(Khoá luận tốt nghiệp) tính toán thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3ng đ

Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ MỞ ĐẦU Trong năm gần phát triển kinh tế gắn với bảo vệ môi trường chủ đề tập trung quan tâm nhiều nước giới Một vấn đề đặt cho nước phát triển có Việt Nam cải thiện mơi trường nhiễm chất độc hại phát triển công nghiệp tạo Điển ngành cơng nghiệp cao su, hóa chất, cơng nghiệp thực phẩm, thuốc bảo vệ thực vật, y dược, luyện kim, xi mạ, giấy, đặc biệt ngành dệt nhuộm phát triển mạnh mẽ chiếm kim ngạch xuất cao Việt Nam Ngành dệt nhuộm phát triển từ lâu giới hình thành phát triển 100 năm nước ta Trong năm gần đây, nhờ sách đổi mở cửa Việt Nam có 72 doanh nghiệp nhà nước, 40 doanh nghiệp tư nhân, 40 dự án liên doanh 100% vốn đầu tư nước tổ hợp hoạt động lĩnh vực dệt nhuộm Ngành dệt may thu hút nhiều lao động góp phần giải việc làm phù hợp với nước phát triển khơng có cơng nghiệp nặng phát triển mạnh nước ta Tuy nhiên, hầu hết nhà máy xí nghiệp dệt nhuộm chưa có hệ thống xử lý nước thải, nước thải thải trực tiếp sông suối ao hồ loại nước thải có độ kiềm cao độ màu lớn, nhiều hóa chất độc hại lồi thủy sinh Chính vậy, đề tài : “ Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800 m3/ngày đêm” lựa chọn làm khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM 1.1.Tổng quan ngành dệt nhuộm ô nhiễm môi trƣờng [8] Ngành dệt nhuộm ngành lâu đời gắn liền với nhu cầu loài người may mặc Sản phẩm ngành ngày tăng với gia tăng chất lượng sản phẩm, đa dạng màu sắc, mẫu mã sản phẩm Ngày nay, nước tiên tiến, sản phẩm dệt may chủ yếu nhập từ nước chậm phát triển Với quốc gia phát triển nguyên vật liệu nhân công rẻ nên ngành dệt nhuộm ngành có khả đem lại lợi nhuận lớn từ xuất sản phẩm dệt may Đó yếu tố khách quan thuận lợi giúp cho công nghiệp dệt nhuộm nước có điều kiện cạnh tranh thi trường quốc tế Tuy nhiên, điều kiện lịch sử hoàn cảnh kinh tế, sở ngành dệt nhuộm sử dụng thiết bị dây chuyền công nghệ với mức độ đại khác Các sở xây dựng lựa chọn dây chuyền công nghệ đại với thiết bị có độ tự động cao độ xác cao, nhiều sở khác tiếp tục sử dụng thiết bị cũ kĩ, lạc hậu, gây ảnh hưởng tới điều kiện làm việc chất lượng sản phẩm môi trường Ở Việt Nam, công nghiệp dệt may đà phát triển mạnh đem lại nhiều lợi nhuận thu nhập kinh tế Tuy nhiên, đặc thù ngành mà ngành công nghiệp dệt may ln ngành có mức độ nhiễm môi trường trầm trọng, đặc biệt ô nhiễm nước thải Cho dù cải tiến trang thiết bị đại, hóa chất nhuộm thay đổi cải tiến, nguyên nhân ô nhiễm thay đổi ngành dệt may sử dụng hóa chất mang màu làm ngun liệu cơng đoạn nhuộm hàng loạt hóa chất khác Cải tiến trang thiết bị đem lại giảm thiểu ô nhiễm môi trường đáng kể Cho đến nay, toàn ngành dệt may Việt Nam đổi thiết bị đạt 7% Tuy nhiên, tỷ lệ thấp so với nước khu vực (20 – 25%) Thiết bị lại ngành dệt hư mòn nặng nề, nhiều thiết bị cũ kỹ, ngành đủ phụ tùng thay thế, khơi phục tính công nghệ Đây nguyên nhân làm gia tăng chất thải, cần khảo sát kỹ nghiên cứu phương pháp xử lý kịp thời SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ 1.2 Hiện trạng ô nhiễm môi trƣờng ngành dệt nhuộm [6,8] 1.2.1 Quy trình chung cơng nghệ dệt nhuộm Tùy đặc thù công nghệ sản phẩm sở sản xuất khác mà quy trình sản xuất áp dụng thay đổi cho phù hợp Dây chuyền công nghệ sản xuất dệt nhuộm tổng quát thể hình 1.1, bao gồm bước sau: Nguyên liệu đầu Kéo sợi, chải, ghép, đánh ống H2O, tinh bột, phụ gia Hồ sợi Hơi nước Nước thải chứa hồ bột, hóa chất tinh Dệt vải Enzym, NaOH NaOH, hóa chất Hơi nước Giũ hồ Nước thải chứa hồ tinh bột bị thủy phân NaOH Nấu Nước thải Xử lý axit, giặt Nước thải Tẩy trắng Nước thải H2SO4, H2O, chất tẩy giặt Giặt Nước thải NaOH, hóa chất Làm bóng Nước thải Dung dịch nhuộm Nhuộm, in hoa H2SO4,H2O Chất tẩy giặt Giặt Nước thải Hoàn tất, văng khổ Nước thải H2SO4,H2O Chất tẩy giặt NaOH, hóa chất H2O2,Hơi NaOCl, nướchóa chất Hơi nước, hồ, hóa chất Dung dịch nhuộm Sản phẩm Hình 1.1 Quy trình cơng nghệ sản xuất dệt nhuộm SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ - Nhập nguyên liệu: nguyên liệu nhập điều kiên khô chứa sợi bơng có kích thước khác tạp chất tự nhiên bụi đất, hạt cỏ rác Ngồi cịn sử dụng ngun liệu lơng thú, đay gai, tơ tằm để sản xuất mặt hàng - Làm sạch: đánh tung, làm trộn khô để thu nguyên liệu đồng Sau q trình làm sạch, bơng thu dạng phẳng - Chải: sợi chải song song tạo thành sợi thô xoắn máy chải - Kéo sợi: kéo sợi để giảm kích thước tăng độ bền sợi - Hồ sợi: sợi sử dụng hồ tinh bột tinh bột biến tính, sợi nhân tạo sử dụng PVA (Polyvinylancol), polycrylat Mục đích trình tạo màng hồ bao quanh sợi, tăng độ bền, độ bôi trơn độ sợi để tiến hành dệt - Dệt vải: kết hợp sợi ngang sợi dọc để hình thành vải - Giũ hồ: sử dụng xút enzyme amilaza để tách phần hồ lại vải - Nấu vải: loại trừ phần hồ lại tạp chất thiên nhiên bám vào sợi tách dầu mỡ - Tẩy trắng: làm cho vải màu, vết dầu mỡ làm cho vải đạt độ trắng theo tiêu chuẩn đặt Chất tẩy trắng thường dùng NaClO, NaClO2, H2O2 hóa chất phụ trợ khác để tạo môi trường Nếu sử dụng H2O2 giá thành sản phẩm cao không ảnh hưởng tới môi trường sinh thái Nước thải chủ yếu chứa kiềm dư chất hoạt động bề mặt Nếu sử dụng chất tẩy chứa Clo: giá thành thấp tạo hàm lượng AOX (hợp chất halogen hữu dễ hấp phụ) nước thải Các chất khả gây ung thư ảnh hưởng tới môi trường sinh thái - Nhuộm vải: công đoạn phức tạp, sử dụng nhiều loại thuốc nhuộm hóa chất để tạo màu sắc khác cho vải Thuốc nhuộm có nhiều loại như: trực tiếp, hồn nguyên, lưu huỳnh, hoạt tính…tồn dạng tan hay phân tán dung dịch Tỉ lệ màu thuốc nhuộm gắn vào sợi từ 50-98%, phần lại vào nước thải Quá trình nhuộm xảy theo bước:  Di chuyển phần tử thuốc nhuộm đến bề mặt sợi  Gắn màu vào bề mặt sợi SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ  Khuếch tán màu vào sợi, trình xảy chậm  Cố định màu vào sợi - In hoa: để tạo vân hoa, có hay nhiều màu vải Các loại thuốc in hoa dạng hồ tan hay dung mơi chất màu Các thuốc in hoa chất màu, hoạt tính, hồn ngun azo khơng tan Indigozol Hồ in hoa hồ tinh bột dextrin, natrialginat, hồ nhũ tương tổng hợp - Văng khô, hồn tất: mục đích ổn định kích thước vải chống màu ổn định nhiệt Trong sử dụng số hóa chất chống nhàu, chất làm mềm hóa chất metylic, axitaxetic, focmandehit 1.2.2.Các loại hóa chất sử dụng sản xuất dệt nhuộm [8] a) Các loại thuốc nhuộm sử dụng sản xuất dệt nhuộm Để sản xuất mặt hàng vải màu in hoa công nghiệp dệt nhuộm người ta phải sử dụng nhiều loại thuốc nhuộm khác Thuốc nhuộm chủ yếu hợp chất hữu có màu, tiếp xúc với vật liệu khác khả bắt màu giữ màu vật liệu khác lực liên kết vật lý hóa học Hầu hết thuốc nhuộm hợp chất màu hữu trừ thuốc nhuộm pigment có số màu từ hợp chất vô Các loại thuốc nhuộm thường gặp, gồm:  Thuốc nhuộm trực tiếp Thuốc nhuộm trực tiếp hay goi thuốc nhuộm tự bắt màu hợp chất hịa tan nước, có khả bắt màu vào số vật liệu sợi xenlulo, giấy, tơ tằm sợi polyamit cách trực tiếp nhờ lực hấp phụ mơi trường trung tính kiềm Hầu hết loại thuốc nhuộm trực tiếp có nhóm azo, số dẫn xuất dioazin flatoxianim, tất sản xuất dạng muối natri axit sunforic cacbonyl hữu cơ, vài trường hợp sản xuất dạng muối amoni kali nên viết dạng tổng quát là: Ar-SO3-Na ( Ar: gốc hữu mang màu thuốc nhuộm) Khi hòa tan vào nước thuốc nhuộm phân ly sau: Ar-SO3-Na → Ar-SO3 - + Na+ Ar-SO3- : ion mang màu có điện tích âm SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ Thuốc nhuộm trực tiếp có hiệu suất bắt màu cao 90% nhuộm màu nhạt nồng độ thấp, màu đậm, lượng thuốc nhuộm bị thải tương đối lớn Do khả tự bắt màu, đơn giản sử dụng rẻ tiền nên thuốc nhuộm trực tiếp sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác ngành dệt vải, sợi bông, hàng dệt kim từ bông, số sản phẩm dệt từ polyamit ngành thuộc da sử dụng thuốc nhuộm trực tiếp màu nâu, đen số màu xanh Gần phát thấy nguyên nhân gây ung thư amin thơm thoát từ thuốc nhuộm có chứa gốc azo, nên nước EU cấm khơng sử dụng loại thuốc nhuộm này, phạm vi sử dụng loại thuốc nhuộm thu hẹp dần  Thuốc nhuộm hoạt tính Là loại thuốc nhuộm anion, có