Nước thải của công nghiệp giấy và bột giấy có tải lượng ô nhiễm chất hữu cơ cao, đặc biệt có chứa hàm lượng các hợp chất ở dong thải của xí nghiệp. Các hợp chất của lignin là những chất không có khả năng phân hủy hiếu khí và phân hủy kỵ khí rất chậm. Do đó trước khi đưa nước thải vào xử lý sinh học thì dịch đen của quá trình sản xuất bột giấy cần được xử lý sinh học thì dịch đen của quá trình sản xuất bột giấy cần được xử lý cục bộ để tách lignin.
Trong nước thải của sản xuất giấy và bột giấy có hàm lượng các hợp chất cacbonhydrat cao, là những chất dễ phân hủy sinh học nhưng lại thiếu nitơ và photpho là những chất dinh dưỡng, đảm bảo tỷ lệ cho quá trình hiếu khí BOD5 : N : p là 100:5:1; đối với quá trình kỵ khí BOD5 : N : p = 100 : 3 : 0.5.
Đặc tính nước thải ngành giấy thường có tỷ lệ BOD5 : COD < 0.55 và hàm lượng
4.3 MỘT SÔ Sơ Đồ HỆ THỐNG xử LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY ĐƯỢC ÁP DỤNG HIỆN NAY.
Hình 4. Sư đồ hệ thông xử lý nước thải sản xuất giấy của công ty Roemond Hà Lan
Trạm bơm
Sàng quay
Tính toán thiết kế hệ thông XLNT Công Ty cổ Phần Giấy An Bình (Hệ thông sx mới)
Hình 5. Sơ đồ hệ thông xử lý nước thải công nghiệp giây Eerbecb
GVHD: PGS.TS NGUYÊN ĐỨCCẢNH
SVTH : NGÔ THỊ KIM HUỆ
STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Tiêu chuẩn đầu ra (TCVN 5945- Mtóc thải
Song chắn rác Bể trộn Bể phản ứng
Nguồn tiếp nhận
Hình 6. Dây chuyền xử lý nước thải tại công ty giây Hòa Phương
GVHD: PGS.TS NGUYÊN ĐỨCCẢNH
SVTH : NGÔ THỊ KIM HUỆ
45
Nước thải nấu Niỉớc thài xeo
Bể điều hòa
Bể lắng bột giấy
Bể thu hồi bột giấy
Nguồn tiếp nhận
Bể nén bùn
Hình 6. Dây chuyền xử lý nước thải tại nhà máy giấy Xuân Đức
GVHD: PGS.TS NGUYÊN ĐỨCCẢNH
SVTH : NGÔ THỊ KIM HUỆ
46
CHƯƠNG 5
ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN xử LÝ NƯỚC THẢI CHO CÔNG TY GIẤY AN BÌNH
5.1 CÁC THÔNG SÔ ĐỀ XƯẤT TRONG PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI
CỦA CÔNG TY.
Cơ SỞ để lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho công ty:
- Dựa vào lưu lượng, thành phần tính chất nước thải
- Dựa vào tiêu chuẩn thải ra nguồn
GVHD: PGS.TS NGUYÊN ĐỨCCẢNH
SVTH : NGÔ THỊ KIM HUỆ
Tính toán thiết kế hệ thông XLNT Công Ty cổ Phần Giấy An Bình (Hệ thông sx mới)
5.2 ĐỀ XUẤT
CÔNG NGHỆ.
Polyme
Khí -
: Đường dẫn nước thải
GVHD: PGS.TS NGUYÊN ĐỨCCẢNH
SVTH : NGÔ THỊ KIM HUỆ
5.3 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ.
