q h tb th /204 /8,5100 5 ,12 *68 100 * 33 .  68,0 300 204 Q Q th  )/(61,76)(61760)03, 21570(* 300 *375 . 0)(** 0 ngàykg g S S Q Y P bx     /88 7. 01 ngàykg Z P P xxl     61,76 )/(7310*50*300 88 10 *50* 33 ngàykg QPP xl xã    )/(28 , 3 10*5600 10* 25,26 *3002500*168 * *** 3 ngàym X XQXVQ cT xãxãr xã        ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 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 lượng 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 chưa đủ trong hiệu quả xử lý ở thời gian đầu sẽ thấp và lượng bùn sinh ra ít hơn Px Sau khi hệ thống hoạt động ổn định thì lượng bùn hữu cơ xã ra hằng ngày B = Qxã * 8000 g/m3 = 5,16 * 8000 = 26,25 = 26,25 (kg/ngày) Trong đó cặn bay hơi B’ = 0.7 * 26,25 = 18,375 (kg/ngày) Lượng cặn bay hơi trong nước 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, nước thải tự chảy sang bể Aerotank. Sau quá trình xử lý sinh học nước thải tiếp tục chảy sang bể lắng đợt II. Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể Aerotank v Q D n n **3600*24 *4   Trong đó  vn : Vận tốc nước tự chảy trong ống dẫn do chênh lệch cao độ vn = 0,3 – 0,9 m/s; chọn vn = 0,7 m/s )(6,13 76, 61 8000*100* ngày P X V T x    ) (797,0**3600*24 300*4 **3600*24 * 4 mm v Q D n n   ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 57 SVTH: LÊ HẢI SƠN Chọn ống nhực PVC dẫn nước 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 : Lưu lượng bùn tuần hoàn, Qth = 204 m3/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, đường kính # 60 mm Tính bơm bùn tuần hoàn Công suất bơm  Qt : Lưu lượng bùn tuần hoàn, Qt = 204 m3/ngày = 2,36* 10-3 m3/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 lượng không khí cần thiết cung cấp cho bể Aerotank Lượng không khí đi qua 1m3 nước thải cần xử lý (lưu lượng riêng của không khí). thainuocmmHK SD /36,204*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 TRƯỜNG 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 )(15,127,6*14 570*2 * *2 0 hIK St   I : Cường độ thổi khí, I phụ thuộc vào hàm lường BOD20 của nước thải dẫn vào bể Aerotank và BOD20 sau xử lý, chọn I = 6,7 m3/m2.h Lượng không khí cần thiết thổi vào bể Aerotank trong ngày V = D* Qngtb = 20,36* 300 = 6,108 (m3/ngày). V = 0,07 m3/s. Lượng không khí cần thiết để chọn máy thổi khí là q = 0,12* 2 = 0,24 (m3/s). Hệ số an toàn khi sử dụng máy nén là 2. Chọn thiết bị khuếch tán khí dạng đĩa, đường kính d = 270 mm, chiều cao h = 100 mm, lưu lượng khí qua mỗi phân phối, q = 200 l/phút.đĩa Số lượng đĩa thổi khí cần lắp đặt trong bể Aerotank 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 )(474,133,10 9,433,10 33,10 33,10 at H P ct   )(23 /60* 2410 ./ 200 /106 . 6 */* 3 3 3 1 điang phm diaphut l ngay mq qN l   ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 59 SVTH: LÊ HẢI SƠN Công suất máy thổi khí Trong đó: qk: lưu lượng 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 đường ống phụ (đặt dọc theo chiều rộng bể) để cung cấp cho bể Aerotank.  Trên mỗi đường ống dẫn khí phụ lắp đặt 6 đầu ống thổi khí dạng đĩa.  Khoảng cách giữa hai đường ống dẫn khí phụ đặt gần nhau là 1 m.  