Thực nghiệm, thiết kế bể lắng sơ cấp trong công đoạn xử lý nước thải cho nhà máy giấy

Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập – Tự – Hạnh phúc -o0o NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Quốc Hoàng Số hiệu sinh viên: 20103016 Khóa: K56 Ngành: Máy & Thiết bị Công nghiệp Hóa chất Viện Kỹ thuật hóa học Họ tên cán hướng dẫn: TS Nguyễn Trung Dũng I Đầu thiết kế: “ Thực nghiệm, thiết kế bể lắng sơ cấp công đoạn xử lý nước thải cho nhà máy giấy” II Các số liệu ban đầu: - Năng suất xử lý: 2500 m3/h - Các thông số khác sinh viên tự tìm hiểu III Nội dung phần thuyết minh tính toán: - Tổng quan về ngành công nghiệp giấy - Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải - Các phương pháp thiết kế - Thực nghiệm kết - Tính toán thiết kế bể lắng dựa vào kết thực nghiệm IV Các vẽ: (Yêu cầu vẽ trình bày khổ giấy Ao) - Bản vẽ sơ đồ công nghệ - Bản vẽ thiết bị chính: Bể lắng cào cắt trích chi tiết V Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 14/02/2016 VI Ngày hoàn thành đồ án: 13/6/2016 Hà Nội, ngày 13 tháng năm 2016 SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp hội tuyệt vời cho sinh viên áp dụng, thực hành kiến thức truyền đạt, đồng thời rút kinh nghiệm thực tế quý giá suốt trình thực hiện phương pháp làm việc hiệu quả, làm tiền đề cho việc thực hiện nghiên cứu, thiết kế khác sau Trên thực tế thành công mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập, nghiên cứu thực hiện đề tài, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ quý Thầy Cô, anh chị bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô Bộ môn Máy Thiết Bị Công Nghiệp Hóa Chất – Dầu Khí, Viện Kỹ Thuật Hóa Học, Đại Học Bách Khoa Hà Nội, cán bộ, anh chị Tổng Công Ty Giấy Việt Nam với tri thức tâm huyết nhiệt tình giúp đỡ em suốt thời gian vừa qua Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Trung Dũng tận tâm hướng dẫn em qua buổi thí nghiệm buổi nói chuyện, thảo luận về nội dung, phương pháp nghiên cứu khoa học thực hiện đồ án Nếu lời hướng dẫn, dạy bảo thầy đề tài tốt nghiệp lần em khó hoàn thiện Trong trình nghiên cứu thực hiện đồ án, kiến thức kinh nghiệm thực tiễn chưa hoàn thiện nên khó tránh khỏi sai sót, em kính mong nhận ý kiến đóng góp Thầy Cô để học thêm nhiều kinh nghiệm, tự hoàn thiện mình, hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp Em xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2016 SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng LỜI MỞ ĐẦU Nước nguồn tài nguyên vô quý giá vô tận Mặc dù lượng nước chiếm 97% bề mặt trái đất lượng nước dùng cho sinh hoạt sản xuất ít, chiếm khoảng 3% Nhưng thời buổi công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước lên, đòi hỏi ngành công nghiệp phải phát triển nhanh Sự phát triển công nghiệp nhanh chóng mang lại nhiều lợi ích, bên cạnh có nhiều tác hại làm ảnh hưởng xấu đến môi trường đe dọa đến sức khỏe người đặc biệt ô nhiễm nước Nguồn nước bị ô nhiễm nghiêm trọng nhiều nguyên nhân mà nguyên nhân hoạt động sản xuất công nghiệp ý thức người Việc khan nguồn nước gây hậu nghiêm trọng đến môi trường, hệ sinh thái, loài sinh vật, có người Cũng ngành công nghiệp khác, ngành công nghiệp giấy phát triển không ngừng, nhu cầu về giấy hiện lớn chủng loại sản phẩm ngày đa dạng Công nghệ sản xuất bột