Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy dệt nhuộm công suất 3000m3 / ngày đêm

hiều diện tích xây dựng. * Bể radian: Bể lắng radian có mặt bằng hình tròn, gồm bể ly tâm và hướng tâm. Nước thải cần xử lý được dẫn vào ở trung tâm và thu nước ra bằng máng thu đặt vòng quanh chu vi bể (bể ly tâm) hoặc có thể phân phối vào bằng máng quanh chu vi bể và thu nước ra bằng máng quanh ống đứng đặt ở trung tâm (bể lắng hướng tâm). Bể lắng ly tâm thường được sử dụng rộng rãi hơn cả. Bể lắng ly tâm có một số ưu nhược điểm so với bể lắng khác như: nhờ có thiết bị gạt bùn nên đáy bể có độ dốc nhỏ hơn so với bể lắng đứng (58 %), do đó chiều cao công tác của bể nhỏ (1,53,5 m) nên thích hợp xây dựng ở những khu vực có mực nước ngầm cao. Bể vừa làm việc vừa xả cặn liên tục nên khi xả cặn bể vẫn làm việc bình thường. Bể ly tâm có hiệu quả lắng cặn cao, vận hành dễ dàng, diện tích xây dựng nhỏ nhưng việc xây dựng phức tạp. Bể lắng ly tâm thường được sử dụng để sơ lắng nguồn nước có hàm lượng cặn cao (> 2000 mg/l) với công suất > 30.000 m3/ngày đêm. [11-104] *Bể lắng đứng: Bể này thường được dùng đối với trạm có công suất nhỏ. Nước thải chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên tới vách tràn với vận tốc 0,50,6 m/s [16-100] và thời gian lưu của nước trong bể lắng 2 là 1,5 giờ [19-212] (thời gian lưu này phụ thuộc vào vị trí các công trình đặt trước nó) và cặn được thải ra ngoài bằng áp lực thuỷ tĩnh. Ưu điểm : kết cấu đơn giản, chiếm ít diện tích, thuận tiện trong công tác xả cặn. Nhược điểm: chiều cao xây dựng lớn làm tăng giá thành xây dựng, hiệu suất lắng thấp. II.3.4.Công trình xử lý màu. Tháp hấp phụ [19- 261]. Người ta phân biệt có 2 kiểu hấp phụ: hấp phụ trong điều kiện tĩnh và hấp phụ trong điều kiện động. - Hấp phụ trong điều kiện tĩnh là không cho sự chuyển dịch tương đối của phân tử nước so với phân tử chất hấp phụ mà chúng cùng chuyển động với nhau. Biện pháp thực hiện là cho chất hấp phụ vào nước và khuấy trộn trong một thời gian đủ để đạt được trạng thái cân bằng nồng độ. Tiếp theo cho lắng hay lọc để giữ chất hấp phụ lại và tách nước ra. Biện pháp này phức tạp hơn. - Hấp phụ trong điều kiện động là có sự chuyển động tương đối của phân tử nước so với phân tử chất hấp phụ gồm có 2 dạng: hấp phụ trong điều kiện động qua lớp vật liệu lọc cố định và hấp phụ trong điều kiện động lọc qua lớp vật liệu lơ lửng. Ta chọn kiểu hấp phụ trong điều kiện động qua lớp vật liệu lọc cố định, là quá trình diễn ra khi cho nước thải lọc qua lớp than hoạt tính vì kiểu này có nhiều ưu điểm về công nghệ và quản lý như: - Cho hiệu suất xử lý tin cậy và ổn định. - Khi hoàn nguyên không phải đưa vật liệu hấp phụ khỏi bể lọc do đó cho phép dễ dàng tự động hoá và điều khiển từ xa. - Cho phép sử dụng tối đa dung tích vật liệu hấp phụ khi cho nước chảy qua. II.3.5.Công trình xử lý bùn. Bùn cặn của nước thải là hỗn hợp của nước và cặn lắng có chứa nhiếu chất hữu cơ có khả năng phân hủy , dễ bị thối rữa và có các vi khuẩn có thể gây độc hại cho môi trường vì thế cần có biện pháp xử lý trước khi