Đề tài Khảo sát đề xuất cơ hội giảm thiểu nước thải và phương án xử lý nước thải cho công ty dệt may Hà Nội (hanosimex)

ội là một doanh nghiệp nhà nước, được thành lập 1984. Công ty thuộc khu công nghiệp phía nam Hà Nội với tổng diện tích mặt bằng cơ sở là 13,06ha Phía Đông Công ty giáp với làng Mai Động, khu dệt vải công nghiệp Phía Tây giáp làng Mai Động, Sông Kim Ngưu Phía Nam giáp đường Lĩnh Nam Phía Bắc giáp Công ty dệt 8/3 Ngoài khu vực số 1 Mai Động, Công ty còn có ba nhà máy thành viên nằm rải rác các nơi: Nhà máy sợi Vinh (Thành Phố Vinh) nhà máy dệt Hà Đông (Hà Tây); nhà máy May thêu Đông Mỹ (Huyện Thanh Trì - Hà Nội) Tại khu vực số 1 Mai Động, Công ty Dệt May Hà Nội có 6 nhà máy thành viên: nhà máy sợi; nhà máy Dệt – Nhuộm; nhà máy dệt vải Denim; nhà máy May I; May II và May III. Tổng số cán bộ công nhân viên 3200 người. Kết quả sản xuất kinh doanh năm 2002 Sợi các loại 13500 Tấn Sản phẩm dệt kim 5.050.000 Sản phẩm Khăn bông 8.000.000 Chiếc Vải denim 3.000.000 m Số lượng sử dụng nhiên liệu năm 2002 Thuốc nhuộm 38.788,48 kg Hoá chất 1.222.020,7 kg Dầu FO 2,393,689 kg Nước cho phân xưởng dệt nhuộm 1.088.264 m3 4.2 Thực trạng sản xuất tại nhà máy Dệt -Nhuộm Sơ đồ công nghệ sản xuất nhà máy Dệt - Nhuộm Nguyên liệu ban đầu là sợi đánh ống được đưa sang từ nhà máy sợi. Tại phân xưởng dệt, sợi được dệt thành vải mộc bằng các máy dệt kim. ở đây sợi không cần qua khâu hồ và giũ hồ nên không có nước thải của các công đoạn này. Có 2 loại vải sản phẩm chính hiện nay là vải Cotton 100% và vải PE/CO 65/35. Vải Cotton 100% phải qua công đoạn kiềm bóng trước khi đưa sang nhuộm hoàn tất. Trong công đoạn này vải được dung dịch hoà chất, thuốc nhuộm, tăng tính đàn hồi và ổn định kích thước. Vải PE/co không phải qua công đoạn này. Vải được đưa sang nấu tẩy để loại bỏ các tạp chất như dầu mỡ các chất tĩnh điện cho sợi PE đồng thời làm tăng khả năng thấm ướt và hấp phụ thuộc nhuộm của vải. Sau khi nấu tẩy vải phải được giặt một số lần để nhuộm màu nhạt được tẩy bằng H2O2 còn vải để nhuộm các màu đậm không cần tẩy bằng H2O2. Sau khi nấu tẩy, vải được đưa sang nhuộm để tạo màu sắc theo yêu cầu, sau đó qua công đoạn cầm màu để giữ cho có độ bền màu cao đối với việc giặt giũ và tác dụng của ánh sáng. Các sản phẩm màu trắng sau khi được tẩy trắng cần đưa qua công đoạn lơ quang học để thu được độ trắng và hình thức sản phẩm thích hợp. Sau khi được tạo màu, vải được vắt nước, xả khô hoặc mở khổ và đưa sang hoàn tất để ổn định kích thước và chất lượng bề mặt Sau đó vải được đưa sang nhà máy May để cắt, may thêu thành các sản phẩm dệt kim. Một phần nhỏ sợi được nhuộm (nhuộm bobin) rồi mới đem dệt để tạo được các mẫu mã dệt kim phong phú  Kiềm bóng Vải mộc cotton 100% H2O, NaOH Dịch làm bóng Giặt làm bóng H2O, hoá chất Vải mộc PE/CO Nấu tẩy NaOH, chất trợ H2O Giặt đuổi H2O Giặt nóng 800C H2O, H2O2 Giặt axit (vải Cotton) CH3COOH, H2O Giặt lạnh H2O Nhuộm H2O, thuốc nhuộm hoá chất Giặt đuổi H2O Giặt axit 500C H2O, CH3COOH Giặt xà phòng80-980C H2O, Hoá chất Giặt nóng 800C H2O Cầm mầu 400C H2O, hoá chất Nước thải, mang tính axit Nước thải giặt Nước thải Nước thải Nước thải Nước thải Nước thải mang màu, thuốc nhuộm dư, hơi hoá chất Nước thải Nước thải Nước thải Nước thải Nước thải Hơi  Giặt lạnh H2O Nước thải Văng, sấy Hồ hoàn tất Hồ làm mềm , Hồ mép biên Vắt Nước thải Xẻ khổ, mở khổ Nước rửa Sản phẩm Nước ngưng Hình 4: Sơ đồ công nghệ sản xuất của nhà máy dệt nhuộm Bảng 8 : Tình hình tiêu thụ nguyên liệu và năng lượng Nhà máy Dệt - Nhuộm (tháng 12/2003) 1 Sản phẩm Vải Cotton 100% 75.207kg ồ = 132.857 kg Vải PE/co 65/35 57.65kg 2 Thuốc nhuộm Lượng 3.121,403 kg Mức sử dụng 0,0235 kg TN/kg vải 3 Hoá chất Lượng 108.773 kg Mức sử dụng 0,8187 Kg HC/1kg vải 4 Dầu FO Lượng 207257 Kg Mức sử dụng 1,56 Kg/FO/1kg vải 5 Điện Lượng 304.571 KW Mức sử dụng 2,3 KW/1kg vải 6 Nước Lượng 78385 m3 Mức sử dụng 0,59 m3/1kg vải Chương 5: thực trạng môi trường tại nhà máy dệt nhuộm 5.1. Khí thải, tiếng ồn, nhiệt: Ô nhiễm chỉ yếu trong phân xưởng dệt kim là bụi bông và tiếng ồn. Theo số liệu báo cáo của Công ty, chất lượng không khí ở phân xưởng dệt kim là: hàm lượng bụi vải 600 á 650 hạt/cm3 không khí. Còn tại phân xưởng nồi hơi sử dụng dầu FO với lượng dầu khoảng 2400 tấn/năm thì hàm lượng bụi là 65,5 mg/m3 SO2 là 1900 mg/m3, NOx là 389mg/m3, CO là 0,16 mg/m3 [15] Tại phân xưởng tẩy nhuộm, do việc sử dụng các quá trình có nhiệt độ cao và dùng nhiều nước nên lượng hoá chất và thuốc nhuộm trong không khí khá lơn. Qua quan sát có thể thấy môi trường không khí ở đây bị ô nhiễm, nóng, gây khó thở. Ngoài ra, ô nhiễm tiếng ồn cũng đáng kể. Vì vậy Công ty cần có những biện pháp khắc phục để giảm những tấc động có hại đối với người lao động. 5.2. Chất thải rắn Chất thải rắn chủ yếu là vải vụn, sợi bông, bao đựng hoá chất và rác thải sinh hoạt. Công ty có khu chứa rác bên cạnh bờ mương. Tại đây, rác thải được phân loại theo từng khoang, mỗi khoang chứa rác thải của từng nhà máy, phân xưởng. Công ty đã có kế hoạch thu gom và xử lý các loại chất thải này. Vải vụn được đem bán còn rác thải được công ty môi trường đô thị chuyển đi. 5.3. Nước thải - Hệ thống cấp nước Nước sử dụng cho toàn bộ quá trình sản xuất và sinh hoạt là do nhà máy tự khai thác từ nguồn nước ngầm. Nhà máy có 4 giếng khoan với công suất thiết kế là 200m3/h, thực tế là 150 á 170m/m3. Các máy bơn này không hoạt động liên tục mà thay thế nhau để bảo đảm lượng nước khai thác vừa đủ cho khả năng xử lý. Nước ngầm được xử lý bằng một hệ thống giàn phun mưa để khử sắt, sau đó qua lắng và lọc bằng cát thạch anh rồi đưa sang bể chứa. Từ đây, nước được cấp cho các nhu cầu công nghệ, sinh hoạt, vệ sinh. Với những công đoạn cần được làm mềm thì nước từ bể chứa được bơm qua 6 thiết bị trao đổi ion (mỗi thiết bị có công suất 15m3/h) rồi đưa thẳng đến công đoạn đó. Các thông số đo đối với nước cấp: Thông số Trước xử lý Sau xử lý Fe 12 á 14mg/l <0,055mg/l Thỉnh thoảng lên 0,083mg/l Độ cứng (độ Đức) 5 á 6 Nồi Hơi < 0,5 Nhuộm: < 0,3 PH ổn định 6,8 á 7,2 Độ Đức = 17,62 g CaCo3/lít Hệ thống thoát nước Hệ thống thoát nước của phân xưởng nhuộm hoàn tất của nhà máy Dệt – Nhuộm bao gồm kênh hở và cống