Đồ án Thiết kế hệ thống xử lí nước thải dệt nhuộm

oáng seõ baét giöõ caùc haït keo treân quó ñaïo laéng xuoáng . Quaù trình keo tuï thoâng thöôøng aùp duïng khöû maøu , haøm löôïng caën lô löûng trong xöû lí nöôùc thaûi . 5.Caùc phöông phaùp keo tuï : Keo tuï baèng chaát ñieän ly : Baûn chaát cuûa phöông phaùp laø cho theâm vaøo nöôùc caùc chaát dieän ly ôû daïng caùc ion ngöôïc daáu .Nhôø chuyeån ñoäng Brown caùc haït keo vôùi ñieän tích beù khi va chaïm deã keát dính baèng löïc huùt phaân töû taïo neân caùc boâng caën ngaøy caøng lôùn . Quaù trình keo tuï baèng chaát ñieän ly ñöôïc ñaùnh giaù nhö moät cô cheá keo tuï toái öu . khi söû duïng chaát ñieän ly vôùi caùc ion coù hoùa trò caøng lôùn thì hieäu quaû keo tuï caøng cao vaø lieàu löôïng chaát ñieän ly caøng giaûm ñi . Phöông phaùp keo tuï baèng chaát ñieän ly ñoøi hoûi lieà löôïng chaát keo tuï cho vaøo nöôùc phaûi raát chính xaùc . Neáu noàng ñoä caùc chaát ñieän ly trong nöôùc vöôït quaù möùc caàn thieát seõ gaây ra quaù trình tích ñieän trôû laïi ñoái vôùi caùc haït keo , laøm ñieän theá Zeta taêng leân vaø hieäu quaû keo tuï seõ giaûm ñi . Keo tuï baèng heä keo ngöôïc daáu (keo tuï baèng phöông phaùp hoùa lyù): Quaù trình keo tuï ñöôïc thöïc hieän baèng caùch taïo ra trong nöôùc moät heä keo môùi tích ñieän ngöôïc daáu vôùi keo caën baån trong nöôùc thieân nhieân vaø caùc haït keo tích ñieän traùi daáu seõ trung hoøa laãn nhau . Chaát keo tuï thöôøng söû duïng laø pheøn Al vaø Fe vaø ñöôïc ñöa vaøo nöôùc döôùi daïng dung dòch hoøa tan , sau phaûn öùng thuûy phaân chuùng taïo thaønh heä keo môùi mang ñieän tích döông coù khaû naêng trung hoøa caùc loaïi keo mang ñieän tích aâm. Quaù trình keo tuï xaûy ra nhö sau : Khi cho pheøn vaøo nöôùc , noù seõ phaân ly thaønh caùc ion hoøa tan theo phöông trình : Al2(SO4)3 à 2Al3+ + 3 SO42- FeCl3 à Fe3+ + 3 Cl- Caùc ion kim loaïi mang ñieän tích döông moät maët tham gia vaøo quaù trình trao ñoåi vôùi caùc cation naèm trong lôùp ñieän tích keùp cuûa haït keo töï nhieân mang ñieän tích aâm , laøm giaûm theá ñieän ñoäng Zeta , giuùp cho caùc haït keo deã daùng lieân keát vôùi nhau baèng löïc huùt phaân töû , taïo ra caùc boâng caën laéng . Maët khaùc caùc ion kim loaïi töï do laïi keát hôïp vôùi caùc phaân töû nöôùc baèng phaûn öùng thuûy phaân : Al3+ + 3 H2O à Al(OH)3 + 3H+ Fe3+ + 3 H2O à Fe(OH)3 + 3H+ Caùc phaân töû Al(OH)3 vaø Fe(OH)3 laø caùc haït keo mang ñieän tích döông coù khaû naêng keát hôïp vôùi caùc haït keo töï nhieân mang ñieän tích aâm taïo thaønh caùc boâng caën .Ñoàng thôøi caùc phaân töû Al(OH)3 vaø Fe(OH)3 keát hôïp vôùi caùc anion coù trong nöôùc vaø keát hôïp vôùi nhau taïo ra boâng caën coù hoaït tính beà maët cao . Caùc boâng caën naøy khi laêng xuoáng seõ haáp thuï cuoán theo caùc haït keo , caën baån , caùc hôïp chaát höõu cô , caùc chaát muøi vò …toàn taïi ôû traïng thaùi hoøa tan hoaëc lô löûng trong nöôùc . Töø ñoù ta thaáy noàng ñoä caùc phaân töû Al(OH)3 vaø Fe(OH)3 trong nöôùc sau quaù trình thuûy phaân caùc chaát keo tuï laø yeáu toá quyeát ñònh hieäu quaû keo tuï . Trong thöïc teá , löôïng pheøn