Đề tài Thiết kế hệ thống chế biến rác thành phân hữu cơ với công suất 100.000 tấn rỏc/năm

ừ bảng các thành phần hoá học của rác thải [10] ta có: Chất thải % khối lượng khô C H O N S Tro Độ Èm Thực phẩm 48 6,4 37,6 2,6 0,4 5 70 Giấy 43,5 6 44 0,3 0,2 6 6 Gỗ 49,5 6 42,7 0,2 0,1 1,5 20 Vậy => Thành phần Khối lượng Khối lượng khô GiCi GiHi GiOi GiNi GiSi Chất hữu cơ 306,92 92,076 44,19648 5,89286 34,62057 2,39397 0,3683 Giấy 14,868 13,97592 6,07952 0,83855 6,14940 0,04193 0,02795 Gỗ, vải 10,252 8,2016 4,05979 0,492096 3,50208 0,0164 0,0082 Tổng 332,04 114,25352 54,33579 7,223506 44,27205 2,4523 0,40445 => x = 4,52798; y = 7,223506; z = 2,767; t = 0,17516; u = 0,01264 => = 5,18826 ( kmol ) Theo phương trình phản ứng phân hủy; Khi phân huỷ hết 114,25352 kg chất khô cần 5,18826kg O2 Phân hủy hết 332,04 kg’’ ’’ 482,4952 kg O2 Vậy: GOxi = 482,4952 kg/ tấn Khối lượng O2 cung cấp cho 1 bể ủ hiếu khí là: = 482,4952(kg ) - Khối lượng riêng của O2 ở 250C xác định theo công thức : khối lượng riêng của O2 ở điều kiện tiêu chuẩn T: Nhiệt độ tuyệt đối của khí ( o K ) p0, p; áp suất ở điều kiện chuẩn và điều kiện làm việc = 1,4289 [15] ( kg/m3 ) Thể tích O2 cung cấp cho một bể là: Tính lượng không khí cần cung cấp để tản nhiệt trong bể ủ: QPH Q3Rv Q3KKv Q3N Q3Rr Q3KKr Q3TT Q3hn Phương trình cân bằng nhiệt lượng trong bể ủ: Hay: Q3Rv + Q3KKv + Q3N + QPH = Q3Rr + Q3hn + Q3TT + Q3KKr Trong đó: Q3Rv : Nhiệt lượng của rác thải đem vào ( kcal ) Q3N : Nhiệt lượng của nước bổ sung vào bể ( kcal ) Q3KKv : Nhiệt lượng của khí mang vào ( kcal ) QPH : Nhiệt lượng toả ra khi phân huỷ rác thải ( kcal ) Q3Rr : Nhiệt lượng của rác thải ra khỏi bể ủ ( kcal ) Q3hn : Nhiệt lượng do hơi nước thoát ra từ bể ủ( kcal ) Q3TT : Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh ( kcal ) Q3KKr : Nhiệt lượng do khí thoát ra ( kcal ) Lượng nhiệt do rác thải mang vào: Q3Rv = G3Rv. CRv. tRv G3Rv: Khối lượng rác thải vào 1 bể ủ hiếu khí ( kg/bể ) CRv : Nhiệt dung riêng của rác thải ( kcal/kg. độ ) tRv: Nhiệt độ lúc vào của rác thải ( 0C ); Lấy tRv = 23,40C ( nhiệt độ trung bình cả năm của khu vực Hà Nội ) [16] Thành phần chủ yếu của rác hữu cơ đưa vào bể ủ là xenluloza nên có thể coi gần đúng nhiệt dung riêng của chất thải là nhiệt dung riêng của hỗn hợp xenluloza và nước. CRv = Cx.xx + Cn.xn Cx : Nhiệt dung riêng của xenluloza; Cx = 1,39( kj /kg. độ ) = 0,332 ( kcal/ kg.độ ) [15] Cn : Nhiệt dung riêng của nước; Cn = 1 (kcal/ kg.độ ) [15] xx, xn là thành phần của xenluloza và nước ( % khối lượng ) Ta có: xn = 51,328% => xx = 1- 51,328% = 48,672% CRv = 0,332. 0,48672 + 1. 0,51328 = 0,67487 ( kcal/ kg.độ ) Q3Rv = = 957190,0543 ( kcal ) Lượng nhiệt do khí mang vào: Q3KKv = G3KKv.I1 G3KKv : Khối lượng khí vào bể ủ ( kg ) I1 : Nhiệt lượng riêng của không khí Èm vào bể ủ ( là nhiệt lượng riêng của không khí khô và hơi nước trong hỗn hợp ) ( kcal/ kg KK khô ) I1 = t1 + ( 2493 + 1,97t1 )x [16] t1 : Nhiệt độ của không khí vào ( 0C ) x : Hàm Èm của không khí ( kg/kgKK khô ) [16] φ: Độ Èm tương đối của không khí (% ) pbh : Áp suất hơi nước bão hoà, tra theo nhiệt độ không khí ( at ) p: áp suất chung ( at ); p= 1 at t1 = 23,4 0C => φ = 83% [16] pbh = 0,03 at Thay vào công thức ta có: ( kg/ kg KK khô ) I1= 23,4 + ( 2493 + 1,9723,4 ).0,01588 = 63,7209 ( kJ/ kgKK khô ) = 15,2195 ( kcal/ kgKK khô ) Q3KKv = 15,2195. G3KKv Lượng nhiệt do nước mang vào: Q3N = G3N. Cn.tn G3N : Khối lượng nước bổ sung vào bể ủ ( kg ) Cn : Nhiệt dung riêng của nước ( kcal/kg.độ ) tn : Nhiệt độ của nước bổ sung ( 0C ); tn = 23,40C Lấy G3N = 13 tấn/bể = 13000 kg/bể Q3N = Lượng nhiệt sinh ra do quá trình phân hủy trong bể ủ: QPH = G3Rv.Q Q: Nhiệt lượng toả ra khi phân hủy 1 tấn chất thải ( kcal/ tấn ) Qi : Nhiệt lượng toả ra khi phân hủy 1kg rác thải loại i ( kcal/kg ) Gi : Khối lượng chất thải i bị phân hủy hoàn toàn ( kg/ tấn ) Nhiệt chứa trong rác thải được trình bày trong bảng: (Btu/lb =2,326 kJ/kg ) [20] Chất thải Nhiệt lượng ( Btu/lb ) Nhiệt lượmg ( Kcal/kg ) Thực phẩm 2000 1111,11111 Giấy 8000 4444,44444 Gỗ 7200 4000 Q = ( kcal/ tấn ) QPH = ( kcal ) Nhiệt lượng của rác ra khỏi bể ủ: Q3Rr = G3Rr.CR.tRr G3Rr : Khối lượng chất thải ra khỏi bể ủ ( kg ) tRr : Nhiệt độ của chất thải lúc ra ( 0C ); tRr = 500C; G3Rr xác định qua phương trình cân bằng vật chất ở bể ủ hiếu khí: G3Rr = G3Rv + Lượng khí CO2 tạo thành ( theo phương trình phản ứng ): ( kg ) Do quá trình ủ cấp khí cấp khí cưỡng bức nên lượng nước thoát ra trong quá trình phân hủy không đáng kể, nước thoát ra chủ yếu ở dạng hơi nước. G3hn = 25%. G3Rv =( tấn ) [11] G3Rr = 60612,5 + 29245,24 + 13000 -35094,591 -15153 = 52610,149 ( kg ) Q3Rr = 52610,149( kcal ) Nhiệt lượng do khí mang ra: Q3KKr = G3KKr.I2 G3KKr : Khối lượng không khí ra khỏi bể ủ ( kg ) I2 : Nhiệt lượng riêng của không khí ra khỏi bể ủ I2 = t2 + ( 2493 + 1,97.t2 ).x [16] t2 : Nhiệt độ của không khí ra; t2 = 400C pbh = 0,0752 at; φ = 98% [11] x = ( kg/kg KK khô ) ( kJ/kg KK khô ) = 39,9476 ( kcal/kgKK khô ) Q3KKr = 39,9476. G3KKr Lượng nhiệt do nước bay hơi: Q3hn = G3hn.rhn G3hn : Khối lượng nước bốc hơi trong quá trình ủ ( kg ); G3hn = 15153 ( kg ) rhn : Èn nhiệt hoá hơi của nước ( kcal/ kg ) rhn = 568 ( kcal/kg ) ở 500C [15] Q3hn = ( kcal ) Nhiệt lượng tổn thất: QTT = 5%.QPH = ( kcal ) * Thay các số liệu đã tính vào phương trình cân bằng nhiệt ta có: 957190,0543 + 15,2195. G3KKv +304200 +27036730,91=1775250,563 +39,9476. G3KKr + 8606904 + 1351836,546 39,9476. G3KKr – 15,2195. G3KKv = 16564129,86 ** Mà : G3KKr = G3KKv + 35094,591- 29245,24 = G3KKv + 5849,351 Thay vào ** ta được: 24,7281. G3KKv = 16330462,33 G3KKv = 660401,0145 ( kg ) Từ phương trình cân bằng vật chất trong bể ủ hiếu khí: G3Rv + G3KKv + G3N = G3KKr + G3hn + G3Rr => Khối lượng rác thu được sau khi ủ hiếu khí: G3Rr = 52,610149 ( tấn ) III.3.4. Công đoạn ủ chín. 4 G4Pv G4hn G4Pr Phương trình cân bằng vật chất: G4Pv = G4Pr + G4hn G4Pv : Khối lượng phân compost vào ủ chín ( tấn ) G4Pv = 3. G3Rr = 3( tấn ) G4Pr : Khối lượng sản phẩm thu được sau ủ chín ( tấn ) G4hn : Khối