Mở Đầu Nền kinh tế phát triển, nhu cầu lại người, vận chuyển hàng hoá ngày tăng Trong ôtô, xe máy phương tiện chủ yếu giao thông đường Cùng với sách thuế nhà nước mặt hàng nhập ôtô ôtô qua sử dụng kích thích việc mua ôtô phục vụ cho nhu cầu lại cá nhân ngày nhiều Vì nhà máy khí ô tô ngày nhiều ngành khí ô tô nhà nước chọn ngành công nghiệp mũi nhọn để đầu tư phát triển Ngành công nghiệp ôtô ngành mang tính tổng hợp Sự phát triển kéo theo ngành nghề dịch vụ khác phát triển, thúc đẩy kinh tế phát triển bền vững Ở nước ta, công nghiệp ôtô coi ngành trọng điểm, nhận sách ưu đãi nhà nước Có thể thấy, doanh nghiệp Việt Nam liên doanh hầu hết với hãng ô tô giới Toyota, Huyndai, Ford, Deawoo…dẫn tới việc đời nhà máy lắp ráp,thiết kế, sửa chữa, bảo dưỡng…làm thúc đẩy kinh tế, tạo công ăn việc làm ổn định Tuy nhiên, ngành công nghiệp phát sinh nhiều vấn đề môi trường xúc cần phải giải quyết, đặc biệt nước thải phát sinh trình sản xuất , với đặc đặc ngành khí ô tô loại nước thải khó xử lý gây nguy hại môi trường nghiêm trọng Vì Đề tài “ thiết kế hệ thống xử lý nước thải từ nhà máy khí với cống xuất thiết kế 100( m3/ngày)” em chọn nhằm dùng phương pháp học hóa lý xử lý nguồn thải để đạt hiệu tối ưu, phù hợp với điều kiện kinh tế Việt Nam Giảm thiểu ô nhiễm môi trường Page | CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan ngành khí chế tạo Cơ khí ngành có lịch sử lâu đời, chiếm phần lớn cấu hoạt động kinh tế xã hội Ngành khí tham gia vào dải rộng công việc sản xuất bao gồm từ khâu khai khoáng, hình thành vật liệu, gia công thiết bị, chế tạo máy móc, điều hành hệ thống sản xuất công nghiệp Trước để gia công sản phẩm, người thợ phải lấy nguyên liệu, gia công tay máy móc nửa thủ công máy tiện, máy phay, máy bào, máy hàn Hiện công việc gia công tự động hóa máy gia công đại (máy CNC), công việc người thợ đứng máy nhấn nút, lập trình gia công Lập trình gia công công việc quan trọng thực máy gia công tự động CNC, công việc trước lấy vật liệu (phôi), tiện, phay máy tự động thực cách xác theo chương trình lập trình Công việc thiết kế trước phải thực việc vẽ vẽ tay, ngày có hỗ trợ máy tính với chương trình chuyên hỗ trợ cho việc thiết kế khí Việc thiết kế khí máy vi tính với hỗ trợ phần mềm gọi CAD, CAD cho phép xây dựng vẽ có độ phức tạp cao Người kỹ sư khí phải biết CAD Một bước tiến cao ngành khí công nghệ CAD/CAM/CNC, tạo thành quy trình khép kín từ khâu thiết khâu chế tạo sản phẩm máy móc gia công đại Page | 1,2 nước thải công nghiệp khí 1.2.1 định nghĩa Nước thải công nghiệp nước thải trình sản xuất công nghiệp từ công đoạn sản xuất hoạt động phục vụ sản xuất nước rhari tiến hành vệ sinh công nghiệp hay hoạt động sinh hoạt nhân viên Nước thải coongnghieejp đa dạng, khác thành phần lượng phát thải phụ thuộc vào nhiều yếu tố: loại hình công nghiệp, loại hình công nghệ sử dụng, tính đại công nghệ, tuổi thọ thiết bị, trình độ quản lý sở ý thức cán công nhân viên Nước thải nhà máy ô tô nằm nước thải công nghiệp 1.2.2 • Thành phần tính chất nước thải nhà máy khí ô tô Nước thải chủ yếu phát sinh từ: + Quá trình gia công khí: bụi kim loại, dầu nhớt bôi trơn, chất hưu … + Nước thải sinh hoạt : phát sinh chủ yếu từ nhà vệ sinh bếp ăn Nước thải sinh hoạt có chất hữu cơ, vi khuẩn… gây ô nhiễm với nồng độ thấp phù hợp với biện pháp xử lý sinh học Page | Page | CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1 Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp 2.1.1 Phương pháp học Phương pháp xử lý học sử dụng nhằm mục đích tách chất không hòa tan số