Sử dụng 12 bể , 6 bể trong giai đoạn làm đầy, thì 4 bể còn lại trong giai đoạn thổi khí, lắng, xả nước và nghỉ ngơi
Thuyết Minh Đố Án Môn Học Xử Lý Nước Thải Chương 5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ THEO PHƯƠNG ÁN 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ BÙN HOẠT TÍNH HIẾU KHÍ DẠNG MẺ 1 (SBR) Đặt tính nước thải đi vào bể SBR được trình bày trong Bảng 5.1 Bảng 5.1 Thành phần nước thải đi vào bể SBR . Thông số tính toán Giá trị (g/m 3 ) BOD 140 sBOD 70 COD 264 sCOD 120 rbCOD 80 TSS 140 VSS 120 TKN 30 N-NH 4 30 P 10 1 Quá trình tính toán và các thông số thiết kế theo Metcalf & Eddy, 2004, Wastewater Engineering Treatment & Reuse 4-1 SVTH: Trần Tư Dinh Bể tiếp xúc Nước thải Song chắn rác Bể lắng cát thổi khí Bể SBRNguồn tiếp nhận Bể chứa bùn Máy ép bùn Sân phơi bùn Sân phơi cátThùng chứaXe thu gom rác Xử lý Bơm bùn Nước thải Thuyết Minh Đố Án Môn Học Xử Lý Nước Thải Độ kiềm 140 bBOD/COD 1,6 N-NH 4 e 0,6 t o C 20 MỘT SỐ THÔNG SỐ BAN ĐẦU - Lưu lượng thiết kế 49.900 m 3 /ng - Sử dụng 12 bể , 6 bể trong giai đoạn làm đầy, thì 4 bể còn lại trong giai đoạn thổi khí, lắng, xả nước và nghỉ ngơi. - Chọn 2 bể để tính toán, lưu lượng tính toán cho 2 bể này là Q 8317 6 49900 == m 3 - Tổng chiều cao của lớp nước khi đã làm đầy là 6 m - Độ sâu lớp nước đệm = 30% độ sâu của bể - SVI = 150 ml/g - NO x = 80% TKN - Thiết kế MLSS = 3000 g/m 3 5.1 XÁC ĐịNH CÁC THÔNG SỐ SỬ DỤNG TRONG THIẾT KẾ Tính bCOD bCOD = S o = BOD × 1,6 = 140 × 1,6 = 224 g/m 3 Tính sCODe sau xử lý sCODe = sCOD – 1,6 × sBOD = 120 – 1,6 × 70 = 8 g/m 3 Tính nbVSS Ta có: = − −× = − −× = 110264 )70150(6,1 )( sCODCOD sBODBOD BOD bCOD pCOD bpCOD 0,83 nbVSS = (1 – bpCOD/pCOD) × VSS = (1 – 0,83) × 120 = 26,4 g/m 3 Tính iTSS iTSS = TSS – VSS = 140– 120 = 20 g/m 3 5.2 XÁC ĐỊNH CHU KỲ VẬN HÀNH SBR T c = thời gian làm đầy (t f ) + thời gian thổi khí (t A ) + thời gian lắng (t s ) + thời gian xả nước (t D ) + thời gian không làm việc (t I ) Trong 2 bể, khi một bể trong giai đoạn làm đầy thì bể còn lại ở các giai đoạn: thổi khí, lắng, xả nước và nghỉ ngơi. Như vậy : t f = t A + t s + t D Giả định: t A = 2,0 h t s = 0,5 h t D = 0,5 h 4-2 SVTH: Trần Tư Dinh Thuyết Minh Đố Án Môn Học Xử Lý Nước Thải t I = 0. → t f = 2,0 + 0,5 + 0,5 = 3 h Tổng thời gian của 1 chu kỳ T c = t f + t A + t s + t D = 6,0 h Số chu kỳ của 1 bể trong 1 ngày đêm = 4 6 24 = Tổng số chu kỳ trong 1 ngày đêm = 2 × 4 = 8 chu