§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa: CNSH & MT
Më §ÇU
D−íi gãc ®é b¶o vÖ m«i tr−êng, bïn th¶i lµ mét trong c¸c ®èi t−îng ®−îc
quan t©m xö lý v× tÝnh phøc t¹p vµ møc ®é khã kh¨n khi triÓn khai c«ng nghÖ xö
lý trong ®iÒu kiÖn cô thÓ. Thêi gian qua ë n−íc ta ch−a qu¶n lý c¸c nguån bïn
th¶i ph¸t sinh ®· g©y nªn « nhiÔm nguån n−íc, ®Êt ë nhiÒu ®Þa ph−¬ng. ¶nh
h−ëng nghiªm träng ®Õn hÖ sinh th¸i vµ søc khoÎ céng ®ång.
Bïn th¶i nãi chung bao gåm c¸c chÊt v« c¬, h÷u c¬ th«ng th−êng vµ c¸c
chÊt nguy h¹i. HiÖn nay cã rÊt nhiÒu ph−¬ng ph¸p xö lý bïn ®· vµ ®ang ®−îc ¸p
dông b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p vËt lý, ho¸ häc vµ sinh häc nh»m t¸ch n−íc chuyÓn
ho¸ bïn thµnh c¸c d¹ng kh«ng ®éc h¹i hoÆc tiªu huû l−îng bïn ph¸t sinh. C«ng
nghÖ xö lý bïn nãi chung lµ qu¸ tr×nh phøc t¹p, phô thuéc vµo c¸c thµnh phÇn
cña bïn vµ ph−¬ng ph¸p xö lý. Mét trong c¸c ph−¬ng ph¸p xö lý ®Ó lµm ®Æc bïn
lµ ph−¬ng ph¸p läc Ðp b¨ng t¶i, ®©y còng lµ vÊn ®Ò giao trong nhiÖm vô thiÕt kÕ
tèt nghiÖp cña em. §Ò tµi cô thÓ lµ : “TÝnh to¸n thiÕt kÕ thiÕt bÞ läc Ðp bïn
b¨ng t¶i c«ng suÊt 200kg/h”. Tæng quan c¸c tµi liÖu vÒ c«ng nghÖ vµ tÝnh to¸n
thiÕt kÕ hÖ thèng läc Ðp bïn b¨ng t¶i.
Néi dung luËn v¨n tèt nghiÖp gåm:
Ch−¬ng I: Tæng quan vÒ bïn vµ qu¸ tr×nh xö lý bïn th¶i;
Ch−¬ng II: C¬ së thiÕt kÕ m¸y läc Ðp b¨ng t¶i;
Ch−¬ng III: X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè ®Æc tr−ng cña m¸y läc Ðp bïn b¨ng t¶i
Ch−¬ng IV: ThiÕt kÕ hÖ thèng läc Ðp b¨ng t¶i.
C«ng nghÖ xö lý bïn nãi chung, läc Ðp bïn b¨ng t¶i nãi riªng cã thÓ nãi rÊt
phong phó vµ phøc t¹p. HÖ thèng thiÕt bÞ ®−îc thiÕt kÕ phô thuéc rÊt nhiÒu vÒ
tÝnh chÊt ®Æc tr−ng cña lo¹i bïn vµ lo¹i thiÕt bÞ xö lý. Kh«ng thÓ tÝnh to¸n, thiÕt
kÕ hoµn chØnh ®−îc hÖ thèng víi môc tiªu tèi −u vÒ kinh tÕ, kü thuËt, m«i tr−êng
khi ta ch−a cã ®−îc sè liÖu nghiªn cøu thùc nghiÖm. Do ®ã ch¾c ch¾n thiÕt kÕ
ban ®Çu nµy cßn cã nh÷ng yÕu tè ch−a ®−îc tÝnh to¸n hoµn thiÖn do thêi gian cã
h¹n. Song qua luËn v¨n nµy, em hy väng sÏ nhËn ®−îc sù gãp ý chØ dÉn cña c¸c
chuyªn gia ®Ó cã thÓ thùc hiÖn tèt h¬n trong viÖc gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò thùc tÕ
trong t−¬ng lai.
TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt
1
MSSV: 505303041
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa: CNSH & MT
CH¦¥NG I. TæNG QUAN VÒ BïN TH¶I vμ qu¸ tr×nh xö lý bïn
th¶i
I.1. KH¸I NIÖM CHUNG VÒ BïN TH¶I
I.1.1. Kh¸i niÖm bïn th¶i
Bïn lµ tËp hîp c¸c h¹t l¬ löng cña c¸c chÊt v« c¬, h÷u c¬ th«ng th−êng vµ c¸c
chÊt nguy h¹i.
Nh− vËy, bïn th¶i cã thÓ ®−îc ph¸t sinh tõ nguån phÕ th¶i c«ng nghiÖp, n«ng
nghiÖp hoÆc tõ c¸c tr¹m xö lý n−íc th¶i.ChÝnh v× vËy, thµnh phÇn v« c¬, h÷u c¬
trong bïn rÊt phøc t¹p.
Bïn th¶i cã thÓ lµ t¸c nh©n trùc tiÕp g©y « nhiÔm tøc thêi còng nh− l©u dµi tíi
m«i tr−êng. MÆt kh¸c bïn th¶i nÕu kh«ng qu¶n lý tèt th× cã thÓ g©y « nhiÔm tíi
nguån n−íc, ph¸t sinh dÞch bÖnh ¶nh h−ëng ®Õn hÖ sinh th¸i vµ søc khoÎ céng
®ång. Do ®ã xö lý bïn th¶i lµ nhiÖm vô kh«ng thÓ thiÕu ®−îc trong xö lý n−íc.
I.1.2. Ph©n lo¹i bïn th¶i.
§Æc tÝnh ph©n lo¹i bïn lµ c¬ së ®Ó chon ph−¬ng ph¸p xö lý, chÝnh nã còng
cho sù dù ®o¸n møc ®é tèi −u cña c¸c thiÕt bÞ sö dông.
Phô lôc 1 cho biÕt sù ph©n lo¹i bïn kh¸c nhau phô thuéc vµo nguån gèc vµ
thµnh phÇn cña chóng. Thµnh phÇn nµy còng ®ång thêi phô thuéc vµo b¶n chÊt «
nhiÔm ban ®Çu cña n−íc vµ ph−¬ng ph¸p lµm s¹ch: vËt lý, hãa lý, sinh häc.
I.1.3. C¸c yÕu tè ®Æc tr−ng b¶n chÊt cña bïn
Tæng l−îng chÊt r¾n (TS – Total Solids): §−îc tÝnh b¨ng g/l hoÆc % träng
l−îng vµ x¸c ®Þnh ®−îc b»ng c¸ch sÊy bïn ë 105 0C cho tíi khi träng
l−îng kh«ng ®æi. §èi víi bïn láng nãi chung nã gÇn víi hµm l−îng cña
huyÒn phï ®−îc x¸c ®Þnh bëi bé läc hoÆc bé läc trung t©m.
Hµm l−îng c¸c chÊt bay h¬i (VS – Volatile Solids) ®−îc tÝnh b»ng %
träng l−îng TS. Nã ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch ho¸ khÝ trong lß tõ 550 – 600
0
C.
§èi víi bïn h÷u c¬ −a n−íc, nã th−êng g¾n víi hµm l−îng chÊt h÷u c¬ vµ cã
®Æc tÝnh cña hµm l−îng c¸c chÊt chøa nit¬
Thµnh phÇn c¬ b¶n ®Æc biÖt cña bïn h÷u c¬
- C vµ H ®Ó ®¸nh gi¸ ®é æn ®Þnh hoÆc tÝnh to¸n kh¶ n¨ng t¹o nhiÖt néi bé;
TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt
2
MSSV: 505303041
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa: CNSH & MT
- N vµ P ®Ó ®¸nh gi¸ chÊt l−îng cña bïn n«ng nghiÖp;
- C¸c thµnh phÇn kh¸c ( kim lo¹i nÆng). §èi víi bïn v« c¬ th−êng sö dông
hµm l−îng Fe, Mg, Al, Cr, muèi canxi (cacbonat vµ sunfat) silic.
