công nghệ và tính toán các công trình chính trong hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm cong suât 1000m3

Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
ĐỒ ÁN CNMT
Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong hệ thống xử lý nước
thải dệt nhuộm với:
- Công suất thải nước: 1000 m
3
/ngày đêm = 41,7 m
3
/h
Bảng 2: Các thông số chỉ tiêu nước thải đầu vào:
Chỉ tiêu Đơn vị đo Giá trị
Giá trị (QCVN
13:2008/BTNMT – Loại B)
Nhiệt độ
0
C 55-65
0
C ≤ 40
0
C
pH - 9 - 11 5,5 - 9
BOD
5
mg/l 800 ≤ 50
COD mg/l 1300 ≤ 150
SS mg/l 630 ≤ 100
N-NH
4
mg/l 3,78 ≤ 60
P-PO
4

mg/l 1,54 ≤ 6
Độ màu Pt-Co 1000 ≤ 150
Với đặc trưng nước thải ngành như đã nêu trên.
Nhiệm vụ thiết kế:
+ Đề xuất sơ đồ công nghệ
+ Tính toán các công trình đơn vị trạm XLNC với phương án khả thi nhất
+ Lập mặt bằng trạm xử lý.
+ Bản vẽ chi tiết một công trình
MỤC LỤC
1
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
2
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC
Ngành dệt nhuộm là một trong những ngành quan trọng và có từ lâu đời, vì nó gắn
liền với nhu cầu cơ bản của loài người là may mặc. Sản lượng dệt trên thế giới ngày
càng tăng cùng với gia tăng về chất lượng sản phẩm, đa dạng về mẫu mã, màu sắc của
sản phẩm. Chẳng hạn như Ấn Độ, hàng năm sản xuất khoảng 4000 triệu mét vải với
lực lượng lao động của ngành xấp xỉ 95 vạn người trong 670 xí nghiệp. Dệt là ngành
đi đầu của công nghiệp Ấn Độ, chiếm tỷ trọng 18% của sản xuất công nghiệp trong
nước và hơn 4% tổng sản lượng quốc dân. Thu nhập xuất khẩu hàng năm chiếm
khoảng 25% thu nhập ngoại tệ tính gộp của quốc gia. Ở Việt Nam, ngành công nghiệp
dệt may đã trở thành một trong những ngành mũi nhọn trong các ngành công nghiệp.
Tính chung trong 11 tháng đầu năm sản xuất vải dệt từ sợi bông ước đạt 243,1 triệu
m2, tăng 6,7%. Đặc biệt, trong tháng 11 vừa, kim ngạch xuất khẩu (XK) của ngành dệt
may tiếp tục dẫn đầu các mặt hàng XK của cả nước với 1,3 tỉ USD, tính chung 11
tháng kim ngạch XK dệt may ước đạt gần 13,8 tỉ USD (chưa tính xuất khẩu NPL),
tăng 8,2% so với cùng kỳ năm 2011.
1.1. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
(sơ đồ đính kèm)

1.2. ĐẶC TÍNH NƯỚC THẢI
Ngành dệt nhuộm sử dụng dây chuyền công nghệ phức tạp, sử dụng nhiều nguồn
nguyên liệu và nhiều loại hóa chất khác nhau. Do vậy mà đặc tính nước thải ngành dệt
nhuộm cũng mang những đặc trưng riêng biệt.
- Sự dao động lớn về lưu lượng và tải lượng chất ô nhiễm theo mùa, theo mặt hàng sản
xuất và chất lượng sản phẩm. Hàm lượng chất ô nhiễm trong nước thải của từng loại
hình công nghệ, từng công đoạn khác nhau; thay đổi từ cơ sở sản xuất này so với cơ sở
sản xuất khác và ngay trong cùng một cơ sở cũng có sự thay đổi lớn trong ngày.
- Nước thải từ các xí nghiệp dệt nhuộm rất phức tạp, nó bao gồm cả các chất hữu cơ,
các chất màu và các chất độc hại cho môi trường. Các chất gây ô nhiễm môi trường
chính có trong nước thải của xí nghiệp dệt, nhuộm bao gồm:
 Tạp chất tách ra từ xơ sợi, như dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ, các chất bẩn
dính vào sợi (trung bình là 6% khới lượng xơ sợi).
 Các hóa chất dùng trong quá trình công nghệ: hồ tinh bột, tinh bột biến tính,
dextrin, aginat, các loại axit, xút, NaOCl, H
2
O
2
, soda, sunfit… Các loại thuốc
nhuộm, các chất phụ trợ, chất màu, chất cầm màu, hóa chất tẩy giặt. Lượng hóa
3
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
chất sử dụng đối với từng loại vải, từng loại mầu là rất khác nhau và phần dư
thừa đi vào nước thải tương ứng
Do vậy mà hàm lượng độ màu, pH, chất lơ lửng, BOD, COD trong nước thải đều rất
cao. Và mỗi công đoạn của công nghệ có các dạng nước thải và đặc tính riêng .
Bảng1: Các chất gây ô nhiễm và đặc tính nước thải ngành dệt - nhuộm
Công đoạn Chất ô nhiễm trong nước thải Đặc tính của nước thải
Hồ sợi,
giũ hồ