phần mang màu thường gốc azo, antraquinon, axit chứa kim loại ftaloxianin chứa vài ngun tử hoạt tính có độ hịa tan nước cao khả chịu ẩm tốt Công thức tổng quát thuốc nhuộm hoạt tính là: S F – T – X, đó: S: nhóm cho thuốc nhuộm có tính tan F: phần mang màu phân tử thuốc nhuộm, định màu thuốc nhuộm T: gốc mang nhóm phản ứng X: nhóm mang phản ứng nhóm khác nhau, nhóm halogen hữu nhóm nguyên tử chưa no CH2=CH2 phân tử thuốc nhuộm chứa nhiều nhóm phản ứng Mức độ không gắn màu thuốc nhuộm hoạt tính tương đối cao khoảng 30% có chứa gốc Halogen hữu nên làm tăng lương độc hại (AOX) nước thải Mặt khác trình nhuộm phải sử dụng chất điện li lớn (NaCl, Na2SO4) chúng bị thải hoàn toàn sau nhuộm giặt Vì vậy, nước thải có hàm lượng muối cao có hại cho thủy sinh cản trở xử lý nước phương pháp vi sinh  Thuốc nhuộm hoàn nguyên Thuốc nhuộm hoàn nguyên dùng chủ yếu để nhuộm chỉ, sợi vải bông, lụa vixco SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, cơng suất 800m3/ng.đ Thuốc nhuộm hồn ngun bao gồm nhóm chính: nhóm indigoit (có chứa nhân indigo dẫn xuất nó) nhóm hồn ngun đa vịng (có chứa nhân Antraguinon dẫn xuất) Tuy có cấu tạo màu sắc khác tất có nhóm axeton (C=O) phân tử nên công thức tổng quát R=C=O Tất loại thuốc nhuộm hồn ngun khơng tan nước kiềm Để nhuộm in hoa, người ta khử mơi trường kiềm chất khử mạnh NaHSO3, H2O2, hay dùng dung dịch Na2SO4 + NaOH nhiệt độ 50 – 600C Tùy thuộc vào công nghệ nhuộm khác mà tỷ lệ bắt màu thuốc nhuộm hoàn nguyên khác nhau, dao động khoảng 70 – 80% Phần không bắt màu vào nước thải, có cấu trúc bền vững vấn đề đáng quan tâm xử lý nước thải dệt nhuộm  Thuốc nhuộm phân tán Là chất màu không tan nước, sản xuất dạng hạt phân tán cao thể keo nên phân bố nước kiểu dung dịch huyền phù, đồng thời có khả chịu ẩm cao, có cấu tạo phân tử từ gốc azo (- N=N -) antraquinon, có chứa nhóm amin tự bị (- NH2, - NH-CH2=CH2-OH) nên thuốc nhuộm dễ dàng phân tán nước Mức độ gắn màu thuốc nhuộm phân tán đạt tỉ lệ cao 90 – 95%, nên mức độ thải ngồi mơi trường khơng cao Mơi trường thuốc nhuộm có tính axit có nhiều chất hoạt động bề mặt kết hợp trung hịa với dịng thải kiềm tính  Thuốc nhuộm lưu huỳnh: Trong phân tử có chứa disunfua (- S – S) nhiều nguyên tử lưu huỳnh Là hợp chất không màu tan nước số dung môi hữu Dùng để nhuộm sợi cotton thuốc nhuộm tương đối đủ màu trừ màu tím màu đỏ chưa tổng hợp Môi trường nhuộm mang tính kiềm độ hấp thụ loại thuốc nhuộm khoảng 60 – 70%, phần lại vào nước thải làm cho nước thải có chứa hợp chất lưu huỳnh chất điện li Ngồi cịn có số loại thuốc nhuộm khác thuốc nhuộm pigment, thuốc nhuộm phân tán… SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ b) Các loại hóa chất khác sử dụng sản xuất dệt nhuộm Trong sản xuất dệt nhuộm loại thuốc nhuộm thường dùng, người ta sử dụng loại hóa chất sau: - NaOH Na2CO3 dùng nấu tẩy, làm bóng với số lượng lớn - H2SO4 dùng để giặt trung hòa màu thuốc nhuộm - H2O2, NaOCl dùng để tẩy trắng vật liệu - Các chất khử vô như: Na2S2O3 dùng nhuộm hoàn nguyên, Na2S dùng để khử thuốc nhuộm lưu huỳnh Các chất cầm màu thường nhựa cao phân tử syntephix, tinofic - Những chất khó tan nước lại dễ tan dung dịch axit axetic, chúng tạo thành phức khó tan cation chất cầm màu anion thuốc nhuộm Nó sử dụng để nâng cao độ bền màu cho vải nhuộm thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm hoàn nguyên… - Các chất hoạt động bề mặt (như chất ngấm, chất màu, chất chống bọt, chất chơng nhăn…), xà phịng chất tẩy giặt tổng hợp sử dụng tất cơng đoạn nhóm anion, cation Các chất làm giảm sức căng bề mặt nước thải ảnh hưởng tới đời sống thủy sinh, đơi có sản phẩm khó phân giải vi sinh - Các polymer tổng hợp dùng hồ sợi hồ vải PAC, polycrylat Khi vào nước thải chất khó phân hủy sinh học - Các chất làm mềm vải dùng khâu hoàn tất phần lớn hợp chất cao phân tử có gốc silion : polisiloxan, silicon biến tính Các chất có khả tạo thành lớp màng mỏng vải làm cho vải mềm mịn 1.2.3 Hiện trạng ô nhiễm chất ô nhiễm [11] Sự gia tăng đáng kể ngành dệt may nhờ đóng góp lớn ngành