giấy chiếm vị trí quan trọng nền kinh tế, nhu cầu sản phẩm giấy tăng Giấy đáp ứng nhu cầu thiết sống người để phục vụ nhiều mục đích khác nhau: giấy viết, giấy in, giấy bao bì, sinh hoạt… Tuy nhiên lượng nước thải thải mà không qua xử lý ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường nước Độc tính từ nước thải nhà máy sản xuất bột giấy giấy hiện diện hỗn hợp phức tạp dịch chiết thân bao gồm: nhựa cây, acid béo, lignin… số sản phẩm lignin clo hóa có trọng lượng phân tử thấp Các chất từ dịch chiết có khả gây ức chế đối với cá Khi xả trực tiếp nguồn nước thải kênh rạch hình thành mảng giấy nổi lên mặt nước, làm cho nước có độ màu cao hàm lượng DO gần không Điều gây ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống sinh vật mà dán tiếp ảnh hưởng đến sức khỏe người Chính lí cấp thiết em chọn đề tài nghiên cứu, thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy giấy Trong trình xử lý nước thải nhà máy giấy công đoạn xử lý bùn trước đưa sử lý sinh học vô quan trọng Do tính cấp thiết việc xử lý nước thải công nghiệp nhà máy giấy em thực hiện đề tài “Thực nghiệm, thiết kế bể lắng sơ cấp công đoạn xử lý nước thải cho nhà máy giấy” SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng MỤC LỤC SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Vài nét công nghiệp giấy Việt Nam nhà máy giấy Bãi Bằng 1.1.1.Tổng quan ngành giấy Việt Nam Ngành giấy ngành hình thành từ sớm Việt Nam khoảng năm 284 Từ giai đoạn đến đầu kỷ 20 giấy làm phương pháp thu công để phục vụ cho việc ghi chép, làm tranh, vàng mã… Năm 1912 nhà máy sản xuất bột giấy phương pháp công nghiệp vào hoạt động với công suất 4000 giấy/năm Việt Trì Trong thập niên 1960 nhiều nhà máy đầu tư xây dựng hầu hết có công suất nhỏ(dưới 20000 tấn/năm) nhà máy giấy Việt Trì, nhà máy bột giấy Vạn Điểm, nhà máy giấy Tân Mai, nhà máy giấy Đồng Nai…Năm 1975 tổng công suất thiết kế ngành giấy Việt Nam 72000 tần/năm ảnh hưởng chiến tranh cân đối lượng sản suất bột giấy giấy nên đạt sản lượng 28000 tấn/năm Năm 1982 nhà máy giấy Bãi Bằng phủ Thụy Điển tài trợ vào sản xuất với công suất thiết kế 53000 bột giấy/năm 55000 giấy/năm với dây chuyền sản xuất khép kín sử dụng công nghệ cơ-lý tự động hóa Nhà máy xây dựng vùng nguyên liệu sở hạ tầng, sở sản xuất phụ trợ điện hóa chất trường đào tạo nghề phục vụ cho hoạt động sản xuất Hiện ngành giấy có bước chuyển đổi để đáp ứng với nhu cầu hiện Tuy ngành giấy có bước phát triển sản lượng giấy chưa đáp ứng đủ nhu cầu phải nhập Ngành giấy đóng góp lớn vào nền kinh tế quốc dân Do đặc điểm ngành sử dụng lượng nước hóa chất lớn lượng nước thải chứa hóa chất chất vô, hữu lớn nên làm tăng thêm phần bách ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến mỹ quan sức khoẻ cộng đồng SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng 1.1.2.Nhà máy giấy Bãi Bằng Bãi Bằng doanh nghiệp nhà nước sản xuất bột giấy sẩn phẩm giấy Việt Nam Năm 2006 công ty giấy Bãi Bằng trở thành thành viên tổng công ty giấy Việt Nam, đóng góp 50% sản lượng giấy in giấy viết tổng công ty Nhà máy Bãi Bằng thành lập vào cuối năm 1982 với giúp đỡ về tài công nghệ phủ Thụy Điển Ban đầu, Bãi Bằng chi có nhà máy sản xuất giấy Năm 2002, nhà máy mở rộng nâng công suất từ 48.000 bột, 55.000 giấy lên 61.000 bột 100.000 giấy Năm 2004, 16 