kín. Toàn bộ hệ thống thoát nước này ở điều kiện hoạt động tốt, được bảo hành thường xuyên nên tránh được hiện tượng ứ động ngập lut. Nước thải của các quá trình tẩy, giặt, nhuộm, nước thải ra ngoài theo các cống ở bên trong nhà máy. Song vẫn có một số điểm hoặc đoạn cống hở gây hiện tượng bốc hơi hoá chất khi nước thải có nhiệt độ cao làm ảnh hưởng đến môi trường bên trong nhà máy và sức khoẻ công nhân trong khu vực Nhà máy vừa đặt mới các nắp cống ở những đoạn bị hở nên đã giảm được tình trạng này. Các cống của nhà máy đổ ra kênh chính nằm tiếp giáp với Công ty 8/3. Thông thường nước thải ra kênh theo áp lực dòng nước. Tuy nhiên vào mùa mưa, khi có nước mưa ứ đọng, nhà máy vẫn phải sử dụng hệ thống bơm để bơm nước ra kênh. - Ước tính lượng nước sử dụng công ty. - Nước công nghệ 2.613 m3/ngày Gồm nước tẩy giặt nhuộm 1553 m3/ngày Nước làm mát 760 m3/ngày Nước sản xuất hơi 200 m3/ngày Nước vệ sinh 100 m3/ngày - Nước sinh hoạt 640 m3/ngày - Tổng lượng nước sử dụng 3253 m3/ngày Nước thải của Nhà máy Dệt – Nhuộm chứa một lượng khá lớn hoá chất, thuốc nhuộm, các chất bẩn, dầu mỡ, độ màu cao... cụ thể: - Nước thải trong dây chuyền tẩy nhuộm có pH cao, pH = 10,5 á 11,4 - Hàm lượng BOD5 , CODcao . Thấp nhất là BOD5 = 44mg/l COD = 264 mg/l (công đoạn giặt). Cao nhất là BOD5 = 864mg/l COD = 3665 mg/l (công đoạn nấu). Tất cả đều cao hơn TCCP - Tổng hàm lượng chất rắn (TS) và độ màu cao. Tuy nhiên rất khác nhua giữa các công đoạn. Trong công đoạn nhuộm, nước thải có độ màu cao nhất (36,348 Pt – Co) và TS lên tới 61.804 mg/l. Bảng 9 : Đặc tính nước thải các công đoạn trong dây chuyền tẩy nhuộm[14] Thông số Đơn vị Nấu Tẩy trắng Nhuộm Giặt TCVN 5945-1995 (Cột B) PH - 11,4 10,5 10,96 10,6 5,5 á 9 BOD5 mg/l 864 732 300 55 50 COD mg/l 3.665 2.189 1.323 264 100 TS mg/l 4.171 3.912 - 7.530 - SS mg/l 13 38 71 34 100 Độ màu Pt - Co 598 206 36.348 2.187 - (Ngày lấy mẫu 25/2/2002) Còn nước thải tổng hợp phân xưởng nhuộm hoàn tất được kết hợp từ nhiều nguồn khác nhau. Mỗi công đoạn có đặc trưng riêng nên nước thải tổng hợp có sự dao động lớn về đặc tính. Nhìn chung, nước thải tổng hợp mang tính kiềm mạnh, pH dao động trong khảng 8,1 á 11 - Độ màu, TS cao và khác nhau tuỳ theo thời điểm lấy mẫu. Độ màu lên tới 6031 Pt - Co. - Do có sự pha loãng nước thải từ nhiều công đoạn nên hàm lượng COD, BOD5 của nước thải tổng hợp thấp hơn so với một số công đoạn chính. Tuy nhiên vẫn còn ở mức cao BOD5 = 68 á 180mg/l, COD – 248 á 662mg/l. Bảng 10: Đặc tính nước thải tổng hợp Thông số Đơn vị Các mẫu thải TCVN 5945-1994 (Cột B) M1 M2 M3 M4 M5 PH - 11 8,1 10,67 9,3 9,11 5,5 á9 BOD5 mg/l 100 85 180 80 68 50 COD mg/l 591 305 662 300 248 100 TS mg/l 1.926 784 - 627 553 - SS mg/l 53 28 320 19 14 100 Độ màu Pt - Co 775 804 6.031 594 486 - (Các mẫu M1, M2, M3, M4, M5 được lấy theo ca các ngày 25/2, 11/3 và 8/4/2002) Phần 3: Đề xuất giải pháp kiểm soát nước thải chương 6: phương pháp ngăn ngừa và giảm thiểu 6.1 Phương pháp ngăn ngừa và giảm thiểu: 6.1.1 Việc sử dụng nước trong nhà máy Mục đích sử dụng Lưu lượng nước (m3/ngày) Nước sản xuất hơi Nước làm mát Nước vệ sinh Nước tẩy giặt nhuộm Nước sinh hoạt 200 760 100 1553 640 Tổng 3253 Nhà máy dệt nhuộm đã thực hiện việc tuần hoàn lượng nước ngưng và nước làm mát nên đã tiết kiệm được : 200 + 760 = 960 m3/ngày Khoảng 65 - 80% lượng nước cấp cho một người trở thành nước thải [1] nên lượng nước sinh hoạt thải ra là: 0,75 . 640 = 480 (m3/ngày) Lượng nước thải từ quá trình sản suất là 1663 m3/ngày gồm: Nước tẩy giặt nhuộm 1553 m3/ngày Nước vệ sinh 100m3/ngày 6.1..2 Tính toán định lượng nước thải cho một tấn sản phẩm Trung bình mỗi mét vải qua 12 khâu tẩy - nhuộm - giặt với dung tỷ 1:10 và 2 khâu giặt đuổi với tốc độ 1200 l/ phút trong 5 phút 12 khâu tẩy - nhuộm - giặt với dung tỷ 1:10 ( nghĩa là ở mỗi khâu, 1kg vải tiêu tốn 10 lít nước) Vậy 1kg vải tiêu hao 12 . 10 = 120 lit = 0,12 m3 nước đ 1 tấn vải tiêu hao 1000 . 0,12 = 120 m3 2 khâu giặt đuổi với tốc độ 1200 l/phút trong 5 phút (thường mỗi mẻ vải là 400 kg vải) Vậy 400 kg vải tiêu hao 1200 . 5 . 2 = 12000 (l) =12 m3 đ 1 tấn vải tiêu hao 12. 1000/400 = 30m3 nước Tổng lượng nước tiêu hao cho một tấn sản phẩm là 120 + 30 = 150 m3 nước / 1 tấn vải Lượng nước cần dùng cho 132857 kg vải / tháng là: - Lượng nước tẩy – giặt – nhuộm là: 150 . 132857/ 1000 = 19928,55 m3 /tháng = 665 m3/ngày - Lượng nước dùng cho các công đoạn khác như pha dung dịch làm bóng, pha hồ ... vào khoảng 50 m3/ngày Vậy tổng lượng nước cần dùng là : 665 + 50 = 715 m3/ngày Thực tế, để thực hiện tẩy - nhuộm - giặt 132857 kg vải/ tháng nhà máy đã tốn 1553 m3 nước/ ngày Vậy lượng nước chảy tràn, rò rỉ là: 1553 - 715 = 838 m3/ngày Để ngăn ngừa giảm thiểu lượng nước chảy tràn, rò rỉ này có thể thực hiện các biện pháp giảm thiểu trong quá trình sản xuất như sau: Thường xuyên kiểm tra hệ thống nước cấp, tránh rò rỉ, thủng đường ống , vòi nước để chảy tràn không mục đích, gây lãng phí. Tăng cường công tác kiểm tra, bảo dưỡng thiết bị đảm bảo thiết bị luôn làm việc ở trạng thái tốt nhất. Sắp xếp, phân phối các mẻ nhuộm hợp lý, vải màu nhạt nhuộm trước, vải màu đậm nhuộm sau để giảm lần vệ sinh thiết bị, giảm lượng nước vệ sinh Sử dụng dung tỷ tẩy - nhuộm - giặt hợp lý theo đúng đơn công nghệ, tránh lãng phí chảy tràn. Công nghệ và thiết bị của công ty làm việc theo phương thức gián đoạn với dung tỷ 1:10, dung tỷ này ở mức trung bình, nếu có thể thay thế thiết bị thì vẫn có thể giảm dung tỷ để tiết kiệm lượng nước sử dụng, lượng hơi và lượng hoá chất. Giảm số lượng vải phải nhuộm lại do không đạt yêu cầu, có thể sử dụng hệ thống tự động kiểm soát mầu, điều khiển bằng máy tính. Lắp đặt hệ thống đồng hồ nước cho các thiết bị nấu tẩy, nhuộm làm bóng và đưa ra định mức sử dụng, tính thưởng phạt rõ ràng. Giáo dục ý thức tiết kiệm nước và bảo quản hệ thống cấp nước để mỗi cán bộ, công nhân viên của công ty đều cảm thấy ý thức trách nhiệm của mình trong vấn đề này. Giảm ô nhiễm kiềm trong nước thải từ công đoạn làm bóng, tại nhà máy, vải cotton đựơc làm bóng ở nhiệt độ thấp (15 á 180 C), thời gian lưu khoảng 30 á 40 s, nồng độ NaOH 220 á225 mg/l. Người ta có thể thay phương pháp làm bóng lạnh