Xử lý nước thải bắng phương pháp sinh học

􀂙 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động của VSV có khả năng phân hoá những hợp chất hữu cơ. 􀂙 Các chất hữu cơ sau khi phân hoá trở thành nước, những chất vô cơ hay các khí đơn giản. 􀂙 Có 2 loại công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học: - Điều kiện tự nhiên. - Điều kiện nhân tạo. 4.1. CÔNG TRÍNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 4.1.1. Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc 􀀹 Trong nước thải sinh hoạt chứa một hàm lượng N, P, K khá đáng kể. Như vậy, nước thải là một nguồn phân bón tốt có lượng N thích hợp với sự phát triển của thực vật. 􀀹 Tỷ lệ các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải thường là 5:1:2 = N:P:K. 􀀹 Nước thải CN cũng có thể sử dụng nếu chúng ta loại bỏ các chất độc hại. 􀀹 Để sử dụng nước thải làm phân bón, đồng thời giải quyết xử lý nước thải theo điều kiện tự nhiên người ta dùng cánh đồng tưới công cộng và cánh đồng lọc. 􀀹 Nguyên tắc hoạt động : Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới, cánh đồng lọc dựa trên khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua lọc, nhờ có oxy trong các lỗ hỏng và mao quản của lớp đất mặt, các VSV hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn. Càng sâu xuống, lượng oxy càng ít và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ càng giảm xuống dần. Cuối cùng đến độ sâu ở đó chỉ xảy ra quá trình khử nitrat. Đã xác định được quá trình oxy hóa nước thải chỉ xảy ra ở lớp đất mặt sâu tới 1.5m. Vì vậy các cánh đồng tưới và bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi có mực nước nguồn thấp hơn 1.5m so với mặt đất. 􀀹 Nguyên tắc xây dựng: Cánh đồng tưới và bãi lọc là những mảnh đất được san phẳng hoặc tạo dốc không đáng kể và được ngăn cách tạo thành các ô bằng các bờ đất. Nước thải phân bố vào các ô bằng hệ thống mạng lưới phân phối gồm : mương chính, máng phân phối và hệ thống tưới trong các ô. Nếu khu đất chỉ dùng xử lý nước thải, hoặc chứa nước thải khi cần thiết gọi là bãi lọc. 􀀹 Cánh đồng tưới, bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi có độ dốc tự nhiên, cách xa khu dân cư về cuối hướng gió. Xây dựng ở những nơi đất cát, á cát, cũng có thể ở nơi đất á sét, nhưng với tiêu chuẩn tưới không cao và đảm bảo đất có thể thấm kịp. 􀀹 Diện tích mỗi ô không nhỏ hơn 3 ha, đối với những cánh đồng công cộng diện tích trung bình các ô lấy từ 5 đến 8 ha, chiều dài của ô nên lấy khoảng 300-1500 m, chiều rộng lấy căn cứ vào địa hình. Mực nước ngầm và các biện pháp tưới không vượt quá 10 -200 m.

pdf62 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 09/01/2013 | Lượt xem: 5374 | Lượt tải: 28download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Xử lý nước thải bắng phương pháp sinh học, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 95 Chương 4: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG SINH HỌC ™ Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động của VSV có khả năng phân hoá những hợp chất hữu cơ. ™ Các chất hữu cơ sau khi phân hoá trở thành nước, những chất vô cơ hay các khí đơn giản. ™ Có 2 loại công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học: - Điều kiện tự nhiên. - Điều kiện nhân tạo. 4.1. CÔNG TRÍNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 4.1.1. Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc 9 Trong nước thải sinh hoạt chứa một hàm lượng N, P, K khá đáng kể. Như vậy, nước thải là một nguồn phân bón tốt có lượng N thích hợp với sự phát triển của thực vật. 9 Tỷ lệ các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải thường là 5:1:2 = N:P:K. 9 Nước thải CN cũng có thể sử dụng nếu chúng ta loại bỏ các chất độc hại. 9 Để sử dụng nước thải làm phân bón, đồng thời giải quyết xử lý nước thải theo điều kiện tự nhiên người ta dùng cánh đồng tưới công cộng và cánh đồng lọc. 9 Nguyên tắc hoạt động : Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới, cánh đồng lọc dựa trên khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua lọc, nhờ có oxy trong các lỗ hỏng và mao quản của lớp đất mặt, các VSV hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn. Càng sâu xuống, lượng oxy càng ít và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ càng giảm xuống dần. Cuối cùng đến độ sâu ở đó chỉ xảy ra quá trình khử nitrat. Đã xác định được quá trình oxy hóa nước thải chỉ xảy ra ở lớp đất mặt sâu tới 1.5m. Vì vậy các cánh đồng tưới và bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi có mực nước nguồn thấp hơn 1.5m so với mặt đất. 9 Nguyên tắc xây dựng: Cánh đồng tưới và bãi lọc là những mảnh đất được san phẳng hoặc tạo dốc không đáng kể và được ngăn cách tạo thành các ô bằng các bờ đất. Nước thải phân bố vào các ô bằng hệ thống mạng lưới phân phối gồm : mương chính, máng phân phối và hệ thống tưới trong các ô. Nếu khu đất chỉ dùng xử lý nước thải, hoặc chứa nước thải khi cần thiết gọi là bãi lọc. 9 Cánh đồng tưới, bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi có độ dốc tự nhiên, cách xa khu dân cư về cuối hướng gió. Xây dựng ở những nơi đất cát, á cát, cũng có thể ở nơi đất á sét, nhưng với tiêu chuẩn tưới không cao và đảm bảo đất có thể thấm kịp. 9 Diện tích mỗi ô không nhỏ hơn 3 ha, đối với những cánh đồng công cộng diện tích trung bình các ô lấy từ 5 đến 8 ha, chiều dài của ô nên lấy khoảng 300-1500 m, chiều rộng lấy căn cứ vào địa hình. Mực nước ngầm và các biện pháp tưới không vượt quá 10 -200 m. Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 96 9 Cánh đồng tưới công cộng và cánh động lọc thường xây dựng với i~0,02 9 Khoảng cách vệ sinh phụ thuộc vào công suất: + Đối với bãi lọc: - l=300m; Q=200-5000 m3/ng.đ - l=500m; Q=5000-50000 m3/ng.đ - l=1000m; Q>50000 m3/ng.đ + Đối với cánh đồng tưới - l=200m; Q=200-5000 m3/ng.đ - l=400m; Q=5000-50000 m3/ng.đ - l=1000m; Q>50000 m3/ng.đ 9 Mạng lươí tưới bao gồm: + Mương chính + Mương phân phối + Hệ thống mạng lưới tưới trong các ô + Hệ thống tiêu nước (nếu nước không thấm đất) . ( Chiều sâu ống tiêu: 1,2-2m) 9 Kích thước các ô phụ thuộc vào địa hình + Cánh đồng tưới: STB = 5-8 ha 1 1 4 8 R D ⎛ ⎞= −⎜ ⎟⎝ ⎠ + Đối với bãi lọc thì nhỏ hơn + Tuy nhiên chiều dài ô: D = 300-1500 ; R = 100-200 9 Để xác định diện tích của cánh đồng tưới người ta phân biệt các loại tiêu chuẩn: 1- T/C tướiTB ngày đêm (m3/ng.