Thiết kế HTXLNT nhà máy giấy

ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY MỤC LỤC CHƯƠNG I- TỔNG QUAN VỀ NGÀNH GIẤY 1.1 Hiện trạng ngành giấy Việt Nam 1.2 Quy trình sản xuất giấy 1.3 Nguồn gốc, thành phần tính chất nước thải 1.4 Các phương pháp xử lý nước thải giấy 1.4.1 Phương pháp xử lý học 1.4.2 Phương pháp xử lý hóa lý 1.4.3 Phương pháp xử lý hóa học 1.4.4 Phương pháp xử lý sinh học CHƯƠNG II- ĐỀXUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI 15 2.1 Mục tiêu xử lý 15 2.2 Đề xuất công nghệ xử lý 16 CHƯƠNG III- TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 19 3.1 Bể UASB 19 3.1.1 Nhiệm vụ 19 3.1.2 Tính toán 20 3.2 Bể Aerotank 31 3.2.1 Nhiệm vụ 31 3.2.2 Tính toán 32 CHƯƠNG IV- TÍNH KINH TẾ 45 Chi phí xây dựng: 46 Chi phí vận hành: 46 CHƯƠNG V- KẾT LUẬN 47 GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy MSSV: 90604405 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY CHƯƠNG I- TỔNG QUAN VỀ NGÀNH GIẤY 1.1 Hiện trạng ngành giấy Việt Nam Ngành giấy ngành hình thành phát triển sớm Việt Nam, ngành công nghiệp quan trọng kinh tế nước nhà Cùng với phát triển ngành công nghiệp khác, ngành giấy bước gia tăng số lượng sở sản xuất Tuy nhiên, hầu hết sở nhỏ vừa công nghệ sản xuất lạc hậu thêm vào sở có công trình xử lý chất thải nên thường xuyên gây ô nhiễm, tiêu hao lãng phí tài nguyên đặc biệt tài nguyên rừng tài nguyên nước Nguyên liệu dùng để sản xuất bột giấy giấy xơ sợi thực vật, chủ yếu từ gỗ đay, tre, bạch đàn,… phụ phẩm nông nghiệp rơm, bã mía vật liệu tái sinh giấy vụn, giấy qua sử dụng, vải vụn Để sản xuất khoảng 130 – 150 ngàn bột giấy năm nay, ngành giấy sử dụng khoảng 700 ngàn nguyên liệu qui chuẩn (độ Nm 50%) Nếu tính sinh khối rừng nguyên liệu tăng trưởng năm khoảng 12 – 15 sản lượng rừng nguyên liệu giấy đến kỳ khai thác Việt Nam 100 tấn/ha, diện tích rừng bị khai thác cho ngành giấy nhỏ Lượng giấy cũ sử dụng để tái sinh sản xuất nước ta thấp, chưa có thống kê xác đánh giá khoảng 10 – 15% so với tổng lượng bột giấy sử dụng Đó số khiêm tốn nhiều nước giới số đạt 50% Nước thải ngành giấy chủ yếu dịch đen từ công đoạn nấu, tẩy trắng xeo giấy thường có pH, chất rắn lơ lửng, hàm lượng BOD, COD cao Nguồn nước thải không xử lý triệt để thải trực tiếp môi trường gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sống vi sinh vật sức khỏe người Trước khả tăng trưởng vượt bậc ngành giấy Việt Nam, vấn đề xử lý nước thải, bảo vệ môi trường ngày trở nên cấp bách; đặc biệt việc tìm kiếm thay đổi công nghệ sản xuất nguồn nguyên liệu công nghệ tiên tiến tiết kiệm hóa chất nguồn nước GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy MSSV: 90604405 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY 1.2 Quy trình sản xuất giấy Công nghệ sản xuất giấy thường bao gồm công đoạn chính: sản xuất bột giấy tạo hình từ bột giấy Sản xuất bột giấy trình gia công xử lý nguyên liệu để tách thành phần cellulose cho thu bột giấy có hàm lượng cellulose cao tốt Các phương pháp sản xuất bột giấy gồm có học, hóa học nhiệt học Trong thực tế sản xuất thường áp dụng kết hợp phương pháp Trong phương pháp dùng hóa chất để nấu nhằm tách lignin tạp chất khác khỏi cellulose Sulfat sulfit hai hóa chất dùng để nấu phổ biến trình sản xuất bột giấy Hiện giới 75% công nghệ sản xuất bột giấy công nghệ sulfat sulfit Hailoại công nghệ nấu nhiều loại nguyên liệu gỗ, tre, nứa có khả thu hồi hóa chất nấu phương pháp cô đặc – đốt – xút hóa, dịch đen tái sinh, sử dụng lại dung dịch kiềm cho