ĐATN thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty thuộc da, thuyết minh và bản vẽ

Chương 1 : ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Sự cần thiết của đề tài ........................................................................................... 1 1.2 Mục tiêu của đề tài ................................................................................................ 2 1.3 Phạm vi ứng dụng của đề tài ................................................................................. 2 Chương 2 : TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan về ngành Thuộc da ............................................................................... 3 2.2 Tổng quan về Công ty Thuộc da Đặng Tư Ký ....................................................... 7 2.2.1 Giới thiệu chung về công ty ........................................................................... 7 2.2.2 Công nghệ sản xuất của công ty .................................................................... 8 2.2.2.1 Sơ đồ qui trình công nghệ ................................................................... 8 2.2.2.2 Mô tả qui trình thuộc da ..................................................................... 9 2.3 Thành phần và tính chất nước thải thuộc da ........................................................ 10 2.3.1 Nước thải và các đặc tính của nước thải ...................................................... 10 2.3.2 Chất thải rắn ................................................................................................. 16 2.3.3 Khí thải ......................................................................................................... 16 2.4 Tác động của nước thải thuộc da tới môi trường và sự cần thiết phải xử lý ..................................................................................... 17 iii Chương 3 : CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI THUỘC DA 3.1 Các phương pháp giảm thiểu ô nhiễm thuộc da .................................................. 18 3.2 Các phương pháp xử lý nước thải thuộc da........................................................... 20 3.2.1 Xử lý nước thải chứa sulfide S2 ................................................................... 21 3.2.2 Xử lý nước thải chứa crôm Cr3+ ................................................................... 22 3.2.3 Xử lý hàm lượng cặn lơ lửng bằng phương pháp keo tụ – tạo bông ............. 22 3.2.3.1 Cách tiến hành thí nghiệm Jartest .................................................... 23 3.2.3.2 Kết quả và nhận xét ......................................................................... 23 3.3 Đề xuất công nghệ xử lý nước thải thuộc da ....................................................... 27 3.3.1 Sơ đồ qui trình công nghệ ............................................................................ 28 3.3.2 Thuyết minh qui trình công nghệ ................................................................. 29 Chương 4 : TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4.1 Mương dẫn và song chắn rác ............................................................................... 32 4.1.1 Tính toán mương dẫn đoạn trước song chắn rác .......................................... 32 4.1.2 Tính toán song chắn rác ............................................................................... 33 4.1.3 Tính toán mương dẫn đoạn sau song chắn rác ............................................. 35 4.2 Bể thu gom nước thải thuộc crôm ........................................................................ 36 4.3 Bể trộn và bể lắng thu hồi crôm từ nước thải ...................................................... 38 4.3.1 Bể trộn cơ khí ............................................................................................... 38 . 4.3.2 Bể lắng kết tủa crôm .................................................................................... 40 4.4 Bể điều hòa ......................................................................................................... 43 4.5 Tính toán quá trình keo tụ – tạo bông ................................................................. 48 4.5.1 Bể hòa tan và bể định lượng phèn ................................................................ 48 4.5.2 Bể trộn cơ khí ............................................................................................... 50 4.6 Bể keo tụ – tạo bông kết hợp lắng ly tâm đợt 1 ................................................... 53 4.7 Bể Aerotank ........................................................................................................ 60 4.8 Bể lắng ly tâm đợt 2 ............................................................................................ 73 4.9 Sân phơi bùn ........................................................................................................ 77 iv Chương 5 : KHÁI TOÁN CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 5.1 Vốn đầu tư cho từng hạng mục công trình ............................................................ 80 5.1.1 Phần xây dựng ............................................................................................. 80 5.1.2 Phần thiết bị ................................................................................................. 81 5.2 Chi phí quản lý và vận hành ................................................................................ 82 5.2.1 Chi phí nhân công ........................................................................................ 82 5.2.2 Chi phí hóa chất ........................................................................................... 82 5.2.3 Chi phí điện năng ......................................................................................... 82 5.3 Tổng chi phí đầu tư .............................................................................................. 83 Chương 6 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................... 84

Sự cần thiết của đề tài

Môi trường sống hiện nay đang là vấn đề được nhiều người quan tâm, chủ yếu do nhu cầu cuộc sống ngày càng cao Tại Việt Nam, trong bối cảnh Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa, nền kinh tế thị trường đã thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là ngành thuộc da Da thuộc từ lâu đã trở thành sản phẩm thời trang ưa chuộng, dẫn đến sự hình thành và phát triển của nhiều nhà máy lớn như Công ty Da giày Hà Nội, Xí nghiệp Thuộc da Thái Bình, và Công ty Da Sài Gòn Ngoài ra, còn hàng ngàn cơ sở thuộc da truyền thống nằm xen kẽ trong các khu dân cư Sự phát triển này không chỉ mang lại hàng tỉ đôla mỗi năm từ xuất khẩu sản phẩm da giày mà còn tạo ra hàng nghìn việc làm cho người lao động.

Ngành công nghiệp thuộc da đặc biệt với quy trình hóa lý phức tạp, sử dụng nguyên liệu sống và hóa chất đa dạng, bao gồm cả chất hữu cơ và vô cơ Tuy nhiên, ngành này cũng là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Ngoài việc thải ra chất thải rắn, lỏng và khí, thuộc da còn phát sinh mùi hôi khó chịu từ sự phân hủy protein và hóa chất sử dụng trong quá trình sản xuất, đặc biệt là mùi khí hydrosunfua từ việc tẩy lông và ngâm vôi da nguyên liệu.

Ngành thuộc da hàng năm thải ra một lượng lớn hóa chất và tiêu thụ từ 80 đến 100 m³ nước cho mỗi tấn da tươi Điều này không chỉ gây ô nhiễm hữu cơ mà còn tạo ra cặn lơ lửng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường.

Chương 1: Đặt Vấn Đề về ô nhiễm từ nước thải chưa qua xử lý có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng, với hàm lượng cặn lơ lửng cao làm tắc nghẽn hệ thống thoát nước Nước thải có BOD cao và cặn dễ phân hủy sẽ tiêu thụ oxy hòa tan, dẫn đến thiếu hụt oxy và ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái thủy sinh Đặc biệt, hàm lượng crôm cao trong nước thải thuộc da là mối nguy hiểm cho sức khỏe con người và động vật Để giảm thiểu ô nhiễm và chi phí xử lý, các cơ sở cần hiểu rõ công nghệ xử lý nước thải thuộc da Bài viết này sẽ đề xuất các giải pháp xử lý ô nhiễm phù hợp với điều kiện hiện tại của các cơ sở thuộc da tại Thành phố Hồ Chí Minh, cụ thể là cho công ty thuộc da Đặng.

Mục tiêu của đề tài

Đề tài nhằm vào 2 mục tiêu chính :

Nghiên cứu công nghệ sản xuất trong ngành thuộc da giúp xác định rõ các thành phần và tính chất của nước thải, đồng thời đánh giá tác động của chúng đến môi trường tự nhiên Dựa trên thực trạng không gian hạn chế của các cơ sở thuộc da, cần đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp Từ đó, tiến hành tính toán và thiết kế chi tiết cho từng công trình đơn vị, cũng như lập khái toán tổng thể cho toàn bộ hệ thống xử lý nước thải.

Phạm vi ứng dụng của đề tài

Công ty thuộc da Đặng Tư Ký chuyên sản xuất các loại da muối cao cấp, chủ yếu là da bũ nhập khẩu từ Mỹ, phục vụ cho các sản phẩm giày dép, túi xách và áo khoác Đề tài này cũng có thể áp dụng cho các cơ sở thuộc da tương tự trên toàn quốc.

TOÅNG QUAN

Tổng quan về ngành Thuộc da

Ngành thuộc da là một trong những ngành sản xuất lâu đời nhất trên thế giới và tại Việt Nam, luôn gắn liền với chăn nuôi gia súc và chế biến thịt Đặc biệt, ngành da giày đã đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển của ngành thuộc da Da giày không chỉ là một ngành hàng chiến lược mà còn có tiềm năng lớn, khả năng cạnh tranh cao với các sản phẩm nước ngoài trong quá trình hội nhập kinh tế.

Vào tháng 5/2004, kim ngạch xuất khẩu của ngành Da – Giày đạt 220 triệu USD, tăng 105,8% so với cùng kỳ năm 2003 Dự báo trong 6 tháng đầu năm, ngành này sẽ đạt kim ngạch xuất khẩu 1,265 tỷ USD, với EU là thị trường chính chiếm khoảng 80%, tiếp theo là Hoa Kỳ, Nhật Bản, Canada và các quốc gia khác.

Mục tiêu của ngành giày dép Việt Nam là tăng trưởng nhanh về khối lượng và kim ngạch xuất khẩu vào EU, đồng thời đẩy mạnh xuất khẩu sang thị trường Mỹ sau khi ký kết Hiệp định Thương mại Việt - Mỹ, với kim ngạch đạt 305.28 triệu USD vào năm 2003 Dự kiến đến năm 2010, tỷ lệ xuất khẩu giày dép Việt Nam sẽ gia tăng vào Nhật Bản và các nước Đông Á.

Ngành Da – Giày phát triển mạnh mẽ đã thúc đẩy sự tiến bộ của ngành Thuộc da, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng Hiện nay, ngành Thuộc da Việt Nam đã hiện đại hóa, không còn sử dụng da kém chất lượng mà thay vào đó là áp dụng công nghệ tiên tiến để thuộc các loại da cao cấp nhập khẩu, phục vụ thị trường tiêu dùng hàng “xịn” trong nước và quốc tế.

Thuộc da là quá trình biến đổi da động vật để tăng cường độ bền, giúp da không bị cứng hay giòn khi lạnh, đồng thời không bị nhăn hoặc thối rữa khi gặp ẩm và nóng Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, da có thể được thuộc dưới các điều kiện môi trường, công nghệ và hóa chất khác nhau Nguyên liệu chính trong ngành công nghiệp thuộc da thường là da động vật, chẳng hạn như da bò.

Hình 2.1 – Sơ đồ công nghệ thuộc da

Bảo quản Rửa, hồi tươi Taồy loõng, ngaõm voõi Xén diềm, nạo thịt và xẻ

Khử mỡ, tẩy nhờn Tẩy vôi, làm mềm Ép nước, ty, bào Thuộc crôm

Thuộc lại, nhuộm ăn dầu

EÙp saáy, xeùn meùp, hoàn thiện, đánh bóng

Cấu trúc của da động vật :

Gồm 4 lớp : lớp ngoài cùng là lớp lông, lớp tiếp theo là biểu bì ( epidermis ), kế đó là lớp bì cật ( corium ) có cấu tạo từ các protein dạng sợi như sợi collagen, elastin và lớp cuối cùng là lớp bạc nhạc, mỡ

Trong 4 lớp trên chỉ có lớp thứ 3 là lớp cật được sử dụng cho thuộc da Các lớp khác được tách ra khỏi lớp cật bằng các quá trình cơ học, hóa học ( giai đoạn tiền xử lý da ) Lớp da cật được thuộc bằng các chất thuộc như tanin, crôm để chuyển hóa da sống thành da thành phẩm có độ bền, không bị phân hủy trong điều kiện bình thường

Công nghệ thuộc da gồm các bước sau :

Bảo quản bằng cách ướp muối hay sấy khô ( thông thường dùng phương pháp ướp )

Hồi tươi để lấy lại lượng nước đã mất trong quá trình bảo quản, thường sau hồi tươi lượng nước trong da chiếm từ 70 – 80%

Ngâm vôi và sử dụng Na2S để tẩy lông giúp thủy phân các protein xung quanh chân lông, làm cho chân lông trở nên lỏng, mềm và dễ dàng tách ra khỏi da.

Xén diềm, nạo thịt bằng phương pháp cơ học để tách phần lông còn lại, diềm và thịt bạc nhạc, sau đó xẻ da và xén tỉa

Khử vôi và làm mềm da nhằm loại bỏ lượng vôi dư thừa, giúp ngăn chặn tình trạng da cứng và tạo điều kiện cho hóa chất dễ dàng thẩm thấu vào da.

Làm xốp là tạo môi trường pH thích hợp để các chất thuộc dễ khuếch tán vào da và liên kết với các phân tử collagen

Thuộc da là quá trình sử dụng hóa chất như tanin (có thể là tanin tự nhiên hoặc nhân tạo) và hợp chất crôm để xử lý da, giúp cố định chúng trong cấu trúc collagen Quá trình này không chỉ ngăn ngừa sự thối rữa của da mà còn mang lại những tính chất cần thiết để phù hợp với mục đích sử dụng.

Quá trình thuộc da bằng crôm yêu cầu thời gian ngâm vôi dài hơn và thời gian làm mềm da ngắn hơn so với phương pháp thuộc tanin Hóa chất sử dụng trong quá trình thuộc này chủ yếu là các muối crôm (III), chẳng hạn như Cr2(SO4)3.

Cr(OH)SO4, Cr(OH)Cl2 Nồng độ muối crôm trong dung dịch thuộc thường là 8%, tương ứng với 25 – 26% Cr2O3

Môi trường thuộc da có pH từ 2.5 đến 3 và thời gian thuộc kéo dài từ 4 đến 24 giờ Quy trình thuộc crôm thường được sử dụng để sản xuất da mềm, trong khi thuộc tanin chủ yếu để tạo ra da cứng Tanin thảo mộc được chiết xuất từ các nguồn thực vật như thông, tùng, và sồi Tanin nhân tạo, hay còn gọi là syntan, là phức chất của phenolsunphonic axit và formaldehit Thời gian thuộc tanin có thể kéo dài từ vài tuần đến vài tháng, tùy thuộc vào yêu cầu chất lượng của da.

Sau khi thuộc da, quá trình ủ giúp cố định chất thuộc và ép để tách nước Da sau đó được làm mềm bằng dầu thực vật hoặc dầu động vật, nhằm loại bỏ nếp nhăn và nén cho da phẳng Tiếp theo, da được sấy khô, đánh bóng và nhuộm bằng thuốc nhuộm để tạo màu theo yêu cầu sử dụng.

Thành phần và tính chất nước thải thuộc da

Ngành công nghiệp da giày hàng năm tiêu thụ khoảng 2 triệu tấn da sống và sản xuất 317 triệu m² da thành phẩm, dẫn đến một lượng chất thải đáng kể.

