Luận văn Thiết kế kỹ thuật hệ thống sinh học khử Nitơ cho bãi rác công suất 400m3/Ngày đêm

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ 3.1 THÔNG SỐ THIẾT KẾ : Bảng 3.1: Số liệu đầu vào của hệ thống xử lý Thông số đầu vào Đơn vị Giá trị Yêu cầu đầu ra (Tiêu chuẩn loại B) Lưu lượng pH COD BOD5 Nitơ tổng N-NH3 N-hữu cơ N-NO2- N-NO3- Photpho tổng Độ kiềm TSS VSS m3/ngày mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mgCaCO3/l mg/l mg/l 400 8 – 8,3 2800 540 1375 1100 134 10 8,9 20 4500 – 6000 350 220 - 5,5 – 9 100 50 60 1 - - - 6 - 100 - 3.2 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ: Dựa vào số liệu nước thải đầu vào ta thấy nồng độ ammonia rất cao vì vậy ta lựa chọn công nghệ xử lý sinh học nitrat hoá ammonia thành nitrat rồi sau đó mới khử nitrat thành khí N2. Quá trình nitrat hoá được áp dụng trong điều kiện hiếu khí nên ta có thể kết hợp quá trình nitrat hoá và khử BOD trong cùng một bể, còn quá trình khử nitrat thì được thực hiện trong điều kiện thiếu khí. Dựa vào điều kiện của bãi chôn lấp: diện tích dành cho khu xử lý nước thải là 3000 m2 không tính diện tích các hồ chứa nước rò rỉ, chỉ còn hồ số 7 là còn chứa nước thải cần xử lý còn các hồ khác nước đã được xử lý nên ta có thể tận dụng lại các hồ chứa để xử lý nước… và dựa vào tiêu chuẩn đầu ra của nước sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn loại B nên công nghệ xử lý thích hợp đối với xử lý nước rác của bãi rác Đông Thạnh là: Phương án 1: Sử dụng công trình xử lý là bể sinh học phản ứng từng mẻ (SBR). Ưu điểm của SBR là không cần sử dụng bể lắng II và không cần bơm bùn tuần hoàn, hiệu quả xử lý cao, vận hành đơn giản, hệ thống kiểm soát tự động được gia tăng tuy nhiên đòi hỏi chi phí đầu tư lớn. Đồng thời trong khi xảy ra quá trình nitrat hoá thì pH trong nước sẽ giảm vì vậy ta phải tốn chi phí hoá chất để trung hoà pH tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn phát triển. Phương án 2: Sử dụng công trình xử lý là bể phản ứng sinh học khử nitơ từng bậc (Step-Feed Biological Nitrogen-Removal Process). Bể gồm các vùng phản ứng hiếu khí và thiếu xen kẽ với nhau. Nước thải đầu vào được phân phối vào các vùng thiếu khí của bể với tỷ lệ: 1:4:3:2. Ưu điểm của bể này là kết hợp các quá trình xử lý: khử BOD, nitrat hoá và khử nitrat. Hơn nữa quá trình nitrat hoá và khử nitrat được thiết kế xen kẽ nhau nên ta có thể sử dụng lượng oxy và độ kiềm sinh ra từ quá trình khử nitrat để cung cấp cho quá trình nitrat hoá do vậy sẽ tiết kiệm được năng lượng sục khí và chi phí hoá chất. Tuy nhiên nếu áp dụng bể này ta phải sử dụng thêm bể lắng II tuần hoàn bùn từ bể lắng II về để duy trì nồng độ bùn cần thiết trong bể. Nhược điểm của bể là vận hành phức tạp và hiệu quả xử lý không cao bằng SBR. 3.3 TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN 1 : 3.3.1 Sơ đồ công nghệ xử lý