đồ án môn học: xử lý nước ô nhiễm

Tuy nhiên, ngành công nghiệp này cũng phát sinh nhiều về vấn đề môi trường bức xúc cần phải giải quyết, đặc biệt là nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất , với đặc đặc của ngành c

Mục lục 1

Mở Đầu 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

1.1 Tổng quan về ngành cơ khí chế tạo 3

1,2 nước thải công nghiệp cơ khí 3

1.2.1 định nghĩa 3

1.2.2 Thành phần và tính chất của nước thải nhà máy cơ khí ô tô 4

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 5

2.1 Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp 5

2.1.1 Phương pháp cơ học 5

2.1.2 Phương pháp hóa lý: 7

2.1.3 Phương pháp sinh học 8

2.1.4 Phương pháp hóa học 8

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 9

XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CƠ KHÍ ÔTÔ 9

3.1 Lựa chọn và thuyết minh công nghệ 9

3.1.1 Lực chọn phương án xử lý 9

3.1.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 10

3.1.3 Tính toán các thiết bị xử lý nước thải cơ khí oto 10

Bảng 3.2 Các thông số xây dựng song chắn rác 14

Bảng 3.3 Các thông số thiết kế hố thu 15

3.1.3.4 Lưới chắn rác ( lưới lọc tinh) 15

3.1.3.5 Bể điều hòa 17

Bảng 3.4 Các thông số thiết kế bể điều hòa 19

3.1.3.6 Bể phản ứng 19

3.1.3.7 Bể lắng 24

Bảng 3.5: Tóm tắt các thông số của bể lắng đứng 26

3.1.3.7 Bể lọc 26

:Tốc độ rửa ngược bằng nước và khí đối với bể lọc cát một lớp và lọc anthracite 27

3.1.3.8 Bể điều chỉnh pH 29

Mở Đầu

Nền kinh tế đang phát triển, nhu cầu đi lại của con người, vận chuyển hàng hoá ngày càng tăng Trong đó ôtô, xe máy là phương tiện chủ yếu trong giao thông đường bộ.Cùng với các chính sách thuế của nhà nước về mặt hàng nhập khẩu ôtô mới và ôtô qua sửdụng đã kích thích việc mua ôtô phục vụ cho nhu cầu đi lại của cá nhân ngày càng nhiều

Vì vậy các nhà máy cơ khí ô tô ngày càng nhiều cho nên ngành cơ khí ô tô đang được nhà nước chọn là ngành công nghiệp mũi nhọn để đầu tư phát triển

Ngành công nghiệp ôtô là ngành mang tính tổng hợp Sự phát triển của nó sẽ kéo theo các ngành nghề và các dịch vụ khác phát triển, thúc đẩy nền kinh tế phát triển bền vững Ở nước ta, công nghiệp ôtô được coi là ngành trọng điểm, luôn nhận được các chính sách ưu đãi của nhà nước

Có thể thấy, các doanh nghiệp Việt Nam đã liên doanh hầu hết với các hãng ô tô trên thế giới như Toyota, Huyndai, Ford, Deawoo…dẫn tới việc ra đời các nhà máy lắp

ráp,thiết kế, sửa chữa, bảo dưỡng…làm thúc đẩy nền kinh tế, tạo công ăn việc làm ổn định Tuy nhiên, ngành công nghiệp này cũng phát sinh nhiều về vấn đề môi trường bức xúc cần phải giải quyết, đặc biệt là nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất , với đặc đặc của ngành cơ khí ô tô thì loại nước thải này rất khó xử lý gây nguy hại môi trường nghiêm trọng

Vì vậy Đề tài “ thiết kế hệ thống xử lý nước thải từ nhà máy cơ khí với cống xuất thiết kế 100( m3/ngày)” được em chọn nhằm dùng phương pháp cơ học và hóa lý xử lý nguồn thải này để đạt hiệu quả tối ưu, phù hợp với điều kiện kinh tế Việt Nam Giảm thiểu ô nhiễm môi trường

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.1 Tổng quan về ngành cơ khí chế tạo

Cơ khí là ngành có lịch sử lâu đời, chiếm phần lớn trong cơ cấu hoạt động kinh tế

xã hội Ngành cơ khí tham gia vào một dải khá rộng các công việc sản xuất bao gồm từ khâu khai khoáng, hình thành vật liệu, gia công các thiết bị, chế tạo máy móc, và điều hành hệ thống sản xuất công nghiệp