đ.ha.năm) 2- T/C tưới theo vụ (lượng nước tưới trong suốt t/g một vụ). 3- T/C tưới 1 lần (lượng nước tưới 1 lần). Sơ đồ cánh đồng tưới 1. Mương chính và màng phân phối; 2. Máng, rãnh phân phối trong các ô; 3. Mương tiêu nước; 4. Ống tiêu nước; 5. Đường đi Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 97 4- T/C tưới bón (lượng nước cho 1 loại cây trồng xuất phát từ khả năng bón của nước thải). 9 Diện tích thực dụng của cánh đồng tưới, bãi lọc: Ftd = Q qo (ha) Với: + qo: T/C tưới nước lấy theo các bảng sau Tiêu chuẩn tưới đối với cánh đồng công cộng Tiêu chuẩn tưới ((m3/ha.ng.đ) to TB năm của KK Loại cây trồng Á sét Á cát Cát Vườn 45 60 80 6-9,5oC Đồng 25 30 40 Vườn 60 70 85 9,5-11oC Đồng 30 35 45 Vườn 70 80 90 11-15 oC Đồng 35 40 45 Loại cây trồng T/C tưới (m3/ha) Bắp cải sớm và xúp lơ 2500-6300 Bắp cải muộn 5000-7000 Cà chua 4000-4500 Củ cải 3000-6500 Khoai tây 1800-2500 Hành tỏi, rau thơm 5000-10000 T/C phụ thuộc mực nước ngầm 1.5m 2.0m 3.0m 6-11oC 70 75 85 A sét 11-15 oC 80 85 100 6-11oC 160 130 235 Cát 11-15 oC 180 210 350 9 Mỗi cánh đồng có một vùng đất dự trữ Fdt = αQqdt = α Ftd qo qdt Với: + ( qo qdt = 0.3-0.5) + α: hệ số kể đến việc lượng nước thải ở khu vực dự trữ luôn nhỏ hơn dự định và nó phụ thuộc vào to  t < 10oC Æ α = 0.75  t > 10oC Æ α = 0.5 9 Tổng diện tích của cánh đồng F = Fdt + Ftd + K(Fdt + Ftd) Với: Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 98 + K(Fdt + Ftd): phần công trình phụ, bờ chắn, kênh mương) + K = (0.15-0.25), thường K = 0.25 9 Vận tốc tưới: + h = 1.0 m Æ v = 0.15-0.85m/s + h ≠ 1.0 m Æ v = voh0.2  h: chiều sâu TB của dòng chảy (m).  vo: vận tốc khi chiều sâu dòng chảy h = 1m. 9 Độ dốc: I = 0.001-0.0005 9 Lưu lượng tính toán cho mạng lưới ô: q = Ftd.m t = mFtd.1000 t.3600 (l/s) Với: + m: T/C tưới cho loại cây chủ yếu + t: t/g tưới 9 Lưu lượng nước tính toán tiêu nước: qt = αqoT t (m 3/ha.ng.đ) Với: + qo: T/C tưới (m3/ha.ng.đ) + T: t/g giữa các lần tưới trong ngày (h). + t: t/g tiêu nước (0.4-0.5)T 9 Vì nước không đồng đều nên nhân thêm hệ số n (=1.5): qmt = qt.n. 1000 86400 (l/s.ha) (modun dòng chảy tiêu nước) 9 Lưu lượng tính cho 1 ống: q1 = F1. qm.t (F1: diện tích phục vụ) F1 = bl 10000 (ha) Với: + b: khoảng cách giữa các ống tiêu nước. + l: chiều dài ống tiêu. l = 629(H-h) 2 k p Với: + H: chiều sâu chân cống + h: chiều sâu của lớp đất cần tiêu nước + k: hệ số thấm Loại đất Kích thước hạt đất (mm) Hệ số thấm (cm/s) Cát 1.22-0.12 1-0.01 A cát 0.12-0.076 0.01-0.004 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 99 A sét 0.076-0.038 0.004-0.001 Sét thấm nước 0.038 0.001 + P: chiều cao lớp nước tiêu đi trong ngày 4.1.2. Cánh đồng tưới nông nghiệp: Từ lâu người ta cũng đã nghĩ đến việc sử dụng nước thải như nguồn phân bón để tưới lên các cánh đồng nông nghiệp ở những vùng ngoại ô. Theo chế độ nước tưới người ta chia thành 2 loại: - Thu nhận nước thải quanh năm - Thu nước thải theo mùa Khi thu hoạch, gieo hạt hoặc về mùa mưa người ta lại giữ trữ nước thải trong các đầm hồ (hồ nuôi cá, hồ sinh học, hồ điều hòa,…) hoặc xả ra cánh đồng cỏ, cánh đồng trồng cây ưa nước hay hay vào vùng dự trữ. Chọn loại cánh đồng nào là tùy thuộc vào đặc điểm thoát nước của vùng và loại cây trồng hiện có Trước khi đưa vào cánh đồng , nước thải phải được xử lý sơ bộ qua song chắn rác, bể lắng cát hoặc bể lắng. Tiêu chuẩn tưới lấy thấp hơn cánh đồng công cộng và có ý kiến chuyên gia nông nghiệp. b 4.1.3. Hồ sinh học: Cấu tạo: Hồ sinh vật là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ oxy hóa, hồ ổn định nước thải,… Trong hồ sinh vật diễn ra quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ nhờ các loài vi khuẩn, tảo và các loại thủy sinh vật khác. Nguyên tắc hoạt động: Vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng như oxy hóa từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2, photphat và nitrat amon sinh ra từ sự phân hủy, oxy hóa các chất hữu cơ bởi vi sinh vật. Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu. Nhiệt độ không được thấp h H ho b P = αqoT t.1000 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 100 hơn 60C. Theo quá trình sinh hóa, người ta chia hồ sinh vật ra các loại:hồ hiếu khí, hồ kỵ khí và hồ tùy nghi. 9 Hồ sinh học dùng xử lý nước thải bằng sinh học chủ yếu dựa vào quá trình làm sạch của hồ. 9 Ngoài việc xử lý nước thải còn có nhiệm vụ: + Nuôi trồng thuỷ sản. + Nguồn nước để tưới cho cây trồng. + Điều hoà dòng chảy. 9 Có các loại sau đây: + Hồ kỵ khí. + Hồ kỵ hiếu khí + Hồ hiếu khí. 4.1.3.1_ Hồ kỵ khí a/ Đặc điểm o Dùng để lắng và phân huỷ cặn lắng bằng PP sinh học tự nhiên dựa trên sự phân giải của VSV kỵ khí. o Chuyên dùng xử lý nước thải CN nhiễm bẩn. o Khoảng cách vệ sinh (cách XN thực phẩm): 1.5-2 km. o Chiều sâu: h = 2.4-3.6.m b/ Tính toán: chủ yếu là theo kinh nghiệm o Skỵ khí = (10-20%) Skỵ hịếu khí o t/g lưu + Mùa hè: 1.5 ngày + Mùa đông: > 5 ngày o E% BOD + Mùa hè: 65-80% + Mùa đông: 45-65% c/ Lưu ý o Hồ có 2 ngăn để dự phòng (tháo bùn, …) o Cửa cho nước thải vào phải đặt chìm o S < 0.5 ha: 1 miệng xả o S > 0.5 ha: bổ sung thêm o Cửa lấy nước thiết kế giống thu nước bề mặt. 4.1.3.2_ Hồ kỵ hiếu khí: thường gặp 9 Trong hồ xảy ra 2 quá trình song song + Oxy hoá hiếu khí. + Phân hủy metan cặn lắng. 9 Có 3 lớp: + Hiếu khí + Trung gian + Kỵ khí 9 Nguồn oxy cấp chủ yếu là do quá trình quang hợp rong tảo. 9 Quá trình kỵ khí ở đáy phụ thuộc vào to. 9 Chiều sâu của hồ kỵ hiếu khí: 0.9-1.5 m. TÍNH TOÁN 1/ Chiều sâu của hồ: 0.9-1.5 m 2/ Tỷ lệ chiều dài và rộng: D R = ( 1 1 : 2 1) 3/ Vùng có gió: Æ S rộng ; Vùng ít gió: Æ Hồ có nhiều ngăn 4/ Nếu đáy dễ thấm Æ phủ lớp đất sét S = 15 cm Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 101 Mực nước Hố Ống dẫn nước Ống dẫn nước Ong dẫn nước ra Mực nước Hố 1 Tấm ngăn nổi 5/ Bờ hồ có mái dốc: + Trong (1:1 – 1.5:1) + Ngoài (2:1 – 2.5:1) 6/ Nên trồng cỏ dọc hồ (cách mặt taly và đáy 30 cm phải gia cố bê tông). 