thải ta nguồn tiếp nhận. Mục đích của quá trình xử lý bùn cặn là: + Giảm khối lượng của hỗn hợp bùn cặn bằng cách gạn một phần hay phần lớn lượng nước có trong hỗn hợp để giảm kích thước thiết bị xử lý và giảm trọng lượng vận chuyển đến nơi tiếp nhận. + Phân hủy các chất hữu cơ dễ bị thối rữa , chuyển chúng thành các hợp chất hữu cơ ổn định và các hợp chất vô cơ để dễ dàng tách nước ra khỏi bùn cặn và không gây tác động xấu đến môi trường của nơi tiếp nhận. 1. Thiết bị cô đặc bùn. Cô đặc cặn là quá trình làm tăng nồng độ cặn bằng cách loại bỏ một phần nước ra khỏi hỗn hợp, làm cho khối lượng phải vận chuyển và thể tích các công trình ở phía sau giảm đi [10]. Bể cô đặc cặn thường dùng: Bể cô đặc cặn bằng lắng trọng lực, bể tuyển nổi. Ở đây chọn bể cô đặc bằng trọng lực . 2. Thiết bị làm khô bùn Cặn sau khi thu được ở bể nén bùn có nồng độ thường từ 5 – 8 % được đưa tiếp sang công đoạn làm khô để giảm độ ẩm xuống 70 – 80% tức là tăng nồng độ của cặn khô với mục đích: + Cặn khô dễ đưa đi chôn lấp + Giảm lượng nước bẩn có thể thấm vào nước ngầm ở bãi thải. + ít gây mùi khó chịu và ít độc tính. Có nhiều loại thiết bị làm khô cặn như: Sân phơi bùn, máy ép bùn....... Ở đây chọn máy lọc ép băng tải vì máy làm khô cặn bằng lọc ép băng tải quản lý đơn giản, ít tốn điện, hiệu suất làm khô cặn chấp nhận được. Phần II. THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO NHÀ MÁY DỆT -NHUỘM CÔNG SUẤT 3000m3/NGÀY ĐÊM Chương III TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO HỆ THỐNG XỬ LÍ NƯỚC THẢI Mỗi thiết bị trong hệ thống xử lý có chức năng khác nhau, hoạt động của chúng có thể làm thay đổi lưu lượng, thành phần, nồng độ, các chất có trong nước thải. Để đạt được hiệu quả xử lý nước thải tốt nhất, các thiết bị cần có kích thước xây dựng phù hợp, vận hành đúng kĩ thuật, hợp lý. Để đánh giá hiệu quả làm việc của thiết bị, cần xem xét cân bằng vật liệu của thiết bị,từng công đoạn của hệ thống xử lí. Cân bằng vật chất được xác định dựa trên cơ sở sơ đồ quy trình công nghệ xử lí nước thải và các thực nghiệm đã được công bố. Sau đây là một số phân tích để xác định một số thông số đầu vào và đầu ra tại từng thiết bị. 1.Mương dẫn nước thải. Mương dẫn nước thải có chức năng dẫn nước thải từ nhà máy về mương đặt song chắn rác, hoạt động sản xuất của nhà máy là liên tục, lượng nước thải thải ra liên tục, nên cơ bản coi như không có sự biến động về luu lượng và thành phần nước thải, các thông số đầu vào và đầu ra của nước thải qua mương là như nhau. 2. Song chắn rác. Đây là bước xử lí sơ bộ, song chắn rác được đặt tại đầu của hệ thống xử lí nước thải nhằm loại bỏ các tạp chất,rác có kích thước lớn như lá, cành cây,củi mục…tránh các sự cố trong quá trình vận hành hệ thống như làm tắc bơm, đường ống, kênh dẫn…Trong xử lí nước thải ngành dệt nhuộm có thể coi như qua song chắn không làm thay đổi lưu lượng cũng như thành phần nước thải. 3. Bể điều hòa. Lưu lượng và nồng độ nước thải chảy về nhà máy xử lí thường xuyên dao động theo các giờ trong ngày. Khi hệ số không điều hòa K ≥ 1,4, xây dựng bể diều hòa