NGHIÊN cứu và THIẾT kê hệ THỐNG xử lý nước THẢI CÔNG đoạn XEO GIẤY

NGHIÊN cứu và THIẾT kê hệ THỐNG xử lý nước THẢI CÔNG đoạn XEO GIẤY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI o0o ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG ĐOẠN XEO GIẤY GVHD : ThS. Vũ Thị Mai SV : Đỗ Thị Hà Lớp : Ldh1km2 Hà nội 12 – 2012 SV: Th Hà-Ldh1km2Đỗ ị GVHD: Th.S :V Th Maiũ ị I-ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay,ngành công nghiệp giấy đang tăng trưởng nhanh chóng và đóng góp vào tiến trình phát triển chung của nền kinh tế xã hội.Tuy nhiên, theo đánh giá của Ban chỉ đạo Quốc gia về nước sạch Bộ Tài nguyên và Môi trường thì ngành công nghiệp giấy lại là 1 trong những ngành gây ô nhiễm trầm trọng, đặc biệt đối với nguồn nước.Vì vậy song song với việc kế hoạch doanh nghiệp,1 bài toán khác đặt ra cho ngành giấy là phải xử lý tốt các chất thải, giảm ô nhiễm và bảo vệ môi trường Theo thống kê,cả nước có gần 500 trăm doanh nghiệp sản xuất giấy.Trong đó chỉ có khoảng 10% doanh nghiệp đạt tiêu chuẩn môi trường cho phép.Hầu hết,cấc nhà máy đều không có hệ thống xử lý nước thải hoặc có nhưng chưa đạt yêu cầu.Vì thế,tình trạng gây ô nhiễm môi trường do sản xuất giấy gây ra là vấn đề được nhiều người quan tâm. So với nhiều ngành sản xuất khác thì ngành giấy có mức ô nhiễm cao và dễ gây tác động đến con người,môi trường xung quanh từ nguồn nước thải xử lý không đạt yêu cầu.Nước thải sản xuất giấy và bột giấy có PH=9-10.BOD,COD cao có thể lên đến 700mg/l và 2500mg/l:hàm lượng chất rắn lơ lửng cao gấp nhiều lần giới hạn cho phép.Đặc biệt nước có chứa cả kim loại nặng, dịch đen,phẩm màu,xút,các chất đa vòng thơm,clo hóa là những chất có độc tính sinh học cao và có nguy cơ gây ung thư,khó phân hủy trong môi trường. Với vấn đề ô nhiễm nước thải do sán xuất giấy gây ra thì việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải hợp lý ,đạt hiệu quả cao là điều rất cần thiết II-ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG ĐOẠN XEO GIẤY Nước thải từ công đoạn xeo giấy chủ yếu chứa sơ sợi mịn,bột giấy ở dạng lơ lửng và các chất phụ gia như nhựa thông,phẩm màu,cao lanh -Công suất thải nước: 3000 m3/ngày đêm -Thành phần nước thải đầu vào xử lý SV: Th Hà-Ldh1km2Đỗ ị GVHD: Th.S :V Th Maiũ ị Chỉ tiêu Đơn vị đo Giá trị Nhiệt độ ºC 29ºC pH - 6,3 - 7,2 BOD 5 mg/l 550 COD mg/l 1321 Độ màu Pt-Co 350 SS mg/l 456 N-NH 4 mg/l 2,02 -Chỉ tiêu chất lượng nước thải đầu ra ; QCVN 40:2011 Chỉ tiêu Đơn vị đo Giá trị C A B Nhiệt độ ºC 40 40 pH - 6 - 9 5,5 - 9 BOD 5 mg/l 30 50 COD mg/l 75 150 Độ màu Pt-Co 50 150 SS mg/l 50 100 