7/ Cấu tạo cửa vào và cửa ra: 8/ Hiệu quả xử lý E = Lt La = 1 1 + ktt Với: + La: BOD5 nước thải (mg/l) + Lt: BOD5 đã xử lý + t: t/g lưu nước thải + kt: Hệ số phụ thuộc vào to kt =k20 . C (T - 20) ƒ k20 = (0.5-1): nước thải sinh hoạt ƒ k20 = (0.3-2.5): nước thải CN ƒ C = (1.035-1.074): hồ tự nhiên ƒ C = (1.045): tiếp khí nhân tạo ƒ T: nhiệt độ hồ (oC) 9/ Thời gian lưu nước: t = La - Lt kt.Lt Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 102 10/ Tải lượng BOD5: BOD5 = 11.2(1.054)(1.8T + 32) 4.1.3.3. Hồ hiếu khí: Oxy hoá các chất HC nhờ VSV hiếu khí. Có 2 loại: a/ Hồ làm thoáng tự nhiên: cấp oxy chủ yếu do khuyếch tán không khí qua mặt nước và quang hợp của các thực vật. 9 Chiều sâu của hồ: 30-50 cm. 9 Tải trọng BOD: 250-300 kg/ha.ngày. 9 t/g lưu nước: 3-12 ngày. 9 Diện tích hồ lớn. b/ Hồ làm thoáng nhân tạo: cấp oxy bằng khí nén, máy khuấy, … 9 Chiều sâu: h = 2-4.5 m. 9 Tải trọng BOD: 400 kg/ha.ngày. 9 Thời gian lưu: 1-3 ngày. 9 Tuy nhiên hoạt động như hồ kỵ hiếu khí. Ví dụ áp dụng: Tính hồ sinh học cho công trình xử lý nước thải khu đô thị với các số liệu cho sau đây:  Các số liệu đầu vào để tính toán:  Lưu lượng trung bình của nước thải trong ngày đêm: Q = 2988,6 m3/ngđ;  Hàm lượng chất lơ lửng: 52,5 mg/L;  Hàm lượng NOS20 sau xử lý: 140 mg/L;  Nhiệt độ của nước thải: 250C.  Số liệu đầu ra cần đạt:  Hàm lượng chất lơ lửng 25≤ mg/L  Hàm lượng NOS20 70≤ mg/L Chọn hồ sinh học hiếu khí hai bậc với làm thoáng tự nhiên để tính toán thiết kế. Phương pháp tính toán dựa theo TCXD-51-84, phụ lục E, mục 6. a. Tính toán hồ sinh học bậc I: Giả sử rằng hiệu quả xử lý nước thải ở hồ sinh vật bậc I đạt 30%. Như vậy, hàm lượng NOS20 của nước thải ra khỏi hồ bậc I sẽ là 140 x 70% = 98 mg/L. Thời gian lưu nước tại hồ bậc I được tính theo công thức: 5,3 98 140lg 1258,035,0 1lg1 11 1 =×== t a L L K t α ngày đêm Trong đó: 1α : Hệ số sử dụng thể tích hồ: chọn tỉ lệ B:L = 1:1 - 1:3, 1α = 0,35; K1 : Hằng số nhiệt độ, ứng với nhiệt độ nước thải ở hồ bậc I là 250C, ta có: ( ) 1258,0047,11,0 20251 =×= −K ; La : Hàm lượng NOS20 dẫn vào hồ bậc I; Lt : Hàm lượng NOS20 từ hồ bậc I dẫn vào hồ bậc II.  Thể tích hồ bậc I được tính theo công thức: 104605,36,298811 ≈×=×= tQW tbngd m3  Diện tích mặt thoáng của hồ bậc I được tính theo công thức: Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 103 ( )( ) ( )( ) 742795,4558,89,0 9814058,86,298801 ≈×−× −××=×−× −××= rp tap tb ngd TCCa LLCQ F m2 Trong đó: Cp : Lượng oxy hòa tan tương ứng với nhiệt độ của nước trong hồ, lấy Cp = 8,58 mg/L; C0 : Hàm lượng oxy hòa tan trong nước ra khỏi hồ, lấy = 5 - 6 mg/L; La : Hàm lượng NOS20 dẫn vào hồ bậc I; Lt : Hàm lượng NOS20 từ hồ bậc I dẫn vào hồ bậc II; Tr : Độ hòa tan tự nhiên của không khí vào nước ứng với độ thiếu hụt oxy bằng 1, lấy bằng 4 - 6 g/m3.ngđ, chọn Tr = 4,5 g/m3.ngđ; a : Hệ số đặc trưng tính chất bề mặt của hồ: Khi bờ hồ khúc khuỷu, a = 0,5 - 0,6; Khi bờ hồ bình thường, a = 0,8 - 0,9, lấy a = 0,9.  Chọn thiết kế hồ sinh học bậc I gồm 4 đơn nguyên, ta tính được kích thước mỗi hồ sinh học bậc I trên mặt bằng được chọn như sau: mmBL 12515018570 4 74279 11 ×=≈=×  Chiều sâu lớp nước của hồ sinh vật bậc I: 56,0 18570 10460 1 1 1 === F WH m b. Tính toán hồ sinh học bậc II:  Thời gian lưu nước tại hồ bậc I được tính theo công thức: 6,1 70 98lg 1148,08,0 1lg1 22 2 =×== r t L L K t α ngày đêm Trong đó: 2α : Hệ số sử dụng thể tích hồ, 2α = 0,8 ứng với tỉ lệ B : L đến 1 : 30; K2 : Hằng số nhiệt độ, ứng với nhiệt độ nước thải ở hồ bậc II là 230C, ta có: ( ) 1148,0047,11,0 20232 =×= −K ; Lt : Hàm lượng NOS20 dẫn vào hồ bậc II; Lr : Hàm lượng NOS20 cần đạt sau xử lý.  Thể tích hồ bậc II được tính theo công thức: 47556,16,298822 ≈×=×= tQW tbngd m3  Diện tích mặt thoáng của hồ bậc I được tính theo công thức: ( )( ) ( )( ) 495205,4558,89,0 709858,86,298802 ≈×−× −××=×−× −××= rp rtp tb ngd TCCa LLCQ F m2  Chọn thiết kế hồ sinh học bậc II gồm 2 đơn nguyên, ta tính được kích thước mỗi hồ sinh học bậc II trên mặt bằng được chọn như sau: Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 104 mmBL 15516024760 2 49520 22 ×=≈=×  Chiều sâu lớp nước của hồ sinh vật bậc II: 2,0 24760 4755 2 2 2 ≈== F WH m 4.2. CÔNG TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC NHÂN TẠO 4.2.1. Bể lọc sinh học (Bể Biophin)( có lớp vật liệu không ngập nước) 9 Cấu tạo: có vật liệu tiếp xúc không ngập nước. - Các lớp vật liệu có độ rỗng và diện tích lớn nhất (nếu có thể). - Nước thải được phân phối đều. - Nước thải sau khi tiếp xúc VL tạo thành các hạt nhỏ chảy thành màng nhỏ luồng qua khe hở VL lọc. - Ở bề mặt VL lọc và các khe hở giữa chúng các cặn bẩn được giữ lại tạo thành màng _ Màng sinh học. - Lượng oxy cần thiết để cấp làm oxy hoá chất bẩn đi từ đáy lên. - Những màng VS đã chết sẽ cùng nước thải ra khỏi bể được giữ ở bể lắng 2. 9 Vật liệu lọc: - Có diện tích bề mặt/đvị diện tích lớn - Than đá cục, đá cục, cuội sỏi lớn, đá ong (60-100 mm) - HVL = 1.5-2.5 m. - Nhựa đúc sẵn PVC được sử dụng rộng rãi ngày nay Æ HVL = 6=9 m. 9 Hệ thống phân phối nước: - Dàn ống tự động qua (bể trộn, tháp lọc). - Dàn ống cố định (lọc sinh học nhỏ giọt) cao tải. SOÁ BAÛN VEÕ : 15 THAÙNG 12 - 2004 BAÛN VEÕ SOÁ : 11GVHD SVTH CNBM NGUYEÃN KHA TUAÁN GS TS. LAÂM MINH TRIEÁT GV KS. LAÂM VÓNH SÔN LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP TYÛ LEÄ : 1:80 TRÖÔØNG ÑHDL KTCN TP. HOÀ CHÍ MINH KHOA MOÂI TRÖÔØNG NGHIEÂN CÖÙU CAÛI TAÏO HEÄ THOÁNG XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI TAÄP TRUNG KHU COÂNG NGHIEÄP VIEÄT NAM - SINGAPORE THAÙP LOÏC SINH HOÏC MAËT BAÈNG 7000 CHI TIEÁT OÁNG QUAY PHAÂN PHOÁI NÖÔÙC TL 1:10 2020 150 4754 15000 19300 47 53 15 46 0 17 26 0 600 300 CÖÛA NÖÔÙC TUAÀN HOAØN LAÏI HOÁ BÔM SINH HOÏC 1000 50 20 100 50 47 53 300230 15 00 300 75 0 300 150 47 54 A 300 300 80 0 31 25 300 230 300 150 750 150 75 0 4753 300 A - A 40 0 40 00 300 60 0 350 150 1200 300 CÖÛA NÖÔÙC QUA BEÅ AEROTEN 3980 200 50 OÁNG NÖÔÙC TUAÀN HOAØN TÖØ MAÙY EÙP BUØN 100 8502000 BEÅ TUAÀN HOAØN 15 00 30 0 30 0 O ÁNG SUÏC KHÍ THANG THAÊM A 4753 300 230 150300 COÄT 300*300 GIAÙ ÑÔÕ VAÄT LIEÄU LOÏC COÄT 300 x 300 mm VAÄT LIEÄU LOÏC DAØN PHAÂN PHOÁI NÖÔÙC CAÀU THANG CÖÛA NÖÔÙC RA 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 CAÙCH SAÉP XEÁP VAÄT LIEÄU LOÏC CAÙCH BOÁ TRÍ HEÄ THOÁNG PHAÂN PHOÁI NÖÔÙC NÖÔÙC VAØO 1000 2000 7000 70 00 70 00 7000 30 1000 VAÄT LIEÄU LOÏC TÆ LEÄ 1:15 50 0 30 00 4000 CHI TIEÁT 1 DAØN OÁNG PHAÂN PHOÁI NÖÔÙC ÔÛ 4 GOÙC THAÙP TÆ LEÄ 1:2 100 50 0 3000 60 50 0 50 50 0 CHI TIEÁT 1 CHI TIEÁT THAÙP LOÏC SINH