Đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thải

Đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiĐồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thoát nước thảiv

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI THUỘC DA CHO CÔNG TY ĐẶNG TƯ KÝ

TP Hồ Chí Minh , 1/2005

Trang 2

Chương 2 : Tổng Quan

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN

2.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH THUỘC DA

Thuộc da là ngành sản xuất lâu đời trên thế giới cũng như ở nước ta Nó luôn gắn bó với ngành chăn nuôi gia súc và chế biến thịt, và đặc biệt là ngành Da giày Chính ngành Da giày đã thúc đẩy sự phát triển của ngành Thuộc da Da giày là một trong những ngành hàng chiến lược có tiềm năng lớn và có khả năng cạnh tranh với nước ngoài trong tiến trình hội nhập

Tháng 5/2004, kim ngạch xuất khẩu của ngành Da – Giày đạt 220 triệu USD, so với cùng kỳ năm 2003 bằng 105,8% Dự kiến 6 tháng đầu năm, kim ngạch xuất khẩu của ngành đạt 1,265 tỷ USD EU là thị trường chính với tỷ trọng khoảng 80%, kế đến là Hoa Kỳ, Nhật Bản, Canada và các nước khác

Mục tiêu đối với sản phẩm giày dép Việt Nam : xuất khẩu vào EU tăng trưởng nhanh về khối lượng và kim ngạch xuất khẩu ; sau khi Hiệp định Thương mại Việt - Mỹ được ký kết cố gắng đẩy mạnh xuất khẩu vào thị trường Mỹ ( năm 2003 kim ngạch đạt 305.28 triệu USD ) ; dự kiến đến 2010 giày dép Việt Nam sẽ tăng tỷ lệ xuất khẩu vào Nhật và các nước Đông Á

Từ những thuận lợi trên của ngành Da – Giày dẫn đến sự phát triển không ngừng của ngành Thuộc da để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và những đòi hỏi ngày càng cao của khách hàng Ngành Thuộc da nước ta ngày nay đã không còn lạc hậu như trước với các loại da kém chất lượng mà thay vào đó là những công nghệ hiện đại để thuộc các loại da cao cấp nhập từ nước ngoài đáp ứng nhu cầu dùng hàng “xịn” của các nước

Thuộc da : có nghĩa là làm thay đổi da động vật sao cho bền nhiệt, không cứng

giòn khi lạnh, không bị nhăn và thối rữa khi ẩm và nóng Tùy theo mục đích sử dụng mà da được thuộc ở các điều kiện môi trường, công nghệ và hóa chất, chất thuộc khác nhau Nguyên liệu chính sử dụng cho công nghiệp thuộc da là da động vật như da bò,

da cừu, da lợn …

Trang 3

Hình 2.1 – Sơ đồ công nghệ thuộc da

Bảo quản

Rửa, hồi tươi

Tẩy lông, ngâm vôi

Xén diềm, nạo thịt và xẻ

Khử mỡ, tẩy nhờn Tẩy vôi, làm mềm

Ép nước, ty, bào Thuộc crôm

Thuộc lại, nhuộm ăn dầu

Trang 4

Cấu trúc của da động vật :

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

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

Công nghệ thuộc da gồm các bước sau :

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

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

Ngâm vôi, tẩy lông dùng vôi và Na2S với mục đích thủy phân các protein xung quanh chân lông làm cho chân lông lỏng ra, mềm đi và dễ tách ra khỏi da

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

Khử vôi, làm mềm da với mục đích tách lượng vôi dư còn lại trong da để tránh hiện tượng làm cứng da và làm cho hóa chất thuộc dễ xâm nhập vào da

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

Thuộc da là dùng hóa chất thuộc như tanin (tanin nhân tạo hay tanin tự nhiên) và hợp chất crôm đưa vào da, cố định trong cấu trúc của collagen làm cho da không bị thối rữa và có những tính chất cần thiết phù hợp với mục tiêu sử dụng

Thuộc crôm đòi hỏi quá trình ngâm vôi lâu hơn và quá trình làm mềm da ngắn hơn là thuộc tanin Hóa chất thuộc là các muối crôm (III) như Cr2(SO4)3,

Trang 5

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

Môi trường thuộc có pH = 2.5 – 3; thời gian thuộc từ 4 – 24 h Thuộc crôm thường để sản xuất da mềm Thuộc tanin thường để sản xuất da cứng Tanin thảo mộc được tách chiết từ các nguồn thực vật như thông, tùng, sồi … Tanin nhân tạo hay syntan là phức chất của phenolsunphonicaxit formaldehit Thời gian thuộc tanin thường kéo dài vài tuần có khi đến vài tháng tùy theo yêu cầu chất lượng da

Da sau khi thuộc được ủ để cố định chất thuộc vào da và ép để tách nước Sau đó được làm mềm bằng dầu thực vật hay dầu động vật, ty để làm mất nếp nhăn, nén cho da phẳng và sấy cho da khô, tiếp theo da được đánh bóng và nhuộm bằng thuốc nhuộm để tạo màu theo yêu cầu sử dụng da

Trang 6

2.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY THUỘC DA ĐẶNG TƯ KÝ

2.2.1 Giới thiệu chung về công ty

Tên công ty: CÔNG TY TNHH THUỘC DA ĐẶNG TƯ KÝ

Địa chỉ: 41/11 Âu Cơ P.9, Q.TB

Xưởng thuộc da của công ty nằm ở lô A23, đường số 2 thuộc Khu công nghiệp Lê Minh Xuân, Thành phố Hồ Chí Minh

Số lượng nhân viên : 50 người

Với qui trình công nghệ thuộc da khá tiên tiến cùng nguồn nguyên liệu cao cấp được nhập từ Mỹ, chủ yếu là da muối ( da bò, da cừu ) công ty chuyên cung cấp các loại da thành phẩm cao cấp phục vụ cho giày dép xuất khẩu Công suất trung bình hiện nay vào khoảng 80 – 100 tấn/tháng Giá trung bình một tấm da bò nhập khẩu khoảng

50 USD

Công ty trước đây nằm trong làng nghề thuộc da ở phường 9, quận Tân Bình, qui mô không lớn lắm Từ khi đất nước mở cửa, nền kinh tế phát triển, người dân có nhu cầu dùng hàng cao cấp ngày càng tăng Do đó công ty đã kịp thời đón đầu thị trường và quyết định mở rộng hoạt động kinh doanh, nhập khẩu da bò từ Mỹ về với chất lượng da tốt để sản xuất các sản phẩm cao cấp Hiện tại công ty đang đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải thuộc da góp phần bảo vệ môi trường

Trang 7

2.2.2 Công nghệ sản xuất của công ty

2.2.2.1 Sơ đồ qui trình công nghệ

Da muối ( bò, cừu )

