1 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm công suất 300 m3/ ngày đêm Lời mở đầu Đất nước ta quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa, vậy ngành công nghiệp đóng vai trò vô cùng quan trọng, thúc đẩy sự phát triển kinh tế, là nền móng phát triển vững chắc Hàng năm có hàng chục nghìn nhà máy xí nghiệp được xây dựng thêm, góp phần vào sự phát triển của đất nước Với hàng nghìn nhà máy mọc lên và hàng trăm nghìn nhà máy hoạt động, hàng năm có tới hàng triệu m nước thải chưa qua xử lý thải trực tiếp vào môi trường.Trong đó ngành dệt nhuộm đóng góp vào ngồn nước thải đó một lượng tương đối lớn,với nước thải ở công đoạn nấu,tẩy và nhuộm Chúng chứa các chất hữu khó phân hủy, các nhóm phức mang màu có cấu trúc bền vững Do đó, nguồn nước thải không được xử lý triệt để sẽ gây ô nhiễm trầm trọng đến môi trường,ảnh hưởng đến thủy sinh, vi sinh vật, động thực vật và là tác nhân gây ung thư cho người Để đảm bảo sự phát triển bền vững, nhà nước ta đã ban hành quy chuẩn của nước thải phù hợp với những tiêu chuẩn quốc tế, siết chặt kiểm tra quản lý các sở sản xuất Dưới sức ép đó, các sở sản xuất dệt nhuộm cần phải đảm bảo tiêu chuẩn nước thải xả, của mình để đảm bảo sự tồn tại và cạnh tranh Chính từ những yêu cầu cấp thiết của thực tế sản xuất công nghiệp vậy,em xin đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm Em mong rằng đề tài này sẽ được phát triển và áp dụng rộng rãi tương lai.Em xin chân thành cảm ơn cô Chương I: Tổng quan ngành dệt nhuộm I.1.Vài nét về ngành công nghệ dệt nhuộm tại Việt Nam Ở nước ta, ngành công nghiệp dệt nhuộm chiếm một vai trò và vị trí quan trọng nền kinh tế Với tốc độ tăng trưởng bình quân 23,8% ngành dệt nhuộm Việt Nam là ngành có sự tăng trưởng ổn định và phát triển vượt bậc để trở thành ngành xuất khẩu dẫn đầu cả nước Với gần 4000 doanh nghiệp và khoảng 2,5 triệu lao động, ước tính năm 2013 đã đoạt doanh thu xuất khẩu 20 tỷ USD chiếm khoảng 15%GDP cả nước [1] Hơn nữa đặc điểm của ngành dệt nhuộm cần phải sử dụng nhiều lao động, nên trước thường phân bố ở những khu dân cư đông Ở Việt Nam, ngành dệt nhuộm phân bố và phát triển toàn lãnh thổ, tập trung cao ở các thành phố lớn Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Ngành dệt nhuộm là một những ngành công nghiệp có lịch sử phát triển lâu nhất nước ta, chính vì vậy mà trang thiết bị và công nghệ của ngành rất đa dạng Bên cạnh các thiết bị công nghệ tiên tiến vẫn còn tồn tại rất nhiều các thiết bị lạc hậu, có cả những thiết bị được sản xuất từ những năm 1930-1940 Do đặc điểm của ngành là khâu nhuộm sử dụng lượng lướn và lượng lớn nước thải chứa thuốc nhuộm lớn nên càng làm tăng thêm phần bức bách sự ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến mĩ quan và sức khỏe cộng đồng Dệt nhuộm ở nước ta là ngành công nghiệp có mạng lưới sản xuất rộng lớn với nhiều mặt hàng, nhiều chủng loại và gần tốc độ tăng trưởng kinh tế cao Tuy nhiên, công nghệ dệt nhuộm sử dụng một lượng nước khá lớn phục vụ cho các công đoạn sản xuất đồng thời xả một lượng nước thải bình quân 12-300 m /tấn vải Lượng hóa chất sử dụng 200-1000kg/tấn vải, 20-80 kg thuốc nhuộm/tấn vải Trong đó nguồn ô nhiễm chính là từ nước thải công đoạn dệt nhuộm và nấu tẩy Nước thải giặt có pH:9-12, hàm lượng chất hữu cao (có thể lên tới 500 mg/l ) độ màu dưới 800 Pt-Co, hàm lượng SS có thể bằng 1500mg/l Nồng độ các chất ô nhiễm được tóm tắt bảng dưới đây: Bảng 1.1: Nồng độ các chất ô nhiễm nước thải dệt nhuộm Đặc tính sản phẩm Nước thải Đơn vị m3/tấn vải Hàng dệt thoi 394 Hàng pha dệt kim 264 Dệt len Sợi 114 236 8-11 9-10 9-11 pH _ TS mg/l 400-1000 950-1380 420 800-1300 BOD5 mg/l 70-135 90-220 120-130 90-130 COD mg/l 150-380 250-500 400-450 210-230 Độ màu Pt-Co 350-600 250-500 260-300 _ < Thiết kế hệ thống xử lý nước thải, Trịnh Xuân Lai > Ngoài nước thải còn chứa các ion kim loại nặng: Cu,Cr,Ni, Đặc biệt độ màu cao lượng hóa chất nhuộm không hết,chỉ khoảng 70-80% màu