lâm trường cung cấp nguyên liệu làm bột giấy vốn trước thuộc Công ty Nguyên liệu giấy Vĩnh Phúc sáp nhập vào Bãi Bằng Công ty sản xuất phân bón vi sinh từ phế thải trình sản xuất giấy Trong năm 2011, TCT phấn đấu đạt mục tiêu sản xuất tiêu thụ 315 nghìn giấy loại Tăng suất rừng trồng đạt từ 100 đến 120 m3/ha/chu kỳ thời gian tới Trong năm 2011 phấn đấu đạt giá trị xuất 45 triệu USD năm 2011, năm lượng giấy nhập phục vụ nhu cầu giấy in, giấy viết lớn, khoảng từ 240 đến 250 nghìn SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng 1.2 Dây truyền sản xuất giấy nhà máy giấy bãi Giai đoạn sản xuất bột giấy giấy  Giai đoạn sản xuất bột giấy Nguyên liệu thô (keo,bạch đàn,mảnh mua…) Nước, NaOH Nước Bột giấy, Nước Nước Chặt, băm nhỏ thành dăm Nấu Dịch đen Rửa Nghiền nhảo Khuấy, trộn, rửa Tách nước Nước thải rửa Nước thải Bột thành phẩm SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng  Nghiền bột • 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 Từ chất nặng lắng xuống lấy hệ thống theo định kỳ Sợi phân loại riêng dạng huyền phù nhẹ, sau chảy qua loạt sàng lọc có lớp đục lỗ Ở chất nhiễm bẩn nhẹ lớn sợi bị loại Trong số quy trình công nghệ cần phải có sản phẩm thật sạch, thỳ phải có loạt cyclo làm sau màng lọc Ở công đoạn 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 • Nghiền bột hóa học bán hóa học Trong nghiền bột hóa học bán hóa học, nguyên liệu xử lý với hóa chất nhiệt độ áp lực cao 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 cáng tốt đối với thành phần cellulose (Tăng độ dai sợi) Cách xử lý tiến hành nồi áp suất, vận hành theo chế độ liên tục theo mẻ Sau chưng nấu, hóa chất chuẩn bị cho trình tạo bột giấy chuyển vào đóng nắp lại Ở chất lỏng màu đen (Nước thải dịch đen) thải 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 mảnh gỗ chất không bị phân hủy bị loại bỏ Sau dẫn vào phận khử nước bao gồm lưới chắn hình trụ (gọi lưới gạn bột giấy) xoay quanh đường dẫn bột giấy vào Sau khử nước hỗn hợp chuyển sang bể tẩy trắng, hỗn hợp xáo trộn nước ấm hòa tan dung dịch canxi hypochlorite Ca(OCl)2 hay hydrogen peroxide Sản phẩm sau trình sản phẩm bột giấy bán hay tái tạo công nghiệp làm giấy SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng  Giai đoạn làm giấy Nguyên liệu thô Nước Hòa trộn Nghiền tinh Phèn, Nhựa thông, màu Lắng lọc Phối liệu Cán ép (tạo hình giấy) Xeo giấy Nước thải Nước thải Cắt cuộn Thành phẩm SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng Quá trình làm giấy bao gồm trước tiên chọn lựa xáo trộn thích hợp bột giấy (gỗ vải cũ, lanh, sợi đay, báo cũ,…) Hỗn hợp bột giấy bị phân hủy xáo trộn máy nhào trộn hay thiết bị nhồi với thuốc nhuộm, để chất lượng sẩn phẩm giấy sau đạt chất lượng tốt, người ta cho hồ vào để lấp đầy lỗ rỗng bọt khí có bột giấy Bột giấy tinh chế phểu hình nõn lõm cố định, bên bên 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 làm giảm chất lượng giấy Kế tiếp bột giấy chuyển qua lưới chắn 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 định hình cuối sản phẩm giấy Sản phẩm giấy cuối dùng với nhiều mục đích giấy in, báo, giấy gói, giấy viết, giấy thấm, giấy gói thực phẩm không thấm,… SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page 10 Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng Từ đồ thị ta suy