Hình 2.2 – Qui trình công nghệ thuộc da của công ty Đặng Tư Ký

Rửa – hồi tươi

Ngâm vôi, tẩy lông

Xén diềm, nạo thịt, xẻ

Tẩy vôi, làm mềm

Nước thải kiềm, các hoá chất, protein

Nước thải mang tính acid

Nước thải chứa crôm, mang tính acid

Trang 8

2.2.2.2 Mô tả qui trình thuộc da

Cơ sở sử dụng nguồn nguyên liệu là các loại da muối nhập từ Mỹ Để đưa ra một sản phẩm hoàn chỉnh cần trải qua 3 công đoạn : sơ chế, thuộc da, hoàn thiện Ở đây xưởng sản xuất chỉ thực hiện 2 công đoạn đầu còn công đoạn sau cùng được tiến hành ở nơi khác

Bước sơ chế da

Da muối được nhúng trong thùng nước với thời gian ngâm khoảng 22 h để rửa sạch bụi cát, muối và phân Sau đó da được ngâm vào thùng vôi trong vòng một ngày để làm giảm độ bám chặt của lông vào da Một lượng nhỏ natrisulfide được cho vào thùng vôi để tăng cường hiệu quả tẩy lông

Da tiếp tục được chuyển đến các máy cơ khí để tách lông, thịt mỡ vụn ( bạc nhạc ) Công đoạn xén diềm, xẻ thành nhiều lớp mỏng được thực hiện ngay sau đó Tiếp theo

da được rửa nước bằng vòi phun liên tục để khử vôi dư Để tẩy lượng vôi còn lại và làm cho da mềm hơn ta cho chúng vào trống quay chứa dung dịch NH4Cl và các hợp chất enzyme ( men vi sinh hay men tổng hợp ) Tới giai đoạn này da đã được sơ chế trước khi đem đi thuộc

Bước thuộc da

Cơ sở sử dụng phương pháp thuộc crôm do nó hiệu quả, không tốn kém, dễ kiếm được trên thị trường và cho ra sản phẩm có chất lượng tốt Da được đưa vào trống quay chứa dung dịch acid, muối crôm ( tác nhân thuộc ) Giai đoạn này được thực hiện trong khoảng 14 h

Trang 9

2.3 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI THUỘC DA

Hàng năm ngành công nghiệp da giày tiêu thụ khoảng 2 triệu tấn da sống và sản

xuất ra 317 triệu m2 da thành phẩm Vì vậy lượng chất thải tương ứng cũng rất nhiều

Các vấn đề môi truờng của ngành thuộc da chủ yếu là nước thải, chất thải rắn, ô

nhiễm không khí, đất, nước mặt và các ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người thông

qua việc tồn trữ, sử dụng và vận chuyển các hóa chất độc hại Các hoá chất sử dụng

trong ngành này hầu hết đều độc, khó bị phân hủy như : chất diệt côn trùng, chất hoạt

động bề mặt, dung môi hữu cơ …

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

25 – 80 m3 nước thải chứa khoảng 100 kg BOD và 250 kg COD Chưa kể còn có 500 kg

các hóa chất khác thải ra

2.3.1 Nước thải và các đặc tính của nước thải

Hầu hết các công đoạn trong công nghệ thuộc da là quá trình ướt, có nghĩa là có sử

dụng nước Định mức tiêu thụ nước khoảng 25 – 80 m3 cho một tấn da nguyên liệu

Lượng nước thải thường xấp xỉ lượng nước tiêu thụ Tải lượng, thành phần các chất gây

ô nhiễm nước phụ thuộc vào lượng hóa chất sử dụng và lượng chất được tách ra từ da

Định mức hóa chất sử dụng và lượng nước tiêu thụ trong công nghệ thuộc da được

tóm tắt trong bảng 2.1, bảng 2.2 và bảng 2.3 ; đặc tính nước thải và các thành phần ô

nhiễm của công ty Đặng Tư Ký được trình bày trong bảng 2.4 và hình 2.1

Trong công đoạn bảo quản, muối ăn NaCl được sử dụng để ướp da sống, lượng muối

sử dụng từ 100 đến 300 kg cho 1 tấn da sống Khi thời tiết nóng ẩm có thể dùng muối

Na2SiF6 để sát trùng Nước thải của công đoạn này là nước rửa da trước khi ướp muối ( nếu có ), nước loại này chứa tạp chất bẩn, máu mỡ, phân động vật

Trước khi đưa vào các công đoạn tiền xử lý, da muối được rửa để loại bỏ muối, các

tạp chất bám vào da, sau đó ngâm trong nước từ 8 đến 12 h để hồi tươi da Trong quá

trình hồi tươi có thể bổ sung các chất tẩy NaOCl, Na2CO3 để tẩy mỡ và duy trì

pH = 7.5 – 8.0 cho môi trường ngâm da Nước thải của công đoạn hồi tươi có màu vàng

Trang 10

Trang 10

lục chứa các protein tan như albumin, các chất bẩn bám vào da và có hàm lượng muối NaCl cao Do có chứa lượng lớn các chất hữu cơ ở dạng tan và lơ lửng, độ pH thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn nên nước thải của công đoạn này rất nhanh bị thối rữa Nước thải của công đoạn ngâm vôi và khử lông mang tính kiềm cao do môi trường ngâm da trong vôi để khử lông có độ pH thích hợp từ 11 – 12.5 Nếu pH < 11 lớp keratin trong biểu bì và collagen bị thủy phân, còn nếu pH > 13 da bị rộp, lông giòn sẽ khó tách chân lông Nước thải của công đoạn này chứa muối NaCl, vôi, chất rắn lơ lửng ( lông vụn và vôi ), chất hữu cơ, sunfua S2-

Công đoạn khử vôi và làm mềm da có sử dụng lượng nước lớn kết hợp với muối (NH4)2SO4 hay NH4Cl để tách lượng vôi còn bám trong da và làm mềm da bằng men tổng hợp hay men vi sinh Các men này làm tác động đến cấu trúc da, tạo độ mềm mại của da Nước thải của công đoạn này mang tính kiềm, có chứa hàm lượng các chất hữu

cơ cao do protein của da tan vào trong nước và hàm lượng Nitơ ở dạng amon hay amoniac

Trong công đoạn làm xốp, các hóa chất sử dụng là acid acetic, acid sulfuric, acid formic Các acid này có tác dụng chấm dứt hoạt động của enzyme, tạo môi trường

pH = 2.8 – 3.5 thích hợp cho quá trình khuếch tán chất thuộc vào trong da Quá trình làm xốp thường gắn liền với công đoạn thuộc crôm Nước thải của công đoạn này mang tính acid cao

Nước thải của công đoạn thuộc mang tính acid và có hàm lượng Cr3+ cao ( khoảng

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

12000 mg/l ) Nước thải thuộc crôm có màu xanh, còn nước thải thuộc tanin có màu tối và mùi khó chịu Nước thải của công đoạn ép nước, nhuộm, trung hòa, ăn dầu, hoàn thiện thường là nhỏ và gián đoạn

