NGHIÊN cứu và THIẾT kê hệ THỐNG xử lý nước THẢI CÔNG đoạn XEO GIẤY

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ

HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG ĐOẠN XEO GIẤY

Trang 2

I-ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay,ngành công nghiệp giấy đang tăng trưởng nhanh chóng và đóng góp vào tiến trình phát triển chung của nền kinh tế xã hội.Tuy nhiên, theo đánh giá của Ban chỉ đạo Quốc gia về nước sạch Bộ Tài nguyên và Môi trường thì ngành công nghiệp giấy lại là 1 trong những ngành gây ô nhiễm trầm trọng, đặc biệt đối với nguồn nước.Vì vậy song song với việc kế hoạch doanh nghiệp,1 bài toán khác đặt ra cho ngành giấy là phải xử lý tốt các chấtthải, giảm ô nhiễm và bảo vệ môi trường

Theo thống kê,cả nước có gần 500 trăm doanh nghiệp sản xuất

giấy.Trong đó chỉ có khoảng 10% doanh nghiệp đạt tiêu chuẩn môi trường cho phép.Hầu hết,cấc nhà máy đều không có hệ thống xử lý nước thải hoặc

có nhưng chưa đạt yêu cầu.Vì thế,tình trạng gây ô nhiễm môi trường do sản xuất giấy gây ra là vấn đề được nhiều người quan tâm

So với nhiều ngành sản xuất khác thì ngành giấy có mức ô nhiễm cao và dễ gây tác động đến con người,môi trường xung quanh từ nguồn nước thải xử lý không đạt yêu cầu.Nước thải sản xuất giấy và bột giấy có PH=9-10.BOD,COD cao có thể lên đến 700mg/l và 2500mg/l:hàm lượng chất rắn lơ lửng cao gấp nhiều lần giới hạn cho phép.Đặc biệt nước có chứa

cả kim loại nặng, dịch đen,phẩm màu,xút,các chất đa vòng thơm,clo hóa là những chất có độc tính sinh học cao và có nguy cơ gây ung thư,khó phân hủy trong môi trường

Với vấn đề ô nhiễm nước thải do sán xuất giấy gây ra thì việc thiết

kế hệ thống xử lý nước thải hợp lý ,đạt hiệu quả cao là điều rất cần thiết

II-ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG ĐOẠN XEO GIẤY

Nước thải từ công đoạn xeo giấy chủ yếu chứa sơ sợi mịn,bột giấy ở dạng lơ lửng và các chất phụ gia như nhựa thông,phẩm màu,cao lanh

-Công suất thải nước: 3000 m3/ngày đêm

-Thành phần nước thải đầu vào xử lý

Trang 3

Chỉ tiêu Đơn vị đo Giá trị

-Chỉ tiêu chất lượng nước thải đầu ra ; QCVN 40:2011

- Các thông số cần xử lý :BOD5,COD,SS,độ màu Xử lý đạt loại B

- Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý

Bể Aeroten

Trang 4

Bùn tuần hoàn

Thiết bị xử lý bùn

Khử trùng

Nguồn tiêp nhận

+Phương án 2:Đặt thêm bể lọc vào sau bể lắng 1 và bể lắng 2

● Phân tich tính hợp lý của các phương án

+ Đối với phương án 1 : Nước thải từ công đoạn xeo giấy sẽ đi qua song chắn rác Tại đây các tạp chất có kích thước lớn được giữ lại mà chủ yếu là

sơ sợi Sau đó nước thải được chứa trong hố thu đến thể tích nhất định sẽ được bơm qua bể điều hòa nhằm mục đích duy trì dòng thải vào ổn định, khắc phục những vấn đề vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây

ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý cuối dây truyền.Từ đây nướcthải tiêp tục được đưa sang bể trộn hóa chất ,tạo bông để loại bỏ cặn lơ lửng

và xử lý một phần chất hữu cơ hòa tan,dùng phèn nhôm để keo tụ.Nước đưa sang bể lắng kêtf hợp với bể phản ứng để tách các chất rắn dạng bột hay sơ sợi Vì công suất thải nước là 3000m3/ngày.đêm nên thiết kế bể keo tụ kết hợp với bể lắng 1 trong cùng 1 bể.Tiếp tục đưa nước sang bể Aeroten để xử

lý các hợp chất hữu cơ hòa tan rồi đưa sang bể lắng 2 để loại bỏ bùn và dùngclo khử trùng cuối cùng thải nước ra nguồn tiếp nhận

+ Phương án 2:Việc thiết kế thêm 2 bể lọc là không cần thiết

Vì: Lượng cặn lơ lửng ,các chất hữu cơ còn lại sau bể lắng 1 có thể

xử lý trong bể Aeroten được và nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn loại B tức là nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nên thêm 2 bể lọc là không cần thiết Như vậy phương án 1 được lựa chọn

III- TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ

1- Bể thu nước

Bể lắng 2

Bể thu bột giấy

Trang 5

 QngàyTB = 3000m3/ngày

 QgiờTB = 125m3/giờ

 Qgiờmax *Kmax= 125*2 =250 m3/giờ

K max =2-3 Chọn K max =2 (Theo bảng 3.1 TCVN 7959:2008)

- Thời gian lưu nước là t=10 phút

- Chọn chiều cao bể ngập nước là ;h =3m

-Chiều cao bảo vệ :hbv= 0,5m

-Chiều cao tộng cộng của bể :H=h + hbv=3,5m

-Chiều dài hố thu nước; L=F/B=5,96/1,4=4,25m

 qmaxs : Lưu lượng lớn nhất giây qmaxs = 0,069 m 3/s

 b : Khoảng cách giữa các khe hở ,b = 16 mm = 0,016 m

 h : Chiều sâu lớp nước qua song chắn h= 0,2 m.( theo Trần văn Nhân và Ngô Thị Nga , giáo trình công nghệ xử lý nước thải)

 K0 :Hệ số tính đến sự thu hẹp của dòng chảy ,K0=1,05

n = max K0

h b V

Trang 6

- Chiều rộng buồng đặt song chắn

Bs = S  (n –1) + b n

Trong đó:

 S : Chiều dày song chắn S = 0,008 m

 n : Số khe hở của song chắn n = 25 khe

 b : Khoảng cách giữa các khe hở b = 16 mm = 0,016 m

2 max

008 , 0 42 ,

Trang 7

hs = 2

81 , 9 2

8 , 0 832 ,

Chọn ls=1,085m (tài liệu xử lý nước thải của PGS.TS Hoàng Huệ)

- Chiều sâu xây dựng đặt song chắn rác

Chọn chiều cao bể ngập nước là ;h =4m

Trang 8

Trong đó;

 QgiờTB : Lưu lượng nước thải trung bình theo giờ QgiờTB = 125m3/giờ

 a : Lưu lượng không khí cấp cho bể điều hòa a = 3,74 m3 khí/m3nước thải (theo W.Wesley Eckenfelder, Industrial Water Pollution Control, 1989)

Lkhí = 125 3,74 = 467,5(m3/giờ)

4- Bể pha hóa chất

-Dùng hóa chất keo tụ ,tạo bông là phèn nhôm liều lượng dùng là 75-250 mg/l(tài liệu Trịnh Xuân Lai ,Nguyễn Trọng Dương ,Xử lý nước thải công nghiệp)

Chọn liều lượng dùng là 150 mg/l=150g/m3

Lưu lượng nước cần xử lý :Q =125 m3/giờ

Vậy lượng hóa chất cần dùng là: V = aQ=150*125=1875g/giờ

- Dung tích bể hòa trộn

W1 = 10Q4n BP

Trong đó

 Q : Lưu lượng nước xử lý Q = 3000 m3/ngày = 125 m3/giờ

 P : Liều lượng hóa chất cho vào P = 150 mg/L = 150 g/m3

 n : Thời gian giữa 2 lần hòa trộn Chọn theo lưu lượng nướcthải, khi lưu lượng nước thải 1200 – 10.000 m3/ngày n = 12giờ

 B : Nồng độ dung dịch B = 15% (tiêu chuẩn 10 – 17%)

  : Khối lượng riêng của dung dịch lấy 1 T/m3

Trang 9

 t : Thời gian lắng t = 2 giờ = 7200 s

 V2 : Vận tốc của nước trong vùng lắng (vân tốc nước dâng )



 60

Trang 10

 Q : Lưu lượng nước xử lý Q = 125 m3/giờ

 V2 : Vận tốc của nước trong vùng lắng (vân tốc nước dâng) V2  0,7 mm/s = 0,710-3 m/s

 h1 : Chiều cao ống trung tâm h1 = 4,5 m

 h2 : Khoảng cách từ miệng lọc của ống trung tâm đến tấm chắn hìnhnón Thường chọn h2  0,25 – 0,5 m, chọn h2  0,3 m

 h3 : Chiều cao lớp nước trung hòa h3  0,3 m

Trang 11

 Rss Hiệu quả khử SS biểu thị bằng %

 a, b : Hằng số thực nghiệm chọn theo bảng 4 –5, Trịnh Xuân Lai Lấy a = 0,0075 và b = 0,014

 t : Thời gian lưu nước t = 2 giờ

R SS 0,007520,0142= 56,34 %

- Hiệu quả khử BOD5

RBOD=t/a+bt =34,48 %

Trong đó

 Rss Hiệu quả khử BOD5 biểu thị bằng %

 a, b : Hằng số thực nghiệm chọn theo bảng 4 –5, Trịnh Xuân Lai Lấy a = 0,018 và b = 0,020

 t : Thời gian lưu nước t = 2 giờ

- Lượng bùn sinh ra mỗi ngày

G=56,34% 456 mg/l  10-6 kg/mg  3000m3/ng.đ 1000l/m3 G=770,73 kg/ngày

- Thể tích bùn sinh ra mỗi ngày

Vbuøn GC

Trong đó

 G : Lưu lượng bùn mỗi ngày

 C : Hàm lượng chất rắn trong bùn nằm trong khoảng 40 – 120 g/L =

40 – 120 kg/m3 , lấy trung bình C = 80 kg/m3

Vbùn =9,63 (m3/ngày)