N-NH 4 mg/l 5 10 - Các thông số cần xử lý :BOD 5 ,COD,SS,độ màu .Xử lý đạt loại B - Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý + Phương án 1 Nước thải SV: Th Hà-Ldh1km2Đỗ ị GVHD: Th.S :V Th Maiũ ị Song chắn Hố thu Bể điều hòa Bể trộn h/c Bể lăng +bể pứ Bể Aeroten Bùn tuần hoàn Thiết bị xử lý bùn Khử trùng Nguồn tiêp nhận +Phương án 2:Đặt thêm bể lọc vào sau bể lắng 1 và bể lắng 2 ● Phân tich tính hợp lý của các phương án + Đối với phương án 1 : Nước thải từ công đoạn xeo giấy sẽ đi qua song chắn rác .Tại đây các tạp chất có kích thước lớn được giữ lại mà chủ yếu là sơ sợi .Sau đó nước thải được chứa trong hố thu đến thể tích nhất định sẽ được bơm qua bể điều hòa nhằm mục đích duy trì dòng thải vào ổn định, khắc phục những vấn đề vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý cuối dây truyền.Từ đây nước thải tiêp tục được đưa sang bể trộn hóa chất ,tạo bông để loại bỏ cặn lơ lửng và xử lý một phần chất hữu cơ hòa tan,dùng phèn nhôm để keo tụ.Nước đưa sang bể lắng kêtf hợp với bể phản ứng để tách các chất rắn dạng bột hay sơ sợi .Vì công suất thải nước là 3000m 3 /ngày.đêm nên thiết kế bể keo tụ kết hợp với bể lắng 1 trong cùng 1 bể.Tiếp tục đưa nước sang bể Aeroten để xử lý các hợp chất hữu cơ hòa tan rồi đưa sang bể lắng 2 để loại bỏ bùn và dùng clo khử trùng cuối cùng thải nước ra nguồn tiếp nhận. + Phương án 2:Việc thiết kế thêm 2 bể lọc là không cần thiết Vì: Lượng cặn lơ lửng ,các chất hữu cơ còn lại sau bể lắng 1 có thể xử lý trong bể Aeroten được và nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn loại B tức là nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nên thêm 2 bể lọc là không cần thiết .Như vậy phương án 1 được lựa chọn. III- TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ 1- Bể thu nước SV: Th Hà-Ldh1km2Đỗ ị GVHD: Th.S :V Th Maiũ ị Bể lắng 2 Bể thu bột giấy • Q ngày TB = 3000m 3 /ngày • Q giờ TB = 125m 3 /giờ • Q giờ max *K max = 125*2 =250 m 3 /giờ K max =2-3 .Chọn K max =2 (Theo bảng 3.1 TCVN 7959:2008) - Thời gian lưu nước là t=10 phút - Thể tích bể 6024× × = t TB ngaøy Q V =20,83 m 3 - Diện tích F=V/H=20,83/3,5=5,96 m 2 - Chọn chiều cao bể ngập nước là ;h =3m -Chiều cao bảo vệ :h bv = 0,5m -Chiều cao tộng cộng của bể :H=h + h bv =3,5m -Chiều dài hố thu nước; L=F/B=5,96/1,4=4,25m Chọn B=1,4m ,L=4,3 - Kích thước của bể thu L × B × H =4,3 × 1,4 × 3,5 2-Song chắn rác - Số khe hở song chắn rác n = 0 max K hbV q s × ×× Trong đó: • q max s : Lưu lượng lớn nhất giây q max s = 0,069 m 3 /s • b : Khoảng cách giữa các khe hở ,b = 16 mm = 0,016 m. • h : Chiều sâu lớp nước qua song chắn h= 0,2 m.