tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải công đoạn xeo giấy của nhà máy giấy để giảm thiểu các tác hại đến môi trường”

tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải công đoạn xeo giấy của nhà máy giấy để giảm thiểu các tác hại đến môi trường”

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 4

1 Đặt vấn đề 4

2 Mục tiêu của đồ án: 5

3 Giới thiệu sơ lược về nước thải quá trình xeo giấy 5

CHƯƠNG II: CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ VÀ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 6

1 Hiệu quả xử lý cần thiết 6

2 Chọn phương pháp xử lý và sơ đồ dây truyền công nghệ 6

2.1 Chọn phương pháp xử lý 6

2.2 So sánh lựa chọn phương án 9

2.3 Thuyết minh sơ đồ ( theo phương án 1) như sau: 10

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA PHƯƠNG ÁN 1 & KẾT LUẬN 11

1 Tính toán song chắn rác 12

2 Tính toán bể thu gom nước thải 15

3 Tính toán bể điều hòa 16

4.Tính toán bể trộn đứng 17

6 Tính toán bể phản ứng xoáy hình trụ kết hợp với bể lắng đứng 1 20

7 Tính toán bể Aeroten 23

8 Tính toán bể lắng 2 26

9 Tính toán bể nén bùn đứng 28

10 Tính toán bể Mêtan 30

12 Tính toán trạm khử trùng nước thải 32

a Tính toán máng trộn – Máng trộn vách ngăn lỗ 34

b Tính toán bể tiếp xúc khử trùng 35

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 36

2 Sinh viên thực hiện : Mã Thị Gái – LDH1KM2

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU

1.Đặt vấn đề

Như chúng ta đã biết rằng công nghiệp giấy đã, đang và sẽ phát triển ở ViệtNam Công nghiệp sản xuất giấy ra đời vừa đáp ứng được nhu cầu trong nước,vừa giải quyết việc làm cho một bộ phận đáng kể công dân Giấy đáp ứng đượccác nhu cầu bức thiết trong cuộc sống của con người để phục vụ nhiều mục đíchkhác nhau: giấy viết, giấy báo, giấy in, sử dụng cho nhiều mục đích khác…

Nhưng không phải ai cũng biết nghành công nghiệp giấy là một ngành tiêutốn rất nhiều tài nguyên rừng và gây ô nhiễm môi trường Ngày nay giấy có thểsản xuất từ các nguyên liệu như: gỗ, tre, nứa hoặc các nguyên liệu chứa nhiềuxenlulo hoặc tái chế lại giấy đã qua sử dụng Trung bình cứ một tấn giấy cần từ

200 - 500 m3 nước, điều này cũng có nghĩa là có lượng tương tự nước thải nhưvậy được thải ra môi trường Mặt khác nước thải từ nhà máy giấy có độ ô nhiễmcao Do đó nếu không được xử lý, chúng gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Cùng với sự phát triển của các nghành công nghiệp, dịch vụ khác, nhu cầu

về các sản phẩm giấy ngày càng tăng Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích to lớn

về kinh tế - xã hội, nghành công nghiệp này cũng phát sinh nhiều vấn đề môitrường bức xúc cần phải giải quyết Cần có biện pháp xây dựng các hệ thống xử

lý ô nhiễm môi trường cho quá trình sản xuất giấy đặc biệt là quá trình xeo giấy.Nước thải của công đoạn xeo giấy chứa chủ yếu là bột giấy và các chất phụ gia

Vì vậy cần phải thay thế và đổi mới công nghệ xử lý để phù hợp với các giaiđoạn phát triển của quá trình sản xuất theo hướng thân thiện với môi trường

2. Mục tiêu của đồ án: Do đó trong phạm vi hẹp của đồ án em xin chọn đề tài: “ Đề

xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lýnước thải công đoạn xeo giấy của nhà máy giấy để giảm thiểu các tác hại đếnmôi trường”