bằng phương pháp làm bóng nóng với nhiệt độ 60 á 700, thời gian lưu giảm còn 20s và lượng kiềm tiết kiệm được 7 á 10%. Hiện nay phương pháp kết hợp giữa làm bóng nóng và tận thu xút bằng phương pháp cô dặc đang được ứng dụng ở một số nứơc như áo, Đức, Thuỵ Sĩ... Bằng phương pháp cô đặc này có thể thu hồi xút để sử dụng lại. Hơi thứ của quá trình cô đặc được quay lại sử dụng cho làm nóng dung dịch kiềm [1] Bằng phương pháp này, có thể tiết kiệm được 15% lượng nước, 15% lượng hơi và 25% lượng xút so với làm bóng lạnh. Ngoài ra, phương pháp này còn có ưu điểm khác như tiết kiệm hoá chất để trung hoà khi giặt, làm giảm ô nhiễm nước [1] Hạn chế sử dụng các hoá chất trơ, thuốc nhuộm khó phân huỷ sinh học. Nên sử dụng các loại hoá chất, thuốc nhuộm ít ảnh hưởng tới môi trường, có độ tận trích cao và thành phần kim loại trong thuốc nhuộm nằm trong giới hạn tiêu chuẩn cho phép, không gây độc hại cho môi trường 6.2 Xử lý nước thải 6.2.1 Mục đích Mục đích của việc thiết kế, xây dựng, lựa chọn công nghệ xử lý nước thải nhằm đảm bảo các yêu cầu sau: Xử lý triệt để nước thải thoát ra tại nhà máy đạt các tiêu chuẩn TCVN 5945 –1995 ( loại B) về nước thải công nghiệp Công nghệ cho hiệu suất làm sạch cao, có độ tin cậy và đã được ứng dụng ở nhiều nơi Các thiết bị sử dụng trong các công trình đơn vị thuộc nhóm thiết bị phổ biến, thuận lợi cho việc thay thế sửa chữa. Công nghệ thích ứng và có khả năng kiểm soát khống chế những biến động về lưu lượng và nồng độ các chất bẩn của nứơc thải. 6.2.2 Các thông số thiết kế Lưu lượng nước thải sản xuất theo tính toán lấy bằng giá trị trung bình giữa lượng nước thải thực tế và lượng nước thải sau khi đã thực hiện giảm thiểu Q1 = 1200m3/ngày với các đặc tính nước thải: COD = 520 mg/l BOD5 = 170mg/l TS = 1263 mg/l SS = 120 mg/l pH = 11 Độ mầu = 2100 ( Pt - Co) Lưu lượng nước thải sinh hoạt Q2 = 480 m3/ngày với đặc tính [1] COD = 500 mg/l BOD5 = 250mg/l TS = 720 mg/l SS = 220 mg/l pH = 6,8 P = 8 mg/l N = 40 mg/l Nước thải sinh họat và nước xản suất qua mương thoát và đưa vào hệ thống xử lý Lưu lượng nứơc thải : Q = 1200 +480 = 1680 m3/ngày COD = (480 . 500 + 1200 . 520)/ 1680 = 510 mg/l BOD5 =( 480 . 250 + 1200 . 170)/ 1680 = 195 mg/l TS = ( 480 . 720 + 1200 . 120) / 1680 = 1108 mg/l SS = (480. 220 + 1200 . 120)/ 1680 = 150 mg/l N = 480. 40 / 1680 = 11,43 mg/l P = 480 . 8/ 1680 = 2,3 mg/l Vậy các thông số thiết kế là: Q = 1680 m3/ngày = 70 m3/h = 0,02 m3/s Thông số pH COD (mg/l) BOD5 (mg/l) TS (mg/l) SS (mg/l) N (mg/l) P (mg/l) Độ mầu Pt – Co Nước thải 11 510 195 1108 150 11,43 2,3 2100 TCVN 5945-1995 5,5-9 100 50 - 100 60 6 - 6.2.3. Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lí nước thải Cặn và các chất thải được thu gom Nước thải vào Song chắn rác Bể lắng cát Bể điều hoà Bể đông keo tụ Bể aeroten Bể lắng đợt 2 Bể phản ứng kết hợp bể lắng đứng đợt 1 H2SO4 Phèn nhôm PAA Bùn tuần hoàn Hồ chứa và phân huỷ cặn yếm khí Bùn cặn Nước thải Nước thải đã xử lí Không khí nén Thuyết minh sơ đồ: - Song chắn rác: Đầu tiên, nước thải nhà máy qua song chắn rác để loại bỏ các tạp chất thô, rác, vỏ hộp... ra khỏi dòng thải - Bể lắng cát: Tiếp theo, nước thải qua bể lắng cát và những hạt cặn có kích thước 0,2 đến 2 mm được giữ lại ở đây. Bể lắng cát được thiết kế có 2 ngăn để thay phiên nhau làm việc và cạo cặn. Giữa 2 ngăn có mương xả sự cố. Cặn được thu ở phía cuối bể. - Bể điều hoà: Sau khi qua bể lắng cát, nước thải chảy vào bể điều hoà. ở đây, lưu lượng dòng nước thải, pH, nồng độ chất ô nhiễm ... được khuấy trộn đảo đều tạo ra hỗn hợp đồng nhất nhờ phương pháp sục khí nén. Do quá trình xử lí tiếp theo là đông keo tụ hoá học bằng phèn nhôm đòi hỏi pH = 6,5 đến 8,5 nên nước thải mang tính kiềm (pH =11) cần được trung hoà. Lợi dụng luôn cường độ khuấy trộn của khí nén, đưa dung dịch H2SO4 98% vào bể để trung hoà nước thải. Dung dịch H2SO4 98% được đưa vào bể nhờ bơm định lượng và bộ điều chỉnh pH tự động. -Bể trộn đông keo tụ: Nước thải dệt nhuộm có độ màu cao và có chứa một hàm lượng không nhỏ các chất ô nhiễm tồn tại ở dạng keo hay huyền phù không tan (SS). Sử dụng phèn nhôm Al2(SO4)3.18H2O để kết tụ các hạt lơ lửng trên thành các bông nhỏ. Phèn nhôm được hoà trộn đều với nước thải nhờ cánh khuấy. -Bể phản ứng xoáy hình trụ kết hợp với bể lắng đứng: Bể gồm một ống hình trụ đặt ở tâm bể lắng đứng. Nước thải và phèn nhôm sau khi đã được hoà trộn đều sẽ được đưa sang bể phản ứng. Bể phản ứng có chức năng hoàn thành nốt quá trình keo tụ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc giữa các hạt keo và cặn bẩn, tạo nên những bông cặn có kích thước đủ lớn và được giữ lại ở bể lắng . Để tăng cường quá trình keo tụ, tăng hiệu suất làm việc đưa thêm chát trợ keo tụ PAA vào bể phản ứng. Nước lắng trong sau khi đã được khử SS và độ màu đáng kể, nước được thu vào máng bố trí vòng xung quanh bể và đưa sang bể aeroten. - Bể aeroten: Nước thải chứa nhiều chất hữu cơ hoà tan và một số chất vô cơ được đặc trưng bởi chỉ tiêu BOD và COD. Các chất này sẽ được các vi sinh vật hiếu khí sử dụng làm chất dinh dưỡng, oxi hoá sinh hoá và tạo nên sinh khối ( bùn hoạt tính). Để đảm bảo hoạt động sống của các vi sinh vật hiếu khí, cần cung cấp oxy liên tục bằng máy nén khí. Sau quá trình này, nước thải được chuyển sang bể lắng đứng đợt 2. - Bể lắng đứng đợt 2 : ở đây, bùn được lắng xuống đáy bể. Bùn lỏng này một phần được tuần hoàn cho bể aeroten còn lượng bùn dư được đưa đi xử lí. Nước thải tương đối trong đạt tiêu chuẩn loại B được thải ra mương thoát chung của thành phố. - Hồ chứa và phân huỷ cặn yếm khí nén bùn: Bùn cặn từ bể lắng đợt 1 và đợt 2 có chứa nhiều chất hữu cơ có khả năng phân huỷ, dễ bị thối rữa và có các vi khuẩn có thể gây độc hại đối với môi trường. Chúng được đưa qua hồ chứa và phân huỷ cặn yếm khí nén bùn để xử lí trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Nước thải từ hồ chứa được đưa về bể lắng đợt 1 để xử lí. 6.3 Tính toán thiết kế các thiết bị chính trong dây chuyền xử lý nước thải 6.3.1 Song chắn rác Nhiệm vụ của song chắn rác: Tách và giữ lại các tạp chất thô như rẻ, rác, vỏ đồ hộp, các mẩu đá, gỗ và vật thể khác Song chắn làm bằng thép, đặt nghiêng một góc 600 so với mặt phẳng ngang Chiều dầy thanh chắn S = 10 mm =10-2 m Khoảng cách giữa các thanh: b = 16 mm = 1.6.10-3 m Vận tốc nước thải chảy qua song chắn: VS = 0.8 m/s Số lượng khe hở song chắn [2] q: lưu lượng tính toán nước thải; q = 70m3/h = 0.02 m3/s h1: độ sâu nước ở chân song chắn; h1=0.3 m k0: hệ số tính đến sự thu hẹp dòng chảy; k0=1.05 b =1.6.10-3m VS = 0.8m/s Số thanh của song chắn là 6+1 =7 (thanh) Chiều rộng buồng đặt song chắn BS = S.