phương án 1 : MẬT RỈ ĐƯỜNG BỂ NÉN BÙN BỂ SBR KHỬ NITRAT NaOH KHÍ NÉN BỂ SBR KHỬ BOD VÀ NITRAT HOÁ HẦM BƠM SONG CHẮN RÁC NƯỚC TỪ CÁC HỒ CHỨA NƯỚC RỈ HỒ XỬ LÝ BỔ SUNG NGUỒN TIẾP NHẬN SÂN PHƠI BÙN CHÔN LẤP 3.3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ và vai trò các công trình đơn vị: 1- Thuyết minh quy trình công nghệ: Nước rỉ rác chứa trong các hồ chứa được bơm về trạm xử lý được đưa qua song chắn rác để loại bỏ rác có kích thước lớn có trong nước thải, nước qua song chắn rác được chứa trong các hầm bơm và được bơm lên các bể SBR khử BOD và nitrat hoá. Sau khi được khử BOD và amonia trong nước thải thì nước thải sẽ được đưa qua bể SBR khử nitrat. Cuối cùng nước được đưa qua hồ hoàn thiện để ổn định tính chất của nước trước khi thải vào nguồn tiếp nhận. Bùn lắng được thải bỏ từ các bể SBR khử BOD và nitrat hoá với bể SBR khử nitrat hoá sẽ được đưa vể bể nén bùn trọng lực để giảm độ ẩm của hỗn hợp bùn còn 95%. Sau đó hỗn hợp bùn vừa được nén sẽ tiếp tục được khử nước ở sân phơi bùn. Bùn khô sẽ được đưa đi chôn lấp. 2- Nhiệm vụ các công trình đơn vị: a- Song chắn rác: Song chắn rác với cấu tạo gồm các thanh inox đặt sát nhau và được đặt nghiêng một góc 60o so với phương ngang. Song chắn rác loại bỏ những rác có kích thước lớn để bảo vệ các công trình xử lý tiếp theo và hệ thống bơm. b- Hầm bơm: Hầm bơm có nhiệm vụ chứa nước thải để bơm lên các bể SBR khử BOD và nitrat hoá. Trong hầm bơm đặt hai bơm chìm. Kích thước hầm bơm phải đủ lớn để cung cấp nước đủ và kịp thời cho bể SBR. c- Bể SBR khử BOD và nitrat hoá: Bể này hoạt động theo chu kỳ, mỗi chu kỳ gồm có các giai đoạn như: vô nước, sục khí, lắng, rút nước và rút bùn. Trong giai đoạn sục khí thì có quá trình khử BOD và nitrat hoá xảy ra và như vậy sẽ làm giảm được nồng độ BOD và ammonia trong nước thải. Ammonia trong nước thải sẽ chuyển thành dạng nitrit, nitrat và sẽ được tiếp tục xử lý ở bể SBR khử nitrat. Quá trình nitrat hoá sẽ làm cho pH của nước thải giảm, vì vậy NaOH được thêm vào để duy trì pH từ 7,2 – 8,3 để không ảnh hưởng đến các vi khuẩn hoạt động trong bể. d- Bể SBR khử nitrat: Chu kỳ hoạt động của bể gôm các giai đoạn: vô nước, khuấy, đuổi khí, lắng, rút nước và rút bùn. Quá trình khử nitrat được thực hiện trong điều kiện thiếu khí nên ở bể này ta chỉ khuấy chất lỏng với tốc độ khuấy 25 – 30 vòng/phút để tạo điều kiện vi khuẩn khử nitrat tiếp xúc với các thành phần dinh dưỡng trong nước thải và để xáo trộn hoàn toàn không lắng bùn. Trong bể này ta phải bổ sung thêm chất hữu cơ cho nước thải để vi khuẩn có đủ thức ăn để sinh trưởng và phát triển, chất hữu cơ được thêm vào ở đây là mật rỉ đường. Các thành phần nitrat và nitrit trong nước thải sẽ được chuyển thành dạng khí do quá trình khử nitrat trong giai đoạn thiếu khí và các khí này sẽ được đuổi ra bằng cách khuấy nhanh trong 15 phút. e- Hồ xử lý bổ sung: Nước thải từ bể SBR khử nitrat được dẫn vào hồ xử lý bổ sung nhằm ổn định tính chất nước thải. Hồ này thực chất là một hồ sinh học tự nhiên, được tính toán thiết kế với thời gian lưu nước trong hồ là 1,5 ngày. f- Bể nén bùn: Bùn ở bể SBR nitrat hoá và SBR khử nitrat được bơm đưa về bể nén bùn trọng lực nhằm giảm độ ẩm của bùn. Nước sau khi tách bùn được bơm về hầm bơm để tiếp tục xử lý. Thuận lợi của bể nén bùn trọng lực là giảm kích thước công trình xử lý bùn tiếp theo. g- Sân phơi bùn: Nhằm làm giảm độ ẩm của bùn còn 75% và bùn khô sẽ được đem đi chôn lấp. Nước từ quá trình thấm của dung dịch bùn sẽ được thu gom bằng hệ thống ống đặt trong lớp sỏi đỡ của sân phơi và được dẫn về hầm bơm để tiếp tục quá trình xử lý. 3.3.3 Tính toán các công trình đơn vị : 1- Song chắn rác: Các hồ chứa nước rỉ rác cũ có tác dụng giống như một bể điều hoà, thành phần trong nước rỉ rác đã ổn định nên ta chỉ cần bơm nước từ các hồ đến trạm xử lý. Vì ta thiết kế 4 bể SBR khử BOD và nitrat hoá hoạt động cách nhau 9 h và thể tích nước làm đầy mỗi bể là 150 m3 nên từ các hồ chứa nước rỉ ta bơm nước qua song chắn rác với mỗi lần bơm là 150 m3 trong 1 giờ và các lần bơm cách nhau 9 giờ. Bảng 3.2 Thông số thiết kế SCR kiểu lấy rác cơ khí Thông số Giá trị Kích thước song chắn Chiều rộng, mm Chiều sâu, mm Khoảng cách giữa các thanh song, mm Độ dốc đặt thanh chắn so với phương thẳng đứng, độ Vận tốc dòng chảy trong mương phía trước SCR, m/s Tổn thất áp lực cho phép, mm 5 – 15 25 – 38 15 – 75 0 – 30 0,6 – 1 150 - 600 a- Số khe hở của song chắn rác được tính theo công thức: n = Trong đó: Q là lưu lượng nước vào mương dẫn, Q = = 0,417 m3/s = 41,7 l/s v là tốc độ nước chảy qua song chắn rác. l là khoảng cách giữa các khe hở, chọn l = 16 mm h là chiều sâu của lớp nước ở song chắn lấy bằng độ đầy của mương dẫn K là hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác, chọn K = 1,05 Dựa vào bảng tính toán thuỷ lực của mương dẫn ta xác định được các thông số sau: Vận tốc nước chảy qua song chắn v = 0,5 m/s Bề rộng mương dẫn Bk = 0,3 m Độ đầy của mương dẫn h = 0,3 m → n = = 19,5 Chọn số khe là n = 20 b- Chiều rộng song chắn rác được tính theo công thức: Bs = s ( n – 1) + l.n Trong đó: n là số khe s là bề rộng của thanh chắn, chọn s = 8 mm → Bs = 0,008(20 – 1) + 0,016 Í 20 = 0,47 m Chọn bề rộng song chắn Bs là 0,47 m c- Tổn thất áp lực qua song chắn rác: hs = Trong đó: là tổn thất áp lực cục bộ tại song chắn rác phụ thuộc vào tiết diện thanh song chắn và được xác định theo công thức: = là hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh. Đối với thanh có tiết diện chữ nhật thì = 2,42 là góc nghiêng của song chắn rác so với hướng dòng chảy, = 60o = 0,83 v là vận tốc của nước thải, v = 0,5m/s g là gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 K1 là hệ số tính đến sự tăng tổn thất do rác đọng lại