Quy trình xử lý chất thải Tân Mai

Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai

GVHD : NGUYỄN TẤN PHONG

7.1 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG
TY GIẤY TÂN MAI
Dựa vào kết quả nghiên cứu ở Chương 5 và Chương 6, có thể đề xuất công nghệ xử lý
nước thải Công ty giấy Tân Mai như sau :
7.1.1 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ


Nước thải công đoạn xeo giấy (Công đoạn A)

Nước thải từ công đoạn xeo giấy được dẫn đến hố thu sau khi đi qua song chắn rác. Tại
đây, nước thải được bơm đến bể điều hòa để ổn định lưu lượng và nồng độ trước khi vào bể
lắng. Bột giấy trong nước thải xeo có khả năng lắng tốt nên phần lớn bột giấy được thu hồi tại
bể lắng để tái sử dụng, nước thải tiếp tục được dẫn đến các công trình xử lý sinh học phía sau.


Nước thải từ công đoạn sản xuất bột giấy (Công đoạn B)

Nước thải từ công đoạn sản xuất bột giấy sau khi đi qua song chắn rác đến hố thu nước
sẽ được bơm đến bể điều hòa để ổn định lưu lượng và nồng độ. Tiếp theo, nước thải được đưa
đến bể trộn đứng. Tại đây, nước thải được hòa trộn đều với các chất keo tụ (phèn sắt, PAC, )
trước khi được dẫn vào bể phản ứng xoáy hình trụ kết hợp bể lắng đứng – là nơi diễn ra các
phản ứng hóa học tạo thành các bông cặn có khả năng lắng tốt, đồng thời cũng là nơi diễn ra
quá trình lắng tách các bông cặn này khỏi nước thải. Cặn lắng phần lớn là bột giấy được thu hồi
để tái sử dụng, còn nước thải được hòa dòng với nước thải sau lắng của công đoạn xeo để tiếp
tục được xử lý sinh học ở các công trình đơn vị phía sau.
Sau khi qua một số bước xử lý riêng nước thải từ cả hai công đoạn sản xuất được hòa trộn

với nhau và được điều chỉnh pH trước khi đưa đến bể aeroten. Nước thải sau khi qua bể aeroten
được dẫn đến bể lắng 2 để loại bỏ bùn hoạt tính. Sau đó nước thải được khử trùng trước khi thải
ra nguồn tiếp nhận nhằm loại bỏ các mầm bệnh có trong nước thải. Bùn hoạt tính từ bể lắng một
phần được tuần hoàn trở lại bể aeroten để duy trì ổn định mật độ vi sinh vật, một phần dư được
xả bỏ. Bùn dư được dẫn qua bể nén bùn và lọc ép dây đai để giảm độ ẩm, bùn sau xử lý có thể
được sử dụng làm phân bón.
7.1.2 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ (xem trang sau)

SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG

Trang 83


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai

GVHD : NGUYỄN TẤN PHONG

7.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
 CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ
A. Nước thải công đoạn xeo giấy tại Công ty giấy Tân Mai













QngàyTB = 7.500 m3/ngày
QgiờTB = 312,5 m3/giờ
Qgiờmax = 420 m3/giờ
BOD5 = 671 mg/L
COD = 1489,6 mg/L
Độ màu = 450 Pt – Co
N – NH3 = 1,15 mg/L
P – PO43- = 1,21 mg/L
SS = 653,33 mg/L
pH = 6,3 – 7,2
Nhiệt độ = 300 C

B. Nước thải công đoạn sản xuất bột giấy CTMP tại Công ty giấy Tân Mai












QngàyTB = 2.500 m3/ngày
QgiờTB = 104,2 m3/giờ

Qgiờmax = 138 m3/giờ
BOD5 = 833 mg/L
COD = 3724 mg/L
Độ màu = 3040 Pt – Co
N – NH3 = 0,553 mg/L
P – PO43- = 2,34 mg/L
SS = 935 mg/L
pH = 5,86 – 6,4
Nhiệt độ = 300C

 YÊU CẦU SAU XỬ LÝ ĐẠT TIÊU CHUẨN LOẠI B






COD = 100 mg/L
BOD5 = 50 mg/L
SS = 100 mg/L
pH = 5,5 – 9,0
Nhieät độ < 400

SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG

Trang 84


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai

GVHD : NGUYỄN TẤN PHONG

7.2.1 NƯỚC THẢI TỪ CÔNG ĐOẠN XEO GIẤY TẠI CÔNG TY GIẤY TÂN MAI
7.2.1.1 Hố thu nước A
a. Chức năng
Giúp các công trình đơn vị phía sau không phải thiết kế âm sâu trong đất.
b. Tính toán
-

Thời gian lưu t = 10 phút
Thể tích hố thu nước
V

-

Q ngày

TB

t

24 60

=

7.500 10
= 52,08 (m3)
24 60

Kích thước hố thu nước L  B  H = 4,2
Bơm nước thải vào bể điều hòa





 4,2  3,0 m

Chọn 2 bơm nước thải hoạt động luân phiên
Lưu lượng mỗi bơm Q = 7.500 m3/ngày = 0,0868 m3/s
Cột áp bơm H = 8 m
Công suất bơm
QgH

0,0868 1000 9,81 8

N = 1000 =
= 8,5 (kW)
1000 0,8
 :hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93 tra bảng ta có  = 0,8
7.2.1.2 Song chắn rác A
a. Chức năng
Giữ lại các thành phần rác có kích thước lớn như : vải vụn, vỏ đồ hộp, lá cây, bao nilông,
đá cuội,…Nhờ đó tránh làm tắt bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. Đây là bước quan trọng nhằm
đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước thải.
b. Tính toán
Lưu lượng nước thải vận chuyển qua song chắn rác qmaxs = 0,1167 (m3/s)
Các thông số của mương dẫn nước thải từ công đoạn xeo giấy đến trước song chắn rác
 Lưu lượng qmaxs = 0,1167 m3/s.

