XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY DỆT NHUỘM CÔNG SUẤT 500 M3/NGÀY.ĐÊM

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

Một số công đoạn trong Quá trình dệt vải

Các quá trình cơ bản trong công

Các loại thuốc nhuộm thường dùng trong ngành dệt nhuộm

Thuốc nhuộm hoạt tínhThuốc nhuộm trực tiếpThuốc nhuộm hoàn nguyênThuốc nhuộm phân tán

Thuốc nhuộm lưu huỳnhThuốc nhuộm axit

Thuốc in, nhuộm pigmen

Nhu cầu về nước và nước thải trong xí nghiệp dệt nhuộm

Nước dùng trong nhà máy dệt phân bố như sau:

Sản xuất hơi nước 5.3%Làm mát thiết bị 6.4%Phun mù và khử bụi trong các phân xưởng 7.8%Nước dùng trong các công đoạn công nghệ 72.3%Nước vệ sinh và sinh hoạt 7.6%Phòng hỏa và cho các việc khác 0.6%

Các chất gây ô nhiễm chính

trong nước thải dệt nhuộm

- Tạp chất tách ra từ xơ sợi, như dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ, các chất bẩn dính vào sợi

- Các hóa chất dùng trong quá trình công nghệ: hồ tinh bột, tinh bột biến tính, dextrin, aginat, các loại axit, xút, NaOCl,

Công đoạn Chất ô nhiễm trong nước thải Đặc tính của nước thải

Nấu, tẩy NaOH, chất sáp và dầu mỡ, tro, soda,

silicat natri và xo sợi vụn. Độ kiềm cao, màu tối, BOD cao (30% tổng BOD) Tẩy trắng Hipoclorit, hợp chất chứa clo, NaOH,

AOX, axit… Độ kiềm cao, chiếm 5%BOD.

Làm bong NaOH, tạp chất Độ kiềm cao, BOD thấp (dưới 1% tổng

BOD).

Nhuộm Các loại thuốc nhuộm, axitaxetic và

các muối kim loại. Độ màu rất cao, BOD khá cao (6% tổng BOD), TS cao.

In Chất màu, tinh bột, dầu, đất sét, muối

kim loại,axit… Độ màu cao, BOD cao và dầu mỡ.

Hoàn thiện Vệt tinh bột, mỡ động vật, muối Kiềm nhẹ, BOD thấp, lượng nhỏ.

Bảng1.1: Các chất gây ô nhiễm và đặc tính nước thải

ngành dệt - nhuộm

Đặc tính sản phẩm Đơn vị Hàng bông dệt thoi Hàng pha dệt kim Dệt len Sợi

Nước thải m 3 /tấn vải 394 264 114 236

-Bảng1.2: Đặc tính nước thải của một số xí nghiệp Dệt

nhuộm ở Việt Nam

Ảnh hưởng của các chất ô nhiễm

trong nước thải ngành dệt nhuộm

Độ kiềm cao làm tăng pH của nước Nếu pH > 9 sẽ gây độc hại đối với thủy tinh.

Muối trung tính làm tăng hàm lượng tổng rắn Lượng thải lớn gây tác hại đối với đời sống thủy sinh do làm tăng

áp suất thẩm thấu, ảnh hưởng đến quá trình trao đổi của tế bào.

Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD, COD của nguồn nước

Độ màu cao do lượng thuốc nhuộm dư đi vào nước thải gây màu cho dòng tiếp nhận

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

Về nguyên lý xử lý, nước thải dệt nhuộm có thể

MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

Công nghệ xử lý nước thải dệt

nhuộm trong nước

Công nghệ xử lý nước thải dệt

nhuộm trên thế giới

Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm sợi bông ở Hà Lan

1 Song chắn rác 4 Thiết bị lắng bùn

2 Bể điều hòa 5 Bể sinh học

Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm ở Greven (Đức)

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN

XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

HỆ THỐNG XỬ LÝ

Các phương án được đề xuất

Phương án 1

Phương án 2

TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

Xác định mức độ cần thiết xử lý chất thải

Mức độ cần thiết xử lý theo chất rắn lơ lửng

Mức độ cần thiết xử lý theo BOD5

Mức độ cần thiết xử lý theo COD

%14,82

% 100

% 100

Lưới chắn rác

Chức năng

Lưới chắn rác có nhiệm vụ tách các vật thô như giẻ, rác, vỏ đồ hộp, các mẩu đá, gỗ và các vật khác trước khi đưa vào các công trình xử lý phía sau

Lưới chắn rác có thể đặt cố định hoặc di động, song chắn rác giúp tránh các hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và gây tắt nghẽn bơm