Tinh bột, glucozo, carboxy metyl
xelulozo, polyvinyl alcol, nhựa,
chất béo và sáp.
BOD cao (34-50% tổng sản lượng
BOD).
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 bóng 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.
 Ảnh hưởng của các chất ô nhiễm trong nước thải đến môi trường tiếp nhận
- Độ kiềm cao làm tăng pH của nước. Nếu pH > 9 sẽ gây độc hại đối với thủy

tinh, gây ăn mòn các công trình thoát nước và hệ thong xử lý nước thải.
- 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, 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 vạo nước thải gây màu cho dòng tiếp
nhận, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của các loài thủy sinh, ảnh hưởng xấu tới
cảnh quan.
4
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
- Hàm lượng ô nhiễm các chất hữu cơ cao sẽ làm giảm oxy hòa tan trong nước
ảnh hưởng tới sự sống của các loài thủy sinh.
- Sơ đồ quy trình dệt nhuộm:
5
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
C
6
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
HƯƠNG II: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong hệ thống xử lý nước
thải dệt nhuộm với:
- Công suất thải nước: 1000 m
3
/ngày đêm = 41,7 m
3
/h
Bảng 2: Các thông số chỉ tiêu nước thải đầu vào:
Chỉ tiêu Đơn vị đo Giá trị
Giá trị (QCVN

13:2008/BTNMT – Loại B)
Nhiệt độ
0
C 55-65
0
C ≤ 40
0
C
pH - 9 - 11 5,5 - 9
BOD
5
mg/l 800 ≤ 50
COD mg/l 1300 ≤ 150
SS mg/l 630 ≤ 100
N-NH
4
mg/l 3,78 ≤ 60
P-PO
4
mg/l 1,54 ≤ 6
Độ màu Pt-Co 1000 ≤ 150
Với đặc trưng nước thải ngành như đã nêu trên, chỉ tiêu về độ màu luôn được xem
trọng, cần được xem xét kiểm tra trước khi xả thải ra nguồn tiếp nhận. Chỉ tiêu độ màu
đo được tại nguồn thải là 1000 Pt-Co.
7
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
CHƯƠNG III: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
Dựa vào một số yếu tố như:
 Công suất trạm xử lý.
 Thành phần và đặc tính của nước thải.

 Tiêu chuẩn xả nước thải vào các nguồn tiếp nhận tương ứng.
 Phương pháp sử dụng cặn.
 Khả năng tận dụng các công trình có sẵn.
 Điều kiện mặt nằng và đặc điểm địa chất thủy văn khu vực xây dựng.
 Khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý.
 Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý, vận hành và bảo trì.
Phương án xử lý được lựa chọn là:
Chú thích:
Chất lỏng
Khí

Bùn
NaClO 10%
Bùn thải
Máy ép bùn
Bể lắng bùn
Xe chở rác đi xử lý
8
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
Nguồn nước thải
Bể tiếp xúc
Bể lắng II
Bể Aerotank
Bể lắng I
Bể phản ứng
Bể điều hòa
Song chắn rác
Nước thải sau xử lý
Bùn tuần hoàn
Nước tách bùn

Thùng chứa hóa chất
Bơm áp
lực (cấp khí)
9
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
Ưu điểm:
 Kết hợp được cả phương pháp hóa lý và sinh học.
 Hiệu quả xử lý cao.
 Ít tốn diện tích thích hợp với công suất thải của nhà máy.
 Quy trình công nghệ đơn giản, dễ vận hành.
Nhược điểm:
 Nước thải ra chỉ đạt tiêu chuẩn loại B.
 Chi phí đầu tư ban đầu cao.
3.1. THUYẾT MINH DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ
Nước thải thu gom đến song chắn rác sẽ được loại bỏ những tạp chất khô (vải,
nilong ), sau đó nước thải tự chảy qua bể điều hòa và nhờ quá trình khuấy trộn kết
hợp với thổi khí sơ bộ, nước thải được điều hòa về lưu lượng cùng với nồng độ các
chất ô nhiễm như: BOD, COD, SS, Ở ngay trên bể điều hòa ta dùng bơm định lượng
bơm dung dịch H
2
SO
4
để điều chỉnh pH về trung tính, thuận lợi cho các công trình xử
lý sau. Tiếp theo nước thải từ bể điều hòa được bơm chìm lên bể phản ứng có khuấy
trộn để thực hiện quá trình keo tụ các hạt cặn lơ lửng sau đó được bơm qua bể lắng I
để loại bỏ các loại cặn thô, nặng có thể gây trở ngại cho các công đoạn xử lý sau.
Nước thải từ bể lắng I tự chảy tràn qua bể Aerotank có xáo trộn.Tại bể Aerotank quá
trình sinh học hiếu khí xảy ra và được duy trì nhờ không khí cấp khí từ máy thổi khí,
các vi sinh vật hiếu khí (trên bùn hoạt tính) sẽ phân hủy các chất hữu cơ còn lại trong
nước thải thành các chất vô cơ ở dạng đơn giản. Hiệu xuất xử lý của Aerotank đạt