lượng nước bay hơi trong quá trình ủ chín ( tấn ) G4hn = 25%. G4Pv = 39,4576 ( tấn ) G4Pr = 157,830447 – 39,4576 = 118,3728 ( tấn ) III.3.5. Công đoạn sàng phân loại. Trong công đoạn này, những chất không phân hủy như nilon, nhựa, kim loại mà quá trình sơ loại không loại bỏ hết và những chưa phân hủy có kích thước > 15mnm sẽ được loại bỏ ở sàng quay. Phần mùn thu được tiếp tục qua sàng lắc kích thước mắt sàng 5mm để phân loại. 5 G5Mv G5L G5Mr Phương trình cân bằng vật chất: G5Mv = G5Mr + G5L G5Mv : Khối lượng mùn đưa vào sàng ( tấn/ngày ) G5Mv = G4Pr = 118,3728 ( tấn/ngày ) G5Mr : Khối lượng mùn thu được sau khi sàng ( tấn/ngày ) G5L : Khối lượng mùn và rác bị loại trong công đoạn sàng ( tấn/ngày ) Sàng quay loại bỏ 20% lượng mùn đưa vào sau ủ chín và sàng lắc loại bỏ 20% lượng mùn thu được sau sàng quay. Khi đó: G5L = 20%. G5Mv + 20%.80%. G5Mv = 23,67456 + 18,939648 = 42,6114208 ( tấn/ngày ) Vậy: G5Mr = 118,3728 – 42,614208 = 75,7586 ( tấn/ngày ) III.3.6. Công đoạn tuyển lựa tỷ trọng. 6 G6Mv G6M 1 G6L Phương trình cân bằng vật chất: G6Mv = G6M1 + G6L G6Mv : Khối lượng mùn đưa vào bàn tuyển tỷ trọng ( tấn/ngày ) G6Mv = G5Mr = 75,7586 ( tấn/ngày ) G6M1 : Khối lượng mùn loại I thu được ( tấn/ngày ) G6L : Khối lượng các hạt sạn, mựn cú kích thước lớn bị loại bỏ ( mùn loại II ) G6L = 30%. G6Mv = ( tấn/ngày ) G6M1 = 75,7586 – 22,72758 = 53,03102 ( tấn/ngày) III.3.7. Công đoạn hoàn thiện. 7 G7M1v G7DD G7PVS Phương trình cân bằng vật chất: G7PVS = G7DD + G7M1v G7M1v : Khối lượng mùn loại I đưa vào hoàn thiện ( tấn/ngày ) G7M1v = G6M1 = 53,03102 ( tấn/ngày ) G7DD : Khối lượng các chất dinh dưỡng ( đạm, lân, kali ) bổ sung vào sản phẩm Từ số liệu thực tế: GĐạm = 3,3%. G7M1v = 1,75 ( tấn/ ngày ) GLân = 10,2%. G7M1v = 5,409 ( tấn/ ngày ) GKali = 1,9%. G7M1v = 1,008 ( tấn/ ngày ) G7DD = GĐạm + GLân + GKali = 8,167 ( tấn/ ngày ) G7PVS : Khối lượng phân vi sinh thu được ( tấn/ngày ) G7PVS = 53,03102 + 8,167 = 61,198 ( tấn/ ngày ) Khối lượng phân vi sinh tận thu: GVSTT = 70%.G6L = ( tấn/ngày ) Khối lượng sản phẩm thu được là: GSP = 61,198 + 15,909 = 77,107 ( tấn/ngày ) III.4. Tính toán các thiết bị của dây chuyền. III.4.1. Thiết bị trong dây chuyền phân loại. III.4.1.1. Sàng thùng quay phân loại. Cấu tạo : Sàng quay có cấu tạo gồm có ống thân hình trụ, trờn thõn cú đục lỗ. Thõn thựng được đỡ trên những ổ đỡ. Sàng được đặt nghiêng từ 2- 50 so với phương nằm ngang giúp cho chất thải có thể đi vào và ra một cách dễ dàng. Trong sàng cú cỏc dao mở tỳi rỏc với chiều dài mỗi dao khoảng 200- 300 mm. Các dao được đặt so le xung quanh đường kính sàng dọc 2/3 chiều dài sàng. Phần còn lại chiều dài sàng là các mắt lưới với kích cỡ tuỳ theo yêu cầu sử dụng. Một chổi nhỏ được gắn vào tay đỡ có tác dụng làm sạch sàng quay thường xuyên. Nguyên lý hoạt động: Khi sàng quay, rác được nạp vào cửa trên của sàng từ băng tải trước sàng. Cỏc tỳi rỏc sẽ được mở bằng các dao mở túi khi tang quay và rác sẽ được cắt nhỏ. Sau đó rác được phân loại bởi các mắt sàng nằm so le. Phần rỏc cú kích thước lớn hơn kích thước mắt sàng (75 mm) sẽ nằm trên lại sàng và được đưa sang băng tải loại. Những phần rỏc cú kích thước nhỏ hơn 75 mm lọt qua mắt sàng sẽ được băng tải vận chuyển tới sân đảo trộn Tính toán các thông số của sàng quay.. + Đường kính trong của sàng: ( m ) [18] Trong đó: Qv : Khối lượng rác thải vào sàng (kg/s ) Công đoạn sơ tuyển + băng tải phân loại, loại bỏ 20% lượng rác vào Qv = G1Rv – 20%. G1Rv = 333 – 66,6 = 266,4 ( tấn/ngày ) = 9,25 ( kg/s ) ρRT : Khối lượng riêng của rác thải (kg/m3 ); ρRT = 416 (kg/m3 ) α : Góc nghiêng của sàng; α = 2 -50 ; Chọn α = 50 k α : Hệ số góc phụ thuộc độ nghiêng của sàng; α = 50 => k α = 1,85 kr : Hệ số chiếm chỗ của rác thải; kr = 0,25 - 0,33; Chọn kr = 0,25 [18] g : Gia tốc trọng trường ; g = 9,81 ( m/s2 ) Thay số vào công thức ta có: ( m ) Chọn D = 1,5 m + Kích thước của sàng: - Đường kính trong của sàng: D = 1,5 m - Chiều dài của thùng sàng: L = 5 m - Kích thước lỗ sàng: d = 75 mm - % lỗ sàng: 53% + Tốc độ quay của sàng: nmax = ( v/p ) [9] R: Bán kính thùng quay (m ); R = 0,75 m μ: Hệ sè ma sát giữa rác vật liệu và bề mặt sàng; μ = 0,7 nmax =( v/p ) Tốc độ lý tưởng cho sàng quay làm việc hiệu quả: Đối với sàng làm việc không áp lực thì : n = 0,8.nmax = 33 (v/p ) [18] + Năng suất của sàng: Qs = 36.П.n.R3.ρRT..tg2α ( kg/h ) [9] n: Tốc độ quay của sàng ( v/p ); n =33 (v/p) R: Bán kính thùng quay (m ); R = 0,75 m ρRT : Khối lượng riêng của rác thải (kg/m3 ); ρRT = 416 (kg/m3 ) [11] : Độ xốp của vật liệu ( %) ; = 40% α : Góc nghiêng của sàng; α = 50 [9] => = 46197,896 ( kg/h ) = 46,198 ( tấn/h ) + Công suất của máy sàng: Gồm các thành phần sau: - Công suất để nâng vật liệu lên một góc α : ( kW ) [9] Với: r : Bán kính gối trục ( m ); r =0,35 m mV : Khối lượng vật liệu trong máy sàng ( kg ) mv = S.L.ρRT S: Diện tích mặt cắt ngang lớp vật liệu trong thùng sàng ( m2 ); S = 0,3.R2 L: Chiều dài thùng ( m ); L = 5 m => ( kg ) => ( kW ) - Công suất để thắng lực ma sát của vật liệu với bề mặt sàng: ( kW ) [9] μ: Hệ sè ma sát giữa rác vật liệu và bề mặt sàng; μ = 0,7 => ( kW ) - Công suất để tránh lực ma sát tại gối trục: ( kW ) [9] μ1 : Hệ số ma sát tại gối trục; μ1 = 0,8 mS : Khối lượng sàng (kg ) Chọn vật liệu làm sàng là thộp cú chiều dày 5 mm, khối lượng riêng ρT =7850 (kg/m3 ); [16] % lỗ sàng = 53% mS = ( kg ) => ( kW ) Tổng công suất của máy sàng: N = N1 + N2 + N3 = 19,45064 ( kW ) III.4.1.2. Tính toán băng chuyền. Rác sau khi sơ tuyển để loại những vật liệu kích thước lớn sẽ được đưa vào băng chuyền phân loại để loại tiếp các vật liệu khú phõn huỷ sinh học. Chọn vật liệu làm băng chuyền là cao su RTL; ρbc = 1060 kg/m3, ứng suất bền kéo đứt tới hạn σ = 25000 N/cm, chọn băng tải là loại băng tải phẳng Cấu tạo băng tải: Băng tải được cấu tạo bởi tấm băng nối kín được đặt trờn cỏc tang dẫn động và tang căng băng. Dọc chiều dài băng cú cỏc con lăn đỡ băng giúp cho băng khỏi bị chùng. Tấm băng này vừa là bộ phận kéo vừa là bộ phận vận chuyển vật liệu. Nguyên lý hoạt động: Khi băng tải