Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải ngành dệt nhuộm công suất 500m3/ngày đêm

Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm có công suất 500m3/ngày đêm đạt tiêu chuẩn TCVN 5945 – 1995, nước thải loại B.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 04 năm 2008

Danh sách nhóm 6

1

Phạm Lê Phương Lâm

Phạm Thanh Loan

Nguyễn Trường Xuân Nam

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 5

1 Tính cần thiết của đề tài 5

2 Mục tiêu của đề tài 7

3 Phương pháp nghiên cứu đề tài 7

4 Tính mới của đề tài 7

5 Giới hạn của đề tài 7

CHƯƠNG 1 7

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 8

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM 8

1.1.1 Các quá trình cơ bản trong công nghệ dệt nhuộm 8

1.1.2 Các loại thuốc nhuộm thường dùng trong ngành dệt nhuộm 11

1.1.3 Nhu cầu về nước và nước thải trong xí nghiệp dệt nhuộm 12

1.2 CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM CHÍNH TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 13

1.3 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI NGÀNH DỆT NHUỘM ĐẾN NGUỒN TIẾP NHẬN 15

CHƯƠNG 2 17

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 17

2.1 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC 17

2.1.1 Song chắn rác 17

2.1.2 Lưới chắn rác 18

2.1.3 Bể điều hòa 18

2.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC 18

2.2.1 Phương pháp trung hòa 18

2.2.2 Phương pháp oxy hóa và khử 19

2.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA - LÝ 20

2.3.1 Quá trình keo tụ tạo bông 20

2.3.2 Phương pháp trích ly 20

2.4 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 21

2.5 MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM21 2.5.1 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm trong nước 21

2.5.1.1 Qui trình công nghệ tổng quát xử lý nước thải nhuộm vải 21

2.5.1.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm đang được áp dụng .24 2.5.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm trên thế giới 25

2.5.2.1 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm sợi bông ở Hà Lan 25

2.5.2.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm ở Greven (CHLB Đức) 26

CHƯƠNG 3 27

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 27

VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ 27

3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 27

3.1.1 Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ dựa vào các yếu tố cơ bản sau: 27

3.1.2 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác 27

MỞ ĐẦU 5

1 Tính cần thiết của đề tài 5

3

2 Mục tiêu của đề tài 7

3 Phương pháp nghiên cứu đề tài 7

4 Tính mới của đề tài 7

5 Giới hạn của đề tài 7

CHƯƠNG 1 7

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 8

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM 8

1.1.1 Các quá trình cơ bản trong công nghệ dệt nhuộm 8

1.1.2 Các loại thuốc nhuộm thường dùng trong ngành dệt nhuộm 11

1.1.3 Nhu cầu về nước và nước thải trong xí nghiệp dệt nhuộm 12

1.2 CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM CHÍNH TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 13

1.3 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI NGÀNH DỆT NHUỘM ĐẾN NGUỒN TIẾP NHẬN 15

CHƯƠNG 2 17

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 17

2.1 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC 17

2.1.1 Song chắn rác 17

2.1.2 Lưới chắn rác 18

2.1.3 Bể điều hòa 18

2.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC 18

2.2.1 Phương pháp trung hòa 18

2.2.2 Phương pháp oxy hóa và khử 19

2.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA - LÝ 20

2.3.1 Quá trình keo tụ tạo bông 20

2.3.2 Phương pháp trích ly 20

2.4 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 21

2.5 MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM21 2.5.1 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm trong nước 21

2.5.1.1 Qui trình công nghệ tổng quát xử lý nước thải nhuộm vải 21

2.5.1.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm đang được áp dụng: 24 2.5.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm trên thế giới 25

2.5.2.1 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm sợi bông ở Hà Lan 25

2.5.2.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm ở Greven (CHLB Đức) 26

CHƯƠNG 3 27

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 27

VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ 27

3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 27

3.1.1 Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ dựa vào các yếu tố cơ bản sau: 27

3.1.2 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác 27

3.1.3 Các phương án được đề xuất 28

3.1.4 Chức năng nhiệm vụ từng công trình đơn vị: 32

3.1.5 Thuyết minh quy trình công nghệ 34

3.2 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 35

3.2.1 Xác định mức độ cần thiết xử lý chất thải 35

3.2.2 Lưới chắn rác 35

3.2.3 Bể điều hòa 36

3.2.4 Bể phản ứng 42

3.2.5 Bể lắng I 45

3.2.6 Bể Aerotank 51

3.2.7 Bể lắng II 59

3.2.8 Bể nén bùn (kiểu đứng) 63

3.2.9 Máy nén bùn 65

3.2.10 Bể tiếp xúc 66

3.2.11 Bể trộn hóa chất 69

3.3 TÍNH TOÁN HÓA CHẤT SỬ DỤNG 70

3.3.1 Bể chứa Urê (nồng độ 10%) và van điều chỉnh dung dịch Urê (cho vào bể Aerotank) 70

3.3.2 Bể chứa axit photphoric (H 3 PO 4 ) và van điều chỉnh châm H 3 PO 4 (cho vào bể Aerotank) 71

3.3.3 Bể chứa dung dịch axit H 2 SO 4 và bơm châm H 2 SO 4 (cho vào bể điều hòa) 71 3.3.4 Chất trợ lắng polymer dạng bột sử dụng ở bể lắng I 72

CHƯƠNG 4 73

KHÁI TOÁN KINH TẾ 73

4.1 Phần xây dựng 73

4.2 Phần thiết bị 73

4.3 Phần quản lý vận hành 74

4.4 Chi phí điện năng 74

4.5 Chi phí hóa chất 75

4.6 Chi phí sửa chữa nhỏ 75

4.7 Tính giá thành chi phí xử lý 1m 3 nước thải 75Tài liệu tham khảo .77

MỞ ĐẦU

1 Tính cần thiết của đề tài

Dệt nhuộm ở nước ta là ngành công nghiệp có mạng lưới sản xuất rộng lớn với nhiều mặt hàng, nhiều chủng loại và gần đây tốc độ tăng trưởng kinh tế rất cao

5

Trong chiến lược phát triển kinh tế của ngành dệt nhuộm, mục tiêu đặt ra đến năm

2010 sản lượng đạt trên 2 tỉ mét vải, kim ngạch xuất khẩu đạt 3,5 – 4 tỉ USD, tạo rakhoảng 1 triệu việc làm Tuy nhiên, đây chỉ là điều kiện cần cho sự phát triển, đểngành công nghiệp dệt nhuộm phát triển thật sự thì chúng ta phải giải quyết vấn đềnước thải và khí thải một cách triệt để Công nghệ dệt nhuộm sử dụng một lượngnước khá lớn phục vụ cho các công đoạn sản xuất đồng thời xả ra một lượng nướcthải bình quân 12 – 300 m3/tấn vải Trong đó, nguồn ô nhiễm chính là từ nước thảicông đoạn dệt nhuộm và nấu tẩy Nước thải giặt có pH: 9 – 12, hàm lượng chất hữu

cơ cao (có thể lên đến 3000 mg/l), độ màu trên dưới 1000 Pt – Co, hàm lượng SS cóthể bằng 2000 mg/l

Theo kết quả phân tích nước thải ở làng nghề dệt nhuộm Vạn Phúc (Hà Tây) thìchỉ số BOD là 67 – 159mg/l; COD là 139 – 423mg/l; SS là 167 – 350mg/l, và kimloại nặng trong nước như Fe là 7,68 mg/l; Pb là 2,5 mg/l; Cr6+ là 0.08 mg/l [Trung tâm công nghệ xử lý môi trường, Bộ tư lệnh hoá học, 2003] Theo số liệu của Sở

