Tài liệu Tính toán thiết kế thiết bị lọc ép bùn băng tải công suất 200kg-h

§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 -