Đồ án: tốt nghiệp thiết kế trạm xlnt dệt nhuộm công suất 1000m3ngày đêm

Đồ án thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm công suất 1000m3/ngày đêm. Tài liệu hướng dẫn quy trình công nghệ và giải pháp xử lý hiệu quả.

• Người hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Tân
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nộ̀i
• Chuyên ngành: Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường
• Đề tài: Tính Toán Thiết Kế Trạm Xử Lý Nước Thải Dệt Nhuộm Công Suất 1000m³/Ngày
• Loại tài liệu: Bài Tập Lớn
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đồ Án Thiết Kế Trạm Xử Lý Nước Thải Dệt Nhuộm

Thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm là một đồ án quan trọng trong lĩnh vực công nghệ môi trường. Nước thải từ ngành dệt nhuộm chứa nhiều chất ô nhiễm phức tạp như thuốc nhuộm, hóa chất xử lý và các chất hóa học khác. Đề tài này tập trung vào tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải với công suất 1000m³/ngày cho nhà máy dệt nhuộm. Việc xử lý nước thải dệt nhuộm đòi hỏi phải áp dụng các công nghệ tiên tiến để đạt tiêu chuẩn xả thải. Đồ án không chỉ tính toán kỹ thuật mà còn so sánh các sơ đồ công nghệ khác nhau để lựa chọn phương án tối ưu nhất.

1.1. Quy Trình Công Nghệ Dệt Nhuộm Và Nguồn Phát Thải

Ngành công nghiệp dệt nhuộm sử dụng nhiều hóa chất độc hại trong quá trình sản xuất. Thuốc nhuộm trực tiếp, hoạt tính, hoàn nguyên và phân tán là những loại chính được sử dụng. Các quá trình nhuộm sinh ra một lượng lớn nước thải chứa nhuôm, muối, chất hữu cơ và các nguyên tố kim loại. Hiểu rõ quy trình công nghệ là cơ sở để thiết kế hệ thống xử lý hiệu quả và đạt tiêu chuẩn môi trường.

1.2. Các Chất Ô Nhiễm Chính Trong Nước Thải

Nước thải dệt nhuộm chứa nhiều chất ô nhiễm nguy hiểm cần xử lý. Các thuốc nhuộm hoàn nguyên có cấu trúc bền vững, khó phân hủy trong tự nhiên. Độ đục, COD, BOD, độ màu là những thông số quan trọng cần kiểm soát. Ngoài ra, nước thải còn chứa muối, phospho, nitơ và các chất hữu cơ phức tạp. Việc xác định chính xác các thông số này giúp thiết kế trạm xử lý phù hợp và hiệu quả.

II. Lựa Chọn Sơ Đồ Công Nghệ Xử Lý Nước Thải

Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ là bước quyết định trong thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm. Có hai sơ đồ chính được so sánh: xử lý sinh học bùn hoạt tính và xử lý kết hợp vật lý-hóa học-sinh học. Mỗi sơ đồ có ưu điểm và nhược điểm riêng. Sơ đồ công nghệ được lựa chọn phải đảm bảo: hiệu suất xử lý cao, chi phí vận hành thấp, độ bền ổn định và tuân thủ tiêu chuẩn xả thải hiện hành. Đồ án thực hiện so sánh chi tiết hai phương án để đề xuất giải pháp tối ưu nhất cho nhà máy dệt nhuộm.

2.1. So Sánh Hai Sơ Đồ Công Nghệ Chính

Sơ đồ xử lý bùn hoạt tính có ưu điểm hiệu suất cao, thích hợp với nước thải có BOD vừa phải. Sơ đồ kết hợp bổ sung xử lý hóa học trước và sau, giúp loại bỏ thuốc nhuộm và chất hữu cơ phức tạp hiệu quả hơn. Tuy nhiên, sơ đồ kết hợp có chi phí đầu tư cao hơn. Việc so sánh dựa trên hiệu suất loại bỏ ô nhiễm, chi phí vận hành và độ ổn định của hệ thống.