Tài nguyên Môi trường Thái Bình, hàng năm làng nghề Nam Cao sử dụng khoảng

60 tấn hóa chất các loại như ôxy già, nhớt thủy tinh, xà phòng, bồ tạt, Javen, thuốcnhuộm nấu tẩy và in nhuộm Các thông số ô nhiễm môi trường ở Nam Cao cho thấyhàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải cao hơn tiêu chuẩn cho phép 3,75 lần,hàm lượng BOD cao hơn tiêu chuẩn cho phép tới 4,24 lần, hàm lượng COD cao hơntiêu chuẩn cho phép 3 lần

Thực chất, tiêu chuẩn Greentrade Barrier - tiêu chuẩn thương mại “xanh”, cũngchính là một rào cản thương mại xanh Rào cản thương mại xanh được áp dụng đốivới hàng may mặc là đòi hỏi các sản phẩm phải đáp ứng được các tiêu chuẩn sinhthái quy định, an toàn về sức khỏe đối với người sử dụng, không gây ô nhiễm môitrường trong sản xuất, bắt buộc các nhà xuất khẩu phải tuân thủ Như vậy là, trongcuộc cạnh tranh quyết liệt sau khi hạn ngạch dệt may được rỡ bỏ và một số tiêuchuẩn được các thị trường EU, Mỹ, Nhật Áp dụng, thì rào cản thương mại “xanh”

là một thách thức, trở ngại lớn đối với tất cả các nước xuất khẩu hàng dệt may.Chính vì những yêu cầu hết sức cấp thiết đó nên trong chuyên đề này nhóm sẽ

đề xuất “Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải ngành dệt nhuộm công suất500m3/ngày đêm”

2 Mục tiêu của đề tài

Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm có công suất 500m3/ ngày đêm đạt tiêu chuẩn TCVN 5945 – 1995, nước thải loại B.

3 Phương pháp nghiên cứu đề tài

1 Biên hội và tổng hợp tài liệu

2 So sánh đối chiếu và lựa chọn công nghệ

3 Trích dẫn một số tiêu chuẩn trong TCVN 5495 – 1995

4 Tính toán và đề xuất công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm

4 Tính mới của đề tài

Hiện nay các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm đa số đều sử dụngphương pháp hóa lý, như vậy sẽ tiêu tốn một lượng hóa chất rất lớn và không đápứng được yêu cầu kinh tế, làm cho giá thành xử lý 1m3 nước thải sẽ rất lớn Trongchuyên đề này sẽ trình bày phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phươngpháp sinh học kết hợp với hóa lý, nhằm xử lý triệt để nước thải và mang lại tínhkinh tế trong quá trình xử lý Tỉnh Long An hiện nay có nhiều nhà máy dệt nhuộmnhưng vẫn chưa có hệ thống xử lý hoạt động hiệu quả, nhóm chúng tôi hy vọng tậptài liệu này sẽ được áp dụng để xử lý nước thải ngành dệt nhuộm trên địa bàn tỉnh

5 Giới hạn của đề tài

Đề tài chỉ trình bày quy trình công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm đạt tiêuchuẩn loại B theo TCVN 5945 – 1995 Với các thông số đầu vào như sau:

NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM

7

Nguyên liệu chủ yếu của công nghiệp dệt là xơ bông, xơ nhân tạo hoặc tổng hợp

và len Ngoài ra còn dùng các xơ đay gai, tơ tằm

1.1.1 Các quá trình cơ bản trong công nghệ dệt nhuộm

Thông thường công nghệ dệt - nhuộm gồm ba quá trình cơ bản: kéo sợi, dệt vải

và xử lý (nấu tẩy), nhuộm và hoàn thiện vải Trong đó được chia thành các côngđoạn sau:

Làm sạch nguyên liệu: nguyên liệu thường được đóng dưới các dạng kiện bông

thô chứa các sợi bong có kích thước khác nhau cùng với các tạp chất tự nhiên nhưbụi, đất, hạt, cỏ rác… Nguyên liệu bông thô được đánh tung, làm sạch và trộn đều.Sau quá trình là, sạch, bông được thu dưới dạng các tấm phẳng đều

Chải: các sợi bông được chải song song và tạo thành các sợi thô.

Kéo sợi, đánh ống, mắc sợi: tiếp tục kéo thô tại các máy sợi con để giảm kích

thước sợi, tăng độ bền và quấn sợi vào các ống sợi thích hợp cho việc dệt vải Sợicon trong các ống nhỏ được đánh ống thành các quả to để chuẩn bị dệt vải Tiếp tụcmắc sợi là dồn qua các quả ống để chuẩn bị cho công đoạn hồ sợi

Hồ sợi dọc: hồ sợi bằng hồ tinh bột và tinh bột biến tính để tạo màng hố bao

quanh sợi, tăng độ bền, độ trơn và độ bóng của sợi để có thể tiến hành dệt vải.Ngoài ra còn dùng các loại hồ nhân tạo như polyvinylalcol PVA, polyacrylat,…

Dệt vải: kết hợp sợi ngang với sợi dọc đã mắc thành hình tấm vải mộc.

Giũ hồ: tách các thành phần của hồ bám trên vải mộc bằng phương pháp enzym

(1% enzym, muối và các chất ngấm) hoặc axit (dung dịch axit sunfuric 0.5%) Vảisau khi giũ hồ được giặc bằng nước, xà phòng, xút, chất ngấm rồi đưa sang nấu tẩy

Nấu vải: Loại trừ phần hồ còn lại và các tạp chất thiên nhiên như dầu mỡ, sáp…

Sau khi nấu vải có độ mao dẫn và khả năng thấm nước cao, hấp thụ hóa chất, thuốcnhuộm cao hơn, vải mềm mại và đẹp hơn Vải được nấu trong dung dịch kiềm vàcác chất tẩy giặt ở áp suất cao (2 - 3 at) và ở nhiệt độ cao (120 - 130oC) Sau đó, vảiđược giặt nhiều lần

Làm bóng vải: mục đích làm cho sợi cotton trương nở, làm tăng kích thước các

mao quản giữa các phần tử làm cho xơ sợi trở nên xốp hơn, dễ thấm nước hơn, bónghơn, tăng khả năng bắt màu thuốc nhuộm Làm bóng vải thông thường bằng dungdịch kiềm dung dịch NaOH có nồng độ từ 280 đến 300g/l, ở nhiệt độ thấp 10 -

20oC sau đó vải được giặt nhiều lần Đối với vải nhân tạo không cần làm bóng

Tẩy trắng: mục đích tẩy màu tự nhiên của vải, làm sạch các vết bẩn, làm cho vải

có độ trắng đúng yêu cầu chất lượng Các chất tẩy thường dùng là natri cloritNaClO2, natri hypoclorit NaOCl hoặc hyrdo peroxyte H2O2 cùng với các chất phụtrợ Trong đó đối với vải bông có thể dùng các loại chất tẩy H2O2, NaOCl hayNaClO2

Nhuộm vải hoàn thiện: mục đích tạo màu sắc khác nhau của vải Thường sử

dụng các loại thuốc nhuộm tổng hợp cùng với các hợp chất trợ nhuộm để tạo sự gắnmàu của vải Phần thuốc nhuộm dư không gắn vào vải, đi vào nước thải phụ thuộcvào nhiều yếu tố như công nghệ nhuộm, loại vải cần nhuộm, độ màu yêu cầu,… Thuốc nhuộm trong dịch nhuộm có thể ở dạng tan hay dạng phân tán Quá trìnhnhuộm xảy ra theo 4 bước:

- Di chuyển các phân tử thuốc nhuộm đến bề mặt sợi

- Gắn màu vào bề mặt sợi

- Khuyết tán màu vào trong sợi, quá trình xảy ra chậm hơn quá trình trên

- Cố định màu và sợi

In hoa là tạo ra các vân hoa có một hoặc nhiều màu trên nền vải trắng hoặc vảimàu, hồ in là một hỗn hợp gồm các loại thuốc nhuộm ở dạng hòa tan hay pigmentdung môi Các lớp thuốc nhuộm cùng cho in như pigment, hoạt tính, hoàn nguyên,azo không tan và indigozol Hồ in có nhiều loại như hồ tinh bột, dextrin, hồ alginatnatri, hồ nhũ tương hay hồ nhũ hóa tổng hợp

Sau nhuộm và in, vải được giặt lạnh nhiều lần Phần thuốc nhuộm không gắnvào vải và các hóa chất sẽ đi vào nước thải Văng khổ, hoàn tất vải với mục đích ổnđịnh kích thước vải, chống nhàu và ổn định nhiệt, trong đó sử dụng một số hóa chấtchống màu, chất làm mềm và hóa chất như metylic, axit axetic, formaldehit

9

Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm hàng sợi bông & các nguồn nước thải

1.1.2 Các loại thuốc nhuộm thường dùng trong ngành dệt nhuộm

Thuốc nhuộm hoạt tính

Các loại thuốc nhuộm thuộc nhóm này có công thức cấu tạo tổng quát là

S-F-T-X trong đó: S là nhóm làm cho thuốc nhuộm có tính tan; F là phần mang màu,thường là các hợp chất Azo (-N=N-), antraquinon, axit chứa kim loại hoặcftaloxiamin; T là gốc mang nhóm phản ứng; X là nhóm phản ứng Loại thuốcnhuộm này khi thải vào môi trường có khả năng tạo thành các amin thơm được xem

là tác nhân gây ung thư

Thuốc nhuộm trực tiếp

Đây là thuốc nhuộm bắt màu trực tiếp với xơ sợi không qua giai đoạn xử lýtrung gian, thường sử dụng để nhuộm sợi 100% cotton, sợi protein (tơ tằm) và sợipoliamid, phần lớn thuốc nhuộm trực tiếp có chứa azo (môn, di and poliazo) và một

số là dẫn xuất của dioxazin Ngoài ra, trong thuốc nhuộm còn có chứa các nhómlàm tăng độ bắt màu như triazin và salicylic axit có thể tạo phức với các kim loại đểtăng độ bền màu

Thuốc nhuộm hoàn nguyên

Thuốc nhuộm hoàn nguyên gồm 2 nhóm chính: nhóm đa vòng có chứa nhânantraquinon và nhóm indigoit có chứa nhân indigo Công thức tổng quát là R=C-O;trong đó R là hợp chất hữu cơ nhân thơm, đa vòng Các nhân thơm đa vòng trongloại thuốc nhuộm này cũng là tác nhân gây ung thư, vì vậy khi không được xử lý,thải ra môi trường, có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người

Thuốc nhuộm phân tán

Nhóm thuốc nhuộm này có cấu tạo phân tử tư gốc azo và antraquinon và nhómamin (NH2, NHR, NR2, NR-OH), dùng chủ yếu để nhuộm các loại sợi tổng hợp (sợiaxetat, sợi polieste…) không ưa nước

Thuốc nhuộm lưu huỳnh

Là nhóm thuốc nhuộm chứa mạch dị hình như tiazol, tiazin, zin… trong đó cócầu nối –S-S- dùng để nhuộm các loại sợi cotton và viscose

Thuốc nhuộm axit

Là các muối sunfonat của các hợp chất hữu cơ khác nhau có công thức là

R-SO3Na khi tan trong nước phân ly thành nhóm R-SO3 mang màu Các thuốc nhuộmnày thuộc nhóm mono, diazo và các dẫn xuất của antraquinon, triaryl metan…

11

Thuốc in, nhuộm pigmen

Có chứa nhóm azo, hoàn nguyên đa vòng, ftaoxianin, dẫn suất củaantraquinon…

1.1.3 Nhu cầu về nước và nước thải trong xí nghiệp dệt nhuộm

Công nghệ dệt nhuộm sử dụng nước khá lớn: từ 12 đến 65 lít nước cho 1 mét vải

và thải ra từ 10 đến 40 lít nước

Nước dùng trong nhà máy dệt phân bố như sau:

Sản xuất hơi nước 5.3%

Làm mát thiết bị 6.4%

Phun mù và khử bụi trong các phân xưởng 7.8%

Nước dùng trong các công đoạn công nghệ 72.3%

Nước vệ sinh và sinh hoạt 7.6%

Phòng hỏa và cho các việc khác 0.6%

Nước thải từ công nghiệp dệt cũng rất đa dạng và phức tạp, nhu cầu nước chocông nghiệp dệt cũng rất lớn Từ đó lượng nước thải từ những công nghệ này cũngrất nhiều

Hàng len nhuộm, dệt thoi là: 100 - 240 m3/tấn

Hàng vải bông, nhuộm, dệt thoi: 50 - 240 m3/tấn, bao gồm:

Nước thải từ các xí nghiệp dệt nhuộm rất phức tạp, nó bao gồm cả các chất hữu

cơ, các chất màu và các chất độc hại cho môi trường Các chất gây ô nhiễm môitrường chính có trong nước thải của xí nghiệp dệt, nhuộm bao gồm:

- Tạp chất tách ra từ xơ sợi, như dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ, các chất bẩndính vào sợi (trung bình là 6% khới lượng xơ sợi)

- Các hóa chất dùng trong quá trình công nghệ: hồ tinh bột, tinh bột biến tính,dextrin, aginat, các loại axit, xút, NaOCl, H2O2, soda, sunfit… Các loại thuốcnhuộm, các chất phụ trợ, chất màu, chất cầm màu, hóa chất tẩy giặt Lượng hóa chất

sử dụng đối với từng loại vải, từng loại mầu là rất khác nhau và phần dư thừa đi vàonước thải tương ứng

- Đối với mặt hàng len từ lông cừu, nguyên liệu là len thô mang rất nhiều tạpchất (250-600 kg/tấn) được chia thành:

+ 25-30% mỡ (axít béo và sản phẩm cất mỡ, lông cừu)

+ 10-15% đất và cát

+ 40-60% mưối hữu cơ và các sản phẩm cất mỡ, lông cừu

Mỗi công đoạn của công nghệ có các dạng nước thải và đặc tính của chúng

Bảng1.1: Các chất gây ô nhiễm và đặc tính nước thải ngành dệt - nhuộm

Công đoạn Chất ô nhiễm trong nước thải Đặc tính của nước thải

Hồ sợi,

giũ hồ

Tinh bột, glucozo, carboxymetyl xelulozo, polyvinyl alcol,nhựa, chất béo và sáp

BOD cao (34-50% tổng sảnlượng BOD)

Nấu, tẩy NaOH, chất sáp và dầu mỡ, tro,

soda, silicat natri và xo sợi vụn

Độ kiềm cao, màu tối, BOD cao(30% tổng BOD)

Tẩy trắng Hipoclorit, hợp chất chứa clo,

NaOH, AOX, axit…

Độ kiềm cao, chiếm 5%BOD

Làm bong NaOH, tạp chất Độ kiềm cao, BOD thấp (dưới

1% tổng BOD)

Nhuộm Các loại thuốc nhuộm,

axitaxetic và các muối kim loại

Độ màu rất cao, BOD khá cao(6% tổng BOD), TS cao

In Chất màu, tinh bột, dầu, đất sét,

muối kim loại,axit…

Độ màu cao, BOD cao và dầumỡ

Hoàn thiện Vệt tinh bột, mỡ động vật,

muối

Kiềm nhẹ, BOD thấp, lượng nhỏ

13

Bảng1.2: Đặc tính nước thải của một số xí nghiệp Dệt nhuộm ở Việt Nam

Đặc tính sản phẩm Đơn vị Hàng bông

dệt thoi

Hàng pha dệt kim Dệt len Sợi

3 /tấn vải 394 264 114 236

pH Độ màu

(Pt-Co)

COD (mg/l)

BOD (mg/l)

SS (mg/l)

Bảng1.4: Tính chất nước thải của các nhà máy Dệt nhuộm ở Hà Nội

Tên nhà máy BOD

(mg/l)

COD (mg/l)

TS pH Độ màu (Pt

-Co)

Q (m 3 /t)

Công ty Dệt 8/3 70 – 135 15 – 380 400 – 1000 8 – 11 350 - 600 394

Công ty dệt Hà Nội 90 – 120 230 – 500 950 – 1000 9 – 10 250 – 500 264

Nhà máy chỉ khâu

Hà Nội 90 – 180 210 – 320 805 – 1330 9 – 11 236Công ty dệt Minh

- Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD, COD của nguồn nước, gây tác hại đốivới đời sống thủy sinh do làm giảm oxy hòa tan trong nguồn nước.