Trước đây để gia công một sản phẩm, người thợ phải lấy nguyên liệu, gia công bằng tay trên các máy móc nửa thủ công như máy tiện, máy phay, máy bào, máy hàn Hiện nay công việc gia công đã được tự động hóa bằng các máy gia công hiện đại (máy CNC), công việc của người thợ chỉ còn là đứng máy nhấn nút, lập trình gia công Lập trình gia công là một công việc quan trọng khi thực hiện trên các máy gia công tự động CNC, các công việc trước đây như lấy vật liệu (phôi), tiện, phay đều được máy tự động thực hiện một cách chính xác theo chương trình đã được lập trình

Công việc thiết kế trước đây phải thực hiện bằng việc vẽ các bản vẽ bằng tay, ngàynay đã có sự hỗ trợ của máy tính với các chương trình chuyên hỗ trợ cho việc thiết kế cơ khí Việc thiết kế cơ khí trên máy vi tính với sự hỗ trợ của phần mềm được gọi là CAD, CAD cho phép xây dựng được những bản vẽ có độ phức tạp cao Người kỹ sư cơ khí hiệnnay luôn phải biết về CAD

Một bước tiến cao hơn trong ngành cơ khí là công nghệ CAD/CAM/CNC, tạo thành một quy trình khép kín từ khâu thiết kế đến khâu chế tạo sản phẩm bằng các máy móc gia công hiện đại

1,2 nước thải công nghiệp cơ khí

1.2.1 định nghĩa

Nước thải công nghiệp là nước thải ra trong quá trình sản xuất công nghiệp từ các công đoạn sản xuất và các hoạt động phục vụ sản xuất như nước rhari khi tiến hành vệ sinh công nghiệp hay hoạt động sinh hoạt của nhân viên Nước thải coongnghieejp rất đa dạng, khác nhau về thành phần cũng như lượng phát thải và phụ thuộc vào nhiều yếu tố: loại hình công nghiệp, loại hình công nghệ sử dụng, tính hiện đại của công nghệ, tuổi thọ của thiết bị, trình độ quản lý cơ sở và ý thức cán bộ công nhân viên

Nước thải nhà máy ô tô nằm trong nước thải công nghiệp.

1.2.2 Thành phần và tính chất của nước thải nhà máy cơ khí ô tô

 Nước thải chủ yếu phát sinh từ:

+ Quá trình gia công cơ khí: bụi kim loại, dầu nhớt bôi trơn, các chất hưu cơ

…

+ Nước thải sinh hoạt : phát sinh chủ yếu từ nhà vệ sinh và bếp ăn Nước thải sinh hoạt có các chất hữu cơ, vi khuẩn… gây ô nhiễm với nồng độ thấp phù hợp với biện pháp xử lý sinh học

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

2.1 Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp

có thể gây ra sự cố tắc bơm, đường ống kênh dẫn trong quá trình vận hành hệ thống xử

lý Đây là bước quan trọng đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống

Sóng chắn rác có thể đặt cố định hoạc di động, cũng có thể tổ hợp cùng với máynghiền nhỏ Các sóng chắn rác được làm bằng kim loại, đặt ở của vào của kênhdẫn,nghiêng một góc 60-70

2.1.1.2 bể tách dầu

Thường để tách những tạp chất rắn vô cơ không tan có kích thước từ 0,2 đến 2 mm ra khỏi nước thải, nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng ở các côngtrình xử lý sau Việc vớt dầu được thực hiện ngay bể lắng nhờ thiết bị gạt chất nổi

Bể lắng cát được sử dụng nhằm loại bỏ cát, sỏi, đá dăm, các loại xỉ khỏi nước thải

Trong nước thải, bản thân cát không độc hại nhưng sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoạt độngcủa các công trình và thiết bị trong hệ thống như ma sát làm mòn các thiết bị cơ khí, lắng cặn trong các kênh hoặc ống dẫn, làm giảm thể tích hữu dụng của các bể xử lý và tăng tần

số làm sạch các bể này Vì vậy trong các trạm xử lý nhất thiết phải có bể lắng cát.Bể lắng cát thường được đặt phía sau song chắn rác và trước bể lắng sơ cấp