Nước thải từ quá trình xeo giấy bên trong khu vực sản xuất sẽ được thu gom dẫn về bể thu gom. Từ bể thu gom nước thải sẽ được bơm lên hệ thông sàn nghiêng thu hồi bột giấy, phần bột giấy sẽ được thu hồi bằng hệ thông riêng của công ty, phần nước thải sẽ chảy vào bể điều hòa. Nước thải từ bể điều hòa sẽ được bơm vào hệ thông tuyển nổi để tách các cặn lơ lửng có kích thước nhỏ ra khỏi nước thải,hệ thông tuyển nổi là hệ thông gồm các hạng mục: Bể tuyển nổi, Bồn tạo áp, hệ thông gạt bọt, máy nén khí và phụ kiện khác. Ngoài ra để tăng hiệu quả xử lý chất thải rắn lơ lửng, có sử dụng thêm chất trợ tuyển nổi polymer. Tại bể tuyển nổi phần bọt bên trên sẽ được hệ thông gạt bọt gạt vào bể chứa bùn, phần nước trong sẽ chảy qua bể Aerotank, sau khi qua bể Aerotank, nước thải được bơm qua bể lắng II, nước thải sau bể lắng II sẽ đi vào bể chứa nước sau xử lý để tái sử dụng lại, bùn từ bể lắng II một phần được tuần hoàn vào bể Aerotank, phần bùn dư được đưa về bể nén bùn.
GVHD: PGS.TS NGUYÊN ĐỨCCẢNH
SVTH : NGÔ THỊ KIM HUỆ
49
CHƯƠNG 6
TÍNH TOÁN THIẾT KÊ
* Xác đinh lưu lương tính toán:
- Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm: Qtbng = 4320 m3/ngày Bảng7. Hệ sô không điều hòa (4)
Với Qtbs = 500 1/s - K= 1.25
- Lưu lượng lớn nhất giờ: Qh
max = Qhtb X K = 180 mVh * 1.25
= 225 m3/h
- Lưu lượng lớn nhất giây: Qs
max = Qs
tbX K = 0.5 m3/s * 1.25
GVHD: PGS.TS NGUYÊN ĐỨCCẢNH
SVTH : NGÔ THỊ KIM HUỆ
50 + Chiều cao bảo vệ : hbv = 0.5 m
-*• Chiều cao xây dựng của bể: H = h + hbv = 2,5 (m)
Diên tích bề măt của bể:
Bảng 8. Kích thước xây dựng bế thu gom
6.2 SÀN NGHIÊNG THU Hồi BỘT GIAY.
Thể tích bể:
w = Qh
m« X t
t: thời gian lưu nước trong bể, chọn t = 1,4 phút
- w = 225x 1, 4 = 5,25 (m3)
60
GVHD: PGS.TS NGUYÊN ĐỨCCẢNH
SVTH : NGÔ THỊ KIM HUỆ
51
Bảng 9. Kích thước xây dựng sàn nghiêng
Đườns kính ấn2 dẫn nước sam! bể điều hòa:
Vận tốc nước thải đi trong ông đẩy của bơm từ vđ = l,5-2,5m/s, và trong
Khi Vh = 0,8(m/s), ta có dh = 0,28m
Khi vđ = 1,5(m/s), dđ = 0,2 ĩ m vđ = 2,5(m/s), dđ = 0,16m
Trong thực tê đường kính ông hút bằng đường kính ông đẩy nên ta chọn 210 mm thỏa mãn vận tốc dòng chảy nằm trong khoảng vd = vh =l,5m/s.