( theo Trần văn Nhân và Ngô Thị Nga , giáo trình công nghệ xử lý nước thải) • K 0 :Hệ số tính đến sự thu hẹp của dòng chảy ,K 0 =1,05 n = 0 max K hbV q s × ×× =24,46 Chọn n=25 khe SV: Th Hà-Ldh1km2Đỗ ị GVHD: Th.S :V Th Maiũ ị - Chiều rộng buồng đặt song chắn B s = S × (n –1) + b × n Trong đó: • S : Chiều dày song chắn S = 0,008 m. • n : Số khe hở của song chắn n = 25 khe • b : Khoảng cách giữa các khe hở b = 16 mm = 0,016 m B s = 0,008 × (25–1) + 0,016 × 25 = 0,592 (m) Chọn B s = 0,6 m. - Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn, cùng với lưu lượng q = 0,069 m 3 /s vận tốc này không nhỏ hơn 0,4 m/s V kt = hB q s × = = 0,575 (m/s) > 0,4 (m/s) - Tổn thất áp lực qua song chắn h s = K g V × × × 2 2 max ξ Trong đó: • V max : Tốc độ chuyển động của nước thải trước song chắn V = 0,8 -1 m/s .Chọn V=0,8 m/s • K :Hệ số tính đến sự tổn thất do vùng nước trước song chaắn. K = 2 – 3. Chọn K = 2 • ξ : Hệ số tổn thất cục bộ tại song chắn rác ξ = αβ sin 3 4 ×       × b S = 0 3 4 60sin 016,0 008,0 42,2 ×       × = 0,832 Trong đó: o β : Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh. Tiết diện hình chữ nhật β = 2,42. o α : Góc nghiêng đặt song chắn rác so với phương ngang α = 60 0 . SV: Th Hà-Ldh1km2Đỗ ị GVHD: Th.S :V Th Maiũ ị h s = 2 81,92 8,0 832,0 2 × × × = 0,054 (m) - Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn Chọn B=0,3m.Chiều rộng mương dẫn nước vào l 1 = = × − 0 202 tg BB s 0,41 (m) - Chiều dài ngăn đoạn thu hẹp sau song chắn l 2 = 2 1 l = 0,205 (m) - Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn L = l 1 + l 2 + l s = 0,41 + 0,205 + 1,085 = 1,7 (m) Chọn l s =1,085m (tài liệu xử lý nước thải của PGS.TS Hoàng Huệ) - Chiều sâu xây dựng đặt song chắn rác. H = h + h s +0,5 = 0,2 + 0,054 + 0,5 = 0,754 (m) 3-Bể điều hòa - Chọn thời gian lưu nước trong bể là 4 giờ - Thể tích bể điều hòa W = Q giờ TB × T = 125 × 4 = 500(m 3 ) Chọn chiều cao bể ngập nước là ;h =4m -Chiều cao bảo vệ :h bv = 0,5m -Chiều cao tộng cộng của bể :H=h + h bv =4,5m - Diện tích bể F=W/H= 500/4,5=111,11m 2 -Chiều dài hố thu nước; L=F/B=111,11/8,5=13,07 m Chọn B=8,5 m .Chọn L=13,1 - Kích thước bể điều hòa - L × B × H = 13,1 × 8,5 × 4,5. - Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể điều hòa SV: Th Hà-Ldh1km2Đỗ ị GVHD: Th.S :V Th Maiũ ị - L khí = Q giờ TB × a Trong đó; • Q giờ TB : Lưu lượng nước thải trung bình theo giờ Q giờ TB = 125m 3 /giờ • a : Lưu lượng không khí cấp cho bể điều hòa a = 3,74 m 3 khí/m 3 nước thải (theo W.Wesley Eckenfelder, Industrial Water Pollution Control, 