Khoảng cách giữa hai đường 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, đường kính # 114 mm     Kwn PN 5, 48, 0102 14,0147,134400 102 14, 01 34400 29, 029,0       s mq qk /024,0614,0 6 3'  )( 109 15*14 ,3 14 ,0 *4 * *4 mm v qDk   ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 60 SVTH: LÊ HẢI SƠN Đường kính ống nhánh dẫn khí v q d kk * *4 '   Trong đó v : Vận tốc khí trong ống nhánh, v = 15 m/s Chọn loại ống dẫn khí nhánh là ống thép, đường 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 Lưu lượng không khí sục vào bể Aerotank (OK) m3/s 0,14 5 Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh (qk’) m3/s 0,024 6 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể Aerotank (Dn) mm 114 7 Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn (Db) mm 60 8 Đường kính ống dẫn khí chính (Dk) mm 114 9 Đường kính ống dẫn khí nhánh (dk) mm 49 10 Số lượng đĩa phân phối trong bể Aerotank cái 24 11 Số lượng ống nhánh phân phối khí ống 6 )(4515 *14 ,3 024,0*4 mm d k  ) / (7,13 114 ,0* 14,3 14 ,0*4 * *4 2 2 sm D q V khí  ) /(7,12 049 ,0*14 ,3 024 ,0 * 4 * * 4 22 ' sm d q v k khí  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 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 lưu nước 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 nước thải bị loại hoàn toàn. Tuy nhiên, lượng bùn hoạt tính trong nước thải là rất lớn, bể lắng II có nhiệm vụ tách lượng bùn sinh học sinh ra trong bể Aerotank ra khỏi dòng thải, một phần dòng bùn lắng được tuần hoàn trở lại bể Aerotank để duy trì lượng bùn sinh học trong bể, phần còn lại được bơm vào bể chứa bùn. 4.7.2 Tính toán Diện tích bể tính toán VC CQ S Lt lang * )*1*( 0  Trong đó  Q : Lưu lượng nước 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/m3  α : Hệ số tuần, với α = 0,68  (kết quả tính toán ở bể Aerotank)  Ct : Nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn Ct = 8000 mg/l = 8000 g/m3  VL : Vận tốc lắng của bề mặt phân chia ứng với 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 TRƯỜNG 62 SVTH: LÊ HẢI SƠN Trong đó  CL : Nồng độ cặn tại mặt cắt L (bề mặt phân chia)      mglmgCC tL /4000)/(400080002 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 (m2) Kích thước 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 nước trong bể 3,7 m bao gồm.  Chiều cao phần nước 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 (m3) )( 13635,0 *8000 3125*) 68 ,01( *5,12* ) 1( * 2 * 0 mVC CQ S Lt lang   ) ( 22 ,414,3 14 2 2 4 *** '2 ' mSDDS    ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 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 (m2) Tải trọng thủy lực Vận tốc đi lên của dòng nước trong bể Thời gian lưu nước trong bể lắng Dung tích bể lắng V = 3,7* S = 3,7* 14 = 51,8 (m3) Lượng nước đi vào bể lắng QL = (1 + α)* Q = (1 + 0,68)* 300 = 504 (m3/ngày) Thời gian lắng ) /(46,22 95,22 300 2 3 ngày mm S Q a  ) /( 94 ,024 46 ,22 24 hm a v  ) ( 47,224 504 8,51 24 ** hQ Vt L  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 64 SVTH: LÊ HẢI SƠN Máng thu nước Ta chọn  Bề rộng máng: bm = 0,25 m  Chiều sâu: hm = 0,3 m  Bề rộng răng cưa 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 cưa 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 cưa: brăng = 100 mm  Bề rộng khe: bkhe = 150 mm  Chiều sâu khe: hk = bk/2 = 150/2 = 75 (mm).  