Bể SBR
Các thông số thiết kế bể SBR
-công suất thiết kế : Q = 60 m3/ngđ.
- BOD5 = 167,04 mg/l.
- TSS = 107,14
Các thông số đầu ra : (loại A QCVN 14/ 2008)
-
BOD5 20 mg/l.
-
TSS 50 mg/l
Các thông 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 có
khã năng phân hủy sinh học.
Thời gian hoạt động và kích thước bể :
Thời gian sục khí :
tA
So S
16 0,75 a 1
Với: K T
k T 18o
0 , 75
0,004T 0,03
S
1, 25
167,04 20
0,69 1,39h
0 , 75
16 0,75 3,5 1 0,3 201, 25
0,09
0,69 , (nguồn: [7])
0,004 25 0,03
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=
24h
4,5h
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 =
60
= 6 (m3)
10
Hàm lượng chất lơ lửng trong thể tích bùn lắng
Xs =
1000mg / g 1000ml / l
1000 1000
=
= 6666,67 (mg/l)
SVI
150
Xét sự cân bằng khối lượng
VTxX = VSxXS
VS
X
3500
= X = 6666,67 = 0,525
VT
S
Cần cung cấp thêm 20% chất lỏng phía trên để bùn k bị rút theo khi rút nước
0,525x1,2=0,63
VF
VF
=1 – 0,63 =0,37 chọn
= 0,3
VT
VT
Thể tích của bể SBR:
VT =
6
VF
= 0,3 = 20 m3
0,3
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
20
S = 2,5 = 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:
2 VT 2 20
24 16h [10 – 50 h]
Q
60
Xác định hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu ra :
Tổng BOD5 ra = BOD5 hòa tan + BOD5 của cặn lơ lửng
Hàm lượng chất lơ lửng có khã năng phân hủy sinh học ở đầu ra :
20 x 0,65 = 13 (mg/l)
Hàm lượng BOD của chất lơ lửng có khã năng phân hủy sinh học ở đầu:
13 mg/l x 1,42 mg O2 tiêu thụ/mg tế bào bị oxy hóa = 18,46 mg/l
Lượng BOD20 bị chuyển thành cặn tăng lên 1.42 lần, tức là 1mg BOD 20 tiêu
thụ 1.42 mgO2 (theo TS. Trịnh Xuân Lai)
Hàm lượng BOD5 của chất lơ lửng đầu :
ll
BOD5 = 18,46 x 0,68 = 12,6 (mg/l)
Hàm lượng BOD5 hòa tan trong nước thải đầu ra :
ht
ra
ll
BOD5 = BOD5 - BOD5 = 20 – 12,6=7,4 mg/l
Hiệu quả xử lý:
Hiệu quả làm sạch theo BOD5 hòa tan:
E
So S 100 167,04 7,4 100 95,56%
So
167,04
.
Tỷ số F/M:
Q So
F
60 167,04
=
=
= 0,143 ngày-1
VT X
20 3500
M
Tải trọng thể tích của bể phản ứng:
[0,05-0,3] ngày-1
L
So Q 167,04 60 10 3
= 0,5 kgBOD5/m3.ngày
VT
20
Tính toán lượng bùn hoạt tính sinh ra mỗi ngày :
Tốc độ tăng trưởng của bùn
Yb
Y
0,4
0,35
1 K d c 1 0,0146 10
Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD theo VSS trong một ngày:
PX Yb Q ( So S ) 0,35 60 167,04 7,4 103 3,35 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
3-13,2
6
5-40
20
m
g VSS/g VSS.ngày
Ks
g bCOD/m3
Y
g VSS/g bCOD
0,3-0,5
0,4
kd
g VSS/g VSS.ngày
0,06-0,2
0,12
fd
Không thứ nguyên
0,08-,02
0,15
(Nguồn: [15])
Tổng lượng bùn sinh ra theo SS trong một ngày:
PSS
PX
3,35
4,79 kg/ngày
1 z 1 0.3
Tổng lượng bùn dư cần xử lý mỗi ngày:
Lượng bùn dư cần xử lý (Gd) = tổng lượng bùn – lượng cặn trôi qua khỏi bể
= 4,79 – 20 x 60 x 10-3 = 3,59 kg/ngày.
Thể tích cặn chiếm chỗ sau 1 ngày:
Vb
Gd
3,59
0,35 3
m /ngày.
