Tính Toán Thiết Kế Bể Hiếu Khí: 3 Yếu Tố Quan Trọng Cần Lưu Tâm đặc Biệt

Trong hệ thống xử lý nước thải hiện đại, tính toán thiết kế bể hiếu khí phù hợp đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm, góp phần bảo vệ môi trường và cải thiện chất lượng nước. Với khả năng tận dụng vi sinh vật hiếu khí để phân hủy chất hữu cơ, bể trở thành giải pháp phổ biến cho cả nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Vậy bể hoạt động như thế nào? Làm sao để đầu tư đúng loại phù hợp với nhu cầu sử dụng? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết trong bài viết này!

1. Nguyên lý hoạt động của bể hiếu khí

Tính toán thiết kế bể hiếu khí sẽ cần dựa trên nguyên lý cung cấp oxy để duy trì sự sống và hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí. Những vi sinh vật này sẽ phân hủy chất hữu cơ trong nước thải, giúp loại bỏ các chất ô nhiễm. Nguyên lý hoạt động của bể bao gồm các bước chính sau:

Cung cấp oxy: Oxy được cung cấp vào bể thông qua hệ thống sục khí hoặc máy khuấy. Bước này sẽ giúp tạo môi trường hiếu khí để vi sinh vật phát triển.
Hoạt động của vi sinh vật: Vi sinh vật sử dụng oxy để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Sản phẩm phân hủy gồm nước (H₂O), khí carbon dioxide (CO₂) và sinh khối (bùn vi sinh).
Giảm hàm lượng ô nhiễm: Quá trình oxy hóa sinh học giúp giảm hàm lượng BOD (Nhu cầu oxy sinh học) trong nước thải. Chất hữu cơ được chuyển hóa thành các hợp chất vô cơ đơn giản.
Quá trình lắng và tách bùn: Bùn vi sinh sau khi phân hủy sẽ lắng xuống đáy bể. Phần nước trong được tách ra để tiếp tục xử lý hoặc thải ra môi trường.
Hệ thống tuần hoàn bùn: Một phần bùn lắng được tuần hoàn lại bể hiếu khí để duy trì nồng độ vi sinh vật. Bùn dư sẽ được tách ra và xử lý riêng biệt.

tính toán thiết kế bể hiểu khí — Nguyên lý hoạt động của bể hiếu khí

2. Cách tính toán thiết kế bể hiếu khí

Tính toán thiết kế bể hiếu khí yêu cầu dựa trên các thông số kỹ thuật và nhu cầu xử lý cụ thể. Dưới đây là 3 yếu tố cơ bản cần được xác định chính xác để lên ý tưởng phù hợp, tối ưu ngân sách đầu tư:

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.

3. Xác định lượng không khí cần thiết cung cấp cho bể hiếu khí

Lưu lượng không khí đi qua 1m3 nước thải cần xử lý khi tính toán thiết kế bể hiếu khí:

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:

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

Cách tính toán thiết kế bể hiếu khí chính xác

4. Chọn kiểu bể và xác định kích thước bể

4.1. Đối với bể hiếu khí nằm ngang

Diện tích bể hiếu khí:

S = V/I

Thể tích bể:

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:

l = L/(n x N) (m)

Trong đó:

n – là số hành lang trong 1 đơn nguyên

N – là số đơn nguyên

4.2. Đối với bể hiếu khí kiểu xáo trộn hoàn toàn

Xác định nhu cầu oxy của nước thải đầu vào và đầu ra khi tính toán thiết kế bể hiếu khí:

BOD5(vào) = BOD20(vào) x 0,68 (mg/L)

BOD5(ra) = BOD20(ra) x 0,68 (mg/L)

Xác định 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 khi tính toán thiết kế bể hiếu khí:

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:

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

5. Chọn kiểu và tính toán thiết bị khuếch tán không khí

Tính toán thiết bị khuếch tán không khí:

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

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 300x300mm, 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 = 80~120L/phút

Số lượng tấm xốp dùng cho một hành lang:

N1= Nx/(n x N)

Lượng bùn hoạt tính tuần hoàn khi tính toán thiết kế bể hiếu khí được áp dụng 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)

Hy vọng bài viết trên đây có thể giúp quý khách hàng hiểu rõ hơn về thiết bị vượt trội, xứng đáng để đầu tư vào hệ thống xử lý nước thải, nâng cao hiệu quả lọc tách nước. Liên hệ ngay qua số hotline để Pendin dưới đây để được tư vấn cũng như giải đáp những thắc mắc về cách tính toán thiết kế bể hiếu khí chính xác trong thời gian sớm nhất.

———————————

Thông tin liên hệ PENDIN:

Tên công ty: Công Ty Cổ Phần Kỹ Thuật Minh Hậu
Website: https://pendin.vn
Số điện thoại: 098.503.9886/ 0925.338.886
Địa chỉ: tháp B, tòa Paragon, 181 P. Trần Quốc Vượng, Dịch Vọng Hậu, Cầu Giấy, Hà Nội
Google Map: https://maps.app.goo.gl/jaz6ayRJR8LAufHYA
Email: info.pendin@gmail.com
Fanpage: https://www.facebook.com/cokhi.pendin
Youtube: https://www.youtube.com/@pendinMH