công đoạn nấu Khi bột giấy tẩy trắng đưa tiếp sang quy trình làm giấy nhà máy nhà máy khác Quy trình tạo hình sản phẩm lưới thoát nước để giảm độ ẩm giấy Công nghệ sản xuất giấy bột giấy trình công nghệ sử dụng nước nhiều Tùy thuộc vào công nghệ yêu cầu chất lượng sản phẩm, sản xuất giấy cần tới 200 – 500 m3 nước Nước dùng cho rửa nguyên liệu, nấu, tẩy, xeo giấy dùng cho nồi Hầu tất nước sử dụng nhà máy giấy nước thải nhà máy hệ thống xử lý tuần hoàn nước hóa chất GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy MSSV: 90604405 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY Nguyên liệu thô( tre, nứa, gỗ…) Nước rửa Gia công nguyên liệu Nước thải chứa tạp chất Hóa chất nấu Nấu Dịch đen Hơi nước Rửa Nước Tẩy trắng Hóa chất tẩy Nước thải lẫn bột giấy Nước thải có độ màu cao BOD, COD cao Nghiền bột Chất độn, phụ gia Dầu, phèn, nước, nước Xeo giấy Nước thải có SS, BOD5, COD cao Hơi nước Nước ngưng Sấy Giấy thành phẩm Hình 1.1: Sơ đồ quy trình sản xuất giấy GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy MSSV: 90604405 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY 1.3 Nguồn gốc, thành phần tính chất nước thải Nước rửa nguyên liệu bao gồm chất hữu cơ, cát sỏi, đất đá, thuốc bảo vệ thực vật, vỏ cây… Nước thải từ công đoạn nấu rửa sau nấu: phần lớn chứa chất hữu hòa tan, hóa chất nấu phần xơ sợi Dòng thải có màu tối nên gọi dịch đen Dịch đen có nồng độ chất khô khoảng 25- 35%, tỷ lệ chất hữu chất vô vào khoảng 70: 30  Thành phần hữu cơ: lignin hòa tan vao dung dịch kiềm, sản phẩm phân hủy hydratcacbon, axit hữu  Thành phần vô cơ: gồm hóa chất nấu, phần nhỏ NaOH, Na2S tự do, Na2SO4, Na2CO3 phần nhiều kiềm natrisunfat liên kết với hợp chất hữu kiềm Nước thải từ công đoạn tẩy trắng bột giấy nhà máy sản xuất giấy phương pháp hóa học bán hóa học: thường chứa hợp chất hữu cơ, lignin hòa tan hợp chất tạo thành hợp chất với chất tẩy dạng độc hại có khả tích tụ sinh học thể sống hợp chất clo hữu Khi tẩy clo , thông số ô nhiễm đặc trưng: BOD vào khoảng 1517 kg/ bột giấy, COD khoảng 60-90 kg/ bột giấy, đặc biệt giá trị AOX(các hợp chất clo hữu cơ) khoảng 4- 10 kg/ bột giấy Nước thải từ qua trình nghiền bột xeo giấy chủ yếu xơ sợi mịn, bột giấy dạng lơ lửng chất phụ gia nhựa thông, phẩm màu, cao lanh Nước thải từ khâu rửa máy móc thiết bị, rửa sàn: thường có chất lơ lửng hóa chất bị rơi vãi nhiên dòng thải có lưu lượng không đáng kể không liên tục 1.4 Các phương pháp xử lý nước thải giấy 1.4.1 Phương pháp xử lý học Nhằm loại bỏ chất không hòa tan vỏ cây, rác, đất đá, sỏi… cách gạn, lọc qua các công trình:  Song chắn rác lưới chắn rác  Bể lắng cát 1.4.2 Phương pháp xử lý hóa lý Thường kết hợp với phương pháp xử lý sinh học để xử lý chất vô độc hại kim loại nặng hợp chất hữu bền vững( màu, lignin…) để thu hồi chất quý nước thải, khử chất độc gây ảnh hưởng xấu đến giai đoạn xử lý sinh học Các phương pháp hóa lý hay sử dụng: GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy MSSV: 90604405 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY  Keo tụ lắng: loại bỏ chất rắn lơ lửng  Hấp thụ: loại bỏ chất hữu cơ, màu  Tuyển 1.4.3 Phương pháp xử lý hóa học Dùng để khử chất hòa tan để đưa pH giá trị tối ưu 6.0- 8.5 trước qua xử lý sinh học phương pháp hóa học thường sử dụng:  Phương pháp trung hòa  Phương pháp oxy hóa- khử 1.4.4 Phương pháp xử lý sinh học Phương pháp sinh học dùng để xử lý nước thải có chứa hàm lượng chất hữu hòa tan cao số chất vô N- NO2-, N- NO3-… Phương pháp hoạt động