Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải công nghiệp sản xuất giấy

Chuyên ngành: Kỹ thuật Công nghệ Kỹ thuật Hạ tầng Môi sinh, môi trường, tài nguyên Sơ lược: Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m3ngày đêm. Lời nói đầu Chương 1 : Giới thiệu chung Chương 2 : Công nghệ sản xuất giấy và bột giấy Chương 3 : Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp Chương 4 : Lựa chọn công nghệ và tính toán công trình chính Phần kết Tài liệu tham khảo

33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam giai đoạn đổi mới, kinh tế chuyển phát triển mạnh mẽ Các ngành công nghiệp, đơn vò sản xuất tranh đua phát triển, mở rộng sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu ngày tăng mặt người Cũng ngành công nghiệp khác, ngành giấy phát triển không ngừng, nhu cầu giấy lớn với chủng loại sản phẩm ngày đa dạng Thế nguyên nhân việc lượng nước thải chất thải khác gia tăng đe dọa ô nhiễm môi trường nghiêm trọng cần kiểm soát Phương pháp xử lý sinh học ứng dụng rộng rãi từ 100 năm nay, đến bây giờ, có mặt hầu hết công trình xử lý nước thải tương lai phát triển mạnh mẽ với nhiều công trình ứng dụng Đồ án môn học xử lý chất thải mà em thực nhằm nghiên cứu áp dụng, tính toán thiết kế công trình xử lý sinh học cho nước thải xeo giấy Trong trình thực đồ án, có cố gắng số lỗi, nên em mong muốn thầy cô góp ý, chỉnh sửa giúp em hoàn thành tốt nhiệm vụ môn học SVTH : Nguyễn Đức Ban http://www.ebook.edu.vn 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm CHƯƠNG : GIỚI THIỆU CHUNG I Đặt vấn đề Công nghiệp sản xuất giấy bột giấy chiếm vò trí quan trọng kinh tế nước ta Công nghiệp giấy phát triển với phát triển kinh tế xã hội, nhu cầu sản phẩm giấy ngày tăng, thu hút nhiều lao động tham gia kéo theo phát triển số ngành liên quan : lâm nghiệp, xuất nhập khẩu, vận tải, ; ngành công nghiệp thiếu đời sống người dân Công nghiệp sản xuất giấy đời vừa đáp ứng nhu cầu nước vừa giải việc làm cho phận đáng kể nhân dân Giấy đáp ứng nhu cầu thiết sống người để phục vụ nhiều mục đích khác như: giấy viết, giấy in, giấy bao bì, vàng mã, sinh hoạt…Bột giấy sản xuất từ nguyên liệu chủ yếu gỗ, tre, nứa, lồ ồ, giấy tái sinh,…Tuy nhiên, lượng nước thải ngành công nghiệp thải mà không qua xử lý ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường nước Độc tính dòng nước thải từ nhà máy sản xuất bột giấy giấy diện hỗn hợp phức tạp dòch chiết thân bao gồm : nhựa cây, axit béo, lignin … số sản phẩm phân hủy lignin bò clo hóa có trọng lượng phân tử thấp Nồng độ số chất từ dòch chiết có khả gây ức chế cá Khi xả trực tiếp nguồn nước thải kênh rạch hình thành mảng giấy lên mặt nước, làm cho nước có độ màu cao hàm lượng DO nước không Điều ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống sinh vật nước mà gián tiếp ảnh hưởng đến sức khỏe người dân khu vực Hiện có khoảng 90 nhà máy giấy hoạt động nước, sản lượng giấy tỉnh phía nam gần 90000 / năm, Thành phố Hồ Chí Minh chiếm 12000 / năm Tổng sản lượng bột giấy miền nam đạt đến 92500 / năm, Thành phố Hồ Chí Minh chiếm 18000 / năm Nước thải nghành công nghiệp giấy có hàm lượng COD cao 22000 – 46500 mg/l, BOD chiếm từ 40 – 60 % COD phần lớn gây từ chất hữu không Lignin Ngoài tiêu ô nhiễm nước thải dòch đen đề cập nước thải xeo giấy có tỉ lệ COD, BOD, Lignin không cao nước thải dòch đen tiêu vượt giới hạn cho phép, cần xử lý trước xả vào nguồn tiếp nhận điều tất yếu SVTH : Nguyễn Đức Ban http://www.ebook.edu.vn 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm II Nhiệm vụ đồ án Tìm hiểu nguồn gốc, tính chất đặc trưng, khả gây ô nhiễm nước thải sản xuất giấy bột giấy Tổng quan phương pháp xử lý nước thải công nghiệp sản xuất giấy bột giấy Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp Tính toán thiết kế công trình xử lý SVTH : Nguyễn Đức Ban http://www.ebook.edu.vn 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm CHƯƠNG : CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY Công nghệ sản xuất giấy chia làm giai đoạn : sản xuất bột giấy xeo giấy Sở dó chia : _ Nguyên liệu giai đoạn xeo giấy bột giấy _ Bột giấy sản xuất từ nguyên liệu thô tre, nứa, gỗ , Thành phẩm giai đoạn bột giấy, bột giấy chuyển sang giai đoạn xeo làm sản phẩm bán thò trường _ Thành phần nồng độ chất thải từ trình sản xuất bột giấy lớn nhiều so với giai đoạn xeo giấy I Giai đoạn sản xuất bột giấy Nguyên liệu Các tế bào thực vật, đặc biệt tế bào gỗ, chứa nhiều sợi cellulose, nguyên liệu thô cho công nghệ sản xuất giấy bột giấy Sợi cellulose chủ yếu cung cấp từ nguồn sau: • Các loại gỗ : Bạch đàn, bồ đề, mỡ, keo,… • Các thực vật gỗ : Tre, nứa, bã mía, rơm rạ,… • Các vật liệu tái sinh : Vải vụn, giấy vụn, giấy sử dụng,… Trong đó, gỗ nguồn cung cấp sợi quan trọng Thành phần hóa học gỗ bao gồm: ™ Cellulose Cellulose carbohydrate, nhiều phân tử đường glucose tạo thành nên gọi polysaccharide Công thức hóa học cellulose (C6H10O5)n, n thay đổi tùy theo loại gỗ Thông thường sợi cellulose dùng sản xuất giấy có giá trò n nằm khoảng 600 – 1500 ™ Hemicellulose Các chuỗi cellulose dạng dài gọi alpha cellulose Các chuỗi cellulose ngắn thường gọi chung hemicellulose SVTH : Nguyễn Đức Ban http://www.ebook.edu.vn 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm Một số hemicellulose liên kết với cellulose, số lại chủ yếu liên kết với lignin Thông thường, hemicellulose dễ bò phân hủy hòa tan cellulose nên hàm lượng chúng bột giấy thấp gỗ ™ Lignin Là hợp chất cao phân tử hình dạng xác đònh Lignin đóng vai trò cầu nối sợi gỗ với Về cấu tạo hóa học, lignin polymer thơm bao gồm đơn vò phenyl propane liên kết với không gian 03 chiều ™ Extractive Trong sợi gỗ có chứa số chất khác acid béo, nhựa cây, phenol, rượu, protein,…Hầu hết chất tan nước gọi chung extractive Ngành công nghiệp sản xuất giấy sử dụng lượng lớn hóa chất công đoạn nấu, tẩy, xeo,… chất oxi hóa để khử lignin (Clo, hypoclorit, peroxit…), có đá vôi, xút, cao lanh, nhựa thông, chất kết dính tự nhiên tổng hợp SVTH : Nguyễn Đức Ban http://www.ebook.edu.vn 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm Qui trình công nghệ sản xuất bột giấy Nguyên liệu thô (lồ ô, dăm, đũa) Nước, NaOH Nước Chặt, băm nhỏ thành dăm Nấu Nước, bột giấy Nước Dòch đen Nước thải rửa nấu Rửa Nghiền nhão Khuấy trộn, rửa Tách nước Nước thải rửa Nước thải Bột giấy thành phẩm Các dòng nước vào công nghệ sản xuất bột giấy SVTH : Nguyễn Đức Ban http://www.ebook.edu.vn 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm * Nghiền bột a Nghiền bột từ sợi tái chế Máy nghiền bột học sử dụng để nghiền giấy, trộn nước chuyển hóa thành hỗn hợp đồng nhất, bơm nước Các chất nhiễm bẩn nặng cát, sỏi,… thải bỏ chảy lơ lửng hệ thống máng Tại chất nặng lắng xuống lấy khỏi hệ thống theo đònh kì Sợi phân loại riêng dạng huyền phù nhẹ, sau chảy qua loạt sàng lọc có lớp đục lỗ Ở chất nhiễm bẩn nhẹ hơn, lớn sợi bò loại Trong số qui trình công nghệ cần phải có sản phẩm thật sạch, phải có loạt cyclon làm đặt sau sàng lọc Ở công đoạn này, phải sử dụng máy lọc tinh học khử mảnh vụn nhằm đảm bảo cho sợi tách rời tạo đủ độ bền liên kết sợi giấy Cách sản xuất phù hợp việc sản xuất loại bao gói b.Nghiền bột học Trong nghiền bột học, sợi chủ yếu bò tách rời lực học máy nghiền thiết bò tinh chế Qui trình công nghệ nguyên thủy gia công gỗ tròn đá – gỗ ép đá nghiền quay tròn Công nghệ làm loại bột giấy có độ dai tương đối thấp Ở máy tinh chế TMP (Thermal Mechanical Pulping) máy nghiền áp lực cách xử lý học tiến