Thiết kế máy ép bùn tách nước dạng ly tâm

TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong quy trình xử lý nước thải, xử lý bùn thải tuy là bước cuối cùng nhưng là bước xử lý bắt buộc phải thực hiện. Trước đây, người ta xử lý bùn thải bằng cách dùng sân phơi bùn. Ngày nay, Việt Nam và hầu hết các nước trên thế giới đều xử lý bùn thải bằng cách sử dụng máy ép bùn. Tuy nhiên, các loại máy ép bùn nhập khẩu vào Việt Nam thường có giá thành rất cao. Bên cạnh đó các khó khăn do thiếu hụt linh kiện chính hãng khi sửa chữa bảo dưỡng cũng là các trở ngại nghiêm trọng đến quá trình xử lý bùn thải cho các nhà máy.Nội dung của luận văn chủ yếu tập trung vào phân tích lựa chọn phương án thiết kế cho máy ép bùn tách nước dạng ly tâm. Tính toán thiết kế để tối ưu hóa công suất máy. Lựa chọn bộ truyền động, vật liệu, thiết kế hệ thống điện. Tổ chức luận văn gồm 6 chương được trình bày theo thứ tự sau: Chương 1. Tổng quan về việc xử lý bùn trong nước thải công nghiệp. Các loại nước bùn thải có thể ép tách xử lý trong công nghiệp Chương 2. Tổng hợp, phân tích ưu nhược điểm của các loại máy ép bùn trong thị trường. Tìm hiểu nguyên lý hoạt đông, cơ cấu truyền tải tách bùn. Chọn ra phương án thiết kế tối ưu phù hợp với yêu cầu đề ra. Chọn phương án truyền tải bùn sau khi tách ép để vận chuyển. Chương 3. Phân tích lực tác dụng lên bình ly tâm, tính toán thiết kế cơ cấu bình. Tính toán các bộ truyền động cơ máy, thiết kế các chi tiết máy. Chương 4. Thiết kế hệ thống điện

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Trong quy trình xử lý nước thải, xử lý bùn thải tuy là bước cuối cùng nhưng là bước xử lý bắt buộc phải thực hiện Trước đây, người ta xử lý bùn thải bằng cách dùng sân phơi bùn Ngày nay, Việt Nam và hầu hết các nước trên thế giới đều xử lý bùn thải bằng cách sử dụng máy ép bùn Tuy nhiên, các loại máy ép bùn nhập khẩu vào Việt Nam thường có giá thành rất cao Bên cạnh đó các khó khăn do thiếu hụt linh kiện chính hãng khi sửa chữa bảo dưỡng cũng là các trở ngại nghiêm trọng đến quá trình xử lý bùn thải cho các nhà máy.Nội dung của luận văn chủ yếu tập trung vào phân tích lựa chọn phương

án thiết kế cho máy ép bùn tách nước dạng ly tâm Tính toán thiết kế để tối ưu hóa công suất máy Lựa chọn bộ truyền động, vật liệu, thiết kế hệ thống điện

Tổ chức luận văn gồm 6 chương được trình bày theo thứ tự sau:

Chương 1 Tổng quan về việc xử lý bùn trong nước thải công nghiệp Các loại nước bùn thải có thể ép tách xử lý trong công nghiệp

Chương 2 Tổng hợp, phân tích ưu nhược điểm của các loại máy ép bùn trong thị trường Tìm hiểu nguyên lý hoạt đông, cơ cấu truyền tải tách bùn Chọn ra phương án thiết kế tối

ưu phù hợp với yêu cầu đề ra Chọn phương án truyền tải bùn sau khi tách ép để vận chuyển

Chương 3 Phân tích lực tác dụng lên bình ly tâm, tính toán thiết kế cơ cấu bình Tính toán các bộ truyền động cơ máy, thiết kế các chi tiết máy

Chương 4 Thiết kế hệ thống điện

Chương 5 Vận hành máy và bảo trì, bảo dưởng

Chương 6 Kết luận và phương hướng phát triển

LỜI CẢM ƠN!

Ba tháng thực hiện ngắn ngủi là cơ hội cho em tổng hợp và hệ thống hóa lại nhữngkiến thức đã học, đồng thời kết hợp với thực tế để nâng cao kiến thức chuyên môn Tuy thời gian có hạn, nhưng qua quá trình làm luận văn, em đã được mở rộng và tiếp thu rất nhiều kiến thức về thiết kế Từ đó em nhận thấy, việc làm luận văn nó giúp sinh viên xâydựng nền tảng lý thuyết được học ở trường vững chắc hơn Trong quá trình nghiên cứu,

từ chỗ còn bở ngỡ cho đến thiếu kinh nghiệm, em đã gặp phải rất nhiều khó khăn nhưng với sự giúp đỡ tận tình của quý thầy cô khoa Cơ Khí đặc biệt là thầy hướng dẫn Trương Quốc Thanh và sự nhiệt tình của các thầy Bộ môn Kỹ thuật chế tạo đã giúp em có được những kinh nghiệm quý báu để hoàn thành bài luận Em xin chân thành cám ơn

Một lần nửa em cũng xin gửi lời cám ơn chân thành đến:

Ban giám hiệu trường Đại học Bách Khoa, quý thầy cô khoa Cơ Khí Bộ môn Chế Tạo Máy đã tận tâm giảng dạy và truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho

em

Đặc biệt, em xin cán ơn thầy:Trương Quốc Thanh , người đã tận tình hướng dẫn

em hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Vì thời gian và kiến thức còn hạn hẹp nên bài luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong sự góp ý của quý thầy cô và để em rút kinh nghiệm và hoàn thành tốt hơn Em xin chân thành cám ơn!

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

TÓM TẮT LUẬN VĂN i

LỜI CẢM ƠN! ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH HÌNH ẢNH v

DANH SÁCH BẢNG BIỂU vi

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ BÙN TRONG NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 1

