Luận văn Đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm và thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy giấy Sài Gòn

hằng số kể đến khoảng cách của nước với kích thước cánh khuấy, vì 20 1.0 2 == b l → C = 1.5 • fc: diện tích mặt cắt cánh khuấy, fc = 1.25 m2 ⇒ N = 51*1.5*1.25*(1.02053 + 0.61233) = 123.58 W + Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1 m3 nước Z = 6.6 75.18 58.123 1 == W N W/m3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 55 - Trong đó • W1: dung tích mỗi ngăn, W1 = 18.75 m3 + Giá trị gradient vận tốc G = 10 7.267 0092.0 6.610 ==µ Z s-1 Trong đó • Z: năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước • µ: độ nhớt nước thải, µ = 0.0092 (t0 = 250C) Tính toán bể pha trộn phèn + Chức năng: trước khi vào nước, phèn phải hòa thành dung dịch qua các giai đoạn hòa tan, điều chỉnh nồng độ rồi chứa trong bể tiêu thụ. + Dung tích bể hòa trộn phèn Wh = 4.81*10*10000 1000*12*2.104 **10000 ** ==γhb PnQ m3 Trong đó • Q: lưu lượng nước xử lý (m3/h), Q = 104.2 m3/h • n: thời gian giữa 2 lần hòa tan phèn. Chọn theo lưu lượng nước thải, khi lưu lượng nước thải từ 1200 – 10000 m3/ngày thì n = 12h.[5] • P: hàm lượng phèn dự tính cho vào nước (g/m3). (Kết quả thí nghiệm Jartest mẫu nước thải công ty giấy Sài Gòn) • bh: nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa trộn, bh = 10 • γ: khối lượng riêng của dung dịch, γ = 1 tấn/m3 Vậy kích thước của bể trộn phèn là: L*B*H = 2.1*2*2 m + Dung tích bể tiêu thụ phèn W2 = 2.255 15*4.8* 0 1 == B BW m3 Trong đó • W1: dung tích bể hòa trộn, W1 = 8.4 m3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 56 - • B: nồng độ dung dịch trong bể hòa trộn, B = 15% • B0: nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ phèn, B0 = 5% (tiêu chuẩn 5-10%) Kích thước bể tiêu thụ phèn L*B*H = 4*2.5*2.5 m + Tính lượng khí cung cấp Bể pha phèn và bể tiêu thụ phèn được xáo trôn bằng khí nén với cường độ sục khí ở bể pha phèn là 8 – 10 l/sm2 và bể tiêu thụ phèn là 3 – 5 l/sm2. Lượng khí cần cung cấp cho bể pha phèn Q1 = 10*10-3*8.4/2 = 0.042 m3/s Lượng khí cần cung cấp cho bể tiêu thụ Q2 = 5*10-3*25.2/2.5 = 0.051 m3/s + Tính toán máy thổi khí Aùp lực cần thiết của máy thổi khí Hm = h1 + H = 0.5 + 2.5 = 3 m Trong đó • h1: tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển, h1 = 0.5 m • H: độ sâu ngập nước của ống, H = 2.5 m ⇒ Hm = 3 m = 0.3 atm Năng suất yêu cầu: Lkhí = Q1 + Q2 = 0.042 + 0.051 = 0.093 m3/s Công suất của máy thổi khí Pmáy = ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ 1 **7.29 ** 283.0 1 21 P P en TRG Trong đó • Pmáy: công suất yêu cầu của máy nén khí, kW • G: trọng lượng của dòng không khí, kg/s G = Lkhí + ρkhí = 0.093 * 1.3 = 0.121 kg/s • R: hằng số khí R = 8.314 KJ/Kmol0K • T1: nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1 = 273 + 25 = 2980K • P1: áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1 = 1 atm • P2: áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = Hm + 1 = 1.3 atm TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 57 - • n = 283.0 395.1 1395.11 =−=− k k (k = 1.395 đối với không khí) • 29.7: hệ số chuyển đổi • e: hiệu suất của máy, chọn e = 0.7 ⇒ Pmáy = 928.311 3.1 7.0*283.0*7.29 298*314.8*121.0 283.0 = ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ kW Chọn máy thổi khí có công suất 5.5 Hp 4.1.5 Bể lắng 1 A a. Chức năng Tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước. b. Tính toán Tính toán kích thước bể + Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm f = 267.1 03.0 038.0max == tt s v Q m2 Trong đó: • Qsmax: lưu lượng lớn nhất (m3/s) • vtt: tốc độ chuyển động của nước trong ống trung tâm lấy không lớn hơn 30mm/s.(điều 6.5.9 TCXD 51-84). + Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng trong mặt bằng F = 5.47 0008.0 038.0max == v Q s m2 • v: vận tốc chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng; v = 0.5 – 0.8 mm/s. Chọn v=0.8 mm/s. + Diện tích tiết diện của bể lắng đứng Ftc = 1.267 + 47.5 = 48.767 m2 + Đường kính bể TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 58 - D = 8.7 14.3 767.48*4*4 ==π tcF m Chọn D = 8 m + Đường kính ống trung tâm d = 27.1 14.3 267.1*4*4 ==π f m + Chiều cao tính toán của vùng lắng đứng htt =v*t = 0.0008*1.5*3600 = 4.32 m • t: thời gian lắng; t= 1.5 h + Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng hn = 4.450*2 6.08* 2 0 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ − tgtgdD n α m Trong đó: • D: đường kính trong bể lắng D = 8 m • dn: đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, dn = 0.6 m • α: góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang lấy nhỏ hơn 500. + Chiều cao của ống trung tâm lấy bằng chiều cao tính toán của vùng lắng bằng 4.32 m. + Đường kính miệng ống loe của ống trung tâm bằng chiều cao của phần ống loe và bằng 1.35 đường kính trung tâm dl = hl = 1.35d = 1.35*1.27 = 1.715 m + Đường kính tấm hắt lấy bằng 1.3 đường kính miệng loe dh = 1.3*1.715 = 2.23 m + Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt so với mặt bắng ngang lấy bằng 170. + Khoảng cách mép cùng của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm hắt theo mặt phẳng qua trục. l = 28.0 )6.08(*14.3*02.0 038.0*4 )(** *4 max =+=+ nk s dDv q π m TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 59 - • vk: vận tốc nước chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm hắt. Chọn vk = 20 mm/s = 0.02 m/s. + Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng H = htt + hn + ho = 4.32 +4.4 + 0.3 = 9.02 m Hàm lượng SS và BOD sau bể lắng 1A + Hiệu suất chất lơ lửng sau bể lắng 1 Rss = %63.525.1*014.00075.0 5.1 * =+=+ tba t + Hàm lượng chất lơ lửng sau bể lắng 1 C1A = 9.287100 )63.52100(*75.607 100 )100(* =−=− sstc RC mg/l + Hiệu suất BOD sau bể lắng 1: RBOD = tba t *+ = %25.315.1*02.0018.0 5.1 =+ + Hàm lượng BOD sau khi lắng 1 L1A = 78.486100 )25.31100(*05.708 100 )100(* =−=− BODtc RL mg/l 4.2 Tính toán các công trình xử lý nước thải từ công đoạn xeo giấy 4.2.1 Song chắn rác B a. Chức năng: Giữ các thành phần rác có kích thước lớn như: vải, vỏ đồ hộp, lá cây, bao nilong, đá cuội tránh làm tắt bơm, đường ống hay kênh dẫn. Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước thải phía sau. b. Tính toán + Các thông số của mương dẫn nước thải từ công đoạn sản xuất bột giấy đến trước song chắn: • Lưu lượng Qsmax = hs hm /3600 /420 3 = 0.087 m3/s TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 60 - • Độ dốc i = 0.008 • Chiều ngang B = 0.5 m • Vận tốc v = 0.7 m/s + Chiều sâu lớp nước ở song chắn lấy hmax = 0.2 m + Số khe hở giữa các thanh n = 2.4105.1 2.0016.07.0 087.0 ** max =∗∗∗=∗ khbv qs khe Trong đó: • maxsq : lưu lượng nước thải lớn nhất qua song chắn rác (m3/s) • v: vận tốc dòng chảy qua khe (m/s), chọn v = 0.7 m/s • b: bề rộng khe hở(mm), chọn b = 16 mm = 0.016 m • h: chiều rộng lớp nước trước song chắn rác(m), h = 0.2 m • k: hệ số kể đến mức cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác, k =1.05 Chọn 42 khe hở và 41 thanh. + Chiều rộng thiết kế song chắn rác Bs= s*(n-1)+b*n = 0.008*(42-1)+0.016*42 = 1 m Trong đó: • s : chiều dày song chắn rác, chọn s = 0.008 m • n : số khe hở của song chắn rác, n = 42 khe • b : khoảng cách giữa các khe hở, b = 16 mm = 0.016 m + Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn rác, ứng với lưu lượng nước thải qsmax = 0.087 m3/s vận tốc này không nhỏ hơn 0.4m/s.[7] vkt = 44.02.0*1 087.0 * max == hB q s s m/s > 0.4 m/s + Chiều dài đoạn kênh mở rộng trước song chắn rác TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 61 - l1 = 67.0202 5.01 2 0 =−=− tgtg BBs γ m Trong đó: • B: bề rộng của mương (m) • γ: góc mở rộng của mương, γ = 200 + Chiều dài đoạn kênh mở rộng sau song chắn rác l2 = 0.5*l1 = 0.5*0.67= 0.335 m + Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn L = l1 + 0.995 + l2 = 0.67 + 0.995 + 0.335 = 2 m + Tổn thất áp lực qua song chắn hc = kg v * *2 * 2 ξ Trong đó: • k: hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do rác mắc vào song chắn rác, k= 2-3, chọn k = 2. • v: vận tốc chuyển động của nước thải trước song chắn ứng với lưu lượng lớn nhất vmax = 0.75 m/s • ξ: hệ số tổn thất cục bộ ξ =β* 832.060sin* 016.0 008.0*42.2sin* 0 3 4 3 4 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ α b s Trong đó: ‚ α: góc nghiêng đặt song chắn rác so với mặt ngang; α = 600 ‚ β: hệ số phụ thuộc hình dạng thanh đan, chọn β = 2.42 ⇒ hc = 048.02*81.9*2 75.0*832.0 2 = m ≅ 0.5 m + Chiều cao xây dựng của mương đặt song chắn rác H = h + hc + hbv = 0.2 + 0.05 + 0.3 = 0.55 (m) Chọn H = 0.55 m TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 62 - + Chiều dài của thanh lt = 577.060sin 55.0 sin 0 ==α H m 4.2.2 Hố thu B a. Chức năng Tập trung nước thải, việc thiết kế hố thu âm dưới đất giúp các công trình đơn vị phía sau không phải thiết kế âm sâu xuống đất. b. Tính toán + Thời gian lưu nước t = 10 phút + Thể tích hố thu nước V = 08.52 60*24 10*7500 60*24 * ==tQ TB ngày m3 + Kích thước hố thu nước L*B*H = 4.4*4*3 m + Bơm nước thải vào bể điều hòa + Chọn 2 bơm nước thải hoạt động luân phiên + Lưu lượng mỗi bơm Q = 7500 m3/ngày = 0.087 m3/s + Cột áp suất bơm H = 8 m + Công suất bơm N = 535.8 8.0*1000 8*81.9*1000*087.0 *1000 *** ==η ρ HgQ kW Trong đó: • η: hiệu suất chung của bơm từ 0.72 – 0.93, chọn η = 0.8 Chọn 2 máy bơm có công suất 11.5 Hp 4.2.3 Bể điều hòa B a. Chức năng Điều hòa lưu lượng và nồng độ chất hữu cơ, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ qua đó oxy hóa sinh hóa một phần các chất hữu cơ. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 63 - b. Tính toán + Chọn thời gian lưu nước trong bể điều hòa là t = 4 h (theo W.Wesley Eckenfelder, Industrial Water Pollution Control, 1989) + Thể tích bể điều hòa W = QhTB * t = 312.5 * 4 = 1250 m3 + Chia bể điều hòa làm 4 đơn nguyên. Kích thước mỗi đơn nguyên L*B*H = 6*10*5.3 m + Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể điều hòa Lkhí = QhTB * a = 312.5 * 3.74 = 1168.75 m3/h Trong đó • QhTB: lưu lượng trung bình theo giờ, QhTB = 312.5 m3/h • a: lưu lượng không khí cung cấp cho bể điều hòa, a = 3.74 m3 khí/m3 nước thải (theo W.Wesley Eckenfelder, Industrial Water Pollution Control, 1989) + Lưu lượng không khí cần cung cấp cho một đơn nguyên L1 = 688.2964 75.1168 4 ==khíL m3/h + Khí được cung cấp bằng hệ thống ống thép có đục lỗ, bể gồm 5 ống đặt dọc theo chiều dài bể (6m), các ống cách nhau 10 m + Lưu lượng khí trong mỗi ống qống = 338.595 688.2961 == n L m3/h Trong đó • n: số ống trong bể, n = 5 ống + Vận tốc khí trong ống, vống = 10 ÷ 15 m/s, chọn vống = 15 m/s + Đường kính ống dẫn khí dống = 038.03600*15*14.3 338.59*4 3600** *4 == ơng ơng v q π mm Chọn D = 40 mm TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 64 - + Đường kính các lỗ 2 ÷ 5 mm, chọn dlỗ = 5 mm = 0.005 m + Vận tốc khí qua lỗ, chọn vlỗ = 15 m/s + Lưu lượng khí qua 1 lỗ qlỗ = vlỗ * 06.13600*4 005.0*14.3*15 4 * 2 ==lơdπ m3/h + Số lỗ trên một ống N = 56 06.1 388.59 == lơ ơng q q lỗ Hàm lượng SS và BOD sau bể điều hòa B + Hàm lượng chất lơ lửng sau khi thực hiện làm thoáng sơ bộ với hiệu suất E=35% Css = ( ) ( ) 66.424 100 35100*33.653 100 100 =−=− ECtc mg/l • Ctc: hàm lượng chất lơ lửng nước thải đến bể điều hòa Ctc = 653.33 mg/l + BOD giảm với hiệu suất E1= 20%, hàm lượng BOD của nước thải sau bể điều hòa L1 = ( ) ( ) 8.536 100 25100*671 100 100 =−=− ELtc mg/l • Ltc: hàm lượng BOD trong nước thải đến bể Ltc = 671 mg/l Tính toán máy thổi khí + Aùp lực cần thiết của máy thổi khí Hm = h1 + H = 0.4 + 4.6 = 5 m Trong đó • h1: tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển, h1 = 0.4 m • H: độ sâu ngập nước của ống, H = 4.6 m Hm = 5 m = 0.5 atm. + Năng suất yêu cầu: Lkhí = 1168.75 m3/h = 0.325 m3/s + Công suất của máy thổi khí Pmáy = ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ 1 **7.29 ** 283.0 1 21 P P en TRG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 65 - Trong đó • Pmáy: công suất yêu cầu của máy nén khí, kW • G: trọng lượng của dòng không khí, kg/s G = Lkhí + ρkhí = 0.325 * 1.3 = 0.4225 kg/s • R: hằng số khí R = 8.314 KJ/Kmol0K • T1: nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1 = 273 + 25 = 2980K • P1: áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1 = 1 atm • P2: áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = Hm + 1 = 1.5 atm • n = 283.0 395.1 1395.11 =−=− k k (k = 1.395 đối với không khí) • 29.7: hệ số chuyển đổi • e: hiệu suất của máy, chọn e = 0.7 ⇒ Pmáy = 6.2111 5.1 7.0*283.0*7.29 298*314.8*4225..0 283.0 = ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ kW Chọn 2 bơm có công suất 15 Hp 4.2.4 Bể lắng 1 B a. Chức năng Tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước. b. Tính toán Tính toán kích thước bể + Thể tích tổng cộng của bể lắng 1 W = Qhmax * t = 420 * 1.5 = 630 m3 Trong đó: • Qhmax: lưu lượng lớn nhất (m3/h), Qhmax = 420 m3/h • t: thời gian lắng (h), lấy t = 1.5 h + Diện tích của bể lắng trong mặt bằng F = 252 5.2 630 1 == H W m2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 66 - • H1: chiều sâu vùng lắng của bể lắng ly tâm từ 1.5 ÷ 5m. Tỷ lệ D : H1 = 6 ÷ 12 (TCXD 51 -84), chọn H1 = 2.5 m. + Đường kính của bể lắng li tâm D = 18 14.3 252*4*4 ==π tcF m + Bể lắng có hình trụ có thể đổ thêm bê tông dưới đáy để tạo độ dốc 10%. + Hố thu bùn đặt ở chính giữa bể và có thể tích nhỏ vì cặn sẽ được tháo liên tục, đường kính hố thu gom bùn lấy bằng 20% đường kính bể dt = 20% * 18 = 3.6 m + Chiều cao hố thu bùn ht = 0.4 m + Chiều cao lớp bùn lấy hb = 0.8 m + Chiều cao trung hòa hth = 0.2 m + Chiều cao tổng cộng của bể H = H1 + ht + hbv + hth = 2.5 + 0.4 + 0.8 + 0.3 + 0.2 = 4.2 m Tính hiệu suất và hàm lượng SS và BOD sau bể lắng + Hiệu suất chất lơ lửng sau bể lắng 1 Rss = %63.525.1*014.00075.0 5.1 * =+=+ tba t + Hàm lượng chất lơ lửng sau bể lắng 1 C1B = 16.201100 )63.52100(*66.424 100 )100(* =−=− sstc RC mg/l + Hiệu suất BOD sau bể lắng 1: RBOD = tba t *+ = %25.315.1*02.0018.0 5.1 =+ + Hàm lượng BOD sau khi lắng 1 L1B = 369100 )25.31100(*8.536 100 )100(* =−=− BODtc RL mg/l TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 67 - 4.3 Công đoạn xử lý chung hai nguồn nước thải trên 4.3.1 Bể trung hòa a. Chức năng Điều chỉnh pH nước thải nằm trong khoảng thích hợp cho hoạt động của vi sinh vật (pH = 6.8 ÷ 7.4) b. Tính toán + Công suất trạm xử lý: Q = 10000 m3/ngày = 416.67 m3/h = 0.116 m3/s + Diện tích máng fm = 193.06.0 116.0 == mv Q m2 + Chọn chiều cao lớp nước cuối bể: hc = 0.5 m (qui phạm hc = 0.4 ÷ 0.5 m) + Chiều rộng máng bm = 387.05.0 193.0 == c m h f m + Tổn thất áp lực qua các cửa thu hẹp, lấy h = 0.13 m [5] ™ Cửa vách ngăn 2: gồm 2 cửa + Diện tích của mỗi cửa là fc2 = 058.01*2 116.0 *2 == v Q m2 + Chiều cao lớp nước sau vách ngăn giữa h2 = 0.5 + 0.13 = 0.63 m + Nếu lấy khoảng cách của mép trên cửa thu hẹp với bề mặt của lớp nước trên nó là 0.13 m (quy phạm là 0.1 ÷ 0.15 m) hc2 = 0.63 – 0.13 = 0.5 m + Chiều rộng cửa bc2 = 116.05.0 058.0 2 2 == hc fc m ™ Cửa thu hẹp ở vách ngăn 1 và 3 + Mỗi vách ngăn có một cửa, diện tích cửa TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 68 - fc1,3 = 116.01 116.0 == v Q m2 + Chiều cao lớp nước sau vách ngăn 3: hc = 0.5 m + Khoảng cách giữa đỉnh cửa thu hẹp và mặt nước trên nó lấy 0.13 m + Chiều cao cửa thu hẹp 3 hc3 = 0.5 – 0.13 = 0.37 m + Chiều rộng cửa thu hẹp 3 bc3 = 31.037.0 116.0 3 3 == hc fc m + Chiều cao lớp nước nước sau vách ngăn 1 h1 = 0.5 + 0.13 + 0.13 = 0.76 m + Lấy khoảng cách đỉnh cửa thu hẹp và mặt nước là 0.13 m hc1 = 0.76 – 0.13 = 0.63 m bc1 = 18.063.0 116.0 1 1 == hc fc m + Khoảng cách giữa các vách ngăn là l = 2*b = 2*0.387 = 0.774 m Tính toán lượng vôi cần trung hòa + Khi cho phèn vào nước thải sẽ bị thủy phân thành Al(OH)3 và H2SO4. Chính H2SO4 sinh ra đã làm cho pH nước thải giảm (không còn ở mức trung tính). Do đó, ta cho vôi (CaO) vào để trung hòa cho nước thải về pH phù hợp trước khi vào bể sinh học. + Phương trình thủy phân Al2(SO4)3.18H2O + 6 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 H2SO4 + 18 H2O 666 g 156 g 294 g 1000 g ? + Lượng phèn sử dụng trong một ngày m1 = Q *hàm lượng phèn* hiệu suất sử dụng phèn TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 69 - m1 = 2500*1000*10-3 (kg/m3)* 90% m1 = 2250 kg + Khi cho vôi vào trung hòa có phương trình sau CaO + H2O = Ca(OH)2 56 g 74g Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + H2O 74g 98g + Khối lượng H2SO4 tạo thành khi cho phèn vào tạo bông 993 666 294*2250 2 ==m kg + Khối lượng