Nhiệm vụ
Là loại bể Aerotank khuấy trộn hoàn toàn, có tuần hoàn bùn.Loại bỏ các hợp chất hữu cơ hoà tan có khả năng phân huỷ sinh học nhờ quá trình vi sinh vật lơ lửng hiếu khí.
Tính toán
Các thông số tính toán quá trình bùn hoạt tính xáo trộn hoàn toàn
Hàm lượng BOD5 trong nước thải dẫn vào Aerotank = 786 (mgBOD5/l) và SS = 1048.5 (mg/l) tỷ số BOD5/COD = 0,6 nằm trong khoảng cho phép (0.5 – 0.7) phù hợp với phương pháp xử lý hiếu khí (Theo Trịnh Xuân Lai,2009).
SVTH: Nguyễn Đình Diệp – GVHD: ThS. Nguyễn Thị Phượng 34 Theo QC N 40 2011 “Yêu cầu BOD5 sau xử lý sinh học hiếu khí là: 50 (mg/l)” Trong đó
Q Lưu lượng nước thải, Q = 970 (m3 ngđ) t : Nhiệt độ trung bình của nước thải, t = 25 oC.
Xo Lượng bùn hoạt tính trong nước thải ở đầu vào bể, Xo= 0 (mg/l) Theo Trịnh Xuân Lai(2009) bảng 6.1, ta có các thông số sau:
X : Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính MLVSS, X = 2.500 (mg/l) (cặn bay hơi 800 – 4.000 mg/l)
C0 = 2500/0.8 = 3125 mg/l.
XT:Nồng độ cặn lắng ở đáy bể lắng đợt II cũng là nồng độ cặn tuần hoàn. XT =10.000(mg/l).
c : Thời gian lưu của bùn hoạt tính (tuổi của cặn) trong công trình = 0.75 :15 (ngày). Chọn (ngày)
Chế độ thủy lực của bể: Khuấy trộn hoàn chỉnh.
Y :Hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại (hệ số sinh trưởng cực đại). Y= (0.4 – 0.6) (mg bùn hoạt tính/mgBOD). Chọn Y = 0.6.
Kd : Hệ số phân hủy nội bào. Kd = (0.02 – 0.1) (ngày-1), chọn Kd = 0.06.
Z Độ tro của cặn hữu cơ lơ lửng ra khỏi bể lắng II, Z = 0.2 trong đó có 80% cặn bay hơi.
F/M : Tỷ lệ BOD5 có trong nước thải và bùn hoạt tính,
F/M = (0.2 – 1.0) (kg BOD5/kg bùn hoạt tính) với bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn. L : Tải trọng các chất hữu cơ sẽ được làm sạch trên một đơn vị thể tích của bể xử lý, L= (0.8 – 1.9) (kgBOD5/m3.ngày) với bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn.
Các thành phần hữu cơ khác như Nitơ và Photpho có tỷ lệ phù hợp để xử lý sinh học (BOD5 : N : P = 100 : 5 :1)
Tính toán
Xác định hiệu quả xử lý
Hiệu quả xử lý tính theo tổng BOD hoà tan:
Thể tích bể Aerotank:
SVTH: Nguyễn Đình Diệp – GVHD: ThS. Nguyễn Thị Phượng 35 W : Thể tích bể Aerotank, (m3)
Q Lưu lượng nước thải đầu vào, Q = 970 (m3 ngđ) Y : Hệ số sản lượng bùn, Y = 0.6 (mgVSS/mgBOD) So – S = 786 – 50 = 736 (mg/l)
X : Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi được duy trì trong bể Aerotank, X = 2.500 (mg/l)
Kd : 0,06 (ngày-1)
θc Thời gian lưu bùn 10 ngày. Vậy:
Diện tích của Aerotank trên mặt bằng:
Trong đó
Theo Lâm Minh Triết (2006, tr429): Chiều cao công tác của Aerotank trong khoảng 3.0 - 4.6m, chọn H = 4.5 m
⇒ Chọn L x B = 35m x 7m (Bể xây hình chữ nhật chiều dài bằng 5 lần chiều rộng) Chiều cao xây dựng của bể Aerotank:
Hxd = H + hbv = 4.5 + 0.5 = 5 (m) Trong đó
Hbv: Chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0.5 (m) Thể tích thực của bể:
Wt = 35 x 7 x 5 = 1225 (m3)
Tính tổng lượng cặn sinh ra hằng ngày
Tốc độ tăng trưởng của bùn: (Nguồn: Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai – trang 67)
Lượng bùn hoạt tính sinh ra mỗi ngày do khử BOD5:
Px = Yb x Q x (S0 – S).10-3= 0.375x970x(786 -50)x10-3= 268 (kg/ngd) Tổng lượng cặn lơ lửng sinh ra theo độ tro của cặn Z = 0,2
Tính lượng bùn dư phải xả hàng ngày Qxả
SVTH: Nguyễn Đình Diệp – GVHD: ThS. Nguyễn Thị Phượng 36 V : Thể tích của bể V = 1225 (m3).