được sử dụng còn 20-30% thải môi trường ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nước của các sông hồ, ao Ảnh hưởng lớn đến động vật thủy sinh nước I.2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ và nước thải kèm theo Trong quá trình dệt nhuộm gồm rất nhiều công đoạn diễn ra,mỗi công đoạn cần những hóa chất và phụ gia phù hợp.Kèm theo sau là nước thải cùng các chất ô nhiễm quá trình hoàn tất tẩy trắng,nhuộm, Nguyên liệu đầu vào Kéo sợi, chải, ghép, đánh ống H2O, tinh bột,phụ gia, Hồ sợi nước Nước thải chứa hồ tinh bột Dệt vải Enzym, NaOH Giũ hồ H2SO4, H2O, chất tẩy giặt Nước thải Bị thủy phân, NaOH Nấu Xử lí axit, giặt H2O2,NaOCl,hóachất Nước thải Tẩy trắng H2SO4, H2O2, chất tẩy giặt Nước thải Giặt NaOH, hóa chất Làm bóng NaOH, hóa chất Nước thải Nhuộm, in hoa Dung dịch nhuộm Dịch nhuộm thải Giặt H2SO4, H2O2, chất tẩy giặt Hoàn tất, văng khổ Hơi nước ,hồ,hóa chất Hình 1.1 Nước thải Sản phẩm Sơ đồ dây chuyền công nghệ dệt nhuộm[1] I.2.2 Các công đoạn điển hình I.2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu Nguyên liệu dưới dạng thô, các sợi có kích thước khác chứa nhiều tạp chất tự nhiên bụi, đất Nguyên liệu thô được đánh tung làm sạch và trộn đều làm thành các tấm phẳng đều Kéo sợi thô để giảm kích thước sợi, tăng độ bền, quấn sợi vào các ống sợi I.2.2.2 Hồ sợi Hồ sợi bằng hồ tinh bột, tinh bột biến tính để tăng độ bền trơn và độ bóng của sợi Sau đó dệt vải: kết hợp các sợi ngang và dọc để tạo thành tấm vải mộc I.2.2.3 Chuẩn bị nhuộm - Giũ hồ: Tách các thành phần của hồ bám vải mộc bằng phương pháp enzym (1% enzym, muối và các chất ngấm) hoặc axit ( H 2SO4 0.5%) Vải sau giũ được giặt bằng nước, xà phòng, xút, chất ngấm rồi đưa sang nấu tẩy - Nấu vải: Loại trừ phần hồ còn lại và các tạp chất thiên nhiên của xơ sợi dầu mỡ, sáp, Sau nấu vải có độ mao dẫn và khả thấm ướt cao, hấp thụ hóa chất, thuốc nhuộm cao hơn,vải mềm mại và đẹp Vải được nấu dung dịch kiềm và các chất tẩy giặt ở áp suất cao ( ÷ at) và ở nhiệt độ cao 120-130 ⁰C Sau đó vải được giặt nhiều lần -Làm bóng vải: Mục đích làm cho sợi cotton trương nở, làm tăng kích thước các mao quản giữa các mạch phân tử làm cho xơ sợi trở nên xốp hơn, dễ thấm nước, sợi bóng hơn, tăng khả bắt màu nhuộm Làm bóng vải thường bằng dung dịch kiềm NaOH có nồng độ từ 280 đến 300 g/l, ở nhiệt độ 10-20 ⁰C Sau đó vải dược giặt nhiều lần Đối với vải nhân tạo không cần làm bóng -Tẩy trắng: Mục đích tẩy màu tự nhiên của vải, làm sạch các vết bẩn, làm cho vải có độ trắng đúng yêu cầu chất lượng Các chất tẩy thường dùng là natri clorit NaClO2, natri hypoclorit NaOCl, hoặc hydro peroxyte H 2O2 cùng với các chất phụ trợ Nếu sử dụng H2O2 giá thành sản phẩm cao không ảnh hưởng đến môi trường sinh thái Nước thải chủ yếu chứa kiềm dư và các chất hoạt động bề mặt Nếu sử dụng các chất tẩy chứa Clo: giá thành thấp tạo hàm lượng AOX (hợp chất halogen hữu dễ hấp phụ) nước thải Các chất này khả gây ung thư và ảnh hưởng đến môi trường sinh thái I.2.2.4 Nhuộm vải Đây là công đoạn phức tạp, sử dụng nhiều loại thuốc nhuộm và hóa chất để tạo màu sắc khác cho vải Thuốc nhuộm có nhiều loại như: trực tiếp, hoàn nguyên, lưu huỳnh, hoạt tính tồn tại ở dạng tan hay phân tán dung dịch Tỉ lệ màu của thuốc nhuộm gắn vào sợi từ 50-98%, phần còn lại vào nước thải Quá trình nhuộm xảy theo bước : +Di chuyển các phần tử thuốc nhuộm đến bề mặt sợi +Gắn màu vào bề mặt sợi +Khuếch tán màu vào sợi, quá trình này xảy chậm +Cố định màu vào sợi -In hoa: Để tạo vân hoa, có hay nhiều màu vải Các loại thuốc in hoa ở dạng hoà tan hay dung môi chất màu Các thuốc in hoa là chất màu, hoạt tính, hoàn nguyên azo không tan và Indigozol Hồ in hoa là hồ tinh bột dextrin, natria lginat, hồ nhũ tương tổng hợp -Văng khô, hoàn tất: Mục đích ổn định kích thước của vải chống màu và ổn định nhiệt Trong đó sử dụng một số hoá chất chống nhàu, chất làm mềm và hoá chất metylic Bảng 1.2: Phần màu không gắn vào sợi vải [1] Thuốc