 Bể lắng sơ cấp:

Để giữ lại các chất hữu cơ không tan trong nước thải trước khi cho nước thải vàocác bể xử lý sinh hoc người ta dùng bể lắng sơ cấp Bể lắng sơ cấp dùng để loại bỏ cácchất rắn có khả năng lắng (tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của nước) và các chất nổi (tỉ trọng nhẹhơn tỉ trọng của nước) Nếu thiết kế chính xác bể lắng sơ cấp có thể loci đc 50÷70% chấtrắng lơ lửng, 25÷40% BOD của nước thải.

 Bể lắng thứ cấp:

Đặt sau công trình xử lý sinh học.Căn cứ vào chiều nước chảy phân biệt các loại

bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng radian

 Bể lắng đợt 1

+ Bể lắng ngang: được làm bằng các vật liệu khác nhau như bê tông, bê tông cốt

thép,… Trong bể lắng ngang, dòng nước thải chảy theo phương nằm ngang qua bể

+ Bể lắng đứng: có dạng hình hộp hoặc hình trụ với đáy hình chóp Nước thải

chuyển động theo phương đứng từ dưới lên Vận tốc chuyển động lên phải nhỏ hơn vận tốc của hạt lắng

+ Bể lắng theo phương bán kính: có tiết diện hình tròn Nước thải được dẫn vào

bể theo chiều từ tâm ra thành bể và được thu vào máng tập trung rồi dẫn rangoài Cặn lắng xuống đáy được tập trung lại để đưa ra ngoài nhờ hệ thống gạtcặn quay tròn

2.1.1.4 Bể điều hòa

Dùng để duy trù sự ổn dịnh của dòng thải khăc phục những vấn đề vận hành do sự dao động của lưu lượng dòng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý

Công dụng:

 Làm tăng hiệu quả của hệ thống sinh học do nó hạn chế hiện tượng quá tải hệthống về lưu lượng cũng như hàm lượng các chất hữu cơ, giảm được diện tíchxây các bể sinh học ( do được tính toán chính xác hơn ) Hơn nữa các chất ứcchế quá trình xử

 lý sinh học sẽ được pha loãng hoặc trung hòa ở mức độ thích hợp cho các hoạtđộng của vi sinh vật

 Chất lượng nước sau xử lý và việc cô đặc bùn ở đấy bể lắng thứ cấp được cải

 Diện tích bề mặt cần cho hệt thống lọc nước giảm xuống và hiệu suất lọc đượccải thiện, chu kỳ làm sạch bề mặt các thiết bị lọc cũng ổn định hơn.

2.1.1.5 Bể lọc

Lọc để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải mà các bể lắngkhông thể loại bỏ được chúng Người ta tiến hành quá trình tách nhờ vách ngăn xốp, chophép chất lỏng đi qua và giữ pha phân tán lại quá trình lọc có thể xảy ra dưới tác dụngcủa áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất cao trước vách ngăn hay áp suất chânkhông sau vách ngăn

2.1.2 Phương pháp hóa lý:

Bản chất là áp dụng các quá trình vật lý và hóa học để đưa vào nước thải chất phảnứng nào đó để gây tác động vào các tạp chất bẩn, biến đổi hóa học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc các chất hòa tan nhưng không độc hại hoặc không gây ô nhiễm môi trường

2.1.2.1 Phương pháp đông- keo tụ

Là phương pháp xử lý nước có sử dụng hóa chất nhờ đó các hạt keo lơ lửng trong nước có khả năng lien kết lại với nhau tạo thành bông keo có kích thước lớn và có khả năng loại bỏ bằng quá trình lắng

Nguyên tắc của quá trình là chuyển hạt keo ổn định, khó lắng sang trạng thái mất ổn định và lắng được

Cơ chế của quá trình gồm 3 giai đoạn:

- Khuấy trộn nhanh( đưa vào chất keo tụ): phân bố đều hóa chất vào trong nước,giai đoạn này khuấy trộn nhanh( tốc độ lớn, thời gian nhanh) chỉ diễn ra trongthời gian ngắn ≤ 1 phút