1.1 Các loại bùn trong có thể ép tách trong công nghiệp 1

1.2 Cách xử lý các loại bùn trong công nghiệp 6

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 12

2.1 Các phương án ép tách bùn 12

2.1.1 Phương án 1: Tách bùn bằng ép ly tâm 12

2.1.2 Phương án 2: Ép bùn tách bằng khung bản 14

2.1.3 Phương án 3: Tách bùn bằng trục vít 16

2.1.4 Phương án 4: Tách bùn bằng băng tải 18

2.1.5 Lựa chọn phương án thiết kế 20

2.2 Các phương án truyền tải bùn thải 21

2.2.1 Truyền tải bằng vis tải 21

2.2.2 Truyền tải bằng gầu tải 22

2.2.3 Truyền tải băng tải 24

2.2.4 Truyền tải khí động học 25

2.2.5 Lựa chọn phương án truyền tải 26

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CỤM MÁY VÀ LỰC TÁC DỤNG 27

3.1 Yêu cầu kỹ thuật đầu vào 27

3.2 Phân tích tính toán cấu tạo hình dáng kết cấu, công suất máy 27

3.2.1 Phân tích tính toán cấu tạo hình dáng kết cấu 27

3.2.2 Tính công suất động cơ chính 47

3.3.1 Tính toán các bộ truyền đai 48

3.3.2 Tính toán bulong nối bình ly tâm 53

3.3.3 Tính toán thiết kế đường kính trục đở 59

3.3.4 Tính toán chọn ổ lăn cho trục chính 62

3.3.5 Tính toán thiết kế nối trục đàn hồi cho động cơ vis ép tách bùn 65

3.4 Tính toán vít tải 67

3.4.1 Xác định đường kính vít tải, công suất động cơ 67

3.4.2 Xác định đường trục nối vis tải 69

3.4.3 Tính toán khớp nối cho vis tải 70

3.4.4 Chọn gối đở cho vis tải 72

3.5 Tính toán chọn động cơ gạt bùn và bánh răng 72

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN 77

4.1 Thiết kế sơ đồ giải thuật 77

4.2 Thiết kế mạch động lực 78

4.3 Thiết kế mạch điều khiển 81

CHƯƠNG 5 VẬN HÀNH BẢO DƯỞNG MÁY 83

5.1 Quy trình lắp ráp máy 83

5.2 Cách vận hành điều chỉnh máy 84

5.3 Bảo trì, bảo dưởng máy 84

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN MÁY 86

6.1 Kết quả đạt được 86

6.2 Hạn kế còn tồn tại 86

6.3 Hướng phát triển 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

PHỤ LỤC 88

Phụ lục A: Thông số kỹ thuật động cơ chính( truyền động cho bình ly tâm) 88

Phụ lục B: Thông số kỹ thuật động cơ truyền động vis ép tách bùn 89

Phụ lục C: Thông số kỹ thuật động cơ truyền động vis tải 90

Phụ lục D: Thông số kỹ thuật động cơ truyền động gạt bùn 91

DANH SÁCH HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Mô hình điện tích của hạt bùn 6

Hình 1.2 Quá trình kết tủa của bùn 7

Hình 2.1 Ép tách bùn ly tâm 12

Hình 2.2 Ép tách bùn khung bản 14

Hình 2.3 Ép tách bùn trục vis 16

Hình 2.4 Ép tách bùn băng tải 18

Hình 2.5 Truyền tải bằng vis tải 21

Hình 2.6 Truyền tải bằng gầu tải 23

Hình 2.7 Truyền tải bằng tải 24

Hình 2.8 Truyền tải khí động học 25

Hình 3.1 Nguyên lý bình ly tâm 27

Hình 3.2 Cấu tạo bình ly tâm 32

Hình 3.3 Giải thích mô hình bình ly tâm 33

Hình 3.4 Mô hình vận chuyển bùn 36

Hình 3.5Mô hình kết cấu thiết kế bình ly tâm 44

Hình 3.6 Mô hình kết cấu thiết vis ép tách bùn 44

Hình 3.7 Phân bố khu vực bình ly tâm 45

Hình 3.8 Bánh đai lớn 52

Hình 3.9 Bánh đai nhỏ 52

Hình 3.10 Kết cấu lắp bulong 56

Hình 3.11 Kết cấu lắp bulong 58

Hình 3.12 Sơ đồ lực tác dụng lên trục 60

Hình 3.13 Phân tích lực tác dụng lên trục 60

Hình 3.14 Biểu đồ Momen của trục 61

Hình 3.15 Trục trước bình ly tâm 62

Hình 3.16 Trục sau bình ly tâm 62

Hình 3.17 Lực trên ổ lăn 64

Hình 3.18 Sơ đồ khớp nối đàn hồi 65

Hình 3.19 Sơ đồ phân tích lực mà biểu đồ momen 69

Hình 3.20 Sơ đồ khớp nối đàn hồi 70

Hình 3.21 Gối đở vòng bi 72

Hình 4.1 Sơ đồ gải thuật 77

Hình 4.2 Mạch động lực 78

Hình 4.3 Kết cấu rơ le nhiệt 79

Hình 4.4 Mạch điều kiển 82

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Bảng lựa chọn nguyên lý phù hợp 20

Bảng 2.2 Bảng lựa chọn phương án truyền tải 26

Bảng 3.1 Bảng thông trong lồng quay ly tâm 32

Bảng 3.2 Thông số cơ bản bình ly tâm 43

Bảng 3.3 Các thông số bộ truyền đai 52

Bảng 3.4 Các kích thước của khớp nối vis ép tách bùn 66

Bảng 3.5 Các kích thước của vòng đàn hồi 66

Bảng 3.6 Các kích thước của khớp nối của động cơ và vis tải 70

Bảng 3.7 Các kích thước của vòng đàn hồi 70

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ BÙN TRONG NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

1.1 Các loại bùn trong có thể ép tách trong công nghiệp

Trong quá trình xử lý nước, các thành phần rắn ô nhiễm được ép tách trong nước thải

ra môi trường bao gồm

- Các hạt vật chất tự nhiên hoặc đến từ quá trình xử lý hóa lý

- Các vi sinh vật dư thừa đến từ quá trình xử lý chất hữu cơ hòa tan

- Chất khoáng không phân hủy sinh học

Tất cả các thành phần này bị lơ lửng ở dạng cô đặc ít nhiều và chất lỏng tạo thành được gọi là bùn

đi khử nước: bùn sinh học dư thừa; một phần của nó được tuần hoàn để duy trì quần thể

vi khuẩn trong hỗn hợp nước thải

Hàm lượng chất rắn lơ lững : khoảng 70% đến 80%.Hàm lượng chất rắn khô thấp: 7 g/l đến 10 g/l

Khả năng khử nước ở mức trung bình Nó phụ thuộc một phần vào chất lơ lững (càng caothì việc khử nước càng khó)

- Bùn phân hủy:

Bùn được phân hủy thường có thành phần chất hữu cơ bị phân hủy do vi khuẩn hoạc điềukiện môi trường Sự ổn định này được thực hiện trên bùn sinh học hoặc bùn hỗn hợp Nó

có thể xảy ra dưới các nhiệt độ khác nhau (ưa nhiệt hoặc không ưa nhiệt) và có hoặc không có sự hiện diện của oxy (hiếu khí hoặc kỵ khí) Sau bước ổn định này, các đặc tínhcủa bùn là:

Khả năng khử nước tốt

- Bùn hóa lý:

Loại bùn này là kết quả của quá trình xử lý hóa lý nước thải tụ Nó bao gồm các cặn, kết tủa được tạo ra từ quá trình xử lý hóa học (chất đông tụ và / hoặc chất tạo keo) Đặc điểm của loại bùn này là kết quả trực tiếp của các hóa chất được sử dụng (khoáng chất hoặc chất đông tụ hữu cơ) của các chất ô nhiễm trong nước

- Bùn khoáng:

Tên này được đặt cho bùn thải được tạo ra trong các quá trình khoáng sản như khai thác

đá hoặc các quá trình hưởng lợi từ khai thác Bản chất của chúng thực chất là các hạt khoáng có kích thước khác nhau (bao gồm cả đất bị nước hòa tan) Chúng có thể dể dàng tách bằng cách tự lắng động