dựa sở sử dụng hoạt động vi sinh để phân hủy chất hữu gây nhiễm bẩn nước thải Các vi sinh vật sử dụng chất hữu số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng tạo lượng giúp chúng phát triển Các phương pháp xử lý phương pháp sinh học:  Phương pháp sinh học kỵ khí: áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp nước thải sinh hoạt có hàm lượng chất bẩn hữu cao BOD đến 10-30 g/l  Phương pháp sinh học hiếu khí: sử dụng vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu nước thải có đầy đủ oxy hòa tan nhiệt độ, pH… thích hợp  Hồ sinh học: dùng để xử lý nguồn thải thứ cấp với chế phân hủy tự nhiên chất hữu cơ, với vi sinh vật đóng vai trò chủ yếu trình xử lý chất thải hữu a Sinh học kị khí Quá trình phân hủy kỵ khí chất hữu trình sinh hóa phức tạp tạo hàng trăm sản phẩm trung gian phản ứng trung gian Sản phẩm trình phân hủy kị khí khí metan, cacbonic Phương trình phản ứng sinh hóa điều kiện kỵ khí biểu diễn đơn giản sau: Vi sinh vật;Chất hữu → CH4 + CO2 +H2O + H2 + NH3 + H2S + Tế bào Một cách tổng quát, trình phân hủy kỵ khí xảy theo giai đoạn - Giai đoạn 1: Thủy phân cắt mạch chợp chất cao phân tử - Giai đoạn 2: Acid hóa - Giai đoạn 3: Acetale hóa GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy MSSV: 90604405 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY - Giai đoạn 4: Methane hóa Các chất hải hữu chứa nhiều chất hữu cao phân tử proteins, chất béo, carbohydrates, celluloses, lignin… giai đoạn tủy phân, cắt mạch tạo thành phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy Các phản ứng thủy phân chuyển hóa protein amino acids, carbohydrate thành đường đơn, chất béo thành acid béo Trong giai đoạn acid hóa, chất hữu đơn giản lại tiếp tục chuyển hóa thành acetic acid, H2 CO2 Các acid béo dễ bay chủ yếu acetic acid, propionic acid lactic acid Bên cạnh đó, CO2 H2, methanol, rượu đơn giản khác hình thành trình cắt mạch carbohydrat Vi sinh vật chuyển hóa methane phân hủy số loại chất định CO2 + H2, formate, acetate, methanol, methylamins CO Tùy theo trạng thái bùn chia trình xử lý kỵ khí thành: • Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh tưởng dạng lơ lửng trình tiếp xúc kỵ khí (Anaerobic Contact Process) trình xử lý lớp bùn kỵ khí với dòng nước từ lên (Upflow Anaerobic Sludge Blanket – UASB) • Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám trình lọc kỵ khí (Anaerobic Fitter Process)  Tiếp xúc kị khí Một số nước thải có hàm lượng hữu cao xử lý hiệu trình tiếp xúc kỵ khí (Hình 3.9) Quá trình phân hủy xảy bể kín với bùn tuần hoàn Hỗn hợp bùn với nước thải bể nước khuấy trộn hoàn toàn Sau phân hủy, hỗn hợp đưa sang bể lắng bể tuyển để tách riêng bùn nước Bùn tuần hoàn trở lại bể kỵ khí Lượng bùn dư thải bỏ thường tốc độ sinh trưởng vi sinh vật chậm  Kị khí dòng chảy ngược Đây trình kỵ khí ứng dụng rộng rãi giới hai đặc điểm sau: - Cả ba trình, phân hủy - lắng bùn - tách khí, lắp đặt công trình - Tạo thành loại bùn có mật độ vi sinh vật cao tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy MSSV: 90604405 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY Bên cạnh đó, trình xử lý sinh học kỵ khí sử dụng UASB có ưu điểm so với trình bùn hoạt tính hiếu khí như: - Ít tiêu tốn lượng vận hành - Ít bùn dư, nên giảm chi phí xử lý bùn - Bùn sinh dễ tách nước - Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm chi phí bổ sung dinh dưỡng - Có khả thu hồi lượng từ khí mathane - Có khả hoạt động theo mùa bùn kỵ khí hồi phục hoạt động sau thời