- Độ màu cao do lượng thuốc nhuộm dư đi vạo nước thải gây màu cho dòngtiếp nhận, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của các loài thủy sinh, ảnhhưởng xấu tới cảnh quan

- Hàm lượng ô nhiễm các chất hữu cơ cao sẽ làm giảm oxy hòa tan trong nướcảnh hưởng tới sự sống của các loài thủy sinh

15

CHƯƠNG 2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

Do đặc thù của công nghệ, nước thải dệt nhuộm chứa tổng hàm lượng chất rắn

TS, chất rắn lơ lửng, độ màu, BOD, COD cao nên chọn phương pháp xử lý thíchhợp phải dựa vào nhiều yếu tố như lượng nước thải, đặc tính nước thải, tiêu chuẩnthải, xử lý tập trung hay cục bộ Về nguyên lý xử lý, nước thải dệt nhuộm có thể ápdụng các phương pháp sau:

- Phương pháp cơ học

- Phương pháp hóa học

- Phương pháp hóa – lý

- Phương pháp sinh học

2.1 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC

Thường được áp dụng ở giai đoạn đầu của quy trình xử lý, quá trình được xemnhư bước đệm để loại bỏ các tạp chất vô cơ và hữu cơ không tan hiện diện trongnước nhằm đảm bảo tính an toàn cho các thiết bị và các quá trình xử lý tiếp theo.Tùy vào kích thước, tính chất hóa lý, hàm lượng cặn lơ lửng, lưu lượng nước thải và

mức độ làm sạch mà ta sử dụng một trong các quá trình sau: lọc qua song chắn ráchoặc lưới chắn rác, lắng dưới tác dụng của lực ly tâm, trọng trường, lọc và tuyểnnổi.

Xử lý cơ học nhằm mục đích

 Tách các chất không hòa tan, những vật chất có kích thước lớn nhưnhánh cây, gỗ, nhựa, lá cây, giẻ rách, dầu mỡ ra khỏi nước thải

 Loại bỏ cặn nặng như sỏi, thủy tinh, cát

 Điều hòa lưu lường và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải

 Nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo

2.1.1 Song chắn rác

Song chắn rác gồm các thanh kim loại tiết diện chữ nhật hình tròn, hình chữnhật hoặc hình bầu dục Song chắn rác được chia làm 2 loại, loại di động và loại cốđịnh Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 60 – 900 theo hướng dòng chảy.Song chắn rác nhằm chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn ở dạng sợi: giấy, rau

cỏ, rác

2.1.2 Lưới chắn rác

Để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ hoặc các sản phẩm có giá trị, thường

sử dụng lưới lọc có kích thước lỗ từ 0,5 – 1mm Khi tang trống quay, thường vớivận tốc 0,1 đến 0,5 m/s, nước thải thường lọc qua bề mặt trong hay ngoài, tùy thuộcvào sự bố trí đường ống dẫn nước vào Các vật thải được cào ra khỏi mặt lưới bằng

hệ thống cào

2.1.3 Bể điều hòa

Do đặc điểm của công nghệ sản xuất một số ngành công nghiệp, lưu lượng vànồng độ nước thải thường không đều theo các giờ trong ngày Sự dao động lớn vềlưu lượng này sẽ ảnh hưởng không tốt đến những công trình xử lý phía sau Để duytrì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lý ổn định, khắc phục được những sự cốvận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượng của nước thải và nâng cao hiệusuất của các quá trình xử lý sinh học người ta sẽ thiết kế bể điều hòa Thể tích bểphải tương đương 6 – 12h lưu nước trong bể với lưu lượng xử lý trung bình Bể điềuhòa được phân loại như sau:

- Bể điều hòa lưu lượng

17

- Bể điều hòa nồng độ.

- Bể điều hòa cả lưu lượng và nồng độ

2.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC

Các phương pháp hóa học xử lý nước thải gồm có: trung hòa, oxy hóa và khử.Tất cả các phương pháp này đều dùng tác nhân hóa học nên tốn nhiều tiền Người ta

sử dụng các phương pháp hóa học để khử các chất hòa tan và trong các hệ thốngnước khép kín Đôi khi phương pháp này được dùng để xử lý sơ bộ trước khi xử lýsinh học hay sau công đoạn này như là một phương pháp xử lý nước thải lần cuối đểthải vào nguồn

2.2.1 Phương pháp trung hòa

Trung hòa nước thải được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau

- Trộn lẫn nước thải với axit hoặc kiềm

- Bổ sung các tác nhân hóa học

- Lọc nước axit qua vật liệu lọc có tác dụng trung hòa

- Hấp thụ khí axit bằng chất kiềm hoặc hấp thụ amoniăc bằng nước axit.Trong quá trình trung hòa một lượng bùn cặn được tạo thành Lượng bùn nàyphụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại và lượng các tácnhân xử dụng cho quá trình

2.2.2 Phương pháp oxy hóa và khử

Để làm sạch nước thải có thể dùng các chất oxy hóa như Clo ở dạng khí và hóalỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, pemanganat kali, bicromatkali, oxy không khí, ozon

Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thànhcác chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước thải Quá trình này tiêu tốn một lượng lớntác nhân hóa học, do đó quá trình oxy hóa học chỉ được dùng trong những trườnghợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng nhữngphương pháp khác

Oxy hóa bằng Clo

Clo và các chất có chứa clo hoạt tính là chất oxy hóa thông dụng nhất Người ta

sử dụng chúng để tách H2S, hydrosunfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol,xyanua ra khỏi nước thải

Khi clo tác dụng với nước thải xảy ra phản ứng

Cl2 + H2O = HOCl + HCl

HOCl ↔ H+ + OCl

-Tổng clo, HOCl và OCl- được gọi là clo tự do hay clo hoạt tính

Các nguồn cung cấp clo hoạt tính còn có clorat canxi (CaOCl2), hypoclorit,clorat, dioxyt clo, clorat canxi được nhận theo phản ứng

Ca(OH)2 + Cl2 = CaOCl2 + H2O

Lượng clo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là: 10 g/m3 đốivới nước thải sau xử lý cơ học, 5 g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn

Phương pháp Ozon hóa

Ozo tác động mạnh mẽ với các chất khoáng và chất hữu cơ, oxy hóa bằng ozocho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng của nước Sau quá trình ozo hóa sốlượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn 99%, ozo còn oxy hóa các hợp chất Nito,Photpho

2.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA - LÝ

Cơ chế của phương pháp hóa lý là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó, chấtnày phản ứng với các tập chất bẩn trong nước thải và có khả năng loại chúng ra khỏinước thải dưới dạng cặn lắng hoặc dạng hòa tan không độc hại

