tiểu luận các quá trình cơ bản

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN VIỆN KHOA KHOA HỌC HỌC VÀ VÀ CÔNG CÔNG NGHỆ NGHỆ HỌC -o0o -o0o - TIỂU LUẬN MÔN: KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI TIỂU LUẬN KEO TỤ CÁC QUÁ TRÌNH CƠ BẢN TRONG CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG Học viên: Trịnh Thị Thủy Mã học viên: 19812025 Lớp: Kỹ thuật Môi trường 2020A Khoa: Công nghệ Môi trường Học viên: Trịnh Thị Thủy Mã học viên: 19812025 Lớp: Kỹ thuật Môi trường 2020A Hà Nội, năm 2021 Khoa: Công nghệ Môi trường Hà Nội, năm 2021 MỤC LỤC Danh mục bảng Danh mục hình Từ viết tắt MỞ ĐẦU  Mở đầu  Chương I: Tổng quan  Chương II: Phương pháp nghiên cứu  Chương III: Kết  Kết luận, kiến nghị  Tài liệu tham khảo Nội dung cần: - Nêu tính cấp thiết - Cơ sở lý thuyết (nêu tổng quan)  Lý thuyết chung  Ưu điểm, nhược điểm  Lĩnh vực ứng dụng  Các ví dụ cụ thể (địa điểm cụ thể có) - Phương pháp tính tốn  Kết tính tốn  Chun đề 1: Tính tốn thiết bị lắng đứng hệ thống xử lý nước thải Ví dụ cho xử lý nước thải bệnh viện, công suất xử lý 100m3/ngày đêm CHƯƠNG I TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH LẮNG  Lý thuyết chung  Ưu điểm, nhược điểm  Lĩnh vực ứng dụng  Các ví dụ cụ thể (địa điểm cụ thể có) Khái niệm chung Lắng giai đoạn làm sơ trước đưa vào bể lọc để hồn thành q trình làm nước Trong cơng nghệ xử lý nước q trình lắng diễn phức tạp chủ yếu lắng trạng thái động, có nghĩa q trình lắng nước chuyển động, hạt cặn không tan nước tập hợp hạt khơng đồng (kích thước, hình dạng, trọng lượng riêng khác nhau) khơng ổn định (ln thay đổi hình dạng, kích thước trình lắng dùng chất keo tụ) Lắng trọng lực Lắng tuyển trình làm công nghệ xử lý nước Nước cần xử lý đưa vào bể giữ lại suốt trình làm việc Dưới tác dụng lực trọng trường, hạt cặn có khối lượn riêng lớn khối lượng riêng chất lỏng bao quanh tự lắng xuống (q trình lắng), hạt cặn cso khối lượng riêng nhỏ khối lượng riêng chất lỏng dần lên bề mặt (q trình tuyển nổi) Bằng cách đó, hạt cặn lơ lửng có nước di chuyển xuống đáy tạo thành lớp bùn cặn di chuyển lên mặt nước, tạo thành lớp váng bọt, phần nước giữ lại đưa Tốc độ lắng xuống lên hạt cặn cao thời gian cần thiết cho trình làm nhỏ hạt có kích thước khối lượng riêng chúng khác nhiều so với khối lượng riêng chất lỏng mà chúng tồn Bằng biện pháp nhân tạo người ta làm tăng kích thước hạt nhờ q trình tạo bơng keo, làm tăng tốc độ lắng hạt Có thể bổ sung tác nhân keo tụ phèn nhơm phèn sắt (keo tụ hóa học) làm cho trình keo tụ hiệu dẫn đến trình lắng tốt Trong kỹ thuật xử lý nước cấp nước thải, nhiều bể lắng thực trình lắng nhờ lực tự nhiên trọng lực trình liên kết tự nhiên hạt cặn, không cần đến tác động khác Quá trình lắng gọi trình lắng tuyển tự Khi xét đến khả liên kết hạt nước, người ta phân chia trình lắng tự theo hai loại: lắng tự hạt không liên kết lắng tự hạt liên kết với Lắng tự hạt không liên kết xảy khả liên kết tự nhiên hạt khơng đáng kể, ví dụ trường hợp hạt cát Trong trình lắng này, hạt cặn ln trì tính thống nhất, khơng thay đổi kích thước, khối lượng riêng tốc độ lắng chúng xem không đổi(h.6.2a) Ngược lại, q trình lắng có kèm theo q trình tạo bơng keo hạt tương tác với nhau, tạo bơng keo kích thước trọng lượng thay đổi, vận tốc trình mà thay đối Hình 6.2 Mơ tả q trình lắng tự : a - hạt khơng có khả keo tụ ; b hạt có khả keo tụ ng dáy , Quá trình lắng hạt có khả keo tụ chủ yếu tạp chất hữu , thường gặp công nghệ xử lý nước thải đô thị nước thải công nghiệp 6.3 Các thiết