Ca(OH)2 cần thiết 750 98 74*993 3 ==m kg + Khối lượng CaO cần thiết là 568 74 56*750 4 ==m kg Công suất bơm nước thải vào bể aerotank + Lưu lượng mỗi bơm hoạt động Q = 10000 m3/ngày = 0.116 m3/s + Cột áp suất bơm H = 5.5 m + Công suất bơm 3796.11 8.0*1000 8*81.9*1000*116.0 *1000 *** === η ρ HgQN kW Chọn 2 bơm có công suất 15 Hp 4.3.2 Bể aerotank a. Chức năng Loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học nhờ vi sinh vật hiếu khí TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 70 - b. Tính toán Các thông số tính toán + Lưu lượng nước thải: Q = 10000 m3/ngày = 416.67 m3/h; + Hàm lượng BOD5 ở đầu vào 580 mg/l; + BOD5 ở đầu ra 50 mg/l; + Cặn lơ lửng ở đầu ra 50 mg/l, gồm có 65% là cặn có thể phân hủy sinh học; + Nước thải khi vào bể aerotank có hàm lượng chất rắn lơ lửng dễ bay hơi (nồng độ vi sinh vật ban đầu) X0 = 0; + Tỷ số giữa lượng chất rắn lơ lửng dễ bay hơi (MLVSS) với lượng chất rắn lơ lửng (MLSS) có trong nước thải là 0.7 (MLVSS/MLSS = 0.7 với độ tro của bùn hoạt tính z = 0.3); + Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn (tính theo chất rắn lơ lửng) 10000 mg/l; + Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi hay bùn hoạt tính (MLVSS) được duy trì trong bể aerotank là X = 3200 mg/l; + Thời gian lưu của tế bào trong hệ thống θc = 8 ngày; + Hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 là 0.68; + Hệ số phân hủy nội bào kd = 0.072 ngày-1; + Hệ số sản lượng tối đa (tỷ số giữa tế bào được tạo thành với lượng chất nền được tiêu thụ) Y = 0.4045; + Loại và chức năng bể: aerotank khuấy trộn hoàn toàn. Tính kích thước bể aerotank + Nồng độ BOD5 hòa tan trong nước thải đầu ra BOD5 ở đầu vào = BOD5 chứa trong lượng cặn lơ lửng ở đầu vào + BOD5 hòa tan đi ra từ bể aerotank + Lượng cặn có thể phân hủy sinh học 0.65 * 50 = 32.5 mg/l + BODL của cặn lơ lửng dễ phân hủy sinh học của nước thải sau lắng 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 71 - 32.5 mg/l * 1.42 mgO2 tiêu thụ/mg tế bào = 46.15 mg/l + BOD5 của cặn lơ lửng trong nước thải sau lắng 2 BOD5 = BODL * 0.68 = 46.15* 0.68 = 31.4 mg/l + BOD5 hòa tan của nước thải sau lắng 2 50 = S + 31.4 ⇒ S = 18.2 mg/l Bể lắng 2Aerotank Qw, Xr Qe, S, Xe Qr, S, Xr Q, So Hình 17. Sơ đồ hệ thống làm việc bể aerotank và bể lắng 2 Trong đó: • Q , Qr, Qw , Qe : lưu lượng nước đầu vào, lưu lượng bùn tuần hoàn, lưu lượng bùn xả và lưu lượng nước đầu ra , m3/ngày • S0 , S : nồng độ chất nền (tính theo BOD5) ở đầu vào và nồng độ chất nền sau khi qua bể Aerotank và bể lắng, mg/L • X , Xr , Xe : nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank, nồng độ bùn tuần hoàn và nồng độ bùn sau khi qua bể lắng 2 , mg/L + Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan E = %8.96100* 580 2.18580100* 0 0 =−=− S SS + Hiệu quả xử lý của toàn bộ sơ đồ E0 = %4.91100*580 50580 =− + Thể tích bể aerotank TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 72 - V = 3605 )8*072.01(*3200 )2.18580(*8*4045.0*10000 )*1(* )(*** 0 =+ −=+ − cd c kX SSYQ θ θ m3 Trong đó • V: thể tích bể aerotank, m3 • Q: lưu lượng nước đầu vào, Q = 10000 m3/ngày • Y: hệ số sản lượng cực đại, Y = 0.4045 • S0: BOD5 của nước thải vào bể aerotank • S: BOD5 sau lắng 2 • X: nồng độ chất rắn bay hơi được duy trì trong bể aerotank, X = 3200 mg/l • kd: hệ số phân hủy nội bào • θc: thời gian lưu của tế bào + Thời gian lưu nước trong bể θ = 7.824* 10000 3605 == Q V h + Chọn chiều cao hữu ích h = 4.7 m, chiều cao bảo vệ hbv = 0.5 m. Vậy chiều cao tổng cộng của bể H = h + hbv = 4.7 + 0.5 = 5.2 m + Chia làm 4 đơn nguyên, kích thước mỗi đơn nguyên: L*B*H = 17.5*10*5.2 Lượng bùn phải xả ra một ngày θc = ccw XQXQ XV ** * + h ⇒ Qw = 1568*7000 8*5.31*100003200*3605 * *** =−=− c ccc X XQXV θ θ m3/ngày Trong đó • Xc: nồng độ chất rắn bay hơi ở đầu ra của hệ thống. Xc = 0.7 * SSra = 0.7 * 50 = 35 mg/l • Xr: nồng độ chất rắn bay hơi có trong bùn hoạt tính tuần hoàn. Xr = 0.7 * Q = 0.7 * 10000 = 7000 mg/l TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 73 - Tính hệ số tuần hoàn α Từ phương trình cân bằng vật chất viết cho bể lắng 2 ( xem như lượng chất hữu cơ bay hơi ở đầu ra của hệ thống là không đáng kể) ta có: X*(Q + Qr) = Xr*Qr + Xr*Qw ⇒ Qr = 735932007000 156*700010000*3200** =− −=− − XX QXQX r wr m3/ngày α = 7359.0 10000 7359 == Q Qr Tính lượng không khí cần cung cấp cho bể aerotank + Hệ số sản lượng quan sát (Yobs) tính theo phương trình Yobs= 257.08*072.01 4045.0 *1 =+=+ cdk Y θ mg/mg + Lượng bùn dư sinh ra mỗi ngày theo vi sinh vật Px = Yobs*Q*(BODvào – BODra) ⇒ Px = 0.257*10000 m3/ngày* (580 – 18.2)(g/m3)*10-3 kg/g = 1443.8 kgVSS/ngày + Lượng oxy cần thiết trong điều kiện tiêu chuẩn OC0 = 6.62118.1443*42.11000*68.0 )2.18580(*10000*42.1 )(* 0 =−−=−− xPf SSQ kgO2/ngày Trong đó • f: là hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20, f = 0.68 + Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể OCt = OCo* 7966208.9 08.9*6.6211 =−=− Ls s CC C kgO2/ngày Trong đó • Cs: nồng độ bão hòa của oxy trong nước ở nhiệt độ làm việc, Cs = 9.08 mg/l (300) • CL: lượng oxy hòa tan cần duy trì trong bể, CL = 2 mg/l + Trong không khí, oxy chiếm 21% thể tích, giả sử rằng trọng lượng riêng của không khí là 1.2 kg/m3. Vậy lượng không khí lý thuyết cho quá trình là TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 74 - Mkk = 316112.1*21.0 7966 2.1*21.0 ==tOC m3/ngày + Lượng không khí cần thiết để cung cấp vào bể Qkk = 3414005.1*10*35 7966* 3 == −fOU OCt m3/ngày = 237083.3 l/phút Trong đó • OCt: lượng oxi thực tế cần sử dụng trong bể, OCt = 7245 kgO2/ngày • OU: công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối ‚ Chọn dạng đĩa xốp, đường kính 170 mm, diện tích bề mặt F = 0.02m2 ‚ Cường độ sục khí 200 l/phút.