dệt nhuộm Chất lượng vải, màu sắc kiểu dáng ưa chuộng yếu tố thiếu lĩnh vực thời trang Tuy nhiên, với nhu cầu ngày cao màu sắc độ bền thuốc nhuộm, góc độ mơi trường đa dạng màu sắc độ bền màu ngày tăng cao thuốc nhuộm lại ô nhiễm môi trường mức độ ô nhiễm môi trường ngày trầm trọng khó khăn nghiên cứu chế cơng nghệ xử lý nước thải Hàng năm, ngành công nghiệp dệt may sử dụng hàng nghìn loại hóa chất nhuộm Hiệu suất sử dụng loại thuốc nhuộm nằm khoảng từ 70 – 80% tối đa đạt SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ 95% Như vậy, lượng lớn hóa chất, thuốc nhuộm bị thải môi trường Theo số liệu thống kê, ngành dệt may thải môi trường khoảng 20-30 triệu m3 nước thải/ năm Trong có khoảng 10% tổng lượng nước thải qua xử lý, số lại thải trực tiếp môi trường tiếp nhận Công nghệ nhuộm cần sử dụng 20 – 100 m3 nước/tấn sản phẩm, tương ứng với lượng nước thải từ vài trăm đến hơn1000m3/ngày.Do vậy, nhu cầu số lượng nước sử dụng vấn đề lớn đặt sở sản xuất Sử dụng hợp lý nước vấn đề kinh tế quan trọng, địi hỏi phải có quản lý nghiêm ngặt phải làm giảm khối lượng nước sử dụng tái sử dụng nguồn nước thải Theo nghiên cứu D.Orhon, F.Germirii Babuna nnk (2001) cho thấy nồng độ chất ô nhiễm từ công đoạn nhuộm khác nhau: độ pH trình chênh lệch, phụ thuộc vào đặc tính riêng cơng đoạn Nhưng phần lớn nước thải cơng đoạn chủ yếu có tính kiềm Giá trị COD cao công đoạn làm sáng huỳnh quang, công đoạn làm mềm, công đoạn nhuộm công đoạn tẩy trắng, lớn 2000 mg/l Đặc biệt công đoạn nhuộm thải lượng nước thải lớn chứa hàm lượng chất hữu khó phân hủy cao, cịn cơng đoạn khác hầu hết chất hữu dễ phân hủy Cơng đoạn nhuộm có độ màu cao nhất, lên đến 25.000 theo thang độ màu Pt – Co Cịn thơng số TDS tổng Photpho nước thải dệt nhuộm không cao Hàm lượng chất rắn lơ lửng công đoạn nhuộm, công đoạn chuội vải cao Như vậy, chất thải nước thải cơng nghiệp dệt nhuộm chia thành hai loại: - Chất thải loại hóa chất phụ gia nước thải sử dụng dư thừa, chủ yếu chất vô chất hữu dễ phân hủy - Chất thải từ thuốc nhuôm dư thừa, chất hữu khó phân hủy - Do tính chất khác hai loại nước thải này, cần lưu ý tách dòng riêng đưa vào xử lý nhà máy Ngồi ra, vấn đề chất thải rắn khí thải ngành dệt nhuộm Việt Nam vấn đề cần quan tâm Chất thải rắn ngành dệt nhuộm bao gồm xỉ than, phế liệu, vải vụn, bụi bơng, bao bì, loại thuốc nhuộm bị hỏng Mỗi năm lượng chất thải rắn khoảng 700.000 /năm Hiện nay, lượng chất thải rắn sở sản xuất thu gom, xử lý, tái sử dụng SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM 2.1 Đặc điểm nƣớc thải ngành dệt nhuộm [7,11] 2.1.1 Nguồn gốc phát sinh nước thải dệt nhuộm Tính chất nước thải giữ vai trò quan trọng thiết kế, vận hành hệ thống xử lý quản lý chất lượng môi trường Nước thải dệt nhuộm khác sử dụng loại nguyên liệu khác Chẳng hạn len cotton thô thải chất bẩn tự nhiên sợi Nước thải có độ màu, độ kiềm, BOD chất lơ lửng (SS) cao Ở loại nguyên liệu sợi tổng hợp, nguồn gây nhiễm hóa học loại hóa chất sử dụng giai đoạn tẩy nhuộm Nước thải dệt nhuộm nhìn chung phức tạp đa dạng Đã có hàng trăm loại hóa chất đặc trưng phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện ly, chất tạo môi trường, tinh bột men, chất oxi hóa…được đưa vào sử dụng Trong trình sản xuất, lượng nước thải dao động 12-300 m3 /tấn vải, chủ yếu từ công đoạn nhuộm nấu tẩy Nước thải dệt nhuộm ô nhiễm nặng tiêu độ màu, pH, chất rắn lơ lửng, BOD, COD, nhiệt độ vượt tiêu chuẩn cho phép 2.1.2 Đặc trưng nước thải dệt nhuộm Đặc trưng quan trọng nguồn nước thải từ sở dệt nhuộm dao động lớn số lượng tải lượng ô nhiễm Thay đổi theo mùa, theo mặt hàng sản xuất theo chất lượng sản phẩm Nhìn chung nước thải từ sở dệt nhuộm có độ kiềm cao, độ màu hàm lượng chất hữu cao Hiệu hấp thụ vải đạt 60-70% Ngoài số chất điện li, chất hoạt động bề mặt, chất tạo môi trường tồn thành phần nước thải tạo độ màu cao nước thải Nước thải ngành dệt nhuộm không xử lý, thải vào môi trường làm cân sinh thái nguồn tiếp nhận gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng lớn đến sức