khoảng 90 – 95%. Tiếp đến nước thải được dẫn sang bể lắng II và diễn ra lắng cặn
hoạt tính, bùn sẽ lắng xuống đáy bể, nước thải phía trên được chảy tràn qua bể tiếp xúc
khử trùng bằng dung dịch Clo, nhằm tiêu diệt vi khuẩn trước khi thải ra nguồn tiếp
nhận.
Bùn từ bể lắng II một phần sẽ được tuần hoàn về bể Aerotank nhằm duy trì lượng
vi sinh vật có trong bể. Một phần cùng với lượng bùn sinh ra từ bể lắng I sẽ được
chuyển vào bể lắng bùn để tách nước, trong giai đoạn này polymer được châm vào
nhằm tăng hiệu quả tách nước ra khỏi bùn. Nước tách bùn sẽ được tuần hoàn trở lại bể
điều hòa. Lượng bùn từ bể chứa bùn sẽ được chuyển sang máy nén bùn sau đó sẽ được
chở đi chôn lấp.
10
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
3.2. CHỨC NĂNG NHIỆM VỤ TỪNG CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
1. Song chắn rác
Loại bỏ các vật có kích thước lớn như: lá khô, cành cây nhỏ, mảnh vụn… Ngoài ra,
trong nước thải dệt nhuộm chứa nhiều xơ sợi li ti nên sau song chắn rác ta cần bố trí
lưới chắn mịn nhằm giữ các xơ sợi có trong nước thải. Nước qua song chắn có vận tốc
khoảng 0.6 m/s.
2. Bể điều hòa
Nhằm điều hòa lưu lượng và ổn định nồng độ cho công trình xử lý phía sau. Trong
bể có thiết bị định lượng hóa chất nhằm ổn định pH về khoảng 6.5-8.5 cho quá trình
xử lý. Bể điều hòa được cấp khí nhờ hệ thống đĩa sục khí đặt dưới đáy bể nhằm tạo
dòng khuấy trộn và duy trì tình trạng hiếu khí trong bể.
3. Bể phản ứng
Sử dụng để hòa trộn các chất với nước thải nhằm điều chỉnh độ kiềm của nước thải,
tạo ra bông cặn lớn có trọng lượng đáng kể và dễ dàng lắng lại khi qua bể lắng I. Ở
đây sử dụng phèn nhôm để tạo ra các bông cặn vì phèn nhôm hòa tan trong nước tốt,
chi phí thấp.
4. Bể lắng I
Giữ lại phần cặn lơ lững (SS) có trong nước thải, các bông cặn lớn được tạo ra từ bể

phản ứng sẽ được lắng ở đây, bể lắng I sẽ làm giảm tải lượng chất rắn cho công trình
xử lý sinh học phía sau.
5. Bể Aerotank
Aerotank hay còn gọi là bể bùn hoạt tính với sinh trưởng lơ lửng. Trong đó quá trình
phân hủy xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liên tục. Các vi
sinh vật dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn, chuyển hóa
chúng thành chất trơ không tan và tạo ra tế bào mới. Quá trình chuyển hóa đó được
thực hiện đan xen và nối tiếp nhau cho đến khi không còn thức ăn cho hệ vi sinh vật
nữa. Nước thải sau khi xử lý sinh học hiếu khí được đưa qua bể lắng II.
6. Bể lắng II
Bùn sinh ra từ bể Aerotank và các chất lơ lửng sẽ được lắng ở bể lắng II, nước thải
sau lắng được dẫn vào bể tiếp xúc. Lượng bùn sinh ra từ bể lắng II sẽ được xả vào bể
chứa bùn.
7. Bể lắng bùn
Cặn tươi từ bể lắng I và bùn hoạt tính từ bể lắng II có độ ẩm tương đối cao (99 –
99,2% đối với bùn hoạt tính và 92 – 96% đối với cặn tươi), bể lắng bùn có nhiệm vụ
làm giảm độ ẩm của bùn, sau đó bùn được đem đi xử lý. Nước tách quay trở về bể điều
hòa.
8. Máy ép bùn
11
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
Sau khi bùn qua bể nén bùn nó sẽ tiếp tục được chuyển vào máy ép bùn, tại đây thực
hiện quá trình làm ráo phần lớn nước trong bùn sau khi đã qua bể thu bùn. Nồng độ
cặn sau khi làm khô trên máy đạt từ 15% – 25%.
9. Bể tiếp xúc( khử trùng bằng NaClO 10%)
Khử trùng nước bằng clo nhằm tiêu diệt vi sinh trước khi đưa nước đã qua xử lý ra
hệ thống thoát nước chung, lượng vi khuẩn giảm khoảng 99%. Hóa chất dùng để khử
trùng là nước Clo.
12
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm

CHƯƠNG IV:TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
Các thông số nước thải:
Lưu lượng: Q
TB
ngày
= 1000 m
3
/ng.đ = 41,7 m
3
/h = Q
TB
h
Q
max
h
= Q
TB
h
× k
h
= 41,7 × 2,2 = 91,74 m
3
/h
Với k
h
là hệ số vượt tải theo giờ lớn nhất (k = 1,5 – 3,5), chọn k = 2,2
Q
max
s
= 0,025 m

3
/s
Bảng 4.1: Các chỉ tiêu cần xử lý
Chỉ tiêu Đơn vị đo Giá trị
Nhiệt độ
0
C 55-65
0
C
pH - 9 - 11
BOD
5
mg/l 800
COD mg/l 1300
SS mg/l 630
Độ màu Pt-Co 1000
4.1. SONG CHẮN RÁC
Số khe hở của song chắn rác [7-28]:
0
max
K
hbV
q
n
s
×
××
=
Trong đó:
- q

s
max
: Lưu lượng lớn nhất giây q
s
max


= 0,025 m
3
/s
- b: Khoảng cách giữa các khe hở b = 18mm = 0,018 m.
- h: Chiều sâu lớp nước qua song chắn lấy bằng độ đầy mương dẫn; h = 0,3 m.
- V: Vận tốc nước chảy qua song chắn V = 0,6 m/s
- K
0
: Hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy do hệ thống cào rác, K
0
= 1,05
theo [4-113] →
1,805,1
3,0018,06,0
025,0
=×
××
=n
Chọn n = 9 khe hở.
Chiều rộng của song chắn rác: B
s
= S
×

(n –1) + b
×
n
Trong đó: - S: là bề rộng thanh đan hình chữ nhật, chọn S = 6mm = 0,006m
13
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
- (n-1): số thanh đan của song chắn rác
→ B
s
= 0,006
×
(9 –1) + 0,018
×
9 = 0,2 m
Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn, ứng với lưu
lượng nước thải q = 0,025 m
3
/s, vận tốc này không nhỏ hơn 0,4 m/s:
V
kt
=
hB
q
s
×
=
3,02,0
025,0
×
= 0,42 (m/s) (t/m)

Tổn thất áp lực qua song chắn: h
s
=
K
g
V
×
×
×
2
2
max
ξ
Trong đó: - V
max
: Tốc độ chuyển động của nước thải trước song chắn ứng với lưu
lượng lớn nhất, V
max
= 0,6 m/s.
- K: Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn, K = 2 –
3. Chọn K = 2.
- ξ: Hệ số sức cản cục bộ của song chắn
ξ =
αβ
sin
3
4
×







×
b
S
=
48,060sin
018,0
006,0
42,2
0
3/4
=×






×
Với:  β: Hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh. Tiết diện chữ nhật β = 2,42.
 α: Góc nghiêng đặt song chắn so với phương ngang α = 60
0
.
→ h
s
=
018,02

81,92
6,0
48.0
2
=×
×
×
(m)
Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn: L
1
=
=
×
−
0
202 tg
BB
ks
14,0
202
1,02,0
0
≈
×
−
tg
(m)
Trong đó:
φ
: góc mở rộng của buồng đặt song chắn rác. Chọn

φ
=20
o
 B
k
: chiều rộng của mương dẫn nước thải vào. Chọn B
k
= 0,1 m
Chiều dài ngăn đoạn thu hẹp sau song chắn: L
2
=
2
1
L
≈ 0,07 (m) ≈ 0,1m
14
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
Chiều dài buồng đặt song chắn rác: L
3
= 1,2m
Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác:
L = L
1
+ L
2
+ L
3
= 0,14 + 0,1 + 1,2 = 1,44 (m)
Chiều cao xây dựng ngăn đặt song chắn rác:
H = h + h

s
+ 0,27 = 0,3 + 0,03 + 0,27 = 0,6 (m); Với chiều cao bảo vệ: h
bv
= 0,27 m
Chiều dài mỗi thanh:

m
hh
L
s
th
38,0
60sin
03,03,0
60sin
00
=
+
=
+
=
, chọn L
th
= 0,4m.
B
s
h
B
k
L

1
L
3
L
2
Hình 4.5: Sơ đồ lắp đặt song chắn rác.
Bảng 4.2: Các thông số xây dựng mương đặt song chắn rác:
Thôg số tính toán kí hiệu Giá trị Đơn vị
Số thanh chắn rác n 9 thanh
Chiều rộng buồng đặt SCR B
s
0,2 m
Chiều dày thanh chắn rác S 0,006 m
Góc nghiêng của SCR so với hướng dòng chảy α 60 độ
Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác L
1
0,14 m
Chiều dài phần mở rộng sau thanh chắn rác L
2
0,1 m
Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt SCR H 0,6 m
15
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
Chiều dài mỗi thanh chắn L
th
0,4 m
Chiều dài xây dựng của phần mương đặt SCR L 1,44 m
Hiệu quả xử lý nước thải qua song chắn rác [5-118]
Nồng độ cặn lơ lửng giảm 4%, còn lại: 630 × 96% = 604,8 (mg/l)
Nồng độ BOD