đĩa ‚ Độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối h = 5 m. Tra bảng 7.1 [7] ta có: Ou = 7 gO2/m3.m OU = Ou*h = 7*5 = 35 gO2/m3 • f: hệ số an toàn, chọn f = 1.5 + Số đĩa cần phân phối trong bể N = 1186 200 3.237083 )/(200 )/( == phútl phútlQkk đĩa + Số đĩa phân phối trong một đơn nguyên N1 = 2974 1186 4 ==N đĩa Tính toán máy thổi khí + Aùp lực cần thiết của máy thổi khí Hm = hl + hd + h = 0.4 + 0.5 + 4 = 4.9 m Trong đó • h1: tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển, h1 = 0.4 m • hd: tổn thất qua đĩa phun, hd = 0.5 m • h: độ sâu ngập nước của miệng vào phun, h = 4 m Hm = 5 m = 0.5 atm + Năng suất yêu cầu của mỗi bể TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 75 - Qtt = 853504 341400 == n Qk m3/ngày = 3556.25 m3/h = 1 m3/s + Công suất của máy thổi khí Pmáy = ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ 1 **7.29 ** 283.0 1 21 P P en TRG Trong đó • Pmáy: công suất yêu cầu của máy nén khí, kW • G: trọng lượng của dòng không khí, kg/s G = Qtt + ρkhí = 1 + 1.3 = 2.6 kg/s • R: hằng số khí R = 8.314 KJ/Kmol0K • T1: nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1 = 273 + 25 = 2980K • P1: áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1 = 1 atm • P2: áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = Hm + 1 = 1.5 atm • n = 283.0 395.1 1395.11 =−=− k k (k = 1.395 đối với không khí) • 29.7: hệ số chuyển đổi • e: hiệu suất của máy, chọn e = 0.7 ⇒ Pmáy = 12.13311 5.1 7.0*283.0*7.29 298*314.8*6.2 283.0 = ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ kW Chọn 4 máy thổi khí có công suất 173 Hp Tính toán đường kính ống dẫn khí + Vận tốc khí trong ống dẫn chính chọn Vk = 15 m/s + Lưu lượng khí cần cung cấp Qk = 853504 341400 = m3/ngày = 1 m3/s + Đường kính ống phân phối chính D = 29.0 15*14.3 1*4 * *4 == k k v Q π m Chọn D = 300 mm TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 76 - + Từ ống chính ta phân làm 8 ống nhánh cung cấp khí cho các bể. Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh Qk’ = 125.08 1 8 ==kQ m3/s + Vận tốc khí qua ống nhánh vk’ = 15 m/s + Đường kính ống nhánh d = 103.0 15*14.3 125.0*4 * *4 ' ' == k k v Q π m Chọn d = 120 mm + Số đĩa được phân phối trên mỗi ống nhánh n1 = 378 297 8 ==N đĩa Kiểm tra lại vận tốc + Vận tốc khí trong ống chính vk = 15.143.0*14.3 1*4 * *4 22 ==D Qk π m/s Vận tốc ống chính nằm trong qui phạm (10 ÷ 15 m/s) + Vận tốc khí trong ống nhánh vk’ = 05.1112.0*14.3 125.0*4 * *4 22 ' == d Qk π m/s Vận tốc khí ống nhánh nằm trong qui phạm (10 ÷ 15 m/s) Kiểm tra tỷ số F/M và tải trọng thể tích của bể + Tỷ số F/M 544.0 3200*8 24*580 * 0 === X S M F θ ngày -1 Giá trị này nằm trong khoảng cho phép (F/M =0.2 ÷ 0.6 ngày-1) + Tải trọng thể tích của bể aerotank L= 61.1 3605 10000*10*580* 3 == − V QSo kgBOD5/m3ngày Giá trị này nằm trong khoảng cho phép (L = 0.8 ÷ 19 kgBOD5/m3ngày) TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 77 - Tính toán đường ống dẫn nước vào bể + Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống v = 1 m/s + Lưu lượng nước thải trong mỗi bể 10000/4 m3/ngày = 0.029m3/s + Chọn loại ống dẫn nước thải là PVC, đường kính ống 192.0 1*14.3 029.0*4 * *4 === v QD π m Chọn D = 0.2 m = 200 mm + Tính lại vận tốc nước chảy trong ống 92.0 2.0*14.3 029.0*4 * *4 22 === D Qv π m/s 4.3.3 Bể lắng 2 a. Chức năng Loại bỏ bùn hoạt tính ra khỏi nước thải nhờ trọng lực b. Tính toán + Diện tích phần lắng của bể Lt VC CQ S * *)1(* 0 1 α+= Trong đó • Q: lưu lượng nước xử lý, Q = 10000 m3/ngày = 416.67 m3/h • C0: nồng độ bùn duy trì trong bể aerotank (tính theo chất rắn lơ lửng), C0 = 32000/0.7 = 4571 mg/l = 4571 g/m3 • α: hệ số tuần hoàn, α = 0.7359 • Ct: nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn, Ct = 10000 mg/l = 10000 g/m3 • VL: vận tốc lắng của bề mặt phân chia ứng với CL, xác định bằng thực nghiệm. Tuy nhiên, do không có điều kiện thí nghiệm nên ta xác định VL bằng công thức sau VL = Vmax*e-k*Ct* 610− = 7* e-600*5000* 610− = 0.35 m/h TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 78 - Trong đó ‚ CL: nồng độ cặn tại mặt cắt L (bề mặt phân chia) ‚ Vmax = 7 m/h ‚ K = 600 (cặn có chỉ số thể tích 50 < SVI < 150) ⇒ 63.944 35.0*10000 4571*)7359.01(*67.416 1 =+=S m2 + Diện tích của bể nếu bể thêm ống phân phối trung tâm S = 1.1 * S1 = 1.1 * 944.63 = 1040 m2 + Chia bể lắng làm 4 đơn nguyên. Diện tích mỗi đơn nguyên S1 = S/4 = 1040/4 = 260 m2 + Đường kính mỗi đơn nguyên 2.18 14.3 26022 11 === π SD m + Đường kính ống trung tâm d1 = 0.2*D1 = 0.2*18.2 = 3.64 m + Diện tích ống trung tâm 4.10 4 4.36*14.3 4 * 221 1 === dF π m2 + Diện tích vùng lắng của bể SL = 260 – 10.4 = 249.6 m2 + Tải trọng thủy lực 10 6.249*4 10000 === LS Qa m3/m2ngày + Vận tốc đi lên của dòng nước trong bể 42.0 24 10 24 === av m/h + Máng thu đặt ở vòng tròn có đường kính bằng 0.8 đường kính bể Dmáng = 0.9 * 18.2 = 16.38 m + Chiều dài máng thu nước TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 79 - L = π * Dmáng = 3.14 * 16.38 = 51.43 m + Tải trọng thu nước trên 1 m dài của máng 61.48 43.51*4 10000 === L QaL m 3/m dài.ngày < 125 + Tải trọng bùn 32.3 6.249*24 10*4571*)735910000( *24 *)( 30 =+=+= − L r S CQQb kg/m2h + Xác định chiều cao bể Chọn chiều cao bể H = 5 m, chiều cao dự trữ trên mặt thoáng h1 = 0.3 m. Chiều cao cột nước trong bể 4.7 m gồm: • Chiều cao phần nước trong h2 = 2.5 m • Chiều cao phần hình chóp đáy bể có độ dốc 2% về tâm h3 = 0.02 * (D/2) = 0.02 * (18.2/2) = 0.182 m • Chiều cao chứa bùn hình trụ h4 = 4.7 – h2 – h3 = 4.7 – 2.5 – 0.182 =2.018 m + Thể tích phần lắng của mỗi đơn nguyên V1 = S1*h2 = 260*2.5 = 650 m3 + Thời gian lưu nước của mỗi đơn nguyên θ = 6.324* 735910000 4*650 =+=+ rQQ V h + Thể tích phần chứa bùn Vb = S*h4 = 260*2 = 520 m3 + Thời gian lưu bùn 6.624* 7359156 4*520 =+=+= rw b QQ Vθ h 4.3.4 Ngăn chứa bùn a. Chức năng Chứa bùn tuần hoàn để bơm về bể aerotank và chứa bùn dư để bơm đến bể nén bùn TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 80 - b. Tính toán + Ngăn chứa bùn gồm 2 ngăn: ngăn chứa bùn tuần hoàn và ngăn chứa bùn dư + Lưu lượng bùn đến ngăn chứa bùn tuần hoàn là 7359 m3/ngày, lượng bùn chảy tràn sang ngăn chứa bùn dư là 156 m3/ngày + Thời gian lưu bùn tại ngăng chứa bùn tuần hoàn là 10 phút, thời gian lưu tại ngăn chứa bùn dư là 5 h + Thể tích ngăn chứa bùn tuần hoàn 5110* 60*24 7359 1 ==V m3 + Kích thước ngăn chứa bùn tuần hoàn L1*B1*H1 = 5.1*2.5*4 + Thể tích ngăn chứa bùn dư V2 = 156 * 5/24 = 32.5 m3 + Kích thước ngăn chứa bùn dư L2*B2*H2 = 3.3*2.5*4 4.3.5 Bể nén bùn a. Chức năng Làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư ở bể lắng 2 từ 99% xuống 95% b. Tính toán + Lượng bùn hoạt tính dư dẫn đến bể nén bùn qbd = 156m3/ngày = 6.5 m3/h + Diện tích hữu ích của bể nén bùn đứng 1.18 3600*1.0 1000*5.6 1 === v q F bd m2 Trong đó • qbd: lưu lượng bùn hoạt tính dư dẫn vào bể nén bùn, qbd = 6.5 m3/h • v1: tốc độ chảy của chất lỏng ở vùng lắng trong bể nén bùn kiểu lắng đứng, lấy theo điều 6.10.3 – TCXD 51-84: v1 = 0.1 mm/s + Diện tích ống trung tâm của bể nén bùn đứng 06.0 3600*28 1000*5.6 2 2 === v q F bd m2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 81 - Trong đó • v2: tốc độ chuyển động của bùn trong ống trung tâm, v2 = 28 ÷ 30 mm/s, chọn v2 = 28 mm/s + Diện tích tổng cộng của bể nén bùn đứng F = F1 + f = 18.1 + 0.06 = 18.16 m + Đường kính của bể nén bùn 6.4 14.3 87.16*4*4 === π FD m + Đường kính ống trung tâm 28.0 14.3 06.0*4*4 === π fd m + Đường kính phần loe của ống trung tâm d1 = 1.35*d = 1.35*0.28 = 0.378 m + Đường kính tấm chắn dch = 1.3*d1 = 1.3*0.378 = 0.492 m + Chiều cao phần lắng của bể nén bùn đứng h1 = v1 * t * 3600 = 0.0001 * 10 * 3600 = 3.6 m Trong đó • t: thời gian lắng bùn lấy theo bảng 3.13, [2], t = 10 h + Chiều cao phần hình nón với góc nghiêng 500, đường kính bể D = 4.6 và đường kính của đỉnh đáy bể là 0.6 m bằng: h2 = 22 6.0 2 6.4 =− m + Chiều cao phần bùn hoạt tính đã nén hb = h2 - h0 - hth = 2 – 0.3 – 0.3 = 1.4 m Trong đó • h0: khoảng cách từ đáy ống loe đến tâm tấm chắn, h0 = 0.25 ÷ 0.5 m, lấy h0 = 0.3 m • hth: chiều cao lớp trung hòa, hth = 0.3 m TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY SÀI GÒN - 82 - + Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn Htc = h1 + h2 + h3 = 3.6 + 2 + 0.4 = 6 m Trong đó • h3: khoảng cách từ mực nước trong bể nén đến thành bể, h3 = 0.4 m 4.3.6 Máy ép bùn dây đai a. Chức năng Làm khô cặn đã nén từ bể nén bùn, giảm độ ẩm của cặn từ 95% xuống còn 15 – 25% b. Tính toán + Hàm lượng bùn hoạt tính sau khi nén C = 50 kg/m3 + Lưu lượng cặn đến máy ép bùn qb = 2 1 100 100* P Pq − − Trong đó • q: lưu lượng bùn dư dẫn vào bể q = 156 m3/ngày = 6.5 m3/h • P1: độ ẩm ban đầu của bùn P1 = 99% • P2: độ ẩm của bùn sau khi nén P2 = 95% qb = 3.195100 99100*5.6 =− − m3/h + Lượng cặn đưa đến máy ép bùn Q = C * qb = 50 * 1.3 = 65 kg/h = 1560 m3/ngày + Máy ép bùn làm việc 8 giờ/ngày, 5 ngày/tuần khi đó lượng cặn đưa đến máy trong 1 tuần là 1560 * 7 = 10920 kg. + Lượng cặn đưa đến máy trong 1 h: G = 10920/(5*8) = 273 kg/giờ + Tải trọng cặn trên 1 m rộng của băng tải dao động trong khoảng 90 – 680 kg/m chiều rộng băng.giờ. Chọn băng tải có năng suất 200 kg/m rộng giờ + Chiều rộng băng tải 365.1 200 273 200 === Gb m Chọn máy có chiều rộng băng 1.5 m và năng suất 200 kg/m rộng giờ TÍNH TOÁN KINH TẾ CHO HỆ THỐNG - 83 - Chương 5 TÍNH TOÁN KINH TẾ CHO HỆ THỐNG TÍNH TOÁN KINH TẾ CHO HỆ THỐNG - 84 - 5.1 Tính toán vốn đầu tư cho từng hạng mục 5.1.1 Tính toán chi phí thiết bị STT Tên công trình Tên thiết bị Số lượng Đơn giá (VNĐ) Thành tiền (VNĐ) 1 Song chắn rác A Song chắn rác 1 bộ 10,000,000 10,000,000 2 Hố thu A Bơm nước 4 HP Đài Loan 2 bộ 6,575,000 13,150,000 3 Bể điều hòa A Máy thổi khí 10.5HP 1 bộ 5,535,000 5,535,000 Bộ khuấy trộn 3 bộ 1,500,000 4,500,000 4 Bể keo tụ – tạo bông Bơm nước 4 HP 2 bộ 6,575,000 13,150,000 5 Bể trộn phèn Máy thổi khí 5.5 HP 1 bộ 2,000,000 2,000,000 Bơm bùn 1 bộ 2,500,000 2,500,000 6 Bể lắng 1A Máng gạt váng nổi 1 cái 10,000,000 10,000,000 7 Hố thu B Bơm nước 11.5 HP 2 bộ 10,500,000 21,000,000 8 Bể điều hòa B Máy thổi khí 15 HP 1 bộ 6,000,000 6,000,000 Máng gạt váng nổi 1 cái 10,000,000 10,000,000 Môtơ giàn quay 1 cái 4,000,000 4,000,000 Thanh gạt bùn, thanh đỡ 1 bộ 15,000,000 15,000,000 9 Bể lắng 1B Bơm bùn ra 1 bộ 2,500,000 2,500,000 10 Bể trung hòa Bơm nước 15 HP 2 bộ 11,000,000 22,000,000 Đĩa phân phối khí 592 đĩa 300,000 177,900,000 11 Aerotank Máy thổi khí 4 bộ 15,000,000 45,000,000 Bơm bùn 4 bộ 2,500,000 10,000,000 Thanh gạt bùn 4 bộ 15,000,000 45,000,000 12 Bể lắng 2 Máng gạt chất nổi 4 cái 10,000,000 40,000,000 Bơm bùn dư 1 bộ 2,000,000 2,000,000 13 Ngăn chứa bùn Bơm bùn tuần hoàn 4 bộ 3,000,000 12,000,000 Bơm bùn 1 bộ 1,500,000 1,500,000 14 Bể nén bùn Máng gạt chất nổi 