hoạt động, động cơ điện sẽ truyền động qua hộp giảm tốc làm quay tang dẫn động. Khi tang này quay sẽ xuất hiện lực ma sát giữa bề mặt tang và bề mặt băng làm băng chuyển động. Rác thải sẽ được đưa lên mặt băng qua phễu nhập liệu và được vận chuyển đi. Để băng không bị chùng khi làm việc, trên thiết bị có lắp đặt chi tiết căng băng ở phần tang căng băng. Các chi tiết cơ bản của băng chuyền; + Tang dẫn động: - Đường kính của tang: D125z (mm ) [9] z : Số lớp đệm của băng; z = 2 => D 250 mm - Chiều dài của tang xác định theo công thức: l = B + 2.C ( mm ) [9] B: Chiều rộng của băng tải ( mm ); C = 60 mm + Con lăn đỡ: Chọn con lăn đỡ thẳng dùng cho cả hai nhánh có tải hoặc không tải. + Khoảng cách giữa 2 con lăn trờn nhỏnh có tải xác định: lT = A- 0,625B A: Hệ số phụ thuộc khối lượng riêng của vật liệu vận chuyển. Khi ρ < 1000 kg/m3 thì A = 1750 mm + Khoảng cách giữa 2 con lăn trờn nhỏnh không tải: l0 = 2.lT + Cơ cấu nhập liệu: Chất thải được nhập vào băng chuyền thông qua máng nhập liệu: Chiều rộng đỏy mỏng nhập liệu : B1 = 0,6B Góc nghiêng của máng nhập liệu α = αr+50 = 200 [9] αr: Góc nghiêng tự nhiên của vật liệu rời. III.4.1.2.1. Băng chuyền phân loại. Vận tốc băng chuyền: Chọn v= 6 m/phỳt = 0,1m/s để đảm bảo hiệu quả phân loại. [3] Năng suất của băng chuyền: Qbc = 3600.F.ρRT.v.K’ ( tấn/h ) [9] ρRT : Khối lượng riêng của rác thải (tấn/m3 ); ρRT = 0,416 (tấn/m3) F: Diện tích tiết diện ngang của lớp vật liệu trên tấm băng khi băng chuyển động ( m2) F = B.h B: Chiều rộng băng chuyền ( m ); Chọn B = 1m h: Chiều cao lớp vật liệu trên tấm băng chuyền; chọn h = 0,15 m F = 1 0,15 = 0,15 m2 K’: Hệ số tính đến việc giảm năng suất khi băng tải đặt nằm nghiêng. Đặt băng chuyền nghiêng 1 góc 100; K’ = 0,95 [9] => ( tấn/h) Công đoạn sơ loại, loại được 10% lượng rác thải Khối lượng rác đưa vào băng chuyền phân loại: Gbc1 = 333 – 10%.333 = 299,7 ( tấn/ngày ) = 37,4625 ( tấn/h ) Chọn 2 dãy băng chuyền phân loại. Chiều dài băng chuyền: Chọn năng suất nhặt của mỗi công nhân ở khu vực băng chuyền phân loại là 50 kg/h Số người làm việc ở khu băng chuyền phân loại là: GbcL/50 ( người ) GbcL : Khối lượng rác loại được ở băng chuyền phân loại ( kg/h ) GbcL = ( kg/h ) ( số giờ làm việc trong ngày là 8h) Số công nhân làm việc ở băng chuyền phân loại là : N = (người) Như vậy mỗi dãy băng chuyền sẽ có 42 công nhân. Chọn khoảng cách làm việc giữa 2 công nhân là 1m và khoảng cách không làm việc tại 2 đầu băng chuyền là 1m. Chiều dài băng chuyền là: L = m Công suất của động cơ: Công suất của động cơ dùng cho băng chuyền xác định theo công thức: Nđc = ( N1 + N2 + N3 + N4 + N5 ). ( kW) [9] N1 : Công suất để khắc phục trở lực nhánh có tải của băng chuyền khi máy chạy không tải. N2 : Cụng suất dùng để khắc phục trở lực nhánh không tải của băng chuyền N3 : Cụng suất dùng để vận chuyển vật liệu theo chiều dài băng chuyền. N4 : Cụng suất dùng để khắc phục trở lực của cơ cấu tháo liệu. N5 : Công suất để nâng vật liệu tại các đoạn dốc của băng. k : Hệ số xét đến trở lực khi tấm băng bị uốn tại các tang và ma sát trong các ngỗng trục; k = 0,8 η : Hệ số truyền động có Ých; η = 0,75 [11] K : Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài băng tải đối với công suất; K = 1,3 [9] + Công suất N1 được xác định: N1 = 4.10 -5.q1.v.L1 ( kW ) [9] v: Vận tốc băng chuyền; v = 0,1m/s L1 : Chiều dài nhánh có tải; L1 = 21,8 m q1: Tải trọng riêng của phần chuyển động trờn nhỏnh có tải, bao gồm trọng lượng riêng của 1m băng và trọng lượng của phần chuyển động trên đó. (N/m) q1 = qbc + qRT = Vbc.ρbc.g + VRT.ρRT.g [9] qbc: Trọng lượng riêng của băng chuyền (N/m) qRT: Trọng lượng riêng của rác thải ( N/m) (N/m) => (kW) + Công suất N2: N2 = 4.10-5.q2.v.L2 [9] q2 : Tải trọng riêng của nhánh không tải (N/m) q2 = qbc = Vbc.ρbc.g = (N/m) L2 : Chiều dài nhánh không tải; L2 = 22 m => (kW ) + Công suất N3: (kW) [9] Qbc: Năng suất băng chuyền ( tấn/h); Qbc = 21,3408 tấn/h L3: Độ dài vận chuyển vật liệu; L3 = 21,8 m => (kW) + Công suất N4: Tra bảng lấy N4 = 2,7 (kW) [9] + Công suất N5: (kW) [9] H: Chiều cao nâng vật liệu ( H = 3,5 m ) => N5 = kW Công suất động cơ: Nđc = .(kW) III.4.1.2.2. Băng chuyền vận chuyển rác loại từ sàng. Vận tốc băng chuyền: Chọn v = 0,3 m/s Năng suất của băng chuyền: Khối lượng rác loại ở sàng quay là : GsL = 266,4 – G1Rr = 266,4 – 161,172 = 105,228 (tấn/ngày) Năng suất băng chuyền: Qbc = (tấn/h) Kích thước của băng chuyền: Từ công thức: Qbc = 3600.F.v.ρRT => (m2) F = B.h - Chọn chiều rộng băng chuyền : B = 0,6 m - Chọn chiều dài băng chuyền : L = 7 m Công suất của băng chuyền: Từ công thức: [9] Ta có: q1 = qbc + qRT = Vbc.ρbc.g + VRT.ρRT.g => (N/m) q2 = qbc = Vbc.ρbc.g = (N/m) L1 = 6,8 m ; L2= 7 m ; L3 = 6,8 m; H = 0 m Chọn N4 = 0,6 kW; η = 0,75; k = 0,8; K = 1,5 [9] Thay số liệu vào công thức ta có: = 1,57085 (kW) III.4.1.2.3. Băng chuyền vận chuyển rác hữu cơ từ sàng đến sân đảo trộn. Vận tốc băng chuyền: Chọn v = 0,3 m/s Năng suất của băng chuyền: Qbc = (tấn/h) Kích thước của băng chuyền: Từ công thức: Qbc = 3600.F.v.ρRT => (m2) F = B.h - Chọn chiều rộng băng chuyền : B = 0,6 m - Chọn chiều dài băng chuyền : L = 9 m Công suất của băng chuyền: Từ công thức: Ta có: q1 = qbc + qRT = Vbc.ρbc.g + VRT.ρRT.g => (N/m) q2 = qbc = Vbc.