toái öu söû duïng cho moãi nguoàn nöôùc ñöôïc xaùc ñònh cuï theå baèng thöïc nghieäm taïi nguoàn nöôùc , coù theå söû duïng theo baûng sau : Löôïng pheøn caàn thieát theo haøm löôïng caën cuûa nöôùc nguoàn : Haøm löôïng caën cuûa nöôùc nguoàn (mg/l) Löôïng pheøn Al2(SO4)3 (mg/l) Ñeán 100 100 – 200 200 – 400 400 – 600 600 – 800 800 – 1000 1000 – 1400 1400 – 1800 1800 – 2200 15 – 25 18 – 30 24 – 40 28 – 45 33 – 55 36 – 60 39 – 65 45 – 75 48 – 80 Taêng cöôøng quaù trình keo tuï baèng hôïp chaát cao phaân töû : Caùc hôïp chaát cao phaân töû goác voâ cô nhö axit silic hoaït hoùa , hoaëc goác höõu cô nhö polyacrylat , polyacrylamin ñeàu coù theå duøng ñeå laøm chaát taêng cöôøng cho quaù trình keo tuï cuûa pheøn . Trong moät vaøi tröôøng hôïp caùc chaát naøy coù theå ñöôïc duøng laøm chaát keo tuï thay pheøn . Khaùc vôùi phöông phaùp keo tuï baèng chaát ñieän ly hoaëc baèng heä keo ngöôïc daáu , cô cheá phaûn öùng chuû yeáu ôû ñaây laø caùc töông taùc hoùa hoïc . Do hình daïng vaø kích thöôùc cuûa caùc cao phaân töû lôùn vaø daøi neân caùc hôïp chaát cao phaân töû keo tuï caùc haït caën baån trong nöôùc döôùi daïng lieân keát chuoãi , kieåu naøy raát thuaän lôïi cho quaù trình hình thaønh vaø laéng boâng caën . Tuy nhieân hôïp chaát cao phaân töû ñoøi hoûi coâng ngheä saûn xuaát cao neân bieän phaùp naøy ít ñöôïc aùp duïng trong kyõ thuaät xöû lyù nöôùc ôû nöôùc ta hieän nay . d.Keo tuï tieáp xuùc : Lôïi duïng khaû naêng keát baùm cuûa caùc haït caën leân beà maët cuûa caùc haït vaät lieäu loïc nhö caùt … caùc nhaø khoa hoïc Lieân Xoâ (cuõ ) ñaõ ñöa ra phöông phaùp loïc tieáp xuùc döïa treân ngueân lyù keo tuï tieáp xuùc . Veà baûn chaát söï keát baùm cuûa caùc haït caën leân beà maët vaät lieäu loïc laø quaù trình keo tuï. Trong ñieàu kieän thuûy ñoäng thuaän lôïi , caùc haït caën chuyeån ñoäng gaàn beà maët caùc haït vaät lieäu vaø dính keát laãn nhau . Quaù trình hình thaønh boâng caën trong moâi tröôøng tieáp xuùc dieãn ra vôùi toác ñoä nhanh vaø hieäu quaû hôn söï taïo thaønh boâng moâi tröôøng chaát loûng . Vì cöôøng ñoä va chaïm giöõa caùc haït caën vôùi caùc haït vaät lieäu loïc coù kích thöôùc lôùn cao hôn nhieàu so vôùi cöôøng ñoä va chaïm dính keát vôùi caùc haït lôùn khoâng mang ñieän cuûa lôùp vaät lieäu loïc do löïc huùt phaân töû . Thöïc teá cho thaáy ngay caû khi noàng ñoä caùc haït coøn chöa ñuû ñeå taïo ñieàu kieän keo tuï trong moâi tröôøng nöôùc , nhöng trong moâi tröôøng tieáp xuùc quaù trình keo tuï ñaõ xaûy ra . 6.Hoùa chaát duøng ñeå keo tuï: Ñeå thöïc hieän quaù trình keo tuï, ngöôøi ta cho vaøo nöôùc caùc chaát phaûn öùng thích hôïp nhö : pheøn nhoâm Al2(SO4)3, pheøn saét FeSO4 koaëc FeCl3 . Caùc loaïi pheøn naøy ñöôïc ñöa vaøo nöôùc döôùi daïng dung dòch hoøa tan. Duøng pheøn nhoâm: Khi cho pheøn nhoâm vaøo nöôùc , chuùng phaân li taïo ion Al3+ bò thuûy phaân taïo thaønh Al(OH)3. Ngoaøi Al(OH)3 laø nhaân toá quyeát ñònh ñeán hieäu quaû keo tuï taïo thaønh coøn giaûi phoùng ra caùc ion H+. Caùc ion H+ naøy seõ ñöôïc khöû baèng ñoä kieàm töï nhieân cuûa nöôùc ( ñöôïc ñaùnh giaù baèng HCO3-). Tröôøng