 Độ dốc i = 0,008.
 Chiều ngang B = 0,5 m.
 Vận tốc vmax = 0,8 m/s.
 Độ đầy h = 0,3 m.
Chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy mương dẫn h = hmax = 0,3 m.
Số khe hở của song chắn rác
s
q max
K 0
n=
V b h
SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG

Trang 85


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai

GVHD : NGUYỄN TẤN PHONG

Trong đó :
 qmaxs : Lưu lượng lớn nhất giây qmaxs = 0,1167 m3/s
 b : Khoảng cách giữa các khe hở b = 16 mm = 0,016 m.
 h : Chiều sâu lớp nước qua song chắn hmax = 0,3 m.
 V : Vận tốc nước chảy qua song chắn V = 0,8 m/s
 K0 : Hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy do hệ thống cản rác K 0 = 1,05.
0,1167

n = 0,8 0,016 0,3 1,05 = 31,9

-

-

Chọn n = 32 khe hở.
Chiều rộng của song chắn rác
Bs = S  (n –1) + b  n
Trong đó :
 S : Chiều dày song chắn S = 0,008 m.
 n : Số khe hở của song chắn rác n = 32 khe
 b : Khoảng cách giữa các khe hở b = 16 mm = 0,016 m
Bs = 0,008  (32 –1) + 0,016  32 = 0,76 (m)
Chọn Bs = 0,8 m.
Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn, ứng với lưu
lượng nước thải q = 0,1167 m3/s vận tốc này không nhỏ hơn 0,4 m/s
q

0,1167

Vkt = B h = 0,8 0,3 = 0,49 (m/s) > 0,4 (m/s)
s
-

Tổn thất áp lực qua song chắn
2
Vmax
K
hs =  
2 g

Trong đó :
 Vmax : Tốc độ chuyển động của nước thải trước song chắn ứng với lưu lượng lớn
nhất Vmax = 0,8 m/s.
 K : Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn. K = 2 – 3.
Chọn K = 2.
  : Hệ số sức cản cục bộ của song chaén
S
 =   
b

4

3

 0,008 

sin  = 2,42 
 0,016 

4

3

sin 60 0 = 0,832

Trong đó :
o  : Hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh. Tiết diện chữ nhật  = 2,42.
o  : Góc nghiêng đặt song chắn so với phương ngang  = 600.
0,8 2
0

,
832

2 = 0,05 (m)
hs =
2 9,81
-

Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn

SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG

Trang 86


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai

GVHD : NGUYỄN TẤN PHONG

Bs  B
0,8  0,5
 0,41 (m)

0
2 tg 20 0
2 tg 20
Chiều dài ngăn đoạn thu hẹp sau song chắn
l
l2 = 1 = 0,205 (m)

2
Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác
L = l1 + l2 + 1,085 = 0,41 + 0,205 + 1,085 = 1,7 (m)
Chiều cao xây dựng ngăn đặt song chắn rác
H = h + hs + 0,3 = 0,3 + 0,05 + 0,3 = 0,65 (m)

l1 =

-

-

-

7.2.1.3 Bể điều hòa A
a. Chức năng
Điều hòa lưu lượng và nồng độ chất hữu cơ; tránh cặn lắng; và làm thoáng sơ bộ qua đó
ôxy hóa sinh hóa một phần các chất bẩn hữu cơ.
b. Tính toán
Từ các số liệu về lưu lượng nước thải theo giờ tại Công ty giấy Tân Mai, chọn thời gian
lưu nước trong bể điều hòa là T = 4 giờ (theo W.Wesley Eckenfelder, Industrial Water
Pollution Control, 1989).
Thể tích bể điều hòa
W = QgiờTB  T = 312,5  4 = 1.250 (m3)
Bể điều hòa chia làm 02 ngăn thông nhau, kích thước mỗi ngăn L  B  H = 12  10
 5,3 m.
Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể điều hòa
Lkhí = QgiờTB  a
Trong đó
 QgiờTB : Lưu lượng nước thải trung bình theo giờ QgiờTB = 312,5 m3/giờ

 a : Lưu lượng không khí cấp cho bể điều hòa a = 3,74 m 3 khí/m3 nước thải (theo
W.Wesley Eckenfelder, Industrial Water Pollution Control, 1989)
Lkhí = 312,5  3,74 = 1168,75 (m3/giờ)
Khí được cung cấp bằng hệ thống ống PVC có đục lỗ, mỗi ngăn bao gồm 5 ống đặt dọc
theo chiều dài bể (12m), các ống cách nhau 2m.
Lưu lượng khí trong mỗi ống
Lkhi 1168,75
qống =
=
= 116,875 (m3/giờ)
10
10
Vận tốc khí trong ống 10 – 15 m/s. Chọn vống = 10 m/s.
Đường kính ống dẫn khí
dống =

-

4 q ống
π v ống 3.600

=

4 116,875
= 0,064 (m) = 64 (mm)
π 10 3.600

Chọn ống  = 60 (mm)
Đường kính các lỗ 2 – 5 mm. Chọn dlỗ = 4 mm = 0,004 m.
Vận tốc khí qua lỗ 5 – 20 m/s. Chọn vlỗ = 15 m/s.

SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG

Trang 87


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai
-

Lưu lượng khí qua một lỗ
qlỗ = vlỗ 

-

Số lỗ trên một ống

π d 2lỗ
π 0,004 2

= 15
4
4
N=

-

GVHD : NGUYỄN TẤN PHONG

q ống

q lỗ

=

 3600 = 0,678 m3/giờ

116,875
= 172 (lỗ)
0,678

Số lỗ trên 1m dài ống
n=

N
172
=
= 14,3 (lỗ/m)
12
12

Chọn n = 15 lỗ/m ống.
 Tính toán máy thổi khí
-

Áp lực cần thiết của máy thổi khí
Hm = hl + H
Trong đó
 hl : Tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển hl = 0,4 m
 H : Độ sâu ngập nước của ống H = 5 m
Hm = 0,4 + 5 = 5,4 (m)

Choïn Hm = 5,4 m = 0,54 atm

-

-

Năng suất yêu cầu
Lkhí = 312,5
Công suất của máy thổi khí

 3,74 = 1168,75 (m3/giờ) = 0,325 (m3/s)

GRT1   p 2

Pmáy =
29,7ne   p1






0,283


 1


Trong đó
 Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí, kW

 G : Trọng lượng của dòng không khí, kg/s
G = Lkhí  khí = 0,325 1,3 = 0,4225 kg/s
 R : Hằng số khí R = 8,314 KJ/K.mol oK
 T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1 = 273 + 25 = 298 o K
 P1 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1 = 1atm
 P2 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = Hm + 1 =1,54 atm
K1
= 0,283 (K = 1,395 đối với không khí)
K



n=




29,7 : Hệ số chuyển đổi
e : Hiệu suất của máy, chọn e = 0,7
Vậy Pmáy =

0,4225 8,314 298   1,54 


29,7 0,283 0,7   1 

0.283


 1



= 23,12 (kW)

7.2.1.4 Bể lắng đợt 1A
SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG

Trang 88


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai

GVHD : NGUYỄN TẤN PHONG

a. Chức năng
Dùng để tách các chất lơ lửng có khả năng lắng được dưới tác dụng của trọng lực.
b. Tính toán
Chọn loại bể lắng ly tâm, có mặt bằng hình tròn.
Lưu lượng nước thải xử lý QngTB = 7500 m3/ngày
Tổng chiều cao vùng lắng h l = 3,5 m (Chọn theo bảng 4-4, Trịnh Xuân Lai - Tính toán thiết
kế các công trình xử lý nước thải)
Tải trọng bề mặt v0 = 40m3/m2.ngày
Diện tích bề mặt cần thiết của bể lắng
-

Fl =
-

Q ng

TB

vo

=

7500
= 187,5 m2
40

Đường kính bể lắng được xác định bằng công thức
4(Fl  ftt )


Dbể =

Trong đó

ftt : Diện tích tiết diện buồng phân phối trung tâm, với đường kính buồng phân
phối trung tâm : dtt = (1520%) D) Dbể ( theo Trịnh Xuân Lai - Tính toán thiết kế các
công trình xử lý nước thải). Chọn dtt = 20%) D Dbể.

 (0,2D bể ) 2
 d tt
ftt =

4
4
2



F1 : Diện tích phần lắng F1= 187,5 m2

Thay ftt vào phương trình trên ta có ta tính được D bể = 15,77 m. Chọn đường kính bể D bể =
16 m, khi đó đường kính ống trung tâm dtt = 3,2 m
Tính lại diện tích bề mặt cần thiết của bể lắng

-

U0TB =
-

2

 D bể
= 200,96 (m2)
4
Xác định lại tải trọng bề mặt của bể theo QgiờTB
Fl =

Q 24 312,5 24
= 200,96 = 37,32 (m3/m2.ngày)
Fl

Giá trị này nằm trong khoảng cho phép 31 – 50 m3/m2ngày
Xác định lại tải trọng bề mặt của bể theo Qgiờmax
Uomax =

Q

max

Fl

24

420 24

= 200,96 = 50,16 (m3/m2.ngày)

max

Giá trị Uo phù hợp với các thông số tính toán bể lắng I cho trong bảng 4 – 3 của giáo
trình Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai.

SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG

Trang 89


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai
-

-

Bể lắng có dạng hình trụ có đổ thêm bêtông dưới đáy để tạo độ dốc 10%) D. Hố thu gom bùn
đặt ở chính giữa bể và có thể tích nhỏ vì cặn sẽ được tháo ra liên tục, đường kính hố thu

gom bùn lấy bằng 20%) D đường kính bể.
Chiều cao phần chóp đáy bể, có độ dốc 10%) D hướng về tâm
hc =

-

-

GVHD : NGUYỄN TẤN PHONG

D bể
2

 0,1 = 8  0,1 = 0,8 (m)

Chiều cao dự trữ trên mặt thoáng hdt = 0,3 (m)
Chiều cao tổng cộng của toàn bộ bể
Hbể = hl + hdt = 3,8 (m)
Thể tích phần công tác của bể
2