Ngành thuộc da đối mặt với nhiều vấn đề môi trường nghiêm trọng, bao gồm ô nhiễm từ nước thải, chất thải rắn, và ô nhiễm không khí, đất và nước mặt Việc sử dụng, lưu trữ và vận chuyển các hóa chất độc hại trong ngành này không chỉ gây hại cho môi trường mà còn ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người Hầu hết các hóa chất như chất diệt côn trùng, chất hoạt động bề mặt và dung môi hữu cơ đều có tính độc hại cao và khó phân hủy.

Một tấn da sống sau khi được thuộc xong phát sinh đến 600 kg chất thải rắn,

25 – 80 m 3 nước thải chứa khoảng 100 kg BOD và 250 kg COD Chưa kể còn có 500 kg các hóa chất khác thải ra

2.3.1 Nước thải và các đặc tính của nước thải

Trong công nghệ thuộc da, hầu hết các công đoạn đều sử dụng nước, với mức tiêu thụ nước dao động từ 25 đến 80 m³ cho mỗi tấn da nguyên liệu.

Lượng nước thải thường tương đương với lượng nước tiêu thụ, trong khi tải lượng và thành phần các chất ô nhiễm nước phụ thuộc vào lượng hóa chất sử dụng và chất tách ra từ da Định mức hóa chất và nước tiêu thụ trong công nghệ thuộc da được tóm tắt trong các bảng 2.1, 2.2 và 2.3 Đặc tính nước thải cùng các thành phần ô nhiễm của công ty Đặng Tư Ký được trình bày trong bảng 2.4 và hình 2.1.

Trong quá trình bảo quản da sống, muối ăn NaCl đóng vai trò quan trọng trong việc ướp, với lượng muối sử dụng từ 100 đến 300 kg cho mỗi tấn da Đặc biệt, trong điều kiện thời tiết nóng ẩm, việc sử dụng muối càng trở nên cần thiết để đảm bảo chất lượng da.

Na2SiF6 được sử dụng như một chất sát trùng hiệu quả Nước thải từ quá trình này bao gồm nước rửa da trước khi ướp muối (nếu có), và chứa nhiều tạp chất như bẩn, máu mỡ, và phân động vật.

Trước khi tiến hành các công đoạn tiền xử lý, da muối cần được rửa sạch để loại bỏ muối và tạp chất Sau đó, da được ngâm trong nước từ 8 đến 12 giờ để hồi tươi Trong quá trình hồi tươi, có thể bổ sung các chất tẩy như NaOCl và Na2CO3 để loại bỏ mỡ và duy trì chất lượng da.

Chửụng 2 : Toồng Quan lục chứa các protein tan như albumin, các chất bẩn bám vào da và có hàm lượng muối NaCl cao Do có chứa lượng lớn các chất hữu cơ ở dạng tan và lơ lửng, độ pH thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn nên nước thải của công đoạn này rất nhanh bị thối rữa

Nước thải từ quá trình ngâm vôi và khử lông có tính kiềm cao với pH từ 11 đến 12.5 Nếu pH thấp hơn 11, keratin và collagen trong da sẽ bị thủy phân, trong khi pH cao hơn 13 có thể gây rộp da và làm cho lông trở nên giòn, khó tách Nước thải này chứa các thành phần như muối NaCl, vôi, chất rắn lơ lửng (bao gồm lông vụn và vôi), chất hữu cơ, và sunfua S2-.

Công đoạn khử vôi và làm mềm da sử dụng lượng nước lớn kết hợp với muối (NH4)2SO4 hoặc NH4Cl để tách vôi còn bám trong da Quá trình này sử dụng men tổng hợp hoặc men vi sinh, tác động đến cấu trúc da và tạo độ mềm mại cho sản phẩm Nước thải từ công đoạn này có tính kiềm, chứa hàm lượng chất hữu cơ cao do protein trong da hòa tan và có nitơ ở dạng amon hoặc amoniac.

Trong quá trình làm xốp, các hóa chất như acid acetic, acid sulfuric và acid formic được sử dụng để ngăn chặn hoạt động của enzyme, tạo ra môi trường có pH từ 2.8 đến 3.5, giúp khuếch tán chất vào da hiệu quả Công đoạn làm xốp thường liên quan đến quy trình thuộc crôm, và nước thải từ quá trình này có tính acid cao.

Nước thải của công đoạn thuộc mang tính acid và có hàm lượng Cr 3+ cao ( khoảng

100 – 200 mg/l ) nếu thuộc crôm và BOD5 rất cao nếu thuộc tanin ( khoảng 6000 –

Nước thải chứa crôm có nồng độ lên đến 12000 mg/l và thường có màu xanh, trong khi nước thải từ tanin lại có màu tối và phát ra mùi khó chịu Các công đoạn như ép nước, nhuộm, trung hòa, ăn dầu và hoàn thiện thường tạo ra nước thải với lưu lượng nhỏ và tính chất gián đoạn.

Nước thải thuộc da thường có độ màu cao và chứa nhiều chất rắn lơ lửng (SS) cùng hàm lượng ô nhiễm hữu cơ (BOD) lớn Các dòng thải từ quy trình hồi tươi, ngâm vôi và khử lông có tính kiềm, trong khi nước thải từ quá trình làm xốp và thuộc lại mang tính acid Ngoài ra, nước thải này còn chứa các chất độc hại như sunfua, crom và dầu mỡ.

Bảng 2.1 – Định mức hóa chất sử dụng và lượng nước tiêu thụ trong công nghệ thuộc da ( kg / 100 kg da nguyeõn lieọu )

Hóa chất Sản xuất da cứng Sản xuất da mềm

Chất hoàn thiện dung môi hữu cơ

Bảng 2.2 – Lượng nước thải phát sinh trong quá trình thuộc da của công ty Đặng

Tư Ký, với công suất 3 tấn / ngày

(Nguồn – công ty Đặng Tư Ký)

Công đoạn Lượng nước thải phát sinh

Hoài tửụi Ngaõm voõi, taồy loõng Khử vôi, rửa nước Làm mềm/làm xốp Tẩy nhờn

Bảng 2.3 – Lượng nước sử dụng của từng loại sản phẩm

(Nguồn – Trung tâm thông tin Kinh tế và Khoa học Kỹ thuật – Bộ Công nghiệp nhẹ)

Loại sản phẩm Phương pháp thuộc Lượng nước thải

Croâm Croâm + Tannin Croâm Croâm Croâm + Tannin Tannin Aldehyt Kết hợp Daàu Kết hợp

Bảng 2.4 – Đặc tính nước thải của công ty Đặng Tư Ký

Thông số Các công đoạn khác Ngâm vôi Thuộc crôm pH

Lưu lượng 230 m 3 /ngày 50 m 3 /ngày 20 m 3 /ngày

Dòng vào Các công đoạn Dòng thải

Da nguyeõn lieọu Ép nước, ty, bào

Rửa, bảo quản, ướp muối Rửa – ngâm ( hồi tươi )

Taồy loõng, ngaõm voõi Xén diềm, nạo thịt và xẻ

Khử mỡ, tẩy nhờn Tẩy vôi, làm mềm

Trung hòa, thuộc lại, nhuộm ăn dầu

Hoàn thiện, ép sấy, xén mép, đánh bóng

H 2 O, NaOH, syntan, thuốc nhuộm, axit formic, dầu động thực vật

(tanin), chaỏt dieọt khuaồn, Na 2 CO 3

Nước thải chứa NaCl, màu, SS, DS, các chất hữu cơ dễ phân hủy

H 2 O, NaOCl, N chất hoạt động bề m a 2 CO 3 , ặt

Na 2 S, Ca(OH) 2 , H 2 O Nước thải kiềm chứa NaCl, vôi, lông, các chất hữu cơ,

Nước rửa, muối, chất sát trùng, Na 2 SiF 6

Nước thải chứa màu, các chất hữu cơ, protein, chaát beùo

Nước thải kiềm chứa vôi, các hóa chất, protein, chất hữu cơ

BOD, COD, SS, chaát beùo

Nước thải có tính axit, chứa NaCl, các axit

Nước thải chứa crôm và chất thuộc tanin thực vật…

Nước thải chứa crôm và chất thuộc tanin, tính axit

Nước thải chứa các h chaát croâm, daàu, synta tính axit, độ màu óa n,

Nước ép chứa các hóa chất thuộc da, chất phủ bề mặt, thuốc nhuộm

Nước, chất phủ bề mặt (oxyt kim loại), sơn, chất tạo màng

Quá trình sản xuất phát sinh nhiều loại chất thải từ các công đoạn như tẩy lông, nạo bạc nhạc, xén tỉa rìa da, bào và da vụn Những chất thải này chủ yếu là các chất hữu cơ, dễ lên men và có thể gây mùi hôi, ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường làm việc và xung quanh Do đó, việc xử lý và tái sử dụng chất thải rắn là rất cần thiết để bảo vệ môi trường và sức khỏe cho công nhân.

Hiện tại, công ty chưa áp dụng biện pháp xử lý hiệu quả cho chất thải, chủ yếu chỉ đổ tại các bãi rác mà không qua xử lý Tuy nhiên, công ty đã tận dụng các mảnh da dư thừa để sử dụng cho các bộ phận phụ như lớp lót bên trong túi xách và giày dép.

Bảng 2.5 – Nguồn phát sinh chất thải rắn công ty Đặng Tư Ký

Công đoạn Lượng phát sinh (kg)

Chất thải rắn từ quá trình tách crôm

Tác động của nước thải thuộc da tới môi trường và sự cần thiết phải xử lý

Các cơ sở thuộc da thường gặp vấn đề ô nhiễm mùi và nước thải do các thành phần bị loại bỏ mà không qua xử lý Việc sử dụng nhiều hóa chất tổng hợp như thuốc diệt côn trùng, thuốc nhuộm và dung môi hữu cơ không chỉ độc hại mà còn khó phân hủy, gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người và môi trường Do đó, nếu nước thải thuộc da không được xử lý đúng cách, nó sẽ tác động nghiêm trọng đến nguồn tiếp nhận.

Chất thải thuộc da chưa qua xử lý làm giảm chất lượng nước mặt, gây mùi khó chịu do phân hủy các chất hữu cơ và giảm lượng oxy, ảnh hưởng đến môi trường sống của thủy sinh Nguồn nước còn bị nhiễm mặn do muối vô cơ, tăng áp suất thẩm thấu và độ cứng Sự phóng thích hợp chất Nitơ dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa, trong khi các vi khuẩn gây bệnh như B.anthrax tồn tại trong nước Độ đục và màu sắc của nước cũng ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của rong tảo.

Nước thải chứa hàm lượng SS cao, bao gồm các thành phần vô cơ và hữu cơ như vôi, lông và thịt, gây ô nhiễm dòng tiếp nhận và ảnh hưởng đến các loài cá cũng như sinh vật phù du Các chất độc hại như Sunfua tạo ra khí H2S có mùi khó chịu, Ammonia gây độc cho cá, và Nitrat với nồng độ cao ảnh hưởng xấu đến sức khỏe Ngoài ra, Faecal Coliform, Crôm gây dị ứng và ảnh hưởng đến sức khỏe tim mạch, Sulfate làm ăn mòn cống rãnh, và Chloride hủy hoại đất trồng khi nồng độ cao Nước thải từ ngành thuộc da nếu thấm vào đất sẽ làm đất trở nên cằn cỗi do hàm lượng muối NaCl cao, đồng thời ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng nước ngầm.

Công ty Đặng Tư Ký đã nhận thức rõ tầm quan trọng của việc xử lý nước thải thuộc da trước khi xả ra môi trường, nhằm góp phần bảo vệ môi trường chung của thành phố.

Chương 3 : Các Phương Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Và Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Thuộc Da

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI THUỘC DA

Các phương pháp giảm thiểu ô nhiễm thuộc da

Thể tích nước thải và tải lượng ô nhiễm có thể giảm thiểu bằng cách :

Để giảm thiểu lượng nước sử dụng trong ngành thuộc da và giảm lượng nước thải, cần thực hiện một số biện pháp hiệu quả Đầu tiên, sử dụng thùng chứa có thể tích phù hợp để ngăn ngừa tình trạng nước chảy tràn Thứ hai, lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng giúp theo dõi và xác định lượng nước tiêu thụ ở từng công đoạn, từ đó phát hiện nơi sử dụng nước quá mức Thứ ba, cơ khí hóa các bể châm hóa chất và bể làm đầy nước để tăng hiệu quả sử dụng Thêm vào đó, áp dụng phương pháp rửa ngược, tức là tái sử dụng nước rửa thiết bị cho các công đoạn hồi tươi và rửa da, tránh thay nước liên tục mà chỉ thay khi nước quá bẩn Cuối cùng, cần hạn chế việc sử dụng nước dư thừa trong quá trình rửa da để tiết kiệm tài nguyên nước.

Giảm lượng sulfide S 2- trong công đoạn ngâm vôi tẩy lông

Sulfide có khả năng tạo ra khí H2S với mùi trứng thối, gây khó chịu và ảnh hưởng đến hệ hô hấp Ngay cả ở liều lượng thấp, sulfide có thể gây độc cao và tác động xấu đến sức khỏe con người Vì vậy, việc giảm thiểu lượng sulfide S2- là rất quan trọng Chúng ta có thể thay thế sulfide bằng các enzyme trong quá trình tẩy lông, và chi phí không cao hơn so với sulfide.

Tái sinh hoặc tái sử dụng dung dịch vôi

Trong quá trình tẩy lông, da được ngâm trong vôi ( có chứa Na2S ) Thường thì

Chương 3 : Các Phương Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Và Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Thuộc Da hoàn cần qua hệ thống lưới chắn và lắng cặn ( để loại lông vụn và các rẻo da ) sau đó cần bổ sung thêm vôi, Na2S để đảm bảo nồng độ đầy đủ Do đó lượng sulfide trong nước thải sẽ giảm

Dung dịch vôi có khả năng tuần hoàn từ 10 đến 20 lần, giúp tiết kiệm 26% Na2S, 40% vôi và 50% nước Mặc dù phương pháp này tạo ra nước thải với COD cao và mùi nặng trong giai đoạn ngâm vôi, nhưng nó lại dễ vận hành, không làm thay đổi nhiều quy trình thuộc da và không ảnh hưởng xấu đến chất lượng da thành phẩm.