V = 4 Q
4x180
7rD2 3,14X0,222
X3600
= 1,3m (thỏa)
Tính và chon bơm nước thải sang bể điều hòa:
GVHD: PGS.TS NGUYÊN ĐỨCCẢNH
SVTH : NGÔ THỊ KIM HUỆ
Tính toán thiết kế hệ thông XLNT Công Ty cổ Phần Giấy An Bình (Hệ thông sx mới)
p -P
H = -2---+ H0+ A H
p g
Trong đó:
H: tổng áp suất khi bơm chạy tính theo m cột chất lỏng
P] và p2: áp suất trên bề mặt chất lỏng khoảng hút và khoảng đẩy
p : khôi lượng riêng của chất lỏng được đẩy đi p « 1000 k g / mì
g = 9,81 m/s
Ho : khoảng cách hình học giữa 2 mặt thoáng, m
AH: áp suất mất do khắc phục trở lực trên cả đường hút và đường đẩy (kể cả trở lục cục bộ của chất lỏng đi ra khỏi ống dẫn ở khoảng đẩy), mH2 ơ. p, = p2 = 0
Khoảng cách từ bể thu hồi bột giây đến mặt nước bể điều hòa gần đúng
H0 = 4,5(mH2 0)
Xác định chế độ chảy:
GVHD: PGS.TS NGUYÊN ĐỨCCẢNH
SVTH : NGÔ THỊ KIM HUỆ
Trong đó:
+ 'Zệh: tổng trở lực cục bộ trong ông hút
£=0,5: hệ sô" trở lực khi vào ông hút
=>%=0,5
+ ££ư: tổng hệ sô" trở lực cục bộ trong ông đẩy
Trên đường ông đẩy có 3 khúc cong 90°, 1 van 1 chiều S £ , = £ , + 3 £2+ £3
£, = 1 -hệ sô" trở lực khi ra khỏi ông đẩy
£ 2 = 0,11 - hệ sô" trở lực khúc cong 90°
GVHD: PGS.TS NGUYÊN ĐỨCCẢNH
SVTH : NGÔ THỊ KIM HUỆ
Loại khuyếch tán Lưu lượng khí 1/phút
Hiệu suât chuyển hoá ơ2
Tính toán thiết kế hệ thông XLNT Công Ty cổ Phần Giấy An Bình (Hệ thông sx mới)
6.3 BỂĐIỀUHOÀ.
a. Nhiệm vụ :
Bể điều hoà có ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý, nó có tác dụng điều hoà lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm. Bên cạnh đó quá trình thổi khí tránh được sự lắng cặn và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý nước thải tiếp theo.
b. Tính toán :
Kích thước bể:
+ Chọn thời gian lưu nước trong bể là lh + Thể tích bể điều hoà :
V = Q‘hbxt
= ĩ 80 X 1 = 180 m3.
H 4
Chọn chiều dài X chiều rộng = 7x7 (m)
Vậy kích thước b ể : L x B x H = 7 x 7 x 4 (m)
55
Tính toán thiết kế hệ thông XLNT Công Ty cổ Phần Giấy An Bình (Hệ thông sx mới)
= 36 1/s
Với : R - tốc độ khí nén; R = 10-15 l/m3.phút.
Chọn R = 12 l/mBảng 10. Các thông sô cho thiết bị khuyếch tán khí3phút = 0,012m3/m3.phút
GVHD: PGS.TS NGUYÊN ĐỨCCẢNH
SVTH : NGÔ THỊ KIM HUỆ
56 Tính toán thiết kế hệ thông XLNT Công Ty cổ Phần Giấy An Bình (Hệ thông sx mới)
+ Một phía theo chiều dài 283 -7-990
Chọn hệ thông khuếch tán khí bằng đĩa, đường kính đĩa 170mm bô" trí theo dạng lưới có lưu lượng khí 751/p, vậy sô đĩa khuếch tán khí:
4320///? , _£S\ n = _ « 58 cái, chọn n = 60 cái
75///?
Chọn sô ông nhánh dẫn khí là 6, trên mỗi ông nhánh gắn 10 thiết bị phân phôi khí.
Khoảng cách giữa 2 ông nhánh:
L7
X =---= _ =1 (???) = 1000 (/??/??)
6 + 1 7
Khoảng cách giữa 2 thiết bị khuyếch tán khí trên cùng 1 ông nhánh:
Tính đường ông chính:
Vận tốc khí trong ông chính dẫn khí vào bể điều hòa trong khoảng 10-15m/s, chọn = lOm/s.
+ Đường kính ông dẫn khí chính:
Dc = 14x10x36004x259= 0,096(w) ~ 0,1???