để các công trình xử lí làm việc với lưu lượng đều trong ngày sẽ kinh tế hơn[10-T40]. Bể điều hòa được dùng để điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm. Trong bể điều hòa có thiết bị khuấy trộn nhằm đảo trộn đều nước thải trong bể, ngăn ngừa cặn lắng trong bể, pha loãng nồng độ các chất độc hại nếu có, do đó loại trừ được các cú sốc về chất lượng cho các công trình xử lí sinh học phía sau. Bể điều hòa lắp đặt hệ thống sục khí, nước thải được dẫn vào và được lưu trong bể trong khoảng từ 4-8 giờ, sau đó được dẫn sang các công trình phía sau. Do đó về nguyên tắc qua bể điều hòa thì SS, BOD, COD sẽ giảm, tuy nhiên lượng giảm này không lớn lắm, việc tính toán rất phức tạp vì thế có thể coi như hiệu suất khử các thành phần trong nước thải là không đáng kể, có thể bỏ qua. 4. Bể hòa trộn hóa chất. Là công trình đầu tiên của công đoạn xử lí hóa lí, nước thải được dẫn qua bể keo tụ tạo bông, đồng thời, hóa chất được bổ sung vào đây là phèn và axit. Ngoài ra để tăng quá trình tạo bông, tăng tốc độ lắng của cặn, cho PAA là chất trợ tạo bông vào nước. Hàm lượng chất keo tụ tối ưu sẽ giảm khi bổ sung chất tạo bông. Theo đó nước thải ra khỏi đây sẽ tăng lên về lưu lượng ( bao gồm nước thải, phèn, chất trợ keo, axit…), tuy nhiên lưu lượng này tăng lên không đáng kể, nồng độ các chất ô nhiễm cũng không thay đổi, sau đây là tính toán với lượng hóa chất bổ sung. Tính toán lượng phèn cho vào bể hòa trộn hóa chất Chọn chất đông keo tụ để xử lí nước thải là phèn nhôm sunfat Al2(SO4)3.18H2O hòa tan tốt trong nước, giá thành rẻ hơn phèn sắt và không tạo hợp chất có trong nước như phèn sắt. Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải đầu vào SS = 300 mg/l, chọn liều lượng phèn nhôm pha trộn 45 mg/l[20 -T27]. Khi xử lí nước thải có màu, lượng phèn nhôm được xác định theo công thức: [20 –T27] M là độ màu nước thải tính theo thang Pt-Co, M = 750 Pt-Co mg/l Lượng phèn tính theo độ màu > lượng phèn tính theo hàm lượng cặn nên chọn lượng phèn cần thiết = lượng phèn tính theo độ màu = 109,5 mg/l. Trong thực tế , để đảm bảo quá trình đông keo tụ, tạo bông diễn ra hiệu quả, người ta thường lấy dư ra 10% lượng hóa chất.Vậy lượng phèn thực tế lấy: mg/l Tính toán lượng PAA cho vào bể hòa trộn hóa chất Để tăng cường quá trình keo tụ ,tăng hiệu suất làm việc của các công trình xử lí,bổ sung thêm chất trợ tạo bông cho vào cùng phèn, thường là các hợp chất cao phân tử như poliacrilamit (PAA). Liều lượng PAA khi cho vào trong nước là 0,1-1,5 mg/l,[11 –T20], chọn hàm lượng của PAA là pp=0,8 mg/l Tương tự như phèn , lượng PAA thực tế lấy : mg/l Tính toán lượng axit châm vào bể hòa trộn hóa chất Để quá trình đông keo tụ, tạo bông đạt kết quả cao,cần điều chỉnh pH của nước thải về khoảng pH tối ưu cho quá trình đông keo tụ. Chất keo tụ là phèn nhôm có pH tối ưu là 5,5-7,5. Nước thải đầu vào có có pH dao động trong khoảng 7,5-9 (chọn giá trị điều chỉnh là 8,0), do đố cần hạ pH xuống cho phù hợp. Axit thường dùng để điều chỉnh pH là H2SO4.Quá trình đông keo tụ sẽ sinh ra H2SO4 làm giảm pH, trong khi đó