Giấy là một trong những mặt hàng tiêu dùng thiết yếu phục vụ nhu cầu khác nhau trong đời sống của con người và phục vụ sự phát triển kinh tế xã hội của mỗi quốc gia. Trong đời sống sinh hoạt hàng ngày của con người và phục vụ sự phát triển kinh tế xã hội cho nhiều mục đích khác nhau như giấy viết, giấy vệ sinh, giấy in sách báo, tranh ảnh,…Trong sản xuất công nghiệp giấy được dung cho nhiều mục đích như: giấy bao gói sản phẩm, giấy làm hộp đựng sản phẩm,….Cùng với sự phát triển kinh tế xã hội, nhu cầu cuộc sống của con người được cải thiện và ngày càng nâng cao kéo theo gia tăng nhiều nhu cầu khác nhau, trong số đó nhu cầu về sử dụng giấy cũng gia tăng theo.
Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn TS Vũ Thị Phương Anh tận tình tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trình học tập nghiên cứu khoa học Em xin chân thành cảm ơn thầy cô trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, anh chị viện khoa học công nghệ Việt Nam, kỹ sư nhà máy giấy Tissue Cầu Đuống, thầy cô Bộ mơn Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm giúp đỡ em hoàn thành đồ án Em xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám đốc công nhân Công ty giấy Bình Minh – Tiên Du – Bắc Ninh tạo điều kiện cho trình tiến hành hồn thành đồ án Do trình độ thân cịn có hạn nên đồ án chắn cịn nhiều thiếu sót, em mong góp ý thầy cô Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội ngày 24 tháng năm 2010 Đào Văn Tiền Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH GIẤY Ở VIỆT NAM………………………………………08 1.1 Sơ lƣợc đời ngành công nghiệp giấy Việt Nam………………………… 08 1.2 Ngành giấy Việt Nam qua thời kỳ……………………………………………… 08 1.3 Quy mô sản xuất giấy Việt Nam……………………………………………………10 1.4 Giới thiệu số sơ đồ sản xuất loại giấy ………………………………………11 CHƢƠNG II : HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT GIẤY TẠI CƠNG TY GIẤY BÌNH MINH VÀ HIỆN TRẠNG MÔI TRƢỜNG CỦA CỤM CÔNG NGHIỆP GIẤY PHÚ LÂM – TIÊN DU – BẮC NINH……………… 15 2.1 Hiện trạng sản xuất giấy Công ty giấy Bình Minh…………………………… 15 2.1.1 Tình hình sản xuất chung…………………………………………………………15 2.1.2 Công nghệ sản xuất ……………………………………………………………… 17 2.2 Hiện trạng môi trƣờng cụm công nghiệp giấy Phú Lâm – Tiên Du – Bắc Ninh……………………………………………………………………………………… 24 2.2.1 Sơ lƣợc cụm công nghiệp giấy Phú Lâm – Tiên Du – Bắc Ninh………………24 2.2.2 Hiện trạng môi trƣờng cụm công nghiệp giấy Phú Lâm – Tiên Du – Bắc Ninh……………………………………………………………………………………… 28 CHƢƠNG III CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI……………………… 29 3.1 Các phƣơng pháp sinh học……………………………………………………… 29 Đồ án tốt nghiệp 3.1.1 Các phƣơng pháp hiếu khí………………………………………………………….31 3.1.2 Các phƣơng pháp thiếu khí ( anoxic )…………………………………………….32 3.2 Các phƣơng pháp học…………………………………………………………… 33 3.2.1 Lọc qua song chắn rác…………………………………………………………… 34 3.2.2 Lắng tụ…………………………………………………………………………… 34 3.2.3 Lọc………………………………………………………………………………… 35 3.3 Các phƣơng pháp hóa lý………………………………………………………………36 3.3.1 Đơng tụ keo tụ……………………………………………………………………36 3.3.2 Tuyển nổi…………………………………………………………………………… 38 3.4 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý nƣớc