-

 Dbể
3,14 16 2
3,5 = 703,36 (m3)
Vct =
hl =
4
4

Thể tích tổng cộng của bể
Vc =

-

 D bể 2

4
Thời gian lưu nước trong bể lắng
t=

-

Hbể =

3,14 16 2
3,8 = 763,65 (m3)
4

Vct
703,36
 24 = 2,25 (giờ)
TB =
7500
Q ng

Vận tốc giới hạn trong vùng lắng
 8k    1 gd 
VH 


f


1/ 2

Trong đó:

K : Hằng số phụ thuộc vào tính chất cặn, chọn k = 0,06 (Tính toán thiết kế các
công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai)

 : Tỷ trọng hạt, chọn   1,25 (Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải –
Trịnh Xuân Lai)

g : Gia tốc trọng trường g  9,81 m/s2

d : Đường kính tương đương của hạt, chọn d  10-4 (m) (Tính toán thiết kế các
công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai)

f : Hệ số ma sát, hệ số này phụ thuộc vào đặc tính bề mặt của hạt và hệ số
Reynold của hạt khi lắng. Chọn f  0,025 (Tính toán thiết kế các công trình xử lý
nước thải – Trịnh Xuân Lai).
 8 0,06 1,25  1 9,81 10  4 
vH = 

0,025


-

1/ 2

= 0,0686 (m/s)

Vận tốc nước chảy trong vùng lắng ứng với Qhmax

SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG

Trang 90


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai

GVHD : NGUYỄN TẤN PHONG

max

4 Qh
4 420
vmax =
= 3,14 16 2 3600 = 0,00058 (m/s)
2
 ( Dbể ) 3600
-

-

-

-

Ta thấy rằng vmax < vH  Điều kiện đặt ra để kiểm tra được thỏa mãn.
Máng thu nước sau lắng được bố trí sát thành ngoài bể và ôm theo chu vi bể. Máng răng
cưa được neo chặt vào thành trong bể có nhằm điều chỉnh chế độ chảy lượng nước tràn
qua để vào máng máng thu.
Tổng chiều dài máng răng cưa
L =  Dbể = 3,14  16 = 50,24 (m)
Tải trọng thủy lực của máng thu
TB
Q ng
7500
utb =
= 50,24 = 149,28 (m3/m.ngày)
L rc
Xác định hiệu quả khử BOD5 và SS
R=

t
a  b t

Trong đó
 t : Thời gian lưu nước t = 2,25 (giờ)
 a,b : Các hằng số thực nghiệm (Chọn theo bảng 4 – 5 Tính toán thiết kế các công
trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai). Đối với BOD5 thì a = 0,018 ; b = 0,020 ;
đối với SS thì a = 0,0075 ; b = 0,014.
2,25

RBOD = 0,018  0,020 2,25 = 35,71%) D
2,25

-

RSS = 0,0075  0,014 2,25 = 57,69%) D
Lượng bùn khô sinh ra mỗi ngày

57,69
mg
kg
m3
L
653,33
10  6
7500
1000 3
100
L
mg
ngày
m
kg
G 2826,8
ngày
G

-

Thể tích bùn sinh ra mỗi ngày
Vbùn 

G

C

Trong đó
 G : Lượng bùn sinh ra mỗi ngày G = 2826,8 kg/ngày
 C : Hàm lượng chất rắn trong bùn nằm trong khoảng 40 – 120 g/L = 40 – 120 kg/
m3 , laáy trung bình C = 80 kg/m3
Vbùn 

2826,8
= 35,335 (m3/ngày)
80

7.2.2 NƯỚC THẢI TỪ CÔNG ĐOẠN SẢN XUẤT BỘT GIẤY CTMP TẠI CÔNG TY
GIẤY TÂN MAI
SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG

Trang 91


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai

GVHD : NGUYỄN TẤN PHONG

7.2.2.1 Hố thu nước B
a. Chức năng
Giúp các công trình đơn vị phía sau không phải thiết kế âm sâu trong đất.
b. Tính toán
- Thời gian lưu t = 10 phút
- Thể tích hố thu nước

V

-

Q ngày

TB

t

=

2.500 10
= 17,36 (m3)
24 60

24 60
Kích thước hố thu nước L  B  H = 4,2  1,4  3,0 m
Bôm nước thải vào bể aeroten
 Chọn 2 bơm nước thải hoạt động luân phiên
 Lưu lượng mỗi bơm Q = 2.500 m3/ngày = 0,0289 m3/s
 Cột áp bơm H = 8 m
 Công suất bơm
QgH

0,0289 1000 9,81 8

N = 1000 =
= 2,835 (kW)
1000 0,8

 :hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93 tra bảng ta có  = 0,8
7.2.2.2 Song chắn rác B
a. Chức năng
Giữ lại các thành phần rác có kích thước lớn như : vải vụn, vỏ đồ hộp, lá cây, bao nilông,
đá cuội,…Nhờ đó tránh làm tắt bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. Đây là bước quan trọng nhằm
đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước thải.
b. Tính toán
Lưu lượng nước thải vận chuyển qua song chắn rác qmaxs = 0,038 m3/s
Các thông số của mương dẫn nước thải từ công đoạn xeo giấy đến trước song chắn rác
 Lưu lượng qmaxs = 0,038 m3/s.
 Độ dốc i = 0,008.
 Chiều ngang B = 0,3 m.
 Vận tốc vmax = 0,85 m/s.
 Độ đầy h = 0,15 m.
Chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy mương dẫn h = hmax = 0,15 m.
Số khe hở của song chắn rác
s
q max
K 0
n=
V b h
Trong đó :
 qmaxs : Lưu lượng lớn nhất giây qmaxs = 0,038 m3/s
 b : Khoảng cách giữa các khe hở b = 16 mm = 0,016 m.
 h : Chiều sâu lớp nước qua song chắn hmax = 0,15 m.

SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG

Trang 92

Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai




GVHD : NGUYỄN TẤN PHONG

V : Vận tốc nước chảy qua song chắn V = 0,8 m/s
K0 : Hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy do hệ thống cản raùc K 0 = 1,05.
0,038

n = 0,8 0,016 0,15 1,05 = 20,8
-

-

Chọn n = 21 khe hở.
Chiều rộng của song chắn rác
Bs = S  (n –1) + b  n
Trong đó :
 S : Chiều dày song chắn S = 0,008 m.
 n : Số khe hở của song chắn rác n = 21 khe
 b : Khoảng cách giữa các khe hở b = 16 mm = 0,016 m
Bs = 0,008  (21 –1) + 0,016  21 = 0,496 (m)
Chọn Bs = 0,5 m.
Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn, ứng với lưu
lượng nước thải q = 0,038 m3/s vận tốc này không nhỏ hơn 0,4 m/s
q

-

0,038

Vkt = B h = 0,5 0,15 = 0,507 (m/s) > 0,4 (m/s)
s
Toån thất áp lực qua song chắn
hs =  

2
Vmax
K
2 g

Trong đó :
 Vmax : Tốc độ chuyển động của nước thải trước song chắn ứng với lưu lượng lớn
nhất Vmax = 0,85 m/s.
 K : Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn. K = 2 – 3.
Choïn K = 2.
  : Hệ số sức cản cục bộ của song chắn
S
 =   
b

4

3

sin  =

 0,008 
2,42 

 0,016 

4

3

sin 60 0 = 0,832

Trong đó :
o  : Hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh. Tiết diện chữ nhật  = 2,42.
o  : Góc nghiêng đặt song chắn so với phương ngang  = 600.
0,85 2
2 = 0,061 (m)
2 9,81

hs = 0,832 
-

Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn
l1 =

-

-

Bs  B

0,5  0,3

 0,27 (m)
0
2 tg 20 0
2 tg 20

Chiều dài ngăn đoạn thu hẹp sau song chắn
l1
l2 =
= 0,135 (m)
2
Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác

SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG

Trang 93


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai

-

GVHD : NGUYỄN TẤN PHONG

L = l1 + l2 + 1,095 = 0,27 + 0,135 + 1,095 = 1,5 (m)
Chiều cao xây dựng ngăn đặt song chắn rác
H = h + hs + 0,3 = 0,15 + 0,061 + 0,3 = 0,511 (m)
Chọn H = 0,52 m.

7.2.2.3 Bể điều hòa B
a. Chức năng
Điều hòa lưu lượng và nồng độ chất hữu cơ; tránh cặn lắng; và làm thoáng sơ bộ qua đó
ôxy hóa sinh hóa một phần các chất bẩn hữu cơ.
b. Tính toán
Từ các số liệu về lưu lượng nước thải theo giờ tại Công ty giấy Tân Mai, chọn thời gian
lưu nước trong bể điều hòa là T = 4 giờ (theo W.Wesley Eckenfelder, Industrial Water
Pollution Control, 1989).
Thể tích bể điều hòa
W = QgiờTB  T = 104,2  4 = 416,8 (m3)
Kích thước bể điều hòa L  B  H = 12  6,6  5,3 m.
Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể điều hòa
Lkhí = QgiờTB  a
Trong đó
 QgiờTB : Lưu lượng nước thải trung bình theo giờ QgiờTB = 104,2 m3/giờ
 a : Lưu lượng không khí cấp cho bể điều hòa a = 3,74 m 3 khí/m3 nước thải (theo
W.Wesley Eckenfelder, Industrial Water Pollution Control, 1989)
Lkhí = 104,2  3,74 = 389,7 (m3/giờ)
Khí được cung cấp bằng hệ thống ống PVC có đục lỗ, mỗi ngăn bao gồm 3 ống đặt dọc
theo chiều dài bể (12m), các ống cách nhau 2,2 m.
Lưu lượng khí trong mỗi ống
Lkhi
389,7
=
= 129,9 (m3/giờ)
3
3
Vận tốc khí trong ống 10 – 15 m/s. Chọn vống = 10 m/s.
Đường kính ống dẫn khí

qống =

-

dống =

-

=
π v ống 3.600

4 129,9
= 0,068 (m) = 68 (mm)
π 10 3.600

Chọn ống  = 60 (mm)
Đường kính các lỗ 2 – 5 mm. Chọn dlỗ = 4 mm = 0,004 m.
Vận tốc khí qua lỗ 5 – 20 m/s. Chọn vlỗ = 15 m/s.
Lưu lượng khí qua một lỗ
qlỗ = vlỗ 

-

4 q ống

Số lỗ trên một ống

SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG

π d 2lỗ
π 0,004 2

= 15
4
4

 3600 = 0,678 m3/giờ

Trang 94


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai

N=
-

q ống
q lỗ

GVHD : NGUYỄN TẤN PHONG

129,9

= 0,678 = 192 (lỗ)

Số lỗ trên 1m dài ống
n=

N
192
=
= 16 (lỗ/m ống)
12
12

 Tính toán máy thổi khí
-

Áp lực cần thiết của máy thổi khí
Hm = hl + H

Trong đó
 hl : Tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển hl = 0,4 m
 H : Độ sâu ngập nước của ống H = 5 m
Hm = 0,4 + 5 = 5,4 (m)
Choïn Hm = 5,4 m = 0,54 atm
-