bị lắng 6.3.1 Thiết bị lắng loại chóp Thiết bị gồm thân hình trụ có đáy hình Trong phần thân trụ đặt nhiều tầng chóp Góc nghiêng chóp đủ lớn cho hạt rắn lắng đến bề mặt chóp tự trượt theo mặt chóp phía biên để lắng xuống đáy Nguyên tắc làm việc sau : Huyền phù đưa từ cửa phía , vào khơng gian tầng chóp từ phía biên trụ hướng vào tâm Q trình lắng diễn khơng gian Nước qua cửa tràn đỉnh tầng chóp vào ống góp oặc se với 93 trung tâm để bên Bã lắng trượt theo sàn chóp biên , tiếp tục lắng xuống đáy thiết bị Thiết bị làm việc theo phương thức bán liên tục Nước lấy liên tục Bã hút định kỳ nhờ xi phông hay bơm Nhờ tầng chóp , bề mặt lắng tăng lên , suất riêng thể tích thiết bị tăng lên nhiều 6.3.2 Thiết bị lắng loại phễu Phần buồng lắng đáy , với góc đáy a = 60 ° cao nhiều so với phần hình trụ phía Bộ phận cấp liệu đặt trục thiết bị Huyền phù đặt thùng , tràn qua miệng ống , phao khử xung động trước vào không gian lắng Nước qua cửa tràn máng Bã tụ đáy khí nén đẩy bơm qua ống Thiết bị làm việc liên tục Nhờ phần lớn mà bã thu đặc Tuy nhiên để đạt điều , chiều cao thiết bị phần ) phải lớn 6.3.3 Thiết bị lắng loại hình trụ có cào bã Loại dùng nhiều cơng nghiệp xử lý huyền phủ nước thải có khả đạt mức độ phân riêng cao , đặc bã ( đến độ khơ 50 % ) , lại có cấu trúc tương đối đơn giản Thiết bị gồm phần hình trụ , đường kính từ vài mét đến vài trăm mét ( tùy theo suất ) Các thiết bị nhỏ làm việc gián đoạn có đáy hình cồn Phần lớn loại thể tính ưu việt làm việc liên tục Thiết bị làm việc liên tục có đáy côn , huyền phù dược cấp vào phần trục thiết bị độ sâu 0,3-1m so với mặt thoáng chất lỏng Bà cho vun dần vào tâm Loại thiết bị nhỏ , cào quay với tốc độ 0,02 vòng / s nhờ trục Loại đường kính lớn phận truyền động cao chuyển động nhờ mô tơ chạy đường ray tròn Tốc độ quay nhỏ , khoảng cỡ 2.10 vòng / s Các thiết bị lớn đạt tới 3000 m / ngày Để tiết kiệm mặt đồng thời tăng mức cô đặc bã độ bã , thiết bị lắng nhiều tầng đời cấu tạo theo nguyên tắc tầng chồng lên Hệ thống cào bã truyền động chung từ trục thẳng đứng tâm Huyền phù cấp từ phía tầng ) Bã lắng xuống sàn tầng cào dồn phía tâm rơi vào hộp bã Nếu bã rửa nước ( tầng ) nước tầng hịa lỗng , tiếp tục trình lăng tầng Nước lấy từ đỉnh tầng Trong thực tế , đặc điểm loại huyền phù cần kết hợp với trình khác mà thiết bị lắng nhiều loại khác , chủ yếu thiết bị làm việc bán liên tục Mức độ tách , tức độ dịng độ đặc dịng khơng phụ thuộc vào cấu trúc thiết bị , mà quan trọng kỹ thuật vận hành , kể biện pháp bổ trợ Nói chung , lắng trọng lực nhiều trường hợp không đạt độ phân tách cao song tiết kiệm lượng , chi phí thấp , nên tỏ hữu ích suất lớn huyền phù loãng 6.4 Lắng tác dụng lực ly tâm ( xyclon ) 6.4.1 Nguyên lý làm việc Các xyclon phân riêng hạt rắn khỏi huyền phù gọi xyclon thủy lực Nguyên lý hoạt động chúng tạo lực ly tâm tác dụng lên hạt rắn cách cho huyền phủ vào xyclon theo hướng tiếp tuyến với bề mặt trụ Dạng phổ biến xyclon thủy lực dạng hình Góc nón đáy ảnh hưởng mạnh lên mức độ tách hạt rắn , cần đủ nhỏ , thường 20 ° , chí 10 ° Phần trụ chủ yếu để đổi hướng chuyển động huyền phù nhờ đặt cửa ống cấp liệu tiếp tuyến với mặt trụ Đường kính phần trụ tùy thuộc suất cần đạt , loại nhỏ cỡ 250300mm hay nhỏ , loại lớn đến 500-700mm 6.4.2 Cấu tạo xyclon Thiết bị thường làm thép gang trắng Để giảm bào mòn , mặt phủ cao su đá Huyền phù chuyển động vịng hướng xuống phía Các hạt rắn đủ lớn nặng bị dây biên , phần chất lỏng tháo đáy Phân tích chuyển động chất lỏng hạt lắng , lý thuyết