(n+1) + b.n BS = 10-2. (6+1)+ 1.6.10-3.6 BS =1,03 (m) Chiều dài buồng đặt song chắn - Chiều dài đoạn mở rộng (góc 200) BK: Chiều rộng mương dẫn nước tới và ra khỏi song chắn, chọn BK=0,6 (m) Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn L2 = 0,5. L1 = 0,5. 0,6 = 0,3m Tổn thất áp suất của dòng thải khi chảy qua song chắn [1] v: vận tố dòng chảy trước song chắn p: hệ số tính đến tăng trở lực do song chắn bị bít kín bởi vật thải ( thường lấy p =3) g: gia tốc trọng trường; g = 9,81m/s2 x: trở lực cục bộ của song chắn [1] S = 10-2m, a =600 b = 1,6.10-3m b: yếu tố tính đến hình dạng của thanh chắn; b =1,67 suy ra: suy ra: Qua song chắn rác, TS giảm được 10%, SS giảm 5%, COD giảm 5% Chỉ tiêu pH COD mg/l BOD5 mg/l TS mg/l SS mg/l N mg/l P mg/l Độ mầu Pt - Co Đầu vào 11 510 195 1108 150 11,43 2,3 2100 Đầu ra 11 484 195 997 143 11,43 2,3 2100 6.3.2 Bể lắng cát Bể lắng cát được thiết kế để tách các tạp chất rắn vô cơ không tan có kích thước từ 0,2 đến 2mm ra khỏi nước thải. Chọn loại bể lắng cát ngang, tiết diện hình chữ nhật. Có thể chia thành 2 ngăn để luân phiên nhau làm việc và cạo cặn. Việc cạo cặn có thể tiến hành thủ công Vậ tốc lắng của các hạt hình cầu trong nước được tính theo công thức của định luật Stoke: (m/s) rh khối lượng riêng của hạt rắn rh = 1500 kg/m3 r1: khối lượng riêng của chất lỏng r1= 1000 kg/m3 m:độ nhớt của chất lỏng m(400C) = 0,656.10-3 g = 9,81 m/s2 đ u = 0,0166 m/s = 16,6 m/s Diện tích mặt cắt ngang của vùng lắng: A = Q/ u = 0,02/ 0,016 = 1,2 m2 Thời gian lưư trong bể lắng cát: t = 60s [1] Thể tích bể lắng cát: V = Q.t = 0,02.60 = 1,2 m3 Chiều cao vùng lắng là: H1 = V/A = 1,2 / 1,2 = 1 m Chiều cao bể là H = H1 + h1 + h2 = 1,3 m Với h1 chiều cao phần lắng cặn h1 = 0,1 m h2 : chiều cao dự trữ h2 = 0,2 m Vậy kích thước của bể lắng cát như sau : H = 1,3 m L = 1,72 m B = 0,7 m Qua bể lắng cát, TS giảm 60%; COD giảm 5%, SS giảm 5% Chỉ tiêu PH COD mg/l BOD5 mg/l TS mg/l SS mg/l N mg/l P mg/l Độ mầu Pt - Co Đầu vào 11 484 195 997 143 11,43 2,3 2100 Đầu ra 11 459 195 398 136 11,43 2,3 2100 3.3.3. Bể điều hoà a. Bể điều hoà - Chọn bể điều hoà có thiết diện hình chữ nhật - Chiều sâu của bể thường được thiết kế từ 1,5 đến 2m. - Bể được dùng để điều hoà lưu lượng và chất lượng nước thải. - Bể có hệ thống sục khí để khuấy trộn đảo đều nước thải trong bể. Chọn thời gian lưu trong bể là T =2h Dung tích của bể điều hoà là: V = Q . T =70 . 2 = 140 m3 Kích thước của bể được chọn như sau: H = 1,7m + 0,3m dự trữ L = 12m B = 7m Do nước thải dệt nhuộm có độ kiềm cao (pH = 11) nên cần được trung hoà. Mặt khác, quá trình xử lý tiếp theo là đông keo tụ bằng phèn nhôm cũng đòi hỏi pH = 6,5 á 8,5 để hiệu quả xử lý đạt được cao nhất. Chọn phương pháp trung hoà bằng dung dịch H2SO4 . Dung dịch H2SO4 98% được hoà trộn ở bể chứa và được bơm định lượng vào bể điều hoà. b.Tính toán lượng H2SO4 cần dùng: Nước thải có pH = 11 đ [H+] = 10-11 [OH-] = 10-3 Phản ứng trung hoà: H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O 98 2.40 Hệ số a = 98 : 80 = 1,225 Lượng NaOH có trong dòng thải là: MNaOH = 10-3.1680.40 = 67,2 (kg/ngày) Lượng H2SO4 cần dùng để trung hoà là: MH2SO4 = 1,225.67,2 = 83,32 (kg/ngày) Lượng H2SO4 thực tế cần dùng là: Chọn hệ số dự trữ bằng 1,1 MH2SO4 = (1,1.83,32) : 0,98 = 93,5 (kg/ngày) Khối lượng riêng của dung dịch H2SO4 98% là 1836,5 kg/m3 Dung tích thùng trộn là c. Hệ thống cấp khí cho bể điều hoà - Chọn phương pháp cấp khí là bơm khí nén vào các đường ống có đục lỗ bố trí đều dưới đáy bể - Các đường ống dẫn khí được đặt cách đáy 0,2 m - Khoảng cách giữa các ống dẫn khí là l1 = 0,6 m Số ống dẫn khí đặt vuông góc với chiều dài bể là (ống) Lưu lượng không khí cần phải thổi vào ngăn điều hoà là Qkk = n.B.qkk B : chiều rộng bể = chiều dài ống dẫn khí = 7 m Qkk : cường độ thổi khí tính cho 1m chiều dài ống qkk = 5 m3/m.h đQkk = 20.7.5 = 700 (m3/h) Vận tốc khí đi trong ống dẫn là v1 = 15 m/s Tiết diện của ống dẫn là s1 = 6,48.10-4 (m2) Đường kính ống dẫn khí là Các lỗ phun khí có kích thước d2 = 2 mm Vận tốc khí đi qua lỗ là v2 = 30 m/s Diện tích phun khí của 1 lỗ là: Số lỗ khí trên 1 đường ống dẫn khí là: (lỗ) Khoảng cách giữa các lỗ khí là: Tổn thất thuỷ lực của ống dẫn khí là: l : chiều dài ống dẫn l = 7 m D: đường kính ống dẫn D = 0,03 m V : vận tốc khí đi trong ống dẫn v =15 m/s r : tỷ trọng của không khí r = 1,29 kg/m3 g = 9,81 m/s2 l : hê. số ma sát l = 0,024 đ Tính tương tự hệ thống sục khí trong bể aeroten, công suât của máy nén khí là: kW Trong đó G = (700.1,29):3600 = 0,251 kg/s R =8,314 T1 = 293 K đ P = 9 (kW) N = 0,285 h = 0,7 P2 = 1,34 at , P1 = 1 at 6.4.Bể đông keo tụ: Tính toán lượng chất đông tụ cần dùng. Chọn chất đông tụ là phèn nhôm Al2(SO4)3..18H2O Thông thường phèn nhôm đạt hiệu quả keo tụ cao nhất khi pH =6,5 á 8,5 Khi nhiệt độ của nước cao, tốc độ keo tụ xảy ra nhanh chóng, hiệu quả keo tụ đạt được càng cao, giảm lượng phèn cho vào nứơc, ở nhiệt độ 35-400C rất thích hợp cho việc sử dụng phèn nhôm Xử lý nước đục có SS = 136 mg/l. Theo TCXD-33: 1995 [6]: liều lượng phèn nhôm không chứa nước cần dùng là 40 á 60mg/l. Chọn PAl = 60 mg/l [4] Xử lý nước có độ mầu PAl =4 mg/l [4] M: độ mầu của nứơc nguồn tính theo thang mầu Pt - Co M = 2100 Pt - Co đ PAl = 183,3 mg/l Để xử lý nước vừa đục vừa mầu, liều lượng phèn nhôm khan được chọn là : PAl =184mg/l Ngoài ra, để tăng cường qúa trình keo tụ, tăng hiệu suất làm việc của các công trình xử lý, dùng thêm chất trợ keo tụ Poliacrilanit (PAA) với liều lựơng 3mg/l Lượng phèn nhôm cần dùng trong một ngày là MP = 184.10-3.1680 = 309,12 kg/ ngày @ 310 kg/ngày Lượng PAA cần dùng trong một ngày là: mPAA= 3.10-3.1680 = 5 kg/ngày Bể hoà trộn phèn: Có nhiệm vụ hoà tan phèn cục. Phèn cục được hoà tan và trộn vào trong bể bằng cánh khuấy Dung tích bể hoà trộn phèn: (m3) [4] trong đó: Q: lưu lượng nứơc xử lý: Q = 70m3/h n: thời gian giữa hai lần hoà tan phèn n = 12h PP : liều lựơng phèn cho vào nước (g/m3) PP =184 mg/l = 184 g/m3 bh: nồng độ dung dịch phèn trong thùng hoà trộn bh = 4-10%. Chọn bh = 7% = 0,07 g : khối lượng riêng của dung dịch g = 1tấn /m3 =106g/m3 đ Chọn hai bể hoà trộn phèn, kích thước mỗi bể : 1x1x (1,1 + 0,2 m) Bể trộn: Chọn bể trộn cơ khí , vuông, có cánh khuấy, tỷ lệ chiều cao và chiều rộng là 2:1 Ưu điểm: có thể điều chỉnh cường độ khuấy trộn theo ý muốn Nguyên tắc làm việc: nước và hoá chất đựơc đưa vào phía đáy bể, sau khi hoà trộn đều sẽ thu được dung dịch ở trên mặt bể để đưa sang bể phản ứng Chọn cánh khuấy chân vịt 2 cánh Hệ số sức cản của nước K=1 Giá trị Gradien vận tốc G = 800.s-1 Thời gian khuấy trộn: t =30s Dung tích bể trộn V =Q.t = 0,02 . 