Đề tài thiết kế bể SBR

Bể SBR Các thơng số thiết kế bể SBR -cơng suất thiết kế : Q = 60 m3/ngđ - BOD5 = 167,04 mg/l - TSS = 107,14 Các thơng số đầu : (loại A QCVN 14/ 2008) - BOD5 ≤ 20 mg/l - TSS ≤ 50 mg/l Các thơng số thiết kế : -nồng độ bùn hoạt tính đầu vào bể X0 =0 - thời gian lưu bùn (tuổi bùn ) θ c=10 – 30 ngày, chọn 10 ngày (nguồn :) - tỷ số F/M = 0,05-0,3 ngày-1 - nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng bể : X=2000 – 5000 mg/l, chọn X=3500 mg/l - độ tro cặn : Z= 0,3 mg/mg - số thể tích bùn : SVI = 150 ml/g - BOD5 = 0,65COD - tỷ số MLVSS:MLSS= 0,68 - nhiệt độ nước thải : t= 25oC - nồng độ cặn lắng trung bình đáy bể XS=10000mg/l Chất lơ lửng nước thải đầu chứa 20mg/l cặn sinh học 65% chất có khã phân hủy sinh học Thời gian hoạt động kích thước bể : Thời gian sục khí : tA = So − S 16 + 0,75 a (1 − η Với: [ KT = ) 0, 75 S kT18o 0,004T + 0,03 1, 25 = ] = 167,04 − 20 × 0,69 = 1,39h 0, 75 16 + 0,75 × [ 3,5 × (1 − 0,3) ] × 201, 25 0,09 = 0,69 0,004 × 25 + 0,03 , (nguồn: [7]) a: lưu lượng bùn hoạt tính ,g/l η : độ tro bùn hoạt tính, 0,2-0,3, chọn 0,3 So S: nồng độ BOD vào khỏi bể KT: hệ số tính đến ảnh hưởng nhiệt độ quy trình xử lý T: nhiệt độ trung bình nước thải, oC Tổng thời gian chu kỳ hoạt động T = tF + tA + tS + tD + t1= + 1,5 + 0,5 + 0,5 = 4,5h Với : Thời gian làm đầy : tF = 2h Thời gian phản ứng : tA = 1,5h Thời gian lắng: tS = 0,5h Thời gian rút nước: tD = 0,5h Thời gian pha chờ : t1 = 0, (nguồn: [15]) Chọn SBR gồm đơn ngun, đơn ngun làm đầy đơn ngun phản ứng Số chu kì đơn ngun 24h n = 4,5h ≈ (chu kì/ đơn ngun.) tổng số chu kì làm đầy ngày N = x n = x = 10 (chu kì/ngày) Thể tích bể làm đầy chu kì 60 VF = 10 = (m3) Hàm lượng chất lơ lửng thể tích bùn lắng 1000mg / g × 1000ml / l 1000 × 1000 SVI 150 Xs = = = 6666,67 (mg/l) Xét cân khối lượng VTxX = VSxXS VS X 3500 V X  T = S = 6666,67 = 0,525 Cần cung cấp thêm 20% chất lỏng phía để bùn k bị rút theo rút nước 0,525x1,2=0,63 VF VF  VT =1 – 0,63 =0,37 chọn VT = 0,3 Thể tích bể SBR: VF VT = 0,3 = 0,3 = 20 m3 Chọn : - chiều cao bể, H = 2,5 m - chiều cao bảo vệ bể , hbv = 0,3 m Chiều cao xây dựng bể Hxd = H + hbv = 2,5 + 0,3 = 2,8 m Diện tích bể 20 S = 2,5 = m2 Vậy kích thước bể SBR: L x B x H = 4m x 2m x 2,8m Thời gian lưu nước suốt q trình: θ= × VT × 20 = × 24 = 16h Q 60 ∈ [10 – 50 h] Xác định