- COD, BOD5, pH, c¸c chÊt hoµ tan.
I.2. C¸C QU¸ TR×NH Xö Lý BïN TH¶I
TÊt c¶ bïn cÇn ®−îc xö lý tr−íc khi th¶i ra m«i tr−êng, tuy nhiªn còng cã
thÓ sö dông l¹i. §iÒu ®ã phô thuéc vµo sù ph©n lo¹i bïn còng nh− b¶n chÊt cña
bïn ®· nªu ë trªn.
Xö lý bïn ph¶i ®¸p øng ®−îc hai môc tiªu sau:
Gi¶m thÓ tÝch bïn b»ng c« ®Æc, khö n−íc b»ng sÊy kh« tù nhiªn, t¸ch b»ng
c¬ häc hoÆc khö n−íc b»ng sÊy nãng hay thiªu ®èt.
Gi¶m kh¶ n¨ng lªn men hay ph©n huû bïn g©y « nhiÔm m«i tr−êng b»ng
ph©n huû do c¸c vi khuÈn kþ khÝ, æn ®Þnh vi sinh vËt hiÕu khÝ, æn ®Þnh ho¸
häc, sÊy kh«, khö trïng vµ thiªu ®èt trong giai ®o¹n cuèi cïng.
PhÇn lín bïn h÷u c¬ hay v« c¬ −a n−íc cÇn ®−îc xö lý s¬ bé lµ ®iÒu hoµ phï
hîp ®Ó cho phÐp lµm viÖc ë c¸c thiÕt bÞ c¬ khÝ khö n−íc kh¸c nhau. Møc ®é khö
n−íc tr−íc hÕt phô thuéc vµo lo¹i bïn cÇn xö lý, nh−ng còng phô thuéc vµo
ph−¬ng ph¸p ®iÒu hoµ phï hîp còng nh− thiÕt bÞ sö dông. Bïn ®· khö n−íc cã
thÓ tiÕp tôc ®−îc xö lý tiÕp b»ng c¸c c¸ch kh¸c nh−:
C¶i thiÖn cÊu tróc vµ gi¶m tû lÖ hy®rat cña cÆn b»ng c¸ch thªm vµo
c¸c chÊt kh¸c (ch¼ng h¹n nh− v«i hay mïn c−a, phoi bµo trong ph−¬ng ph¸p ñ
ph©n).
SÊy kh« b»ng ph−¬ng ph¸p nhiÖt ®Ó cã thÓ th¶i bá ®−îc.
Cuèi cïng lµ thiªu ®èt trong c¸c lß phï hîp víi viÖc tiªu thô n¨ng
l−îng mét c¸ch nhá nhÊt. Cã thÓ tËn dông nhiÖt cña c¸c lß ®èt nµy vµo nh÷ng
môc ®Ých kh¸c.
I.2.1. §iÒu hoµ t¸ch n−íc khái bïn
§Ó cã thÓ lîi dông c¸c thiÕt bÞ khö n−íc kh¸c nhau, cÇn ph¶i kÕt b«ng bïn
®Ó lµm mÊt tÝnh æn ®Þnh cña chÊt keo, t¨ng mét c¸ch nh©n t¹o kÝch th−íc c¸c h¹t.
§iÒu hoµ b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p vËt lý(chñ yÕu lµ nhiÖt), hoÆc c¸c ph−¬ng ph¸p
ho¸ häc (thªm chÊt ph¶n øng v« c¬ hay P«lyme tæng hîp). Trong c¸c ph−¬ng
ph¸p kh¸c nhau th× ®iÒu hoµ b»ng nhiÖt cã hiÖu qu¶ nhÊt ®Ó gi¶m tÝnh hót n−íc
cña bïn. KÕt b«ng ho¸ häc, cÇn ph¶i dïng c¸c chÊt ®iÖn ph©n v« c¬ (muèi kim
TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt
3
MSSV: 505303041
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa: CNSH & MT
lo¹i vµ ®Æc biÖt lµ v«i) còng lµm gi¶m tû lÖ n−íc liªn kÕt, nh−ng ë møc ®é nhá.