5
giảm 5%, còn lại: 800 × 96% = 768 (mg/l)
Nồng độ COD giảm 5%, còn lại: 1300 × 96% = 1248 (mg/l)
4.2. BỂ ĐIỀU HÒA
1.1. 4.2.1 Tính toán bể
Chọn thời gian lưu nước trong bể là t = 1 giờ
Thể tích bể cần thiết là:
7,4117,41
=×=×=
tQV
TB
hct
(m
3
)
Thể tích thực tế của bể điều hòa:
502,17,41
=×=×=
kVV
cttt
m
3
Với k là hệ số an toàn 1,2
Chọn chiều cao hữu ích của bể h
c
= 3m
Diện tích bể:
( )
2
9,13

3
7,41
m
h
V
F
c
ct
===
; chọn diện tích bể F = 14 m
2
Chọn mực nước thấp nhất của bể điều hòa để cho bơm hoạt động là H
min
= 0,5m.
Chọn chiều cao an toàn là 0,5 m
→ Chiều cao của bể là: H = 4 m
Thể tích xây dựng bể điều hòa: V
xd
= H × F = 4 × 14 = 56 (m
3
)
Chọn các cạnh tương ứng: B × L = 3,5 × 4; H = 4
Đường kính ống dẫn nước vào bể:
o
s
tb
v
Q
D
×

×
=
π
4
16
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
Trong đó: v
0
: Vận tốc nước chảy trong ống do chênh lệch cao độ, v
0
= 0,3 - 0,9 m/s,
chọn v
0
= 0,7 m/s →
18,0
7,0
017,04
=
×
×
=
π
D
(m) = 18 (mm)
Chọn ống nhựa PVC dẫn nước vào bể điều hòa Φ 20 mm
4.2.2 Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa
Lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa: Q
kk
= q × V × 60 (m
3

/h)
Trong đó
- q: Lượng khí cần cung cấp cho 1 m
3
dung tích vể trong 1 phút, q = 0,01-0,015
m
3
khí/m
3
bể.phút, chọn q = 0,01 m
3
khí/m
3
bể.phút (Nguồn: Trịnh Xuân Lai, Tính
toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, năm 2009).
- V
tt
: Thể tích thực tế của bể điều hòa
→ Q
kk
= 0,01 × 50 × 60 = 30 (m
3
/h) = 0,008 (m
3
/s)
Thiết bị phân phối khí trong bể điều hòa là các ống ngang đục lỗ, bao gồm 5
đường ống với chiều dài mỗi đường ống là 4 m, đặt dọc theo chiều dài bể, đường ống
đặt cách tường 1m.
Đường kính ống phân phối khí chính:
kk

kk
v
Q
D
×
×
=
π
4
Trong đó: v
k
: Vận tốc khí trong ống dẫn chính, v
k
= 10 - 15 m/s [3-107], chọn v
k
= 10
)(32
10
4
008,04
mm
v
Q
D
k
kk
≈
×
==
××

×
ππ
Chọn ống dẫn khí Φ = 35mm vào bể điều hòa là ống thép.
Lượng khí qua mỗi ống nhánh:
0016,0
5
008,0
5
===
kk
kk
Q
q
(m
3
/s)
Đường kính ống nhánh dẫn khí:
( )
mm
v
q
d
khi
khi
12
14
0016,04
4
=
×

×
=
×
×
=
ππ
(v
khí
= 10 – 15 m/s, chọn v
khí
= 14 m/s)
Chọn ống nhánh bằng thép, có đường kính Φ = 15 mm
17
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
Cường độ sục khí trên 1m chiều dài ống:
( )
iamdhm
L
Q
q
kk

./5,1
45
30
5
3
=
×
=

×
=

Đường kính lỗ, d = 5 mm, cách nhau 3-6 cm; chọn khoảng cách lỗ 4cm [2-43]
Khi được phân phối đến các ống nhánh thông qua ống dẫn khí chính làm bằng sắt
tráng kẽm, đặt trên thành bể dọc theo chiều rộng bể điều hòa. Ống dẫn khí được đặt
trên giá đỡ ở độ cao 8 cm so với đáy.
Bảng 4.3: Thông số thiết kế bể điều hòa
STT Tên thông số Đơn vị Số liệu
1 Chiều dài (L) m 4
2 Chiều rộng (B) m 3,5
3 Chiều cao tổng cộng (H) m 4
4 Đường kính ống dẫn nước vào bể mm 20
5 Lưu lượng không khí sục vào bể (Q
kk
) m
3
/h 30
6 Cường độ sục khí (q) m
3
/h.mdài 1,5
7 Đường kính ống sục khí chính (D) mm 35
8 Đường kính ống sục khí nhánh (d) mm 15
9 Đường kính lỗ sục khí (d) mm 5
10 Mực nước cao nhất (H
max
) m 3,48
11 Mực nước thấp nhất (H
min
) m 0,5