Tẩy vôi với CO 2 ( thay vì dùng các muối amoni )

Sau khi tẩy lông, cần điều chỉnh pH để giúp da hấp thụ tốt hơn bằng cách sử dụng muối amoni và acid sulfuric loãng Tuy nhiên, quá trình khử vôi có thể sinh ra khí NH3, gây hại cho mắt, mũi và phổi Hỗn hợp amoni trong nước thải cũng độc hại cho cá, do đó cần xử lý trước khi thải bỏ Việc kiểm soát sử dụng muối amoni là cần thiết để bảo vệ môi trường.

CO2 có thể được sử dụng để khử vôi thay cho phương pháp truyền thống, bằng cách phản ứng với vôi để tạo thành đá vôi, đặc biệt phù hợp cho da đã được xẻ mỏng (dày không quá 3mm) Tuy nhiên, phương pháp này gặp nhiều bất lợi như giá thành cao, thời gian khử vôi lâu, và phát thải khí H2S do pH thấp Do đó, việc thêm H2O2 vào quy trình để oxy hóa sulfide là cần thiết nhằm giảm thiểu mùi khó chịu.

Để giảm lượng Cr 3+ trong dòng thải, cần tận dụng tối đa lượng crôm bằng cách sử dụng các chất trợ thuộc như Feliderm CS, giúp giảm thiểu lượng crôm dư thừa và giảm nồng độ crôm trong nước thải Tuy nhiên, việc sử dụng các chất trợ thuộc có cấu tạo phức tạp có thể gây khó khăn trong xử lý crôm và ảnh hưởng đến chất lượng da nếu không được giám sát chặt chẽ Ngoài ra, tái sử dụng dịch thuộc từ mẻ trước cho mẻ sau, kết hợp với hóa chất và chất thuộc mới, cũng là một giải pháp hiệu quả.

Chương 3 : Các Phương Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Và Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Thuộc Da o Tái sinh dịch thuộc : bổ sung các chất có tính kiềm như Na2CO3, NaOH, MgO … vào dịch thuộc để tạo kết tủa Cr(OH)3, sau đó qua lắng gạn và thu được cặn Cr(OH)3 Cặn này được bổ sung vào bể ở cuối giai đoạn làm xốp Các acid trong dung dịch làm xốp sẽ hòa tan Cr(OH)3 Như vậy sẽ làm giảm lượng crôm cần thiết cho công đoạn thuộc Phương pháp này hiệu quả cao ( trên 90% ), dễ vận hành và không ảnh hưởng đến chất lượng da o Cách khác : dịch thuộc crôm dư cùng với nước rửa được bổ sung các chất kiềm để tạo kết tủa và lắng cặn, sau đó bùn lắng đem đi lọc ép Bã lọc được hòa tan trong H2SO4 và tạo thành muối crôm (III) Muối này được sử dụng như chất thuộc mới cho công đoạn thuộc o Thay thế crôm bằng các tác nhân hóa học khác

Nhôm, zirconium, titanium và muối sắt (II) có thể thay thế crôm trong quá trình thuộc da, nhưng chất lượng da sẽ kém hơn, không mềm mại và mỏng như da thuộc bằng crôm Da thuộc crôm còn có khả năng chịu nhiệt tốt, điều này khiến các chất thay thế không phù hợp cho ngành công nghiệp da giày Lợi ích của việc sử dụng các chất thay thế này là có thể thải bỏ chất thải rắn không chứa crôm ra bãi rác mà không cần xử lý, hoặc sử dụng chúng làm phân bón, lợp mái nhà và các sản phẩm da khác.

Các phương pháp xử lý nước thải thuộc da

Nước thải thuộc da có tính phức tạp do chứa các dòng thải với tính chất khác nhau, bao gồm dòng acid và dòng kiềm Sự tương tác giữa các chất ô nhiễm trong dòng thải này có thể gây khó khăn trong quá trình xử lý, làm tăng độ phức tạp của việc xử lý nước thải.

Nước thải thuộc da là loại nước thải công nghiệp chứa nhiều chất ô nhiễm như protein tan, lông và thịt, được tách ra từ da Ngoài ra, nước thải này còn chứa hóa chất sử dụng trong quá trình tiền xử lý, thuộc da và hoàn thiện da Do đó, việc phân dòng thải trước khi xử lý chung là rất cần thiết, đặc biệt là tách riêng dòng thải ngâm vôi chứa sulfide và dòng thải thuộc da chứa crôm.

Để nâng cao hiệu quả xử lý nước thải, cần kết hợp phương pháp hóa – lý, chủ yếu là keo tụ – tạo bông, nhằm loại bỏ phần lớn cặn lơ lửng còn cao Việc này rất quan trọng vì cặn lơ lửng có thể ảnh hưởng đến các công trình xử lý sinh học phía sau, như bể Aerotank Chỉ khi thực hiện đúng quy trình này, nước thải đầu ra mới đạt tiêu chuẩn cho phép.

3.2.1 Xử lý nước thải chứa sulfide S 2-

Oxy hóa S 2- với xúc tác là muối Mn 2+ kết hợp với sục khí

Nước thải chứa sulfide sẽ được đưa vào bể chứa, sau đó bổ sung muối Mn 2+ và thực hiện quá trình thổi khí Qua đó, S 2- sẽ được oxy hóa thành thiosulfate, sulfite và sulfate, những chất này ít hoạt động hơn so với sulfide.

Thời gian thổi khí trong quá trình xử lý nước thải là từ 6 đến 12 giờ, với tỷ lệ 1 m³ không khí cho mỗi phút, tương đương với 20 m³ nước thải mỗi giờ Bể oxy hóa có độ sâu từ 4 đến 6 mét, với diện tích mặt nước cần thiết Lượng muối MnSO4 được sử dụng là khoảng 50 đến 100 g cho mỗi m³ nước thải Có thể áp dụng máy sục khí bề mặt hoặc máy thổi khí để thực hiện quá trình này.

Bể oxy hóa cần được trang bị hệ thống cào bùn để loại bỏ cặn lắng hiệu quả Trong quá trình oxy hóa, khí H2S và NH3 sẽ thoát ra, gây ô nhiễm mùi khó chịu Do đó, việc phủ kín bể oxy hóa và sử dụng quạt hút để xử lý khí qua hệ thống lọc tinh là rất cần thiết Lượng khí sinh ra khoảng 1.5 m³/giờ trên mỗi mét vuông nước mặt.

Chú ý : nếu pH < 8 sẽ sinh ra khí H2S có thể gây chết người và động vật ở nồng độ

2000 ppm Nếu pH > 10 sẽ sinh ra khí NH3 Vì vậy cách tốt nhất là kiểm soát giá trị pH trong khoảng 9 – 10

Phương pháp khử S 2- hiệu quả với chi phí xây dựng thấp, nhưng chi phí sử dụng H2O2 cao, do đó phù hợp cho các cơ sở nhỏ thải bỏ nước thải ngâm vôi 1-2 lần mỗi tuần Quá trình này oxy hóa sulfide thành sulfur ở pH < 8; nếu pH > 8, sulfide chuyển thành sulfate, dẫn đến việc tiêu tốn hóa chất.

Chương 3 : Các Phương Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Và Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Thuộc Da gấp 3 lần Do đó cần lưu ý điều chỉnh pH để kinh tế hơn Chúng ta cần khoảng 200 mg/l

H2O2 để khử S 2- có nồng độ từ 100 – 300 mg/l

Khử S 2- bằng cách cho kết tủa với muối sắt

Phương pháp này có hiệu quả với chi phí hóa chất thấp, nhưng lại tạo ra mùi khó chịu và nước thải có độ màu cao Hơn nữa, nó yêu cầu sử dụng nhiều hóa chất và sản sinh một lượng bùn lớn cần phải xử lý, không thể sử dụng làm phân bón.

3.2.2 Xử lý nước thải chứa crôm

Phương pháp phổ biến để xử lý ion Cr 3+ là kết tủa chúng bằng dung dịch kiềm, sau đó có thể thải bỏ hoặc tái sử dụng tùy theo nhu cầu.

Có thể sử dụng CaO, Na2CO3, và NaOH để xử lý crôm, nhưng không nên dùng MgO do chi phí cao và khó tái sử dụng kết tủa Cr3+ Để tăng tốc độ lắng của Cr(OH)3, pH có thể được nâng lên 8.5 và thêm chất điện phân hoặc FeCl2, giúp hiệu quả lắng đạt tới 98% Bùn lắng chứa Cr(OH)3 cần được xử lý trước khi thải bỏ.

3.2.3 Xử lý hàm lượng cặn lơ lửng bằng phương pháp keo tụ – tạo bông

Phương pháp keo tụ – tạo bông là một phương pháp hiệu quả để loại bỏ cặn lơ lửng trong ngành công nghiệp thuộc da Khi thêm chất keo tụ như phèn nhôm Al2(SO4)3 và clorua sắt FeCl3 vào nước thải, các hạt keo mất tính ổn định và kết tụ thành các bông cặn lớn dễ lắng Những loại phèn này tạo ra hệ keo kị nước và bông cặn có bề mặt hoạt tính cao, giúp hấp thụ và dính kết các tạp chất, từ đó làm sạch nước hiệu quả.

Thí nghiệm Jartest là phương pháp thí nghiệm phòng thí nghiệm phổ biến trong các trạm xử lý nước thải, giúp xác định lượng phèn và giá trị pH tối ưu cho quá trình keo tụ – tạo bông Bên cạnh đó, thí nghiệm này còn cung cấp thông tin về tốc độ kết cụm trong quá trình khuấy trộn và đặc tính lắng của bông cặn, từ đó nâng cao hiệu quả xử lý nước thải.

3.2.3.1 Cách tiến hành thí nghiệm

Xác định hàm lượng phèn tối ưu

Lấy 400 ml mẫu nước thải cho vào mỗi cốc 1000 ml và đặt chúng vào thiết bị Jartest Trong thí nghiệm, pH được cố định ở mức 7 bằng cách thêm acid hoặc kiềm, trong khi liều lượng phèn nhôm 5% được thay đổi với các nồng độ khác nhau là 1200 và 1500.

Trong thí nghiệm, ba mức nước thải 1800, 2000 và 2400 ml tương ứng với 5 cốc 400 ml được sử dụng Đầu tiên, các cánh khuấy được vận hành ở tốc độ 120 vòng/phút trong 1 phút, sau đó giảm xuống 20 vòng/phút trong 15 phút Sau khi tắt máy khuấy, cần để nước lắng trong 30 phút Cuối cùng, lấy mẫu nước lắng ở lớp trên để phân tích các chỉ tiêu COD và SS Liều lượng phèn tối ưu được xác định là liều lượng tương ứng với mẫu có COD và SS thấp nhất.

Xác định giá trị pH tối ưu

Đề xuất công nghệ xử lý nước thải thuộc da

Việc lựa chọn quy trình công nghệ xử lý nước thải phụ thuộc vào nhiều yếu tố quan trọng Trong khuôn khổ của luận văn, chúng ta không thể khảo sát điều kiện địa chất, thủy văn và khí hậu tại khu vực dự kiến xây dựng trạm xử lý nước thải, cũng như chi phí đầu tư ban đầu Tuy nhiên, cần chú ý đến các yếu tố cơ bản liên quan đến quy trình xử lý.

Công suất của trạm xử lý

Thành phần và đặc tính của nước thải

Mức độ cần thiết xử lý nước thải

Tiêu chuẩn xả nước thải vào các nguồn tiếp nhận tương ứng

Phương pháp xả cặn Điều kiện mặt bằng, diện tích khu vực xây dựng trạm xử lý nước thải

Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác

Cần lưu ý rằng các công trình xử lý nước thải nên được thiết kế sao cho nước thải có thể tự chảy từ công trình này sang công trình khác, nhằm giảm chi phí sử dụng bơm chuyển tiếp.

Do đặc thù của nước thải trong ngành thuộc da, cần tách riêng từng loại nước thải để xử lý trước khi đưa vào bể điều hòa cho quá trình xử lý sinh học.

Công ty Đặng Tư Ký đề xuất giải pháp công nghệ xử lý nước thải thuộc da, phù hợp với điều kiện hiện tại của doanh nghiệp.

3.3.1 Sơ đồ qui trình công nghệ

Nước thải sau xử lý ( loại C ) Máy thổi khí

Nước thải từ các nguồn thải khác

Buứn dử Bùn tuần hoàn

Bùn khô đem đi đổ

Nước tách từ saõn phụi buứn

Beồ keo tuù và lắng 1

Beồ laộng keát tuûa Cr(OH) 3

Thải bỏ cặn Cr(OH) 3 Beồ gom

3.3.2 Thuyeỏt minh qui trỡnh coõng ngheọ

Ta phân thành 2 dòng thải

Dòng thải chứa crôm Cr 3+ được dẫn qua hệ thống thoát nước riêng, sau khi loại bỏ cặn bẩn tại song chắn rác thô, sẽ được bơm vào bể tiếp nhận Tại đây, nước thải sẽ được trộn với hóa chất FeSO4 để khử Cr 6+ thành Cr 3+ và NaOH để tăng pH, tạo môi trường kiềm Tiếp theo, nước thải sẽ đi qua bể lắng cặn chứa crôm, sau đó được dẫn vào bể điều hòa Phần kết tủa sẽ được lắng và xử lý ở nơi khác để loại bỏ Cr 3+ có trong bùn lắng.

Các dòng thải khác được đưa qua song chắn rác để loại bỏ các tạp chất như thịt và mỡ trước khi vào bể điều hòa Nước thải ngâm vôi không được xử lý do hàm lượng sulfide thấp (25 mg/l), vì vậy chúng được kết hợp với các dòng thải khác và đưa vào bể điều hòa Tại đây, quá trình sục khí giúp oxy hóa sulfide thành sulfate.

Bể điều hòa đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định lưu lượng và nồng độ nước thải, giúp giảm kích thước và duy trì chế độ làm việc ổn định cho các công trình xử lý phía sau, từ đó ngăn ngừa tình trạng quá tải Tại bể này, nước thải được sục khí để thực hiện quá trình thoáng sơ bộ, ngăn cản lắng cặn và phân bố chất bẩn một cách đồng đều, tạo điều kiện thuận lợi cho các hệ thống xử lý sinh học tiếp theo.

Nước thải từ ngành thuộc da có nồng độ chất rắn lơ lửng (SS) cao, vì vậy cần xử lý hiệu quả bằng cách cho nước thải đi qua bể trộn với phèn nhôm để tạo bông keo tụ Quá trình này giúp tăng cường khả năng lắng trước khi nước thải được bơm vào bể lắng lần đầu.

