Thiết kế máy ép bùn dạng khung bản
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.06 MB, 73 trang )
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MÁY ÉP BÙN
DẠNG KHUNG BẢN
LỜI CẢM ƠN.
Thông qua luận văn tốt nghiệp này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban
giám hiệu nhà trường và tập thể quý thầy cô Khoa Cơ Khí trường Đại học Bách Khoa TP
Hồ Chí Minh đã ra sức giảng dạy, truyền đạt kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm thực
tế trong suốt thời gian học tập tại trường vừa qua. Đó là những điều hữu ích và thiết thực
tạo cơ sở giúp em có kiến thức ban đầu để xây dựng nên luận văn tốt nghiệp hôm nay và
phục vụ cho công việc chuyên ngành sau này.
Cùng với đó, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Lê Khánh Điền và Phan Đình Huấn
đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi phục vụ cho quá trình thực tập
và làm luận văn tốt nghiệp để em có thể đạt được kết quả như mong đợi.
Và cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến tập thể Ban giám đốc và anh em Kỹ sư,
công nhân thuộc Cty TNHH Công Nghệ Sài Gòn đã hỗ trợ trong quá trình thực tập tại
xưởng và giúp đỡ hoàn thành hoàn chỉnh luận văn của em.
Trong quá trình thực hiện luận văn không thể tránh khỏi những sai sót và nhầm
lẫn, em mong được sự phê bình, hướng dẫn và chỉ bảo để tiếp tục hoàn thiện luận văn.
Em xin chúc mọi người dồi dào sức khỏe và đạt được nhiều thành công trong công
việc cũng như trong cuộc sống.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Đỗ Việt Trung
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 1
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
Lời mở đầu
Máy lọc ép khung bản là máy lọc ép sử dụng áp suất và sức nén ép để giảm thể tích
của chất lỏng ( dạng lỏng). Máy ép khung bản là giải pháp tách chất rắn và lỏng được
ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp như hóa chất, chế biến thực phẩm,
nhuộm, thuộc da, mạ, khai mỏ, xử lý nước thải công nghiệp, đô thị, nước thải giấy,
mía đường, luyện khoáng, dầu ăn, bột giấy...
Thiết bị loại này ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu cũng như trong
thực tiễn. Máy được thiết kế làm việc theo nguyên tắc gián đoạn. Tuy nhiên, muốn
làm việc liên tục người ta phải lắp thêm một bộ phận vận hành phụ trợ.
Nội dung luận văn tốt nghiệp bao gồm:
Chương I : Tổng quan về bùn và quá trình xử lý nước thải
Chương II: Cơ sở lý thuyết và chọn phương án
Chương III : Cơ sở thiết kế máy lọc ép bùn
Chương IV : Tính toán thiết kế máy ép bùn dạng khung bản
Chương V : Lắp đặt và vận hành
Công nghệ xử lý bùn nói chung, máy ép bùn khung bản nói riêng có thể nói rất
phong phú và phức tạp. Hệ thống thiết bị được thiết kế phụ thuộc rất nhiều vềtính chất
đặc trưng của loại bùn và loại thiết bị xử lý. Không thể tính toán, thiết kế hoàn chỉnh
được hệ thống với mục tiêu tối ưu về kinh tế, kỹ thuật, môi trường khi ta chưa có được
số liệu nghiên cứu thực nghiệm. Do đó chắc chắn thiết kế ban đầu này còn có những yếu
kém chưa được tính toán hoàn thiện do thời gian có hạn. Song qua luận văn này, em hy
vọng sẽ nhận được sự góp ý chỉ dẫn của các chuyên gia để có thể thực hiện tốt hơn
trong việc giải quyết các vấn đề thực tế trong tương lai
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 2
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
MỤC LỤC.
