Tính toán bể hiếu khí trong hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

Tính toán thiết kế bể hiếu khí trong hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

Nước thải sau xử lý ở bể lắng đợt 1 được dẫn tới bể hiếu khí, nơi xảy ra quá trình bùn hoạt tính vi sinh vật lơ lửng.

Việc thiết kế bể hiếu khí dựa vào các yếu tố:

  • Thành phần và tính chất của nước thải
  • Nhu cầu oxy cần cho quá trình oxy hóa sinh học
  • Mức dộ xử lý nước thải
  • Hiệu quả sử dụng không khí.

Tính toán thiết kế bể gồm các phần sau:

  • Xác định lượng không khí cần thiết cung cấp cho bể hiếu khí;
  • Chọn kiểu bể và xác định kích thước bể
  • Chọn kiểu và tính toán thiết bị khuếch tán không khí.
1. Xác đinh lượng không khí cần thiết cung cấp cho bể hiếu khí
  • Lưu lượng không khí đi qua 1m3 nước thải cần xử lý:

D = 2La/(KxH)           (m3/m3 nước thải)

Trong đó: La – là nhu cầu oxy cần cho bể (mg/L)

                 K –  là Hệ số sử dụng không khí: K= 6-7 g/m4 khi sử dụng thiết bị khuếch tán không khí là đường ống châm lỗ; K= 14-18 g/m4 khi sử dụng tấm plastic xốp.

                 H – Chiều sâu của bể (mét)

  • Thời gian cần thiết thổi không khí vào bể hiếu khí được tính theo công thức:

t = 2La/(K x I)    (giờ)

Trong đó: I – là cường độ thổi không khí.(m3/m2.h)

  • Lượng không khí thổi vào bể hiếu khí trong 1 khoảng thời gian (giờ)

V = D x Q  (m3/h)

Trong đó: Q – lưu lượng nước thải, m3/h

Xử lý nước thải sinh hoạt nhà hàng khách sạn

Xác định kích thước bể hiếu khí.

Cách 1. Đối với bể hiếu khí nằm ngang

  • Diện tích bể hiếu khí được tính theo công thức:

S = V/I

  • Thể tích bể tính theo công thức:

W = S x H   (m3)

Trong đó: H – chiều cao của bể.

  • Chiều dài các hành lang của bể: L = S/b (m)

Trong đó; b – Chiều ngang mỗi hành lang của bể hiếu khí, có thể b=2H (m)

Chiều dài mỗi hành lang sẽ là: l = L/(n x N) (m)

Trong đó; n – là số hành lang trong 1 đơn nguyên

                N – là số đơn nguyên

Tính toán thiết bị khuếch tán không khí

Một số dạng thiết bị khuếch tán không khí dùng cho bể hiếu khí;

  • Thiết bị khuếch tán không khí kiểu vòm tròn;
  • Kiểu đĩa khuếch tán phân phối
  • Kiểu mương phân phối với tấm xốp khuếch tán không khí.

Với tấm xốp có kích thước 300×300 mm, số lượng tấm cần dùng được tính theo công thức:

Nx = (V x 1000)/(D’ x 60)    (tấm)

Trong đó; Nx – là số lượng tấm xốp

                 D’  – Lưu lượng riêng của không khí, D= 80~120 L/phút

  • Số lượng tấm xốp dùng cho một hành lang:

                  N1= Nx/(n x N)

  1. Lượng bùn hoạt tính tuần hoàn tính theo công thức

            P = ((Ch – CH) x 100%)/ (Ct – Ch)

Trong đó:

 Ch – Nồng độ bùn hoạt tính trong hỗn hợp nước – bùn chảy từ bể hiếu khí sang bể lắng đợt II (mg/L)

 CH – Nồng độ chất thải lơ lửng trong nước thải chảy vào bể hiếu khí. (mg/L)

Ct –  Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn (mg/L)

Cách 2: Bể hiếu khí kiểu xáo trộn hoàn toàn

Xác đinh nhu cầu oxy của nước thải đầu vào và đầu ra:

BOD5(vào)= BOD20(vào) x 0,68   (mg/L)

BOD5(ra) = BOD20(ra) x 0,68   (mg/L)

Xác đinh hiệu quả xử lý

E = (La – Lt) x 100%/La

Trong đó: La – Hàm lượng BOD trong nước thải dẫn vào bể hiếu khí (mg/L)

                 Lt – Hàm lượng BOD trong nước thải cần đạt sau xử lý (mg/L)

Xác định thể tích bể hiếu khí

V = (θ x Q x Y x (La – Lt))/( X x(1+K x θ))           (m3)

Trong đó:

θ – thời gian lưu bùn

Q – Lưu lượng trung bình ngày

Y – Hệ số sản lượng bùn, Y= 0,4~ 0,8 mg VSS/mg BOD

X – Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn

K – Hệ số phân hủy nội bào, có thể lấy K= 0,06/ngày (đối với nước thải sinh hoạt)

Xác định thời gian lưu nước của bể hiếu hiếu khí

               t= V/Q

trong đó: V – Thể tích bể hiếu khí

               Q – Lưu lượng trung bình của nước thải trong 1 ngày đêm

Xác định lượng Oxy cấp cho bể hiếu khí

Khối lượng BOD cần xử lý mỗi ngày:

          G = (La-(Lt/0,68))     (kg/ngày)

Lượng sinh khối gia tăng mỗi ngày tính theo MLVSS (lượng chất hữu cơ bay hơi)

               Px = (Ysl x Q x (La-Lt))/ 1000 g/kg    (kg/ngày)

Trong đó: Ysl – Hệ số sản lượng quan sát

                         Ysl = Y/(1+ K x θ)

  • Lượng oxy yêu cầu theo công thức:

                        M = G – ( 1,42 x Px)        (kg/ngày)

Giả sử hiệu quả vận chuyển oxy của thiết bị thổi khí là 8%, hệ số an toàn khi sử dụng trong thiết kế thực là 2. Trong không khí Oxi chiếm 23,2 % trọng lượng và trọng lượng riêng của không khí ở 20’C là 1,18 kg/m3 

=>  Lượng không khí yêu cầu theo lý thuyết với hiệu quả vận chuyển 8%:  q = M x 2/(1,18 x 0,232 x 0,08)      (m3/s)

=> Lượng không khí thiết kế để chọn máy nén khí.

Công suất máy nén khí được tính theo công thức:

                     N= ( 34400 x (P0,29 – 1)x q)/(102-n)      (kW)

Trong đó: P – áp lực không khí (at)

                q- Lưu lượng không khí  (m3/s)

               n= Hiệu suất máy nén khí, n = 0,7~0,9

Áp lực không khí : P = (10,33 + Hct)/10,33 (at)

Trong đó: Hct = hd + hc + hr +H    (m)

                   –  hd là Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn (m)

                  – hc là Tổn thất cục bộ    (m)

                 – hr là Tổn thất qua thiết bị phân phối        (m)

                 – H là Chiều sâu hữu ích của bể