Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm cho công ty TNHH TM-DV-SX Dũng Tâm, Khu công nghiệp Xuyên Á, huyện Đức Hòa, tỉnh Long An với công suất 500 m3/ngđ

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. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 2 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ Thực chất, tiêu chuẩn Greentrade Barrier - tiêu chuẩn thương mại “xanh”, cũng chính là một rào cản thương mại xanh. Rào cản thương mại xanh được áp dụng đối với hàng may mặc là đòi hỏi các sản phẩm phải đáp ứng được các tiêu chuẩn sinh thái quy định, an toàn về sức khỏe đối với người sử dụng, không gây ô nhiễm môi trường trong sản xuất, bắt buộc các nhà xuất khẩu phải tuân thủ. Như vậy là, trong cuộc cạnh tranh quyết liệt sau khi hạn ngạch dệt may được rỡ bỏ và một số tiêu chuẩn được các thị trường EU, Mỹ, Nhật... Áp dụng, thì rào cản thương mại “xanh” là một thách thức, trở ngại lớn đối với tất cả các nước xuất khẩu hàng dệt may. Chính vì những yêu cầu hết sức cấp thiết đó nên trong chuyên đề này nhóm sẽ đề xuất “Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải ngành dệt nhuộm công suất 500m3/ngày đêm”. B. Mục tiêu của đề tài Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm có công suất 500m3/ngày đêm đạt tiêu chuẩn QCVN 24:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp (cột B). C. 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. D. Tính mới của đề tài Hiện nay các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm đa số đều sử dụng phương pháp hóa lý, như vậy sẽ tiêu tốn một lượng hóa chất rất lớn và không đáp ứng được yêu cầu kinh tế, làm cho giá thành xử lý 1m3 nước thải sẽ rất lớn. Trong chuyên đề ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 3 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 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. E. Giới hạn của đề tài 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 Đức Đạt Đức 4 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 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. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 5 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ Giũ hồ: tách các thành phần của hồ bám trên vải mộc bằng phương pháp enzym (1% enzym, muối và các chất ngấm) hoặc axit (dung dịch axit sunfuric 0.5%). Vải sau khi giũ hồ được giặc bằng nước, xà phòng, xút, chất ngấm rồi đưa sang nấu tẩy. Nấu vải: Loại trừ phần hồ còn lại và các tạp chất thiên nhiên như dầu mỡ, sáp… Sau khi nấu vải có độ mao dẫn và khả năng thấm nước cao, hấp thụ hóa chất, thuốc nhuộm cao hơn, vải mềm mại và đẹp hơn. Vải được nấu trong dung dịch kiềm và các chất tẩy giặt ở áp suất cao (2 - 3 at) và ở nhiệt độ cao (120 - 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. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 6 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ - Khuyết tán màu vào trong sợi, quá trình xảy ra chậm hơn quá trình trên. - Cố định màu và sợi. In hoa là tạo ra các vân hoa có một hoặc nhiều màu trên nền vải trắng hoặc vải màu, hồ in là một hỗn hợp gồm các loại thuốc nhuộm ở dạng hòa tan hay pigment dung môi. Các lớp thuốc nhuộm cùng cho in như pigment, hoạt tính, hoàn nguyên, azo không tan và indigozol. Hồ in có nhiều loại như hồ tinh bột, dextrin, hồ alginat natri, hồ nhũ tương hay hồ nhũ hóa tổng hợp. Sau nhuộm và in, vải được giặt lạnh nhiều lần. Phần thuốc nhuộm không gắn vào vải và các hóa chất sẽ đi vào nước thải. Văng khổ, hoàn tất vải với mục đích ổn định kích thước vải, chống nhàu và ổn định nhiệt, trong đó sử dụng một số hóa chất chống màu, chất làm mềm và hóa chất như metylic, axit axetic, formaldehit. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 7 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm hàng sợi bông & các nguồn nước thải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 8 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 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 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 9 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ Là nhóm thuốc nhuộm chứa mạch dị hình như tiazol, tiazin, zin… trong đó có cầu nối –S-S- dùng để nhuộm các loại sợi cotton và viscose. Thuốc nhuộm axit Là các muối sunfonat của các hợp chất hữu cơ khác nhau có công thức là 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 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 10 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ Nhuộm: 50 - 240 m3 Hàng vải bông in hoa, dệt thoi là 65 - 280 m3/tấn, bao gồm: Hồ sợi: 0.02 m3 Giũ hồ, nấu tẩy: 30-120 m3 In sấy: 5-20 m3 Giặt: 30-140 m3 Khăn len màu từ sợi polycrylonitrit là 40-140 m3/tấn, bao gồm: Nhuộm sợi: 30-80 m3 Giặt sau dệt: 10-70 m3 Vải trắng từ polyacrylonitrit là 20-60 m3 . (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: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 11 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ + 25-30% mỡ (axít béo và sản phẩm cất mỡ, lông cừu) + 10-15% đất và cát + 40-60% mưối hữu cơ và các sản phẩm cất mỡ, lông cừu. Mỗi công đoạn của công nghệ có các dạng nước thải và đặc tính của chúng. Bảng1.1: Các chất gây ô nhiễm và đặc tính nước thải ngành dệt - nhuộm Công đoạn 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. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 12 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ (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 bôngdệt thoi Hàng pha dệt kim Dệt len Sợi Nước thải m 3/tấn vải 394 264 114 236 pH 8-11 9-10 9 9-11 TS mg/l 400-1000 950-1380 420 800-1300 BOD5 mg/l 70-135 90-220 120-130 90-130 COD mg/l 150-380 230-500 400-450 210-230 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.) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 13 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 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.) Bảng1.5: QCVN 24:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp Giá trị CTT Thông số Đơn vị 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 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 14 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 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 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 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 15 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 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. - 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 Đức Đạt Đức 16 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 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 Đức Đạt Đức 17 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 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. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 18 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 2.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC Các phương pháp hóa học xử lý nước thải gồm có: trung hòa, oxy hóa và khử. Tất cả các phương pháp này đều dùng tác nhân hóa học nên tốn nhiều tiền. Người ta sử dụng các phương pháp hóa học để khử các chất hòa tan và trong các hệ thống nước khép kín. Đôi khi phương pháp này được dùng để xử lý sơ bộ trước khi xử lý sinh học hay sau công đoạn này như là một phương pháp xử lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn. 2.2.1 Phương pháp trung hòa Trung hòa nước thải được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau - Trộn lẫn nước thải với axit hoặc kiềm. - Bổ sung các tác nhân hóa học. - Lọc nước axit qua vật liệu lọc có tác dụng trung hòa. - Hấp thụ khí axit bằng chất kiềm hoặc hấp thụ amoniăc bằng nước axit. Trong quá trình trung hòa một lượng bùn cặn được tạo thành. Lượng bùn này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại và lượng các tác nhân xử dụng cho quá trình. 2.2.2 Phương pháp oxy hóa 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. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 19 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 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- 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... ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 20 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 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 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. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 21 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 2.4 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC Phương pháp này dựa trên cơ sở hoạt động phân hủy chất hữu cơ có trong nước thải của các vi sinh vật. Các vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình phát triển, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản. Phương pháp này được sử dụng để xử lý hoàn toàn các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nước thải. Công trình xử lý sinh học thường được đặt sau khi nước thải đã qua xử lý sơ bộ qua các công trình xử lý cơ học, hóa học, hóa lý. Quá trình sinh học gồm các bước - Chuyển các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hòa tan thành thể khí và các vỏ tế bào vi sinh. - Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất keo vô cơ trong nước thải. - Loại các bông cặn ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng. Chất nhiễm bẩn trong nước thải dệt nhuộm phần lớn là những chất có khả năng phân hủy sinh học. Thường nước thải dệt nhuộm thiếu nguồn N và P dinh dưỡng. Khi xử lý hiếu khí cần cân bằng dinh dưỡng theo tỷ lệ BOD:N:P = 100:5:1 hoặc trộn nước thải dệt nhuộm với nước thải sinh hoạt để các chất dinh dưỡng trong hỗn 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... ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 22 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 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. Bảng 2.1: Thành phần tính chất nước thải nhuộm được trình bày theo bản sau: Kết quả Chỉ tiêu Đơnvị Nước thải hoạttính 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 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 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 23 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 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. Hình 2.1: Sơ đồ qui trình công nghệ tổng quát xử lý nước thải nhuộm vải Trong công nghệ này, nước thải nhuộm ở các công đoạn sẽ được thu gom và xử lý sơ bộ riêng: - Nước thải hoạt tính được tiến hành keo tụ bằng phèn sắt với pH là 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%. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 24 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ Hóa chất Nước thải Songchắn rác Bể điều hòa Bể tuyển nổi Bể lọc sinh họcBể chứaBể lọcáp lực Nguồn tiếp nhận - 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: Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm đang được áp dụng Mô tả tóm tắt công nghệ thiết bị Nước thải trước tiên theo cống thu gom, qua song chắn rác chảy vào bể điều hòa. Sau khi tập trung tại bể điều hòa, nước thải được bơm lên bể tuyển nổi. Trên ống dẫn vào bể tuyển nổi có 03 đường hóa chất châm vào là dung dịch trung hòa, dung dịch phản ứng và dung dịch trợ lắng. Quá trình xử lý trong bể tuyển nổi được thực hiện bằng cách hòa tan trong nước những bọt khí nhỏ, các bọt khí này bám vào các hạt cặn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 25 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 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 TCVN 5945:1995, nguồn xả loại B - Giá thành xử lý 1m3 nước thải: 1500 - 2000đ/m3 Ưu điểm của CN/TB - Các thiết bị được chế tạo bằng thép nên có thể tháo ráp dễ dàng khi cần di dời - Mặt trong thiết bị được phủ epoxy chống ăn mòn, tăng thời gian sử dụng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 26 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ - 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 2.3: 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. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 27 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 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. Ca(OH)2 Nước thải 1 Nước thải 2 Bể điềuhòa 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 2.4: Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm ở Greven (CHLB Đức) (nước thải dệt nhuộm chiếm 15 đến 20%) ở Greven – CHLB Đức ). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 28 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ CÔNG SUẤT 500M3/NG.Đ 3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 3.1.1 Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ dựa vào 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 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác Nước thải trước xử lý: pH = 8 - 10 BOD5 = 860 (mg/l) COD = 1430 (mg/l) SS = 560 (mg/l) Độ màu = 1000 (Pt – Co) Tổng N : 3,78 mg/l Tổng P : 1,54 mg/l Nước thải sau xử lý: Đạt tiêu chuẩn TCVN 5945 – 1995 (loại B): pH = 5,5 - 9 BOD5 < 50 (mg/l) COD < 100 (mg/l) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 29 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 3.2 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ Hình 3.1: Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm công ty Dũng Tâm. 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 HÒAMáy 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 Đức Đạt Đức 30 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 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. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 31 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 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. 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. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 32 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ Hình 3.3 Cấu tạo bể lắng đứng. Mương thu nước Sàn công tác Bộ truyền động Máng răng cưa Vành chặn bọt nổi Cánh gạt bọt Ống thu nước sau lắng Ống trung tâm phân phối nước Ngăn thu bọt nổi Ống thu bùn Cánh gạt bùn Ống dẫn nước vào Đáy và tường bể beton 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. 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: 3.2 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. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 33 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 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 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. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 34 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 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. 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 Đức Đạt Đức 35 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 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 = 0,6m x 0,7m  Chiều cao lớp nước trong mương mBv Qh h 019,06,05,03600 833,20 3600 max  -Kích thước song chắn rác  Kích thước thanh: rộng x dày = b x d = 0,015m 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)(nwnB  1 15150600  )(nn n=9,46 Chọn số thanh m=9  Số khe hở n=10 Khoảng cách giữa các khe có thể điều chỉnh )(w)( 15910600  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 36 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ w=46,5 mm  Tổng tiết diện các khe hmbBA )..(    19915600  29,8 mm 20089,0 m  Vận tốc dòng chảy qua song chắn smA qV 65,00089,0 3600833,20   Tổn thất áp lực qua song chắn mg 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 STTTên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Bề rộng khe mm 46,5 2 Số khe hở khe 10 3 Chiều rộng mương đặt song chắn rác m 0,6 4 Chiều rộng song chắn m 0.6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 37 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 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. 4.2.2.Tính toán Chọn thời gian lưu nước HRT=30 phút 3max 4,1060 30833,20 mHRTQV hb  Chọn chiều sâu hữu ích h= 2,5m, chiều cao an toàn hs = 0,5m  Kích thước bể L x B = 2,5m x 2m  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 = 20,833m3/h, H = 10m Lắp 2 công tắc phao nổi. Công suất máy bơm : η1000 ρ HgQN bơm  η : hiệu suất máy bơm ; chọn η = 0,85 HpkWN 167,0360085,01000 1081,91000833,20   Công suất thực của máy bơm N’ = 1,2N = 1,2 x 1 =1,2 Hp Chọn bơm có công suất: 1,5Hp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 38 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Chiều rộng hầm tiếp nhận m 2 2 Chiều dài hầm tiếp nhận m 2,5 3 Chiều sâu hầm tiếp nhận m 3 4 Công suất bơm Hp 1,5 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 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 = 20,8* 6 = 124,8 (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 = 124,8 * 1,2 = 149,8 (m3) Chọn Vtt = 150 m3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 39 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ Chọn chiều cao hữu ích của bể hc = 3m Diện tích bể )(503 150 2mh VF c tt  Chọn F = 50 m2 Kích thước bể L*B = 10*5 (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 + 124,8 = 149,8 (m3) Mực nước cao nhất của bể là )(3996,250 8,149 max mF VH tt  Chọn chiều cao an toàn là 0,5 m Chiều cao của bể là H = 3 + 0,5 = 3,5 (m) Chọn H = 3,5 m Thể tích xây dựng bể điều hòa Vxd = H * F = 3,5 * 50 = 175 (m3) Đường kính ống dẫn nước vào bể v QD 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 )(6,1027,0**3600*24 500*4 **3600*24 *4 0 mmv QD ngd tb   ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 40 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ Chọn ống nhựa PVC dẫn nước vào bể điều hòa # 114 mm Công suất bơm nước thải Công suất bơm KWHgQN 71,08,0*1000 10*81,9*00579,0*1000 *1000 ***    Trong đó  Q : Lưu lượng nước thải trung bình Q = Qtbs = 5,79*10-3 m3/s  H : Chiều cao cột áp H = 10m   : Hiệu suất máy bơm  = 80% Công suất thực máy bơm lấy bằng 120% công suất tính toán Nthực = 1,2*N = 1,2 * 0,71 = 0,85KW = 1,2 Hp Cần 2 bơm có công suất 1,5 Hp hoạt động thay phiên nhau để bơm nước thải sang 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 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*150*60 = 90 (m3/h) = 0,025 (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. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 41 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ Đường kính ống phân phối khí chính v QD k kk**3600 *4  Trong đó Vk : Vận tốc khí trong ống dẫn chính, vk = 10 m/s )(4,5610**3600 90*4 **3600 *4 mmv QD k kk   Chọn ống dẫn khí # = 90 mm vào bể điều hòa là ống thép. Lượng khí qua mỗi ống nhánh )/(5,224 90 4 3 hm Qq kkkhí  Đường kính ống nhánh dẫn khí v qd khí khí**3600 *4  Trong đó  vkhí : Vận tốc khí trong ống nhánh, vkhí = 10 – 15 m/s, chọn vkhí = 12 m/s )(8,2512**3600 5,22*4 mmd   Chọn ống nhánh bằng thép, có đường kính # = 34mm Cường độ sục khí trên 1m chiều dài ống )./(1259*4 90 *4 3 mdàihmL Qq kk  Lưu lượng khí qua 1 lỗ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 42 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ   4 2** dvq lơtơlơ  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*88,14004,015 3/ ** 34 2 hmsmqlơ   Số lỗ trên 1 ống 18,33678,0 5,22  q qN lơ khí (lỗ) Chọn N = 34 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 = 3m. Hk = hd + hc + hf + H = 0,3 + 0,2 + 0,5 + 3 = 4 m. Áp lực máy thổi khí tính theo Atmosphere ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 43 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ )(39,0133,10 433,010 33,10 33,10 atmHP k mm   Năng suất yêu cầu Qkk = 90 (m3/h) = 0,025 (m3/s) Công suất máy thổi khí     KwKwn QPN k 5,106,18,0102 025,0139,134400102 134400 29,029,0    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 1,5 Hp hoạt động luân phiên nhau. Hiệu quả xử lý nước thải qua bể điều hòa Nồng độ cặn lơ lửng giảm 4%, còn lại 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 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 44 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ STT Tên thông số Đơn vị Số liệu 2 Chiều rộng (B) m 5 3 Chiều cao tổng cộng (H) m 3,5 4 Lưu lượng không khí sục vào bể (Qkk) m3/h 90 5 Cường độ sục khí (q) m3/h.mdài 2,5 6 Đường kính ống sục khí chính (D) mm 90 7 Đường kính ống sục khí nhánh (d) mm 34 8 Đường kính lỗ sục khí (d) mm 4 9 Mực nước cao nhất (h) m 3 10 Mực nước thấp nhất (hmin) m 0,5 11 Khoảng cách giữa các lỗ mm 273 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 )(42,103060*24 500* 3* mtQV  Chọn thời gian lưu từ 30 – 60 phút, chọn t = 30 phút Để quá trình tạo bông xảy ra được tốt và gradient giảm từ đầu bể đến cuối bể. Chia làm 3 bể mỗi bể có thể tích V1 = V/3 = 3,5 m3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 45 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ Chọn bể hình vuông B*L*H = 1,6m*1,6m*1,4m Chọn loại cánh khuấy là cánh guồng gồm 1 trục quay và 4 bản cách đặt đối xứng nhau. Cánh guồng cách 2 mép tường một khoảng = (1,4 – 0,9)/2 = 0,25 (m) Đường kính cánh guồng D = Chiều rộng bể - 0,25*2 = 1,6 – 0.5 = 1,1 m Đường kính cánh cách mặt nước và đáy 0,3 m. Chiều dài cánh guồng d = H – 0,3 = 1,4 – 0,3 = 1,1 m Kích thước bản cánh Chọn chiều rộng bản 0,1 m Chọn chiều dài bản 0,8 m Diện tích bản cánh khuấy f = 0,8*0,1 = 0,08 m2 Tổng diện tích 4 bản Fc = 4*f = 4*0,08 = 0,32 m2 Tiết diện ngang của bể phản ứng Fu = 1,6*1,4 = 2,24 m2 Tỷ lệ diện tích cánh khuấy: %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) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 46 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 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*0,55*8/60) = 0,3454 m/s v1 = 0,75 * (2*ð*0,3*8/60) = 0,1884 m/s Năng lượng cần thiết cho bể N = 51 * C * f * v3 # N = 51*C*f*(v13 + v23) N = 51 * 1,3 * 0,16 * (0,34543 + 0,18843) = 0,5 W Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước W = N/V = 0,5/3,5 = 0,143 W Gradien vận tốc: )(1,400089,0 143,01010 1** sWG   µ : 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 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 47 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ v1 = 0,75* (2* ð* 0,55* 6/60) = 0,259 m/s v2 = 0,75* (2* ð* 0,3* 6/60) = 0,1413 m/s Năng lượng cần thiết cho bể N = 51* C* f* (v13 + v23) N = 51* 1,3* 0,16* (0,2593 + 0,14133) = 0,21 W Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1 m3 nước W = N/V = 0,21/3,5 = 0,06 W Gradien vận tốc: )(260089,0 06,01010 1** sWG    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* 