thành phần chất dạng keo khỏi nước thải 2.1.1.1 Song chắn rác Đây bước xử lý sơ mục đích trình loại bỏ tạp vật thô giẻ, rác, vỏ đồ hộp, mẩu đá, gỗ vật thải khác có nước thải vật thải gây cố tắc bơm, đường ống kênh dẫn trình vận hành hệ thống xử lý Đây bước quan trọng đảm bảo an toàn điều kiện làm việc thuận lợi cho hệ thống Sóng chắn rác đặt cố định hoạc di động, tổ hợp với máy nghiền nhỏ Các sóng chắn rác làm kim loại, đặt vào kênhdẫn, nghiêng góc 60-70 2.1.1.2 bể tách dầu Thường để tách tạp chất rắn vô không tan có kích thước từ 0,2 đến mm khỏi nước thải, nhằm bảo vệ thiết bị khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng công trình xử lý sau Việc vớt dầu thực bể lắng nhờ thiết bị gạt chất 2.1.1.3 Bể lắng Trong XLNT, trình lắng sử dụng để loại tạ chất dạng huyền phù thô khỏi nước thải Theo năng, bể lắng phân thành: bể lắng cát, bể lắng sơ cấp, bể lắng thứ cấp • Bể lắng cát Bể lắng cát sử dụng nhằm loại bỏ cát, sỏi, đá dăm, loại xỉ khỏi nước thải Trong nước thải, thân cát không độc hại ảnh hưởng đến khả hoạt động công trình thiết bị hệ thống ma sát làm mòn thiết bị khí, lắng Page | cặn kênh ống dẫn, làm giảm thể tích hữu dụng bể xử lý tăng tần số làm bể Vì trạm xử lý thiết phải có bể lắng cát.Bể lắng cát thường đặt phía sau song chắn rác trước bể lắng sơ cấp • Bể lắng sơ cấp: Để giữ lại chất hữu không tan nước thải trước cho nước thải vào bể xử lý sinh hoc người ta dùng bể lắng sơ cấp Bể lắng sơ cấp dùng để loại bỏ chất rắn có khả lắng (tỉ trọng lớn tỉ trọng nước) chất (tỉ trọng nhẹ tỉ trọng nước) Nếu thiết kế xác bể lắng sơ cấp loci đc 50÷70% chất rắng lơ lửng, 25÷40% BOD nước thải • Bể lắng thứ cấp: Đặt sau công trình xử lý sinh học.Căn vào chiều nước chảy phân biệt loại bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng radian • Bể lắng đợt Bể lắng ngang: làm vật liệu khác bê tông, bê tông cốt thép,… Trong bể lắng ngang, dòng nước thải chảy theo phương nằm ngang qua bể + Bể lắng đứng: có dạng hình hộp hình trụ với đáy hình chóp Nước thải chuyển động theo phương đứng từ lên Vận tốc chuyển động lên phải nhỏ vận tốc hạt lắng + Bể lắng theo phương bán kính: có tiết diện hình tròn Nước thải dẫn vào bể theo chiều từ tâm thành bể thu vào máng tập trung dẫn Cặn lắng xuống đáy tập trung lại để đưa nhờ hệ thống gạt cặn quay tròn + 2.1.1.4 Bể điều hòa Dùng để trù ổn dịnh dòng thải khăc phục vấn đề vận hành dao động lưu lượng dòng nước thải gây nâng cao hiệu suất trình cuối dây chuyền xử lý Công dụng:  Làm tăng hiệu hệ thống sinh học hạn chế tượng tải hệ thống lưu lượng hàm lượng chất hữu cơ, giảm diện tích Page | xây bể sinh học ( tính toán xác ) Hơn chất ức chế trình xử  lý sinh học pha loãng trung hòa mức độ thích hợp cho hoạt động vi sinh vật  Chất lượng nước sau xử lý việc cô đặc bùn bể lắng thứ cấp cải thiện lưu lượng nạp chất rắn ổn định  Diện tích bề mặt cần cho hệt thống lọc nước giảm xuống hiệu suất lọc cải thiện, chu kỳ làm bề mặt thiết bị lọc ổn định 2.1.1.5 Bể lọc Lọc để tách tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải mà bể lắng loại bỏ chúng Người ta tiến hành trình tách nhờ vách ngăn xốp, cho phép chất lỏng qua giữ pha phân tán lại trình lọc xảy tác dụng áp suất thủy tĩnh cột chất lỏng áp suất cao trước vách ngăn hay áp suất chân không sau vách ngăn 2.1.2 Phương pháp hóa lý: Bản chất áp dụng trình vật lý hóa học để đưa vào nước thải chất phản ứng để gây tác động vào tạp chất bẩn, biến đổi hóa học, tạo thành chất khác dạng cặn chất hòa tan không độc hại không gây ô nhiễm môi trường 2.1.2.1 Phương pháp đông- keo