Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
8 Bể sinh học hiếu khí (Aerotank)

8 Bể sinh học hiếu khí (Aerotank)

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung Khu công nghiệp Singapore Ascendas Protrate

công suất GĐ1 2000 m3/ngày đêm.



Một mặt do nhu cầu năng lượng để tồn tại và phát triển (phân chia tế bào tổng hợp

chất sống) và hơ hấp nội bào (oxi hóa nội bào)

Mặt khác, tạo một lượng cơ thể sống và chất trơ dư thừa (bùn dư).

Hai mặt này luôn luôn tồn tại, mặt thứ 2 khơng bao giờ hồn chỉnh vì nó tương ứng

với thời gian lưu của bùn và luôn luôn tạo ra cơ thể sống mới, mà càng sinh ra cơ thể

mới thì càng tiêu tốn oxi.

Quá trình xử lý trong bể Aerotank xảy ra 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Tốc độ oxy hóa xác định bằng tốc độ tiêu thụ oxy.

Giai đoạn 2: Bùn hoạt tính khơi phục khả năng oxy hóa, đồng thời oxy hóa tiếp những

chất hữu cơ chậm oxy hóa.

Giai đoạn 3: Giai đoạn nito hóa và các muối amon.

Oxy hóa ammonia thành nitrit

2NH4  3O 2  2NO2  4H   2H 2 O



Oxy hóa nitrite thành nitrat

2NO2  O 2  2NO3



Tính tốn bể:

Thể tích bể Aerotank:

VH = 641,41 m3 đã được tính sao cho phù hợp với bể Anoxic.

Chọn chiều cao bể hhi = 4,5m , hbv = 0,5 m => H = 5

Kích thước bể : L



B = 16m



8m



 Thời gian lưu nước trong bể hiếu khí :

θ=



VH 641, 41

=

= 0,32 ngày =7,68 h , chọn thời gian lưu nước là 8h

Q

2000



Kiểm tra tỷ số F/M:

203, 49

Q  S0

S0

F

=

=

=

= 0,22 mg BOD5/mg bùn.ngày

M

X V

  X 0,32  2900



( thỏa mãn giá trị



F

= 0,2  0,6 )

M



SVTH: Nguyễn Thị Hoàng Oanh

GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm



MSSV: 0450020450

87



Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung Khu công nghiệp Singapore Ascendas Protrate

công suất GĐ1 2000 m3/ngày đêm.



Trong đó :

S0: BOD5 đầu vào, S0 = 203,49 mg/l

X: Hàm lượng SS trong bể, X = 2900mg/l

θ: Thời gian lưu nước, θ = 0,32 ngày

 Tốc độ oxy hóa của bùn hoạt tính:

ρ=



203, 49  4, 2

S0  S

=

= 0,214 mg BOD5/mg bùn.ngày

0,32  2900

X



 lượng bùn sinh ra hằng ngày từ bể lắng đứng:

θ=



VH  X

641, 41 2900

=> 5 =

=> Qxa = 35,25 m3/ngày

Qxa  X r Qra  Cra

Qxa  8000  2000  45



 Tính lượng P đầu ra

Để tổng hợp tế bào nước thải có tỉ lệ tối ưu BOD:N:P là 100:5:5

Lượng BOD đầu vào là 203,49 mg/l và lượng BOD sau khi ra khỏi bể hiếu khí là 4,2

mg/l. Do đó, lượng BOD đã bị oxy hóa là 199,29 mg/l

Lượng Photpho cần sử dụng :



199, 29

= 1,99 ~ 2 mg/l (đảm bảo lượng photphorus cho

100



nhu cầu dị dưỡng)

Lượng P ra khỏi bể:

Sp = 4,64 – 2 = 2,64 mg/l < 3,6 mg/l đạt QCVN40: 2011/BTNMT cột A

 Lượng oxy cần thiết đáp ứng oxy hóa amoni và chất hữu cơ (BOD):

O2 = CBOD + NOD – DOC

Trong đó:

CBOD: nhu cầu oxy để oxy hóa BOD, kgO2/ngày

CBOD = Q  1  1, 42  YS    S0  S   1, 42  k p,s  X VH

= 2000  1  1, 42  0,8   203, 49  4, 2  1, 42  0, 07  2900  650

=133162,12gO2/ngày = 133,16kgO2/ngày

NOD: nhu cầu oxy hóa amoni, kgO2/ngày.