nhuộm Phần màu không gắn vào sợi,% Trực tiếp 5-30 Hoàn nguyên 5-20 Hoàn nguyên (Indigozo) 5-15 Lưu huỳnh 30-40 Hoạt tính 5-50 Naphthol 5-10 Phân tán 8-20 Pigment Axit 7-20 Phức kim loại 2-5 Cation (kiềm) 2-3 Crom 1-2 -Các loại thuốc nhuộm và đặc tính sử dụng sản xuất dệt nhuộm Để sản xuất các mặt hàng vải màu và in hoa công nghiệp dệt nhuộm người ta phải sử dụng nhiều loại thuốc nhuộm khác Thuốc nhuộm chủ yếu là cáchợp chất hữu có màu, tiếp xúc với các vật liệu khác thì khả bắt màu và giữ màu vật liệu khác bằng các lực liên kết vật lý và hoá học Hầu hết thuốc nhuộm là những hợp chất màu hữu trừ thuốc nhuộm pigment có một số màu từ hợp chất vô cơ.Các loại thuốc nhuộm thường gặp, gồm: +Thuốc nhuộm trực tiếp: Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc nhuộm tự bắt màu là những hợp chất màu hoà tan nước, có khả bắt màu vào một số vật liệu các sợi xenlulo, giấy, tơ tằm và sợi polyamit một các trực tiếp nhờ các lực hấp phụ môi trường trung tính hoặc kiềm.Hầu hết thuốc nhuộm trực tiếp có nhóm azo,một số ít là dẫn xuất dioazin và flatoxianim,tất cả được sản xuất dưới dạng muối natri của axit sunforic hoặc cacbonyl hữu cơ,một vài trường hợp được sản xuất dưới dạng muối amoni va kali nên được viết dưới dạng tổng quát là: Ar-SO3-Na (Ar:gốc hữu mang màu thuốc nhuộm) Khi hoà tan vào nƣớc thuốc nhuộm phân ly sau: Ar-SO3-Na → Ar-SO3 +Na+ Ar-SO3: là ion mang màu có điện tích âm Thuốc nhuộm trực tiếp chỉ có hiệu suất bắt màu cao 90% nhuộm màu nhạt ở nồng độ thấp, còn đối với những màu đậm, lượng thuốc nhuộm bị thải tương đối lớn Do có khả tự bắt màu, đơn giản sử dụng và rẻ tiền nên thuốc nhuộm trực tiếp được sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác ngành dệt vải,sợi bông, hàng dệt kim từ bông, một số sản phẩm dệt từ polyamit ngành thuộc da cũng sử dụng thuốc nhuộm trực tiếp nhất là màu nâu, đen và một số màu xanh Gần phát hiện thấy một những nguyên nhân gây ung thư là amin thơm thoát từ các thuốc nhuộm có chứa gốc azo, nên các nước EU đã cấm không sử dụng loại thuốc nhuộm này, vì vậy phạm vi sử dụng loại thuốc nhuộm này thu hẹp dần +Thuốc nhuộm hoạt tính: Là loại thuốc nhuộm anion, có phần mang màu thường là từ thuốc azo, antraquinon, axit chứa kim loại hoặc ftaloxianin chứa một vài nguyên tử hoạt tính có độ hòa tan nước cao và khả chịu ẩm tốt Công thức tổng quát của thuốc nhuộm hoạt tính là: S -F -T -X, đó: S: Là nhóm cho thuốc nhuộm có tính tan F: là phần mang màu của phân tử thuốc nhuộm, nó quyết định màu của thuốc nhuộm T: là gốc mang nhóm phản ứng X: là nhóm mang phản ứng và nhóm này rất khác nhau, có thể là nhóm halogen hữu hoặc nhóm nguyên tử chưa no CH2= CH2 và mỗi phân tử thuốc nhuộm có thể chứa một hoặc nhiều nhóm phản ứng Mức độ không gắn màu của thuốc nhuộm hoạt tính tương đối cao khoảng 30% và nó có chứa gốc Halogen hữu nên làm tăng lượng độc hại (AOX) nước thải Mặt khác quá trình nhuộm phải sử dụng chất điện li khá lớn (NaCl, Na2SO4) và chúng bị thải hoàn toàn sau nhuộm và giặt Vì vậy, nước thải có hàm lượng muối cao có hại cho thủy sinh và cản trở xử lí nước thải bằng phương pháp vi sinh +Thuốc nhuộm hoàn nguyên: Thuốc nhuộm hoàn nguyên được dùng chủ yếu để nhuộm chỉ, sợi vải bông, lụa vixco.Thuốc nhuộm hoàn nguyên bao gồm nhóm chính:nhóm indigoit (có chứa nhân indigovà dẫn xuất của nó)và nhóm hoàn nguyên đa vòng (có chứa nhân Antraguinon và các dẫn xuất).Tuy có cấu tạo và màu sắc khác tất cả đều có nhóm axeton(C=O) phân tử nên công thức tổng quát là R=C=O Tất cả các thuốc nhuộm hoàn nguyên đều không tan nước và kiềm Để nhuộm và in hoa, ngƣời ta khử nó môi trường kiềm bằng chất khử mạnh NaHSO3, H2O2, hay dùng nhất là dung dịch Na2SO4+ NaOH ở nhiệt độ 50 -60 ⁰C.Tùy thuộc vào công nghệ nhuộm khác mà tỷ lệ bắt màu của thuốc nhuộm hoàn nguyên khác nhau, dao động khoảng 70 -80% Phần không bắt màu vào nước thải, có cấu trúc bền vững và là một vấn đề đáng quan tâm xử lý nƣớc thải dệt nhuộm +Thuốc nhuộm phân