Thiết kế hệ thống xử lý nước thải ngành dệt nhuộm

Hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp hóa lý kết hợp với sinh học .... Bài tập lớn “Thiết kế hệ thống xử lí chất thải ngành dệt nhuộm có ” với nhiệm vụ tính toán thiết kế h

1

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ 3

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU SƠ BỘ VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM 4

I.1 Quy trình công nghệ dệt nhuộm chung kèm dòng thải 4

I.2 Nguồn thải phát sinh và đặc trưng của nước thải trong quá trình dệt nhuộm 7

I.2.1 Nguồn gốc và đặc trưng 7

I.2.2 Ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm trong nước thải ngành dệt nhuộm đến nguồn tiếp nhận 8

CHƯƠNG II GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN 9

II.1 Giới thiệu một số công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm 9

II.1.1 Hệ thống xử lý nước thải bằng quy trình phức hợp 9

II.1.2 Hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp hóa lý kết hợp với sinh học 12

II.1.3 Hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm bằng hóa lý 14

II.2 Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm 16

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 18

III.1 Mương dẫn: 19

III.2 Song chắn rác 20

III.2.1 Tính kích thước song chắn 20

III.2.2 Tính kích thước buồng đặt song chắn 21

III.2.3 Tính tổn thất áp suất qua song chắn 21

III.3 Bể điều hòa 23

III.4 Hệ thống keo tụ - tạo bông 23

III.5.1 Bể pha trộn hóa chất 24

III.5.2 Bể trộn hóa chất với nước thải 26

III.5 Hóa chất điều chỉnh pH trong bể trung hòa 29

III.6 Bể aeroten 31

III.6.1 Tính toán bể aeroten 32

III.6.2 Tính toán cấp khí cho bể aeroten 35

2

III.7 Bể lắng 2 39

III.8 Bể lọc than hoạt tính Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN 43

3

ĐẶT VẤN ĐỀ

Ở nước ta, dệt nhuộm là ngành công nghiệp có mạng lưới sản xuất rộng lớn với

nhiều mặt hàng, nhiều chủng loại và gần đây tốc độ tăng trưởng kinh tế rất cao Phát triển

ngành dệt nhuộm trở thành một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn, hướng về xuất

khẩu và có khả năng đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước ngày càng cao, tạo nhiều việc

làm cho xã hội Năm 2014, kim ngạch xuất khẩu ngành dệt may đạt gần 24,5 tỷ USD,

tăng 19% so với năm 2013, mức tăng lớn nhất trong ba năm qua Nhiều chuyên gia khẳng

định, dệt may vẫn sẽ tiếp tục phát triển mạnh trong năm tới, nhưng phải đối mặt với rất

nhiều thách thức

Bên cạnh những lợi ích kinh tế mà ngành dệt nhuộm mang lại thì chúng ta phải đối

mặt với hiện trạng ô nhiễm môi trường, đặc biệt là môi trường nước do công nghệ dệt

nhuộm sử dụng một lượng nước khá lớn phục vụ cho các công đoạn sản xuất, đồng thời

xả ra một lượng nước thải lớn Do đặc thù của công nghệ, nước thải ngành dệt nhuộm có

pH = 8,6-9,8; SS = 69-380 mg/l; nhiệt độ 36-52ºC; độ màu 350-3710 Pt-Co; COD =

360-2448 mg/l; 𝐵𝑂𝐷5 = 200-1450 mg/l; TN = 22-43 mg/l; TP = 0,9-37,2 mg/l [10]

Hiện nay trên thế giới giá thành xử lý một mét khối nước thải dệt nhuộm 0,8 – 1,3

USD, trong nước dao động từ 0,4 – 1 USD/m³ nước thải Giá thành trên bao gồm hóa

chất, nhân công và chi phí xử lý bùn thải, không dễ để đạt cả hai mục đích: giá thành

thấp, xử lý đạt chuẩn Do đó hiện nay ở Việt Nam, hệ thống xử lý nước thải dệt

nhuộm xử lý đạt hai yêu cầu trên chỉ khoảng 20% [5] Bởi vậy song song với việc phát

triển kinh tế, cần chú trọng giải quyết những tác động xấu mà ngành này đem lại Bài tập

lớn “Thiết kế hệ thống xử lí chất thải ngành dệt nhuộm có ” với nhiệm vụ tính toán thiết

kế hệ thống xử lý nước thải cho cơ sở dệt nhuộm, yêu cầu dòng ra đạt tiêu chuẩn loại B

theo QCVN 13-MT:2015/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải công

nghiệp dệt nhuộm

4

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU SƠ BỘ VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM

I.1 Quy trình công nghệ dệt nhuộm chung kèm dòng thải

Nguyên liệu đầu

Nước thải

Dung dịch nhuộm Dịch nhuộm thải H₂S𝑂4, H₂O₂, chất tẩy giặt

Nước thải

Kéo sợi, chải ghép, đánh ống

Hồ sợi

Dệt vải

Giũ hồ

Nấu

Xử lý axit,giặt

Tẩy trắng

Giặt

Làm bóng

Nhuộm,in hoa

Giặt

Hoàn tất,văng khổ

Nước thải chứa hồ tinh bột, hóa chất

Nước, tinh bột,

phụ gia

NaOH, Nước thải chứa hồ tinh bột thuỷ phân Enzim, NaOH

NaOH, hóa chất, hơi nước

H₂S𝑂4, H₂O, Chất tẩy giặt

H₂O₂, NaOCl, hóa chất

H₂S𝑂4 , H₂O₂ , chất tẩy giặt

NaOH, hóa chất

Hơi nước, hồ, hóa chất

Sản phẩm

Hình I.1 Sơ đồ quy trình công nghệ dệt nhuộm kèm dòng thải

[12]

5

❖ Thuyết minh sơ đồ công nghệ dệt nhuộm

Quy trình công nghệ dệt nhuộm được thể hiện trên hình I.1, bao gồm những công đoạn sau:

- Sản xuất sợi: nguyên liệu thường được đóng dưới dạng kiện bông thô, cần được làm

sạch để loại bỏ các tạp chất bụi, đất, hạt, cỏ rác… Nguyên liệu thô được đánh tung, làm sạch và trộn đều, các sợi bông được chải song song và tạo thành các sợi thô Sau đó tiến hành kéo sợi, chải, ghép, đánh ống

- Hồ sợi: Hồ sợi bằng tinh bột hoặc tinh bột biến tính để tạo màng hố bao quanh sợi,tăng

độ bền, độ trơn và độ bóng của sợi để có thể tiến hành dệt vải Ngoài ra còn dùng các loại

hồ nhân tạo như polyvinylalcol PVA, polyacrylat,…

- Dệt vải và giũ hồ: Kết hợp sợi ngang với sợi dọc đã mắc thành hình tấm vải mộc Việc

giũ nhằm loại bỏ các thành phần của hồ bám trên vải mộc bằng các phương pháp enzim (1% enzim, muối và các chất ngấm) hoặc axit (dung dịch axit sunfuric 0,5%) Vải sau giũ

hồ được làm sạch bằng nước, xà phòng, xút, chất ngấm, rồi đưa sang nấu tẩy

- Nấu: Quá trình nấu nhằm loại bỏ phần hồ còn lại và các tạp chất thiên nhiên như dầu

mỡ, sáp… Sau khi nấu, vải có độ mao dẫn và khả năng thấm nước cao, hấp thụ hóa chất, thuốc nhuộm cao hơn, vải mềm mại và đẹp hơn Vải được nấu trong dung dịch kiềm và các chất tẩy giặt ở áp suất cao (2-3 at) và ở nhiệt độ cao (120-130ºC) Sau đó vải được giặt nhiều lần

- Xử lý axit, giặt và tẩy trắng: nhằm loại bỏ các tạp chất bẩn trước khi tẩy trắng Mục

đích của công đoạn tẩy trắng là tẩy màu tự nhiên của vải,làm sạch các vết bẩn, làm cho vải có độ trắng đúng yêu cầu chất lượng Các chất tảy thường dùng là NaClO₂, NaOCl hoặc H₂O

- Giặt và làm bóng vải: giặt nhằm loại bỏ các tạo chất bẩn từ công đoạn tẩy trằng trước

khi Làm bóng vải nhằm mục đích làm cho sợi cotton trương nở, làm tăng kích thước các mao quản giữa các phân tử làm cho xơ sợi chở nên xốp hơn, dễ thấm nước hơn, bóng hơn, tăng khả năng bắt màu thuốc nhuộm Làm bằng vải thông thường dùng dung dịch NaOH có nồng độ từ 280-300 g/l, ở nhiệt độ thấp 10-20ºC Sau đó vải được giặt nhiều lần Đối với vải nhân tạo không cần làm bóng