hành áp lực nhiệt độ cao, bột giấy có thuộc tính độ dai tốt bột giấy học truyền thống c Nghiền bột hóa học bán hóa học Trong nghiền bột hóa học bán hóa học, nguyên liệu sợi xử lý với hóa chất nhiệt độ áp lực cao (nấu) Mục đích trình xử lý nhằm hòa tan làm mềm thành phần chất lignin liên kết sợi nguyên liệu với nhau, đồng thời lại gây phá hủy tốt thành phần cellulose (tăng độ dai sợi) Cách xử lý tiến hành nồi áp suất (nồi nấu), vận hành theo chế độ liên tục theo mẻ * Sau chưng nấu, hóa chất chuẩn bò cho trình tạo bột giấy chuyển vào đóng nắp lại Ở chất lỏng màu đen (nước thải dòch đen) xả bỏ ống tháo nước Bột giấy cô cạn sau rửa, nước rửa xả bỏ, tái sử dụng hay cho quay trở lại trình phân tách tái tạo ban đầu Trong trình rửa bột giấy, qua máy lọc nên mác gỗ chất không bò phân hủy bò loại bỏ Sau dẫn vào phận khử nước bao gồm lưới chắn hình trụ (gọi lưới gạn bột giấy) xoay quanh đường dẫn bột SVTH : Nguyễn Đức Ban http://www.ebook.edu.vn 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm giấy vào Sau khử nước hỗn hợp chuyển sang bể tẩy trắng , hỗn hợp xáo trộn nước ấm hòa tan dung dòch canxi hypochlorite Ca(OCl)2 hay hydrogen peroxide Sản phẩm sau trình sản phẩm bột giấy bán hay tái tạo công nghiệp làm giấy II Giai đoạn làm giấy Nguyên liệu thô (Giấy vụn, bột giấy) Nước Hòa trộn Nghiền tinh Lắng lọc Phèn, nhựa thông, màu Phối liệu Cán ép (tạo hình giấy) Nước thải Xeo giấy Cắt cuộn Thành phẩm Các dòng nước vào công đoạn làm giấy Quá trình làm giấy bao gồm trước tiên chọn lựa xáo trộn thích hợp bột giấy (gỗ, vải cũ, lanh, sợi đay, rơm, báo cũ, ) Hỗn hợp bột giấy bò phân huỷ xáo trộn máy nhào trộn hay loại thiết bò nhồi với thuốc nhuộm, để chất lượng sản phẩm SVTH : Nguyễn Đức Ban http://www.ebook.edu.vn 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm giấy sau đạt chất lượng tốt, người ta cho hồ vào để lắp đầy lỗ rỗng bột khí có bột giấy Bột giấy tinh chế phễu hình nõn lõm cố đònh, bên bên mặt hình nón gắn dao cùn, máy có tốc độ quay điều chỉnh với mục đích xáo trộn điều chỉnh đồng dạng trình làm giấy Cuối bột giấy lọc qua lưới chắn để loại bỏ dạng vón cục bùn tạo vết làm giảm chất lượng giấy Kế tiếp bột giấy chuyển qua dây đai lưới chắn mang vào máy cán Nước loại bỏ giai đoạn nước thải xeo, màu nước nên người ta gọi nước thải dòng trắng Khuôn in giấy bao gồm máy cán sau: máy cán gạn lọc để loại bỏ giấy không chất lượng, cán hút để loại bỏ nước, ép cán khô khử phần nước lại trước cho giấy, cuối cán hoàn tất để đònh hình cuối sản phẩm giấy Sản phẩm cuối dùng với nhiều mục đích giấy in, báo, giấy gói, giấy viết, giấy thấm, giấy gói thực phẩm không thấm, III Các loại nước thải _ Dòng thải rửa nguyên liệu bao gồm chất hữu hòa tan, đất đá, thuốc bảo vệ thực vật, vỏ cây, _ Dòng thải trình nấu rửa sau nấu chứa phần lớn chất hữu hòa tan, hóa chất nấu phần xơ sợi Dòng thải có màu tối nên thường gọi dòch đen Dòch đen có nồng độ chất khô khoảng 25 đến 35 %, tỷ lệ chất hữu vô 70:30 _ Thành phần hữu chủ yếu dòch đen lignin hòa tan vào dòch kiềm (30 đến 35% khối lượng chất khô), sản phẩm phân hủy hydratcacbon, axit hữu Thành phần hữu bao gồm chất nấu, phần nhỏ NaOH, Na2S, Na2SO4, Na2CO3 phần nhiều kiềm natrisunfat liên kết với chất hữu kiềm Ở nhà máy lớn, dòng thải xử lý để thu hồi tái sinh sử dụng lại kiềm phương pháp cô đặc – đốt cháy chất hữu – xút hóa Đối với nhà máy nhỏ thường hệ thống thu hồi dòch đen, dòng thải thải thẳng dòng thải khác nhà máy, gây tác động xấu tới môi trường _ Dòng thải từ công đoạn tẩy nhà máy sản xuất bột giấy phương pháp hóa học bán hóa chứa hợp chất hữu cơ, lignin hòa tan hợp chất tạo thànhcủa chất với chất tẩy dạng độc hại, có khả tích tụ sinh học thẻ sống hợp chất clo hữu cơ, làm tăng AOX nước thải Dòng có độ màu, giá trò BOD5 COD cao _ Dòng thải từ trình nghiền bột xeo giấy chủ yếu chứa xơ sợi mòn, bột giấy dạng lơ lửng chất phụ gia nhựa thông, phẩm màu, cao lanh _ Dòng thải từ khâu rửa thiết bò, rửa sàn, dòng chảy tràn có hàm lượng chất lơ lửng hóa chất rơi vãi Dòng không liên tục _ Nước ngưng trình cô đặc hệ thống xử lý thu hồi hóa chất từ dòch đen Mức độ ô nhiễm nước ngưng phụ thuộc vào loại gỗ, công nghệ sản xuất _ Nước thải sinh hoạt SVTH : Nguyễn Đức Ban http://www.ebook.edu.vn 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm IV Nước thải từ công nghệ xeo giấy Dòng thải từ công nghệ xeo giấy chứa chủ yếu bột giấy chất phụ gia, gọi nước trắng Nước tách từ phận máy xeo giấy khử nước, ép giấy Phần lớn dòng thải sử dụng trực tiếp cho giai đoạn tạo hình giấy hay cho công đoạn chuẩn bò nguyên liệu vào máy xeo gián tiếp sau nước thải qua bể lắng để thu hồi giấy xơ sợi Nước thải công đoạn chiếm tới 90% lưu lượng tổng cộng nhà máy tương đối nồng độ chất nhiễm bẩn không cao, BOD trung bình, độ màu thấp, pH gần trung tính, không chứa lignin, hàm lượng chất rắn lơ lửng cao, chủ yếu bột giấy chất độn thất thoát Lượng chất rắn dễ dàng thu hồi phương pháp lắng * Thành phần tính chất nước thải công đoạn xeo giấy Thông số Đầu vào PH BOD5 tổng, mg/L COD, mg/L SS, mg/L Độ màu, Pt – Co N – NH3, mg/L P – PO43-, mg/L 6.3 – 7.2 500 1100 653 450 1.15 1.21 SVTH : Nguyễn Đức Ban Mức độ xử lý (TCVN 5945 : 1995, loại B) 6.0 – 8.5 ≤ 50 ≤ 100 ≤ 100 ≤ 35 ≤4 http://www.ebook.edu.vn 10 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm Lượng cặn dư ngày phải xả Pxả = Pxl – Q × SS × 10-3 = 195,7 kgSS/ngày - 1000 m3/ngày × 60 g/m3 × 10-3 kg/g = 135,7 kg/ngày Tính lượng bùn xả ngày (Qw) từ đáy bể lắng theo đường tuần hòan bùn θc = VX − Qe X eθ c VX r ⇒ Qw = Q w X + Qe X e X rθ c Trong : • X: Nồng độ chất rắn bay bể Aerotank X = 3500 mg/L • θc: Thời gian lưu bùn θc = 10 ngày • Qe: Lưu lượng nước đưa từ bể lắng đợt II ( lượng nước thải khỏi hệ thống) Xem lượng nước thất thoát tuần hoàn bùn không đáng kể nên Qe = Q = 1000 m3/ngày • Xe: Nồng độ chất rắn bay đầu hệ thống • Xe=0,7× SSra = 0,7 × 60 = 42 mg/L • Xr : Nồng độ chất rắn bay có bùn hoạt tính tuần hoàn Xr = 0,7 x 10.000 = 7.000 ⇒ Qw = 396 × 3500 − 1000 × 42 × 10 = 13,8 m3/ngày 7000 × 10 F Tính hệ số tuần hòan (α) từ phương trình cân vật chất: Từ phương trình cân vật chất: X( Q+Qr ) = XrQr + XrQW Suy Qr = XQ − X r Qw 3.500 × 1000 − 7.000 × 13,8 = =972,4 m3/ngày 7000 − 3.500 Xr − X Trong đó: • Q: Lưu lượng nước thải, Q = 1000 m /ngày • X: Nồng độ VSS bể Aerotank, X = 3500 mg/l • Qr: Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn • Xr: Nồng độ VSS bùn tuần hoàn, Xr =7000 mg/L SVTH : Nguyễn Đức Ban http://www.ebook.edu.vn 34 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm Vậy: α = Qr 972.4 = = 0,972 Q 1000 G Kiểm tra tỷ số F/M tải trọng thể tích bể: S0 F = Chỉ số F/M: M θ×X Trong đó: • S0: BOD5 đầu vào bể • X: Hàm lượng SS bể, X = 3500 mg/l • θ : Thời gian lưu nước, θ = 0,396 ngày ⇒ 450 F = = 0,32 ngày-1 0,396 × 3500 M Giá trò nằm khoảng cho phép thông số thiết kế bể (0,2-0,6 kg/kg ngày) Tải trọng thể tích bể Aerotank L= S0 × Q 450 × 10 −3 × 1000 = = 1,14 (kgBOD5/m3ngày) V 396 Giá trò khoảng thông số cho phép thiết kế bể (0,8-1,92kgBOD5/m3 ngày) H Tính lượng oxy cần cung cấp cho bể Aerotank dựa BOD20: Lượng oxy cần thiết điều kiện tiêu chuẩn OC0 = Q( S − S ) - 1,42Px(VSS) f Với f hệ số chuyển đổi BOD5 BOD20 , f= 0,68 OC0 = 1000 × (450 − 13) - 1,42 × 137 = 480,1 (KgO2/ngày) 0,68 × 1000 Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể : OCt = OCo Cs 9,02 = 480,1 = 617 ( Kg O2/ ngày) Cs − CL 9,02 − Trong đó: • Lấy nồng độ oxi cần trì bể CL = mg/l SVTH : Nguyễn Đức