 Các thông số ảnh hưởng đến khả năng khử nước của bùn:

Một số thông số liên quan đến bùn sẽ ảnh hưởng đến khả năng khử nước dễ dàng của nó.Trong số này, những cái chính là:

- Nồng độ (g/l):

Được đo bằng g/l nồng độ của bùn sẽ ảnh hưởng:

Sự kết hợp của chất tạo bông Nồng độ bùn càng cao thì dung dịch keo tụ càng khó trộn lẫn (ngay cả ở nồng độ chất keo tụ thấp) Giải pháp cho vấn đề này là: sau khi pha loãng chất keo tụ, bơm chất keo tụ ngược dòng, nhiều điểm bơm chất keo tụ, sử dụng máy trộn

Hàm lượng chất hữu cơ có thể so sánh với hàm lượng chất rắn lơ lứng trong nước(TSS là viết tắt của Total suspended solids, nghĩa là tổng chất rắn lơ lửng) TSS càng cao thì việc khử nước càng khó Độ khô đạt được sẽ thấp, cơ tính thấp và tiêu hao chất tạo bông cao Khi TSS của bùn cao, nên thêm bước làm đặc trong quá trình để đạt được hiệu quả khử nước tốt hơn

 Hóa chất sử dụng trong việc xử lý bùn

- Muối sắt:

Ferric Chloride và Iron Chloro-Sulfate chủ yếu được sử dụng cùng với vôi để xử lý bùn trước khi ép lọc Chúng cho phép khả năng lọc tốt hơn bằng cách làm đông tụ các chất keo (do đó làm giảm hàm lượng nước liên kết) và bằng cách tạo bông vi mô của các chất kết tủa (hydroxit) Liều lượng cho muối sắt là từ 3% đến 15% hàm lượng khô, tùy thuộc vào chất lượng của bùn Có xu hướng liên kết muối sắt với chất kết tụ hữu cơ (cation) để giảm khối lượng bùn tạo ra so với quy trình muối sắt + vôi cổ điển

- Vôi

Vôi làm chất điều hòa chỉ được sử dụng cùng với muối sắt trong các ứng dụng máy ép lọc Nó mang lại tính chất khoáng cho bùn và tăng cường các đặc tính cơ học của nó (khảnăng lọc cụ thể cao hơn) Liều lượng cho vôi là từ 15% đến 40% hàm lượng khô

- Hóa chất hữu cơ:

Chất tạo bông cation đại diện cho phần lớn các hóa chất được sử dụng trong quá trình khử nước bùn

Sự hình thành các bông cặn gây ra sự giải phóng nước Do đó, nước này sẽ dễ dàng được loại bỏ trong bước khử nước

 Các thông số của các hóa chất hữu cơ sẽ ảnh hưởng đến quá trình khử nước:Chất keo tụ hữu cơ được đặc trưng bởi năm thông số chính:

- Loại điện tích (+ hoặc -):

Loại điện tích của chất keo tụ được chọn tùy theo loại hạt Nói chung sự lựa chọn tuân theo mô hình dưới đây:

Chất keo tụ anion (-) để bắt các hạt khoáng

Chất keo tụ cation (+) để bắt các hạt hữu cơ

Như thường lệ, chỉ có thử nghiệm trong phòng thí nghiệm mới thực sự có thể xác định được loại điện tích nào thích nghi tốt

- Mật độ (%):

Mật độ điện tích thể hiện số lượng + hoặc - điện tích cần thiết để có được quá trình keo tụtốt nhất với liều lượng thấp nhất Mật độ điện tích phụ thuộc vào loại bùn cần xử lý Đối với bùn đô thị, mật độ điện tích này chủ yếu là hàm của hàm lượng Vật chất hữu cơ (OM)trong bùn OM thường được đồng hóa với hàm lượng chất rắn bay hơi (VS) VS càng cao, điện tích cation cần thiết càng cao

- Trọng lượng phân tử :

Về trọng lượng phân tử: là chiều dài của chuỗi polyme, phụ thuộc vào loại thiết bị được

sử dụng để khử nước Đối với máy ly tâm: Loại có trọng lượng phân tử cao đến rất cao làthích hợp nhất do độ cắt cao được áp dụng cho các bông cặn Đối với lọc: Trọng lượng phân tử thấp đến trung bình sẽ được điều chỉnh tốt nhất để có được hệ thống thoát nước tốt

 Cấu trúc phân tử của chất tạo keo:

- Cấu trúc phân tử của chất keo tụ phụ thuộc vào hiệu suất khử nước cần thiết Đối với chất keo tụ cation có:

- Cấu trúc tuyến tính: với liều lượng thấp và hiệu suất tốt khi chọn đúng trọng lượngphân tử

- Cấu trúc phân nhánh: với liều lượng trung bình và hiệu suất thoát nước tuyệt vời

- Cấu trúc liên kết ngang: với liều lượng cao và hiệu suất thoát nước đặc biệt và khảnăng chống cắt

 Các loại monomer sử dụng để tạo kết tủa:

- Loại monome được sử dụng để tổng hợp chất tạo bông cũng ảnh hưởng đến quá trình keo tụ Hai monome cation khác nhau thường được sử dụng:

1.2 Cách xử lý các loại bùn trong công nghiệp

Hình 1.1 Cấu tạo hạt keoNhư chúng ta đã biết, trong bất cứ quá trình xử lý nước nào như: nước mặn, nước thải hay ngầm đều có các hạt cặn, hạt rắn có kích thước khác nhau Để xử lý các chất rắn nầy bằng phương pháp cơ học thì chỉ loại bỏ được các hạt cặn, rắn có kích thước tương đối lớn Còn các hạt cặn, rắn có kích thước nhỏ hơn thì chúng ta phải áp dụng phương pháp keo tụ – tạo bông để loại bỏ Phương pháp nầy được thực hiện trong các bể keo tụ – tạo bông trong thực tế

Trong nước thải, nước mặt thường tồn tại các chất lơ lửng là những hạt keo, có kích thước rất nhỏ có điện tích âm Việc loại bỏ các hạt keo lơ lửng nầy không được thực hiện bằng phương pháp lắng vì chúng không có khả năng tự lắng Các hạt keo có xu hướng đẩy nhau, do cùng điện tích và mang tính hồn loạn trong dung dịch

Các hạt keo được cấu tạo thành 2 lớp Lớp trong cùng có điện tích âm, lớp vỏ phía ngoài có điện tích dương Sự chênh lệch giữa lớp bề mặt hạt keo với dung dịch gọi là thế điện động Zeta Thế điện động Zeta hạt keo càng âm thì hạt keo càng bền

Quá trình keo tụ là quá trình bổ sung các ion mang điện tích trái dấu (điện tích dương) nhằm trung hòa điện tích các hạt keo có trong nước Qua đó, làm trăng thế điện động Zeta, phá vỡ độ bền của hạt keo, ngăn cản sự chuyển động hỗn loạn trong nước.