LỜI CẢM ƠN. ..........................................................................................................................1
MỤC LỤC. ................................................................................................................................3
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ BÙN THẢI VÀ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ BÙN THẢI ...........6
I.1. KHÁI NIỆM VỀ BÙN THẢI.................................................................................................................... 6
I.1.1. Khái niệm bùn thải .............................................................................................................................. 6
I.1.2. Phân loại bùn thải . .............................................................................................................................. 7
I.1.3. Các yếu tố đặc trưng bản chất của bùn. .............................................................................................. 11
I.2 CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ BÙN THẢI ................................................................................................ 11
I.3 TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP BÙN ......................................................................................................... 13
I.4 KẾT LUẬN ............................................................................................................................................. 16
CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN .......................................... 17
II.1. QUÁ TRÌNH SỬ LÝ NƯỚC THẢI THÀNH BÙN .............................................................................. 17
II.2. NGUYÊN LÝ VÀ ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC DẠNG ÉP BÙN ................................................... 19
II.2.1 Thiết Bị Ly Tâm ............................................................................................................................... 20
II.2.2. Thiết Bị Lọc Băng Tải...................................................................................................................... 22
II.2.3. Thiết Bị Lọc Khung Bản .................................................................................................................. 25
II.3. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ QUÁ TRÌNH LỌC .................................................................................... 28
II.4. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH LỌC ....................................................... 29
II.5.NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LỌC ................................................................ 34
II.3.1 Ảnh hưởng của lớp bã ....................................................................................................................... 35
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 3
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
II.3.2 Ảnh hưởng của kích thước hạt rắn (bã) .............................................................................................. 36
II.3.3 Ảnh hưởng của bề mặt hạt, dạng hạt và tính ỳ của hạt ....................................................................... 37
II.3.4 Ảnh hưởng của dòng chảy ................................................................................................................. 37
II.3.5 Ảnh hưởng của chênh lệch áp suất .................................................................................................... 37
II.3.6 Ảnh hưởng của nồng độ huyền phù ................................................................................................... 38
II.3.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ .................................................................................................................... 40
II.6. KẾT LUẬN ............................................................................................................................................ 40
CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY ÉP BÙN KHUNG BẢN .......................... 41
III.1. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH LỌC ................................................. 41
III.1.1.Tính công nghệ máy lọc ép. ............................................................................................................. 41
III.1.2. Xác định các thông số bằng thực nghiệm: ....................................................................................... 41
III.1. 3.Xác định các kích thước bản lọc:..................................................................................................... 45
III.2. TÍNH CƠ KHÍ MÁY LỌC ÉP ............................................................................................................ 46
III.2.1.Tính bền bản lọc: ............................................................................................................................. 46
III.2.2.Xác định số lượng bản lọc cần thiết để lọc hết số huyền phù. ........................................................... 47
III.2.3.Xác định thể tích bã ẩm thu được sau một chu trình chạy máy:......................................................... 47
III.2.4.Xác định thể tích không gian trống của một bản lọc: ........................................................................ 48
III.2.5.Xác định chiều dài máy lọc ép: ....................................................................................................... 49
III.2.6.Xác định trọng lượng máy lọc ép: ................................................................................................... 49
III.2.7.Xác định lực ép bản cần thiết: ......................................................................................................... 50
III.2.8.Tính cơ cấu đỡ các bản lọc: .............................................................................................................. 52
III.2.9.Tính bền cho dầm: ........................................................................................................................... 62
III.3. KẾT LUẬN .......................................................................................................................................... 68
CHƯƠNG IV : LẮP ĐẶT VÀ VẬN HÀNH THIẾT BỊ ....................................................... 69
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 4
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
IV.1.LẮP ĐẶT THIẾT BỊ: ........................................................................................................................... 69
IV.2. VẬN HÀNH THIẾT BỊ: ...................................................................................................................... 69
CHƯƠNG V: KẾT LUẬN...................................................................................................... 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 73
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 5
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ BÙN THẢI VÀ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ BÙN THẢI
I.1. KHÁI NIỆM VỀ BÙN THẢI
I.1.1. Khái niệm bùn thải
1.1 Khái niệm:
Nước thải bùn đã được định nghĩa như là một hỗn hợp nhớt, hỗn hợp bán rắn bao gồm
chất hữu chứa vi sinh vật, kim loại độc hại, hóa chất hữu cơ tổng hợp, và giải quyết các
chất rắn ra khỏi nước thải công nghiệp và trong nước tại một nhà máy xử lý nước thải.
Bùn thải một phần sản phẩm cuối cùng của một quá trình xử lý nước thải, xử lý nước thải
, hệ thống, sở hữu các nhà máy xử lý nước thải công khai vấn đề. Sau khi điều trị hữu cơ
phân hủy và giết chết sinh vật gây bệnh, các sản phẩm còn lại cuối cùng là bùn thải. Mặc
dù nhiều thành phần của nước thải đã được xử lý, bùn thải để áp dụng cho đất nông
nghiệp vẫn ònc chủ yếu là nước và nhiều độc chất. Theo nghiên cứu có ít nhất 60.000 độc
chất và các hợp chất hóa học đã được tìm thấy trong bùn và nước thải. Các nhà nghiên
cứu của Hiệp hội kỹ sư dân dụng Mỹ đã xác định rằng bùn thải có chứa độc tố sau đây:
• Polychlorinated biphenyls (pcbs)
• Clo thuốc trừ sâu, bao gồm DDT, dieldrin, aldrin, endrin, chlordane, heptachlor,
Lindane, mirex, kepone, 2,4,5T, 2,4D
• Clo hóa các hợp chất như dioxin
• Polynuclear hydrocacbon thơm
• Kim loại nặng, bao gồm; arsenic, cadmium, chromium, chì và thủy ngân
• Vi khuẩn, vi rút, động vật nguyên sinh, giun ký sinh, và nấm
• Linh tinh độc tố khác bao gồm; amiăng, sản phẩm dầu mỏ và các dung môi công
nghiệp
Ở Hoa Kỳ các nhà khoa học đã xác định vào năm 1994 rằng "mức độ đầy đủ của ô nhiễm
phóng xạ của nước thải bùn, tro và các sản phẩm liên quan trên toàn quốc c
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 6
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
Hưa được biết." Hầu hết các chất phóng xạ bị xóa xuống cống của bệnh viện, doanh
nghiệp và giặt tẩy, một thực tế mà đã bị nhiễm ít nhất chín nhà máy xử lý nước thải trong
thập kỷ qua.