hôïp ñoä kieàm töï nhieân cuûa nöôùc thaáp, khoâng ñuû trung hoøa ion H+ thì caàn phaûi kieàm hoùa nöôùc. Chaát duøng ñeå kieàm hoùa thoâng duïng laø voâi (CaO) , soña (Na2CO3) , hoaëc xuùt (NaOH). Al3+ + 3 H2O à Al(OH)3 + 3H+ Duøng pheøn saét: Pheøn saét chia laøm hai loaïi laø pheøn saét II vaø pheøn saét III. Pheøn Fe(II) khi cho vaøo nöôùc phaân li thaønh ion Fe2+ vaø bò thuûy phaân thaønh Fe(OH)2. Pheøn Fe(III) khi cho vaøo nöôùc phaân li thaønh ion Fe3+ vaø bò thuûy phaân thaønh Fe(OH)3.Phaûn öùng thuûy phaân: Fe2+ + 2 H2O à Fe(OH)2 + 2H+ Fe3+ + 3 H2O à Fe(OH)3 + 3H+ Öu ñieåm cuûa pheøn saét ñoái vôùi pheøn nhoâm : Lieàu löôïng pheøn Fe duømg ñeå keát tuûa chæ baèng 1/3 – ½ lieàu löôïng pheøn Al. Pheøn Fe ít bò aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä vaø giôùi haïn pH roäng. Nhöôïc ñieåm cuûa pheøn Fe ñoái vôùi pheøn Al: Gaây aên moøn ñöôøng oáng maïnh. 7. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình keo tuï . Nhieät ñoä : Yeáu toá nhieät ñoä aûnh höôûng ñeán quaù trình keo tuï , khi nhieät ñoä nöôùc taêng , söï chuyeån ñoäng nhieät cuûa caùc haït keo taêng leân laøm taêng taàn soá va chaïm vaø hieäu quaû keát dính taêng leân . Thöïc teâ cho thaáy khi nhieät ñoä nöôùc taêng löôïng pheøn caàn ñeå keo tuï giaûm , thôøi gian vaø cöôøng ñoä khuaáy troän cuõng giaûm theo . Ngoaøi ra löôïng vaø tính chaát cuûa caën cuõng aûnh höôûng ñeán hieäu quaû keo tuï . Khi haøm löôïng caën trong nöôùc taêng leân , löôïng pheøn caàn thieát cuõng taêng leân , nhöng hieäu quaû keo tuï laïi phuï thuoäc vaøo tính chaát cuûa caën töï nhieân nhö kích thöôùc , dieän tích vaø möùc ñoä phaân taùn .. . Nhieät ñoä cuûa nöôùc thích hôïp khi duøng pheøn nhoâm laø: 20 – 40 oC, toát nhaát laø 35 – 45 oC. Pheøn Fe khi thuûy phaân ít bò aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä , vì vaäy nhieät ñoä cuûa nöôùc ôû 0oC vaãn coù theå duøng pheøn Fe laøm chaát keo tuï pH : Ñoái vôùi pheøn Al: Khi pH 7.5 laøm cho muoái kieàm keùm tan vaø hieäu quaû keo tuï bò haïn cheá.Pheøn nhoâm ñaït hieäu quaû cao nhaát khi pH = 5.5 – 7.5. Ñoái vôùi pheøn Fe: Phaûn öùng thuûy phaân xaûy ra khi pH > 3.5 vaø quaù trình keát tuûa seõ hình thaønh nhanh choùng khi pH = 5.5 – 6.5. ôû pH < 3 thì Fe(III) khoâng bò thuûy phaân , SiO2 keo tuï do ion Fe(III) . ÔÛ pH cao hôn , chæ caàn lieàu löôïng Fe(III) thaáp coù theå keo tuï SiO2 . 8. Quaù trình taïo boâng : Laø quaù trình tieáp xuùc giöõa caùc haït maát oån ñònh . Khuaáy chaäm laøm cho caùc boâng ñaõ keo tuï nhoû dính keát vôùi nhau taïo thaønh caùc boâng lôùn vaø deã laéng . Trong taïo boâng chuù yù ñeán hai thoâng soá : G ( Gradien vaän toác ) vaø t ( thôøi gian troân taïo boâng ) . Hai giaù trò naøy phuï thuoäc vaøo : Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc , tính chaát vaø haøm löôïng haït keo G lôùn à phaù vôõ boâng buøn . T lôùn à moøn boâng buøn , hao naêng löôïng . Vì vaäy taïo boâng ban ñaàu nhanh coù G khaù cao tôùi khi boâng hình thaønh roài thì chaën laïi , G giaûm daàn thì kích thöôùc boâng caën lôùn daàn . III.