Chiều cao tổng cộng của máng răng cưa: htc = 200 mm.  Tổng số khe: n = 4*lm = 4* 11,93 = 47,7 (khe) Chọn n = 48 khe Lưu lượng nước chảy qua một khe      ngàymm L Q l m tb ng m ./88,2356 ,14 300 3 ) ./( 94 ,748 300 3 ng khemn Q q tb ng k  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 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 cưa (è = 900) = 0,02 (m) < 0,75 (m) Tính toán ống dẫn nước thải ra khỏi bể Chọn vận tốc nước chảy trong ống v = 0,7 m/s Lưu lượng nước thải ra Q = 300 m3/ngd Đường kính ống Chọn ống nhựa PVC có đường kính Ø = 90 mm. ) ./( 15,2593 ,11 300 3 ngmml 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 TRƯỜNG 66 SVTH: LÊ HẢI SƠN Kết quả tính toán STT Thông số Đơn vị Số liệu 1 Đường kính m 4,5 2 Chiều cao cột nước 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 lưu nước (t) h 2,47 7 Đường kính máng thu nước (Dmáng) m 4 8 Đường kính máng răng cưa (Drăng cưa) m 3,8 9 Đường kính ống dẫn nước ra bể (Ddẫn nước) mm 90 10 Đường kính ống dẫn bùn ra bể (Dbùn) mm 90 4.8 Bể nén bùn (kiểu đứng) 4.8.1 Chức năng Bùn hoạt tính dư ở ngăn lắng có độ ẩm cao (99.4%) cần thực hiện quá trình nén bùn để đạt độ ẩm thích hợp (96-97%) cho quá trình nén cặn ở máy ép bùn. Nhiệm vụ của bể nén bùn là làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư. 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/m2.ngaøy. Taûi troïng thuûy löïc = 15 m3/m2.ngaøy. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 67 SVTH: LÊ HẢI SƠN Dieän tích beà maët: 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)  27 . 8 30 261 m L MF SS     m FD 3,.3 14. 3 7 . 8*4*4      ngaymV /1.1320 261 3  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 68 SVTH: LÊ HẢI SƠN Chieàu cao beå neùn buøn: Hxd = h1 + h2 +0.3 = 2.9 + 1.4 + 0.3 = 4,6 (m) 4.9 Máy nén bùn 4.9.1 Chức năng Máy làm khô cặn bằng lọc ép băng tải, thực hiện quá trình làm ráo phần lớn nước trong bùn sau khi đã qua bể thu bùn. Nồng độ cặn sau khi làm khô trên máy đạt từ 15% – 25%. 4.9.2 Tính toán Máy nén làm việc 6 giờ một ngày, 1 tuần làm việc 2 ngày. Lượng cặn đưa vào máy trong một tuần Qt = 7* Q = 7* 24* 0,3 = 50,4 (m3) Với Q là lượng bùn thải mỗi ngày. Lượng cặn đưa vào máy 1 giờ )/(2,412 4,50 6*2 3 hm Qq t  Lượng cặn đưa vào máy trong 1 giờ tính bằng kg/h q’ = q* S* P = 4,2* 1,02* 0,05 = 0,2142 (tấn/h) = 214,2 (kg/h) Trong đó:  S : Tỷ trọng dung dịch bùn, S = 1,02 (tấn/m3)  P : Nồng độ bùn vào, P = 5%. Chiều rộng băng tải nếu chọn năng suất 200 kg/m chiều rộng.h )(07,1200 2,214 200 ' m q b  Chọn máy có chiều rộng băng 1,0 m; năng suất 250 kg cặn/m.h 4.10 Bể tiếp xúc 4.10.1 Chức năng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 69 SVTH: LÊ HẢI SƠN Nước thải sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học còn chứa khoảng 105 – 106 vi khuẩn trong 1 ml. Bể tiếp xúc có chức năng tiêu diệt các loại vi khuẩn này trước khi thải ra môi trường. Người ta thường sử dụng Clo hơi, dùng hypoclorit – canxi dạng bột (Ca(ClO)2), hypoclorit – natri, nước zavel (NaClO),... 