THÁP STRIPPING 550 m3

TÍNH TỐN THÁP STRIPPING
1.
−
−
−
−
−
−
2.

THƠNG SỐ ĐẦU VÀO
Lưu lượng nước thải: Q = 1050 m3/ngày = 43.75 m3/h = 730 lít/phút
Chia làm 02 tháp: Q = 550 m3/ngày = 23 m3/h = 384 lít/phút
Nhiệt độ nước thải: T0 = 25 – 300C
Vật liệu đệm: Chọn vật liệu đệm hình cầu có đường kính 25mm
Lượng Amoni đầu vào dự tính để tính toán: 350 mg/l
Hệ số chuyển khối, l/s: KLa = 0,0125 s-1
TÍNH TỐN – THIẾT KẾ THÁP STRIPPING

Tính tốn, thiết kế tháp Air Stripping dựa trên cơ sở lý thuyết (Metcalf & Eddy, 2003) để
xử lý amoni của hỗn hợp nước thải bể phốt và một số nước thải khác từ nồng độ N-NH 4+
đầu vào từ 1000 (mg/L) xuống còn 50 (mg/L) theo QCVN 40:2011/BTNMT, cột B với
thể tích nước là V = 550 m3/ngày và nhiệt độ 250C.
 Xác định tỷ lệ mol của amoni ở nước thải đầu vào và đầu ra:

XB =
Trong đó:
+
+
+

XB: số mol của dung môi B
nB: số mol của chất tan B
nA: số mol của chất tan A
C0 = = 1.0577 x 10-3 (mol NH3/mol H2O).
Ce =

= 5,3 × 10

-5

(mol NH3/mol H2O).

 Xác định hệ số Henry của amoni:

Log10H = + 6,315
Suy ra: H = 0,97 (atm)
Trong đó: A = 1887,12 ; B = 6,315 là hệ số phụ thuộc nhiệt độ tra theo bảng 1.
Bảng 1: Hằng số Henry tại 200C, hằng số Henry không đổi ở 200C và hệ số phụ thuộc
nhiệt độ
Thơng số
Khí
Amoni

Hằng số
Henry, atm

Hằng số Henry
khơng đổi

66400

0.75

Hệ số phụ thuộc nhiệt độ
A

B

49.68

557.6

6.724

5.61 x 10-4

1887.12

6.315

1


CO2

1420

1.06

1012.4

6.606

CO

53600

40.11

554.52

6.621

Chlorine

579

0.43

875.69

5.75

Chlorine dioxyde

1500

1.12

1041.77

6.73

Hydrogen

68300

51.10

187.04

5.473

483

0.36

884.94

5.703

CH4

37600

28.13

675.74

6.880

Nitrogen

80400

60.16

537.62

6.739

Oxygen

41100

30.75

595.27

6.644

Ozone

5300

3.97

1268.24

8.05

36

2.69 x 10-2

1207.85

5.68

Hydrogen sulfide

Sulfur dioxyde

Nguồn: [Metcalf & Eddy, Inc.]
 Xác định tỷ lệ mol amoni trong phần khí thốt ra:

ye = × C0 = × 1.0577 × 10-3 = 1.026 × 10-3 (mol NH3/mol khí)
Trong đó :
+ H = 0,97 là hệ số Henry
+ PT: Tổng áp suất, thường là 1atm
+ C0: là nồng độ nước thải đầu vào (mol NH3/mol H2O).
 Xác định tỷ lệ số mol khí trên số mol nước:

=×=
= = 0,98 (mol khí/ mol H2O).
 Chuyển đổi mol khí và nước thành lít khí và nước:

Đối với khí ở 250C: G = = 24 (L)
Đối với nước: L = = 0,018 (L)
Suy ra:

=

= 1334 (L/L) =1334 (m /m ).
3

3

 Xác định lượng khí cần thiết:

1334 (m3/m3) × (m3/phút) = 510 (m3/phút) = 510.000 (L/phút)
Chọn hệ số đuổi khí là S = 2, hệ số vật liệu của pall rings 25mm là C f = 60, độ giảm áp
suất là P = 200 N/m3 theo bảng 2.
 Dựa vào công thức trong Metcalf & Eddy, ta có hệ số truyền tải
2