khỏe người SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 10 Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ pc : trọng lượng cát, pc = 2,65 pn : trọng lượng riêng nước, pn = 1; L: chiều dày lớp vật liệu lọc; hc =L= 1m - Vậy tổn thất qua lớp vật liệu lọc sỏi đỡ là: h3 = hs+ hc = 0,66 + = 1,66 (m) - Tổn thất đường ống dẫn từ bơm đến bể lọc: h4 h4a h4b h a4 : tổn thất đường ống dẫn từ bơm rửa đến bể lọc Chọn h a4 =1(m) h b4 : tổn thất đầu ống hút đầu ống đẩy máy bơm rửa chỗ gây tổn thất cục Chọn h b4 =1(m) h4a h4 h4b = 1+1=2(m) h : áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu lớp cát lọc Chọn h =2(m) - Vậy tổng áp lực cần thiết bơm rửa: H = + 0,19+ 1,66 + + = 9,85 (m) Tính phễu thu nước rửa lọc dẫn nước vào bể lọc: Thiết kế phễu thu nước thép có dạng hình nón Đầu nón có gắn mạch nhựa có ren để gắn vào đầu ống dẫn nước Lưu lượng cần thiết để rửa bồn lọc tính theo cơng thức: Chọn vận tốc chảy phểu: V = 0,2 m/s Qr V S= 0,022 0,2 0,11 m Mặt khác: S = h.(R+r) Với: R: bán kính đáy lớn phễu; r: bán kính đáy nhỏ phễu (lấy bán kính ống vào) F= Q V 33,3 1.3600 0,009 (m2) Với V vận tốc nước chảy đường ống vào chọn V=1 m/s D= 4.0,009 3,14 0,107 m SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 58 Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ Chọn đường kính ống vào = 100 mm r = 0,5 D = 50 mm h: chiều cao phễu, h = 150 mm R= 2S r h 2.0,11 0,05 0,417 m 3,14.0,15 Vậy chọn R = 0,25 m = 420 mm Tính Cơ Khí Xác định chiều dày thân bồn áp lực: Bồn lọc áp lực làm việc với áp suất at = 5*9,81.104 N/m2 = 49,05.104 N/m2 = 0,4905 N/mm2 Chọn vật liệu làm bồn thép CT3 Các thông số thép: Ứng suất chịu kéo : k 380.106 (N/m2) Ứng suất chảy: c 240.106 (N/m2) Hệ số hiệu chỉnh: Tốc độ gỉ: 0,06 mm/năm Ứng suất cho phép thép: k k nk c c nc 380.106 146.106 (N/m2) 2,6 240.106 160.106 (N/m2) 1,5 Với: nk, nc: hệ số an toàn nk= 2,6 nc=1,5 =1 Vậy chọn ứng suất cho phép: [ ] = 146.106 N/m2 Áp lực bồn lọc: P1 = at = 0,4905 N/mm2 Áp suất thủy tĩnh: P2 = đ.g.h Trong đó: đ: khối lượng nước, đ = 1000kg/m3; g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 Tính cho cột nước tháp Chọn H = 2,3 m Vậy P2 = 1000 9,81 2,3 = 22563 N/m2 = 0,022563 N/mm2 Áp suất tính tốn bồn lọc là: P = P1 + P2 = 0,4905 + 0,022563 = 0,513 N/mm2 SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 59 Tính toán thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, cơng suất 800m3/ng.đ Ta có : p h 146 0,95 270 25 0,513 Do chiều dày tính tốn thân thiết bị bồn lọc tính theo cơng thức sau: S’= D t P 1400.0,513 = h 2.146.0,95 2.6mm Với: Dt: đường kính thiết bị, Dt = 1,4 m = 1400 mm; P: áp suất bồn lọc, P = 0,513 N/mm2 ]: ứng suất cho phép, [ [ h : hệ số mối hàn, h ] = 146.106 N/m2 = 146 N/mm2 = 0,95 Chiều dày thực thân thiết bị: S = S’ + C Với: C: hệ số chọn thêm, C = Ca + Cb + Cc + Co Ca: hệ số thêm ăn mòn, Ca = 10 năm*0,06 mm/năm = 0,6 mm (niên hạn dụng 10 năm); Cb: hệ số thêm bào mòn học, Cb = 0; Cc: hệ số thêm khí, Cc = 0; Co: hệ số thêm sai số qui tròn, Co = 1,05 mm Vậy S = 2,6 + 0,6 + 0,8 = 4,0 mm Chọn S=5 mm để đảm bảo an toàn Kiểm tra điều kiện bền: S Ca Dt 0,6 1400 0,003 0,1 Kiểm tra điều kiện áp suất: h ( S C a ) Dt ( S C a ) p 2.146.0,95.(5 0.6) 1400 (5 0,6) 0,87 0,53 Tính chiều dày đáy nắp bồn lọc áp lực: Chọn đáy nắp cho bồn lọc đáy nắp ellipse tiêu chuẩn hàn liền với than Ta có : P h 146 0,95 270,3 25 0,513 SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 60 Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ Do chiều dày tính tốn đáy nắp thiết bị bồn lọc tính theo cơng thức S'= Dt P 3,8 .k h Dt 2.ht 1400.0,513 1400 0,95 3,8.146.1 2.350 2,7mm Dt: đường kính thiết bị, Dt= 1,4 m = 1400 mm; P: áp suất bồn lọc, P = 0,513 N/mm2 ]: ứng suất cho phép, [ [ h : hệ số mối hàn, h ] = 146.106 N/m2 = 146 N/mm2 = 0,95 ht : tra bảng XIII.10 Sổ tay Q Trình Thiết Bị Cơng Nghệ Hóa Chất tập 2, ht = 350 mm =0,35 m Chiều cao gờ, h= 25 mm Diện tích bề mặt F= 2,24 m2 k : hệ số không thứ nguyên Do đáy nắp có lỗ tăng cứng nên k =1 Chiều dày thực đáy nắp thiết bị: S = S’ + C Với: C: hệ số chọn thêm, C = Ca + Cb + Cc + Co Ca: hệ số thêm ăn mòn, Ca = 10 năm*0,06 mm/năm = 0,6 mm (niên hạn sử dụng 10 năm) Cb: hệ số thêm bào mòn học, Cb = 0; Cc: hệ số thêm khí, Cc = 0; C0: hệ số thên sai số qui tròn, Co = mm S = 2,7 + 0,6 +0,7 =4 ,0 mm Chọn S=5mm Kiểm tra điều kiện bền: S Ca Dt 0,6 1400 0,003 0,1 thỏa mãn Kiểm tra điều kiện áp suất: P h ( S C a ) Rt ( S C a ) h ( S C a ) t D 4ht (S Ca ) 2.146.0,95.