HOÏC Lọc sinh học có vật liệu không ngập nước Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 105 - Khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt VL: 0.2-0.3 m. 9 Sàn đỡ và thu nước: có 2 nhiệm vụ: - Thu đều nước có các mảnh vở của màng sinh học bị tróc. - Phân phối đều gió vào bể lọc để duy trì MT hiếu khí trong các khe rỗng. - Sàn đỡ bằng bê tông và sàn nung - Khoảng cách từ sàn phân phối đến đáy bể thường 0.6-0.8 m, i = 1-2 % 9 Phân loại bể lọc sinh học: Thông số Đơn vị đo Tải trọng thấp Tải trọng cao Chiều cao lớp VL m 1-3 0.9-2.4 (đá) 6-8 (nhựa tấm) Loại VL Đá cục, than cục, đá ong, … Đá cục, than, đá ong, nhựa đúc. Tải trọng theo chất HC Kg BOD5/1 m3.ngày 0.08-0.4 0.4-1.6 Tải trọng thuỷ lực theo diện tích bề mặt m3/m2.ngày 1-4.1 4.1-40.7 Hiệu quả BOD % 80-90 65-85  TÍNH TOÁN 1/ Hiệu quả khử BOD: E = (%) Với: + W: tải trọng BOD của bể lọc (kg/ngày) W = Q (So – S) (S: 14 - 15 mg/l) + V: thể tích VL lọc V1 = So - S CO : thể tích / 1m 3 nước  6 < tkk < 10oC: CO = 250  tkk > 10oC: CO = 300  tkk ≠ 10oC: CO = 30 t1 100C (CO: công suất oxy hoá (g/m3.ng.đ) ) Æ V = V1Q + F: thông số tuần hoàn nước F = 1+R (1 + R 10) 2 R = QT Q : Hệ số tuần hoàn 2/ Xác định lại thể tích VL lọc theo hiệu suất Eo Eo = 100 1 + 0.4333 1 - E 2 W VF Giải PT Æ Vmới 4/ Diện tích bể lọc: Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 106 S = V H 5/ Đường kính bể lọc D = 4S∏ Nếu Hình chữ nhật: S = DxR 6/ Tải trọng thuỷ lực: a = Q + QT S 7/ Tải trọng chất HC b = W V (kg BOD / 1 m 3.ngày) 8/ Lượng khí cấp: WKK = f 21 Với: + f: lượng BOD20 nước thải + 21: tỷ lệ oxy không khí  Các công thức tính tải trọng trên áp dụng tính bể lọc sinh học là đá cục, sỏi, (60-100 mm); HVL = 0.9-2.5 m.  Đối với bể lọc sinh học có lớp vật liệu là các tấm nhựa gấp nếp, … HVL = 4-9 m: tháp sinh học. 1/ Tải trọng: Co = P.H.KT/η (g BOD5 / m2.ngày) Với: + H: chiều cao vật liệu lọc + P: độ rỗng lớp VL (%). + KT: hằng số nhiệt độ (oC) KT = K20 . 1,047 T – 20 = 0,2 . 1,047 T – 20 + η: phụ thuộc BOD5 đầu ra. S (mg/l) 10 15 20 25 30 35 40 45 η 3.3 2.6 2.25 2 1.75 1.6 1.45 1.3 2/ Tải trọng thuỷ lực tính bằng (m3 NT/m3 TTVL lọc) qo = Co . Fa/So Với: + Fa: diện tích bề mặt VL lọc trên 1 đơn vị VL lọc (m2/m3) + So: BOD5 vào 4/ Thể tích VL lọch W = Q qo Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 107 10.2.2._ Bể lọc sinh học có lớp VL ngập trong nước thải  Trong lớp VL lọc BOD bị khử và chuyển hoá NH4+ Æ NO3-  Khi tổn thất trong lớp VL lọc = 0,5 m Æ đóng van và xả cặn (30-40 giây)  Cường độ rửa lọc: 12-14 l/s.m2  TÍNH TOÁN + BOD5 ≤ 500 + Tốc độ lọc ≤ 3m/h. + dhạt = 2-5 mm. + Hiệu quả lọc: K = So S = 10 αF+β Với: - F: chuẩn số : F = H.B0,6.KT/q0,4 Trong đó: NH3 + CO2 + H2O BOD + NH3 + O2 Tế bào VS (C5H7NO2) + O2 + H2O O2 + O2 NO2- + O2 NO3- CHI TIEÁT BEÅ LOÏC SINH HOÏC SOÁ BAÛN VEÕ: 11 TYÛ LEÄ 1:1 12 / 2007 BAÛN VEÕ SOÁ: 08 CHI TIEÁT BEÅ LOÏC SINH HOÏC TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC KYÕ THUAÄT - COÂNG NGHEÄ KHOA MOÂI TRÖÔØNG - CNSH Th.s. LAÂM VÓNH SÔN NGUYEÃN COÂNG HANH ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG XÖÛ LYÙ NUÔÙC THAÛI SINH HOAÏT KHU DAÂN CÖ TAÂN QUY ÑOÂNG-QUAÄN 7 SVTH GVHD CHI TIEÁT 2 OÁNG DAÃN NÖÔÙC THAÛI RA Ø250 CHI TIEÁT 2 (TYÛ LEÄ 20/1) ÑÓA SUÏC KHÍ CHI TIEÁT 1 (TYÛ LEÄ 20/1) CHAÂN ÑEÁ ÑÔÕ OÁNG DAÃN KHÍ CHI TIEÁT 1 MAÙNG CHAÛY TRAØN OÁNG DAÃN NÖÔÙC THAÛI VAØO Þ90 OÁNG DAÃN NÖÔÙC THAÛI VAØO Þ90 OÁNG DAÃN KHÍ NHAÙNH Þ60 VAÄT LIEÄU BAÙM DÍNH CHI TIEÁT BOÙ VAÄT LIEÄU BAÙM DÍNH (OÁNG PVC RUOÄT GAØ Þ34) OÁNG PHAÂN PHOÁI NÖÔÙC THAÛI ÑUÏC LOà Þ42 CHI TIEÁT 3 CHI TIEÁT 3 (OÁNG PHAÂN PHOÁI NÖÔÙC Þ42 ÑUÏC LOÃ) MAËT CAÉT A-A MAËT CAÉT B-B MAËT BAÈNG ±0.00 ±0.00 ±0.00 CAÀU THANG LAN CAN B A A B OÁNG DAÃN NÖÔÙC THAÛI RA Ø250 SO Ð? KHÔNG GIAN M?NG LU? I PHÂN PH? I KHÍ 2000 VAÄT LIEÄU BAÙM DÍNH OÁNG DAÃN KHÍ CHÍNH Þ168 200 200 6000 200 200 Þ42 D20 1000 1000 1000 500 3000 2200 200 1000 1000 10001000 1000 1000 1000 R60 200 200 200 2000 3000 500 200 200 200 500 1000 500 500 1000 500 500 1000 500 200 200200 200 31000 300 20 60 20 Lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước nước Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 108  KT = 0,2 x 1,047 T –20  T (oC): nhiệt độ nước thải  H: chiều cao lớp VL lọc  B: lưu lượng đơn vị của KK: 8 –12 (m3 KK / 1 m3 nước thải) - q: tải trọng thuỷ lực (20-80 m3/m2.ng). - α, β: phụ thuộc vào qđvị của KK, vào F B F α β 8 ≤ 0.662 ≤ 0.662 1.51 0.47 0 0.69 10 ≤ 0.85 ≤ 0.85 1.2 0.4 0.13 0.83 12 ≤ 1.06 ≤ 1.06 1.1 0.2 0.19 1.15 Bài tập áp dụng 1. Tính toán bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập nước - BOD5 = 190 mg/l - Tốc độ lọc ≤ 3m/h. - dhạt = 2-5 mm. - Hiệu quả lọc: K = So S = 10 αF+β Trong đó: So : Nồng độ BOD5 đầu vào bể lọc sinh học, So = 190 mg/l S : Nồng độ BOD5 đầu ra bể lọc sinh học F : Chuẩn số : F = 4.0 6.0 q KBH vl ×× = 4.0 6.0 50 251.0102 ×× = 0.418 KT = 0.2 x 1.047 T –20 = 0.2 x 1.047(25 - 20) = 0.251 T (oC): Nhiệt độ nước thải, T = 25oC Hvl : Chiều cao lớp vật liệu lọc, Hvl = 1.5 - 2m, Chọn Hvl = 2m B: Lưu lượng đơn vị của không khí: 8 – 12 (m3 không khí /m3 nước thải). Chọn B = 10 (m3 không khí /m3 nước thải) q: Tải trọng thuỷ lực (20-80 m3/m2.ng), chọn q = 50 (m3/m2.ng) α, β: Phụ thuộc vào qđơnvị của không khí và chuẩn số F. Chọn α = 1.51, β = 0 B F α β 8 ≤ 0.662 ≤ 0.662 1.51 0.47 0 0.69 10 ≤ 0.85 ≤ 0.85 1.2 0.4 0.13 0.83 12 ≤ 1.06 ≤ 1.06 1.1 0.2 0.19 1.15 βα += F S S 100 => S = βα +F S 10 0 = 662.051.110 190 × = 19 mg/l - Thể tích bể lọc sinh học: Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 109 ( ) NO QSSW Ngày TB×−= 0 Trong đó: So : Nồng độ BOD5 đầu vào bể lọc sinh học, So = 190 mg/l S : Nồng độ BOD5 đầu ra bể lọc sinh học, S = 13.45 mg/l Ngày TBQ : Lưu lượng trung bình ngày đêm, Ngày TBQ = 1200 m3/ngàyđêm NO : Năng lực oxy hóa của bể lọc, NO = 550 gO2/m3.ngàyđêm (Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết) ( ) 550 120019190 ×−=W = 373 m3 - Diện tích hữu ích của bể lọc sinh học: nH WF vl × = Trong đó: n : So ngăn của bể lọc sinh học. Chọn n = 1 12 373 ×=F = 186.5 m 2 Chọn chiều dài của bể D = 31m, chiều rộng R = 6m - Chiều cao phần đáy h1 = 0.5 m - Chiều cao lớp vật liệu Hvl = 2 m - Chiều cao dành cho vật liệu dãn nở h2 = 1 m - Chiều cao phần chứa nước rửa h3 = 1 m - Chiều cao bảo vệ hbv = 0.5 m Tổng chiều cao bể lọc: H = Hvl + h1 + h2 + h3 + hbv = 2 + 0.5 + 1 + 1 + 0.5 = 5 m * Lượng khí cần thiết - Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể điều hòa: h k QBL max×= Trong đó: B: Lưu lượng đơn vị của không khí: 8 –12 (m3 không khí /m3 nước thải). Chọn B = 10 (m3 không khí /m3 nước thải) hQmax : Lưu lượng giờ lớn nhất, hQmax = 83 m3/h 8310×=kL = 830 m3/h Chọn hệ thống cung cấp khí bằng ống thép, phân phối khí bằng đĩa sục khí, được phân bố dọc theo chiều dài bể cách nhau 1m. Như vậy có tất cả 30 ống. - Lưu lượng khí trong mỗi ống: qống = 10 830 10 =khíL = 83 m3/h Trong đó: Vận tốc khí trong ống 10 – 15 m/s. Chọn vống = 10 m/s - Đường kính ống chính: 360010 8304 3600 4 ×× ×=×× ×= ππ ông khí ông v LD = 0.171 m = 171 mm Chọn ống chính Dống =φ 168 mm. Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 110 - Đường kính ống nhánh: 360010 834 3600 4 ×× ×=×× ×= ππ ông ông ông v q d = 0.54 m = 54 mm Chọn ống phân phối khí có dống =φ 60 mm. - Chọn dạng đĩa xốp: Đường kính : d = 300 mm Diện tích bề mặt : f = 0.07 m2 Cường độ khí 200 l/phút.đĩa = 3.33 l/s - Số lượng đĩa phân phối trong bể : Đ = 33.3 kL = 360033.3 1000830 × × = 69.23 => Số lượng đĩa: chọn Đ = 90 đĩa - Bố trí hệ thống sục khí: Chiều rộng :B = 6 m Chiều dài : D = 31 m Số lượng đĩa 90 đĩa chia làm 30 hàng, mỗi hàng 3 điã được phân bố đều cách mặt sàn của bể 1x2 m, cách mặt sàn 0.2 m - Xác định công suất thổi khí: ( ) n LpW khí× ×−×= 102 134400 29.0 Trong đó: Lkhí: Lưu lượng khí cần cung cấp. Lkhí = 0.23 (m3/s) n: Hiệu suất máy bơm: Chọn n = 75% p: Ap lực của không khí nén 33.10 4.533.10 33.10 33.10 +=+= dHp = 1.52 (atm) Trong đó: Hd = hd + hc + hf + H hd: Tổn thất do ma sát hc: Tổn thất cục bộ ống hd + hc ≤ 0.4 ⇒Chọn hd + hc = 0.4 hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối khí. hf ≤ 0.5⇒Chọn hf = 0.5 H: Chiều cao hữu ích của bể, H = 4.5 m ⇒Hd = 0.4 + 0.5 + 4.5 = 5.4 m Vậy công suất thổi khí là: ( ) 75.0102 23.0152.134400 29.0 × ×−×=W = 13.35 (KW/h) - Công suất thực của máy thổi khí: Ntt = 1.2 x W = 1.2 x 13.35 = 16 KW/h Vậy chọn 2 máy thổi khí có công suất 18 KW / h. Hai máy chạy luân phiên nhau cung cấp khí cho 2 bể điều hòa và bể lọc sinh học Tóm tắt kích thước bể lọc sinh học: Ký hiệu Kích thước D x R x (H + hbv) 31m x 6m x (4.5m + 0.5) Công suất máy sục khí(W) 13.35 KW/h Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 111 Bài tập ví dụ áp dụng 2. Tính bể lọc sinh học nhỏ giọt  Tính toán theo tải trọng thủy lực:  Xác định hệ số K: 3,16 120 3,1956 === t a L L K Trong đó: La : Lượng NOS20 trước khi đưa vào bể Biophin; Lt : Lượng NOS20 cần đạt sau xử lý tại bể. Chọn tải trọng thủy lực q0 = 20 m3/m2.ngđ Với lý do: Không tuần hoàn nước thải; Lượng không khí cấp vào nhỏ; Chiều cao công trình nhỏ; Diện tích công trình nhỏ. Ta chọn các số liệu như sau:  B = 8 m3/m2.ngđ  H = 3,5 m Với lưu lượng không khí đưa vào bể B = 8 m3/m2 nước thải Khi chiều cao công tác bể: H = 3,5 m; (tra bảng 7.5 Giáo trình xử lý nước thải ĐHXD, 1975) ta có hệ số K1 = 18,05 > K = 16,3 nên không cần tuần hoàn nước thải.  Diện tích bể Biophin: 43,149 20 6,2988 0 === q Q F tb ngd m2 Trong đó: tb ngdQ : Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm; q0 : Tải trọng thủy lực.  Thể tích của bể: 5235,343,149 ≈×=×= HFW m3 Chọn số bể n = 4  Diện tích mặt bằng một bể: 36,37 4 43,149 4 === Ff m2  Đường kính bể: 9,6 14,3 36,3744 =×== π fD m  Chiều cao xây dựng bể Biophin: 05,65,025,014,05,354321 =++++=+++++= hhhhhHH ctxd m Trong đó: Hct : Chiều sâu của lớp vật liệu lọc, Hct = 3,5 m; Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 112 h1 : Chiều sâu từ mặt nước trong bể đến lớp vật liệu lọc, h1 = 0,4 m; h2 : Chiều sâu không gian giữ sàn để vật liệu lọc và nền, h2 = 1 m; h3 : Độ sâu của máng thu nước chính, h3 = 0,25 m; h4 : Độ sâu của phần móng, h4 = 0,5 m; h5 : Chiều cao bảo vệ (từ mặt nước đến thành bể), h5 = 0,5 m. Cấu tạo của lớp vật liệu lọc gồm: Sỏi với cỡ đường kính hạt là 5 mm; Lớp lát sàn đỡ vật liệu lọc 0,2 m; Dùng sỏi với cỡ đường kính ≥ 6 - 10 mm.  Tính toán hệ thống tưới phản lực: Bể Biophin thiết kế dạng hình tròn, phân phối nước bằng hệ thống tưới phản lực với các cánh tưới đặt cách lớp vật liệu lọc 0,2 m.  Lưu lượng tính toán nước thải trên 1 bể Biophin cao tải: 86,16 4 45,67.max === n Qq s L/s  Đường kính hệ thống tưới: 7,62,09,62,0 =−=−= bt DD m Trong đó: 0,2 là khoảng cách giữa đầu ống tưới tới thành bể  Chọn 4 ống phân phối trong hệ thống tưới đường kính mỗi ống tưới được xác định theo công thức: 16,0 8,014,34 067,04 ..4 .4 =×× ×== νπ qD m, chọn D = 200 mm Trong đó: v : Vận tốc chuyển động của nước trong ống; v≤ 1 m/s, chọn v = 0,8 m/s.  Số lỗ trên mỗi ống tưới: 42 6700 8011 1 8011 1 22 ≈ ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ −− = ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ −− = tD m lỗ  Khoảng cách từ mỗi lỗ đến trục ống đứng là: m iDr ti ×= 2 Trong đó: i là số thứ tự của lỗ kể từ trục cách tưới: 517 42 1 2 6700 ≈×=ir mm 731 42 2 2 6700 ≈×=ir mm  Số vòng quay của hệ thống trong: 62,3215,4 67001242 108,34108,34 2 6 02 1 6 =×× ×=×× ×= q Ddm n t vòng/phút Trong đó: Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 113 d1 : Đường kính lỗ trên ống tưới d = 12 mm (theo Điều 6.14-20 TCXD-51-84); q0 : Lưu lượng mỗi ống tưới, q0 = 215,44 86,16 = L/s  Áp lực cần thiết của hệ thống tưới: ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ +−= 324 0 6 24 1 6 2 0 10. .29410.81 . 10.256 K D dmd qh t 13,240 10.300 6700294 200 10.81 4212 10.256215,4 34 6 24 6 2 =⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ×+−×=h mm = 0,24 m Trong đó: k : Môđun lưu lượng lấy theo bảng: k = 300 (Tra bảng 7.5, Giáo trình xử lý nước thải ĐHXD, 1974) Ta có h= 0,24 m > 0,2 m ⇒ thỏa mãn áp lực yêu cầu để hệ thống tưới phản lực hoạt động được. 4.2.2. Bể Aerotank 4.2.2.1- Động học của qúa trình xử lý sinh học Để quá trình xử lý bằng PP sinh học xảy ra tốt thì cần thiết phải tạo điều kiện pH, nhiệt độ, …. Lúc đó quá trình xử lý sẽ xảy ra.: a/ Tăng trưởng TB: Tốc độ tăng trưởng có thể biểu diễn rt = μ.X = dxdt = μ.x (1) Với: + rt: tốc độ tăng trưởng của VK.