NOD = 4,57



NO



Q = 4,57 25,78 2000 10-3 = 235,63(KgO2/ngày).



SVTH: Nguyễn Thị Hoàng Oanh

GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm



MSSV: 0450020450

88



Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung Khu công nghiệp Singapore Ascendas Protrate

công suất GĐ1 2000 m3/ngày đêm.



DOC: lượng oxy tiết kiệm được do phần chất hữu cơ sử dụng để khử nitrat, kgO2/ngày.

DOC = Q  2,86   NO  NO3  N 

= 2000  2,86   25, 78  7, 78 103 = 102,96 (KgO2/ngày)

Lượng oxy cần dùng là

O2 = CBOD + NOD – DOC = 133,16 + 235,63 – 102,96 = 265,83 (KgO2/ngày)

Lượng oxy cần thiết trong điều kiện thực tế:





CS 

1



T  20

 CS  CD  1, 024



OCt = OC0 

Trong đó:



CS: Nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 200C; CS = 9,08 (mg/l)

Cd: Nồng độ ocy cần duy trì trong cơng trình (mg/l); Cd = 2 (mg/l)

1

 9,08 



 OCt = 265,83 



25 20 = 302,8 kg/ngày

 9,08  2  1,024

 Lượng khơng khí cần thiết:



Để cung cấp lượng oxy cần thiết cho quá trình xử lý hiếu khí, thường dùng máy trộn cơ

khí bề mặt để tạo ra màng nước, tia nước, giọt nước tiếp xúc với khơng khí để lấy oxy

hoặc dùng máy thổi khí, ống dẫn và thiết bị phân phối vào bể hiếu khí để lấy oxy.

Lượng khơng khí cần thiết được xác định theo cơng thức:

Qk =



OCt

3

 f (m /ngày)

OU



Trong đó:

OCt: lượng oxy cần thiết

f: Hệ số an toàn thường kay61 từ 1,52 chọn f= 1,5

OU = Ou h : công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam

oxy cho 1m3

Khơng khí .

Với Ou: cơng suất hòa tan oxy vào trong nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam

cho 1m3 khơng khí, ở độ sâu ngập nước h = 1m. Có thể chọn Ou = 12g O2/m3.m ngày

SVTH: Nguyễn Thị Hoàng Oanh

GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm



MSSV: 0450020450

89



Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung Khu công nghiệp Singapore Ascendas Protrate

công suất GĐ1 2000 m3/ngày đêm.



h : độ ngập nước của thiết bị phân phối; độ sâu của bể H = 5m; độ ngập nước h = 4,5 m

 Cơng suất hòa tan của thiết bị

OU = Ou



h = 12



4,5 = 54 gO2/m3.m



Lượng khơng khí cần thiết cung cấp cho bể hiếu khí:

Qk =



OCt

302,8

3

f=

1,5 = 8411,1 m /ngày

3

OU

54 10



=350,46 m3/giờ = 5,8 m3/phút = 0,09 m3/s (thỏa điều kiện Qk/V = 3~20 lần)

Tính tốn máy thổi khí:

Áp lực khơng khí cần thiết:

Ha =HW1+ HW2+ hd

Ha: Áp lực cần thiết của thiết bị thổi khí (m)

HW1: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài đường ống (HW1 không quá

0,4mH2O); chọn HW1 = 0,3m

HW2: Tổn thất áp lực cục bộ (HW2 không vượt quá 0,5mH2O); chọn Hw2=0,3m

hd: Tổn thất áp lực qua thiết bị phân phối khí (Hd không vượt quá 0,5mH2O); chọn hd =