nước thải khi đưa đi xử lí sinh học luôn phải đảm bảo pH không nhỏ hơn 6,5[21] Do đó chọn mốc pH cần đạt là 7,0 Ta có: pH + pOH = pKW Trong đó: pKW : Tích số ion của nước ( ở 40oC , pKW = 13,54 ) [22] pH = -lg (H+) pOH = -lg (OH-) Vậy + pOH của nước thải khi chưa bổ sung axit: pOH = pKW – pH = 13,53-8= 5,53 Nồng độ OH- có trong 1 lít nước thải ban đầu : OH- tr = 10-pOH = 10-5,53 = 2,95×10-6 + pOH của nước thải sau khi bổ sung axit: pOH = pKW –pH = 13,53-7= 6,53 Nồng độ ion OH- trong 1lít nước thải sau khi bổ sung axit: OH- s = 10-pOH = 10-6,53 = 2,95×10-7 Vậy nồng độ ion OH- giảm: OH- = OH- tr - OH- s = 2,95×10-6 - 2,95×10-7 = 2,66×10-6 Phương trình trung hòa nước thải: H+ + OH- = H2O Mol/l: 2,66×10-6 2,66×10-6 2,66×10-6 Để trung hòa 2,66×10-6 ion OH- cần 2,66×10-6 ion H+, sử dụng H2SO4 để điều chỉnh pH. Cho H2SO4 vào nước có phân ly: H2SO4 2H+ + SO4 2- Mol/l : 1 2 1 2,66×10-6 /2 2,66×10-6 2,66×10-6 /2 nH2SO4 = nH+ /2 = 1,33×10-6 mol/l Lượng H2SO4 có trong 1 lít nước thải : m’H2SO4 = M H2SO4 × n H2SO4 = 98 × 1,33×10-6 =13,03×10-5 g axit/lít Lượng H2SO4 khan cần bổ sung vào trong nước thải 1 ngày là: mH2SO4 = Q × m’H2SO4 = 3.000 ×103 × 13,03×10-5 = 390,9 g/ngày Trên thị trường phổ biến dung dịch axit sunfuric nồng độ 98% hay 980 g/lít do đó lượng axit cấp vào trong 1 ngày: Q H2SO4 = lít/ngày a là trọng lượng riêng của dung dịch, a= 1,84 [23 –T403] Q H2SO4 = = 0,22 lít/ngày 5. Bể đông keo tụ tạo bông kết hợp lắng I Phèn nhôm khi cho vào nước sẽ thủy phân tạo ra các ion dương, phá vỡ trạng thái bền vững của hệ keo. Các hạt keo này sẽ tích tụ lại tạo thành các bông keo,có trọng lượng và kích thước lớn hơn, lắng xuống đáy bể sau khi tạo bông, nước thải được dẫn qua bể lắng sơ cấp, dưới tác dụng của trọng lực. các bông bùn sẽ lắng xuống đáy bể. Nước thải ra khỏi bể lắng sơ cấp bao gồm: SS, BOD5, COD, độ màu, ngoài ra còn có bùn ( Xơ sợi lắng) Al(OH)3, PAA... Nước thải vào công đoạn xử lý sinh học phải đảm bảo SS≤ 150 [21] Khi đó quá trình xử lý phải đạt hiệu suất Chọn hiệu suất khử SS của quá trình hóa lý là 57% SS ra khỏi bể lắng sơ cấp là: 300 -300 57%= 129 mg/lít Lượng SS lắng ở bể sơ cấp trong 1 ngày mss= Q (SSo-SSv) = 3000(300-129) =513000 g/ngày = 513 kg/ngày. Bể lắng sơ cấp khử được 30-40% BOD và COD [7-T72] Chọn hiệu suất xử lý là 35%, khi đó: BODv= BODo .(100-35)%= mg/l CODv =CODo .(100-75) %= mg/l Giả thiết hệ thống xử lý màu của hệ thống xử lý hóa lý là 75% [9-T120] Thì độ màu của nước thải ra khỏi bể lắng: 750(100-75)%= 187,5 Pt- Co Lượng bùn cặn thu được từ bể lắng sơ cấp Lượng bùn tích tụ dưới đáy bể lắng sơ cấp bao gồm SS, BOD được khử, bùn do chất đông keo tụ lắng xuống. Gọi mbùn là lượng bùn tích tụ dưới đáy bể lắng sơ cấp. m bùn = mss +mBOD5 + mchatdongtu + mss = Rss SSo Q mss: Lượng SS lắng được ở bể lắng sơ cấp Rss : Hiệu suất xử lí SS của bể lắng sau khi đông keo tụ nước thải, Rss = 57% SSo : Hàm lượng chất rắn lơ lửng có trong nước thải đầu vào,SSo = 300 mg/l Q : lưu lượng nước thải trung bình cần xử lí, Q= 3000m3/ngày mss = 0,57 x 300 x 3000 = 513000 g/ngày mBOD = RBOD