bể arotank, uasb, bể, bể biophin

Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn

Trang 95

Chương 4: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG SINH HỌC

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động

của VSV có khả năng phân hoá những hợp chất hữu cơ. Các chất hữu cơ sau khi phân hoá trở thành nước, những chất vô cơ hay các khí đơn

giản. Có 2 loại công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học:

- Điều kiện tự nhiên. - Điều kiện nhân tạo.

4.1. CÔNG TRÍNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 4.1.1. Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc

Trong nước thải sinh hoạt chứa một hàm lượng N, P, K khá đáng kể. Như vậy, nước thải là một nguồn phân bón tốt có lượng N thích hợp với sự phát triển của thực vật.

Tỷ lệ các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải thường là 5:1:2 = N:P:K.

Nước thải CN cũng có thể sử dụng nếu chúng ta loại bỏ các chất độc hại.

Để sử dụng nước thải làm phân bón, đồng thời giải quyết xử lý nước thải theo điều

kiện tự nhiên người ta dùng cánh đồng tưới công cộng và cánh đồng lọc.

Nguyên tắc hoạt động : Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới, cánh đồng lọc dựa trên khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua lọc, nhờ có oxy trong các lỗ hỏng và mao quản của lớp đất mặt, các VSV hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn. Càng sâu xuống, lượng oxy càng ít và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ càng giảm xuống dần. Cuối cùng đến độ sâu ở đó chỉ xảy ra quá trình khử nitrat. Đã xác định được quá trình oxy hóa nước thải chỉ xảy ra ở lớp đất mặt sâu tới 1.5m. Vì vậy các cánh đồng tưới và bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi có mực nước nguồn thấp hơn 1.5m so với mặt đất.

Nguyên tắc xây dựng: Cánh đồng tưới và bãi lọc là những mảnh đất được san phẳng hoặc tạo dốc không đáng kể và được ngăn cách tạo thành các ô bằng các bờ đất. Nước thải phân bố vào các ô bằng hệ thống mạng lưới phân phối gồm : mương chính, máng phân phối và hệ thống tưới trong các ô. Nếu khu đất chỉ dùng xử lý nước thải, hoặc chứa nước thải khi cần thiết gọi là bãi lọc.

Cánh đồng tưới, bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi có độ dốc tự nhiên, cách

xa khu dân cư về cuối hướng gió. Xây dựng ở những nơi đất cát, á cát, cũng có thể ở nơi đất á sét, nhưng với tiêu chuẩn tưới không cao và đảm bảo đất có thể thấm kịp.

Diện tích mỗi ô không nhỏ hơn 3 ha, đối với những cánh đồng công cộng diện tích

trung bình các ô lấy từ 5 đến 8 ha, chiều dài của ô nên lấy khoảng 300-1500 m, chiều rộng lấy căn cứ vào địa hình. Mực nước ngầm và các biện pháp tưới không vượt quá 10 -200 m.


Trang 96

Cánh đồng tưới công cộng và cánh động lọc thường xây dựng với i~0,02

Khoảng cách vệ sinh phụ thuộc vào công suất: + Đối với bãi lọc: - l=300m; Q=200-5000 m3/ng.đ - l=500m; Q=5000-50000 m3/ng.đ - l=1000m; Q>50000 m3/ng.đ + Đối với cánh đồng tưới - l=200m; Q=200-5000 m3/ng.đ - l=400m; Q=5000-50000 m3/ng.đ - l=1000m; Q>50000 m3/ng.đ

Mạng lươí tưới bao gồm: + Mương chính + Mương phân phối + Hệ thống mạng lưới tưới trong các ô + Hệ thống tiêu nước (nếu nước không thấm đất) . ( Chiều sâu ống tiêu: 1,2-2m)

Kích thước các ô phụ thuộc vào địa hình + Cánh đồng tưới: STB = 5-8 ha

1 14 8

RD

⎛ ⎞= −⎜ ⎟⎝ ⎠

+ Đối với bãi lọc thì nhỏ hơn + Tuy nhiên chiều dài ô: D = 300-1500 ; R = 100-200

Để xác định diện tích của cánh đồng tưới người ta phân biệt các loại tiêu chuẩn: 1- T/C tướiTB ngày đêm (m3/ng.đ.ha.năm) 2- T/C tưới theo vụ (lượng nước tưới trong suốt t/g một vụ). 3- T/C tưới 1 lần (lượng nước tưới 1 lần).

Sơ đồ cánh đồng tưới 1. Mương chính và màng phân phối; 2. Máng, rãnh phân phối trong

các ô; 3. Mương tiêu nước; 4. Ống tiêu nước; 5. Đường đi


Trang 97

4- T/C tưới bón (lượng nước cho 1 loại cây trồng xuất phát từ khả năng bón của nước thải).

Diện tích thực dụng của cánh đồng tưới, bãi lọc:

Ftd = Qqo

(ha)

Với:

+ qo: T/C tưới nước lấy theo các bảng sau

Tiêu chuẩn tưới đối với cánh đồng công cộng

Tiêu chuẩn tưới ((m3/ha.ng.đ) to TB năm của KK Loại cây trồng Á sét Á cát Cát

Vườn 45 60 80 6-9,5oC Đồng 25 30 40 Vườn 60 70 85 9,5-11oC Đồng 30 35 45 Vườn 70 80 90 11-15 oC Đồng 35 40 45

Loại cây trồng T/C tưới (m3/ha)

Bắp cải sớm và xúp lơ 2500-6300 Bắp cải muộn 5000-7000

Cà chua 4000-4500 Củ cải 3000-6500

Khoai tây 1800-2500 Hành tỏi, rau thơm 5000-10000

T/C phụ thuộc mực nước ngầm

1.5m 2.0m 3.0m 6-11oC 70 75 85

A sét 11-15 oC 80 85 100 6-11oC 160 130 235 Cát 11-15 oC 180 210 350

Mỗi cánh đồng có một vùng đất dự trữ

Fdt = αQqdt

= α Ftdqoqdt

Với:

+ (qoqdt

= 0.3-0.5)

+ α: hệ số kể đến việc lượng nước thải ở khu vực dự trữ luôn nhỏ hơn dự định và nó phụ thuộc vào to

� t < 10oC α = 0.75 � t > 10oC α = 0.5

Tổng diện tích của cánh đồng

F = Fdt + Ftd + K(Fdt + Ftd) Với:


Trang 98

+ K(Fdt + Ftd): phần công trình phụ, bờ chắn, kênh mương) + K = (0.15-0.25), thường K = 0.25

Vận tốc tưới: + h = 1.0 m v = 0.15-0.85m/s + h ≠ 1.0 m v = voh0.2

� h: chiều sâu TB của dòng chảy (m). � vo: vận tốc khi chiều sâu dòng chảy h = 1m.

Độ dốc: I = 0.001-0.0005 Lưu lượng tính toán cho mạng lưới ô:

q = Ftd.m

t = mFtd.1000

t.3600 (l/s)

Với:

+ m: T/C tưới cho loại cây chủ yếu + t: t/g tưới

Lưu lượng nước tính toán tiêu nước:

qt = αqoT

t (m3/ha.ng.đ)

Với:

+ qo: T/C tưới (m3/ha.ng.đ) + T: t/g giữa các lần tưới trong ngày (h). + t: t/g tiêu nước (0.4-0.5)T

Vì nước không đồng đều nên nhân thêm hệ số n (=1.5):

qmt = qt.n.100086400 (l/s.ha)

(modun dòng chảy tiêu nước)

Lưu lượng tính cho 1 ống: q1 = F1. qm.t (F1: diện tích phục vụ)

F1 = bl

10000 (ha)

Với:

+ b: khoảng cách giữa các ống tiêu nước. + l: chiều dài ống tiêu.

l = 629(H-h)2 k

p

Với:

+ H: chiều sâu chân cống + h: chiều sâu của lớp đất cần tiêu nước + k: hệ số thấm

Loại đất Kích thước hạt đất (mm) Hệ số thấm (cm/s)

Cát 1.22-0.12 1-0.01 A cát 0.12-0.076 0.01-0.004


Trang 99

A sét 0.076-0.038 0.004-0.001 Sét thấm nước 0.038 0.001

+ P: chiều cao lớp nước tiêu đi trong ngày

4.1.2. Cánh đồng tưới nông nghiệp: Từ lâu người ta cũng đã nghĩ đến việc sử dụng nước thải như nguồn phân bón để tưới lên các cánh đồng nông nghiệp ở những vùng ngoại ô. Theo chế độ nước tưới người ta chia thành 2 loại:

- Thu nhận nước thải quanh năm - Thu nước thải theo mùa

Khi thu hoạch, gieo hạt hoặc về mùa mưa người ta lại giữ trữ nước thải trong các đầm hồ (hồ nuôi cá, hồ sinh học, hồ điều hòa,…) hoặc xả ra cánh đồng cỏ, cánh đồng trồng cây ưa nước hay hay vào vùng dự trữ. Chọn loại cánh đồng nào là tùy thuộc vào đặc điểm thoát nước của vùng và loại cây trồng hiện có Trước khi đưa vào cánh đồng , nước thải phải được xử lý sơ bộ qua song chắn rác, bể lắng cát hoặc bể lắng. Tiêu chuẩn tưới lấy thấp hơn cánh đồng công cộng và có ý kiến chuyên gia nông nghiệp. b 4.1.3. Hồ sinh học: Cấu tạo: Hồ sinh vật là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ oxy hóa, hồ ổn định nước thải,… Trong hồ sinh vật diễn ra quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ nhờ các loài vi khuẩn, tảo và các loại thủy sinh vật khác. Nguyên tắc hoạt động: Vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng như oxy hóa từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2, photphat và nitrat amon sinh ra từ sự phân hủy, oxy hóa các chất hữu cơ bởi vi sinh vật. Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu. Nhiệt độ không được thấp

hH

ho

b

P = αqoT

t.1000


Trang 100

hơn 60C. Theo quá trình sinh hóa, người ta chia hồ sinh vật ra các loại:hồ hiếu khí, hồ kỵ khí và hồ tùy nghi.

Hồ sinh học dùng xử lý nước thải bằng sinh học chủ yếu dựa vào quá trình làm sạch của hồ.

Ngoài việc xử lý nước thải còn có nhiệm vụ: + Nuôi trồng thuỷ sản. + Nguồn nước để tưới cho cây trồng. + Điều hoà dòng chảy.

Có các loại sau đây: + Hồ kỵ khí. + Hồ kỵ hiếu khí + Hồ hiếu khí.

4.1.3.1_ Hồ kỵ khí a/ Đặc điểm

o Dùng để lắng và phân huỷ cặn lắng bằng PP sinh học tự nhiên dựa trên sự phân giải của VSV kỵ khí.

o Chuyên dùng xử lý nước thải CN nhiễm bẩn. o Khoảng cách vệ sinh (cách XN thực phẩm): 1.5-2 km. o Chiều sâu: h = 2.4-3.6.m

b/ Tính toán: chủ yếu là theo kinh nghiệm o Skỵ khí = (10-20%) Skỵ hịếu khí o t/g lưu

+ Mùa hè: 1.5 ngày + Mùa đông: > 5 ngày

o E% BOD + Mùa hè: 65-80% + Mùa đông: 45-65%

c/ Lưu ý o Hồ có 2 ngăn để dự phòng (tháo bùn, …) o Cửa cho nước thải vào phải đặt chìm o S < 0.5 ha: 1 miệng xả o S > 0.5 ha: bổ sung thêm o Cửa lấy nước thiết kế giống thu nước bề mặt.

4.1.3.2_ Hồ kỵ hiếu khí: thường gặp Trong hồ xảy ra 2 quá trình song song

+ Oxy hoá hiếu khí. + Phân hủy metan cặn lắng.

Có 3 lớp: + Hiếu khí + Trung gian + Kỵ khí

Nguồn oxy cấp chủ yếu là do quá trình quang hợp rong tảo. Quá trình kỵ khí ở đáy phụ thuộc vào to. Chiều sâu của hồ kỵ hiếu khí: 0.9-1.5 m.

TÍNH TOÁN

1/ Chiều sâu của hồ: 0.9-1.5 m

2/ Tỷ lệ chiều dài và rộng: DR = (

11 :

21)

3/ Vùng có gió: S rộng ; Vùng ít gió: Hồ có nhiều ngăn 4/ Nếu đáy dễ thấm phủ lớp đất sét S = 15 cm


Trang 101

Mực nước Hố

Ống dẫn nước

Ống dẫn nước

Ong dẫn nước ra

Mực nước Hố

1 Tấm ngăn nổi

5/ Bờ hồ có mái dốc: + Trong (1:1 – 1.5:1) + Ngoài (2:1 – 2.5:1)

6/ Nên trồng cỏ dọc hồ (cách mặt taly và đáy 30 cm phải gia cố bê tông). 7/ Cấu tạo cửa vào và cửa ra: 8/ Hiệu quả xử lý

E = LtLa

= 1

1 + ktt

Với:

+ La: BOD5 nước thải (mg/l) + Lt: BOD5 đã xử lý + t: t/g lưu nước thải + kt: Hệ số phụ thuộc vào to

kt =k20 . C (T - 20)

k20 = (0.5-1): nước thải sinh hoạt k20 = (0.3-2.5): nước thải CN C = (1.035-1.074): hồ tự nhiên C = (1.045): tiếp khí nhân tạo T: nhiệt độ hồ (oC)

9/ Thời gian lưu nước:

t = La - Ltkt.Lt


Trang 102

10/ Tải lượng BOD5: BOD5 = 11.2(1.054)(1.8T + 32) 4.1.3.3. Hồ hiếu khí: Oxy hoá các chất HC nhờ VSV hiếu khí. Có 2 loại: a/ Hồ làm thoáng tự nhiên: cấp oxy chủ yếu do khuyếch tán không khí qua mặt nước và quang hợp của các thực vật.

Chiều sâu của hồ: 30-50 cm. Tải trọng BOD: 250-300 kg/ha.ngày. t/g lưu nước: 3-12 ngày. Diện tích hồ lớn.

b/ Hồ làm thoáng nhân tạo: cấp oxy bằng khí nén, máy khuấy, … Chiều sâu: h = 2-4.5 m. Tải trọng BOD: 400 kg/ha.ngày. Thời gian lưu: 1-3 ngày. Tuy nhiên hoạt động như hồ kỵ hiếu khí.

Ví dụ áp dụng: Tính hồ sinh học cho công trình xử lý nước thải khu đô thị với các số liệu cho sau đây:

� Các số liệu đầu vào để tính toán:

Lưu lượng trung bình của nước thải trong ngày đêm: Q = 2988,6 m3/ngđ;

Hàm lượng chất lơ lửng: 52,5 mg/L;

Hàm lượng NOS20 sau xử lý: 140 mg/L;

Nhiệt độ của nước thải: 250C.

� Số liệu đầu ra cần đạt:

Hàm lượng chất lơ lửng 25≤ mg/L

Hàm lượng NOS20 70≤ mg/L

Chọn hồ sinh học hiếu khí hai bậc với làm thoáng tự nhiên để tính toán thiết kế. Phương pháp tính

toán dựa theo TCXD-51-84, phụ lục E, mục 6.

a. Tính toán hồ sinh học bậc I:

Giả sử rằng hiệu quả xử lý nước thải ở hồ sinh vật bậc I đạt 30%. Như vậy, hàm lượng NOS20 của

nước thải ra khỏi hồ bậc I sẽ là 140 x 70% = 98 mg/L. Thời gian lưu nước tại hồ bậc I được tính theo

công thức:

5,398

140lg1258,035,0

1lg1

111 =

×==

t

a

LL

Kt

α ngày đêm

Trong đó:

1α : Hệ số sử dụng thể tích hồ: chọn tỉ lệ B:L = 1:1 - 1:3, 1α = 0,35;

K1 : Hằng số nhiệt độ, ứng với nhiệt độ nước thải ở hồ bậc I là 250C, ta có: ( ) 1258,0047,11,0 2025

1 =×= −K ;

La : Hàm lượng NOS20 dẫn vào hồ bậc I;

Lt : Hàm lượng NOS20 từ hồ bậc I dẫn vào hồ bậc II.