Bể lắng đợt 1 đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ các chất rắn lắng được, giúp ngăn chặn hiện tượng bùn lắng trong nguồn tiếp nhận Nhờ vào quá trình keo tụ tạo bông, bể lắng 1 đạt hiệu suất cao, có khả năng loại bỏ hơn 90% chất rắn lơ lửng (SS) và từ 50-65% BOD5 và COD Bùn dư sau quá trình lắng sẽ được bơm đến sân phơi bùn để xử lý tiếp.

Nước thải sau đó sẽ tự chảy vào bể Aerotank, nơi khí được đưa vào để xáo trộn với bùn hoạt tính, cung cấp oxy cho vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ Trong điều kiện này, vi sinh hiếu khí phát triển, tạo thành bông bùn sinh học – quần thể vi sinh vật hiếu khí có khả năng lắng dưới tác dụng của trọng lực.

Sau khi lưu nước ở bể Aerotank, nước thải sẽ được chuyển đến bể lắng 2 để tách bông bùn hoạt tính khỏi nước Tại đây, bùn hoạt tính sẽ được tuần hoàn về bể Aerotank nhằm duy trì mật độ vi sinh vật ổn định Bùn dư sẽ được bơm đến sân phơi bùn Nước thải sau bể lắng 2 sẽ đạt tiêu chuẩn xả loại C và được xả trực tiếp vào hệ thống cống thoát nước của khu công nghiệp.

Sân phơi bùn tiếp nhận bùn từ bể lắng 1 và 2, với nhiệm vụ chính là giảm độ ẩm và làm khô bùn qua hai giai đoạn: giai đoạn 1 lọc nước qua lớp cát, sỏi, và giai đoạn 2 làm khô bằng bốc hơi nước tự nhiên Sau khi phơi, bùn được vận chuyển đến bãi chôn lấp, trong khi nước tách ra tự chảy vào hầm bơm và được đưa thẳng về bể điều hòa.

Chương 4 : Tính Toán – Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải

CHệễNG 4 TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Yêu cầu: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải thuộc da của công ty Đặng Tư

Với lưu lượng nước thải tổng Q = 300 m³/ngày, thành phần và tính chất nước thải được nêu trong Bảng 4.1, yêu cầu chất lượng nước thải sau xử lý phải đạt Tiêu chuẩn môi trường Việt Nam (loại C) Diện tích dự kiến cho trạm xử lý là khoảng 3200 m² (80 m x 40 m).

Bảng 4.1 – Thành phần tính chất của mỗi dòng thải

Thông số Các công đoạn khác Thuộc crôm pH BOD 5 (mg/l) COD (mg/l)

Yêu cầu nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường loại C pH = 5 ÷ 9

TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Mương dẫn và song chắn rác

Việc dẫn nước thải và giữ lại các thành phần rác lớn như thịt, mỡ và rẻo da là rất quan trọng để ngăn chặn tắc nghẽn bơm, đường ống và kênh dẫn Bước này đảm bảo an toàn và tạo điều kiện làm việc thuận lợi cho toàn bộ hệ thống xử lý nước thải.

Nội dung tính toán gồm 2 phần

- Tính toán mương dẫn nước thải : gồm 2 đoạn : trước và sau song chắn rác

- Tính toán song chắn rác

4.1.1 Tính toán mương dẫn đoạn trước song chắn rác

Tất cả nước thải từ các trống quay được xả vào một mương dẫn chung theo từng mẻ Sau khi qua song chắn rác, nước thải sẽ được phân thành hai mương dẫn riêng biệt: một cho nước thải chứa crôm và một cho nước thải từ các công đoạn khác.

Sau khi hoàn tất công đoạn hồi tươi hoặc ngâm vôi, khoảng 12 m³ nước thải từ mỗi công đoạn sẽ được xả vào bể điều hòa trong vòng 15 phút, sau khi đã qua song chắn rác Đối với công đoạn thuộc crôm, chỉ có khoảng 10 m³ nước thải được xả vào bể thu gom riêng trong 15 phút để xử lý crôm trước khi kết hợp với các loại nước thải khác.

Lưu lượng trung bình của mương dẫn được xác định bằng lưu lượng xả một lần của nước thải chứa crôm, trong khi lưu lượng lớn nhất của mương dẫn tương ứng với lưu lượng xả một lần của nước thải từ các công đoạn khác.

Lưu lượng trung bình QTB = 40 m 3 /h = 11.11 l/s

Lưu lượng lớn nhất Qmax = 48 m 3 /h = 13.33 l/s

Mương dẫn nước thải từ các trống quay đến song chắn rác có tiết diện hình chữ nhật, đòi hỏi tính toán thủy lực chính xác Để xác định độ dốc i, vận tốc V (m/s) và độ đầy h (m), ta có thể áp dụng công thức tính toán của Manning.

Vận tốc nước thải trong mương dẫn được tính bằng công thức V = n × i × R, trong đó V phải lớn hơn 0.7 m/s để đảm bảo vận tốc lắng cặn không xảy ra Độ nhám n được chọn là 0.012 và độ dốc thủy lực i là 0.005 Bán kính thủy lực R cũng cần được xác định để tính toán chính xác.

• A : Diện tích mặt cắt ướt, m 2

• P : Chu vi mặt cắt ướt, m

• b : Bề rộng của mương dẫn, m Chọn b = 0.2 m

• h : Độ đầy của mương dẫn, m

Kết quả tính toán thủy lực của mương dẫn nước thải trước song chắn rác

Lưu lượng tính toán, l/s Thông số thủy lực

Chieàu ngang b ( m ) Độ dốc i Độ đầy h ( m ) Vận tốc V ( m/s )

Vậy chiều cao mương dẫn H = h max + h bv = 0.12 + 0.28 = 0.4 m

4.1.2 Tính toán song chắn rác

Lưu lượng nước thải vận chuyển qua song chắn rác Qmax = 0.0133 m 3 /s

Chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán của mương dẫn ứng với Qmax : h = hmax = 0.12 m

Số khe hở của song chắn rác

Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét các thông số quan trọng liên quan đến hệ thống xử lý nước thải Lưu lượng lớn nhất của nước thải được xác định là Qmax = 0.0133 m³/s Tốc độ nước chảy qua song chắn rác là V = 0.85 m/s Khoảng cách giữa các khe hở của song chắn được tính là b = 16 mm (0.016 m) Chiều sâu lớp nước qua song chắn là h = 0.12 m Cuối cùng, hệ số K0 được sử dụng để tính đến mức độ cản trở dòng chảy do hệ thống cản rác.

Song chắn rác có n khe hở, vậy số thanh là ( n – 1 ) thanh Chiều rộng của nơi đặt song chắn rác

Với S : Chiều rộng song chắn, S = 0.008 m

Vậy kích thước thanh : rộng x dày = b x d = 8 mm x 25 mm và khe hở giữa các thanh b = 16 mm

Tổng số song chắn rác là 2, trong đó : 1 công tác, 1 dự phòng

Tổn thất áp lực qua song chắn

Tốc độ tối đa của nước thải trước song chắn được xác định là Vmax = 0.85 m/s, tương ứng với lưu lượng lớn nhất Hệ số K được sử dụng để tính toán mức độ tổn thất gia tăng do rác thải bị vướng mắc tại song chắn.

K = 2 – 3 Chọn K = 2 o ξ : Hệ số sức cản cục bộ của song chắn

• β : Hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh Tiết diện chữ nhật β = 2.42

• α : Góc nghiêng đặt song chắn so với phương ngang, α = 60 o

Chọn chiều dài xây dựng của phần mương để lắp đặt song chắn rác : LS = 0.4 m

Hàm lượng chất lơ lửng, COD và BOD5 của nước thải sau khi qua song chắn rác giảm 5%, còn lại o Đối với công đoạn thuộc crôm

SS ra = SS vào x ( 100 – 5 )% = 2070 x 95% = 1966.5 mg/L BOD 5 (ra) = BOD 5 (vào) x ( 100 – 5 )% = 1000 x 95% = 950 mg/L COD ra = COD vào x ( 100 – 5 )% = 2400 x 95% = 2280 mg/L o Đối với các công đoạn còn lại

SS ra = SS vào x ( 100 – 5 )% = 3186 x 95% = 3026.7 mg/L BOD 5 (ra) = BOD 5 (vào) x ( 100 – 5 )% = 2057 x 95% = 1954.2 mg/L COD ra = COD vào x ( 100 – 5 )% = 3495 x 95% = 3320.3 mg/L

4.1.3 Tính toán mương dẫn đoạn sau song chắn rác Đoạn mương dẫn sau song chắn rác được thiết kế giống với đoạn trước song chắn để tạo điều kiện thuận lợi, dễ dàng cho việc thi công

Đoạn mương dẫn được chia thành hai phần: một mương dẫn nước thải chứa crôm vào bể chứa để xử lý riêng biệt, và một mương dẫn nước thải từ các công đoạn khác vào bể điều hòa Mỗi mương sẽ được lắp đặt cửa xả riêng.

Mương này được thiết kế theo các thông số cụ thể của mương dẫn chính với chiều rộng 0.2 m và chiều cao 0.4 m Độ đầy tối đa hmax là 0.12 m, trong khi độ đầy trung bình hTB đạt 0.08 m Vận tốc tối đa trong mương dẫn là 0.85 m/s, và vận tốc trung bình VTB là 0.74 m/s Độ dốc của mương dẫn là 0.005, với độ nhám n là 0.012.

Bể thu gom nước thải thuộc crôm

Chúng tôi sẽ thiết kế một bể chứa nước thải với khả năng tiếp nhận 10 m³ nước thải trong 15 phút, do thời gian giữa hai lần xả nước thải là 14 giờ Hệ thống xử lý crôm có thể hoàn tất việc xử lý 10 m³ nước thải chỉ trong khoảng 10 giờ.

Thời gian lưu nước t = 10 ÷ 30 phút, chọn t = 20 phút

Theồ tớch beồ thu gom

Kích thước bể thu gom

Bơm nước thải vào bể trộn o Chọn 1 bơm nước thải và 1 bơm dự phòng o Lưu lượng mỗi bơm Q = 40 m 3 /h = 0.011 m 3 /s o Cột áp bơm được xác định theo phương trình Becnulli :

• P1 = P2 : Áp suất ở đầu ống đẩy, hút

• V1 = V2 = V : Vận tốc nước thải trong đường ống, V = 1.2 m/s

• l : Chiều dài toàn bộ đường ống, l = 8 m

• d : đường kính ống dẫn, d = 50 mm

• λ : hệ số ma sát đường ống

Vì 2 000 < Re < 100 000 nên ta có

0 = λ • Σξ : Tổng hệ số trở lực cục bộ Σξ = 3 x ξ c o + ξ vào + ξ ra = 3 x 0.9 + 0.5 + 1 = 4.2 Vậy chiều cao cột áp bơm

• ρ- khối lượng riêng của bùn, kg/m 3 ρ00 kg/m 3

• g - gia tốc rơi tự do, m/s 2 Lấy g = 9.81 m 2 /s

• η- hiệu suất của bơm Lấy η=0.8 (thường η= 0.72 ÷ 0.93) o Công suất thực của máy bơm

Vậy chọn bơm có công suất 0.8 kW

Bể trộn và bể lắng thu hồi crôm từ nước thải

- Tính toán bể trộn hóa chất để nâng pH tạo môi trường cho crôm kết tủa

- Tính toán bể lắng cặn chứa crôm

4.3.1 Tính toán bể trộn cơ khí

Để xử lý nước thải chứa Cr 6+, trước tiên, chúng ta cho FeSO4 vào nhằm khử Cr 6+ thành Cr 3+ Tiếp theo, bổ sung NaOH để nâng pH lên khoảng 8.5 đến 9.5, giúp Cr 3+ dễ dàng kết tủa dưới dạng Cr(OH)3.

Hệ thống sẽ xử lý 10 m 3 nước thải trong 10 h nên lưu lượng nước thải được bơm vào bể trộn Q = 1 m 3 /h = 2.78 x 10 -4 m 3 /s

Thời gian khuấy trộn t = 3 phút

Chọn chiều cao bể trộn H = 0.4 m Vậy diện tích bể trộn F = 0.125 m 2 Đường kính bể trộn

Ống dẫn nước thải có đường kính 50 mm được đặt ở đỉnh bể, cho phép dung dịch chảy vào ngay cửa ống Nước sẽ di chuyển từ trên xuống dưới qua các lỗ ở thành bể, sau đó dẫn sang bể lắng crỏm.

Dùng máy khuấy bản 6 cánh ( phẳng, đầu vuông ) thành trơn, đặt thẳng góc hướng xuống dưới để đưa nước từ trên xuống Chọn đường kính cánh khuấy dk = 0.2 m

Máy khuấy đặt cách đáy bể một khoảng H = 0.2 m

Chiều rộng bản cánh khuấy khoảng 1/5 đường kính cánh khuấy b = 0.04 m

Chiều dày bản cỏnh khuấy lấy khoảng ẳ đường kớnh cỏnh khuấy l = 0.05 m

Hàm phân bố thời gian khuấy được xác định với Ct = 80, theo bảng 3.6 trong tài liệu "Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học và thực phẩm – tập 1: Các quá trình và thiết bị cơ học" của tác giả Nguyễn Văn Lụa Đồng dạng hình học (GD) cũng là một yếu tố quan trọng trong nghiên cứu này.

Năng lượng cần thiết của cánh khuấy

Trong đó o K : hệ số sức cản của nước, phụ thuộc kiểu cánh khuấy, K = 6.3

Trong bài viết "Xử lý nước thiên nhiên cấp cho sinh hoạt và công nghiệp" của Trịnh Xuân Lai, khối lượng riêng của chất lỏng được xác định là ρ = 1000 kg/m³ Đường kính cánh khuấy là dK = 0.2 m, và số vòng quay của cánh khuấy được ghi nhận là n = 1 v/s Những thông số này đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước, ảnh hưởng đến hiệu suất và chất lượng nước cung cấp cho sinh hoạt và công nghiệp.