Các loại thuốc nhuộm thường dùng trong ngành dệt nhuộm

- Phần màu còn lại trong thuốc nhuộm không gắn vào vải được thể hiện trong bảng I.1

6

Bảng I.1 Phần màu trong thuốc nhuộm không gắn vào sợi [12]

Thuốc nhuộm Phần màu không gắn vào sợi, %

- Nhìn chung, khi tiến hành nhuộm các chất màu vào vải, sẽ có một lượng thuốc nhuộm nhất định không gắn vào vải và còn dư Mức độ gắn màu lên vải tùy thuộc vào loại vải, được nhuộm, công nghệ nhuộm và độ màu yêu cầu,… Phần thuốc nhuộm còn dư không gắn vào vải sẽ đi vào nước thải Đó chính là nguyên nhân khiến cho nước thải dệt nhuộm

có độ màu cao, ảnh hưởng xấu tới cảnh quan, quá trình quang hợp của các loài động vật thủy sinh

7

I.2 Nguồn thải phát sinh và đặc trưng của nước thải trong quá trình dệt nhuộm

I.2.1 Nguồn gốc và đặc trưng

- Nguồn nước thải từ khâu sản xuất của các xí nghiệp rất đa dạng và phức tạp, nó phụ thuộc vào loại hình sản xuất, dây chuyền công nghệ, thành phần nguyên vật liệu, chất lượng sản phẩm Nước thải sinh ra từ các công đoạn sản xuất trong các xí nghiệp được thể hiện ở bảng I.2 Chúng khác nhau cơ bản về lưu lượng và nồng độ

Bảng I.2 Các chất gây ô nhiễm và đặc trưng của nước thải ngành dệt nhuộm [12] Công đoạn Chất ô nhiễm trong nước thải Đặc trưng của nước thải

Hồ sợi,

giũ hồ

Tinh bột, glucozo, polyvinyl ancol, Carboxyl metyl xenlulozo, nhựa, chất béo và sáp

BOD cao (34-50% tổng lượng BOD)

Nấu tẩy NaOH,chất sáp và dầu mỡ, tro,

soda, silicat natri và xơ sợi vụn

Độ kiềm cao, màu tối, BOD cao (30% tổng BOD) Tẩy trắng Hypoclorit,các hợp chất chứa clo,

Axit, AOX, NaOH,…

Độ kiềm cao, BOD chiếm 5% BOD tổng Làm bóng NaOH,tạp chất Độ kiềm cao,

BOD thấp (dưới 1% BOD tổng) Nhuộm Các loại thuốc nhuộm, axit axetic,

Các muối kim loại

Độ màu rất cao, SS cao, BOD khá cao (6% BOD tổng)

In Chất màu,tinh bột, dầu, đất sét,

muối, kim loại, axit

Độ màu cao, BOD cao và dầu mỡ

Hoàn tất Vết tinh bột, mỡ động vật, muối Kiềm nhẹ, BOD thấp, lượng nhỏ

- Đặc trưng của nước thải: Nước thải từ các xí nghiệp dệt nhuộm rất phức tạp, bao gồm

hàm lượng BOD cao, các chất màu, độ kiềm và tổng chất rắn cao

- Các chất gây ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm gồm những loại sau:

8

- Các thành phần nguyên liệu không mong muốn như tạp chất thiên nhiên, muối, dầu, mỡ trong bông và len và cả xơ sợi bị loại ra trong quá trình xử lý hóa học và cơ học tạo thành một phần chính của tải lượng ô nhiễm

- Hóa chất, thuốc nhuộm sau khi hoàn thành chức năng, nhiệm vụ còn thừa không gắn màu vào xơ sợi được loại bỏ trong công đoạn giặt tạo ra nguồn ô nhiễm nước thải chủ yếu

- Các công đoạn phụ trợ như vệ sinh máy móc, nồi hơi, lò dầu, xử lý nước cấp

và cả xử lý nước thải cũng tác động đến môi trường nói chung và nước thải nói riêng nếu không được kiểm soát nghiêm ngặt (như đưa hóa chất, dầu mỡ vào nước thải) Tiếc rằng những công đoạn phụ trợ nói trên thường được xem nhẹ, không được coi như một nguồn phát thải quan trọng

I.2.2 Ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm trong nước thải ngành dệt nhuộm đến nguồn tiếp nhận