4.10.2 Tính toán Lượng Clo cần sử dụng Lượng Coliform còn lại sau bể lọc sinh học NEN i*10010           Trong đó  Ni : Số Coliform nước thải vào, Ni = 108 (Số coliform/100 ml nước).  E : Hiệu quả khử trùng của quá trình xử lý sinh học (%), E = 90%. mlMPNNEN i 100/1010100 9011001 78 0 **                     Liều lượng Clo cho vào             N NtCtCN N t t t t 0 3 1 ** 23,0 1*23,01 3 0 Trong đó  Nt : Số Coliform còn lại sau thời gian tiếp xúc t, chọn Nt = 200MPN/100ml  Ct : Lượng Clo yêu cầu, mg/l.  t : Thời gian tiếp xúc, phút. 83,1551 10 200 23,0 1123,0 1 7 3 1 * 0 3 1 **                                              N NtC tt  Chọn thời gian tiếp xúc t = 30 phút # Ct = 5,2 (mg/l).  Chọn lượng Clo cần dùng là 6 mg/l Lượng Clo châm vào bể tiếp xúc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 70 SVTH: LÊ HẢI SƠN Q : Lưu lượng tính toán của nước thải, Q = 300 m3/ngd.  a : Liều lượng Clo hoạt tính, a = 4 g/m3 Clo sẽ được cho liên tục vào bể tiếp xúc bằng thiết bị định lượng Clo bảo đảm lượng Clo mỗi giờ là 0,083 kg = 83g. Các thông số thiết kế bể tiếp xúc Clo Thông số Giá trị Tốc độ dòng chảy (m/ph) Thời gian tiếp xúc (ph) Tỷ số Dài/rộng Số bể tiếp xúc (1 hoạt động, 1 dự phòng) 2 – 4,5 15 – 30 10/1 2 Nguồn: Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị và Công nghiệp, Bảng 10-15, Trang 473, Năm 2004. Tính thể tích bể V = Qngtb* t  t : Thời gian tiếp xúc, t = 30 phút.  Q : Lưu lượng tính toán của nước thải, Q = 300 m3/ngày. Chọn vận tốc dòng chảy trong bể tiếp xúc v = 2,5 (m/ph). Tiết diện ngang bể tiếp xúc  Chọn diện tích bể F = 7 m2  Giả sử chiều cao hữu ích của bể tiếp xúc H = 1 m.  Chiều cao bảo vệ hbv = 0,3 m. Chiều cao bể tiếp xúc là: Hb = H + hbv = 1 + 0,3 = 1,3 (m). Chiều rộng bể: Chọn B = 0,6 m. )/(05 ,0) / (1000 300 *4 1000 * h kg ngày kg Q a Y a  1,2 )* (25 , 660 *24 30 *300 3 mt QV tb ng  )(25 , 6 1 25, 6 2 mh V F  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 71 SVTH: LÊ HẢI SƠN Chiều dài tổng cộng của bể Kiểm tra lại tỷ số L/B Vậy kích thước bể đạt yêu cầu  Để giảm chiều dài xây dựng ta chia bể ra làm 2 ngăn chảy ziczac. Chiều rộng mỗi ngăn B =0,6 m. Tính toán đường ống dẫn nước  Vận tốc nước trong ống dẫn ra bể tiếp xúc: v = 0,8 m/s. Đường kính ống dẫn nước ra Vậy chọn ống PVC có Ø = 90 mm. Kết quả tính toán STT Thông số Đơn vị Số liệu 1 Chiều dài (L) m 11 2 Chiều rộng (B) m 0,6 3 Chiều cao (H) m 1,3 4 Số ô - 2 5 Thời gian tiếp xúc Phút 30 6 Đường kính ống dẫn nước mm 90 4.11 Bể trộn hóa chất Ta có thể chọn phèn nhôm hay phèn sắt nhưng để đạt hiệu suất cao ta nên sử dụng hỗn hợp phèn nhôm và phèn sắt theo tỷ lệ 1:1. Chọn lượng phèn nhôm cần sử dụng là 60mg/l. Lượng phèn nhôm dùng trong một ngày là ) ( 10 11 0,6 7 m B L  )( 11 0,6 7 m B F L  )(36 ,74 24* 3600*8,0* 14 ,3 300 * 4 * * 4 mm v Q D tb ng r   ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 72 SVTH: LÊ HẢI SƠN M = 60* 300* 103/10-6 = 18 (kg/ngày). Lượng phèn sắt cần dùng là 18 (kg/ng). Lượng dung dịch phèn nhôm 10% cần dùng là Mdd10% = M/C% = 18/10% =180 (kg/ ngày).  