Sö dông chÊt ®a ®iÖn li kh«ng gi¶m ®−îc tû lÖ n−íc liªn kÕt mµ ®«i khi cßn lµm
t¨ng. §iÒu hoµ bïn phï hîp hay kh«ng sÏ lµm ¶nh h−ëng ®Õn ®é mÊt n−íc cña
bïn, vµ ®iÒu hoµ lµm c¬ së ®Ó ho¹t ®éng cña c¸c thiÕt bÞ khö n−íc cña bïn sau
®ã.
I.2.2. Khö n−íc cña bïn b»ng läc
Lµm kh« bïn b»ng läc lµ ph−¬ng ph¸p khö n−íc ®−îc dïng nhiÒu nhÊt trong
xö lý bïn tõ c¸c tr¹m xö lý n−íc th¶i. Cã thÓ läc trªn líp c¸t hoÆc trªn bé läc “c¬
khÝ”, trong ch©n kh«ng, d−íi ¸p suÊt lín . D−íi ®©y lµ mét sè ph−¬ng ph¸p khö
n−íc cña bïn b»ng läc:
S©n ph¬i bïn
Läc ch©n kh«ng
Läc d−íi ¸p suÊt trong buång kÝn
C¸c thiÕt bÞ läc Ðp bïn b¨ng t¶i
I.2.3. Läc li t©m
M¸y ly t©m dïng trong xö lý bïn th¶i lµ c¸c thiÕt bÞ l¾ng liªn tôc trong r«to
h×nh trô n»m ngang.
¦u ®iÓm:
- Khö n−íc liªn tôc trong khoang kÝn vµ ch¾c, lµm gi¶m ®éc h¹i cña mïi
bïn vµ gi¸ thµnh khö mïi côc bé;
- T¸ch tèt c¸c chÊt r¾n ë bïn rÊt kho¸ xö lý (bïn hy®roxyt lo·ng, mét sè
bïn h÷u c¬). M¸y ly t©m còng ®Æc biÖt thÝch hîp víi bïn chøa dÇu;
- Gi¶m thêi gian theo dâi s¶n xuÊt, ngoµi thêi gian më m¸y vµ víi ®iÒu kiÖn
xö lý bïn thèng .
Nh−îc ®iÓm
- N¨ng l−îng tiªu thô lín h¬n nhiÒu so víi c¸c lo¹i läc Ðp b¨ng t¶i
- Kh«ng nh×n thÊy bïn trong qu¸ tr×nh xö lý vµ cÇn 1 nh©n lùc cã chuyªn
m«n h¬i cao mét chót ®Ó hiÓu ®−îc nguyªn nh©n hiÖu suÊt t¸ch kÐm.
- Chi phÝ b¶o d−ìng ®¸ng kÓ
- øng suÊt c¬ lín do tèc ®é quay trùc vÝt lín. Sau mçi lÇn t¸c dông lªn mét
trong hai bé phËn, cÇn ph¶i c©n b¨ng l¹i.
- T−¬ng ®èi nh¹y víi sù thay ®æi ®ét ngét chÊt l−îng vµ nång ®é cña bïn.
I.2.4. SÊy kh« _thiªu ®èt
TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt
4
MSSV: 505303041
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa: CNSH & MT
SÊy kh« lµ ph−¬ng ph¸p dïng nhiÖt ®Ó t¸ch n−íc khái bïn do sù bay h¬i
cña n−íc. Cã thÓ sÊy kh« tõng phÇn hoÆc toµn bé.
Thiªu ®èt kh«ng nh÷ng dÉn ®Õn lo¹i bá toµn bé n−íc trong bïn mµ cßn
®èt ch¸y c¸c chÊt h÷u c¬ cã trong bïn. §ã lµ ph−¬ng ph¸p thu ®−îc chÊt th¶i cã
khèi l−îng nhá nhÊt.
