Tính toán bể aeratank

Tính Toán Bể ArotankChức năngNước thải sau khi qua bể lắng và phân hủy bùn có chứa các chất hoà tan là các chất lơ lửng đi vào bể phản ứng khí (Aerotank). Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính.Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hoá chúng thành các chất trơ không hoà tan và thành các tế bào mới.Số lượng bùn hoà tan sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể Aerotank của lượng nước thải đi vào trong bể không đủ để làm kết tủa nhanh các chất hữu cơ. Do đó phải sử dụng lại bùn tiến trình lắng xuống đáy của bể tăng đợt hai bằng cách tuần hoàn bùn ngược lại bể Aerotank để duy trì nồng độ đủ của vi sinh vật trong bể. Bùn dư ở bể lắng II được xả qua bể nén bùn.5.1Tính toán bể Aerotank:Thông số đầu vào: BOD = 142,4 mgl. SS = 110,35mglĐể xử lý đạt QCVN 14 : 2008BTNMT, các thông số cần đạt: BOD = 30 mgl SS = 50 mglCác thông số vận hành1. Nồng độ bùn trong bể, X = 800 4000 mgl (theo bảng 61, tính toán thiết kế hệ thống XLNT, TS.Trịnh Xuân Lai, 2003, trang 91) .Chọn X = 30002. Nồng độ cặn lắng ở đáy bể lắng II và cũng là nồng độ bùn tuần hoàn, Xt = 10.000 mgSSl.3. Thời gian lưu nước của bùn hoạt tính trong công trình c = 0.7515 ngày.chọn 10 ngày4. Chế độ thuỷ lực của bể: khuấy trộn hoàn toàn.5.Giá trị các thông số động học:

Tính Toán Bể Arotank

Nước thải sau khi qua bể lắng và phân hủy bùn có chứa các chất hoà tan là các chất

lơ lửng đi vào bể phản ứng khí (Aerotank) Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò

là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính.Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hoá chúng thành các chất trơ không hoà tan và thành các tế bào mới

Số lượng bùn hoà tan sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể Aerotank của lượng nước thải đi vào trong bể không đủ để làm kết tủa nhanh các chất hữu cơ Do đó phải sử dụng lại bùn tiến trình lắng xuống đáy của bể tăng đợt hai bằng cách tuần hoàn bùn ngược lại bể Aerotank để duy trì nồng độ đủ của vi sinh vật trong bể Bùn dư ở bể lắng II được

xả qua bể nén bùn

5.1 Tính toán bể Aeroten:

Thông số đầu vào: BOD = 142,4 mg/l SS = 110,35mg/l

Để xử lý đạt QCVN 14 : 2008/BTNMT, các thông số cần đạt:

- BOD = 30 mg/l

- SS = 50 mg/l

Các thông số vận hành

1 Nồng độ bùn trong bể, X = 800 - 4000 mg/l (theo bảng 6-1, tính toán thiết kế hệ thống XLNT, TS.Trịnh Xuân Lai, 2003, trang 91) Chọn X = 3000

2 Nồng độ cặn lắng ở đáy bể lắng II và cũng là nồng độ bùn tuần hoàn, Xt = 10.000 mgSS/l

3 Thời gian lưu nước của bùn hoạt tính trong công trình c = 0.75-15 ngày.chọn 10 ngày

4 Chế độ thuỷ lực của bể: khuấy trộn hoàn toàn

5.Giá trị các thông số động học:

Y: hệ số sinh trưởng cực đại, Y = 0.4-0,8 chọn Y = 0.6 mgVSS/mgBOD5

Kd: hệ số phân huỷ nội bào (ngày -1), Kd = 0.05

6 Độ tro của cặn hữu cơ lơ lửng trôi ra khỏi bể là, z = 0.3

7 Nước có đủ chất dinh dưỡng BOD5 : N : P = 100 : 5 : 1

8 Lượng bùn hoạt tính trong nước thải đầu vào, Xo = 0

9 Tỷ số BOD5/COD, F =0.73

 Hiệu quả xử lý

Trong đó:

Q: lưu lượng nước thải cần xử lý (m3/ng.đ)

Y: Hệ số năng suất sử dụng chất nền (mg VSV/mg cơ chất)

c: thời gian lưu bùn (ngày-1)

So: nồng độ BOD5 đầu vào (mg/l)

S: nồng độ BOD5 đầu ra (mg/l)

X: nồng độ bùn hoạt tín trong bể (mg/l)

Kd: hệ số phân huỷ nội bào (ngày-1)

Suy ra:

V = 131,74 m3

Chọn chiều sâu công tác Hct = 4m (Hct từ 3 - 6m, theo TCXD-51-84, thoát nước mạng lưới bên ngoài và công trình, Lâm Minh Triết) [10]

Chiều cao bảo vệ: Hbv = 0.5m

Chiều cao xây dựng của bể: H = Hct + Hbv = 4 +0.5 = 4,5 (m)