- Keo tụ: hóa chất được đưa vào sẽ trung hòa các hạt keo trong nước nhờ đó cáchạt có thể tiến lại gần nhau hình thành các hạt cố kích thước lớn hơn

- Tạo bông: khuấy trộn nhẹ để bông tao thành tiếp xúc với hạt khác, thời gian30-45 phút

2.1.2.2 Phương pháp tuyển nổi

Là phương pháp được sử dụng để tách các tạp chất( dạng rắn hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ( thường là không khí ) vào pha lỏng Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi của tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu Dùng hệ thống gạt để loại bỏ lớp bọt ở trên hoặc tháo nước trong ở dưới

Các phương pháp tuyển nổi: tách không khí từ nước, tuyển nổi chân không, tuyển nổi

áp lực

2.1.3 Phương pháp sinh học

Là sử dụng khả năng sống, hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ

có trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Đây là phương pháp quan trọng quyết định chất lượng đầu ra của nước thải, để khử các chất hữu cơ chứa Cacbon, Nitơ, Phôtpho

Có rất nhiều công nghệ khác nhau được áp dụng cho bước xử lý sinh học nước thải như: bể hiếu khí bùn hoạt tính( bể aerotank), bể aerotank hoạt động từng mẻ( SBR),

bể Unitank,…

2.1.4 Phương pháp hóa học

Sau khi xử lý sinh học, phần lớn các vi khuẩn trong nước thải bị tiêu diệt Nhưng

để tiêu diệt toàn bộ vi khuẩn gây bệnh, nước thải cần phải khử trùng Clo hóa, Ozon hóa, điện phân, tia cực tím

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CƠ KHÍ ÔTÔ

3.1 Lựa chọn và thuyết minh công nghệ.

3.1.1 Lực chọn phương án xử lý

Việc lựa chọn phương pháp tối ưu là một vấn đề hết sức quan trọng trong việc giảiquyết ô nhiễm môi trường nói chung và nước thải nói riêng Làm thế nào vừa giảm đượcnồng độ nước thải xuống mức thấp dưới mức tiêu chuẩn cho phép, phù hợp với điều kiệncủa nhà máy

Phương pháp lựa chọn sẽ dựa trên những nguyên tắc cơ bản sau:

- Thiết bị phù hợp với thành phần, nồng độ và tính chất của nước thải

- Hiệu quả đạt yêu cầu, dễ lắp đặt thi công

- Đạt yêu cầu về mặt kinh tế

- Phù hợp với các yêu cầu khách quan khác

Ta đưa ra phương án xử lý nước thải nhà máy cơ khí ôtô như sau :

Sơ đồ dây chuyền công nghệ

Nước thảiSong chắn rác

Bể thu gom

Bể tách dầu

dầuThùng chứarác

Ra ngoài Hình 3.1: sơ đồ dây truyền công nghệ xử lý nước thải cơ khí oto

3.1.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

Nước thải từ xưởng sản xuất theo hệ thống thu gom chảy vào bể thu gom nướcthải Phía trước bể gom đặt song chắn rác để loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn trongnước thải Sau đó, nước thải được bơm lên bể tách dầu để loại bỏ lượng dầu nhớt có trongnước thải, dầu thu được đưa sang bể chứa dầu Nước thải từ bể tách dầu được sang bểđiều hòa nhằm ổn định lưu lượng và nồng độ Tại bể điều hòa, bố trí máy khuấy trộnchìm nhằm mục đích hòa trộn đồng đều nước thải trên toàn diện tích bể, ngăn ngừa hiệntượng lắng cặn ở bể, sinh ra mùi khó chịu Nước thải tiếp tục chảy qua bể keo tụ kết hợpquá trình lắng, ở đây các chất màu và cặn lơ lửng bị kết tủa lại còn nước thải chảy qua bểkhử trùng nhằm loại bỏ các vi khuẩn gây bệnh có trong nước thải Sau đó, nước thải tiếptục chảy qua cột lọc áp lực Bùn từ các bể được đưa vào bể chứa bùn, làm giảm lượngnước chứa trong bùn Sau đó, được cơ quan chức năng xử lý theo định kỳ

3.1.3 Tính toán các thiết bị xử lý nước thải cơ khí oto

Một số thông số đầu vào :