Các phượng pháp hóa lý thường sử dụng để khử nước thải là quá trình keo tụ,hấp phụ, trích ly, tuyển nổi

2.3.1 Quá trình keo tụ tạo bông

Quá trình này thường được áp dụng để khử màu, giảm độ đục, cặn lơ lửng và visinh vật Khi cho chất keo tụ vào nước thô chứa cặn lắng chậm (hoặc không lắngđược), các hạt mịn kết hợp lại với nhau thành các bông cặn lớn hơn và nặng, cácbông cặn này có thể tự tách ra khỏi nước bằng lắng trọng lực

Hầu hết chất keo tụ ở dạng Fe(III), Al(III); Al2(SO4)3.14H2O, FeCl3 Tuy nhiêntrong thực tế người ta thường sử dụng phèn sắt hơn do chúng có ưu điểm nhiều hơnphèn nhôm Trong quá trình keo tụ người ta còn sử dụng chất trợ keo tụ để tăng tínhchất lắng nhanh và đặc chắc do đó sẽ hình thành bông lắng nhanh và đặc chắc nhưsét, silicat hoạt tính và polymer

2.3.2 Phương pháp trích ly

19

Trích ly pha lỏng được ứng dụng để làm sạch nước thải chứa phenol, dầu, axithữu cơ, các ion kim loại Phương pháp này được ứng dụng khi nồng độ chất thảilớn hơn 3 – 4g/l, vì khi đó giá trị chất thu hồi mới bù đắp chi phí cho quá trình tríchly.

Làm sạch nước bằng trích ly gồm 3 giai đoạn

- Trộn mạnh nước thải với chất trích ly (dung môi hữu cơ) trong điều kiệm

bề mặt tiếp xúc phát triển giữa các chất lỏng hình thành 2 pha lỏng, mộtpha là chất trích ly với chất được trích ly, một pha là nước thải với chấttrích ly

- Phân riêng hai pha lỏng nói trên

- Tái sinh chất trích ly

Để giảm nồng độ chất tan thấp hơn giới hạn cho phép cần phải chọn đúng chấttrích ly và vận tốc của nó khi cho vào nước thải

2.4 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC

Phương pháp này dựa trên cơ sở hoạt động phân hủy chất hữu cơ có trong nướcthải của các vi sinh vật Các vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số chất khoánglàm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Trong quá trình phát triển, chúng nhậncác chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản Phương pháp nàyđược sử dụng để xử lý hoàn toàn các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh họctrong nước thải Công trình xử lý sinh học thường được đặt sau khi nước thải đã qua

xử lý sơ bộ qua các công trình xử lý cơ học, hóa học, hóa lý

Quá trình sinh học gồm các bước

- Chuyển các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hòa tanthành thể khí và các vỏ tế bào vi sinh

- Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất keo

vô cơ trong nước thải

- Loại các bông cặn ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng

Chất nhiễm bẩn trong nước thải dệt nhuộm phần lớn là những chất có khả năngphân hủy sinh học Thường nước thải dệt nhuộm thiếu nguồn N và P dinh dưỡng.Khi xử lý hiếu khí cần cân bằng dinh dưỡng theo tỷ lệ BOD:N:P = 100:5:1 hoặctrộn nước thải dệt nhuộm với nước thải sinh hoạt để các chất dinh dưỡng trong hỗn

hợp cân đối hơn Các công trình sinh học như: lọc sinh học, bùn hoạt tính, hồ sinhhọc hay kết hợp xử lý sinh học nhiều bậc

2.5 MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 2.5.1 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm trong nước

2.5.1.1 Qui trình công nghệ tổng quát xử lý nước thải nhuộm vải

Trong ngành công nghiệp dệt nhuộm, nước thải nhuộm gồm ba loại chính:

 Nước thải phẩm nhuộm hoạt tính

 Nước thải phẩm nhuộm sunfua

 Nước thải tẩy

Thành phần tính chất nước thải nhuộm được trình bày theo bản sau:

Chỉ tiêu Đơn

vị

Kết quả Nước thải hoạt tính Nước thải sunfua Nước thải tẩy

>1110.000-40.0002.000-10.000100-1.0007-30-10.000-50.0008.000-200.000

>129.000-30.0004.000-17.000200-1.00010-30-500-2.0001.000-5.000

Do mỗi loại nước thải có thành phần và tính chất đặc trưng riêng nên công nghệ

xử lý tương ứng cũng khác nhau Trước tiên, ta phải tách riêng và xử lý sơ bộ loạitrừ các tác nhân gây hại đối với vi sinh vật rồi nhập chung xử lý bằng sinh học.Nước thải nhuộm vải có nồng độ chất hữu cơ cao, thành phần phức tạp và chứanhiều hợp chất vòng khó phân hủy sinh học đồng thời các hóa chất phụ trợ trongquá trình nhuộm có khả năng gây ức chế vi sinh vật Hơn nữa nhiệt độ nước thải rấtcao, không thích hợp đưa trực tiếp vào hệ thống xử lý sinh học Vì vậy, ta phải tiến

21

hành xử lý hóa lý trước khi đưa vào các công trình sinh học nhằm loại trừ các yếu tốgây hại và tăng khả năng xử lý của vi sinh.

Sơ đồ qui trình công nghệ tổng quát xử lý nước thải nhuộm vải

Trong công nghệ này, nước thải nhuộm ở các công đoạn sẽ được thu gom và xử

lý sơ bộ riêng:

- Nước thải hoạt tính được tiến hành keo tụ bằng phèn sắt với pH là 10.5, hiệu quả khử COD là 60-85%

10 Nước thải sunfua keo tụ ở pH khoảng 3, hiệu quả khử COD khoảng 70%

- Nước thải tẩy được tiến hành trung hòa nhằm đưa pH về 6.5 Khi đó H2O2

sẽ bị phân hủy thành O2 bay lên gây ra bọt đồng thời hồ sẽ được tách rakhỏi nước

Sau đó, nước tẩy sẽ được đưa vào bể trộn cùng với nước sau lắng của nước thảihoạt tính và nước thải sunfua Bể trộn đóng vai trò điều hòa chất lượng nước thải,vừa là nơi hiệu chỉnh pH cho quá trình lọc sinh học kỵ khí tiếp theo Ở bể lọc kỵkhí, chất hữu cơ một phần sẽ bị phân hủy thành khí biogas hoặc chuyển hóa thànhnhững hợp chất dễ phân hủy hơn và sẽ được tiếp tục oxy hóa sinh học trong bể

Hóa chấtNước thải chắn rácSong Bể điều hòa Bể tuyển nổi

aerotank Nước thải sau xử lý sinh học vẫn chưa đạt tiêu chuẩn nên phải tiến hành

xử lý bậc cao bằng phương pháp keo tụ Phần bùn thải ra từ các bể lắng được đưavào máy ép bùn, nước tách từ bùn được đưa trở lại bể trộn, bùn sau ép được đưa đichôn lấp

2.5.1.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm đang được áp dụng:

Mô tả tóm tắt công nghệ thiết bị

Nước thải trước tiên theo cống thu gom, qua song chắn rác chảy vào bể điềuhòa Sau khi tập trung tại bể điều hòa, nước thải được bơm lên bể tuyển nổi Trênống dẫn vào bể tuyển nổi có 03 đường hóa chất châm vào là dung dịch trung hòa,dung dịch phản ứng và dung dịch trợ lắng Quá trình xử lý trong bể tuyển nổi đượcthực hiện bằng cách hòa tan trong nước những bọt khí nhỏ, các bọt khí này bám vàocác hạt cặn làm cho tỷ trọng tổ hợp cặn khí giảm, lực đẩy nổi xuất hiện Khi lực đẩynổi đủ lớn, hỗn hợp cặn - khí nổi lên mặt nước và được gạt ra ngoài bằng tấm gạtcao su gắn phía trên bể Bên cạnh đó bể tuyển nổi còn thực hiện chức năng lắng Donước thải vào bể đã được hòa trộn với các chất tạo pH, chất keo tụ nên trong bểtuyển nổi còn xảy ra quá trình keo tụ Trên bể tuyển nổi có sử dụng một môtơ khuấyvới tốc độ thích hợp để kích thích quá trình tạo bông Các hạt bùn keo tụ tạo ra có tỷtrọng lớn lắng xuống đáy bể sẽ được lấy ra ngoài nhờ van xả đáy