tán: Là những chất màu không tan nước, được sản xuất dưới dạng hạt phân tán cao thể keo nên có thể phân bố đều nước kiểu dung dịch huyền phù, đồng thời có khả chịu ẩm cao, có cấu tạo phân tử từ các gốc azo (-N=N-) và antraquinon, có chứa nhóm amin tự hoặc đã bị thế (-NH2, -NHR, -NR2, -NH-CH2=CH2-OH) nên thuốc nhuộm dễ dàng phân tán nước.Mức độ gắn màu của thuốc nhuộm phân tán đạt tỉ lệ cao 90 -95%, nên mức độ thải môi trường không cao Môi trường thuốc nhuộm có tính axit và có nhiều chất hoạt động bề mặt có thể kết hợp trung hòa với dòng thải kiềm tính +Thuốc nhuộm lưu huỳnh: Trong phân tử có chứa disunfua (-S-S) và nhiều nguyên tử lưu huỳnh.Là hợp chất không màu tan nước và một số dung môi hữu Dùng để nhuộm sợi coton thuốc nhuộm này tương đối đủ màu trừ màu tím và màu đỏ chưa tổng hợp được.Môi trường nhuộm mang tính kiềm và độ hấp phụ các loại thuốc này khoảng 60 -70%, phần còn lại vào nước thải làm cho nước thải có chứa các hợp chất của lưu huỳnh và các chất điện ly Ngoài còn một số loại thuốc nhuộm khác thuốc nhuộm pigment.thuốc nhuộm phân tán Tỷ lệ các loại thuốc nhuộm không gắn kết vào sợi vải và tồn tại nước thải Các loại hoá chất khác sử dụng sản xuất dệt nhuộm: Trong sản xuất dệt nhuộm ngoài các loại thuốc nhuộm thường dùng, người ta còn sử dụng các loại hoá chất sau:-NaOH và Na2CO3 dùng nấu tẩy, làm bóng với số lượng lớn.-H2SO4 dùng để giặt trung hoà và hiện màu thuốc nhuộm.-H2O2, NaOCl dùng để tẩy trắng vật liệu.-Các chất khử vô như: Na2S2O3 dùng nhuộm hoàn nguyên, Na2S dùng để khử thuốc nhuộm lưu huỳnh -Các chất cầm màu thường là nhựa cao phân tử syntephix, tinofic -Những chất này khó tan nước lại dễ tan dung dịch axit axetic, chúng tạo thành phức khó tan giữa cation chất cầm màu và anion của thuốc nhuộm Nó được sử dụng để nâng cao độ bền màu cho vảI nhuộm bằng thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm hoàn nguyên -Các chất hoạt động bề mặt (như chất ngấm, chất đều màu, chất chống bọt, chất chống nhăn ), xà phòng hoặc các chất tẩy giặt tổng hợp được sử dụng tất cả các công đoạn là các nhóm anion, cation Các chất này làm giảm sức căng bề mặt nước thải và ảnh hưởng tới đời sống thuỷ sinh, có những sản phẩm khó phân giải vi sinh -Các polyme tổng hợp dùng hồ sợi và hồ vải PAC, polycrylat Khi vào nước thải là những chất khó phân huỷ sinh học 10 V: Thể tích bể aeroten, m3 Xt: Nồng độ bùn hoạt tính dung dịch tuần hoàn, mg/l Xt = 0,7 10000 = 7000 ( mg/l) X: Nồng độ bùn hoạt tính bể, mg/l Xr: Nồng độ bùn hoạt tính nước khỏi bể lắng, mg/l Xr = 0,7 50 = 35 (mg/l) Qr: Lưu lượng nước đã xử lý khỏi bể lắng, m 3/ ngày Coi lượng nước thất thoát tuần hoàn bùn là không đáng kể nên Qr = Q = 300 (m3/ngày) θc: Thời gian lưu bùn, ngày Hệ số tuần hoàn α bỏ qua lượng bùn hoạt tính tăng lên bể Phương trình cân bằng khối lượng bùn hoạt tính vào và khỏi bể Qv Xo + Qt Xt = (Qv + Qt) X Trong thực tế nồng độ bùn hoạt tính nước thải vào bể X o là không đáng kể nên: Kiểm tra tiêu làm việc bể aeroten a Tỉ số F/M Giá trị này nằm giới hạn cho phép của bể aeroten trộn hoàn chỉnh có F/M = 0,2 – 1,0 ngày-1 b Tốc độ oxy hóa 1g bùn hoạt tính 41 c Tải trọng thể tích Tính lượng không khí cần cấp cho bể aeroten a Lượng oxy cần cấp theo điều kiện tiêu chuẩn Ta có tỉ lệ giữa C:N:P = 860: 18: chưa đạt tiêu chuẩn trước thải môi trường, nên cần bổ sung lượng N, P để đạt tỉ lệ 100:5:1 Lượng N bổ sung vào bể aeroten: 60-18 = 42 mg/l b Lượng oxy thực tế cần cấp Trong đó: Ct: Nồng độ oxy bão hòa nước sạch ở 200C, Ct = 9,02 mg/l β: Hệ số ảnh hưởng của muối đến khả hòa tan của oxy nước thải, β = Csh: Nồng độ oxy bão hòa nước thải ở độ sâu 3m Cd: Nồng độ oxy cần trì hệ thống, chọn Cd = mg/l α: Hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm vào nước thải ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, thiết bị làm thoáng, hình dáng và kích thước bể, α = 0,7 c Lượng không khí cần cung cấp vào bể 42 Trong đó: OCt: Lượng oxy cần thiết thực tế f: Hệ số an toàn, lấy f = 1,5 OU: Công suất hòa tan oxy của nước thải vào thiết bị phân phối tính theo gam oxy cho 1m3 không khí + Chọn dạng đĩa xốp, có màng phân phối dạng mịn, đường kính 0,3m, diện tích bề mặt F= 0,03m2 + Cường độ thổi khí 300l/phút đĩa = 18m3/ giờ + Độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối h = 3m Tra bảng 7.1, ta có Ou = 7gr O2/m3.m OU = 21gr O2/m3.m + Số đĩa cần phân phối bể: Chọn N = 45 đĩa Với N = 45 đĩa, Cường độ thổi khí = 298(l/phút đĩa) Cách bố trí đầu phân phối khí - Từ ống chính ta chia thành ống nhánh, mỗi ống nhánh có đĩa phân phối khí 43 - Theo chiều rộng của bể W = (m), ta phân phối sau: khoảng cách giữa ống nhánh ngoài cùng với thành bể là 0,5 (m); khoảng cách giữa các ống nhánh với là 0,6m - Theo chiều dài của bể L = 9,5 (m), khoảng cách giữa đầu đĩa ngoài cùng với thành bể là 0,6m; khoảng cách giữa đĩa là 0,8m Tính toán đường ống dẫn khí a Đường ống dẫn khí chính - Vận tốc khí ống dẫn khí chính: vk = 10- 15 m/s Chọn vk = 15m/s - Lưu lượng không khí cần cấp: Qkk = 19344 m3/ ngày = 0,224 m3/ s - Đường kính ống phân phối chính: Chọn d = 150mm - Tính lại vận tốc không khí ống dẫn chính: Đường ống dẫn nhánh Từ ống chính ta chia làm nhánh cấp khí cho bể: - Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh: b - Vận tốc khí qua mỗi ống nhánh: v’ = 10 – 15 m/s Chọn v’ = 15m/s Đường khí ống nhánh: Chọn dk = 60 mm - Tính lại vận tốc không khí ống nhánh: Đường ống dẫn nước thải vào bể: Chọn vận tốc nước thải ống: v = 0,7m/s Lưu lượng nước thải: Q = 300 m3/ ngày = 0,00347 m3/s Đường kính ống: c - Chọn D = 100 mm - Tính lại vận tốc: Tính toán máy thổi khí a Áp lực cần thiết của máy thổi khí tính theo mét cột nước: Hm = h + hl + H Trong đó: 44 h: Tổng tổn thất ma sát hd: Tổn thất qua đĩa phun phân phối H: Độ sâu ngập nước của miệng vòi phun, H = 3,5m Coi Hm = H = 3,5m b Áp lực máy thổi khí tính theo Atmotphe: c Công suất máy nén khí tính theo quá trính nén đoạn nhiệt: Trong đó: Pmáy: Công suất yêu cầu của máy khí nén (kW) G: Trọng lượng của dòng không khí (kg/s) G = Qkk Ρkk = 0,224 1,7 = 0,381(kg/s) R: Hằng số khí, R = 8,314 KJ/K.mol OK T1: Nhiệt độ không khí đầu vào, T1 = 293OK P1: Áp lực tuyệt đối không khí đầu vào =1 (atm) P2: Áp lực tuyệt đối không khí đầu = Pm + (atm) P2 = 0,35 + = 1,35 (atm) 29,7: Hệ số chuyển đổi e: Hiệu suất của máy từ 0,7 – 0,8 Chọn e = 0,8 Vậy: W Bảng 3.7: Thông số thiết kế bể Aeroten Thông số Thể tích của bể Chiều dài bể Chiều rộng bể Chiều cao xây dựng bể Thời gian lưu nước bể Lưu lượng bùn tuần hoàn Hệ số tuần hoàn Tỉ số F/M Tốc độ oxy hóa bùn Ký hiệu V L B H θ Đơn vị m3 m m m h Giá trị 100 9,5 3,5 Qx Α F/M Ρ m3/ngày 2,9 0,75 0,31 0,35 ngày-1 kg 45 BOD5/g Tải trọng thể tích Lượng không khí cần cấp L Qkk bùn.ngày kg BOD5/m3.ngày m3/ngày 0,93 13433 III.3.7 Bể lắng II Sau qua bể Aerotank, hầu hết các chất hữu nước thải bị loại hoàn toàn Tuy nhiên, lượng bùn hoạt tính nước thải là rất lớn, bể lắng II có nhiệm vụ tách lượng bùn sinh học bể Aerotank khỏi dòng thải, một phần bùn lắng được tuần hoàn trở lại bể Aerotank để trì lượng bùn sinh học bể , phần còn lại được đưa vào bể nén bùn để xử lý Chọn bể lắng là bể lắng đứng Nước đầu vào được đưa vào chính giữa của bể, qua ống trụ hở đáy, nước sẽ chảy từ xuống đáy và nước sẽ dâng lên mặt đảm bảo cho mặt nước tĩnh Hình : Bể lắng bậc II Diện tích bể lắng - F = Diện tích mặt thoáng của bể lắng II [2] Qtbngày L Trong đó: L là tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình, lấy theo bảng sau 46 Bảng 3.8:Các thông số thiết kế bể lắng đợt II [1] Quy trình xử lý Sau bể aeroten Sau làm thoáng kéo dài Sau bể lọc sinh học Sau bể khử Nitơ Tải trọng bề mặt (m3/m2.ngđ) Trung bình Lớn nhất 16,4 – 32,8 41,0 – 49,2 Tải trọng chất trắn (kg/m2.h) Trung bình Lớn nhất 3,9 – 5,85 9,75 3,2 – 16,4 24,6 – 32,8 0,98 – 4,85 6,8 3,7 – 6,1 16,4 – 24,6 41,0 – 49,2 2,95 – 4,85 7,8 3,0 – 4,5 16,4 – 24,6 32,8 – 41,0 2,95 – 5,85 7,8 3,0 – 4,5 Chọn