(5 - 0,6) 14002 (5 0,6) 4.350 0,87 0,513 Tính chân đỡ tai treo - Khối lượng đáy nắp bồn lọc: Mđ + Mn = 83,8 + 83,8 =167,6 kg SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 61 Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ - Khối lượng thân bồn lọc: Mt=VT ( Dn2 3,14 (1,412 1,4 ).2,3.7,9.103 Dt2 ).H 401(kg) - Khối lượng lớp nước bồn lọc: Mnước=Vnước nuoc = Dt2 hnuoc nuoc = 3,14 1,4 2.0,75.1000 1154kg - Khối lượng lớp cát: Mcát =Vcát cat = Dt2 hcat cat = 0,785.1,42.1.1000=1538,69 (kg) Tính thêm hệ số an toàn cho khối lượng bồn lọc với hệ số an toàn 1,5 - Vậy tổng khối lượng thân bồn lọc: M = 1,5 3953,6 = 5930,4 kg - Trọng lượng toàn bồn lọc: P = M.g = 5930 9,81 = 58177 N Tính chân đỡ : - Chọn bồn lọc có chân đỡ - Tải trọng lên chân đỡ: G= P 58177 14544,36 (N) Chọn tải trọng cho chân: 25000N Tra bảng XIII.35 – Sổ tay tập L = 250 mm B = 180 mm B1 = 215 mm B2 = 290 mm H = 350 mm h = 185 mm s = 16 mm l = 90 mm d = 27 mm Tính tai treo: Chọn bồn lọc có tai treo - Tải trọng lên tai treo: G= P 58177 14544,36 (N) - Chọn tải trọng cho tai treo: 25000N Tra bảng XIII.36 – Sổ tay tập L = 150 mm B = 120 mm B1 = 130 mm H =215 mm S = mm l = 60 mm SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 62 Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ a = 20 mm d = 30 mm Tính bơm bể lọc: - Lưu lượng bơm: Q=F.W=1,39.10.3,6=50 (m3) Với: F: diện tích bể lọc (m2), F = 1,39 m2 W: cường độ rửa lọc (m3/m2.h), W=10 l/s.m2=10*3,6=36 m3/m2.h - Công suất bơm tính theo cơng thức: N g.H.Q 1000 Với: Q: lưu lượng bơm; Q = 0,014 (m3/s) : khối lượng nước; 1000 kg /m3 hiệu suất máy bơm chọn = 0,75 H: tổn thất bơm lên bồn lọc chọn H = 20 m N= 9,81.20.0,014.1000 1000.0,75 kW Chọn bơm 7,5 Hp 4.10 CƠNG TRÌNH KHỬ TRÙNG Thùng hòa trộn thùng hòa tan - Lượng Clo hoạt tính cần thiết khử trùng là: G= a.Q 1000 3.33,3 1000 99,9 (kg/h) Với: a: liều lượng Clo hoạt tính, nước thải xử lý sinh học hồn tồn a= (g/m3) Q: lưu lượng nước thải (m3/h) - Dung tích hữu ích thùng hòa tan: W= a.Q.100.100 1000.1000.b p.n 3.800.100.100 2,5.20.2.1000.1000 0,24 m3 Với: SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 63 Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ Q: lưu lượng nước thải ngày đêm (m3/ngày) b: nồng độ dung dịch clorua vôi = 2,5 % p: hàm lượng clo hoạt tính clorua vơi = 20% n: số lần hòa trộn dung dịch ngày đêm, chọn n=2 - Thể tích tổng cộng thùng hịa tan kể phần lắng: W = 1,15 0,3 = 0,345 (m3) Chọn thùng nhựa 400 lít - Thể tích thùng hịa trộn lấy 40% thể tích thùng hịa tan: Wtrộn= 0,4 0,345 = 0,138 (m3) Chọn thùng nhựa 200 lít - Lưu lượng bơm định lượng: qmax = 0,125.(100/2,5).(100/20) = 25 (l/h) 0,42(l/p) Chọn bơm định lượng điều chỉnh dãy thang 0,3-0,9 (l/p) Tính tốn bể tiếp xúc - Chọn thời gian tiếp xúc 20 phút - Chọn vận tốc chảy bể tiếp xúc 3m/phút A= Q/V= 33,3 3.60 0,19 m - Chọn chiều sâu hữu ích H = 0,5 (m) - Chiều rộng bể là: W= A H 0,19 0,5 0,38 (m) chọn W = 0,5 (m) Chia bể làm 10 ngăn, chiều rộng ngăn = 0,5 (m) Bề dày vách ngăn 0,1 (m) - Chiều dài bể là: L= V H 10W 13,9 5,5 m 0,5.10.0,5 - Vậy kích thước bể là: W x L x H = 6,0 5,5 0,5 4.11 BỂ CHỨA NƢỚC SẠCH Sau bể lọc áp lực ta dẫn nước thải vào bể chứa để cấp nước rửa lọc cho bồn lọc áp lực thải cống thoát nước thải chung KCN Chọn thời gian lưu 30 phút Thể tích bể 15 (m3) Kích thước bể thiết kế sau: L B H = 1,5.2.5, chiều cao dự trữ 0,5 (m) SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 64 Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ CHƢƠNG : KHÁI QT CƠNG TRÌNH XỬ LÝ NƢỚC THẢI 5.1 Vốn đầu tƣ cho hạng