tụ Là phương pháp xử lý nước có sử dụng hóa chất nhờ hạt keo lơ lửng nước có khả lien kết lại với tạo thành keo có kích thước lớn có khả loại bỏ trình lắng Nguyên tắc trình chuyển hạt keo ổn định, khó lắng sang trạng thái ổn định lắng Cơ chế trình gồm giai đoạn: - Khuấy trộn nhanh( đưa vào chất keo tụ): phân bố hóa chất vào nước, giai đoạn khuấy trộn nhanh( tốc độ lớn, thời gian nhanh) diễn thời gian ngắn ≤ phút - Keo tụ: hóa chất đưa vào trung hòa hạt keo nước nhờ hạt tiến lại gần hình thành hạt cố kích thước lớn - Tạo bông: khuấy trộn nhẹ để tao thành tiếp xúc với hạt khác, thời gian 30-45 phút 2.1.2.2 Phương pháp tuyển Là phương pháp sử dụng để tách tạp chất( dạng rắn lỏng) phân tán không tan, tự lắng khỏi pha lỏng Page | Quá trình tuyển thực cách sục bọt khí nhỏ( thường không khí ) vào pha lỏng Các khí kết dính với hạt lực tập hợp bóng khí hạt đủ lớn kéo theo hạt lên bề mặt, sau chúng tập hợp lại với thành lớp bọt chứa hàm lượng hạt cao chất lỏng ban đầu Dùng hệ thống gạt để loại bỏ lớp bọt tháo nước Các phương pháp tuyển nổi: tách không khí từ nước, tuyển chân không, tuyển áp lực Phương pháp sinh học Là sử dụng khả sống, hoạt động vi sinh vật để phân hủy chất hữu có nước thải Các vi sinh vật sử dụng hợp chất hữu số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng tạo lượng Đây phương pháp quan trọng định chất lượng đầu nước thải, để khử chất hữu chứa Cacbon, Nitơ, Phôtpho Có nhiều công nghệ khác áp dụng cho bước xử lý sinh học nước thải như: bể hiếu khí bùn hoạt tính( bể aerotank), bể aerotank hoạt động mẻ( SBR), bể Unitank,… 2.1.4 Phương pháp hóa học Sau xử lý sinh học, phần lớn vi khuẩn nước thải bị tiêu diệt Nhưng để tiêu diệt toàn vi khuẩn gây bệnh, nước thải cần phải khử trùng Clo hóa, Ozon hóa, điện phân, tia cực tím 2.1.3 Page | CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CƠ KHÍ ÔTÔ Lựa chọn thuyết minh công nghệ 3.1.1 Lực chọn phương án xử lý 3.1 Việc lựa chọn phương pháp tối ưu vấn đề quan trọng việc giải ô nhiễm môi trường nói chung nước thải nói riêng Làm vừa giảm nồng độ nước thải xuống mức thấp mức tiêu chuẩn cho phép, phù hợp với điều kiện nhà máy Phương pháp lựa chọn dựa nguyên tắc sau: - Thiết bị phù hợp với thành phần, nồng độ tính chất nước thải Hiệu đạt yêu cầu, dễ lắp đặt thi công Đạt yêu cầu mặt kinh tế Phù hợp với yêu cầu khách quan khác Ta đưa phương án xử lý nước thải nhà máy khí ôtô sau : Sơ đồ dây chuyền công nghệ Nước thải Song chắn rác Thùng chứa rác Bể thu gom Máy thổi khí Bể tách dầu Thùng chứa dầu Page | Bể phản ứng Bể lắng Bể lọc Ra Bể PH Hình 3.1: sơ đồ dây truyền công nghệ xử lý nước thải khí oto 3.1.2 Thuyết minh quy trình công nghệ Nước thải từ xưởng sản xuất theo hệ thống thu gom chảy vào bể thu gom nước thải Phía trước bể gom đặt song chắn rác để loại bỏ tạp chất có kích thước lớn nước thải Sau đó, nước thải bơm lên bể tách dầu để loại bỏ lượng dầu nhớt có nước thải, dầu thu đưa sang bể chứa dầu Nước thải từ bể tách dầu sang bể điều hòa nhằm ổn định lưu lượng nồng độ Tại bể điều hòa, bố trí máy khuấy trộn chìm nhằm mục đích hòa trộn đồng nước thải toàn diện tích bể, ngăn ngừa tượng lắng cặn bể, sinh mùi khó chịu Nước thải tiếp tục chảy qua bể keo tụ kết hợp trình lắng, chất màu cặn lơ lửng bị kết tủa lại nước thải chảy qua bể khử trùng nhằm loại bỏ vi khuẩn gây bệnh có nước thải Sau đó, nước thải tiếp tục chảy qua cột lọc áp lực Bùn từ bể đưa vào bể chứa bùn, làm giảm lượng nước chứa bùn Sau đó, quan chức xử lý theo định kỳ 3.1.3 Tính toán thiết bị xử lý nước thải khí oto Một số