1989) L khí = 125 × 3,74 = 467,5(m 3 /giờ) 4- Bể pha hóa chất -Dùng hóa chất keo tụ ,tạo bông là phèn nhôm liều lượng dùng là 75-250 mg/l(tài liệu Trịnh Xuân Lai ,Nguyễn Trọng Dương ,Xử lý nước thải công nghiệp) . Chọn liều lượng dùng là 150 mg/l=150g/m 3 Lưu lượng nước cần xử lý :Q =125 m 3 /giờ Vậy lượng hóa chất cần dùng là: V = a × Q=150*125=1875g/giờ - Dung tích bể hòa trộn W 1 = γ ×× ×× B PnQ 4 10 Trong đó • Q : Lưu lượng nước xử lý Q = 3000 m 3 /ngày = 125 m 3 /giờ • P : Liều lượng hóa chất cho vào P = 150 mg/L = 150 g/m 3 • n : Thời gian giữa 2 lần hòa trộn. Chọn theo lưu lượng nước thải, khi lưu lượng nước thải 1200 – 10.000 m 3 /ngày n = 12 giờ. • B : Nồng độ dung dịch B = 15% (tiêu chuẩn 10 – 17%) • γ : Khối lượng riêng của dung dịch lấy 1 T/m 3 W 1 = 1,5(m 3 ). - Diện tích bể pha F 1 = W 1 /1 = 1m 2 - Kích thước bể L × B × H = 1,5 × 1 × 1 - 5- Bể trộn - Chọn thời gian lưu nước trong bể là 2 giờ - Thể tích bể trộn W = Q giờ TB × T = 125 × 2 = 250(m 3 ) SV: Th Hà-Ldh1km2Đỗ ị GVHD: Th.S :V Th Maiũ ị Chọn chiều cao bể ngập nước là ;h =4m -Chiều cao bảo vệ :h bv = 0,5m -Chiều cao tộng cộng của bể :H=h + h bv =4,5m - Diện tích bể F=W/H= 250/4,5=55,56 m 2 Chọn bể hình vuông - Kích thước bể trộn - L × B × H = 7,5 × 7,5 × 4,5 6-Bể phản ứng xoáy hình trụ kết hợp với bể lắng đứng đợt 1 ● Tính toán phần bể phản ứng - Chiều cao tính toán của vùng lắng h 1 =V 2 × t Trong đó: • t : Thời gian lắng t = 2 giờ = 7200 s • V 2 : Vận tốc của nước trong vùng lắng (vân tốc nước dâng ) V 2 =7 mm/s = 0,7 × 10 -3 m/s. h 1 = 0,7 × 10 -3 × 7200 = 5 (m) - Diện tích ngăn phản ứng xoáy f b = f H tQ × × 60 Trong đó • t : Thời gian nước lưu lại trong bể t = 15 phút (Quy phạm t = 15 – 20 phút). • H f : Chiều cao tính toán của bể phản ứng lấy bằng 0,9 chiều cao vùng lắng của bể lắng H f = 0,9 × 5 = 4,5 m. • Q : Lưu lượng nước xử lý Q = 125 (m 3 /h). f b = 6,9 (m 2 ) SV: Th Hà-Ldh1km2Đỗ ị GVHD: Th.S :V Th Maiũ ị - Đường kính của bể phản ứng d = b f× π 4 = 2,96(m) ●Tính toán phần bể lắng đứng - Diện tích tiết diện ướt của vùng lắng 2 V Q F = =49,6 (m 2 ) Trong đó • Q : Lưu lượng nước xử lý Q = 125 m 3 /giờ • V 2 : Vận tốc của nước trong vùng lắng (vân tốc nước dâng) V 2 = 0,7 mm/s = 0,7 × 10 -3 m/s. - Diện tích tổng cộng của bể lắng F b = F + f b = 49,6 + 6,9 = 56,5(m 2 ) - Chiều cao tổng cộng của bể lắng H = h 1 + h 2 + h 3 + h 4 + h 5 Trong đó • h 1 : Chiều cao ống trung tâm h 1 = 4,5 m. • h 2 : Khoảng cách từ miệng lọc của ống trung tâm đến tấm chắn hình nón. Thường chọn h 2 = 0,25 – 0,5 m, chọn h 2 = 0,3 m. • h 3 : Chiều cao lớp nước