(g/m3.s) + μ: tốc độ tăng trưởng riêng 1/s. + X: nồng độ bùn hoạt tính (g/m3) b/ Chất nền- giới hạn tăng trưởng Trong quá trình sinh trưởng chất nền (BOD) cấp liên tục Æ quá trình tăng trưởng tuân theo định luật: μ = μm S Ks + S (2) Với: + μm: tốc độ tăng trưởng riêng max. + S: nồng độ chất nền trong nước thải ở thời điểm tăng trưởng bị hạn chế (lúc số lượng chất nền chỉ có giới hạn).(nồng độ còn lại trong nước thải) + Ks: hằng số bán tốc độ (nói lên sự ảnh hưởng của nồng độ chất nền ở thời điểm: μ = μmax2 Từ (1) và (2) Æ rt = μm.X.SKs + S (3) c/ Sự tăng trưởng TB và sử dụng chất nền Chất nền Các TB mới Hấp thụ chất nền Chất VC và HC ổn định Oxy hoá Tiếp tục Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 114 Æ Quan hệ giữa tốc độ tăng trưởng và lượng chất nền được sử dụng: rt = -Y.rd (4) Với: + rd: tốc độ sử dụng chất nền (g/m3.s). + Y: hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại (mg/mg). Từ (3) và (4) Æ rd = μm.X.SY(Ks + S) = K.X.S Ks + S (Đặt K = μm Y ) (5) d/ Ảnh hưởng hô hấp nội bào Sự giảm khối lượng của các TBào do chết và tăng trưởng chậm tỷ lệ với lượng vi sinh có trong nước thải và gọi là phân huỷ nội bào (endogenous decay). rd = -Kd.X Với: + rd: (do phân hủy nội bào) sử dụng chất nền. + Kd:hệ số phân huỷ nội bào + X: nồng độ bùn hoạt tính. Do đó, tốc độ tăng trưởng thực: rt’ = μm.X.S Ks + S - Kd.X = ( μm.S Ks + S - Kd).X Hay rt’= -Yrd – Kd.X Æ Tốc độ tăng trưởng riêng thực: μ’ = μm. SKs + S - Kd - Tốc độ tăng sinh khối (bùn hoạt tính): yb = rt' rd 4.2.2.2- Nguyên lý làm việc của bể Aerotank 9 Bể A được đưa ra và nghiên cứu rất lâu (từ 1887-1914 áp dụng). 9 Bể A là công trình XL sinh học sử dụng bùn hoạt tính (đó là loại bùn xốp chứa nhiều VS có khả năng oxy hoá các chất hữu cơ). 9 Thực chất quá trình xử lý nước thải bằng bể A vẫn qua 3 giai đoạn: + Giai đoạn 1: Tốc độ xoxy hoá xác định bằng tốc độ tiêu thụ oxy. + Giai đoạn 2: Bùn hoạt tính khôi phục khả năng oxy hoá, đồng thời oxy hoá tiếp những chất HC chậm oxy hoá. + Giai đoạn 3: Giai đoạn nitơ hoá và các muối amôn. 9 Khi sử dụng bể A phải có hệ thống cấp khí (hình vẽ theo tài liệu). 4.2.2.3- Phân loại bể Aerotant a/ Theo nguyên lý làm việc 9 Bể A thông thường: công suất lớn + Bể A xử lý sinh hoá không hoàn toàn (BOD20 ra ~ 60-80 mg/l) + Bể A xử lý sinh hoá hoàn toàn (BOD20 ra ~ 15-20). Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 115 9 Bể A sức chứa cao: BOD20 > 500 mg/l. b/ Phân loại theo sơ đồ công nghệ 9 A 1 bậc 9 A 2 bậc c/ Cấu trúc dòng chảy 9 A đẩy 9 A trộn 9 A kiểu hỗn hợp. d/ Theo PP làm thoáng 9 Bằng khí nén 9 Khuấy cơ học 9 Thoáng kết hợp 9 Quạt gió 4.2.2.4- Các dạng sơ đồ bể A  Sơ đồ 1 (áp dụng rộng rãi) - A một bậc, không có ngăn phục hồi bùn - Thiết bị và quản lý đơn giản A Lắng II Cặn dư Bùn hoạt tính Nước vào Bùn hoạt tính tuần hoàn Không khí Nước ra Nứơc từ bể lắng lần thứ nhất Không khí Bùn hoạt tính tuần hoàn Nước ra khỏi bể Bùn hoạt tính tuần hoàn Không khí Nước raNước từ bể lắng lần thứ nhất Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 116 MO HÌNH THÍ NGHIEÄM BUØN HOAÏT TÍNH VI II IV IV IV III IV V IV I  Sơ đồ 2  Sơ đồ 3: 4.2.2.5- Tính toán bể a. Xác định công thức và xác định động học (nhắc lại ảnh hưởng của phân huỷ nội bào) Æ rt’= -Yrd – Kd.X Æ Tốc độ tăng trưởng riêng thực: μ’ = μm. SKs + S - Kd Æ Tốc độ tăng sinh khối: yb = rt' rd b. Lập các mô hình tính toán bể Aerotank, PƯ hiếu khí + Mô hình mô phỏng hồ (hình vẽ) + Thiết lập CT tính toán các thông số động học 9 K, Ks - Ta có: rd = μm.X.S Y(Ks + S) = K.X.S Ks + S (Đặt K = μm Y ) (theo 5) A Lắng II Bùn dư B.htínhh Ngăn phục hồi A.1 Lắng II (1) Xả sự cố A.2 Lắng II (2) Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 117 - Mặc khác rd (Tỷ lệ lượng chất nền mất trong một đơn vị thời gian : hệ số phân hủy nội bào): rd = QV SSSS T S −=−=Δ Δ 00 θ (6) Từ 5 và 6 Æ K.X.SKs + S = θ SS −0 Hay SS X −0 θ = KS SK s + Hoặc SS X −0 θ = KSK K s 11. + - Vẽ đường thẳng hồi quy tuyến tính quan hệ giữa Xθ/ (S0 – S) và 1/S Từ đó ta có : y= ax + b ⎪⎪⎩ ⎪⎪⎨ ⎧ =⇒= =⇒= ⇒ KaKa K K b K K b S S . 11 9 Kd và Y − Xo: lượng bùn hoạt tính trong nước thải. − So: chất nền trong nước thải. − Qv: lưu lượng nước thải vào. − QT: lưu lượng bùn. − X: nồng độ bùn sau khi hoà trộn. − S: nồng độ còn lại sau khi ra khỏi bể (nồng độ chất nền). − Qr: lượng nước sau khi ra nguồn − Xr: nồng độ bùn hoạt tính trong nước đã lắng (ra khỏi bể ) − XT: bùn hoạt tính lắng xuống tuần − θ: thời gian lưu nước. − θc: tuổi bùn (thời gian lưu bùn). − dxdt : tốc độ thay đổi nồng độ bùn hoạt tính. − V: thể tích bể. − rt’: tốc độ tăng trưởng thực của bùn hoạt tính trong thời gian. Æ Các PT cân bằng: Lượng bùn trong bể = Lượng bùn đi vào – Lượng bùn xả ra + Lượng bùn tăng lên trong bể sau thời gian lưu nước. Æ dxdt .V = Qv.Xo – (Qxả.XT + Qr.Xr) + V(rt’) Giải phương trình vi phân trên khi : X0 = 0 , ổn định ; dx/dt = 0; rt’= -Yrd – Kd.X Ta được Qxả.XT + Qr.Xr V.X = Y rd X - Kd (Trong đó : X XQXQ rrTxa + : lượng bùn thực XthựcÆ nghĩa là Cθ 1 = V X thuc Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 118 Do đó: Cθ 1 = Y rd X - Kd (*) Mặc khác : rd = QV SSSS T S −=−=Δ Δ 00 θ thế vào * ta được : Cθ 1 = dKX SS Y −−θ )( 0 - Vẽ đường thẳng hồi quy tuyến tính quan hệ giữa thông số (S0 - S)/ (θ.X) và 1/θc Từ đó ta có dạng: y = ax + b Æ Kd = b Y = a + Thiết lập công thức tính thể tích bể Aerotank Cách 1 Từ phương trình Cθ 1 = dKX SSY −−θ )( 0 Kết hợp : θ 1= V Q Ta được : Cθ 1 = dKVX SSYQ −− )( 0 Æ V = Q.Y.(So - S)θc X(1 + Kd. θc) Cách 2 + rd: Tốc độ sử dụng chất nền rd = - Qv V (So – S) = - So - S θ + Đặt: ρ = rdX : Tốc độ sử dụng chất nền tính cho 1 đơn vị khối lượng (g) bùn hoạt tính/đơn vị thời gian. ρ = rdX = Q V So - S X Æ V = Q(So - S) ρX Ngoài ra:  Chỉ số quan trọng: lượng chất nền/khối lượng bùn hoạt tính ( FM ). Với: + F: food Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 119 + M: microorganism ratio Æ FM = So θX - Lưu ý: khi chọn lựa các thông số cần lưu ý:  So ≤ 100: X ≤ 1500 mg/l  So = 100-150: X ≤1000 mg/l  So = 150-200: X ≤ 2800 mg/l  So > 200: X = 2800-4000 mg/l  Độ tro: Z = 0,3 c. Tính toán thiết kế + Các thông số đầu vào QNT, So, f = BOD5 COD , t, Sra, CODra, SS, Xo, % cặn HC(= a), X, Z, Xtuần hoàn, Y, θc + Xác định hiệu quả xử lý: - Lượng cặn HC trong nước thải ra khỏi bể lắng: a.BOD5 ra = b. - Lượng cặn HC theo COD: 1,42.b.