mục cơng trình 5.1.2 Phần xây dựng Bảng 5.1: Đơn giá hạng mục thiết bị Số Thể tích bêtơng lƣợng xây dựng (m3) Hạng mục Quy STT cách Đơn giá Thành tiền (VNĐ) (đồng) Bể điều hòa 405 3.000.000 1.215.000.000 Bể trộn 1,5 3.000.000 4.500.000 Bể tạo 27 3.000.000 81.000.000 Bể Aeroten 283,5 3.000.000 850.500.000 Bể lắng 1 50 3.000.000 150.000.000 Bể lắng 66,6 3.000.000 199.800.000 Bể nén bùn 15,83 3.000.000 47.490.000 Nhà điều hành - Bể khử trùng 16,5 3.000.000 49.500.000 10 Hố thu gom 13,32 3.000.000 39.960.000 15 3.000.000 45.000.000 100.000.000 Bể chứa nước 11 lọc Tổng SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 2.782.750.000 (đồng) 65 Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ 5.1.3 Phần thiết bị Bảng 5.2: Đơn giá hạng mục thiết bị STT Hạng mục-Quy Nhãn hiệu- Số Đơn giá Thành tiền cách Vật liệu lƣợng (VNĐ) (VNĐ) Thép không gỉ 2.000.000 2.000.000 Song chắn rác lưới chắn mịn Bơm chìm Italy 5Hp 45.000.000 90.000.000 Bơm bồn lọc Italy 7,5Hp 55.000.000 110.000.000 Taiwan 80-100l/h 2.000.000 2.000.000 Taiwan 10-30l/h 2.000.000 2.000.000 Taiwan 20-60l/h 3.500.000 10.500.000 Taiwan 20-6 l/h 3.500.000 3.500.000 Taiwan 2Hp 4.000.000 4.000.000 Taiwan 0,5Hp 1.500.000 4.500.000 500.000 500.000 4000.000 16.000.000 2.500.000 2.500.000 Bơm định lượng xút Bơm định lượng phèn Bơm định lượng polyme, dinh dưỡng 10 Bơm định lượng clo Máy khuấy bể khuấy trộn Máy khuấy bể tạo Bồn chứa xút Bồn chứa phèn, 11 polyme, chất dinh dưỡng 12 Bồn hòa tan Đại Thành PVC 200l Đại Thành PVC 4000l 400l SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 66 Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ STT Hạng mục-Quy Nhãn hiệu- Số Đơn giá Thành tiền cách Vật liệu lƣợng (VNĐ) (VNĐ) 200l 2.500.000 2.500.000 Taiwan 7Hp 35.000.000 70.000.000 Taiwan 8Hp 40.000.000 80.000.000 Taiwan 9Hp 45.000.000 90.000.000 30.000.000 60.000.000 clo+môtơ 13 14 15 Bồn hịa trộn clo+ mơtơ Máy thổi khí bể điều hịa Máy thổi khí bể Aeroten 16 Máy thổi khí bể lọc 17 Môtơ gạt bùn Đường ống dẫn 18 nước hóa chất dẫn 50.000.000 khí 19 Tủ điện điều 20 Van khóa 21 Bơm tuần hồn bùn 22 23 24 30.000.000 khiển, dây cáp điện Bơm hút bùn bể lắng Bơm hút bể nén bùn Bơm nước thải lên bể khuấy trộn 15.000.000 Italy -3Hp 35.000.000 70.000.000 Italy -3Hp 15.000.000 60.000.000 Italy-2Hp 25.000.000 50.000.000 Italy-5Hp 40.000.000 80.000.000 50.000.000 50.000.000 50.000.000 100.000.000 124 400.000 49.600.000 25 Máy ép bùn 26 Bồn lọc áp lực Thép khơng gỉ 27 Đĩa thổi khí Þ170mm SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 67 Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ STT 28 Hạng mục-Quy Nhãn hiệu- Số Đơn giá Thành tiền cách Vật liệu lƣợng (VNĐ) (VNĐ) 1.500.000 600.000.000 20.000.000 20.000.000 Vật liệu lọc nhựa 400 lượn sóng (m3) Máy dị pH tự động 29 1.691.190.000 (đồng) Tổng Tổng chi phí đầu tư xây dựng trang thiết bị là: Sđầu tư = Sxd + Stb = 2.782.750.000+ 1.691.190.000 = 4.473.940,000 (đồng) 5.2 Chi phí quản lý vận hành 5.2.1 Chi phí nhân công S1 = (2 công nhân x 2.500.000 đ/tháng +1 kỹ sư x 4.000.000 đ/tháng) x 12 tháng = 108.000.000 (đồng) 5.2.2 Chi phí điện Chi phí điện năng: giá cho 1kW điện công nghiệp 2.500 (đồng) Bảng 5.3: Chi phí điện hàng năm cho hệ thống Cơng suất Cơng suất (Kw/h) (kW/năm) Hạng mục Chi phí (đồng) Bơm nước thải 7,078 62.003 155.008.200 Máy thổi khí 3,7 32.412 81.030.000 Bơm bùn 1,28 11.213 28.032.000 Máy khuấy trộn 1,655 14.498 36.244.500 Tổng cộng (S2) 13,713 120.126 300.314.700 SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 68 Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ 5.2.3 Chi phí hố chất Bảng 5.4: Chi phí hóa chất hàng năm cho hệ thống tính theo khối lƣợng Hóa chất Khối lƣợng (kg) Đơn giá Thành tiền Phèn PAC 21.900 10.000 219.000.000 Axit 300 60.000 18.000.000 A101 5.840 25.000 146.000.000 Clorua vôi 875 1.500 13.125.000 Tổng cộng (S3) 542.125.000 Tổng chi phí quản lý vận hành năm là: Svh =S1 + S2 + S3 = 950.439.500 (đồng) Chọn chi phí xây dựng khấu hao15 năm, chi phí thiết bị khấu hao 10 năm