- Lưu lượng trung bình ngày đêm: Qtb = 100 m3/ng = 4,166 (m3/h)

- Lưu lượng trung bình theo giây : Q tb s

3600=¿ 0,00116 (m3/s) = 1,16 (l/s) Bảng 3.1 : hệ số điều hòa chung của nước thải công nghiệp

Bể lọc

Bể lắng

Bể phản ứng

Bể PH

3 Khi lưu lượng trung bình của nước thải nhỏ hơn 5 l/s thì K0 lấy bằng 5.

Với Q = 1,1 (l/s) tra bảng ta có hệ số không điều hòa k = 5

Vậy lưu lượng lớn nhất là Qmax

s

= 1,16.5 = 5,5 (l/s) = 0,0058 (m3/s)

3.1.3.1 song chắn rác

Song chắn rác được đặt nghiêng 1 góc 60° so với mặt đất

 Chọn các thông số kỹ thuật của mương đặt song chắn rác:

- Chọn tốc độ của nước thải trước song chắn rác V = 0,6 m/s

- Độ dày h = 0,5m

- Chiều cao lớp nước ở song chắn rác lấy h1 = H = 0,05m

Số khe hở của song chắn rác được tính theo công thức:

n = Qmax k v b h

1 = 0,6.0,02.0,050,0058.1,05 = 10,15 khe chọn n= 11 khe

Trong đó:

+ Q: lưu lượng nước thải qua song chắn rác Q max = 0,0058 (m3/s)=20,88 (m3/h)+ h : chiều sâu mực nước qua song chắn thường lấy bằng chiều sâu mực nước trong mương dẫn chọn h= 0.05 m

+ β: hệ số phụ thuộc vào tiết tiện ngang của thanh chắn chọn hình dạng tiết diện thanh song chắn là hình chữ nhật, khi đó β =2,42;+ α: góc nghiêng của song chắn rác so với hướng dòng chảy, α =60˚

+ φ: góc mở rộng của buồng đặt song chắn rác, lấy φ = 20˚

 Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn rác:

l2= 12l1 = 120,2 = 0,1(m)

 Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác:

l xd= l1+ l2 + l s = 0,2 + 0,1 + 1,5 = 1,8 (m)

Trong đó:

+ l s: chiều dài đoạn mở rộng đặt song chắn rác,l s>1 m Chọnl s = 1,5m

 Chiều sâu xây dựng mương đặt song chắn rác:

H = h1 + h s + h bv = 0,05 + 0,027 + 0,5 = 0,577 (m) => chọn H=0.6 m

Trong đó:

+ h : chiều cao bảo vệ h : 0,3- 0,5m chọn h =0,5m

 Chiều dài mỗi thanh

l th=h+h s

sinα=0,05+0,027sin 60° =0.089m

Hàm lượng chất bẩn còn lại sau khi ra khỏi song chắn rác như sau :

Chất rắn lơ lửng giảm 4%, còn lại :

200– (200×4%) = 192 (mg/l)

Bảng 3.2 Các thông số xây dựng song chắn rác

- Chọn chiều cao hữa ích của bể H = 3,5 (m)

 Chiều cao xây dựng của bể thu gom

Hxd = H + hbv

Hxd = 3,5 + 0,5 = 4(m)

 Kích thước bể thu gom

L.B.H = 3,5m.2m.4m

 Thể tích xây dựng bể:

Wt = 3,5.2.4= 28 (m3)

Bảng 3.3 Các thông số thiết kế hố thu

3.1.3.4 Lưới chắn rác ( lưới lọc tinh)

Loại bỏ các hạt có kích thước nhở hơn 1 mm giúp bảo vệ thiết bị trước khi đưa vào bểđiều hòa

Lưới lọc tinh được đặt trước bể điều hòa, lưới được làm bằng vật liệu Inox có kích thước L*B =1,5 m* 1m

Đặc điểm lưới lọc:

- Loại lưới: Cố định

- Số lượng: 1 lưới

- Đường kính mắt lưới: 1,2 mm

Hàm lượng chất bẩn còn lại sau khi ra khỏi Lưới chắn rác

 Chất rắn lơ lửng giảm 5%, còn lại :

192 – (192×5%) = 182,4 (mg/l)

3.1.3.4 Bể tách dầu mỡ