Trong đó o Kđ : Hệ số dự trữ công suất, Kđ = 1.1 ÷ 1.5 Chọn Kđ = 1.2 o η : hiệu suất động cơ, η = 0.7 ÷ 0.9 Chọn η = 0.8

Chương 4 : Tính Toán – Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải o N : Năng lượng tiêu hao tổng cộng, N = 2 J/s o V : Dung tích bể trộn, V = 0.05 m 3 o à : độ nhớt động lực của nước, à = 0.001 Ns/m 2

Nước thải từ bể trộn sẽ tự chảy sang bể lắng cặn crôm Vận tốc trong ống dẫn nằm trong khoảng ( 0.6 ÷ 0.9 ) m/s Chọn V = 0.8 m/s Đường kính ống dẫn nước thải

Vậy chọn ống dẫn bằng nhựa PVC có đường kính 21 mm

4.3.2 Tính toán bể lắng kết tủa crôm

Lưu lượng nước thải xử lý Q = 1 m 3 /h

Thời gian lưu nước trong bể lắng t = 1 h

Chiều sâu hữu ích của bể lắng được chọn là hL = 0.7 m, với chiều cao dự trữ trên mặt thoáng hbv = 0.1 m và chiều cao lớp bùn lắng trong bể là 0.3 m Bể lắng có hình dạng trụ, được thiết kế với đáy bể đổ thêm bêtông để tạo độ dốc 10% về phía tâm.

Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng crôm

Diện tích bề mặt cần thiết của bể lắng

Chương 4 : Tính Toán – Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Đường kính ống trung tâm d tt = 0.2 D beồ = 0.2 x 1.1 = 0.22 m

Chieàu cao oáng trung taâm h = 0.6 h L = 0.6 x 0.7 = 0.42 m

Thể tích phần chứa bùn :

Lượng bùn sinh ra mỗi giờ ( hiệu quả khử crôm là 100% )

Giả sử bùn tươi từ nước thải chứa crôm với hàm lượng cặn 5% và độ ẩm 95%, cùng với khối lượng riêng của bùn tươi là 1.053 kg/lít, ta cần xác định lượng bùn cần xử lý.

Thời gian lưu giữ bùn trong bể

Bùn dư sẽ được bơm ra và đem đi nơi khác xử lý vì trong bùn có độc tố crôm Chọn bơm có công suất 0.3 kW

Máng thu nước sau lắng được bố trí ở vòng tròn có đường kính bằng 0.8 đường kính bể và ôm theo chu vi bể

Chiều dài máng thu nước

Tải trọng thu nước trên 1 mét dài của máng tràn

Lưu lượng nước thải sau xử lý được xác định là 1 x 10^-4 m³/s Trong hệ thống thu nước, ống dẫn nước thải được đặt để chuyển nước sang bể điều hòa Vận tốc trong ống dẫn dao động từ 0.6 đến 0.9 m/s, do đó chúng ta chọn vận tốc V là 0.8 m/s để tính toán đường kính ống dẫn nước thải.

Máng răng cưa trên bể lắng crôm có số lượng răng cưa được thiết kế để điều hòa dòng chảy từ bể vào máng thu thông qua khe dịch chuyển Máng răng cưa không chỉ giúp cân bằng mực nước trên bề mặt bể mà còn đảm bảo hiệu suất hoạt động khi công trình bị lún hoặc nghiêng Để đạt hiệu quả tối ưu, tấm răng cưa nên được chọn là hình chữ V, làm từ thép không gỉ dày 3 mm với góc ở đáy.

90 o ( để điều chỉnh cao độ mép máng ), cao h = 70 mm, dài L = 2.8 m Chiều cao hình chữ V là 20 mm, chiều dài đáy chữ V là 40 mm, khoảng cách giữa

2 đỉnh là 80 mm o Soỏ raờng cửa

Ta có: Lmáng = n x 40 + ( n + 1 ) x 40 = 2800 Suy ra n ≈ 35 raờng cửa o Lưu lượng nước vào mỗi khe chữ V

C q = × × θ × Với: Cd – hệ số tràn, Cd = 0.6 θ - góc ở đỉnh của khe, θ = 90 o o Chiều cao mực nước trong khe chữ V

Bể điều hòa

Bể điều hòa nước thải có chức năng điều chỉnh lưu lượng và nồng độ, giúp giảm kích thước và tạo điều kiện làm việc ổn định cho các công trình xử lý phía sau, đồng thời ngăn chặn cặn lắng và thực hiện quá trình oxy hóa sinh hóa một phần các chất bẩn hữu cơ Để tính toán dung tích của bể điều hòa, cần có dữ liệu về độ biến thiên lưu lượng nước thải theo từng khoảng thời gian trong ngày và lưu lượng trung bình hàng ngày Tuy nhiên, do không có điều kiện khảo sát cụ thể về độ biến thiên lưu lượng nước thải của nhà máy, việc tính toán dung tích bể điều hòa chỉ có thể thực hiện một cách gần đúng.

Lưu lượng nước thải trung bình Q = 300 m 3 /ngày và trạm xử lý nước thải hoạt động liên tục 24/24 giờ

Chọn thời gian lưu nước trong bể điều hòa T = 8 giờ ( “Industrial Water

Thể tích bể điều hòa

Chọn kích thước của bể điều hòa như sau

L x B x H = 5 m x 5 m x 4 m Chọn chiều cao bảo vệ là 0.3 m

Suy ra chiều cao thực tế của bể điều hòa H = 4 + 0.3 = 4.3 m

Thể tích thực của bể điều hòa

Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể điều hòa

Trong đó o Wthực : Thể tích thực của bể điều hòa, Wthực = 107.5 m 3

Chương 4 : Tính Toán – Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải o a : Tốc độ khí nén a = 0.015 m 3 / (m 3 thể tích bể) phút ( Bảng 9 – 7 trang 403 – “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế coâng trình, 2002” – Laâm Minh Trieát )

Hệ thống cung cấp khí sử dụng ống sắt tráng kẽm có đục lỗ, bao gồm 4 ống được sắp xếp dọc theo chiều dài bể dài 5m Các ống này được đặt cách nhau 1m và cách thành bể cũng 1m.

Vận tốc khí trong đường ống chính ( 10 ÷ 15 m/s ) Chọn Voc = 12 m/s ( “ Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải” – Trịnh Xuân Lai )

Lưu lượng khí cần cung cấp Lkhí = 0.027 m 3 /s Đường kính ống dẫn khí chính là

Chọn ống sắt tráng kẽm có đường kính ống ∅ 50

Kiểm tra lại vận tốc khí trong ống chính

V oc L khí m/s (thỏa điều kiện )

Lưu lượng khí trong mỗi ống nhánh q oáng = 6.75 10 3

Chọn vận tốc trong ống nhánh là Von = 12 m/s ( “ Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải” – Trịnh Xuân Lai ) Đường kính ống nhánh là

Chọn ống sắt tráng kẽm có đường kính ống ∅ 25

Kiểm tra lại vận tốc khí trong ống nhánh

D q m/s (thỏa điều kiện ) Đường kính các lỗ 2 ÷ 5 mm Chọn dlỗ = 3 mm = 0.003 m

Vận tốc khí qua lỗ 15 ÷ 20 m/s Chọn vlỗ = 16 m/s

Lưu lượng khí qua một lỗ

Số lỗ trên một ống

Số lỗ trên 1 mét dài ống

Tính toán máy thổi khí o Áp lực cần thiết cho hệ thống máy thổi khí tính theo mét cột nước

• hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống

• hc : Tổn thất cục bộ

• H : Độ sâu ngập nước của ống, H = 3.8 m ( đặt cách đáy bể 0.2 m ) Tổng tổn thất hd + hc thường không vượt quá 0.4 m

Vậy Hm = 0.4 + 3.8 = 4.2 m o Áp lực máy thổi khí tính theo Atmosphere

Pm = Hm / 10.12 = 0.42 atm o Chọn 2 máy thổi khí hoạt động luân phiên và 1 máy dự phòng o Công suất máy thổi khí

Trong đó o Pm : Công suất yêu cầu của máy thổi khí, kW o G: Trọng lượng của dòng không khí, kg/s

G = Lkhí x ρkhí = 0.027 m³/s x 1.3 kg/m³ = 0.035 kg/s Hằng số khí R = 8.314 kJ/K.mol Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T = 273 + 25 = 298 K Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, P1 = 1 atm Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra, P2 = Pm + 1 = 1.42 atm.

K−1 = 0.283 (vì đối với không khí K = 1.395 ) o e : Hiệu suất của máy, e = 0.7 ÷ 0.9, chọn e = 0.8

Để bơm nước thải vào bể trộn, cần chọn 2 bơm nước thải hoạt động luân phiên và 1 bơm dự phòng Lưu lượng mỗi bơm được xác định là Qb = Qh max = 25 m³/h, tương đương với 6.94 x 10⁻³ m³/s Cột áp bơm sẽ được tính toán dựa trên phương trình Bernoulli.

• l : Chiều dài toàn bộ đường ống, l = 10 m

Vì 2 000 < Re < 100 000 nên ta có

• ρ- khối lượng riêng của bùn, kg/m 3 ρ00 kg/m 3

• g - gia tốc rơi tự do, m/s 2 Lấy g = 9.81 m 2 /s

• η- hiệu suất của bơm Lấy η=0.8 (thường η= 0.72 ÷ 0.93) o Công suất thực của máy bơm

Vậy chọn bơm có công suất 1 kW

Tính toán quá trình keo tụ – tạo bông

Chất này được sử dụng để kết dính các chất ô nhiễm nước ở dạng hòa tan lơ lửng thành các bông cặn lớn, giúp chúng lắng xuống hiệu quả trong các bể lắng Nhờ đó, lượng chất rắn lơ lửng (SS) được khử giảm đáng kể, giúp giảm bớt khó khăn cho các hệ thống xử lý sinh học phía sau.

Nội dung tính toán gồm 2 phần

- Tính toán hệ thống lưu trữ phèn

- Tính toán bể trộn cơ khí

4.5.1 Tính toán bể hòa tan và bể định lượng phèn

Phèn được lưu trữ ướt trong bể hòa tan, nơi nó được hòa tan đến nồng độ bão hòa Định kỳ, dung dịch phèn bão hòa sẽ được bơm vào bể tiêu thụ và pha loãng thành dung dịch có nồng độ 5% để xử lý nước thải.

Tớnh dung tớch kho pheứn

Lưu lượng nước thải Q = 300 m 3 /ngày

Liều lượng phèn cần thiết a = 1800 mg/L

Thời gian dự trữ phèn là 30 ngày

Phèn thị trường chứa P = 35% Al2(SO4)3 tính theo sản phẩm không ngậm nước

Lượng phèn thị trường cần dùng cho một ngày

Lượng phèn dự trữ trong một tháng

Dùng luôn kho chứa dự trữ phèn ướt làm bể hòa tan phèn đến nồng độ bão hòa

Theồ tớch kho caàn thieỏt

Kho có kích thước 4 m x 4 m x 4.5 m từ mặt sàn đỡ đến mép bể, với sàn đỡ sử dụng xà gồ 50 mm x 100 mm cách nhau 20 mm và chiều dài xà gồ là 1.3 m, được gắn chặt vào mấu và dầm đỡ Mặt dưới của sàn đỡ cách đáy bể 20 cm, trong khi đáy bể được thiết kế với độ dốc dọc 1% về phía ống xả cặn và độ dốc ngang 2%.

Chiều sâu bể phía đặt bơm và ống xả H1 = 4.5 + 0.3 + 0.15 = 4.95 m

Dưới sàn đỡ, hệ thống ống phân phối gió được lắp đặt nhằm tăng cường quá trình hòa tan phèn, đảm bảo dung dịch phèn luôn ở trạng thái bão hòa Sau đó, dung dịch phèn sẽ được bơm lên thùng tiêu thụ.

Dung tớch beồ tieõu thuù

Theồ tớch beồ tieõu thuù

Trong đó o Q : Lưu lượng nước thải cần xử lý, Q = 12.5 m 3 /h o a : Liều lượng phèn cần thiết tính theo sản phẩm không ngậm nước

Al2(SO4)3 , a = 1800 mg/L = 1800 g/m 3 o n : Thời gian giữa hai lần hòa tan, n = 12 h o P : Nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ, chọn P = 5% o γ : Trọng lượng riêng của dung dịch phèn, γ = 1 t/m 3

Bể tiêu thụ được thiết kế với tiết diện vuông 1.5 m x 1.5 m và đáy hình chóp đều với góc cân 60 độ Chiều cao phần hình trụ H1 là 2.2 m, bao gồm 20 cm dự trữ chống tràn, trong khi chiều cao phần hình chóp H2 là 1.2 m Dưới đáy hình chóp, bể được lắp đặt ống xả có đường kính ∅50.

Toồng chieàu cao beồ tieõu thuù

Dung dịch phèn 5% ở bể tiêu thụ được định lượng đều với lưu lượng không đổi bằng bơm định lượng để đưa vào bể trộn

Chọn bơm dung dịch phèn và bơm định lượng

Dung dịch phèn từ bể hòa tan được bơm lên bể tiêu thụ định kỳ mỗi 12 giờ Thời gian bơm được chọn là 2 giờ, sau mỗi lần bơm, cần thực hiện sục gió ở bể hòa tan trong 3 giờ liên tục.

2 giờ bơm, 1 giờ pha chế đến nồng độ P = 5% ở bể tiêu thụ )

Lượng phèn cần thiết cho một lần bơm

Nếu nồng độ dung dịch phèn bão hòa ở bể hòa tan P = 35% thì thể tích dung dịch phèn cần dùng trong 12 giờ là :

Nếu bơm trong 2 giờ lưu lượng máy bơm là : Q = 770 / 2 = 385 L = 6.5 L/ph

Chọn máy bơm có lưu lượng q = 6.5 L/ph; chiều cao cột áp bơm H = 6 m H2O

Bơm định lượng : lưu lượng dung dịch phèn 5% cần thiết đưa vào nước trong một giờ

Vậy chọn máy bơm định lượng có lưu lượng 0.45 m 3 /h

4.5.2 Tính toán bể trộn cơ khí

Lưu lượng nước thải Q = 300 m 3 /ngày = 3.47 x 10 -3 m 3 /s

Thời gian khuấy trộn t = 3 phút

Chọn chiều cao bể trộn H = 1 m Vậy diện tích bể trộn F = 0.64 m 2 Đường kính bể trộn

Ống dẫn nước thải được đặt ở đỉnh bể, cho phép dung dịch chảy vào qua cửa ống dẫn Nước sẽ di chuyển từ trên xuống dưới qua các lỗ trên thành bể, sau đó được dẫn sang bể lắng 1.