ρbc.g = (N/m) L1 = 8,8 m ; L2 = 9 m ; L3 = 8,8 m; H = 0 m Chọn N4 = 0,6 kW; η = 0,75; k = 0,8; K = 1,5 Thay số liệu vào công thức ta có: = 1,63145 (kW) Bảng số liệu về kích thước các chi tiết cơ bản của băng chuyền. Thông số của băng chuyền (mm) Băng chuyền phân loại Băng chuyền vận chuyển rác loại Băng chuyền vận chuyển rác hữu cơ D 250 250 250 B 1000 600 600 l 1120 720 720 lT 1125 1375 1375 l0 2250 2750 2750 B1 600 360 360 α (0) 200 - - III.4.2. Tính quạt cấp khí. III.4.2.1. Năng suất của quạt: Năng suất của quạt là lượng không khí cần cung cấp cho bể ủ trong 1giây khi quạt làm việc. Đặt quạt gió làm việc ở chế độ tự động. Khi nhiệt độ đống ủ lớn hơn nhiệt độ đã đặt (500C) thì quạt cấp khí sẽ bật để giảm nhiệt độ xuống. Cần phải tính xem lượng không khí quạt cần cấp trong 15’ để hạ nhiệt độ đống ủ từ 510C xuống 500C. Dựa vào phương trình cân bằng nhiệt lượng: G3R1.CRT.t1 + GKKv.I1 + GN.Cn.tn + QPH = G3R2.CRT.t2 +GKKr.I2 + Qhn + QTT Trong đó: G3R1 : Khối lượng rác ở nhiệt độ t1 ( tấn ) GKKv : Lượng không khí cấp trong 15 phót khi nhiệt độ bể ủ ở mức t1 QPH : Nhiệt toả ra khi phân huỷ rác thải từ lúc bật quạt đến khi tắt quạt (kcal ) Qhn : Lượng nhiệt do nước bay hơi trong thời gian bật quạt ( kcal) QTT: Lượng nhiệt tổn thất trong thời gian bật quạt ( kcal ) Giả thiết rằng: Trong khoảng thời gian bật quạt 15’ thì : Lượng nước bổ sung vào bể ủ; GN = 0 Khối lượng rác giảm đi không đáng kể; G3R1 = G3R2 Nhiệt do quá trình phân huỷ và lượng nước bay hơi là đều trong suốt quá trình ủ hiếu khí. QPH = 27036730,91 ( kcal/21ngày ) = 13411,07684 ( kcal/15’ ) Qhn = 8606904 ( kcal/ 21ngày ) = 4269,2976 ( kcal/15’ngày ) QTT = 1351836,546 ( kcal/21ngày ) = 670,5538 ( kcal/15’ngày ) GKKr = GKKv + 5849,351 ( kg/21ngày ) = G’KKv + 2,90146 ( kcal/15’ngày ) Thay vào phương trình cân bằng: G3R1.CRT.(t1 – t2 ) + QPH - QTT - Qhn = GKKr.I2 – GKKv.I1 t1 = 510C; t2 = 500C ; G3R1= 60612,5 kg; CRT = 0,67487 (kcal/kg.độ) G’KKv.(39,9476 – 15,2195 ) = 40905,55788+13411,07684 – 670,5538 – 4269,2976 – 115,9064 24,7281.G’KKv = 49260,87692 G’KK = 1992,10117 ( kg/15’ ) = 2,21345 ( kg/s ) Vậy năng suất quạt: Qq = (m3/s ) [15] φ(23,40C) = => ph = 0,0249 at Từ bảng nước và hơi nước bão hoà theo áp suất => nhiệt độ điểm sương tS = 210C => 0,3783.E = 7,075 mmHg [15] p: Áp suất khí quyển ( mmHg ); p =760 mmHg T: Nhiệt độ của không khí ( 0K ) E: áp suất hơi nước trong không khí ( mmHg ) (kg/m3) Qq = ( m3/s) III.4.2.2. Áp suất toàn phần do quạt tạo ra. P = (p2 – p1) + (N/m2 ) [15] Trong đó: P: Áp suất toàn phần do quạt tạo ra (N/m2) p1: Áp suất dư trong không gian hót (N/m2) p2: Áp suất dư trong không gian đẩy (N/m2) : Áp suất mất mát trong đường ống hút (N/m2) : Áp suất mất mát trong đường ống đẩy (N/m2) ρ: Khối lượng riêng của khí cần vận chuyển ( kg/m3) ρKK: Khối lượng riêng của khí ở môi trường xung quanh( kg/m3) ω: Vận tốc khí ( m/s ) H: Chiều cao cần đưa khớ lờn ( m ) Do ρKK = ρ => ρ – ρKK = 0 Tính : = [15] ξ1 : Hệ số trở lực ma sát ξ2 : Hệ số trở lực cục bộ ωh: Vận tốc khí trong đường ống hút (m/s) ρ : Khối lượng riêng của khí ( kg/m3 ); ρ = 1,1779 kg/m3 + Hệ số trở lực ma sát xác định theo công thức: ξ1 = [15] : Hệ số ma sát, phụ thuộc vào chế độ chuyển động và độ nhám của thành ống. L: Chiều dài ống hút; L = 0,4 m dtd : Đường kính tương đương của ống hút (m) Chọn vận tốc khí đi trong ống hút là : ωh = 15 m/s Đường kính ống hút: dh = [15] Qq : Năng suất của quạt; Qq = 1,879 m3/s => m Chọn dh = 0,4 m; => ωh = 14,9602 m/s Để xác định hệ số ma sát ta tính: μ: Độ nhớt của không khí tại 23,40C ; μ = 1830.10-8 (Ns/m2) [15] dtd = 0,4 m > 4000 Hệ số ma sát xác định theo công thức: [15] : Độ nhám tương đối; : Độ nhám tuyệt đối; Chọn ống dẫn khí là ống gang mới có mm [15] => => = 6,5037 => = 0,02364 Vậy: + Hệ số trở lực cục bộ xác định theo công thức: [15] D: Đường kính ống hút; D = 400 mm ξ2 = 0,26 Trở lực trong đường ống hút: = 37,387 ( N/m2 ) Tính áp suất mất mát trong đường ống đẩy. : Tổn thất do trở lực ma sát trên đường ống (N/m2) : Tổn thất do trở lực cục bộ qua van thẳng (N/m2) : Tổn thất trong ống ba ngả (N/m2) : Tổn thất trên đoạn ống rẽ (N/m2) : Trở lực lớp rác (N/m2) Bố trí đường ống trong bể ủ như hình vẽ: KhÝ + Tính : = Chọn vận tốc khí đi trong ống đẩy ωd = 15 m/s [15] m Chọn dđ = 0,4 m => ωd = 14,9602 m/s Tính toán tương tự => Re = 385172,0126 => = 0,02364 Ld: Chiều dài ống đẩy; Ld = 8 m dtd = dd = 0,4 m L’d: Chiều dài ống phân phối khí ; Chọn L’d = 6,8 m => => (N/m2) + Tính : ξ3: Hệ số trở lực cục bộ qua van thẳng ξ3 = [15] ( N/m2 ) + Tính : (N/m2 ) ξ4: Hệ số trở lực cục bộ của ống thẳng ξ5: Hệ số trở lực cục bộ của ống nhánh Ta có: ξ4 = 0,0; ξ5 = 1,45 [15] (N/m2) + Tính : ξ6: Hệ số trở lực tại nhánh rẽ vuông góc; ξ6 = 1,1 [15] ( N/m2 ) + Tính trở lực lớp rác: Để đơn giản ta coi lớp rác như 1 lớp đệm, khi đó ta có [16] H: Chiều cao lớp rác (m ) σd: Bề mặt riêng của đệm ( m2/m3 ) Vđ: Thể tích tự do của đệm ( m3/m3 ) ωt: Vận tốc thực của khí trong lớp đệm (m/s) ; ωk : Vận tốc của khớ tớnh trờn toàn bộ tiết diện của bể ủ ( m/s ) Chọn kích thước của bể ủ như sau: Dài = 9,5 m; Rộng = 6,5 m; Cao = 2,5 m => (m/s ) : Hệ số trở lực của đệm bao gồm cả trở lực ma sát và trở lực cục bộ ( phụ thuộc Re và các loại đệm khác nhau ) ρk: Khối lượng riêng của pha khí ở điều kiện làm việc; ρk= 1,1519 ( kg/m3 ) [15] dtđ: Đường kính tương đương của đệm μk: Độ nhớt của khí ở nhiệt độ làm việc; μk=1955.10-8 (Ns/m2) [16] Giả thiết lớp rỏc cú: Bề mặt riêng là : σđ = 80 m2/m3 Thể tích tù do là: Vđ = 0,388 m3/m3 [16] Re > 40 => ( N/m2 ) Vậy: = 302,254 + 34,27098 + 573,38 + 144,9926 + 2,9722 = 1057,87 ( N/m2 ) Áp suất toàn phần: P = 37,387 + 1057,87 + = 1227,0685 ( N/m2 ) III.4.2.3. Công suất của quạt: Công suất của quạt ly tâm được tính theo công thức : ( kW ) [15] Qq: Năng suất của quạt (m3/s ); Qq = 1,879 m3/s P : Áp suất toàn phần do quạt tạo ra ( mmH2O ) P = mmH2O g: Gia tốc trọng trường; g = 9,81m/s2 ρ: Khối lượng riêng của không khí; ρ = 1,1779 kg/m3 η1: Hiệu suất của quạt; η1 = 0,64 η2: Hiệu suất truyền động; chọn truyền động qua bánh đai => η2 = 0,95 => (kW) + Công suất thiết lập với động cơ điện: Nđc = k3.N (kW) [15] k3: Hệ số dự trữ ; k3 = 1,15 Nđc = (kW) III.4.2.4. Chọn quạt cấp khí: Từ các thông số tính toán cho quạt cấp khí: Áp suất toàn phần: P = 1227,0685 (N/m2) Năng suất quạt: Qq = 1,879 m3/s Chọn quạt cấp khí là quạt ly tâm áp suất trung bình Џ 9- 57 N0 4, phân nhóm 2 có hiệu suất quạt ηq = 0,64, tốc độ góc ω =160 rad/s. [15] III.4.3. Dây chuyền tinh chế. TuyÓn tû träng B¨ng chuyÒn vËn chuyÓn mïn Sµng l¾c B¨ng chuyÒn vËn chuyÓn Sµng quay III.4.3.1. Băng chuyền vận chuyển phân compost đến sàng quay. Vận tốc băng chuyền: Chọn v = 0,3 m/s Năng suất của băng chuyền: Qbc = (tấn/h) Kích thước của băng chuyền: Từ công thức: Qbc = 3600.F.v.