BODo Q RBOD hiệu suất xử lí BOD của bể lắng sau khi dông keo tụ nước thải, RBOD = 35% mBOD = 0,35 500 3000 = 525000 g/ngày mchatdongtu = m phèn + m trokeo Khi cho phèn nhôm vào nước xảy ra phản ứng Al2(SO4)3.18H2O 2Al(OH)3 +3 H2SO4 + 12H2O x mol 2 x mol Trong 1 ngày lượng phèn nhôm tạo ra Al(OH)3 Gphèn = 0,1205 3000 = 361,5 kg/ngày x = = = 0,54 kmol/ngày Lượng Al(OH)3 tạo thành lắng ở đáy bể lắng trong 1 ngày mAl(OH)3 = 2 x 0,54 x 78 = 84,24 kg/ngày Hàm lượng polyme bổ sung hàng ngày không lớn nên có thể bỏ qua mbun = mss +mBOD5 + mchatdongtu = 513 + 525 + 84,24 = 1122,24 kg/ngày Coi tỉ trọng của nước là 1T/m3, thể tích bùn tươi sinh ra được xác định theo công thức Vbun = = = 22 m3/ngày Trong đó: P : nồng độ phần trăm của cặn khô trong hỗn hợp theo tỉ lệ thập phân , p= 5% [10-T203] S: tỷ trọng hỗn hợp cặn , S = 1,02 T/m3 = 1020 kg/m3 6. Bể Aeroten và lắng II: Bể aeroten là công trình chính trong hệ thống xử lý sinh học có chức năng phân hủy các hợp chất ô nhiễm trong nước nhờ vi sinh vật hiếu khí và tùy tiện. Bể lắng II có chức năng lắng phần nước trong phía trên để xả ra nguồn tiếp nhận và cô đặc bùn hoạt tính đến nồng độ nhất định, một phần bùn được tuần hoàn lại bể aeroten. BOD5 vào bể Aeroten là 325 mg/l, COD là 617,5 mg/l Để đảm bảo tỉ lệ BOD5:N:P= 100:5:1 Cần bổ sung Nito và P vào bể Giả sử nước đầu vào có hàm lượng N và P gần như bằng 0 Suy ra lượng N và P cần bổ sung: + Lượng N: BOD5 : N = 100:5 N=5C/100 =5BODv /100 = 5.325/100= 16,25 mg/l = 16,25 g/m3 Để đảm bảo cung cấp N lấy dư 10% lượng N thực tế là: Ntt= N(100+10)%= 16,25(100+10)= 17,9 g/m3 Lượng N cần bổ sung cho nước thải trong 1 ngày là: mN= QNtt= 300017,9 = 53700 g/ngày = 53,7 kg/ngày Lấy Nitơ từ Urê CO(NH2)2 có chứa 44-48% Nitơ nguyên chất Chọn tỉ lệ N trong phân là 45% : Nồng độ dung dịch urê để bổ sung Nitơ thường là 30% hay 30 kg/m3 Khi đó lưu lượng Urê 30% là: Lượng P: BOD5:P =100:1 Suy ra: P =1C/100=1BODv /100 = 325/100 = 3,25 g/m3 Tương tự ta có: Ptt = P(100+10)% =3,25110% = 3,58 mg/l Lượng P bổ sung trong 1 ngày: mp= Ptt Q = 3,583000 = 10740 g/ngày = 10,74 kg/ngày P được bổ sung từ axit photphoric H3PO4 : Suy ra lượng H3PO4 cần dùng: Giả thiết H3PO4 có nồng độ 70% tức là 700kg/m3. + Tính toán các giá trị BOD5, COD, SS ra khỏi bể aeroten Bể aeroten Q, S0, X0 Q+Qr S, X Qr , S, Xr Qx, S, Xt Bể lắng II Qt, S, Xt Hình 3.1. Sơ đồ bể aeroten và bể lắng II Nước thải vào aeroten với lưu lượng Q chứa chất nền với nồng độ So (BOD5v) và lượng bùn hoạt tính coi như không đáng kể Xo = 0 Nước thải đi vào bể được khuấy trộn hoàn chỉnh và phân bổ đều ngay lập tức trong toàn bộ thể tích bể. Cùng với nước thải vào bể, còn có dòng bùn hoạt tính tuần hoàn lấy từ đáy bể lắng đưa vào với: + Lưu lượng Qt. + Nồng độ bùn Xt. + Lượng chất nền ra khỏi bể lắng còn S (BOD5r) Sau thời gian lưu giờ trong bể, nước chảy sang bể lắng 2 với: + Lưu lượng Qr + Qt. + Nồng độ chất nền S (BOD5r) + Nồng độ bùn hoạt tính X. Qua bể lắng, nước được lắng trong và xả ra với : + Lưu lượng Qr. + Nồng độ chất nền S (BOD5r) + Nồng độ bùn hoạt tính Xr. Bùn hoạt