� Thể tích hồ bậc I được tính theo công thức:

104605,36,298811 ≈×=×= tQW tbngd m3

� Diện tích mặt thoáng của hồ bậc I được tính theo công thức:


Trang 103

( )( )

( )( ) 74279

5,4558,89,09814058,86,2988

01 ≈

×−×−××

=×−×

−××=

rp

taptbngd

TCCaLLCQ

F m2

Trong đó:

Cp : Lượng oxy hòa tan tương ứng với nhiệt độ của nước trong hồ, lấy Cp = 8,58 mg/L;

C0 : Hàm lượng oxy hòa tan trong nước ra khỏi hồ, lấy = 5 - 6 mg/L;

La : Hàm lượng NOS20 dẫn vào hồ bậc I;

Lt : Hàm lượng NOS20 từ hồ bậc I dẫn vào hồ bậc II;

Tr : Độ hòa tan tự nhiên của không khí vào nước ứng với độ thiếu hụt oxy bằng 1, lấy

bằng 4 - 6 g/m3.ngđ, chọn Tr = 4,5 g/m3.ngđ;

a : Hệ số đặc trưng tính chất bề mặt của hồ:

Khi bờ hồ khúc khuỷu, a = 0,5 - 0,6;

Khi bờ hồ bình thường, a = 0,8 - 0,9, lấy a = 0,9.

� Chọn thiết kế hồ sinh học bậc I gồm 4 đơn nguyên, ta tính được kích thước mỗi hồ sinh học

bậc I trên mặt bằng được chọn như sau:

mmBL 125150185704

7427911 ×=≈=×

� Chiều sâu lớp nước của hồ sinh vật bậc I:

56,01857010460

1

11 ===

FWH m

b. Tính toán hồ sinh học bậc II:

� Thời gian lưu nước tại hồ bậc I được tính theo công thức:

6,17098lg

1148,08,01lg1

222 =

×==

r

t

LL

Kt

α ngày đêm

Trong đó:

2α : Hệ số sử dụng thể tích hồ, 2α = 0,8 ứng với tỉ lệ B : L đến 1 : 30;

K2 : Hằng số nhiệt độ, ứng với nhiệt độ nước thải ở hồ bậc II là 230C, ta có: ( ) 1148,0047,11,0 2023

2 =×= −K ;

Lt : Hàm lượng NOS20 dẫn vào hồ bậc II;

Lr : Hàm lượng NOS20 cần đạt sau xử lý.

� Thể tích hồ bậc II được tính theo công thức:

47556,16,298822 ≈×=×= tQW tbngd m3

� Diện tích mặt thoáng của hồ bậc I được tính theo công thức:

( )( )

( )( ) 49520

5,4558,89,0709858,86,2988

02 ≈

×−×−××

=×−×

−××=

rp

rtptbngd

TCCaLLCQ

F m2

� Chọn thiết kế hồ sinh học bậc II gồm 2 đơn nguyên, ta tính được kích thước mỗi hồ sinh học

bậc II trên mặt bằng được chọn như sau:


Trang 104

mmBL 155160247602

4952022 ×=≈=×

� Chiều sâu lớp nước của hồ sinh vật bậc II:

2,0247604755

2

22 ≈==

FWH m

4.2. CÔNG TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC NHÂN TẠO 4.2.1. Bể lọc sinh học (Bể Biophin)( có lớp vật liệu không ngập nước)

Cấu tạo: có vật liệu tiếp xúc không ngập nước. - Các lớp vật liệu có độ rỗng và diện tích lớn nhất (nếu có thể). - Nước thải được phân phối đều. - Nước thải sau khi tiếp xúc VL tạo thành các hạt nhỏ chảy thành màng nhỏ luồng

qua khe hở VL lọc. - Ở bề mặt VL lọc và các khe hở giữa chúng các cặn bẩn được giữ lại tạo thành

màng _ Màng sinh học. - Lượng oxy cần thiết để cấp làm oxy hoá chất bẩn đi từ đáy lên. - Những màng VS đã chết sẽ cùng nước thải ra khỏi bể được giữ ở bể lắng 2.

Vật liệu lọc: - Có diện tích bề mặt/đvị diện tích lớn - Than đá cục, đá cục, cuội sỏi lớn, đá ong (60-100 mm) - HVL = 1.5-2.5 m. - Nhựa đúc sẵn PVC được sử dụng rộng rãi ngày nay HVL = 6=9 m.

Hệ thống phân phối nước: - Dàn ống tự động qua (bể trộn, tháp lọc). - Dàn ống cố định (lọc sinh học nhỏ giọt) cao tải.

SOÁ BAÛN VEÕ : 15

THAÙNG 12 - 2004

BAÛN VEÕ SOÁ : 11GVHD

SVTH

CNBM

NGUYEÃN KHA TUAÁN

GS TS. LAÂM MINH TRIEÁT

GV KS. LAÂM VÓNH SÔN

LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP

TYÛ LEÄ : 1:80

TRÖÔØNG ÑHDL KTCN TP. HOÀ CHÍ MINHKHOA MOÂI TRÖÔØNG

NGHIEÂN CÖÙU CAÛI TAÏO HEÄ THOÁNG XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI TAÄP TRUNGKHU COÂNG NGHIEÄP VIEÄT NAM - SINGAPORE

THAÙP LOÏCSINH HOÏC

MAËT BAÈNG7000

CHI TIEÁT OÁNG QUAY PHAÂN PHOÁI NÖÔÙCTL 1:10

2020

150

4754

15000

19300

4753

1546

0

1726

0

600

300

CÖÛA NÖÔÙC TUAÀN HOAØN LAÏIHOÁ BÔM SINH HOÏC

100050

20

10050

4753

300230

1500

300

750

300150

4754

A300

300

800

3125

300

230

300

150 750150

750 4753

300

A - A

400

4000

300

600

350 150

1200

300

CÖÛA NÖÔÙC QUA BEÅ AEROTEN

3980200

50

OÁNG NÖÔÙC TUAÀN HOAØNTÖØ MAÙY EÙP BUØN

100

8502000

BEÅ TUAÀN HOAØN

1500

300

300 O ÁNG SUÏC KHÍ

THANG THAÊM

A

4753300

230

150300

COÄT 300*300

GIAÙ ÑÔÕ VAÄT LIEÄU LOÏC

COÄT 300 x 300 mm

VAÄT LIEÄU LOÏC

DAØN PHAÂN PHOÁI NÖÔÙC

CAÀU THANG

CÖÛA NÖÔÙC RA

1000

1000

1000

1000

1000

1000

1000

1000

1000

1000

1000

1000

1000

1000

1000

CAÙCH SAÉP XEÁP VAÄT LIEÄU LOÏC

CAÙCH BOÁ TRÍ HEÄ THOÁNG PHAÂN PHOÁI NÖÔÙC

NÖÔÙC VAØO

1000

2000

7000

7000

7000

7000

301000

VAÄT LIEÄU LOÏCTÆ LEÄ 1:15

500

3000

4000

CHI TIEÁT 1DAØN OÁNG PHAÂN PHOÁI NÖÔÙC ÔÛ 4 GOÙC THAÙP

TÆ LEÄ 1:2

100

500

3000

6050

0

5050

0

CHI TIEÁT 1

CHI TIEÁT THAÙP LOÏC SINH HOÏC

Lọc sinh học có vật liệu không ngập nước


Trang 105

- Khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt VL: 0.2-0.3 m. Sàn đỡ và thu nước: có 2 nhiệm vụ:

- Thu đều nước có các mảnh vở của màng sinh học bị tróc. - Phân phối đều gió vào bể lọc để duy trì MT hiếu khí trong các khe rỗng. - Sàn đỡ bằng bê tông và sàn nung - Khoảng cách từ sàn phân phối đến đáy bể thường 0.6-0.8 m, i = 1-2 %

Phân loại bể lọc sinh học:

Thông số Đơn vị đo Tải trọng thấp Tải trọng cao Chiều cao lớp VL m 1-3 0.9-2.4 (đá)

6-8 (nhựa tấm) Loại VL Đá cục, than cục,

đá ong, … Đá cục, than, đá ong, nhựa đúc.

Tải trọng theo chất HC Kg BOD5/1 m3.ngày 0.08-0.4 0.4-1.6 Tải trọng thuỷ lực theo diện

tích bề mặt m3/m2.ngày 1-4.1 4.1-40.7

Hiệu quả BOD % 80-90 65-85

� TÍNH TOÁN

1/ Hiệu quả khử BOD: E = (%)

Với:

+ W: tải trọng BOD của bể lọc (kg/ngày) W = Q (So – S) (S: 14 - 15 mg/l)

+ V: thể tích VL lọc

V1 = So - SCO : thể tích / 1m3 nước

� 6 < tkk < 10oC: CO = 250 � tkk > 10oC: CO = 300

� tkk ≠ 10oC: CO = 30 t1

100C

(CO: công suất oxy hoá (g/m3.ng.đ) ) V = V1Q

+ F: thông số tuần hoàn nước

F = 1+R

(1 + R10)2

R = QTQ : Hệ số tuần hoàn

2/ Xác định lại thể tích VL lọc theo hiệu suất Eo

Eo = 100

1 + 0.43331 - E

2 WVF

Giải PT Vmới

4/ Diện tích bể lọc:


Trang 106

S = VH

5/ Đường kính bể lọc

D = 4S∏

Nếu Hình chữ nhật: S = DxR

6/ Tải trọng thuỷ lực:

a = Q + QT

S

7/ Tải trọng chất HC

b = WV (kg BOD / 1 m3.ngày)

8/ Lượng khí cấp:

WKK = f

21

Với:

+ f: lượng BOD20 nước thải + 21: tỷ lệ oxy không khí

� Các công thức tính tải trọng trên áp dụng tính bể lọc sinh học là đá cục, sỏi, (60-100 mm); HVL = 0.9-2.5 m.

� Đối với bể lọc sinh học có lớp vật liệu là các tấm nhựa gấp nếp, … HVL = 4-9 m: tháp sinh học.

1/ Tải trọng: Co = P.H.KT/η (g BOD5 / m2.ngày)

Với:

+ H: chiều cao vật liệu lọc + P: độ rỗng lớp VL (%). + KT: hằng số nhiệt độ (oC)

KT = K20 . 1,047 T – 20 = 0,2 . 1,047 T – 20 + η: phụ thuộc BOD5 đầu ra.

S (mg/l) 10 15 20 25 30 35 40 45 η 3.3 2.6 2.25 2 1.75 1.6 1.45 1.3 2/ Tải trọng thuỷ lực tính bằng (m3 NT/m3 TTVL lọc)

qo = Co . Fa/So Với:

+ Fa: diện tích bề mặt VL lọc trên 1 đơn vị VL lọc (m2/m3) + So: BOD5 vào

4/ Thể tích VL lọch

W = Qqo


Trang 107

10.2.2._ Bể lọc sinh học có lớp VL ngập trong nước thải

� Trong lớp VL lọc BOD bị khử và chuyển hoá NH4

+ NO3-

� Khi tổn thất trong lớp VL lọc = 0,5 m đóng van và xả cặn (30-40 giây) � Cường độ rửa lọc: 12-14 l/s.m2

� TÍNH TOÁN + BOD5 ≤ 500 + Tốc độ lọc ≤ 3m/h. + dhạt = 2-5 mm. + Hiệu quả lọc:

K = SoS = 10αF+β

Với:

- F: chuẩn số : F = H.B0,6.KT/q0,4 Trong đó:

NH3 + CO2 + H2O

BOD + NH3 + O2 Tế bào VS (C5H7NO2) + O2 + H2O

O2

+ O2 NO2-

+ O2 NO3-

CHI TIEÁT BEÅ LOÏC SINH HOÏC

SOÁ BAÛN VEÕ: 11

TYÛ LEÄ 1:1

12 / 2007

BAÛN VEÕ SOÁ: 08CHI TIEÁT BEÅ LOÏC SINH HOÏC

TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC KYÕ THUAÄT - COÂNG NGHEÄKHOA MOÂI TRÖÔØNG - CNSH

Th.s. LAÂM VÓNH SÔN

NGUYEÃN COÂNG HANH

ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP

THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG XÖÛ LYÙ NUÔÙC THAÛI SINH HOAÏT KHU DAÂN CÖ TAÂN QUY ÑOÂNG-QUAÄN 7

SVTH

GVHD

CHI TIEÁT 2

OÁNG DAÃN NÖÔÙC THAÛI RA Ø250

CHI TIEÁT 2 (TYÛ LEÄ 20/1)ÑÓA SUÏC KHÍ

CHI TIEÁT 1 (TYÛ LEÄ 20/1)CHAÂN ÑEÁ ÑÔÕ OÁNG DAÃN KHÍ

CHI TIEÁT 1

MAÙNG CHAÛY TRAØN

OÁNG DAÃN NÖÔÙC THAÛI VAØO Þ90

OÁNG DAÃN NÖÔÙC THAÛI VAØO Þ90

OÁNG DAÃN KHÍ NHAÙNH Þ60

VAÄT LIEÄU BAÙM DÍNH

CHI TIEÁT BOÙ VAÄT LIEÄU BAÙM DÍNH(OÁNG PVC RUOÄT GAØ Þ34)

OÁNG PHAÂN PHOÁI NÖÔÙC THAÛI ÑUÏC LOÃ Þ42

CHI TIEÁT 3

CHI TIEÁT 3(OÁNG PHAÂN PHOÁI NÖÔÙC Þ42 ÑUÏC LOÃ)

MAËT CAÉT A-A

MAËT CAÉT B-B

MAËT BAÈNG

±0.00 ±0.00 ±0.00

CAÀU THANG

LAN CAN

B

A A

B

OÁNG DAÃN NÖÔÙC THAÛI RA Ø250

SO Ð? KHÔNG GIAN M?NG LU? I PHÂN PH? I KHÍ

2000

VAÄT LIEÄU BAÙM DÍNH

OÁNG DAÃN KHÍ CHÍNH Þ168

200200

6000

200200

Þ42

D20

1000 1000 1000

500

3000

2200

2001000 1000 10001000 1000 1000 1000

R60

200200

200

2000

3000

500

200200

200500 1000 500 500 1000 500 500 1000 500

200200200

20031000

300

20 60 20

Lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước nước


Trang 108

� KT = 0,2 x 1,047 T –20 � T (oC): nhiệt độ nước thải � H: chiều cao lớp VL lọc � B: lưu lượng đơn vị của KK: 8 –12 (m3 KK / 1 m3 nước thải)

- q: tải trọng thuỷ lực (20-80 m3/m2.ng). - α, β: phụ thuộc vào qđvị của KK, vào F

B F α β

8 ≤ 0.662 ≤ 0.662

1.51 0.47

0 0.69

10 ≤ 0.85 ≤ 0.85

1.2 0.4

0.13 0.83

12 ≤ 1.06 ≤ 1.06

1.1 0.2

0.19 1.15

Bài tập áp dụng 1. Tính toán bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập nước

- BOD5 = 190 mg/l

- Tốc độ lọc ≤ 3m/h.

- dhạt = 2-5 mm.

- Hiệu quả lọc:

K = SoS = 10αF+β

Trong đó: So : Nồng độ BOD5 đầu vào bể lọc sinh học, So = 190 mg/l

S : Nồng độ BOD5 đầu ra bể lọc sinh học

F : Chuẩn số : F = 4.0

6.0

qKBH vl ××

= 4.0

6.0

50251.0102 ××

= 0.418

KT = 0.2 x 1.047 T –20 = 0.2 x 1.047(25 - 20) = 0.251

T (oC): Nhiệt độ nước thải, T = 25oC

Hvl : Chiều cao lớp vật liệu lọc, Hvl = 1.5 - 2m, Chọn Hvl = 2m

B: Lưu lượng đơn vị của không khí: 8 – 12 (m3 không khí /m3 nước thải). Chọn B = 10 (m3

không khí /m3 nước thải)

q: Tải trọng thuỷ lực (20-80 m3/m2.ng), chọn q = 50 (m3/m2.ng)

α, β: Phụ thuộc vào qđơnvị của không khí và chuẩn số F. Chọn α = 1.51, β = 0

B F α β

8 ≤ 0.662 ≤ 0.662

1.51 0.47

0 0.69

10 ≤ 0.85 ≤ 0.85

1.2 0.4

0.13 0.83

12 ≤ 1.06 ≤ 1.06

1.1 0.2

0.19 1.15

βα += F

SS

100

=> S = βα +F

S10

0 = 662.051.110190

× = 19 mg/l

- Thể tích bể lọc sinh học:


Trang 109

( )NO

QSSW

NgàyTB×−

= 0

Trong đó: So : Nồng độ BOD5 đầu vào bể lọc sinh học, So = 190 mg/l

S : Nồng độ BOD5 đầu ra bể lọc sinh học, S = 13.45 mg/l Ngày

TBQ : Lưu lượng trung bình ngày đêm, NgàyTBQ = 1200 m3/ngàyđêm

NO : Năng lực oxy hóa của bể lọc, NO = 550 gO2/m3.ngàyđêm (Xử lý nước thải đô thị và công

nghiệp – Lâm Minh Triết)

( )550

120019190 ×−=W = 373 m3

- Diện tích hữu ích của bể lọc sinh học:

nHWFvl ×

=

Trong đó: n : So ngăn của bể lọc sinh học. Chọn n = 1

12373

×=F = 186.5 m2

Chọn chiều dài của bể D = 31m, chiều rộng R = 6m

- Chiều cao phần đáy h1 = 0.5 m

- Chiều cao lớp vật liệu Hvl = 2 m

- Chiều cao dành cho vật liệu dãn nở h2 = 1 m

- Chiều cao phần chứa nước rửa h3 = 1 m

- Chiều cao bảo vệ hbv = 0.5 m

Tổng chiều cao bể lọc: H = Hvl + h1 + h2 + h3 + hbv = 2 + 0.5 + 1 + 1 + 0.5 = 5 m

* Lượng khí cần thiết

- Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể điều hòa: h

k QBL max×=

Trong đó: B: Lưu lượng đơn vị của không khí: 8 –12 (m3 không khí /m3 nước thải). Chọn B = 10 (m3

không khí /m3 nước thải) hQmax : Lưu lượng giờ lớn nhất, hQmax = 83 m3/h

8310×=kL = 830 m3/h

Chọn hệ thống cung cấp khí bằng ống thép, phân phối khí bằng đĩa sục khí, được phân bố dọc theo

chiều dài bể cách nhau 1m. Như vậy có tất cả 30 ống.