12 Khoảng cách giữa các lỗ mm 40
4.3. BỂ PHẢN ỨNG
Sử dụng bể phản ứng tạo bông cặn cơ khí.
Thời gian lưu nước 5 phút
Thể tích bể phản ứng:
( )
3
475,35
60
7,41
mtQV =×=×=
Chọn chiều cao lớp nước trong bể trộn là h
0
= 1 m

Với h
bv
= 0,2m  H = h
0
+ h
bv
= 1,2 m
Chọn bể trộn hình trụ với:
104,2
114,3
475,344
0
=
×
×

=
×
×
=
h
V
D
π
(m) ≈ 2,1m
18
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
Vậy thể tích thực tế xây dựng: V =
15,42,1
4
1,214,3
4
22
≈×
×
=×
×
H
D
π
m
3
Cấu tạo guồng khuấy làm bằng thép không gỉ gồm trục quay và 4 bản cánh đặt đối
xứng ở 2 phía quanh trục.
Kích thước bản cánh chọn: rộng × dài = 0,25 m × 1 m
Tiết diện bản cánh: f = 0,2 m

2
.
Bản cánh đặt ở khoảng cách tính từ tâm trục quay đến mép ngoài: R
1
= R
2
= 0,2m
Tổng tiết diện bản cánh khuấy: F
c
= 4 × 0,2 = 0,8 m
2
.
Tiết diện ngang bể F =
46,3
4
2
≈
× D
π
m
2
.
Tỷ lệ diện tích cánh khuấy:
23,0
46,3
8,0
≈=
F
F
c

= 23% € (20 – 25%)
Nước từ bể phản ứng tạo bông được dẫn bằng ống sang bể lắng, vận tốc nước 2m/s.
Đường kính ống ra là:
mm
v
Q
D 16
2
025,044
≈
×
×
=
×
×
=
ππ
Chọn đường kính ống Φ 20mm
Bảng 4.4: Thông số thiết kế bể phản ứng
STT Tên thông số Đơn vị Số liệu
1 Đường kính (D) m 2,1
2 Chiều cao tổng cộng (H) m 1,2
3 Kích thước bản cánh khuấy m 0,25 × 1
4 Đường kính ống ra (D) mm 20
Tính toán lượng bùn sinh ra do lượng Al(OH)
3
sinh ra:
Nồng độ phèn nhôm được sử dụng để keo tụ là 126,5 mg/l (chi tiết trình bày trong 5.2)
Khi cho phèn vào nước:
Al

2
(SO
4
)
3
.18H
2
O + 6 H
2
O → 2Al(OH)
3
+ 3H
2
SO
4
+ 18 H
2
O
19
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
→ Lượng Al(OH)
3
sinh ra trong một ngày:
63,29
666
1000*10*156*5,126
3
=
−
kg/ngày

Lưu lượng bùn thải bỏ:
C
G
Q
bun
=
Trong đó: - G: Lượng bùn sinh ra mỗi ngày G = 29,63 kg/ngày
- C: Hàm lượng chất rắn trong bùn nằm trong khoảng 40-120g/l = 40-120
kg/m
3
, chọn C = 40 kg/m
3
→
40
29,63
Q
bun
=
= 0,74 (m
3
/ngày)
4.4. BỂ LẮNG I
Do Q
max
= 2300 m
3
/ngày < 20000 m
3
/ngày nên ta sử dụng bể lắng I có dạng là bể
lắng đứng [2-44]

Bảng 4.5: Hàm lượng các thông số đưa vào bể lắng I
Thông số Đơn vị Hàm lượng
SS mg/l 604,8
BOD
5
mg/l 768
COD mg/l 1248
- Số bể trong hệ thống: 2 bể
- Tải trọng bề mặt:
t
H
L
=
[9-18]
Với: + H: Chiều sâu tính toán của vùng lắng (kể từ mặt trên của lớp trung hòa tới
mặt thoáng của bể), H = 2,7 ÷ 3,8 m, chọn H = 3,5 m [2-49]
+ t: Thời gian lưu nước, chọn t = 2h →
75,1
2
5,3
==L
(m
3
/m
2
.h)
Diện tích mặt cắt ngang của 1 bể:
12
75,12
7,41

2
=
×
=
×
=
L
Q
A
(m
2
)
- Đường kính bể:
4
1244
≈
×
=
×
=
ππ
A
D
(m) thỏa mãn D = 4 ÷ 9 m [2-49]
20
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
- Chiều cao phần hình nón cụt:
1,250
2
5,04

2
0
=×
−
=×
−
=
tgtg
dD
h
n
n
α
(m)
Với: D: đường kính bể
d
n
: đường kính đáy nhỏ hình nón cụt, chọn d
n
= 0,5 m
α: góc ngang của đáy bể lắng so với phương ngang, chọn α = 50
0
[2-49]
- Chiều cao xây dựng của bể: H
xd
= H + h
n
+ h
bv
= 3,5 + 2,1 + 0,3 ≈ 6 m.