ở song chắn. K1 = 2 – 3, chọn K1 = 3 Thay số vào ta được: hs = = 0,032 m = 32 mm d- Chiều dài đoạn kênh mở rộng trước song chắn: L1 = = = 0,24 m. Chọn L1 = 0,24 m Trong đó: Bs là bề rộng của song chắn rác, Bs = 0,47 m Bk là chiều rộng của mương dẫn nước thải vào, chọn Bk = 0,3 m là góc mở rộng của buồng đặt song chắn rác. Chọn = 20o Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn rác: L2 = 0,5L1 = 0,5Í0,24 = 0,12 m Chiều dài xây dựng đặt song chắn rác: L = L1 + L2 + L3 = 0,24 + 0,12 + 1 = 1,36 m Trong đó: L3 là chiều dài phần đặt song chắn rác, chọn L3 = 1m Hình 3.1 Song chắn rác thô e- Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn rác: H = h + hs + 0,5 Trong đó: h là độ đầy nước của mương dẫn, h = 0,3 m 0,5 là khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước trong mương hs là tổn thất áp lực ở song chắn rác, hs = 32mm = 0,032 m → H = 0,3 + 0,032 + 0,5 = 0,832 m Bảng 3.3 Các thông số thiết kế song chắn rác Thông số Giá trị Bề rộng khe, mm Số khe hở Bề rộng song chắn,mm Chiều rộng mương dẫn nước vào, m Chiều rộng song chắn, m Chiều dài đoạn kênh trước song chắn, m Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn, m Chiều dài phần đặt song chắn rác, m 16 20 8 0,3 0,47 0,24 0,12 1 2- Hầm bơm : Lưu lượng nước vào bể: Q = 150 m3/h Thời gian lưu nước: HRT = 30 phút Thể tích hữu ích của bể: V = Q Í HRT = 150(m3/h) Í = 75 m3 Chọn chiều cao bể: H = 3 m Diện tích bể: F = = 25 m2 Kích thước bể là: LÍ B = 5m Í 5m Chiều cao xây dựng của hầm bơm: Hxd = H + hbv = 3 + 0,5 = 3,5 m Trong đó: H là chiều cao hữu ích của bể, h = 3m hbv là chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 m Vậy kích thước của hầm bơm là: LÍBÍH = 5mÍ5mÍ3,5m Vì bể SBR khử BOD và nitrat hoá ta chọn thời gian vô nước là 1 giờ với thể tích nước vào mỗi bể là 150 m3 nên ta chọn bơm có lưu lượng 150 m3/h. Ở hầm bơm ta đặt 2 bơm chìm, lưu lượng mỗi bơm là 150 m3/ ngày, chọn 1 bơm hoạt động còn 1 bơm dự phòng. 3- Bể SBR khử BOD và nitrat hoá : Các thông số thiết kế ban đầu: Tỉ số MLVSS : MLSS = 0,72 Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể SBR MLVSS = 2500 mg/l Hàm lượng BOD5 của nước thải khi ra khỏi bể: S ≤ 30 mg/l Hàm lượng amonia của nước thải ra khỏi bể: ≤ 1 mg/l a- Chu kỳ hoạt động của bể: Chu kỳ hoạt động của bể SBR khử BOD và nitrat hoá như sau: Thời gian bơm nước vào : 1 giờ Thời gian sục khí : 32 giờ Thời gian lắng : 1,5 giờ Thời gian rút nước : 85 phút Thời gian rút bùn : 5 phút Tổng thời gian của 1 chu kỳ hoạt động: 36 giờ Chọn 4 bể hoạt động theo kiểu xoay vòng, mỗi bể hoạt động cách nhau 9 giờ. Số chu kỳ hoạt động của một bể trong một ngày: chu kỳ/ ngày Tổng số chu kỳ làm việc của 4 bể trong một ngày: 4Í = chu kỳ/ ngày Thể tích làm đầy trong một chu kỳ trong 1 bể: VF = = 150 m3 /ngày b- Xác định tỷ số thể tích làm đầy trên thể tích bể (VF/ VT): Cân bằng vật chất