- Lưu lượng khí trong mỗi ống:

qống =10830

10=khíL

= 83 m3/h

Trong đó: Vận tốc khí trong ống 10 – 15 m/s. Chọn vống = 10 m/s

- Đường kính ống chính:

3600108304

36004

×××

=××

×=

ππ ông

khíông v

LD = 0.171 m = 171 mm

Chọn ống chính Dống =φ 168 mm.


Trang 110

- Đường kính ống nhánh:

360010834

36004

×××

=××

×=

ππ ông

ôngông v

qd = 0.54 m = 54 mm

Chọn ống phân phối khí có dống =φ 60 mm.

- Chọn dạng đĩa xốp: Đường kính : d = 300 mm

Diện tích bề mặt : f = 0.07 m2

Cường độ khí 200 l/phút.đĩa = 3.33 l/s

- Số lượng đĩa phân phối trong bể :

Đ = 33.3kL

= 360033.31000830

××

= 69.23

=> Số lượng đĩa: chọn Đ = 90 đĩa

- Bố trí hệ thống sục khí: Chiều rộng :B = 6 m

Chiều dài : D = 31 m

Số lượng đĩa 90 đĩa chia làm 30 hàng, mỗi hàng 3 điã được phân bố đều cách mặt sàn của bể 1x2 m,

cách mặt sàn 0.2 m

- Xác định công suất thổi khí:

( )n

LpW khí

××−×

=102

134400 29.0

Trong đó: Lkhí: Lưu lượng khí cần cung cấp. Lkhí = 0.23 (m3/s)

n: Hiệu suất máy bơm: Chọn n = 75%

p: Ap lực của không khí nén

33.104.533.10

33.1033.10 +

=+

= dHp = 1.52 (atm)

Trong đó: Hd = hd + hc + hf + H

hd: Tổn thất do ma sát

hc: Tổn thất cục bộ ống hd + hc ≤ 0.4 ⇒ Chọn hd + hc = 0.4

hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối khí. hf ≤ 0.5 ⇒ Chọn hf = 0.5

H: Chiều cao hữu ích của bể, H = 4.5 m

⇒ Hd = 0.4 + 0.5 + 4.5 = 5.4 m

Vậy công suất thổi khí là:

( )75.0102

23.0152.134400 29.0

××−×

=W = 13.35 (KW/h)

- Công suất thực của máy thổi khí:

Ntt = 1.2 x W = 1.2 x 13.35 = 16 KW/h

Vậy chọn 2 máy thổi khí có công suất 18 KW / h. Hai máy chạy luân phiên nhau cung cấp khí cho 2

bể điều hòa và bể lọc sinh học

Tóm tắt kích thước bể lọc sinh học:

Ký hiệu Kích thước

D x R x (H + hbv) 31m x 6m x (4.5m + 0.5)

Công suất máy sục khí(W) 13.35 KW/h


Trang 111

Bài tập ví dụ áp dụng 2. Tính bể lọc sinh học nhỏ giọt � Tính toán theo tải trọng thủy lực:

� Xác định hệ số K:

3,16120

3,1956===

t

a

LL

K

Trong đó:

La : Lượng NOS20 trước khi đưa vào bể Biophin;

Lt : Lượng NOS20 cần đạt sau xử lý tại bể.

Chọn tải trọng thủy lực q0 = 20 m3/m2.ngđ

Với lý do:

Không tuần hoàn nước thải;

Lượng không khí cấp vào nhỏ;

Chiều cao công trình nhỏ;

Diện tích công trình nhỏ.

Ta chọn các số liệu như sau:

B = 8 m3/m2.ngđ

H = 3,5 m

Với lưu lượng không khí đưa vào bể B = 8 m3/m2 nước thải

Khi chiều cao công tác bể: H = 3,5 m; (tra bảng 7.5 Giáo trình xử lý nước thải ĐHXD, 1975) ta có hệ số K1

= 18,05 > K = 16,3 nên không cần tuần hoàn nước thải.

� Diện tích bể Biophin:

43,14920

6,2988

0

===q

QF

tbngd m2

Trong đó: tbngdQ : Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm;

q0 : Tải trọng thủy lực.

� Thể tích của bể:

5235,343,149 ≈×=×= HFW m3

Chọn số bể n = 4

� Diện tích mặt bằng một bể:

36,374

43,1494

===Ff m2

� Đường kính bể:

9,614,3

36,3744=

×==

πfD m

� Chiều cao xây dựng bể Biophin:

05,65,025,014,05,354321 =++++=+++++= hhhhhHH ctxd m

Trong đó:

Hct : Chiều sâu của lớp vật liệu lọc, Hct = 3,5 m;


Trang 112

h1 : Chiều sâu từ mặt nước trong bể đến lớp vật liệu lọc, h1 = 0,4 m;

h2 : Chiều sâu không gian giữ sàn để vật liệu lọc và nền, h2 = 1 m;

h3 : Độ sâu của máng thu nước chính, h3 = 0,25 m;

h4 : Độ sâu của phần móng, h4 = 0,5 m;

h5 : Chiều cao bảo vệ (từ mặt nước đến thành bể), h5 = 0,5 m.

Cấu tạo của lớp vật liệu lọc gồm:

Sỏi với cỡ đường kính hạt là 5 mm;

Lớp lát sàn đỡ vật liệu lọc 0,2 m;

Dùng sỏi với cỡ đường kính ≥ 6 - 10 mm.

� Tính toán hệ thống tưới phản lực:

Bể Biophin thiết kế dạng hình tròn, phân phối nước bằng hệ thống tưới phản lực với các cánh tưới đặt cách

lớp vật liệu lọc 0,2 m.

� Lưu lượng tính toán nước thải trên 1 bể Biophin cao tải:

86,16445,67.max ===

nQq s L/s

� Đường kính hệ thống tưới:

7,62,09,62,0 =−=−= bt DD m

Trong đó: 0,2 là khoảng cách giữa đầu ống tưới tới thành bể

� Chọn 4 ống phân phối trong hệ thống tưới đường kính mỗi ống tưới được xác định theo công thức:

16,08,014,34

067,04..4

.4=

×××

==νπqD m, chọn D = 200 mm

Trong đó:

v : Vận tốc chuyển động của nước trong ống; v ≤ 1 m/s, chọn v = 0,8 m/s.

� Số lỗ trên mỗi ống tưới:

42

67008011

1

8011

122 ≈

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ −−

=

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−−

=

tD

m lỗ

� Khoảng cách từ mỗi lỗ đến trục ống đứng là:

miDr t

i ×=2

Trong đó: i là số thứ tự của lỗ kể từ trục cách tưới:

517421

26700

≈×=ir mm

731422

26700

≈×=ir mm

� Số vòng quay của hệ thống trong:

62,3215,467001242

108,34108,342

6

021

6

=××

×=

×××

= qDdm

nt

vòng/phút

Trong đó:


Trang 113

d1 : Đường kính lỗ trên ống tưới d = 12 mm (theo Điều 6.14-20 TCXD-51-84);

q0 : Lưu lượng mỗi ống tưới, q0 = 215,4486,16 = L/s

� Áp lực cần thiết của hệ thống tưới:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+−= 324

0

6

241

620 10.

.29410.81.10.256

KD

dmdqh t

13,24010.3006700294

20010.81

421210.256215,4 34

6

24

62 =⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ×+−

×=h mm = 0,24 m

Trong đó:

k : Môđun lưu lượng lấy theo bảng: k = 300 (Tra bảng 7.5, Giáo trình xử lý nước thải ĐHXD,

1974)

Ta có h= 0,24 m > 0,2 m ⇒ thỏa mãn áp lực yêu cầu để hệ thống tưới phản lực hoạt động được.

4.2.2. Bể Aerotank 4.2.2.1- Động học của qúa trình xử lý sinh học Để quá trình xử lý bằng PP sinh học xảy ra tốt thì cần thiết phải tạo điều kiện pH, nhiệt độ, …. Lúc đó quá trình xử lý sẽ xảy ra.: a/ Tăng trưởng TB: Tốc độ tăng trưởng có thể biểu diễn

rt = μ.X = dxdt

= μ.x (1)

Với:

+ rt: tốc độ tăng trưởng của VK.(g/m3.s) + μ: tốc độ tăng trưởng riêng 1/s. + X: nồng độ bùn hoạt tính (g/m3)

b/ Chất nền- giới hạn tăng trưởng Trong quá trình sinh trưởng chất nền (BOD) cấp liên tục quá trình tăng trưởng tuân theo định luật:

μ = μm S

Ks + S (2)

Với:

+ μm: tốc độ tăng trưởng riêng max. + S: nồng độ chất nền trong nước thải ở thời điểm tăng trưởng bị hạn chế (lúc số

lượng chất nền chỉ có giới hạn).(nồng độ còn lại trong nước thải) + Ks: hằng số bán tốc độ (nói lên sự ảnh hưởng của nồng độ chất nền ở thời điểm:

μ = μmax

2

Từ (1) và (2) rt = μm.X.SKs + S (3)

c/ Sự tăng trưởng TB và sử dụng chất nền

Chất nền

Các TB mới Hấp thụ chất nền

Chất VC và HC ổn định Oxy hoá

Tiếp tục


Trang 114

Quan hệ giữa tốc độ tăng trưởng và lượng chất nền được sử dụng: rt = -Y.rd (4)

Với:

+ rd: tốc độ sử dụng chất nền (g/m3.s). + Y: hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại (mg/mg). Từ (3) và (4)

rd = μm.X.S

Y(Ks + S) = K.X.SKs + S (Đặt K =

μmY ) (5)

d/ Ảnh hưởng hô hấp nội bào Sự giảm khối lượng của các TBào do chết và tăng trưởng chậm tỷ lệ với lượng vi sinh có trong nước thải và gọi là phân huỷ nội bào (endogenous decay). rd = -Kd.X

Với:

+ rd: (do phân hủy nội bào) sử dụng chất nền. + Kd:hệ số phân huỷ nội bào + X: nồng độ bùn hoạt tính.

Do đó, tốc độ tăng trưởng thực:

rt’ = μm.X.SKs + S - Kd.X = (

μm.SKs + S - Kd).X

Hay rt’= -Yrd – Kd.X

Tốc độ tăng trưởng riêng thực:

μ’ = μm.S

Ks + S - Kd

- Tốc độ tăng sinh khối (bùn hoạt tính):

yb = rt' rd

4.2.2.2- Nguyên lý làm việc của bể Aerotank

Bể A được đưa ra và nghiên cứu rất lâu (từ 1887-1914 áp dụng). Bể A là công trình XL sinh học sử dụng bùn hoạt tính (đó là loại bùn xốp chứa nhiều

VS có khả năng oxy hoá các chất hữu cơ). Thực chất quá trình xử lý nước thải bằng bể A vẫn qua 3 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Tốc độ xoxy hoá xác định bằng tốc độ tiêu thụ oxy. + Giai đoạn 2: Bùn hoạt tính khôi phục khả năng oxy hoá, đồng thời oxy hoá tiếp

những chất HC chậm oxy hoá. + Giai đoạn 3: Giai đoạn nitơ hoá và các muối amôn.

Khi sử dụng bể A phải có hệ thống cấp khí (hình vẽ theo tài liệu). 4.2.2.3- Phân loại bể Aerotant a/ Theo nguyên lý làm việc

Bể A thông thường: công suất lớn + Bể A xử lý sinh hoá không hoàn toàn (BOD20 ra ~ 60-80 mg/l) + Bể A xử lý sinh hoá hoàn toàn (BOD20 ra ~ 15-20).


Trang 115

Bể A sức chứa cao: BOD20 > 500 mg/l. b/ Phân loại theo sơ đồ công nghệ

A 1 bậc A 2 bậc

c/ Cấu trúc dòng chảy A đẩy

A trộn

A kiểu hỗn hợp.

d/ Theo PP làm thoáng

Bằng khí nén Khuấy cơ học Thoáng kết hợp Quạt gió

4.2.2.4- Các dạng sơ đồ bể A � Sơ đồ 1 (áp dụng rộng rãi)

- A một bậc, không có ngăn phục hồi bùn - Thiết bị và quản lý đơn giản

A Lắng II

Cặn dưBùn hoạt tính

Nước vào

Bùn hoạt tính tuần hoàn

Không khí

Nước ra

Nứơc từ bể lắng lần thứ nhất

Không khí

Bùn hoạt tính tuần hoàn

Nước ra khỏi bể

Bùn hoạt tính tuần hoàn Không khí

Nước raNước từ bể lắng lần thứ nhất


Trang 116

MOÂ HÌNH THÍ NGHIEÄM BUØN HOAÏT TÍNH

VI

II IV IV

IV

III

IV V

IV I

� Sơ đồ 2

� Sơ đồ 3: 4.2.2.5- Tính toán bể a. Xác định công thức và xác định động học (nhắc lại ảnh hưởng của phân huỷ nội bào)

rt’= -Yrd – Kd.X Tốc độ tăng trưởng riêng thực:

μ’ = μm.S

Ks + S - Kd

Tốc độ tăng sinh khối:

yb = rt' rd

b. Lập các mô hình tính toán bể Aerotank, PƯ hiếu khí + Mô hình mô phỏng hồ (hình vẽ) + Thiết lập CT tính toán các thông số động học

K, Ks

- Ta có: rd = μm.X.S

Y(Ks + S) = K.X.SKs + S (Đặt K =

μmY ) (theo 5)

A Lắng II

Bùn dư

B.htínhh Ngăn phục hồi

A.1 Lắng II (1)

Xả sự cố

A.2 Lắng II (2)


Trang 117

- Mặc khác rd (Tỷ lệ lượng chất nền mất trong một đơn vị thời gian : hệ số phân

hủy nội bào): rd = QV

SSSSTS −

=−

=ΔΔ 00

θ (6)

Từ 5 và 6 K.X.SKs + S =

θSS −0

Hay SS

X−0

θ = KS

SK s +

Hoặc SS

X−0

θ = KSK

K s 11. +

- Vẽ đường thẳng hồi quy tuyến tính quan hệ giữa Xθ/ (S0 – S) và 1/S Từ đó ta có : y= ax + b

⎪⎪⎩

⎪⎪⎨

⎧

=⇒=

=⇒=⇒

KaKaKK

bK

Kb

SS .

11

Kd và Y − Xo: lượng bùn hoạt tính trong nước thải. − So: chất nền trong nước thải. − Qv: lưu lượng nước thải vào. − QT: lưu lượng bùn. − X: nồng độ bùn sau khi hoà trộn. − S: nồng độ còn lại sau khi ra khỏi bể (nồng độ chất nền). − Qr: lượng nước sau khi ra nguồn − Xr: nồng độ bùn hoạt tính trong nước đã lắng (ra khỏi bể ) − XT: bùn hoạt tính lắng xuống tuần − θ: thời gian lưu nước. − θc: tuổi bùn (thời gian lưu bùn).