thông số k n sau: K=20,367; n=0,8 • Nồng độ 0,1 g/l PAC Hình 20: Vận tốc lắng theo nồng độ sử dụng 0,1g/l PAC Từ đồ thị ta suy thông số k n sau: K=11,039; n=0,771 • Nồng độ 0,14 g/l PAC Hình 21: Vận tốc lắng theo nồng độ sử dụng 0,14g/l PAC Từ đồ thị ta suy thông số k n sau: SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page 53 Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng K=16,204; n=0,804 3.2.3.2.2 Với chất trợ lắng A101 • Nồng độ 0,02 g/l Hình 22: Vận tốc lắng theo nồng độ sử dụng 0,02g/l A101 Từ đồ thị ta suy thông số k n sau: K=98,271; n=1,061 • Nồng độ 0,08 g/l SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page 54 Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng Hình 23: Vận tốc lắng theo nồng độ sử dụng 0,08g/l A101 Từ đồ thị ta suy thông số k n sau: K=9,4189; n=0,893 • Nồng độ 0,1 g/l Hình 24: Vận tốc lắng theo nồng độ sử dụng 0,1g/l A101 Từ đồ thị ta suy thông số k n sau: K=15,62; n=1,014 • Nồng độ 0,14 g/l SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page 55 Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng Hình 25: Vận tốc lắng theo nồng độ sử dụng 0,13g/l A101 Từ đồ thị ta suy thông số k n sau: K=10,969; n=0,973 3.2.3.2.3.Khi sử dụng chất trợ lắng N101 • Nồng độ 0,02 g/l Hình 26: Vận tốc lắng theo nồng độ sử dụng 0,02g/l N101 Từ đồ thị ta suy thông số k n sau: K=86,831; n=0,877 • Nồng độ 0,14 g/l SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page 56 Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng Hình 27: Vận tốc lắng theo nồng độ sử dụng 0,14g/l N101 Từ đồ thị ta suy thông số k n sau: K=15,508; n=0,889 • Nồng độ 0,18 g/l Hình 28: Vận tốc lắng theo nồng độ sử dụng 0,18g/l N101 Từ đồ thị ta suy thông số k n sau: K=16,275; n=0,873 3.2.3 Kết luận Chất trợ lắng Không sử dụng chất trợ lắng Nồng độ(g/l) SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG Chất trợ lắng keo tụ PAC 0,02 0,08 0,1 0,14 MSSV: 20113016 Page 57 Đồ án tốt nghiệp K n Chất trợ lắng Nồng độ(g/l) K n Tính toán thiết kế bể lắng 3.672 16.204 0.634 0.804 Bảng tổng hợp số liệu Chất trợ lắng keo tụ PAM A101 0,02 0,08 0,1 0,14 98.271 9.4189 15.62 10.969 1.061 0.893 1.014 0.973 20.367 0.8 11.039 0.771 16.024 0.804 Chất tợ lắng keo tụ PAM N101 0,02 0,14 0,18 86.831 15.508 16.275 0.877 0.889 0.873 Bảng tổng hợp số liệu Từ đồ thị thông số tính toán ta đưa bảng số liệu tổng hợp K n Từ giá trị K n ta xác định vận tốc lắng bất ký nồng độ huyền phù nước thải nhà máy giấy Từ kết thực nghiệm giúp cho trình tính toán người làm sau rút ngắn thời gian nhiều CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT BỂ LẮNG 4.1 Tính toán thiết kế kích thước bể lắng 4.1.1 Tính toán đường kính bể lắng 4.1.1.1.Các bước tiến hành Tiến hành thí nghiệm với chất trợ lắng tối ưu N101 nồng độ 0,02g/l xác định phần ta có Huyền phù có hàm lượng pha rắn ban đầu φ0=0,585(%) Năng suất xử lý nhà máy: F=2500 (m3/h)=60600(tấn/ngày) Hàm lượng nước thải vào: F=2500.1000=2500000(kg/h) Hàm lượng nước ra: O=1170-1000=1170000(kg/h) Hàm lượng pha rắn huyền phù: =F.