thông số đầu vào : - Lưu lượng trung bình ngày đêm: Lưu lượng trung bình theo giây : Qtb = 100 m3/ng = 4,166 (m3/h) 0,00116 (m3/s) = 1,16 (l/s) Bảng 3.1 : hệ số điều hòa chung nước thải công nghiệp Page | 10 Diện tích mặt bằng: A = = 6,96(m2) Chọn L.B= 3,5m.2m • Kích thước bể thu gom L.B.H = 3,5m.2m.4m • Thể tích xây dựng bể: Wt = 3,5.2.4= 28 (m3) • Bảng 3.3 Các thông số thiết kế hố thu STT Thông số Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Thể tích bể thu gom 3.1.3.4 Đơn vị m m m m3 Giá tị 3,5 28 Lưới chắn rác ( lưới lọc tinh) Loại bỏ hạt có kích thước nhở mm giúp bảo vệ thiết bị trước đưa vào bể điều hòa Lưới lọc tinh đặt trước bể điều hòa, lưới làm vật liệu Inox có kích thước L*B =1,5 m* 1m Đặc điểm lưới lọc: - Loại lưới: Cố định Số lượng: lưới Đường kính mắt lưới: 1,2 mm Hàm lượng chất bẩn lại sau khỏi Lưới chắn rác • Chất rắn lơ lửng giảm 5%, lại : 192 – (1925%) = 182,4 (mg/l) 3.1.3.4 Bể tách dầu mỡ Nước thải nhà máy khí ô tô có chứa dầu từ trình rửa chi tiết Các chất nhẹ nước bề mặt nước Ngoài cách làm gạt đơn giản sợi quét mặt nước, người ta chế tạo thiết bị tách dầu Lưu lượng nước thải chứa dầu nhà máy: Q = 20,88 m3/h Page | 15 Nước thải chứa dầu nguồn phát sinh tập trung sau qua song chắn rác hệ thống đường ống dẫn bể xử lý dầu Ta chọn kích thước hạt dầu 0,008 (cm), hạt dầu giữ lại hạt dầu có kích thước lớn giữ lại đảm bảo cho trình làm nước Tốc độ nhỏ hạt dầu có kích thước chọn xác định công thức Stokes: U = 981 ρ1 − ρ2 d 18 µ (cm/s) Trong đó: d: đường kính hạt dầu giữ lại, d = 0,008 (cm) ρ1, ρ2 µ U = Vậy tỷ trọng nước dầu, : độ nhớt nước, µ 981 − 0,89 0, 0082 18 0, 01 ≈ ρ1 = (g/cm ), ρ2 = 0,89 (g/cm3) = 0,01 (g/cm.s) 0,038 (cm/s) Vận tốc dòng nước bể ÷ (mm/s) (mục 8.7.1 - TCVN 7957 : 2008), ta chọn vận tốc dòng nước vtt = (mm/s) Diện tích tiết diện đứng bể: Fd = Q 3, 47.10−3 = = 9,13 U 0, 038.10−2 (m2) Chọn kích thước đứng bể là: B x h = 4,5 x = 9(m) Thời gian lưu nước bể chứa dầu chọn là: t = 2h Page | 16 Vậy thể tích bể là: W = 12,5 x = 25 (m3) Chiều dài bể là: L = W 25 = = 2, Fd 9,13 (m) Chọn chiều dài ngăn thu nước 0,5 m Vậy tổng chiều dài bể là: 2,7 + 0,5 = 3,2 m Chọn chiều cao an toàn 0,3 (m) Vậy chiều cao xây dựng bể H = + 0,3 = 2,3 (m) Vậy kích thước bể là: B x L x H = 4,5 x 3,2 x 2,3 (m) Hiệu xử lý : = R t = = 34,48% a + b.t 0,018 + 0,02.2 Hàm lượng SS lại sau qua bể tách dầu: SS1 = SS×(100 – 34,48) ×100% = 182,4×(100 – 34,48)×100% = 119,5 mg/l 3.1.3.5 Bể điều hòa Thể tích bể điều hòa: = t = 20,88.4,5= 93,96 (m3) Trong t: thời gian lưu nước thải bể điều hòa, chọn t = 4,5h Chọn bể hình chữ nhật Chọn chiều dài bể: L = 8m Chọn chiều rộng bể là: B = 4m Chiều cao hữu ích bể là: H = = = 2,93(m) Chọn H = 3m Chọn chiều cao bảo vệ: = 0,5m Chiều cao xây dựng là: = H + = + 0,5 = 3,5(m) Thể tích thực bể là: L.B = 3,5 = 112(m3) Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa là: Q = = 0,015 93,96 60 = 84,56 (m3/h) Page | 17 : tốc độ cấp khí bể điều hòa, = 0,010,015 m3/m3.phút chon =0,015 m3/m3.phút Cho hệ thống cần gạt dầu mỡ khoảng bên mặt bể với thông số sau: L c Bc = 7,2 0,3 bể thu dầu Cho hệ thống cấp khí nhựa PVC có đục lỗ, hệ thống gồm ống chính, ống nhánh với chiều dài ống 8m, đặt cách 1m Trong đó: Đường kính ống dẫn khí vào bể điều hòa: = = =0,05 (m) Trong đó: : vận tốc khí ống, = 10 15m/s chọn =15 m/s Đường kính ống nhánh dẫn khí vào bể điều hòa: = = = 0,022 (m) Trong đó: q: lưu lượng khí ống, q = = = 16,9(m3/h) Đường kính lỗ phân phối khí: = – mm chọn = 5mm Vận tốc khí qua lỗ phân phối khí: = 15 – 20 m/s Chọn = 20 m/s Lưu lượng khí qua lỗ: = 3600 = 20 3600 = 1,13(m3/h) Số lỗ ống: N = = = 14,95 lỗ Chọn N = 15 lỗ Số lỗ 1m chiều dài ống: n = = = lỗ Áp lực cần thiết cho hệ thống ống khí: Hct = hd + hc +hf + H Trong đó: hd: tổn thất áp lực ma sát dọc theo chiều dài ống, m hc: tổn thất cục ống phân phối khí,m Tổn thất hd + hc 0,4m, nên chọn hd + hc = 0,4m hf: tổn thất qua thiết bị phân phố, không vượt 0,5m Chọn hf = 0,5m H: chiều cao hữu ích bể, H = m Vậy Hct = 0,4 + 0,5 + = 4,9 m Áp lực không khí là: p = = = 1,47 (atm) Công suất thổi khí: W= Trong đó: Q: lưu lượng khí cung cấp, Q = 84,56 m3/h : hiệu suất máy bơm, chọn = 0,7 p: áp lực không khí  W = = 1,34( kw/h)  Công suất bơm: Wb = 1,2 W = 1,2 1,34 = 1,608( kw/h)  Chọn bơm có công suất kw/h, bơm hoạt động luân phiên Bảng 3.4 Các thông số thiết kế bể điều hòa STT Các thông số Chiều dài bể, L Đơn vị m Giá trị Page | 18 10 Chiều rộng bể, B Chiều cao bể, H Công suất máy thổi khí Thể tích bể, Đường kính ống Đường kính ống nhánh Số lỗ ống Chiều dài cần gạt dầu Chiều rộng cần gạt dầu m m Kw/h m3 m m lỗ m m 4 1,34 93,96 0,05 0,03 15 7,2 0,3 3.1.3.6 Bể phản ứng Tạo kết tủa Pb(OH)2, Cu(OH)2, Zn(OH)2 Bể phản ứng chia làm ngăn.Trước tiên ta cho dung dịch NaOH 20% vào ngăn thứ để điều chỉnh pH sơ cấp Giá trị pH nâng lên pH= 11 giá trị pH tối ưu cho trình kết tủa xảy Thời gian khuấy cho phản ứng 10 phút Trong lần cho dung dịch NaOH xảy trình phản ứng tạo kết tủa cho dung dịch NaOH vào gây sốc phân tán dung dịch NaOH chưa nước thải nên trình đạt hiệu chưa cao Do tiếp tục cho nước thải sang ngăn thứ hai tiếp tục cho dung dịch NaOH vào để điều chỉnh pH thứ cấp để trình kết tủa diễn hiệu Khuấy hỗn hợp 10 phút cho phản ứng tạo kết tủa xảy hoàn toàn - Vật liệu xây dựng bể bê tông cốt thép, thành bể dày 10cm , thành vách ngăn 10 cm - Chọn thời gian lưu nước ngăn 15 phút - Dung tích chứa bể là: V= 20,88×= 5,22m3 - Chọn chiều cao phần chứa nước ngăn H= 1,5 m - Chiều cao bảo vệ bể 0,5 m - Chiều cao xây dựng bể là: Hxd = 1,5+0,5 =2 m - Diện tích bề mặt cần thiết: S = V/ H= 5,22/1,5=3,48 m2 Page | 19 - Chọn kích thước ngăn là: L×B= 5m × 3m → Hình dạng toàn bể phản ứng - Chiều cao: 1m - Chiều rộng: 2m - Chiều dài: 5m → Thể tích thực bể 10 m3 - Tính toán phận truyền động: Thiết bị khuấy trộn để hòa trộn tốt hóa chất vào nguồn nước giúp trình xảy đạt hiệu cao Bộ phận truyền động bao gồm: • Môtơ khuấy • Trục khuấy • Cánh khuấy - Năng lượng yêu cầu cho bể P= G2×μ×V = 402× 0,89×10-3×5,22= 7,43 W Trong đó: P - Năng lượng yêu cầu cho bể tạo bông, W G - Sự biến đổi vận tốc nước đơn vị thời gian thường nhỏ 800S-1; Chọn G = 40S-1 µ: độ nhớt động học, μ=0,89×10-3 N.s/m2 V: thể tích ngăn V = 5,22 m3 Chọn khuấy tạo dạng khuấy guồng đứng Page | 20 P= Trong đó: P- Năng lượng yêu cầu cho bể tạo bông, P = 7,43 (W) CD- Hệ số cánh khuấy phụ thuộc vào tỉ số chiều dài/ chiều rộng (Lc/Wc) cánh khuấy Chọn tỉ số Lc/Wc= ⇒ CD=1,2 A: diện tích cánh khuấy(m2) ρ Trọng lượng riêng nước, ρ= 1000 kg/m Vp :Vận tốc tương đối nước di chuyển bể so với vận tốc đầu cánh khuấy Vp = 0,6-0,75 vận tốc đầu cánh khuấy; chọn Vp=0,7 - Vận tốc đầu cánh khuấy thường từ 0,6-0,9m/s, chọn 0,8 m/s →Vp= 0,7×0,8= 0,56 (m/s) - Diện tích cánh khuấy A= = = 0,07m2 Lấy A = 0,1 m2 - Chọn cánh khuấy guồng có cánh Kích thước cánh khuấy là: L = 5W; A= L×W → 5W2 =A→W= == 0,14m - Trục khuấy đặt trùng với trục tâm bể, cánh khuấy cách đáy bể đoạn 0,5(m) - Số vòng quay máy khuấy: Ta có: P= K×ρ×n3×D5 → n===0,15 vòng/s=9vòng/phút Page | 21 Trong đó: K: Hệ số sức cản nước, phụ thuộc vào kiểu cánh