Dùng máy khuấy bản 6 cánh ( phẳng, đầu vuông ) thành trơn, đặt thẳng góc hướng xuống dưới để đưa nước từ trên xuống Chọn đường kính cánh khuấy dk = 0.3 m

Máy khuấy đặt cách đáy bể một khoảng H = 0.3 m

Chiều rộng bản cánh khuấy khoảng 1/5 đường kính cánh khuấy b = 0.06 m

Chiều dày bản cỏnh khuấy lấy khoảng ẳ đường kớnh cỏnh khuấy l = 0.075 m

Hàm phân bố thời gian khuấy được xác định với Ct = 80, theo bảng 3.6 trong tài liệu "Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học và thực phẩm – tập 1: Các quá trình và thiết bị cơ học" của tác giả Nguyễn Văn Lụa Đồng thời, bài viết cũng đề cập đến khái niệm đồng dạng hình học trong các quá trình này.

Năng lượng cần thiết của cánh khuấy

Chương 4 : Tính Toán – Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải o K : hệ số sức cản của nước, phụ thuộc kiểu cánh khuấy, K = 6.3

Trong nghiên cứu của Trịnh Xuân Lai về xử lý nước thiên nhiên cho sinh hoạt và công nghiệp (trang 126, Cấp nước, tập 2), các thông số quan trọng được đề cập bao gồm khối lượng riêng của chất lỏng là ρ = 1000 kg/m³, đường kính cánh khuấy dK = 0.3 m và số vòng quay của cánh khuấy n = 2 v/s Những thông số này đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước, ảnh hưởng đến hiệu quả và chất lượng của nước cấp.

Trong đó o Kđ : Hệ số dự trữ công suất, Kđ = 1.1 ÷ 1.5 Chọn Kđ = 1.2 o η : hiệu suất động cơ, η = 0.7 ÷ 0.9 Chọn η = 0.8

Trong đó o G : Gradien vận tốc, s -1 o N : Năng lượng tiêu hao tổng cộng, N = 123 J/s o V : Dung tích bể trộn, V = 0.64 m 3 o à : độ nhớt động lực của nước, à = 0.001 Ns/m 2

Nước thải từ bể trộn sẽ tự chảy sang bể lắng đợt 1 Vận tốc trong ống dẫn nằm trong khoảng ( 0.6 ÷ 0.9 ) m/s Chọn V = 0.8 m/s Đường kính ống dẫn nước thải

Bể keo tụ – tạo bông kết hợp lắng ly tâm đợt 1

Dùng để tách các cặn lơ lửng có khả năng lắng được sau quá trình keo tụ, tạo bông c Tính toán

Lưu lượng nước thải xử lý Q = 300 m 3 /ngày

Diện tích bề mặt cần thiết của bể lắng

F Q m 2 o v0 : Tải trọng bề mặt, v0 nằm trong khoảng 31 ÷ 50 m 3 /m 2 ngày Giả sử tải trọng bề mặt thích hợp cho loại cặn tươi ở bể lắng đợt 1 là 40 m 3 /m 2 ngày Đường kính bể lắng

Trong thiết kế hệ thống xử lý nước thải, diện tích phàn lạng F1 được xác định là 7.5 m² Diện tích tiết diện của buồng phân phối trung tâm, với đường kính buồng phân phối trung tâm dtt nằm trong khoảng từ 0.15 đến 0.2 Dbể, được lựa chọn là dtt = 0.2 Dbể để đảm bảo hiệu quả hoạt động.

Thay ftt vào phương trình trên ta tính được Dbể = 3.15 m Chọn đường kớnh beồ Dbeồ = 3.2 m Đường kính ống trung tâm d tt = 0.2 D beồ = 0.2 x 3.2 = 0.64 m

Tính lại diện tích bề mặt cần thiết của bể lắng

Xác định lại tải trọng bề mặt của bể theo Qh TB

Giá trị này nằm trong khoảng cho phép 31 ÷ 50 m 3 /m 2 ngày

Xác định lại tải trọng bề mặt của bể theo Qh max

Giá trị U0 max nằm trong khoảng cho phép 71 ÷ 122 m 3 /m 2 ngày ( Bảng 4 – 3

“Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải” – Trịnh Xuân Lai )

Bể lắng hình trụ được thiết kế với độ dốc 10% nhờ vào lớp bêtông dưới đáy Hố thu gom bùn nằm ở giữa bể, có thể tích nhỏ do cặn được tháo ra liên tục, với đường kính khoảng 20-25% đường kính của bể Đường kính của hố gom bùn được chọn là 0.7 m.

Chiều cao tổng cộng của toàn bể

Chiều sâu hữu ích của bể lắng được chọn là hL = 2.5 m, với chiều cao dự trữ trên mặt thoáng là hbv = 0.3 m Bể lắng có hình dạng trụ, được thiết kế với bêtông dưới đáy để tạo thành khu vực chứa bùn, có độ dốc 10% về phía tâm Chiều cao phần chóp đáy bể được xác định là h = 0.3 m, trong khi chiều cao lớp bùn lắng trong bể là hb = 0.7 m.

Vậy chiều cao tổng cộng của bể là

Chieàu cao oáng trung taâm h = 0.6 h L = 0.6 x 2.5 = 1.5 m

Thể tích tổng cộng của bể

Thời gian lưu nước trong bể lắng

Giá trị t trong thiết kế bể lắng ly tâm đợt 1 nằm trong khoảng từ 1.5 đến 2.5 giờ, theo thông số được trình bày trong Bảng 4 – 3 của tài liệu "Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải" của Trònh Xuaân Lai.

Vận tốc giới hạn trong vùng lắng

Trong thiết kế các công trình xử lý nước thải, một số hằng số quan trọng cần được xác định bao gồm: hằng số k phụ thuộc vào tính chất cặn, được chọn là 0.06; tỷ trọng hạt ρ được chọn là 1.25; gia tốc trọng trường g là 9.81 m/s²; đường kính tương đương của hạt d được chọn là 10^-4 m; và hệ số ma sát f, phụ thuộc vào đặc tính bề mặt và hệ số Reynolds của hạt khi lắng, được chọn là 0.025.

Vận tốc nước chảy trong vùng lắng ứng với Qh max

Ta thấy Vmax < VH → điều kiện đặt ra để kiểm tra được thỏa mãn

Máng thu nước sau lắng được bố trí ở vòng tròn có đường kính bằng 0.8 đường kính bể và ôm theo chu vi bể

Giá trị này nằm trong khoảng cho phép : LS < 500 m 3 /m.ngày

Máng răng cưa trên bể lắng có vai trò quan trọng trong việc điều hòa dòng chảy từ bể vào máng thu thông qua khe dịch chuyển Nó được neo chặt vào thành bể để đảm bảo cân bằng mực nước trên bề mặt, đặc biệt khi công trình bị lún hoặc nghiêng Để tối ưu hiệu quả, nên chọn tấm răng cưa hình chữ V bằng thép không gỉ dày 3 mm với góc ở đáy phù hợp.

90 o ( để điều chỉnh cao độ mép máng ), cao h = 150 mm, dài L = 8 m Chiều cao hình chữ V là 30 mm, chiều dài đáy chữ V là 60 mm, khoảng cách giữa

2 đỉnh là 100 mm o Soỏ raờng cửa

Ta có: Lmáng = n x 60 + ( n + 1 ) x 40 = 8000 Suy ra n ≈ 80 raờng cửa

Vậy cứ mỗi mét dài có 10 khe chữ V o Lưu lượng nước vào mỗi khe chữ V

Với: Cd – hệ số tràn, Cd = 0.6 θ - góc ở đỉnh của khe, θ = 90 o

Chương 4 : Tính Toán – Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải o Chiều cao mực nước trong khe chữ V

10 S h ngap q= L = × − Suy ra hngập = 16 mm < 30 mm ( đạt yêu cầu )

Để đánh giá hiệu quả khử BOD5, COD và SS, thí nghiệm Jartest được thực hiện nhằm xác định hàm lượng phèn tối ưu và giá trị pH thích hợp Quá trình này giúp các cặn lơ lửng kết tụ thành các bông bùn lớn hơn, từ đó dễ dàng lắng đọng hơn trong nước thải.

Dựa vào các kết quả thí nghiệm Jartest trong bảng 3.1 và bảng 3.2 ở

Trong Chương 3, phần 3.2.3, nghiên cứu về “Xử lý hàm lượng cặn lơ lửng bằng phương pháp keo tụ – tạo bông” đã chỉ ra rằng hàm lượng phèn tối ưu để đạt hiệu quả cao là 1800 mg/L, cùng với giá trị pH tối ưu là 7.

Giá trị TN xác định pheứn toỏi ửu

TN xác định pH toỏi ửu

Trước keo tụ tạo bông

Sau keo tụ tạo bông

Trước keo tụ tạo bông

Sau keo tụ tạo bông

Khi đó ta sẽ chọn hiệu suất xử lý RBOD = 63%; RCOD = 62%; RSS = 96% Vậy sau khi qua quá trình keo tụ tạo bông và lắng 1 thì

Hàm lượng BOD5 giảm còn : 1890 – ( 0.63 x 1890 ) = 700 mg/L Hàm lượng COD giảm còn : 3250 – ( 0.62 x 3250 ) = 1250 mg/L

Hàm lượng chất lơ lửng SS giảm còn : 2954 – ( 0.96 x 2954 ) = 120 mg/L

Lượng bùn sinh ra mỗi ngày

Để tính toán lượng bùn cần xử lý từ nước thải có hàm lượng cặn 5% (độ ẩm 95%), với tỉ số MLVSS : MLSS là 0.8 và khối lượng riêng của bùn tươi là 1.053 kg/lít, cần xác định các thông số liên quan đến bùn tươi Việc này sẽ giúp xác định chính xác lượng bùn cần xử lý trong quy trình xử lý nước thải.

Lượng bùn tươi có khả năng phân hủy sinh học

Công suất bơm bùn dư từ bể lắng 1 đến sân phơi bùn ( bơm 16.2 m 3 trong khoảng thời gian là 1 giờ ) η ρ × × ×

Cột áp bơm được tính toán dựa trên các yếu tố như lưu lượng bơm Q, với giá trị 16.2 m³/h (tương đương 4.5 x 10⁻³ m³/s), khối lượng riêng của bùn ρ (kg/m³) với ρ = 1000 kg/m³, gia tốc rơi tự do g được lấy là 9.81 m/s², và hiệu suất bơm η, thường được sử dụng là 0.8 (trong khoảng 0.72 đến 0.93).

Vì 2 000 < Re < 100 000 nên ta có

Công suất thực của máy bơm

Vậy chọn bơm có công suất 0.3 kW

Loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học nhờ vi sinh vật hiếu khí b Tính toán

Các thông số thiết kế và vận hành bể Aerotank

• Lưu lượng nước thải Q = 300 m 3 / ngày = 12.5 m 3 / h

• Hàm lượng BOD5 đầu vào S0 = 700 mg/L

• Hàm lượng COD đầu vào là 1 250 mg/L

• Hàm lượng SS đầu vào là 120 mg/L

• Nhiệt độ duy trì trong bể 25 O C

Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại C với các chỉ tiêu quan trọng: BOD5 ở đầu ra ≤ 100 mg/L, COD ở đầu ra ≤ 400 mg/L và cặn lơ lửng SSra = 100 mg/L, trong đó có 65% cặn có khả năng phân hủy sinh học.

• Nước thải khi vào bể Aerotank có hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi ( nồng độ vi sinh vật ban đầu ) X0 = 0

• Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank ( MLVSS ) được duy trì trong bể là

• Thời gian lưu bùn trung bình θc = 10 ngày

• Tỉ số giữa lượng chất rắn lơ lửng bay hơi ( MLVSS ) với lượng chất rắn lơ lửng

( MLSS ) có trong nước thải là 0.8 =0.8

• Nồng độ bùn hoạt tính trong dòng tuần hoàn G = 10 000 mg SS/L

• Hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 là BOD5 : BOD20 = 0.7

• Loại và chức năng bể : Bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh

• Giả sử nước thải của nhà máy có chứa đầy đủ lượng chất dinh dưỡng Nitơ, Photpho và các chất vi lượng khác đủ cho sinh trưởng tế bào

• Hệ số sinh trưởng cực đại: Y = 0.5 g VSS / g BOD5 tính toán

Sơ đồ làm việc của Aerotank

• Q, Qr, Qw, Qe : Lưu lượng nước thải đầu vào, lưu lượng bùn tuần hoàn, lưu lượng bùn xả và lưu lượng nước thải đầu ra, m 3 /ngày.

Hàm lượng cặn lơ lửng đầu vào (X0), hàm lượng bùn hoạt tính trong bể Aerotank (X), hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) của lớp bùn tuần hoàn (Xr) và hàm lượng bùn sau khi qua bể lắng 2 (Xe) đều được đo bằng mg/L.

• S0, S : Nồng độ chất nền ( tính theo BOD5 ) ở đầu vào và nồng độ chất nền sau khi qua beồ laộng 2, mg/L.