- Đường kính của ống phân phối trung tâm:
62,0
3,044
≈
×
=
×
=
ππ
f
d
(m)
Với f là diện tích tiết diện ngang của ống phân phối trung tâm: f = Q/(N.v’)
Trong đó v’ là vận tốc nước trong ống trung tâm không lớn hơn 30 mm/s [2-49].
Chọn v’ = 0,02 m/s → f = (41,7/3600)/(2 × 0,02) = 0,3 m
2
- Thời gian lắng: T = H/v = 3,5/2,3 = 1,5 h
Với v là tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng, v = 0,5 ÷ 0,8
mm/s [5-249], chọn v = 0,65 mm/s hay v = 2,3 m/h
- Máng thu nước:
Máng thu nước đã lắng đặt trong thành trong của bể lắng, có dạng hình răng cưa và
đặt ở vòng tròn có đường kính bằng 0,9 đường kính bể: D
m
= 0,9 × 4 = 3,6 m
Bảng 4.6: Thông số thiết kế bể lắng I
STT Tên thông số Đơn vị Số liệu
1 Số lượng bể Bể 2
2 Đường kính bể m 4
3 Chiều cao bể m 6
4 Thời gian lắng giờ 1,5

5 Đường kính ống trung tâm m 0,62
6 Đường kính máng thu m 3,6
Xác định hiệu quả xử lý BOD
5
, COD và SS [5-253]
Ở bể lắng I hiệu quả lắng cặn SS từ 70 – 90%, với hiệu quả xử lý 85% và BOD
5
từ
25 – 50% với hiệu quả xử lý 40%, hiệu quả khử màu đạt 92%.
21
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
 Cặn lơ lửng SS sau bể lắng I: SS = 604,8 × 15% = 90,72 (mg/l) ˂ 100
(mg/l)
 BOD5 còn lại sau bể lắng I: BOD
5
= 768 × 60% = 460,8 (mg/l)
 COD còn lại sau bể lắng I: COD = 1248 × 60% = 748,8 (mg/l)
 Độ màu của nước thải sau bể lắng I: Độ màu = 1000 × 8% = 80 (Pt-Co)
4.5. BỂ AEROTEN
Bảng 4.7: Số liệu tính toán bể Aeroten
STT Tên thông số
Số liệu
Đầu vào Đầu ra
1 Lưu lượng nước thải TB 1000 m
3
/ngd = 41,7 m
3
/h = 0,012 m
3
/s

2 SS 90,72 mg/l -
3 BOD
5
460,8 mg/l 50 mg/l
4 COD 748,8 mg/l 150 mg/l
5 Nhiệt độ nước thải 25
0
C
6 Thời gian lưu bùn θ
c
3 -15 ngày
7 Nồng độ bùn hoạt tính trong bể X 2500 - 4000 mg/l
8 Hệ số hô hấp nội bào K
d
0,06 - 0,15 ngày
-1
9 Hệ số tuần hoàn bùn Q
th
/Q 0,25 - 1
10 Hệ số sản lượng bùn Y 0,4 - 0,8 mgVSS/mgBOD
5
11 Hàm lượng cặn hữu cơ 75%
12 Độ tro của cặn Z 20%
13 Tỷ số BOD
5
/COD 460,8/748,8 ≈ 0,61
Các thông số 6 - 10 theo bảng 6-1 [3-91
4.5.1 Xác định hiệu quả xử lí của bể:
Xác định hàm lượng BOD
5

hòa tan trong nước thải ở đầu ra
 Tổng BOD
5 ra
= BOD
5
hòa tan + BOD
5
của cặn lơ lửng
 Nồng độ BOD
5
của nước thải đầu ra: BOD
5
ra
≤ 50 mg/l
 Hàm lượng chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra:
B = 50 × 0,75 = 37,5 mg/l
 COD của chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra:
c = 37,5 mg/l × 1,42 (mgO
2
tiêu thụ/mg tế bào oxy hóa) × (1 – 0,2) = 42,6 mg/l
 BOD
5
của chất lơ lửng ở đầu ra: d = 42,6 × 0,61 = 25,986 (mg/l)
22
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
 BOD
5
hòa tan trong nước thải đầu ra: e = BOD
5cp
- d = 50 - 25,986 =

24,014 (mg/l)
Hiệu quả xử lý:
 Hiệu quả xử lý tính theo BOD
5
hòa tan
%95%100
8,460
014,24460,8
%100
5
5
1
=×=×=
−
−
BOD
eBOD
E
 Hiệu quả xử lý tính theo COD
( )
( )
%3,92
%100
8,748
6,421008,748
%100
2
=×=×
−
=