F = = 29,3 (m2) Chọn kích thước bể: L x B = 7m x 5m

Vậy bể Aerotank có kích thước như sau: L x B x H = 7m x 5m x 4,5m

q =

• Lượng bùn lơ lửng sinh ra khi khử BOD5:

y b =

Trong đó:

 yb: tốc độ tăng trưởng của bùn (ngày-1-)

đại (mg bùn hoạt tính/mg BOD) (Y = 0,4 – 0,8, chọn giá trị tiêu biểu Y = 0,6 (mg

bùn hoạt tính/mg BOD)) Tra bảng 5.1 – Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai

 Kd: hệ số phân hủy nội bào (ngày-1) (Kd = 0,02 – 0,1, chọn giá trị tiêu biểu Kd =

0,072 (ngày-1)).Tra bảng 5.1 – Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai

 c: thời gian lưu bùn trong bể hay tuổi bùn (ngày) c = 10 (ngày), đã tính ở trên

 Tốc độ tăng trưởng của bùn:

yb = = 0,349 (ngày-1-)

Lượng bùn hoạt tính sinh ra ở mỗi bể trong một ngày

A bùn =P x = Y b (S o – S) 10 -3

Trong đó:

 Px: lượng bùn sinh ra mỗi ngày (kgVSS/ngày)

 yb: tốc độ tăng trưởng của bùn (ngày-1-).

 : lưu lượng nước xả ra bể (m3/ngđ) = 1008(m3/ngđ)

 So: hàm lượng BOD đầu vào (mg/l) So = 142,4 (mg/l)

P x = A bùn = 0,3491008 (142,4 – 30) 10-339,54(kg/ngđ)

• Tổng lượng cặn sinh ra theo độ tro của cặn (theo SS)

Abùn (ss) =P = = 131,8(kg/ngđ)

Trong đó:

z: độ tro của bùn hoạt tính, z = 0.3

• Lượng cặn dư hằng ngày phải xả đi (để xử lý)

Lượng bùn dư cần xử lý = tổng lượng bùn

= lượng SS trôi ra khỏi bể lắng 2

Axả = Abùn(SS) – Ara

Lượng bùn thải ra hằng ngày:

Trong đó:

+ : thời gian lưu bùn trong công trình (ngày) t = 10 (ngày)

+ V: thể tích bể Aerotank (m3) V = 131,74(m3)

+ X: nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank (mg/l) X = 3000 (mg/l) + Xra: nồng độ sinh khối đầu ra (mg/l) Xra = 50 x 0.7 = 35(mg/l) + Qxả: lưu lượng bùn thải (m3/ngđ)

+ : lưu lượng nước xả ra mỗi bể (m3/ngđ) = 1008 (m3/ngđ)

 Lưu lượng bùn thải cần xử lý:

Qxả = = 1,414 (m3/ngđ)

Trong đó:

Qr = Qv (coi như lượng nước theo bùn là không đáng kể)

Sau khi hệ thống hoạt động ổn định thì lượng bùn hữu cơ xả ra hằng ngày là:

B = Qx x 10000 = 1,414 x 10000 = 14140 (g/ng) = 14,14(kg/ng)

Tỉ số bùn tuần hoàn

R = = = = 0,6

Trong đó:

X: nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank (mg/l) X = 3000 (mg/l)

Xt: Nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn (7000-15000 mg/l) Chọn Xt = 8000(mg/l)

• Lưu lượng bùn tuần hoàn

Để nồng độ bùn trong bể luôn giữ giá trị X = 3000 mg/l, ta có phương trình cân bằng khối lượng bùn hoạt tính đi vào và ra khỏi bể như sau:

Qv x Xo + Qt x Xt = (Qv + Qt) x X Trong đó:

Qv: lưu lượng nước thải đi vào mỗi bể (m3/ng.đ)

Xo: nồng độ bùn hoạt tính đi vào bể (mg/l)

Qt: lưu lượng bùn tuần hoàn (m3/ng.đ)

Xt: nồng đô bùn hoạt tính (mg/l) X: nồng độ bùn cần duy trì trong bể Trong thực tế nồng độ bùn hoạt tính trong nước thải đi vào bể Xo là không đáng kể, nên ta có:

Qt x Xt = (Qv + Qt) x X

• Suy ra hệ số bùn tuần hoàn là:

=

Qt = 0.6 x Qv = 0.6 x 1008 = 604,8 (m3/ng.đ) = 25,2(m3/h)

 Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể Aerotank

(Nằm trong giới hạn cho phép từ 0.2 – 0.6)

− Tải trọng thể tích L BOD :

L BOD =

Trong đó:

+ LBOD : tải trọng thể tích (kgBOD/m3.ngđ)

+ : lưu lượng nước xả ra mỗi bể (m3/ngđ) = 1008 (m3/ngđ)

+ So: hàm lượng BOD đầu vào (mg/l) So = 142,4 (mg/l)

+ V: thể tích bể Aerotank (m3) V = 131,74 (m3)

()

(gBOD5/g.bùn.ng)

Lượng oxy sử dụng trong thực tế

 Lượng oxi cần thiết

+ Nhu cầu oxygen theo lý thuyết

Trong đó:

f: tỉ số chuyển đổi giữa BOD5 và COD, qui phạm f từ 0.45 – 0.68, chọn f = 0.68 (Trịnh Xuân Lai[4])

Abùn: lượng bùn hoạt tính sinh ra hằng ngày, Abùn = 0,63 (kg) 1.42: hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD

OC0 = 123,7 (kg O2/ngđ).

