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
Trang 1Chương 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
1 Quá trình tính toán và các thông số thiết kế theo Metcalf & Eddy, 2004, Wastewater Engineering Treatment &
Reuse
Bể tiếp xúc
Nước thải Song chắn rác Bể lắng cát thổi
khí
Bể SBR Nguồn tiếp nhận
Bể chứa bùn
Máy ép bùn
Sân phơi bùn
Sân phơi cát Thùng chứa
Xe thu gom rác
Xử lý
Bơm bùn
Nước thải
Trang 2Độ kiềm 140
MỘT SỐ THÔNG SỐ BAN ĐẦU
- Lưu lượng thiết kế 49.900 m3/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
- 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
- NOx = 80% TKN
- Thiết kế MLSS = 3000 g/m3
5.1 XÁC ĐịNH CÁC THÔNG SỐ SỬ DỤNG TRONG THIẾT KẾ
Tính bCOD
bCOD = So = BOD × 1,6 = 140 × 1,6 = 224 g/m3
Tính sCODe sau xử lý
sCODe = sCOD – 1,6 × sBOD = 120 – 1,6 × 70 = 8 g/m3
Tính nbVSS
Ta có:
110 264
) 70 150 ( 6 , 1 ) (
sCOD COD
sBOD BOD
BOD
bCOD
pCOD
nbVSS = (1 – bpCOD/pCOD) × VSS = (1 – 0,83) × 120 = 26,4 g/m3
Tính iTSS
iTSS = TSS – VSS = 140– 120 = 20 g/m3
5.2 XÁC ĐỊNH CHU KỲ VẬN HÀNH SBR
Tc = thời gian làm đầy (tf) + thời gian thổi khí (tA) + thời gian lắng (ts) + thời gian xả nước (tD) + thời gian không làm việc (tI)
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 :
tf = tA + ts + tD
Giả định:
tA = 2,0 h
ts = 0,5 h
tD = 0,5 h
Trang 3tI = 0.
tf = 2,0 + 0,5 + 0,5 = 3 h
Tổng thời gian của 1 chu kỳ
Tc = tf + tA + ts + tD = 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 m3/chu kỳ
5.3 XÁC ĐỊNH TỶ LỆ VF SO VỚI TỔNG THỂ TÍCH VT
Xác định cân bằng lượng chất rắn trong bể
Lượng chất rắn khi thể tích bể đầy = lượng chất rắn lắng
VT X = Vs Xs
Trong đó
VT: Tổng thể tích, m3
X: Nồng độ MLSS lúc đầy bể (g/m3)
Vs: Thể tích lắng sau khi xả cạn (m3)
Xs: Nồng độ MLSS của bùn (g/m3)
g mL
L mg
X s
/ 10 /
150
/ 10
3
3
6666,7 g/m3
X = 3000 g/m3
Tính Vs/VT
45 , 0 7 , 6666
3000
S
T
s
X
X
V
V
Chọn thể tích lớp nước trên lớp bùn lắng bằng 20% Vs để đảm bảo an toàn khi thu nước, như vậy:
54 , 0 45
,
0
2
,
T
s
V
V
Tính V s /V T
VF + Vs = VT
0
,
1
T
s
T
F
V
V
V
V
Trang 446 0 54 , 0
00
,
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 0,3
T
F
V V
VT = 2310
3 , 0
693 3
,
F
V
m3
Chiều cao bể là 6,0 m diện tích bề mặt là 385 m2
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 (HRTTC)
Chiều cao lớp nước trong bể là 6 m
Chiều cao lớp nước xả = 0,3 × 6,0 = 1,80 m
HRTtc =
7561
24 2310
2bê
13,3 h
5.5 XÁC ĐỊNH THỜI GIAN LƯU BÙN (SRT)
(PX, TSS)SRT = VT.XMLSS = 2310 × 3000 = 6930000 g (1)
SRT S S QY k f SRT
k
SRT NO
QY
SRT nbVSS Q
SRT k
SRT S S QY SRT
P
o o
d
o d
d dn
x
n
d
o TSS
X
) (
85 , 0 ) ( 1
) (
) )(
( 85 , 0 )
(
1
) (
) (
85 , 0 ) ( 1
) (
2 ,
(2)
Ta biết
nbVSS =26,4 g/m3
Giả sử So ≈ So – S = bCOD = 224 g/m3
Q = 8317/2bể = 4158,5 m3/bể.ngđ
iTSSo = 20 g/m3
NOx = 0,8 × 30 = 24 g/m3
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
Yn = 0,12 g VSS/g NH4-N
kd,20 = 0,12 g/g.ngđ
kdn, 20 = 0,08 g/g.ngđ
Trang 5fd = 0,15 g/g
mmn, 20 = 0,75 g/g.ngđ