trung hòa h 3 = 0,3 m. • h 4 : Chiều cao tấm chắn h 4 = 0,54 m. • h 5 : Chiều cao lớp nước bảo vệ của bể lắng h 5 = 0,5 m. H = 4,5 + 0,3 + 0,3 + 0,54 + 0,5 = 6,14 (m) - Thể tích tổng cộng của bể V = S × 6,14 = 56,5 × 6,14 =346,91 m3 - - Kích thước của bể : L × B × H = 9,8 × 5,8 × 6,14 ● Tính khối lượng bùn sinh ra - Hiệu quả khử SS SV: Th Hà-Ldh1km2Đỗ ị GVHD: Th.S :V Th Maiũ ị [...]... Hà-Ldh1km2 GVHD: Th.S :Vũ Thị Mai • Lưu lượng nước thải Q = 3000 m3/ng.đ = 125 m3/giờ • Hàm lượng BOD5 ở nước đầu vào 298,77 mg/L • Hàm lượng COD ở đầu vào 576,75 mg/L • Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn loại B o BOD đầu ra 50 mg/L o Cặn lơ lửng ở đầu ra SSra = 60 mg/L (thấp hơn tiêu chuẩn loại B) gồm có 65% là cặn có thể phân hủy sinh học • Nước thải vào bể Aeroten có hàm lượng chất rắn lơ lửng... độ BOD5 trong nước thải đầu ra - Sơ đồ làm việc của hệ thống Q, S0 Bể Aeroten Qe, S, Xe Bể lắng II Qr, Xr, S Qw, Xr SV:Đỗ Thị Hà-Ldh1km2 GVHD: Th.S :Vũ Thị Mai Trong đó: • Q, Qr, Qw, Qe : Lưu lượng nước đầu vào, lưu lượng bùn tuần hoàn, lưu lượng bùn xả thải và lưu lượng nước đầu ra, m3/ngày • So, S : Nồng độ chất nền (tính theo BOD5) ở đầu vào và nồng độ chất nền sau khi qua bể Aeroten vào bể lắng,... S + 37,66 (mg/L)  S = 12,34 (mg/L) ● Hiệu quả xử lý - Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan SV:Đỗ Thị Hà-Ldh1km2 GVHD: Th.S :Vũ Thị Mai E= So − S × 100 = = 95,87 % So - Hiệu quả xử lý toàn bộ EO = 83,26 % ● Thể tích bể Aeroten V= QYθ c ( S o − S ) X (1 + k dθ c ) Trong đó • V : Thể tích bể Aeroten, m3 • Q : Lưu lượng nước dầu vào Q = 3000 m3/ngày • Y Hệ số sử dụng cực đại Y = 0,4045 • So – S = 298,77... 4,2 × 3,5 × 3,5 9.Bể khử trùng - Lượng Clo cần thiết để khử trùng nước thải V = a×Q Trong đó • • a : Liều lượng Clo hoạt tính là g=3g/m3 =3.10-3 kg/m3 Q : Lưu lượng nước thải cần xử lý Q=125 m3/giờ V = 3 × 10-3 × 125= 0,375 kg/giờ - Chọn thời gian lưu nước trong bể là 2 giờ Thể tích bể điều hòa W = QgiôøTB × T = 125 × 2 = 250(m3) Chọn chiều cao bể ngập nước là ;h =4m SV:Đỗ Thị Hà-Ldh1km2 GVHD: Th.S... trong nước thải là 0,7 MLVSS = 0,7 (Độ tro của bùn hoạt tính Z = 0,3) MLSS • Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn (tính theo chất rắn lơ lửng) 10.000 (mg/L) • Nồng độ chắt rắn lơ lửng bay hơi hay bùn hoạt tính (MLVSS) được đuy trì trong bể Aeroten là : X = 3200 (mg/L) • Tuổi của bùn θc = 10 ngày • Hệ số chuyển hóa của BOD5 và BOD20 (BOD hoàn toàn) là 0,68 • Hệ số phân hủy nội bào kd = 0,072 (ngày-1) • Hệ số... B = 7,4 m Chiều cao dự trữ trên mặt nước 0,5 m Chiều cao tổng cộng của bể H = h + 0,5 = 4,5 m Kích thước của bể : L × B × H = 19 × 7,4 × 4,5 m 7- Bể lắng II - Diện tích phần lắng của bể Slắng = Q(1+ α)C 0 C t VL Trong đó • Q : Lưu lượng nước xử lý C0 : Nồng độ bùn duy trì trong bể aerotank (tính theo chất rắn lơ lửng) C0 = 3200/0,7 = 4571 mg/L = 4571 g/m3 • α : Hệ số tuần hoàn α = 0,8348 • SV:Đỗ Thị... GVHD: Th.S :Vũ Thị Mai Với f là hệ số chuyển hóa giữa BOD5 và BOD20 f = 0,68  OCo =976,92 (kg O2/ngày) - Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể OCt = OCo Cs Cs − CL Trong đó • Cs : Nồng độ bão hòa oxy trong nước ở nhiệt độ làm việc Cs = 9,08 mg/L • CL : Lượng oxy hòa tan cần duy trì trong bể CL = 2 mg/L → OCt = 1227,4 (kg O2/ngày) ● Kich thước của bể Aeroten Chiều sâu chứa nước của bể h = 4 m Chiều dài... nghiệm chọn theo bảng 4 –5, Trịnh Xuân Lai Lấy a = 0,0075 và b = 0,014 • t : Thời gian lưu nước t = 2 giờ RSS = - 2 = 56,34 % 0,0075 + 0,014 × 2 Hiệu quả khử BOD5 RBOD=t/a+b × t =34,48 % Trong đó • Rss Hiệu quả khử BOD5 biểu thị bằng % • a, b : Hằng số thực nghiệm chọn theo bảng 4 –5, Trịnh Xuân Lai Lấy a = 0,018 và b = 0,020 • t : Thời gian lưu nước t = 2 giờ - Lượng bùn sinh ra mỗi ngày G=56,34% × 456... S=π×D2/4 →D=19,53 m - Xác định chiều cao của bể Chọn chiều cao bể H = 4,2 m, chiều cao dự trữ trên mặt thoáng h1 = 0,5 m Chiều cao cột nước trong bể 3,7 m - Thời gian lưu nước trong bể • Dung tích bể lắng V = 3,7 × S = 3,7 × 299,53 = 1108,261 (m3) • Lưu lượng nước đi vào bể lắng QL = (1+α) Q = (1 + 0,8348) × 3000 = 5504,4 (m3/ngày) - Thời gian lắng V t = Q × 24 =4,83 giờ L SV:Đỗ Thị Hà-Ldh1km2 GVHD:... ngày phải xử lý Pxẩ = Pxl – Q × 60 × 10-3 = 288,47 – 3000 × 60 × 10-3 = 108,47(kg/ngày) Lượng bùn dư giữ lại ở bể lắng đợt II được xác định từ phương trình xác định tuổi bùn VX θc = Q X + Q X w e e  Qw = VX − Q e X eθ c Xθ c Trong đó • V : Thể tích bể Aeroten V = 631,51 m3 • X : Nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aeroten X =3200 mg/L • θc : Thời gian lưu bùn θc = 10 (ngày) • Qe : Lưu lượng nước thải ra . cao là điều rất cần thiết II-ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG ĐOẠN XEO GIẤY Nước thải từ công đoạn xeo giấy chủ yếu chứa sơ sợi mịn,bột giấy ở dạng lơ lửng và các chất phụ gia. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI o0o ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG ĐOẠN XEO GIẤY GVHD : ThS. Vũ Thị Mai SV. tính sinh học cao và có nguy cơ gây ung thư,khó phân hủy trong môi trường. Với vấn đề ô nhiễm nước thải do sán xuất giấy gây ra thì việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải hợp lý ,đạt hiệu quả