3 Giới thiệu sơ lược về nước thải quá trình xeo giấy

Công đoạn xeo giấy chủ yếu chứa xơ sợi mịn, bột giấy dạng lơ lửng và cácchất phụ gia như nhựa thông, phẩm màu, cao lanh Dòng nước thải từ công nghệxeo giấy chứa chủ yếu là bột giấy và các chất phụ gia, gọi là nước trắng Nướcnày được tách ra từ các bộ phận của máy xeo giấy như khử nước, ép giấy Phầnlớn dòng thải này được sử dụng trực tiếp cho công đoạn tạo hình giấy hay chocông đoạn chuẩn bị nguyên liệu vào máy xeo hoặc có thể gián tiếp sau khi nướcthải được đưa qua bể lắng để thu hồi giấy và xơ sợi Nước thải ở công đoạn nàyđôi khi cũng chiếm tới 90% lưu lượng tổng cộng của nhà máy nhưng tương đốisạch nồng độ nhiễm bẩn không cao, BOD trung bình, độ màu thấp, pH trungtính, không chứa lignin, hàm lượng chất rắng lơ lửng cao, chủ yếu là do bột giấy

và chất độn thất thoát Lượng chất rắn này có thể dễ dàng được thu hồi bằngphương pháp lắng

CHƯƠNG II: CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ VÀ SƠ ĐỒ CÔNG

NGHỆ

Xử lý nước thải ở công đoạn xeo của nhà máy giấy với lưu lượng trung bìnhngày đêm là 2000m3/ ngày đêm, yêu cầu về chất lượng nước thải xả vào nguồntiếp nhận đạt loại B( theo QCVN 40 : 2011) Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia vềnước thải công nghiệp

1 Hiệu quả xử lý cần thiết.

 Đối với các chất lơ lửng

% 76 100 409

100 409

ss

C

C C

D

 Đối với BOD

% 90 100 523

50 523

BOD

C

C C

D

2 Chọn phương pháp xử lý và sơ đồ dây truyền công nghệ

2.1 Chọn phương pháp xử lý

4Sinh viên thực hiện : Mã Thị Gái – LDH1KM2

STT Thông số Đơn vị Nước vào Mức độ xử lý

* Thành phần và tính chất nước thải công đoạn xeo giấy

Dựa vào hàm lượng nước thải đầu vào và mức độ làm sạch cần thiết củanước thải với công suất Q=2000m3/ngđ, ta quyết định chọn phương pháp xử lýsinh học hoàn toàn theo điều kiện nhân tạo

a Chọn dây truyền xử lý

Sơ đồ và các công trình xử lý phụ thuộc vào các yếu tố sau: Mức độ cầnthiết làm sạch nước thải, điều kiện địa chất và địa chất thủy văn, các yếu tố địaphương và các tính toán kinh tế kỹ thuật của khu vực

Ta chọn 2 sơ đồ dây chuyền công nghệ tiến hành tính toán và so sánh chọn

ra một dây truyền tối ưu hơn làm dây truyền xử lý

Phương án 1:

6Sinh viên thực hiện : Mã Thị Gái – LDH1KM2

Nước thải quá trình xeo giấy

Bể mêtan

Xử lýđịnh kỳMáy thổi

khí

Bể mêtan

Xử lýđịnh kỳMáy thổi

khí

- Không tốn vật liệu loc

- Cần cung cấp không khí thường

xuyên cho vsv hoạt động

- Phải có chế độ hoàn lưu bùn về

- Cần có thời gian nuôi cấy vsv, hìnhthành màng vi sinh vật

- Cấu tạo phức tạp hơn bể aerotank

- Tốn vật liệu loc

- Áp dụng phương pháp thoáng gió tựnhiên, không cần có hệ thống cấpkhông khí

- Không cần chế độ hoàn lưu bùn

- Đối với vùng khí hậu nóng ẩm vềmùa hè nhiều loại ấu trùng nhỏ cóthể xâm nhập và phá hoại bể Ruồimuỗi sinh sôi gây ảnh hưởng đếncông trình và môi trường xungquanh

 Như vậy: sau khi so sánh các công trình xử lý trong hai phương án đưa ra thì tathấy cả 2 phương án đều cho hiệu quả xử lý tốt, nước thải sau khi xử lý đạt yêucầu tuy nhiên phương án 1 lại có cấu tạo đơn giản, không tốn vật liệu lọc, khôngảnh hưởng đến môi trường, do đó chọn phương án 1 là phương án chính.Trong

đồ án này chọn phương án 1 làm phương án tính toán

2.3 Thuyết minh sơ đồ ( theo phương án 1) như sau:

8Sinh viên thực hiện : Mã Thị Gái – LDH1KM2

Nguồn tiếp nhận ( Loại B)

Nước thải từ quá trình sản xuất qua song chắn rác chảy vào hố thu gom,song chắn rác nhằm giữ lại những tạp chất thô bảo vệ bơm, van, đường ống Hốthu gom có nhiệm vụ tập trung nước thải đảm bảo lưu lượng đủ cho bơm hoạtđộng sau đó nước thải được đưa sang bể điều hòa tại đây nước thải được hòa trộnbởi hệ thống thổi khí để nước thải luôn luôn ổn định cả về lưu lượng và nồng độchất ô nhiễm trong nước thải trước khi chảy vào hệ thống xử lý sinh học phíasau.

