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

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, 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

 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

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

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

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
×

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
×



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

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

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

×
=
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

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
(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
=
×
=

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
=
×
×

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

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

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
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.

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

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 =

−−
−
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

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
=+=+=

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

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:

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

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