Ñoäng hoïc cuûa quaù trình keo tuï : Caùc giai ñoaïn cuûa quaù trình keo tuï : Keo tuï trong nöôùc baèng pheøn xaûy ra caùc quaù trình sau : Pha troän caùc chaát keo tuï vôùi nöôùc . Thuûy phaân cuûa pheøn ñoàng thôøi phaù huûy ñoä beàn vöõng cuûa heä keo töï nhieân . Hình thaønh boâng caën . Thöïc chaát thì ba quaù trình naøy xaûy ra ñoàng thôøi . Quaù trình pha hoùa chaát phaûi raát nhanh môùi coù hieäu quaû cao , haèng soátoác ñoä thuûy phaân cuûa anion vaø cation laø 10-2 s vaø thôøi gian haáp phuï trao ñoåi ion vôùi caùc haït keo töï nhieân maát khoaûng 10-4 s sau ñoù baét ñaàu quaù trình hình thaønh boâng caën , hieäu quaû cuûa giai ñoaïn naøy phuï thuoäc chuû yeáu vaøo soá löôïng va chaïm giöõa caùc haït caën . Döôùi taùc ñoäng cuûa söï chuyeån ñoäng nhieät , caùc haït caën va chaïm vaø keát dính vôùi nhau taïo thaønh caùc boâng caën coù kích thöôùc lôùn daàn leân cho ñeán luùc chuùng khoâng coøn tham gia vaøo quaù trình chuyeån ñoäng nhieät . 2 . Söï hình thaønh boâng caën cuûa quaù trình keo tuï : a.Taùc ñoäng cuûa chuyeån ñoäng nhieät : Chuyeån ñoäng nhieät phuï thuoäc vaøo : Noàng ñoä ban ñaàu cuûa haït n0, cöôøng ñoä chuyeån ñoäng Brown ( heä soá khueách taùn cuûa moâi tröôøng D ) . Baùn kính taùc duïng cuûa löïc Vander Waals R . Toác ñoä taêng caùc toå hôïp haït nx vaø ñöôïc bieåu thò baèng phöông trình : Trong ñoù laø heä soá hieäu quaû va chaïm . b.Taùc ñoäng khuaáy troän cuûa doøng nöôùc : Trong moâi tröôøng nöôùc luoân toàn taïi hai daïng doøng chaûy laø chaûy taàng vaø chaûy roái . Söï chuyeån ñoäng cuûa boâng caën cuõng phuï thuoäc vaøo hai daïng doøng chaûy treân : Keo tuï boâng caën trong trong doøng chaûy taàng : Moâ hình töông taùc giöõa hai boâng caën . Soá löôïng töông taùc cuûa hai nhoùm boâng caën thôøi gian seõ laø : Trong caùc coâng thöùc treân: N1 – soá löôïng töông taùc ( va chaïm ) cuûa nhoùm boâng caën 1 vôùi moät boâng caën 2 ; N2 - soá löôïng töông taùc ( va chaïm ) cuûa hai nhoùm boâng caën 1 vaø 2 ; ( n1 vaø n2 ) – soá löôïng boâng caën 1 vaø 2 coù trong moät ñôn vò theå tích nöôùc ; 0 – heä soá hieäu quaû töông taùc ( va chaïm ) ; G – gradien vaän toác ; (r1 , r 2 ) – baùn kính töông taùc giöõa boâng caën 1 vaø 2 ; Phöông trình teân bieãu dieãn toác ñoä keo tuï cuûa heä ña phaân taùn trong doøng chaûy taàng. Keo tuï taïo boâng trong doøng chaûy roái : Caùc phaân töû nöôùc cuøng boâng caën chuyeån ñoäng theo höôùng quó ñaïo khoâng gian . Xeùt moät khoái chaát loûng trong moâi tröôøng nöôùc, ôû traïng thaùi tónh söï caân baèng giöõa aùp löïc P vaø löïc ma saùt taùc duïng leân noù . Ñeå cho lôùp treân vaø lôùp döôùi cuûa khoái chaát loûng chuyeån ñoäng töông ñoái vôùi nhau vôùi nhau vôùi toác ñoä vtd = dv/dz (haykhoái löôïng chaát loûng quay vôùi toác ñoä goùc dv/dz ), phaûi tieâu toán heát moät naêng löôïng baèng tích soá cuûa moment quay (f∆x∆y)∆z vôùi vaän toác goùc dx/dz. D o ñoù naêng löôïng tieâu hao cho moät ñôn vò theå tích chaát loûng trong moät ñôn vò thôøi gian laø : W = Trong ñoù : f∆x∆y – löïc ma saùt taùc duïng leân beà maët döôùi cuûa khoái chaát loûng: ∆z – khoaûng caùch caùnh tay ñoøn dv/dz – toác ñoä goùc cuûa khoái hay