dựa vào chất rắn trong bể phản ứng: VTX = VSXS Trong đó: VT: là thể tích tổng của bể, m3 X: nồng độ MLSS trong toàn thể tích, mg/l X = = 3500 mg/l VS: Thể tích lắng sau khi rút nước, m3 XS: nồng độ MLSS trong phần thể tích lắng, mg/l Tính XS dựa trên chỉ số bùn SVI: Đối với các trạm xử lý nước thải bằng quá trình bùn hoạt tính chỉ số thể tích bùn dao động từ 80 – 150 ml/g (theo Trịnh Xuân Lai- tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải- trang 95). Chọn SVI = 80 ml/g XS = 12500 mg/l Tỷ số thể tích phần lắng và thể tích tổng: 0,28 Cộng thêm 20% chất lỏng trên phần bùn lắng để chất rắn không di chuyển ra ngoài bởi thiết bị rút nước. 1,2 Í 0,28 = 0,34 Ta có: VF + VS = VT → 1 – 0,34 = 0,66 Chọn VF/VT = 0,6 Vậy thể tích nước trong được tháo đi mỗi chu kỳ là 60% thể tích bể. c- Xác định kích thước của bể SBR: Thể tích tổng của bể: VT = = 250 m3 Chiều cao bể: H = h + hbv Trong đó: h: chiều cao mực chất lỏng trong bể, chọn h = 4m hbv: chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,5 m → H = 4 + 0,5 = 4,5 m Diện tích mặt bằng của bể: F = = = 62,5m2 Chọn L Í B = 8,5 Í 7,5 = 63,75 m2 > 62,5 m2 Vậy kích thước bể là: LÍ B Í H = 8,5m Í 7,5m Í 4,5m d- Kiểm tra thông số vận hành của bể SBR: Tỷ số F/M: Trong đó: Q: là lưu lượng nước thải trong một bể trong 1 ngày, Q = 100m3/ngày X: nồng độ chất rắn lơ lửng hỗn dịch dễ bay hơi, X= 2500 mg/l S0: nồng độ BOD5 đầu vào, S0 = 540 mg/l VT: thể tích tổng của bể, VT = 250 m3 → = 0,086 (ngày-1) Trị số này nằm trong khoảng cho phép: F/M = 0,04 – 0,1 (ngày-1) Tải trọng thể tích BOD: =0,22 kg BOD5/m3ngày Trị số này nằm trong khoảng cho phép: LBOD = 0,1 – 0,3 kgBOD5/ngày e- Xác định thời gian lưu bùn SRT: Nồng độ COD dễ phân huỷ sinh học bCOD: bCOD = 1,6 BOD = 1,6 Í 540 = 864 mg/l Áp dụng công thức: (PX,TSS)SRT =+ + + Q (TSS – VSS) SRT (1) Trong đó: Q là lưu lượng nước trong một ngày, Q = = 100 m3/ngày fd là phân số giữa lượng sinh khối còn lại và mảnh vụn tế bào, fd = 0,15 kdn là hệ số phân huỷ nội bào của vi khuẩn nitrat hoá Yn là hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại của vi khuẩn nitrat hoá, Yn = 0,12 gVSS/g NH4-N NOX là nồng độ N-NO4 đầu vào, NOX = 1100 g/m3. Y là hệ số năng suất chất nền cực đại, Y = 0,4 g VSS/g bCOD kd là hệ số phân huỷ nội bào S0 – S = S = bCOD = 864 mg/l TSS là tổng chất rắn lơ lửng đầu vào, TSS = 350 mg/l VSS là chất rắn lơ lửng dễ bay hơi đầu vào, VSS = 220 mg/l Bảng 3.4 Thông số động học quá trình bùn hoạt tính của vị khuẩn dị dưỡng ở 20oC Thông số Đơn vị Khoảng giá trị Giá trị điển hình Ks Y kd fd Giá trị kd Ks gVSS/gVSS.d g bCOD/m3 g VSS/g bCOD g VSS/g VSS.d - - - - 3 – 13,2 5 – 40 0,3 – 0,5 0,06 – 0,2 0,08 – 0,2 1,03 – 1,08 1,03 – 1,08 1 6 20 0,4 0,12 0,15 1,07 1,04 1 Bảng 3.5 Thông số động học quá trình nitrat hoá bùn hoạt tính ở 20oC Thông số Đơn vị Khoảng giá trị Giá trị điển hình Kn