− dxdt

: tốc độ thay đổi nồng độ bùn hoạt tính.

− V: thể tích bể. − rt’: tốc độ tăng trưởng thực của bùn hoạt tính trong thời gian.

Các PT cân bằng:

Lượng bùn trong bể = Lượng bùn đi vào – Lượng bùn xả ra + Lượng bùn tăng lên trong bể sau thời gian lưu nước.

dxdt

.V = Qv.Xo – (Qxả.XT + Qr.Xr) + V(rt’)

Giải phương trình vi phân trên khi : X0 = 0 , ổn định ; dx/dt = 0; rt’= -Yrd – Kd.X

Ta được Qxả.XT + Qr.Xr

V.X = YrdX - Kd

(Trong đó : X

XQXQ rrTxa +: lượng bùn thực Xthực nghĩa là

Cθ1 =

VX thuc


Trang 118

Do đó: Cθ1 = Y

rdX - Kd (*)

Mặc khác : rd = QV

SSSSTS −

=−

=ΔΔ 00

θ thế vào * ta được :

Cθ1 = dK

XSS

Y −−

θ)( 0

- Vẽ đường thẳng hồi quy tuyến tính quan hệ giữa thông số (S0 - S)/ (θ.X) và 1/θc Từ đó ta có dạng: y = ax + b Kd = b Y = a + Thiết lập công thức tính thể tích bể Aerotank Cách 1 Từ phương trình

Cθ1 = dK

XSS

Y −−

θ)( 0

Kết hợp : θ1

=VQ

Ta được : Cθ1 = dK

VXSSYQ

−− )( 0

V = Q.Y.(So - S)θc

X(1 + Kd. θc)

Cách 2 + rd: Tốc độ sử dụng chất nền

rd = -QvV (So – S) = -

So - S θ

+ Đặt: ρ = rdX : Tốc độ sử dụng chất nền tính cho 1 đơn vị khối lượng (g) bùn hoạt

tính/đơn vị thời gian.

ρ = rdX =

QV

So - S X

V = Q(So - S)

ρX

Ngoài ra:

� Chỉ số quan trọng: lượng chất nền/khối lượng bùn hoạt tính (FM ).

Với:

+ F: food


Trang 119

+ M: microorganism ratio

FM =

So

θX

- Lưu ý: khi chọn lựa các thông số cần lưu ý:

� So ≤ 100: X ≤ 1500 mg/l � So = 100-150: X ≤ 1000 mg/l � So = 150-200: X ≤ 2800 mg/l � So > 200: X = 2800-4000 mg/l � Độ tro: Z = 0,3

c. Tính toán thiết kế + Các thông số đầu vào

QNT, So, f = BOD5COD , t, Sra, CODra, SS, Xo, % cặn HC(= a), X, Z, Xtuần hoàn, Y, θc

+ Xác định hiệu quả xử lý: - Lượng cặn HC trong nước thải ra khỏi bể lắng: a.BOD5 ra = b. - Lượng cặn HC theo COD: 1,42.b.(1 –z) = c

(1,42: mg O2 sdụng/md TBào phân huỷ) - Lượng BOD5 trong cặn ra khỏi bể: f.c = d - Lượng BOD5 hoà tan khỏi bể lắng: c = BOD5 cho phép – d

� Hiệu quả xử lý theo COD:

E = CODvào - (CODra - c)

CODvào

� Hiệu quả xử lý theo BOD5:

E = BOD5 vào - d

BOD5 vào

� Hiệu quả xử lý BOD toàn bộ

E = BODvào - BODra

BODvào

+ Thể tích bể

V = Q.Y.(So - S)θc

X(1 + Kd. θc) (m3)

+ Thời gian lưu nước

θ = VQ

+ Lượng bùn HC lơ lửng khi sử dụng BOD5: - Tốc độ tăng trưởng của bùn:

Yb = dc xK

Yθ+1

(1/ngày)

- Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong ngày: Px = Yb.Q.(So - S) (kg/ngày)

- Tổng lượng cặn lưu lượng sinh ra (tổng bùn dư):

Px1 = Px

1 - z

- Lượng cặn dư hằng ngày xả ra: Pxả = Px1 – Pra

(Pra = Q.SSra.10-3) - Lưu lượng xả bùn:


Trang 120

Qxả = V.X - Qr.Xr. θc

XT.θc

Với:

+ Qr = Qv + XT = (1-z)Xbùn + Xr = (1-z).c (mg/l)

+ Thời gian tích luỹ cặn (tuần hoàn toàn bộ) không xả cặn ban đầu

T = V.Xb

Px (ngày)

( Tthực = (3-4)T) + Sau khi hệ thống hoạt động ổn định thì lượng bùn HC xả ra hằng ngày

B = Qxả.Xb (kg/ngày) - Cặn bay hơi: B’ = (1-z).B. - Cặn bay hơi trong nước đã xử lý đi ra khỏi bể: B’’ = Qr.Xr - Tổng cặn HC sinh ra: B’ + B’’ = Px

+ Xác định lưu lượng tuần hoàn: Qr QTQr

= X

XT - X Giải ra tìm QT

+ Tỷ lệ F/M

F/M = So

θ.X

+ Lượng khí cần thiết - Lượng oxy cần thiết:

OCo = Q(So - S)

1000.f - 1.42Px + 4.57(No - N)

1000 (kg/ngày)

Với:

+ No: tổng nitơ ban đầu (sau khi bổ sung dinh dưỡng) + N: tổng nitơ ra (5-6 mg/l)

- Lượng oxy thực tế:

OCt = OCo + Cs

Cs + C .1

1.024(T - 20) .1α (kg/ngày)

Với:

+ Cs: oxy bão hoà trong nước (9,08 mg/l). + C: lượng oxy cần duy trì trong bể (2-3 mg/l) + α: 0,6-0,94. + OCTB = OCt/24 (kg/h) + OCt max = 1,5.OCt TB + OCt min = 0,8.OCt TB

+ Tính lượng không khí cần thiết:

Ok = OCtOU fan toàn (f = 1,5)

Với:

+ OU: công suất hoà tan thiết bị: OU = Ou.h Trong đó:


Trang 121

� Ou: phụ thuộc hệ thống phân phối khí (g O2/m3.m) � h: độ ngập nước (< hbể)

Ok thực tế = 2Ok + Áp lực khí máy nén

Hd = hd + hc + hf + H Với:

� hd: do ma sát. � hf: qua thiết bị phân phối (<= 0,5 m). � hc: tổn thất cục bộ ống (hd + hc <= 0,4 m). � H: chiều cao hữu ích của bể.

+ Áp lực khí:

p = 10.33 + Hd

10.33 (atm)

+ Công suất máy nén:

N = 34400(P0.29 -1).q

102.η

Với:

� q: tính chất khí (cường độ máy):1.18 + Chọn kích thước, bố trí phân phối khí


Trang 122

Ví dụ áp dụng 1 :

� Lưu lượng nước thải : 1500m3/ngày đêm. � Lượng BOD5 đầu vào (sau xử lý keo tụ ) (giảm 60%) :

)/(2,305100

40763 lmgx=

� Tỷ lệ BOD5/COD = 305,2/460 = 0,66 � Nhiệt độ nước thải t=300C � Nước xử lý xong đạt tiêu chuẩn BOD ≤ 50mg/l (30 mg/l). � Nước xử lý xong đạt tiêu chuẩn COD 100 mg/l (70 mg/l). � Hàm lượng cặn lơ lửng 50 mg/l gồm 65% là cặn hửu cơ. � Lượng bùn hoạt tính trong nước thải ở đầu vào bể X0=0.

Thông số vận hành như sau : 1. Nồngđộ bùn hoạt tính trong bể : X=3000 mg/l (cặn bay hơi). 2. Độ tro của cặn Z=0,3-nồng độ cặn lắng ở đáy bể lắng đợt 2 và cũng là nồng độ cặn tuần hoàn

10.000mg/l. 3. Thời gian lưu của bùn hoạt tính (tuổi của cặn) trong công trình cθ =10 ngày. 4. Chế độ xáo trộn hoàn toàn. 5. Giá trị của thông số động học : Y = 0,46. 6. Độ tro của cặn hữu cơ lơ lửng ra khỏi bể lắng là : 0,3 (70% lượng cặn bay hơi) 7. Nước thải điều chỉnh sao cho : - BOD5 : N : P = 100 : 5 :1 a. Xác định hiệu quả xử lý :

Lượng cặn hữu cơ trong nước ra khỏi bể lắng (phần cặn sinh học dễ bị phân hủy là) : 65% x 50 = 32,5

mg/l Lượng cặn hửu cơ tính theo COD : 1.42 x 32.5 x 0.7 = 32.305 (mg/l) Lượng BOD5 có trong cặn ra khỏi bể lắng : 0,66 x 32,305 = 21.3213 (mg/l) Lượng BOD5 hòa tan ra khỏi bể lắng bằng tổng BOD5 cho phép ở đầu ra trừ lượng BOD5 có trong cặn

lơ lửng : 30 – 21.3213 = 8.6787(mg/l) Hiệu quả xử lý COD :

%8,91460

32,305) - (70 -460==E

Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan.


Trang 123

%15,971002,3056787,82,305

=−

= xE

Hiệu quả xử lý BOD toàn bộ.

%2.901002,305302,305

=−

= xE

b.Thể tích bể Aerotank tính theo công thức ta có :

Thời gian nước lưu lại trong bể :

( ) ( )ngayhxQV 284,082,624

150025,426

====θ

c.Lượng bùn hữu cơ lơ lửng sinh ra khi khử BOD5 đến 97,15% :

Tốc độ tăng trưởng của bùn tính theo công thức:

2875,006,0101

46,01

=+

=+

=xkx

YYdc

b θ

Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong một ngày:

Px = Yb x Q (So-S) = 0,2875 x 1500 x (305,2 – 8,6787)

=127874,8106 g = 127,875 (kg/ngày).

Tổng cặn lơ lửng sinh ra theo độ tro của cặn z = 0,3

( )ngaykgZ

PP x

x /68,1827,0875,127

11 ==−

= .

Lượng cặn dư hàng ngày phải xả đi

Pxã = Px1 – Q x 50 x 10-3 =182,68 – 1500 x 50 x 10-3

=107,68 (kg/ngày)

Tính lưu lượng xã bùn Qxã theo công thức:

rrTxa XxQXxQXxV

+=θ

(Giáo trình tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai).

Suy ra:

( )ngaymx

xxxxX

XxQXxVQCCT

xaxarxa /4.13393.13

70001075.221500300025.426 3==

−=

−=

θθθ

)(25,4264800

97,2045996)1006,01(3000

)6787,82,305(1046,0500.1)1(

)( 30 mx

xxxxKX

SSxYxQVcd

c ==+

−=

+−

=θ

θ


Trang 124

Trong đó: � V :Thể tích =426,25(m3) � QR =QV =1500 (m3/ngày) � X =3000 (mg/l) � θc =10 ngày � Xt = 0.7 x 10.000 =7000 (mg/l) � Xr =32.5 x 0.7 =22075 (0,7 là tỉ lệ lượng cặn bay hơi trong tổng số cặn hửu cơ , cặn

không tro).

d.Thời gian tích lũy cặn (Tuần hoàn toàn bộ) không xã cặn ban đầu:

ngayxP

XxVTx

33.338106.1278741000025.426

===

Thực tế sẽ dài hơn 3-4 lần vì khi nồng độ bùn chưa đủ trong hiệu qủa xử lý ở thời gian đầu sẽ thấp và lượng bùn sinh ra ít hơn Px

e. Sau khi hệ thống hoạt động ổn định thì lượng bùn hữu cơ xã ra hằng ngày:

B = Qxã x 10.000 g/m3=13,4 x 10.000=134000 g/ngày =134 kg/ngày. Trong đó cặn bay hơi:

B’ = 0,7 x134 = 93,8 kg Cặn bay hơi trong nước đã xử lý đi ra khỏi bể QR

x XR B”= 1500 x 22.75 x 10-3= 34,125 (kg/ngày)

Tổng cặn hửu cơ sinh ra: B’ + B” = 93,8 + 34,125 = 127,925 kg = 128 kg = Px .

f. Xác định lưu lượng tuần hoàn :QT .

Để nồng độ bùn trong bể luôn giữ giá trị: X =3000 mg/l Ta có:

75,030007000

3000=

−=

−=

XXX

QQ

TV

T

QT =0,75x 1500 = 1125 (m3/ngày)

g. Tỷ số F/M:

( ) ngaybunmgmgBOD

lmgxlBODmg

XxS

MF

.358,0

/3000284,0/2,305 50 ===

θ

h. Tính lượng khí cần thiết: Tính lượng ôxy cần thiết theo công thức:

( ) ( )( )ngaykg

NNP

fSSQ

OC Ox

OO /

100057,4

42,11000

−+−

−=

Trong đó: � Q = 1500 m3/ ngày � So = 305,2 mg/l . � S = 8,6787 mg/l � No= Tổng hàm lượng N đầu vào :15,26 (mg/l) (sau khi bổ sung dinh dưỡng) � N = Tổng hàm lượng đầu ra : 5 (mg/l) (tiêu chuẩn là 6 mg/l). � PX = 127,875 (mg/ ngày) � f =BOD/COD =0,66

Vậy:


Trang 125

( ) ( ) ( )ngaykgxx

OCO /4.4921000

526.1557,4875.12742,166.01000

6787.82.3051500=

−+−

−=

Lượng ôxy thực tế cần theo công thức:

( )ngaykgxxCC

CxOCOC Ts

sot /1

024.11

)20( α−−=

Trong đó : � Cs: Lượng ôxy bão hòa trong nước 9.08 mg/l. � C: Lượng ôxy cần duy trì trong bể 2 mg/l. � α: hệ số từ 0.6 – 0.94 . Chọn 0.7.

Vậy

( )ngaykgxxxOCt /4.7137.0

1024.1

1208.9

08.94.492 )2030( =−

= −

OCttrung bình = 29.7 (kg O2/h). OCtmax = 29.7 x 1.5 = 44.55 (kgO2/h). OCtmin = 29.7 x 0.8 = 23.97 (kg O2/h).

i. Tính lượng không khí cần thiết.

Chọn hệ thống phân phối bọt khí nhỏ, tra bảng 7.1 ( Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải

– Trịnh Xuân Lai). Ta có Ou = 7gO2/m3.m. Bể sâu h1 = 3.5 m; độ ngập nước h = 3m Công suất hòa tan thiết bị.

OU = Ou x h = 7 x 3 = 21 gO2/m3.

Lượng không khí cần thiết .

)./(59.0)/(509575.11021

4.713 333 smngaymx

xfx

OUOCO t

k ==== −

Trong đó: � OCt : Lượng ôxy thực tế cần. � OU : Công suất hòa tan thiết bị. � f : Hệ số an toàn. Chọn 1.5.

Qktb = 2123.2 m3/h. Qkmax = 1.5 x 3184.8 m3/h. Qkmin = 0.8 x 1698.56 m3/h.

Lượng không khí cần thiết để chọn máy nén khí : 2 x 0,59 = 1.18 (m3/s).

k. Tính áp lực khí máy nén:

Vận tốc khí thoát ra khỏi khe hở :5-10 m/s. Ap lực cần thiết cho hệ thống ống khí nén xác định theo công thức :

Hd = hd + hc + hf + H.

Trong đó : � hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn (m). � hc : Tổn thất qua thiết bị phân phối (m). � hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối (m). Giá trị này không vượt quá 0.5m. � H: chiều cao hữu ích của bể. 3m. Tổng tổn thất hd và hc không vượt quá 0.4 m.

Vậy áp lực cần thiết là :


Trang 126

Hd = 0.4 + 0.5 + 3 = 3.9 m.

Ap lực không khí :

( ) .38.1

33.1033.10 amtHP d =

+=

Công suất máy nén :

( ) ( ) )(27.41

8.010218.1138.134400

102134400 29.029.0

KWx

xxnx

qxPxN =−

=−

=

Số ống phân phối D100 dài 1m tính theo cường độ cho phép q của mỗi ống :

).(4.14736006

108.3184 3

max

maxmax ong

xx

qQNq ===

).(15736003

1056.1698 3

min

minmin ong

xx

qQNq ===

l. Chọn kích thước bể và ống phân phối khí. Ống phân phối khí bố trí dọc thành bể. Chiều rộng một hành lang: B = h = 3 m. Chiều dài hành lang.