(1 –z) = c (1,42: mg O2 sdụng/md TBào phân huỷ) - Lượng BOD5 trong cặn ra khỏi bể: f.c = d - Lượng BOD5 hoà tan khỏi bể lắng: c = BOD5 cho phép – d  Hiệu quả xử lý theo COD: E = CODvào - (CODra - c) CODvào  Hiệu quả xử lý theo BOD5: E = BOD5 vào - d BOD5 vào  Hiệu quả xử lý BOD toàn bộ E = BODvào - BODra BODvào + Thể tích bể V = Q.Y.(So - S)θc X(1 + Kd. θc) (m 3) + Thời gian lưu nước θ = VQ + Lượng bùn HC lơ lửng khi sử dụng BOD5: - Tốc độ tăng trưởng của bùn: Yb = dc xK Y θ+1 (1/ngày) - Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong ngày: Px = Yb.Q.(So - S) (kg/ngày) - Tổng lượng cặn lưu lượng sinh ra (tổng bùn dư): Px1 = Px 1 - z - Lượng cặn dư hằng ngày xả ra: Pxả = Px1 – Pra (Pra = Q.SSra.10-3) - Lưu lượng xả bùn: Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 120 Qxả = V.X - Qr.Xr. θc XT.θc Với: + Qr = Qv + XT = (1-z)Xbùn + Xr = (1-z).c (mg/l) + Thời gian tích luỹ cặn (tuần hoàn toàn bộ) không xả cặn ban đầu T = V.Xb Px (ngày) ( Tthực = (3-4)T) + Sau khi hệ thống hoạt động ổn định thì lượng bùn HC xả ra hằng ngày B = Qxả.Xb (kg/ngày) - Cặn bay hơi: B’ = (1-z).B. - Cặn bay hơi trong nước đã xử lý đi ra khỏi bể: B’’ = Qr.Xr - Tổng cặn HC sinh ra: B’ + B’’ = Px + Xác định lưu lượng tuần hoàn: Qr QT Qr = X XT - X Giải ra tìm QT + Tỷ lệ F/M F/M = So θ.X + Lượng khí cần thiết - Lượng oxy cần thiết: OCo = Q(So - S) 1000.f - 1.42Px + 4.57(No - N) 1000 (kg/ngày) Với: + No: tổng nitơ ban đầu (sau khi bổ sung dinh dưỡng) + N: tổng nitơ ra (5-6 mg/l) - Lượng oxy thực tế: OCt = OCo + Cs Cs + C . 1 1.024(T - 20) . 1 α (kg/ngày) Với: + Cs: oxy bão hoà trong nước (9,08 mg/l). + C: lượng oxy cần duy trì trong bể (2-3 mg/l) + α: 0,6-0,94. + OCTB = OCt/24 (kg/h) + OCt max = 1,5.OCt TB + OCt min = 0,8.OCt TB + Tính lượng không khí cần thiết: Ok = OCt OU fan toàn (f = 1,5) Với: + OU: công suất hoà tan thiết bị: OU = Ou.h Trong đó: Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 121  Ou: phụ thuộc hệ thống phân phối khí (g O2/m3.m)  h: độ ngập nước (< hbể) Ok thực tế = 2Ok + Áp lực khí máy nén Hd = hd + hc + hf + H Với:  hd: do ma sát.  hf: qua thiết bị phân phối (<= 0,5 m).  hc: tổn thất cục bộ ống (hd + hc <= 0,4 m).  H: chiều cao hữu ích của bể. + Áp lực khí: p = 10.33 + Hd 10.33 (atm) + Công suất máy nén: N = 34400(P0.29 -1).q 102.η Với:  q: tính chất khí (cường độ máy):1.18 + Chọn kích thước, bố trí phân phối khí Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 122 Ví dụ áp dụng 1 :  Lưu lượng nước thải : 1500m3/ngày đêm.  Lượng BOD5 đầu vào (sau xử lý keo tụ ) (giảm 60%) : )/(2,305 100 40763 lmgx =  Tỷ lệ BOD5/COD = 305,2/460 = 0,66  Nhiệt độ nước thải t=300C  Nước xử lý xong đạt tiêu chuẩn BOD ≤ 50mg/l (30 mg/l).  Nước xử lý xong đạt tiêu chuẩn COD U 100 mg/l (70 mg/l).  Hàm lượng cặn lơ lửng 50 mg/l gồm 65% là cặn hửu cơ.  Lượng bùn hoạt tính trong nước thải ở đầu vào bể X0=0. Thông số vận hành như sau : 1. Nồngđộ bùn hoạt tính trong bể : X=3000 mg/l (cặn bay hơi). 2. Độ tro của cặn Z=0,3-nồng độ cặn lắng ở đáy bể lắng đợt 2 và cũng là nồng độ cặn tuần hoàn 10.000mg/l. 3. Thời gian lưu của bùn hoạt tính (tuổi của cặn) trong công trình cθ =10 ngày. 4. Chế độ xáo trộn hoàn toàn. 5. Giá trị của thông số động học : Y = 0,46. 6. Độ tro của cặn hữu cơ lơ lửng ra khỏi bể lắng là : 0,3 (70% lượng cặn bay hơi) 7. Nước thải điều chỉnh sao cho : - BOD5 : N : P = 100 : 5 :1 a. Xác định hiệu quả xử lý : Lượng cặn hữu cơ trong nước ra khỏi bể lắng (phần cặn sinh học dễ bị phân hủy là) : 65% x 50 = 32,5 mg/l Lượng cặn hửu cơ tính theo COD : 1.42 x 32.5 x 0.7 = 32.305 (mg/l) Lượng BOD5 có trong cặn ra khỏi bể lắng : 0,66 x 32,305 = 21.3213 (mg/l) Lượng BOD5 hòa tan ra khỏi bể lắng bằng tổng BOD5 cho phép ở đầu ra trừ lượng BOD5 có trong cặn lơ lửng : 30 – 21.3213 = 8.6787(mg/l) Hiệu quả xử lý COD : %8,91 460 32,305) - (70 -460 ==E Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan. Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 123 %15,97100 2,305 6787,82,305 =−= xE Hiệu quả xử lý BOD toàn bộ. %2.90100 2,305 302,305 =−= xE b.Thể tích bể Aerotank tính theo công thức ta có : Thời gian nước lưu lại trong bể : ( ) ( )ngayhx Q V 284,082,624 1500 25,426 ====θ c.Lượng bùn hữu cơ lơ lửng sinh ra khi khử BOD5 đến 97,15% : Tốc độ tăng trưởng của bùn tính theo công thức: 2875,0 06,0101 46,0 1 =+=+= xkx YY dc b θ Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong một ngày: Px = Yb x Q (So-S) = 0,2875 x 1500 x (305,2 – 8,6787) =127874,8106 g = 127,875 (kg/ngày). Tổng cặn lơ lửng sinh ra theo độ tro của cặn z = 0,3 ( )ngaykg Z P P xx /68,1827,0 875,127 11 ==−= . Lượng cặn dư hàng ngày phải xả đi Pxã = Px1 – Q x 50 x 10-3 =182,68 – 1500 x 50 x 10-3 =107,68 (kg/ngày) Tính lưu lượng xã bùn Qxã theo công thức: rrTxa XxQXxQ XxV +=θ (Giáo trình tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai). Suy ra: ( )ngaym x xxx xX XxQXxVQ CCT xaxar xa /4.13393.137000 1075.221500300025.426 3==−=−= θθ θ )(25,426 4800 97,2045996 )1006,01(3000 )6787,82,305(1046,0500.1 )1( )( 30 m x xxx xKX SSxYxQV cd c ==+ −=+ −= θ θ Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 124 Trong đó:  V :Thể tích =426,25(m3)  QR =QV =1500 (m3/ngày)  X =3000 (mg/l)  θc =10 ngày  Xt = 0.7 x 10.000 =7000 (mg/l)  Xr =32.5 x 0.7 =22075 (0,7 là tỉ lệ lượng cặn bay hơi trong tổng số cặn hửu cơ , cặn không tro). d.Thời gian tích lũy cặn (Tuần hoàn toàn bộ) không xã cặn ban đầu: ngayx P XxVT x 33.33 8106.127874 1000025.426 === Thực tế sẽ dài hơn 3-4 lần vì khi nồng độ bùn chưa đủ trong hiệu qủa xử lý ở thời gian đầu sẽ thấp và lượng bùn sinh ra ít hơn Px e. Sau khi hệ thống hoạt động ổn định thì lượng bùn hữu cơ xã ra hằng ngày: B = Qxã x 10.000 g/m3=13,4 x 10.000=134000 g/ngày =134 kg/ngày. Trong đó cặn bay hơi: B’ = 0,7 x134 = 93,8 kg Cặn bay hơi trong nước đã xử lý đi ra khỏi bể QR x XR B”= 1500 x 22.75 x 10-3= 34,125 (kg/ngày) Tổng cặn hửu cơ sinh ra: B’ + B” = 93,8 + 34,125 = 127,925 kg = 128 kg = Px . f. Xác định lưu lượng tuần hoàn :QT . Để nồng độ bùn trong bể luôn giữ giá trị: X =3000 mg/l Ta có: 75,0 30007000 3000 =−=−= XX X Q Q TV T QT =0,75x 1500 = 1125 (m3/ngày) g. Tỷ số F/M: ( ) ngaybunmg mgBOD lmgx lBODmg Xx S M F . 358,0 /3000284,0 /2,305 50 ===θ h. Tính lượng khí cần thiết: Tính lượng ôxy cần thiết theo công thức: ( ) ( )( )ngaykgNNP f SSQ OC Ox O O /1000 57,4 42,1 1000 −+−−= Trong đó:  Q = 1500 m3/ ngày  So = 305,2 mg/l .  