C: nồng độ dung dịch phèn (c= 10 – 15 %) Lượng phèn nhôm dùng trong một ngày Qphèn = Mdd10%/ =180/1000 = 0,18 (m3/ngày) = 7,5 (l/giờ). Lưu lượng phèn sắt cần thiết là 7,5 l/ giờ Lượng nước cần thiết để pha phèn (180 - 18)*2/1000 = 0,324 m3/ngđ Dùng bơm định lượng một hoạt động, một dự phòng lưu lương là 7,5*2 =15(l/h). Thể tích bể trộn phèn: V = Q.T = 0,324*24/24 = 0,324 (m3).  T: thời gian lưu 24h Chọn chiều cao bể trộn phèn gấp 1,5 lần đường kính Đường kính bể: D = 3 *5,1 *4  V = 3 *5.1 1,0*4  = 0,3 (m). o H = 1.5 D = 0,5 (m). Dùng máy khuấy trộn cơ khí để hòa tan lượng phèn trên Đường kính cánh khuấy d = D/2 = 0.15m Năng lượng cho cánh khuấy hoạt động: VGp **2  =2002* 0.001* 0,1= 4 (W).  G là gradiant vận tốc (chọn G =200 S-1)   :độ nhớt của nước ở 200 c  V: thể tích bể ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 73 SVTH: LÊ HẢI SƠN o Chọn máy khuấy tuabin cánh nghiêng 450, đường kính cánh khuấy 0,15 m. Đặt máy khuấy sao cho khoảng cách từ cánh khuấy đến đáy là 0.55 m. Công suất máy khuấy N =  P = 4/0.8 = 5 (W).   : công suất hữu ích của máy (chọn 80 %). 4.12 TÍNH TOÁN HÓA CHẤT SỬ DỤNG 4.12.1 Bể chứa Urê (nồng độ 10%) và van điều chỉnh dung dịch Urê (cho vào bể Aerotank) Trong xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính, tỷ lệ BOD:N = 100:5, do đó với BOD5 vào là 570 mg/l. Lượng N cần thiết sẽ là: )/(5,28100 570*5 lmgN  Phân tử lượng của Urê (H2N-CO-NH2) = 60 Khối lượng phân tử: N2 = 2* 14 = 28 Tỷ lệ khối lượng: 60 28 Ure N Lượng Urê cần thiết = )/(07,6128 5,28*60 lmg Lưu lượng nước thải trung bình cần xử lý : Q = 300 m3/ng. Lượng Urê tiêu thụ cho đối với lưu lượng 300 m3/ng = Nồng độ dung dịch Urê cung cấp mỗi ngày = 10% (hay 100 kg/m3) tính theo khối lượng. Lưu lượng dung dịch Urê cung cấp: Thời gian lưu dung dịch = 15 ngày Thể tích bể yêu cầu Vbể = q* t = 0,18* 15 = 2,7 (m3) ) /(321,181000 300 * 07,61 ngày kg )/ (18,0100 321 ,18 3 ngày mq  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 74 SVTH: LÊ HẢI SƠN  Chọn 2 bơm (1 vận hành, 1 dự phòng)  Đặc tính bơm định lượng Q = 0,18 (m3/ngày) = 7,5 (l/h), áp luc75 1,5bar. 4.12.2 Bể chứa axit photphoric (H3PO4) và van điều chỉnh châm H3PO4 (cho vào bể Aerotank) Tỷ lệ BOD:P = 100:1 do vậy vấy BOD5 vào là 570 mg/l thì Lượng P cần thiết là: )/(7,5100 570*1 lmgP   Sử dụng axit phophoric làm tác nhân cung cấp P  Tỷ lệ khối lượng: 98 31 43  POH P  Lượng H3PO4 cần thiết = )/(02,1831 7,5*98 lmg Lưu lượng nước thải trung bình cần xử lý : Q = 300 m3/ng. Lượng tiệu thụ = Nồng độ H3PO4 sử dụng = 10% = 10 kg/m3. Dung dịch H3PO4 cung cấp :  Thời gian lưu = 7 ngày. Thể tích bể yêu cầu: Vbể = q* t = 0,06* 7 = 0,42 (m3).  Đặc tính bơm định lượng Q = 0,06 (m3/ng) = 2,5 (l/h), áp lực 1,5bar. 4.12.3 Bể chứa dung dịch axit H2SO4 và bơm châm H2SO4 (cho vào bể điều hòa) Lưu lượng thiết kế: Q = 12,5 m3/h pHvào max = 10 pHtrung hòa = 7 K = 0,000005 mol/l Nồng độ dung dịch H2SO4 = 10% Trọng lượng riêng dung dịch = 1,84 ) /( 40,51000 300 * 02,18 ngàykg ) / ( 06 ,0100 40,5 3 ngày mq  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 75 SVTH: LÊ HẢI SƠN Liều lượng châm vào = Thời gian lưu = 7 ngày Thể tích cần thiết bể chứa = 0,34* 24* 7 = 57,12 (l/7ngay) Chọn 2 bơm châm axit H2SO4: 1 vận hành, 1 dự phòng. 