hàm lượng BOD5 nước thải đầu : Tổng BOD5 = BOD5 hòa tan + BOD5 cặn lơ lửng Hàm lượng chất lơ lửng có khã phân hủy sinh học đầu : 20 x 0,65 = 13 (mg/l) Hàm lượng BOD chất lơ lửng có khã phân hủy sinh học đầu: 13 mg/l x 1,42 mg O2 tiêu thụ/mg tế bào bị oxy hóa = 18,46 mg/l Lượng BOD20 bị chuyển thành cặn tăng lên 1.42 lần, tức 1mg BOD 20 tiêu thụ 1.42 mgO2 (theo TS Trịnh Xn Lai) Hàm lượng BOD5 chất lơ lửng đầu : BOD5ll = 18,46 x 0,68 = 12,6 (mg/l) Hàm lượng BOD5 hòa tan nước thải đầu : BOD5ht = BOD5ra - BOD5ll = 20 – 12,6=7,4 mg/l Hiệu xử lý: Hiệu làm theo BOD5 hòa tan: E= ( So − S ) × 100 = (167,04 − 7,4) × 100 = 95,56% So 167,04 Tỷ số F/M: Q × So F 60 × 167,04 V × X M = T = 20 × 3500 = 0,143 ngày-1 ∈ [0,05-0,3] ngày-1 Tải trọng thể tích bể phản ứng: L= So × Q 167,04 × 60 × 10−3 = VT 20 = 0,5 kgBOD5/m3.ngày Tính tốn lượng bùn hoạt tính sinh ngày : Tốc độ tăng trưởng bùn Yb = Y 0,4 = = 0,35 1+ K d × θ c 1+ 0,0146× 10 Lượng bùn hoạt tính sinh khử BOD theo VSS ngày: PX = Yb × Q × ( So − S ) = 0,35 × 60 × (167,04 − 7,4) × 10−3 = 3,35 kg/ngày Ta chọn: Y=0,4 g VSS/g bBOD Kd.T = k20 x θ (T-20)= 0,12 g/g.ngày (1,04)25-20 = 0,0146 g/g.ngày Bảng 5.11 hệ số động học bùn hoạt tính 20oC Hệ số Đơn vị Giới hạn Giá trị điển hình 3-13,2 5-40 20 µm g VSS/g VSS.ngày Ks g bCOD/m3 Y g VSS/g bCOD 0,3-0,5 0,4 kd g VSS/g VSS.ngày 0,06-0,2 0,12 fd Khơng thứ ngun 0,08-,02 0,15 (Nguồn: [15]) Tổng lượng bùn sinh theo SS ngày: PSS = PX 3,35 = = 4,79 − z − 0.3 kg/ngày Tổng lượng bùn dư cần xử lý ngày: Lượng bùn dư cần xử lý (Gd) = tổng lượng bùn – lượng cặn trơi qua khỏi bể = 4,79 – 20 x 60 x 10-3 = 3,59 kg/ngày Thể tích cặn chiếm chỗ sau ngày: Vb = Gd 3,59 = = 0,35 1,02 × X S 1,02 × 10000 1000 m3/ngày Chiều cao cặn lắng bể : hb = Vb 0,35 = = 0,022m 2× S 2×8 Thể tích bùn phải xả bể (để lại 20%): Vb = 0,8 x hb x F =0,8 x 0,022 x x2 =0,14m3 Xét tỷ số: hb 0,022 = × 100 = 0,78% H 2,8 < 40% Xác định lượng khơng khí cần thiết cho đơn ngun: Lượng khơng khí cần thiết cung cấp cho bể theo điều kiện chuẩn phản ứng 20oC OCo = Q x (So- S) - 1,42 x Px = (60 m3/ngày) x (167,04 - 7,4)g/m3(1kg/103g) -1,42 x (3,35kg/ngày)/2 = 4,8 kg/ngày Thời gian thổi khí bể : tối thiểu thời gian làm đầy nên thổi khí 3h +1,5h = h Tổng thời gian thổi khí ngày bể: h x = 12 h Tỷ lệ chuyển hóa oxy trung bình: 8kgO2 / ngày 12 = 0,66kg/h