Lưới chắn rác

Các thông số thiết kế cho lưới chắn rác được thể hiện trong bảng bên dưới

Chọn lưới cố định dạng lõm có kích thước mắt lưới d = 0,35mm tương ứng với tải trọng LA = 700l/phut.m2, đạt hiệu quả xử lý cặn lơ lửng E = 15%

Thông số Lưới cố định Lưới quay

Hiệu quả khử cặn lơ lửng, % 5 - 25 5 – 25 Tải trọng, L/m 2 phút 400 – 1200 600 – 4600 Kích thước mắt lưới, mm 0,2 – 1,2 0,25 – 1,5 Tổn thất áp lực, m 1,2 – 2,1 0,8 – 1,4

Các thông số thiết kế lưới chắn rác

Lưu lượng nước thải trung bình

Qngđ

tb = 500 m3/ngđ

Qh

tb = 20,8 m3/h = 5,79*10-3 m3/sGiả sử lưới chắn rác được chọn theo thiết kế định hình

h m

ph

m L

Q A

A

h

601.

/

700 /

8 ,

m m H

l

m l ph

h m

m m h n

B

L Q

L

h tb

Bể điều hòa

Chức năng

Bể điều hòa có tác dụng duy trì dòng chảy gần như không đổi, khắc phục những vấn đề vận hành do dự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý

Thu gom và điều hòa lưu lượng và thành phần các chất ô nhiễm như: BOD5, COD, SS, pH… Đồng thời máy nén khí cung cấp Oxy vào nước thải nhằm tránh sinh mùi thối tại đây

Giảm khoảng 20 – 30% hàm lượng COD, BOD có trong nước thải

Tính toán

Kích thước bể

Thể tích bể điều hòa

V = Qtbh *t = 20,8* 5 = 104 (m 3 )

t: là thời gian lưu nước trong bể điều hòa, chọn t = 3h

Thể tích thực tế bể điều hòa = K* Bể điều hòa tính toán

Bể điều hòa

Diện tích bể

Chọn F = 45 m 2

→ Kích thước bể L*B = 15*3

Chọn mực nước thấp nhất của bể điều hòa để cho bơm hoạt động là 0,5m.

→ Thể tích nước bể phải chứa là

V = 0,5*45 + 104 = 126,5 (m2)

→ Mực nước cao nhất của bể là

Chọn chiều cao an toàn là 0,5 m

→ Chiều cao của bể là

H = 2,77 + 0,5 = 3,27 (m)

→ Chọn H = 3,5 m

) (

6 ,

41 3

45,8

124

H  tt  

Bể điều hòa

Thể tích xây dựng bể điều hòa

V xd = H * F = 3,5 * 45 = 157,5 (m 3 )

Đường kính ống dẫn nước vào bể

v0 : Vận tốc nước chảy trong ống do chênh lệch cao độ, v0 = 0,3 – 0,9 m/s, chọn v0 = 0,7 m/s

Chọn ống nhựa PVC dẫn nước vào bể điều hòa Φ 110 mm

) (

6 , 102 7

, 0

*

* 3600

*

*

* 3600

η : Hiệu suất máy bơm η = 80%

Công suất thực máy bơm lấy bằng 120% công suất tính toán

Q

N  1000 * * * * 1000 * 0 1000 , 00579 * 0 * , 8 9 , 81 * 10 0 , 71





Bể điều hòa

Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa

Lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa

5 ,

51 10

( 75 ,

18 4

5,

2312

Bể điều hòa

Cường độ sục khí trên 1m chiều dài ống

Lưu lượng khí qua 1 lỗ

Số lỗ trên 1 ống

Chọn N = 30 lỗ/ống

)

/ (

34

,1 14

s m

65 ,

27 678

14 ,

Bể điều hòa

Tính toán máy thổi khí

Áp lực cần thiết của hệ thống phân phối khí

Bể điều hòa

Áp lực máy thổi khí tính theo Atmosphere

Năng suất yêu cầu

Q kk = 75 (m 3 /h) = 0,021 (m 3 /s)

) (

0445 ,

0 12

,

10 0 , 45 12

,

Công suất máy thổi khí

G : Trọng lượng của dòng không khí, kg/s.

G = Qkk * ρkhí = 0, 021*1,3 = 0,0273 kg/s.

R : Hằng số khí, R = 8,314 KJ/K.mol0K.

T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1 = 273 + 25 = 2980K.

P1 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1 = 1 atm.

P2 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = Pm + 1 = 1,05 atm.

