Xác định hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu ra

Bể SBR Các thơng số thiết kế bể SBR -cơng suất thiết kế : Q = 60 m3/ngđ. - BOD5 = 167,04 mg/l. - TSS = 107,14 Các thơng số đầu ra : (loại A QCVN 14/ 2008) BOD5 £ 20 mg/l. TSS £ 50 mg/l Các thơng số thiết kế : -nồng độ bùn hoạt tính ở đầu vào của bể X0 =0. - thời gian lưu bùn (tuổi của bùn ) c=10 – 30 ngày, chọn 10 ngày. (nguồn :) - tỷ số F/M = 0,05-0,3 ngày-1 - nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng trong bể : X=2000 – 5000 mg/l, chọn X=3500 mg/l. - độ tro của cặn : Z= 0,3 mg/mg. - chỉ số thể tích bùn : SVI = 150 ml/g - BOD5 = 0,65COD - tỷ số MLVSS:MLSS= 0,68 - nhiệt độ nước thải : t= 25oC - nồng độ cặn lắng trung bình dưới đáy bể XS=10000mg/l. Chất lơ lửng trong nước thải đầu ra chứa 20mg/l cặn sinh học và 65% chất cĩ khã năng phân hủy sinh học. Thời gian hoạt động và kích thước bể : Thời gian sục khí : Với: , (nguồn: [7]) a: lưu lượng bùn hoạt tính ,g/l . : độ tro bùn hoạt tính, 0,2-0,3, chọn 0,3 So và S: nồng độ BOD vào và ra khỏi bể . KT: hệ số tính đến ảnh hưởng nhiệt độ đối với quy trình xử lý . T: nhiệt độ trung bình nước thải, oC Tổng thời gian của một chu kỳ hoạt động T = tF + tA + tS + tD + t1= 2 + 1,5 + 0,5 + 0,5 = 4,5h Với : Thời gian làm đầy : tF = 2h. Thời gian phản ứng : tA = 1,5h. Thời gian lắng: tS = 0,5h. Thời gian rút nước: tD = 0,5h. Thời gian pha chờ : t1 = 0, (nguồn: [15]) Chọn SBR gồm 2 đơn nguyên, khi đơn nguyên này làm đầy thì đơn nguyên kia đang phản ứng. Số chu kì của một đơn nguyên trong một n = » 5 (chu kì/ đơn nguyên.) tổng số chu kì làm đầy trong một ngày N = 2 x n = 2 x 5 = 10 (chu kì/ngày) Thể tích bể làm đầy trong một chu kì. VF = = 6 (m3) Hàm lượng chất lơ lửng trong thể tích bùn lắng Xs = == 6666,67 (mg/l) Xét sự cân bằng khối lượng VTxX = VSxXS à == = 0,525 Cần cung cấp thêm 20% chất lỏng phía trên để bùn k bị rút theo khi rút nước 0,525x1,2=0,63 à=1 – 0,63 =0,37 chọn = 0,3 Thể tích của bể SBR: VT = = = 20 m3 Chọn : - chiều cao của bể, H = 2,5 m - chiều cao bảo vệ bể , hbv = 0,3 m Chiều cao xây dựng bể Hxd = H + hbv = 2,5 + 0,3 = 2,8 m Diện tích của bể S == 8 m2 Vậy kích thước của bể SBR: L x B x H = 4m x 2m x 2,8m Thời gian lưu nước trong suốt quá trình: [10 – 50 h] Xác định hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu ra : Tổng BOD5 ra = BOD5 hịa tan + BOD5 của cặn lơ lửng Hàm lượng chất lơ lửng cĩ khã năng phân hủy sinh học ở đầu ra : 20 x 0,65 = 13 (mg/l) Hàm lượng BOD của chất lơ lửng cĩ khã năng phân hủy sinh học ở đầu: 13 mg/l x 1,42 mg O2 tiêu thụ/mg tế bào bị oxy hĩa = 18,46 mg/l Lượng BOD20 bị chuyển thành cặn tăng lên 1.42 