kỳ/ngđ Thể tích làm đầy trong 1 chu kỳ 693 12 8317 == F V m 3 /chu kỳ 5.3 XÁC ĐỊNH TỶ LỆ V F SO VỚI TỔNG THỂ TÍCH V T Xác định cân bằng lượng chất rắn trong bể Lượng chất rắn khi thể tích bể đầy = lượng chất rắn lắng V T × X = V s × X s Trong đó V T : Tổng thể tích, m 3 X: Nồng độ MLSS lúc đầy bể (g/m 3 ) V s : Thể tích lắng sau khi xả cạn (m 3 ) X s : Nồng độ MLSS của bùn (g/m 3 ) Tính X s dựa trên chỉ số SVI = × = − LmLgmL Lmg X s /10/150 /10 3 3 6666,7 g/m 3 X = 3000 g/m 3 Tính V s /V T 45,0 7,6666 3000 === ST s X X V V Chọn thể tích lớp nước trên lớp bùn lắng bằng 20% V s để đảm bảo an toàn khi thu nước, như vậy: 54,045,02,1 =×= T s V V Tính V s /V T V F + V s = V T 0,1 =+ T s T F V V V V 4-3 SVTH: Trần Tư Dinh Thuyết Minh Đố Án Môn Học Xử Lý Nước Thải 46.054,000,1 =−= T F V V Chiều cao lớp nước trên lớp bùn là 20%, chiều cao thu nước giả định là 30%, chiều cao thu nước thực tế là 37 %, như vậy tỉ lệ này chấp nhận được. Lựa chọn tỉ lệ 3,0 = T F V V → V T = 2310 3,0 693 3,0 == F V m 3 Chiều cao bể là 6,0 m → diện tích bề mặt là 385 m 2 Ta chọn chiều rộng bể là 17,5 m, chiều dài bể là 22 m 5.4 XÁC ĐỊNH THỜI GIAN LƯU NƯỚC TỔNG CỘNG (HRT TC ) Chiều cao lớp nước trong bể là 6 m Chiều cao lớp nước xả = 0,3 × 6,0 = 1,80 m HRT tc = = ×× 7561 2423102bê 13,3 h 5.5 XÁC ĐỊNH THỜI GIAN LƯU BÙN (SRT) (P X, TSS )SRT = V T .X MLSS = 2310 × 3000 = 6930000 g (1) [ ] [ ] [ ] SRTVSSTSSQ SRTk SRTSSQYkf SRTk SRTNOQY SRTnbVSSQ SRTk SRTSSQY SRTP oo d odd dn xn d o TSSX )( 85,0)(1 )())(( 85,0)(1 )( )( 85,0)(1 )( 2 , −+ + − + + + + + − = (2) Ta biết nbVSS =26,4 g/m 3 Giả sử S o ≈ S o – S = bCOD = 224 g/m 3 Q = 8317/2bể = 4158,5 m 3 /bể.ngđ iTSS o = 20 g/m 3 NO x = 0,8 × 30 = 24 g/m 3 Tra bảng 5.4 và 5.5 (Diệu, 2007-2008, Giáo trình môn học CNXLNT, T 5-9) ta có các thông số sau Y = 0,40 g VSS/g bCOD Y n = 0,12 g VSS/g NH 4 -N k d,20 = 0,12 g/g.ngđ k dn, 20 = 0,08 g/g.ngđ f d = 0,15 g/g 4-4 SVTH: Trần Tư Dinh Thuyết Minh Đố Án Môn Học Xử Lý Nước Thải µ mn, 20 = 0,75 g/g.ngđ K n,20 = 0,74 g/g.ng Thay những thông số trên vào (2), từ (1) và (2), ta có : ( ) [ ] ( ) [ ] ( ) [ ] ( ) SRT SRT SRT SRT SRT SRT SRT SRT 205,4158 85,0)12,0(1 2244,05,415812,015,0 85,0)08,0(1 2412,05,4158 4,265,4158 85,0)12,0(1 2244,05,4158 6930000 2 ×+ + ×××× + + ×× + ××+ + ×× = Giải phương trình trên ta được SRT = 23 ngày. 5.6 XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ MLVSS [ ] [ ] [ ] SRTk SRTSSQYkf SRTk SRTNOQY SRTnbVSSQ SRTk SRTSSQY SRTP d odd dn xn d o VSSX )(1 )())(( )(1 )( )( )(1 )( . 