Qr = Qv = 970 (m3 ngày) coi lượng nước theo bùn là không đáng kể. X : Nồng độ bùn hoạt tính trong bể, (mg/l)
: Thời gian lưu của bùn hoạt tính (tuổi của cặn) trong công trình. = 0.75 ÷ 15 (ngày). Chọn = 10 (ngày).
XT : Nồng độ cặn lắng ở đáy bể lắng đứng cũng là nồng độ cặn tuần hoàn. XT= 0.8 x 10.000 = 8.000 (mg/l).
Xr : Nồng độ bùn hoạt tính đã lắng
Xr = 0.7 x 50 = 35 (mg/l),(0.7 là tỷ lệ lượng cặn bay hơi trong tổng số cặn hữu cơ, cặn không tro).
Thời gian tích lũy cặn (tuần hoàn lại) không xả cặn ban đầu:
Sau khi hệ thống hoạt động ổn định lượng bùn hữu cơ xả ra hàng ngày B = Qxả x 10.000 = 34 x 10.000 = 340000 (g/ngày) = 340 (kg/ngày) Trong đó cặn bay hơi B’ = 0.7 x 340 = 238 (kg/ngày)
Cặn bay hơi trong nước đã xử lý đi ra khỏi bể lắng B” = 5000 x 35 = 175000 (g/ ngày) = 175 (kg/ngày).
Tổng lượng cặn hữu cơ sinh ra B’ B” = 238 + 175 = 413 (kg/ngày) Xác định lưu lượng bùn tuần hoàn QT
Để nồng độ bùn trong bể luôn giữ ở giá trị 2.500 (mg/l) ta có: Phương trình cân bằng vật chất:
SVTH: Nguyễn Đình Diệp – GVHD: ThS. Nguyễn Thị Phượng 37
Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể Aerotank
(Công thức 5 – 22. Nguồn [9])
Giá trị này nằm trong khoảng cho phép thiết kế bể khuấy trộn hoàn chỉnh là 0.2 ÷0.4.
Tốc độ sử dụng chất nền của 1g bùn hoạt tính trong 1 ngày
Tải trọng thể tích bể:
Tính lượng ôxy cần thiết cung cấp cho bể Aerotank
Lượng ôxy lý thuyết cần cung cấp theo điều kiện chuẩn
Với f: hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 là 0.68 Lượng oxy cần trong điều kiện thực ở 200C:
Cs Nồng độ bão hoà oxy trong nước ở 200C, Cs = 9.08 mg/l CL Nồng độ oxy duy trì trong bể Aerotank, CL=2 mg/l
Không khí chứa 23.2% O2 theo khối lượng và dkk=1.201 kg/m3. Suy ra nhu cầu không khí lý thuyết:
SVTH: Nguyễn Đình Diệp – GVHD: ThS. Nguyễn Thị Phượng 38
Bảng 4.8: Tổng hợp tính toán bể Aerotank
Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
Thời gian lưu nước T ngày 1.26
Kích thước bể Aerotank
Chiều dài L mm 35000
Chiều rộng B mm 7000
Chiều cao hữu ích H mm 4500
Chiều cao xây dựng Hxd mm 5500
Thể tích bể Wt m3 1225