).(6.315.43

25.426

1

mxbxh

VbFL ====

Trong bể bố trí 3 hành lang. Do đó kích thước bể là : D x R = 16 x 9.

Dòng chảy trong bể là dòng chảy điều, chiều dài giàn ống xương cá:

L = 2 x (16 – 3 ) = 26 m.

Khoảng cánh giữa các ống trong hệ phân phối :

).(165.015726

min

mN

Llq

===

3000

3000

3000

16000

3000

Cấp khí


Trang 127

Cường độ thổi gió:

)./(55.11925.426

50957 23 ngaymmq ==

Chỉ tiêu gió:

).1/(56.11410)6787.82.305(1500

5095710)( 5

333 kgBODkhim

xxxSSxQOa

o

k =−

=−

= −−

Ví dụ áp dụng 2 .Tính Bể Aerotank với các thông số thiết kế: + Lưu lượng nước thải: Qtb-ngđ = 150 (m3/ngàyđêm)

+ Nhiệt độ nước thải: t = 25oC

+ Hàm lượng BOD5 đầu vào = hàm lượng BOD5 đầu ra của bể lắng I So = 637 (mg/l)

+ Hàm lượng COD đầu vào = hàm lượng COD đầu ra của bể lắng I. CODvào = 1160

(mg/l)

+ Cặn lơ lửng: SSvào = 230 (mg/l)

Đầu ra: Nước thải sau xử lý đạt TCVN 6980 - 2001

+ BOD5 đầu ra = S < 40 (mg/l), Chọn BOD5 đầu ra = 20 (mg/l)

+ COD đầu ra < 70 (mg/l), chọn COD ra = 50 (mg/l)

+ Cặn lơ lửng: SSra < 50 (mg/l), Chọn SSra = 30 (mg/l)

- Các thông số vận hành:

+ Cặn hữu cơ, a = 75%.

+ Độ tro z = 0,3 (Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải- Trịnh Xuân Lai)

+ Lượng bùn hoạt tính trong nước thải ở đầu vào bể, Xo= 0.

+ Nồng độ bùn hoạt tính, X = 2500 ÷ 4000 mg/l, chọn X = 3000 (mg/l)

+ Lượng bùn hoạt tính tuàn hoàn là nồng độ cặn lắn ở đáy bể lắng 2, XT = 8000 (mg/l)

+ Chế độ xáo trộn hoàn toàn.

+ Thời gian lưu bùn trong công trình, θc = 5÷15 ngày, chọn θc = 10 ngày

+ Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0.06 ngày-1

+ Hệ số sản lượng bùn Y = 0,4 ÷ 0,8 mg VSS/mg BOD5, chọn Y = 0,6 mg VSS/mg BOD5

1. Xác định hiệu quả xử lý

- Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 :

%86,96%100637

20637=×

−=E

- Hiệu quả xử lý COD:

%69,95%1001160

501160=×

−=E

2. Kích thước bể Aerotank

- Thể tích bể:

V=* * ( )

* (1 * )c o

d c

Q Y S SX K

θθ−

+ = )10*06,01(*3000)20637(*10*6,0*150

+−

≈ 116 (m3)

Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải: Q = 150 (m3/ngàyđêm)


Trang 128

Y: Hệ số sản lượng bùn Y = 0,6 mg VSS/mg BOD5

S0: Hàm lượng BOD5 nước thải đầu vào, S0 = 637 (mg/l)

S: Hàm lượng BOD5 nước thải đầu ra, S = 40 (mg/l)

X: Nồng độ bùn hoạt tính, X = 3000 (mg/l)

Kd: Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,06 ngày-1

θc : Thời gian lưu bùn trong công trình, θc = 10 ngày

- Chọn chiều cao bể:

H = Hi + Hbv = 3 + 0,5 = 3,5 (m)

Trong đó: Hi: Chiều cao hữu ích, chọn Hi = 3 (m)

Hbv: Chiều cao bảo vệ, chọn Hbv = 0.5 (m)

- Diện tích mặt bằng bể:

F = VHi

= 3

116 = 38,67 ≈ 39 (m2)

- Chọn chiều rộng bể:

B = 5 (m)

- Chiều dài bể:

D = 7,8 (m)

- Thể tích thực của bể:

Vt = D * B * H = 7,8 * 5 * 3,5 = 136,5 (m3)

3. Thời gian lưu nước:

θ = ngaytbQV

= 150116

= 0,773 ngày = 18,55 (h)

4. Tính toán lượng bùn dư thải bỏ mỗi ngày

- Tốc độ tăng trưởng của bùn tính theo công thức:

375,006,0*101

6,0*1

=+

=+

=dc

b KYY

θ

- Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5:

Px = Q 3*( )* 150*(637 20)*0,375*10o bS S Y −− = −

= 34,7 (kg/ngàyđêm)

- Tổng lượng cặn sinh ra trong 1 ngày:

134, 7 49, 6

1 1 0, 3x

xPP

z= = =

− − (kg/ngày)

- Lượng cặn dư xả ra hàng ngày:

raxxa PPP −= 1

Với: Pra = SSra * Q = 30 * 10-3 * 150 = 4,5 (kg/ngày)

→ Pxả = 49,6 – 4,5 = 45,1 (kg/ngày)

- Lưu lượng bùn xả (nồng độ bùn hoạt tính trong nước ra khỏi bể lắng)


Trang 129

Qxả = * * * 116 * 3000 150 * 22, 5 *10 5, 6

* 5600 *10ra ra c

T c

V X Q XX

θθ

− −= = (m3/ngày)

Trong đó: XT: Nồng độ bùn hoạt tính trong dòng tuần hoàn (cặn không tro), XT = (1 - 0,3) *

8000 = 5600 (mg/l)

Xra: Nồng độ VSS ra khỏi bể lắng:

Xra = SSra * a = 30 * 0,75 = 22,5 (mg/l)

5. Hệ số tuần hoàn bùn:

Hình 4.7: Sơ đồ làm việc bể Aerotank

Phương trình cân bằng vật chất đối với bể aeroten:

(Q + Qt) * X = Q * X0 + Qt * Xt

Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải vào bể, Q = 150 m3/ngày

Qt : Lưu lượng bùn tuần hoàn, m3/ngày

X : Nồng độ VSS trong bể, X = 3000 mg /l

X0 : Nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào bể, X0 = 0

Xt : Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, Xt = 8000 mg/l

Chia 2 vế phương trình cho Q, đặt α = tQQ

là tỷ số tuần hoàn bùn:

X + α * X = α * Xt

Suy ra:

α = XX

X

t −=

300080003000

−= 0,6

- Lưu lượng bùn tuần hoàn:

Ta có: α = tQQ

Suy ra: Qt = α*Q = 0,6 * 150 = 90 m3/ngày

6. Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể aeroten:

- Kiểm tra tỷ số khối lượng chất nền trên khối lượng bùn hoạt tính F/M:

F/M = XS o

*θ = 3000*75,0

637 = 0,28 kg BOD5/kg MLVSS.ngày

F/M = 0,28 nằm trong giới hạn cho phép đối với bể Aeroten xáo trộn hoàn toàn: F/M = 0,2 –

0,6 kg BOD5/kg MLVSS.ngày

Bể lắng Q,X0 Bể

AEROTANK

Qt, Xt

(Q +Qt), X

Qx�,Xt

Q,Xr


Trang 130

- Tải trọng thể tích:

La = *oS Q

V*10-3 =

116150*637

*10-3 = 0,8237 kg BOD/ m3.ngày

La = 0,8237 nằm trong giới hạn cho phép đối với aeroten xáo trộn hoàn toàn: La = 0,8÷1,9 kg

BOD/m3.ngày (Theo tài liệu Thoát nước của PGS, TS. Hoàng Văn Huệ).

7. Tính lượng ôxy cần thiết:

- Lượng ôxy cần thiết trong điều kiện chuẩn (không cần xử lý Nitơ)

( )7,34*42,1

55,0*1000)20637(*150*42,1

*1000*

−−

=−−

= xo

o PfSSQ

OC

= 118,998 ≈ 119 (kgO2/ngđ)

Trong đó: f: Hằng số chuyển đổi từ BOD5 sang BOD20, 55,020

5 =BODBOD

1,42- Hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD

Px: Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong 1 ngày: Px = 33,6 (kg/ngđ)

- Lượng ôxy cần thiết trong điều kiện thực tế:

20

1 1* ( ) * *1, 024

st o T

s

COC OCC C α−=

−

Trong đó: CS: Nồng độ ôxy bão hòa trong nước ở 20oC, CS ≈ 9,08 (mg/l)

C: Nồng độ ôxy cần duy trì trong bể, C = 1,5 ÷ 2 (mg/l) (Tính toán thiết kế các công

trình xử lý nước thải- Trịnh Xuân Lai)

Chọn C = 2 (mg/l)

T = 25oC, nhiệt độ nước thải

α : Hệ số điều chỉnh lượng ôxy ngấm vào nước thải (do ảnh hưởng của hàm lựơng

cặn, chất hoạt động bề mặt), α = 0,6 ÷ 0,94, chọn α = 0,7

25 20

9, 08 1 1119 * ( ) * * 193, 649, 08 2 1, 024 0, 7tO C −= =

−(kg/ngày)

- Lượng không khí cần thiết:

Qkhí = aOU

t fOC

×

Trong đó: fa: Hệ số an toàn, fa = 1,5 ÷ 2, chọn fa = 1,5 (Tính toán thiết kế các công trình xử lý

nước thải- Trịnh Xuân Lai)

OU: công suất hòa tan ôxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam ôxy

cho 1m3 không khí.

OU = Ou * h

Với: Ou: Phụ thuộc hệ thống phân phối khí. Chọn hệ thống phân phối bọt khí nhỏ và mịn,

(tra bảng 7-1 sách Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải- .Trịnh Xuân Lai).


Trang 131

Bảng : Công suất hòa tan ôxy vào nước của thiết bị phân phối bọt khí nhỏ và mịn

Điều kiện tối ưu Điều kiện trung bình Điều kiện thí nghiệm

Ou=grO2/m3.m Ou grO2/m3.m

Nước sạch T=20oC 12 10

Nước thải T=20oC,α =0,8 8,5 7

→ Ou = 7 (gO2/m3.m)

h: Độ ngập nước của thiết bị phân phối khí, chọn h = 2,8 (m)

→ OU = 7 * 2,8 = 19,6 (gO2/m3)

→ Qkhí = 7,98795,1*10*6,1964,193

3 =−

(m3/ngày)

8. Tính áp lực máy nén:

- Áp lực cần thiết cho hệ thống ống nén:

Hd = hd + hc + hf + H

Trong đó: hd: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn, (m)

hc: tổn thất cục bộ (m)

Tổng tổn thất hd và hc thường không vượt quá 0,4 (m)

hf: tổn thất qua thiết bị phân phối (m)

Tổn thất hf không quá 0,5 (m)

H-: chiều sâu hữu ích của bể, H = 3 (m)

Do đó áp lực cần thiết sẽ là: Hd = 0,4 + 0,5 + 3 = 3,9 (m)

- Áp lực không khí là:

p = )(38,133,10

9,333,1033,10

33,10atm

H ct =+

=+

- Công suất máy nén khí:

N = )(02,575,0102

114,0)138,1(34400102

)1(34400 29,029,0

KWn

qp k =×

×−×=

××−×

Trong đó: qk: lưu lượng không khí: qk = 114,086400

=kQ(m3/s)

n: Hiệu suất máy nén khí, chọn n = 0,75

9. Bố trí hệ thống sục khí:

Chọn hệ thống cấp khí cho bể gồm 1 ống chính, 4 ống nhánh với chiều dài mỗi ống là 7,8 m, đặt cách

nhau 1 m

- Đường kính ống chính dẫn khí:

4 * 4 * 0,114 0,12* 3,14 *10

khiQDVπ

= = = (m) = 120 (mm)

→ D= φ 120 (mm)

Trong đó: V: tốc độ chuyển động của không khí trong mạng lưới trong ống phân phối,

V=10 ÷ 15 (m/s), chọn V = 10 (m/s) (Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải- Ts.Trịnh Xuân Lai)

- Đường kính ống nhánh dẫn khí:


Trang 132

Dn = 10*14,3*4

114,0*414,3*10*4

*4=kkq

= 60 (mm)

→ Chọn Dn =φ 60 (mm)

- Chọn dạng đĩa xốp, đường kính 170 (mm), diện tích bề mặt F = 0,02(m2), cường độ khí

200l/phút.đĩa = 3,3(l/s)

- Số đĩa phân phối trong bể là:

3

0,114 34, 553, 3 3, 3 *10

kh iQN −= = = đĩa

→ Chọn: Số lượng đĩa: N = 36 đĩa

- Số lượng đĩa là 36 cái, chia làm 4 hàng, mỗi hàng 9 đĩa phân bố cách sàn bể 0,2 m và mỗi tâm đĩa

cách nhau 0,78 m

- Ñöôøng kính oáng daãn buøn tuaàn hoaøn

Db = 4 * 4 * 90 0, 0297 0, 03

* 3,14 *1, 5 * 86400th

b

Qvπ

= = ≈ m

Chọn Db = φ 34 Qth: Lưu lượng bùn tuần hoàn Qth = 90 (m3/ngđ) Vb: Vân tốc bùn chảy trong ống trong điều kiện bơm, Vb = 1 – 2 m/s Chọn Vb = 1,5 m/s

Các thông số thiết kế bể Aerotank


Trang 133

φ70

φ20

Bu loâng M20

MAËT BAÈNG

B

LAN CAN OÁNG SAÉT TRAÙNG KEÕM

±0.00

OÁNG PVC Φ42DAÃN NÖÔÙCTHAÛI VAØO BEÅ

SAØN COÂNG TAÙC

MAËT CAÉT A-A

B

OÁNG PVC Φ60DAÃN NÖÔÙC

THAÛI SANG BEÅLAÉNG

MAËT CAÉT B-B LÔÙP ÑAÁT TÖÏ NHIEÂN

BEÂTOÂNG MAÙC 200LÔÙP VÖÕA TRAÙT

LÔÙP CHOÁNG THAÁM

+4000

La 30x3 mm

CHI TIEÁT 1: Goái ñôõ chöõ I baèng beâ toâng

TL: 1:10

CHI TIEÁT ÑAÀU PHAÂN PHOÁI KHÍTL: 1: 2

BAÛN VEÕ CHI TIEÁT BEÅ AEROTENCOÂNG SUAÁT 400 M /NGAØY3

1000200

200

1000

6000

4800

500 1000 1000 1000 500

I

I

250

450

Bu loâng M20

200

300

SV thieát keá

TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH

KHOA MOÂI TRÖÔØNG

Tæ leä : 1: 50Soá baûn veõ: 3Baûn veõ soá: 3NHT: 18/6/2001

1

TL: 1:50

OÁNG SAÉTTRAÙNG KEÕMΦ60

NBV: 23/6/2001

STT Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đơn vị

1 Chiều dài bể (L) 7,8 (m)

2 Chiều rộng bể (B) 5 (m)

3 Chiều cao bể (H) 3,5 (m)

4 Thời gian lưu nước (θ ) 18,55 giờ

5 Thời gian lưu bùn ( Cθ ) 10 ngày

6 Đường kính ống dẫn khí chính 120 mm

7 Đường kính ống dẫn khí nhánh 60 mm

8 Công suất máy nén khí 5,02 KW/h

9 Số lượng đĩa 36 Đĩa

4.2.3. Bể lắng 2 Có nhiệm vụ lắng trong nước sau khi xử lý sinh học.


Trang 134

PT cân bằng: G = (Q + Qt)Co = S.VPL.CL G = (Q + Qt)Co = S.VPL.CTR

S = (Q + Qt)Co

CtVt

Gọi α là hệ số tuần hoàn: Qt = α.Q

Do đó:

S = Q(1 + α).Co

Ct.VL

� TÍNH TOÁN BỂ LẮNG II: 1/ Diện tích mặt bằng của bể lắng II:

S >= Q(1 + α).Co

Ct.VL

Với:

+ Q: lưu lượng nước thải (m3/h). + α: hệ số tuần hoàn, lấy α = 0,6-0,8 + Co: nồng độ bùn hoạt tính trong bể sinh học. Co = β.X (β ~ 0,8) + Ct: nồng độ bùn trong vòng tuần hoàn (7000-15000 mg/l) + VL: vận tốc lắng của mặt phân chia L.

VL = Vmax.e-KCL.10-6 (m/h) Với: - Vmax = 7 m/h - K = 600 (khi 50 < SVI <150) và đây là thông số phải sử dụng.