thải công ty giấy Bình Minh………… 42 3.4.1 Đặc tính nƣớc thải …………………………………………………………….42 3.4.2 Lựa chọn phƣơng pháp xử lý………………………………………………………44 CHƢƠNG IV MÔ HÌNH TỐN ÁP DỤNG CHO Q TRÌNH XỬ LÝ NƢỚC THẢI………………………………………………………………………………………46 4.1.1 Thiết lập mô tả thống kê ……………………………………………………… 46 4.1 Xác định yếu tố ảnh hƣởng …………………………………………………… 46 4.1.2 Xác định cấu trúc hệ thực trình hố lý………………………………….46 4.1.3 Xác định hàm tốn mơ tả hệ ………………………………………………….46 4.1.4 Xác định tham số mô tả thống kê…………………………………………47 4.1.5 Kiểm tra tƣơng hợp mô tả ……………………………………………… 48 4.2 Các phƣơng pháp kế hoạch hoá thực nghiệm cực trị chủ yếu ……………………49 Đồ án tốt nghiệp 4.2.1 Kế hoạch bậc hai mức tối ƣu …………………………………………………49 4.2.2 Kế hoạch bậc hai ………………………………………………………………… 50 4.3 Xác định giá trị tối ƣu hàm mục tiêu……………………………………… 51 4.3.1 Xác định toạ độ điểm cực trị ys(xjs) ……………………………………………… 51 4.3.2 Chuyển phƣơng trình dạng tắc………………………………………… 51 4.3.3Kiểm chứng thực nghiệm…………………………………………………… 52 4.4 Thực nghiệm xử lý nức thải theo phƣơng pháp tuyển nổi…………………………52 4.4.1 Các thông số thực nghiệm ban đầu……………………………………………… 52 4.4.2 Sơ đồ tiến hành thí nghiệm…………………………………………………………53 CHƢƠNG V MƠ HÌNH VẬT LÝ NHẰM TÍNH TỐN CHUYỂN QUY MƠ XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHO CỤM CÔNG NGHIỆP GIẤY PHÚ LÂM – TIÊN DU – BẮC NINH…………………………………………………………… 60 5.1 Số yếu tố ảnh hƣởng………………………………………………………………… 60 5.1.1 Bậc tự điều khiển……………………………………………………………… 61 5.1.2 Bậc tự nội tại…………………………………………………………………… 62 5.5.1.3 Bậc tự hình học…………………………………………………………………63 5.2 Thiết lập mơ hình cho trình xử lý nƣớc thải phƣơng pháp tuyển nổi………………………………………………………………………………………… 63 5.2.1 Xác định chuẩn số đơn giản…………………………………………………….64 Đồ án tốt nghiệp 5.2.2 Thống kê đại lƣợng lại lập ma trận thứ nguyên……………………….64 5.2.3 Xây dựng giải phƣơng trình thứ nguyên……………………………………… 65 5.2.4 Thống kê chuẩn số lập mơ hình vật lý…………………………………… 68 5.2.4.1 Các chuẩn số mô tả hệ gồm………………………………………………………68 5.2.5 Xác định tham số mơ hình vật lý………………………………………… 69 CHƢƠNG VI KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN………………………………………… 73 CHƢƠNG VII ĐỀ XUẤT THIẾT KẾ THIẾT BỊ TUYỂN NỔI TRONG DÂY CHUYỀN XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHO CƠNG TY GIẤY BÌNH MINH…………………………………………………………………………………… 74 7.1 Thiết kế bể tuyển nổi………………………………………………………………… 74 7.2 Tính tốn bể hịa trộn chất trợ tuyển ……………………………………………… 76 7.3 Thiết kế bể chứa dung dịch bột nổi………………………………………………… 77 7.4 Tính lƣợng khơng khí cấp cho bể tuyển nổi………………………………………….78 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đồ án tốt nghiệp MỞ ĐẦU Giấy mặt hàng tiêu dùng thiết yếu phục vụ nhu cầu khác đời sống người phục vụ phát triển kinh tế xã hội quốc gia Trong đời sống sinh hoạt hàng ngày người phục vụ phát triển kinh tế xã hội cho nhiều mục đích khác giấy viết, giấy vệ sinh, giấy in sách báo, tranh ảnh,…Trong sản xuất công nghiệp giấy dung cho nhiều mục đích như: giấy bao gói sản phẩm, giấy làm hộp đựng sản phẩm,….Cùng với phát triển kinh tế xã hội, nhu cầu sống người cải thiện ngày nâng cao kéo theo gia tăng