Tổng chi phí đầu tư năm: 2.782.750.000 S = Sxd1năm + Stb1năm + Svh S= S xd 15 Stb Svh 10 2.782.750.000 1.691.190.000 950.439.500 15 10 = 185.516.667+ 169.119.000 + 759.305.500 = 1.113.941.167 (đồng) Tổng vốn đầu tư: (lãi suất ngân hàng i =1 %) So = (1+i) S = (1+0,01) 1.113.941.167 = 1.125.080.578 ( đồng) Giá thành m3 nước sau xử lý: S= so Q.365 1.125.080.578 =3.853 ( đồng ) 800 365 Vậy giá thành xử lý cho m3 nước thải khoảng 3.853 (đồng) SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 69 Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Đề tài tổng quan tồn dây chuyền xử lý, đặc tính nước thải phương pháp xử lý nước thải nhà máy dệt nhuộm công suất 800 m3/ng.đ Qua trình nghiên cứu tính tốn em xin đề xuất cơng nghệ xử lý thích hợp cho hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy dệt nhuộm sau: Xử lý học: - Song chắn rác - Hố thu gom : thể tích bể = 13,32 m3 - Bể điều hịa : thể tích bể = 405 m3 Trong chiều dài bể là: 9m, chiều rộng bể là: 9m, chiều cao bể là: 5m Bể điều hịa có tác dụng làm ổn định lưu lượng dịng vào, làm đồng nồng độ chất nhiễm - Bể lắng I: Thể tích bể = 50 m3 Trong chiều cao bể là: 5m, Đường kính bể 5m - Bể lắng II: thể tích bể = 66,6 m3 Trong chiều cao bể là: 5m, Đường kính bể 5m Xử lý sinh học: - Bể Aeroten: tích bể 283,5 m3 Trong đó: chiều dài = 0,51m ; chiều rộng = m ; chiều cao bể = 5m - Bể khử trùng: Khử trùng Clo Dung tích thùng chứa Clo = 400 lít Với lượng clo là: 0,099 kg/h - Bể trộn khí: thể tích bể = 1,5m3, chiều cao bể: 1,5m, chiều dài: 1m, chiều rộng: 1m - Bể phản ứng: thể tích = 27m3, chiều cao bể: 3m, chiều rộng bể: 3m, chiều dài bể: 3m - Bể tạo bơng: thể tích = 27 m3, chiều cao bể: 3m, chiều dài bể: 3m, chiều rộng bể: 3m - Đây cơng trình xử lý sinh học để trì hoạt động xử lý nước thải có hiệu địi hỏi phải có quản lý vận hành khoa học tạo điều kiện tối ưu cho hoạt động phân huỷ chất ô nhiễm, đồng thời phát cố vận hành xử lý kịp thời để tránh tổn thất kinh tế cho doanh nghiệp môi trường xã hội Kiến nghị: - Để hệ thống hoạt động hiệu phải kịp thời đào tạo cán chuyên trách mơi trường, cán kỹ thuật vận hành hệ thống xử lý, theo dõi trạng môi trường SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 70 Tính tốn thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ - Cần hạn chế ô nhiễm mùi phát sinh từ khí độc hại q trình phân huỷ chất hữu biện pháp: + Tăng cường sử dụng nước tái tuần hoàn + Kiểm soát chặt chẽ nước thải khâu xử lý - Thường xuyên theo dõi trạng hệ thống thoát nước, thiết bị sản xuất, nhằm giảm thiểu tối đa lượng chất thải phát sinh Để tránh cố đáng tiếc xảy ra, cần phải có biện pháp an tồn lao động phòng tránh cháy nổ - Giáo dục ý thức bảo vệ mơi trường cho người, cho gia đình tồn xã hội SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 71 Tính toán thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Bin nhóm tác giả (2009), Sổ tay Q trình Thiết bị Cơng nghệ hố chất - Tập 2, Đại học Bách Khoa Hà Nội Hoàng Huệ (1996), Giáo trình xử lý nước thải, Đại học khoa học tự nhiên, Hà Nội Trịnh Xuân Lai (2007), “Xử lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp”, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Trịnh Xuân Lai (2002), Tính tốn thiết kế cơng trình hệ thống xử lý nước thải, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Trịnh Xuân Lai (2005), Xử lý nước thải công nghiệp, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga (1999), Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần Hiếu Nhuệ (2001), “Thốt nước xử lý nước thải cơng nghiệp”, Nhà Xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Cao Hữu Trượng, Hồng Thị Lĩnh (1995), “Hố học thuốc nhuộm”, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Bộ Xây dựng (2001), Tiêu chuẩn Xây dựng TCXD 51-84 Thoát nước mạng lưới bên ngồi cơng trình, Nhà Xuất Đại học Quốc gia TPHCM Một số website 10 http://vn-zone.net 11 http://www.ebook.edu.vn 12 http://www.vietnamchemtech.com.vn 13 http://vietbao.vn SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 72