Yn kdn Ko Giá trị Kn kdn g VSS/g VSS.d g NH4-N/m3 g VSS/ g NH4-N g VSS/g VSS.d g/m3 - - - 0,2 – 0,9 0,5 – 1 0,1 – 0,15 0,05 – 0,15 0,4 – 0,6 1,06 – 1,123 1,03 – 1,123 1,03 – 1,08 0,75 0,74 0,12 0,08 0,5 1,07 1,053 1,04 ( Theo WASTEWATER ENGINEERING TREATMENT AND REUSE – page 704) Tính toán các thông số động học: kT = k20(T-20) Trong đó: kT là thông số động học ở ToC T = 25oC k20 là thông số động học ở 20oC kdn,25 = 0,08(1,04)(25-20) = 0,097 g VSS/g VSS.d kd,25 = 0,12(1,04)(25-20) = 0,15 g VSS/g VSS.d Ta có: (PX,TSS)SRT = (V)(XMLSS) = (250m3)(3500 g/m3) = 875000 g (2) Từ (1) và (2) ta có: 875000 = + + + 100(m3/ngày)(350 – 220)SRT Giải phương trình trên ta tìm được SRT = 62 ngày f- Xác định lượng NH4-N đã oxy hoá thành nitrat: NOx0 = NOx – Ne – 0,12 Trong đó: NOx0 là lượng NH4-N oxy hoá thành nitrat và nitric NOx là lượng NH4-N ban đầu, NOx = 1100 mg/l Ne là nồng độ NH4-N đầu ra, Ne = 1 mg/l Px,bio là hàm lượng chất rắn dễ phân huỷ sinh học Q là lưu lượng nước vào bể trong một ngày, Q = 100 m3/ngày Px,bio = = + + = 8264 g/ngày → NOx0 = 1100 – 1 – 0,12 = 1090 g/m3 g- Kiểm tra thời gian sục khí có phù hợp với việc loại bỏ NH4-N đạt tiêu chuẩn đầu ra là 1 mg/l và BOD5 = 30mg/l Xác định lượng N có khả năng oxy hoá: NOx0 = 1090 mg/l Lượng NH4-N có khả năng oxy hoá được thêm vào mỗi chu kỳ: VF(NOx0) = 150 (m3/chu kỳ)Í 1090(mg/l) = 163500 g Lượng NH4-N còn lại trong bể trước khi làm đầy: VS(Ne) = Ne (VT – VF) = 1 (250 – 150) = 100 g Tổng lượng N có khả năng oxy hoá khi bắt đầu một chu kỳ làm việc: N = 163500 + 100 = 163600 g Nồng độ N có khả năng oxy hoá: N0 = = 654,4 g/m3 Thời gian sục khí cần thiết tính cho nitơ: Knln + (N0 – Nt) = Xn t (*) Trong đó: là tốc độ sinh trưởng đặc trưng cực đại của vi khuẩn = 0,75(1,07)(25-20) = 1,052 g/g.ngày Kn là hằng số bán vận tốc Kn,25 = 0,74(1,053)(25-20) = 0,96 g/m3 K0 là hằng số ức chế oxy, K0 = 0,5 g/m3 DO là nồng độ oxy hoà tan, DO = 2 g/m3 Nt là nồng độ NH4-N đầu ra, Nt = Ne = 1 mg/l Xn là nồng độ vi khuẩn nitrat hoá Xn = = = 315 g/m3 Thế các thông số vào phương trình (*) ta có: 0,96ln + (652 – 1) = 315t Giải phương trình trên ta có t = 1,3 ngày = 31,2 giờ Thời gian sục khí cần thiết tính theo BOD5 : Xác định tốc độ oxy hoá BOD5 (mg/l) cho 1 mg/l bùn hoạt tính: Trong đó: Y = 0,4 gVSS/gbCOD SRT = 62 ngày Kd = gVSS/gVSS.ngày = 0,34mg BOD/mg bùn.ngày Thời gian cần thiết để khử BOD5 : = = 1,02 ngày = 24,5 giờ Vậy thời gian sục khí cần thiết để nitrat hoá và khử BOD là 31,2 giờ. Điều này phù hợp với việc lựa chọn thời gian sục khí của bể SBR là 32 giờ. h- Xác định lượng bùn thải sinh ra trong một chu kỳ hoạt động: Lượng bùn sinh ra từ quá trình nitrat hoá: Theo thí nghiệm lượng bùn sinh ra là: 0,28 kg/kg NH3-N Tải lượng ammonia trong một chu kỳ hoạt động của một bể: G = 1100(g/m3)Í150 (m3/chu kỳ) Í 10-3 (kg/g) = 165 kg/chu kỳ Vậy lượng bùn sinh ra