Hình 1.2 Quá trình kết tủa của bùn(nguồn: https://tincay.com/3-phuong-phap-lam-giam-cod-trong-nuoc-thai-pho-bien/)

Quá trình tạo bông: là quá trình liên kết các cặn với nhau sau khi quá trình keo tụ xảy ra Để thực hiện quá trình này, trong thực tế người ta sử dụng phương pháp khuấy, với tốc độ cánh khuấy nhỏ Qua đó nhằm tăng kích thước, khối lượng bông cặn để bông cặn có thể thắng được trọng lực và lắng xuống

Các yêu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo bông của chất keo tụ trong xử lý nước

1.Trị số PH của nước

- Trị số pH ảnh hưởng rất lớn và nhiều mặt đến quá trình keo tụ, bao gồm:

- Ảnh hưởng tới độ hòa tan nhôm hydroxit

- Ảnh hưởng đến điện tính hạt keo nhôm hydroxit

- Ảnh hưởng đối với chất hữu cơ có trong nước

- Ảnh hưởng đến tốc độ keo tụ dung dịch keo

2 Lượng dùng chất keo tụ

- Quá trình keo tụ không phải là một loại phản ứng hoá học đơn thuần, nên lượng chất keo tụ cho vào không thể căn cứ vào tính toán để xác định Tuỳ điều kiện cụ thể khác nhau và phải làm thực nghiệm chuyên môn để tìm ra liều lượng tối ưu

- Lượng phèn tối ưu cho vào trong nước nói chung là 0.1– 0.5 mg/1, nếu dùng Al2(SO4)3.18H2O thì tương đương 10÷50 mg/l, đối với polymer khoảng 8÷10 mg/1 Nóichung vật huyền phù trong nước càng nhiều, lượng chất keo tụ cần thiết càng lớn Cũng

có thể chất hữu cơ trong nước tương đối ít mà lượng keo tụ tương đối nhiều

3 Nhiệt độ nước

- Khi dùng muối nhôm làm chất keo tụ, nhiệt độ nước ảnh hưởng lớn đến quá trình keo tụ Khi nhiệt độ nước thấp (<50C ), bông phèn sinh ra to và xốp, chứa phần nước nhiều lắng xuống rất chậm nên hiệu quả kém

- Khi dùng phèn nhôm sunfat tiến hành keo tụ nước thiên nhiên với nhiệt độ nước thấp nhất là 25÷30°C Khi dùng muối sắt làm chất keo tụ, ảnh hưởng của nhiệt độ tới quátrình keo tụ là không lớn

4 Tốc độ hỗn hợp của nước và chất keo tụ

- Quan hệ tốc độ hỗn hợp của nước và chất keo tụ đến tính phân bổ đồng điều của chất keo tụ và cơ hội va chạm giữa các hạt keo cũng là nhân tố trọng yếu ảnh hưởng đến quá trình keo tụ Tốc độ khuấy tốt nhất là chuyển từ nhanh sang chậm Khi mới cho chất keo tụ vào nước phải khuẩy nhanh, vì sự thuỷ phân của chất keo tụ trong nước và hình

thành chất keo tụ rất nhanh Cho nên phải khuấy nhanh mới có khả năng sinh thành lượnglớn keo hydroxid hạt nhỏ làm cho chúng nhanh chóng khuếch tán đến những nơi trong nước kịp thời cùng với các tạp chất trong nước tác dụng

- Sau khi hỗn hợp hình thành bông và lớn lên, thì không nên khuấy nhanh vì có thể làm vỡ những bông phèn đã hình thành

5 Tạp chất trong nước

- Nếu cho các ion trái dấu vào dung dịch nước nó có thể điều khiển dung dịch keo

tụ Cho nên ion ngược dấu là một loại tạp chất ảnh hưởng đến quá trình keo tụ

6 Môi chất tiếp xúc

- Khi tiến hành keo tụ hoặc xử lý bằng phương pháp kết tủa khác, nếu trong nước duy trì một lớp cặn bùn nhất định, khiến quá trình kết tủa càng hoàn toàn, làm cho tốc độ kết tủa nhanh thêm Lớp cặn bùn đó có tác dụng làm môi chất tiếp xúc, trên bề mặt của

nó có tác dụng hấp phụ, thúc đẩy và tác dụng của các hạt cặn bùn đó như những hạt nhân kết tinh Cho nên hiện nay thiết bị dùng để keo tụ hoặc xử lý bằng kết tủa khác, phần lớn thiết kế có lớp cặn bùn

7 Một số sản phẩm keo tụ

Trong những năm gần đây người ta bắt đầu quan tâm đến việc nghiên cứu điều chếcác hợp chất keo tụ mới nhằm khắc phục hoặc loại bỏ những nhược điểm của chất keo tụ phèn nhôm và sắt truyền thống :

- Giảm độ pH của nước sau xử lý, bắt buộc phải dùng vội để hiệu chỉnh pH dẫn đến chi phí xử lý tăng

- Nồng độ ion tự do tồn dư cao sau xử lý

- Hiệu quả kém hơn khi nước nguồn có độ màu và độ đục cao

- Phải dùng thêm một số phụ gia trợ keo tụ, trợ lắng,

Từ những năm 1980, khoa học đã phát triển và đưa vào sử dụng các chất keo tụ mới là các polymer tan trong nước của nhôm và sắt có anion là Cl- hoặc SO42-, độ acid của nó rất thấp do quá trình thủy phân (có kèm theo tạo H+) đã được thực hiện trong quá trình polymer tạo thành sản phẩm, do đó khi cho các chất keo tụ này vào nước, chúng không cẩn trải qua giai đoạn tạo thành polymer nên tốc độ keo tụ lớn, việc tạo ra kết tủa hydroxid vô định hình rất thuận lợi

Đầu tiên là PAC (polyaluminium chloride) và PFC (polyferric chloride ).Các thử nghiệm đều cho thấy cả PAC và PFC đều đạt hiệu quả xử lý cao về độ đục, kim loại nặng, COD và đều cho thấy khả năng xử lý trội hơn khi ở nhiệt độ thấp và trong việc xử

lý nước thải Tuy nhiên PFC thì không đạt được tính ưu việt gì hơn so với FC (Sắt III chlorua), trong khi PAC thì có nhiều ưu điểm hơn AS ( Nhôm II sulfat )

cả hạt huyền phủ và chất keo tụ đều tích điện dương PAC được sử dụng rộng rãi để thay thế cho phèn nhôm truyền thống ở các nước Nhật, Pháp, Đức, Canada, Mỹ, Trung Quốc, Kinh nghiệm sử dụng PAC cho thấy PAC rất thích hợp cho nước nguồn có độ đục cao, nhiệt độ và độ cứng thấp Ở Việt Nam đã từng bước đưa PAC vào sử dụng từ năm 1995 cho đến nay, PAC làm cho pH của nước ít thay đổi, ít gây ăn mòn thiết bị và đường ống dẫn nước, tốc độ keo tụ nhanh dẫn đến khả năng thu gọn thiết bị, mặt bằng xử lý Sau đó