1.2. Đặc điểm bùn thải:
Bùn thải có chứa một năng lượng bằng 10 lần số năng lượng cần thiết để xu lý nó. Trung
bình, sấy khô nước thải bùn có chứa năng lượng than non, Chính xác hơn, nước thải bùn
chứa khoảng 7.780 Btu / pound. Vì vậy, nó có thể sử dụng năng lượng sẵn có trong nước
thải bùn và để thu hồi năng lượng từ bùn thải trong " chất thải thành năng lượng "công
nghệ như khí hoá sinh khối.
Khi năng lượng tái tạo, bùn thải có thể được tích hợp vào hệ thống xử lý nước thải có thể
làm cho các nhà máy xử lý nước thải trở thành mạng lưới xuất khẩu năng lượng tái tạo
thay vì nhập khẩu ròng của nhiên liệu hóa thạch dựa trên sức mạnh từ lưới điện. Các
nước thải bùn hơn đó là sử dụng như một nhiên liệu ,trong việc tạo năng lượng tái tạo,
càng có nhiều rằng chúng tôi sẽ giảm phát thải khí nhà kính
Như vậy, bùn thải có thể được phát sinh từ nguồn phế thải công nghiệp, nông nghiệp
hoặc từ các trạm nước thải. Chính vì vậy, thành phần vô cơ, hữu cơ trong bùn rất phức
tạp.
Bùn thải có thể là tác nhân trực tiếp gây ô nhiễm tức thời cũng như lâu dài tới môi
trường. Mặc khác bùn thải nếu không quản lý tốt thì có thể gây ô nhiễm tới nguồn nước,
phát sinh dịch bệnh ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng. Do đó xử lý bùn
thải là nhiệm vụ không thể thiếu được trong xử lý nước.
I.1.2. Phân loại bùn thải .
Đặc tính phân loại bùn là cơ sở để chọn phương pháp xửa lý, chính nó cũng cho sự dự
đoán mức độ tối ưu của các thiết bị sử dụng.
Bùn thải của hệ thống xử lý nước được xác định là chất thải nguy hại nếu thuộc 1
trong những trường hợp sau:
a) pH≥12,5 hoặc pH≤ 2,0;
b) Trong mẫu bùn thải phân tích có ít nhất 01 thông số (quy định tại Bảng 1) có
giá trị đồng thời vượt cả 2 ngưỡng Htc và Ctc.
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 7
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
2.3. Giá trị ngưỡng hàm lượng tuyệt đối (Htc, ppm) được tính bằng công thức sau:
Htc =
H.(1+19.T)
(1)
20
Trong đó:
+ H (ppm) là giá trị Hàm lượng tuyệt đối cơ sở được quy định trong trong Bảng 1;
+ T là tỷ số giữa khối lượng thành phần rắn khô trong mẫu bùn thải trên tổng khối
lượng mẫu bùn thải.
Bảng 1. Hàm lượng tuyệt đối cơ sở (H) và ngưỡng nguy hại tính theo nồng độ
ngâm chiết (Ctc) của các thông số trong bùn thải
Thông số
TT
Số CAS
Công thức
hóa học
Hàm lượng tuyệt
đối cơ sở H (ppm)
dùng để tính Htc
Ngưỡng nguy hại tính
theo nồng độ ngâm
chiết Ctc (mg/l)
1
Asen
As
40
2
2
Cadimi
Cd
10
0,5
3
Chì
Pb
300
15
4
Kẽm
Zn
5.000
250
5
Thủy ngân
Hg
4
0,2
6
Crôm VI
Cr6+
100
5
7
Tổng Xyanua
CN
590
8
Tổng Dầu
1000
50
9
Phenol
108952
C6H5OH
20.000
1.000
108907
C6H5Cl
1.400
70
108883
C6H5CH3
20.000
1.000
91203
C10H8
1.000
20
1
10 Clobenzen
(Chlorobenzene)(#)
11 Toluen (Toluene)(#)
12 Naptalen
(Naphthalene)(#)
DDD, DDE,
13 Tổng (#
DDT #)
14 Andrin (Aldrin) (# #)
15 Dieldrin
309002
C12H8Cl6
10
0,5
60571
C12H8Cl6O
0,4
0,02
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 8
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
(Dieldrin)(##)
16 Endrin (Endrin)(##)
Heptaclo
17
(Heptachlor)(##)
Metyl parathion
18 (Methyl parathion)
72208
C12H8Cl6O
0,4
0,02
76448
C10H5Cl7
0,2
0,01
20
1
(CH3O)2PS
298000
(##)
19
Paration
(Parathion) (##)
20 Propoxua (##)
(Propoxur)
Ghi chú:
O
C6H4NO2
56382
C10H14NO5
PS
400
20
114261
C11H15NO3
100
- Các quy định ở Bảng 1 đánh dấu # áp dụng với bùn thải từ hệ thống xử lý nước của các
quá trình sản xuất đặc thù có tên ở bảng 2 dưới đây .