Nước thải từ bể điều hòa sau khi nồng độ chất bẩn cân bằng và ổn định sẽđược bơm trực tiếp sang bể trộn hóa chất (trộn phèn) nhằm keo tụ giảm lượngchất rắn lơ lửng và sau đó đưa xuống bể lắng 1 loại bỏ các cặn sinh ra trong quátrính keo tụ tạo bông bùn, bùn được đưa sang bể nén bùn, nước được đưa sang bểaerotank Tại bể aerotank diễn ra quá trình sinh học hiếu khí được duy trì nhờkhông khí cấp từ các máy thổi khí Tại đây các vsv dạng hiếu khí (bùn hoạt tính)

sẽ phân hủy các chất hữu cơ còn lại trong nước thải thành các chất vô cơ ở dạngđơn giản như: CO2, H2O theo PTPƯ

Sự oxi hóa tổng hợp:

CHONS + O2 + dinh dưỡng  CO2 + NH3 + C5H7NO2 + các sản phảm khác

 Phân hủy nội bào

C5H7NO2 + O2  CO2 + NH3 + H20 + năng lượng

Hiệu quả xử lý BOD của bể Aerotank đạt từ 90 – 95 %

Từ bể Aerotank , nước thải được dẫn sang bể lắng, tại đây diễn ra quá trìnhphân tách giữa nước và bùn hoạt tính, 1 phần bùn ở bể lắng 2 được dẫn trở lại bểarotank để tiếp tục tham gia vào quá trình xử lý, phần còn lại được dẫn đến bểnén ùn và ép bùn nhằm làm giảm độ ẩm và thế tích sau đó đưa đến bể mêtan để

xử lý lượng bùn còn lại rồi đem chôn lấp hoặc dùng làm phân bón Phần nướcthải sau khi qua bể khử trùng đạt tiêu chuẩn loại B (QCVN 40:2011)

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN

VỊ CỦA PHƯƠNG ÁN 1 VÀ KẾT LUẬN

 Lưu lượng thiết kế dây truyền xử lý là: Q = 2000m3/ngđ

 Lưu lượng trung bình giờ: Q TB Q ngđ m h

24

2000 24

6 , 3

3 , 83 6 , 3

 Lưu lượng giây lớn nhất: 0 , 046 ( / )

3600

6 , 166 3600

 Lưu lượng giây nhỏ nhất: 0 , 012 ( / )

3600

42 3600

• Loại bỏ các chất thải rắn khô như nhánh cây, gỗ, nhựa, giấy,rễ cây

• Bảo vệ bơm, van, đường ống, cánh khuấy

 Thiết kế:

10Sinh viên thực hiện : Mã Thị Gái – LDH1KM2

a) Số lượng khe hở ở song chắn rác:

o s

k h b

) ( 16 05 , 1 2 , 0 016 , 0

• qmax: lưu lượng lớn nhất của nước thải ( m/s)

• vs: tốc độ nước qua khe song chắn, chọn vs = 0,9 m/s

• b = 16 mm = 0,016 m: khoảng cách giữa các khe hở của song chắn (m)

• ko = 1,05 hệ số tính đến sự tích lũy rác trong quá trình hoạt động

• Độ đầy h = 0,2m, chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy mương dẫnh= hmax= 0,2m chiều sâu ngập nước của song chắn rác

b) Chiều rộng mỗi song chắn rác được tính theo công thức:

n b n

m h

046 , 0

c) Tổn thất áp lực qua song chắn rác

k g

V

2

max

k = 2 ( Xử lý nước thải công nghiệp và đô thị - Lâm Minh Triết)

•  : hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn rác:   * 3* sin 

• β: hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn, chọn tiết diện hình chữ

nhật (d = 0,008mβ= 2,42 ) theo bảng 3.4 “ Xử lý nước thải – Tính toán thiết kế

công trình – Trường đại học xây dựng 1974”

• α: góc nghiêng đặt song chắn rác so với mặt phẳng nằm ngang, α = 600

83 , 0 60 sin

* 3 4 016 0 008 0

* 81 , 9

* 2

9 , 0

* 83

,

0

2

cm m

• Bs: chiều rộng song chắc rác Bs = 0,4( Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp –

Lâm Minh Triết)

• 0,5: khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước cao nhất

2 Tính toán bể thu gom nước thải

 Nhiệm vụ: Thu gom nước thải tập trung, thu gom triệt để nước thải từ công đoạnxeo giấy và đảm bảo các điều kiện tối thiểu cho bơm hoạt động an toàn

 Tính toán:

 Chọn thời gian lưu nước là 20 phút Thế tích bể thu gom được tính như sau:

60

20 6 ,

t Q

 Chọn chiểu cao hữu ích của bể là: h= 4m

 Chiều cao bảo vệ Hbv= 0,5m

 Chọn chiều cao cần thiết để tạo dòng chảy tự nhiên từ cống xả đến bể thu, chọn

Vậy chọn kích thước hầm bơm tiếp nhận: L*B*H = 4,5*2,5*5 = 56,3m 3

Bể bằng bê tông cốp thép chiều dày là: 0,2m

3 Tính toán bể điều hòa.

 Nhiệm vụ: Bể điều hòa được xây dựng nhằm ổn định lưu lượng và nồng độ chất

ô nhiễm của nước thải từ nhà máy, tạo điều kiện cho hệ vi sinh vật hoạt động tốttrong các giai đoạn xử lý sinh học

 Tính toán:

+ Thể tích bể điều hòa : V Q hmaxt

Qmax : Lưu lượng giờ lớn nhất của nước thải

t : Thời gian lưu nước trong bể (chọn t = 2h)

+ Chiều cao bảo vệ: Hbv=0,5m

Tổng chiều cao: Hxd= H + Hbv= 4+0,5 = 4,5(m)

 Diện tích bề mặt:

2

3 , 83 4

2 , 333

m H

* Sau khi đi qua các công trình xử lý sơ bộ tải lượng các chất ô nhiễm của dòng

thải giảm: 10% BOD, 10% COD, 10% SS

Các thông số ước tính khi đi vào bể keo tụ, tạo bông.

Q (m 3 /ngày đêm) BOD 5 (mg/l) COD (mg/l) SS (mg/l)

4.Tính toán bể trộn đứng

a Tính toán lượng phèn.

Ta có thể chọn phèn nhôm hay phèn sắt nhưng để đạt hiêu suất cao ta nên

sử dụng hỗn hợp phèn nhôm và phèn sắt theo tỷ lệ 1 :1( FeCl3: Al2(SO4)3 =1:1)Dựa vào hàm lượng cặn trong nước ta chọn lượng phèn cần dùng là 60 mg/l

Hàm lượng cặn của nước Liều lượng phèn nhôm Al2(SO4)3

nguồn (mg/l) không chứa nước (mg/l)Đến 100

101-200201-400401-600601-800

801 -1000

1001 -1400

25-3530-4540-6045-7055-8060-9065-105

- Lưu lượng phèn sắt cần thiết là 25 l/ giờ

- Lượng nước cần thiết để pha phèn

 Tính toán: ( theo mục 11.5.8, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh

Triết)

- Diện tích tiết diện ngang của bể:

2 92 , 0 025 , 0

023 , 0

m v

Q f

d

tb s

- Xây dựng bể trộn có tiết diện hình vuông

- Chiều dài mỗi cạnh b t  f t  0 , 92  0 95m

- Chọn bt=1m

Chọn đường kính ống dẫn nước thải vào bể D = 168mm, Kiểm tra lại vận tốc dòng nước đưa vào phía đáy bể

s m s

m D

Q

168 , 0 14 , 3

023 , 0 4 14

, 3

b b

h d t d o ( 1 0 , 18 ) 2 , 747 1 , 13

2

1 2

40 cot ) (

bd- chiều rộng phần đáy của bể, bd= 0,18m

 Thể tích phần hình chóp của bể trộn

3

42 0 ) 0324 , 0 92 , 0 0324 , 0 92 , 0 ( 13 1 3

1 ) (

3

1

m f

f f f h

 Thể tích toàn phần của bể với thời gian lưu nước trong bể là 1,5 phút = 90s

3

07 , 2 90 023 ,

t Q

 Thể tích phần trên (phần hình hộp) của bể

3

65 , 1 42 0 07

W W

 Chiều cao phần trụ phía trên của bể

m f

W h

t

t

t 1 , 8

92 0

65 1







- Chọn chiều cao bảo vệ hbv=0,3m

 Chiều cao toàn phần của bể

m h

h h

h t  d  bv  1 8  1 13  0 3  3 23

6 Tính toán bể phản ứng xoáy hình trụ kết hợp với bể lắng đứng 1.

a Tính toán bể phản ứng: ( theo mục 11.5.9 Xử lý nước thải công nghiệp và

đô thị - Lâm Minh Triết.)