2/ Diện tích buồng trung tâm fB = 10% S

3/ Tổng diện tích bể F = S + fB

4/ Thường xây dựng dạng bể tròn (li tâm)

(Q + Qt)Co C = 0

CL

Vp = VL + Vt

Vp = Vt

L

T

QtCt

Q + Vt =

QtS : do tuần hoàn

+ VL: vận tốc lắng của hạt. + Nồng độ hạt tại các mặt

cắt L và T là CL, CT.


Trang 135

πxFD 4

=

5/ Đường kính buồng phân phối

π

Bxfd 4= ( d = 25%D)

6/ Kiểm tra lại fB, S 7/ Tải trọng thuỷ lực

a = QS (m3/m2.ngày)

8/ Vận tốc đi lên của nước trong bể

V = a

24 (m/h)

9/ Máng đặt vòng ngoài có Dmáng = 80% D

10/ Chiều dài máng thu nước L = πDmáng

11/ Tải trọng chiều dài máng

aL = QL

12/ Tải trọng bùn

b = Q(1 + α)Co

24.S (kg/m2h)

13/ Chiều cao bể + h1: Chiều cao mặt thoáng dự trữ (0,3-0,5m). + h2: Chiều cao phần nước trong (2-6m). + h3: Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 2% : h3 = 2%R + h4: Chiều cao chứa bùn : H = h1 + h2 + h3 + h4 (m)

14/ Thể tích phần chứa bùn Vb = S h4 15/ Lượng bùn chứa trong bể lắng Ctb = Vb.Ctb (kg)

(Gtb = 2

tL CC + , CL =2

tC )

16/ Thời gian lưu nước trong bể lắng

T = V

Q(1 + α)

+ Dung tích bể lắng: V = H.S 17/ Thời gian cô đặt cặn

T2 = Vbùn

Qt + Qxả

Ví dụ áp dụng 1

a. Diện tích mặt bằng của bể lắng được tính theo công thức:

( )Lt

o

VxCCxxQF α+

=1

Trong đó: � Q: Lưu lượng nước thải bằng 1500 m3/ngày = 62.5 m3/h. � α: Hệ số tuần hoàn lấy 0.75.


Trang 136

� C0: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể aerotent.

)/(37508.0

30008.0

lmgXCo === .

� Ct: Nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn bằng 10000 (mg/l) � VL: Vận tốc lắng của bề mặt phân chia ứng với nồng độ CL.

)/(50002

100002

lmgCC tL === .

VL được xác định theo công thức.

)./(35.0766 10500060010

max hmexexVV xxxCxKL

L ===−− −−

Trong đó :

� Vmzx =7m/h. � K = 600.

Vậy:

( ) ).(118)(1875.11735.010000

375075.015.62 22 mmx

xxF ==+

=

Nếu kể cả buồng phân phối trung tâm

Fbể =1.1 x 118 = 129.8 (m2) = 130 (m2).

Xây dựng một bể lắng tròn rađian. Đường kính bể:

)(1314.313044 mxFD be ===

π

Đường kính buồng phân phối:

d = 0.25 x D = 0.25 x 13 = 3.25 (m).

Diện tích buồng phân phối trung tâm:

)(3.84

14.325.3 22

mxf == .

Vậy diện tích vùng lắng của bể:

SL = 103 – 8.3 = 125.7 (m2). Tải trọng thủy lực:

3 21500 12( / . )125.7L

Qa m m ngayS

= = = .

Vận tốc đi lên của nước trong bể.

)/(5.02412

24hmaV ===

Máng thu nước đặt ở vòng tròn có đường kính bằng 0.8 đường kính bể.

Dmáng = 0.8 x 13 = 10.4m. Chiều dài máng thu nước :

L = π x Dmáng = 3.14 x 10.4 = 32.656 (m).

Tải trọng thu nước trên 1m dài của ống:

250


Trang 137

)./(12593.45656.32

1500 23 ngaymmLQaL <=== .

Tải trọng bùn:

( ) )./(26.37.12524

103750150075.124

23

hmkgx

xxxSx

CxQQbL

ot ==+

=−

b.Xác định chiều cao bể : Chọn chiều cao bể H = 4m; chiều cao dự trữ trên mặt thoáng h1 = 0.3 m. Chiều cao nước trong bể là

3.7 m. Gồm: � Chiều cao phần nước trong h2 = 1.5m. � Chiều cao phần chóp đáy bể có đọ dốc 2% về tâm:

h3 = 0.02 x 6.5 = 0.13 (m). � Chiều cao chứa bùn phần hình trụ:

h4 = H – h1 – h2 –h3 = 4 – 0.3 – 1.5 – 0.13 = 2.07 (m). Thể tích phần chứa bùn.

Vb = S x h4 = 130 x 2.07 = 269.1 (m3).

Nồng độ bùn trung bình trong bể :

)./(5.7)/(75002100005000

233 mkgmgCCC tL

tb ==+

=+

=

Lượng bùn chứa trong bể lắng:

Gbùn = Vb x Gtb = 269.1 x 7.5 = 2018.25 (kg).

Lượng bùn cần thiết trong một bể aeroten

Gcần = n xV x Co = 1 x 426.25 x 3.750 = 1598 (kg)..

c.Thời gian lưu nước trong bể lắng:

Dung tích trong bể lắng:

V = H x S = 3.7 x 130 = 481(m3).

Nước đi vào bể lắng: QL = (1 + α) x Q = 1.75 x 62.5 = 109.375 (m3/h). Thời gian lắng:

481 4.39( )

109.375t

VT gioQ Q

= = =+

Thời gian cô đặc cặn:

)(67.54.13150075.0

241.2692 gio

xx

QQVT

xat

bun =+

=+

=

Ví dụ áp dụng 2

- Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm


Trang 138

21

(1 0, 6) * 0, 0035 0, 28( )0, 02

ttQF mV

+= = =

Trong đó: Vtt: Tốc độ chuyển động của nước thải trong ống trung tâm, lấy không lớn

hơn 30 (mm/s) (điều 6.5.9 TCXD-51-84).

Chọn Vtt = 20 (mm/s) = 0,02 (m/s)

Qtt: Lưu lượng tính toán khi có tuần hoàn, Qtt = (1 + α)*Qmaxs

- Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng

)(2,110005,0

0035,0*)6,01( 22 m

VQ

F tt =+

==

Trong đó: V: Tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng,

V = 0,0005 (m/s) (điều 6.5.6 TCXD-51-84).

- Diện tích tổng cộng của bể lắng 2:

F = F1 + F2 = 0,28 + 11,2 = 11,48 (m2)

- Đường kính của bể :

4 4 *11, 48 3, 8( )3,14

FD mπ

= = =

- Đường kính ống trung tâm:

d = 14 * Fπ

= π

28,0*4 = 0,59 m ≈ 0,6 m

- Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể lắng đứng:

htt = V*t = 0,0005*1,5*3600 = 2,7 (m)

Trong đó: t: Thời gian lắng, t = 1,5 giờ (điều 6.5.6 TCXD-51-84).

V: Tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng,

V = 0,0005 (m/s) (điều 6.5.6 TCXD-51-84).

- Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng được xác định:

h n = h2 + h3 = ( ) *2

nD d t g α− = (2

5,08,3 − )*tg50o = 1,96 2≈ (m)

Trong đó: h2: chiều cao lớp trung hòa (m)

h3: chiều cao giả định của lớp cặn lắng trong bể

D: đường kính trong của bể lắng, D = 3,8 (m)

dn: đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, lấy dn = 0,5 m

α : góc ngang của đáy bể lắng so với phương ngang, α không nhỏ hơn 500, chọn α

= 50o

- Chiều cao của ống trung tâm lấy bằng chiều cao tính toán của vùng lắng và bằng 2,7 m.

. Đường kính phần loe của ống trung tâm lấy bằng chiều cao của phần ống loe và bằng 1,35 đường

kính ống trung tâm:

D1 = hl = 1,35 * d = 1,35 * 0,6 = 0,81 (m), chọn D1 = 0,8 (m)

. Đường kính tấm chắn: lấy bằng 1,3 đường kính miệng loe và bằng:

Dc = 1,3 * Dl = 1,3 * 0,8 = 1,04 (m)

. Góc nghiêng giữa bề mặt tấm chắn so với mặt phẳng ngang lấy bằng 17o

- Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng sẽ là:


Trang 139

H = htt + hn + hbv = htt + (h2 + h3) + hbv = 2,7 + 2 + 0,3 = 5 (m)

Trong đó: hbv: khoảng cách từ mặt nước đến thành bể, hbv = 0,3 (m)

Để thu nước đã lắng, dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể. Thiết kế máng thu

nước đặt theo chu vi vành trong của bể, đường kính ngoài của máng chính là đường kính trong của bể.

- Đường kính máng thu: Dmáng = 80% đường kính bể

Dmáng = 0,8*3,8 = 3,04 ≈ 3,1 (m)

- Chiều dài máng thu nước:

L = ×π Dmáng = 3,14 * 3,1 = 9,734 (m)

- Tải trọng thu nước trên 1m dài của máng:

aL = 150 *1, 6 24, 65

9, 734QL

= = (m3/mdài.ngày)

Kiểm tra lại thời gian lắng nước

- Thể tích phần lắng:

( ) ( ) ( )32222 8,297,2*6,08,3414,3*

4mhdDV ttl =−=−=

π

- Thời gian lắng:

( )2 9 ,8 1 , 4 9 21 2 , 5 * (1 0 , 6 )

l

t h

Vt hQ Q

= = =+ +

- Thể tích phần chứa bùn:

( )35,2296,1*48,11* mhFV nb ===

- Thời gian lưu bùn:

( )hQQ

Vtthx

bb 9,2

5,723,05,22

=+

=+

=

Trong đó: Qx: Lưu lượng bùn thải: Qx = 5,6 (m3/ngđ) = 0,23 (m3/h)

Qth: Lưu lượng bùn tuần hoàn: Qth = 0,6*12,5 = 7,5 (m3/h)

Các thông số thiết kế bể lắng II

STT Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đơn vị

1 Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm

(f)

0,28 (m2)

2 Diện tích tiết diện ướt của bể lắng (F) 11,2 (m2)

3 Đường kính ống trung tâm (d) 0,6 (m)

4 Đường kính của bể lắng(D) 3,8 (m)

5 Chiều cao bể (H) 5 (m)

6 Thời gian lắng (t) 1,5 giờ

7 Đường kính máng thu 3,1 (m2)


Trang 140

CHI TIEÁT MAÙNG RAÊNG CÖA TÆ LEÄ 1:5

CHI TIEÁT MAÙNG THU NÖÔÙC TÆ LEÄ 1:10CHI TIEÁT OÁNG NOÁI PVC Ø114 QUA TÖÔØNG TÆ LEÄ 1:10

CHI TIEÁT SAØN COÂNG TAÙC TÆ LEÄ 1:20

MAËT BAÈNG BEÅ LAÉNG ÑÖÙNG TÆ LEÄ 1:20 MAËT CAÉT A-A TÆ LEÄ 1:20

LÔÙP ÑEÄM CAO SU

MAÙNG RAÊNG CÖA

4 LOÃ 14 BAÉT VÔÙI BULOÂNG M12 CHOÂN SAÜNTRONG THAØNG BEÅ

KHUNG THEÙP THANG LEO L40X40X4

OÁNG TRUNG TAÂM

OÁNG XAÛ CHAÁT NOÅI Ø150

OÁNG DAÃN PVCØ114 DAÃN NÖÔÙC

OÁNG PVC Ø114 DAÃN NÖÔÙC THAÛI TÖØ BEÅ AEROTEN

MAÙNG RAÊNG CÖA

MÖÔNG THU NÖÔÙC

OÁNG TRUNG TAÂM Ø600

OÁNG XAÛ BUØN Ø150

OÁNG PVCØ114 DAÃN NUÔÙC RA NGUOÀN

OÁNG XAÛ CHAÁT NOÅI Ø150

OÁNG TRUNG TAÂM Ø600

MAÙNG RAÊNG CÖA

TAÁM CHAÉN CHAÁT NOÅI

CAÀU THANG LEO

HAØNH LANG COÂNG TAÙC

TAÁM CHAÉN

SAØN COÂNG TAÙC

THEÙP KHUNG L50X50X5

LÖÔÙI THEÙP L18 HAØN CHAËT VAØO KHUNG THEÙP

DAÂY NEO

BULOÂNG M10

RAÂU THEÙP Ø6 HAØN CHAËT VAØO PHUÏ TUØNG OÁNG

OÁNG SAÉT TRAÙNG KEÕMRAÊNG MOÄT ÑAÀU

KHAÂU RAÊNG NGOAØI

OÁNG PVC Ø114

OÁNG SAÉT TRAÙNGKEÕM ÑAÕTIEÄN RAÊNG SAÜN

LAN CAN TAY VÒN STKØ34

+1.15

OÁNG PVCØ114 DAÃN NÖÔÙC THAÛI TÖØ BEÅ AEROTEN

BEÂTOÂNG LOÙT M75

BEÂTOÂNG COÁT THEÙP M200

OÁNG PVCØ150 XAÛ BUØN

+1.90

+1.15

±0.00

-3.25

-5.25

-3.25

±0.00

KHE DÒCH CHUYEÅN 12mm

PHEÃU THU CHAÁT NOÅI

TAÁM CHAÉN CHAÁT NOÅI

PHEÃU THU CHAÁT NOÅI

OÁNG LOE

TAÁM CHAÉN

4.2.4. Xử lý nước thải bằng vi sinh kỵ khí (bể UASB) 4.2.4.1. Cấu tạo:

300

NT ra

1000 (Vùng lắng)

1200 (Vùng XL)

Dẫn nước vào

2000

450>=55

Khí


Trang 141

4.2.4.2. Nguyên tắc Nước thải sau khi điều chỉnh pH và dinh dưỡng được dẫn vào đáy bể và nước thải đi lên với vận tốc 0,6-0,9 m/h. Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí xảy ra (bùn + nước thải) tạo ra khí (70-80% CH4) 4.2.4.3. TÍNH TOÁN 1/ Hiệu quả làm sạch

E = Sv - Sr

Sv

2/ Lượng S khử 1 ngày G = Q (Sv – Sr),10-3 (kg/ngày)

3/ Tải trọng COD cả bể: phụ thuộc các nguồn thải (4 -18 kg COD/m3.ng) 4/ Dung tích xử lý yếm khí cần thiết

V = Ga (m3)

5/ Tốc độ nước đi lên (v = 0,6-0,9m/h) 6/ Diện tích bể cần thiết

F = Qv

7/ Chiều cao phần xử lý

H1 = VF

8/ Chiều cao H = H1 + H2 + H3

Với: + H1: chiều cao phần xử lý + H2: chiều cao vùng lắng : H2 = (1,2-2m) + H3: chiều cao dự trữ : H3 = (0,3-0,5m)

9/ Thời gian lưu nước

T = V

Qngày .24 =

H.F.24Qngày

Ví dụ áp dụng 1. Tính bể UASB cho công trình xử lý nước thải Thủy sản công suất 300m3/ngày đêm

Khi đi qua các công trình xử lý trước thì hàm lượng COD giảm từ 20 ÷ 40 %. Chọn hiệu quả xử lý của các công trình phía trước là 0 % thì hàm lượng COD đầu vào của bể UASB là: CODv

= 500 (mgCOD/l)

Trong bể UASB để duy trì sự ổn định của quá trình xử lý yếm khí phải duy trì được tình trạng cân bằng thì giá trị pH của hỗn hợp nước thải từ 6,6 ÷ 7,6.Giả sử rằng,tỉ lệ chất dinh dưởng là phù hợp cho thích nghi và phát triển vi sinh vật.

Để tạo điều kiện tốt cho hoạt động phân hủy các hợp chất hữu cơ thành khí mêtan giá trị pH trong bể xử lý phải thích hợp: 6,8 ÷ 7,5. Do đó trước khi nước thải vào bể UASB ta tiến hành bổ sung hoá chất để duy trì giá trị pH = 7.

Yêu cầu nước thải trước khi vào công trình xử lý yếm khí tiếp theo chỉ tiêu COD cần đạt là 325 mg/l.

A. Tính toán kích thước bể :

Lưu lượng nước vào bể là : QV=300 m³ /ngày đêm

Chọn hiệu xuất xử lý : 65 %

Đầu vào có C0= 500 mgCOD/l

� Đầu ra có Ce= 175 mgCOD/l

� Lượng COD cần khử trong 1 ngày: m = (500 – 175) *300 * 10-3 =97.5 (kgCOD/ngy)


Trang 142

Chọn tải trọng COD của bể là: L = 3 (kg COD/m³ .ngày)

(Trang 455, XLNT đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết).