lần, tức là 1mg BOD20 tiêu thụ 1.42 mgO2 (theo TS. Trịnh Xuân Lai) Hàm lượng BOD5 của chất lơ lửng đầu : = 18,46 x 0,68 = 12,6 (mg/l) Hàm lượng BOD5 hịa tan trong nước thải đầu ra : = - = 20 – 12,6=7,4 mg/l Hiệu quả xử lý: Hiệu quả làm sạch theo BOD5 hịa tan: . Tỷ số F/M: = = = 0,143 ngày-1 [0,05-0,3] ngày-1 Tải trọng thể tích của bể phản ứng: = 0,5 kgBOD5/m3.ngày Tính tốn lượng bùn hoạt tính sinh ra mỗi ngày : Tốc độ tăng trưởng của bùn Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD theo VSS trong một ngày: kg/ngày Ta chọn: Y=0,4 g VSS/g bBOD Kd.T = k20 x (T-20)= 0,12 g/g.ngày (1,04)25-20 = 0,0146 g/g.ngày Bảng 5.11. hệ số động học bùn hoạt tính ở 20oC Hệ số Đơn vị Giới hạn Giá trị điển hình g VSS/g VSS.ngày 3-13,2 6 Ks g bCOD/m3 5-40 20 Y g VSS/g bCOD 0,3-0,5 0,4 kd g VSS/g VSS.ngày 0,06-0,2 0,12 fd Khơng thứ nguyên 0,08-,02 0,15 (Nguồn: [15]) Tổng lượng bùn sinh ra theo SS trong một ngày: kg/ngày Tổng lượng bùn dư cần xử lý mỗi ngày: Lượng bùn dư cần xử lý (Gd) = tổng lượng bùn – lượng cặn trơi qua khỏi bể = 4,79 – 20 x 60 x 10-3 = 3,59 kg/ngày. Thể tích cặn chiếm chỗ sau 1 ngày: m3/ngày. Chiều cao cặn lắng trong bể : Thể tích bùn phải xả một bể (để lại 20%): Vb = 0,8 x hb x F =0,8 x 0,022 x 4 x2 =0,14m3 Xét tỷ số: < 40% Xác định lượng khơng khí cần thiết cho một đơn nguyên: Lượng khơng khí cần thiết cung cấp cho mỗi bể theo điều kiện chuẩn của phản ứng ở 20oC OCo = Q x (So- S) - 1,42 x Px = (60 m3/ngày) x (167,04 - 7,4)g/m3(1kg/103g) -1,42 x (3,35kg/ngày)/2 = 4,8 kg/ngày Thời gian thổi khí của một bể : tối thiểu một nữa thời gian làm đầy nên thổi khí +1,5h = 3 h Tổng thời gian thổi khí một ngày của một bể: 3 h x 4 = 12 h Tỷ lệ chuyển hĩa oxy trung bình: = 0,66kg/h Lượng oxy thực tế : 0,66 kg/h x 2 = 1,3 kg/h Ta chọn : Hệ số chuyển hĩa oxy là 9% Khơng khí cĩ 23,2% trọng lượng O2 Khối lượng riêng khơng khí là 1,2 kg/m3 Lượng khơng khí cần cung cấp: Mkk == 51,88 m3/h Kiểm tra lượng khơng khí cần thiết cho xáo trộn hồn tồn một bể: q = == 1,8L/m3.phút trị số nằm ngồi khoảng cho phép: q = 20-40L/m3phút vậy ta chọn = 30L/m3.phút lượng khơng khí cần thiết cho quá trình: Mkk = 30l/m3phút20 m3= 600L/phút = 0,001m3/s Số lượng đĩa thổi khí cần lắp đặt trong bể SBR chọn đĩa phân phối khí dạng đĩa xốp đường kính 170 mm, diện tích bề mặt F = 0,02 m2 . lưu lượng riêng phân phối khí của đĩa thổi khí W = 150-200 l/ phút, chọn W = 150 N = = = 4 đĩa Vậy số đĩa thổi khí cần lắp đặt trong mỗi bể SBR là : 4 đĩa. Cách phân phối đĩa thổi khí trong bể : Khí từ đường ống dẫn chính phân phối ra 2 đường ống phụ (đặt dọc theo chiều dài bể ) để cung cấp cho mỗi bể SBR. Trên mỗi đường ống dẫn