30 = 0,6(m3) Chọn kích thước bể trộn: a . a . h = 0,8 . 0,8 . 1 = 0,64 m3 Đường kính cánh khuấy : D = 0,5 . a = 0,5 . 0,8 = 0,4 (m) Chiều rộng cánh khuấy: B = 0,5 . D = 0,5 . 0,4 = 0,2 m Năng lượng cần thiết để cho cánh khuấy chuyển động trong nước [8] G =800.s-1, V= 0,6 m3 m: độ nhớt dộng lực của nứơc: m = 0,001 đ P = (800)2. 0,6 . 0,001 = 384 (w) Hiệu suất của động cơ h = 80% đ công suất của động cơ là 384. 100/ 80 = 480 (w) Số vòng quay của máy khuấy trong nứơc : [8] P = 480W K = 1 D = 0,4 m Khối lượng riêng của chất lỏng rNT = 1200kg/m3 n = 4,24 vòng /s = 254 vòng/ phút. Thiết bị phản ứng tạo bông kết tủa Nước và chất phản ứng sau khi đã được hoà trộn đều trong bể trộn sẽ được đưa sang bể phản ứng. Bể phản ứng có chức năng hoàn thành nốt quá trình keo tụ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc và kết dính giữa các hạt keo và cặn bẩn trong nước để tạo nên những cặn bông đủ lớn và được giữ lại trong bể lắng Chọn bể phản ứng xoáy hình trụ. Bể gồm 1 ống hình trụ đặt ở tâm bể lắng đứng. Nước đã được trộn đều chất phản ứng từ bể trộn chuyển sang bể phản ứng theo đường ống có gắn vòi phun ở phía cuối ống. Hai vòi phun được đặt đối xứng nhau qua tâm bể, có hướng phun ngược nhau và chiều phun nằm trên phương tiếp tuyến với đường chu vi của bể Nước ra khỏi miệng phun với tốc độ lớn ( vphun = 2-3m/s) chảy quanh bể tạo thành chuyển động xoáy từ trên xuống. Các lớp nước ở bán kính quay khác nhau sẽ có tốc độ chuyển động khác nhau, tạo điều kiện cho các hạt cặn, keo va chạm kết dính với nhau thành bông cặn Để triệt tiêu chuyển động xoáy và phân phối nước đều vào bể lắng, người ta đặt 1 khung chắn ở dưới đáy bể phản ứng. Khung chắn có ô hình vuông kích thước 0,5 x 0,5 m, chiều cao khung chắn lấy bằng 0,8 m Thời gian lưu trong bể phản ứng t = 20 phút Thể tích bể phản ứng: V = Q. t = (70/60).20 = 23,3 m3 Chọn hai bể, mỗi bể có V =12m3 Chiều cao bể phản ứng H= 0,9. chiều cao vùng lắng bể lắng. đ chiều cao bể phản ứng H = 0,9 . 4 = 3,6 m Diện tích bề mặt phản ứng: Đường kính bể phản ứng Lưu lượng nước đi vào mỗi bể qb= 0,02/2 = 0,01m3/s Tốc độ nước chảy trong ống dẫn vào bể là v = 0,8 m/s Đường kính ống dẫn nước vào bể là Miệng phun đặt cách thành buồng phản ứng là 0,2. Dpư = 0,2 . 2 = 0,4 m Đường kính miệng phun m: hệ số lưu lượng đối với miệng phun hình nón có góc nón b = 250 đ m = 2,5 m/s chọn df = 80mm Chiều dài miệng phun Tổn thất áp lực ở miệng phun h = 0,06 v2f kinh tế vf kinh tế : vận tốc phun kinh tế đh = 0,226 m Chỉ tiêu PH COD mg/l BOD5 mg/l TS mg/l SS mg/l N mg/l P mg/l Độ mầu Pt - Co Đầu vào 7,5 459 195 398 136 11,43 2,3 2100 Đầu ra - 321 176 239 81,6 11,43 2,3 210 6.5 Bể lắng đợt I Chọn bể lắng đứng hình trụ kết hợp với bể phản ứng xoáy hình trụ (hay còn gọi là ống trung tâm) Nguyên tắc làm việc: nước chảy vào ống trung tâm ở giữa bể rồi đi xuống dưới qua vách ngăn làm triệt tiêu chuyển động xoáy rồi vào bể lắng. Trong bể lắng đứng, nứơc chuyển động theo chiều thẳng đứng từ dưới lên trên còn các hạt cặn rơi từ trên xuống đáy bể. Khi kết hợp bể phản ứng keo tụ và bể lắng đứng thì trong nước có các hạt cặn kết dính, chúng sẽ có tốc độ rơi lớn hơn tốc độ dâng của dòng nước và chúng sẽ lắng xuống được. Nước đã lắng trong được thu vào máng vòng bố trí xung quanh thành bể và đưa sang thiết bị tiếp theo Cặn được tích luỹ ở dưới, có dạng hình chóp, được thải ra ngoài theo chu kì bằngg ống và van xả cặn Thiết diện ngang của vùng lắng m2 [4] Q = 70m3/h Vtt: tốc độ tính toán của dòng nước đi lên (mm/s) ( tốc độ này không đựơc lớn hơn tốc độ lắng uo của cặn) Bảng 3.2 [4] đ uo = 0,6 đ chọn vtt = 0,5mm/s N: số bể lắng đứng N=2 b: hệ số kể đến việc sử dụng dung tích của bể chọn b = 1,5 ứng với D/H = 1,5 đ F = 29,16m2 Đường kính bể lắng Thời gian làm việc giữa hai lần xả cặn (h) [4] Wc: Dung tích phần chứa nén cặn của bể (m3) Bể lắng đứng đợt I Chỉ tiêu PH COD mg/l BOD5 mg/l TS mg/l SS mg/l N mg/l P mg/l Độ mầu Pt - Co Đầu vào 7 321 176 239 81,6 11,43 2,3 210 Đầu ra 7 224 158 143 48,9 11,43 2,3 6.6 Bể Aeroten Nứơc thải sau khi qua bể lắng đợt I có chứa các chất hữu cơ hoà tan và các chất lơ lửng, đi vào bể phản ứng hiếu khí (Aero tank). Nước thải đưa vào bể aeroten có SS = 48,9 <150 mg/l và tỷ số BOD5 : COD = 0,7 < 0,5 Bể Aeroten đựơc xây dựng bằng bê tông cốt thép, có thiết diện hình chữ nhật và được cấp khí nhờ máy nén qua hệ thống ống 1 V, X, S 2 Q, X0 =0 Q+Qt Q - Qxả, S S0 X, S1 Qt, Xt, S2 Qxả, Xt, S2 1: Bể aeroten 2: Bể lắng cấp 2 Tính toán: Chọn các thông số thiết kế sau: Nồng độ bùn hoạt tính trong nứơc thải đầu vào của bể X0=0 Nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng trong bể X = 2000mg/l Nồng độ cặn trong dòng tuần hoàn Ct = 10000 mg/l Thời gian lưu của bùn ( tuổi của bùn): q c = 10 ngày Hệ số sinh trưởng cực đại: Y =0,46 (g bùn hoạt tính / g BOD5 tiêu thụ) Hệ số phân huỷ nội bào Kd = 0,06 (1/ngày) Độ tro của cặn hữu cơ lơ lửng ra khỏi bể lắng z = 0,3 ( nghĩa là trong cặn có 70% là cặn bay hơi, 30% là cặn vô cơ) BODra = 25 mg/l SS = 22mg/l gồm 65% cặn hữu c BOD5 = 0,684 BOD20 Tính nồng độ BOD5 hoà tan trong nước thải đầu ra Lượng cặn hữu cơ trong nước ra khỏi bể lắng 0,65 . 22 = 14,3 mg/l Lượng cặn hữu cơ khi bị ôxy hoá hết chuyển thành cặn tăng lên 1,42 lần ( 1 mg BOD20 tiêu thụ 1,42 mg/ O2) 1,42 . 