Lượng oxy thực tế : 0,66 kg/h x = 1,3 kg/h Ta chọn : Hệ số chuyển hóa oxy 9% Khơng khí có 23,2% trọng lượng O2 Khối lượng riêng khơng khí 1,2 kg/m3 Lượng khơng khí cần cung cấp: 1,3kg / h Mkk = 0,09(1,2kg / m )(0,232) = 51,88 m3/h Kiểm tra lượng khơng khí cần thiết cho xáo trộn hồn tồn bể: × 1000L/m M kk 51,88m/ngày ngày= 1,8L/m3.phút q = V = 20m × 1440phút/ 3 trị số nằm ngồi khoảng cho phép: q = 20-40L/m3phút ta chọn = 30L/m3.phút lượng khơng khí cần thiết cho q trình: Mkk = 30l/m3phút × 20 m3= 600L/phút = 0,001m3/s Số lượng đĩa thổi khí cần lắp đặt bể SBR chọn đĩa phân phối khí dạng đĩa xốp đường kính 170 mm, diện tích bề mặt F = 0,02 m2 lưu lượng riêng phân phối khí đĩa thổi khí Ω = 150-200 l/ phút, chọn Ω = 150 600L/phút M kk N = Ω = 150l / phút.đóa = đĩa Vậy số đĩa thổi khí cần lắp đặt bể SBR : đĩa Cách phân phối đĩa thổi khí bể : Khí từ đường ống dẫn phân phối đường ống phụ (đặt dọc theo chiều dài bể ) để cung cấp cho bể SBR Trên đường ống dẫn khí phụ lắt đặt đầu ống thổi khí dạng đĩa cách m cách thành bể 0,5 m Khoảng cáh đường ống dẫn khí phụ đặt gần m Khoảng cách đường ống ngồi đến thành bể 0,5m Tính tóa đường ống, bơm , khí , nước thải: Đường ống dẫn nước vào khổi bể SBR: Vận tốc dòng ống có áp v = 0,7–1,5 m/s, (nguồn:[8]) Chọn v=1,0 m/s Đường kính ống dẫn nước : 4×Q × 60 = π × 1,0 × 24 × 60 × 60 =0,029 (m) D = πxv Vậy ống nước PVC có đường kính 30 mm Kiểm tra lại vận tốc ống: xQ × 60 = = 0,98 2 π xD π × ( , 03 ) x 24 x 60 x 60 V= m/s  thỏa điều kiện Tính tốn bơm nước thải vào bể SBR: Lươu lượng bơm: Q=60 m3/ngày Cột áp bơm : H = 10 m Cơng suất bơm : Q× ρ × g × H 60 × 1000 × 9,81 × 10 N = 1000 × η = 24 × 60 × 60 × 1000 × 0,85 = 0,08 kW Đường ống dẫn bùn khỏi bể SBR: Thể tích bùn xả ngày: VW= 0, 14 m3 Chọn xả bùn khơng liên tục, thời gian xả bùn cho chu kỳ phút Lưu lượng bùn xả chu kỳ hoạt động: Q= VW 0,14 = = 0,00052m3 / s t 4,5 × 60 Chọn vận tốc bùn chảy ống v = 0,5m/s Đường kính ống xả bùn : D= 4×Q = π ×v × 0,00052 = 0,036m π × 0,5 Chọn ống nhựa Inox loại đường kính 35mm Kiểm tra lại vận tốc bùn ống : v= Q 0,00052 = = 0,48 m s 0,875 × D 0,875 × (0,035) Tính tốn bơm bùn khỏi bể SBR - lưu lượng bơm: QW=0,00052 m3/s - chiều cao cột áp : H =10m - cơng suất bơm: N= = Q × ρ × g× H 1000 × η 0,00052 × 1080 × 9,81 × 10 = 0,07 kW 1000 × 0,8 Với : ρ: khối lượng riêng