thực nghiệm cho thấy trình phân ly , hạt đủ lớn nặng xuống phía tập trung phía thành ( đáy ) Chúng phần chất lỏng theo cửa đáy Phần lớn chất lỏng hạt nhỏ nhẹ tập trung phần gần trục chuyển động hướng lên theo ống ngồi Vùng sát trục đối xứng tập trung khí ( lẫn chất lỏng ) Độ lớn cấu trúc cửa đáy ( gọi cửa cát ) cửa ( ống tâm ) liên quan đến mức độ tách hạt rắn tỷ lệ hai dòng ( qua hai cửa ) Do chúng cấu trúc nhiều kiểu khác , có kiểu cửa đáy điều chỉnh Chương II Phương pháp nghiên cứu Tính tốn thiết bị lắng đứng hệ thống xử lý nước thải Tính tốn thiết bị lắng dạng xyclon Năng suất xyclon thủy lực tính theo cơng thức sau: Q = 2.µ.g.F.H (m3/s) Trong đó: F- tiết diện nhỏ ống cấp liệu, m2 H- Chênh lệch áp suất cửa vào cửa ống cấp liệu µ - hệ số lưu lượng Nếu ống cấp liệu có đường kính d1 thì: F = π d12/4 Mặt khác suất xác định kích thước hai cửa (cửa cát cửa trên) Nếu gọi đường kính ống tâm (cửa trên) d cửa cát dc Trong kỹ thuật thường gặp: dc = (0,2÷0,7) d2 Cịn H = H1 – H2 H1, H2 áp suất trước cửa vào xyclon áp suất bên xyclon chỗ sát thành giáp với cửa ống cấp liệu H = (1 - ).H1 Như thay vào cơng thức 6.1 ta có: Q = µ = K d1 d2 Thực nghiệm xyclon thủy lực với góc đáy α = 20o K = 291,3 d1.d2 thấy xyclon góc α ≠ 20 o cần đưa thêm hệ số 0,8/ , α đo độ Một tiêu quan trọng phân ly kích thước giới hạn hạt tách Để tính tốn kích thước giới hạn xuất phát từ cân tác dụng lực lên hạt lắng xyclon tác dụng lực ly tâm Trong trường hợp lắng chế độ dịng lực ly tâm lực cản tính theo định luật Stocks hạt đường kínhδ: Tính tốn thiết bị lắng đứng Thiết bị lắng đứng thường ứng dụng cơng trình xử lý nước cấp nước thải có cơng suất vừa nhỏ Những cơng trình có cơng suất lớn thường sử dụng bể lắng ngang bể lắng radiant Trong ví dụ công suất xử lý Q=500 m 3/ngày đêm Với cơng suất người ta chọn số lượng thiết bị lắng hệ thống n=2 Như vậy, công suất xử lý thiết bị Q1 = 250 m3/ngày đêm Trong hình thiết bị lắng đứng làm nhiệm vụ kết hợp trình trộn keo tụ tạo ống trung tâm Quá trình lắng nằm phần thân trụ phía ngồi Ống trung tâm khơng gian để tiến hành q trình phản ứng chất keo tụ, trợ keo tụ nước thải Trong nhiều trường hợp xảy điều chỉnh pH Thông thường, với công suất nhỏ vừa người ta thường tiến hành trình trộn chất phản ứng trực tiếp đường ống Thời gian phù hợp cho trình khuấy trộn phản ứng chọn tpư = phút Thể tích buồng phản ứng thể tính theo cơng thức: Vpư = tpư Q/24 = 15/60.(Q/24) Thiết diện buồng phản ứng ƒp = = 2,6/2 Đường kính buồng phản ứng dp = Làm trịn dpư = Tính tốn ngăn lắng Tiết diện ngăn lắng tính theo cơng thức ƒL = đó: Q- lưu lượng nước thải vào bể lắng, m3/s vL – vận tốc nước dâng khoang lắng, chọn vL = 30m/ng (7.60- TCXDVN 512008) Tính tốn đường kính thiết bị lắng Tiết diện tổng cộng thiết bị Ftb = FL + ƒpư Đường kính thiết bị D= Làm trịn D= Chương III Kết tính tốn Ví dụ cho xử lý nước thải bệnh viện, công suất xử lý 100m3/ngày đêm ... đứng thường ứng dụng cơng trình xử lý nước cấp nước thải có cơng suất vừa nhỏ Những cơng trình có cơng suất lớn thường sử dụng bể lắng ngang bể lắng radiant Trong ví dụ cơng suất xử lý Q=500... sắt (keo tụ hóa học) làm cho trình keo tụ hiệu dẫn đến trình lắng tốt Trong kỹ thuật xử lý nước cấp nước thải, nhiều bể lắng thực trình lắng nhờ lực tự nhiên trọng lực trình liên kết tự nhiên hạt... kết tự nhiên hạt cặn, không cần đến tác động khác Quá trình lắng gọi trình lắng tuyển tự Khi xét đến khả liên kết hạt nước, người ta phân chia trình lắng tự theo hai loại: lắng tự hạt không liên