STT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Số lƣợng Đơn nguyên 1
2 Thời gian lƣu nƣớc phút 15 3 Chiều cao xây dựng m 1,5 4 Chiều dài x Chiều rộng m 2 x 1,5
4.1.8 Bể Aerotank
Nhiệm vụ: Loại bỏ các hợp chất hữu cơ hồ tan có khả năng phân huỷ sinh học nhờ q trình vi sinh vật lơ lửng hiếu khí.
Các thơng số đầu vào bể Aerotank
= 210 m3/ngd BOD = 378,75 mg/l COD = 493 mg/l SS = 145,92 mg/l Chất lƣợng nƣớc đầu ra:
BOD5 đầu ra < 100 mg/l (tiêu chuẩn nguồn tiếp nhận). BOD5 = 56,8mg/l
COD đầu ra < 150 mg/l (tiêu chuẩn nguồn tiếp nhận). COD = 73,95 mg/l
Nƣớc thải sau bể lắng sinh học chứa 29,2mg/l cặn sinh học, trong đó có 65% cặn có thể phân huỷ sinh học
Bảng 4. 10 Các thơng số tính tốn bể Aerotank [1]
Phước, cơng suất 210 m3/ngày.đêm
Hamg lƣợng bùn hoạt tính sinh ra trong bể Aerotank
MLVSS = 3500 mg/l (MLVSS chọn bằng 2800 – 4000 mg/l)
Hàm lƣợng bùn tuần hoàn 8000 mg/l (nồng độ bùn tuần hoàn thƣờng
8000 – 12000 mg/l)
Thời gian lƣu bùn tuần hoàn = 10 ngày (5-15 ngày)
Hàm lƣợng BOD trong nƣớc thải đầu ra 85%
Hàm lƣợng vi sinh đầu vào X0 = 0
Hệ số sản lƣợng
Y = 0,6 mg bùn/ mg BOD5 bị tiêu thụ bởi vi sinh (Y thƣờng dao động 0,4 – 0.8)
Hệ số phân hủy nội bào Kd = 0,06 ngày
BOD5:BODL 0,68
Tính nồng độ BOD5 hịa tan trong nƣớc đầu ra:
BOD5 (ra) = BOD5 (hoà tan trong nƣớc đầu ra) + BOD5 (chất lơ lửng đầu ra) Nồng độ cặn hữu cơ có thể bị phân hủy:
a = 0,65 × 29,2 = 18,98 (mg/l)
BODL của cặn lơ lửng dễ phân hủy sinh học của nƣớc thải sau lắng I: BODL = 18,98 ×1,42 mgO2 tiêu thụ/mg tế bào bị oxi hóa = 26,95 (mg/l) BOD5 của cặn lơ lửng nƣớc thải sau lắng 1:
C = BODL × 0,68 = 26,95 × 0,68 = 18,32 (mg/l)
Lƣợng BOD5 hòa tan còn lại trong nƣớc khi ra khỏi bể lắng: S = BOD5 (ra) - C = 56,8 – 18,32 = 38,48 (mg/l)
Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hịa tan:
(CT 4.4/[8])
Phước, công suất 210 m3/ngày.đêm Thể tích bể: (Trang 148/[5]) ( ) ( ) ( ) ( ) Trong đó:
Q: lƣu lƣợng nƣớc đầu vào, Q = 210 m3/ngày.đêm.
Y: hệ số sản lƣợng bùn, Y = 0,6 (mgVSS/mgBOD).
X: nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi hay bùn hoạt tính đƣợc duy trì trong bể, X = 3500 mg/l.
S0: hàm lƣợng BOD5 đầu vào, S0 = 378,75 mg/l.
S: hàm lƣợng BOD5 hòa tan đầu ra, S = 56,8 mg/l.