14,3 = 20,3 mg/l Lượng BOD5 chứa trong cặn lơ lửng đầu ra: 0,684 . 20,3 = 13, 89mg/l Lượng BOD5 hoà tan còn lại trong nước khi ra khỏi bể lắng = BOD5 cho phép ở đầu ra - BOD5 có trong cặn lơ lửng S = 25 -13,89 = 11, 11 mg/l 2. Hiệu quả làm sạch BOD5 hoà tan: 3.Thể tích bể [3] Q = 1680m3/ngày = 70m3/h S0: hàm lượng BOD5 trong nứơc thải (mg/l); S0 = 158 mg/l S: Hàm lượng BOD5 còn lại trong nức ra khỏi bể lắng; S= 11, 11mg/l đ 4. Thời gian lưu nước thải trong bể t = V/ Q = 355/70 = 5,07 (h) 5. Lượng bùn hữu cơ lơ lửng sinh ra Tốc độ tăng trưởng của bùn Lựơng bùn sinh ra trong một ngày Abùn = yb.Q.(S0-S).10-3 kg/ngày [3] = 0,288 .1680 . (158 -11,11).10-3 = 71,27 kg/ngày Lượng bùn xả ra hàng ngày từ đáy bể Qra = Q = 1680 m3/ngày Xra : Nồng độ bùn hoạt tính trong nước ra khỏi bể lắng Xra = 0,7 . 14,3 = 10, 01 mg/l Xt: : Nồng độ bùn hoạt tính trong dung dịch tuần hoàn Xt = 0,7 . 10000 = 7000 mg/l đm3/ngày Sau khi hệ thống hoạt động ổn định Tổng lượng cặn lơ lửng sinh ra theo độ tro của cặn là: B = Abùn/ 0,7 = 71,27/ 0,7 = 101, 81kg/ngày - Lượng cặn dư hàng ngày phải xả đi: Pxả = B - Q. 22 . 10-3 [3] = 101,81 -1680 . 22 . 10-3 = 64,85 (kg/ngaỳ) Xác định lưu lượng tuần hoàn: Ta có : Qt .Xt + Qv . Xo = ( Qv + Qt) . X đ Qt . Xt + 0 = ( Qv + Qt). X đ hệ số tuần hoàn bùn Lượng bùn tuần hoàn là Qt = 0,4.70 = 28 (m3/h) Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể Chọn kích thứơc bể: H = 4 + 0,3 m; L = 12m; B= 7,5 m Tỷ số : Tốc độ sử dụng chất nền: Tải trọng thể tích (kg BOD5/m3) Xác định lượng O2 cần thiết Lượng O2 cần thiết trong điều kiện tiêu chuẩn (không cần khử N ) Q =1680 m3/ngày S0 = 158 mg/ l =158.10-3kg/m3 S = 11, 11 mg/l = 11,11. 10-3 kg/m3 f = 0,7 Abùn = 71, 27 kg/ngày đ OC0 = 251, 33 (kg O2/ ngày) Lượng O2 cần thiết trong điều kiện thực ở 200 [3] C20: Nồng độ O2 hoà tan trong nước ở 200C; C20 = 9,08 mg/l Ct : Nông độ O2 duy trì trong bể aeroten; Ct = 2mg/l b : Hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt, đối với nước thải thường lấy b =1 a : Hệ số điều chỉnh lương O2 ngấm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dáng và kích thước bể, có giá trị 0,6á0,94. Chọn a = 0,94 đ (kgO2/ngày) 11. Tính lượng không khí cần thiết Năng suất hoà tan O2 vào nước OU = Ou . h Bảng 7.2 [3] đ Ou = 4,5 gO2/m3.m h: chiều sâu ngập nứơc của lỗ phân phối ; h= 3,8m đ OU = 4,5 . 3,8 = 17,1 gO2/m3 Lượng không khí cần thiết (m3/ngày) [3] OCt = 322,33 kg O2/ ngày OU = 17,1 gO2/ ngày = 0,0171 kgO2/ ngày f: hệ số an toàn, f = 1,5 Qkk = 28274, 56 m3/ngày = 1178 m3/h Lưu lượng khí cấp cho 1 m3 nước xử lý là : (m3khí/m3 nước) Lưu lượng khí cần để khử 1 kg BOD5 là: m3 khí/ kg BOD5 Thiết bị làm thoáng cho bể aeroten, tạo ra các bọt khí có kích thước trung bình Lượng không khí cần thiết Q = 28274,56 m3/ngày = 1178m3/h = 0,327 m3/s Thiết bị gồm cácống bằng nhựa PVC ( hoặc PE) có khoan lỗ dưới đáy ống và gắn với nhau thành dàn ống xương cá. Dàn ống xương cá đặt cách đáy bể 0,2 m Sang bể lắng đợt 2 Nước từ bể lắng đợt 1 Không khí 15m 3m 3m Hai ống trục chính đặt dọc theo chiều dài 2 ngăn của bể aeroten. Chiều dài mỗi ống trục chính L = 15 m Vận tốc khí đi trong ống trục chính là v1 = 10 m/s Thiết diện ống trục chính là : Đường kính ống trục chính là: Các ống dẫn dài l = 1m Khoảng cách giữa các ống dẫn là l1 = 0,5 m Số ống dẫn là: (ống) Vận tốc khí đi trong ống dẫn là v2 = 15m/s Thiết diện của mỗi ống dẫn là: Đường kính ống dẫn là Trên các ống dẫn có khoan các lỗ phun khí có kích thước D3 = 2 mm, vận tốc khí ra khỏi lỗ là v3 =20 m/s Số lỗ khí là (lỗ) Số lỗ trên mỗi ống là: (lỗ) Khoảng cách giữa các lỗ là: 6.7 Bể lắng đợt II Bể lắng đợt hai có nhiệm vụ lắng trong nước từ bể aeroten đưa sang để xả ra nguồn tiếp nhận và cô đặc bùn hoạt tính đến nồng độ nhất định ở phần dưới bể để bơm tuần hoàn lại bể aeroten Chọn bể lắng đứng ,số lượng N =2 Tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng k: hệ số sử dụng thể tích Với bể lắng đứng k=0,35 a: hệ số tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ tới độ nhớt của nước thải Bảng 4.6[2] đa(250C) = 0,9 T: thời gian nước lưu trong ống nghiệmvới lớp nước h Bảng 4.7 t = 540s N: hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào tính chất cặn (k.H/h)n phụ thuộc vào chiều cao bể lắng Bảng 4.9 với H = 3,6m đ (k.H/h)n = 1,29 W : tốc độ rối thành phần đứng Bảng 4.8 W = 0 đ uo = 2 mm/s Lưu lượng nước thải vào bể lắng đứng Q = 70 + 28 = 98 m3/h Bán kính bể lắng đứng [2] đR = 2,5 m Diện tích ống trung tâm Vận tốc nước trong ống trung tâm v = 25 mm/s Diện tích ống trung tâm Đường kính ống trung tâm Đường kính và chiều cao óng loe lấy băng 1,35 đường kính ống trung tâm dl = hl = 1,35.0,85 = 1,15 (m) Chiều dài ống trung tâm htt = 3,6 -1,15 = 2,45 (m) Giữa phần công tác của bể và phần chứa bùn là phần nước trung hoà lấy h2 = 0,4 m Đáy bể hình chóp nón có độ nghiêng a = 45o Xả bùn dùng ống f200 Đường kính đáy bể của ngăn chứa bùn là Vậy chiều cao bể là H + h2 + h3 = 3,6 + 0,4 + 2,4 = 6,4 m Vậy kích thước 2 bể lắng đứng là: D = 5 m H = 6,4 m dtt = 0,85 m htt =2,45 m dl = hl = 1,15 m Diện tích vùng lắng của mỗi bể là Tải trọng thủy lực (m3/m2.ngày) Vận tốc đi lên của dòng nước Tải trọng bùn (Kg.m2/h Dung tích của một bể lắng V = s.H = 19,04.3,6 = 68,62 (m3) Thời gian lắng 6.8 Xử lý bùn cặn Rác vớt ở song chắn và những cặn thô, cát ở bể lắng cát đa phần là chất vô cơ nên sẽ được thu gom và được Công Ty Môi Trường Đô Thị chuyển đi cùng với rác thải Còn bùn cặn từ bể lắng đợt I và đợt II có chứa nhiều chất hữu cơ có khả năng phân huỷ, dễ bị thối rữa và có các vi khuẩn có thể gây độc hại cho môi trường. Chúng được đưa qua hồ chứa và phân huỷ cặn yếm khí nén bùn đẻ xử lý trước khi thải ra nguồn tiếp nhận Hồ chứa gồm hai ngăn, mỗi ngăn có dung tích đủ chứa lựng cặn trong thì gian 8 tháng đến 3 năm đủ để phân huỷ yễm khí và nén cặn đến nồng độ ³ 15% Tổng khối lựơng cặn lắng của nhà máy: G = Q( 0,8 . SS + 0,3 . S ) .10-3 kg/ngày Q = 1680 m3/ngày SS = 136mg/l S: lượng BOD5 khử được: S = 195 mg/l đ G = 281, 064 kg/ngày Bể lắng đợt I có tỷ trọng cặn r1 = 1,02, nồng độ cặn lắng C1 =4%, cặn vô cơ chiếm 40%, cặn hữu cơchiếm 60% Bể lắng đợt II: có tỷ trọng cặn r2 = 1,005, nồng độ cặn lắng C2 = 1%, cặn hữu cơ chiếm 60% Giả tiết chu kỳ lấy cặn là 2 năm 1 lần khỏi hồ. Nồng độ cặn nén sau 18 tháng đạt 20%, tỷ trọng 1,3 Thể tích cặn lắng trong bể lắng đợt I là G1 = 1680 . ( 136 - 48,9 ).10-3 = 146,33kg/ngày Trong đó cặn vô cơ là G1’ = 0,4 . 