nhiều nhu cầu khác nhau, số nhu cầu sử dụng giấy gia tăng theo Ở Việt Nam, mức tiêu dùng bình quân năm 1989 mức kg/người/năm, năm 2000 tăng lên mức 6,5 kg/người/năm, năm 2005 9,4 kg/người/năm năm 2009 10,5 kg/người/năm Dự báo đến năm 2020 đạt mức 33,6 kg/người/năm.Tuy nhiên với mức tiêu dùng giấy người Việt Nam thuộc loại thấp so với nước khu vực giới Nghành công nghiệp giấy nghành có đặc trưng sử dụng khối lượng lớn nguyên liệu thô, lượng, nước hóa chất khác q trình sản xuất Đồng thời ngành có vốn đầu tư lớn có hiệu thời gian hồn vốn lâu dài Để sản xuất giấy thành phẩm trung bình cần 1,3 – nguyên liệu khô tuyệt đối, – than, 200 – 500 m3 nước, 100 – 300 kw điện, ngồi cịn sử dụng loại hóa chất phèn, nhựa thong, vơi, chất tẩy rửa,…Do ngành giấy tạo lượng lớn chất thải, nước thải, khí thải chất thải rắn có nguy gây nhiễm mơi trường nghiêm trọng không xử lý Ngành công nghiệp giấy nước ta xuất từ lâu, khoảng kỷ thứ III, sau Công nguyên.Tuy nhiên, so với ngành công nghiệp giấy khu vực giới, ngành cơng nghiệp giấy Việt Nam thuộc loại thấp kỹ thuật, sản lượng tính cạnh tranh Có nhiều ngun như: trình độ lạc hậu, đầu tư khơng có chiều sâu, khơng quan tâm mức,…Trong nguồn thải mơi trường nguồn nước thải mà ngành cơng nghiệp giấy thải có hàm lượng chất gây ô nhiễm cao, không qua xử lý gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Do nhiều dây chuyền sản xuất phải ngừng hoạt động, gây thiệt hại lớn cho phát triển ngành cơng nghiệp giấy nói riêng phát triển kinh tế xã hội nước ta nói chung Đồ án tốt nghiệp Xuất phát từ vấn đề thực tiễn ngành công nghiệp giấy nước ta nói chung, Cụm cơng nghiệp giấy Phú Lâm – Tiên Du – Bắc Ninh nói riêng cụ thể Cơng ty giấy Bình Minh,em xin chọn đề tài nghiên cứu là: “NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ TUYỂN NỔI ÁP DỤNG CHO DÂY CHUYỀN XỬ LÝ NƢỚC THẢI TẠI CƠNG TY GIẤY BÌNH MINH – PHÚ LÂM – TIÊN DU – BẮC NINH” Mục tiêu đề tài: - Đánh giá trạng môi trường cụm công nghiệp Phú Lâm –Tiên Du –Bắc Ninh Nghiên cứu lựa chọn hệ thống xử lý nước thải giấy tái chế cho Cơng ty giấy Bình – Phú Lâm – Tiên Du – Bắc Ninh Tính tốn thiết kế thiết bị tuyển hệ thống lựa chọn Với mục tiêu đó, nội dung đề tài gồm chương sau: Chương I: Tổng quan ngành giấy Việt Nam Chương II: Hiện trạng sản xuất giấy cơng ty giấy Bình Minh trạng môi trường cụm công nghiệp Phú Lâm – Tiên Du – Bắc Ninh Chương III: Các phương pháp xử lý nước thải Chương IV: Xây dựng mơ hình tốn áp dụng cho q trình tuyển xử lý nước thải giấy tái chế Công ty giấy Bình Minh-Tiên Du – Bắc Ninh Chương V: Xây dựng mơ hình vật lý nhằm tính tốn chuyển quy mô xử lý nước thải giấy tái chế cho cụm công nghiệp Phú Lâm – Tiên Du – Bắc Ninh Chương VI: Kết thảo luận Chương VII: Đề xuất thiết kế thiết bị tuyển dây chuyền xử lý nước thải cho Cơng ty giấy Bình Minh Đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ NGÀNH GIẤY Ở VIỆT NAM 1.1 Sơ lƣợc đời ngành công nghiệp giấy Việt Nam Giấy phát minh lâu đời có giá trị văn minh nhân loại Lịch sử phát triển nghề giấy giới ghi nhận,vào năm 105 sau Công nguyên Trung Quốc, Thái Luân người hồn thiện cơng nghệ xeo giấy phương pháp thủ cơng