Kn,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
20
5
,
4158
85 , 0 ) 12 , 0 ( 1
224 4 , 0 5 , 4158 12
, 0 15 , 0 85
, 0 ) 08
,
0
(
1
24 12 , 0
5
,
4158
4 , 26 5 , 4158 85
, 0 ) 12 , 0 ( 1
224 4 , 0 5 , 4158
6930000
2
Giải phương trình trên ta được SRT = 23 ngày
5.6 XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ MLVSS
SRT S S QY k f SRT k
SRT NO QY SRT nbVSS Q
SRT k
SRT S S QY SRT
P
d
o d
d dn
x n d
o VSS
X
) ( 1
) (
) )(
( )
( 1
) ( )
( )
( 1
) (
2 ,
23 224 4 , 0 5 , 4158 12
, 0 15 , 0 23
08
,
0
1
23 24 12 , 0
5
,
4158
23 4 , 26 5 , 4158 28
12
,
0
1
23 224 4 , 0
5
,
4158
2
= 5844726,1 g
(PX, VSS)SRT = VT × XMLVSS = 5844726,1 g
2310 × XMLVSS = 7503201,7 g
XMLVSS = 2530,2 g/m3
3000
2 , 2530
MLSS
MLVSS
X
X
5.7 XÁC ĐỊNH LƯỢNG NH4-N BỊ OXY HÓA THÀNH NOX
NOx = TKN – Ne – 0,12 PX, bio/Q
PX, bio
SRT k
SRT S S QY k f SRT k
NO QY SRT
k
S S QY
d
o d
d dn
x n d
o
) ( 1
) (
) )(
( )
( 1
) ( )
(
1
) (
23 12 , 0 1
23 240 4 , 0 5 , 4158 12
, 0 15 , 0 23
08 , 0 1
24 12 , 0 5 , 4158 23
12
,
0
1
240 4 , 0
5
,
4158
= 154347,8 g/ngđ = 154,35 kg/ngđ
NOx = 30 – 0,5 - 4158 , 5 10 3
35 , 154 12 , 0
= 25 g/m3
Trang 65.8 XÁC ĐỊNH HÀM LƯƠNG NITƠ SẴN CÓ BỊ OXY HOÁ
NOx = 25 g/m3 = NH4-N có thể bị oxy hóa
NH4-N bị oxy hóa thêm vào/chu kỳ
VF(NOx) = 693 × 25 = 17325 g/chu kỳ làm đầy
NH4-N dư trước khi làm đầy = Vs(Ne)
Ne = 0,5 × NH4-N
Vs(Ne) = Ne(V – VF) = 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 No =
2310
19058 19058
T
Xác định thời gian phản ứng
Nồng độ bùn cần cho quá trình Nitrate hóa
23 25 12 , 0 5 , 4158 )
(
1
) (
V SRT k
SRT NO
QY
X
dn
x n
Thời gian phản ứng
t DO K
DO Y
X N N
N
N
K
o n
mn n t o t
o
ln
Trong đó:
C
mn, 20 0
m 0,75 g VSS/g VSS.ng
Kn = 0,74 g N – NH4/m3
0 , 2 5 , 0
0 , 2 12
, 0
75 , 0 04 , 33 ) 5 , 0 25 , 8 ( 5
,
0
25
,
8
ln
74
,
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-NH4 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 VF = 693 m3
Thời gian xả cạn = 30 phút
Lưu lượng decanter = 693/30 = 23,1 m3/phút
Trang 75.10 XÁC ĐỊNH LƯỢNG OXY CẦN CHO MỘT BỂ
Ro = Q(So – S) – 1,42 PX, bio + 4,33Q(NOx)
= 4158,5 × 224/103 – 1,42 × 154,35 + 4,33 × 4158,5 × 25/103
= 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 ,
10 23
3000 2310
12
SRT
MLSS
V
Lượng bCOD bị khử = 49900 × 240 = 11178 kg/ngđ
Lượng BOD bị khử = 111781,6 = 6986,3 kg/ngđ
Hệ số thu hoạch tính theo g TSS/g BOD
Yobs = 36156986,65,3 = 0,52 g TSS/g BOD
Hệ số thu hoạch tính theo g VSS/g BOD
Yobs = 0,52 × 0,84 = 0,44 g VSS/g BOD
Hệ số thu hoạch tính theo g TSS/g bCOD
Yobs =
11178
65
,
3615
= 0,232 g TSS/g bCOD
5.12 XÁC ĐỊNH F/M VÀ TẢI TRỌNG BOD
Xác định F/M
2310 2
, 2530
224 5 , 4158
XV
QS
M
= 0,16 g/g.ngđ Tải trọng BOD
3
10 2310
224 5 , 4158
V
QS
org = 0,4 kg/m3.ngđ
Trang 8Bảng 5.2 Các thông số thiết kế bể SBR.
02 Lưu lượng nước thải trung bình cho 1 bể m 3 /ngđ 4158,5
08 Tổng số chu kỳ trong 1 ngày đêm chu kỳ/ngđ 32
13 Thể tích làm đầy trong 1 chu kỳ m 3 /chu kỳ 693
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