146,33 = 58,53 kg/ngày Cặn hữu cơ G1’’ = 0,6 . 146, 33 = 87, 8 kg/ngày Thể tích cặn lắng ở trong bể lắng đợt I đưa ra hồ mỗi ngày m3/ngày Thể tích cặn lắng trong bể lắng đợt II G2 = G - G 1 = 281,064 - 146,33 = 134, 73 kg/ngày Trong đó cặn vô cơ là G2’ = 0,4 . 134,73 = 53,89 kg/ngày Cặn hữu cơ G2’’ = 0,6 . 134, 73 = 80, 84 kg/ngày Thể tích cặn lắng ở trong bể lắng đợt II đưa ra hồ mỗi ngày m3/ngày Tổng lượng cặn đưa vào hồ mỗi ngày V = V1 + V2 = 3,6 + 13,4 = 17 m3/ ngày Trong đó : cặn vô cơ không bị phân huỷ G’ = G1’ + G2’ = 58, 53 + 53, 89 = 112, 42 kg/ngày Cặn hữu cơ dễ bị phân huỷ yếm khí G’’ = G1’’ + G2’’ = 87,8 + 80,84 = 116, 64 kg/ngày Tổng lượng cặn trong hồ 18 tháng Cặn vô cơ G1 = 18 . 30 . 112,42 =60707 kg Cặn hữu cơ G2 = 18 . 30 . 168, 64 = 91066 kg Lượng cặn còn lại trong hồ sau 2 năm Cặn vô cơ không bị phân huỷ G1 = 60707 kg Cặn hữu cơ bị phân huỷ: quá trình phân huỷ xảy ra trong 18 tháng tích cặn và 6 tháng ngừng tích cặn, có thể lấy trung bình t = 30 ngày . ( 18 : 2 + 6) = 450 ngày = 1,25 năm Sau 2 năm lượng cặn hữu cơ còn lại tính theo công thức của Adam C.E.J.t [3] W0: khối lượng cặn hữu cơ ban đầu W0 = G2 = 91066 kg Kd: hệ số phân huỷ yếm khí Kd = 0,45 (1/năm) t = 1,25 năm đ Wt = 51888 kg Vậy tổng lượng cặn còn lại G = G1 + Wt = 60707 + 51888 = 112595 kg Cặn nén sau 2 năm có nồng độ p = 20 % và tỷ trọng r = 1,3 chiếm thể tích m3 Chọn chiều cao bùn nén h1 = 1,25 m Diện tích hồ chứa bùn cần F = V’/ h1 = 433,058/ 1,25 = 346,446 m2 Chọn chiều cao lắng ( lớp nuớc trên mặt bùn) h2 =1m Thể tích phần lắng V2 = h2 . V’ = 433,058 m3 Thời gian lưu nước để lắng t= V2/V = 433,058/17 = 25,5 (ngày) 6.9 Bơm và máy nén 6.9.1 Máy nén khí Công suất máy nén khí tính cho bể aeroten áp suất toàn phần cần thiết để khắc phục tất cả sức cản thuỷ lực trong hệ thống: h = hđ + hm + hc (N/m2) [11] hđ : áp suất cần thiết để tạo vận tốc cho dòng khí trong ống dẫn r khối lượng riêng của không khí r (200C, 1 atm) = 1,205 kg/m3 w : vận tốc dòng khí trong ống dẫn w = 15 m/s hđ = 134 N/m2 + hm : áp suất để khắc phục trở lực ma sát l : hệ số ma sát phụ thuộc vào chuẩn số Re và độ nhám của ống dẫn v = 10 m/s, d = 0,143 m : độ nhớt của không khí m = 0,018.10-3 Ns/m2 Re = 102483 đl = 0,018 Bảng II.14[11] đl = 0,018 L chiều dài ống dẫn L = 2.15 = 3= m d đường kính ống dẫn d = 0,143 m đ hm = 512 (N/m2) + hc áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục bộ x hệ số trở lực cục bộ qua chỗ ngoặt x = 3,25 tổng trở lực cục bộ Sx = 60.3,25 hc = 26435 N/m2 = 27081.0,102.10-3 = 2,76 m H2O áp suất cần thiết của máy nén khí là: Hm = h + H + h1 =2,76 + 3,8 + 0,276 = 6,6 m Với h1 tổn thất qua lỗ phun h1 = 0,1.h = 0,276 m H độ sâu ngập nước của miệng vòi phun H = 3,8 m áp suất máy nén khí tính theo atm Pm= Hm/13,33 = 0,64 atm Công suất của máy nén khí tính theo quá trình nén đoạn nhiệt Không khí được nén từ 1 at đến 1,64 at trong máy nén pitton một bậc Với không khí Công suất của máy nén khí kW [3] G : trọng lượng của dòng không khí (kg/s) G = 1178 .1,29/3600 = 0,422 kg/s R : hằng số khí R = 8,314 KJ/Kmol.K T1 : nhiệt độ của khí đầu vào T1 = 293 K P1 : áp lực của không khí đầu vào P1 = 1 atm P2 : áp lực của không khí đầu ra P2 = 1 + 0,64 = 1,64 atm 29,7 hệ số chuyển đổi h : hiệu suất của máy h = 0,7 đ P = 25 KW Tương tự tính công suất máy nén khí cho bể điều hoà + Tổn thất thuỷ lực của ống dẫn khí h = 15183(N/m2) = 1,5 m H20 + áp suất cần thiết Pm = 1,5 + 1,8 + 0,15 = 3,45 m + Công suất cần thiết của máy nén khí P = 9 (kW) 6.9.2 Bơm: Máy bơm nước thải: áp suất cần thiết để khắc phục trở lực trong hệ thống: N/m2 [11] Trong đó: + DPd : áp suất cần thiết để tạo vận tốc cho dòng chảy trong ống dẫn r khối lượng riêng của chất lỏng r = 1000 kg/m3 w : vận tốc lưư thể trong ống dẫn (m/s) Chọn đường kính ống dẫn d = 0,12 m Mà lưu lượng Q = 0,02 m3/s đ w = 1,8 m/s đDPđ = 1620 N/m2 + DPm : áp suất để khắc phục trở lực ma sát l : hệ số ma sát phụ thuộc vào chuẩn số Re và độ nhám của ống dẫn m : độ nhớt của chất lỏng m = 10-3 Ns/m2 Re = 480000 e: độ nhám của ống dẫn e = 10-4 Regh =19428 Regh < Re < Ren đ DPm = 14796 (N/m2) + DPc áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục bộ x hệ số trở lực cục bộ khi qua khuỷu nối. Khuỷu ghép 900 do 2 khuỷu 450 tạo thành x = 0,38 Tổng trở lực cục bộ Sx = 2.0,38 = 0,76 đ DPc = 1231,2 N/m2 +DPH áp suất cần thiết để nâng chất lỏng lên cao H : chiều cao nâng chất lỏng H = 7m DPH = 68670 N/m2 DP = 86317,2 N/m2 áp suất toàn phần do bơm tạo ra: P1 , P2 áp suất chất lỏng trong không gian đẩy và hút Coi trong bể là áp suất khí quyển và áp suất dư trong thiết bị là 0,4 at P1 - P2 = 0,4 at H0 chiều cao nâng chất lỏng H0 = 7m hm áp suất tiêu tốn để thắng toàn bộ trở lực hm = 86317,2 N/m2 = 8,8 m đH = 19,8 m Công suất yêu cầu trên trục bơm: [11] h : hiệu suất của bơm h = 0,8 N =5 KW Công suất động cơ điện Nđc = b.N b : hệ số dự trữ công suất b = 1,2 đ Nđc = 6 KW 6.9.3 Máy bơm bùn tuần hoàn Năng suất bơm bùn Q = 28 m3/h = 7,78.10-3 m3/s Tương tự máy bơm nước có: áp suất toàn phần để khắc phục trở lực: N/m2 [11] + rb = 2314 kg/m3 w = 0,69 m/s đDPđ = 9180 N/m2 d = 0,12 m + L = 10m l = 0,137 đDPm = 6289 N/m2 + H = 3,5 m đDPH = 79451 N/m2 +ồx = 3.0,38 = 1,14 đDPc = 628 N/m2 đDP = 95548 N/m2 = 9,746 m H2O áp suất toàn phần do bơm tạo ra : H= 15 m Công suất của bơm N = 3,3 (KW) Công suất động cơ Nđc = 4 KW 6.10. Tính toán chi phí Kích thước các bể : 1.Bể lắng cát B =0,7 m L = 1,72 m H = 1,3 m 2. Bể điều hoà B = 7 m L = 12 m H = 2m 3. Bể trộn đông keo tụ A . A = 0,8m . 