từ những năm 1990 các công trình nghiên cứu lại tiếp tục rộ lên và lần lượt hàng loạt sản phẩm mới ra đời : PAS ( polyaluminium sulfat ), PASS ( polyaluminium silicate sulfat ), PES ( polyferric sulfat ), PAFS ( polyalumino ferric sulfat ) Các sản phẩm này chưa thấy

có mặt ở Việt Nam nhưng qua tài liệu thu thập cho thấy cả ba đều có ưu điểm giống như PAC là sử dụng ở hàm lượng ít, không cần phải điều chỉnh pH của nước sau xử lý, hoạt lực tốt ở nhiệt độ thấp, loại bỏ triệt để các tạp chất hữu cơ tự nhiên trong nước và nồng độchất keo tụ thừa lại ở trong nước rất ít, thiết bị mặt bằng xử lý thu gọn Do là các sản phẩm mới và điều kiện phản ứng tạo thành các polymer vô cơ này rất khắc nghiệt : đòi hỏi thiết bị, áp suất, nhiệt độ, cho nên giá thành sản phẩm cao hơn nhiều so với các chất keo tụ truyền thống, nhưng bù lại liều lượng sử dụng cũng giảm theo nhiều lần

Cho nên việc lựa chọn chất keo tụ để xử lý nước tùy thuộc vào khả năng kinh tế của từng nơi, từng đơn vị, từng nhà máy, nhưng hầu hết các nhà máy mới thành lập đều chọn sản phẩm mới này để xử lý nước và các ưu điểm trên Sản phẩm chất keo tụ mới này đang có mặt trên thị trường thế giới và Việt Nam Các nhà sản xuất đang không ngừng cải tiến quy trình công nghệ nhằm mục đích nâng cao hàm lượng Al2O trong sản phẩm, đồng thời có thể hạ thấp giá thành sản phẩm

Một số nước thải cần có hệ thống keo tụ tạo bông trong quá trình xử lý như:

- Xử lý nước cấp

- Nước thải thủy sản;

- Nước thải nhà máy gạch men;

- Nước rỉ rác

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Các phương án ép tách bùn

2.1.1 Phương án 1: Tách bùn bằng ép ly tâm

Hình 2.1 Ép tách bùn ly tâm

Chi tiết cấu tạo của máy ép bùn ly tâm

1 Động cơ và truyền động đai

Vật liệu chủ yếu chế tạo máy ép bùn ly tâm là thép không gỉ giúp bảo vệ máy trước bùn thải có tính ăn mòn cao Máy được thiết kế nhỏ gọn nên có thể di chuyển dễ dành, không cần diện tích lớn để đặt máy tại nhà xưởng, công ty.

Phần hệ thống điều khiến của máy được tách riêng với máy, giúp cho nhà máy xí nghiệp dễ dàng đặt ở vị trí sao cho thuận tiện cho nhân công vận hành máy Hộp điều khiến của máy được thiết kế không quá phức tạp, dễ dàng thao tác, đảm bảo cho quá trìnhvận hành của máy diễn ra liên tục, tự động và an toàn

Bộ phận xử lý bùn thải bao gồm các chi tiết quan trọng như lồng quay có nhiệm

vụ chủ yếu để chứa và chộn đều các chất với nhau Ngoài ra, còn có những chi tiết như trục vít, hộp số ổ trục chính, khung để tạo ra lực ly tâm và nén áp suất của chất lỏng để épbùn, tách nước

Bộ phận thu thành phần sau khi xử lí bao gồm bồn thư nước sau khi lọc để chứa nước được tách ra từ bùn và chụp hút bùn để thu bùn thải đưới dạng sền sệt

Nguyên lý hoạt động của máy ép bùn ly tâm:

Các bộ phận như hộp số, lồng quay, trục đầu vào, trục vít, bồn thu nước thải sau quá trìnhlọc, ép, lỗ phân phối, ông cấp liệu, chụp hút bùn, hoạt động nhịp nhàng, phối hợp vớinhau để máy vận hành một cách liên tục, tạo ra thành phẩm bùn thải đã được ép, táchnước

Khi máy ép bùn ly tâm bắt đầu hoạt động, động cơ sẽ dẫn động lồng quay và trục đầu vàogiảm tốc chạy theo các tốc độ lồng qua khác biệt n1 và n2 qua đai truyền dẫn

Lúc này, trục vít tạo ra những sai số vận tốc là số không hề thay đổi so với vận tốc lồngquay khi đang vận chuyển các chất rắn đã được ép Bùn thải ở dạng lỏng sẽ được cho vàomáy qua bình áp lực, van và các đường ống vào, các hạt bùn khô chảy vào lồng quay quaquạt gia tốc

Dưới sự tác động của lực ly tâm, bùn được tách dần ra, nước thải còn lại sau khi đã épbùn đi qua bộ lọc ở dưới đáy lồng quay Khi đó, nước thải thoát ta ngoài sau khi đã chảyqua thùng chứa Còn cặn bùn sẽ được di chuyển từ phễu nhỏ sang phễu lớn hơn bằng trụcquay Ở phễu nhỏ các chất kết tủa được sẽ bị đẩy ra ngoài bằng trục vít, bùn khi vừa đivào phễu lớn sẽ tạo ra các lớp cặn mới và được giữ lại ở chính thiết bị lọc Lớp cặn saukhi bị kết tủa sẽ được đẩy ra ngoài để cô cạn nước, cuối cùng sẽ được éo bằng trục vít ởđằng cuối thùng chứa nước lớn Và cuối cùng, cặn bùn đó sẽ được đẩy ra ngoài

Ưu điểm:

- Hệ thống kín, vệ sinh dễ dàng, đặt máy ở nơi nào cũng ổn

- Chạy liên tục tách bùn, bùn thu được một cách liên tục, không phải dừng máy để tách bùn

- Chỉ cần diện tích nhỏ, do đó tiết kiệm được chi phi liên quan đến cơ sở hạ tầng

- Là loại máy ép bùn có model mới nhất, được sản xuất trên dây chuyền công nghệ cao

- Máy nhỏ họn, dễ sắp xếp nơi đặt máy, đễ di chuyển

- Tuy khó vận hành cần người có trình độ kỹ thuật cao nhưng do chạy bằng nguyên

lý ly tâm lồng quay nên vắt nước nhanh, chạy liên tục

- Có chức năng tự động hóa hoàn toàn, hiệu quả hoạt động được nâng cao

- Chỉ cần ít công nhân đứng máy để vận hành

- Tuổi thọ máy ép bùn ly tâm cao, các chi phí vận hành, bảo hành, bão dưỡng thấp, nên không tốn nhiều chi phí

Nhược điểm:

- Độ khô của bánh bùn thấp

- Chi phí đầu tư cao

- Hoạt động gây tiếng ồn lớn; Tiêu tốn nhiều năng lượng trong quá trình vận hành

2.1.2 Phương án 2: Ép bùn tách bằng khung bản

Hình 2.1 Ép tách bùn khung bảng

Chi tiết cấu tạo của máy ép bùn khung bản

Nguyên lý hoạt động của máy lọc ép bùn khung bản

Máy lọc ép bùn khung bản có cấu tạo bao gồm nhiều bộ phận khác nhau trong đó có vải lọc ép bùn, khung máy,… Máy ép bùn khung bản hoạt động theo nguyên lý sử dụng kết hợp áp suất và sức nén để làm giảm thể tích của chất lỏng Chu trình hoạt động của máy ép bùn khung bản hoàn toàn tự động và diễn ra theo trình tự cố định bao gồm các bước:

- Bước 1: Hệ thống bơm bùn tự động bơm chất lỏng đến bộ phận tiếp theo của máy

- Bước 2: Máy tự động thổi khí, tạo áp suất cùng sức nén để ép và tách nước ra khỏibùn thải thông qua bộ phận vải lọc

- Bước 3: Tự động mở cửa để bùn thải sau khi đã được ép tách nước ra ngoài

Khâu lấy bùn thải ra khỏi máy có thể được thực hiện bằng tay hoặc tự động trước khi máy vận hành cho mẻ bùn thải tiếp theo

Máy lọc ép bùn khung bản cũng như các loại máy ép bùn khác giúp tách các vật thể rắn ra khỏi dung dịch lỏng Thành phẩm bùn thải sau quá trình tách ép có thể mang đi chôn lấp hoặc sử dụng cho các mục đích khác nhau Máy ép bùn ly tâm có thể đáp ứng được việc tách, ép các chất rắn trong nước thải đối với tất cả các hạt chất rắn lơ lửng bằngcách cho tách, nén, lọc các chất rắn có hàm lượng cặn bùn ≤ 10%, hàm lượng nước ≥ 50%, (độ nén ≥ 0.05g/cm3 và đường kính tương ứng của các hạt chất rắn ≥ 5 micromet) Nếu độ nén giữa chất rắn và chất lỏng lớn, máy có thể tách được cả các hạt có đường kính của chất rắn ≥ 2 micromet

Khác với máy ép bùn băng tải, máy ép bùn khung bản vận hành theo từng mẻ, mỗi mẻ

sẽ là một chu kỳ riêng biệt, sau khi kết thúc chu kỳ này sẽ tiến hành chu kỳ kế tiếp Các chu kỳ được thực hiện một cách liền mạch nên máy hoạt động liên tục cho ra các mẻ bùn thải khô, cứng cùng với nước thải đã được tách ra khỏi bùn

Ưu điểm của máy ép bùn khung bản

- Kiểm soát dể dàng độ khô của bùn bánh đầu ra

- Độ khô của bùn đầu ra là tốt nhất so với các loại thiết bị khác

- Chi phí điện năng thấp nhất;

- Chi phí bảo dưỡng, thay thế phụ kiện rẻ nhất.không cần phụ kiện “chính hãng” như máy ly tâm

Nhược điểm máy ép bùn khung bản

- Khó xử lý bùn hữu cơ vì trong quá trình lọc dể gây tắc vải lọc, quá trình tách bùn

ra khỏi các khung bản khó khăn

- Hoạt động theo mẻ, không liên tục Đối với bùn hữu cơ phải rửa vãi lọc sau mỗi

mẻ đểtăng hiệu quả lọc

- Thiết bị cồng kềnh nhất so với cả 3 loại thiết lọc; khó kiểm soát vệ sinh trong phạm vi máy ép vì dể rò rỉ bùn ra xung quanh

- Cần có bể cô đặc bùn để tăng hiệu quả làm việc của thiết bị

2.1.3 Phương án 3: Tách bùn bằng trục vít

Đây là công nghệ mới có thể thay thế các loại máy truyền thống như dạng khung bản hay băng tải Đó là các loại máy yêu cầu sử dụng nước áp lực cao giúp làm sạch bản lọc hoặc băng tải, việc này tiêu tốn lượng nước rất lớn.

Cơ chế làm sạch lý tưởng để khử nước cho các loại bùn hay bám dính và dễ tắc nghẽn

Trục vít có tốc độ xoay thấp (2-4rpm) nên chi phí điện năng cũng thấp (0,8kW/h), lượng nước tiêu thụ cũng ít hơn các máy ly tâm Không chỉ có thế, máy tạo ra tiếng ồn cực kỳ thấp, chỉ ở mức 63dB sau 2 năm hoạt động.

Để đạt được hiệu quả cao nhất khi sử dụng thiết bị, bạn hãy chọn loại polymer tốt

để bùn thải được kết tủa, từ đó tạo ra những mẻ bùn chất lượng Bùn được nạp vào dưới dạng lỏng và sẽ cho ra kết tủa tốt nhất sau khi được trộn với polymer Sau đó, trục vít sẽ đẩy bùn đi Ở giai đoạn này, khoảng cách giữa các đĩa dần nhỏ lại kéo theo áp lực bùn trởnên lớn dần Khi vận chuyển từ đầu trục tới cuối trục, các vòng di chuyển sẽ tách chất lỏng ra khỏi bùn thải, bùn được thải qua đĩa và rơi ra ngoài Ưu, nhược điểm của máy ép bùn trục vít

Ưu điểm

- Tiếng ồn thấp, tiết kiệm điện và nước rửa

- Cấu trúc có chất liệu đặc biệt giúp đạt hiệu quả ép cao, khả năng chống mài mòn

- Vận hành dễ dàng, không cần nhân công có tay nghề hay bảo dưỡng hàng ngày

- Không cần cô đặc bùn như các loại máy ép khác

Nhược điểm

- Chi phí đầu tư ban đầu khá cao

- Nếu cần phải thay thế, sửa chữa sẽ mất thời gian do phụ kiện chính hãng mất nhiều thời gian sản xuất

2.1.4 Phương án 4: Tách bùn bằng băng tải

Hình 2.4 Ép tách bùn băng tải

Chi tiết cấu tạo của máy ép bùn băng tải

1 Động cơ và truyền động đai

Nguyên lý hoạt động máy ép bùn băng tải và ưu nhược điểm

Máy ép bùn băng tải là loại máy ép bùn kiểu mới hoạt động theo nguyên lý sử dụng

áp lực ép của các rulo lên các băng tải để ép bùn, bùn được ép ra dưới dạng các bản mỏng, chắc và nhanh khô Nước sạch sẽ lọt qua khe thoảng của băng tải và thu ra ngoài Máy ép băng tải là loại máy ép liên tục, kinh tế đối với những nơi mà độ ẩm không cần quá thấp

Khe thoáng của màng lọc đa dạng từ 1 micron đến 120micron tùy theo yêu cầu sử dụng của từng khách hàng Dung dịch bùn cấp vào máy ép lọc bùn băng tải rất đa dạng

về chúng loại, đặc tính bùn và các kính thước hạt khác nhau (Dung dịch Bùn vô cơ, hữu

cơ, kích thước hạt từ vài micron tới <10mm) Bã bùn sau khi ép có độ ẩm đạt từ 80% tới 65% tùy theo từng loại bùn giảm đáng kể về thể tích, tiết kiệm chi phí vận hành và tiêu hủy rất dễ dàng Các bã bùn sau khi ép lọc được rơi ra khỏi máy và rơi xuống máng hứng