Nước thải thuộc da nói chung có độ màu, chứa hàm lượng TS, chất rắn lơ lửng SS, hàm lượng ô nhiễm các chất hữu cơ BOD cao Các dòng thải mang tính kiềm là nước thải của công đoạn hồi tươi, ngâm vôi, khử lông Nước thải của công đoạn làm xốp, thuộc mang tính acid Ngoài ra nước thải thuộc da còn chứa sunfua, crom và dầu mỡ

Trang 11

Bảng 2.1 – Định mức hóa chất sử dụng và lượng nước tiêu thụ trong công nghệ thuộc

Dung dịch làm mềm

Thuốc sát trùng

Syntans

Dầu thực vật

Chất trợ nhuộm

Thuốc nhuộm

Chất hoàn thiện dung

môi hữu cơ

Nước

3.0 4.5 0.3 2.0 1.5 10.0

- 4.0

-

- 12.0 0.8 0.3

30 – 60 m3/ 1 tấn da

Trang 12

Trang 12

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

Tư Ký, với công suất 3 tấn / ngày

(Nguồn – công ty Đặng Tư Ký)

Công đoạn Lượng nước thải phát sinh (m 3 /ngày)

Hồi tươi Ngâm vôi, tẩy lông Khử vôi, rửa nước Làm mềm/làm xốp Tẩy nhờn

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

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

Loại sản phẩm Phương pháp thuộc Lượng nước thải

Da boxcalf bò

Da Nubuck

Da dê Boxcalf lợn

Trang 13

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

Thông số Các công đoạn khác Ngâm vôi Thuộc crôm

Trang 14

Da nguyên liệu

Ép nước, ty, bào

Rửa, bảo quản, ướp muối

Rửa – ngâm ( hồi tươi )

Thuộc da

Tẩy lông, ngâm vôi

Xén diềm, nạo thịt và xẻ

Khử mỡ, tẩy nhờn Tẩy vôi, làm mềm

thuốc nhuộm, axit

formic, dầu động thực vật

Muối crôm, syntan

(tanin), chất diệt

H2O, NaOCl, N

chất hoạt động bề m

a2CO3, ặt

Na 2 S, khí H 2 S, N-NH 3 …

Nước rửa, muối, chất

sát trùng, Na2SiF6

Nước thải chứa màu, các chất hữu cơ, protein, chất béo

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

BOD, COD, SS, chất béo

Nước thải có tính axit, chứa NaCl, các axit

Nước thải chứa crôm và chất thuộc tanin thực vật…

Nước thải chứa crôm và chất thuộc tanin, tính axit

Nước thải chứa các h chất crôm, dầu, synta tính axit, độ màu

óa

n,

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

Nước, chất phủ bề

mặt (oxyt kim loại),

sơn, chất tạo màng

Trang 15

2.3.2 Chất thải rắn

Phát sinh từ các công đoạn : tẩy lông, nạo bạc nhạc, xén tỉa các rìa da, bào, da vụn rơi vãi và giai đoạn hoàn thiện sản phẩm Chúng có thành phần chủ yếu là các chất hữu

cơ nên dễ lên men, gây mùi nặng ảnh hưởng đến môi trường làm việc và môi trường xung quanh Vì vậy việc xử lý và tái sử dụng chất thải rắn là một hành động hết sức cần thiết để bảo vệ môi trường, bảo vệ sức khỏe cho công nhân

Hiện công ty chưa có biện pháp phù hợp để xử lý, chủ yếu đem đổ ở các bãi rác mà không hề qua xử lý Tuy nhiên đối với các rẻo da dư thừa công ty đã tận dụng để sử dụng cho các bộ phận phụ như lớp lót bên trong túi xách, giày dép

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

Nạo thịt, bạc nhạc

Xén diềm, xẻ

2.3.3 Khí thải

Phát sinh từ quá trình phân hủy yếm khí các chất hữu cơ có trong nước thải sản xuất như là các khí H2S, NH3, SO2 … Bên cạnh đó còn có các hơi dung môi độc hại được sử dụng trong giai đoạn hoàn thiện như Ethylacetate, Isopropanol, Trichloroethylene, Toluene …

Trang 16

Trang 16

2.4 TÁC ĐỘNG CỦA NƯỚC THẢI THUỘC DA TỚI MÔI TRƯỜNG VÀ SỰ CẦN

THIẾT PHẢI XỬ LÝ

Vấn đề cố hữu của các cơ sở thuộc da là việc gây ô nhiễm về mùi và nước thải từ các thành phần bị loại bỏ mà không qua xử lý Chưa kể nó còn gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người qua việc sử dụng quá nhiều các hoá chất tổng hợp như : thuốc diệt côn trùng, thuốc nhuộm, các dung môi hữu cơ … những chất này thường độc và khó phân hủy, có tác động xấu đến cả con người lẫn môi trường Vì vậy nước thải thuộc da nếu không được xử lý sẽ gây tác động lớn tới nguồn tiếp nhận

Các chất thải thuộc da không qua xử lý có trong nước mặt sẽ làm cho chất lượng nước giảm đi dáng kể Nó sẽ gây ra mùi khó chịu từ việc phân hủy các chất hữu cơ chưa kể việc này sẽ làm giảm lượng oxy có trong nước làm ảnh hưởng đến môi trường sống của các loài thủy sinh Bên cạnh đó nguồn nước còn bị nhiễm mặn do sự tồn tại của các muối vô cơ tan và làm tăng áp suất thẩm thấu, độ cứng của nước Việc phóng thích nhiều hợp chất Nitơ sẽ gây nên hiện tượng phú dưỡng hóa Ngoài ra các vi khuẩn gây bệnh như B.anthrax cũng tồn tại trong nước, độ đục và độ màu còn làm ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của các loài rong tảo

Nước thải có hàm lượng SS dạng vô cơ và hữu cơ cao ( vôi, lông, thịt … ) làm dòng tiếp nhận bị vẩn đục và sa lắng ảnh hưởng đến các loài cá, sinh vật phù du Nước có chứa Sunfua ( tạo ra khí H2S có mùi trứng thối gây khó chịu cho cá ), Ammonia ( gây độc cho cá ), Nitrat ( nồng độ cao ảnh hưởng xấu đến sức khỏe ), Faecal Coliform, Crôm ( gây dị ứng ngoài da và làm sơ cứng động mạch ), Sulfate ( làm ăn mòn cống rãnh ), Chloride ( hủy hoại đất trồng với nồng độ cao ) Nếu nước thải thuộc da ngấm vào đất sẽ làm đất trở nên cằn cỗi, kém màu mỡ do trong nước có chứa hàm lượng muối NaCl cao, mặt khác có ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước ngầm

Từ những nguyên nhân trên, công ty Đặng Tư Ký đã nhận thức rõ tầm quan trọng của việc phải xử lý nước thải thuộc da trước khi thải ra nguồn tiếp nhận để góp một phần công sức vào công tác bảo vệ môi trường chung của thành phố