tính lắng xuống đáy bể có nồng độ Xt, một phần tuần hoàn lại, phần dư xả ra bể chứa cặn với lưu lượng Qx, Xt để xử lý tiếp. Coi việc giảm nồng độ chất nền và tăng khối lượng bùn hoạt tính chỉ xảy ra trong bể Aerotank. Bể làm việc với chế độ thuỷ lực là khuấy trộn hoàn chỉnh và có dòng chảy đều. Phương trình cân bằng sinh khối cho bể: [Lượng bùn trong bể] = [lượng bùn đi vào] - [lượng bùn xả ra] +[ lượng bùn tăng lên trong bể sau thời gian lưu nước] Thực tế hiệu quả làm sạch của aeroten hoạt hóa bằng bùn hoạt tính có thể khử 80-95% BOD5, 80-90 % SS, 80-85% COD [7-T72] Chọn hiệu suất xử lí BOD5 là 90% Vậy BOD5 có trong nước thải ra khỏi bể lắng II là BODr = BODv (100-90) % = 32510% = 32,5 mg/l Chọn hiệu suất khử COD là 85% Vậy COD có trong nước thải ra khỏi bể lắng II là: CODr = CODv (100-85)% = 617,5 15% = 92,6 mg/l Chọn hiệu suất khử SS là 80% Vậy SS có trong nước thải ra khỏi bể lắng II là: SSr = SSv (100 - 80)% = 129 20% = 25,8 mg/l Coi lượng nước theo bùn không đáng kể khi đó Qr = 3000 m3/ngày 7. Hấp phụ bằng than hoạt tính: Để nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn thải theo QCVN 13-2008/BTNMT cần làm giảm độ màu của nước thải, chọn hiệu quả khử màu là 34% Vậy lượng màu sau khi qua tháp hấp phụ là: Độ màu ra = Độ màu vào (100 - 34)% = 225 (100-34)% = 149 Pt-Co Vậy nước thải sau khi qua tháp hấp phụ đạt đọ màu theo tiêu chuẩn và đồng thời cũng khử được hàm lượng chất halogen trong hóa chất tẩy trước khi ra thải ra môi trường. 8. Bể cô đặc bùn: Nồng độ cặn trong bùn chỉ đạt 0,5-1,5 % [10-T218]. Cô đặc nhằm tách nước khỏi bùn, nâng nồng độ cặn lên 2-3% 9. Máy ép bùn: Cặn sau khi xử lý ổn định và cô đặc đến nồng độ 2-3% đưa sang máy ép bùn, làm khô để giảm độ ẩm 70-80% [7] tăng độ khô của cặn 20-30%. Bảng3.1. Tóm tắt cân bằng vật chất trong hệ thống xử lýnước thải. Tên thiết bị Thông số Đầu vào Đầu ra Đơn vị Bể hòa trộn hóa chất Lưu lượng nước 3000 3000 m3/ngày BOD5 500 500 mg/l COD 950 950 mg/l SS 300 300 mg/l Độ màu 750 750 Pt-Co Phèn nhôm 120,5 ≤ 120,5 mg/l Dd axit sunfuric 98% 0,22 ≤ 0,22 l/ngày Dd PAA 0,88 ≤ 0,88 mg/l Công trình xử lý hóa lý(Bể đông keo tụ tạo bông và lắng bậc I) Lưu lượng nước 3000 3000 m3/ngày BOD5 500 325 mg/l COD 950 617,5 mg/l SS 300 129 mg/l Độ màu 750 225 Pt-Co Phèn nhôm ≤ 120,5 ≤ 10,9 mg/l Dd axit sunfuric 98% ≤ 0,22 ≈ 0 l/ngày Dd PAA ≤ 0,88 ≤ 0,08 mg/l Công trình xử lý sinh học ( bể aeroten và bể lắng bậc II) Lưu lượng nước 3000 3000 m3/ngày BOD5 325 32,5 mg/l COD 617,5 92,6 mg/l SS 129 25,8 mg/l Độ màu 225 225 Pt-Co Urê 119,3 ≤ 10,8 kg/ngày Axit photphoric 34 ≤ 3,0 kg/ngày Tháp hấp phụ Lưu lượng nước 3000 3000 m3/ngày BOD5 32,5 ≤32,5 mg/l COD 92,6 ≤ 92,6 mg/l SS 25,8 ≤ 25,8 mg/l Độ màu 225 149 Pt-Co Chương IV TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH Các thông số thiết kế Hoạt động sản xuất của nhà máy dệt nhuộm hàng ngày thải ra một lượng nước thải là 3000m3, lưu lượng nước thải không đều nhau theo từng giờ trong ngày và thường dao động so với lưu lượng trung bình giờ. Hệ số không điều hòa K phụ thuộc vào lưu lượng nước thải