0,55* 5/60) = 0,216 m/s v2 = 0,75* (2* ð* 0,3* 5/60) = 0,118 m/s Năng lượng cần thiết cho bể N = 51* C* f* (v13 + v23) N = 51* 1,3* 0,16* (0,2163 + 0,1183) = 0,124 W Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1 m3 nước W = N/V = 0,124/3,5 = 0,035 W Gradien vận tốc: )(83,190089,0 035,01010 1** sWG   Nước từ bể phản ứng tự chảy qua bể lắng I do chênh lệch mực nước. Kết quả kiểm toán ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 48 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ STT Thông số Đơn vị Số liệu 1 Chiều dài (L) m 1,6 2 Chiều rộng (B) m 1,6 3 Chiều cao (H) m 1,4 4 Sồ bể - 3 5 Đường kính cánh guồng (D) m 1,1 6 Bán kính cánh guồng R1 m 0,55 7 Bán kính cánh guồng R2 m 0,3 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). Bảng 1.4: Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng ly tâm Giá trịThông số 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: 1,5 – 2,5 32 – 48 32 – 48 80 – 120 2 40 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 49 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ 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) (15 – 20%)D (55 – 65%)H 3 – 4,6 3 – 60 62 – 167 0,02 – 0,05 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 QA A tb ng LA : Tải trọng bề mặt (m3/m2.ngày) Chọn : LA = 40 (m3/m2.ngày)  mLQA A tb ng 25,1240 500  Đường kính bể lắng: )(99,314,3 5,12*4*4 mAD   Chọn D = 4 m Đường kính ống trung tâm: d = 20%D = 0,8 (m) Chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt I Htc = H + hn + hth + h` = 3 + 1,8 + 0,15 + 0,5 = 5,45 (m) Lấy Htc= 5,5m Chiều cao phần hình nón tgdDh nn *2      ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 50 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ Chọn á = 450 )(8,1452 4,04 2 0** mtgtgdDh nn             Chọn: Chiều cao bể lắng : H = 3 m Chiều cao phần hình nón : hn = 1,8 m Chiều cao lớp trung hòa : hth = 0,15 m Chiều cao bảo vệ : hbv = 0,5 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* 0,8 = 1,08 (m) Đường kính tấm ngăn: dh = 1,3* Dloe = 1,3* 1,08 = 1,4 (m) Khoảng cách từ mép ngoài của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm ngăn theo mặt phẳng qua trục.  dDv QL 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    mL 084,03600244,04*02,0 500*4 **   ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 51 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ Kiểm tra lại thời gian lưu nước trong bể lắng Thể tích phần lắng      mHdDW 32222 1,3638,04414,34 ****  Thời gian lưu nước )(5,1)(74,18,20 1,36 hhQ Wt tb h  Tải trọng máng tràn       ngmmngmmD QL tb ng S ./500./8,394*14,3 500 * 33  Thể tích tổng cộng của bể )(08,695,54 4*14,3 4 * 322 ** mHDV tcbêbê  Chọn Vbể = 70 (m3) Tính toán máng thu nước Chọn  Bề rộng máng: bm = 0,25 m  Chiều sâu: hm = 0,3 m Đường kính trong máng thu Dmt = D - 2*0,25 = 3,5(m) Đường kính ngoài máng răng cưa Dm = Dmt – 2*br = 3,5 -2* 0,1 = 3,3 (m) Chiều dài máng thu đặt theo chu vi bể Lm = ð*Dmt = 3,14* 4 = 12,56 (m) Tải trọng thu nước trên bề mặt máng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 52 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ    ngmmL QU m tb ng m ./8,3956,12 500 3 Tính máng răng cưa Drc = D = 4 (m) Chiều dài máng răng cưa lm = ð* Dmt = 3,14* 3,3 = 10,4 (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* 10,4 = 41,6(khe) = Chọn n = 42 khe Lưu lượng nước chảy qua một khe    ngkhemn Qq tb ng k ./9,1142 500 3 Tải trọng thu nước trên 1 máng tràn    ngmml QL m tb ng m ./1,484,10 500 3 Chiều sâu ngập nước của khe 15 22*8 2 5*** htggC q ngd k      Trong đó Cd : Hệ số chảy tràn, Chọn Cd = 0,6 è : Góc răng cưa (è = 900) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 53 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ )(75,0)(025,0 24*3600*45*81,9*2*6,0*15 8 9,11 2**2**15 8 0 5 2 5 2 mm tg tggC qh d k ng                          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 )(9624*3600*8,0*14,3 500*4* *4 mmv QD tb ng   Vậy chọn ống PVC có # = 114 mm Tính toán hệ thống thu xả cặn Thể tích phần lắng      mHdDW 32222 8,3636,04414,34 ****   Lượng cặn cần xả là 60% trong thời gian 30 phút Vậy lượng cặn cần xả = 36,8* 0,6/(60*30) = 0,012 (m3/s). Chọn vận tốc xả cặn là v = 1 m/s. Đường kính ống xả cặn là )(6,1231*14,3 012,0*4 * *4 mmv WDcan   Chọn đường kính ống dẫn bùn # = 168 mm Hiệu quả xử lý cặn 80% và tải trọng 40m3/m2.ngày. Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Đức Đạt Đức 54 SVTH: Nguyễn Trọng Vũ Mtươi = 483._.