Khơng lâu sau đó, nghề lầm giấy phương pháp tương tự người Trung Hoa xuất vùng Giao (đất Việt Nam bây giờ) lúc Đơng Hán Theo cơng trình nghiên cứu nhiều học giả ngồi nước từ kỉ thứ III sau Công nguyên, người việt Giao Châu biết dùng vỏ mật hương làm thành thứ giấy tốt gọi giấy mật hương Đến kỉ thứ IV, dân ta biết chế nhiều loại giấy Giấy vỏ dó, rêu biển, đặc biệt loại trầm hương chế vỏ trầm, thơm bền, màu trắng, có vân vẩy cá, bỏ xuống nước khơng nát Trong trình hình thành phát triển nghề làm giấy lên số vùng, làng giấy nước biết đến Như làng giấy ngoại vi phía Tây thành Thăng Long, n Hịa – Kẻ Bưởi, vùng giấy phía Bắc gồm làng Xuân Ổ (Tiên Sơn) Dương Ổ(Yên Phong), làng Ném Tiền, làng Đào Thôn, làng Châu Khê thuộc tỉnh Bắc Ninh Và nhiều làng nghề giấy khác phân bố theo địa hình đất nước từ Bắc đến Nam Phương pháp sản xuất giấy thời kì phương pháp thủ công Bột giấy làm từ việc ngâm vỏ than ( có thớ sợi rõ rang đay, d tre nứa, …) với vơi với bồ tạt, sau ủ rửa, giã đạp nghiền Giấy xeo từ bột loãng liềm xeo trúc (sau lưới đồng) ép nước phơi, sấy khơ thành tờ, theo kích thước to nhỏ tùy thuộc vào liềm xeo 1.2 Ngành giấy Việt Nam qua thời kỳ Thời Pháp thuộc, tháng – 1913 Việt Nam bắt đầu có nhà máy xeo giấy Pháp xây dựng lấy tên Nhà máy giấy Đáp Cầu, Ngày 20/8/1945 nhân dân Bắc Ninh khởi nghĩa, công nhân nhà máy giấy Đáp Cầu dậy giành quyền sở hữu nhà máy Đồ án tốt nghiệp Thời kì năm 1945 – 1954 nước ta có sô sở làm giấy kết hợp bàn thủ công giới, làm giấy dùng cho kháng chiến điều kiện khó khăn thường xuyên bị thực dân Pháp ném bom tàn phá.Khi có hàng loạt nhà máy giấy đời như: Nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ (Thái Nguyên); Nhà máy giấy Lửa Việt (Phú Thọ); Nhà máy giấy Lam Sơn (Thanh Hóa) Ngành giấy Việt Nam thực phát triển từ năm thập niên 60 70 Năm 1959 với viện trợ Trung Quốc, nước ta khởi công xây dựng nhà máy giấy Việt Trì với cơng suất 18.000 tấn/năm thiết bị đồng hoàn chỉnh, sản xuất giấy in, viết, vẽ ùng với Nhà máy giấy Vạn Điểm, Nhà máy giấy Hoang Văn Thụ, …trang bị giới mức trung bình Năm 1967, nước ta xây dựng loạt nhà máy giấy mới: Nhà máy giấy Hịa Bình ( 1000 tấn/năm); Nhà máy giấy Mục Sơn – Thanh Hóa ( 1000 tấn/năm); Xí nghiệp giấy Hải phòng (600 tấn/năm),…tạo mạng lưới sản xuất giấy phắp địa phương miền Bắc Thời kì 1975 – 1985, Sau đất nước thống Thời kì ngành giấy nước khó khăn nhất, khơng có bước phát triển đáng kể Do nguyên nhân chủ yếu công nghệ bị lạc hậu, cũ kĩ khơng cịn đạt hiệu cao Năm 1982, đời nhà máy giấy Bãi Bằng với quy mô công suất lớn, với công nghệ đại nước, với công suất 55.000 tấn/năm Tuy nhiên phải đến năm 1992 chạy 57% công suất thiết kế, năm 1992 đạt 70% công suât thiết kế nên chưa tạo nhiều chuyển biến đáng kể cho ngành giấy Việt Nam Thời kì 1986 đến (thời kì đổi mới): Giai đoạn 1986 – 1991 thời kì đình trệ ngành giấy Việt Nam: Các địa phương sản xuất truyền thống bị tan rã, nhiều công ty giấy phải giải thể sở vật chất, kỹ thuật yếu làm ăn thua lỗ,một phần cắt giảm viện trợ từ nhà nước đất nước thiếu lương thực, lượng, bị cắt giảm tài trợ bên ngoài,… Trong năm gần chủ động tự phát triển ngành giấy giai