- Độ kiềm cao làm tăng độ pH của nước Nếu pH > 9 sẽ gây độc hại với các loài thủy sinh, gây ăn mòn các công trình thoát nước và hệ thống xử lý nước thải

- Muối trung tính làm tăng hàm lượng tổng chất rắn TS Lượng thải lớn gây tác hại đối với các loài thủy sinh do làm tăng áp suất thẩm thấu, ảnh hưởng tới quá trình trao đổi chất của tế bào Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD, COD của nguồn nước, gây tác hại đối với đời sống thủy sinh do làm giảm oxy hòa tan trong nguồn nước

- Độ màu cao do lượng thuốc nhuộm dư đi vào nước thải gây màu cho dòng tiếp nhận, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của loài thủy sinh, ảnh hưởng xấu tới cảnh quan Các chất độc như sunfit, kim loại nặng, hợp chất halogen hữu cơ (AOX) có khả năng tích tụ trong cơ thể sinh vật với hàm lượng tăng dần theo chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái nguồn nước, gây ra 1 số bệnh mãn tính hay ung thử đối với người và động vật [12]

I.2.3 Yêu cầu và mục đích xử lý

Là một trong những ngành kinh tế chủ lực của nước ta, với rất nhiều cơ sở lớn và nhỏ trên khắp phạm vi cả nước Chính vì vậy để kiểm soát vấn đề ô nhiễm môi trường do ảnh hưởng của ngành dệt nhuộm là rất khó Cùng với một số ngành đặc thù khác, Bộ tài nguyên môi trường Việt Nam đã ban hành, sửa đổi bổ sung quy chuẩn riêng đối với nước thải ngành dệt nhuộm Nước thải dệt nhuộm buộc phải đạt QCVN 13-MT:2015/BTNMT mới được pháp thải ra nguồn tiếp nhận Yêu cầu xử lý chính đối với nước thải dệt nhuộm bao gồm nội dung sau:

- Chất rắn lơ lửng : bông, sợi vải

- Chất hữu cơ, chất màu : hóa chất, thuốc nhuộm

- Độ kiềm

9

Bảng I.3 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt nhuộm

chất màu có thể sử dụng các phương pháp xử lý sinh học

CHƯƠNG II GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT

NHUỘM VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN II.1 Giới thiệu một số công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm

II.1.1 Hệ thống xử lý nước thải bằng quy trình phức hợp

- Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải bằng quy trình phức hợp được thể hiện ở hình II.1 gồm nhiều công đoạn: xử lý trước, xử lý hóa lý, tuyển nổi, xử lý vi sinh hiếu khí, lọc than hoạt tính

❖ Thuyết minh sơ đồ công nghệ

+) Xử lý sơ bộ: Đầu tiên nước thải của nhà máy tập hợp vào hầm bơm trung tâm Từ đó

nước thải được dẫn vào thiết bị lọc quay để loại bỏ tạp chất Sau đó nước thải được chảy

ra hoặc bơm vào bể điều hòa, trong bể điều hòa có trang bị các thiết bị khuấy trộn để tạo

ra hỗn hợp đồng nhất và giữ cho các chất rắn ở trạng thái huyền phù Vì độ pH của dòng nước thải có tính kiềm cao nên phải tiến hành trung hòa để đảm bảo hiệu xuất xử lý

Hình II.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải bằng quy trình phức hợp [2]

❖ +) Xử lý hóa lý: Sau sàng lọc, điều hòa, trung hòa điều chỉnh pH, nước thải được bơm

vào thiết bị keo tụ để xử lý đông keo tụ nhằm tạo ra các bông lớn để tách khỏi nước

bằng tuyển nổi phải cho thêm các chất trợ keo tụ (thường là chất đa điện ly) Còn để

khử màu thuốc nhuộm hoạt tính trong nước thải cần sử dụng hóa chất keo tụ đặc biệt

là Colfloc RD của hãng Ciba

bùn

Máy tách nước làm bùn khô Chất đa điện ly

11

❖ +) Tuyển nổi: Nước từ thiết bị keo tụ dẫn đến thiết bị tuyển nổi Sau xử lý keo tụ,

tuyển nổi giảm mạnh chỉ tiêu SS (khoảng 70%), 30-40 % 𝐵𝑂𝐷5 và COD, cùng 1 phần màu