Ban http://www.ebook.edu.vn 35 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm • Nồng độ oxi bão hoà nước 20oC : Cs = 9,02 mg/l Tính lượng không khí cần thiết để cung cấp vào bể Qkk = OC t ×f OU Trong đó: • OCt: Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể: OCt = 617 kgO2/ngày • OU: Công suất hòa tan oxy vào nước thải thiết bò phân phối • f: hệ số an toàn , chọn f = 1,5 Chọn dạng đóa xốp , có màng phân phối dạng mòn, đường kính 170 mm , diện tích bề mặt F=0,02 m2 Cường độ thổi khí 200 L/phút đóa = 12 m3/giờ Độ sâu ngập nước thiết bò phân phối h = 4,5m (lấy gần chiều sâu bể) Tra bảng 7.1 trang 112, [1] ta có: OU = gO2/ m3.m OU = OU × h = 7× 4,5 = 31,5 g O2/m3 OU: Công suất hòa tan oxy vào nước thải thiết bò phân phối tính theo g O2/m3 không khí ⇒ Qkk = 617 × 1,5 = 29381 m3/ngày = 1224 m3/giờ 31,5.10 −3 Số đóa cần phân phối bể N= Qkk (m / h) 12(m / h) = 1224 = 102 đóa 12 Chọn N = 104 đóa I Cách bố trí đầu phân phối khí: Từ ống chia thành 13 ống nhánh ống nhánh có đầu phân phối Theo chiều dài bể 11 m ta bố trí sau: khoảng cách ống nhánh với thành bể 0,4m; khoảng cách ống nhánh 0,85m Trên ống nhánh bố trí đầu phân phối: khoảng cách đầu phân phối đến thành bể 0,5 khoảng cách đầu phân phối khí m Trụ đỡ : đặt đóa kế trụ Kích thước trụ đỡ là: D x R x C = 0,2 m x 0,2 m x 0,2 m SVTH : Nguyễn Đức Ban http://www.ebook.edu.vn 36 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm J Tính toán thiết bò phụ Tính toán máy thổi khí p lực cần thiết máy thổi khí Hm = hd + hf + hc + h Trong đó: • hd : Tổn thất ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn ( m ) • hc : Tổn thất cục ( m ) • Tổng tổn thất hd hc thường không vượt 0,4 m • hf : Tổn thất qua đóa phun thường không vượt 0,5 m , hf = 0,5m • h : Độ sâu ngập nước miệng vòi phun h = 4,5m Hm = 0,4 + 0,5 + 4,5 = 5,4 ( m ) Chọn Hm = 5,4 m p lực máy thổi khí tính theo Atmotphe: Pm = 10,33 + H m 10,33 + 5,4 = = 1,523 at 10,33 10,33 Năng suất yêu cầu Qkk = 1224 m3/h = 0,34 m3/s Công suất máy thổi khí Pmay = 34400 × ( p 0, 29 − 1) × Q 34400(1,523 0, 29 − 1)0,34 = = 18,6 102 × η 102 × 0,8 Trong đó: • Pmáy : Công suất yêu cầu máy nén khí , kW • Q : Lưu lượng không khí Qkk = 0,34 m3 / s • P : Áp lực máy thổi ( m ) • η : Hiệu suất máy nén khí η = 0,6 – 0,8 Chọn η =0,8 SVTH : Nguyễn Đức Ban http://www.ebook.edu.vn 37 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm Vậy chọn máy nén khí có công suất P = 20 Kw P= 27 Hp (1 Hp= 0,7457 Kw ) Tính toán đường ống dẫn khí Vận tốc khí ống dẫn khí chính( 10 – 15 m/s ) , chọn Vkhí = 12 m/s Lưu lượng khí cần cung cấp , Qk = 0,34 m3/s Đường kính ống phân phối D= 4Qk = Vkhiπ × 0,34 = 0,19 m 12 × 3,14 Chọn ống sắt tráng kẽm Φtrong 200 Từ ống ta phân làm 13 ống nhánh cung cấp khí cho bể Sơ đồ ống phân phối khí sau : ống nhánh đứng ống ống nhánh ngang Lưu lượng khí qua ống nhánh Q’k = SVTH : Nguyễn Đức Ban Qk 0,34 = = 0,026 m3/s 13 http://www.ebook.edu.vn 38 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm Vận tốc khí qua ống nhánh v’khí = 20 m/s Đường kính ống nhánh 4Q' k = v' π d= × 0,026 = 0,04 m 20 × 3,14 Chọn loại ống sắt tráng kẽm Φtrong=50 - Kiểm tra lại vận tốc Vận tốc khí ống Vkhí = 4Qk × 0,34 = = 10.8 m/s πD 3,14 × 0,20 Vận tốc khí ống nhánh v’khí = 4Q' k × 0,026 = = 13,2 m/s πd 3,14 × 0,05 Tính toán đường ống dẫn nước thải vào bể Chọn vận tốc nước thải ống : v = 0,7 m/s ( giới hạn 0,3 – 0,7 m/s ) Lưu lượng nước thải : Q = 1000 m3/ngày = 0,0116 m3/s Chọn loại ống dẫn nước thải ống PVC , đường kính ống D= 4Q = vπ × 0,0116 = 0,145 m 0,7 × 3,14 Chọn ống PVC Φtrong=150 - Kiểm tra lại vận tốc nước chảy ống v= SVTH : Nguyễn Đức Ban × 0,0116 4.Q = = 0,66 m/s πD 3,14 × 0,15 http://www.ebook.edu.vn 39 