- Các quy định ở Bảng 1 đánh dấu # # áp dụng thêm đối với bùn thải từ hệ thống xử lý
nước thải của quá trình sản xuất, điều chế, cung ứng các sản phẩm thuốc bảo vệ thực vật
, chất bảo quản gỗ và các loại biôxit (biocide) hữu cơ khác (thứ tự 10 trong bảng 2).
Bảng 2. Các quá trình sản xuất đặc thù
Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của các quá trình sản xuất
TT
đặc thù
Mã chất thải nguy
hại (theo Thông tư
12/2011/TTBTNMT ngày
14 /4/2011)
1
Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của quá trình lọc dầu
01 04 07
2
Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của quá trình tái chế, tận thu
dầu
12 07 05
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 9
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
3
Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của quá trình sản xuất, điều
chế, cung ứng, sử dụng nhựa, cao su tổng hợp và sợi nhân tạo
03 02 08
4
Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của quá trình sản xuất, điều
chế và cung ứng dược phẩm
03 05 08
Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của quá trình sản xuất, điều
5
chế, cung ứng, sử dụng chất béo, xà phòng, chất tẩy rửa, sát trùng
và mỹ phẩm
03 06 08
6
Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của quá trình sản xuất, điều
chế, cung ứng, sử dụng hoá chất tinh khiết và các hoá phẩm khác
03 07 08
7
Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của quá trình sản xuất thuỷ
tinh và sản phẩm thuỷ tinh
06 01 06
8
Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của ngành dệt nhuộm
10 02 03
9
Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của quá trình sản xuất, điều
chế, cung ứng, sử dụng phẩm màu hữu cơ
03 03 08
Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của quá trình sản xuất, điều
10 chế, cung ứng các sản phẩm thuốc bảo vệ thực vật, chất bảo quản
gỗ và các loại biôxit (biocide) hữu cơ khác
03 04 08
Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của cơ sở sản xuất, điều chế,
11 cung ứng và sử dụng hóa chất vô cơ (từ quá trình sản xuất, điều
chế, cung ứng, sử dụng muối, dung dịch muối và oxit kim loại)
02 05 01
12
Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của quá trình sản xuất, điều
chế, cung ứng và sử dụng hoá chất hữu cơ cơ bản
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
03 01 08
Page 10
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
I.1.3. Các yếu tố đặc trưng bản chất của bùn.
Tổng lượng chất rắn (TSTotal Solids): Được tính bằng g/l hoặc % trọng lượng và xác
định được bằng cách sấy bùn ở 105 oC cho tới khi trọng lượng không đổi. Đối với bùn
lỏng nói chung nó gần với hàm lượng của huyền phù được xác định bởi bộ lọc hoặc bộ
lọc trung tâm.
Hàm lượng các chất bay hơi (VS Volatile Solids): Được tính bằng % trọng lượng TS.
Nó được xác định bằng cách hóa khí trong lò từ 550600 oC.
Đối với bùn hữu cơ ưa nước, nó thường gắn với hàm lượng chất hữu cơ và đặc tính của
hàm lượng các chất chứa nitơ.
Thành phần cơ bản đặc biệt của bùn hữu cơ
C và H để đánh giá độ ổn định hoặc tính toán khả năng tạo nhiệt nội bộ;
N và P để đánh giá chất lượng của bùn nông nghiệp;
Các thành phần khác (kim loại nặng). Đối với bùn vô cơ thường sử dụng hàm
lượng Fe, Mg, Al, Cr, muối canxi (cacbonat và sunfat) silic.
COD, BOD5, pH, các chất hòa tan.
I.2 CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ BÙN THẢI
Tất cả bùn cần xử lý trước khi thải ra môi trường, tuy nhiên cũng có thề sử dụng lại. Điều
đó phụ thuộc vào sự phân loại bùn cũng như bản chất của bùn đã nêu ở trên
Xử lý bùn phải đáp ứng ở hai mục tiêu sau:
Giảm thề tích bùn bằng cô đặc, khử nước bằng sấy khô tự nhiên, tách bằng cơ học
hoặc khử nước bằng sấy nóng hay thiêu đốt.
Giảm khả năng lên men hay phân hủy bùn gây ô nhiễm môi trường bằng phân hủy do
các vi khuẩn kỵ khí, ổn định hóa học, sấy khô, khử trùng và thiêu đốt trong giai đoạn cuối
cùng.
Phần lớn bùn hữu cơ hay vô cơ ưa nước cần được xử lý sơ bộ là điều hòa hay phù hợp để
cho phép làm việc ở các thiết bị cơ khí khử nước khác nhau. Mức độ khử nước trước hết
phụ thuộc vào loại bùn cần xử lý, những cũng phụ thuộc vào phương pháp điều hòa phù
hợp cũng như thiết bị sử dụng. Bùn đã khử nước có thể tiếp tục được xử lý tiếp bằng các
cách khác như:
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 11
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
Cải thiện cấu trúc và giảm tỷ lệ hyđat của cặn bằng cách them vào các chất khác
(chẳng hạn như vôi hay mùn cưa, phoi bào trong phương pháp ủ phân).