φ0=250000.0,585%=12250(kg/h) SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page 58 Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng Hàm lượng nước lại : =250000-12250=2487750(kg/h) Hàm lượng pha rắn sản phẩm đáy: φD=12250/2487750=0,009296(kg/kg) Khối lượng riêng pha rắn ρs=2,5(g/cm3) Trình tự thí nghiệm tính toán - Khuấy trộn đều huyền phù mẫu - Đổ vào bình lường thí nghiệm - Tiến hành ghi chép thời gian tương ứng với chiều cao - Lập đồ thị lắng mô tả mối quan hệ chiều cao thời gian lắng (H-T) Với : H: chiều cao lắng tính từ mặt thoáng đến bề mặt phân chia pha (m) T: thời gian lắng (h) - Xác định chiều cao ban đầu L, Z, T theo đồ thị lắng thí nghiệm - Xác định hàm lượng pha rắn φk(%) ϕ k = ϕ0 L Z σ (ϕk ) = vs (ϕ k ) = Z (cm / s) T - Xác định giá trị AU0 Nếu ρs(g/cm3), vs(cm/s); AU0(m2/TPD); TPD= tấn/ngày  1  AU = max 1,574.10−3 .( − ) ÷;(ϕ F ≤ ϕ k ≤ ϕC ) ρ s vs ϕk ϕ D   (29) - Xác định diện tích lắng: S = F (TPD) AU (m / TPD) = (m ) (30) - Xác định đường kính bể lắng: D= 4.S (m) π SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG (31) MSSV: 20113016 Page 59 Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng 4.1.1.2 Số liệu thực nghiệm kết Tiến hành thực nghiệm nêu ta có bảng kết số liệu tổng hợp t(h) 0.00 0.13 0.27 0.47 0.62 0.73 0.93 1.13 1.35 1.52 1.90 2.28 2.77 3.05 3.38 3.98 4.47 4.97 5.63 6.80 8.88 11.48 22.18 H (m) 0.18 0.17 0.17 0.17 0.16 0.16 0.16 0.15 0.15 0.15 0.14 0.13 0.12 0.12 0.12 0.11 0.11 0.11 0.10 0.10 0.10 0.09 0.09 φk (kg/kg) 0.0050 0.0056 0.0062 0.0065 0.0067 0.0069 0.0072 0.0074 0.0075 0.0078 0.0081 0.0083 0.0085 0.0086 0.0088 0.0090 0.0092 0.0094 0.0097 0.0101 0.0106 0.0118 v = (cm/s) 9.128171 4.065198 2.115711 1.528264 1.248477 0.942224 0.751194 0.612474 0.534673 0.411038 0.331693 0.265108 0.236597 0.209624 0.17326 0.151585 0.13393 0.115623 0.092822 0.067952 0.05036 0.023355 AU 0.0078 0.0133 0.0198 0.0237 0.0262 0.0299 0.0328 0.0352 0.0365 0.0383 0.0385 0.0367 0.0348 0.0318 0.0246 0.0172 0.0083 -0.006 -0.034 -0.098 -0.196 -0.749 Bảng tổng hợp số liệu SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page 60 Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng Xác định giá trị AU0 max Từ công thức (29) ta xác định giá trị AU tương ứng với nồng độ Dựa vào bảng số liệu tổng hợp ta xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ AU0-φ Hình 29: Đồ thị xác định giá trị AU0 Từ đồ thị ta xác định giá tri AU0=0,038473 nồng độ φk=0,0081(kg/kg) Thay vào công thức 30 ta xác định diện tích lắng S=F.AU0=60600 0,038473=2331,46(m2) Từ ta xác định đường kính bể lắng D= 4.S 4.2331, 46 = = 54,5(m) π π Chọn đường kính bể lắng D=55(m) 4.1.1.3.Kết luận Từ kết tính toán đường kính ta xác định đường kính bể lắng D=55(m) sát với thực tế nhà máy Như vậy việc chọn lựa phương pháp tính chất trợ lắng phù hợp SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page 61 Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng 4.1.2 Xác định chiều cao bể lắng Tính toán chiều cao bể lắng: - Bể lắng có dạng hình trụ có đổ them bê tông đáy để tạo độ dốc 10% Hố gom thu bùn đặt bể tích nhỏ cặn tháo liên tục , đường kính - hố gom bùn lấy 20% đường kính bể Chọn chiều cao hố thu bùn ht=0,4(m) Chiều cao đặt cánh khuấy : hk=0,073D=0,073.55=4,015(m) Chiều cao lớp bùn lắng: hl=0,8(m) Chiều cao lớp trung hòa: hth=0,2(m) Chiều cao lớp bảo vệ: hbv=0,3(m) Vậy tổng chiều cao bể lắng : Hbl= ht+hk+hl+hth+hbv=0,4+4,015+0,8+0,2+0,3=5,715(m) 4.1.3 Tính toán chi tiết khác 4.1.3.1 Ống phân phối trung tâm - Đường kính ống trung tâm: d=20%D=20%.55=11(m) - Chiều cao ống trung tâm: H=30%H=30%.H=3%.5,715=1,7(m) 4.1.3.2 Máng thu nước - Nước thu máng vòng quanh thành bể lm = π D = 55 × π = 172, 7(m) Chiều dài máng thu nước: Chiều rộng máng thu nước 10% đường kính bể: bm = 0.1D = 0.1× 55 = 5,5( m) - Chọn chiều cao máng thu hm = 0.6 m Độ dốc máng về phía ống tháo nước I = 0.02 SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page 62 Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng 4.1.3.3 Máng cưa - Máng cưa gắn vào máng thu nước (qua lớp đệm cao su) để điều chỉnh cao - độ mép máng thu đảm bảo thu nước đều toàn chiều dài máng tràn Bề dày máng cưa mm Chiều cao tổng máng cưa 150mm Chiều dài máng cưa chiều dài máng thu nước: l = l m = 172,7 (m) Máng cưa xẻ khẻ thu nước chữ V, góc 90o để điều chỉnh cao độ mép máng: - Chiều cao khe: 50 mm - Bề rộng khe 100 mm - Khoảng cách đỉnh 100mm - Máng cưa bắt dính với máng thu nước bê tông bulông qua khe dịch chuyển - Khe dịch chuyển có đường kính 10 mm, bulông bắt cách mép máng cưa 50mm cách đáy chữ V 50mm hai khe dịch chuyển cách 0.5m 4.2 Tính toán khí bể lắng 4.2.1 Tính toán động truyền động cho cấu quay gạt bùn Ta có số vòng quay cánh gạt bùn ω=30( phút/vòng) Chiều cao lớp bùn lắng: hl=0,8(m) Khối lượng riêng bùn lắng: ρs=1500(kg/m3) Bán kính bể lắng: R=27,5(m) Nồng độ huyền phù cuối lắng: φD=0,929(%) Ta tích lớp bùn lắng: Vl = π R hl = π 27,52.0,8 = 1899, 7(m3 ) Khối lượng tổng lớp bùn lắng: mbl = Vl ρ s ϕ D = 1889, 7.1500 0,929 = 26333( kg ) 100 Tải trọng tập trung tác dụng lớp bùn lắng đơn vị chiều dài W= SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG m m 26333 = = = 153(kg / m) l π D π 55 MSSV: 20113016 Page 63 Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng Tính toán momen xoắn phận gạt bùn dựa sở phương trình đơn giản dầm congxon T = 10.W.R (a) Trong đó: T: Momen xoắn (N.m) W: tải trọng tác dụng đơn vị chiều dài (kg/m) R: bán kính bể lắng (m) Chiều dài: l = 90%D = 90 × 55 100 = 49,5 (m) Chọn =50(m) Vậy ta có momen xoắn phận gạt bùn là: T = 10.W.R = 10.153.27,52 = 1157062,5( N m) Lưu ý với bể lắng tròn có nhiều cấp độ momen xoắn áp dụng cho bể lắng tròn (theo Hankbook of Environmental Engineering , volume : Bio-solid Treatment Processes Edited by L.K Wang et al) Với trường hợp chạy đơn momen tính theo công thức dầm congxon Với trường hợp có khởi động thiết lập thường chạy với 120% momen xoắn tính • Khi dừng thiết lập thường chạy với 140% momen xoắn • Giá trị momen xoắn thời điểm cao điểm 200% momen xoắn chạy • • Ở ta áp dụng trường hợp cuối cho bể lắng cào nhà máy Vậy momen xoắn phận gạt bùn: Tp=2.T=2.1157062,5=2314125(N.m) Chọn hộp giảm tốc với hiệu suất η =50% Công suất yêu cầu động 30 = 32,31(kW ) P=2 =2 η.9550 0,5.9550 Tp ω SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG 2314125 MSSV: 20113016 Page 64 Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng Từ công suất dộng yêu cầu ta tra catalog động điện ta chọn động 3K225S8 với thông số đặc trưng sau Ta động với thông số sau : - Ký hiệu động : 3K225S8 Công suất: P=18,5(kW) ndc = 735( v/ph) cosφ = 0,83 Tỷ số momen khởi động : Mkd/Mdd=1,6 Tỷ số momen cực đại : Mmax/Mdd=2,2 Khối lượng động cơ: 305(kg) SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page 65 Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng Nguyễn Phước Dân, Xử lý nước thải đô thị công nghiệp, NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM, 2008 [2] Hà Thị An, Giáo trình trình thiết bị thủy công nghiệp hóa chất, Khoa học chức, 1976 [3] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, Công nghệ xử lý nước thải, NXB KH&KT, 2002 [4] TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông, KS Hồ Lê Viên, Sổ Tay Quá trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 1, 2, Nhà xuất Khoa Học – Kỹ thuật, 2006 [5] TS Trần Xoa, PGS,TS Nguyễn Trọng Khuông, TS Phạm Xuân Toản, Sổ Tay Quá trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 1, 2, Nhà xuất Khoa Học – Kỹ thuật, 2006 [6] PGS,TS Trịnh Chất, TS Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí , tập một, Nhà xuất Giáo Dục, 2006 [7] PGS,TS Trịnh Chất, TS Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí , tập hai, Nhà xuất Giáo Dục, 2006 [8] F Concha and A Barientos, A critical Review of Thickener Design Methods, Department of Metallurgical Engineering University of Concepcio’n, 1993 [9] Daijun Zhanga,b,*, Zhenliang Lia, Peili Lua, Tian Zhanga, Danyu Xua, A method for characterzing the complete settling process of activated sludge, a Department of Enviromental Science, Campus A, Chongqing University, Chongqing 400030, China, 2006 b Kay Laboratory for the Resources’ Exploitation and Enviromental Disaster Control Engineering in Southwest China, State Ministry of Education, Chongqing university, Chongqing 400030, China , 2006 [10] P Garridoa, R Burgosb, F Conchab,*, R Burgerc, Software for design and simulation of gravity thickeners, a Department of Metallurgical Engineering, Northern catholic University, Avenida Angamos 0601 , Antofagasta, Chile, 2002 SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page 66 Đồ án tốt nghiệp b Tính toán thiết kế bể lắng Department of Metallurgical Engineering, Engineering Faculty, University of Concepcio’n, Edmundo Larnas 270, Chile, 2002 c Institue of Applied Analysis and Numerical Simulation, University of Suttgart, Pfaffenwaldring 57, D-70569 Stuttgart, Germany, 2002 [11] Lawrence K.Wang, PhD,Pe,DEE, Nazih K.Shammas, PhD, Yung-Tse Hung, PhD, Pe, DEE, Handbook of Enviromental Engineering, Volume 6, Biosolids Treatment Process , Humana Press, Totowa, New Jersey, 2007 SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page 67 [...]... II Bể chứa bùn Bể nén bùn Bể khử trùng Clo Bể lọc 1.4 Tổng quan về hệ thống xử lý nước thải của nhà máy giấy Bãi Bằng Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải của nhà máy Bãi Bằng: Nước sau khi xử lý SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Máy ép bùn Page 13 Hệ thống làm phân vi sinh Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng Bùn thải Ở đây do cách tiếp cận của ngành máy và thiết bị trong công nghiệp hóa... xử lý nước thảihòa ngoài nhiệm vụ x Bể lý keo nước thể tận dụng bùn thải làm phân vi sinh vừa không gây ô nhiễm môi trường còn làm ra lợi nhuận cho công ty Bể kỵ khí Bể lắng I Chính vì vậy đề tài của em là tính toán thiết kế bể lắng và máy ép bùn xử lý bùn cho hệ thống làm phân vi sinh Ta đề xuất sơ đồ hệ thống xử lý môi trường và sản xuất phân Bùn hồi lưu Bể Aerotank vi sinh Bể lắng II Bể. .. thông phẩm màu cao lanh Nước thải công nghệ xeo giấy được tách ra từ các bộ phận của máy xeo giấy như khử nước ép giấy Phần lớn dòng thải tuần hoàn sử dụng trực tiếp cho giai đoạn tạo hình giấy Nướcxeo thải xeohoặc giấy có thể gián tiếp sx bột giấy hay cho giai đoạn Nước chuẩnthải bị nguyên liệu vào máy giấy sau khi nước thải qua hệ thống bể lắng để thu hồi giấy và xơ sợi Nước tuần hoàn nhiều lượng... 