Hp KW

P

P ne

GRT

P máy

7457 ,

0 2

, 0 14

, 0

1

05

,1 8

, 0

* 283 ,

0

* 7 ,

290273*8,314*298

,

0 1

7 ,

283 , 0 283

, 0 1

Bể phản ứng

Chức năng

Là nơi diễn ra quá trính keo tụ, tạo điều kiện thuận lợi để các chất keo tụ tiếp xúc với cặn bẩn làm tăng khối lượng riêng các hạt cặn bẩn, đồng thời trong bể có thiết

bị khuấy trộn nhằm tăng cường hiệu quả của quá trình

Bể có tác dụng bổ trợ tốt hơn cho các công trình xử

lý tiếp theo đặc biệt là bể lắng 1 và bể Aerotank

Bể phản ứng

Thể tích bể

- Chọn thời gian lưu từ 30 – 60 phút, chọn t = 30 phút

- Để quá trình tạo bông xảy ra được tốt, chia làm 3 bể mỗi bể có thể tích V1 = V/3 = 3,5 m3

42 , 10

30 60

f : Tổng diện tích của bản cánh khuấy (m2)

v : Tốc độ chuyển động tương đối của cánh khuấy so với mặt nước (m/s)

C : Hệ số sức cản của nước, chọn C = 1,3

Diện tích bản cánh khuấy đối xứng f = 2*0,08 = 0,16 m2

Bể lắng I

Chức năng

Khi nước thải chảy liên tục vào bể lắng 1 thì dưới tác dụng của trọng lực các hạt phân tán nhỏ, các chất lơ lửng sẽ bị lắng xuống đáy bể và được tháo ra ngoài

tb ng



) ( 99 ,

3 14

Bể lắng I

Chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt I

Htc = H + hn + hth + hbv = 3 + 1,8 + 0,15 + 0,3 = 5,25 (m)

Chiều cao phần hình nón

Chiều cao bể lắng : H = 3 m

Chiều cao ống trung tâm

) ( 8 ,1

45

2 0 , 4

4 2

6 , 0 4

( 76 ,1 8

S 3,50014*4 39 , 8 / 500 /

*

3 3



)(08,695

,

5

4*4

14,

34

Bể lắng I

Tính toán máng thu nước

Chọn

Bề rộng máng: bm = 0,25 m Chiều sâu: hm = 0,3 m

Đường kính trong máng thu

Dmt = D + 2*b = 4 + 2* 0,2 = 4,4 (m) Với b : Bề dáy thành bể , b = 0,2 (Treo TCXD-51-84)

Đường kính ngoài máng thu

Bể lắng I

Bể lắng I có bố trí hệ thống thanh gạt ván nổi và máng thu ván nổi

Tổng chiều dài máng thu ván nổi

Lm = 0,7* Drc = 0,7* 4 = 2,8 (m)

Bố trí một máng thu váng nổi máng dài

Chiều cao máng : hm = 0,8 m

Đường kính ống thu váng nổi: Dvn = 150 mm

Vận tốc của thanh gạt váng nổi và thanh gạt bùn v= 0,03 v/ph

Bể lắng I

Hiệu quả xử lý cặn 80% và tải trọng 40m 3 /m 2 ngày.

Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày

Mtươi = 86,4gSS/m3* 500m3/ngày* (0,8)/1000g/kg = 34,56 kgSS/ngày

Lượng bùn tươi có khả năng phân hủy sinh học

Mtươi (VSS) = 34,56 kg/ngày* 0,75 = 25,92 kg/ngày

Trong đó : tỷ số VSS/SS = 0,75

Quá trình nén bùn trọng lực xảy ra ngay tại phần đáy của bể lắng I Bùn dư từ bể lắng I được đưa vào bể nén bùn.

7 Đường kính máng thu nước (Dmáng) m 4,65

8 Đường kính máng răng cưa (Drăng cưa) m 4

9 Đường kính ống dẫn nước ra bể (Ddẫn nước) mm 110

10 Đường kính ống dẫn bùn ra bể (D ) mm 141

Kết quả tính toán

Bể Aerotank

Số liệu tính toán

• SS = 86,4 mg/l

• % cặn hữu cơ là a = 75% (chất có khả năng phân hủy sinh học)

• Thời gian lưu bùn, θc = 3 – 15 ngày

• Nồng độ bùn sau khi hòa trộn X = 2500 – 4000 mg/l

Bể Aerotank

Hiệu quả xử lý

Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan

Hiệu quả xử lý tính theo COD

% 8 , 96

%

100 570

06 , 18

% 100

θc : Thời gian lưu bùn, Chọn θc = 3 ngày

X : Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong bùn hoạt tính,

chọn X = 2500 mg/l

Xb : Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, chọn Xb = 8000 mg/l

Kd : Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,06 ngày-1

S0 : Nồng độ BOD5 của nước thải dẫn vào bể aerotank, S0 = 570 mg/l

15 ,

161 3

* 06 , 0 1

* 2500

78 , 41 570

* 3

* 6 , 0

Bể Aerotank

Chiều cao xây dựng của bể Aerotank

Hxd = H + hbv = 4 + 0,5 = 4,5 (m)