2.2. Tiêu Chí Lựa Chọn Công Nghệ Phù Hợp

Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phải căn cứ vào thành phần nước thải thực tế. Nồng độ ô nhiễm cao yêu cầu xử lý tiền xử lý hóa học. Các thông số như COD, BOD, độ màu quyết định lựa chọn phương pháp chính. Chi phí vận hành, yêu cầu nhân lực và khả năng xử lý ổn định cũng là yếu tố quan trọng. Công nghệ được chọn phải bền vững, có thể cải tiến khi công suất nhà máy tăng.

III. Tính Toán Thiết Kế Các Hạng Mục Chính

Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải bao gồm nhiều hạng mục quan trọng. Hệ thống bao gồm: song chắn rác, hố thu gom, bể điều hòa, bể hòa trộn cơ khí, bể phản ứng tạo bông, bể khử trùng, bể cô đặc bùn và máy ép bùn. Mỗi hạng mục được tính toán chi tiết dựa trên thông số nước thải đầu vào. Công suất 1000m³/ngày đòi hỏi thiết kế kỹ lưỡng từng công đoạn. Các thông số thiết kế phải đảm bảo hiệu suất xử lý và ổn định hệ thống trong điều kiện vận hành thực tế.

3.1. Thiết Kế Các Công Đoạn Tiền Xử Lý

Song chắn rác loại bỏ những chất rắn lớn trong nước thải dệt nhuộm. Hố thu gom nhằm cấp nước ổn định cho các bể tiếp theo. Bể điều hòa có chức năng cân bằng lưu lượng và nồng độ ô nhiễm, giảm tải nặng cho bộ phận xử lý chính. Bể hòa trộn cơ khí pha trộn đều các hóa chất như phèn để chuẩn bị cho các bước xử lý tiếp theo, đảm bảo hiệu quả xử lý tối đa.

3.2. Thiết Kế Bộ Phận Xử Lý Chính Và Phụ Trợ

Bể phản ứng kheo tụ tạo bông là công đoạn chính loại bỏ chất rắn lơ lửng và nhuôm. Bể Aerotank sử dụng bùn hoạt tính để phân hủy các chất hữu cơ. Bể khử trùng đảm bảo nước xả không gây bệnh. Bể cô đặc bùn giảm thể tích bùn thải, máy ép bùn tăng khô chất bùn, giảm chi phí xử lý cuối cùng. Các thông số thiết kế phải chính xác và đáp ứng tiêu chuẩn.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Và Triển Vọng Đề Án

Đồ án thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm có giá trị thực tiễn cao cho ngành công nghiệp. Việc áp dụng đề án này giúp các nhà máy dệt nhuộm tuân thủ tiêu chuẩn xả thải môi trường. Hệ thống xử lý hoàn chỉnh với công suất 1000m³/ngày có thể mở rộng cho các nhà máy lớn hơn. Kết quả tính toán cung cấp thông số kỹ thuật cụ thể để thi công và vận hành. Triển vọng của đề án là góp phần bảo vệ môi trường nước, hạn chế ô nhiễm từ ngành dệt nhuộm, đồng thời giúp các doanh nghiệp nâng cao hiệu suất xử lý bùn thải.

4.1. Giá Trị Ứng Dụng Của Đề Án

Thiết kế trạm xử lý nước thải không chỉ là bài tập lý thuyết mà có ứng dụng thực tiễn rõ rệt. Các nhà máy dệt nhuộm có thể sử dụng đồ án này làm cơ sở để xây dựng hệ thống xử lý riêng. Thông số kỹ thuật chi tiết giúp giảm sai sót trong thi công. Hệ thống được thiết kế tiết kiệm chi phí vận hành, nâng cao hiệu quả loại bỏ ô nhiễm đạt tiêu chuẩn. Đề án cũng có thể mở rộng hay điều chỉnh phù hợp với các quy mô nhà máy khác nhau.