Sấy khô bằng phương pháp nhiệt để có thể thải bỏ được.
Cuối cùng là thiêu đốt trong các lò phù hợp với việc tiêu thụ năng lượng một cách
nhỏ nhất. Có thể tận dụng nhiệt của các lò đốt này vào những mục đích khác.
Điều hòa tách nước khỏi bùn
Để có thể lợi dụng các thiết bị khử nước khác nhau, cần thiết phải kết bông bùn để làm
mất tính ổn định của chất keo, tăng một cách nhân tạo kích thước các hạt. Điều hòa bằng
các phương pháp vật lý (chủ yếu là nhiệt), hoặc các phương pháp hóa học (thêm chất
phản ứng vô cơ hay Polyme tổng hợp). Trong các phương pháp khác nhau thì điều hòa
bằng nhiệt có hiệu quả nhất để giảm tính hút nước của bùn. Kết bông hóa học, cần phải
dùng các chất điện phân vô cơ (muối kim loại và đặc biệt là vôi) cũng làm giảm tỷ lệ
nước liên kết, nhưng ở mức độ nhỏ. Sử dụng chất đa điện li không làm giảm tỷ lệ nước
liên kết mà đôi khi còn làm tăng. Điều hòa bùn phù hợp hay không sẽ làm ảnh hưởng đến
độ mất nước của bùn, và điều hòa làm cơ sở để hoạt động các thiết bị khử nước của bùn
sau đó.
Khử nước của bùn bằng lọc
Làm khô bùn bằng lọc là phương pháp khử nước được dùng nhiều nhất trong xử lý bùn từ
các trạm xử lý nước thải. Có thể lọc trên lớp các hay bộ lọc “cơ khí”, trong chân không ,
dưới áp suất lớn. Dưới đây là một số phương pháp khử nước của bùn bằng lọc:
Sân phơi bùn
Lọc chân không
Lọc dưới áp suất trong buồng kín
Các thiết bị lọc ép bùn băng tải, khung bản
Lọc li tâm
Máy li tâm dùng trong xử lý bùn thải là các thiết bị lắng liên tục trong rôto hình trụ nằm
ngang.
Ưu điểm:
Khử nước liên tục trong khoang kín và chắc, làm giảm độc hại của mùi bùn và giá
thành khử mùi cục bộ;
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 12
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
Tách tốt các chất rắn ở bùn rất khóa xử lý (bùn hyđroxyt loãng, một số bùn hữu
cơ). Máy li tâm cũng đặc biệt thích hợp với bùn chứa dầu;
Giảm thời gian theo dõi sản xuất, ngoài thời gian mở máy và với điều kiện xử lý
bùn thống.
Nhược điểm:
Năng lượng tiêu thụ lớn hơn nhiều so với các loại lọc ép băng tải
Không nhìn thấy bùn trong quá trình xử lý và cần một nhân lực có chuyên môn
hơi cao một chút để hiểu được nguyên nhân hiệu suất tách kém.
Chi phí bảo dưỡng đáng kể.
Ứng suất cơ lớn do tốc độ quay trực vít lớn. Sau mỗi lần tác dụng lên một trong
hai bộ phận, cần phải cân bằng lại.
Tương đối nhạy với sự thay đổi đột ngột chất lượng và nồng độ của bùn.
Sấy khô – Thiêu đốt
Sấy khô là phương pháp dùng nhiệt để tách nước khỏi bùn do sự bay hơi của nước. Có
thể sấy khô từng phần hoặc toàn bộ.
Thiêu đốt không những dẫn đến loại bỏ toàn bộ nước trong bùn mà còn đốt cháy các chất
hữu cơ có trong bùn. Đó là phương pháp thu được chất thải có khổi lượng nhỏ nhất
I.3 TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP BÙN
Ngày nay máy ép bùn được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, và
cũng tạo ra các loại chất thải. Chất thải nguy hại như hóa chất độc hại từ các ngành công
nghiệp nhuộm, cũng như các tác nhân gây bệnh từ nguồn chất thải có thể tích tụ trong
bánh chất thải, vì vậy yêu cầu để xử lý các chất thải sẽ khác nhau. Vì vậy trước khi xả
nguồn chất thải ra môi trường, áp dụng sau khi lọc sẽ là một giai đoạn quan trọng khử
trùng. Nó là để ngăn chặn những rủi ro sức khỏe cho người dân địa phương và công nhân
đang làm việc chung với chất thải (bánh lọc) cũng như ngăn chặn tác động tiêu cực đến
hệ sinh thái của chúng ta. Kể từ khi thiết bị lọc ra đời sẽ tạo ra số lượng lớn các chất thải,
nếu nó đã được xử lý theo cải tạo đất, nó được khuyến khích để xử lý cho các khu vực bị
thay đổi đáng kể như khu vực khai thác nơi phát triển và định hình của thảm thực vật là
không thể. Phương pháp khác là bằng cách đốt, trong đó sẽ phá hủy các chất ô nhiễm hữu
cơ và giảm khối lượng chất thải. Nó thường được thực hiện trong một thiết bị đóng cửa
bằng cách dung lửa được kiểm soát
Hiện nay, có rất nhiều phương pháp để tách nước khỏi bùn.Nhưng hầu hết các nhà
máy, xí nghiệp đều chọn và sử dụng các thiết bị ép lọc hiện đại. Sử dụng máy móc để đạt
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 13
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
đươc năng suất và hiệu quả tối đa có thể.Những phương pháp thủ công như thiêu đốt
hoặc sấy khô thường tiêu tốn nhân công và chi phí cao.