1 cái 5,000,000 5,000,000 15 Máy ép bùn Lọc ép dây đai 1 cái 300,000,000 300,000,000 Tổng 779,735,000 TÍNH TOÁN KINH TẾ CHO HỆ THỐNG - 85 - 5.1.2 Tính toán kinh phí xây dựng STT Tên công trình Thể tích (m3) Đơn giá (1m3 / VNĐ) Thành tiền (VNĐ) 1 Hố thu nước thải A 17.36 1,000,000 17,360,000 2 Bể điều hòa A 416.8 1,000,000 416,800,000 3 Bể keo tụ - tạo bông 52.1 1,000,000 52,100,000 4 Bể lắng đợt 1A 523.2 1,000,000 523,200,000 5 Hố thu nước thải B 52.08 1,000,000 52,080,000 6 Bể điều hòa B 1280 1,000,000 1,280,000,000 7 Bể lắng 1B 630 1,000,000 630,000,000 8 Bể trung hòa 1 1,000,000 1,000,000 9 Bể aerotank 3605 1,000,000 3,605,000,000 10 Bể lắng 2 5195 1,000,000 5,195,000,000 11 Ngăn chứa bùn 83.5 1,000,000 835,000,000 12 Bể nén bùn 126.4 1,000,000 1,264,000,000 13 Bể trộn phèn 8.4 1,000,000 8,400,000 14 Bể tiêu thụ phèn 25.2 1,000,000 25,200,000 Tổng 120,160,400,000 5.1.3 Tổng kết chi phí đầu tư cho hệ thống xử lý nước thải STT Diễn giải Giá cung cấp (VNĐ) 1 Chi phí xây dựng 920,000,000,000 2 Chi phí thiết bị 779,735,000 3 Đường ống kỹ thuật 150,000,000 4 Hệ thống động lực và chiếu sáng 30,000,000 5 Hệ thống an toàn và thoát nước 20,000,000 Tổng (S1) 121,140,135,000 TÍNH TOÁN KINH TẾ CHO HỆ THỐNG - 86 - Chi phí đầu tư này được tính khấu hao trong 20 năm. Vạy chi phí đầu tư trong 1 năm là S2 = S1 / 20 = 121,140,135,000 / 20 = 6,057,007,000 VND 5.2 Chi phí quản lý và vận hành 5.2.1 Chi phí nhân công + Lương công nhân 4 người * 700.000 đồng/người tháng * 12 tháng = 58.800.000 VNĐ + Lương nhân viên 2 người * 1.500.000 đồng/người tháng * 12 tháng = 36.000.000 VNĐ + Tổng chi phí nhân công: 94.800.000 VNĐ 5.2.2 Chi phí điện năng Chi phí điện năng tính cho 1 năm Hạng mục Công suất (kW) Chi phí (VNĐ) Bơm nước từ hố thu A 2.835 24,835,000 Bơm nước từ hố thu B 8.50 74,460,000 Bơm nước vào bể aerotank 4.790 41,960,000 Bơm bùn tuần hoàn 4.150 36,354,000 Bơm bùn dư 0.028 245,000 Tổng 177,854,000 5.2.3 Chi phí hóa chất Hóa chất Khối lượng (kg) Đơn giá (VND/kg) Thành tiền (VND) Phèn nhôm sunphat 821,250 2,000 1,642,500,000 PAC 15,000 15,000 225,000,000 CaO 207.320 3,000 622,000 Tổng 1,868,122,000 TÍNH TOÁN KINH TẾ CHO HỆ THỐNG - 87 - 5.2.4 Tổng chi phí quản lý và vận hành trong 01 năm STT Diễn giải Giá cung cấp (VNĐ) 1 Chi phí nhân công 94,800,000 2 Chi phí điện năng 177,854,000 3 Chi phí hóa chất 1,868,122,000 Tổng (S3) 2,140,776,000 5.3 Giá thành 1m3 nước thải + Tổng chi phí đầu tư S = S2 + S3 = 6,057,007,000 + 2,140,776,000 =8,197,783,000 VND + Lãi suất ngân hàng i = 0.5% + Tổng vốn đầu tư S0 = (1+i)*S = (1+0.005)* 8,197,783,000 = 8,238,772,000 VND + Giá thành 1 m3 nước thải s = 300,2 365*000,10 0008,238,772, 365* 0 == Q S VND/m3 Vậy giá thành để xử lý 1m3 nước thải là 2,300 VND/m3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - 88 - Chương 6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - 89 - 6.1 Kết luận Để góp phần tích cực việc thúc đẩy sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nhiều ngành công nghiệp trong nước đã có những chuyển biến rất rõ nét mà trong đó ngành công nghiệp giấy là một trong những trường hợp điển hình. Tuy nhiên, để quá trình phát triển mang một ý nghĩa toàn diện, ngoài những nghiên cứu tập trung cho việc cải tiến quy trình công nghệ nhằm tăng năng suất, cải thiện tính năng thì việc xử lý nguồn nước thải từ các nhà máy giấy cũng có một ý nghĩa thiết thực và quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống con người và môi trường xung quanh. Việc lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp cho từng nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: đặc điểm của ngành công nghiệp, quy mô của nhà máy, khả năng tài chính, nguồn xả thải Đối với ngành sản xuất giấy-bột giấy, công nghệ xử lý phù hợp nhất là kết hợp xử lý hóa lý và xử lý sinh học vì vừa giảm được SS, BOD, COD hiệu quả, vừa giảm được độ màu của nước thải đạt tiêu chuẩn xả thải. Trên cơ sở đó, luận văn này nghiên cứu phương pháp hóa lý kết hợp sinh học ứng dụng cụ thể cho trường hợp nước thải của nhà máy Giấy Sài Gòn. Nước thải từ hai công đoạn sản xuất bột giấy và công đoạn xeo giấy tại nhà máy được qua các bước xử lý riêng trước khi đi đến công trình xử lý sinh học. Do quá trình keo tụ chỉ áp dụng với công đoạn sản xuất bột giấy (chiếm ¼ tổng lượng nước thải tại công ty giấy Sài Gòn) nên giảm chi phí hóa chất, các công trình phụ trợ Ngoài ra, do tỷ lệ nước thải sử dụng hóa lý thấp hơn so với nước thải công đoạn xeo giấy nên khi hòa trộn hai dòng nước thải này để xử lý sinh học, dư lượng phèn nhôm không ảnh hưởng nhiều đến hoạt động sống của vi sinh vật. Ngoài ra, luận văn cũng cố gắng đưa ra một số cơ sở kỹ thuật để có thể tiếp cận và đưa ra các giải pháp hữu ích nhằm giúp nhà máy có thể thực hiện sản xuất sạch hơn, giảm thiểu được tổng lượng chất ô nhiễm ảnh hưởng đến môi KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - 90 - trường. Các nguyên nhân có thể gây ra việc tiêu thụ nguyên nhiên liệu và năng lượng quá mức cũng được tìm hiểu và thống kê trong chương 3 của luận văn, và từ các dữ liệu thô này các giải pháp SXSH được đề xuất nhằm tối ưu hóa việc sử dụng nguyên nhiên liệu, giảm thiểu số lượng và chất lượng chất thải. Luận văn cũng thực hiện phân tích chi tiết tính khả thi của các giải pháp SXSH dựa trên cơ sở đánh giá các yếu tố kỹ thuật, kinh tế và môi trường. Các giải pháp với chi phí thấp hoặc không đòi hỏi chi phí sẽ được ưu tiên thực hiện trước. 