1.3.3 .Nước thải Công nghệ sản xuất bột giấy và giấy là những công nghệ sử dụng nhiều nước Tùy theo từng công nghệ và sản phẩm lượng nước cần thiết để sử dụng sản xuất 1 tấn thường từ 200 đến 500 m3 Nước sử dụng cho công đoạn nấu rửa tẩy xeo và cung cấp hơi nước  Các dòng thải chính của nhà máy sx bôt giấy và giấy: • Dòng thải rửa nguyên liệu bao gồm chất hữu cơ hòa tan, đất đá, thuốc bv thực. .. thu gom • Nước ngưng của hệ thống cô đặc trong hệ thống thu hồi xử lý hóa chất từ dịch đen , mức độ ô nhiễm của nước phụ thuộc vào loại gỗ và công nghệ sản xuất • Nước thải sinh hoạt Kết luận: Bể lắng cát Sân phơi cát • Do lượng nước thải trong nhà máy có rất nhiều do nhiều nguồn thải ra như vậy cần có hệ thống xử lý nước thải để không gấy ô nhiễm môi trường t thải chúng ta còn có Bể điều •... toán thiết kế bể lắng 1.3 Các nguồn phát sinh ô nhiễm trong nhà máy Nguyên liệu thô (Tre, nứa, gỗ) Nước thải sau khi rửa Nước rửa Hóa chất nấu Xử lý nguyên liệu, bóc vỏ ướt Nước ngưng Nấu nguyên liệu Dịch đen Hơi nấu Nước rửa Rửa Nước thải Nước thải chứa SS, BOD5, Nghiền bột (Phương pháp cơ học hoặc hóa học) Chất phụ gia COD cao Bột giấy Hóa chất tẩy Tẩy trắng Nước thải chứa SS, BOD5, COD cao Bột giấy. .. và ngành công nghệ môi trường là khác nhau Đề tài của em thiên về tính toán chi tiết cấu tạo thiết bị và dây chuyền nên đồ án của em sẽ xoay quanh công đoạn tính toán thiết bị bể lắng I và máy ép bùn trong dây chuyền Cụ thể như sơ đồ dưới đây: SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Bể keo tụ Page 14 Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng Bể điều hòa Bể lắng I Bùn thải bể lắng II Bể chứa bùn... lắng I Bùn thải bể lắng II Bể chứa bùn Bùn hồi lưu bể Aerotank Bể nén bùn B ể điều hòa Máy ép bùn Hệ thống làm phân vi sinh SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page 15 Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng PHẦN 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ THIẾT BỊ LẮNG KIỂU RĂNG CÀO 2.1.Giới thiệu bể lắng răng cào Thiết bị lắng kiểu răng cào là thiết bị để phân tách một phần lỏng ra khỏi huyền... thiết kế bể lắng 2.2.3.Phương pháp thiết kế bể lắng răng cào trên cở sở quá trình lắng động học Phương pháp này được thiết lập bởi lý thuyết lắng của Kynch năm 1952 Phương pháp này được cho là phương pháp nhanh hơn, chính xác hơn khi thiết kế bể lắng kiểu răng cào 2.2.3.1 Lý thuyết về quá trình lắng gián đoạn của Kynch Giả thiết : - Các hạt rắn là nhỏ (so với thiết bị) có kích thước hình dạng, khối... lũy trong thiết bị kiểu răng cào và bị đẩy lên vùng I Hình 3 chỉ ra các kiểu mô tả quá trình và các biến điều khiển cuả thiết bị lắng kiểu răng cào Trong hình: SVTH: NGUYỄN QUÔC HOÀNG MSSV: 20113016 Page 18 Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế bể lắng • • • • C là độ sâu của vùng nước trong (vùng I); H là độ sâu của vùng lắng; ZC là độ sâu của vùng nén ép (vùng IV); là tốc độ dòng cấp chất trợ lắng;