gradient toác ñoä ( G = dv/dz) ∆x∆y∆z = ∆V – theå tích khoái chaát loûng: f – löïc ma saùt theo ñònh luaät Newton f = ôû ñaây : - ñoä nhôùt ñoäng löïc hoïc . Gradien toác ñoä cuûa doøng chaûy roái khi khuaáy troän : = Trong ñoù : - naêng löôïng tieâu hao cho moät ñôn vò theå tích chaát loûng ; V – ñoä nhôùt ñoäng hoïc cuûa chaát loûng ; Hoaëc coù theå tính theo coâng thöùc : , s-1 Trong ñoù : W1 – coâng tieâu hao ñeå khuaáy troän , kGm ; Q – theå tích chaát loûng khuaáy troän , m3; t – thôøi gian khuaáy troän , s ; Hai bieåu thöùc treân ñoàng thôøi cuõng bieåu thò cöôøng ñoä khuaáy troän vaø ñöôïc duøng laøm chæ tieâu ñeå ñaùnh giaù möùc ñoä keo tuï theo chuaån soá keo tuï . Töông quan giöõa toác ñoä hình thaønh boâng caën do aûnh höôûng cuûa chuyeån ñoäng nhieät vaø khuaáy troän coù theå xaùc ñònh baèng caùch laäp tæ soá : Ñeå tính toaùn hieäu quaû cuûa quaù trình keo tuï moät caùch chính xaùc vaø tin caäy , töù ñoù tìm ra giaù trò toái öu cuûa caùc thoâng soá ñieàu khieån , caàn phaûi nghieân cöùu aûnh höôûng ñoàng thôøi cuûa toå hôïp caùc yeáu toá coù tính quyeát ñònh ñeán hieäu quaû keo tuï , cuï theå phaûi tím ñöôïc söï phuï thuoäc cuûa haøm soá . Y = f( M0, , T0, pH , Ki, G , t), Trong ñoù : M0 - haøm löôïng caûn cuûa nöôùc nguoàn , mg/l; - löôïng pheøn cho vaøo nöôùc , mg/l ; T0 – nhieät ñoä nöôùc ; Ki – ñoä kieàm cuûa nöôùc nguoàn , mg/l; G – cöôøng ñoä khuaáy troän , s-1; -t – thôøi gian khuaáy troän ,s ; Y – hieäu quaû keo tuï : m – haøm luôïng caën coùn laïi trong nöôùc sau khi keo tuï vaø ñeå laéng tính trong moät thôøi gian naøo ñoù , mg/l; IV . Caùc loaïi coâng ngheä söû duïng ñeå xöû lí nöôùc thaûi deät nhuoäm : Phöông phaùp xöû lyù hoùa chaát: Keo tuï taïo boâng . Phöông phaùp haáp thuï baèng than hoaït tính . Phöông phaùp xöû lí sinh hoïc: xöû lí baèng buøn hoaït tính hieáu khí, kò khí hoaëc xöû lí sinh hoïc hieáu khí tieáp xuùc . Phöông phaùp choïn löïa ñeå xöû lí laø : Keo tuï – taïo boâng – laéng . Coâng ngheä cuûa keo tuï – taïo boâng laø : Keo tuï Taïo boâng Laéng Öu khuyeát ñieåm cuûa coâng ngheä xöû lí baèng hoùa chaát: Keo tuï – taïo boâng – laéng vôùi coâng ngheä khaùc . Öu ñieåm: Nöôùc thaûi deät nhuoäm sa khi xaû ra ôû nhieät ñoä cao do naáu taåy töø 60 – 80 0C. Neân neáu duøng phöông phaùp xöû lí sinh hoïc ñoøi hoûi phaûi coù beå ñieàu hoøa lôùn . Thôøi gian löu nöôùc phaûi laâu thì nöôùc môùi nguoäi ñöôïc vaø maët baèng phaûi roäng . Nöôùc thaûi deät nhuoäm khoâng oån ñònh neân xöû lí baèng phöông phaùp sinh hoïc ñoøi hoûi coù kieán thöùc trong ngaønh ñeå traùnh gaây xoác cho vi sinh vaät. Keo tuï – taïo boâng vöøa xöû lí nöôùc thaûi sinh hoaït cuûa coâng nhaân ñoàng thôøi vöøa xöû lí nöôùc thaûi deät nhuoäm cuûa nhaø maùy keát hôïp . Phöông phaùp naøy coù khaû naêng laøm laéng caùc chaát thaûi lô löûng, laøm giaûm maøu, haøm löôïng höõu cô trong nöôùc thaûi do keát hôïp haït keo vôùi taïp chaát. b. Khuyeát ñieåm: Keo tuï taïo boâng phaûi söû duïng hoùa chaát ñeå xöû lí neân g6ay ra ñoä pH vì vaäy phaûi xöû lí caû pH. Tieâu hao naêng löôïng trong quaù trình khuaáy troän . Caùc loaïi beå keo