❖ +) Xử lý sinh học: Nước thải chảy vào bể tiếp xúc rồi chảy vào bể thoáng khí có chứ

hỗn hợp nước – bùn hoạt tính Sau đó cho qua bể lắng để tạch bùn Nước thải sạch đã

xử lý được thải ra ngoài, còn bùn dư cho quay lại hệ thống xử lý nước thải

❖ +) Bể lọc than hoạt tính: Nước thải đã xử lý ở bể lắng cuối cùng được dẫn ra có thể

bơm vào hệ thống xử lý lọc than hoạt tính ACF ( activated carbon filtration) để xử lý những chất khó hoặc không phân giải vi sinh, các chất hữu cơ hòa tan, halogen hữu

cơ Như vậy, nước thải đã xử lý hóa – lý và sinh học đi vào bộ lọc ACF cuối cùng này

để khử màu còn lại và các hợp chất nêu trên nhằm đảm bảo các chỉ tiêu quy định

❖ Ưu điểm:

+) Là quy trình xử lý nước thải liên hoàn đảm bảo kết quả ổn định, vững chắc

+) Phèn nhôm được sử dụng làm chất keo tụ là sản phẩm sản xuất trong nước với giá tương đối rẻ (1800đ/kg), loại này thích hợp với công đoạn tuyển nổi phía sau, và không

để lại tàn dư sắt trong nước thải

+) Tuyển nổi bằng không khí hoàn tan DAF (dissolved air flotation) còn làm giảm được lượng chất rắn hòa tan ( Na₂ 𝑆𝑂4, NaCl) trung bình khoảng 20%, loại bỏ được dầu và mỡ với tỷ lệ cao đến 85% Qua tuyển nổi bùn được tách ra dễ dàng với độ khô từ 3-5% +) Công nghệ xử lý sinh học là xử lý vi sinh hiếu khí thấp tải nên hầu hết các chất ô nhiễm dùng để nuôi sống vi sinh Chúng khó có đủ thức ăn để phát triển, sinh sôi nảy nở nên hạn chế bùn dư đáng kể Hệ thống xử lý vi sinh có những ưu điểm sau:

- Giảm mạnh BO𝐷5 Bùn hoạt tính tăng trưởng ít

- Hầu như không gây mùi khó chịu do phân giải mạnh các chất hữu cơ dễ bay hơi

và các chất có mùi khó chịu khác

- Tiêu thụ năng lượng tương đối thấp nhờ hệ thống thông khí cấp oxi hiệu quả cao Kết quả là tải lượng BO𝐷5 giảm mạnh và COD cũng giảm tương ứng sau xử lý vi sinh Ngoài ra các phân tử màu cũng bị hấp phụ 1 phần lên bùn hoạt tính và phân giải phần nào ở công đoạn này

❖ Nhược điểm:

+) Đầu tư lớn, chiếm diện tích mặt bằng không nhỏ

+) Hệ thống đã sử dụng tại Công ty Dệt Việt Thắng với công suất thiết kế 4800 m³/ngày

và nhà máy xử lý nước thải Phố Nối, Hưng Yên có công suất 10000 m³/ngày Các thông

số trong nước thải sau xử lý ở cả hai công ty đều đạt QCVN 13-MT:2015/BTNMT cột

❖ Thuyết minh sơ bộ:

+) Nước thải được phân làm 2 dòng có lưu lượng tương đương Dòng nước thải nhuộm -

in hoa được xử lý đông - keo tụ bằng Fe 𝑆𝑂4 ở pH thích hợp và có polymer làm chất trợ keo tụ Sau khi lắng cặn nước thải đã xử lý sơ bộ như trên hòa chung với dòng nước thải

xử lý trước rồi tiến hành trung hòa bằng H₂ 𝑆𝑂4 để xử lý vi sinh hiếu khí Sau xử lý vi sinh và lắng tách bùn, nước thải xử lý xong được đưa ra cống thải, còn bùn được xử lý ở máy tách nước đạt độ khô khá cao rồi thải ra sân chứa bùn Bùn khô hàng ngày được công ty môi trường chuyên chở đi

Polyme

14

❖ Nhược điểm:

+) Trung hòa nước thải trước khi xử lý vi sinh là việc cần thiết bắt buộc nhưng dùng H₂