ρm.K’ K’: Hệ số tính đến việc giảm năng suất khi băng chuyền đặt nằm nghiêng ρm: Khối lượng riêng của mựn thụ; ρm = 0,65 ( tấn/m3 ) [11] Đặt băng chuyền nghiêng 1 góc 200 => K’ = 0,85 [9] => Diện tích tiết diện ngang của lớp mựn trờn băng chuyền: (m2) F = B.h - Chọn chiều rộng băng chuyền : B = 0,6 m - Chiều dài băng chuyền: (m) H: Chiều cao nâng của băng chuyền; H = 2 m => m; Chọn L = 5,8 m Công suất của băng chuyền: Từ công thức: ( kW ) q1: Tải trọng riêng của các phần chuyển động trờn nhỏnh có tải tớnh trờn 1m băng. Ta có: q1 = qbc + qm = Vbc.ρbc.g + Vm.ρm.g => (N/m) q2 = qbc = Vbc.ρbc.g = (N/m) L1: Chiều dài nhánh có tải; L1 = 5,6 m L2: Chiều dài nhánh không tải; L2 = 5,8 m L3: Độ dài vận chuyển vật liệu; L3 = 5,6 m Chọn N4 = 0,6 kW; [9] k : Hệ số xét đến trở lực khi tấm băng bị uốn tại các tang và ma sát trong các ngỗng trục; k = 0,8 η : Hệ số truyền động có Ých; η = 0,75 K : Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài băng tải đối với công suất; K = 1,5 Thay số liệu vào công thức ta có: = 1,5705 (kW) III.4.3.2. Sàng phân loại thùng quay. + Đường kính trong của sàng: ( m ) [18] Trong đó: Qmv : Khối lượng mùn vào sàng (kg/s ) (kg/s) ρm : Khối lượng riêng của mựn thụ (kg/m3 ); ρm = 650 (kg/m3 ) α : Góc nghiêng của sàng; α = 2 -50 ; Chọn α = 50 k α : Hệ số góc phụ thuộc độ nghiêng của sàng; α = 50 => k α = 1,85 kr : Hệ số chiếm chỗ của mùn; kr = 0,25- 0,33; Chọn kr = 0,25 g : Gia tốc trọng trường ; g = 9,81 ( m/s2 ) Thay số vào công thức ta có: ( m ) Chọn D = 1 m + Kích thước của sàng: - Đường kính trong của sàng: D = 1 m - Chiều dài của thùng sàng: L = 3 m - Kích thước lỗ sàng: d = 15 mm - % lỗ sàng: 53% + Tốc độ quay của sàng: nmax = ( v/p ) [9] R: Bán kính thùng quay (m ); R = 0,5 m μ: Hệ sè ma sát giữa rác vật liệu và bề mặt sàng; μ = 0,7 nmax =( v/p ) Tốc độ lý tưởng cho sàng quay làm việc hiệu quả: Đối với sàng làm việc không áp lực thì : n = 0,8.nmax = 41 (v/p ) [18] + Năng suất của sàng: Qs = 36.П.n.R3.ρm..tg2α ( kg/h ) n: Tốc độ quay của sàng ( v/p ); n =41 (v/p) R: Bán kính thùng quay (m ); R = 0,5 m ρm : Khối lượng riêng của mựn thụ (kg/m3 ); ρm = 650 (kg/m3 ) [11] : Độ xốp của vật liệu ( %) ; = 40% α : Góc nghiêng của sàng; α = 50 => = 26572,864 ( kg/h ) = 26,5728 ( tấn/h ) + Công suất của máy sàng: Gồm các thành phần sau: Công suất để nõng mựn lờn một góc α : ( kW ) [9] Với: r : Bán kính gối trục ( m ); r =0,35 m mV : Khối lượng vật liệu trong máy sàng ( kg ) mV = S.L.ρm S: Diện tích mặt cắt ngang lớp vật liệu trong thùng sàng ( m2 ); S = 0,3.R2 L: Chiều dài thùng ( m ); L = 3 m => ( kg ) => ( kW ) - Công suất để thắng lực ma sát của vật liệu với bề mặt sàng: ( kW ) [9] μ: Hệ sè ma sát giữa rác vật liệu và bề mặt sàng; μ = 0,7 => ( kW ) - Công suất để tránh lực ma sát tại gối trục: ( kW ) [9] μ1 : Hệ số ma sát tại gối trục; μ1 = 0,8 mS : Khối lượng sàng (kg ) Chọn vật liệu làm sàng là thộp cú chiều dày 5 mm, khối lượng riêng ρT =7850 (kg/m3 ); % lỗ sàng = 53% mS = ( kg ) = (kg) => ( kW ) Tổng công suất của máy sàng: N = N1 + N2 + N3 = 7,9766 ( kW ) III.4.3.3. Băng chuyền vận chuyển mùn từ sàng quay tới sàng lắc. Vận tốc băng chuyền: Chọn v = 0,3 m/s Năng suất của băng chuyền: Qbc = (tấn/h) Kích thước của băng chuyền: Từ công thức: Qbc = 3600.F.v.ρm => (m2) F = B.h - Chọn chiều rộng băng chuyền : B = 0,5 m - Chọn chiều dài băng chuyền : L = 8 m Công suất của băng chuyền: Từ công thức: ( kW ) Ta có: q1 = qbc + qm = Vbc.ρbc.g + Vm.ρm.g => (N/m) q2 = qbc = Vbc.ρbc.g = (N/m) L1 = 7,8 m ; L2= 8 m ; L3 = 7,8 m; H = 0 m Chọn N4 = 0,32 kW; η = 0,75; k = 0,8; K =1,5 [9] Thay số liệu vào công thức ta có: = 0,872 (kW) Bảng số liệu về kích thước các chi tiết cơ bản của băng chuyền. Thông số của băng chuyền (mm) Băng chuyền vận chuyển phân compost tới sàng quay Băng chuyền vận chuyển mùn tới sàng lắc phẳng D 250 250 B 600 500 l 720 620 lT 1375 1437,5 l0 2750 2875 B1 360 300 α (0) 20 - III.4.4. Tính sàng lắc phẳng. III.4.4.1. Vận tốc chuyển động tương đối của hạt mựn trờn sàng. Đặt sàng nghiêng một góc α = 200. Vận tốc chuyển động tương đối của hạt mựn trờn sàng xác định theo công thức: d0: Đường kính lỗ sàng; d0 = 5mm r: Bán kính hạt vật liệu hình cầu trên bề mặt sàng; r = 3mm g: Gia tốc trọng trường; g = 9,81m/s2 = 0,034 (m/s) Để cho hạt mùn lọt qua sàng, ta chọn vận tốc chuyển động của hạt mựn trờn sàng: v = 0,8.v0 = 0,0272 (m/s) [9] III.4.4.2. Năng suất của sàng: QSr =3600.Fm. vtb. (kg/h) [9] Trong đó: Fm: Diện tích tiết diện ngang của khối mựn trờn sàng. Sm = BS.hm ( m2 ) BS : Chiều rộng khung sàng ; BS = 1,5 m hm: Chiều dày lớp mựn trờn sàng; hm = 10.d0 d0: Đường kính lỗ sàng; d0 = 5mm hm = m ( m2 ) : Độ xốp của mùn; = 0,3 ρm : Khối lượng riêng của mùn (kg/m3 ); ρm = 650 (kg/m3 ) vtb: Vận tốc dịch chuyển trung bình của khối hạt mựn trờn sàng (m/s) [9] n: Số vòng quay của trục lệch tâm; chọn n = 300 ( v/p ) kcđ: Hệ số tính đến chuyển động không hướng của vật liệu; kcđ = 0,45 e: Bán kính lệch tâm; [9] μ: Hệ số ma sát của vật liệu với bề mặt sàng; μ = 0,7 (m) (m/s) (kg/h ) Kích thước sàng lắc phẳng: Chiều rộng khung sàng: BS = 1,5 m Chiều dài sàng: LS = 1,5.BS = 2,25 m III.4.4.2. Công suất của sàng. (kW) [9] N1: Công suất tạo động năng cho sàng chuyển động ( kW ) N2: Công suất để khắc phục trở lực ma sát giữa vật liệu và bề mặt sàng ( kW ) N3: Công suất thắng lực ma sát tại cơ cấu lệch tâm ( kW ) η: Hệ số cụng cú Ých; η = 0,85 K: Hệ sè an toàn; K = 1 + Tính ( kW ) [9] A: Động năng của khối chuyển động; G: Trọng lượng riêng của sàng + vật liệu trên sàng. G = GSr + Gm Chọn vật liệu làm sàng là thép dày 5mm; ρT = 7850 (kg/m3 ) (N) (N) => G = 1622,3283 (N) v1, v2 : Vận tốc sàng lúc tiến và lùi; (m/s ) => N1 = 0,0256 (kW) + Tính N2: N2 = [9] μ: Hệ số ma sát giữa vật liệu và bề mặt sàng; μ = 0,7 ( kW ) + Tính N3: ( kW ) [9] μ0: Hệ số ma sát tại ổ trục cơ cấu lệch tâm; μ0 = 0,8 P: Lực quán tính của sàng (N) v3: Vận tốc dài tại ổ trục cơ cấu lệch tâm (m/s ) (m/s ) => ( kW ) Công suất sàng rung: ( kW ) III.4.5. Thiết bị tuyển lựa tỷ trọng. III.4.5.1. Tính kích thước của thiết bị: Gọi vl1: là vận tốc lắng của các hạt