I.3. C¸C THIÕT BÞ LäC ÐP BïN B¡NG T¶I
KÝch th−íc c¸c côc ®«ng tô nhËn ®−îc b»ng ®iÒu hoµ víi chÊt ®a ®iÖn li
cho kh¶ n¨ng ph¸t triÓn c¸c thiÕt bÞ khö n−íc ®Æc biÖt, thÝch hîp víi xö lý bïn
th¶i: c¸c bé läc Ðp b¨ng t¶i. Chóng ®−îc dïng phæ biÕn v× nhiÒu lÏ:
- Kh¶ n¨ng khai th¸c dÔ dµng vµ kiÓm tra mét c¸ch râ rµng bïn trong qu¸
tr×nh khö n−íc;
- Gi¸ thµnh khai th¸c nhá vµ vèn ®Çu t− Ýt
- Lµm viÖc vµ röa b»ng läc liªn tôc;
- Bé phËn ®¬n gi¶n;
- Nãi chung kh«ng cÇn thiÕt thªm chÊt v« c¬ (vÝ dô ®«i khi mïn c−a hay tro
®èi víi mét sè bïn ch−a hîp);
- Bïn t¹o ra cã ®é kh« dÔ vËn chuyÓn ®−îc.
Bé läc nµy cho phÐp tèi −u vèn ®Çu t− tuú thuéc vµo kh¶ n¨ng khö n−íc cña
bïn, chi phÝ Ýt n¨ng l−îng:
Läc Ðp b¨ng t¶i
:
10-25 kWh/t c¸c chÊt huyÒn phï
Läc Ðp cò
:
20-40 kWh/t c¸c chÊt huyÒn phï
Läc li t©m
:
30-60 kWh/t c¸c chÊt huyÒn phï
Läc ch©n kh«ng
:
50-150 kWh/t c¸c chÊt huyÒn phï
I.3.1. Nguyªn t¾c läc
Qu¸ tr×nh läc bao gåm c¸c b−íc sau ®©y:
- KÕt b«ng ®èi víi c¸c chÊt ®a ®iÖn li trong m¸y kÕt b«ng cã thêi gian tiÕp
xóc ng¾n hay ®«i khi trong èng dÉn;
- Th¸o bïn ®· kÕt b«ng: th¸o n−íc gi¶i phãng qua c¸c khe hë trªn mÆt läc.
§iÒu ®ã lµm ®Æc nhanh chãng bïn ®Ó thu ®−îc hiÖu qu¶ cao h¬n, bïn d− th¸o
n−íc ®−îc lµm ®Æc h¬n;
TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt
5
MSSV: 505303041
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa: CNSH & MT
- NÐn bïn ®· tiªu n−íc: bïn nµy cã ®é nÐn ®ñ lín ®−îc h·m gi÷a hai líp v¶i
läc t¹o lªn mét gãc l−în vµ Ðp dÇn. C¸c líp bïn t¹o thµnh ch¹y liªn tôc quanh
tang quay khoan lç vµ sau ®ã lµ cùc rßng räc cã h×nh r¨ng c¸ sÊu tiÕp tôc hµnh
tr×nh tuú theo lo¹i thiÕt bÞ.
HiÖu qu¶ khö n−íc phô thuéc vµo ¸p suÊt hiÖu dông Pe ®Æt vµo líp bïn trªn
mÆt b¨ng, còng nh− thêi gian Ðp. Mét c¸ch ®¬n gi¶n, ¸p suÊt bÒ mÆt Pe cã d¹ng:
Pe = k
2T
;
LD
Trong ®ã: T - Lùc c¨ng v¶i läc;
L - BÒ réng v¶i läc;
D - §−êng kÝnh tang quay.
Pe thu ®−îc b»ng søc c¨ng b¨ng t¶i läc quanh tang. Nã rÊt nhá (0,3-1 bar), do
®é bÒn c¬ häc cña b¨ng t¶i vµ tang quay. Pe cµng lín th× ®−êng kÝnh tang cµng
nhá. Thêi gian Ðp phô thuéc diÖn tÝch t¸c dông Ðp vµo tang quay (H×nh I.1) vµ
tèc ®é të cña b¨ng. N−íc t¸ch rÊt dÔ do øng suÊt cña bïn khi chuyÓn qua tang
quay vµ cã thÓ thay ®æi tõ mét phÝa sau ®ã lµ phÝa cña “th¶m bïn”.
1
2
R1
P2>P1
R2
- Xem thêm -