23

Nước thải từ máng thu nước bể tuyển nổi tràn vào bể lọc sinh học từ dưới lêntrên qua lớp vật liệu nổi là các hạt polystyren Các vi khuẩn hiện diện trong nướcthải dính bám lên lớp sinh khối nổi là những hạt polystyrene hay còn gọi làBiostyrene và chúng được loại bỏ bằng cách khống chế môi trường hoạt động Xác

vi sinh vật và chất rắn lơ lửng trong nước thải được loại bỏ bằng quá trình rửangược Đây là công nghệ lọc sinh học mới được áp dụng tại Việt Nam, có hiệu quả

sử dụng rất cao, chiếm mặt bằng ít, giá thành thấp

Nước thải tiếp tục tự chảy đến bể chứa để từ đó có thể bơm đến thiết bị lọc áp lực

Bể lọc áp lực là công trình xử lý cuối cùng trong hệ thống xử lý nước thải Saukhi qua bể lọc áp lực, nước thải có thể được xả ra cống

Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật khác

- Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5945:1995, nguồn xảloại B

- Giá thành xử lý 1m3 nước thải: 1500 - 2000đ/m3

Ưu điểm của CN/TB

- Các thiết bị được chế tạo bằng thép nên có thể tháo ráp dễ dàng khi cần di dời

- Mặt trong thiết bị được phủ epoxy chống ăn mòn, tăng thời gian sử dụng

- Hệ thống được điều khiển tự động, tránh cho công nhân có thể tiếp xúc trựctiếp với nước thải độc hại

- Diện tích chiếm dụng mặt bằng giảm 50% so với bể xây bằng xi măng

- Thời gian thi công ngắn

2.5.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm trên thế giới

2.5.2.1 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm sợi bông ở Hà Lan

Trong hệ thống có công đoạn xử lý hóa lý trước công đoạn xử lý sinh học Vớicác thông số như:

Nước thải có lưu lượng 3.000 - 4.000 m3/h; COD = 400 - 1.000 mg/l; BOD5 =

200 - 400 mg/l

Nước sau xử lý BOD5 < 50 mg/l, COD < 100 mg/l

Ca(OH)2Nước thải 1

Nước thải 2 Bể điều hòa

Hình 3.2:Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt lần nước

thải dệt nhuộm(nước thải dệt nhuộm chiếm 15 đến 20%) ở Greven – CHLB

Đức )

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước thải của công ty Stork Aqua (Hà Lan)

1 Sàng chắn rác; 2 Bể điều hòa; 3 Bể keo tụ; 4 thiết bị lắng bùn; 5 Bể sinh học;

6 Thiết bị xử lý bùn

2.5.2.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm ở Greven (CHLB Đức)

Nước thải ở đây có chứa 15-20% nước thải dệt nhuộm Công suất của hệ thống

là 6.000 - 7.000 m3/ngày, trong đó có 1100 - 1300m3/ngày nước thải dệt nhuộm

Sơ đồ này theo nguyên lý kết hợp xử lý hóa lý và sinh học nhiều bậc, sau lắng 2

là một hồ nhân tạo (có thể là một hồ chứa lớn) Phần bùn lấy ra từ các bể lắngkhông đưa tuần hoàn sử dụng lại mà đưa vào xử lý kị khí, rồi lọc ép và đưa đi chônlấp

Nước thải sau bể điều hòa cần điều chỉnh về pH tới 9.5 bằng vôi sữa Phèn sắtđược đưa vào làm keo tụ là 170 g/m3

Ưu điểm:

Lượng bùn tạo ra nhỏ (1m3 nước thải tạo ra 0.6 kg bùn khô tuyệt đối)

Kết hợp vừa xử lý nước thải sinh hoạt vừa xử lý nước thải dệt nhuộm

CHƯƠNG 3

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ

CÔNG SUẤT 500M3/NG.Đ

3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ

3.1.1 Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ dựa vào các yếu tố cơ bản sau:

256

Hình 3.2:Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt lần nước

thải dệt nhuộm(nước thải dệt nhuộm chiếm 15 đến 20%) ở Greven – CHLB

Đức )

 Công suất trạm xử lý

 Thành phần và đặc tính của nước thải

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

 Phương pháp sử dụng cặn

 Khả năng tận dụng các công trình có sẵn

 Điều kiện mặt nằng và đặc điểm địa chất thủy văn khu vực xây dựng

 Khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý

 Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý, vận hành và bảo trì

3.1.2 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác

Nước thải trước xử lý:

Thuyết minh qui trình công nghệ:

Nước thải trước tiên theo cống thu gom, qua song chắn rác chảy vào bể lắng sơ

bộ kết hợp vớt dầu trước khi chuyển sang bể điều hòa, tại đây sẽ cho thêm hóa chất

để điều chỉnh pH Sau khi tập trung tại bể điều hòa, nước thải được bơm lên bể keo

tụ, tạo bông Trên ống dẫn vào bể keo tụ có 02 đường hóa chất châm vào là dungdịch keo tụ và dung dịch trợ lắng để xảy ra quá trình keo tụ Trong bể keo tụ có sửdụng một môtơ khuấy với tốc độ thích hợp để kích thích quá trình tạo bông Các hạt

Bùn tuần hoàn

Bùn

Bể lắng sơ bộ + vớt dầu

ChỉnhpH

Hóa chất

Thiết bị lọc chậm

Thiết bị xử lý bùn

27

Chú thích:

:nước :bùn

bùn keo tụ tạo ra có tỷ trọng lớn lắng xuống đáy bể lắng 1 sẽ được lấy ra ngoài nhờvan xả đáy.

Sau đó nước được tràn vào bể aerotank để xử lý sinh học các hợp chất hữu cơ.Nước thải sau bể aerotank được lắng tại bể lắng 2, một phần bùn hoạt tính đượctuần hòan lại cho bể aerotank, phần còn lại đem xử lý Nước thải tiếp tục đến thiết

bị lọc chậm để xử lý các vi sinh vật còn lại trong nước Sau bể lọc chậm nước đượcthải ra nguồn tiếp nhận

Ưu điểm:

- Qui trình công nghệ đơn giản, dễ vận hành

- Chi phí đầu tư, vận hành và bảo dưỡng thấp

Nhược điểm

- Xử lý nước thải với công suất vừa và nhỏ

- Không xử lý triệt để các chất có trong nước thải dệt nhuộm

Xử lí rác

Thiết bị oxy hóa

Song chắn rác thô

Lưới lọc mịn

Thuyết minh qui trình công nghệ:

Nước thải trước tiên theo cống thu gom, qua song chắn rác để giữ lại các lọairác có kích thước lớn, qua lưới lọc mịn giữ lại các cặn nhỏ hơn, sau đó chảy vào bểđiều hòa, tại đây sẽ cho thêm hóa chất để điều chỉnh pH Sau khi tập trung tại bểđiều hòa, nước thải được bơm lên bể keo tụ, tạo bông Trên ống dẫn vào bể keo tụ

có 02 đường hóa chất châm vào là dung dịch keo tụ và dung dịch trợ lắng Trong bểkeo tụ có sử dụng một môtơ khuấy với tốc độ thích hợp để kích thích quá trình tạobông Các hạt bùn keo tụ tạo ra có tỷ trọng lớn lắng xuống đáy bể lắng 1 sẽ được lấy

ra ngoài nhờ van xả đáy Nước thải tiếp tục tự chảy đến bể chứa để từ đó có thểbơm đến thiết bị lọc áp lực Sau khi qua bể lọc áp lực, một phần nước thải được xả

ra nguồn tiếp nhận, một phần được nước thải được oxy hóa bằng ozôn nhằm oxyhóa hoàn toàn các chất còn lại Sau đó, nước được đưa qua tháp hấp phụ để tái sửdụng nước

Ưu điểm:

- Hiệu quả xử lý cao, loại bỏ được các chất độc có trong nước thải dệt nhuộm

- Đảm bảo nước đầu ra đạt tiêu chuẩn

- Diện tích cho công trình nhỏ, thiết bị di chuyển dễ dàng

xử lý lại không cao Phương án 2 có hiệu quả xử lý cao nhưng vận hành rất tốn kém

và khó khăn Do đó, nhóm xin đề xuất phương án xử lý nước thải dệt nhuộm có kếthợp cả phương pháp hóa lý và phương pháp sinh học cụ thể như sau:

* Phương án 3

29

3.1.4 Chức năng nhiệm vụ từng công trình đơn vị:

1 Song chắn rác

Loại bỏ các vật có kích thước lớn như: lá khô, cành cây nhỏ, mảnh vụn… Ngoài

ra, trong nước thải dệt nhuộm chứa nhiều xơ sợi li ti nên sau song chắn rác ta cần bốtrí lưới chắn mịn nhằm giữ các xơ sợi có trong nước thải Nước qua song chắn cóvận tốc khoảng 0.6 m/s

Bể nén bùn

Xe chở rác đi xử lýNguồn nước thải

Nước thải sau xử

Nhằm điều hòa lưu lượng và ổn định nồng độ cho công trình xử lý phía sau.Trong bể có thiết bị định lượng hóa chất nhằm ổn định pH về khoảng 6.5-8.5 choquá trình xử lý Bể điều hòa được cấp khí nhờ hệ thống đĩa sục khí đặt dưới đáy bểnhằm tạo dòng khuấy trộn và duy trì tình trạng hiếu khí trong bể.

Giữ lại phần cặn lơ lững (SS) có trong nước thải, các bông cặn lớn được tạo ra

từ bể phản ứng sẽ được lắng ở đây, bể lắng I sẽ làm giảm tải lượng chất rắn chocông trình xử lý sinh học phía sau

5 Bể Aerotank

Aerotank hay còn gọi là bể bùn hoạt tính với sinh trưởng lơ lửng Trong đó quátrình phân hủy xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liên tục.Các vi sinh vật dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn,chuyển hóa chúng thành chất trơ không tan và tạo ra tế bào mới Quá trình chuyểnhóa đó được thực hiện đan xen và nối tiếp nhau cho đến khi không còn thức ăn cho

hệ vi sinh vật nữa Nước thải sau khi xử lý sinh học hiếu khí được đưa qua bể lắngII

6 Bể lắng II

Bùn sinh ra từ bể Aerotank và các chất lơ lửng sẽ được lắng ở bể lắng II, nướcthải sau lắng được dẫn vào bể tiếp xúc Lượng bùn sinh ra từ bể lắng II sẽ được xảvào bể chứa bùn

7 Bể nén bùn

Cặn tươi từ bể lắng I và bùn hoạt tính từ bể lắng II có độ ẩm tương đối cao (99 –99,2% đối với bùn hoạt tính và 92 – 96% đối với cặn tươi), bể nén bùn có nhiệm vụlàm giảm độ ẩm của bùn, sau đó bùn được đem đi xử lý

31

8 Máy ép bùn

Sau khi bùn qua bể nén bùn nó sẽ tiếp tục được chuyển vào máy ép bùn, tại đâythực hiện quá trình làm ráo phần lớn nước trong bùn sau khi đã qua bể thu bùn.Nồng độ cặn sau khi làm khô trên máy đạt từ 15% – 25%

9 Bể tiếp xúc( khử trùng bằng clorin)

Khử trùng nước bằng clo nhằm tiêu diệt vi sinh trước khi đưa nước đã qua xử lý

ra hệ thống thoát nước chung, lượng vi khuẩn giảm khoảng 99% Hóa chất dùng đểkhử trùng là nước Clo

3.1.5 Thuyết minh quy trình công nghệ

Nước thải thu gom đến song chắn rác sẽ được loại bỏ những tạp chất khô (vải,nilong ), sau đó nước thải tự chảy qua bể điều hòa và nhờ quá trình khuấy trộn kếthợp với thổi khí sơ bộ, nước thải được điều hòa về lưu lượng cùng với nồng độ cácchất ô nhiễm như: BOD, COD, SS, Ở ngay trên bể điều hòa ta dùng bơm địnhlượng bơm dung dịch H2SO4 để điều chỉnh pH về trung tính, thuận lợi cho các côngtrình xử lý sau Tiếp theo nước thải từ bể điều hòa được bơm chìm lên bể phản ứng

có khuấy trộn để thực hiện quá trình keo tụ các hạt cặn lơ lửng sau đó được bơmqua bể lắng I để loại bỏ các loại cặn thô, nặng có thể gây trở ngại cho các công đoạn

xử lý sau Nước thải từ bể lắng I tự chảy tràn qua bể Aerotank có xáo trộn.Tại bểAerotank quá trình sinh học hiếu khí xảy ra và được duy trì nhờ không khí cấp khí

từ máy thổi khí, các vi sinh vật hiếu khí (trên bùn hoạt tính) sẽ phân hủy các chấthữu cơ còn lại trong nước thải thành các chất vô cơ ở dạng đơn giản Hiệu xuất xử

lý của Aerotank đạt khoảng 90 – 95% Tiếp đến nước thải được dẫn sang bể lắng II

và diễn ra lắng cặn hoạt tính, bùn sẽ lắng xuống đáy bể, nước thải phía trên đượcchảy tràn qua bể tiếp xúc khử trùng bằng dung dịch Clo, nhằm tiêu diệt vi khuẩntrước khi thải ra nguồn tiếp nhận

Bùn từ bể lắng II một phần sẽ được tuần hoàn về bể Aerotank nhằm duy trìlượng vi sinh vật có trong bể Một phần cùng với lượng bùn sinh ra từ bể lắng I sẽđược chuyển vào bể chứa bùn để tách nước, trong giai đoạn này polymer đượcchâm vào nhằm tăng hiệu quả tách nước ra khỏi bùn Nước tách bùn sẽ được tuầnhoàn trở lại bể điều hòa Lượng bùn từ bể chứa bùn sẽ được chuyển sang máy nénbùn sau đó sẽ được chở đi chôn lấp

Ưu điểm:

 Kết hợp được cả phương pháp hóa lý và sinh học

 Hiệu quả xử lý cao

 Ít tốn diện tích thích hợp với công suất thải của nhà máy

 Quy trình công nghệ đơn giản, dễ vận hành

Nhược điểm

 Nước thải ra chỉ đạt tiêu chuẩn loại B

 Chi phí đầu tư ban đầu cao

3.2 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

3.2.1 Xác định mức độ cần thiết xử lý chất thải

 Mức độ cần thiết xử lý theo chất rắn lơ lửng

% 14 , 82

% 100 560

C0 : Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải vào, C0 = 560 mg/l

Cra : Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sau xử lý, Cra = 60 mg/l