-

Năng suất yêu cầu
Lkhí = 104,2
Công suất của máy thổi khí

 3,74 = 389,7 m3/giờ = 0,108 m3/s

GRT1   p 2


Pmaùy =
29,7ne   p1






0,283


 1


Trong đó
 Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí, kW
 G : Trọng lượng của dòng không khí, kg/s
G = Lkhí  khí = 0,108 1,3 = 0,1404 kg/s
 R : Hằng số khí R = 8,314 KJ/K.mol oK
 T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1 = 273 + 25 = 298 o K
 P1 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1 = 1atm
 P2 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = Hm + 1 =1,54 atm
K1
= 0,283 (K = 1,395 đối với không khí)
K



n=




29,7 : Hệ số chuyển đổi
e : Hiệu suất của máy, chọn e = 0,7
Vậy Pmáy =

0,1404 8,314 298   1,54 


29,7 0,283 0,7   1 

0.283


 1


= 7,68 (kW)

7.2.2.4 Bể trộn đứng B
a. Chức năng
Hòa trộn đều các chất phản ứng với nước. Quá trình hòa trộn phải được tiến hành rất
nhanh chóng trong một khoảng thời gian ngắn trước lúc tạo thành những bông kết tủa.
b. Tính toán
SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG

Trang 95

Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai
-

GVHD : NGUYỄN TẤN PHONG

Diện tích tiết diện ngang của bể
ft 

Q
vd

Trong đó
 Q : Lưu lượng nước xử lý Q = 2.500 m3/ngày = 0,029 m3/s.
 vd : Vận tốc nước dâng vd = 0,025 m/s.
ft 
-

-

0,029
= 1,16 (m2)
0,025

Chọn bể trộn hình vuông, chiều dài mỗi cạnh hình vuông
bt  f t = 1,16 = 1,077 (m)
Chọn chiều dài hình vuông là bt = 1,1 m.
Chọn đường kính ống dẫn nước nguồn vào bể D = 168 mm. Kiểm tra lại vận tốc dòng
nước đưa vào phía đáy vd = 1 – 1,5 m/s
4 0,029

4 Q

= 1,31 (m/s)
2
 0,168 2
 D
Dieän tích đáy bể chổ nối ống
f d 0,18  0,18 = 0,0324 (m2)
Chọn góc nón  = 400, chiều cao phần hình chóp đáy bể

vd 

-

-

hd =

1
(bt – bd)
2

 cotg

40 0
2

Trong đó
 bt : Chiều rộng phần trên của bể bt = 1,1 m.
 bd : Chiều rộng phần đáy của bể bd = 0,18 m.

hd =
-

1
(1,1 – 0,18) 2,747 = 1,26 (m)
2

Thể tích phần hình chóp của bể trộn
1
Wd  hd  f t  f d 
3



ft  fd



Trong đó
 ft : Tiết diện ngang phần trên của beå ft = 1,1  1,1 = 1,21 m2.
 fd : Tiết diện ngang phần đáy của bể fd = 0,0324 m2.
 hd : Chiều cao phần hình chóp đáy beå hd = 1,26 m.
1
Wd  1,26  1,21  0,0324  1,21 0,0324 = 0,6 (m3)
3





-

Thời gian lưu nước trong bể t = 1,5 phút = 90 s
Thể tích toàn phần của bể

-

W = Q t = 0,029  90 = 2,61 (m3)
Thể tích phần trên (phần hình hộp) của bể

-

Wt = W – Wd = 2,61 – 0,6 = 2,01 (m3)
Chiều cao phần trên của bể

-

SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG

Trang 96


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai

ht =
-

Chiều cao toàn phần của bể

GVHD : NGUYỄN TẤN PHONG

Wt
2,01
 1,66 (m)

1,21
ft

H = ht + hd + 0,28 (m3)

Trong đó
 ht : Chiều cao phần trên của bể ht = 1,66 m.
 hd : Chiều cao phần hình chóp đáy bể hd = 1,26 m.
 0,28 : Chiều cao dự trữ tính theo m.

-

H = 1,66 + 1,26 + 0,28 = 3,2 (m)
Nước được thu bằng máng vòng có lỗ ngập trong nước. Nước chảy trong máng đến chỗ
ống dẫn nước ra khỏi bể theo hai hướng ngược chiều nhau, do đó lưu lượng nước tính toán
của bể
qm =

-

Q
0,029

 0,0145 (m3/s)

2
2

Diện tích tiết diện máng
fm =

qm
vm

Trong đó
 qm : Lưu lượng nước chảy trong máng qm = 0,0145 m3/s.
 vm : Vận tốc nước chảy trong máng vm = 0,6 m/s.
fm =
-

Chọn chiều rộng máng bm = 0,16 m.
Chiều cao lớp nước tính toán trong máng
hm =

-

0,0145
= 0,024 m2
0,6

fm
0,024

= 0,15 (m)
bm

0,16

Độ dốc của máng về phía ống tháo nước ra i = 0,02.
Tổng diện tích các lỗ ngập thu nước ở thành máng
Q

fl = v
l

Trong đó
 Q : Lưu lượng nước xử lý Q = 0,029 m3/s.
 vt : Vận tốc nước chảy qua lỗ vl = 1 m/s.
fl =