𝑆𝑂4 trung hòa thì chưa phải là giải pháp tốt Để trung hòa lượng xút dư lớn thải ra phải dùng một lượng khá lớn H₂ 𝑆𝑂4 theo hệ số tỷ lượng Và kết quả là tạo ra một hàm lượng sunfat lớn vào nước thải Như vậy tổng lượng Na₂ 𝑆𝑂4 bao gồm lượng sinh ra từ phản ứng trung hòa và lượng nước thải ra sau nhuộm hoạt tính sẽ vượt hơn 2000 mg/l Hậu quả có thể làm hỏng bê tông kênh dẫn (giới hạn tối đa 1000 mg/l) và ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của hệ thống xử lý sinh học

❖ Ứng dụng:

+) Hệ thống đã được sử dụng tại Công ty Dệt Choong Nam Việt Nam Textile Co.Ltd (Nhơn Trạch, Đồng Nai) Nước thải xử lý đạt các tiêu chuẩn ở mức cho phép của nước thải loại B của QCVN 13:2008 Đây là một trong các hệ thống xử lý nước thải có công suất tương đối lớn và hoạt động có hiệu quả

II.1.3 Hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm bằng hóa lý

- Hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm bằng hóa lý được thể hiện ở hình II.3

❖ Thuyết minh sơ bộ:

+) Nước thải được thu gom dẫn đến song chắn rác

+) Tiếp theo nước thải được dẫn đến bể điều hòa, tại đây nước thải từ các công đoạn khác nhau được hòa trộn với nhau để ổn định lưu lượng dòng chảy, điều hòa pH và nồng độ ô nhiễm

+) Từ bể điều hòa nước thải được bơm đến bể phản ứng, tại bể này phèn nhôm được đưa vào để kết tụ các chẩt bẩn và làm giảm màu

+)Nước thải tiếp tục được dẫn vào bể tạo bông, tại đây người ta thêm vào chất trợ keo tụ polymer, cùng với chế độ khuấy trộn thích hợp các bông căn lớn hình thành và do có tỷ trọng tương đối lớn chúng được lắng nhanh trong bể lắng Còn các chất đã được keo tụ kích thước nhỏ hơn giữ lại trong bể lọc nhanh sau cùng Cặn từ đáy bể lắng, lọc được dẫn vào bể nén cặn Tại đây bùn với hàm lượng cặn cao được phơi khô và đem chuyển trở đi

để xử lý

Bể lắng

Bể lọc nhanh

Bể nén, ép cặn hoặc bùn

Nước thải đã xử

16

❖ Ứng dụng:

+) Hệ thống này đã được sử dụng tại công ty Dệt may 7 và công ty 28 do trung tâm công nghệ môi trường ECO thuộc Công ty Tecapro thiết kế xây dựng, lắp đặt thiết bị và chuyển giao công nghệ

II.2 Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm

- Dựa vào 3 sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm đã tìm hiểu ở trên và các thông

số dòng vào, yêu cầu dòng ra, em xin đưa ra sơ đồ công nghệ xử lý như ở hình II.4

❖ Thuyết minh sơ bộ sơ đồ công nghệ:

+) Nước thải từ kênh dẫn qua SCR để loại bỏ các tạp chất thô ra khỏi nước thải trước khi vào hệ thống xử lý Sau đó nước thải tự chảy qua bể điều hòa có sục khí để làm ổn định lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm

+) Sau đó vì nước thải có hàm lượng SS (330 mg/l) và độ màu cao nên sau khi qua bể điều hòa nước thải được bơm qua bể keo tụ-tạo bông, với chất keo tụ là phèn sắt, nhằm tạo ra các bông lớn để tách khỏi nước (phải cho thêm các chất trợ keo tụ) Sau xử lý keo

tụ, đã giảm các chỉ tiêu SS (50-65%), 30 – 40 % BO𝐷5, 30 – 40 % COD [12], giảm 60%

độ màu [2]

+) Do nước thải có hàm lượng BO𝐷5= 245 mg/l, COD = 432 mg/l nên sau khi đã qua bể keo tụ nước thải được đưa vào xử lý sinh học tại bể aeroten để xử lý các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học Trước khi vào bể aeroten nước thải được bơm qua bể trung hòa để điều chỉnh pH

+) Sau đó nước thải tự chảy vào bể lắng theo phương pháp chảy tràn Tại bể lắng bùn hoạt tính được tách ra khỏi nước: 1 phần tuần hoàn lại bể aeroten, phần còn lại được bơm vào bể chứa bùn Sau đó bùn được dẫn qua bể làm đặc bùn và tách nước để thu được bùn thải