trung bình ngày có thể xác định tương đối chính xác K bằng phương pháp nội suy. Với Q = 3000 m3/ngày thì Komax =1,82; Komin = 0,52 [21-T6] Ta có : Lưu lượng giờ trung bình: Qtb = = 125 (m3/giờ) Lưu lượng giờ cực đại : Qmax = Qtb × Komax = 125 × 1,82 = 227,5 (m3/giờ) Lưu lượng giờ cực tiểu : Qmin = Qtb × Komin = 125 × 0,52 = 65 (m3/giờ) IV.1. Tính toán các thiết bị chính. IV.1.1. Tính toán mương dẫn. Nước thải từ các quá trình sản xuất trong nhà máy được dẫn vào mương, qua song chắn rác và đi vào hệ thống xử lý. Tốc độ dòng nước qua song chắn lấy bằng 0,81,0 m/s [7-T75] ứng với lưu lượng nước thải cực đại, do đó ta chọn tốc độ dòng nước chảy trong mương dẫn là 0,8 m/s. Lưu lượng nước thải không đều nhau theo từng giờ trong ngày và thường dao động so với lưu lượng trung bình giờ. Để phân phối, vận chuyển nước thải vào trạm xử lí, dùng mương hở tiết diện chữ nhật có Bk = 2 × h sẽ cho tiết diện tốt nhất về mặt thủy lực [19-T522] Với Bk ; h lần lượt là chiều rộng, chiều cao mương dẫn. Ta có: Trong đó V: Vận tốc dòng chảy trong mương, m/s; V = 0,8 m/s W: Diện tích mặt cắt ướt trong mương dẫn, m2 : Lưu lượng giờ cực đại, m3/giờ ; = 227,5 m3/giờ m2 Do đó ta có: Suy ra: h = 0,2 m 20 cm = 0,2 × 2 = 40 cm Trong thực tế người ta thường thiết kế mương có độ dốc để đảm bảo cho quá trình tự chảy của nước thải , đảm bảo không lắng đọng cặn. Khi đó, độ dốc tối thiểu của mương dẫn sao cho tránh được quá trình lắng cặn trong mương được tính như sau: [24] Trong đó: Bk: Độ rộng mương dẫn, m; Bk = 0,4 m. Chiều cao bảo vệ của mương h’ = 0,10,2 m so với chiều sâu lớp nước của dòng chảy [19-T522] Chọn h’ = 0,15 m. Chiều cao xây dựng của mương là: H = h + h’ = 0,2+ 0,15 = 0,35 m. Chọn mương dẫn nước thải xây bằng bê tông cốt thép, dạng mương hở, tiết diện hình chữ nhật. Hoặc có thể dùng các tấm bê tông đúc sẵn đậy kín nhằm chống mùi và tạo mĩ quan. Bảng 4.1. Các kích thước cơ bản của mương dẫn STT Các thông số Đơn vị Gía trị 1 Vận tốc dòng chảy trong mương, V m/s 0,8 2 Chiều cao mực nước, h m 0,2 3 Chiều rộng, B m 0,4 4 Chiều cao xây dựng, H m 0,35 5 Độ dốc tối thiểu của mương dẫn, % 2,5 IV.1.2. Tính song chắn. Song chắn rác được làm bằng thép không rỉ, gồm các thanh đan sắp xếp cạnh nhau, có kẽ hở để nước chảy qua, được hàn gắn trên 1 khung thép hình chữ nhật, được đặt trên mương dẫn nước thải. Song chắn rác đặt nghiêng với mặt nằm ngang 1 góc = 60-75o [12] [18-T93]; chọn = 60o để tiện lợi khi cọ rửa, vệ sinh. Chọn thanh đan song chắn rác tiết diện hình chữ nhật, kích thước S × b = 10 × 40 [14-T30], sử dụng song chắn rác cố định, hình chữ nhật hạn chế được việc rác dính chặt vào các thanh đan gây khó khăn cho công tác cào rác, ngoài ra song chắn rác cố định có cấu tạo thiết bị và quản lí đơn giản hơn song chắn rác di động. Hình 4 .1. Sơ đồ song chắn rác. Tốc độ dòng nước qua song chắn lấy bằng 0,81,0 m/s [7-T75] ứng với lưu lượng nước thải cực đại, do đó ta chọn tốc độ dòng nước chảy qua song chắn rác V = 0,8 m/s. Tính toán song chắn bao gồm việc xác định : kích thước buồng đặt song chắn , song chắn và song