Trang 17

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

CHƯƠNG 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI THUỘC DA

3.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM THUỘC DA

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

Giảm đến mức tối thiểu lượng nước sử dụng trong ngành thuộc da ( do đó lượng

nước thải giảm theo )

o Sử dụng thùng chứa có thể tích thích hợp để tránh nước chảy tràn

o Lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng để thu thập và xác định việc dùng nước qua mỗi công đoạn Điều này giúp giám sát được chỗ nào dùng nước quá nhiều

o Cơ khí hóa đối với các bể châm hóa chất và bể làm đầy nước

o Sử dụng dòng nước rửa ngược nghĩa là nước rửa thiết bị có thể tuần hoàn sử dụng cho công đoạn hồi tươi, rửa da Nước dùng trong hồi tươi không nên thay mới liên tục mà nên tái dùng lại nước hồi từ đợt trước để dùng cho đợt sau ( dùng đến khi nước quá bẩn và phải thải bỏ )

o Tránh sử dụng quá nhiều đến mức dư thừa lượng nước dùng cho việc rửa da

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

Sulfide có thể làm phát sinh khí H2S có mùi trứng thối gây khó chịu và ảnh hưởng đến hệ hô hấp Nó có thể gây độc cao và ảnh hướng xấu đến sức khỏe con người dù ở liều lượng tương đối thấp Do đó việc giảm thiểu lượng sulfide S2- là điều cần được xem xét Chúng ta có thể sử dụng các enzyme thay thế trong quá trình tẩy lông và chúng không đắt hơn sulfide

Tái sinh hoặc tái sử dụng dung dịch vôi

Trong quá trình tẩy lông, da được ngâm trong vôi ( có chứa Na2S ) Thường thì lượng vôi đã được dùng sẽ được đem thải bỏ Nếu muốn tái sử dụng thì nước tuần

Trang 18

Trang 18

hoàn cần qua hệ thống lưới chắn và lắng cặn ( để loại lông vụn và các rẻo da ) sau đó cần bổ sung thêm vôi, Na2S để đảm bảo nồng độ đầy đủ Do đó lượng sulfide trong nước thải sẽ giảm

Dung dịch vôi có thể tuần hoàn nhiều lần ( 10 đến 20 lần ) và qua đó có thể tiết kiệm được 26% Na2S và 40% vôi cũng như 50% nước Điểm bất lợi của phương pháp này là nước thải giai đoạn ngâm vôi sẽ có COD tăng cao chưa kể có mùi nặng Tuy nhiên nó lại có thuận lợi là : dễ vận hành, không có thay đổi nhiều trong qui trình thuộc da và không ảnh hưởng xấu đến chất lượng da thành phẩm

Tẩy vôi với CO2 ( thay vì dùng các muối amoni )

Sau tẩy lông cần điều chỉnh pH để tạo điều kiện cho da dễ thuộc bằng cách dùng muối amoni và acid sulfuric loãng Do đó giai đoạn khử vôi phát sinh nhiều khí NH3 làm hại đến mắt, mũi và phổi Hỗn hợp amoni trong nước thải gây độc cho cá và phải được xử lý trước khi thải bỏ Vì vậy ta cần kiểm soát việc sử dụng muối amoni để tránh các tác động đến môi trường

Ta có thể dùng CO2 để khử vôi thay cho phương pháp cũ CO2 sẽ phản ứng với vôi tạo thành đá vôi Cách này thích hợp cho da đã được xẻ mỏng ( dày không quá 3mm ) Tuy nhiên phương pháp này có nhiều bất lợi : giá thành cao, thời gian khử vôi lâu, phát thải khí H2S do pH thấp Vì vậy ta nên cho thêm H2O2 vào để oxy hóa sulfide tránh gây mùi

Giảm Cr 3+ trong dòng ra

o Tận dụng tối đa lượng crôm để thuộc bằng cách dùng thêm các chất trợ thuộc như Feliderm CS Bằng cách này lượng crôm dư sẽ không nhiều, do đó lượng

crôm trong nước thải sẽ giảm đi Tuy nhiên việc sử dụng các chất trợ thuộc có cấu tạo phức tạp sẽ gây khó khăn trong quá trình xử lý crôm, chưa kể sẽ gây ảnh hưởng đến chất lượng da nếu không giám sát tốt qui trình hoạt động

o Tái sử dụng dịch thuộc : tận dụng dịch thuộc của mẻ trước cho mẻ sau có bổ

sung thêm hóa chất và chất thuộc

Trang 19

o Tái sinh dịch thuộc : bổ sung các chất có tính kiềm như Na2CO3, NaOH, MgO … vào dịch thuộc để tạo kết tủa Cr(OH)3, sau đó qua lắng gạn và thu được cặn Cr(OH)3 Cặn này được bổ sung vào bể ở cuối giai đoạn làm xốp Các acid trong dung dịch làm xốp sẽ hòa tan Cr(OH)3 Như vậy sẽ làm giảm lượng crôm cần thiết cho công đoạn thuộc Phương pháp này hiệu quả cao ( trên 90% ), dễ vận hành và không ảnh hưởng đến chất lượng da

o Cách khác : dịch thuộc crôm dư cùng với nước rửa được bổ sung các chất kiềm

để tạo kết tủa và lắng cặn, sau đó bùn lắng đem đi lọc ép Bã lọc được hòa tan trong H2SO4 và tạo thành muối crôm (III) Muối này được sử dụng như chất thuộc mới cho công đoạn thuộc

o Thay thế crôm bằng các tác nhân hóa học khác

Nhôm, zirconium, titanium và muối sắt (II) có thể được dùng để thay thế crôm Nhưng chất lượng da sẽ không được tốt như thuộc bằng crôm do da không được mềm mại và mỏng Ngoài ra da thuộc crôm còn chịu được sức nóng tốt trong khi các tác nhân khác thì không thích hợp cho ngành công nghiệp da giày Thuận lợi của việc dùng các chất thay thế chỉ là có thể thải bỏ các chất thải rắn không chứa crôm ra các bãi rác mà không cần qua xử lý hoặc có thể dùng làm phân bón, lợp mái nhà, vật dùng bằng da khác

3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI THUỘC DA

Nhìn chung nước thải thuộc da phức tạp do đặc tính của nó là hợp bởi các dòng thải có tính chất khác nhau ( dòng mang tính acid, dòng mang tính kiềm ) nên các chất ô nhiễm trong dòng thải có thể phản ứng với nhau gây khó khăn cho quá trình xử lý Nước thải thuộc da là loại nước thải công nghiệp chứa nhiều chất ô nhiễm: các chất hữu cơ ( protein tan, lông, thịt … được tách ra từ các thành phần của da ) ; các hóa chất sử dụng trong tiền xử lý da, thuộc da và hoàn thiện da Vì vậy chúng ta cần phải phân dòng thải trước khi xử lý chung, cụ thể là tách riêng dòng thải ngâm vôi chứa sulfide và dòng thải thuộc da chứa crôm