Tính toán chi tiết bể Aerotank

Nồng độ BOD 5 hòa tan sau lắng 2 trong nước thải đầu ra

Phương trình cân bằng vật chất

BOD 5 ở đầu ra = BOD 5 hòa tan đi ra từ bể Aerotank + BOD 5 của cặn lơ lửng ở đầu ra

• BOD5 của cặn lơ lửng ở đầu ra được xác định như sau

Chương 4 : Tính Toán – Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải ắ Lượng cặn cú thể phõn hủy sinh học cú trong cặn lơ lửng ở đầu ra

0.65 x 100 mg/L = 65 mg/L ắ Lượng oxy cần cung cấp để oxy húa hết lượng cặn cú thể phõn hủy sinh học của nước thải sau bể lắng 2 là

65 mg/L x ( 1.42 mg O2 tiêu thụ / mg tế bào bị oxy hóa ) = 92.3 mg/L

Lượng oxy này chính là giá trị BOD20 của phản ứng Quá trình tính toán dựa vào phương trình phản ứng sau

1 mg 1.42 mg ắ Lượng BOD5 của cặn lơ lửng của nước thải sau bể lắng 2 BOD 5 = BOD 20 x 0.7 = 92.3 x 0.7 = 64.6 mg/L

• BOD5 hòa tan của nước thải sau bể lắng 2 là S, mg/L

• Hiệu quả làm sạch theo BOD5 hòa tan

• Hiệu quả làm sạch cho toàn hệ thống

= × Trong đó o V : Theồ tớch beồ Aerotank, m 3

Chương 4 : Tính Toán – Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải o Y = 0.5 g VSS / g BOD5 tính toán : Hệ số sản lượng cực đại o θc = 10 ngày : Thời gian lưu bùn o S0 – S = 700 – 35.4 = 664.6 mg/L o X = 3000 mg/L : Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank o Kd = 0.06 ngày -1 : Hệ số phân hủy nội bào

Thời gian lưu nước của bể aerotank

Lượng bùn dư phải xả mỗi ngày khỏi bể Aerotank

• Hệ số tạo bùn từ BOD5

• Lượng bùn dư sinh ra mỗi ngày do khử BOD5 ( tính theo MLVSS )

P x (VSS ) = 0.3125 x 300 x ( 700 – 35.4 ) x 10 -3 kg/g = 62.3 kg VSS / ngày

• Tổng lượng cặn lơ lửng sinh ra mỗi ngày

0 ( VSS ) = P x kg SS / ngày ( vì =0.8

• Lượng bùn dư cần xử lý mỗi ngày

Lượng bùn dư cần xử lý = Tổng lượng bùn – Lượng SS trôi ra khỏi lắng 2

Mdư (SS) = 77.9 kg SS/ngày – 300 m 3 /ngày x 100 g/m 3 x 10 -3 kg/g

Mdư (SS) = 47.9 kg SS/ngày

• Lượng bùn dư có khả năng phân hủy sinh học cần xử lý

Mdư (VSS) = 47.9 kg SS/ngày x 0.8 = 38.32 kg VSS/ngày

Lượng bùn dư xả ra hàng ngày từ đáy bể lắng 2 theo đường tuần hoàn bùn

• Giả sử lưu lượng nước ra khỏi bể lắng 2 (Qe) = lưu lượng đầu vào (Q) = 300 m 3 /ngày ( xem như lượng nước thất thoát do tuần hoàn bùn là không đáng kể )

• Thời gian lưu bùn trong hệ thống được tính theo công thức sau e r

Trong đó o Nồng độ chất rắn bay hơi có trong bùn hoạt tính tuần hoàn

Xr = 10 000 mg SS/L x 0.8 = 8 000 mg VSS/L o Nồng độ chất rắn bay hơi có trong dòng ra từ bể lắng 2

Xe = 100 mg SS/L x 0.8 = 80 mg VSS/L

• Lượng bùn dư thải từ bể lắng 2

Hệ số tuần hoàn bùn và lưu lượng bùn tuần hoàn

• Lập cân bằng vật chất cho bể Aerotank ( xem như lượng chất hữu cơ bay hơi ở đầu ra của hệ thống là không đáng kể )

• Ta có X0 = 0, chia 2 vế cho Q và đặt

Q r α = là hệ số bùn tuần hoàn

Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể aerotank

F θ mg BOD 5 / mg VSS ngày

Giá trị này nằm trong khoảng thông số cho phép khi thiết kế bể ( 0.2 ÷ 1 )

• Giá trị của tốc độ sử dụng chất nền ( BOD5 ) của 1 gram bùn hoạt tính trong 1 ngày

Lượng oxy cần cung cấp cho bể Aerotank dựa trên BOD 5

• Lượng oxy cần thiết trong điều kiện tiêu chuẩn của phản ứng ở 20 0 C

Với f là hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 , f = 0.7

• Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể trong điều kiện thực tế ở 25 0 C

At 20°C, the saturation concentration of oxygen in water is 9.08 mg/L, while at 25°C, it decreases to 7.01 mg/L To maintain optimal conditions in the treatment tank, a dissolved oxygen level (CL) of 2 mg/L is recommended, with the wastewater temperature set at 25°C.

Lượng không khí cần thiết để cung cấp vào bể

Chương 4 : Tính Toán – Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải o OCt = 316.1 kg O2 / ngày : Lượng oxy thực tế cần cung cấp cho bể o OU : Công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối

Chọn dạng đĩa xốp, đường kính 170 mm, diện tích bề mặt đĩa 0.02 m 2

Cường độ thổi khí 225 L/phút đĩa Độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối h=3.5 m, chiều sâu bể 3.7 m

Tra bảng 7.1, trang 112 “ Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải” – Trịnh Xuân Lai, ta có Ou = 7 g O2 / m 3 m

OU = Ou x h = 7 x 3.5 = 24.5 g O2 /m 3 o f : Hệ số an toàn, chọn f = 1.5

• Lượng không khí cần thiết cho máy thổi khí × = × − 1.5

• Kiểm tra lượng khí cấp vào bể Aerotank

• Lượng khí cần để khử 1 kg BOD5

Soỏ ủúa caàn phaõn phoỏi trong beồ

• Chọn chiều cao hữu ích của bể h = 3.7 m ; chiều cao bảo vệ là hbv = 0.3 m Chiều cao xây dựng bể Aerotank

• Diện tích mặt bằng bể aerotank

• Tổng thể tích xây dựng bể

Vậy bể Aerotank có kích thước như sau

Tính toán các thiết bị phụ

Tính toán máy thổi khí

• Chọn 2 máy thổi khí hoạt động luân phiên và 1 máy dự phòng

• Áp lực cần thiết cho hệ thống máy thổi khí tính theo mét cột nước

Bể lắng ly tâm đợt 2

Lắng hỗn hợp nước – bùn từ bể Aerotank dẫn đến và loại bỏ chúng ra khỏi nước thải b Tính toán

Dieọn tớch phaàn laộng cuỷa beồ laộng

Trong đó o Q : Lưu lượng nước thải xử lý Q = 300 m 3 /ngày = 12.5 m 3 /h o C0 : Nồng độ bùn hoạt tính duy trì trong bể Aerotank ( tính theo MLSS )

C0 = 3000 / 0.8 = 3750 mg SS/L = 3750 g/m 3 o C t : Nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn, Ct = 10 000 g/m 3 o α : Hệ số tuần hoàn, α = 0.6 o VL : Vận tốc lắng của bề mặt phân chia

VL phụ thuộc vào nồng độ cặn CL và đặc điểm của cặn, thường được xác định qua các thí nghiệm Tuy nhiên, trong trường hợp không có điều kiện thực hiện thí nghiệm, VL có thể được tính toán theo công thức thực nghiệm.

Trong đó o CL : Nồng độ cặn tại mặt cắt L ( bề mặt phân chia )

Dieọn tớch cuỷa beồ neỏu tớnh theõm buoàng phaõn phoỏi trung taõm

Chương 4 : Tính Toán – Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Đường kính bể lắng

Tính lại diện tích bề mặt bể lắng

S m 2 Đường kính ống trung tâm d tt = 0.2 D = 0.2 x 6 = 1.2 m

Dieọn tớch buoàng phaõn phoỏi trung taõm

Tính lại diện tích vùng lắng của bể

Giá trị này nằm trong khoảng cho phép ( 16.4 – 32.8 m 3 /m 2 ngày )

Vận tốc đi lên của dòng nước trong bể

Chiều sâu hữu ích của bể lắng được chọn là hL = 3 m, với chiều cao dự trữ trên mặt thoáng là hbv = 0.3 m Bể lắng có hình dạng hình trụ, được thiết kế với lớp bê tông dưới đáy để tạo thành khu vực chứa bùn có độ dốc 10% về phía tâm Do đó, chiều cao phần chóp đáy bể được tính là h = 0.1 x (D/2) = 0.3 m, và chiều cao lớp bùn lắng trong bể là hb = 1.3 m.

Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt 2

Thể tích xây dựng bể lắng

Chieàu cao oáng trung taâm : h = 0.6 h L = 0.6 x 3 = 1.8 m

Thể tích phần chứa bùn

Thời gian lưu giữ bùn trong bể

Nồng độ bùn trung bình trong bể

Lượng bùn chiếm trong bể lắng

Máng thu nước sau lắng được thiết kế theo hình tròn với đường kính 0.8 lần đường kính bể, ôm sát chu vi bể Trong máng thu nước, ống nhựa PVC có đường kính 75mm được lắp đặt để dẫn nước thải đã qua xử lý vào hệ thống cống thu nước chung của khu công nghiệp.

Giá trị này nằm trong khoảng cho phép : LS < 500 m 3 /m.ngày

Máng răng cưa trên bể lắng 2 được thiết kế để điều hòa dòng chảy vào máng thu và cân bằng mực nước trên bề mặt bể, đặc biệt khi công trình bị lún hoặc nghiêng Máng răng cưa được neo chặt vào thành bể, sử dụng tấm răng cưa hình chữ V bằng thép không gỉ dày 3 mm với góc đáy 90 độ để điều chỉnh cao độ mép máng Kích thước cụ thể của tấm răng cưa bao gồm chiều cao h = 150 mm, dài L = 17 m, chiều cao hình chữ V là 30 mm, chiều dài đáy chữ V là 60 mm, và khoảng cách giữa 2 đỉnh là 100 mm.

Ta có: Lmáng = n x 60 + ( n + 1 ) x 40 = 17 000 Suy ra n ≈ 170 raờng cửa

Vậy cứ mỗi mét dài có 10 khe chữ V o Lưu lượng nước vào mỗi khe chữ V

Với: Cd – hệ số tràn, Cd = 0.6 θ - góc ở đỉnh của khe, θ = 90 o o Chiều cao mực nước trong khe chữ V

10 S h ngap q= L = × − Suy ra hngập = 14 mm < 30 mm ( đạt yêu cầu )

4.8 SAÂN PHễI BUỉN a Chức năng

Làm giảm độ ẩm của bùn tươi từ bể lắng đợt 1 và bùn hoạt tính dư từ bể lắng đợt

Giảm tỷ lệ nước trong bùn xuống còn 70 – 80% giúp tăng nồng độ cặn khô lên từ 20 – 30%, từ đó cải thiện hiệu quả cải tạo đất Sau khi phơi khô, bùn sẽ được sử dụng làm phân bón.

Lượng bùn tươi từ bể lắng đợt 1 : Qtươi = 16.16 m 3 /ngày ; G = 850.75 kg/ngày

Lượng bùn hoạt tính dư xả từ bể lắng đợt 2 theo tính toán trong bể Aerotank :

QW = 4.875 m 3 /ngày ; Pxả = 47.9 kg/ngày

Lượng bùn vào sân phơi bùn :

Chọn chiều cao lớp bùn xả vào sân phơi bùn là 1.15 m Vậy thể tích bùn trên 1 m 2 sân phơi là :

Giả sử nhà máy làm việc 300 ngày / năm ( 10 tháng / năm ) Vậy diện tích sân phơi là :

Bựn phơi ẵ thỏng thỡ lấy đi đem đổ Diện tớch sõn phơi cần thiết là :

Ta chia sân phơi thành 5 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên có chiều rộng B = 6 m Vậy chiều dài sân phơi là :

Chieàu cao saõn phụi buứn :

Chiều cao lớp sỏi là 30 cm với đường kính hiệu quả 10 mm Lớp cát có chiều cao 25 cm và đường kính hiệu quả là 0.5 mm Chiều cao lớp bùn đạt 1.15 m, trong khi chiều cao bảo vệ là 0.3 m.

Lượng bùn khô sinh ra mỗi ngày

Trong đó o d : Tỉ trọng của bùn khô, d = 1.005 kg/L o C : Nồng độ bùn khô sau khi phơi, C = 20 ÷ 30% Chọn C = 25%

Lượng nước dư thu từ sân phơi bùn

Nước dư từ sân phơi bùn được bơm trở lại bể điều hòa để xử lý Để đảm bảo hiệu quả, vận tốc nước trong ống dẫn được chọn là 1.2 m/s Do đó, cần tính toán đường kính ống dẫn nước bùn dư phù hợp.

Vậy chọn ống dẫn nước bùn dư bằng nhựa PVC có ∅ 21

Công suất bơm nước dư từ sân phơi bùn về lại bể điều hòa ( bơm 17.4 m 3 trong khoảng thời gian là 1 giờ ) η ρ × × ×

Trong đó o Q - naêng suaát cuûa bôm, Q = 17.4 m 3 /h = 4.83 x 10 -3 m 3 /s

Chương 4 : Tính Toán – Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải o g - gia tốc rơi tự do, m/s 2 Lấy g = 9.81 m 2 /s o η- hiệu suất của bơm Lấy η=0.8 (thường η= 0.72 ÷ 0.93) o Cột áp bơm được xác định theo phương trình Becnulli :

P1 = P2 : Áp suất ở đầu ống đẩy, hút

V1 = V2 = V : Vận tốc nước thải trong đường ống, V = 1.2 m/s l : Chiều dài toàn bộ đường ống, l = 50 m d : đường kính ống dẫn, d = 21 mm λ : hệ số ma sát đường ống

Vì 2 000 < Re < 100 000 nên ta có

0 = λ Σξ : Tổng hệ số trở lực cục bộ Σξ = 6 x ξ c o + ξ vào + ξ ra = 6 x 0.9 + 0.5 + 1 = 6.9 Vậy chiều cao cột áp bơm

N kW o Công suất thực của máy bơm

Chương 5 : Khái Toán Công Trình Xử Lý Nước Thải

CHệễNG 5 KHÁI TOÁN CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Vốn đầu tư cho từng hạng mục công trình

STT Hạng mục Thể tích

Soá lượng Đơn giá (đồng/m 3 )

2 Bể gom nước thải thuộc croâm 13.75 1 800.000 11.000.000

3 Bể trộn nước thải thuộc croâm 0.05 1 800.000 40.000

4 Bể lắng kết tủa nước thải thuộc crôm 1.2 1 800.000 960.000

6 Bể trộn nước thải chung 0.83 1 800.000 664.000

STT Hạng mục Số lượng Đơn giá (đồng)