4.12.4 Chất trợ lắng polymer dạng bột sử dụng ở bể lắng I Lượng bùn khô = kg/ng= Thời gian vận hành = 24 h/ng Lượng bùn thô trong 1 giờ = 145/24 = 6,04kg/h Liều lượng polymer = 5 kg/tấn bùn Liều lượng polymer tiêu thụ = (5*6,04)/1000 = 0,03 (kg/h) Hàm lượng polymer sử dụng = 0,2% Lượng dung dịch châm vào = 0,03/2 = 0,015 m3/h  Chọn một hệ thống châm polymer Công suất 0,015 m3/h Tất cả các bể pha chế và chứa hóa chất phục vụ cho hệ thống xử lý nước thải được đặt chung trong một bể lớn có nhiều ngăn riêng biệt, gọi là bể hóa chất và thường xuyên được kiểm tra giám sát. CHƯƠNG V DỰ TOÁN KINH PHÍ DỰ KIẾN THỰC HIỆN XÂY DỰNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI. 5.1 Chi phí ñaàu tö xaây döïng Baûng 5.1: Chi phí ñaàu tö xaây döïng Stt Công trình Số lượng Đơn giá Thành tiền (VNĐ) )/(34,0 10* 84,1* 10 1000*5,12 *10 *5 ,0 5 hl  145 1000 300* 84 ,483 1000 *  QSS I ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 76 SVTH: LÊ HẢI SƠN 1 - Hầm tiếp nhận - L * B * H = 2.5m * 1.0m * 3.0m - Vật liệu: BTCT 01 bể 16,500,000 16,500,000 2 - Bể điều hòa - L * B * H = 7,5m * 4,0m * 3.5m - Vật liệu: BTCT 01 bể 185,500,000 185,500,000 3 - Bể trộn - L * B * H = 1.4m * 1.4m * 1.2m - Vật liệu: BTCT 03 bể 5,528,000 16,584,000 5 - Bể lắng 1 - D * H = 4.0m * 5.3m - Vật liệu: BTCT 01 bể 92,620,000 92,620,000 6 - Bể Aerotank - L * B * H = 7.0m * 4.0m * 4.5m - Vật liệu: BTCT 01 bể 236,500,000 236,500,000 7 - Bể lắng 2 - D * H = 4.5m * 4.0m - Vật liệu: BTCT 01 bể 121,500,000 121,500,000 8 - Bể khử trùng - L * B * H = 5.85m * 1,2m * 1.3m - Vật liệu: BTCT 01 bể 23,400,000 23,400,000 9 - Bể nén bùn - D * H = 3.3m * 4,6m - Vật liệu: BTCT 01 bể 89,000,000 89,000,000 11 - Nhà điều hành - L * B * H = 6.0m * 4.0m * 4.4m - Vật liệu: Trụ, đà kiềng BTCT; tường gạch, mái tole 01 nhà 53,000,000 53,000,000 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 77 SVTH: LÊ HẢI SƠN 13 - Cầu thang, lan can & hành lan thao tác - Vật liệu: BTCT + thép CT3 Bộ 75,000,000 75,000,000 TỔNG CỘNG 909,604,000 5.2 Chi phí thiết bị BẢNG 5.2: Chi phí thiết bị Stt Thiết bị Số lượng Đơn giá Thành tiền (VNĐ) 1 - Song chắn rác Vật liệu: Inox 304 khe, lỗ 4 – 6mm 01 cái 2,000,000 2,000,000 3 - Bơm nước thải (dạng bơm thả chìm) - Cho bể tiếp nhận - Q = 100 – 600 lít/h, N=1.1kW, H=2.1-10.2m, 3pha, 380V - Xuất xứ: Ebara - Ý, tình trạng: mới 100% 02 cái 16,800,000 33,600,000 4 - Bơm nước thải (dạng bơm thả chìm) - Cho bể điều hòa - Q = 100 – 600 lít/h, N=1.1kW, H=2.1-10.2m, 3pha, 380V - Xuất xứ: Ebara - Ý, tình trạng: mới 100% 02 cái 16,800,000 33,600,000 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 78 SVTH: LÊ HẢI SƠN 5 - Bơm nước thải (dạng bơm trục ngang) - Cho bể lắng 1, bể lắng 2, bể nén bùn - Q = 100 – 500 lít/h, N=0.74 kW, H=1.9-7.9m, 3pha, 380V - Xuất xứ: Ebara - Ý, tình trạng: mới 100% 06 cái 14,700,000 88,200,000 6 - Moteur