gian ngưng không nạp nhiên liệu  Lọc kị khí Bể lọc kỵ khí chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu chứa carbon nước thải Nước thải dẫn vào cột từ lên, tiếp xúc với lớp vật liệu có vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng phát triển Vì vi sinh vật giữ bề mặt vật liệu tiếp xúc không bị rửa trôi theo nước sau xử lý nên thời gian lưu tế bào sinh vật (thời gian lưu bùn) cao (khoảng 100 ngày) b Sinh học hiếu khí Quá trình xử lý sinh học hiếu khí chất thải gồm giai đoạn sau: - Oxy hóa chất hữu Enzyme CxHyOz + O2 → CO2 + H2O + ∆H - Tổng hợp tế bào mới: Enzyme CxHyOz + NH3 + O2 → tế bào vi khuẩn + CO2 + H2O + C5H7NO2 - ∆H - Phân hủy nội bào: Enzyme C5H7NO2 + 5O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3 ± ∆H Các trình xử lý sinh học phương pháp hiếu khí xảy điều kiện tự nhiên nhân tạo Trong công trình xử lý nhân tạo, người ta tạo điều kiện tối ưu cho trình oxy hóa sinh hóa nên trình xử lý có tốc độ hiệu suất cao nhiều Tùy theo trạng thái tồn vi sinh vật, trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo chia thành: GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy MSSV: 90604405 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu sử dụng để khử chất hữu chứa carbon trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, bề phản ứng hoạt động gián đoạn, trình lên men phân hủy hiếu khí Trong số trình này, trình bùn hoạt tính trình phổ biến Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học, bể phản ứng nitrate hóa với màng cố định  Bể bùn hoạt tính vi sinh sinh trưởng lơ lửng Trong bể bùn hoạt tính hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng, trình phân hủy xảy nước thải tiếp xúc với bùn điều kiện sục khí liên tục Việc sục khí nhằm đảm bảo yêu cầu cung cấp đủ lượng oxy cách liên tục trì bùn hoạt tính trạng thái lơ lửng Nồng độ oxy hòa tan nước khỏi bể lắng đợt không nhỏ 2mg/L Tốc độ sử dụng oxy hòa tan bể bùn hoạt tính phụ thuộc vào: - Tỷ số lượng thức ăn / lượng vi sinh vật: ( F/M ) - Nhiệt độ - Tốc độ sinh trưởng hoạt độ sinh lý vi sinh vật - Nồng độ sản phẩm độc tích tụ trình trao đổi chất - Lượng chất cấu tạo tế bào - Hàm lượng oxy hòa tan Để thiết kế vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí cách hiệu cần phải hiểu rõ vai trò quan trọng quần thể vi sinh vật Các vi sinh vật phân hủy chất hữu có nước thải thu lượng để chuyển hóa thành tế bào mới, phần chất hữu bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2, H2O,NO3 ,SO4 , … Một cách tổng quát, vi sinh tồn hệ thống bùn hoạt − 2− tính bao gồm Pseudomonas, Zoogleoa, Achromobacter, Flacobacterium, Nocardia, Bdellovibro, Mycobacterium hai loại vi khuẩn nitrate hóa Nitrosomonas Nitrobacter Thêm vào nhiều loại vi kuẩn dạng sợi Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix Geotrichum tồn Yêu cầu chung vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí nước thải đưa vào hệ thống cần có hàm lượng SS không vượt 150 mg/l, hàm lượng sản phẩm dầu mỏ không 25 mg/l, pH = 6,5 - 8,5, nhiệt độ – 370C GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy MSSV: 90604405 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY  Bể bùn hoạt tính gián đọan theo mẻ SBR Hệ thống aerotank làm việc theo mẻ (SBR) trình bùn hoạt tính hay sử dụng để xử lý nước thài đô thị công nghiệp Quá trình gồm giai đọan: 1) 2) 3) 4) 5) Làm đầy- Fill- Có sục khí tùy thuộc mục đích trình Phản ứng- React- Sục khí làm thoáng tương tự Aerotank Lắng tĩnh- Settle- Điều kiện lắng bùn lý