đoạn phục hồi lực sản xuất, với đầu tư nhà nước, đồng thời làng nghề giấy truyền thống dần khôi phục Các công ty giấy lớn nước gồm có: Cơng ty giấy Bãi Bằng (tỉnh Phú Thọ), Công ty giấy Tân Mai, Giấy Việt Trì, Giấy Linh Xuân,… Đồ án tốt nghiệp 1.3 Quy mô sản xuất giấy Việt Nam Dây chuyền sản xuất giấy lớn nhất, 55.000 tấn/năm có: Cơng ty giấy Bãi Bằng Cơng ty giấy Tân Mai Dây chuyền sản xuất có cơng suất 25.000 tấn/năm – 35.000 tấn/năm có: Cơng ty giấy Việt Trì Cơng ty giấy Đồng Nai Dây chuyền sản xuất giấy có cơng suất 5.000 tấn/năm – 25.000 tấn/năm, có 12 sở gồm: Cơng ty giấy Hải Phịng, Cơng ty giấy Lửa Việt, Cơng ty giấy Mục Sơn, Công ty giấy Lam Sơn, Công ty giấy Hồng Văn Thụ, Cơng ty giấy Vạn Điểm, Cơng ty giấy bao bì Rạng Đơng, Cơng ty giấy Bình An, Công ty giấy Xuân Đức, Công ty giấy Vĩnh Huê, Cơng ty giấy An Bình, Cơng ty TNHH giấy Sài Gịn, Cơng ty TNHH bao bì Phú Thọ, Cơng ty New Toyo Công ty VietPack Công suất 3.000 tấn/năm chiếm phần lớn chủ yếu xí nghiệp, hợp tác xã, tư nhân có lực từ 300 – 500 tấn/năm 10 Đồ án tốt nghiệp 5.2.3 Xây dựng giải phƣơng trình thứ nguyên: Hệ phương trình (aiρ)(kij) = trường hợp có dạng: 1 0 0 k1j 0 0 -1 -3 k2j -1 -2 -1 -1 0 k3j = k4j k5j k6j k7j k8j Hệ phương trình thứ ngun chuyển tắc có dạng: 1.k1j + 0.k2j + 1.k3j + 0.k4j + 0.k5j + 0.k6j + 0.k7j 0.k1j + 0.k2j + 0.k3j + + k8j = 3.k4j + (-1).k5j + 2.k6j + 1.k7j + (-3) k8j = (-1).k1j + 1.k2j + (-2).k3j + (-1).k4j + 0.k5j + (-1).k6j + 0.k7j + k8j = Khi j = 1; chọn k11 = 1; k21 = k31 = k41 = k51 = Thay giá trị vào ta có: k61 = -2 k71 = k81 = -1 63 Đồ án tốt nghiệp Như ta có: π1 = VN2 CB1.D7 n = D7 n CB VN2 Khi j = 2; chọn k22 = 1; k12 = k32 = k42 = k52 = Thay giá trị vào ta có: k62 = k72 = -2 k81 = Như ta có: π2 = t.VN D2 Khi j = 3; chọn k33 = 1; k13 = k23 = k43 = k53 = Thay giá trị vào ta có: k63 = k73 = -2 k81 = Như ta có: π3 = g VN2 D2 Khi j = 4; chọn k44 = 1; k14 = k24 = k34 = k54 = Thay giá trị vào ta có: k64 = -1 k74 = -1 k81 = Như ta có: π4 = V VN D 64 Đồ án tốt nghiệp Khi j = 5; chọn k55 = 1; k15 = k25 = k35 = k45 = Thay giá trị vào ta có: k65 = k75 = k81 = Như ta có: π5 = A.D Bảng 5.2: Ma trận nghiệm i k1j k2j k3j k4j k5j k6j k7j k81 j π1 0 0 -2 -1 π2 0 0 0 π3 0 0 -2 π4 0 -1 -1 π5 0 0 1 Như ta có chuẩn số phức hợp sau: t.VN D7 n VN2 V π1 = ; π2 = ; π3 = g b ; π4 = π5 = A.D CB VN D D VN D 5.2.4 Thống kê chuẩn số lập mơ hình vật lý: 5.2.4.1 Các chuẩn số mô tả hệ gồm: = pH ; = dh L ; 8 = D dh ; 9 = L dh ; 10 = B CB ; 11 = TT CB 65 Đồ án tốt nghiệp 12 = 19 = DB VN N C ; 13 = B CB x 20 = ; 14 = y CB ; 15 = CB CC ; 16 = VB VN ; π17 = VTT VN ; π18 = DN VN DTT VN 5.2.4.2 Mô hình vật lý tổng qt mơ tả lƣợng bột G (kg/s) thu hồi đƣợc yếu tố ảnh hƣởng : G = C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 V 1111 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 17 17 18 18 19 19 20 20 Trong thực tế tiến hành thí nghiệm ta nhận thấy: - Độ nhớt nước thải bắt đầu xử lý không đổi - pH suốt trình xử lý từ 6,5 – Coi pH số Đường kính thiết bị không đổi Khối lượng riêng nước thải trước, sau q trình xử lý khơng thay đổi đáng kể Coi hắng số Trong thực tế ta quan tâm đến : chế độ sục khí, hàm lượng chất trợ tuyển , lưu lượng nước thải thời gian lưu đến lượng bột giấy thu mơ hình có dạng đơn giản sau: G = C1 1 2 4 14 14 V D7 n Trong đó: π1 = CB VN2 14 = y CB π2 = t.VN D2 π4 = V VN D Trong cơng thức C, C1 αu với u = 1,18 tham số mơ hình Và tham số xác định nhờ thực nghiệm trình cụ thể Do điều kiện thực nghiệm 66 Đồ án tốt nghiệp yêu cầu thực tế cần xác định phụ thuộc lượng bột giấy tuyển G theo số yếu tố chuẩn số cịn lại với số mũ chúng chập vào số hạng C, C 5.2.5 Xác định tham số mơ hình vật lý: Để xác địnhcác tham số mơ hình ta cần làm thực nghiệm để giải hệ phương trình: G = lg C1 i + lg 1i + lg 2i + lg 4i + 14 lg 14i V i lg Trong đó: i – thí nghiệm thứ i C1, , , , 14 - Các tham số mơ hình vật lý Để mơ tả tham số mơ hình ta cần làm thí nghiệm độc lập, điểm thí nghiệm với thơng số nằm vùng điều kiện biên xác định mơ hình thống kê tốn học Kết thí nghiệm đưa bảng sau, chất trợ tuyển dùng thí nghiệm Bufloc: Bảng 5.3: Kết thí nghiệm No D, m CB CC, y V.103 G.103 t n.103 g kg/m3 m3/s kg/s s kg/s m/s2 kg/m3 kg/m 0,2 1,633 0,865 1,5 0,548 4,267 1800 0,060 9.81 0,2 1,650 0,752 1,4 0,960 3,742 2400 0,080 9.81 0,2 1,668 0,824 1,6 1,361 7,033 1200 0,083 9.81 0,2 1,610 0,763 1,2 0.267 2,823 3000 0,040 9.81 0,2 1,680 0,782 1,3 1,600 3,326 2700 0,088 9.81 67 Đồ án tốt nghiệp Từ kết thí nghiệm ta tính giá trị chuẩn số: Bảng 5.4: Giá trị chuẩn số: No G V 0,768 461,816 1,406.10-4 2740 0,9186 0,848 620,606 1,875.10-4 4800 0,8485 0,844 636,930 0,937.10-4 6805 0,9592 0,847 318,012 2,343.10-4 1335 0,7500 0,898 670,476 2,109.10-4 8000 0,7738 π1 = D7 n CB VN2 π2 = t.VN D2 π4 = V VN D 14 = y CB Căn vào số liệu bảng 5.4 ta thiết lập hệ phương trình sau: -0,115= lgC1 + 2,664 - 3,852 + 3,438 - 0,037 14 -0,072= lgC1 + 2,793 - 3,727 + 3,681 - 0,071 14 -0,074= lgC1 + 2,804 - 4,028 + 3,833 - 0,018 14 -0,072= lgC1 + 2,502 - 3,630 + 3,125 - 0,125 14 -0,047= lgC1 + 2,826 - 3,676 + 3,903 - 0,111 14 Giải hệ phương trình ta có: logC1 = 0,098 ; = -0,185 ; = 0,079 ; = 0,164 ; 14 = -0,55 Như mơ chuyển quy mơ q trình xử lý nước thải theo phương pháp tuyển chất trợ tuyển Bufloc: 68 Đồ án tốt nghiệp G = 1,25 V D n CB VN 0,185 t.VN D2 0,079 V VN D 0,164 y CB 0,55 Qua phương trình chuẩn số ta thấy: - Lượng bột giấy thu hồi tỷ lệ thuận với nồng độ bột giấy ban đầu có nước thải để có hiệu suất cao ta tăng nồng độ bột giấy nước thải đầu vào.Tuy nhiên điều ngược với mục đích cơng đoạn tuyển Do mang tính lý thuyết Lượng bột giấy thu hồi tỷ lệ nghịch với lưu lượng khơng khí sục vào nồng độ chất trợ tuyển tính tốn lượng khơng khí sục vào nồng độ chất trợ tuyển xác - Lượng bột giấy thu hồi tỷ lệ thuận với thời gian lưu thiết bị để thu hồi bột giấy nhiều ta cần phải tăng thời gian lưu đến khoảng cho phép Khoảng biến thiên chuẩn số xác định từ điều kiện biên cụ thể sau: - Nồng độ hóa chất trơ tuyển Bufloc: 0,12 % - 0,16 % Thời gian lưu: 20 phút – 60 phút Lưu lượng sục khí: 1,2 lít/phút – 5,4 lít/phút 69 Đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG VI KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN - Đã đưa phương trình hồi quy cho phép cho xử lý nước thải sau