Thể tích phần xử lý yếm khí cần l:

V =Lm

= 3

5.97 = 32.5 (m3)

Tốc độ nước đi lên trong bể: v = 0.6 ÷ 0.9 (m/h) để đảm bảo bùn trong bể được duy trì ở trạng thái lơ lửng.

Chọn v = 0.781 (m/h)

=> Diện tích bề mặt l:

F=VaoVQ

= 24*781.0

300 = 16 (m²)

=> Kích thước tiết diện bể: F=B*L= 4 * 4 = 16(m2)

� Chiều cao phần xử lý yếm khí l:

H1=FV

=16

5.32=2.031 (m) ≈ 2.1 (m)

Chiều cao phần lắng: H2 ≥ 1m . (Trang 195 – Tính tốn thiết kế cc cơng trình xử lý nước thải – TS. Trịnh Xuân Lai)

=> Chọn H2 = 1.2 (m)

Chiều cao bảo vệ, chính l phần thu khí: H3=0.3 (m)

Chiều cao xây dựng của bể UASB sẽ là:

Htc= H1+ H2 + h3 = 2.1+1.2+0.3 =3.6 (m)

Trong bể thiết kế 1 ngăn lắng. Nước đi vào ngăn lắng sẽ được tách bằng các tấm chắn khí. Tấm chắn khí đặt nghiêng một góc α (với α ≥ 550)

Chọn α = 550 Gọi Hlắng : chiều cao toàn bộ ngăn lắng.

=> HLắng= 2 (m).

(Trang 195 – Tính tốn thiết kế cc cơng trình xử lý nước thải – TS. Trịnh Xuân Lai)

Kiểm tra: %30%89.636.3

3.023 ≥=+

=+

be

lang

HHH

(Thỏa yêu cầu)

Thời gian lưu nước trong ngăn lắng (tlắng ≥ 1 h). Chọn tlắng= 1 giờ.

hhm

mLQ

HBL

QV

t matthoanglangmatthoang

langlang 1

/5.12)(2*4**5,0***

21

3

3

====

� Lmặtthống=3.125 (m) � Khoảng cách từ mí trên cùng của ngăn lắng đến thành bể là: (L-Lmặtthống)/2 = (4-3.125)/2= 437

(mm) Thời gian lưu nước trong bể (HRT = 4 ÷ 12 h) :

hhm

mQ

HHBLHRT be 224.4/5.12

)3,06.3(4*4)(3

3 =−

=−×

= (Thỏa yêu cầu)

B. Tấm chắn khí và tấm hướng dịng:


Trang 143

Khoảng cách giữa 2 tấm chắn khí là :b Vận tốc nước qua khe vào ngăn lắng (vqua khe = 9 ÷ 10 m/h) [1] Chọn vqua khe = 9m/h

Ta có: hmbmmkhe

hmSQv

khequakhe /9

44/5.12 3

=××

==∑

→ b= 0,087m=87 mm Trong bể UASB, ta bố trí 2 tấm hướng dòng và 4 tấm chắn khí, các tấm này đặt song song với

nhau và nghiêng so với phương ngang một góc 550 Tấm chắn khí 1:

.Dài = B = 4 m

.Rộng = mHH

b lang 976.055sin

2,1255sin 00

21 =

−=

−=

→ Chọn rộng = 975 mm Tấm chắn khí 2: Đoạn xếp mí của 2 tấm chắn khí lấy bằng 0,25 m.

.Dài = B = 4 m

.Rộng = 0,25 m + 032

55sinhHH −+

.Với h = b*sin(900 – 550 ) = 87*sin 350 = 50 (mm)

.Rộng = b2 = )(02,255sin

050.03.02.125,0 0 mm =−+

+

→ Chọn rộng = 2020 mm => Tấm hướng dòng: được đặt nghiêng so với phương ngang một góc ϕ và cách tấm chắn khí dưới 87 mm.

Khoảng cách từ đỉnh tam giác của tấm hướng dòng đến tấm chắn 1:

0000

0

2

0012

001

000

765221802180

525671

7155sin8755sin

56501065055cos*8755cos*

10635cos

87)5590cos(

=×−=×−=

=→==

≈×=×=

=−=−====

==−

=

θϕ

θθahtg

mmbh

mmalammba

mmb

l

khe

khe

khe

Đoạn nhô ra của tấm hướng dòng nằm bên dưới khe hở từ 10÷20 cm. Chọn mỗi bên nhô ra 15 cm.

mmlD 5121502106215022 =×+×=×+×= Chiều rộng tấm hướng dòng:

mmD

b 416)5290sin(

2512

)90sin(2

003 =−

=−

=θ

Chiều dài tấm hướng dòng: B = 4 m

C. Tính máng thu nước : Chọn máng thu nước bê tông

Máng thu nước được thiết kế theo nguyên tắc máng thu của bể lắng, thiết kế 1 máng thu nước đặt giữa bể chạy dọc theo chiều dài của bể. Vận tốc nước chảy trong máng: 0,6÷0,7 m/s (Nguyễn Ngọc Dung – Xử lý nước cấp, NXB Xây Dựng, 1999)

Chọn Vmáng= 0,6 m/s Diện tích mặt cắt ướt của mội máng:


Trang 144

23

0058,0/6,03600

/5.12 msm

smV

QAmang

=×

==

⇒ Chọn chiều ngang máng 200 mm chiều cao máng 200 mm

Máng bê tông cốt thép dày 65 mm, có lắp thêm máng răng cưa thép tấm không gỉ, được đặt dọc bể, giữa các tấm chắn khí. Máng có độ dốc 1% để nước chảy dễ dàng về phần cuối máng. Tại đây có đặt ống thu nước Φ 90 bằng thép để dẫn nước sang bể Aerotank.

Máng răng cưa: Máng tràn gồm nhiều răng cưa hình chữ V. Chiều cao một răng cưa: 60 mm Dài đoạn vát đỉnh răng cưa: 40 mm Chiều cao cả thanh: 260 mm Khe dịch chỉnh: Cách nhau 450 mm Bề rộng khe: 12 mm Chiều cao: 150 mm D.Tính lượng khí sinh ra và ống thu khí :

Lượng khí sinh ra trong bể = 0.5 m 3/kgCODloaịbỏ (Metcalf & Eddy – Waste water engineering

Treating, Diposal, Reuse, MccGraw-Hill, Third edition, 1991) Qkhí = 0,5 m3

/kgCODloaịbỏ * 97.5kgCODloaịbỏ /ngaỳ = 48.75 m3/ngaỳ = 2.03125 m3/h = 0,564 (l/s) Trong đó lượng khí metan sinh ra chiếm 70 ÷ 80% Chọn metan sinh ra chiếm 70%.

=> Lượng khí methane sinh ra = 0,35 /kgCODloaịbỏ QCH4 = 0,35 m3kgCODloaịbỏ * 97.5 kgCODloaịbỏ

= 34.125 (m3/ngaỳ)

Tính ống thu khí Chọn vận tốc khí trong ống Vkhí = 10 m/s Đường kính ống dẫn khí :

Dkhí = khí

khí

VQ

**3600*24*4

π =

10**3600*2475.48*4π

= 0,0085 m = 8 mm

Chọn đường kính ống khí φ 14 ( φtrong = 8) Kiểm tra vận tốc khí :

V khí = 2

4xDxQkhí

π = 2008,0*

00056,0*4π

= 11,141 (m/s)

E.Tính lượng bùn sinh ra và ống xả bùn : Lượng bùn sinh ra trong bể = 0,05 : 0,1 g VSS/g COD loaị bỏ . (Metcalf & Eddy – Waste water

engineering Treating, Diposal, Reuse, MccGraw-Hill, Third edition, 1991) Khối lượng bùn sinh ra trong một ngày

Mbùn = 0,1 kg VSS/kg CODloại bỏ * 97.5 kg VSS/kg CODloại bỏ /ngày =9.75 kg VSS/ngày

Theo sách “Anaerobic Sewage Treament “(Adianus C.van Haander and Gatze lettinna,trang 91 ) và Lâm Minh Triết. Ta có: 1 m3 bùn tương đương 260 kgVSS

Thể tích của bùn sinh ra trong một ngày

Vbùn = P

M buøn = )/(260)/(75.9

ngaykgVSSngaykgVVS

= 0,0375 m3/ngày

Lượng bùn sinh ra trong một tháng = 0,0375 * 30 = 1.125 m3 /tháng Chiều cao của bùn trong 1 tháng :

hbùn = F

Vbuøn = 4*4

125.1 = 0.070 m


Trang 145

Ống xả bùn

Chọn thời gian xả bùn 1-3 tháng một lần Thể tích bùn sinh ra trong 3 tháng

Vbùn = 1.125 ( m3/tháng) * 3 (tháng) = 3.375 m3 Chọn thời gian xả bùn là 3 giờ .

Lưu lượng bùn xả ra :

Qbùn = 3375.3

= 1.125 m3/h

Bùn xả ra nhờ áp lực thủy tĩnh thông qua 1 ống inox φ76,đặt cách đáy 400 mm, độ dốc 2% F. Lấy mẫu : Để kiểm tra sự hoạt động bên trong bể ,dọc theo chiều cao bể ta đặt các van lấy mẫu .Với các

mẫu thu được ở cùng 1 van ,ta có thể ước đoán lượng bùn ở độ cao đặt van đó. Dựa vào kết quả đo đạt và quan sát màu sắc bùn ,từ đó mà có sự điều chỉnh thích hợp

Trong điều kiện ổn định , tải trọng của bùn gần như không đổi , do đó mật độ bùn tăng lên đều đặn .Việc lấy mẫu được thực hiện đều đặn hằng ngày

Khi mở van , cần điều chỉnh sao cho bùn ra từ từ để đảm bảo thu được bùn gần giống trong bể vì nếu mở van lớn quá thi` nước sẽ thoát ra nhiều hơn.Thể tích mẫu thường lấy 500/1000 m3 .

Bể cao 3.6 m,do đó dọc theo chiều cao bể đặt 5 van lấy mẫu , các va đặt cách nhau 0,5 m.Van dưới cùng đặt cách đáy 0.5 m . Chọn ống và van lấy mẫu bằng nhựa PVC cứng φ27 ( φtrong = 20 ).

G. Hệ thống phân phối nước trong bể : Với loại bùn dạng hạt ,tải trọng > 4 kgCOD /m3.ngày thì số điểm phân phối nước trong bể cần thõa

∼ 2 m2 trên đầu phân phối . Theo “Metcalf & Eddy – Waste water engineering Treating, Diposal, Reuse, MccGraw-Hill, Third edition, 1991”,

Số đầu phân phối cần : daum

x/244

2 = 8 đầu

Nước từ bể tuyển nổi được bơm qua bể UASB theo đường ống chính ,phân phối đều ra 4 ống nhánh nhờ hệ thống van và đồng hồ đo lưu lượng đặt trên từng ống .

Vận tốc nước trong ống chính ( là ống đẩy của bơm ): Vchính = 1,5 : 2,5 m/s Chọn Vchính = 2 m/s

→ Chọn đường kính ống chính :

Dchính = chínhVQ

.4

π=

2*)3600/5.12(*4

π= 0.047 m =47 mm

⇒ sử dụng ống inox φ60 (φtrong = 50) làm ống chính . Kiểm tra vận tốc nước trong ống chính

Vchính = chínhSQ

= 22

3

)4/()/(3600/83,20

msm

πφ= 1.7684 m/s

Vận tốc trong ống nhánh : Vnhánh = 1 : 3 m/s Chọn Vnhánh = 2 m/s .

Lưu lượng nước trong mỗi ống nhánh

Qnhánh = 4Q

= 4

/5.12 3 hm= 3.125 m3/h

→ Đường kính ống nhánh

Dchính = Vnhanh

Q.

4π

= 2*

)3600/125.3(*4π

= 0,024 m = 24 mm

⇒ sử dụng ống inox φ27 (φtrong = 24) để dẫn nước phân phối trong UASB. Kiểm tra vận tốc nước trong ống nhánh :

Vnhánh = nhanhSQ

= 22

3

)4/()/(3600/125.3

msm

πφ= 1.919 m/s

H. Bơm : Lưu lượng cần bơm Q = 12.5 m3/h. Cột áp của bơm : H = Δz + ∑h (m H2O) Δz : khoảng cách từ mặt nước bể tuyển nổi đến mặt nước bể UASB .


Trang 146

MAËT BAÈNG BEÅ UASB

MAËT CAÉT A-A MAËT CAÉT B-B CHI TIEÁT 2 TÆ LEÄ 1/5

MAËT CAÉT C -C

MAËT BAÈNG

MAÙNG THU NÖÔÙCTÆ LEÄ 1/5

CHI TIEÁT 1TÆ LEÄ 1/ 5

MAÙNG RAÊNG CÖATÆ LEÄ 1/10

B

B

- 0.600

0.000

+6.800

+6.000

+

5001000 1000 1000 10001000 2000 2000 2000 2000 2000 1000

300

300

4100

1600

300

500 450

150

150

56°1200

400

98014001400

1000 2000 2000 2000 2000 2000

300

5000

5000

OÁNG THU BUØN -

HAØNH LANG COÂNG TAÙCOÁNG THU KHÍ -

172

400

270

150

TAÁM KEÏP GIÖÕ OÁNG

BULOÂNG

200

200

100250100

150

75

ÑEÄM CAO SU

BULOÂNG M10

MAÙNG RAÊNG CÖA

ÑEÄM CAO SU

TAÁM INOX

BULOÂNG

100200100

200

5075

75

30

C

CAÀU THANG

OÁNG PHAÂN PHOÁI NÖÔÙC -

OÁNG THU NÖÔÙC - OÁNG THU NÖÔÙC -

25

2500

50 480

200

60

20 60 40 KHE DÒCH CHÆNH 12mm

4000 4000 4000

12000

MAÙNG THU NÖÔÙC

CHI TIEÁT 2

CHI TIEÁT 1

C300 300

300

300

ÑOÀ AÙN MOÂN HOÏC KYÕ THUAÄT XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI

THIEÁT KEÁ BEÅ XÖÛ LYÙ SINH HOÏC NÖÔÙCTHAÛI NGAØNH THUOÄC DA

QUAÙCH.M.TUAÁN

NG .TAÁN PHONG

NG.VAÊN PHÖÔÙCCNBM

GVHD

SVTH

TRÖÔØNG ÑH BAÙCH KHOATP. HOÀ CHÍ MINH

KHOA MOÂI TRÖÔØNG

SOÁ BAÛN VEÕ: 3

CHI TIEÁT BEÅ UASBBAÛN VEÕ SOÁ :3

6/2001

TYÛ LEÄ : 1/50

1000

1000

1000

1000

Van laáy maãu

40

∑h : tổng tổn thất của bơm ,bao gồm tổn thất cục bộ ,tổn thất dọc đường ống ,tổn thất qua lớp bùn lơ lửng trong bể UASB. Một cách gần đúng ,chọn Δz = 4 m H2O

∑h = 7 m H2O ⇒ H = 4+ 7 = 11 m H2O

Công suất yêu cầu trên trục bơm :

N =η.1000... HgpQ

= 8.0*1000

11*/81.9*/1000*)3600/5.12( 233 msmmkgm = 0,468 kw

Vậy chọn bơm ly tâm công suất 0.75 kw= 1 (HP )

Ví dụ áp dụng 2. Tính bể UASB cho công trình xư lý NT có các thong số cho trong bài

1) Hiệu quả xử lý COD, BOD của UASB là 75% (tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải,

Trịnh Xuân Lai, 2001)

BODra= 1367 - (1367*75%)= 342 mg/l

- Hiệu quả xử lý COD.

CODra= 2236 - (2236*75%)= 517 mg/l

- Hiệu quả xử lý N, P:

Tỷ lệ BOD : N : P trong bể UASB tốt nhất = 350 : 5 : 1.

Nồng độc BOD bị khử: 1367*0.75 = 1025.25mg/l

Nồng độ N bị khử tương ứng: lmg /17350

5*25.1025==

Nồng độ P bị khử tương ứng: lmg /3350

1*25.1025==

lmgNra /9417111 =−=

lmgPra /24327 =−=


Trang 147

- Lượng COD cần khử mổi ngày.