khuấy lấy theo số liệu Rushton, cánh khuấy chân vịt cánh  K = 1,00 ρ : Khối lượng riêng chất lỏng ( kg/m3) D: Đường kính cánh khuấy; D ≤ chiều rộng bể, chọn D= 0,8m - Tính toán hóa chất: Đầu tiên ta cần nâng pH1 = 4→ pH2=11 ion kim loại nước thải kết tủa cách thêm vào lượng NaOH - Khối lượng phân tử NaOH 40g/mol - Nồng độ dung dịch NaOH 20% - Trọng lượng riêng dung dịch 1,53g/cm3 Ta có pH1= 4→ pOH1= 10 ; pH2=11→ pOH2 = → Lượng OH- cần dùng =10-3-10-11= 9,99×10-5(mol/l) → Lượng NaOH 20% cần dùng 9,99×10-5×40×100/20 = 0,02 g/l → Lượng NaOH 20% cần dùng 20000g = 20Kg - Tính toán lượng NaOH để kết tủa ion kim loại phương trình phản ứng xảy sau: Zn2+ H=90% + 2OH- → 7,7×10-4 (mol/l) 1,54×10-4 (mol/l) 6,93×10-4 (mol/l) 1,386×10-3 (mol/l) Zn(OH)2 7,7×10-4 (mol/l) 6,93×10-4 (mol/l) Từ phương trình ta tính lượng NaOH cần dùng cho lít nước thải Page | 22 1,386×10-3 ×40 =0,0554g/l → Lượng NaOH cần dùng 5540g =5,54Kg → Lượng NaOH 20% cần dùng (5,54×100)/20 = 27,7 Kg → Vậy tổng lượng NaOH cần dùng 20+ 27,7= 47,7 Kg - Lượng kết tủa sinh sau phản ứng Mkt = 6,93×10-4 ×99= 0,068 (g/l) Lượng kết tủa sinh sau 0,068× 100000 = 6800 g = 6,8Kg - Giả sử khối lượng riêng bùn tươi ρ=1000Kg/m3, độ ẩm bùn tươi 5% →Khối lượng bùn sinh sau = 136 Kg →Thể tích bùn sinh = 0,136(m3/h) 3.1.3.7 Bể lắng Ta lựa chọn bể lắng bể lắng đứng, tiết diện hình tròn , đáy hình nón nghiêng góc 50 o, có ống trung tâm Lưu lượng nước vào bể lắng 20,88m3/h - Hàm lượng cặn lắng vào bể 0,068g/l - Hiệu suất trình lắng H=75% - Thời gian lưu nước bể 2,5h - Diện tích tiết diện ướt bể lắng đứng F1== = 9,67 m2 Trong đó: - – Lưu lượng nước vào bể lắng v– Tốc độ chuyển động nước thải bể lắng đứng v=0,5-0,6 mm/s - Chọn v=0,6mm/s= 0,0006 m/s Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm F2 == = 0,232 m2 Page | 23 Trong : vtt - Vận tốc nước thải chuyển động ống trung tâm, không lấy lớn - 30mm/s (TCVN7957-2008) Chọn vtt= 25mm/s= 0,025m/s - Tổng diện tích bể lắng F= F1+F2= 9,67+0,232= 9,902(m2) - Đường kính bể lắng: D= = =3,55 m - Đường kính ống trung tâm d= = =0,54 Chiều cao tính toán vùng lắng bể lắng đứng H = v×t ×3600 = 0,0006×2 × 3600=4,32(m) Chiều cao phần hình nón bể lắng đứng hn = h2+h3= ()×tgα= ×tg60o =2,6 m Trong đó: h2 –Chiều cao lớp trung hòa h3- Chiều cao giả định lớp cặn lắng bể α- Góc nghiêng đáy bể so với phương ngang, α không nhỏ 50o(TCVN7657-2008) Chọn α= 60o - Ống trung tâm có chiều dài chiều cao tính toán vùng lắng tức h= 4,32 m - Đường kính chiều cao phễu lắng 1,5 lần đường kính trung tâm D1=h1=1,5×0,54=0,81 m - Đường kính hắt 1,3 lần đường kính miệng phễu Dc=1,3×D1=1,3×0,81= 1,053 m - Góc nghiêng bề mặt tầm hắt với mặt phẳng ngang 17 o →Chiều cao tổng cộng bể lắng đứng H =h + hn+hbv=4,32+2,6+0,5= 7,42 m Hbv - Khoảng cách từ mặt nước đến thành bảo bể Chọn hbv=0,5m Để thu nước lắng dùng hệ thống máng vuông chảy tràn xung quanh thành bể Thiết kế máng thu nước đặt theo chu vi vành bể, đường kính máng đường kính bể Page | 24 Đường kính máng thu Dmáng=80%×Dbể= 0,8×8= 6,4 m - Chiều dài máng thu nước L=Π× Dmáng=3,14×6,4= 20 m - Tải trọng thu nước mét chiều dài máng al = == 1,044(m2/m.h) - Hiệu sau xử lý đạt 75%→ Lượng bùn sinh sau M= 0,75×0,068= 0,051 m3/h → Lượng bùn lại nước thải 0,017 m3/h Bảng 3.5: Tóm tắt thông số bể lắng đứng stt Tên thông số Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm Diện tích tiết diện ướt bể lắng Đường kính ống trung tâm Đường kính bể lắng Chiều cao bể Thời gian lắng Đường kính máng thu Số liệu 0,23 đơn vị m2 9,67 0,54 3,55 7,42 2,5 6,4 m2 m m m h m 