công đoạn lắng phương pháp tuyển điểm tối ưu: Thí nghiệm xây dựng điểm làm việc tối ưu trình xử lý cụ thể sau: Nồng độ hóa chất trơ tuyển Bufloc: 0,155 % Thời gian lưu: 45 phút - Lưu lượng sục khí: 5,2 – 5,4 lít/phút Nước thải sau xử lý tuyển điểm làm việc tối ưu giảm COD BOD5 tương đối nhiều, không đạt tiêu chuẩn nước thải công nghiệp giảm thời gian đáng kể cho xử lý sinh học từ 36 xuống 20 giờ, đạt - tiêu nước thải công nghiệp cột B Đã đưa mơ hình chuyển quy mơ cho xử lý nước thải sau công đoạn lắng phương pháp tuyển nổi: G = 1,25 V D n CB VN 0,185 t.VN D2 0,079 V VN D 0,164 y CB 0,55 Từ ta thấy để hiệu xử lý tốt cần: - Sử dụng chất trợ tuyển với nồng độ xác Tăng thời gian lưu thiết bị 70 Đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG VII ĐỀ XUẤT THIẾT KẾ THIẾT BỊ TUYỂN NỔI TRONG DÂY CHUYỀN XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHO CƠNG TY GIẤY BÌNH MINH 7.1 Thiết kế bể tuyển nổi: Tấm chắn Tấm gạt bọt Ống tháo bùn Buồng phân phối Máng Nước thải Nước thải tuần hoàn Ống dẫn nước thải Bùn tháo Các thông số đầu vào bể tuyển nổi: Sau nước thải xử lý qua công đoạn lắng, hàm lượng chất gây ô nhiễm nước thải giảm, cụ thể theo bảng đây: 71 Đồ án tốt nghiệp STT Thông số Đầu vào Thời gian xử lý 24h Lưu lượng q ( m /h) 7,5 pH 6,5 – 7,5 BOD5 1782 COD 2160 TSS 390 - Chọn thiết kế bể tuyển hình trụ có tiết diện trịn - Chọn hiệu suất thu hồi bột phương pháp 85% Thời gian lưu nước bể tuyển nổi: t = 45 phút - Tốc độ xích cào bột: 1,5 – m/phút Thể tích bể tuyển nổi: – 25 m3 Tải trọng bề mặt: – 10 m3/m2.h - Lượng khơng khí tiêu thụ: 15 – 50 lít/phút Thể tích bể tuyển tính theo cơng thức: V = Q.t = 0,75.7,5 = 5,625 m3 Chọn bể tuyển hình trụ, có tiết diện trịn, xây bê tong cốt thép Tải trọng chất thải rắn bể là: Vr = TSS = kg/m2.h F Trong đó: TSS – hàm lượng chất rắn lơ lửng có nước thải, kg/m3 TSS = 390.10-3.10 = 3,9 kg/m3 F – Diện tích bề mặt bể tuyển nổi, m2 72 Đồ án tốt nghiệp Chọn tải trọng chất thải rắn Vr = 1,5 kg/m2.h Từ ta có: F = 3,9 TSS = = 2,6 m3 1,5 Vr Bán kính bể là: R = F 2, = = 0,91m 3,14 Chọn thiết bị tuyển có bán kính là: R = 1,0 m Chiều cao bể tuyển : htn = 5, 625 V = = 2,16 m 2, F Chọn chiều cao bể tuyển là: 2,0m chiều cao bảo vệ là: 0,2m Tải trọng bể: Vn = Q m /m h F Thay số vào ta có: Vn =3,85m3/m2.h Như ta thấy m3/m2.h < Vn < 10 m3/m2.h Suy thỏa mãn yêu cầu 7.2 Tính tốn bể hịa trộn chất trợ tuyển Chọn chất trợ tuyển Bufloc, hợp chất hữu cao phân tử, dạng viên màu trắng, có đặc tính Cationic cao, nồng độ hòa tan 0,1 – 0,3%, tỷ trọng d = 0,65 g/cm3 Lượng hóa chất trợ tuyển cần sử dụng: g/m3 nước thải Lượng hóa chất sử dụng là: mctt = 5.7,5 = 37,5 g/h 73 Đồ án tốt nghiệp Pha dung dịch hóa chất trợ tuyển với nồng độ: 0,155% Khối lượng dung dịch chất trợ tuyển tiêu tốn là: mdd = mctt 37,5 = = 24200 g 0,155% 0,155% Thể tích dung dịch chất trợ tuyển tiêu tốn là: Vdd = 24200 mdd = = 37220 cm3 = 37,2 lít 0, 65 d Chọn lưu lượng bơm định lượng hóa chất trợ tuyển là: 40 lít/h Thiết kế ngăn pha hóa chất trợ tuyển chứa lượng hóa chất trợ tuyển đủ sử dụng ngày Thể tích dung dịch tiêu tốn ngày là: V = 24h.40lít/h = 960 lít = 0,96 m3 Chọn ngăn