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm Tính toán đường ống dẫn bùn tuần hoàn Lưu lượng bùn tuần hoàn Qr = 972,4 m3/ng = 0.0113 m/s Vận tốc bùn chảy ống điều kiện có bơm – m/s Chọn vận tốc bùn ống v=1 m/s D= 4Q = vπ × 0,0113 = 0,12 m × 3,14 Chọn ống PVC Φtrong=120 Bơm bùn tuần hoàn Lưu lượng bơm :Qr = 972,4 m3/ngày = 0.0113 m3/s Cột áp bơm :H= m Công suất bơm N= Qr ρgH 0,0113 × 1000 × 9,81 × 1,5 = 1,66 kW f = 1000 × 0,8 1000η η : hiệu suất chung bơm từ 0,7 - 0,8 chọn η= 0,8 chọn công suất bơm N = 1,5 Kw Bơm bùn dư đến bể chứa bùn Lưu lượng bơm Qw = 13,8 m3/ngày Công suất bơm N= Q w ρgH 13,8 × 1000 × 9,81 × f = 1,5 = 0,0235 kW 1000 × 0,8 × 24 × 3600 1000η (24 × 3600) - Cột áp bơm :H= m η : hiệu suất chung bơm từ 0,6-0,8 , chọn η= 0,8 Chọn bơm có công suất N = 0,3 Kw SVTH : Nguyễn Đức Ban http://www.ebook.edu.vn 40 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm Tính toán đường dẫn bùn dư - Lưu lượng bùn dư Qw = 13,8 m3/ng = 0,00016 m3/s - Chọn vận tốc bùn ống v= m/s × 0,00016 = 0,014 m × 3,14 4Q = vπ D= Chọn ống PVC Φ 15 Bể lắng II ™ a) Diện tích mặt bể lắng S= Q (1 + α) C o C t v L Trong đó: - Q : lưu lượng nước xử lý (m3 / h ) - Co : nồng độ cặn bể Aerotank (tính theo chất rắn lơ lửng) - Co = - X 3.500 = = 5.000 (mg/l) 0,7 0,7 α: hệ số tuần hoàn = 0,972 - Ct : nồng độ bùn dòng tuần hoàn, Ct = 10.000 mg/l - vL : vận tốc lắng bề mặt phân chia(m /h) phụ thuộc vào nồng độ CL tính chất cặn vL = vmax e- KCL 10 -6 Trong đó: - CL : nồng độ cặn mặt lắng L (bề mặt phân chia) SVTH : Nguyễn Đức Ban http://www.ebook.edu.vn 41 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm CL = Ct = 0,5 x 10.000 = 5.000 mg/l = 5.000 (g/m3) - vmax = m/h - K = 600 (cặn có số tích 50 < SVI < 150) -6 ⇒ vL = x e-600 x 5000 x10 = 0,35 (m/h) b) Diện tích phần lắng bể: S= 41.7 x (1 + 0,972) x 5.000 = 117.5 (m2) 0,35 x 10.000 Lấy S = 118 m2 − Diện tích bể tính thêm buồng phân phối trung tâm: Sbể = 1,1 x 118 = 130 (m2) − Đường kính bể: Dbể = 4S bể π = x130 π = 13 (m) − Đường kính buồng phân phối trung tâm Dtt = 0,20Dbể = 0,20 x13 = 2,6 (m) - Máng thu nước đặt vòng tròn có đường kính 0,9 đường kính bể Đường kính máng thu nước: Dmáng = 0,9 x 13 = 11,7 (m) − Chiều dài máng thu nước L = π.Dmáng = π x 11,7 =36,738 (m) − Tải trọng thu nước mét chiều dài máng: a1 = Q 1000 = = 27,22 (m3/m dài.ngđ) L 36,738 − Tải trọng bùn: SVTH : Nguyễn Đức Ban http://www.ebook.edu.vn 42 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm b= (Q + Q r ).C o (1000 + 972,4) x 5.000.10 -3 = = 3,2 (kg/m2.h) 24 x 130 24.S lắng c) Xác đònh chiều cao bể − Chọn chiều cao bể: H = m − Chiều cao dự trữ mặt thoáng: h1 = 0,3 m − Chiều cao cột nước bể: h = – 0,3 = 3,7 m − Chiều cao phần nước trong: h2 = 1,5m − Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 8% hướng tâm: h3 = 0,08 D bể 13 = 0,08 x = 0,52 (m) 2 Chọn h3 = 0,5 m − Chiều cao chứa bùn phần hình trụ: h4 = H – h1 – h2 – h3 = – 0,3 – 1,5 – 0,5 = 1,7 (m) − Thể tích phần chứa bùn: Vb = Sbể h4 = 130 x 1,7 = 221 (m3) − Nồng độ bùn bể: Ctb = CL + Ct 5000 + 10000 = = 7.500 g/m3 = 7,5 (kg/m3) 2 − Lượng bùn chứa bể lắng G = Vb.Ctb = 221 x 7,5 = 1657,5 (kg) d) Thời gian lưu nước bể lắng − Dung tích bể lắng: Vbể = H.Sbể = 3,7 x 130 = 481 (m3) − Nước vào bể lắng: SVTH : Nguyễn Đức Ban http://www.ebook.edu.vn 43 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A m3//nnggaàỳy đđeêm Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm Qt = (1 + α) Q = (1 + 0,972) x 1000 = 1972 (m3/ngđ) − Thời gian lắng: t= V 481 x 24 = = 5,85 (giờ) 1972 Qt − Kích thước xây dựng bể: Thông số bể lắng II Stt Thông số Đơn vò Kích thước Đường kính m 13 Chiều cao cột nước m 3,7 Chiều cao tổng m 4,2 Chiều cao phần chóp đáy m 0,5 Thể tích thực bể m3 481 IV Tính