L = 25m3/m2.ngày đêm Diện tích mặt thoáng bể lắng F = = 12 (m2 ) - Đường kính bể lắng D = = = 3,9 (m) Chọn D = 4,0 (m) - Kiểm tra tải trọng thủy lực L = (m3/m2.ngày đêm ) Thỏa mãn vì thuộc (16,4 – 32,8) - Diện tích mặt thoáng bể lắng thực tế F = (m2) - Đường kính máng thu nước [2] dm = 80% D = 80% 4,0 = 3,2 (m) - Chiều dài máng thu nước: L = dm = 3,2 = 10 (m) - Tải trọng máng thu: Lm = ( m3/m2.ngày) < 125 (m3/m2.ngày) Xác định chiều cao bể - Chiều cao phần lắng( H > 1,5m) chọn H = 2,0 (m) [2] - Chiều cao phần nón Hn [2] Hn = 47 Chiều cao công tác (m) 3,7 – 6,1 Trong đó : dn : Đường kính đáy nón cụt, lấy dn = 0,3 (m) D : Đường kính bể là góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, lấy không nhỏ 50o [2] Chiều cao bảo vệ, Hbv= 0,3 m Chiều cao tổng cộng của bể HTC = H + Hn + Hbv = 2,0 + 2,2 + 0,3 = 4,5 m Thể tích bể lắng V = F x HTC = 12 x 4,5 = 54 m3 Thể tích phần chứa bùn Vb = FL x Hn = 11,5.2,2 = 25,3 m3 Thể tích phần lắng VL = FL x H = 11,5 x 2,0= 23 m3 Nồng độ bùn bể CL + Ct Ctb = = = 7500(mg/l) = 7,5(kg/m3) Trong đó Ct : nồng độ bùn dòng tuần hoàn, Ct = 7000 ÷ 15000 mg/l CL : nồng độ cặn tại mặt lắng L (bề mặt phân chia) CL = Ct = 0,5 x 10000 = 5000(mg/l) = 5(kg/m3) Thời gian lưu nước bể - Thời gian lưu nước t== Quy chuẩn thời gian lưu của nước t = 1h Các kích thước khác bể - Đường kính ống trung tâm d = 20%.D = 20%.4,0 = 0,8 (m) - Đường kính phần loe của ống trung tâm dL = 1,35 x d = 1,35 0,8 = 1,08 (m) Chọn dL = 1,1 (m) - Đường kính tấm chắn dch = 1,3 dL = 1,3 1,1 = 1,43 (m) Chọn dch = 1,5 (m) - Diện tích buồng phân phối trung tâm 48 f = (m2) - Diện tích vùng lắng của bể FL = F – f = 12 – 0,5 = 11,5 (m2) Bảng 3.9: Thông số thiết kế của bể lắng II Thông số Chiều cao tổng của bể Chiều cao phần lắng Đường kính bể Đường kính ống trung tâm Đường kính máng thu Đường kính miệng loe ống trung tâm Đường kính tấm chăn Diện tích buồng phân phối trung tâm Diện tích vùng lắng của bể Thời gian lắng Đơn vị m m m m m m Giá trị 4,5 2,0 0,8 3,2 1,1 m m2 1,5 0,5 m2 h 11,5 1,0 Tính bơm tuần hoàn sang bể aeroten - Lưu lượng bơm Qt = 225 m /ngày.đêm - Bùn tuần hoàn lần/ngày, mỗi lần 2,5 giờ - Đường kính ống dẫn bùn: Tốc độ trung bình bùn ống: ω = 1,1 m/s Db = = = 0,085 (m) Quy chuẩn, chọn ống nhựa PVC d90 - Kiểm tra lại vận tốc bùn: ω = = = 1,0 (m/s) - Công suất yêu cầu trục bơm: N = (kW) [4] Trong đó: : Khối lượng riêng của bùn : 1005 kg/m3 : Hiệu suất chung của bơm (0,72 – 0,93) Chọn H: Áp suất toàn phần bơm tạo (m ) 49 H = + Ho + hm [4] hm= Ho - Tính hệ số ma sát Xét nồng độ pha rắn bùn theo thể tích hỗn hợp bùn = => Độ nhớt của bùn được tính theo công thức =) Trong đó: : Độ nhớt của bùn : 0,8937.10-3 Ns/m2 => Ns/m2 Re = => Chế độ chảy xoáy Hệ số ma sát được tính sau : = 5,946 => - Hệ số trở lực cục bộ toàn đường ống : Trong đó: 1: Bỏ qua trở lực tại cua nối bằng khuỷu 90 (6 khuỷu) 2: Trở lực van, chọn van tiêu chuẩn có = 4,1 (2 van ) 3: Đường ống có ngã ba, góc = 90 = 1,0 => - L: chiều dài ống dẫn bùn ; L = 40 (m) - Ho: chiều cao nâng bùn ; Ho = (m) => = 60741 N/m2 => hm = = => H = => Công suất yêu cầu trục bơm N= = - Công suất của động điện Ndc = = = 1,2 (kW) - Công suất thực tế của động điện Ndc = 1,2.1,15= 1,38 (kW) => Chọn 50 III.3.8 Bể nén bùn a) Nhiệm vụ : Chọn bể nén bùn kiểu đứng, bùn hoạt tính dư ở ngăn lắng có độ ẩm cao (99,4%) Cần thực hiện quá trình nén bùn để đạt độ ẩm thích hợp (96-97%) cho quá trình nén cặn ở máy ép bùn Như vậy nhiệm vụ của bể là làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư b) Tính toán Lượng cặn từ bể sinh học là = 28,06 (kg/ngày) Lượng cặn lơ lửng vào ngày là = 43,06 (kg/ngày) Lượng phèn dùng là = 20 (kg/ngày)  Tổng lượng cặn = 20 + 28,06 + 43,06 = 91,12 (kg/ngày) Tải trọng bề mặt: = 30 (kg/m3.ngày) Tải trọng thủy lực: 15 (m3/m2.ngày) -Diện tích bề mặt F = = = 3,04 (m2) -Đường kính bể nén bùn D = = =1.98 (m) Nồng độ bùn sau nén = 2% [4] -Thể tích bùn sau nén : V = = 4,6 ( m3/ngày) -Đường