KLa = 0,0125 = 0,0125 1,024(25 – 20) = 0,01 (1/s).
Trong đó: 0,0125 là hệ số truyền tải ở 200C.
 Xác định các giá trị ứng với hệ số đuổi khí là S = 2

= (0,97× )/ 2 = 0,776.
Bảng 2: Thơng số tính tốn sử dụng xây dựng tháp Air Stripping
Mục

Ký hiệu

Đơn vị

Loại bỏ VOC

Loại bỏ amoni

-

L/m2.min

600 – 1800

40 – 80

G/L

m3/m3

20 – 60:1

2000 – 6000:1

symbol

Không đổi

1.5 – 5

1.5 – 5

P

(N/m2)/m

100 - 400

100 - 400

Z/D

m/m

10:1

10:1

Chiều cao lớp vật liệu

Z

M

1–6

2–6

Hệ số an toàn

SF

%D, %Z

20 – 50

20 – 50

pH

pH

Khổng đổi

5.5 – 8.5

10.8 – 11.5

Cf

12.5mm

180 – 240

180 – 240

Cf

25mm

30 – 60

30 – 60

Cf

50mm

20 – 25

20 – 25

Cf

12.5mm

300 – 600

300 – 600

Cf

25mm

120 – 160

120 – 160

Cf

50mm

45 – 60

45 – 60

Tốc độ bơm chất lỏng
Tỷ lệ gió – nước
Hệ số đuổi khí
Độ giảm áp suất khơng
khí
Tỷ lệ chiều cao và
đường kính

Hệ số vật liệu
Pall ring, intalox
saddles

Ber saddles, raschig
rings

Nguồn: [Metcalf & Eddy, Inc.]
 Khối lượng riêng của khơng khí khơ được tính theo cơng thức:

ρG = 1,184 (g/L).
Trong đó:
+ p = 760 mmHg là áp suất khí quyển.
+ t = 250C là nhiệt độ khơng khí.
 Khối lượng riêng của nước ở 250C là ρL = 997,05 (g/L).
 Giá trị x tương ứng với hệ số đuổi khí :
3


x = = 0,776 = 0,035
Từ giá trị x = 0,035; áp lực P = 200 (N/m3) (Bảng 2).
Tra biểu đồ (Hình 1) ta có giá trị của y = 0,05

Nguồn: [Metcalf & Eddy, Inc.]
Hình 1: Đường cong giảm áp lực tổng quát cho tháp Air Stripping.
 Tốc độ của dịng khí:
G’= = = 1,4 (kg/m2s)
Trong đó: µ = 0,001 là độ nhớt chất lỏng.
 Tốc độ dòng chảy:
L’ = 0,776 1,4 = 1,1 (kg/m2s)
 Xác định đường kính của tháp với: Q = 384 (l/phút)
D = = 1.8 (m)
Chọn xây dựng đường kính 1.8 (m)
 Xác định chiều cao lớp vật liệu:
Z = HTU NTU = 0.25 × 4.7 = 1.175 (m).
Chọn chiều cao lớp vật liệu đệm là 1,2 (m).
Trong đó:
HTU = = = 0.25 (m)
4


Hệ số vận chuyển NTU:
NTU = ln [ = ln [ = 4.7
 Xác định chiều cao của tháp:
h = = = 1.96 (m)
Chọn chiều cao xây dựng thực tế của tháp là: h = 2.0 (m).
Trong đó:
+ D = 1.8 : Đường kính của tháp
+ V = 5000 lít: Thể tích nước lựa chọn cho tháp
 Các thơng số thiết kế của mơ hình Air Stripping
STT

Thơng số

Đơn vị

Giá trị

1

Đường kính tháp

m

1.8

2

Chiều cao lớp vật liệu đệm

m

1.2

3

Chiều cao tháp

m

2.0

4

Lượng khí cần cung cấp

m3/phút

510

5

Lưu lượng bơm nước

l/phút

384

Vtg6

5