Các thiết bị khử nước hiện nay hầu hết đã được cải tiến phù hợp để tăng hiệu quả
tốt nhất cho công việc.Một số máy đã được phát minh từ lâu như máy ép khung bản. Các
hình thức đầu tiên của máy ép khung bản được phát minh vào Anh vào năm 1853, được
sử dụng đi đầu cho việc sử dụng áp suấ lọc. Tuy nhiên, có rất nhiều khó khăn liên quan
đến chúng, chẳng hạn như yêu cầu lao động cao và quá trình liên tục. Sự phát triển lớn
trong công nghệ lọc khung bản bắt đầu vào giữa thế kỷ 20. Trong năm 1959, K. Kurita và
S. Suwa đã thành công trong việc phát triển đầu tiên tự động kéo ngang bộ lọc khung bản
để nâng cao hiệu quả loại bỏ bánh, và hấp thụ độ ẩm. Chín năm sau, Công ty Kurita đã
bắt đầu phát triển màng linh hoạt để giảm độ ẩm trong bánh lọc. Thiết bị này cho ph ép
tối ưu hóa các chu kỳ tự động lọc, nén bánh, tháo cặn và bộ lọc vải dẫn đến việc tăng cơ
hội cho các ứng dụng công nghiệp khác nhau.
Máy ép khung bản
Cùng với sự phát triểu của khoa hoc kĩ thuật,các mẫu máy ép bùn ngày càng đa dạng với
nhiều chủng loại khác nhau cũng như nguyên lý hoạt động khác nhau. Rất nhiều công ty
trên thế giới đã sản xuất với nhiều mẫu mã khác nhau.
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 14
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
Các máy thong dụng hiện giờ như : máy ép băng tải, máy ép khung bản, máy ly tâm,
máy ép chân không. Tùy theo nhu cầu khác nhau,mà các công ty, xí nghiệp sử dụng máy
và công suất khác nhau.
Thiết bị lọc băng tải
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 15
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
Thiết bị lọc li tâm
I.4 KẾT LUẬN
Ta thấy được rằng bùn thải từ các nhà máy,xí nghiệp có rất nhiếu các chất độc hại
khác nhau.Và vấn đề xử lý một cách hiệu quả tiêu tốn rất nhiều máy móc,thiết bị
nên sẽ tốn them nhiều chi phí.Vì thế sẻ mất them nhiều chi phí không cần thiết nếu
có được những thiết bị hiệu quả về năng suất.
Có rất nhiều phương pháp để lọc bùn,tùy theo điiều kiện sản xuất của nhà máy,xí
nghiệp mà có thể chọn được phương pháp tốt nhât.
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 16
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN
II.1. QUÁ TRÌNH SỬ LÝ NƯỚC THẢI THÀNH BÙN
Trong quá trình xử lý nước thải, ép bùn là giai đoạn cuối cùng để tách chất thải dạng rắn
ra khỏi nước. Quy trình xử lý nước thải trải qua các quá trình sau.
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 17
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
Xử lý cơ học: loại bỏ rác thải qua 2 bước
+ Bước 1: Rác thải có kích thước > 15mm có trong nước thải bị loại bỏ bằng song
chắn rác thô
+Bước 2: Tiếp tục loại bỏ rác thải có kích thước >2mm có trong nước thải bằng
máy tách rác tinh.Máy tách rác sẽ hoạt động lien tục theo thời gian.Nước thải sau khi qua
máy tách rác đươc cho vào bể tách dầu và sau đó để vào bể điều hòa
Xử lý hóa lý : Nước thải tự động được bơm từ bể điều hòa đến bể phản ứng,số lương
bơm hoạt động và thời gian bơm phụ thuộc vào lưu lượng nước thải dòng vào.Tại đây
nước thải được điểu chinh pH và phèn (FeCl2) được cấp vào để đảm bào quá trình keo
tụ.Polyme cũng được cấp vảo bể phản ứng để tăng khả năng lắng của bông bùn tại bể
lắng sơ cấp.Trong trường hợp nước thài có màu thì chất khử màu sẽ châm vào.
Xử lý sinh học :Nước thải sau khi được xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở
dạng hòa tan cùng các chất lơ lững đi vào aerotank. Các chất lơ lững náy là một số chất
rắn và có thể la chất hữu cơ dạng hòa tan.Các chất lơ lững này làm nơi vi sinh vật bám
váo cư trú.sinh sản và phát triển,dần thành các hạt căn bong.Các hạt này dần dần to và lơ
lững trong nước.Các bong cạn này chính là bùn hoạt tính.