tuï – taïo boâng : Ba beå keo tuï – taïo boâng – laéng taùch rieâng nhau . Keo tuï Taïo boâng Laéng Keát hôïp beå laéng vôùi buoàng troän vaø keo tuï tuaàn hoaøn ñaët ôû taâm. Keo tuï Taïo boâng Laéng Thieát bò cho quaù trình khuaáy troän: Khuaáy troän thuûy löïc : Döïa vaøo doøng chaûy roái khoâng coù thieát bò cô khí ( deã vaän haønh ) . Thieát hò laø nhöõng taám chaén laép beân trong oáng ñuû ñeå khuaáy troän hoùa chaát . Troän baèng maùy bôm . Beå troän vaùch ngaên. Troän khí neùn : Duøng khí neùn ñeå troän . Khí ñöôïc ñöa vaøo qua oáng , khuyeách taùn à khí noåi leân maët gaây xaùo troän doøng . Troän cô khí : Xaùo troän gaây ra do caùnh khuaáy quay ôû toác ñoä cao . Coù nhieàu loaïi caùnh khuaáy nhö : turbin , chaân vòt , caùnh guoàng . Caùc coâng trình chuaån bò hoùa chaát dung dòch pheøn: Caùc coâng trình , thieát bò chuaån bò dung dòch vaø ñònh lieàu löôïng chaát phaûn öùng goàm: thuøng hoøa troän ,thuøng tieâu thuï , thieát bò ñieàu löôïng chaát phaûn öùng . Caùc coâng trình hoøa troän ñeàu dung dòch chaát phaûn öùng vôùi nöôùc nguoàn caà xöû lí : oáng troän , beå troän. Caùc coâng trình taïo ñieàu kieän cho phaûn öùng taïo boâng keát tuûa xaûy ra hoaøn toaøn : ngaên phaûn öùng , beå phaûn öùng. Ngoaøi caùc coâng trình vaø thieát bò treân coøn coù: kho chöùa hoùa chaát ,thieát bò vaän chuyeån hoùa chaát, caân hoùa chaát, bôm hoùa chaát vaø oáng daãn hoùa chaát. 5 . Caùc loaïi beå taïo boâng : Beå phaûn öùng taïo boâng caën thuûy löïc : Söû duïng naêng löôïng cuûa doøng nöôùc , keát hôïp vôùi caùc giaûi phaùp veà caáu taïo ñeå taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho quaù trình tieáp xuùc vaø dính keát giöõa caùc haït keo va caën baån trong nöôùc . Coù hai loaïi : Beå phaûn öùng xoaùy : goàm xoaùy hình truï vaø xoaùy hình coân . Beå phaûn öùng vaùch ngaên :Coù caáu taïo nhö maùng hình chöõ nhaät . Trong maùng ñaët caùc vaùch ngaên. Caùc vaùch ngaên coù kích thöôùc khaùc nhau ñeå taïo chuyeån ñoäng xoaùy laøm cho dung dòch troän ñeàu vôùi nöôùc. Beå phaûn öùng taïo boâng caën cô khí : Duøng naêng löôïng cuûa caùnh khuaáy chuyeån ñoäng trong nöôùc ñeå taïo ra söï xaùo troän doøng chaûy . Beå taïo boâng duøng khí neùn : Duøng boït khoâng khí neùn phaân boá ñeàu giaøn oáng ñaët döôùi ñaùy beå . Beå taïo boâng tieáp xuùc qua lôùp vaät lieäu haït : aùp duïng cho nguoàn nöôùc coù nhieàu caën höõu cô . Beå keo tuï tieáp xuùc ñoàng thôøi laø beå loïc sô boä , do ñoù phaûi boá trí caùc thieát bò röûa , doøng nöôùc qua lôùp tieáp xuùc coù theå ñi töø treân xuoáng hoaëc töø döôùi leân. 6.Caùc loaïi beå laéng : Beå laéng ngang : Doøng nöôùc chuyeån ñoäng theo phöông naèm ngang trong cheá ñoä chaûy taàng. Neân toác ñoä laéng trong ñaït hieäu quaû cao hôn . Caùc haït caën ñöôïc ñöa vaøo ñaàu beå sau ñoù chuyeån ñoäng ngang vaø laéng daàn veà cuoái beå . Beå laéng ñöùng : Hình truï troøn hoaëc vuoâng , coù ñaùy hình noùn , choùp. Nöôùc ñöôïc ñöa vaøo beå laéng töø döôùi leân , qua maùng traøn vaø ñi vaøo beân trong beå , haït caën laéng xuoáng vaø ñöôïc thu gom ôû ñaùy beå . ÖÙng duïng: thöôøng duøng laøm beå laéng