 Mức độ cần thiết xử lý theo BOD 5

% 4 , 88

% 100 860

BOD5 : Hàm lượng BOD5 trong hỗn hợp nước thải vào, BOD5 = 860 mg/l

BOD5 : Hàm lượng BOD5 trong nước thải sau xử lý, BOD5-ra = 100 mg/l

 Mức độ cần thiết xử lý theo COD

% 01 , 93

% 100 1430

Từ các kết quả tính toán trên ta nhận thấy nước thải của nhà máy dệt nhuộm này

có mức độ cần thiết để xử lý rất cao tính theo BOD, COD do đó ta phải xử lý bằng

biện pháp sinh học

3.2.2 Lưới chắn rác

a Chức năng

33

Lưới chắn rác có nhiệm vụ tách các vật thô như giẻ, rác, vỏ đồ hộp, các mẩu đá,

gỗ và các vật khác trước khi đưa vào các công trình xử lý phía sau Lưới chắn rác cóthể đặt cố định hoặc di động, lưới chắn rác giúp tránh các hiện tượng tắc nghẽnđường ống, mương dẫn và gây tắt nghẽn bơm

b Tính toán

Các thông số thiết kế cho lưới chắn rác được thể hiện trong bảng bên dưới Chọnlưới cố định dạng lõm có kích thước mắt lưới d = 0,35mm tương ứng với tải trọng

LA = 700l/phut.m2, đạt hiệu quả xử lý cặn lơ lửng E = 15%

Các thông số thiết kế lưới chắn rác (hình nêm)

Thông số Lưới cố định Lưới quay

Hiệu quả khử cặn lơ lửng, % 5 - 25 5 – 25

Tải trọng, L/m2.phút 400 – 1200 600 – 4600

Kích thước mắt lưới, mm 0,2 – 1,2 0,25 – 1,5

Tổn thất áp lực, m 1,2 – 2,1 0,8 – 1,4

Công suất motor, Hp - 0,5 – 3

Chiều dài trống quay, m - 1,2 – 3,7

Giả sử lưới chắn rác được chọn theo thiết kế định hình có kích thước lưới B* L

= 0,3* 0,7 m Diện tích bề mặt lưới yêu cầu

m

m l ph

h m

ph l

h

m L

Q A

/ 700

/ 8 ,

m

m H

m ph

l m

l ph

h m

m n

B L

Q

L

h tb th

60 1 3

* 7 , 0

* 3 ,

8 ,

20

*

*

2 3

Lưu lượng và chất lượng nước thải từ hệ thống thu gom chảy về nhà máy xử lý

thường xuyên dao động theo giờ và theo ngày, do đó bể điều hòa có tác dụng duy trì

dòng chảy gần như không đổi, khắc phục những vấn đề vận hành do dự dao động

lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình ở cuối dây

chuyền xử lý

Thu gom và điều hòa lưu lượng và thành phần các chất ô nhiễm như: BOD5,

COD, SS, pH… Đồng thời máy nén khí cung cấp Oxy vào nước thải nhằm tránh

sinh mùi thối tại đây và làm giảm khoảng 20 – 30% hàm lượng COD, BOD có trong

Với t là thời gian lưu nước trong bể điều hòa, chọn t = 3h

Thể tích thực tế bể điều hòa = K* Bể điều hòa tính toán

41 3

h

V F

Chọn F = 45 m2

→ Kích thước bể L*B = 15*3 (m)

Chọn mực nước thấp nhất của bể điều hòa để cho bơm hoạt động là 0,5m

→ Thể tích nước bể phải chứa là

V = 0,5*45 + 104 = 126,5 (m2)

→ Mực nước cao nhất của bể là

) ( 77 , 2 45

8 ,

Chọn chiều cao an toàn là 0,5 m

→ Chiều cao của bể là

ngd tb

*

* 3600

* 24

* 4

6 , 102 7

, 0

*

* 3600

*

*

* 3600

* 24

* 4

v

Q D

Chọn ống nhựa PVC dẫn nước vào bể điều hòa Φ 110 mm

Công suất bơm nước thải

Công suất bơm

H g

Q

8 , 0

* 1000

10

* 81 , 9

* 00579 ,

0

*

1000

* 1000

 η : Hiệu suất máy bơm η = 80%

Công suất thực máy bơm lấy bằng 120% công suất tính toán

Nthực = 1,2*N = 1,2 * 0,71 = 0,85KW = 1,2 Hp

Cần 2 bơm có công suất 1,5 Hp hoạt động thay phiên nhau để bơm nước thải

sang bể trung hòa (bể phản ứng)

Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa

Lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa

Qkk = q * V * 60

Trong đó

 q : Lượng khí cần cung cấp cho 1 m3 dung tích vể trong 1 phút, q =

1-0,015 m3khí/ m3bể.phút, chọn q = 0,01 m3khí/ m3bể.phút (Nguồn: Trịnh

Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, năm 2004).

 V : Thể tích thực tế của bể điều hòa

→ Qkk = 0,01*125*60 = 75 (m3/h) = 0,021 (m3/s)

Thiết bị phân phối khí trong bể điều hòa là các ống ngang đục lỗ, bao gồm 4

đường ống với chiều dài mỗi đường ống là 14m, đặt dọc theo chiều dài bể, đường

ống đặt cách tường 1 m.

Đường kính ống phân phối khí chính

v

Q D

k

kk

*

* 3600

) (

5 , 51 10

*

4

mm v

Q D

Chọn ống dẫn khí Φ = 90 mm vào bể điều hòa là ống thép

Lượng khí qua mỗi ống nhánh

) / ( 75 ,

18 4

khí

khí

*

* 3600

5 , 23 12

*

* 3600

75 , 18

/ (

34 , 1 14

 dlỗ : Đường kính lỗ, dlỗ = 2 – 5 mm, chọn dlỗ = 4 mm

) / (

678 ,

0 10

* 88 ,

1 4

004 ,

0

2

h m s

m

Số lỗ trên 1 ống

65 , 27 678

, 0

75 ,

Tính toán máy thổi khí

Áp lực cần thiết của hệ thống phân phối khí

 hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối khí, hf ≤ 0,2 m, chọn hf = 0,5 m

 H : Chiều sâu hữu ích của bể điều hòa, H = 3,5 m

→ Hk = hd + hc + hf + H = 0,3 + 0,2 + 0,5 + 3,5 = 4,5 m

Áp lực máy thổi khí tính theo Atmosphere

) (

0445 ,

0 12

, 10

45 ,

0 12

2

283 , 0 1

P

P ne

GRT

Pmáy

Trong đó

 Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí, KW

 G : Trọng lượng của dòng không khí, kg/s

 G = Qkk * ρkhí = 0, 021*1,3 = 0,0273 kg/s

 R : Hằng số khí, R = 8,314 KJ/K.mol0K

 T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1 = 273 + 25 = 2980K

 P1 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1 = 1 atm

 P2 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = Pm + 1 = 1,05 atm

Hp KW

P

P ne

GRT

Pmáy

7457 ,

0 2

, 0 14

,

0

1

05 ,

1 8

, 0

* 283 ,

0

* 7 , 29

298

* 314 ,

8

* 0273 ,

0 1

7 ,

2

283 , 0 283

, 0 1

Công suất thực của bơm bằng 1,2 công suất tính toán

→ Nt = 1,2*N = 0,168 (KW) ≈ 0,24 (Hp)

→ Tại bể điều hòa đặt 2 máy thổi khí 0,5 Hp hoạt động luân phiên nhau.

Hiệu quả xử lý nước thải qua bể điều hòa

Nồng độ cặn lơ lửng giảm 4%, còn lại

450 – (450*4%) = 432 (mg/l)

Nồng độ BOD 5 giảm 5%, còn lại

860 – (860*5%) = 814 (mg/l)