Kd : hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,06/ngày-1 .
c : thời gian lƣu bùn, c = 10 ngày Thời gian lƣu nƣớc trong bể :
= =
= 8,6 giờ = 0,36 ngày
Diện tích bể:
Chọn chiều cao hữu ích 4m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m. Vậy H= 4,5 m Thể tích thực của bể: V = L m3 Hệ số tạo bùn từ BOD5 : Yb = = = 0,375 (CT 4.12/[8]) Trong đó: Y: hệ số sản lƣợng, chọn Y = 0,6 kgVSS/kgBOD5
Kd: Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,06 ngày
: Thời gian lƣu bùn
Lƣợng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5
( ) ( )
= 25,35 (kgVSS/ngày) (CT 4.11/[8])
Phước, cơng suất 210 m3/ngày.đêm
Trong đó:
Yobs: hệ số sản lƣợng quan sát, Yobs = 0,375
Tổng cặn lơ lửng sinh ra trong 1 ngày theo SS
Px (SS) = = = 31,68 (kg/ngày)
Lƣợng cặn dƣ thải bỏ mỗi ngày:
Pxả = Px(ss) - Q × SSra = 31,68 – 210 x 29,2 = 25,54 kg/ngày Lƣu lƣợng bùn thải m3/ngày (CT 4.14/[8]) Trong đó : V: Thể tích bể Aerotank V= 90 m3
X: Nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank X= 3500 mg/L
c: Thời gian lƣu bùn c = 10 ngày
Q: Lƣu lƣợng nƣớc thải trung bình, Q = 210 m3/ngày
Xra: Nồng độ VSS trong SS ra khỏi bể lắng, SS giảm 80%,
mg/l
Xt: Nồng độ bùn hoạt tính tuần hồn,
mg/l
Lƣu lƣợng bùn tuần hoàn: Dựa trên phƣơng trình cân bằng sinh khối:
( )
Trong đó:
: Hàm lƣợng cặn lơ lửng đầu vào Q: Lƣu lƣợng nƣớc thải trung bình, m3/ng Qr: Lƣu lƣợng bùn tuần hồn, m3/h
:Nồng độ bùn hoạt tính tuần hồn X: Nồng độ bùn hoạt tính duy trì trong bể
Phước, công suất 210 m3/ngày.đêm
Giả sử Chia hai vế cho Q, biểu thức trên có thể triển khai nhƣ sau:
(CT 4.15/[8])
Lƣu lƣợng bùn tuần hoàn:
m3/ng = 6,83 m3/h
Kiểm tra chỉ số F/M và tải trọng thể tích của bể
Tỷ số F/M: =
=
= 0,3 ngày (CT 4.1/[8])
Giá trị này nằm trong khoảng cho phép ( F/M = 0,2 – 0,6 ngày ) Tải trọng thể tích của bể Aerotank: (Trang 147 và 431/[5])
L = ( ) =
( )
= 1,57 ( kgBOD5/m
3.ngày ) Giá trị này nằm trong khoảng cho phép (L = 0,8 – 1,92 kgBOD5/m3.ngày)
Tính lƣợng oxy cần thiết cung cấp cho bể Aerorank dựa trên BOD20
Lƣợng oxy lý thuyết cần cung cấp theo điều kiện chuẩn Co = ( )
– 1,42.Px (CT 4.16/[8]) Với: f là hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20, f = 0,68
Co = ( )
– 1,42 25,35 = 35,9 (kgO2/ngđ) Lƣợng oxy cần thiết trong điều kiện thực: (CT 6-16/106/[12])
Ctt = Co ( ) ( ) ( ) ( ) Trong đó:
C0: Lƣợng oxy cần thiết trong điều kiện chuẩn
C20: nồng độ oxy bão hòa trong nƣớc ở 20oC, Cs20 = 9,08 mg/l
C30: nồng độ oxy bão hòa trong nƣớc sạch ở 30oC, C30 = 7,94 mg/l
Phước, cơng suất 210 m3/ngày.đêm
:hệ số điều chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lƣợng muối, với nƣớc thải = 1
: hệ số điều chỉnh lƣợng oxy ngấm vào nƣớc thải do ảnh hƣởng của hàm lƣợng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thống, hình dạng và kích thƣớc bể có giá trị từ 0,6 ÷2,4). Chọn = 0,7