6- Bể Aeroten

 Lưu lượng nước thải Q = 3000 m3/ng.đ = 125 m3/giờ

 Hàm lượng BOD5 ở nước đầu vào 298,77 mg/L

 Hàm lượng COD ở đầu vào 576,75 mg/L

 Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn loại B

o BOD đầu ra 50 mg/L

Trang 12

o Cặn lơ lửng ở đầu ra SSra = 60 mg/L (thấp hơn tiêu chuẩn loại B) gồm

có 65% là cặn có thể phân hủy sinh học

 Nước thải vào bể Aeroten có hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi

= 0,7 (Độ tro của bùn hoạt tính Z = 0,3)

 Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn (tính theo chất rắn lơ lửng) 10.000 (mg/L)

 Nồng độ chắt rắn lơ lửng bay hơi hay bùn hoạt tính (MLVSS) được đuy trì trong bể Aeroten là : X = 3200 (mg/L)

 Tuổi của bùn c = 10 ngày

 Hệ số chuyển hóa của BOD5 và BOD20 (BOD hoàn toàn) là 0,68

 Hệ số phân hủy nội bào kd = 0,072 (ngày-1)

 Hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại Y = 0,4045

 Loại bể: Bể Aeroten khuấy trộn hoàn chỉ

- Xác định nồng độ BOD5 trong nước thải đầu ra

- Sơ đồ làm việc của hệ thống

Qe, S, Xe

Qr, Xr, S

Qw, Xr

Trang 13

 X, Xr, Xe : Nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aeroten, nồng độ bùn tuần hoàn và nồng độ bùn sau khi qua bể lắng II, mg/L.

 BOD5 hòa tan đi ra từ bể Aeroten là S, mg/L

 BOD5 chứa trong cặn lơ lửng đầu ra được xác định như sau:

o Lượng cặn có thể phân hủy sinh học có trong cặn lơ lửng đầu ra: 0,65  60 = 39 (mg/L)

o Lượng oxy cần cung cấp để oxy hóa hết lượng cặn có thể phân hủy sinh học là:: 39 (mg/L)  1,42 (mg O2/mg tế bào) = 55,38 mg/L

= = 95,87 %

- Hiệu quả xử lý toàn bộ

EO = 83,26 %

● Thể tích bể Aeroten

Trang 14

V = (1( ))

c d

o c

k X

S S QY

●Lượng bùn thải ra mỗi ngày

Px = Yobs  Q  (So - S) = 0,235  3000  286,43  10-3 = 201,93 (kg/ngày)Tổng lượng cặn lơ lửng sinh ra trong mỗi ngày

Ta biết

MLSS

MLVSS

= 0,7  MLSS = MLVSS0,7Pxl = 0P,x7 = 288,47(kg)

- Lượng cặn hàng ngày phải xử lý

Pxẩ = Pxl – Q  60  10-3 = 288,47 – 3000  60  10-3 = 108,47(kg/ngày)Lượng bùn dư giữ lại ở bể lắng đợt II được xác định từ phương trình xác định tuổi bùn

Trang 15

c =

e e

X

X Q VX θ

θ



Trong đó

 V : Thể tích bể Aeroten V = 631,51 m3

 X : Nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aeroten X =3200 mg/L

 c : Thời gian lưu bùn c = 10 (ngày)

 Qe : Lưu lượng nước thải ra khỏi bể lắng đợt II

 Xe : Nồng độ chất rắn bay hơi ở đầu ra của hệ thống Xe = 0,7  SSra



Qr = 2479,6 m3/ngày

●Tính lượng oxy cần cung cấp cho bể Aeroten

- Lượng oxy cần thiết trong điều kiện tiêu chuẩn

OCo = 1 , 42 P x

f

) S S (

s

C C

C



Trong đó

Trang 16

 Cs : Nồng độ bão hòa oxy trong nước ở nhiệt độ làm việc Cs = 9,08 mg/L

 CL : Lượng oxy hòa tan cần duy trì trong bể CL = 2 mg/L

→ OCt = 1227,4 (kg O2/ngày)