4.2. Hướng Phát Triển Và Cải Tiến Trong Tương Lai

Triển vọng phát triển của hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm hướng tới công nghệ xanh, bền vững. Các công nghệ mới như xử lý UV, ozone, lọc sinh học nâng cao có thể tích hợp để tăng hiệu suất. Tái sử dụng nước sau xử lý giúp tiết kiệm tài nguyên nước. Việc tối ưu hóa xử lý bùn thải để sử dụng lại trong sản xuất phân bón là hướng đi quan trọng. Hệ thống giám sát tự động sẽ nâng cao độ ổn định và hiệu quả của trạm xử lý.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Đề tài: Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm công suất 1000m3/ngày GVHD: ThS. Trần Ngọc Tân Nhóm SV thực hiện: I. Thông số lựa chọn thiết kế *Dựa vào số liệu thu được của nước thài nhà máy dệt nhuộm Thắng Lợi: HÀ NỘI – 03/2021 1 DANH MỤC HÌNH ẢNH. 4 DANH MỤC BẢNG.

4 BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI. Quy trình công nghê ̣ dê ̣t nhuô ̣m và nguồ n phát thải [1] .Chi tiế t các loa ̣i hóa chấ t sử du ̣ng trong sản xuấ t dê ̣t nhuô ̣m [5]. Các loại thuốc nhuộ m sử dụ ng trong sản xuât́ dệt nhuộ m.

Các loại hóa chất khác sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm. Hiện trạng ô nhiễm và các chất ô nhiễm. CÁC THÔNG SỐ CỦA BÀI TOÁN. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ.

So sánh ưu, nhược điểm 2 sơ đồ công nghệ. TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI .Song chắ n rác .Nhiệm vụ , chứ c năng.Ti ́nh toán. Hố thu gom .Nhiệm vụ , chứ c năng.Ti ́nh toán .Bể điề u hòa .Nhiệm vụ , chứ c năng.Ti ́nh toán. Bể hòa trộn cơ khí.

Bể phản ứng kheo tụ tạo bông. Bể khử trùng. Tính toán bể cô đặc. Nhiệm vụ , chứ c năng.

Tính toán bể metan. Máy ép bùn băng tải. Tính toán cao trình hệ thống. 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

63 3 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. Sơ đồ quy trình dệt nhuộm. Sơ đồ làm việc hệ thống bể Aerotank. Bố trí đĩa phân phối khí trong bể Aerotank.

43 DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Các thông số của nước thải dệt nhuộm sử dụng trong tính toán. Các thông số nước thải đầu ra [9]. Thông số thiế t kế song chắ n rác.

Thông số thiế t kế hố gom. Thông số thiế t kế bể điề u hòa. Lượng phèn dựa vào độ đục  [7] . Mối quan hệ giữa thời gian trộn và gradient.

Các thông số thiết kế bể lắng bùn sinh học dạng ly tâm. Các thông số thiết kế cơ bản bể aeroten khuấy trộn hoàn toàn. Các hệ số động học của quá trình xử lí bằng bùn hoạt tính. Các thông số thiết kế bể lắng bùn sinh học dạng ly tâm.

Thông số thiết kế bể khử trùng. Thông số thiế t kế nén bùn. Thông số máy ép bùn băng tải DDTP-BFA50. Giá trị thất thoát thủy lực sau khi đi qua thiết bị.

Giá trị thất thoát thủy lực. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI ̀ h công nghê ̣ dêṭ nhuô ̣m và nguồ n phát thải [1] 1. Quy trin Hình 1. Sơ đồ quy trình dệt nhuộm 2.Chi tiế t các loa ̣i hóa chấ t sử du ̣ng trong sản xuấ t dêṭ nhuô ̣m [5] 2.

Các loại thuố c nhuộm sử dụng trong sản xuấ t dê ̣t nhuộm -Thuố c nhuô ̣m trực tiế p: Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn goi thuốc nhuộm tự bắt màu là những hợp chất hòa tan trong nước, có khả năng bắt màu vào một số vật liệu như các sợi xenlulo, giấy, tơ tằm và sợi polyamit một cách trực tiếp nhờ lực hấp phụ trong môi trường trung tính hoặc kiềm. Hầu hết các loại thuốc nhuộm trực tiếp có nhóm azo, một số ít là dẫn xuất dioazin và flatoxianim, tất cả được sản xuất dưới dạng muối natri của axit sunforic hoặc cacbonyl hữu cơ, một vài trường hợp được sản xuất dưới dạng muối amoni và kali. Thuốc nhuộm trực tiếp chỉ có hiệu suất bắt màu cao 90% khi nhuộm màu nhạt ở nồng độ thấp, còn đối với những màu đậm, lượng thuốc nhuộm bị thải ra tương đối lớn. 6 -Thuốc nhuộm hoạt tính: Là loại thuốc nhuộm anion, có phần mang màu thường là gốc azo, antraquinon, axit chứa kim loại hoặc ftaloxianin nhưng chứa một vài nguyên tử hoạt tính có độ hòa tan trong nước cao và khả năng chịu ẩm tốt.