3.1.3.7 Bể lọc Giả sử chọn bể lọc áp lực hai lớp: than anthracite cát thạch anh - Chiều cao lớp cát h1=0,4 m, có đường kính hiệu d o=0,75mm, hệ số đồng U=1,6 - Chiều cao lớp than h2=0,5m, đường kính hiệu do=1,2mm, hệ số đồng U=1,5 Page | 25 - Tốc độ lọc v=10m/h,và số bể lọc n=2 - Diện tích bề mặt bể lọc A= =2,088 m2 - Đường kính bể lọc áp lực D= ==1,15m - Khoảng cách từ bề mặt vật liệu lọc đến miệng phễu thu nước rửa h = HVL× e +0,25 Trong đó: HVL- Chiều cao lớp vật liệu lọc e- Độ giãn nở lớp vật liệu lọc rửa ngược, e=0,25-0,5 chọn e=0,5 → h= [(0,4+0,5)×0,5]+0,25=0,7m - Chiều cao tổng cộng bể lọc áp lực: H = h + HVL+ hbv+hthu = 0,7 + 0,8+ 0,25 + 0,3 = 2,05m Trong đó: hbv-Chiều cao an toàn Chọn hbv=0,25m Hthu - Chiều cao phần thu nước :Tốc độ rửa ngược nước khí bể lọc cát lớp lọc anthracite Đặc tính vật liệu lọc Vật liệu lọc Cát Anthracite Đường kính hiệu Hệ số đồng do(mm) U 0,50 Tốc độ rửa ngược(m3/m2.phút) Nước Khí 1,4 0,15 0,5 0,70 1,4 0,26 0,8 1,00 1,4 0,41 1,3 1,49 1,4 0,61 2,0 2,19 1,3 0,81 2,6 1,10 1,73 0,29 0,7 Page | 26 1,34 1,49 0,41 1,3 2,00 1,53 0,61 2,0 Dựa vào bảng đường kính hiệu cát than chọn tốc độ rửa nước vnước=0,3m3/m2 phút tốc độ khí 1,2m3/m2 phút - Rửa ngược chia làm giai đoạn: (1) Rửa khí có tốc độ 1,2m3/m2 phút thời gian t=1-2 phút (2) Rửa khí nước thời gian 4-5 phút (3) Rửa ngược nước khoảng thời gian t=4-5 phút với tốc độ rửa vnước=0,3m3/m2 Phút - Lượng nước cần thiết để rửa ngược cho bể lọc Wa= A× vnước× t = ()×0,3×10 = 2,088 m3/bể - Lưu lượng bơm rửa ngược Q =A× vnước = ()×0,3×60 = 12,528 m3/h - Lưu lượng máy thổi khí Qkhí = A×vkhí = ×1,2 = 0,835m3/ phút = 50,112m3/h 3.1.3.8 Bể điều chỉnh pH Nước thải sau lọc có pH=11, không đạt tiêu chuẩn cho phép Để giảm pH sau bể lọc ta bố trí bể điều chỉnh pH cách tiên vào nước thải HCl 10% Lưu lượng nước vào bể 20,88m3/h Chọn chiều cao bể 3,5m, chiều cao bảo vệ bể 0,5m → Chiều cao xây dựng bể 4m → Diện tích bể = 5,96m2 Chọn kích thước xây dựng bể 5m×5m Page | 27 Thể tích thực bể 5×5×4= 100 - Tính toán phận truyền động: Thiết bị khuấy trộn để hòa trộn tốt hóa chất vào nguồn nước giúp trình xảy đạt hiệu cao Bộ phận truyền động bao gồm: Môtơ khuấy • Trục khuấy • Cánh khuấy • - Chọn cánh khuấy loại turbin cánh phẳng Cánh khuấy làm thép không rỉ Đường kính cánh khuấy: Dk = 2 3  ÷  3 4 B= 2 3  ÷  3 4 ÷ ×5 = 3,3 3,75 (m) Lấy đường kính cánh khuấy Dk = 3,5m - Chiều rộng cánh khuấy: q = = = 0,7 (m) • Chiều dài cánh khuấy: d = = = 0,875 (m) • Bề dày cánh khuấy: s = 0,4cm phía đầu nhỏ dần đến 0,2cm phần đuôi cánh - Môtơ khuấy đặt tâm bể, giàn làm việc - Trục khuấy đặt trùng với trục tâm bể, cánh khuấy cách đáy bể đoạn 1m Vậy chiều dài trục khuấy : lk = 4-0,875= 3,125 (m) – Tính toán lượng hóa chất Tính toán lượng HCl thêm vào để giảm pH=11→pH=8 Lượng H+ cần dùng 10-8 – 10-11 = 9,99×10-9 (mol/l) Khối lượng HCl 20% cần dùng 9,99×10-9 × 36,5× = 3,8×10-7(g/l) Lượng HCl cần dùng 3,8×10-7× 100000= 0,038g Page | 28 Page | 29 [...]... cách từ mặt nước đến thành bảo bể Chọn hbv=0,5m Để thu nước đã lắng dùng hệ thống máng vuông chảy tràn xung quanh thành bể Thiết kế máng thu nước đặt theo chu vi vành trong bể, đường kính ngoài của máng chính là đường kính trong của bể Page | 24 Đường kính máng thu Dmáng=80%×Dbể= 0,8×8= 6,4 m - Chiều dài máng thu nước L=Π× Dmáng=3,14×6,4= 20 m - Tải trọng thu nước trên một mét chiều dài máng al = ==... 