2 , + − + + ++ + − = ( ) [ ] ( ) [ ] ( ) [ ] 2312,01 232244,05,415812,015,0 2308,01 232412,05,4158 234,265,4158 2812,01 232244,05,4158 2 ×+ ×××× + ×+ ×× + ××+ ×+ ×× = = 5844726,1 g (P X, VSS )SRT = V T × X MLVSS = 5844726,1 g 2310 × X MLVSS = 7503201,7 g → X MLVSS = 2530,2 g/m 3 → 84,0 3000 2,2530 == MLSS MLVSS X X 5.7 XÁC ĐỊNH LƯỢNG NH 4 -N BỊ OXY HÓA THÀNH NO X NO x = TKN – N e – 0,12 P X, bio /Q P X, bio SRTk SRTSSQYkf SRTk NOQY SRTk SSQY d odd dn xn d o )(1 )())(( )(1 )( )(1 )( + − + + + + − = ( ) ( ) ( ) 2312,01 232404,05,415812,015,0 2308,01 2412,05,4158 2312,01 2404,05,4158 ×+ ××××× + ×+ ×× + ×+ ×× = = 154347,8 g/ngđ = 154,35 kg/ngđ NO x = 30 – 0,5 - 3 105,4158 35,15412,0 − × × = 25 g/m 3 4-5 SVTH: Trần Tư Dinh Thuyết Minh Đố Án Môn Học Xử Lý Nước Thải 5.8 XÁC ĐỊNH HÀM LƯƠNG NITƠ SẴN CÓ BỊ OXY HOÁ NO x = 25 g/m 3 = NH 4 -N có thể bị oxy hóa NH 4 -N bị oxy hóa thêm vào/chu kỳ V F (NO x ) = 693 × 25 = 17325 g/chu kỳ làm đầy NH 4 -N dư trước khi làm đầy = V s (N e ) N e = 0,5 × NH 4 -N V s (N e ) = N e (V – V F ) = 0,5 × (4158,5 – 693) = 1733 g Tổng lượng N bị oxy hóa lúc bắt đầu chu kỳ = 17325 + 1733 = 19058 g Nồng độ N ban đầu N o = == 2310 1905819058 T V 8,25 g/m 3 Xác định thời gian phản ứng Nồng độ bùn cần cho quá trình Nitrate hóa [ ] ( ) 23102312,01 232512,05,4158 )(1 )( ××+ ××× = ×+ = VSRTk SRTNOQY X dn xn n = 33,04 g/m 3 Thời gian phản ứng t DOK DO Y XNN N N K on mn nto t o n + =−× µ )(ln Trong đó: = Cmn 0 20, µ 0,75 g VSS/g VSS.ng K n = 0,74 g N – NH 4 /m 3 t + ×=−× 0,25,0 0,2 12,0 75,0 04,33)5,025,8( 5,0 25,8 ln74,0 t = 0,01 ngày = 2,4 h Phân nửa thời gian của quá trình làm đầy, quá trình thổi khí sẽ được bắt đầu. Như vậy, thời gian thổi khí trong một chu kỳ là 1,5 + 2 = 3,5 h. Quá trình phản ứng chỉ cần 2,88 h để khử N-NH 4 đạt chuẩn đầu ra Đạt yêu cầu 5.9 XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG LÀM VIỆC CỦA DECANTƠ Thể tích xả cạn = thể tích làm đầy Mà V F = 693 m 3 Thời gian xả cạn = 30 phút 4-6 SVTH: Trần Tư Dinh Thuyết Minh Đố Án Môn Học Xử Lý Nước Thải Lưu lượng decanter = 693/30 = 23,1 m 3 /phút 5.10 XÁC ĐỊNH LƯỢNG OXY CẦN CHO MỘT BỂ R o = Q(S o – S) – 1,42 P X, bio + 4,33Q(NO x ) = 4158,5 × 224/10 3 – 1,42 × 154,35 + 4,33 × 4158,5 × 25/10 3 = 1162,5 kg/ngđ = 48,4 kg/h Ta có : Thời gian thổi khí/chu kỳ = 3,5 h Số chu kỳ/ngđ = 4 → Tổng thời gian thổi khí = 4 × 3,5 = 12 h/ngđ → Tốc độ truyền tải oxy trung bình = 1162,5/12 = 96,9 kg/h ≈ 97 kg/h 5.11 XÁC ĐỊNH LƯỢNG BÙN PHÁT SINH 3 , 1023 3000231012 × ×× = × = SRT MLSSV P TSSX = 3615,65 kg/ngđ Lượng bCOD bị khử = 49900 × 240 = 11178 kg/ngđ Lượng BOD bị khử = 6,1 11178 = 6986,3 kg/ngđ. Hệ số thu hoạch tính theo g TSS/g BOD Y obs = 3,6986 65,3615 = 0,52 g TSS/g BOD Hệ số thu hoạch tính theo g VSS/g BOD Y obs = 0,52 × 0,84 = 0,44 g VSS/g BOD Hệ số thu hoạch tính theo g TSS/g bCOD Y obs = 11178 65,3615 = 0,232 g TSS/g bCOD 5.12 XÁC ĐỊNH F/M VÀ TẢI TRỌNG BOD Xác định F/M 23102,2530 2245,4158 × × == XV QS M F o = 0,16 g/g.ngđ Tải trọng BOD 4-7 SVTH: Trần Tư Dinh Thuyết Minh Đố Án Môn Học Xử Lý Nước Thải 3 102310 2245,4158 × × == V QS L o org = 0,4 kg/m 3 .ngđ Bảng 5.2 Các thông số thiết kế bể SBR. STT Thông số Đơn vị Giá trị 01 Lưu lượng nước thải m 3 /ngđ 49900 02 Lưu lượng nước thải trung bình cho 1 bể m 3 /ngđ 4158,5 03 Số lượng bể SBR đơn nguyên 12 04 bCOD g /m 3 224 05 nbVSS g /m 3 26,4 06 Tổng thời gian của 1 chu kỳ h 6 07 Số chu kỳ của 1 bể trong 1 ngày đêm 4 08 Tổng số chu kỳ trong 1 ngày đêm chu kỳ/ngđ 32 09 Chiều cao bể m 6 10 Chiều rộng bể m 17,5 11 Chiều dài bể m 22 12 Thể tích tổng cộng mỗi bể m 3 2310 13 Thể tích làm đầy trong 1 chu kỳ m 3 /chu kỳ 693 14 Tỷ số thể tích làm đầy/ tổng thể tích 0,3 15 Thời gian lưu nước tổng cộng h 13,3 16 Thời gian lưu bùn ngày 23 17 Nồng độ MLVSS g/m 3 2530,2 18 Lượng NH 4 -N bị oxy hóa thành NO x g/m 3 25 19 Nồng độ N ban đầu g/m 3 8,25 20 Thời gian phản ứng h 2,4 21 Lưu lượng xả nước của decanter m 3 /phút 23,1 22 Lượng oxy cần cho một bể kg/h 48,4 23 Tốc độ truyền tải oxy trung bình kg/h 97 24 Lượng bùn phát sinh kg/ngđ 3615,65 25 Lượng bCOD bị khử kg/ngđ 11178 26 Lượng BOD bị khử kg/ngđ 6986,3 27 Hệ số thu hoạch tính theo gTSS/gBOD g TSS/g BOD 0,52 28 Hệ số thu hoạch tính theo gVSS/gBOD g VSS/g BOD 0,44 29 Hệ số thu hoạch tính theo gTSS/gbCOD g TSS/g bCOD 0,23 30 Tỷ số F/M g/g.ngđ 0,16 31 Tải trọng BOD kg/m 3 .ngđ 0,4 4-8 SVTH: Trần Tư Dinh . SRT SRT SRT SRT SRT SRT 2 05, 4 158 85, 0)12,0(1 2244, 05, 4 158 12,0 15, 0 85, 0)08,0(1 2412, 05, 4 158 4,2 65, 4 158 85, 0)12,0(1 2244, 05, 4 158 6930000 2 ×+ + ×××× + +. 232404, 05, 4 158 12,0 15, 0 2308,01 2412, 05, 4 158 2312,01 2404, 05, 4 158 ×+ ××××× + ×+ ×× + ×+ ×× = = 154 347,8 g/ngđ = 154 , 35 kg/ngđ NO x = 30 – 0 ,5 - 3 1 05, 4 158 35, 154 12,0