I. Thoâng soá thieát keá: Löu löôïng < 20 m3/ h. Toác ñoä ñi leân : 1 – 2 m/h. Ñoä doác ñaùy noùn thöôøng töø 45 – 65o. Beå laéng coù lôùp caën: Laø beå keát hôïp cuûa ba beå Keo tuï , taïo boâng , laéng vaøo trong cuøng moät beå . Thuaän lôïi : Ñôn giaûn , coù hieäu quaû kinh teá, toån thaát aùp löïc thaáp so côùi laéng thoâng thöôøng . Nhöôïc ñieåm : Maát thôøi gian hình thaønh buøn , taûo deã hình thaønh , taûi troïng thuûy löïc cao , ñoøi hoûi ngöôøi vaän haønh coù kinh nghieäm… Beå laéng , taïo boâng vaùch nghieâng : Cuõng laø beå keát hôïp caû ba loaïi beå troän , taïo boâng , laéng vaøo moät ñôn nguyeân. Nhöng ôû ñaây laéng baèng caùch duøng vaùch nghieâng. Laéng oáng nghieâng : Goùc nghieâng 45 – 50o. Ñoä doác cao deõ daøng taùch caën baèng laéng troïng löïc. Coù theå aùp duïng cho coâng suaát lôùn. Laéng taám : Söû duïng cho beå laéng ñöùng . Trang bò caùc taám höôùng doøng cho buøn laéng . Laéng vaùch - oáng : Beå laéng caïn , goàm caùc vaùch , boù oáng nhöïa D = 80 – 100 mm. Haïn cheá : Caàn doøng chaûy taàng , khi toác ñoä doøng chaûy trong oáng ñaït giaù trò naøo ñoù thì caën laéng coù theå bò nay leân. Laáy buøn laéng khoù khaên do oáng nghieâng. Laéng ly taâm: Beå hình troøn , ñoä doác ñaùy 4 – 10%. Buøn ñöôïc caøo vaø gom ôû roán beå ôû taâm . Coù theå keát hôïp vôùi ngaên taïo boâng ôï taâm beå . Beå laéng tieáp xuùc : Duøng trong xöû lí hoùa lí . Nguyeân taéc : Khuaáy chaäm taïo ñieàu kieän taïo boâng giöõa caën lô löõng vaø chaát keo tuï . Nhöôïc ñieåm : Hình thaønh doøng xoaùy do doøng vaøo khoâng phaân boá ñeàu . taïo thaønh doøng chaûy cuït gay toån thaát aùp löïc lôùn . 7.Choïn loaïi beå vaø thieát bò khuaáy : Choïn beå troän vaø beå taïo boâng laø nhöõng beå coù dieän tích ngang laø hình vuoâng. Beå laéng laø beå laéng ly taâm . Öu ñieåm cuûa beå laéng ly taâm so vôùi caùc beå laéng khaùc: Chieám dieän tích nhoû. Hieäu quaû laêng khoâng bò aûnh höôûng bôûi doøng chaûy . Heä thoáng thu gom buøn ñôn giaûn , deã vaän haønh vaø cuõng deã laáy buøn ra ngoaøi . Nöôùc ñi vaøo oáng trung taâm neân buøn khoâng bò nay leân treân vaø ra ngoaøi . Thieát bò troän laø troän cô khí baèng tuabin vaø caùnh khuaáy. Öu ñieåm cuûa troän cô khí : * Coù thôøi gian löu nhoû hôn thôøi gian löu cuûa thuûy löïc neân theå tích beå cuõng nhoû hôn. * Löu löôïng nöôùc thaûi thay ñoåi trong ngaøy neân söû duïng cô khí linh ñoäng hôn ta coù theå thay ñoåi ñöôïc. * Coù theå aùp duïng töø qui moâ nhoû ñeán qui moâ lôùn do naêng löôïng troän coù theå thay ñoåi theo yù muoán. * Coù theå troän töøng meû. V . Tính toaùn caùc coâng trình thieát bò thieát keá . 1.Tính sô boä haàm bôm: Haàm bôm coù kích thöôùc: Chieàu cao : H = 3 m. Chieàu roäng : R = 2 m Chieàu daøi : D= 3m. Trong haàm ñaët hai bôm chìm : moät bôm hoaït ñoâng vaø moät bôm döï phoøng . Löu löôïng moãi bôm laø Q = 30 (m3/h) = 0.0083 (m3/s). Choïn vaän toác trong oáng ñaåy v = 1.5 (m/s). Theo qui phaïm v = 1.2 – 1.8 (m/s). Ñöôøng kính oáng ñaåy: Coâng suaát cuûa bôm: 2.Tính sô boä beå laéng I. Taûi troïng beà maët cho loaïi caën naøy laø L = 35 (m3/m2.nñ). Dieän tích maët caét ngang cuûa beå : Ñöôøng kính beå: Choïn chieàu saâu höõu ích cuûa beå laéng H = 3m , Chieàu cao buøn laéng hbl = 0.5m, Chieàu cao trung hoøa hth = 0.2m . Chieàu cao an toaøn hat= 0.3m. Vaäy toång chieàu cao : H = 3+0.5+0.2+0.3 =4 m. Ñöôøng kính oáng trung taâm: d = 20%.D = 20%.4.3 = 0.86 m Chieàu cao oáng trung taâm: h = 60% .H = 60% . 