khuấy trộn bể khuấy trộn - Moteur giảm tốc, N=1.0HP, 3pha, 380v - Xuất xứ: Nord – Đức, tình trạng: mới 100% - Trục & cánh khuấy thép không gỉ - Chế tạo mới 03 cái 15,000,000 45,000,000 8 - Thiết bị chỉnh pH tự động Chỉnh pH từ 1-14 - Xuất xứ: Seko - Italia, tình trạng: mới 100% 01 boä 10,000,000 10,000,000 9 - Máng thu nước và chắn bọt - Cho bể lắng 1 - Vật liệu: Inox 304 – 1.5mm 01bộ 15,000,000 15,000,000 10 - Máng thu nước và chắn bọt - Cho bể lắng 2 - Vaät lieäu: Inox 304 – 1.5mm 01bộ 20,000,000 20,000,000 11 - Máng thu nước và chắn bọt - Cho bể nén bùn - Vật liệu: Inox 304 – 1.5mm 01 bộ 15,000,000 15,000,000 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 79 SVTH: LÊ HẢI SƠN 12 -Ống phân phối trung tâm - Cho bể lắng 1 - Vật liệu : Inox 304 – 2mm 01 bộ 15,000,000 15,000,000 13 -Ống phân phối trung tâm - Cho bể lắng 2 - Vật liệu : Inox 304 – 2mm 01 bộ 20,000,000 20,000,000 14 - Ống phân phối trung tâm - Cho bể nén bùn - Vật liệu : Inox 304 – 2mm 01 bộ 10,000,000 10,000,000 16 - Hệ thống cào gạt bùn - Cho bể lắng 2 - Moteur khuấy n=3-20v/h, N=2.0HP, 3pha, 380V - Xuất xứ: Nord – Đức, tình trạng: mới 100% - Trục & cánh khuấy thép không gỉ – chế tạo mới 01 bộ 175,000,000 175,000,000 18 Máy thổi khí cho bể điều hòa - Q = 0,9-1,5m³/phút, N=0,75kW, H=5mmAq, 3pha, 380V - Van 1 chiều, bộ phận giảm âm - Xuất xứ: Hey well - Taiwan, tình trạng: mới 100% 02 bộ 18,000,000 36,000,000 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 80 SVTH: LÊ HẢI SƠN 19 Máy thổi khí bể Aerotank - Q = 8,5m³/phút, N=4,5kW, H=3.5mmAq, 3pha, 380V - Van 1 chiều, bộ phận giảm âm - Xuất xứ: Hey well - Taiwan, tình trạng: mới 100% 02 bộ 42,800,000 85,600,000 20 - Đĩa phân phối khí - Cho bể sinh học - Vật liệu: cao su tổng hợp EPMD - Xuất xứ: USA, tình trạng: mới 100% 24 cái 350,000 8,400,000 21 - Máy ép bùn - Công suất: 2-4m³/h, chiều rộng băng tải 1000mm, - Bao gồm: máy chính, tủ điều khiển, tank khuấy trộn bùn, khay đựng nước, motor truyền động, motor khuấy trộn, máy nén khí, bồn hóa chất, bơm bùn, bơm rửa.... - Xuất xứ: Chishun - Taiwan, tình trạng: mới 100% 01bộ 350,000,000 350,000,000 22 - Hệ thống đường ống công nghệ - Toàn bộ đường ống công nghệ (ống, van, co….), - Vật liệu: PVC, STK.. 01 bộ 200,000,000 200,000,000 23 - Hệ thống điện, tủ điện điều khiển, điện chiếu sang, đèn cao áp - Điều khiển PLC 01 bộ 450,000,000 450,000,000 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 81 SVTH: LÊ HẢI SƠN 24 - Chế phẩm vi sinh hiếu khí - Công tác nuôi cấy 01 bộ 20,000,000 20,000,000 25 - Hóa chất vận hành 01 bộ 10,000,000 10,000,000 Tổng cộng 1,642,500,000 Toång chi phí ñaàu tö = Chi phí xaây döïng + Chi phí thieát bò = 909,604,000 + 1,642,500,000 = 2,552,104,000 VNÑ. 5.3 Chi phí vaän haønh heä thoáng xöû lyù 5.3.1 Nhaân vieân vaän haønh Kyõ sö: 1 ngöôøi _ Löông 5,000,000 VNÑ/thaùng. Coâng nhaân : 2 ngöôøi_ Löông 3,000,000 VNÑ/thaùng. Chi phí : (1 x 5,000,000) + (2 x 3,000,000) = 11,000,000 ñoàng/ thaùng. 5.3.2 Hoùa chaát  Pheøn Löôïng pheøn duøng trong 1 ngaøy: Pheøn nhoâm: 18kg Pheøn saét: 18 kg Chi phí : (18 x 7,000 + 18 x 8,500 ) x 30 = 7,740,000 VNÑ/thaùng.  