tưởng tạo môi trường yếm khí Gạn nước- Decant- Rút nước hệ thống decanter Chờ- Idle- Giai đoạn phụ có không tùy theo thiết kế Do nước vào, phản ứng (kị khí, hiếu khí, thiếu khí), lắng, tháo nước ra, nạp mẻ thực bể phản ứng, tiết kiệm diện tích xây dựng Đồng thời, bùn hoạt tính không cần tuần hoàn để trì nồng độ bùn bể trình bùn hoạt tính khác SBR có hiệu cao xử lý nước có hàm lượng chất hữu hòa tan chất dinh dưỡng cao Nó áp dụng để xử lý nước thải nhiễm phenol, benzoic axit, chất béo Hình 310 Sơ đồ hoạt động hệ thống SBR Hiệu xử lý kim loại công trình sinh học bùn hoạt tính xử lý cao Tuy nhiên, kim loại Fe, Mn, Al, Cr, Ca, Pb, Ni bị loại khỏi nước thải lắng công trình xử lý sinh học hấp phụ bùn hoạt tính, tỉ lệ MLVSS/MLSS giảm xuống thấp ảnh hưởng đến hiệu GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy MSSV: 90604405 10 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY Tính hệ số tạo bùn từ BOD5 Yobs = Y 1+θcKd = 0,5 = 0,3125 + 10 × 0,06 Lượng bùn hoạt tính sinh khử BOD5 bể (tính theo kgMLVSS) Px(VSS)= Yobs × Qt’ × ( S − S ) = 0,3125× 2000 × (595 − 39,79) × 10-3: = 57,83 kgVSS/ngày Tổng cặn lơ lửng sinh ngày MLVSS MLVSS = 0,7 ⇒ MLSS = MLSS 0,7 57,83 Pxl (SS) = Px (VSS )= = 82,62 kgSS/ngày 0,7 0,7 Lượng cặn dư ngày phải xả Pxả = Pxl – Qt ×SS × 10-3 = 82,62kgSS/ngày – 2000 m3/ngày:6 × 80g/m3 × 10-3 kg/g = 55,95 kg/ngày Tính lượng bùn xả ngày (Qw) từ đáy bể lắng theo đường tuần hoàn bùn θc = VX r Q w X + Qe X e ⇒ Qw = VX − Qe X eθ c X rθ c Trong đó: 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 = Qt = 2000 m3/ngày Xe: Nồng độ chất rắn bay đầu hệ thống Xe= 0,7.SS 0,7.80 = = 14 mg/L 4 GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy MSSV: 90604405 36 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY ⇒ Qw = 2000 × 14 × 10 7000 × 10 6,5 × × 3500 − = 7,783 m3/ngày Từ phương trình cân vật chất : X(Qt+Qr) = XrQr + XrQW Suy Qr = XQ t − X r Q w = Xr − X 3500 × 2000 − 7000 × 7,783 7000 − 3500 = 317,77m3/ngày Trong đó: Qt : Lưu lượng nước thải, Qt = 2000 m3/ngày X : Nồng độ VSS bể Aeroten, X = 3500 mg/l Qr : Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn X0 : Nồng độ VSS nước thải dẫn vào bể Aeroten, X = Xr : Nồng độ VSS bùn tuần hoàn, Xr =7000 mg/L Vậy: α = Qr 317,77 × = = 0,954 2000 Q Chỉ số F/M: F S0 = M θ ×X Trong đó: S 0: BOD5 đầu vào bể X : Hàm lượng SS bể, X = 3500 mg/l θ: Thời gian lưu nước, θ= 0,495 ngày F 595 = = 0,343 mgBOD5/mgSS.ngày M 0,495 × 3500 ⇒ GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy MSSV: 90604405 37 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY Giá trị nằm khoảng cho phép thông số thiết kế bể (0,2-0,6 mgBOD5/mgSS.ngày) Tải trọng thể tích bể Aerotank L= −3 S × Qt ' 595 × 10 × 2000 = Vt ' × 6,5 × = 1,17 kgBOD5/m3ngày Giá trị khoảng thông số cho phép thiết kế bể (0,8-1,92kgBOD5/m3 ngày) Khối lượng BOD20 cần xử lý ngày bể: G= (595-39,79)x2000x10-3:(6x0,68)=272,16 kg/ngày Tính lượng oxy theo yêu cầu: M= G-1,42.Px= 272,16-1,42.82,62=154,84kg/ngày Tính thể tích không khí theo yêu cầu: Giả sử hiệu vận chuyển oxy thiết bị thổi khí 8%, hệ số an toàn sử dụng thiết kế Lượng không khí yêu cầu theo lý thuyết cho bể ( giả sử không khí chứa 23,2% O2 theo trọng lượng trọng lượng riêng không khí 200C 1,18 kg/m3) là: 154,84 =565,60m3/ngày 1,18 x0,232 Lượng không khí yêu cầu với hiệu vận chuyển 8%: Qkk= 565,60/0,08=7070,04 m3/ngày=4,91 m3/phút Chọn dạng đĩa xốp, có màng phân phối dạng mịn, đường kính 170 mm, diện tích bề mặt F=0,02 m2 Cường