sạn có kích thước d >3mm ( m/s ) vl2: Vận tốc lắng của các hạt mựn cú kích thước d < 3mm ( m/s ) vKK : Vận tốc của không khí thổi qua buồng lắng ( m/s ) Khi đó để tách được các hạt sạn có kích thước d > 3mm và những hạt mùn kích thước d < 3mm thì: vl2 < vKK < vl1 Hay t1 < t < t2 t1: Thời gian lắng của các hạt sạn có d > 3mm t: Thời gian hạt chuyển động qua buồng lắng t2: Thời gian lắng của các hạt mựn cú d < 3mm ó và H: Chiều cao buồng lắng ( m ) L1, L2: Chiều dài ngăn lắng 1 và ngăn lắng 2 (m) III.4.5.1.1. Xác định vận tốc lắng của các hạt. Vận tốc lắng của các hạt được xác định qua công thức: [13] μ: Độ nhớt của môi trường không khí; μ = 1830.10-8 Ns/m2 dh: Đường kính hạt vật liệu ( m ) Vận tốc lắng của các hạt có d > 3mm: Từ công thức: [13] Trong đó: - CD: Hệ số ma sát ρh: Khối lượng riêng của hạt lắng ( kg/m3 ); ρh = 650 kg/m3 [11] ρ: Khối lượng riêng của không khí; ρ = 1,1779 kg/m3 => [13] => Re = 1134,4832 (m/s) Vận tốc lắng thực tế: vlt = 0,5.vl1 = 3,46 m/s [11] Vận tốc lắng của các hạt mùn d < 3mm Lấy dhm = 2,8.10-3 (m) Tương tù: ρhm: Khối lượng riêng của mùn tinh; ρhm = 550 ( kg/m3 ) [11] => => Re = 906,4107 (m/s) Vận tốc lắng thực tế: vlt2 = 0,5.vl2 = 2,962 m/s Vậy ó 2,962 < vKK < 3,46 Chọn vKK = 3,2 m/s III.4.5.1.2. Kích thước thiết bị: Chọn chiều cao buồng lắng : H = 1 m Chọn chiều rộng buồng lắng: B = 1 m Chiều dài ngăn lắng 1: => => L1 = 1 (m) Chiều dài ngăn lắng 2: => L2 1,08 (m); Chọn L2 = 1,5 (m) Chiều dài buồng lắng: L = 1 + 1,5 = 2,5 (m) Lưu lượng không khí thổi vào thiết bị: VK = B.H.vKK = (m3/s) = 11520 (m3/h) Kích thước băng tải vận chuyển: Chiều dài băng tải: 3,4 m Chiều rộng băng tải: 0,5 m III.4.5.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị phân loại mùn. Cấu tạo: Chọn vật liệu để chế tạo thiết bị phân loại mùn là thép CT3 có khối lượng riêng ρT = 7850 kg/m3 Nguyên lý hoạt động: Máy phân loại mùn hay thiết bị tuyển lựa tỷ trọng được thiết kế dựa trên nguyên lý phân loại hạt theo trọng lực bằng dũng khớ cưỡng bức. Hỗn hợp mùn đưa vào phân loại chuyển động theo một hướng, khi thay đổi hướng chuyển động do gặp dòng không khí thỡ cỏc hạt sạn có trọng lượng lớn rơi gần, các hạt mùn có trọng lượng nhẹ rơi xa. Nhờ đó mà ta tách được các hạt có kích thước và khối lượng riêng khác nhau. CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN XÂY DÙNG TRONG NHÀ MÁY Các công trình xây dùng trong nhà máy có những đặc điểm chung: Kiểu nhà công nghiệp một tầng, gồm nhiều dãy nhà. Kết cấu mỏi: mỏi fibroximăng có độ dốc i = 40%, góc nghiêng vì kèo α = 220 Các công trình phải được bố trí nhịp nhàng, đảm bảo thoáng mát IV.1. Các công trình chính. IV.1.1. Nhà chứa rác nguyên liệu. - Thể tớch rác sinh hoạt cần chứa trong 1 ngày: (m3/ngày ) Để giảm bớt sự ô nhiễm thỡ rỏc thu gom về sẽ được xử lý ngay. Do vậy với lượng rác 800 m3/ngày, ta chỉ cần xây dựng nhà chứa rác để chứa khoảng 500 m3/ngày. - Chọn chiều cao đống rác trong nhà chứa rác là: h = 2,5 m => Diện tích mặt sàn nhà chứa rác là: m2 - Kích thước nhà chứa rác nguyên liệu: Khu nhà này cần phải bố trí ở cuối hướng gió, thông thoáng và có hệ thống thu gom nước rác. IV.1.2. Nhà sơ loại rác thải. Dùng để sơ loại thủ công những loại rác thải có kích thước lớn không thích hợp cho quá trình làm phân vi sinh. Tại đây mỗi lần sơ loại khoảng 50 m3 trong thời gian 30 phót. - Chiều dày lớp rác đổ trên sàn sơ loại : h = 0,3 m => Diện tích sàn sơ loại: m2 + Diện tích sàn chứa rác loại bá sau 1 ca làm việc (4h): - Lượng rác loại bỏ 1 ca: m3 - Chiều cao lớp rác loại: hL = 1,5 m => Diện tích sàn chứa : SL = m2 * Diện tích khu vực sơ loại: S = 167 + 27 = 194 m2 Kích thước nhà sơ loại: IV.1.3. Dây chuyền phân loại + Sân đảo trộn: Khu dây chuyền này bao gồm: 2 băng tải nhặt: + Chiều dài mỗi băng chuyền : 20 m + Chiều rộng mỗi băng chuyền : 1 m + Khoảng cách giữa hai băng chuyền : 2 m 1 băng tải trung gian: + Chiều dài băng: 6 m + Chiều rộng băng: 0,6 m 1 sàng phân loại thùng quay: + Chiều dài sàng: 5 m + Đường kính sàng: 1,5 m 1 băng chuyền vận chuyển rác loại: + Chiều dài băng: 7 m + Chiều rộng băng: 0,6 m - 1 băng chuyền vận chuyển rác hữu cơ tới sân đảo trộn + Chiều dài băng: 9 m + Chiều rộng băng: 0,6 m Sân đảo trộn: Cứ 2 giờ tiến hành đảo trộn và đưa vào bể ủ => Lượng rác hữu cơ ở sân đảo trộn trong 2 giê: m3 Chiều cao lớp rác ở sân đảo trộn: h = 0,6 m => Diện tớch sân đảo trộn: m2 Kích thước sân đảo trộn: - Sân chứa rác loại: Khối lượng rác loại từ sàng GLs =105,228 ( tấn/ngày ) = 253 (m3/ngày) Lượng rác này được chở đi sau 2 giê => VL = m3 Chiều cao đống rác loại: h = 1,5 m Diện tích sân chứa : m2 Kích thước sân chứa rác loại: - Bể chứa phõn xớ mỏy: S = Bố trí toàn bộ dây chuyền như hình vẽ: S©n ®¶o trén 15,2 m 12 m 7 m 9 m 6 m 5 m Sµng quay 22 m B¨ng chuyÒn ph©n lo¹i 2 m B¨ng chuyÒn ph©n lo¹i 30 m 25 m S©n chøa r¸c lo¹i 5m 8,4m BÓ chøa ph©n xÝ m¸y 8m 5m Kích thước của nhà đặt dây chuyền phân loại + Sân đảo trộn: => Diện tích khu dây chuyền phân loại + Sân đảo trộn: S = 30 m2 IV.1.4. Nhà ủ hiếu khí. Lượng rác hữu cơ vào 1 bể ủ hiếu khí là : 60,6125 ( tấn/bể ) = 146 m3. Chọn kích thước của một bể ủ là: Chiều dài bể : L = 9,5 m Chiều rộng bể: B = 6,5 m Chiều cao lớp rác trong bể là : h = 2,5 m Dưới mỗi bể ủ có đặt hệ thống rãnh dẫn khí, gồm 4 rãnh đặt dọc theo chiều dài bể và phân bố cách đều theo chiều rộng bể. Chiều dài rãnh: 8 m Chiều rộng rãnh: 0,4 m Chiều sâu rãnh: 0,25 m Thời gian ủ cho một bể là 21 ngày => Số bể ủ cần thiết là: 21bể . Bố trí : 3 dãy bể ủ mỗi dãy gồm 18 bể và 1 dãy gồm 9 bể Với dãy gồm 18 bể ta có: - Chiều dài dãy : m - Chiều rộng dãy: m Với dãy gồm 9 bể : - Chiều dài : m - Chiều rộng: 9,5 m Chọn khoảng cách giữa cỏc dóy là 4 m. Tổng diện tích khu bể ủ hiếu khí là: m2 IV.1.5. Nhà ủ chín: Lượng phân compost đưa vào ủ chín trong 1 ngày: G4Pv = 157,830447(tấn) Khối lượng riêng của phân đưa vào ủ chín : ρP = 500 (kg/m3) [11] V= 316 ( m3/ngày ) Chiều cao đống phân compost trong nhà ủ chín là : h = 2,5 m Diện tích sàn chứa phân compost trong 1 ngày: Ss = m2 Thời gian lưu phân compost là 28 ngày. Diện