kính ống phân phối trung tâm d = 20%.D = 0,2.2 = 0.4 (m) -Đường kính ống loe của ống phân phối trung tâm = 1,35.d = 1,35.0,4 = 0,54 (m) -Đường kính tấm chắn = 1,3 = 1,3 0,54 = 0,7 (m) -Chiều cao phần lắng của bể nén = t.3600 = 0,0001.8.3600 = 2,9 (m) -Chiều cao lớp bùn nén: = - Với : : Khoảng cách từ ống loe đến tấm chắn, 0,25 ÷ 0,3 m ,chọn = 0,3 m : Chiều cao lớp nước trung hòa =2,3 m  = 2,3 – 0,3 – 0,3 = 1,7 (m) -Chiều cao bể nén bùn = + + 0,3 = 2,9 + 1,4 + 0,3 = 4,6 m 51 III.3.9 Máy nén bùn a) Nhiêm vụ Máy làm khô cặn bằng lọc ép băng tải, thực hiện quá trình làm ráo phần lớn nước bùn sau đã qua bể thu bùn Nồng độ cặn sau làm khô máy đạt từ 15 ÷ 25% b) Tính toán Máy nén làm việc 6h ngày, tuần làm việc ngày -Lượng cặn đưa vào máy tuần: = 7.Q = 7.24.2,9 = 487,2 (m3) Q: Lượng bùn thải mỗi ngày Lượng cặn đưa vào máy 1h: q= = = 40,6 (m3/h) Lượng cặn đưa vào máy 1h tính bằng(kg/h) = q S P = 40,6 1,02 0,05 = 2,07 (tấn /h) Trong đó: S - tỷ trọng dung dịch bùn, S = 1,02 (tấn/m3) P – nồng độ bùn vào = 5% -Chiều rộng băng tải nếu chọn suất 500 kg/m.chiều rộng b= = 4,14 (m) Chọn máy có chiều rộng băng = m, suất 500 (kg cặn/m.h) III.3.10 Bể khử trùng a) Nhiệm vụ Nước thải sau xử lý bằng phương pháp sinh học còn chứa khoảng vi khuẩn ml Bể tiếp xúc có chức tiêu diệt các laoị vi khuẩn này trước môi trường Thường sử dụng Clo hơi, dùng Hypoclorit- canxi dạng bột; nước Zaven (NaClo) b) Tính toán -Lượng Coliform còn lại sau bể lọc sinh học =(1 - Trong đó: : Số Coliform nước thải vào, = (số Coliform/100 ml nước ) E : Hiệu quả khử trùng của quá trình xử lý sinh học, E = 90%  = (1 - ) = (MPN/100ml) - Liều lượng Clo cho vào =  t = -1] 52 Với: : Số Coliform còn lại sau thời gian tiếp xúc, chọn = 200 (MPN/100ml) : Lượng Clo yêu cầu (mg/l) t: Thời gian tiếp xúc (phút)  t = -1] = 155,83 Chọn thời gian tiếp xúc : t= 30 phút = 5,2 phút Chọn lượng Clo cần dùng là mg/l Lượng Clo châm vào bể tiếp xúc: Y = = =1,2 (kg/ngày) = 0,05 (kg/h) Q: Lưu lượng tính toán, Q = 300 (m3/ngày) a: Liều lượng Clo hoạt tính, a= (g/m3) Clo sẽ được cho liên tục vào bể tiếp xúc bằng thiết bị định lượng Clo bảo đảm lượng Clo mỗi giờ là 0,083 kg = 83 g Bảng 3.10: Các thông số thiết kế bể tiếp xúc Clo [5] Tốc độ dòng chảy m/phút -4,5 Thời gian tiếp xúc phút 15 - 30 Tỷ số Dài/Rộng 10/1 Số bể tiếp xúc (1 hoạt động,1 dự phòng) < Nguồn: Lâm Minh Triết,Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp > Thể tích bể : V = Q.t (m3) t: Thời gian tiếp xúc , chọn t= 30 phút V= = 6,25 (m ) Chọn vận tốc dòng chyả bể tiếp xúc : v = 2,5 (m/phút) Tiết diện ngang của bể: F = = = 6,25 (m2) Chọn S = (m2) Chọn chiều cao hữu ích: H= 1m Chọn chiều cao bảo vệ: = 0,5 m Vậy chiều cao bể : = H + = + 0,5 = 1,5 (m) Chiều rộng bể ,chọn B= 0,6 m Chiều dài tổng cộng của bể : L = = = 11 (m) > 10 ( thỏa mãn yêu cầu ) Để giảm chiều dài xây dựng ta chia bể làm ngăn chảy Ziczac Chiều rộng mỗi ngăn là 0,6 m) Vận tốc nước ống dẫn bể tiếp xúc: v = 0,8 m/s 53 Đường kính ống dẫn nước ra: D = = = 74,36 (mm) Chọn ống PVC có = 75 (mm) *** Hàm lượng BOD,COD,SS,màu còn lại sau quá trình xử lý : BOD = 30,62 (mg/l) COD = 38,61 (mg/l) SS = 23,94 (mg/l) Màu = 75 (Pt-Co) Hàm lượng sau xử lý đều đạt yêu cầu về QCVN:24-2009/BTNMT Bảng 3.11: Thông số thiết kế bể khử trùng Thông số Chiều dài (L) Chiều rộng (B) Chiều cao (H) Số ô Thời gian tiếp xúc Đường kính ống dẫn Đơn vị m m m Giá trị 11 0,6 1,5 30 75 phút mm Kết luận: Sau lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ phù hợp em đã xử lý được chất ô nhiễm trình dệt nhiệm với hiệu suất cao Do nước thải dệt nhuộm có hàm lượng chất hữu khó phân hủy sinh học tương đối cao nên việc áp dụng phương pháp xử lý sinh học mang lại hiệu cao.Việc phối hợp phương hóa lý sinh học cần thiết để đảm bảo chất lượng nước thải đầu phù hợp với QCVN:24-2009,cột B Nguồn tài liệu tham khảo: [1].Giáo trình xử lý nước thải [2].Tính toán thiết kế các công trình hệ thống cấp nước-TS.Trịnh Xuân Lai [3].W.Meeley Eckenfelde Industrial water Pollution Control 54 [4] METCALF and EDDY wastewater Engineering [5].Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp.GS.TS.Lâm Minh Triết [6].Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm ,Trương Ngọc Phương [7].QCVN:24-2009/BTNMT,TCXD 55 [...]... nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm công ty môi trường Viettech 22 Nước thải Bể điều hòa Hố thu Hóa chất Hóa chất Phèn Al,Fe Bể phản ứng Bể keo tụ tạo bông Bể lắng Bể chứa bùn Bể SBR Máy ép bùn Bể trung gian Bể lọc áp lực Bể khử trùng Bể tiếp nhận Hình 3.3.Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm công ty Đoàn Gia Phát 23 III.2.Lựa chọn công nghệ... dạng keo trong nước thải dưới sự tham gia của VSV hiếu khí VSV phát triển tạo thành bông bùn (bùn hoạt tính) -Bể khử trùng: Diệt các VSV gây bệnh trong nước thải bằng cách cho Clo vào sau khi đưa ra nguồn tiếp nhận III.3.Tính toán thiết bị máy Bảng 3.1: Thông số thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm nhà với công suất 30 0m3/ ngày đêm Thông số pH... pháp hoá học Nước thải nhuộm là nước thải khó phân huỷ sinh học nên biện pháp xử lý chủ yếu là biện pháp hoá học Các biện pháp hoá học xử lý chất thải hữu cơ khó phân huỷ bao gồm các biện pháp xử lý bằng keo tụ, xử lý bằng hấp phụ, xử lý bằng oxi hoá hoá học Các biện pháp này thường đạt hiệu quả cao trong xử lý nước thải mà không phương... trong những phương pháp xử lý hiệu quả đối với nước thải nhuộm là kết hợp phương pháp cổ điển như keo tụ với những biện pháp xử lý tiên tiến như sử dụng O3, TiO2 Đặc tính nước thải của sản xuất dệt nhuộm: 11 Công nghệ nhuộm cần sử dụng 20 -100m 3 nước/ tấn sản phẩm, tương ứng với lượng nước thải từ vài trăm đến hơn 1000 m 3 /ngày Do vậy, nhu cầu về... chất keo tụ Al2(SO4)3 để xử lý nước thải công đoạn trước tẩy của quá trình dệt nhuộm Lượng phèn sử dụng là 70-100mg/l, hiệu quả xử lý đạt được đối với SS là 95% và BOD5là 38%.Knocke et.al.(1986) đã xử lý màu nước thải công đoạn tẩy của quá trình dệt nhuộm bằng phèn sắt FeCl3và FeSO4 Khi sử dụng 300mg/lFeCl3 thì 19 hiệu quả xử lý màu là 95-99% Khi... trong thành phần nước thải tạo ra độ màu cao của nước thải .Nước thải của ngành dệt nhuộm nếu không được xử lý, khi thải vào môi trường sẽ làm mất cân bằng sinh thái của nguồn tiếp nhận gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng lớn đến sức khoẻ con người 12 Bảng 1.3 :Các chất gây ô nhiễm và đặc tính của nước thải ngành dệt nhuộm [I] Công đoạn Tẩy trắng... trình xử lý tiếp theo Sau đó nước thải sẽ được bơm lên bể điều hòa, tại đây có lắp đặt hệ thống bơm tuần hoàn kết hợp với hệ thống cánh khuấy để làm giảm nhiệt độ trong nước thải đồng thời tránh hiện tượng lắng cặn Qua đó cũng làm giảm đi một phần lượng 25 COD, SS cũng như điều hòa lưu lượng trước khi đưa qua công trình xử lý tiếp theo Nước thải. .. cầu ôxy khác nhau, phương pháp xử lý sinh học có thể được chia thành xử lý hiếu khí và kỵ khí Do hiệu quả cao và ứng dụng rộng rãi trong điều trị sinh học hiếu khí, nó tự nhiên trở thành dòng chính của xử lý sinh học 20 Chương III Tính toán thiết kế III.1 Các sơ đồ công nghệ xử lý Dựa vào đặc tính nước thải dệt nhuộm của nhà máy với hàm lượng... công nghệ của các nhà máy đã thực hiện: Nước thải Song chắn rác thô Bãi chôn lấp Hầm tiếp nhận Bể điều hòa Bể trộn cơ khí Phèn nhôm Bể tạo bông Bể lắng 1 Bể chứa bùn Bể Aerotank Bể lắng 2 Bể lọc hấp phụ Bể chứa nước Bể tiếp xúc 21 Nguồn tiếp nhận Hình 3.1.Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm công ty Khánh Phong-Long An Hình 3.2.Sơ đồ công. .. thải ra môi trường Theo số liệu thống kê,ngành dệt may thải ra môi trường khoảng 24 -30 triệu m3 nước thải/ năm Trong đó mới chỉ có khoảng 10% tổng lượng nước thải đã được qua xử lý, số còn lại đều thải trực tiếp ra môi trường tiếp nhận Ở một số nước, tiêu chuẩn cho phép đối với các thông số ô nhiễm của công đoạn nhuộm đã ngày càng giảm xuống, như vậy