khí phụ lắt đặt 2 đầu ống thổi khí dạng đĩa cách nhau 2 m và cách thành bể 0,5 m. Khoảng cáh giữa 2 đường ống dẫn khí phụ đặt gần nhau là 1 m. Khoảng cách giữa 2 đường ống ngồi cùng đến thành bể là 0,5m. Tính tĩa đường ống, bơm , khí , nước thải: Đường ống dẫn nước vào và ra khổi bể SBR: Vận tốc dịng trong ống cĩ áp là v = 0,7–1,5 m/s, (nguồn:[8]). Chọn v=1,0 m/s. Đường kính ống dẫn nước : D ==0,029 (m). Vậy ống nước PVC cĩ đường kính trong 30 mm Kiểm tra lại vận tốc trong ống: V=m/s à thỏa điều kiện. Tính tốn bơm nước thải vào bể SBR: Lươu lượng mỗi bơm: Q=60 m3/ngày. Cột áp mỗi bơm : H = 10 m Cơng suất mỗi bơm : N = = = 0,08 kW. Đường ống dẫn bùn ra khỏi bể SBR: Thể tích bùn xả trong một ngày: VW= 0, 14 m3. Chọn xả bùn khơng liên tục, thời gian xả bùn cho mỗi chu kỳ là 5 phút . Lưu lượng bùn xả trong mỗi chu kỳ hoạt động: Chọn vận tốc bùn chảy trong ống v = 0,5m/s. Đường kính ống xả bùn : Chọn ống nhựa Inox loại đường kính trong 35mm Kiểm tra lại vận tốc bùn trong ống : Tính tốn bơm bùn ra khỏi bể SBR. - lưu lượng bơm: QW=0,00052 m3/s. - chiều cao cột áp : H =10m. - cơng suất của bơm: Với : r: khối lượng riêng của bùn thải lấy bằng khối lượng riêng của bùn, r=1080kg/m3. h: hiệu suất hữu ích của bơm. Chọn h=0,8. Đường kính ống dẫn khí vào bể SBR: - đường ống chính : Đường kính ống dẫn khí chính (cung cấp cho 2 bể SBR) Dk = = =0,012 m. Với: vk: Vận tốc khí trong ống dẫn chính, vkhí=9m/s, (nguồn: [8]) Chọn ống dẫn khí chính là ống sắt tráng kẽm loại 75,(nguồn: [8]) chưa chọn Kiểm tra lại vận tốc khí trong ống: =7,8m/s - đường ống nhánh: Lượng khơng khí qua mỗi ống nhánh: qk = = 0,0005 m3/s Đường kính ống nhánh dẫn khí: dk = = 0,0084mm Với: vn: Vận tốc khí trong ống nhánh vn=9m/s, (nguồn:[8]). Chọn ống nhánh dẫn khí là ống nhựa STK, đường kính 49. Kiểm tra lại vận tốc khí trong ống: - tính tốn máy thổi khí: Áp lực cần thiết của hệ thống phân phối khí: Hk = hd + hc + hf + H = 0,4 + 0,4 + 0,5 + 2,5 = 3,8 m. Với : hd: tổn thất áp lực qua ma sát doc chiều dài ống; hd 0,4 m; chọn hd = 0,4 m hc: tổn thất cục bộ ; hc 0,4 m, chọn hc = 0,4 m hf: tổn thất qua thiết bị phân phối khí; hf 0,5 m, chọn hf = 0,5 m H: chiều sâu hữu ích của bể SBR, H = 2,5 m Cơng suất máy thổi khí: Pk = = = 0,04 kW. Với: e : hiệu suất máy thổi khí; e = 0,7 - 0,8. Chọn e = 0,8 Gk: trọng lượng dịng khí Gk = Qk x = 0,001 x 1,3 = 0,0013 kg/s R : hằng số khí; R = 8,314 KJ/KmoloK (đối với khơng khí) T1: nhiệt độ khơng khí đầu vào à T1 = 25 + 273 = 298oK P1: áp suất tuyệt đối của khơng khí đầu vào à P1 = 1 atm P2: áp suất tuyệt đối của khơng khí đầu ra P2 = 1 + = 1 + = 1,375 atm n : hệ số n n = = (K = 1,395) = 0,283