H2SO4 (10%) Theå tích H2SO4 (10%)söû duïng trong 1 thaùng: 0,554L/h x 1000 24 x 30 ngaøy = 0,4 m3/thaùng. Ñôn giaù: 4,500 VNÑ/l. Chi phí : 4,500 x 0.4 x 1000 = 1,800,000 VNÑ/thaùng.  NaOH (20%) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 82 SVTH: LÊ HẢI SƠN Theå tích NaOH (20%)söû duïng trong 1 thaùng: 0,11L/h x 1000 24 x 30 ngaøy = 0,08 m3/thaùng. Ñôn giaù: 4,500 VNÑ/l. Chi phí : 4,500 x 0.08 x 1000 = 360,000 VNÑ/thaùng.  NaOCl (10%) Theå tích NaOCl (10%) söû duïng trong 1 thaùng: 3kg/ ngaøy x 30 = 90 ( kg/ thaùng) Ñôn giaù: 6,000 VNÑ/kg Chi phí : 6,000 x 90 = 540,000 VNÑ/thaùng.  Polymer Löôïng polymer söû duïng trong 1 thaùng: 0.05 kg/h x 24h x 30 ngaøy = 36 kg/thaùng. Ñôn giaù: 85,000VNÑ/kg. Chi phí : 85,000 x 36 = 3,060,000 VNÑ/thaùng. Toång chi phí hoùa chaát = 7,740,000 + 1,800,000 + 360,000 + 540,000 + 3,060,000 = 13,500,000 VNÑ/thaùng. 5.3.3 Ñieän naêng Stt Thieát bò Soá löôïng Coâng suaát thieát bò (kW) Soá giôø hoaït ñoäng (h) Ñieän naêng tieâu thuï (kW/ngaøy) 1 Bôm nöôùc thaûi beå thu gom 02 1.1 12 13.2 3 Bôm nöôùc thaûi beå ñieàu hoøa 02 1.1 24 26.4 4 Maùy thoåi khí bể điều hòa 02 0.75 24 18 4 Maùy thoåi khí 02 4.5 24 108 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 83 SVTH: LÊ HẢI SƠN 5 Bôm ñònh löôïng hoùa chaát 06 0.37 24 53.28 6 Bôm buøn thaûi 06 2.0 2.0 24 7 Moteur khuaáy troän 04 1.0 24 96 8 Moteur gaït buøn 02 2.0 24 72 9 Moteur khuaáy hoùa chaát 06 1.0 3 18 10 Maùy eùp buøn 01 20 5.5 110 Toång coäng 488 Taïm tính giaù ñieän laø: 1,500 ñoàng/kW. Chi phí ñieän naêng trong 1 ngaøy: 488 * 1,500 = 732,000 ñoàng/ngaøy. Chi phí ñieän naêng cho 1 thaùng: 732,000 * 30 = 21,960,000 VNÑ/thaùng. Toång chi phí vaän haønh = Chi phí nhaân coâng + Chi phí hoùa chaát + Chi phí ñieän naêng = 19,000,000 + 13,500,000 + 31,960,000 = 54,460,000 VNÑ/thaùng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 84 SVTH: LÊ HẢI SƠN KẾT LUẬN Tóm lại, những nội dung mà đồ án đã thực hiện gồm: - Thu thập được các số liệu về thành phần và tính chất đặc trưng của nước thải dệt nhuộm. - Từ các thông số ô nhiễm trong nước thải sinh dêt nhuôm, đồ án đã đưa ra được các sơ đồ công nghệ để lựa chọn phương án xử lý, sau đó phân tích ưu nhược điểm để chọn phương án tối ưu nhất. - Sau khi lựa chọn sơ đồ công nghệ, tiến hành tính toán thiếtt kế chi tiết các công trình đơn vị, triển khai bản vẽ chi tiết cho toàn bộ hệ thống xử lý nước thải. - Lập dự toán kinh phí xây dựng, vận hành cho toàn bộ hệ thống xử lý nước thải. Sau khi tìm hiểu tình hình môi trường tại khu vực, em có một số kiến nghị như sau: - Xây dựng hệ thống xử lý nước thải càng sớm càng tốt để không làm ảnh hưởng hoạt động xử lý nước thải của KCN cũng như môi trường xung quanh (trong và ngoài KCN). - Đào tạo cán bộ chuyên trách môi trường, cán bộ kỹ thuật để vận hành hệ thống xử lý tại công ty Nhật Tân KCN Xuyên Á, Đức Hòa, Long An . ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG 85 SVTH: LÊ HẢI SƠN TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bộ xây dựng, Tiêu chuẩn xây dựng, TCXD – 51 – 84 – Thoát nước mạng lưới bên