toán kinh tế cho công trình A Phần xây dựng Stt Mô tả công trình Bể Aerotank Bể lắng II SVTH : Nguyễn Đức Ban Khối lượng hạng mục 390 481 TỔNG CỘNG Đơn vò tính m3 m3 Đơn giá (vnđ/m3) 1.000.000 1.000.000 http://www.ebook.edu.vn Thành tiền (vnđ) 390.000.000 481.000.000 871.000.000 44 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm B Phần thiết bò Stt Mô tả thiết bò Số lượng Máy thổi khí bể Aerotank 02 Bơm bùn 03 Các chi phí phát sinh TỔNG CỘNG Đơn vò tính Cái Cái Đơn giá (vnđ) 35.000.000 15.000.000 Thành tiền (vnđ) 70.000.000 45.000.000 10.000.000 125.000.000 C Nhân công: Stt 01 Nhân lực Nhân viên vận hành SVTH : Nguyễn Đức Ban Số lượng 02 người Lương tháng 1.200.000 đ/tháng http://www.ebook.edu.vn Tổng chi phí 2.000.000 đ/tháng 45 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm PHẦN KẾT Để thiết kế hệ thống đó, ta phải có nhìn tổng quan Chương cho ta biết kiến thức ngành giấy, công đoạn để sản xuất sản phẩm giấy, thành phần tính chất nước thải xeo giấy Không hiểu biết ngành giấy, ta phải cập nhật công trình công nghệ xử lý tiên tiến để từ kết hợp, so sánh lựa chọn dây chuyền công nghệ thích hợp cho xử lý nước thải xeo giấy Phần trình bày chương Phần cốt lõi đồ án, chương 4, tính toán công trình thể vẽ kỹ thuật Ở mức độ đồ án môn học, ta tính toán công trình cho hệ thống bể Aerotank, để vẽ sơ đồ dây chuyền công nghệ mặt hợp lý, ta phải tính toán sơ kích thước công trình phụ Chương có kèm theo việc tính toán kinh tế, việc mang tính chất ước tính tính chất phức tạp kinh tế, biến động thò trường Đồ án môn học đơn giản so với luận văn tốt nghiệp tính toán thiết kế công trình thực sự, giúp ích lớn cho người làm việc nghiên cứu tìm hiểu, học hỏi kinh nghiệm làm nâng cao tinh thần làm việc suy nghó đúc kết thân SVTH : Nguyễn Đức Ban http://www.ebook.edu.vn 46 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Trònh Xuân Lai, Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử Lý Nước Thải, NXB Xây Dựng, 2000 2) Lâm Minh Triết, Xử Lý Nước Thải Đô Thò Và Công Nghiệp - Tính Toán Thiết Kế Công Trình, NXB ĐH Quốc gia Tp HCM, 2004 3) Hoàng Huệ, Xử Lý Nước Thải, NXB Xây dựng, 1996 4) Trần Văn Nhân, Ngô Thò Nga, Giáo trình Công nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học kỹ thuật, 2002 5) Tiêu chuẩn Việt Nam 2001, TCVN 2001 SVTH : Nguyễn Đức Ban http://www.ebook.edu.vn 47 33 TThhiieếtát kkeế bbeể å A Aeerroottaannkk xxưử û llyý ù nnưươớcùc tthhaảiûi xxeeoo ggiiaấy ccoônângg ssuuaấtát 11000000 m âm m3//nnggaàỳy đđeêm MỤC LỤC Lời nói đầu CHƯƠNG : GIỚI THIỆU CHUNG I Đặt vấn đề II Nhiệm vụ đồ án CHƯƠNG : CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY I Giai đoạn sản xuất bột giấy II Giai đoạn làm giấy III Các loại nước thải IV Nước thải từ công nghệ xeo giấy CHƯƠNG : CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP I Xử lý học II Các phương pháp hoá lý III Các phương pháp hóa học IV Phương pháp sinh học 2 4 10 11 111 122 12 13 I Lựa chọn công nghệ II Dây chuyền công nghệ IIITính toán công trình bể Aerotank IVTính toán kinh tế cho công trình PHẦN KẾT Tài liệu tham khảo 19 288 299 444 46 47 CHƯƠNG : LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CHÍNH SVTH : Nguyễn Đức Ban http://www.ebook.edu.vn 19 48 [...]... đđeêm II Dây chuyền công nghệ Qua bước lựa chọn công nghệ ở trên, ta có thể hình thành nên dây chuyền công nghệ xử lý nước thải xeo giấy như sau : NT xeo Song chắn rác Bể thu gom Bể chứa bột giấy Bể tuyển nổi Bể điều hòa Bể Aerotank Bùn tuần hoàn Bể lắng II Bể chứa bùn Bể khử trùng Bể nén bùn Nước tách ra sau nén, ép bùn Máy ép bùn Nguồn thải Bãi chôn lấp • Thuyết minh công nghệ Nước thải xeo từ phân... Bể aeroten thông thường, bể aeroten xáo trộn hoàn chỉnh, mương ôxy hóa, bể hoạt động gián đoạn, * Bể aeroten thông thường Nước chưa xử lý Bể aerotank Bể lắng 1 Nước thải sau xử lý Bể lắng 2 Bùn thải Bùn tuần hoàn Bùn Hình 3.1 : Bể aeroten thông thường * Bể aerotank xáo trộn hoàn toàn Đòi hỏi chọn hình dạng bể, trang thiết bò sục khí thích hợp Thiết bò sục khí cơ khí (motour và cánh khuấy) hoặc thiết. .. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CHÍNH I Lựa chọn công nghệ V Các công trình phụ Đây là các công trình nhằm trợ giúp, tạo điều kiện cần thiết cho công trình chính hoạt động và xử lý nước thải, bùn thải ở công đoạn cuối trước khi thải ra môi trường Các công trình phụ được lựa chọn là : song chắn rác, bể thu gom, bể điều hòa, bể tuyển nổi, bể lắng đợt II, bể khử trùng, bể chứa bùn, bể nén bùn,... các nước tiên tiến, người ta đang thay dần clo bằng ozon làm chất khử trùng nước thải và đang nghiên cứu áp dụng khử trùng bằng thiết bò phát tia cực tím Tuy nhiên, hai phương pháp này có chi phí xử lý rất cao V Công trình chính Đây là công trình làm giảm đáng kể nồng độ các chất trong thành phần nước thải * Công trình xử lý sinh học hiếu khí Trong công nghệ xử lý hiếu khí, cũng có nhiều công trình xử. .. chở đến nơi khác để xử lý tiếp hoặc chôn lấp III Tính toán công trình chính bể Aerotank Bể Aerotank kết hợp với bể lắng II có nhiệm vụ loại bỏ toàn bộ các chất ô nhiễm hữu cơ trong điều kiện hiếu khí xuống đến nồng độ cho phép xả vào môi trường Trước khi vào bể Aerotank, nước thải đã được lần lượt đưa qua các công trình như bể điều hòa, bể tuyển nổi nên các thông số ô nhiễm của nước thải đã có phần nào... đònh lượng vào bể khử trùng - Dùng Hypoclorit natri, nước javel NaClO - Dùng ozon được sản xuất từ không khí do máy tạo ozon đặt trong nhà máy xử lý nước thải Ozon sản xuất ra được dẫn ngay vào bể khử trùng - Dùng tia cực tím (UV) do đèn thủy ngân áp lực thấp sản sinh ra Đèn phát tia cực tím đặt ngập trong bể khử trùng có nước thải chảy qua Từ trước đến nay, phương pháp khử trùng nước thải bằng clo... các công trình xử lý tiếp theo do lượng cặn trong nước thải tăng lên Loại này gây tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và các thiết bò làm thoáng trong bể sinh học, chủ yếu là các đóa, lỗ phân phối khí và dính bám vào các tuabin làm hư hại và giảm công suất của thiết bò làm thoáng bề mặt Do vậy, ta cần cân nhắc kỹ khi lựa chọn các loại thiết bò chắn rác 2 Bể thu gom nước thải Nước thải từ phân xưởng sản xuất. .. đđeêm CHƯƠNG 3 : CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP I Xử lý cơ học Xử lý cơ học nhằm mục đích - Tách các chất không hòa tan, những vật chất lơ lửng có kích thước lớn (rác, nhựa, dầu mỡõ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi…) ra khỏi nước thải - Loại bỏ cặn nặng như sỏi, cát, mảnh kim loại, thủy tinh… - Điều hoà lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải - Xử lý cơ học là giai đoạn chuẩn bò... dẫn đến tình trạng phân hủy nội bào và mất đi khả năng bám dính Nước thải sau xử lý được thu qua hệ thống thu nước đặt bên dưới Sau khi ra khỏi bể, nước thải vào bể lắng đợt hai để loại bỏ màng vi sinh tách khỏi giá thể Nước sau xử lý có thể tuần hoàn để pha loãng nước thải đầu vào bể lọc sinh học, đồng thời duy trì độ ẩm cho màng nhầy * Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC) RBC bao gồm các đóa tròn polystyren... NH3 + C5H7NO2 + các sản phẩm khác CHONS + O2 + dinh dưỡng ⎯⎯→ • Phân hủy nội bào VK C5H7NO2 + 5O2 ⎯⎯→ 5CO2 + NH3 + H2O + năng lượng Hiệu quả xử lý BOD của bể aerotank đạt từ 90 – 95% Từ bể Aerotank, nước thải được dẫn sang bể lắng, tại đây diễn ra quá trình phân tách giữa nước và bùn hoạt tính Bùn hoạt tính lắng xuống đáy, nước ở phía trên chảy sang bể tiếp xúc chlorin Tại đây, nước thải được khử trùng