Diện tích mặt bằng của bể Aerotank

Chọn Aerotank gồm 1 đơn nguyên với kích thước

L* B* H = 6* 6 * 4,5 (m)

Thời gian lưu nước trong bể Aerotank

 m H

Bể Aerotank

Tính toán lượng bùn tuần hoàn

Chh : Nồng độ bùn hoạt tính trong hỗn hợp nước – bùn chảy

từ aerotank đến bể lắng II, Chh = 2000 – 3000 mg/l, lấy Chh

% 100

* 2400

58002400 86,4

% 100

ll hh

h m

Bể Aerotank

Tính toán đường ống dẫn nước

Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể Aerotank

vn : Vận tốc nước tự chảy trong ống dẫn do chênh lệch

cao độ, vn = 0,3 – 0,9 m/s; chọn vn = 0,7 m/s

Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn

) (

103 7

, 0

*

* 3600

*

24 4*500

*

* 3600

* 24

*

4

mm v

Q D

n

th b

*

* 3600

*

 D n  24*43600*339*,55* ,15  57 (mm)



m H

127

,6

K S

Hệ số an toàn khi sử dụng máy nén là 2.

Chọn thiết bị khuếch tán khí dạng đĩa, đường kính d =

240 mm, chiều cao h = 100 mm, lưu lượng khí qua mỗi phân phối, q = 200 l/phút.đĩa

Bể Aerotank

Số lượng đĩa thổi khí cần lắp đặt trong bể Aerotank

Áp lực và công suất của máy nén khí

Hct = h d + h c + h f + H

chọn hd = 0,2 (m).

H : Chiều sâu hữu ích của bể, H = 4m.

Hct = 0,2 + 0,2 + 0,5 + 4 = 4,9 (m)

) (

36 /

60

* 24 10

/

200

/ 180

.

10

* /

* 3 3

3

ng ph m

dia phut l

ngay

m q

q N

Bể Aerotank

Công suất máy thổi khí

Công suất thực của bơm bằng 1,2 công suất tính toán

*

1

p

p e

n T

R G

P máy

) (

56 , 4 ) (

4 , 3

1 1

05

,1 8

, 0

* 283 ,

0

* 7 ,

29,663*8,314*298

Hp KW

Bể Aerotank

Cách phân phối đĩa thổi khí trong bể.

– Khí từ ống dẫn chính phân phối ra 9 đường ống phụ (đặt dọc theo chiều rộng bể) để cung cấp cho bể Aerotank.

– Trên mỗi đường ống dẫn khí phụ lắp đặt 18 đầu ống thổi khí dạng đĩa.

– Khoảng cách giữa hai đường ống dẫn khí phụ đặt gần nhau

là 0,8 m.

– Khoảng cách giữa hai đường ống ngoài cùng đến thành bể

là 0,8 m.

– Khoảng cách giữa hai đầu thổi khí gần nhau là 0,8 m.

– Khoảng cách giữa các đầu thổi khí ngoài cùng đến thành bể (chiều dài bể) là 0,7m.

→ Kích thước trụ đỡ là: L* B* H = 0,2 m* 0,2 m* 0,2 m

Bể Aerotank

Lượng khí qua mỗi ống nhánh

Chọn số lượng ống nhánh phân phối khí là 9 ống

142 15

* 14 ,

94 ,

11 16

, 0

* 14 , 3

24 , 0

62 ,

10 06

, 0

* 14 , 3

03 , 0

'

s

m d

q



4 Lưu lượng không khí sục vào bể Aerotank (OK) m 3 /s 0,24

5 Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh (qk’ ) m3 /s 0,03

6 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể Aerotank (Dn) mm 110

7 Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn (Db) mm 60

8 Đường kính ống dẫn khí chính (Dk) mm 160

9 Đường kính ống dẫn khí nhánh (dk) mm 60

10 Số lượng đĩa phân phối trong bể Aerotank cái 36

11 Số lượng ống nhánh phân phối khí ống 9

Bể lắng II

Chức năng

Bể lắng II có nhiệm vụ tách lượng bùn sinh học sinh ra trong bể Aerotank ra khỏi dòng thải, một phần dòng bùn lắng được tuần hoàn trở lại bể Aerotank để duy trì lượng bùn sinh học trong bể, phần còn lại được bơm vào bể chứa bùn

21 635

, 0

*

8000 1 0 , 641 )* 3125

*(

8 , 20 )*

Q

S

L t

Bể lắng II

Đường kính bể

Chọn D = 6 m

Xác định chiều cao bể

Chọn H = 3,3 m, chiều cao dự trữ trên mặt thoáng h1 = 0,3.