tích cần thiết cho nhà ủ chín : Sct =m2 + Diện tích để xe xúc, công nhân làm việc khi đảo trộn : SP = 25%.Sct = 884,8 m2 => Tổng diện tích khu ủ chín: S = 3539,2 + 884,8 = 4424 m2 Kích thước nhà ủ chín : IV.1.6. Dây chuyền tinh chế. Dây chuyền này bao gồm: Băng chuyền vận chuyển mùn tới sàng quay: KT: Dài = 4,8 m; Rộng = 0,6 m Sàng quay: KT: Chiều dài = 3 m ; Đường kính : 1 m Băng chuyền vận chuyển mùn từ sàng quay tới sàng lắc: KT: Dài 8 m ; Rộng 0,5 m Sàng lắc: KT : Dài 2,25 m ; Rộng 1,5 m Bàn tuyển tỷ trọng: KT: Dài 2,5 m : Rộng 1 m Băng chuyền vận chuyển mùn từ sàng lắc tới bàn tuyển tỷ trọng: KT: Dài 3,4 m Băng chuyền vận chuyển rác loại từ sàng quay : KT : Dài 5 m ; Rộng 0,6 m + Lượng rác loại bỏ ở sàng quay: m3 Chiều cao đống rác loại: h = 2 m Diện tích sàn chứa : m2 Kích thước sàn chứa: Lượng rác này sẽ được đưa đi chôn lấp sau mỗi ca làm việc. + Lượng mùn loại ở sàng lắc: m3 Chiều cao đống mùn: h = 1,5 m => m2 KT: - Lượng mùn loại có kích cỡ > 5mm này sẽ được đưa trở lại các bể ủ hiếu khí để đẩy nhanh tốc độ quá trình phân giải và hạn chế sự phát sinh mùi. + Lượng mùn loại ở bàn tuyển tỷ trọng: m3 - Lượng mùn này (70% phân vi sinh tận thu) sẽ được vận chuyển sau 4 giờ và đưa sang khâu đóng bao ở khu hoàn thiện; chiều cao đống mùn: h =1,5 m => m2 KT: + Lượng mùn thu được: m3 Chiều cao đống mùn: h = 2 m; - Lượng mùn loại I này sẽ được đưa sang khâu hoàn thiện để phối trộn phụ gia tạo phân vi sinh, 2 giê 1 lần. Diện tích sàn chứa mùn: m2 KT: Bố trí dây chuyền tinh chế như hình vẽ: 10 m 8m 26m Sµng l¾c 3,4 m 2,5 m TuyÓn tû träng L = 4 m B = 3 m Sµn chøa mïn I L = 5,5m B = 3,5m Sµn chøa mïn lo¹i ë sµng l¾c L = 5,2m B = 3,5m Sµn chøa r¸c lo¹i Sµng quay L = 4 m B = 3,5m Sµn chøa mïn II 4,8 m 5 m 2,25 m 8 8m Kích thước nhà đặt dây chuyền tinh chế: Diện tích khu tinh chế: m2 IV.1.7. Khu nhà hoàn thiện. Lượng mùn loại I đưa vào khu hoàn thiện: m3 Kích thước khu hoàn thiện: : IV.1.8. Kho chứa sản phẩm. Tính diện tích kho chứa sản phẩm trong 1 tháng Lượng phân sản phẩm sản xuất trong 1 tháng (25 ngày ) G = ( tấn/thỏng ) = 3504,864 ( m3/tháng ) Chiều cao sản phẩm trong kho: h = 3 m => Diện tích kho: m2 Kích thước nhà kho: IV.2. Công trình phụ. IV.2.1. Khu vực hành chính. * Khu làm việc được xây 2 tầng với cỏc phũng: Phòng giám đốc: S = 15 m2 Phòng kỹ thuật: S = 60 m2 Phòng kế toán: S = 25 m2 Phòng khách: S = 9 m2 Hội trường: S = 80 m2 Diện tích hành lang, cầu thang: S = 50 m2 Tổng diện tích: m2 Kích thước mặt sàn: * Khu nhà ăn: - Diện tích cho một người ở nhà ăn là: 1,12 m2 - Diện tích khu vực bếp: S = 30 m2 - Biên chế công ty: 150 người => Diện tích khu nhà ăn : m2 Kích thước khu nhà ăn: IV.2.2. Phòng thường trực. Diện tích: 10 m2 Kích thước: IV.2.3. Kho chứa các chất phụ gia. Khối lượng rỉ đường + đạm : 2,05 ( tấn/thỏng ) Khối lượng vi sinh vật + dung dịch EMTC: 1,175 ( tấn/thỏng ) Khối lượng N, P, K: 204,175 ( tấn/thỏng ) => Diện tích kho chứa: S = 100 m2 Kích thước kho : IV.2.4. Nhà để xe. * Gara ô tô: - Diện tích tiêu chuẩn cho xe tải: 20 ( m2/xe ); 12 xe - Diện tích tiêu chuẩn cho xe con: 15 ( m2/xe ); 2 xe - Diện tích tiêu chuẩn cho xe xóc: 28 ( m2/xe ); 5 xe - Diện tích tiêu chuẩn cho xe hỳt phõn: 14 ( m2/xe ); 2 xe m2 Diện tích ra vào của xe : 50%.SGara = 219 m2 => Diện tích gara ô tô: S = 438 + 219 = 657 m2 Kích thước gara: * Nhà để xe đạp, xe máy: - Đảm bảo để được 150 xe ( 100 xe máy + 50 xe đạp ) - Diện tích tiêu chuẩn cho mét xe máy: 2,25 m2 - Diện tích tiêu chuẩn cho mét xe đạp : 0,9 m2 => Diện tích nhà để xe: m2 Kích thước nhà xe: IV.2.5. Khu vệ sinh nhà tắm. - Diện tích khu vệ sinh: 32 m2 - Kích thước: - Diện tích khu vệ sinh: 24 m2 - Kích thước: - Diện tích nhà thay quần áo : 98 m2 - Kích thước: IV.2.6. Cân điện tử . m2 IV.2.7. Trạm điện, nước. S = 50m2 - Kích thước: Tổng diện tích các công trình trong nhà máy: 13320,75 m2 Chọn hệ số xây dựng Kxd =30% Diện tích của toàn nhà máy: S = m2 H 2 : SƠ ĐỒ MẶT BẰNG NHÀ MÁY: 1 1’ 4 5 6 3 2 16 18 15 17 7 12 11 10 13 13 13 13 14 9 8 1: Cổng chính 10: Nhà chứa rác: () 1’: Cổng phụ 11: Sàn sơ loại: () 2: Phòng thường trực: () 12: Dây chuyền phân loại: () 3: Nhà để xe đạp, xe máy: () 13: Khu ủ hiếu khí: [] 4: Khu vực hành chính: () 14: Khu nhà ủ chín: () 5: Khu nhà ăn: () 15: Dây chuyền tinh chế: () 6: Khu vệ sinh, nhà tắm: () 16: Khu nhà hoàn thiện: () 7: Gara ô tô:() 17: Kho chứa sản phẩm: () 8: Trạm điện, nước: () 18: Kho chứa chất phụ gia: () 9: Trạm cân: () CHƯƠNG V NHỮNG VẤN ĐỀ CỦA NHÀ MÁY VÀ GIẢI PHÁP V.1. Vấn đề môi trường của nhà máy. V.1.1. Môi trường không khí: Trong quá trình hoạt động của nhà máy thì sự ô nhiễm môi trường không khí chủ yếu là do mùi hôi thối sinh ra từ rác thải. Sự ô nhiễm này xuất hiện ở các khu vực: - Khu nhà chứa rác nguyên liệu - Khu nhà sơ loại và dây chuyền phân loại rác thải. - Sân chứa rác loại trước khi vận chuyển đi chôn lấp Điều này có ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ của công nhân làm việc trực tiếp tại khu vực này cũng như môi trường của khu vực xung quanh. Ngoài ra trong khâu hoàn thiện môi trường không khí cũng có sự ô nhiễm do khí NH3 thoát ra từ quá trình hoà trộn Urờ (đạm ) vào mùn hữu cơ. V.1.2. Môi trường nước: Nước thải sản xuất, nước mưa: Quá trình chế biến rác thải không tạo ra nước thải sản xuất do nước rác chảy ra từ quá trình ủ rác đều được thu về bể chứa và được bơm lại các bể ủ nhằm bổ sung độ Èm. Do vậy chỉ có nước mưa và nước rửa trụi trờn mặt bằng xí nghiệp. Loại nước thải này có độ đục lớn, có chứa các chất lơ lửng, có nguồn gốc đất đá, mựn, cỏc hợp chất hữu cơ, vô cơ (từ rác thải) ..., dễ làm lắng đọng gây ô nhiễm nguồn nước. Lượng nước này không có thường xuyên và được ước tính khoảng 1m3/ngày. Nước thải sinh hoạt: Trong quá trình hoạt động của nhà máy, lượng nước thải sinh hoạt tạo ra ước tính khoảng ~ 9 m3/ngđ. Nước thải này sẽ được xử lý trong bể tự hoại, sau đó mới thải ra ngoài V.2. Giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường: V.2.1. Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm không khí: Do tính chất rác thải có nhiều thành phần khác nhau nên việc phân loại là khâu cần thiết và quan trọng nhằm nâng chất lượng sản phẩm. Khu vực phân loại cũng là nơi có môi trường làm việc bất lợi nhất vì nơi đây công nhân phải trực tiếp tiếp xúc với rác thải. Do vậy để giảm sự ô nhiễm phát sinh thì: Lượng rác đầu vào được sử dụng ngay trong ngày, tránh để tình trạng lưu trữ rác trong thời gian dài. Sử dụng các chế phẩm sinh học để khử mùi. Sử dụng các quạt thông gió, thiết bị hỳt mựi tại dây chuyền phân loại. Bố trí nhà xưởng thông thoáng. Hệ thống nhà chứa rác, nhà sơ loại và dây chuyền phân loại nên đặt cuối hướng gió. Sử dông trang thiết bị bảo hộ cho công nhân. Phần mùn loại từ sàng lắc phải đưa lại bể ủ hiếu khí để đẩy nhanh quá trình phân huỷ, giảm phát sinh mùi. Trồng cây xanh ở quanh khu vực nhà máy. V.2.2. Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước: Biện pháp giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước trước tiên và có hiệu quả cao là tổ chức hợp lý hệ thống thoát nước. Hệ thống thoát nước trong nhà máy là hệ thống thoát nước chung, bao gồm nước mưa, nước thải sinh hoạt và nước vệ sinh nhà xưởng thiết bị do vậy phải thường xuyên kiểm tra nạo vét, khai thông hệ thống thoát nước để trỏnh ỳng ngập. Nước rác ở bể chứa cũng cần được xử lý sơ bộ để tránh sự ô nhiễm. Ngoài ra nhà máy nên xây dựng một hệ thống xử lý sơ bộ nước thải trước khi thải ra ngoài để giảm sự ô nhiễm nguồn nước ở khu vực xung quanh. V.3. Vấn đề chi phí sản xuất và giải pháp. Chi phí cho việc xử lý rác chế biến thành phân bón vẫn còn khá cao so với việc chôn lấp rác. Do rác thải chưa được phân loại tại nguồn và trong thành phần rác thải có chứa nhiều tạp chất khú phõn huỷ nên: - Phải tốn chi phí cho công việc phân loại. - Làm giảm năng suất của các thiết bị. - Chất lượng sản phẩm chưa cao. Ngoài ra do thị trường tiêu thụ sản phẩm phân vi sinh còn hạn chế cho nên việc duy trì sản xuất còn gặp nhiều khó khăn. Giải pháp: Hiện nay việc phân loại rác tại nguồn đang được thực hiện. Vì vậy chúng ta sẽ giảm được chi phí cho việc phân loại, tăng hiệu suất của thiết bị cũng như giảm chi phí cho việc vận chuyển rác loại đi chôn lấp và nâng cao chất lượng sản phẩm. Nhờ đó có thể giảm được giá thành sản phẩm và tăng công suất của nhà máy. Theo những nghiên cứu gần đây, phân compost được đánh giá là một trong những chất điều hoà đất tốt, cần thiết cho sự tăng trưởng của cây trồng. Nó có khả năng giữ độ Èm và các chất dinh dưỡng cho đất, có khả năng kết dính đất và giảm sự súi mũn. Phõn compost còn là chất có khả năng cải tạo và phục hồi đất do đó giảm nguy cơ thoỏi hoỏ của đất. Đây là ưu điểm quan trọng để phân compost có thể mở rộng thị trường tiêu thụ. KẾT LUẬN Qua quá trình làm đồ án thiết kế hệ thống xử lý rác thải sinh hoạt làm phân compost có thể thấy rằng: Với nhà máy công suất xử lý 100.000 tấn rỏc/năm thỡ sẽ giảm được khoảng 387 m3 rác thải trong ngày phải đem chôn lấp và cung cấp thêm được một lượng phân bón phục vụ cho nông nghiệp. Do vậy phương pháp xử lý rác thành phân bón là rất thiết thực và có tính khả thi cao đối với cỏc đụ thị nước ta. Ở nước ta do thị trường tiêu thụ sản phẩm còn hạn chế nờn cỏc nhà máy được xây dựng với mục đích xử lý rác thải là chủ yếu. Vì vậy việc mở rộng thị trường tiêu thụ cho sản phẩm là hết sức cần thiết đòi hỏi nhà nước phải có chính sách hỗ trợ đúng mức. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Ngụ Bỡnh (1997), Cơ sở xây dựng nhà công nghiệp, Xưởng in đại học tại chức trường ĐHBK Hà Nội. 2. Công ty môi trường đô thị Hà Nội (2002), Báo cáo tổng kết công tác quản lý chất thải rắn thành phố Hà Nội, Hà Nội. 3. Công ty môi trường đô thị Hà Nội, Xí nghiệp chế biến phế thải Cầu Diễn (2002), Tờ trình phê duyệt quy trình công nghệ chi tiết nhà máy phân hữu cơ Cầu Diễn. 4. Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Phạm Văn Ty (2000), Vi sinh vật học, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 5. Phạm Ngọc Đăng (2000), Quản lý môi trường đô thị và khu công nghiệp, Nxb Xây dựng, Hà Nội. 6. Tăng Văn Đoàn, Trần Đức Hạ, Kĩ thuật môi trường, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 7. Bùi Hải, Trần Thế Sơn (1999), Kỹ thuật nhiệt, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 8. Nguyễn Đức Lượng (1990), Nghiên cứu tính chất của mét số sinh vật có khả năng tổng hợp xenluloza và ứng dụng trong công nghiệp xử lý chất thải hữu cơ, Luận án PTS Khoa học. 9. Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam, Quá trình và thiết bị trong công nghệ hoá học – Tập II ( Cơ học vật liệu rời ), Trường đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh. 10. Trần Hiếu Nhuệ, Ứng Quốc Dũng, Nguyễn Thị kim Thái (2001), Quản lý chất thải rắn – Tập I, Nxb Xây dựng, Hà Nội. 11. Đỗ Minh Phương (2001), Đồ án tốt nghiệp, Viện khoa học & công nghệ môi trường. 12. Trần Kim Quy (1980), Chất thải và hướng tận dụng, Nxb thành phố Hồ Chí Minh, 13. Nguyễn Thị Thu Thủy (2000), Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 14. Trường Đaị Học Xây Dựng Hà Nội, (1998), Đánh giá tác động môi trường của xí nghiệp chế biến phế thải Cầu Diễn Hà Nội, Hà Nội. 15. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên (1978), Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất- tập I, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 16. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên (1982), Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất- tập II, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 17. FAO (1980), Compost techlonogy - lecture, New Delhi. 18. Tchobanoglous George, Heisen Hilary, Vigil Samuel (1993), Intergrated Solid Waste Management, N.Y…Mc Graw-Hill. 19. Ha Noi National Workshop (2003), “ Technology of Municipal Solid Waste Treatment – Experiences and Challenges”, Science and Technics Publishing House, Hanoi. 20. Be’la G.Lipta’k (1974), Environmental engineer’s handbook – volume 2, . Chilton book company. 21. J.I Rodale and Staff (1971), The complete book of composting, Organic gardening and farming magazine.