0,029
= 0,029 (m2)
1

-

Chọn đường kính lỗ dl = 30 mm, diện tích mỗi lỗ

-

 d l2  0,03 2
=
= 0,0007 (m2)
4
4
Tổng số lỗ trên thành máng

fl =

SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG

Trang 97


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai

n=

-

-

-

-

f
fl

l



GVHD : NGUYỄN TẤN PHONG

0,029

 42 (lỗ)
0,0007

Chọn n = 44 lỗ
Các lỗ được bố trí ngập trong nước 70 mm tính đến tâm lỗ.
Chu vi phía trong của máng :
Pm = 4  (bt – 2  bm) = 4  (1,1 – 2  0,16) = 3,12 (m)
Khoảng cách giữa các tâm lỗ
P
3,12
e= m =
= 0,07 (m)
44
n
Khoảng cách giữa các lỗ
e – dl = 0,07 – 0,03 = 0,04 (m)
Chọn đường kính ống dẫn sang bể phản ứng d = 200 mm. Kiểm tra vận tốc nước chảy
trong ống nằm trong khoảng 0,8 – 1,0 (m/s)
vđ 

4 0,029
4 Q
= 0,92 (m/s)
2 =
 0,2 2
 d

7.2.2.5 Bể phản ứng xoáy hình trụ kết hợp bể lắng đứng đợt 1B
a. Chức năng
Hoàn thành nốt quá trình keo tụ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc và kết

dính giữa các hạt keo với cặn bẩn. Đồng thời, thực hiện quá trình lắng tách rời các bông cặn ra
khỏi nước thải.
b. Tính toán
 Tính toán phần bể phản ứng
-

Chiều cao tính toán của vùng lắng
h1V2 t

Trong đó
 t : Thời gian lắng t = 2 giờ = 7200 s
 V2 : Vận tốc của nước trong vùng lắng (vận tốc nước dâng) V 2  0,7 mm/s = 0,7 
10-3 m/s.
h1  0,7 10-3 7200  5 (m)
Diện tích ngăn phản ứng xoáy hay diện tích ống trung tâm
Q t

fb = 60 H
f
Trong đó
 t : Thời gian nước lưu lại trong bể t = 15 phút (Quy phạm t = 15 – 20 phút).
 Hf : Chiều cao tính toán của bể phản ứng lấy bằng 0,9 chiều cao vùng lắng của bể
lắng Hf = 0,9  5 = 4,5 m.
 Q : Lưu lượng nước xử lý Q = 104,2 (m3/h).
SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG

Trang 98


Luận văn tốt nghiệp

Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai

GVHD : NGUYỄN TẤN PHONG

104,2 15

-

fb = 60 4,5 = 5,79 (m2)
Đường kính của bể phản ứng hay đường kính của ống trung tâm
d=

-

4
 fb =


4



5,79 = 2,7 (m)

Chọn đường kính ống dẫn nước vào bể D = 210 mm. Kiểm tra tốc độ nước chảy trong ống
nằm trong khoảng 0,8 – 1 (m/s)
4 104,2
= 0,84 (m/s)
3600  D 2
Khoảng cách từ miệng phun tới thành buồng phản ứng

0,2  Db = 0,2  2,7 = 0,54 (m)
Đường kính miệng phun
v

-

-

Q

df = 1,13   v
f
Trong đó
  : Hệ số lưu lượng đối với miệng phun hình nón có góc nón  = 250 lấy  =
0,908.
 vf : Vận tốc nước qua vòi phun vf = 2,5 (m/s) (Quy phạm vf = 2 – 3 m/s)
104,2

df = 1,13  0,908 2,5 3600 = 0,128 (m)
-

Chọn df = 120 mm.
Chiều dài miệng phun
lf =

-

df
2

cot g


0,125
25 0
cot g
=
= 0,282 (m)
2
2
2

Tổn thất áp lực ở miệng phun
h = 0,06
Trong đó
vfktế : vận tốc phun kinh teá
Q

 v2fkteá

104,2
= 2,6 (m/s)
0,125 0,908 3600

2
2
vfkteá = 1,13 d 2  = 1,13 
f

h = 0,06

2

 2,62 = 0,4056 (m)

 Tính toán phần bể lắng đứng
-

Chiều cao tính toán vùng lắng h1 = 5 m.
Diện tích của ống trung tâm bằng diện tích ngăn phản ứng f b = 5,79 m2.
Đường kính ống trung tâm d = 2,7 m.
Đường kính tấm chắn hình nón
dchắn  1,3  d1 1,3  2,7  3,51 (m)
Góc nghiêng giữa đường sinh nón với phương ngang   17°. Suy ra chiều cao nón

SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG

Trang 99


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai

hchắn =
-

GVHD : NGUYỄN TẤN PHONG

3,51
tg17 0 = 0,54 m

2

Khoảng cách từ ống trung tâm đến tấm chắn chọn là 0,3 m.
Diện tích tiết diện ướt của vùng lắng
Q
104,2
2
F =
V2 0,7 10  3 3600 = 41,35 (m )

Trong đó
 Q : Lưu lượng nước xử lý Q = 104,2 m3/giờ
 V2 : Vận tốc của nước trong vùng lắng (vận tốc nước dâng)
= 0,7 10-3 m/s.
- Diện tích tổng cộng của bể lắng
Fb = F + fb = 41,35 + 5,79 = 47,14 (m2)
- Đường kính bể lắng
D=

4 Fb
=


4 47,14



V 2  0,7 mm/s

= 7,75 (m)