pha hóa chất trợ tuyển tích là: 1,0 m3, có kích thước cụ thể sau:1,0x1,0x1,0 7.3 Thiết kế bể chứa dung dịch bột Phần bọt hệ thống cần gạt bọt mặt gạt vào máng thu mặt theo ống dẫn xuống bể chứa dung dịch bọt có tác dụng chứa ổn định bọt Lượng chất rắn lơ lửng thu h là: mr = 85%.SS.Q Với SS = 390 mg/l = 390 g/m3 Q = 7,5 m3/h 74 Đồ án tốt nghiệp mr = 0,85.390.7,5 = 2486,25 g/h = 2,49 kg/h Bột thường có nồng độ 2% ( thường có nồng độ từ – 3%), khối lượng dung dịch bột thu là: mđ = mr 2, 49 = = 124,5 kg 2% 2% Coi tỷ trọng dung dịch bột gần nước kg/dm3, nên ta tính thể tích dung dịch bột thu là: Vb = mdd = 124,5 dm3 = 0,1245 m3 d Dung dịch bột chứa bể chứa 10 cho ổn định Chọn thể tích ngăn chứa 1,5 m3 Chọn bể tuyển hình trụ có tiết diện trịn chiều cao 1,0m đường kính 1,4m 7.4 Tính lƣợng khơng khí cấp cho bể tuyển Lượng khơng khí cần cấp cho bể tuyển nổi: Áp dụng công thức: A 0, 03 G A – lượng khơng khí hịa tan vao nước cần xử lý G – lượng chất rắn lơ lửng tách khỏi nước thải G = 85%.SS.Q.24 = 0,85.390.7,5.24 = 59,7 kg/ngày A = 17,9 kg/ngày = 0,75 kg/h Thể tích khơng khí cần cấp: V= 0,74 = 0,657 m3/h 1,135 75 Đồ án tốt nghiệp Lượng khơng khí cấp cho m3 nước thải là: Vkk = 0,657.1000 = 87,6 lít/h 7,5 Bảng 7.2 Kết thiết kế bể tuyển STT Hạng mục Bể tuyển Bể hịa hóa chất trợ tuyển Bể chứa dung dịch bột Kích thước Thể tích 5,625m3 Bán kính 1,0m Chiều cao hiệu dụng 2,0m Chiều cao bảo vệ 0,2m Thể tích 1,0 m3 Kích thước 1,0x1,0x1,0 Thể tích 1,5 m3 Kích thước R = 0,7m h =1,0m 76 Đồ án tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Minh Tuyển,Phạm Văn Thiêm, Kỹ thuật hệ thống công nghệ hóa học, Tập 1: Cơ sở mơ hình hóa q trình cơng nghệ hóa học, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội, năm 2001 Nguyễn Minh Tuyển,Phạm Văn Thiêm, Kỹ thuật hệ thống cơng nghệ hóa học, Tập 2: Tối ưu hóa q trình cơnghệ hóa học, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội, năm 2001 Vi Thị Mai Hương, Luận văn thạc sĩ khoa học: Đánh giá trạng môi trường công ty phần giấy Hồng Văn Thụ, thiết kế hệ thống xử lý nước thải đề xuất định hướng cải tạo hệ thống xử lý nước thải có Công ty, Hà Nội, năm 2007 Nguyễn Văn Phước, Xử lý nước thải phương pháp sinh học,NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội, năm 2006 Ngyễn thị Thu Thủy, Xử lý nước cấp sinh hoạt công nghiệp, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội, năm 2005 Nguyễn Minh Tuyển, Mơ hình hóa tối ưu hóa cơng nghệ hóa học, Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội, năm 1981 Hoàng Tuấn Bằng, Luận văn tiến sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải có dầu dạng nhũ tương, Hà Nội, năm 2008 Lâm Vĩnh Sơn, Bài giảng xử lý nước thải, Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí minh, năm 2002 Trịnh Xn lai, Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải , Cơng ty cấp nước số 2, NXB Xây Dựng, Hà Nội, năm 2000 10 Tập thể tác giả, Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường sản xuất tiểu thủ công nhiệp, Sở khoa học công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2000 11 Tạp chí phát triển khoa học công nghệ, Số 12, Tháng 05 năm 2009 77