 Nhiệm vụ: Hoàn thành nốt quá trình keo tụ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trìnhtiếp xúc và kết dính giữa các hạt keo với cặn bẩn

 Tính toán:

- Chiều cao tính toán của vùng lắng:

m t

V2: vận tốc của nước trong vùng lắng (vận tốc nước dâng)

v2 =0,7mm =0,7*10-3m/s

- Diện tích ngăn phản ứng hay diện tích ống trung tâm:

2

62 , 4 5 , 4 60

15 3 , 83

t Q f

Việc tính toán bể lắng đứng đợt 1 được tiến hành theo chỉ dẫn điều 6.5.4 –

20TCXDVN 51 -84 và TCXDVN 7957:2008 Thoát nước – Mạng lưới bên ngoài công trình – Tiêu chuẩn thiết kế.

3 38 , 9 ( 10

7 , 0

023 , 0

m v

Q: Lưu lượng nước thải, Q = 0,023m3/s

V: Vận tốc nước chuyển động trong bể lắng ( v ≤ 0,7mm/s chon v = 0,6 mm/s)

 Diện tích mặt bằng của bể lắng

F = Fn + f = 38,9 + 4,62 = 43,52 (m2)

 Đường kính của bể lắng

Chọn số đơn nguyên là 2

) ( 6 2

52 , 43 4 2

62 , 4 4 2

5 , 0 5 2

tg tg

a,b là các hằng số thực nghiệm ( chọn theo Bảng 4.5 Tính toán thiết kế các

công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) Đối với BOD5 thì a = 0,018, b=0,020,đối với SS thì a = 0,0075, b = 0,014)

% 4 , 35 2 , 2 020 , 0 018

,

0

2 , 2

,

0

2 , 2

Việc tính toán bể aeroten dựa (theo mục 8.16 TCVN 7957:2008 Thoát

nước- Mạng lưới bên ngoài và công trình) Có 2 loại bể aeroten, loại aeroten đẩy

dùng khi lưu lượng lớn hơn 10000, aeroten trộn dùng khi lưu lượng nhỏ Với lưulượng 2000m3/ngđ lựa chọn bể aeroten khuấy trộn hoàn toàn

a Các thông số thiết kế ( Nguồn: Xử lý nước thải công nghiệp và đô thị, tính toán

thiết kế công trình - Lâm Minh Triết)

1 Lưu lượng nước thải Q =2000 m3/ngđ = 83,3 m3/h

2 Hàm lượng BOD5 đầu vào 523mg/l

6 Tỉ số giữa chất rắn lơ lửng dễ hơi (MLVSS) với lượng chất rắn lơ lửng (MLSS)

có trong nước thải là 0.7 (MLVSS/MLSS = 0.7), với độ trơ của bùn hoạt tính là Z

=0.3

7 Nồng độ bùn hoạt tính ( tính theo chất rắn lơ lửng) 10000mg/l

8 Nồng độ bùn hoạt tính hay chất rắn lơ lửng bay hơi (MLVSS) duy trì trong bể là

X = 3200 mg/l

9 Thời gian lưu của tế bào trong hệ thống là  = 10 ngày

10.Hệ số chuyển đổi giữa BOD 5 và BOD 20 là f = 0.068

11.Hệ số phân hủy nội bào kd = 0.072/ngày

12.Hệ số sản lượng tối đa Y = 0.5

13.Loại và chức năng bể: bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh

b Tính kích thước bể Aerotank (Nguồn: Xử lý nước thải công nghiệp và đô

thị, tính toán thiết kế công trình - Lâm Minh Triết)

+ Nồng độ BOD5 hòa tan trong nước thải ở đầu ra của hệ thống tính theo côngthức:

BOD5 ra = BOD5 hòa tan đi vào bể + BOD5 chứa trong lượng cặn lơ lửng ở đầu ra+ Lượng cặn có thể phân hủy sinh học: 0.65 * 60 = 39 mg/l

+ BODl của cặn lơ lửng dể phân hủy sinh học sau bể lắng II:

% 100

* 523

13 523

% 100

* 0

* 072 , 0 1 ( 3200

446

* 10

* 405 , 0

* 2000 )

1 (

) (

m k

X

s s QY