GVHD: PGS.TS NGUYÊN ĐỨCCẢNH
SVTH : NGÔ THỊ KIM HUỆ
Chọn ông PVC có đường kính 0,1 m, độ dày 2mm Kiểm tra lại vận tốc khí trong ông chính:
4 Qk _ 4x259
= 9,\6(m!s) (thỏa) 3,14x3600xD2 3,14x3 600x0,12
- Tính đường kính ông nhánh: Lưu lượng khí trong mỗi ông nhánh:
. =Ô*_= 259 = 43(w3
* 66
Vận tốc dòng khí trong ông nhánh 10-15m/s, chọn V = lOm/s. Đường kính ông nhánh:
Chọn ông PVC, đường kính 50 mm, chiều dày 2 mm. Kiểm tra vận tốc trong ông nhánh:
• hd: tổn thất áp lực do ma sát theo chiều dài trên đường ông dẫn, m
• h : tổn thất cuc bô, m
• hf : tổn thất qua thiết bị phân bô" khí, m
• H : chiều sâu ngập nước của đĩa, giá trị xem như chiều cao ngập nước của bể, H = 3,5 m.
Tính toán máV suc khí:
Ap lực cần thiết của máy thổi khí:
Hm=hd+hc+h,+H
Trong đó:
GVHD: PGS.TS NGUYÊN ĐỨCCẢNH
SVTH : NGÔ THỊ KIM HUỆ
Thông sô"
Tải trọng bề mặt 20 325
Thời gian lưu nước Bể tuyển nổi
20 -T 40 0,5 -r 3 phút
Tính toán thiết kế hệ thông XLNT Công Ty cổ Phần Giấy An Bình (Hệ thông sx mới)
Tổng tổn thất hd& h. thường không vượt quá 0,4 m, chọn hd + hf= 0,4(m)
Tổn thất hf không quá 0,5 m, chọn ht =0,5(m)
=> Hm = 0,4 + 0,5 + 3,5 = 4,4m
Công suất của máy thổi khí:
/ _ \ 0,283
p^
Trong đó:
pm : công suất của máy thổi khí, kw
W: trọng lượng của dòng không khí kg/s
-Q— xp, = xl,l 60 = 0,08(£g / s)
3600 3600
hằng số khí, R = 8,314 KJ/Kmol°K
TI: nhiệt độ tuyệt đôi của không khí đầu vào, T = 30+273=303°K Pf: áp suất tuyệt đôi của không khí đầu vào, P| = l atm
p2: áp suất tuyệt đôi của không khí đầu ra
n =-1
K
= 0,283 , K = 1,395 đôi với không khí.
- e: hiệu suất của máy thổi khí (0,7-0,9), chọn e = 0,8
- 29,7: hệ sô" chuyển đổi sang hệ SI. _ 0,08x8,314x303
~~ 29,7x0,283x0,8 x
-16(Kw)
Chọn 2 máy thổi khí, công suât mỗi máy là 3,5 Kw.
Tính toán Ống và bơm dẫn nước thải sang hê thống tuyển nổi
GVHD: PGS.TS NGUYÊN ĐỨCCẢNH
SVTH : NGÔ THỊ KIM HUỆ
59 Tính toán thiết kế hệ thông XLNT Công Ty cổ Phần Giấy An Bình (Hệ thông sx mới)
- Lưu lượng cần bơm: Q = 180 m3/h
- Vận tốc trong ông V = 1,5 m/s
- Đường kính ông:
D n 3,14x1,5x36004x180 = 0,2 (m) = 200( m m )
Chọn công PVC có đường kính 210 mm, chiều dày 2mm. Cột áp của bơm H = 8-1 Om H2Ơ, chọn H = 8mH20.
Công suất bơm tính theo công thức:
XTQpgH 180x1000x9,81x8 _
N = = — = 5 (Kw).
1000/7 1000x0,8x3600
Chọn 2 bơm chìm công suất 5,5 Kw, hoạt động luân phiên.
6.4 HỆ THÔNG TUYÊN Nổi.
Bảng 12. Thông sô thiết kế cho bể tuyển nổi khí hòa tan.