Vậy lƣợng khơng khí lý thuyết cho q trình (CT 6-17/107/[12]) Qkk =
m3/ngày = 0,038 m3
/s Trong đó:
Ctt: lƣợng oxy thực tế sử dụng cho bể, Ctt = kgO2/ ngày
f: hệ số an tồn, f = 1,5
OU: cơng suất oxy hòa tan, độ sâu ngập nƣớc của bể, hhi = 4 m
gO2/ m3
Ou = 7 gO2/ m3.m (sử dụng bọt khí làm thống nhỏ mịn) (Bảng 7.1/112/[12]) Kiểm tra lƣợng khí cấp vào bể Aerotank:
⁄ Lƣợng khí cần để khử 1 kg BOD5: ( ) ( ) ⁄
Tính tốn máy thổi khí cho Aerotank
Áp lực cần thiết của máy thổi khí
Trong đó:
: tổn thất trong hệ thống vận chuyển, , chọn h1 = 0,3 m
: tổn thất qua lỗ khuếch tán khí,
H: độ sâu ngập nƣớc của ống khuếch tán, H = 4 m
Áp lực khí
Phước, cơng suất 210 m3/ngày.đêm *( ) + *( ) + ( ) Trong đó:
G: Khối lƣợng dịng khí mà máy cung cấp trong 1s
kg/s
R: Hằng số khí, R = 8,314
T: Nhiệt độ của khơng khí đầu vào, T = 30
P1: Áp suất tuyệt đối của khơng khí đầu vào
P2: Áp suất tuyệt đối của khơng khí đầu ra
(đối với khơng khí K = 1,395)
e: Hiệu suất của máy (0,6 – 0,9), chọn e = 0,8
Cơng suất thực của máy thổi khí
( )
Chọn 2 máy thổi khí Heywel - Đài Loan, cơng suất 3Hp (1hoạt động, 1dự phịng), cột áp 5 m, lƣu lƣợng 0,1 -130 m3/phút, nguồn điện sử dụng 3 pha 380V
Số lƣợng đĩa khuếch tán khơng khí cần thiết
Trong đó: Qkk: Lƣợng khơng khí lý thuyết
Z: Lƣu lƣợng của đĩa thổi khí, Z = 200 lít/phút
Chọn đĩa Jaeger HD340 - Đức, diện tích bề mặt hoạt động 0,06m2, lƣu lƣợng 5 – 12 m3/h, đƣờng kính đĩa 340 mm
Chọn n = 12 , từ 1 ống chính chia ra 3 ống nhánh
Bố trí ống dẫn khí
Số lƣợng ống nhánh trong bể: 3 ống Số lƣợng đĩa trên mỗi ống nhánh: 4 đĩa -Khoảng cách giữa các ống nhánh:
Phước, công suất 210 m3/ngày.đêm
Bố trí 3 ống nhánh phân phối khí dọc theo chiều rộng bể, mỗi ống cách nhau 1,5 m và cách 2 mép tƣờng 1 m.
Trên mỗi ống nhánh bố trí 4 đĩa khí, mỗi đĩa cách nhau 1m, đĩa cách mép tƣờng 0,5 m. Tính tốn đƣờng ống dẫn khí Vận tốc khí trong ống dẫn khí chính v = 10 – 15 m/s, chọn v = 12 m/s (107/[12]). Lƣu lƣợng khí cần cung cấp, Qkk = 0,038 m3/s Đƣờng kính ống phân phối khí chính Dc = √ = √ = 0,063 m Chọn ống thép mạ kẽm Hòa Phát 76 mm
Từ ống chính ta phân làm 3 ống nhánh cung cấp khí cho bể, lƣu lƣợng khí qua mỗi ống nhánh QƠN=0,013 m/s Đƣờng kính ống nhánh d = √ =√ = 0,037m Chọn loại ống thép mạ kẽm Hòa Phát 40 mm Tính tốn đƣờng ống dẫn nƣớc thải √ √ Trong đó:
Q: lƣu lƣợng nƣớc thải, Q = 210 m3/ngày;
v: vận tốc nƣớc chảy trong ống, v = 0,5 – 2 m/s chọn v = 0,5 m/s (Nguồn TCVN
51 – 2008)
Chọn ống nhựa PVC Bình Minh
Kiểm tra lại vận tốc chảy trong ống
√ ( )
Phước, cơng suất 210 m3/ngày.đêm
Tính tốn đƣờng ống dẫn bùn tuần hoàn vào bể
D = √
= √
= 0,049 m Qth = Lƣu lƣợng bùn tuần hoàn, Qth = 163,8 m3/ngày
v: vận tốc bùn chảy (1 – 2 m/s), chọn v = 1 m/s (107/[12]).
Chọn ống HDPE Bình Minh 50mm
Hiệu quả xử lý của bể Aerotank
CODra giảm 85%: CODra = 493 – (493 x 85%) = 73,95 mg/l BODra giảm 75%: BODra = 378,75 – (378,75 x 85%) = 56,8 mg/l