Mức độ không gắn màu của thuốc nhuộm hoạt tính tương đối cao khoảng 30% và nó có chứa gốc Halogen hữu cơ nên làm tăng lương độc hại (AOX) trong nước thải. Mặt khác quá trình nhuộm phải sử dụng chất điện li khá lớn (NaCl, Na2SO4) và chúng bị thải hoàn toàn sau khi nhuộm và giặt. Vì vậy, nước thải có hàm lượng muối cao có hại cho thủy sinh và cản trở xử lý nước bằng phương pháp vi sinh -Thuốc nhuộm hoàn nguyên: Thuốc nhuộm hoàn nguyên bao gồm 2 nhóm chính: nhóm indigoit (có chứa nhân indigo và dẫn xuất của nó) và nhóm hoàn nguyên đa vòng (có chứa nhân Antraguinon và các dẫn xuất). Tất cả các loại thuốc nhuộm hoàn nguyên đều không tan trong nước và trong kiềm.

Để nhuộm và in hoa, người ta khử nó trong môi trường kiềm bằng chất khử mạnh như NaHSO3, H2O2, hay dùng nhất là dung dịch Na2SO4 + NaOH ở nhiệt độ 50 – 600C. Tùy thuộc vào công nghệ nhuộm khác nhau mà tỷ lệ bắt màu của thuốc nhuộm hoàn nguyên khác nhau, dao động trong khoảng 70 – 80%. Phần không bắt màu đi vào nước thải, có cấu trúc bền vững và đang là một vấn đề đáng quan tâm trong xử lý nước thải dệt nhuộm. -Thuốc nhuộm phân tán: Là những chất màu không tan trong nước, được sản xuất dưới dạng hạt phân tán cao thể keo nên có thể phân bố đều trong nước kiểu dung dịch huyền phù, đồng thời có khả năng chịu ẩm cao, có cấu tạo phân tử từ các gốc azo và antraquinon, có chứa nhóm amin tự do hoặc đã bị thế nên thuốc nhuộm dễ dàng phân tán trong nước.

Mức độ gắn màu của thuốc nhuộm phân tán đạt tỉ lệ cao 90 – 95%, nên mức độ thải ra ngoài môi trường không cao. -Thuốc nhuộm lưu huỳnh: Trong phân tử có chứa disunfua và nhiều nguyên tử lưu huỳnh. Là hợp chất không màu tan trong nước và một số dung môi hữu cơ. Môi trường nhuộm mang tính kiềm và độ hấp thụ các loại thuốc nhuộm này khoảng 60 – 70%, phần còn lại đi vào trong nước thải làm cho nước thải có chứa các hợp chất lưu huỳnh và các chất điện li.

Ngoài ra còn có một số loại thuốc nhuộm khác nhau như thuốc nhuộm pigment, thuốc nhuộm phân tán… 2. Các loại hóa chất khác sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm Trong sản xuất dệt nhuộm ngoài các loại thuốc nhuộm thường dùng, người ta còn sử dụng các loại hóa chất sau: - NaOH và Na2CO3 dùng trong nấu tẩy, làm bóng với số lượng lớn. - H2SO4 dùng để giặt trung hòa và hiện màu thuốc nhuộm. - H2O2, NaOCl dùng để tẩy trắng vật liệu.