GVHD: PGS.TS NGUYÊN ĐỨCCẢNH
SVTH : NGÔ THỊ KIM HUỆ
60 Tính toán thiết kế hệ thông XLNT Công Ty cổ Phần Giấy An Bình (Hệ thông sx mới)
*A
s
Tính toán bồn tao áp:
Áp lực yêu cầu cho cột áp lực được tính theo công thức sau: _ 1,3 X Ck (fp -1) Q-Cc p = ( A x C c + 1 ) / / s X 1.3C/r Tron2 đó: A
= tỉ sô" khí/ chất rắn, ml khí/ mg chất rắn, trong khoảng 0,03 -K),05( xử lý nước
, , , A
thải đô thị- tính toán thiết kê công trình - Lâm Minh Triết), chọn — = 0,03
s
Bảng 13. Độ hòa tan của không khí theo nhiệt độ (10)
=25°c , khi đó ck = 17,3 (mg/1)
- Cc =hàm lượng chất rắn lơ lửng, Cc = ss = 1550 mg/1;
- p = ( 0,03x1550+ 1 ) / 0,5
GVHD: PGS.TS NGUYÊN ĐỨCCẢNH
SVTH : NGÔ THỊ KIM HUỆ
= 6,1 (atm) = 517 kPA - Thể tích bồn tạo áp:
V = Q'v X t
Với t là thời gian lưu nước trong bồn, t = 0,5-3 phút, chọn t = 2 phút
180x2 , 3
Chọn: + chiều cao của bồn: h = 2,5 m + chiều cao bảo vệ : hbv = 0,5 m
-* chiều cao xây dựng: H = h + hbv = 3 m - Đường kính bồn tạo áp:
D = = 1,6 (m)
- Lưu lượng khí cung cấp:
-=0,03 => A = 0,032)
s
Trong đó: S- lượng cặn tách ra trong 1 phút, gam . Qh,b= 1550 . — = 4650 (g/phút)
60
=> Lưu lượng khí cung cấp: A= 0,03 X 4650 = 139,5 ( 1/phút) Chọn máy nén khí có công suất N = 7,5HP
- Tính bề dày thân, nắp, đáy cho bồn tạo áp:
+ Chọn vật liệu bình: thép CT3
+ ứng suất kéo: ƠK =380 . 1 o6 (N/m2) + ứng suất cắt: ơ = 240.106 (N/m2) + Tốc độ gỉ :0,06 mm/năm;
GVHD: PGS.TS NGUYÊN ĐỨCCẢNH
SVTH : NGÔ THỊ KIM HUỆ
Tính toán thiết kế hệ thông XLNT Công Ty cổ Phần Giấy An Bình (Hệ thông sx mới)
+ Chiều cao nước trong bình: H|v = 2,5 m.
■Bề dày của thân áp lực
s- D >- p
2{ơ\ph -p
+ c
Trong đó:
Dt = đường kính trong của bình áp lực, Dt = 1,6 m;
(ph = hệ sô" hàn, chọn (ph - 0,95; p = áp suất tính toán trong thiết bị
p= pk+ p„ = pk+ p g H|V = 517 + 9,81 .1000.2,5.10'3= 542(Kpa) ( pn : áp suất thuỷ tỉnh)
[cr] =ứng suâ"t cho phép của thép.
=> + nk -2,6 + nc =1,5 k l = ỉi k r= ii V " k J 6 2,6 =146.106 (N/m2) k ] = n k ỉ = r i \nc J = 1.240,10< =160 ,106 (N/m2) 1,5
Lây giá trị nhỏ nhâ"t trong 2 kết quả vừa tính để tính toán => [ơ]= 146. 106(N/m3)
- c - hệ sô bổ sung bề dày tính toán:
c — C] + C2 + C3
Ci: hệ sô ăn mòn hoá học, C2 =lmm; : hộ sô" ăn mòn cơ học, C2 = 0;
: hệ sô" bổ sung do dung sai, C 3 = 1,5 mm. - C = 1+0+ 1,5 = 2,5 (mm)
Tính toán thiết kế hệ thông XLNT Công Ty cổ Phần Giấy An Bình (Hệ thông sx mới)
=> Vì .cph =1ỂỂI15_> 0,95 = 256 >25 nên có thể bỏ qua đai lương p ở mẫu sô"
p 542.103
trong công thức tính bề dầy thân.