4 = 2.4 m. Kieåm tra laïi thôøi gian löu nöôùc : -t = 2.3h > 1.5 h ( thoûa ñieàu kieän ). 3.Tính sô boä beå UASB: Theå tích ngaên phaûn öùng beå: Chia ra hai ñôn nguyeân, moãi ñôn nguyeân V = 100 (m3). Choïn beå hình vuoâng. Dieän tích beà maët phaàn laéng: Dieän tích moãi beå laø A = 21 (m2). Caïnh cuûa moät beå laø: 4.64.6(m) Chieàu cao phaàn phaûn öùng: Chieàu cao baûo veä 0.3m. Chieàu cao pheåu thu khí 1.5m Vaäy chieàu cao toång coäng: H = 4.8 + 0.3 + 1.5 = 6.6 m. 4.Tính sô boä beå buøn hoaït tính: Thôøi gian löu nöôùc: 15 h. Theå tích beå buøn hoaït tính: V = Q . t = 500.15/24 = 312.5 (m3). Choïn chieàu cao höõu ích H = 4 m Choïn chieàu cao baûo veä : 0.4 m. Toång chieàu cao 4.4 m. Tæ soá H/W = 2/3 Neân chieàu roäng beå laø W = 6 m Chieàu daøi cuûa beå : 5.Tính beå troän cô khí : Löu löôïng vaøo : Q = 500 m3/ng.ñ. Thôøi gian löu t = 30 – 60 (s) . Choïn thôøi gian löu laø 60 s . 5.1. Theå tích beå troän : Neân choïn kích thöôùc beå laø : 0.650.650.83 ( m ) . Choïn chieàu cao baûo veä laø: hbv = 0.5 (m ). Chieàu cao thaät cuûa beå laø: H = 0.83 + 0.5 = 1.33 (m). Kích thöôùc thaät cuûa beå : 0.650.651.33 ( m ) Oáng daãn nöôùc ñi vaùo ñaùy beå . Dung dòch pheøn Al2(SO4)3 cho vaøo ngay ôû cöûa oáng nöôùc vaøo beå. Troän vaø ñi töø döôùi leân qua maùng traøn ñi vaøo beå taïo boâng . Duøng caùnh khuaáy tuabin 4 caùnh nghieâng goùc 450 höôùng leân treân. Khoaûng caùch meùp ngoaøi cuûa caùnh khuaáy so vôùi töôøng laø 0.1m. Naêng löôïng khuaáy : Baûng 1: Caùc giaù trò G cho troän nhanh. Thôøi gian troän t (s). Gradien G (s-1). 0.5 ( troän ñöôøng oáng ) 3500 10 – 20 1000 20 – 30 900 30 – 40 800 >40 700 Trong ñoù: Gradien vaän toác choïn baèng 750 (s-1), do thôøi gian troän laø 60s ÔÛ 25oC tra = 0.789.10-3 (N.s/m2). Suy ra: P = 0.789.10-3.7502.0,35 P = 135.314 (w). Heä soá truyeàn ñoäng ( hieäu suaát khuaáy ) = 80%. Neân coâng suaát cuûa moteur: Ñöôøng kính caùnh khuaáy khi khoâng coù taám chaën: Baûng giaù trò Kt : Loaïi caùnh Giaù trò Kt Chaân vòt 3 löôõi 0.32 Tua bin 4 caùnh phaúng 6.3 Tua bin 6 caùnh phaúng 6.3 Tua bin 6 caùnh cong 4.8 Tua bin quaït 6 caùnh. 1.65 Baûn phaúng, 2 caùnh D/W = 4 2.25 Baûn phaúng, 2 caùnh D/W = 6 1.6 Baûn phaúng, 2 caùnh D/W = 8 1.15 Trong ñoù: P = 169.143 (w). K = 1.65 ñoái vôùi loaïi tuabin quaït 6 caùnh. Ñieàu kieän : Ñöôøng kính caùnh khuaáy D ½ chieàu roäng beå. D ½ . 0.65 = 0.325 Trong beå ñaët 4 taám chaën, nhaèm ngaên chuyeån ñoäng xoaùy cuûa nöôùc: cao 1.33 m , roäng 0.065 m ( baèng 1/10 ñöôøng kính beå ). Choïn soá voøng quay caùnh khuaáy n = 200 (v/ph) = 33 (v/s). = 0.31(m). Maùy khuaáy ñaët caùch ñaùy h = D = 0.31 (m). Chieàu roäng caùnh: R = 1/5.D = 1/5 . 0.31 = 0.062 (m). Chieàu daøi caùnh khuaáy: d = ¼ . D = ¼ . 0.31 = 0.08 (m). Nöôùc töø beå tr