+) Nước thải sau xử lý ở bể lắng được dẫn ra có thể bơm vào bể lọc than hoạt tính ACF ( activated carbon filtration) để xử lý những chất khó hoặc không phân giải sinh học, các chất hữu cơ hòa tan, halogen hữu cơ Như vậy nước thải đã xử lý hóa – lý và sinh học đi vào bộ lọc ACF cuối cùng này để loại độ màu còn lại và các hợp chất nêu trên nhằm đảm bảo các chỉ tiêu quy định

Bể aeroten

Máy ép bùn Nước đã xử lý

18

- Các thông số dòng vào và yêu cầu dòng ra của nước thải dệt nhuộm

Bảng II.1 Thông số dòng vào và yêu cầu dòng ra

Các thông số Đơn

vị

Dòng vào Dòng ra

QCVN 13- MT:2015/BTNMT

QCVN 40-MT:2011/BTNMT

nhiệt độ ºC 45 40 40

COD mg/l 720 150 150

BO𝐷5 mg/l 350 50 50

SS mg/l 300 100 100

Độ màu Pt-Co 450 150 150

Tổng Nitơ mg/l 22 - 40

Tổng Photpho mg/l 5 - 6

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

Lưu lượng nước thải trong hoạt động sản xuất của nhà máy là 600 m3/ngày đêm, lưu lượng nước thải không đều nhau theo từng giờ trong ngày và thường dao động so với lưu lượng trung bình giờ Chọn hệ số không điều hòa K = 1,23 [16] Vậy:

Lưu lượng giờ trung bình: Q = 600

24 = 25 (m³/h) Lưu lượng giờ lớn nhất: 𝑄ℎ𝑚𝑎𝑥 = 𝑄ℎ𝑡𝑏 x K = 25x1,23 = 30,75 (m³/h)

Trạm xử lý làm việc 3 ca mỗi ngày (24h/24h), vậy lưu lượng bơm bằng lưu lượng giờ trung bình: Qb = Qhtb = 25 m3/h

19

III.1 Mương dẫn:

Nước thải từ nhà máy sản xuất theo các đường ống nằm ngầm dưới mặt đất qua song

chắn rác và đi vào hệ thống xử lý với:

- Lưu lượng nước thải vào mương theo giờ lớn nhất: 𝑄ℎ𝑚𝑎𝑥 = 30,75 (m³/h)

- Vận tốc dòng chảy trong mương: chọn v = 0,8 m/s Ta có: 𝑄ℎ𝑚𝑎𝑥 = 𝜔 𝑣

Trong đó: +) v: vận tốc dòng chảy trong mương, m/s Chọn v = 0,8 m/s

+) 𝜔: diện tích mặt cắt ướt trong mương dẫn, m2

=> diện tích mặt cắt ướt của mương dẫn: 𝜔 = 𝑄ℎ𝑚𝑎𝑥

𝑣 = 30,75

0,8.3600 = 0,011 m2

- Để phân phối, vận chuyển nước thải vào trạm xử lý, dùng mương hở tiết diện chữ nhật

có B = 2h sẽ cho tiết diện tốt nhất về mặt thủy lực [3]

Chiều cao mương dẫn nước: H = h + ℎ𝑏𝑣 = 0,075 + 0,125 = 0,2 m

Với hbv là chiều cao bảo vệ của mương, hbv = 0,1 ÷ 0,2 m [3] Giả thiết hbv = 0,125 m

Bảng III.1.Các kích thước cơ bản của mương dẫn

20

III.2 Song chắn rác

- Cấu tạo song chắn rác được mô tả trên hình III.1

- Song chắc rác là công trình xử lý sơ bộ để loại các tạp chất sơ sợi, mẩu vải vụn,… lần

và trôi vào nước khi rũ hồ, tẩy, giặt sợi, vải từ các máy móc, trang thiết bị công nghệ

- Song chắn rác được làm bằng thép không gỉ, gồm các thanh đan xếp cạnh nhau, có khe

hở để nước chảy qua Được hàn trên một khung thép hình chữ nhật, được đặt trên mương dẫn nước thải Song chắn rác đặt nghiêng với góc nằm ngang 1 góc 𝛼 = 60 − 75°[12] Chọn 𝛼 = 60° để tiện lợi khi cọ rửa, vệ sinh Tính toán song chắn rác gồm việc xác định: kích thước buồng đặt song chắn, song chắn và tổn thất áp lực qua song chắn Độ sâu của song chắn rác lấy bằng độ đầy của mương dẫn