Trang 20

Trang 20

Bên cạnh đó ta còn phải kết hợp xử lý bằng hóa – lý ( chủ yếu ta sẽ dùng phương pháp keo tụ – tạo bông ) để loại bỏ phần lớn hàm lượng cặn lơ lửng còn khá cao trong nước thải mà chúng có thể sẽ ảnh hưởng đến các công trình xử lý sinh học ở phía sau như bể Aerotank Có như vậy thì hiệu quả xử lý mới cao và nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn cho phép

3.2.1 Xử lý nước thải chứa sulfide S

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

Nước thải chứa sulfide sẽ được đưa vào bể chứa, sau đó ta thêm vào một lượng muối Mn2+ thích hợp cùng kết hợp với việc thổi khí S2- sẽ bị oxy hóa thành thiosulfate, sulfite, sulfate ( là những chất ít hoạt động hơn sulfide )

Thời gian thổi khí khoảng 6 – 12 h với tỉ lệ 1 m3 không khí / phút m3 nước thải hay tương đương 20 m3 / giờ m2 mặt nước trong bể oxy hóa có độ sâu từ 4 – 6 m Lượng muối MnSO4 khoảng 50 – 100 g / m3 nước thải Ta có thể sử dụng máy sục khí bề mặt hoặc máy thổi khí

Bể oxy hóa nên lắp đặt hệ thống cào bùn bên dưới để loại bỏ các cặn lắng Ngoài ra trong suốt quá trình oxy hóa khí H2S, NH3 sẽ thoát ra gây ô nhiễm về mùi Vì vậy cần thiết phải phủ kín bể oxy hóa và xử lý khí bằng cách sử dụng quạt hút cho qua hệ thống lọc tinh Lượng khí sinh ra khoảng 1.5 m3/giờ m2 nước mặt

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

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

pH trong khoảng 9 – 10

Oxy hóa S 2- bằng H2O2

Phương pháp này khử S2- rất hiệu quả với chi phí xây dựng không lớn nhưng chi phí cho việc dùng H2O2 là hơi cao Vì vậy nó chỉ thích hợp cho các cơ sở nhỏ với việc thải bỏ nước thải ngâm vôi 1 – 2 lần trong tuần Với cách này sulfide sẽ bị oxy hóa thành sulfur ở pH < 8 Nếu pH > 8 thì nó sẽ chuyển thành sulfate và việc này tốn hóa chất

Trang 21

gấp 3 lần Do đó cần lưu ý điều chỉnh pH để kinh tế hơn Chúng ta cần khoảng 200 mg/l

H2O2 để khử S2- có nồng độ từ 100 – 300 mg/l

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

Cách này cũng hiệu quả do chi phí hóa chất rẻ, nhưng gây mùi và nước thải có độ màu cao Chưa kể nó còn đòi hỏi nhiều hóa chất và phát sinh ra một lượng bùn lớn đòi hỏi phải xử lý chứ không thể dùng làm phân bón

3.2.2 Xử lý nước thải chứa crôm

Phương pháp đơn giản và thường được sử dụng nhất là kết tủa Cr3+ bằng dung dịch kiềm sau đó đem thải bỏ hoặc tái sử dụng tùy yêu cầu

Ta có thể dùng CaO, Na2CO3, NaOH để xử lý crôm tuy nhiên không nên dùng MgO

do giá thành cao và kết tủa Cr3+ khó có thể tái sử dụng lại được

Để kết tủa Cr(OH)3 lắng nhanh có thể nâng pH lên 8.5 và cho thêm chất điện phân hoặc FeCl2 Lúc đó hiệu quả lắng do việc xử lý bằng hóa lý có thể lên đến 98% Bùn lắng có chứa Cr(OH)3 được đem đi xử lý trước khi đổ bỏ

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

Phương pháp hiệu quả để loại bỏ cặn lơ lửng và thường được áp dụng trong ngành công nghiệp thuộc da là phương pháp keo tụ – tạo bông Khi cho chất keo tụ vào nước thải, các hạt keo trong nước thải bị mất tính ổn định, tương tác với nhau, kết cụm lại hình thành các bông cặn lớn và dễ lắng

Để thực hiện quá trình keo tụ ta cho vào nước các chất keo tụ thích hợp như: phèn nhôm và phèn sắt trong đó chủ yếu là sunfat nhôm Al2(SO4)3 và clorua sắt FeCl3 ( chúng thường được đưa vào nước thải dưới dạng dung dịch hòa tan ) Ưu điểm của loại phèn kể trên là chúng có khả năng tạo ra hệ keo kị nước và khi keo tụ thì tạo ra bông cặn có bề mặt hoạt tính phát triển cao, có khả năng hấp thụ, dính kết các tạp chất và keo làm bẩn nước

Trang 22

Trang 22

Thí nghiệm Jartest là loại thí nghiệm qui mô phòng thí nghiệm được sử dụng rộng rãi trong các trạm xử lý nước thải nhằm mục đích xác định lượng phèn tối ưu và giá trị

pH tối ưu của quá trình keo tụ – tạo bông Ngoài ra nó còn có thể cho biết thêm về tốc độ kết cụm theo khuấy trộn, đặc tính lắng của bông cặn …

3.2.3.1 Cách tiến hành thí nghiệm

Xác định hàm lượng phèn tối ưu

Lấy 400 ml mẫu nước thải cho vào mỗi cốc 1000 ml, sau đó đặt các cốc vào thiết bị Jartest Trong thí nghiệm này ta cố định giá trị pH = 7 ( bằng cách thêm acid hoặc kiềm) và thay đổi liều lượng phèn nhôm 5% vớiù các nồng độ khác nhau là 1200, 1500,

1800, 2000, 2400 tương ứng với 5 cốc 400 ml chứa nước thải ở trên Mở các cánh khuấy quay ở tốc độ 120 vòng/phút trong 1 phút, sau đó quay chậm trong 15 phút ở tốc độ 20 vòng/phút Tắt máy khuấy, để lắng tĩnh 30 phút Sau đó lấy mẫu nước lắng ( lớp nước ở phía trên ) phân tích các chỉ tiêu COD, SS Liều lượng phèn tối ưu là liều lượng ứng với mẫu có COD, SS thấp nhất

Xác định giá trị pH tối ưu

Lấy 400 ml nước thải cho vào mỗi cốc 1000 ml Trong thí nghiệm này ta cố định lượng phèn = 1800 mg/L và thay đổi pH với các giá trị là 5.5 ; 6 ; 6.5 ; 7 ; 7.5 Đưa 5 cốc vào giàn Jartest, bật máy khuấy ở tốc độ 120 vòng/ phút trong 1 phút Sau đó cho quay chậm trong 15 phút ở tốc độ 20 vòng / phút Tắt máy khuấy, để lắng tĩnh 30 phút Sau đó lấy mẫu nước lắng ( lớp nước ở phía trên ) phân tích các chỉ tiêu COD, SS Giá trị pH tối ưu là giá trị ứng với mẫu có COD, SS thấp nhất