Ưu điểm

- Máy ép bùn băng tải được thiết kế đảm bảo cho máy vận hành liên tục trong nhiềugiờ liền Đặc biệt, máy có thể vận hành liên tục lên đến 20 giờ Đặc điểm này củamáy ép bùn băng tải rất thích hợp với quy trình xử lý nước thải của các ngànhcông nghiệp đòi hỏi sự liên tục

- Được thiết kế nhỏ gọn với kích thước vừa phải, máy ép bùn băng tải không chiếmquá nhiều diện tích đặt máy Bởi vậy, máy ép bùn băng tải khá phù hợp với nhữngnhà máy, xí nghiệp có quy mô nhỏ, khoảng không gian bị hạn chế Ngoài ra, vớikích thước nhỏ gọn, máy ép bùn băng tải cũng thuận tiện cho công tác di chuyểnmáy từ xưởng sản xuất tới nơi đặt máy, đặc biệt, là những khu có địa hình khókhăn cho việc đi lại

- Chi phí bảo dưỡng, bảo trì, sửa chữa của máy ép bùn băng tải thuộc vào dạngtrung bình, không quá cao so với các dòng máy ép bùn khác Xét về mức phí sửachữa, bảo dưỡng, máy ép bùn băng tải chỉ cao hơn so với máy ép bùn khung bản

và nhỏ hơn so với các loại máy ép bùn khác

- Máy ép bùn băng tải có khả năng xử lý đa dạng bùn thải với các đặc trưng và tínhchất khác nhau Do đó, dòng máy này được ứng dụng khá rộng rãi trong xử lýnước thải, bùn thải của nhiều ngành công nghiệp khác nhau như bùn thải củangành chế biến thủy hải sản, bùn thải của ngành giết mổ gia súc, gia cầm, bùn thảicủa ngành chế biến thực phẩm,…

và nhỏ, máy ép bùn băng tải vẫn không được lựa chọn nhiều

- Máy tiêu thụ lượng điện năng lớn nên chi phí cho máy vận hành khá cao

- Máy ép bùn băng tải tiêu tốn một lượng lớn keo tụ polymer để làm đông bùn thải

Do vậy, nhà máy, xí nghiệp cũng sẽ phải đầu tư một khoản chi phí đáng kể chonguyên liệu keo tụ polymer

- Độ ẩm của bùn thải do máy ép bùn băng tải xử lý khá cao, độ ẩm của bùn thải khóthay đổi

- Để đảm bảo máy vận hành tốt, máy ép bùn băng tải phải được thay rủa liên tục,đặc biệt là hệ thống băng tải của máy

- Do máy ép bùn băng tải hoạt động liên tục, nên nhà máy, xí nghiệp cần một lượnglớn nhân công tham gia vận hành máy

- So với máy ép bùn khung bản, những phụ kiện của máy ép bùn băng tải không cósẵn trên thị trường nên khó tìm và khó thay thế Do dó, chi phí cho việc thay thếlinh phụ kiện của máy khá cao

2.1.5 Lựa chọn phương án thiết kế

Bảng 2.1 Bảng lựa chọn nguyên lý phù hợp

Tiêu chuẩn đánh

giá

Thangđiểm

2.2 Các phương án truyền tải bùn thải

2.2.1 Truyền tải bằng vis tải

Hình 2.5 Truyền tải bằng vis tảiChi tiết cấu tạo của máy ép bùn băng tải

- Chiều dài cũng như năng suất bị giới hạn, thông thường không dài quá 30 m vớinăng suất tối đa khoảng 100 tấn/giờ

- Chỉ vâ ̣n chuyển được vâ ̣t liê ̣u rời, không vâ ̣n chuyển được các vâ ̣t liê ̣u có tính dínhbám lớn hoă ̣c dạng sợi do bị bám vào trục

- Trong quá trình vâ ̣n chuyển vâ ̣t liê ̣u bị đảo trô ̣n mạnh và mô ̣t phần bị nghiền nát ởkhe hở giữa cánh vít và máng Ngoài ra nếu quãng đường vâ ̣n chuyển dài, vâ ̣t liê ̣u

có thể bị phân lớp theo khối lượng riêng

- Năng lượng tiêu tốn trên đơn vị nguyên liê ̣u vâ ̣n chuyển lớn hơn so với các máykhác

2.2.2 Truyền tải bằng gầu tải

Gàu múc vật liệu từ phía chân gàu đi lên phía trên và đổ ra ngoài theo hai phương pháp chủ yếu là đổ nhờ lực ly tâm và nhờ trọng lực Ở phương pháp ly tâm, gàu chứa đầyvật liệu khi đi vào phần bán kính cong của puli trên sẽ xuất hiện lực ly tâm, có phương thay đổi liên tục theo vị trí của gàu

Hình 2.6 Truyền tải bằng gầu tảiHợp lực của trong lực và lực ly tâm làm cho vật liệu văng ra khỏi gàu và rơi xuốngđúng vào miệng ống dẫn vật liệu ra Lực ly tâm sinh ra phụ thuộc vào vân tốc quay của puli, nếu số vòng quay của puli lớn, lực ly tâm lớn làm vật liệu văng ra ngoài sớm hơn, rơi trở lại chân gàu Nếu quay chậm, lực ly tâm nhỏ vật liệu ra khỏi gàu chậm và không văng xa được, do đó vật liệu không rơi đúng vào miệng ống dẫn vật liệu Số vòng quay của puli phải phù hợp mới có thể đổ vật liệu đúng vào miệng ống dẫn vật liệu ra.

Ưu điểm:

- Khả năng vận chuyển lớn

- Có khả năng vận chuyển được vật liệu ở nhiệt độ cao

- Có khả năng vận chuyển được vật liệu lên rất cao

Nhược điểm:

- Chi phí lắp đặt cao.

- Kết cấu, trọng lượng gầu tải lớn

2.2.3 Truyền tải băng tải

Hình 2.7 Truyền tải bằng tảiĐặc điểm cảu băng tải

- Không làm hư hỏng vâ ̣t liê ̣u do vâ ̣t liê ̣u không có chuyển đô ̣ng tương đối với mă ̣t băng

- Có thể áp dụng cho nhiều loại sản phẩm khác nhau như các loại vâ ̣t liê ̣u rời, vâ ̣t liê ̣u đơn chiếc hoă ̣c các loại vâ ̣t liê ̣u không đồng nhất

- Có khả năng vâ ̣n chuyển tương đối xa

- Chiếm nhiều diê ̣n tích và không gian lắp đă ̣t

- Tiêu tốn năng lượng trên mô ̣t đơn vị khối lượng vâ ̣n chuyển tương đối cao

- Có thể điều chỉnh độ nghiêng với khoảng cách lớn

- Các linh kiện, phụ kiện đều được đảm bảo chất lượng

- Năng suất vận hành cao, không gây tiếng ồn khi làm việc

- Không tiêu hao nhiều điện năng trong quá trình vận hành.