Chiều cao cột nước trong bể 3,0 m bao gồm

+ Chiều cao phần nước trong h2 = 1,1 m

+ Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 2% về tâm

h3 = 0,02* (D/2) = 0,02* (6/2) = 0,06 (m)

Chiều cao chứa bùn phần hình trụ

h = 3,7 – h – h = 3,7 – 1,1 – 0,06 = 1,84 (m)

) ( 42 , 5 14

,

3231,2

2

*

' 2

'

m

S D

D





Bể lắng II

Thể tích phần chứa bùn trong bể

Đường kính tấm chắn

d” = 1,3* d’ = 1,3* 1,62 = 2,106 (m) Chiều cao từ ống loe đến tấm chắn (h” = 0,2 – 0,5 m), chọn h” = 0,3 m.

Diện tích buồng phân phối trung tâm

F = π*d /4 = 3,14* (1,2) /4 = 1,1304 (m )

( 77 ,

22 96

Thời gian lắng

) ( 2

t   

Bể lắng II

Máng thu nước

Ta chọn

Bề rộng máng: bm = 0,25 m Chiều sâu: hm = 0,3 m

Đường kính trong máng thu

Với b: Bề dày thành bể, b = 0,2 Theo TCXD51-84.

Đường kính ngoài máng thu

– Số khe: 4 khe/1m dài, khe tạo góc 90 0

– Bề rộng răng cưa: brăng = 100 mm

– Bề rộng khe: bkhe = 150 mm

– Chiều sâu khe: hk = bk/2 = 150/2 = 75 (mm).

– Chiều cao tổng cộng của máng răng cưa: htc = 200 mm – Tổng số khe: n = 4*lm = 4* 18,84 = 75,36 (khe)

Chọn n = 76 khe

Bể lắng II

Lưu lượng nước chảy qua một khe

Tải trọng thu nước trên một máng tràn

)

/ (

6 ,

6 76

500 3 khe ng

m n

Q q

tb ng

)

/ (

54 ,

26 84

,

l

Q L

m

tb ng

Bể lắng II

Tính toán ống dẫn nước thải ra khỏi bể

+ Chọn vận tốc nước chảy trong ống v = 0,7 m/s + Lưu lượng nước thải ra Q = 500 m3/ngd

Đường kính ống

) (

102 24

* 3600

* 7 , 0

* 14 ,

24

* 3600

7 Đường kính máng thu nước (Dmáng) m 6,65

8 Đường kính máng răng cưa (Drăng cưa) m 6

9 Đường kính ống dẫn nước ra bể (Ddẫn nước) mm 110

Bể nén bùn (kiểu lắng đứng)

Chức năng

Bùn hoạt tính dư ở ngăn lắng có độ ẩm cao (99.4%) cần thực hiện quá trình nén bùn để đạt độ ẩm thích hợp (96-97%) cho quá trình nén cặn ở máy ép bùn

Nhiệm vụ của bể nén bùn là làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư

Bể nén bùn (kiểu lắng đứng)

Lượng bùn hoạt tính được dẫn đến bể nén bùn:

Bd = (α* Cll) – Ctr = (1,3* 86,4) – 12

= 100,32 (mg/l).

Bd : Hàm lượng bùn hoạt tính dư, mg/l.

α : Hệ số tính toán lấy bằng 1,3 (vì đây là bể aerotank xử lý hoàn toàn).

Cll : Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi

bể lắng II, Cll = 86,4 mg/l.

Ctr : Hàm lượng bùn hoạt tính trôi theo nước ra khỏi

bể lắng II, C = 12 mg/l.

Bể nén bùn (kiểu lắng đứng)

Lượng tăng bùn hoạt tính dư lớn nhất:

B d.max = K* B d = 1,15* 100,32 = 115,368 (mg/l).

K : Hệ số bùn tăng trưởng không điêu hòa tháng, K = 1,15 – 1,2.

Lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất giờ

Diện tích hữu ích của bể nén bùn:

Q B

P q

d

d

/ 2 ,

0 4000

* 24

500

* 368 ,

115

* ) 6804 ,

0 1

(

* 24

* ) 1

6 ,

0 3600

1 , 0

1000 2