−−
−
COD
cCODCOD
E
vao
ravao
4.5.2 Xác định thể tích bể Aeroten:
Thể tích bể được tính theo công thức:
)1(
)(
0
cd
c
KX
SSYQ
V
θ
θ
×+×
−×××
=
[7-119]
Trong đó: - Q: Lưu lượng nước thải 1000m
3
/ngày
- θ
c
: Tuổi bùn, chọn θ
c

là 10 ngày
- S
0
: Hàm lượng BOD
5
ở đầu vào
- S: Hàm lượng BOD
5
ở đầu ra: S = e
- X: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể, chọn X = 3000 mg/l
- Y: Hệ số sản lượng bùn, chọn Y = 0,6
- K
d
: Hệ số hô hấp nội bảo, chọn K
d
= 0,06
→
3
546
)1006,01(3000
)014,248,460(106,01000
mV =
×+×
−×××
=
Chọn chiều cao chứa nước trong bể: 4m → Diện tích bề mặt bể:
2
5,136
4
546

m
=
Chia làm 4 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên có kích thước: Dài × rộng = 7m × 5m
Vậy kích thước bể aeroten: 4 × Dài × rộng × cao = 4 × 7m × 5m × 4,5m
Trong đó chiều cao dự trữ là 0,5 m
23
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
Xác định thời gian lưu nước:
546,0
1000
546
===
Q
V
θ
ngày ≈ 13giờ
4.5.3 Xác định lượng bùn tuần hoàn lại bể:
Hệ số tuần hoàn bùn α = 0,25 - 1 [3-9], chọn α = 0,75
Có:
XX
X
th
−
=
α
[5-146] →
70003000
75,0
3000
=+=+=

X
X
X
th
α
(mg/l)
Lưu lượng trung bình của hỗn hợp bùn hoạt tính tuần hoàn:
Q
th
= Q × α = 1000 × 0,75 = 750 m
3
/ngày
4.5.4 Xác định lượng bùn xả ra hàng ngày
Hệ số tăng trưởng của bùn:
375,0
1006,01
6,0
1
=
×+
=
×+
=
cd
obs
K
Y
Y
θ
[5-144]

Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong một ngày:
8,16310)014,248,460(1000375,0)(
3
≈×−××=−××=
−
SSQYP
oobsX
kg/ngày [7-123]
Tổng cặn bùn lơ lửng sinh ra (tính theo độ tro của cặn Z = 0,2)
75,204
2,01
8,163
1
=
−
=
−
=
Z
P
P
x
xl
(kg/ngày) [7-123]
Lượng bùn thải bỏ mỗi ngày
75,1541050100075,2041050
33
=××−=××−=
−−
QPP

xlxa
(kg/ngày)
Lượng bùn xả ra hàng ngày được tính:
rrTxa
c
XQXQ
XV
×+×
×
=
θ
theo [5-145]
Nên:
11,22
105600
104010003000546
=
×
××−×
=
×
××−×
=
cT
crr
xa
X
XQXV
Q
θ

θ
m
3
/ngày
Trong đó:  V: thể tích bể aeroten, V= 546 m
3
 X: nồng độ bùn hoạt tính duy trì trong bể aeroten, X = 3000mg/l
24
Đồ án CNMT Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuôm
 Q
r
: lưu lượng nước ra khỏi bể lắng 2, xem như bằng lưu lượng vào của bể
(nước theo bùn không đáng kể) Q
r
= Q = 1000 m
3
/ngày
 X
t
: nồng độ chất rắn bay hơi có trong bùn tuần hoàn lại bể, X
t
= 0,8 *
7000 = 5600 mg/l
 X
r
: nồng độ chất rắn bay hơi VSS có trong bùn hoạt tính trong nước ra
khỏi bể, X
r
= 0,8 * 50 = 40 mg/l
4.5.5 Xác định lượng oxy cần cung cấp cho bể aeroten:

Tính lượng oxy cần theo tiêu chuẩn:
( )
NNP
f
SSQ
OC
x
o
−×+×−
−×
=
00
57,442,1
)(
[7-124]
( )
( )
3
3
1052,2657,48,16342,1
68,0
10014,248,4601000
−
−
×−×+×−
×−×
=
= 410 (kgO
2
/ngày)

Với f: hệ số chuyển đổi BOD
5
và BOD
20
, f = 0,68
Lượng O
2
cần thực tế:
αβ
1
0
×
−
×=
ls
s
t
CC
C
OCOC
Trong đó:
-  = 0,6 - 0,94: Hệ số điều chỉnh lượng oxi ngấm vào nước thải, chọn α = 0,7
- β =1: Hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối đối với nước thải
- C
s
= 9,08 mg/l: DO bảo hoà trong nước ở nhiệt độ làm việc 20
o
C
- C
l

= 2mg/l: DO cần duy trì
2,751
7,0
1
208,91
08,9
410
=×
−×
×=⇒
t
OC
(kg O
2
/ngày)
Lượng không khí cần cung cấp: Q
kk
=
OU
OC
t
× f, với:
- OU= Ou × h = 7 × 4 =28g O
2
/m
3
: Công suất hòa tan oxi ở độ sâu 4m
Ou = 7gO
2
/m

3
.m (sử dụng thiết bị làm thoáng tạo ra bọt khí nhỏ mịn) [3-112]
- f: hệ số an toàn f = 1,5
25