chắn và tổn thất cột nước. + Số lượng khe hở song chắn: [(4.1)\(19-T61)] Trong đó Qmax: Lưu lượng tối đa của nước thải, m3/s Qmax= = 0,063 m3/s V: Tốc độ nước chảy qua song chắn, m/s V = 0,8 m/s h: Độ sâu nước ở chân song chắn, m h = 0,2 m b: Độ rộng khe hở song chắn, m. Chọn song chắn rác trung bình ( độ rộng khe hở 5-25 mm) chọn b = 15mm = 0,015 m [19-T59] k: Hệ số tính đến sự thu hẹp dòng chảy, thường lấy k0 = 1,05 [14-T34] khe Số thanh đan song chắn rác : n = n -1 = 28 -1 = 27 thanh đan Chiều rộng thiết kế buồng đặt song chắn rác: [(4.2)\(19-61)] Trong đó S: Chiều dày thanh chắn rác, m. S = 10 mm = 0,01 m. n: Số khe hở song chắn, khe. n = 28 khe b: Chiều rộng khe hở song chắn, m. b = 15 mm = 0,015 m m Ta thấy chiều rộng của buồng đặt song chắn rác Bs > chiều rộng mương dẫn B, do đó cần phải mở rộng mương dẫn tại vị trí đặt song chắn. Tuy nhiên việc mở rộng song chắn như vậy có thể làm lắng cặn trước song chắn vì tốc độ dòng chảy giảm lại. Đối với song chắn mở rộng cần đảm bảo tốc độ nước chảy qua không nhỏ hơn 0,4 m/s [14-T31]. Cần kiểm tra tốc độ dòng chảy tại vị trí mở rộng. Ta có: Trong đó Qmax: Lưu lượng nước thải, m3/s. Q = 0,063 m3/s v : Vận tốc nước tại chổ mở rộng, m/s S : Diện tích mương tại chổ mở rộng, m2. Ta có: Trong đó Bs: Chiều rộng mương tại chỗ đặt song chắn, m. Bs = 0,69 m h : Chiều cao nước trong mương, m. h = 0,2 m m/s Vậy vận tốc nước tại chổ mở rộng vẫn đảm bảo để không lắng cặn. Chiều dài buồng đặt song chắn rác. + Chiều dài đoạn mở rộng trước máng (góc 200) [14-T32] [(4.3)\(19-T62)] Trong đó Bs: Chiều rộng mương tại chỗ đặt song chắn, m. Bs = 0,69 m B: Chiều rộng mương dẫn, m. B = 0,4 m L1 = 1,73 (0,69 – 0,4) m + Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn L2 = 0,5L1 [(4.4)\(19-T62)] Trong đó L1: Chiều dài đoạn mở rộng góc 200C, m. L1 = 0,5 m. L2 = 0,50,5 = 0,25 m Chiều dài buồng đặt song chắn rác lấy không nhỏ hơn 1 m. [19-T62] Chọn L = 1,3 m Chiều dài buồng đặt song chắn rác Ls = L1 + L2 + L = 0,5 + 0,25 + 1,3 = 2,05 m Tổn thất áp suất của dòng thải khi đi qua song chắn có thể tính như sau: [(2.1)\(7-T75)] [(2.2)\(7-T75)] Trong đó hp: Tổn thất áp suất, m v : Vận tốc dòng chảy trước song chắn, m/s. v = 0,8 m/s p : Hệ số tính đến tăng trở lực do song chắn bị bịt kín bởi rác thải, p nằm trong khoảng 2-3 (thường lấy p = 3) : Trở lực cục bộ của song chắn g : Gia tốc trọng trường, g = 9,8 m/s2 S : Chiều dày thanh chắn, m. S = 10 mm = 0,01 m b : Khoảng cách giữa các thanh, m. b = 15 mm = 0,015 m : Góc nghiêng của thanh chắn so với mặt phẳng ngang,= 600 : Hệ số phụ thuộc tiết diện của song chắn. = 2,42 [7-T75] m Để khắc phục hiện tượng dồn nước trước và hiện tượng lắng cặn sau song chắn thì phần buồng kênh dẫn nước làm thấp xuống độ sâu bằng tổn thất áp suất tức bằng 12 cm. Chiều cao xây dựng của mương đặt song chắn Hxd = H + hp [15] Hxd = 0,35 + 0,12 = 0,47 m = 47 cm Bảng 4.2. Các kích thước cơ bản của song chắn STT Các thông số Đơn vị Gía trị 1 Số thanh đan song chắn rác, n’ Thanh 27 2 Tiết diện thanh 10 × 40 mm2 3 Chiều rộng buồng đặt song chắn rác, B