Xử lý màubể lắng: Nước thải sau khi qua hệ thống sinh học nếu vẫn còn độ màu cao và
các hợp chất hữu cơ khó phân hủy thì được xử lý tiếp bằng cụm xử lý màu oxy hóa.Bùn
sinh ra ở cụm xử lý hóa lý được lắng xuống bể lắng và bơm định kì về bể nén bùn.Nước
thải sau khi lắng màu được thải ra nguồn tiếp nhận
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 18
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
Bể lắng bùn
Xử lý bùn : Bùn ở bể nén bùn được bơm vào máy ép bùn.Lúc này, bùn có độ ẩm duy trì
ờ khoảng 97%98%.Lượng bùn này cần được tách nước thành bùn khô trước khi loại
bỏ.Biện pháp tách nước bằng máy ép bùn cho sản phẩm có độ ẩm còn khoảng 6685%,
tùy thuộc vào nồng độ bùn.
II.2. NGUYÊN LÝ VÀ ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC DẠNG ÉP BÙN
Quá trình khử nước của bùn nhằm: (1) giảm chi phí vận chuyển bùn đến nơi thải bỏ, (2)
dễ xử lý và vận chuyển, (3) tăng nhiệt năng của bùn nhờ giảm hàm lượng nước trong bùn,
(4) giảm lượng vật liệu tạo độ rỗng trong quá trình ủ compost, (5) giảm sự phát sinh mùi,
(6) giảm sự hình thành nước rò rỉ.
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 19
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
II.2.1 Thiết Bị Ly Tâm
Máy li tâm
1.Ống nối dưới của vỏ , 2.Các trục đỡ, 3.Cơ cấu để hấp, 4. Cơ cấu rửa, 5.Cơ cấu khóa
truyền của nắp, 6.Nắp vỏ, 7.Khu các ổ trục, 8. Khu dẫn động , 9.Động cơ điện, 10.Khớp
nối bằng cao su ,11.Phanh đai
Quá trình phân ly dựa vào trường lực ly tâm để phân riêng hỗn hợp hai pha rắn lỏng
hoặc lỏnglỏng thành các cấu tử riêng biệt gọi là quá trình ly tâm. Máy để thực hiện quá
trình đó gọi là máy ly tâm.
Trong quá trình ly tâm lắng và lọc, nguyên liệu chuyển động quay cùng với rôto của máy.
Lực ly tâm sẽ làm cho các cấu tử có khối lượng riêng khác nhau phân lớp theo hướng của
gia tốc trường lực. Thành phần có khối lượng riêng lớn nhất sẽ tập trung ở vùng xa tâm
nhất, còn phần có khối lượng riêng nhỏ nhất tập trung ở tâm của rôto.
Tùy theo cấu tạo bề mặt rôto mà quá trình ly tâm tiến hành theo nguyên tắc lọc ly tâm
hay lắng ly tâm. Do đó cũng có hai loại máy ly tâm: máy ly tâm lắng và máy ly tâm lọc
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 20
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
Lắng ly tâm
Nguyên lý làm việc của máy ly tâm lắng.
Quá trình lắng ly tâm: Lắng trong huyền phù và phân riêng nhũ tương
Rôto của máy ly tâm lắng có dạng hình trụ, kín, thành của rôto không có đục lỗ. Khi rôto
quay dưới tác dụng của lực ly tâm, huyền phù hay nhũ tương được phân thành các lớp
riêng biệt tùy theo khối lượng riêng của nó. Lớp khối lượng riêng lớn ở sát thành rôto,
lớp có khối lượng riêng nhỏ ở phía trongLy tâm lắng gồm hai quá trình: quá trình lắng
pha rắn tiến hành theo những quy luật của thủy động lực học; quá trình nén bã tiến hành
theo những qui luật cơ học.
Quá trình lắng trong máy ly tâm khác quá trình lắng trong trường trọng lực. Lắng trong
trường trọng lực, vận tốc lắng coi như bằng nhau ở các vị trí khác nhau vì gia tốc trọng
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 21
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
trường không phụ thuộc vào tọa độ rơi hạt lắng theo phương song song với nhau. Trong
trường lực ly tâm vận tốc lắng và gia tốc ly tâm thay đổi phụ thuộc vào vận tốc gốc ω và
bán kính quay r (a= ω2r), hạt lắng theo phương đường kính rôto
Ưu điểm của thiết bị ly tâm là hạn chế mùi hôi, dễ khởi động, dễ lắp ráp. Bùn sau ly tâm
có hàm lượng ẩm thấp. Chi phí đầu tư thấp.
Nhược điểm của thiết bị ly tâm là phải tách cát và nghiền hỗn hợp nhập liệu trước khi ly
tâm, yêu cầu công nhân vận hành kỹ thuật cao và nước sau khi ly tâm có hàm lượng cặn
lơ lửng cao.