7 - Các chất khử vô cơ như: Na2S2O3 dùng trong nhuộm hoàn nguyên, Na2S dùng để khử thuốc nhuộm lưu huỳnh. Các chất cầm màu thường là nhựa cao phân tử như syntephix, tinofic. - Những chất này khó tan trong nước nhưng lại dễ tan trong dung dịch axit axetic, chúng tạo thành phức khó tan giữa cation chất cầm màu và anion của thuốc nhuộm. Nó được sử dụng để nâng cao độ bền màu cho vải khi nhuộm bằng thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm hoàn nguyên… - Các chất hoạt động bề mặt (như chất ngấm, chất đều màu, chất chống bọt, chất chông nhăn…), xà phòng hoặc các chất tẩy giặt tổng hợp được sử dụng trong tất cả các công đoạn là các nhóm anion, cation.

Các chất này làm giảm sức căng bề mặt nước thải và ảnh hưởng tới đời sống thủy sinh, đôi khi có những sản phẩm khó phân giải vi sinh. - Các polymer tổng hợp dùng trong hồ sợi và hồ vải như PAC, polycrylat. Khi đi vào trong nước thải là những chất khó phân hủy sinh học. - Các chất làm mềm vải dùng trong khâu hoàn tất phần lớn là các hợp chất cao phân tử có gốc silion như: polisiloxan, silicon biến tính.

Các chất này có khả năng tạo thành lớp màng mỏng trên vải làm cho vải mềm mịn. Hiện trạng ô nhiễm và các chất ô nhiễm Sự gia tăng đáng kể của ngành dệt may là nhờ sự đóng góp rất lớn của ngành dệt nhuộm. Chất lượng vải, màu sắc và kiểu dáng ưa chuộng là những yếu tố không thể thiếu trong lĩnh vực thời trang. Tuy nhiên, với nhu cầu ngày càng cao về màu sắc và độ bền của thuốc nhuộm, dưới góc độ môi trường thì sự đa dạng về màu sắc và độ bền màu ngày một tăng cao của thuốc nhuộm lại là sự ô nhiễm môi trường mức độ ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng hơn và càng khó khăn hơn trong nghiên cứu cơ chế và công nghệ xử lý nước thải.

Hàng năm, ngành công nghiệp dệt may sử dụng hàng nghìn tấn các loại hóa chất nhuộm. Hiệu suất sử dụng các loại thuốc nhuộm nằm trong khoảng từ 70 – 80% và tối đa chỉ đạt 95%. Như vậy, một lượng lớn hóa chất, thuốc nhuộm sẽ bị thải ra môi trường. Theo số liệu thống kê, ngành dệt may thải ra môi trường khoảng 20-30 triệu m3 nước thải/ năm.

Trong đó mới chỉ có khoảng 10% tổng lượng nước thải đã được qua xử lý, số còn lại thải trực tiếp ra môi trường tiếp nhận. Công nghệ nhuộm cần sử dụng 20 – 100 m3 nước/tấn sản phẩm, tương ứng với lượng nước thải từ vài trăm đến hơn 1000m3 /ngày. Theo nghiên cứu của D.Germirii Babuna và nnk (2001) cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm từ các công đoạn nhuộm rất khác nhau: độ pH của các quá trình rất chênh lệch, phụ thuộc vào đặc tính riêng của từng công đoạn. Nhưng phần lớn nước thải của các công đoạn chủ yếu có tính kiềm.

Giá trị COD cao ở những công đoạn làm sáng huỳnh quang, công đoạn làm mềm, công đoạn nhuộm và công đoạn tẩy trắng, đều lớn hơn 2000 mg/l. Đặc biệt công đoạn nhuộm thải ra lượng nước thải lớn chứa hàm lượng các chất hữu cơ khó phân hủy cao, còn những công đoạn khác hầu hết là những chất hữu cơ dễ phân 8 hủy. Công đoạn nhuộm có độ màu cao nhất, lên đến 25.000 theo thang độ màu Pt – Co. Còn các thông số TDS và tổng Photpho của nước thải dệt nhuộm không cao.

Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong công đoạn nhuộm, công đoạn chuội vải là cao nhất. Như vậy, các chất thải trong nước thải công nghiệp dệt nhuộm có thể chia thành hai loại: - Chất thải của các loại hóa chất và phụ gia trong nước thải do sử dụng dư thừa, chủ yếu là các chất vô cơ và các chất hữu cơ dễ phân hủy. - Chất thải từ thuốc nhuôm dư thừa, đây là các chất hữu cơ khó phân hủy.