3.2.3.2 Kết quả và nhận xét

Xác định hàm lượng phèn nhôm tối ưu khi pH = 7

- Cố định pH = 7

- Thay đổi hàm lượng phèn từ 1200 mg/L đến 2400mg/L

Kết quả được trình bày trong bảng 3.1 và đồ thị biểu diễn nồng độ COD, SS khi hàm lượng phèn thay đổi được trình bày trong hình 3.1 và 3.2

Trang 23

Bảng 3.1 – Kết quả thí nghiệm xác định hàm lượng phèn nhôm tối ưu tại pH = 7

Xác định giá trị pH tối ưu khi sử dụng phèn nhôm 5%

- Cố định hàm lượng phèn nhôm ban đầu là 1800 mg/L

- Thay đổi giá trị pH từ 5.5 – 7.5

Kết quả được trình bày trong bảng 3.2 và đồ thị biểu diễn nồng độ COD, SS khi giá trị pH thay đổi được trình bày trong hình 3.3 và 3.4

Bảng 3.2 – Kết quả thí nghiệm xác định giá trị pH tối ưu khi sử dụng phèn nhôm

Trang 24

Nhận xét : ta nhận thấy hàm lượng phèn tối ưu nằm trong khoảng 1800 – 2000

mg/L Với lượng phèn khoảng 1800 mg/L thì giá trị SS thấp nhất trong khi với giá trị

2000 mg/L thì giá trị COD thấp nhất Vậy ta sẽ chọn lượng phèn tối ưu là 1800 mg/L vì tốn ít hóa chất hơn mà hiệu quả khử SS lại cao hơn ( SS là chỉ tiêu mà ta phải quan tâm trước khi dẫn nước thải đến các công trình xử lý sinh học phía sau ) Khi đó giá trị pH tối ưu sẽ nằm trong khoảng từ 6.5 – 7.0

0300600900120015001800

Hình 3.1 – Đồ thị biểu diễn nồng độ COD và SS khi hàm lượng phèn thay đổi

0 25 50 75 100

Trang 25

0 300 600 900 1200

Hình 3.3 – Đồ thị biểu diễn nồng độ COD và SS khi pH thay đổi

0255075100125

Trang 26

3.3 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI THUỘC DA

Việc lựa chọn qui trình công nghệ xử lý nước thải phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố Trong giới hạn của luận văn ta không thể khảo sát được điều kiện địa chất, thủy văn, khí hậu tại khu vực dự kiến xây dựng trạm xử lý nước thải cũng như chi phí đầu tư ban đầu mà chỉ có thể chú ý xem xét các yếu tố cơ bản sau :

Công suất của trạm xử lý

Thành phần và đặc tính của nước thải

Mức độ cần thiết xử lý nước thải

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

Phương pháp xả cặn

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

Chi phí đầu tư

Chi phí vận hành

Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác

Ngoài ra cần lưu ý các công trình đơn vị xử lý nước thải được bố trí sao cho nước thải có thể tự chảy từ công trình này đến công trình tiếp theo để giảm chi phí sử dụng bơm chuyển tiếp

Do tính chất đặc trưng của nước thải ngành thuộc da nên tách dòng xử lý riêng từng loại trước khi nhập chung vào bể điều hòa để xử lý sinh học

Sau đây sẽ là đề xuất về công nghệ xử lý nước thải thuộc da của công ty Đặng Tư Ký và có thể nó sẽ thích hợp với điều kiện hiện tại của công ty

Trang 27

3.3.1 Sơ đồ qui trình công nghệ

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

Nước thải từ các nguồn thải khác

Nước thải chứa

Cr 3+

Bùn

dư

Bùn dư Bùn tuần hoàn

Bùn khô đem đi đổ

Nước tách từ sân phơi bùn

Bể keo tụ và lắng 1

Bể chứa phèn

Bể điều hòa

Bể lắng kết tủa Cr(OH) 3

Bể trộn

Sân phơi bùn

Thải bỏ cặn Cr(OH) 3 Bể gom

Đường ống dẫn nước thải Đường ống dẫn bùn Đường ống dẫn hóa chất

Đường ống dẫn khí

Trang 28

3.3.2 Thuyết minh qui trình công nghệ

Ta phân thành 2 dòng thải

Dòng thải chứa crôm Cr 3+ : nước thải này theo hệ thống thoát nước riêng của nó

sau khi qua song chắn rác thô để loại bỏ các cặn bẩn sẽ được đưa thẳng đến bể tiếp nhận Từ đây nước thải sẽ được bơm qua bể trộn với các hóa chất sử dụng là FeSO4 để khử Cr6+ thành Cr3+ và NaOH để tăng pH tạo môi trường kiềm Sau đó chúng sẽ được cho qua bể lắng cặn chứa crôm Nước thải thuộc crôm sau xử lý sẽ được cho chảy vào bể điều hòa Phần kết tủa được để lắng sau đó đem đi xử lý ở nơi khác để loại bỏ Cr3+

có trong bùn lắng

Các dòng thải khác : nước thải này theo hệ thống thoát nước riêng của nó sẽ được

đưa qua song chắn rác để loại bỏ thịt, mỡ … sau đó được đưa thẳng đến bể điều hòa

Ở đây chúng ta không xử lý nước thải ngâm vôi do hàm lượng sulfide có trong nước

thải thấp ( 25 mg/l ) vì vậy ta sẽ nhập chung với các loại dòng thải khác và đưa chúng

vào bể điều hòa Ở đó bể được sục khí nên sulfide cũng sẽ bị oxy hóa thành sulfate Bể điều hòa có nhiệm vụ ổn định nước thải về lưu lượng và nồng độ Bể điều hòa làm giảm kích thước và tạo chế độ làm việc ổn định cho các công trình phía sau, tránh hoạt động quá tải Tại đây nước thải được sục khí để làm thoáng sơ bộ, tránh lắng cặn và phân bố chất bẩn đồng đều khắp bể tạo thuận lợi cho các công trình xử lý sinh học tiếp theo

Do nước thải thuộc da có hàm lượng SS cao nên để loại bỏ chúng một cách hiệu quả

ta sẽ cho nước thải qua bể trộn để keo tụ tạo bông với phèn nhôm và để tăng khả năng lắng trước khi chúng được bơm qua bể lắng đợt 1

Bể lắng đợt 1 có tác dụng loại bỏ các chất rắn lắng được mà các chất này có thể gây nên hiện tượng bùn lắng trong nguồn tiếp nhận Nhờ có quá trình keo tụ tạo bông nên hiệu quả hoạt động của bể lắng 1 là rất cao, có thể loại bỏ trên 90% SS và 50 – 65% BOD5 và COD Bùn dư sẽ được bơm tới sân phơi bùn

Trang 29

Sau đó nước thải sẽ tự chảy sang bể Aerotank Tại đây ta tiến hành đưa khí vào xáo trộn với bùn hoạt tính, cung cấp oxy cho vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ Dưới điều kiện như thế, vi sinh hiếu khí sinh trưởng tăng sinh khối và kết thành bông bùn sinh học – quần thể vi sinh vật hiếu khí – có khả năng lắng dưới tác dụng của trọng lực