1,02 X S 1,02 10000
1000
Chiều cao cặn lắng trong bể :
hb
Vb
0,35
0,022 m
2 S 28
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:
hb 0,022
100 0,78% < 40%
H
2,8
Xác định lượng không khí cần thiết cho một đơn nguyên:
Lượng không 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
3h
+1,5h = 3 h
2
Tổng thời gian thổi khí một ngày của một bể:
3 h x 4 = 12 h
Tỷ lệ chuyển hóa oxy trung bình:
8kgO2 / ngaøy
= 0,66kg/h
12
Lượng oxy thực tế :
0,66 kg/h x 2 = 1,3 kg/h
Ta chọn :
Hệ số chuyển hóa oxy là 9%
Không khí có 23,2% trọng lượng O2
Khối lượng riêng không khí là 1,2 kg/m3
Lượng không khí cần cung cấp:
1,3kg / h
Mkk = 0,09(1,2kg / m 3 )(0,232) = 51,88 m3/h
Kiểm tra lượng không khí cần thiết cho xáo trộn hoàn toàn một bể:
M kk 51,88m3/ngaøy 1000L/m3
q=
=
= 1,8L/m3.phút
20 m 3 1440phuùt/ngaøy
V
trị số nằm ngoài khoảng cho phép: q = 20-40L/m3phút
vậy ta chọn = 30L/m3.phút
lượng không khí cần thiết cho quá trình:
Mkk = 30l/m3phút 20 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 = 150-200 l/ phút,
chọn = 150
N=
M kk
=
600 L/phuùt
150l / phuùt.ñóa
= 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 ngoài cùng đến thành bể là 0,5m.
Tính tóa đường ống, bơm , khí , nước thải:
Đường ống dẫn nước vào và ra khổi bể SBR:
Vận tốc dòng trong ống có áp là v = 0,7–1,5 m/s, (nguồn:[8]). Chọn v=1,0
m/s.
Đường kính ống dẫn nước :
D=
4Q
xv
4 60
1,0 24 60 60
=0,029 (m).
Vậy ống nước PVC có đường kính trong 30 mm
Kiểm tra lại vận tốc trong ống:
4 xQ
4 60
V= xD 2 (0,03) 2 x 24 x60 x60 0,98 m/s
thỏa điều kiện.
Tính toán bơm nước thải vào bể SBR:
Lươu lượng mỗi bơm: Q=60 m3/ngày.
Cột áp mỗi bơm :
H = 10 m
Công suất mỗi bơm :
N=
Q g H
1000
=
60 1000 9,81 10
24 60 60 1000 0,85
= 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 không liên tục, thời gian xả bùn cho mỗi chu kỳ là 5 phút .
Lưu lượng bùn xả trong mỗi chu kỳ hoạt động:
VW
0,14
0,00052m3 / s
t
4,5 60
Q
Chọn vận tốc bùn chảy trong ống v = 0,5m/s.
Đường kính ống xả bùn :
4Q
v
D
4 0,00052
0,036m
0,5
Chọn ống nhựa Inox loại đường kính trong 35mm
Kiểm tra lại vận tốc bùn trong ống :
v
Q
0,00052
0,48 m
2
s
0,875 D
0,875 (0,035) 2
Tính toán bơm bùn ra khỏi bể SBR.
- lưu lượng bơm: QW=0,00052 m3/s.
- chiều cao cột áp : H =10m.
- công suất của bơm:
N
Q g H
1000
Với :
0,00052 1080 9,81 10
0,07 kW
1000 0,8
: khối lượng riêng của bùn thải lấy bằng khối lượng riêng của bùn,
=1080kg/m3.
: hiệu suất hữu ích của bơm. Chọn =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 =
4 Qk
=
vk
4 0,001
9
= 0,012 m.
Với:
vk: Vaän toác khí trong oáng daãn chính, vkhí=9m/s, (nguồn: [8])
Chọn oáng daãn khí chính laø oáng saét traùng keõm loaïi 75,(nguồn: [8])
chưa chọn
Kieåm tra laïi vaän toác khí trong oáng:
v khí
4 xQK
4 0,0345
=7,8m/s
2
D
(0,075) 2
- đường ống nhánh:
Lượng không khí qua mỗi ống nhánh:
qk =
Qk 0,001
= 0,0005 m3/s
2
2
Ñöôøng kính oáng nhaùnh daãn khí:
dk =
4 qk
vn
4 0,0005
= 0,0084mm
9
Với:
vn: Vaän toác khí trong oáng nhaùnh vn=9m/s, (nguồn:[8]).
Chọn oáng nhaùnh daãn khí laø oáng nhöïa STK, ñöôøng kính 49.
Kiểm tra lại vận tốc khí trong ống:
Vkhí
4 Qk
4 0,0115
6,1m
2
D 3,14 0,049 2
- tính toán máy thổi khí:
Áp lực cần thiết của hệ thống phân phối khí:
Hk = h d + 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; h d 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
Công suất máy thổi khí:
0 , 283
Gk R T1 P2
1
Pk =
29,7 n e P1
0 , 283
0,0013 8,314 298 1,375
1
=
29,7 0,283 0,8 1
= 0,04 kW.
Với:
e : hiệu suất máy thổi khí; e = 0,7 - 0,8. Chọn e = 0,8
Gk: trọng lượng dòng khí
Gk = Qk x k = 0,001 x 1,3 = 0,0013 kg/s
R : hằng số khí; R = 8,314 KJ/KmoloK (đối với không khí)
T1: nhiệt độ không khí đầu vào T1 = 25 + 273 = 298oK
P1: áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1 = 1 atm
P2: áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra
P2 = 1 +
Hk
3,8
= 1 + 10,12
10,12
= 1,375 atm
n : hệ số n
n =
K 1
=
K
= 0,283
1,395 1
1,395
(K = 1,395)
- Xem thêm -