từ quá trình nitrat hoá cần xử lý sau một chu kỳ hoạt động: Gbùn = 165 Í 0,28 = 46,2 kg/chu kỳ Lượng bùn sinh ra từ quá trình khử BOD: Lượng bùn sinh ra từ quá trình khử BOD tính theo VSS: PX,VSS = YobsQ(So – S)(10-3 kg/g) Trong đó: Q là lưu lượng nước vào trong một bể trong một chu kỳ, Q= 150 m3/chu kỳ So là nồng độ BOD5 đầu vào, So = 540 mg/l S là nồng độ BOD5 đầu ra, S = 30 mg/l Yobs là hệ số sản lượng quan sát tính theo phương trình Yobs = Yobs = = 0,039 mgVSS/mgBOD5 → PX,VSS = 0,039Í 150 Í(540 – 30)Í 10-3 = 3 kgVSS/chu kỳ Lượng bùn sinh ra từ quá trình khử BOD tính theo TSS/chu kỳ: PX,SS = = = 4,2 kgSS/chu kỳ Tổng lượng bùn sinh ra từ 1 bể trong 1 chu kỳ: Gbùn = 46,2 + 4,2 = 50,4 kgSS/chu kỳ i- Tính toán lượng oxy yêu cầu cho 1 bể: Ro = Q(S0 – S) – 1,42PX,bio + 4,33Q(NOx0) Trong đó: Ro là tổng lượng oxy yêu cầu, g/ngày Q là lưu lượng nước trong một ngày, Q = 100 m3/ngày PX,bio là lượng chất rắn dễ phân huỷ sinh học, Px,bio = 8,264 kg/ngày NOX0 là nồng độ N-NO4 đầu vào, NOX = 1090 g/m3. Nhu cầu oxy cần thiết cho một bể: Ro = 100 m3/ngày Í864 g/m3 Í10-3 kg/g – 1,42Í8,264 kg/ngày +4,33Í100m3/ngàyÍ1090 g/m3Í10-3kg/g = 546 kg/ngày j- Thiết bị sục khí, máy nén khí: Tính toán thiết bị sục khí: Lượng không khí cần cung cấp vào bể: QKK = Trong đó: QKK là lượng không khí cần thiết, m3/ngày f là hệ số an toàn, chọn f = 2 OU là công suất hoà tan của oxy vào nước thải của bể phản ứng tính theo gam oxy cho 1 m3 không khí OU = Ou Í h Ou là công suất hoà tan oxy vào nước thải thiết bị phân phối tính theo gam oxy cho 1 m3 không khí ở độ sâu ngập nước là 1m, chọn Ou = 7 gO2/m3.m h là độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối khí, h = 4m (thiết bị phân phối xem như đặt sát bể, bỏ qua chiều cao của giá đỡ) → OU = 7 Í 4 = 28 gO2/m3 → QKK = = 39000 m3/ngày Lượng không khí cần cho một chu kỳ hoạt động của bể: QKK = 39000 m3/ngàyÍt t là thời gian sục khí trong một chu kỳ, t = 32h/chu kỳ → QKK = 39000 m3/ngàyÍ = 52000 m3/chu kỳ Chọn thiết bị phân phối khí là đĩa ceramic có: Đường kính đĩa d = 170 mm Lưu lượng khí qk = 1,4 l/s Số đĩa sục khí cần thiết cho một bể: N = = = 323 đĩa Chọn N = 324 đĩa. Đĩa sẽ được bố trí thành 18 hàng, mỗi hàng gồm 18 đĩa Tính toán công suất máy nén khí: Áp lực cần thiết cho hệ thống nén khí xác định theo công thức: Hct = hd + hc + hf + H Trong đó: hd là tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, m hc là tổn thất cục bộ, m hf là tổn thất qua thiết bị phân phối, m H là chiều cao hữu ích của bể, H = 4m Tacó: hd + hc ≤ 0,4 m hf ≤ 0,5 m Do đó áp lực cần thiết là: Hct = 0,4 + 0,5 + 4 = 4,9 m Áp lực của máy nén khí tính theo Atmotphe Pm = = = 0,484 atm Công suất của máy nén khí: N = Trong đó: N là công suất yêu cầu của máy nén khí, kW G là tải trọng của dòng không khí, kg/s G = QKK = = 0,58 kg/s R là hằng số khí, R = 8,314 kJ/kmol.oK T là nhiệt độ