+ Lượng oxi thực tế yêu cầu:

Trong đó:

Cs: nồng độ oxi bão hoà trong nước sạch ở 20oC, Cs = 9.08 (mg/l) C: nồng độ oxygen cần duy trì trong công trình, chọn C = 2 (mg/l) (qui phạm từ 1.5 -2, Trịnh Xuân Lai )

hệ số điều chỉnh lượng oxygen ngấm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dáng và kích thước

bể, chọn = 0.8 (qui phạm từ 0.6 – 0.94, Trịnh Xuân Lai )

T: nhiệt độ của nước thải, T = 25oC

Suy ra:

=176,13 (kgO2/ngày)

= 7,34(kgO2/giờ)

• Lưu lượng oxi cần thiết:

Trong đó:

f: hệ số an toàn từ 1.5 – 2, chọn f = 2 OU:Công suất hoà tan oxi vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam oxi cho 1 m3 không khí

OU = Ou x h = 8.5 x 4.5 = 38,25 (gr O2/m3) = 0,038(kg O2/m3)

h: độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối khí, h= 4.5m

Ou: Công suất hoà tan oxi vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam oxi cho 1 m3 không khí

Chọn thiết bị phân phối khí bọt khí nhỏ, Ou = 8.5 gr O2/m3.m (theo bảng 7-1, tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, TS.Trịnh Xuân Lai, 2003) [4]

Suy ra: Qk = (m3/ngày) = 415,84(m3/h) = 0,2 m3/s

 Kiểm tra chỉ tiêu cấp khí

(m3 khí/1 kg BOD5 khử)

• Lưu lượng khí cấp cho 1 m3 nước thải

(m3/m2)

Đặt tại bể một bơm khí, lưu lượng của bơm là 415,84m3/h = 0,2 m3/s

Tính dàn phân phối khí

Chọn dạng đĩa xốp, đường kính 170(mm) diện tích bề mặt F =

Chọn đĩa phân phối khí có d = 0.3m, qk = 150 – 200l/ph chọn qk = 200l/ph=3.3l/s

= 0,0033 (m3/s) = 11,88 (m3/h). (Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, TS.Trịnh Xuân Lai,)

• Số đĩa phân phối khí là:

N = = 36 (đĩa)

chọn N = 36 (đĩa)

Bố trí đĩa phân phối khí: chia là 6 nhánh nhỏ, mỗi nhánh có 6 đĩa thổi khí

Lượng không khí vào mỗi nhánh

= = 69,3 (m3/h)

Tính toán đường ống dẫn khí:

− Vận tốc khí trong ống là 10 – 15 (m/s), chọn v = 15 (m/s) (Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải-Trịnh Xuân Lai)

Dống-chính = = 0,2 (m).= 200 (mm)

 Chọn ống thép mạ kẽm có ϕ200 (mm).

− Kiểm tra vận tốc trong ống dẫn chính

Vchính = = = 8,4 ( thỏa mãn điều kiện)

Từ ống chính đưa ra 6 ống nhánh

Các ống nhánh được phân phối đều và đối xứng với nhau từng cặp qua ống chính Chọn ống nhánh, mỗi ống có 6 đĩa phân phối khí Chọn vận tốc khí đi trong ống nhánh v

= 10 (m/s)

Dống-nhánh = 0,07 (m)

 Chọn ống PVC có ϕ 70 (mm)

Bố trí 6 ống nhánh phân phối khí, đặt cách thành bể 0,5 (m), cách đáy 0,25 (m)

 Khoảng cách giữa các đĩa: l = = = 0.7 (m)

Tính đường ống dẫn nước thải và đường ống dẫn bùn

Dnước = = = 0,077 (m) = 77,1 (mm)

vn: vận tốc nước chảy trong ống trong điều kiện có bơm, chọn vn = 2.5 m/s ( qui phạm từ 2 – 3 m/s)

Chọn ống nhựa PVC có = 100 mm

Dnước = = = 0,18 (m) = 180 (mm)

Trong đó:

QT: lưu lượng bùn tuần hoàn, QT = 604,8m3/ngày = 7.10 -3 m3/s

vb: vận tốc bùn chảy trong ống, vb = 0.3 m/s

Chọn ống nhựa PVC có =180 mm

 Tính máy thổi khí

 Áp lực máy thổi khí:

H = hd + hc +hf + H Trong đó:

hd, hc: tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ của đường ống, không vượt quá 0.4m; chọn 0.4m

hf: tổn thất áp lực qua thiết bị phân phối, không vượt quá 0.5m, chọn hf = 0.5m

H: độ sâu lớp nước trong bể, H = 4 m

Suy ra:

H = 0.4 + 0.5 + 4 = 4,9 m

(KW)

• Công suất tính toán của máy thổi khí:

(KW) : hiệu suất của bơm, = 0.73 – 0.93, chọn = 0.8