3 Máng răng cưa bể lắng kết tủa crôm 1 300.000 300.000

4 Máng răng cưa bể lắng 1 1 300.000 300.000

5 Máng răng cưa bể Aerotank 1 300.000 300.000

6 Máng răng cưa bể lắng 2 1 500.000 500.000

7 Giàn quay bể lắng kết tủa crôm 1 10.000.000 10.000.000

10 Máy thổi khí ở bể điều hòa (1.5 kW) 3 1.500.000 4.500.000

11 Máy thổi khí ở bể Aerotank (10 kW) 3 11.000.000 33.000.000

12 Bơm ở bể gom nước thải thuộc crôm 2 5.000.000 10.000.000

18 Hệ thống van, đường ống, các loại phuù kieọn - 30.000.000 30.000.000

19 Vận chuyển, lắp đặt, hướng dẫn vận hành - 25.000.000 25.000.000

20 Dây dẫn điện, linh kiện bảo vệ dây daón ủieọn - 5.000.000 5.000.000

Tổng chi phí đầu tư cho các hạng mục công trình

Chi phí đầu tư được tính khấu hao trong 20 năm

Chi phí quản lý và vận hành

Công nhân : 3 người x 1.000.000 đồng/tháng x 12 tháng = 36.000.000 đồng/năm

Liều lượng phèn : 580 tấn/năm x 100.000 đồng/tấn = 58.000.000 đồng/năm

Liều lượng xút dùng để kết tủa crôm : 25.000.000 đồng/năm

Chi phí điện năng tính cho 1 năm (tính theo công suất tiêu thụ của từng thiết bị)

Hạng mục Chi phí (đồng)

Máy thổi khí ở bể điều hòa (1kW) 8.700.000 Máy thổi khí ở bể Aerotank (10 kW) 78.900.000 Bơm ở bể gom nước thải thuộc crôm 2.400.000

Các hoạt động khác (sinh hoạt, dân dụng …) 5.000.000

Chi phí bảo trì, bảo dưỡng : 25.000.000 đồng/năm

Tổng chi phí quản lý vận hành trong 1 năm

Tổng chi phí đầu tư

Tổng chi phí đầu tư cho công trình

Giá thành xử lý 1 m 3 nước thải

Lãi suất ngân hàng i = 0.5%/tháng

Giá thành thực tế để xử lý 1 m 3 nước thải

Vậy giá thành để xử lý 1 m 3 nước thải xấp xỉ 3.000 đồng

Chương 6 : Kết Luận – Kiến Nghị

CHệễNG 6 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ

Công ty Đặng Tư Ký đã tiên phong trong việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải thuộc da đầu tiên tại Việt Nam, thể hiện sự nhận thức đúng đắn về tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường sống xung quanh.

Đầu tư có thể làm tăng giá thành sản xuất và giảm khả năng cạnh tranh của công ty trong ngắn hạn Tuy nhiên, về lâu dài, hợp tác với nước ngoài mang lại lợi ích lớn, vì thị trường quốc tế không chỉ yêu cầu sản phẩm chất lượng và đẹp mà còn phải đảm bảo tính “sạch”.

"Sạch" có nghĩa là công ty cần tuân thủ đầy đủ các tiêu chuẩn môi trường, bao gồm việc có giấy chứng nhận cho các loại chất thải thải ra môi trường đạt tiêu chuẩn môi trường Việt Nam.

Đầu tư vào hệ thống xử lý nước thải không chỉ giúp công ty giảm chi phí sản xuất mà còn cho phép kiểm soát lượng nước sử dụng hiệu quả Công ty có thể xác định các công đoạn có khả năng tái sử dụng nước, hạn chế hoặc tái sử dụng hóa chất, đồng thời áp dụng sản xuất sạch hơn với các hóa chất thay thế an toàn và giá rẻ, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm.

Cần nhân rộng mô hình thí điểm của công ty Đặng Tư Ký cho các công ty thuộc da và các ngành nghề khác có nguy cơ ô nhiễm môi trường cao Đầu tư vào mô hình này không chỉ mang lại lợi ích cho doanh nghiệp mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

[1] TS Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội, 2000

[2] PGS PTS Hoàng Huệ, Xử lý nước thải, Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội, 1996

TS Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng và Nguyễn Phước Dân đã biên soạn cuốn sách "Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình", xuất bản bởi Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Cuốn sách cung cấp kiến thức chuyên sâu về các phương pháp xử lý nước thải, từ đó giúp các kỹ sư và sinh viên hiểu rõ hơn về thiết kế công trình xử lý nước thải trong môi trường đô thị và công nghiệp.

[4] PGS TS Hoàng Văn Huệ, Thoát nước – Tập 2 : Xử lý nước thải, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2002

[5] TS Trịnh Xuân Lai, Cấp nước – Tập 2 : Xử lý nước thiên nhiên cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2002

[6] Trần Văn Nhân – Ngô Thị Nga, Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 1999

Nguyễn Văn Lụa, trong tác phẩm "Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học & thực phẩm – Tập 1", đã trình bày chi tiết về các quá trình và thiết bị cơ học, đặc biệt là khuấy và lắng lọc Cuốn sách này, do Nhà xuất bản Đại học Quốc gia phát hành, cung cấp kiến thức quan trọng cho lĩnh vực công nghệ hóa học và thực phẩm.

Trần Hùng Dũng, Nguyễn Văn Lục, Hoàng Minh Nam và Vũ Bá Minh đã biên soạn cuốn sách "Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học & thực phẩm", Tập 1: Các quá trình & thiết bị cơ học, và Quyển 2: Phân riêng bằng khí động, lực ly tâm, bơm, quạt, máy nén Cuốn sách cung cấp kiến thức về tính toán hệ thống đường ống, được xuất bản bởi Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh vào năm 1997.

[9] TS Lâm Minh Triết – Nguyễn Thanh Hùng – Nguyễn Phước Dân, Bảng tra thủy lực mạng lưới cấp – thoát nước, CEFINEA – Viện Môi trường và Tài nguyên, 2003

[10] TS Lâm Minh Triết – Võ Kim Long, Thoát nước mạng lưới bên ngoài và công trình –

TCXD – 51 – 84, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2003

[11] Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất tiểu thủ công nghiệp – Tập 3

Xử lý ô nhiễm ngành thuộc da, Sở Khoa Học – Công Nghệ và Môi Trường TP Hồ Chí

[12] Nguyễn Như Sang, Nghiên cứu thực nghiệm và đề xuất công nghệ xử lý nước thải thuộc da TP HCM, Luận văn Cao học, 2000

[13] Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering Treatment : Treatment – Disposal – Reuse, Fourth Edition, Mc Graw – Hill International Editions, Civil Engineering Series, 2003

[14] Dr Kriengsak Udomsinrot, Wastewater Engineering Design, Second Edition, Mitrnara Printing, 1993

[15] Tanneries and the Environment : A technical guide to reducing the Environmental Impact of Tannery Operations, UNEP, 1994

[16] W.Wesley Eckenfelder, Industrial Water Pollution Control, 1989

[17] Các tài liệu khác : trang web Việt Nam và nước ngoài …

Bảng 1 : Các cơ sở thuộc da ở Thành phố Hồ Chí Minh

Tên cơ sở Địa điểm Công suất Sản phẩm

Xí nghiệp Da Bình Lợi

Nhà máy chế biến Da Tân Bình

Cơ sở Hiệp Thành Hưng

Cơ sở Lê thị Lang

Cơ sở Sao Nhuận Cường

Cơ sở Trần Bái Huê

Cơ sở Ông Quốc Vỹ (gia công)

Cơ sở Vinh Thành (gia công)

Bình Thạnh và Tân Bình là hai quận nổi bật tại thành phố Hồ Chí Minh, mỗi quận đều có những đặc điểm và tiện ích riêng Bình Thạnh nổi tiếng với sự phát triển nhanh chóng và các khu vực sống hiện đại, trong khi Tân Bình thu hút cư dân với không gian sống yên tĩnh và các dịch vụ tiện ích phong phú Cả hai quận đều đóng góp quan trọng vào sự phát triển của thành phố, mang lại nhiều cơ hội cho cư dân và nhà đầu tư.

400 Kg/ngày Khoõng oồn ủũnh Khoõng oồn ủũnh

2 Tấn/ngày Khoõng oồn ủũnh Khoõng oồn ủũnh

Da trâu bò thuộc Hoàn chỉnh Hoàn chỉnh Hoàn chỉnh Hoàn chỉnh Hoàn chỉnh Hoàn chỉnh Hoàn chỉnh

Da pheứn Mua bán da Mua bán da

Bảng 2 : Đặc tính nước thải thuộc da

Công đoạn Lượng nước thải

(m 3 /taán da muoái) pH TS, mg/l SS, mg/l BOD 5 , mg/l

Bảng 3 : So sánh nước thải thuộc da với nước thải đô thị, nước tự nhiên và hiệu quả xử lý cần thiết

Hiệu quả xử lý caàn thieát, %

Bảng 4 : Các thông số điển hình của nước thải thuộc da

Thông số (mg/l) Thuộc chrome Thuộc tanin pH

SS Chaát raén laéng được (trong 2 h) BOD5

Bảng 5 : Lượng nước sử dụng trong công nghiệp thuộc da ở Việt Nam và 1 số nước

(Nguoàn – Bailey, D.G et al Anaerobic Treatment of Tannery Waste Proc Ind Conf.)

Nước Lượng nước tiêu thụ (m 3 /tấn da)

Nga (thuộc crôm) Phaàn Lan

Bảng 6 : Giá trị chất lượng không khí tại nhà máy thuộc da ở Pháp

Ethylacetate Hạt bụi rắn Kim loại nặng Chloride Nhiệt độ khí thoát ra

Bảng 7 : Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm trong công nghiệp thuộc da

(Nguoàn – Environment Management Guideline for Leather Tanning and Finishing Industry – Thailand – 1997)

Công nghệ sản xuất sạch

Các công đoạn gaây oâ nhieãm

Hóa chất dùng trong mỗi công đoạn Vấn đề ô nhiễm

Sử dụng vôi và Na2S cho công đoạn tẩy lông

Sử dụng các muối crôm (III) để thuộc

Sử dụng enzym để tẩy lông

Dùng CO2để khử vôi

Sử dụng chất trợ thuộc để tăng hiệu quả dính bám của crôm

Sử dụng tác nhân thuộc khác không chứa crôm Tái sử dụng crôm

Nước thải đầu ra bẩn ; giá trị BOD,

Nước thải đầu ra có nồng độ ammoniacao

Nước thải đầu ra và bùn thải có Cr 3+

Giảm Crôm đầu ra Không có crôm ở đầu ra

CHệễNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Môi trường sống đang trở thành vấn đề nóng bỏng, đặc biệt là ở Việt Nam trong bối cảnh Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa Nhu cầu cuộc sống ngày càng cao đã dẫn đến sự phát triển mạnh mẽ của nhiều ngành công nghiệp, trong đó có ngành thuộc da Ngành da thuộc, với lịch sử lâu đời, đã trở thành sản phẩm thời trang ưa chuộng Hiện nay, Việt Nam sở hữu nhiều nhà máy thuộc da lớn như Công ty Da giày Hà Nội, Xí nghiệp Thuộc da Thái Bình, và Công ty Da Sài Gòn Bên cạnh đó, hàng ngàn cơ sở thuộc da truyền thống cũng hoạt động trong các khu dân cư Sự phát triển này không chỉ mang lại hàng tỉ đôla từ xuất khẩu sản phẩm da giày mà còn tạo ra hàng ngàn việc làm cho người lao động.

Ngành công nghiệp thuộc da có quy trình hóa lý phức tạp, sử dụng nguyên liệu sống và hóa chất đa dạng, bao gồm cả chất hữu cơ và vô cơ Tuy nhiên, ngành này cũng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, sản sinh ra chất thải rắn, lỏng và khí độc hại Đặc biệt, mùi hôi thối khó chịu từ protein bị phân hủy và hóa chất trong quy trình, như khí hydrosunfua, được thải ra trong quá trình tẩy lông và ngâm vôi da, gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Ngành thuộc da hàng năm thải ra một lượng lớn hóa chất và tiêu tốn từ 80 – 100 m³ nước cho mỗi tấn da tươi, gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

Chương 1 : Đặt Vấn Đề nước thải này không qua xử lý mà xả thẳng vào nguồn tiếp nhận thì khả năng gây ô nhiễm của loại nước thải này là rất nghiêm trọng Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải cao gây tắc nghẽn các đường ống thoát nước Hàm lượng BOD cao cùng với cặn lắng dễ phân hủy sinh học sẽ tiêu thụ oxy hòa tan gây thiếu hụt oxy trong nước, ảnh hưởng xấu đến đời sống thủy sinh trên các kênh rạch, ao hồ Hàm lượng crôm cao trong nước thải thuộc da là độc tố gây nguy hiểm đối với sức khỏe của người và động vật Để có thể chủ động và giảm nhẹ chi phí trong việc khắc phục ô nhiễm, các cơ sở cần nắm được những vấn đề chính của công nghệ xử lý nước thải thuộc da Đề tài này sẽ trình bày các giải pháp xử lý ô nhiễm phù hợp với điều kiện hiện nay của các cơ sở thuộc da tại Thành phố Hồ Chí Minh, mà cụ thể là áp dụng cho công ty thuộc da Đặng

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Đề tài nhằm vào 2 mục tiêu chính :

Tìm hiểu công nghệ sản xuất trong ngành thuộc da giúp xác định thành phần và tính chất của nước thải, đồng thời đánh giá ảnh hưởng của nó đến môi trường Đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp với không gian hạn chế của các cơ sở thuộc da Từ đó, thực hiện tính toán và thiết kế chi tiết cho từng công trình xử lý nước thải, cũng như khái toán tổng thể cho toàn bộ hệ thống.

1.3 PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA ĐỀ TÀI Áp dụng cho một trường hợp cụ thể, đó là Công ty thuộc da Đặng Tư Ký chuyên thuộc cỏc loại da muối ( chủ yếu là da bũ cao cấp nhập từ Mỹứ ) với sản phẩm chớnh là các loại da thành phẩm cao cấp phục vụ cho các mặt hàng giày dép, túi xách, áo khoác Ngoài ra đề tài còn có thể áp dụng cho các cơ sở thuộc da khác trên cả nước với qui mô tương tự

CHệễNG 2 TOÅNG QUAN 2.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH THUỘC DA

Tiêu đề	Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Thuộc Da Cho Công Ty Đặng Tư Ký
Tác giả	Phạm Lê Đình Chương
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Đinh Tuấn
Trường học	Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Môi Trường
Thể loại	Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học
Năm xuất bản	2005
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	98
Dung lượng	2,14 MB
File đính kèm	Thiết kế hệ thống xử lý nước thải.rar (3 MB)