=>bề dày thân của bình áp lực:
1600x 103.542 „ r , V
s = r 1— + c = -—- ---—7——— + 2,5= 5,6 (mm).
2[ơ]ph 2 X 146.10 X 0,95
Chọn s = 6 mm
_ Kiểm tra ứng suất cho phép ở bên trong thiết bị:
Ap suâ"t tính toán cho phép ở bên trong thiết bị:
2-H
<phị S - C a ) _ 2x146.1 o 6 X 0,95 X (6 -1)
D' + ( S - Ca) 1600 + (6-l)
= 0,86.1 o6(N/m2) = 860{ K P a ) > P = 3 Ì6,5( K P a )
Nghĩa là bài toán thoả.
■Tính bề dày đáy, nắp ịelỉp) của bình áp lực:
s= +c
2.[ơ].ạ>- p
Trong đó:
P- áp suâ"t tính toàn trong thiết bị, N/mm2;
[ơ] - ứng suâ"t cho phép khi kéo của vật liệu làm đáy,N/mm2;
D2
h _ D2
Đôi với đáy tiêu chuẩn: -77- = 0,25 và do đó Rt =---— = D.
Ht Chiều sâu của phần elip của đáy đo theo mặt trong của đáy.
[crl 146.106 ^
Vì - .0,95 =256> 25
GVHD: PGS.TS NGUYÊN ĐỨCCẢNH
SVTH : NGÔ THỊ KIM HUỆ
S ~ Ca = 6-1 =3.10~3 <0,125
D, 1,6.103
Tính toán thiết kế hệ thông XLNT Công Ty cổ Phần Giấy An Bình (Hệ thông sx mới)
0 542.10'xl.6.103 ^ ^ => s = -- -——— + c = 3.13 + c
2 X146.1 o6 X 0,95
Chọn c giông như phần tính bề dày thân, c=2,5(mm)
=> S = 3,13 + 2,5 = 5,63 (mm)
Chọn s= 6 (mm). - Kiểm tra:
- Ap suất tính toán cho phép ở bên trong thiết bị:
-H^ ( S - C a ) = 2xl46.106 xỌ!95x(6-l) = 0864106( N / t r Ị 2 ) = s64(KPa) >p = 542(KPa)
Nghĩa là bài toán thoả.
■Tính chân đỡ bình áp lực:
Tính khôi thiết bị bằng cách tra các thông sô" trong bảng trong sổ tay quá trình và thiết bị hoá chất (tập 2 )
- Khối lượng thân:
m,há „=^(ơ;-ữ;).D
Trong đó:
Dn -đường kính ngoài của thân,
Dn =D( +2S =1,6 +2.6.10' 3 =1,612 (m)
Chọn Dn = 1,62 m
Dt - đường kính trong của thân, Dt =1,6 (m)
GVHD: PGS.TS NGUYÊN ĐỨCCẢNH
SVTH : NGÔ THỊ KIM HUỆ
mnắp=mdáy =27,l(kg)
- Khối lượng bích nắp và bích đáy:
mbích = 2 X — X (1,032 -0,082)X 0,018 X 7850 = 216,12(£g)
- Khối lượng bích của ống dẫn:
mbích = 2 X - X (0,1852 - 0,082) X 0,018 X 7850 = 12,35(Ấrg)
- khối lượng nước:
mnước=v.p =6 xiooo =6000 (kg)
- tải trọng tác dụng lên một chân dở:
GÌ.g
z
Trong đó:
Z- số lượng chân đờ;
^4max — nithân rn<Jáy "t” rnnắp rnbích "t" ^bich ống "t" fílnước—595 + 2. 27,1 + 216,12 + 12,35 +
6000 =6877 (kg)
GVHD: PGS.TS NGUYÊN ĐỨCCẢNH
SVTH : NGÔ THỊ KIM HUỆ
Tính toán thiết kế hệ thông XLNT Công Ty cổ Phần Giấy An Bình (Hệ thông sx mới)
+ Chiều cao bảo vệ : hbv = 0,3 m
- Diện tích bề mặt của bể:
ọ h
Chọn chiều dài X chiều rộng = 5,8 X 5,8(m)