độ thổi khí 200 L/phút đĩa = 12 m3/giờ Độ sâu ngập nước thiết bị phân phối h = 4,5m (lấy gần chiều sâu bể) Số đĩa cần phân phối bể N= Qkk ( L / phut ) 4910 = = 24,5 đĩa 200 200( L / phut.dia) Chọn N = 36 đĩa GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy MSSV: 90604405 38 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY Cách bố trí đầu phân phối khí: Từ ống chia thành ống nhánh ống nhánh có đầu phân phối Theo chiều dài bể 6,5m ta bố trí sau: khoảng cách ống nhánh với thành bể 0,75m; khoảng cách ống nhánh m Trên ống nhánh bố trí đầu phân phối: khoảng cách đầu phân phối đến thành bể 0,75 khoảng cách đầu phân phối khí 1m Hình 3.4 Sơ đồ phân phối khí Trụ đỡ : đặt đĩa kế trụ Kích thước trụ đỡ : D x R x C = 0,2 m x 0,2 m x 0,2 m GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy MSSV: 90604405 39 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY Các thông số thiết kế: STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế Công trình Số lượng Chiều dài bể m 6,5 Chiều cao rộng bể m 6,5 Chiều cao bể m 4,5 Thể tích m3 190,125 Tính toán thiết bị phụ : Tính toán máy thổi khí: Áp lực cần thiết máy thổi khí Hm = h1 + hd + H Trong : • h1: Tổn thất hệ thống ống vận chuyển h1 = 0,5m • hd : Tổn thất qua đĩa phun , hd = 0,5m • H : Độ sâu ngập nước miệng vòi phun H = 4,5m ⇒Hm = 0,5 + 0,5 + 4,5 = 5,5m Chọn Hm = 5,5mH2O = 0,55atm Áp lực máy thổi khí tính theo Atmotphe: Pm = Hm 0,55 = = 0,0532 atm 10,33 10,33 Năng suất yêu cầu Qkk = 4,91 m3/phút = 0,082 m3/s Công suất máy thổi khí GRT1  p    Pmáy = 29,7ne  p1  GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy MSSV: 90604405 , 283  − 1  40 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY Trong đó: • Pmáy : Công suất yêu cầu máy nén khí , kW • G: Trọng lượng dòng không khí , kg/s G = Qkk × ρkhí = 0,265× 1,18 = 0,3127 kg/s • R : số khí , R = 8,314 KJ/K.mol 0K • T1: Nhiệt độ tuyệt đối không khí đầu vào T1= 273 + 25 = 298 0K • P1: áp suất tuyệt đối không khí đầu vào P1= atm • P2: áp suất tuyệt đối không khí đầu P2 =Pm + 1=0,0532 +1=1,0532 atm • n= K −1 = 0,283 K ( K = 1,395 không khí ) • 29,7 : hệ số chuyển đổi • e: Hiệu suất máy, chọn e= 0,7 0,3217 × 8,314 × 298 ⇒Pmáy = 29,7 × 0,283 × 0,7  1,0532  0, 283  − 1      = 1,95 kW = 2,61Hp Chọn Pmáy= hP Tính toán đường ống dẫn khí Vận tốc khí ống dẫn khí , chọn Vkhí = 15 m/s Lưu lượng khí cần cung cấp, Qk = 0,082 m3/s Đường kính ống phân phối D= 4Qk = Vkhiπ × 0,082 = 0,083 m= 83mm 15 × 3,14 Chọn ống PPR Φ90 Từ ống ta phân làm ống nhánh cung cấp khí cho bể Lưu lượng khí qua ống nhánh Q’k = GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy Qk 0,082 = = 0,014 m3/s MSSV: 90604405 41 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY Vận tốc khí qua ống nhánh v’khí = 20 m/s Đường kính ống nhánh d= 4Q' k × 0,014 = = 0,029 m= 29mm v' π 20 × 3,14 chọn ông PPR Φ32 Kiểm tra lại vận tốc: Vận tốc khí ống Vkhí = 4Qk = × 0,082 = 12.89 m/s πD 3,14 × 0,09 Vận tốc khí ống nhánh v’khí = 4Q ' k = × 0,014 = 17,41 m/s πd 3,14 × 0,032 Tính toán đường ống dẫn nước thải vào bể: Nước thải từ bể UASB bơm lên đường ống sau chia thành nhánh để dẫn vào bể Tính đường ống dẫn nước chính: chọn vận tốc nước thải ống v=0,5 m/s Dt = 4Qt × 2000 = 0,243m = 243mm = 86400 × 0,5π vπ Chọn Φ=250 Đường ống nhánh dẫn nước thải từ ống chính: v=0,5m/s Q’= Qt 2000 = = 0116m / s 2 × 86400 Vậy, đường kính ống dẫn; D’= 4Q' × 0,0116 = 0,172m = 172mm = vπ 0,5 × π Chọn đường ống có Φ=180 Chọn vận tốc nước thải ống : v = 0,5 m/s ( giới hạn 0,3 – 0,7 m/s ) Lưu lượng nước thải : Q = GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy Qt 2000 = 6 × 86400 MSSV: 90604405 = 3,86x10-3 m3/s 42 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY Chọn loại ống dẫn nước thải ống PVC , đường kính ống D= 4Q × 3,86 × 10 −3 = = 0,099 m= 99mm vπ 0,5 × 3,14 Chọn ống PVC Φ110 Tính lại vận tốc nước chảy ống: 4.Q × 3,86 × 10 −3 v= = = 0,406 m/s πD 3,14 × 0,112 Chọn máy bơm nước thải vào bể Aerotank: Lưu lượng bơm : Q = 0,0232m3/s Cột áp bơm: H = 8m N = QρgH = 0,0232 × 1000 × 9,81× 1000η 1000 × 0,8 = 2,76 kW = 3,1 Hp η : hiệu suất chung bơm từ 0,72-0,93 , chọn η= 0,8 Chọn bơm có công suất 3,5 hP Tính toán đường ống dẫn bùn tuần hoàn: Lưu lượng bùn tuần hoàn Qr = 1954,534m3/ngày = 0,0226 m/s Vận tốc bùn chảy ống điều kiện có bơm – m/s Chọn vận tốc bùn ống v=1,5 m/s D= 4Q × 0,0226 = = 0,139 m vπ 1,5 × 3,14 Chọn ống loại PVC có Φ 140 Đường ống dẫn bùn chia thành ống phụ ống phụ lại chia thành ống nhánh Đường kính ống phụ: Dp = 4Q × 0,0113 = = 0,0,098m = 98mm vπ 1,5π GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy MSSV: 90604405 43 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY Chọn đường ống PVC có Φ110 Dường kính ống nhánh: Dn = 4Q × 0,00377 = = 0,057m = 57mm vπ 1,5π Chọn ống Φ60 Bơm bùn tuần hoàn: Lưu lượng bơm: Q’r = 0,0226 m3/s Cột áp bơm: H= 8m Công suất bơm N= Q' r ρgH 0,0226 × 1000 × 9,81× = 1000η 1000 × 0,8 = 2,22 kW = 2,97 hP η : hiệu suất chung bơm từ 0,72-0,93 , chọn η= 0,8 Chọn bơm có công suất 3hP Bơm bùn dư đến bể chứa bùn: Lưu lượng bơm Qw = 32,56 m3/ngày Công suất bơm N= Qw ρgH = 32,56 ×1000 × 9,81× 1000η 3600 1000 × 0,8 × 24 × 3600 = 0,037 kW = 0,0496 Hp η : hiệu suất chung bơm từ 0,72-0,93 , chọn η= 0,8 Chọn bơm có công suất 0,05 hP Tính toán đường dẫn bùn dư: Lưu lượng bùn dư Qw = 22,733 m3/ngày = 2,63.10-4 m3/s Chọn vận tốc bùn ống v= m/s D= 4Q × 2,73.10 −4 = = 0,0183 m vπ 1× 3,14 Chọn ống PVC Φ21 GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy MSSV: 90604405 44 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY CHƯƠNG IV- TÍNH KINH TẾ 5.1 Chi phí đầu tư cho hạng mục công trình thiết bị bể UASB bể Aerotank STT MÔ TẢ THIẾT BỊ CÔNG TRÌNH KHỐI ĐƠN VỊ LƯỢNG TÍNH HẠNG MỤC A ĐƠN GIÁ (VNĐ) THÀNH TIỀN (VNĐ) PHẦN XÂY DỰNG Bể UASB 211,42 m3 1.500.00 317.130.000 Bể Aerotank 190,125 m3 1.500.00 285.187.500 TỔNG CỘNG 602.317.500 B PHẦN THIẾT BỊ, MÁY MÓC Bơm bùn từ bể UASB 01 Cái 5.000.000 5.000.000 Bơm bùn từ bể Aerotank 01 Cái 5.000.000 5.000.000 Máy thổi khí bể Aerotank 02 Cái 35.000.000 70.000.000 Đĩa phân phối khí bể Aerotank 36 Cái 500.000 18.000.000 Máng cưa UASB 01 Cái 1.000.000 1.000.000 TỔNG CỘNG GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy MSSV: 90604405 99.000.000 45 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY Điện tiêu thụ ngày STT THIẾT BỊ SỐ LƯỢN G (cái) CÔNG SUẤT (Kw) TỔNG THỜI GIAN ĐIỆN HOẠT NĂNG TIÊU ĐỘNG THỤ (h/ngày) (kwh/ngày) Bơm bùn từ bể UASB 01 0,55 12 x 13,2 Bơm bùn từ bể Aerotank 01 0,55 12 x 13,2 Máy thổi khí bể Aerotank 02 24 x 240 TỔNG CỘNG 266.4 5.2 Chi phí xây dựng vận hành 5.2.1 Chi phí xây dựng Công trình xử lý nước thải hoạt động 10 năm, chi phí khấu hao năm: Pkh = 701.317.500/10 = 70.131.750 (đồng/năm) = 1.912.417 (đồng/ngày) 5.2.1 Chi phí vận hành: Chi phí điện năng: • Điện tiêu thụ ngày = 266,4 kwh • Lấy chi phí cho Kwh 3000 đồng • Chi phí điện cho ngày vận hành: Pđiện = 266.4 x 3000 = 799.200 đồng/ngày = 291.708.000 đồng/năm Tổng chi phí vận hành