Chọn D = 7,8 m.
- Bán kính bể lắng R = D/2 = 3,9 m.
- Chiều cao tổng cộng của bể lắng
H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5
Trong đó
 h1 : Chiều cao ống trung tâm h1 = 4,5 m.
 h2 : Khoảng cách từ miệng loe của ống trung tâm đến tấm chặn hình nón. Thường
chọn h2  0,25 – 0,5 m, chọn h2  0,3 m.
 h3 : Chiều cao lớp nước trung hòa h3  0,3 m.
 h4 : Chiều cao tấm chắn h4  0,54 m.
 h5 : Chiều cao lớp bảo vệ của bể lắng h5  0,3 m.
H  4,5 + 0,3 + 0,3 + 0,54 + 0,3  5,94 (m)
Chọn chiều cao lộ thiên của bể là 3 m. Suy ra chiều cao chôn sâu dưới mặt đất của bể là
2,94 m.
- Kiểm tra tải trọng bề mặt của bể, tải trọng bề mặt của bể lắng nằm trong khoảng 31 – 50
m3/m2ngày
Q

-

2500

U0 = F = 65,93 = 37,9 m3/m2ngày
b
Kiểm tra vận tốc giới hạn trong vùng lắng
1/2
 8k ρ  1 gd 
VH 


f


Trong đó

k : Hằng số phụ thuộc vào tính chất cặn k  0,06 đối với cặn hữu cơ có tính kết
dính.

 : Tỉ trọng hạt thường từ 1,2 – 1,6 chọn   1,25 (theo Trịnh Xuân Lai).

g : Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2.

SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG

Trang 100


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai



GVHD : NGUYỄN TẤN PHONG

d : Đường kính tương đương của hạt d = 10-4 m (theo Trịnh Xuân Lai).
f : Hệ số ma sát f  0,025 (theo Trịnh Xuân Lai).
 0,0686 (m/s).
 8 0,061,25  1 9,8110  4 
VH 


0,025



1/2

Vận tốc nước trong vùng lắng ban đầu được chọn V2  0,5 10-3 m/s < VH
 Tính toán lượng bùn sinh ra
- Hiệu quả khử SS
RSS 

t
a  b t

Trong đó
 Rss : Hiệu quả khử SS biểu thị bằng %) D
 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
RSS 

-

2
= 56,34 %
0,0075  0,014 2

Lượng bùn sinh ra mỗi ngày

56,34

mg
kg
m3
L
935
10  6
2500
1000 3
100
L
mg
ngày
m
kg
G 1326,95
ngày
G

-

Thể tích bùn sinh ra mỗi ngày
Vbùn 

G
C

Trong đó
 G : Lượng bùn sinh ra mỗi ngày G = 1326,95 kg/ngày
 C : Hàm lượng chất rắn trong bùn nằm trong khoaûng 40 – 120 g/L = 40 – 120 kg/
m3 , lấy trung bình C = 80 kg/m3

1326,95
Vbùn 
= 16,6 (m3/ngày)
80

7.2.3 HÒA TRỘN HAI NGUỒN NƯỚC THẢI ĐỂ TIẾP TỤC XỬ LÝ SAU KHI CÁC
NGUỒN NƯỚC ĐÃ QUA MỘT SỐ BƯỚC XỬ LÝ RIÊNG
7.2.3.1 Ngăn trung hòa
a. Chức năng
Điều chỉnh pH nước thải nằm trong khoảng thích hợp cho hoạt động của vinh vật (pH =
6,8 – 7,4).
b. Tính toán
SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG

Trang 101


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai
-

-

GVHD : NGUYỄN TẤN PHONG

Đường kính lỗ dl = 20 – 100 mm, chọn dl = 60 mm = 0,06 m
Diện tích mỗi lỗ
2
 d l
 0,06 2

fl =
=
= 0,00283 (m2)
4
4
Diện tích tất cả các lỗ trên một tấm chắn
Q

fl = v
l

Trong đó
 Q : Lưu lượng nước thải xử lý Q = 416,67 m3/h = 0,1157 m3/s
 vl : Vận tốc dòng nước qua lỗ vl = 1 m/s
0,1157
= 0,1157 (m2)
1

fl =
-

Số lỗ trên mỗi tấm chắn

f

n=
-

fl

l

0,1157

= 0,00283 = 41 (lỗ)

Tổn thất áp lực qua mỗi tấm chắn
2

vl
h= 2
 2 g
Trong đó

vl : Vận tốc nước chảy qua lỗ vl = 1 m/s

g : Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2

 : Hệ số lưu lượng qua lỗ phụ thuộc vào tỷ số giữa đường kính lỗ và chiều dày
tấm chắn dl/. Chọn  = 0,04 m khi đó dl/ = 1,5 tra bảng 2 – 4 (Nguyễn Ngọc
Dung – Xử lý nước cấp) ta có  = 0,71
h=
-

12
= 0,1 (m)
0,712 2 9,81

Tiết diện ở cuối máng bể trộn
Q

fm = v
m
Trong đó
 vm : Vận tốc nước ở cuối máng trộn vm = 0,6 m/s
 Q : Lưu lượng nước cần xử lý Q = 0,1157 m3/s
fm =
-

-

0,1157
= 0,193 (m2)
0,6

Chọn chiều cao cuối máng H = 0,65 m (H  0,5 m)
Chiều rộng cuối máng
0,193
f
b = m = 0,65 = 0,3 (m)
H
Tiết diện bể trộn tại vị trí đặt các tấm chắn
 f l = 0,1157 = 0,385 (m2)
Fb =
30%
30%

SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG

Trang 102