0,8m H = 1 m 4.Bể phản ứng kết hợp bể lắng đứng +Bể phản ứng D = 2m H= 3,6 m +Bể lắng đứng đợt 1 D = 6 m H = 7 m 5. Bể aeroten B = 6 m L =15 m H = 4,3 m 6. Bể lắng đứng đợt 2 D = 5 m dtt = 0,85 m H = 6,4 m htt = 2,45 m dL = hL = 1,15 m 7. Diện tích hồ S = 346,446 m2 1. Tính toán chi phí xây dựng: bảng kê chi phí xây dựng: Đơn vị tính : 1000đ STT Các hạng mục công trình Đơn vị Khối lượng Đơn giá Thành tiền 1 Tổng thể tích xây dựng các bể m3 200 1.000 200.000 2 Song chắn rác Chiếc 1 1.000 1.000 3 Thiết bị phụ (thùng đựng hoá chất, đầu đo pH) - - 3.000 3.000 4 Máy khuấy trộn Chiếc 2.000 2.000 2.000 5 Máy bơm nước Chiếc 3 5.000 15.000 6 Máy bơm bùn Chiếc 1 7.000 7.000 7 Máy nén khí Chiếc 1 10.000 10.000 8 Chi phí đường ống m 200 50 10.000 9 Chi phí xây nhà xưởng m2 20 1.200 24.000 10 Chi phí thiết kế % 5 - 10.000 11 Chi phí phát sinh % 2 - 5.000 Tổng chi phí xây dựng 277.000 2. Tính toán chi phí vânh hành : - Chi phí lương : Hệ thống xử lí nước thải cần 1 kĩ sư và 3 công nhân vận hành 1 kĩ sư * lương 1.500.000 đ/tháng = 1.500.000 đ/tháng 3 công nhân * lương 1.000.000 đ/tháng = 3.000.000 đ/tháng đTổng lương F 1 = 4.500.000 đ/tháng - Chi phí điện : Hệ thống gồm 3 bơm nước thải, 1 bơm bùn, 1máy nén, 1 máy khuấy coi như hoạt động 24 h/ngày 3 máy bơm * 7KW *24h*30ngày*1200đ = 18.150.000 đ/tháng 1 máy nén 34 KW * 24h *30ngày*1200đ = 30.240.000 đ/tháng 1 bơm bùn 4KW* 24h *30ngày*1200đ = 3.456.000 đ/tháng 1 máy khuấy 0,5 KW* 24h *30ngày*1200đ = 450.000 đ/tháng đ Tổng chi phí điện F2 = 52.296.000 đ/tháng - Chi phí bảo dưỡng chiếm 0,5%/tháng: F3 = 0,5% *277.000 = 1.385.000 đ/tháng - Chi phí khấu hao thiết bị chiếm 10%/năm : F4 = (277.000*10%)/12 = 2.308.000 đ/tháng - Chi phí nguyên liệu: + Phèn nhôm : 310 kg/ngày * 30 ngày* 1800 đ/kg = 16.740.000đ/tháng + PAA : 5 kg/ngày * 30 ngày * 60.000 đ/kg = 9.000.000 đ/tháng + Axit sunfuric 93,5 kg/ngày * 30 ngày * 2500đ/kg = 7.012.000 đ/tháng đTổng chi phí nguyên liệu F5 = 32.752 đ/tháng Vậy tổng chi phí chung là F1 + F2 + F3 + F4 + F5 = 91.856.000 đ/tháng Giá thành xử lí một đơn vị nước thải là : 91.856.000/1680.30 = 1822 đ/m3 nước thải Ưu nhược điểm của hệ thống xử lí nước thải Ưu điểm : - dễ vận hành, hiệu suất xử lí cao - Chi phí vừa phải và doanh nghiệp có thể chấp nhận được - các hạng mục công trình đơn giản, thông dụng, có thể thay thế khi sửa chữa -Hệ thống có thể áp dụng cho xử lí nước thải ở các nhà máy dệt nhuộm tương tự Nhược điểm : Chi phí điện năng lớn. Vận hành hệ thống xử lí nước thải : Quá trình vận hành hệ thống bao gồm các công việc xác định lưu lượng nước thải, nhiệt độ, pH, kiểm tra chất lượng bùn hoạt tính, các thông số dòng thải sau xử lí như COD, BOD5, SSKiểm tra hoạt động của từng thiết bị, định kì bảo dưỡng thiết bị nhằm nâng cao hiệu suất, tăng tuổi thọ của công trình. Đối với song chắn rác và bể lắng cát phải thường xuyên kiểm tra, vớt rác, cạo cặn Đối với bể đông keo tụ, lắng đợt 1 cần kiểm tra tốc độ quay của cánh khuấy, độ lắng của bùn cặn để tránh cặn bị vỡ nhỏ, không lắng được. Đối với bể aeroten : để quá trình oxi sinh hoá diễn ra được tốt cần đảm bảo lượng oxy hoà tan, thành phần các chất dinh dưỡng phù hợp. Kiểm tra màu sắc bùn hoạt tính, tránh hiện tượng bùn hoạt tính có màu đen hoặc dạng sợi do ảnh hưởng của kim loại nặng, cáp khí kém Đối với bể lắng thứ cấp : kiểm tra độ lắng của bùn, váng bùn cần gạt vớt để oxy không khí tiếp xúc với nước nhằm tiếp tục thực hiện quá trình oxy hoá sinh hoá, khống chế quá trình phân huỷ yếm khí trong bể lắng thứ cấp. Kết luận Nhà máy dệt - nhuộm sử dụng 590 m3/1tấn sản phẩm, còn quá cao so với định mức trên thế giới . Tính toán lượng nước thực tế sử dụng theo dung tỷ 1 : 10 cho thấy một phần lớn lượng nước thất thoát do chảy tràn , rò rỉ. Em đã đề xuất một số phương án để khống chế lượng nước chảy tràn, rò rỉ này. Với lưu lượng nước thải nhà máy dệt nhuộm là 1680 m3/ngày, BOD5, COD tương đối cao và nước thải có màu, em đã lựa chọn hệ thống công nghệ xử lí đơn giản, thông dụng nhưng hiệu suất xử lí cao. Tính toán thiết kế hệ thống thích hợp với nhà máy dệt - nhuộm đảm bảo các yêu cầu kinh tế, kĩ thuật, môi trường. Nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn TCVN 5945 - 1995. Tài liệu tham khảo 1.Trần Văn Nhân,Ngô Thị Nga Giáo trình công nghệ xử lý nước thải. NXB Khoa học và kĩ thuật – Hà Nội – 2002. 2. PGS.TS Hoàng Văn Huệ, PGS.TS Trần Đức Hạ Thoát nước Xử lý nước thải (tập 2) NXB Khoa học và kĩ thuật –Hà Nội –2002. 3.TS.Trịnh Xuân Lai Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải NXB Khoa học và kĩ thuật – Hà Nội –2002. 4. PTS. Nguyễn Ngọc Dung Xử lý nước cấp NXB Xây dựng 1999 5. PGS. PTS Hoàng Huệ Xử lý nước thải NXB Xây dựng – Hà Nội –1996 6. Trung tâm đào tạo ngành nước và môi trường Sổ tay xử lý nước NXB Xây dựng – Hà Nội- 1999. 7. GS. PTS Trần Hiếu Nhuệ, PTS Trần Đức Hạ, GV Lê Hiền Thảo Quá trình vi sinh vật trong công trình cấp thoát nước NXB Khoa học và kĩ thuật - 1996. 8. Trịnh Xuân Lai Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nứớc sạch NXB Khoa học và kĩ thuật - 2003 9.Trần Hiếu Nhuệ Thoát nước và xử lí nước thải công nghiệp NXB Khoa học và kĩ thuật - 2002 10. Ngô Thị Nga Kỹ thuật phản ứng NXB Khoa học và kĩ thuật – Hà Nội- 2002. 11. Bộ môn quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất Khoa hoá, Trường ĐHBK Hà Nội Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất (tập I) NXB Khoa học và kĩ thuật – Hà Nội 1978. 12. Cao Hữu Trượng- Đinh Tuyết Mai Đại cương công nghệ hoá học vật liệu dệt- ĐH Bách Khoa Hà Nội –1979 13.TS Đặng Xuân Hiển Bài giảng xử lý nước thải - 2003 14. Viện Khoa học và Công nghệ môi trường Khảo sát hiện trạng môi trường tại công ty dệt may Hà Nội - 2002 15. Nguyễn Duy Dũng Nghiên cứu nguyên lý áp dụng sản xuất sạch hơn trong ngành dệt may Luận văn tốt nghiệp cao học - ĐH Bách Khoa Hà Nội – 1999 16. Tổng công ty dệt may Việt Nam Dự án Khoa học và kĩ thuật khả thi trung tâm xử lý nước thải cho các công ty dệt may phía nam Hà Nội – 2001 17. Tạp chí dệt may – thời trang số 7/2003 18.Tạp chí Thông tin chiến lược chính sách công nghiệp số2/2003 19.Nguyễn Thị Thu Thuỷ Xử lí nước cấp sinh hoạt và công nghiệp NXB Khoa học và kĩ thuật - Hà Nội - 1999 20. Bộ Khoa học , Công nghệ và Môi trường Cục môi trường Nguyễn Duy Dũng Tuyển tập các báo khoa học tại hội nghị môi trường toàn quốc năm 1998 -Thực trạng công tác bảo vệ môi trường trong ngành dệt may 21. S.C. Bhatia/Khanna Pulishers Enviromental Poluttion and Control in Chenmical Process Industries 2-B Nath Market, Nai Sarak , Delhi 110006