Hình III.1 Song chắn rác

III.2.1 Tính kích thước song chắn

- Diện tích phần khe hở ngập nước là : A = 𝑄ℎ

=> Số thanh : F = N – 1 = 10 – 1 = 9 thanh

Tổng chiều rộng của kênh đặt song chắn rác: 𝐵𝑠= W + F.C = 0,15+ 9 x 0,01 = 0,24m

- Ta thấy chiều rộng buồng đặt song chắn 𝐵𝑠= 0,24m lớn hơn chiều rộng mương dẫn B

= 0,15 nên phải mở rộng mương dẫn tại vị trí đặt song chắn Việc mở rộng mương dẫn có thể làm lắng cặn trước song chắn vì tốc độ dòng chảy giảm lại Đối với việc mở rộng

21

mương trước song chắn cần đảm bảo tốc độ nước chảy qua không nhỏ hơn 0,4 m/s [3]

Cần kiểm tra tốc độ dòng chảy tại vị trí mở rộng: Qmax  v S

Trong đó: +) Qmax: Lưu lượng nước thải, m3/s Qmax = 0,00854 m3/s

+) v : Vận tốc nước tại chỗ mở rộng, m/s

+) S : Diện tích mương tại chổ mở rộng, m2, Với S = 𝐵𝑠xh

+) Bs: Chiều rộng mương tại chỗ đặt song chắn, m Bs = 0,24 m

+)h : Chiều cao nước trong mương, m h = 0,075 m

v = 𝑄𝑚𝑎𝑥

𝑆 = 𝑄𝑚𝑎𝑥

𝐵𝑠×ℎ = 0,00854

0,24 ×0,075 = 0,47 m/s > 0,4 m/s

Vậy vận tốc nước tại chổ mở rộng vẫn đảm bảo để không lắng cặn

III.2.2 Tính kích thước buồng đặt song chắn

- Chiều dài đoạn mở rộng trước máng (góc 200): L1 = 𝐵𝑠−𝐵

2𝑥𝑡𝑔 20° = 1,73.( 𝐵𝑠− 𝐵) [3]

Trong đó: +) Bs: Chiều rộng mương tại chỗ đặt song chắn, m Bs = 0,24 m

+) B: Chiều rộng mương dẫn, m B = 0,15 m

L1 = 1,73 (0,24 – 0,15) = 0,1557(m) → chọn L1 = 0,16m

- Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn: L2 = 0,5L1 [3] → L2 = 0,5 × 0,16 = 0,08 (m)

- Chiều dài buồng đặt song chắn rác Ls lấy không nhỏ hơn 1 m [3] Chọn Ls = 1 m vì

kích thước mương nhỏ

=> 𝐿𝑥𝑑 = 𝐿1 + 𝐿2 + 𝐿𝑠 = 0,16 + 0,08 + 1 = 1,24 m → chọn 𝐿𝑥𝑑 = 1,3 (m)

III.2.3 Tính tổn thất áp suất qua song chắn

- Tổn thất áp suất của dòng thải khi đi qua song chắn có thể tính như sau:

22

+) p : Hệ số tính đến tăng trở lực do song chắn bị bịt kín bởi rác thải, p nằm trong khoảng 2-3 (thường lấy p = 3)

+) : Trở lực cục bộ của song chắn; g : Gia tốc trọng trường, g = 9,8 m/s2

+) S: Chiều dày thanh chắn, m S = 10 mm = 0,01 m

+) b: Khoảng cách giữa các thanh, m b = 15 mm = 0,015 m

+)  : Góc nghiêng của thanh chắn so với mặt phẳng ngang, = 600

+)  : Hệ số phụ thuộc tiết diện của song chắn Chọn  = 1,83

2 × 3

2 ×9,8 = 0,09 (m)

- Để khắc phục hiện tượng dồn nước trước và hiện tượng lắng cặn sau song chắn thì phần buồng kênh dẫn nước làm thấp xuống độ sâu bằng tổn thất áp suất tức Chiều cao xây dựng của mương đặt song chắn: Hxd = H + hp = 0,2 + 0,09 = 0,29 (m) Lấy 0,3 m

Bảng III.2 Các thông số thiết kế và kích thước song chắn rác