● Kich thước của bể Aeroten

Chiều sâu chứa nước của bể h = 4 m

Chiều dài bể L =19 m

Chiều rộng bể B = 7,4 m

Chiều cao dự trữ trên mặt nước 0,5 m

Chiều cao tổng cộng của bể H = h + 0,5 = 4,5 m

0 V C

)CC α)C Q(1

Trong đó

 Q : Lưu lượng nước xử lý

 C0 : Nồng độ bùn duy trì trong bể aerotank (tính theo chất rắn lơ lửng) C0 = 3200/0,7 = 4571 mg/L = 4571 g/m3

Trong đó

o CL : Nồng độ cặn tại mặt cắt

6

10 max

Trang 17

- Xác định chiều cao của bể

Chọn chiều cao bể H = 4,2 m, chiều cao dự trữ trên mặt thoáng h1 = 0,5 m Chiều cao cột nước trong bể 3,7 m

- Thời gian lưu nước trong bể

- Ngăn chứa bùn bao gồm 2 ngăn : ngăn chứa bùn tuần hoàn và ngăn chứa

bùn dư Lưu lượng bùn nén ngăn chứa bùn tuần hoàn là 2504,96 m3/ngày trong đó lượng bùn tuần hoàn là 2479,6 m3/ngày

lượng bùn chảy tràn sang ngăn chứa bùn dư là 25,36 m3/ngày ,thời gian

Trang 18

lưu tại ngăn chứa bùn tuần hồn là 10 phút và thời gian lưu tại ngăn chứa bùn dư là 2 ngày.

- Thể tích ngăn chứa bùn tuần hồn

V1 = 17,22 m3

- Thể tích ngăn chứa bùn dư

V2 = 25,362 =50,72 m3

-Kích thước ngăn chứa bùn tuần hồn LBH = 4,21,23,5

-Kích thước ngăn chứa bùn dư LBH = 4,23,53,5

9.Bể khử trùng

- Lượng Clo cần thiết để khử trùng nước thải

V = aQ

Trong đĩ

 a : Liều lượng Clo hoạt tính là g=3g/m3 =3.10-3 kg/m3

 Q : Lưu lượng nước thải cần xử lý Q=125 m3/giờ

V = 310-3125= 0,375 kg/giờ

- Chọn thời gian lưu nước trong bể là 2 giờ

- Thể tích bể điều hịa

W = QgiờTB T = 1252 = 250(m3)

Trang 19

10-Bể nén bùn

- Lượng bùn hoạt tính dư từ bể lắng II : 108,47 (kg/ngày)

- Lưu lượng bùn xả hang ngày từ bể lắng II : 25,36 (m3/ngày)

- Hàm lượng bùn hoạt tính dư : P = 9,98 (kg/m3)

- Lưu lượng nước tách ra từ bể nén bùn

qx =

2

2 1

100 P

P P q





Trong đó

 P1 : Độ ẩm ban đầu của bùn P1 = 99,002%

 P2 : Độ ẩm của bùn sau khi nén P2 = 95 %

 q : Lưu lượng bùn xả hàng ngày q = 25,36 m3/ngày

qx = 20,3 (m3/ngày) = 0,85 (m3/h)

- Diện tích phần nén bùn của bể

F1 = q x v

 6 , 3

q



Trong đó

 q : Lưu lượng nước dẫn vào bể q = 25,36 m3/ngày

 v2 : Vận tốc chuyển động của bùn trong ống trung tâm v2 = 0,1 m/s

 v1 : Vận tốc của nước bùn trong vùng lắng của bể nén đứng v1

Trang 20

 q : Lưu lượng bùn dư dẫn vào bể q = 0,85 m3/h

 t : Thời gian giữa 2 lần lấy bùn t = 8 h

 h1 : Chiều cao phần lắng h1 = 2,16 m

 h2 :Ciều cao phần chứa bùn h2 = 0,28 m

 h3 : Chiều cao phần trung hòa, lấy h3 = 0,3 m

 h4 : Chiếu cao dự trữ h4 = 0,5 m

 h5 : Khoảng cách giữa ống trung tâm và tấm lá chắn = 0,25 m

H = 2,16 + 0,28 + 0,3 + 0,5+ 0,25 = 3,49 (m)Chọn chiều cao bể H = 3,5 m

11- Lọc ép dây đai

- Hàm lượng bùn hoạt tính sau khi nén C = 50 kg/m3

- Lưu lượng cặn nén lọc ép dây đai

qb =

2

1 P 100

P 100 q





 Trong đó

 q : Lưu lượng bùn dư dẫn vào bể q = 0,85 m3/h

- Chọn năng suất băng tải là 120 kg/m Vậy chiều rộng băng tải là

b = 35,625/120= 0,3(m)

Trang 21

Chọn máy có chiều rộng băng tải là 0,5m và năng suất là 120 kg/giờ

Định dạng
Số trang	21
Dung lượng	356 KB