100 - Tính toán bộ phận truyền động: Thiết bị khuấy trộn để hòa trộn tốt hóa chất vào nguồn nước giúp quá trình xảy ra đạt hiệu quả cao nhất Bộ phận truyền động bao gồm: Môtơ khuấy • Trục khuấy • Cánh khuấy • - Chọn cánh khuấy loại turbin 6 cánh phẳng Cánh khuấy làm bằng thép không rỉ Đường kính cánh khuấy: Dk = 2 3  ÷  3 4 B= 2 3  ÷  3 4 ÷ ×5 = 3,3 3,75 (m) Lấy đường kính cánh khuấy Dk... tạo bông dạng khuấy guồng đứng Page | 20 P= Trong đó: P- Năng lượng yêu cầu cho bể tạo bông, P = 7,43 (W) CD- Hệ số cánh khuấy phụ thuộc vào tỉ số chiều dài/ chiều rộng (Lc/Wc) của cánh khuấy Chọn tỉ số Lc/Wc= 5 ⇒ CD=1,2 A: diện tích cánh khuấy(m2) ρ Trọng lượng riêng của nước, ρ= 1000 kg/m 3 Vp :Vận tốc tương đối của nước di chuyển trong bể so với vận tốc đầu cánh khuấy Vp = 0,6-0,75 vận tốc đầu cánh... = 3,5m - Chiều rộng cánh khuấy: q = = = 0,7 (m) • Chiều dài cánh khuấy: d = = = 0,875 (m) • Bề dày cánh khuấy: s = 0,4cm phía đầu và nhỏ dần đến 0,2cm ở phần đuôi cánh - Môtơ khuấy đặt ở tâm bể, trên giàn làm việc - Trục khuấy đặt trùng với trục tâm của bể, cánh khuấy cách đáy bể một đoạn 1m Vậy chiều dài trục khuấy là : lk = 4-0,875= 3,125 (m) – Tính toán lượng hóa chất Tính toán lượng HCl thêm vào... 192 – (1925%) = 182,4 (mg/l) 3.1.3.4 Bể tách dầu mỡ Nước thải của nhà máy cơ khí ô tô có chứa dầu từ quá trình rửa chi tiết Các chất này nhẹ hơn nước và nổi trên bề mặt nước Ngoài cách làm gạt đơn giản bằng các tấm sợi quét trên mặt nước, người ta chế tạo ra các thiết bị tách dầu Lưu lượng nước thải chứa dầu của nhà máy: Q = 20,88 m3/h Page | 15 Nước thải chứa dầu tại nguồn phát sinh sẽ được tập trung... than có thể chọn tốc độ rửa nước vnước=0,3m3/m2 phút và tốc độ khí là 1,2m3/m2 phút - Rửa ngược chia làm 3 giai đoạn: (1) Rửa khí có tốc độ 1,2m3/m2 phút trong thời gian t=1-2 phút (2) Rửa khí và nước trong thời gian 4-5 phút (3) Rửa ngược bằng nước trong khoảng thời gian t=4-5 phút với tốc độ rửa vnước=0,3m3/m2 Phút - Lượng nước cần thiết để rửa ngược cho một bể lọc Wa= A× vnước× t = ()×0,3×10 = 2,088... vòng/s=9vòng/phút Page | 21 Trong đó: K: Hệ số sức cản của nước, phụ thuộc vào kiểu cánh khuấy được lấy theo số liệu của Rushton, cánh khuấy chân vịt 2 cánh  K = 1,00 ρ : Khối lượng riêng của chất lỏng ( kg/m3) D: Đường kính cánh khuấy; D ≤ chiều rộng của bể, chọn D= 0,8m - Tính toán hóa chất: Đầu tiên ta cần nâng pH1 = 4→ pH2=11 để cho các ion kim loại trong nước thải kết tủa bằng cách thêm vào một lượng NaOH... phép áp dụng khi lượng nước thải sản xuất không vượt quá 45% tổng lưu lượng nước thải ô thị 3 Khi lưu lượng trung bình của nước thải nhỏ hơn 5 l/s thì K0 lấy bằng 5 Với Q = 1,1 (l/s) tra bảng ta có hệ số không điều hòa k = 5 Vậy lưu lượng lớn nhất là = 1,16.5 = 5,5 (l/s) = 0,0058 (m3/s) 3.1.3.1 song chắn rác Song chắn rác được đặt nghiêng 1 góc 60 so với mặt đất • Chọn các thông số kỹ thuật của mương... thực của bể 10 m3 - Tính toán bộ phận truyền động: Thiết bị khuấy trộn để hòa trộn tốt hóa chất vào nguồn nước giúp quá trình xảy ra đạt hiệu quả cao nhất Bộ phận truyền động bao gồm: • Môtơ khuấy • Trục khuấy • Cánh khuấy - Năng lượng yêu cầu cho bể là P= G2×μ×V = 402× 0,89×10-3×5,22= 7,43 W Trong đó: P - Năng lượng yêu cầu cho bể tạo bông, W G - Sự biến đổi vận tốc của nước trong một đơn vị thời... 1,044(m2/m.h) - Hiệu quả sau xử lý đạt 75%→ Lượng bùn sinh ra sau mỗi giờ M= 0,75×0,068= 0,051 m3/h → Lượng bùn còn lại trong nước thải là 0,017 m3/h Bảng 3.5: Tóm tắt các thông số của bể lắng đứng stt 1 Tên thông số Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm Diện tích tiết diện ướt của bể lắng Đường kính của ống trung tâm Đường kính của bể lắng Chiều cao của bể Thời gian lắng Đường kính máng thu 2 3 4 5 6 7