xây dựng bể UASB bể Aerotank: 291.708.000+70.131.750 =361.839.750 đồng GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy MSSV: 90604405 46 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY CHƯƠNG V- KẾT LUẬN Từ kết trình tính toán hệ thống xử lý nước thải, nghiên cứu trạng môi trường khu vực nhà máy lực kinh tế công ty, rút kết luận sau: Khía cạnh môi trường Về mặt môi trường, hệ thống đảm bảo nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép TCVN 5945 – 2005 (cột B) Khía cạnh kỹ thuật Quy trình công nghệ xử lý kết hợp nhiều công đoạn (cơ học, hóa học, sinh học) nên hiệu xử lý cao, không phức tạp mặt kỹ thuật Quy trình hoàn toàn đảm bảo việc xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn cho phép, đồng thời hệ thống xử lý có khả mở rộng nhà máy tăng công suất tương lai GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy MSSV: 90604405 47 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].GS TS Lâm Minh Triết, TS Nguyễn Phước Dân, ThS Nguyễn Thanh Hùng (2006) Xử lý nước thải đô thị công nghiệp-Tính toán thiết kế NXB Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh [2] TS Trịnh Xuân Lai (2000) Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải NXB Xây Dựng [3] PGS TS Nguyễn Văn Phước (2007) Giáo trình Xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp phương pháp sinh học NXB Xây Dựng PHỤ LỤC TCVN 5945-2005 GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy MSSV: 90604405 48 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY Đơn vị Thông số TT Giá trị giới hạn A B C C 40 40 45 o Nhiệt độ pH - đến 5,5 đến đến Mùi - Không khó chịu Không khó chịu - Mầu sắc, Co-Pt pH=7 20 50 - BOD5 (20oC) mg/l 30 50 100 COD mg/l 50 80 400 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 200 Asen mg/l 0,05 0,1 0,5 Thủy ngân mg/l 0,005 0,01 0,01 10 Chì mg/l 0,1 0,5 11 Cadimi mg/l 0,005 0,01 0,5 12 Crom (IV) mg/l 0,05 0,1 0,5 13 Crom (III) mg/l 0,2 14 Đồng mg/l 2 15 Kẽm mg/l 3 16 Niken mg/l 0,2 0,5 17 Mangan mg/l 0,5 18 Sắt mg/l 10 19 Thiếc mg/l 0,2 20 Xianua mg/l 0,07 0,1 0,2 21 Phenol mg/l 0,1 0,5 GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy MSSV: 90604405 49 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY 22 Dầu mở khoáng mg/l 5 10 23 Dầu động thực vật mg/l 10 20 30 24 Clo dư mg/l - 25 PCBs mg/l 0,003 0,01 0,05 26 Hóa chất bảo vệ thực vật: Lân hữu mg/l 0,3 27 Hóa chất bảo vệ thực vật: Clo hữu mg/l 0,1 0,1 28 Sunfua mg/l 0,2 0,5 29 Florua mg/l 10 15 30 Clorua mg/l 500 600 1000 31 Amoni (tính theo Nitơ) mg/l 10 15 32 Tổng nitơ mg/l 15 30 60 33 Tổng phôtpho mg/l 34 Coliform MPN /100 ml 3000 5000 - 35 Xét nghiệm sinh học (Bioassay) 36 Tổng hoạt độ phóng xạ α Bq/l 0,1 0,1 - 37 Tổng hoạt độ phóng xạ β Bq/l 1,0 1,0 - GVHD: ThS Dư Mỹ Lệ SVTH: Hoàng Thị Thúy 90% cá sống sót sau 96 100% nước thải MSSV: 90604405 - 50 ... ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY 1.2 Quy trình sản xuất giấy Cơng nghệ sản xuất giấy thường bao gồm cơng đoạn chính: sản xuất bột giấy tạo hình từ bột giấy Sản xuất bột giấy. .. 90604405 14 ĐAMH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY CHƯƠNG II- ĐỀXUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI Mục tiêu xử lý Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy sản xuất giấy cơng suất:... cơng đoạn nấu Khi bột giấy tẩy trắng đưa tiếp sang quy trình làm giấy nhà máy nhà máy khác Quy trình tạo hình sản phẩm lưới nước để giảm độ ẩm giấy Cơng nghệ sản xuất giấy bột giấy q trình cơng nghệ