bùn thải lấy khối lượng riêng bùn, ρ=1080kg/m3 η: hiệu suất hữu ích bơm Chọn η=0,8 Đường kính ống dẫn khí vào bể SBR: - đường ống : Đường kính ống dẫn khí (cung cấp cho bể SBR) Dk = × Qk π × vk = × 0,001 × π = 0,012 m Với: vk: Vận tốc khí ống dẫn chính, vkhí=9m/s, (nguồn: [8]) Chọn ống dẫn khí ống sắt tráng kẽm loại φ 75,(nguồn: [8]) chưa chọn Kiểm tra lại vận tốc khí ống: v khí = xQK × 0,0345 = π ×D π × (0,075)2 =7,8m/s - đường ống nhánh: Lượng khơng khí qua ống nhánh: qk = Qk 0,001 = 2 = 0,0005 m3/s Đường kính ống nhánh dẫn khí: dk = × qk = π × × 0,0005 π ×9 = 0,0084mm Với: vn: Vận tốc khí ống nhánh vn=9m/s, (nguồn:[8]) Chọn ống nhánh dẫn khí ống nhựa STK, đường kính φ 49 Kiểm tra lại vận tốc khí ống: Vkhí = 4× Q k 4× 0,0115 = = 6,1m 2 π× D 3,14× ( 0,049) - tính tốn máy thổi khí: Áp lực cần thiết hệ thống phân phối khí: Hk = h d + h c + h f + H = 0,4 + 0,4 + 0,5 + 2,5 = 3,8 m Với : hd: tổn thất áp lực qua ma sát doc chiều dài ống; h d ≤ 0,4 m; chọn hd = 0,4 m hc: tổn thất cục ; hc ≤ 0,4 m, chọn hc = 0,4 m hf: tổn thất qua thiết bị phân phối khí; hf ≤ 0,5 m, chọn hf = 0,5 m H: chiều sâu hữu ích bể SBR, H = 2,5 m Cơng suất máy thổi khí: Gk × R × T1  P2 ×  29,7 × n × e  P1  Pk = =    0,283  − 1  , 283  0,0013 × 8,314 × 298  1,375  ×  − 1  29,7 × 0,283 × 0,8    = 0,04 kW Với: e : hiệu suất máy thổi khí; e = 0,7 - 0,8 Chọn e = 0,8 Gk: trọng lượng dòng khí Gk = Qk x ρ k = 0,001 x 1,3 = 0,0013 kg/s R : số khí; R = 8,314 KJ/KmoloK (đối với khơng khí) T1: nhiệt độ khơng khí đầu vào  T1 = 25 + 273 = 298oK P1: áp suất tuyệt đối khơng khí đầu vào  P1 = atm P2: áp suất tuyệt đối khơng khí đầu Hk 3,8 P2 = + 10,12 = + 10,12 = 1,375 atm n : hệ số n n 1,395 − K −1 = K = 1,395 (K = 1,395) = 0,283 ... 0,3 Thể tích bể SBR: VF VT = 0,3 = 0,3 = 20 m3 Chọn : - chiều cao bể, H = 2,5 m - chiều cao bảo vệ bể , hbv = 0,3 m Chiều cao xây dựng bể Hxd = H + hbv = 2,5 + 0,3 = 2,8 m Diện tích bể 20 S = 2,5... số đĩa thổi khí cần lắp đặt bể SBR : đĩa Cách phân phối đĩa thổi khí bể : Khí từ đường ống dẫn phân phối đường ống phụ (đặt dọc theo chiều dài bể ) để cung cấp cho bể SBR Trên đường ống dẫn khí... cách thành bể 0,5 m Khoảng cáh đường ống dẫn khí phụ đặt gần m Khoảng cách đường ống ngồi đến thành bể 0,5m Tính tóa đường ống, bơm , khí , nước thải: Đường ống dẫn nước vào khổi bể SBR: Vận tốc