Sau thời gian lưu nước ở bể Aerotank, nước thải sẽ chảy vào bể lắng 2 để tách toàn bộ các bông bùn hoạt tính ra khỏi nước thải Tại bể lắng 2, bùn hoạt tính sau lắng sẽ được tuần hoàn trở lại bể Aerotank để duy trì ổn định mật độ vi sinh vật Phần bùn dư sẽ được bơm tới sân phơi bùn Nước thải sau khi ra khỏi bể lắng 2 sẽ đạt tiêu chuẩn xả vào nguồn loại C và được xả thẳng vào hệ thống cống thoát nước của khu công nghiệp Sân phơi bùn tiếp nhận bùn từ bể lắng đợt 1 và bể lắng đợt 2 Sân phơi có nhiệm vụ chủ yếu là làm giảm độ ẩm và làm khô bùn với hai giai đoạn chính sau : giai đoạn 1 lọc hết nước qua lớp cát, sỏi; giai đoạn 2 làm khô bằng bốc hơi nước tự nhiên trên bề mặt rộng Bùn sau khi phơi được chở đến bãi chôn lấp, nước tách bùn tự chảy vào hầm bơm và đưa thẳng về bể điều hòa

Trang 30

Trang 30

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

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

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

Ký với lưu lượng nước thải dòng tổng Q tổng = 300 m 3 /ngày, thành phần tính chất nước thải và lưu lượng của mỗi dòng thải được cho trong Bảng 4.1, yêu cầu chất lượng nước thải sau xử lý đạt Tiêu chuẩn môi trường Việt Nam ( loại C ) Biết rằng diện tích dự kiến đặt trạm xử lý khoảng 3200 m 2 ( 80 m x 40 m )

Bảng 4.1 – Thành phần tính chất của mỗi dòng thải

Thông số Các công đoạn khác Thuộc crôm

pH BOD5 (mg/l) COD (mg/l)

SS (mg/l) TKN (mg/l)

Yêu cầu nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường loại C

Trang 31

4.1 MƯƠNG DẪN VÀ SONG CHẮN RÁC

a Chức năng

Dẫn nước thải và giữ lại các thành phần rác có kích thước lớn : thịt, mỡ, rẻo da nhờ đó tránh làm tắt bơm, đường ống hoặc kênh dẫn Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước thải

b Tính toán

Nội dung tính toán gồm 2 phần

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

- Tính toán song chắn rác

4.1.1 Tính toán mương dẫn đoạn trước song chắn rác

Tất cả nước thải từ các trống quay được xả từng mẻ vào một mương dẫn chung Sau song chắn rác ta sẽ phân thành 2 mương dẫn riêng biệt để dẫn 2 loại nước thải : nước thải thuộc crôm và nước thải các công đoạn còn lại

Sau khi hoàn tất xong công đoạn hồi tươi hay ngâm vôi thì khoảng 12 m3 nước thải ( của mỗi công đoạn ) được xả thẳng vào bể điều hòa ( trước đó đã qua song chắn rác ) trong khoảng thời gian 15 phút Còn công đoạn thuộc crôm chỉ xả khoảng 10 m3 trong 15 phút vào bể thu gom riêng để xử lý crôm trước khi nhập chung với các loại nước thải khác

Vậy lưu lượng trung bình của mương dẫn lấy bằng lưu lượng một lần xả của nước thải thuộc crôm và lưu lượng lớn nhất của mương dẫn lấy bằng lưu lượng một lần xả của nước thải các công đoạn còn lại

Lưu lượng trung bình QTB = 40 m3/h = 11.11 l/s

Lưu lượng lớn nhất Qmax = 48 m3/h = 13.33 l/s

Mương dẫn nước thải từ các trống quay đến song chắn rác có tiết diện hình chữ nhật Khi tính toán thủy lực của mương dẫn, ta cần xác định độ dốc i, vận tốc V (m/s), độ đầy h (m) bằng cách dựa vào công thức tính toán của Manning :

Trang 32

Trang 32

2 3

i R n

Trong đó

o V : Vận tốc nước thải trong mương dẫn, m/s Vận tốc này phải luôn

luôn lớn hơn vận tốc lắng cặn ( V > 0.7 m/s )

o n : Độ nhám, chọn n = 0.012

o i : Độ dốc thủy lực, chọn i = 0.005

o R : Bán kính thủy lực, m

h b

h b P

A R

2+

×

=

Trong đó

• A : Diện tích mặt cắt ướt, m2

• P : Chu vi mặt cắt ướt, m

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

• h : Độ đầy của mương dẫn, m

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

Lưu lượng tính toán, l/s

Thông số thủy lực

QTB = 11.11 Qmax = 13.33

Chiều ngang b ( m ) Độ dốc i

Độ đầy h ( m ) Vận tốc V ( m/s )

0.2 0.005 0.08 0.74

0.2 0.005 0.12 0.85 Vậy chiều cao mương dẫn H = h max + h bv = 0.12 + 0.28 = 0.4 m

4.1.2 Tính toán song chắn rác

Lưu lượng nước thải vận chuyển qua song chắn rác Qmax = 0.0133 m3/s

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

Trang 33

Số khe hở của song chắn rác

55.805.112.0016.085.0

0133

00

Q

Trong đó

o Qmax : Lưu lượng lớn nhất của nước thải, Qmax = 0.0133 m3/s

o V : Tốc độ nước chảy qua song chắn rác, V = 0.85 m/s

o b : khoảng cách giữa các khe hở b = 16 mm = 0.016 m

o h : Chiều sâu lớp nước qua song chắn, h = 0.12 m

o K0 : Hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy do hệ thống cản rác,

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

Tổn thất áp lực qua song chắn

06.0281.92

85.083.02

2 2

o Vmax : Tốc độ chuyển động của nước thải trước song chắn ứng với lưu

lượng lớn nhất, V = 0.85 m/s

o K : Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn

K = 2 – 3 Chọn K = 2

o ξ : Hệ số sức cản cục bộ của song chắn

Trang 34

Trang 34

83.060sin016

.0

008.042.2

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

nhật β = 2.42

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

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

Hàm lượng chất lơ lửng, COD và BOD5 của nước thải sau khi qua song chắn rác giảm 5%, còn lại

o Đối với công đoạn thuộc crôm

SS ra = SS vào x ( 100 – 5 )% = 2070 x 95% = 1966.5 mg/L BOD 5 (ra) = BOD 5 (vào) x ( 100 – 5 )% = 1000 x 95% = 950 mg/L COD ra = COD vào x ( 100 – 5 )% = 2400 x 95% = 2280 mg/L

o Đối với các công đoạn còn lại

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

4.1.3 Tính toán mương dẫn đoạn sau song chắn rác

Đoạn mương dẫn sau song chắn rác được thiết kế giống với đoạn trước song

chắn để tạo điều kiện thuận lợi, dễ dàng cho việc thi công

Sau đó đoạn mương dẫn này được tách ra làm hai : một mương dẫn nước thải thuộc crôm vào bể chứa để xử lý riêng, một mương dẫn nước thải của các công