G = 1000m3*(75%*2236)=1677 kgCOD/ngày

- Tải trọng khử COD của bể, theo quy phạm từ 4 - 18 kg COD/m3. ngày.Chọn a=7 kgCOD/ngày.

2) Thể tích xử lý yếm khí cần thiết.

32407

1677 maGV ===

3) Để giữ lớp bùn ở trạng thái lơ lững tốc độ nước dâng trong bể khoảng

0,6-0,9m/h (Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải, Trịnh Xuân Lai,2001 ).

Chọn v = 0,9m3/h

- Diện tích bể cần thiết

3.469.0*24

1000===

vQF m2

4) Chiều cao cần xử lý yếm khí.

mFVH 2.5

3.46240

1 ===

5) Tổng chiều cao bể.

H=H1+H2+H3

H1: chiều cao cần phải xử lý yếm khí.

H2: Chiều cao vùng lắng, chiều cao này phải lớn hơn 1 để đảm bảo không gian an toàn cho vùng lắng. Chọn

H2=1,5m

H3: Chiều cao dự trữ chọn 0,3m

=> H=5.2+1,5+0,3= 7 m.

6) Kiểm tra thời gian lưu nước.

24VT hQ

= ∗

Với V=H*F= 7*46.3=324.1 (m3).

=> hT 78.724*1000

1.324==

7) Kích thước bể:

Với diện tích F= 46.3 m2, chiều cao tổng cộng H=7 m

chiều dài bể L=8m

Chiều rộng bể B=5.9m

8) Nước khi vào ngăn lắng sẽ được tách khí bằng các tấm chắn khí đặt nghiêng so với phương ngang

một góc 45-600. Chọn 500

250 30

BHH

tg lang += 2*500

3 BtgHHlang =+

=>Hlắng=3.46 – 0,3 = 3.16m, >30% so với chiều cao bể nên thỏa mãn điều kiện thiết kế.

9) Trong bể lắp 1 tấm hướng dòng.

Với một tấm hướng dòng lắp 4 tấm chắn khí, đặt theo hình chữ V, mỗi bên đặt 2 tấm, các tấm nầy đặt

song song với nhau và nghiêng so với phương ngang 1 góc 500.

Chọn khe hở các tấm chắn nầy bằng nhau.


Trang 148

Tổng diện tích các khe hở chiếm 15-20% tổng diện tích bể.

Chọn Fkhe=0,15Fbể

Trong ngăn có 4 khe hở, diện tích mỗi khe.

274.14

3.46*15.0*15.0 msokhe

FF bekhe ===

Khoảng cách (bề rộng) giữa các khe hở.

msokheFl khe 435.0

477.1

===

10) Tấm chắn khí 1.

Chiều dài l1=L=8m

Chiều rộng b1.

mHH

b lang 17.250sin

5.116.350sin 00

21 =

−=

−=

11) Tấm chắn khí 2:

Chiều dài l2= L = 8m

Chiều rộng b2

mmh 280)5090sin(*435 =−=

Độ dài tấm b2 chồng lên b1 chọn 400mm

mhHHb 38.250sin

280.03.05.140050sin

400 322 =

−++=

−++=

12) Tấm hướng dòng được đặt nghiêng so với phương ngang 1 góc 500 và cách tấm chắn khí 1 là 435mm

Khoảng cách giữa hai tấm chắn khí là L=4X.

Với X=435*cos 500=280mm

=>L=4X=4*280=1119mm ≈ 1.12m

la

éng

H3

T�m h��ng dòng

T�m ch�n khí 1

T�m ch�n khí 2

435


Trang 149

Tấm hướng dòng có chức năng chặn bùn đi lên phần xử lý yếm khí lên phần lắng nên độ rộng đáy D

giữa hai tấm hướng dòng phải lớn hơn L.

Đoạn nhô ra của tấm hướng dòng nằm bên dưới khe hở từ 10-20cm, chọn mổi bên nhô ra 20cm.

=>D=1120+400=1520m

Chọn D=1520m

Chiều rộng tấm hướng dòng mmCosCos

D1182

502

1520

502

00 ===

13) Tính toán ống phân phối nước:

Vận tốc nước chảy trong đường ống chính dao động từ 0.8-2m/s.Chọn vống=1m/s

Đường kính ống chính:

mmmv

QDong

ongchinh 122122.03600*24*1*14.3

1000*43600*24**14.3

*4====

Vậy chọn ống chính là thép không gỉ có đường kính 125mm.

Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống:

smD

Qvongchinh

ong /943.03600*24*14.3*

*42 == , gần bằng 1m/s (thỏa).

14) Hệ thống đầu phân phối nước:

Bể UASB được thiết kế có tổng cộng 15 đầu phân phối nước.

Kiểm tra diện tích trung bình của 1 đầu phân phối nước:

21.315

8.5*8 man == (nằm trong khoảng cho phép từ 2-5m2/đầu.)

15) Đường kính ống nhánh


Trang 150

Chọn vận tốc nước chảy trong ống nhánh vnhánh= 1.5m/s.

Chọn 5 ống nhánh để phân phối nước vào bể. Các ống này đặt vuông góc chiều dài bể. Mỗi ống cách nhau 1.6m,

2 ống sát tường đặt cách tường 0.8m.

Đường kính ống nhánh:

mmmv

QD

ongnhanh

ongnhanhongnhanh 44044.0

24*3600*5.1*14.35

1000*4

3600*24**14.3*4

====

Chọn đường kính ống nhánh Dong nhanh= 45mm.

Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống nhánh:

smD

Qv

ongnhanh

ongnhanhongnhanh /46.1

3600*24*14.3**4

2 ==

16) Lổ phân phối nước:

Tổng cộng có 15 đầu phân phối nước trên 5 ống nhánh.

một ống nhánh sẽ có 3 đầu phân phối nước.

Tại 1 đầu phân phối nước bố trí 2 lổ theo 2 phía của đường ống..

Lưu lượng qua lỗ phân phối: ./333.336

2006

3 ngàymQ

Q ongnhanhphanphoi ===

Đường kính lổ phân phối:

mmmv

QD

phanphoi

phanphoilo 18018.0

3600*24*5.1*14.36

200*4

3600*24**14.3*4

====

Vận tốc nước qua lổ phân phối = 1.5m/s.

lổ phân phối có đường kính 18mm.

Các ống phân phối nước đặt cách đáy 20cm.

17) Tính lượng khí sinh ra

Lượng khí sinh ra trong bể tương đương: 0.5m3/1kgCODloại bỏ

Thể tích khí sinh ra trong ngày:

./5.8381677*5.0 3 ngàymVkhí ==

Lượng khí metan sinh ra tương đương 0.35m3/1kgCODloại bỏ

Thể tích khí metan sinh ra: ./95.5861677*35.0 3tan ngàymVkhíme ==

18) Đường kính ống thu khí:

Vận tốc khí trong ống từ 10-15m/s.

Chọn vận tốc khí trong ống 10m/s.

Lắp 2 ống dẫn khí 2 bên thành bể

Đường kính ống dẫn khí:

mv

Q

Dkhi

khi

khi 025.03600*24*10*14.3

25.419*43600*24**14.3

2*4

===

Chọn đường kính ống dẫn khí 50mm.

19) Lượng bùn sinh ra:


Trang 151

Lượng bùn sinh ra tron bể tương đương 0.05-0.1gVSS/gCODloai bo.

Khối lượng bùn sinh ra trong 1 ngày:

./7.167*1677*1.0 ngaykgVSSMbun ==

Theo quy phạm: 1m3 bùn tương đương 260kg VSS.

Thể tích bùn sinh ra trong 1 ngày:

ngaymVbun /645.0260

7.167 3==

Chọn thời gian lưu bùn là 3 tháng:

Lượng bùn sinh ra trong 3 tháng = 0.645*30*3= 58 m3

Chiều cao bùn trong 3 tháng: = m24.13.46

58=

20) Đường kính ống thu bùn:

Chọn thời gian xả cặn là 120 phút.

Lượng cặn đi vào ống thu bùn trong 120 phút: = sm /008.060*120

58 3=

Bố trí 3 ống thu bùn, các ống này đặt vuông góc với chiều rộng bể, mỗi ống cách nhau 1.94m, 2 ống sát

tường cách tường 0.96m

Vận tốc bùn trong ống chọn 0.5m/s.

Diện tích ống xả cặn: 20054.05.0*3

008.0 mFbun ==

Đường kính ống thu bùn: mmmSD 830083.014.30054.0*4

14.3*4

====

Chọn đường kính ống 85mm

21) Số lổ đục trên ống thu bùn:

Chọn tốc độ bùn qua lổ v = 0.5m/s

Chọn đường kính lỗ dlo= 30mm.

diện tích lỗ: 222

0071.04

03.0*14.34*14.3 mdf lo

lo ===

Tổng diện tích lỗ trên 1 ống xả cặn: 20054.05.0*3

008.0 mFlo ==

Số lổ trên 1 ống: 6.700071.00054.0

===lo

lo

fFn

Chọn số lỗ trên 1 ống 8.

3 ống sẽ có 24 lỗ.

22) Đường kính ống thu bùn trung tâm:

Chọn vận tốc 0.3m/s

Đường kính ống thu bùn: mmD 1853.0*14.3

008.0*4==

Theo TCXD 51-84, đường kính ống thu bùn tối thiểu 200mm. Chọn đường kính ống trung tâm là 200mm.

23) Máng thu nước:


Trang 152

Máng thu nước đặt giữa bể chạy dọc theo chiều rộng của bể.

Máng tràn gồm nhiều răng cưa hình chữ V. Công thức tính lưu lượng qua mỗi răng máng hình chữ V

25

2215

8 HgtgCQ dθ

=

Trong đó: θ : góc ở đỉnh tam giác, chọn = 900

g : gia tốc trọng trường

H : chiều cao cột nước trên đỉnh tam giác, chọn H = 0,04 m

Cd : hệ số lưu lượng

17.0165.07.056.0WR

Cd +=

Trong đó: 22410.70

04.0*81.9*10003

22

=== −δρgHW

δ : sức căng mặt ngoài của nước = 70.10-3

7.3610.8545.0

04.0*81.9*04.03 === −ν

gHHR

ν : độ nhớt động học của nước = 0,8545.10-3

Pas (ở 270C)

Cd = 0.71

smtgQ

32

50

00054.004.0*81.9*2*2

90*71.0*158

==

Số răng cưa trên máng: 2600045.0*3600*24

1000==n

Như vậy hai bên máng thu nước mỗi bên có 13 răng.

ml 57.0113

8=

+=

Chiều rộng máng chọn b=0.3m.

Nước chảy trong máng với vận tốc v = 0.24m/s, độ dốc máng i=0.05

Thời gian trung bình lưu nước trong máng: st 1724.0*2

8== (17 giây).

Thể tích máng thu: 3197.017*3600*24

1000* mtQV ===

Chiều cao máng thu nước: mbL

Vh 082.03.0*8

197.0*

===

Tổng chiều cao máng thu nước: = 0.04 + 0.082 = 0.122m, chọn 0.15m (do có thêm chiều cao dự trữ máng răng

cưa).

Chiều cao máng thu nước ở cuối bể: 0.15 + 0.05*8 =0.55m


Trang 153

23) Lắp đặt các ống dẫn bùn:

24) Tính tổn thất cột nước và chọn bơm:

Áp dụng phương trình becnouly cho mặt cắt 1-1 (mắt thoáng bể gạn mũ) và mặt cắt 2-2 (mặt cắt tại lổ

phân phối nước của bể UASB ).

∑ −+++=+++ 21

2212

2

2111

1 22h

gvPZH

gvPZ α

γα

γ

Suy ra cột áp máy bơm:

∑ −+−

+−

+−= 21

211

22212

12 2)( h

gvvPPZZH αα

γ

Trong đó Z2-Z1: chênh lệch độ cao giữa 2 mặt cắt = -2.3m

P1, P2: áp suất tại mặt cắt 1, 2.

P1: áp suất khí quyển 1.0*105 (N/m2).

P2: Áp suất tại mặt cắt 2.

1857277.6*81.9*100010*2.1 52 =+=+= gHPP thoang ρ

Pthoang: áp suất tại mặt thoáng bể UASB. Do có chứa 1 lượng khí nên giả sử áp suất 1.2*105

8000

550 570

M�t ��

M�c n��c


Trang 154

1α , 2α =1. (do nước chảy trong ống là chảy rối.)

v1, v2: vận tốc tại mặt cắt 1, và 2. (v1=0, v2=1.5 m/s)

∑ −21h : tống tổn thất.

a) Tổng tổn thất:

cd hhh +=∑ −21

dh : tổn thất dọc đường.

mhhh ddd 3276.121.11176.045_125_ =+=+=

125_dh : tổn thất dọc đường trong ống chính có đường kính 125mm.

gv

dlhd 2

2

125_ λ=

Với v là vận tốc nước chảy trong ống, v =1m/s

λ : hệ số ma sát. Phụ thuộc vào số Renol

3

1*0.125*1000Re 2462840.8545*10

vd ρμ −= = = >105

Nên λ được tính theo công thức Conacop:

2 2

1 1 0.0148(1.8lg Re 1.5) (1.8lg 246284 1.5)

λ = = =− −

l: chiều dài ống bằng 19.4m.

d: đường kính ống bằng 0.125m.

Suy ra mgg

vdlhd 1176.0

21

125.04.190148.0

2_

2

125 === λ

45_dh : tổn thất dọc đường qua đường ống nhánh có đường kính 45mm.

gv

dlhd 2

2

45_ λ=

Với v là vận tốc nước chảy trong ống, v =1.5m/s

λ : hệ số ma sát. Phụ thuộc vào số Renol

7899410*8545.0

1000*045.0*5.1Re 3 === −μρvd

. 2320 < Re < 105

Nên λ được tính theo công thức Blazious: 019.0)78994(

3164.0Re3164.0

25.025.0 ===λ

l: chiều dài ống bằng 25m.

d: đường kính ống bằng 0.045m.

Suy ra mgg

vdlhd 21.1

25.1

045.025019.0

2_

22

45 === λ


Trang 155

ch : tổn thất cục bộ mhhh ccc 71.166.1044.045_125_ =+=+=

∑=g

vhc 2

2

125_ ξ

86.011.0*62.06 21 =+=+=∑ ξξξ

:1ξ hệ số trở lực khi vào ống hút.

:2ξ hệ số trở lực khúc cong 900

Suy ra mg

vhc 044.081.9*2

0.186.02

2

125_ === ∑ξ

∑=g

vhc 2

2

45_ ξ

468.14424.0*30437.0*4304 21 =+=+=∑ ξξξ

:1ξ hệ số trở lực khi thu hẹp từ ống 125mm qua ống 45mm.

:2ξ hệ số trở lực khu thu hẹp từ ống 45mm qua lỗ 18mm

Suy ra mg

vhc 66.181.9*2

5.1468.142

22

45_ === ∑ξ

mhhh cd 1.371.13276.121 =+=+=∑ −

b) cột áp máy bơm:

mhg

vvPPZZH 8.81.381.9*2

0*15.1*181.9*1000

1000001857273.22

)(2

21

211

22212

12 =+−

+−

+−=+−

+−

+−= ∑ −αα

γ

c) công suất máy bơm:

kWgHQN 88.18.0*1000

8.8*81.9*1000*0174.01000

===η

ρ

Chọn 2 bơm công suất 2.0kW. Một hoạt động và 1 dự phòng.

Q: lưu lượng nước cần bơm (m3/s )

Các thông số thiết kế bể UASB.

Tên thông số Kí hiệu Đơn vị Số lượng

Chiều cao xây dựng H m 7

Chiều dài bể L m 8

Chiều rộng bể B m 5.9

Chiều dài tấm chắn khí 1 l1 m 8

Bề rộng tấm chắn khí 1 b1 m 2.17

Chiều dài tấm chắn khí 2 l2 m 8

Bề rộng tấm chắn khí 2 b2 m 2.38

Chiều rộng tấm hướng dòng D m 1.52


Trang 156

Cạnh bên tấm hướng dòng m 1.182

Đường kính ống dẫn nước trung tâm mm 125

Đường kính ống dẫn nước phân phối mm 45

Số lượng ống nhánh cấp nước 5

Số lượng ống thu khí 2

Đường kính ống thu khí mm 25

Đường kính ống thu bùn trung tâm mm 200

Đường kính ống nhánh thu bùn mm 97

Số lượng ống nhánh thu bùn 3

Chiều cao máng thu nước đầu bể Mm 150

Chiều cao máng cuối bể mm 550

Documents

bể arotank, uasb, bể, bể biophin