II.2.2. Thiết Bị Lọc Băng Tải
Cấu tạo bên trong
Quá trình lọc bao gồm các bước sau đây:
Kết bông đối với các chất đa điện li trong máy kết bông có thời gian tiếp
xúc ngắn hay đôi khi trong ống dẫn;
Tháo bùn đã kết bông: tháo nước giải phóng qua các khe hở trên mặt lọc.
Điều đó làm đặc nhanh chóng bùn để thu được hiệu quả cao hơn, bùn dư tháo
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 22
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
nước được làm đặc hơn;
Nén bùn đã tiêu nước: bùn này có độ nén đủ lớn được hãm giữa hai lớp vải
lọc tạo lên một góc lượn và ép dần. Các líp bùn tạo thành chạy liên tục quanh
tang quay khoan lỗ và sau đó là cực ròng rọc có hình răng cá sÊu tiếp tục hành
trình tuỳ theo loại thiết bị.
Hiệu quả khư nước phụ thuộc vào áp suất hiệu dụng P, đặt vào lớp bùn trên
mặt băng, cũng như thời gian ép. Một cách đơn giản, áp suất bề mặt P có dạng:
=
2
Trong đó: T Lực căng vải lọc;
L – Bề rộng vải lọc;
D Đường kính tang quay.
thu được bằng sức căng băng tải lọc quanh tang. Nó rất nhỏ (0,31 bar), do
độ bòn cơ học của băng tải và tang quay. P càng lớn thì đường kính tang càng
nhỏ. Thời gian ép phụ thuộc diện tích tác dụng ép vào tang quay và tốc độ tở của
băng. Nước tách rất do ứng suất của bùn khi chuyển qua tang quay và có thể
thay đổi từ mét phía sau đó là phía của “thảm bùn”.
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 23
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
Hình: Bề lọc ép băng tải , bề mặt tác dụng của máy ép
1.Áp lực P
2. Lực căng T của băng lọc.
Ởcác bề lọc ép bùn băng tải, máy ép làm việc trong một khoang hở, lớp bùn nạp kín các
phía, dưới áp suất giúp cho việc truyền tải bùn về phía trước. Nếu áp suất quá lớn thì độ
cô kết của thảm bùn bị phá hủ, bùn nhão phun ra bên cạnh ngoài khe hở lọc.áp suất gây
rão bùn đương nhiên phụ thuộc vào cấu trúc vật lý của bùn được tiêu nước. Độ khô thu
được trên bộ lọc ép băng tải lớn hơn so với bộ lọc có buồng kín.
Có hai khả năng cải thiện nhược điểm này :
Tăng số tang quen và giảm đường kính của tang quay ở cuối chu trình lọc (trong p
hạm vi giới hạn của sức bền cơ học);
Dùng hệ thống ép ngoài độc lập với sức căng của băng tải.
Tuy nhiên các thiết bị bổ sung chỉ có thể dùng cho bùn có độ dính kết lớn, ví dụ có sợi.
Thực vậy, bùn có nhiều keo không bền với lực nén bổ sung hoặc chỉ cho một tỉ lệ làm
khô nhỏ.
Các bộ lọc ép băng tải cũ cho phép nhận các kết quả tốt đối với đa số bùn hữu cơ hay
hyđrôxit, vì nồng độ khô thu được đã gần tới độ khô giới hạn
Ưu điểm của thiết bị lọc băng tải là ít tốn năng lượng, chi phí đầu tư và vận hành thấp, dễ
bảo trì và vận hành. Bùn sau khi lọc có hàm lượng ẩm thấp. Nhược điểm của thiết bị này
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 24
Luận văn tốt nghiệp GVHD:Ts Lê Khánh Điền-PGS.Ts Phan Đình Huấn
là bị hạn chế bởi trở lực thủy lực, cần phải nghiền hỗn hợp nhập liệu, rất nhạy đối với đặc
tính bùn đưa vào thiết bị, thời gian sử dụng vật liệu ngắn, không nên vận hành tự động.
Thiết bị lọc băng tải là thiết bị tách nước của bùn, sử dụng áp lực cơ học để xử lý bùn đã
qua xử lý sơ bộ bằng hóa chất. Hỗn hợp bùn lỏng được ép giữa hai lớp băng tải chạy qua
các trục ép có đường kính giảm dần. Thiết bị gồm có 3 vùng:
+ Vùng nén trọng lực, tại đây, nước thấm qua lỗ rỗng của băng tải nhờ trọng lực
+ Vùng nén ép, tại đây, chất rắn được loại bỏ phần lớn nước tự do trước khi qua
vùng nén áp lực cao
+ Vùng nén áp lực cao, dưới tác dụng của áp lực sử dụng, hầu hết nước được tách
khỏi bùn.
Thông thường, bùn đưa vào thiết bị ép băng tải có hàm lượng chất rắn dao động trong
khoảng 14% và sau khi ép thành bánh, hàm lượng chất rắn có thể đạt 1235%. Hiệu quả
tách nước phụ thuộc vào bản chất của bùn xử lý.
II.2.3. Thiết Bị Lọc Khung Bản
SVTH: Đỗ Việt Trung-20902966
Page 25