đoạn còn lại vào thẳng bể điều hòa Ta sẽ lắp đặt các cửa xả ở mỗi mương

Hai mương này cũng được thiết kế theo các thông số của mương dẫn chính

o Chiều rộng b = 0.2 m, chiều cao H = 0.4 m

o Độ đầy hmax = 0.12 m, hTB = 0.08 m

o Vận tốc trong mương dẫn Vmax = 0.85 m/s, VTB = 0.74 m/s

o Độ dốc trong mương dẫn i = 0.005, độ nhám n = 0.012

Trang 35

4.2 BỂ THU GOM NƯỚC THẢI THUỘC CRÔM

Ta sẽ thiết kế bể chỉ chứa nước thải cho một lần xả ( xả 10 m3 trong 15 phút ) vì thời gian giữa hai lần xả nước thải là 14 h Trong khi đó hệ thống xử lý crôm chỉ cần khoảng 10 h là có thể xử lý hết 10 m3 nước thải thuộc crôm

Lưu lượng nước thải Q = 40 m3/h = 0.011 m3/s

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

Thể tích bể thu gom

33.1360

2040

Bơm nước thải vào bể trộn

o Chọn 1 bơm nước thải và 1 bơm dự phòng

o Lưu lượng mỗi bơm Q = 40 m3/h = 0.011 m3/s

o Cột áp bơm được xác định theo phương trình Becnulli :

×

−+

−

l g

V g

V V g

P P Z Z H

22

2 2 1

2 2 1 2 1 2

• Z2 – Z1 = 4 m

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

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

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

• d : đường kính ống dẫn, d = 50 mm

• λ : hệ số ma sát đường ống

102

05.02.1

Trang 36

Trang 36

Vì 2 000 < Re < 100 000 nên ta có

024.030000

3164

0Re

3164

0

25 0 25

6.42.405.0

8024.081.92

2.1

=

o Công suất bơm

67.08

.01000

581.91000011

• Q - năng suất của bơm, m3/s

• H - cột áp của bơm, m H2O

• ρ- khối lượng riêng của bùn, kg/m3 ρ =1000 kg/m3

• g - gia tốc rơi tự do, m/s2 Lấy g = 9.81 m2/s

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

o Công suất thực của máy bơm

N’ = 1.2 N = 1.2 x 0.67 = 0.8 kW

Vậy chọn bơm có công suất 0.8 kW

Trang 37

4.3 BỂ TRỘN VÀ BỂ LẮNG THU HỒI CRÔM TỪ NƯỚC THẢI

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

- Tính toán bể lắng cặn chứa crôm

4.3.1 Tính toán bể trộn cơ khí

Trước tiên ta sẽ cho FeSO4 vào nước thải để khử Cr6+ thành Cr3+, sau đó ta sẽ cho NaOH vào để nâng pH lên khoảng 8.5 ÷ 9.5 Khi đó Cr3+ sẽ dễ dàng tạo kết tủa dưới dạng Cr(OH)3

Hệ thống sẽ xử lý 10 m3 nước thải trong 10 h nên lưu lượng nước thải được bơm vào bể trộn Q = 1 m3/h = 2.78 x 10-4 m3/s

Thời gian khuấy trộn t = 3 phút

Thể tích bể trộn

05.06031078

Chọn chiều cao bể trộn H = 0.4 m Vậy diện tích bể trộn F = 0.125 m2

Đường kính bể trộn

4.0125.04

=

ππ

F

Ống dẫn nước thải vào ở đỉnh bể ( có đường kính 50 mm ) , dung dịch cho vào ngay cửa ống dẫn vào bể, nước đi từ trên xuống dưới qua lỗ của thành bể để dẫn sang bể lắng crôm

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

dk = 0.2 m

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

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

Chiều dày bản cánh khuấy lấy khoảng ¼ đường kính cánh khuấy l = 0.05 m

Trang 38

Trang 38

Tốc độ cánh khuấy

33.533

280

n t D vòng/phút = 0.88 v/s ≈ 1 v/s

o Ct : Hàm phân bố thời gian khuấy, Ct = 80 ( tra bảng 3.6 / 155 – Quá

trình và thiết bị công nghệ hóa học và thực phẩm – tập 1 : Các quá trình và thiết bị cơ học – Nguyễn Văn Lụa )

o GD : Đồng dạng hình học 2

2.0

4

o t : Thời gian khuấy, t = 3 ph

Năng lượng cần thiết của cánh khuấy

22.0110003

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

( trang 126 – Cấp nước – tập 2 : Xử lý nước thiên nhiên cấp cho sinh hoạt và công nghiệp – Trịnh Xuân Lai )

o ρ : Khối lượng riêng của chất lỏng, ρ = 1000 kg/m3

o dK : Đường kính cánh khuấy, dK = 0.2 m

o n : Số vòng quay của cánh khuấy, n = 1 v/s

Công suất động cơ

38.0

22

=

=η

N K

o Kđ : Hệ số dự trữ công suất, Kđ = 1.1 ÷ 1.5 Chọn Kđ = 1.2

o η : hiệu suất động cơ, η = 0.7 ÷ 0.9 Chọn η = 0.8

Cường độ khuấy trộn

20005.0001.0

-1 Trong đó

Trang 39

o N : Năng lượng tiêu hao tổng cộng, N = 2 J/s

o V : Dung tích bể trộn, V = 0.05 m3

o µ : độ nhớt động lực của nước, µ = 0.001 Ns/m2

Nước thải từ bể trộn sẽ tự chảy sang bể lắng cặn crôm Vận tốc trong ống dẫn

nằm trong khoảng ( 0.6 ÷ 0.9 ) m/s Chọn V = 0.8 m/s

Đường kính ống dẫn nước thải

021.08

.0

1078.24

V

Q

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

4.3.2 Tính toán bể lắng kết tủa crôm

Lưu lượng nước thải xử lý Q = 1 m3/h

Thời gian lưu nước trong bể lắng t = 1 h

Thể tích bể lắng

V = Q x t = 1 x 1 = 1 m3

Chiều cao bể lắng

Chọn chiều sâu hữu ích của bể lắng hL = 0.7 m, chiều cao dự trữ trên mặt thoáng hbv = 0.1 m; chiều cao lớp bùn lắng trong bể là 0.3 m Bể lắng có dạng hình trụ có đổ thêm bêtông dưới đáy bể để tạo độ dốc 10% về tâm

Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng crôm

H = h L + h bv + h b = 0.7 + 0.1 + 0.3 = 1.1 m

Diện tích bề mặt cần thiết của bể lắng

0.91

1.1

Trang 40

Đường kính ống trung tâm

14

2 2

kg m

505

×

=ρ

27

Định dạng
Số trang	101
Dung lượng	1,42 MB