- Dễ dàng sửa chữa, bảo trì khi gặp sự cố

- Giá thành hợp lý

Nhược điểm:

- Vốn đầu tư ban đầu lớn

- Một số hệ thống khó di chuyển, không vận chuyển được các sản phẩm quá kích cỡ

- Đối với các sản phẩm hạt, vụn, có thể bị hao hụt, rơi vật liệu trong quá trình vận chuyển

- Khi vận chuyển xa và địa hình không thẳng đòi hỏi phải có nhiều hệ thống kết hợplại với nhau

- Đường dẫn khí nén thải ra không cần thiết

- Chi phí thấp để thiết lập một hệ thống truyền động bằng khí nén, bởi vì phần lớn trong các xí nghiệp hệ thống đường dẫn khí nén đã có sẵn

- Hệ thống phòng ngừa áp suất giới hạn được bảo đảm

Nhược điểm:

- Lực truyền tải thấp

- Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi thì vận tốc cũng thay đổi Bởi vì khả năng đàn hồi của khí nén lớn, cho nên không thể thực hiện được những chuyển

động thẳng hoặc quay đều

- Dòng khí nén thoát ra ở đường dẫn gây ra tiếng ồn

- Hiện nay, trong lĩnh vực điều khiển, người ta thường kết hợp hệ thống điều khiển bằng khí nén với điện hoặc điện tử Cho nên rất khó xác định một cách chính xác,

rõ ràng ưu nhược điểm của từng hệ thống điều khiển

- Tuy nhiên, có thể so sánh một số khía cạnh, đặc tính của truyền động bằng khí nénđối với truyền động bằng cơ, bằng điện

2.2.5 Lựa chọn phương án truyền tải

Bảng 2.2 Bảng lựa chọn phương án truyền tải

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CỤM MÁY VÀ LỰC TÁC

DỤNG

3.1 Yêu cầu kỹ thuật đầu vào

Số liệu ban đầu: Lưu lượng đầu nước thải bùn ngành công nghiệp giấy năng suất 300 l/phút = 18 m3/h

- Khối lượng riêng của nước thải:  1120 kg/m3

- Khối lượng riêng của pha rắn trong nước thải: 1400 kg/m3

- Khối lượng riêng pha lỏng trong nước thải đầu vào:  1000 kg/m3

- Kích thước hạt trung bình của bùn đầu vào: dp 3,6.10-6m

3.2 Phân tích tính toán cấu tạo hình dáng kết cấu, công suất máy

3.2.1 Phân tích tính toán cấu tạo hình dáng kết cấu

Hình 3.1 Nguyên lý bình ly tâmXem xét hạt nhỏ nhất trong bùn cấp liệu phải được tách ra, kích thước điểm cắt, dc Hạt này có mật độ, ps và độ nhớt, TJL Bùn cấp liệu đi vào bình gạn với tốc độ Qf, ở bán kính cửa xã, rlf tại điểm X tại thời điểm t = 0 Tại thời điểm hạt đi qua chiều dài làm sạchcủa máy ly tâm, trong thời gian t = £e, hạt phải lắng đến bán kính r2, tại điểm Y, bán kính trong của bình, nếu nó được băng tải ép tách Máy ly tâm quay với vận tốc góc không đổi, u >>0 Giả thiết rằng chất lỏng trong bát cũng quay đều với vận tốc góc ω và chuyển

động dọc theo bình theo dòng chảy Ngoài ra, giả định rằng hạt đang được coi là đồng nhất và hình cầu, lắng trong một chế độ chảy tầng.

Với một bình , người ta giả định rằng lưu lượng đến tự phân bố đều khắp độ sâu của bình ly tâm, theo mặt phẳng hình khuyên của điểm đi vào Sau đó, lý thuyết phát triển cácphương trình tương tự theo cùng một cách, giả sử rằng một nửa số hạt có kích thước nhỏ nhất phải tách ra sẽ bị loại bỏ

2

s r

2

2 1

( ) 2

trong đó g'c là mức g trung bình trong ao; và DAV là đường kính trung bình của ao.

Hoặc phương trình (3.9) có thể được viết:

Xem xét các giả định được sử dụng trong phép tính và các phép gần đúng được sử dụng, người ta có thể đặt câu hỏi liệu việc sử dụng phương trình đơn giản hơn (3.8) có đủkhông, ít nhất là sử dụng với các máy ao nông hơn Nó là tỷ lệ của các giá trị Sigma được

sử dụng khi mở rộng từ kích thước decanter này sang kích thước khác Sử dụng phương trình (4.48), tỷ lệ sẽ ít bị ảnh hưởng vì số hạng phụ sẽ tăng xấp xỉ tỷ lệ với các máy tương

tự về mặt hình học

Một biểu thức khác, thay cho Sigma, sử dụng một công thức thực nghiệm lấy bán kính tô danh nghĩa, bán kính tô f, n (bằng 3/4 r2) Biểu thức này được gọi là "diện tích tương đương", Ae3 /4 và được xác định bởi:

2 2

4

.4

sử dụng nó chỉ đơn giản là vấn đề lựa chọn và thói quen Tất cả các công thức chỉ ra rằng khả năng làm sạch tốt hơn đạt được ở độ sâu ao nông nhất, trong khi trên thực tế thì ngược lại Do đó, công thức đơn giản thường được coi là đủ cho các mục đích thực tế Tuy nhiên, khi chia tỷ lệ từ máy này sang máy khác, bắt buộc phải sử dụng cùng một công thức cho cả hai máy Người ta cũng khuyến cáo rằng thông thường không nên chia

tỷ lệ giữa các máy có hình học không giống nhau

Tại thời điểm t = t, hạt có vận tốc hướng tâm là vr và vận tốc hướng trục không đổi

là va Người ta cũng giả định rằng hạt di chuyển một khoảng cách không đáng kể từ bề mặt ao trước khi nó đạt đến vận tốc cuối

Vận tốc dọc trục được cho bởi:

2 2

2 1

f a

.( )

18

c S L S



(3.19)Thay phương trình (3.18) thành (3.19) và tích phân giữa các giới hạn của r = r1 đến r2 và t

= 0 thành te:

2 1 2

ln s

e

v r

2 1 2 1

r



(3.21)Các thuật ngữ ở phía bên phải của phương trình (3.21) bao gồm vS, chỉ là hàm của đầu vào và phần còn lại của các thuật ngữ, chỉ là hàm của máy ly tâm Các thuật ngữ sau này được gọi chung là Sigma,



2 2 2

2 1 2 1

.ln( )

L

r g

r

 

(3.22)Sigma có đơn vị diện tích, phù hợp với thiết bị làm sạch không gian ly tâm

Từ phương trình (3.21) và (3.22):

2

2 2 2

Cấu tạo bình ly tâm

Hình 3.2 Cấu tạo bình ly tâmCấu tạo mô hình lồng quay ly tâm

Bảng 3.1 Bảng thông số kĩ thuật các vùng trong lồng quay ly tâm