S = 8,6787 mg/l  No= Tổng hàm lượng N đầu vào :15,26 (mg/l) (sau khi bổ sung dinh dưỡng)  N = Tổng hàm lượng đầu ra : 5 (mg/l) (tiêu chuẩn là 6 mg/l).  PX = 127,875 (mg/ ngày)  f =BOD/COD =0,66 Vậy: Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 125 ( ) ( ) ( )ngaykgx x OCO /4.4921000 526.1557,4875.12742,1 66.01000 6787.82.3051500 =−+−−= Lượng ôxy thực tế cần theo công thức: ( )ngaykgxx CC CxOCOC T s s ot / 1 024.1 1 )20( α−−= Trong đó :  Cs: Lượng ôxy bão hòa trong nước 9.08 mg/l.  C: Lượng ôxy cần duy trì trong bể 2 mg/l.  α: hệ số từ 0.6 – 0.94 . Chọn 0.7. Vậy ( )ngaykgxxxOCt /4.7137.0 1 024.1 1 208.9 08.94.492 )2030( =−= − OCttrung bình = 29.7 (kg O2/h). OCtmax = 29.7 x 1.5 = 44.55 (kgO2/h). OCtmin = 29.7 x 0.8 = 23.97 (kg O2/h). i. Tính lượng không khí cần thiết. Chọn hệ thống phân phối bọt khí nhỏ, tra bảng 7.1 ( Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai). Ta có Ou = 7gO2/m3.m. Bể sâu h1 = 3.5 m; độ ngập nước h = 3m Công suất hòa tan thiết bị. OU = Ou x h = 7 x 3 = 21 gO2/m3. Lượng không khí cần thiết . )./(59.0)/(509575.1 1021 4.713 33 3 smngaymxx fx OU OCO tk ==== − Trong đó:  OCt : Lượng ôxy thực tế cần.  OU : Công suất hòa tan thiết bị.  f : Hệ số an toàn. Chọn 1.5. Qktb = 2123.2 m3/h. Qkmax = 1.5 x 3184.8 m3/h. Qkmin = 0.8 x 1698.56 m3/h. Lượng không khí cần thiết để chọn máy nén khí : 2 x 0,59 = 1.18 (m3/s). k. Tính áp lực khí máy nén: Vận tốc khí thoát ra khỏi khe hở :5-10 m/s. Ap lực cần thiết cho hệ thống ống khí nén xác định theo công thức : Hd = hd + hc + hf + H. Trong đó :  hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn (m).  hc : Tổn thất qua thiết bị phân phối (m).  hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối (m). Giá trị này không vượt quá 0.5m.  H: chiều cao hữu ích của bể. 3m. Tổng tổn thất hd và hc không vượt quá 0.4 m. Vậy áp lực cần thiết là : Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 126 Hd = 0.4 + 0.5 + 3 = 3.9 m. Ap lực không khí : ( ) .38.1 33.10 33.10 amtHP d =+= Công suất máy nén : ( ) ( ) )(27.41 8.0102 18.1138.134400 102 134400 29.029.0 KW x xx nx qxPxN =−=−= Số ống phân phối D100 dài 1m tính theo cường độ cho phép q của mỗi ống : ).(4.147 36006 108.3184 3 max max max ongx x q QNq === ).(157 36003 1056.1698 3 min min min ongx x q QNq === l. Chọn kích thước bể và ống phân phối khí. Ống phân phối khí bố trí dọc thành bể. Chiều rộng một hành lang: B = h = 3 m. Chiều dài hành lang. ).(6.31 5.43 25.426 1 m xbxh V b FL ==== Trong bể bố trí 3 hành lang. Do đó kích thước bể là : D x R = 16 x 9. Dòng chảy trong bể là dòng chảy điều, chiều dài giàn ống xương cá: L = 2 x (16 – 3 ) = 26 m. Khoảng cánh giữa các ống trong hệ phân phối : ).(165.0 157 26 min m N Ll q === 3000 3000 3000 16000 3000 Cấp khí Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 127 Cường độ thổi gió: )./(55.119 25.426 50957 23 ngaymmq == Chỉ tiêu gió: ).1/(56.114 10)6787.82.305(1500 50957 10)( 5 3 33 kgBODkhimxxxSSxQ Oa o k =−=−= −− Ví dụ áp dụng 2 .Tính Bể Aerotank với các thông số thiết kế: + Lưu lượng nước thải: Qtb-ngđ = 150 (m3/ngàyđêm) + Nhiệt độ nước thải: t = 25oC + Hàm lượng BOD5 đầu vào = hàm lượng BOD5 đầu ra của bể lắng I So = 637 (mg/l) + Hàm lượng COD đầu vào = hàm lượng COD đầu ra của bể lắng I. CODvào = 1160 (mg/l) + Cặn lơ lửng: SSvào = 230 (mg/l) Đầu ra: Nước thải sau xử lý đạt TCVN 6980 - 2001 + BOD5 đầu ra = S < 40 (mg/l), Chọn BOD5 đầu ra = 20 (mg/l) + COD đầu ra < 70 (mg/l), chọn COD ra = 50 (mg/l) + Cặn lơ lửng: SSra < 50 (mg/l), Chọn SSra = 30 (mg/l) - Các thông số vận hành: + Cặn hữu cơ, a = 75%. + Độ tro z = 0,3 (Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải- Trịnh Xuân Lai) + Lượng bùn hoạt tính trong nước thải ở đầu vào bể, Xo= 0. + Nồng độ bùn hoạt tính, X = 2500 ÷ 4000 mg/l, chọn X = 3000 (mg/l) + Lượng bùn hoạt tính tuàn hoàn là nồng độ cặn lắn ở đáy bể lắng 2, XT = 8000 (mg/l) + Chế độ xáo trộn hoàn toàn. + Thời gian lưu bùn trong công trình, θc = 5÷15 ngày, chọn θc = 10 ngày + Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0.06 ngày-1 + Hệ số sản lượng bùn Y = 0,4 ÷ 0,8 mg VSS/mg BOD5, chọn Y = 0,6 mg VSS/mg BOD5 1. Xác định hiệu quả xử lý - Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 : %86,96%100 637 20637 =×−=E - Hiệu quả xử lý COD: %69,95%100 1160 501160 =×−=E 2. Kích thước bể Aerotank - Thể tích bể: V= * * ( ) * (1 * ) c o d c Q Y S S X K θ θ − + = )10*06,01(*3000 )20637(*10*6,0*150 + − ≈ 116 (m3) Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải: Q = 150 (m3/ngàyđêm) Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 128 Y: Hệ số sản lượng bùn Y = 0,6 mg VSS/mg BOD5 S0: Hàm lượng BOD5 nước thải đầu vào, S0 = 637 (mg/l) S: Hàm lượng BOD5 nước thải đầu ra, S = 40 (mg/l) X: Nồng độ bùn hoạt tính, X = 3000 (mg/l) Kd: Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,06 ngày-1 θc : Thời gian lưu bùn trong công trình, θc = 10 ngày - Chọn chiều cao bể: H = Hi + Hbv = 3 + 0,5 = 3,5 (m) Trong đó: Hi: Chiều cao hữu ích, chọn Hi = 3 (m) Hbv: Chiều cao bảo vệ, chọn Hbv = 0.5 (m) - Diện tích mặt bằng bể: F = V Hi = 3 116 = 38,67≈ 39 (m2) - Chọn chiều rộng bể: B = 5 (m) - Chiều dài bể: D = 7,8 (m) - Thể tích thực của bể: Vt = D * B * H = 7,8 * 5 * 3,5 = 136,5 (m3) 3. Thời gian lưu nước: θ = ngay tbQ V = 150 116 = 0,773 ngày = 18,55 (h) 4. Tính toán lượng bùn dư thải bỏ mỗi ngày - Tốc độ tăng trưởng của bùn tính theo công thức: 375,0 06,0*101 6,0 *1 =+=+= dcb K YY θ - Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5: Px = Q 3*( )* 150*(637 20)*0,375*10o bS S Y −− = − = 34,7 (kg/ngàyđêm) - Tổng lượng cặn sinh ra trong 1 ngày: 1 34, 7 49, 6 1 1 0, 3 x x PP z = = =− − (kg/ngày) - Lượng cặn dư xả ra hàng ngày: raxxa PPP −= 1 Với: Pra = SSra * Q = 30 * 10-3 * 150 = 4,5 (kg/ngày) → Pxả = 49,6 – 4,5 = 45,1 (kg/ngày) - Lưu lượng bùn xả (nồng độ bùn hoạt tính trong nước ra khỏi bể lắng) Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 129 Qxả = * * * 116 * 3000 150 * 22, 5 *10 5, 6 * 5600 *10 ra ra c T c V X Q X X θ θ − −= = (m3/ngày) Trong đó: XT: Nồng độ bùn hoạt tính trong dòng tuần hoàn (cặn không

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfXử lý nước thải bắng phương pháp sinh học.pdf