6.2 Kiến nghị Qua quá trình tìm hiểu, xem xét tình hình môi trường tại công ty giấy Sài Gòn, luận văn có một vài ý kiến đóng góp vào việc bảo vệ môi trường tại công ty như sau: − Công ty cần đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh vì hiện nay công ty chưa có hệ thống xử lý nước thải mà lại đang nằm trong khu dân cư. − Cần tận dụng lại lượng nước dưới dàn xeo vì lượng nước này có hàm lượng SS chủ yếu là bột giấy, nước lại không có nhiều cặn bẩn. Như vậy vừa tận dụng lại được lượng bột giấy thất thoát vừa giảm được lưu lượng thải ra và giảm được lượng nước cấp cho công đoạn xeo. − Khi áp dụng hệ thống xử lý nước thải vào công ty, trong công đoạn keo tụ tạo bộng, do độc tố của các hóa chất keo tụ đã được minh chứng trong kết quả của nhiều nghiên cứu gần đây, ta có thể thay thế các chất keo tụ vô cơ hiện được sử dụng rất rộng rãi hiện nay bằng các chất keo tụ sinh học tổng hợp. − Nên tiến hành nghiên cứu áp dụng sản xuất sạch hơn cho công ty nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất, tiết kiệm nguyên vật liệu, năng lượng, hóa chất và cũng phần nào giảm được ô nhiễm môi trường, nhất là nước thải. TÀI LIỆU THAM KHẢO & PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS-TS Hoàng Huệ (2005). Xử lý nước thải. Nhà xuất bản Xây dựng. [2] GS-TS Lâm Minh Triết (chủ biên), Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân (2006). Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Thành phố Hố Chí Minh. [3] PGS-TS Lương Đức Phẩm (2003). Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học. Nhà xuất bản Giáo dục. [4] Nguyễn Đức Lượng (chủ biên), Nguyễn Thị Thùy Dương (2003). Công nghệ sinh học môi trường (tập 1). Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh. [5] TS Nguyễn Ngọc Dung (2003). Xử lý nước cấp. Nhà xuất bản Xây dựng. [6] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2002). Giáo trình Công nghệ xử lý nước thải. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ Thuật. [7] TS Trịnh Xuân Lai (1999). Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải. Nhà xuất bản Xây dựng. [8] Trung tâm đào tạo ngành nước và môi trường (2005). Sổ tay xử lý nước (tập 1, 2). Nhà xuất bản Xây dựng. [9] Trà Tiến (2006). Nghiên cứu xây dựng mô hình khép kín xử lý và tái sử dụng nước thải nhà máy giấy tái sinh. Luận văn cao học, Viện môi trường và tài nguyên. [10] Bùi Ngọc Anh (2000). Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất giấy công ty giấy Viễn Đông. Luận văn đại học, Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh. [11] Tạ Thị Bích Diễm (2000). Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho công ty giấy Tân Linh. Luận văn đại học, Trường Đại học Dân lập Kỹ thuật Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh. [12] Website: www.saigonpaper.com PHỤ LỤC PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: TIÊU CHUẨN XẢ THẢI Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5945 - 1995. Nước thải công nghiệp - Tiêu chuẩn thải. Giá trị giới hạn STT Thông số Đơn vị A B C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Nhiệt độ pH BOD5(200C) COD Chất rắn lơ lửng Asen Cadmi Chì Clo dư Crom (Cr+6) Crom (Cr+3) Dầu mỡ khoáng Dầu động thực vật Đồng Kẽm Mangan Niken Photpho hữu cơ Photpho tổng số Sắt oC mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 40 6 ÷ 9 20 50 50 0,05 0,01 0,1 1 0,05 0,2 KPHĐ 5 0,2 1 0,2 0,2 0,2 4 1 40 5,5 ÷ 9 50 100 100 0,1 0,02 0,5 2 0,1 1 1 10 1 2 1 1 0,5 6 5 45 5 ÷ 9 100 400 200 0,5 0,5 1 2 0,5 2 5 30 5 5 5 2 1 8 10 PHỤ LỤC 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 Tetracloetylen Thiếc Thủy ngân Tổng nitơ Tricletylen Amoniac Florua Phenol Sulfua Cianua Tổng hoạt động phóng xạ α Tổng hoạt động phóng xạ ß Coliform mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Bq/l Bq/l MPN/100ml 0,02 0,2 0,005 30 0,05 0,1 1 0,001 0,2 0,05 0,1 1 5000 0,1 1 0,005 60 0,3 1 2 0,05 0,5 0,1 0,1 1 10000 0,1 5 0,01 60 0,3 10 5 1 1 0,2 - - - PHỤ LỤC PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MẪU APPENDIX 4 - WATER TEST RESULTS (Source: Indochine Company) Department of health Institute of Hygiene-Public health Ref: 001592/VVS/VSMT TEST RESULTS Sample code: 286.3M.06 Sample name: Wastewater Sample by: (Saigon Paper Company) Nguyen Huu Tien From: Saigon Paper Company Hocmon, 12 Dist., HCMC Taken date: 15-11-2006 Received date: 21-11-2006 Sample Place: N13 Channel 12 Dist., HCMC 1. TEST RESULT: Test Name Method Results Sample A (Pulping stage) Colour TCVN 6185-1996 3040 Pt-Co Turbidity TCVN 6184-1996 98.04 pH SMEWW 5.86 – 6.4 BOD5 TCVN 6162-1996 833 mg/l COD TCVN 6163-1996 3724 mg/l Subpended Solid TCVN 6226-1996 935 mg/l N-NH3 TCVN Eh8-1995 0.553 mg/l P-PO4 TCVN 6267-2000 2.34 mg/l Temperature 30oC Sample B (Paper Producing stage) Colour TCVN 6185-1996 450 Pt-Co pH SMEWW 6.3 – 7.2 BOD5 TCVN 6162-1996 671 mg/l COD TCVN 6163-1996 1489 mg/l Subpended Solid TCVN 6226-1996 653 mg/l N-NH3 TCVN Eh8-1995 1.150 mg/l P-PO4 TCVN 6267-2000 1.21 mg/l Temperature 30oC 2. CONCLUSION: The wastewater sample's Colour, Turbidity, Dissolved Oxygen, Total Nitrogen, BOD and COD are substandard. Others are fit with TCVN 5945 – 1995. PHỤ LỤC HCMC, Date: 20 November 2006 Deputy Dean of Environmental sanitation Department Deputy Manager of Institude of Hygiene-Puplic health Thinh Thi Huong Tran Thi Giang Note: NF: not found SMEWW: Standard Methods for the Examination of Water and Waste Water, 20th Edition- 1998. This result is valuable only for the test sample. PHỤ LỤC 3: CÁC BẢN VẼ CHI TIẾT