0,4m

[23]

H: Chiều cao hữu ích, hhi = 4,5m

 Ha = HW1+ HW2+ hd = 0,3 +0,3 +0,4 + 4,5 = 5,5 mH2O

Áp lực khơng khí tại đầu ra của máy:

Pa =



10,33  H a 10,33  5,5

=

= 1,53 atm

10,33

10,33



Công suất của máy thổi khí theo cơng thức:

W  R T

PW =

29, 7ne



 P 0,283 

 2 

 1

 P1 





Trong đó:

PW: cơng suất của máy thổi khí. kW

W: lưu lượng theo trọng lượng của khí (kg/s)

W = Qk ρk =0,02 1,2 = 0.036 kg/s

SVTH: Nguyễn Thị Hoàng Oanh

GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm



MSSV: 0450020450

90



Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung Khu công nghiệp Singapore Ascendas Protrate

công suất GĐ1 2000 m3/ngày đêm.



R: Hằng số kỹ thuật , R = 8,314 kJ/mol.K

T: Nhiệt độ khơng khí, = 2730K + 25 = 2980K

P1: Áp suất khí dòng vào, P1 = 1atm

P2: Áp suất khí dòng ra tại ống, P2= 1,52 atm

n : Hằng số cho khơng khí, n = 0,283

e: Hiệu suất máy nén khí từ 0,7 đến 0,9, chọn 0,7

0,283



0, 09  8,314  298  1,52 

 1 =4,76 kW

Pw=





29, 7  0, 283  0, 7  1 





Theo Catalog, chọn 2 máy thổi khí TSURUMI RSR-100mm, 1 máy làm viêc, 1 máy dự

phòng.

 Tính tốn đường ống dẫn khí:

Chọn vận tốc trong ống chính: vống = 7m/s (vống = 69 m/s)

Đường kính ống dẫn khí chính:

4  Qk

4  0,09



 0,098m  98mm

πv

9  3,14



D



Chọn ống dẫn uPVC theo catalog Bình Minh Φ 110

Kiểm tra lại vận tốc trong đường ống:

v



4  Qk

4  0,09



 8, 4 m/s (thỏa điều kiện v = 6÷9m/s)

π  D2 3,14  0,1102



Lưu lượng khí trong mỗi ống nhánh:

q



Qk 0, 09



 0, 006m3 / s

15

15



Đường kính ống dẫn khí nhánh:

dn 



4  qk

4  0,006



 0,03m  30mm

πv

8  3,14



Với vận tố khí torng ống nhánh 69 m/s. Chọn v = 7 m/s

Chọn ống dẫn uPVC theo catalog Bình Minh Φ 32



SVTH: Nguyễn Thị Hoàng Oanh

GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm



MSSV: 0450020450

91



Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung Khu công nghiệp Singapore Ascendas Protrate

công suất GĐ1 2000 m3/ngày đêm.



Kiểm tra lại vận tốc trong đường ống:

v



4 q

4  0,006



 7, 4 m/s (thỏa điều kiện v = 6÷9m/s)

π  D2 3,14  0,0322



 Tính đĩa thổi khí:

Ứng dụng: tạo bọt khí nhỏ mịn, tăng độ phân tán của oxy vào nước. Thích hợp với các

q trình xử lý sinh học như Aerotank.

Theo catalog:

Chọn thiết bị khuyếch tán khí dạng đĩa có đường kính 270mm

Lưu lượng khí cung cấp cho một đĩa là 2,5 – 5 m3/h, chọn qd= 3,5 m3/h

Số lượng đĩa phân phối khí:

N=



Qk 350, 46

 100,13

=

3,5

qd



Chọn N = 105 đĩa AFD 270 của SSI – USA

Với kích thước bể hiếu khí : L



B = 16m



8m



Lượng khí cần cung cấp vào bể hiếu khí thơng qua hệ thống ống dẫn gồm 1 ống dẫn khí

chính và 15 đường ống nhánh.

Số đĩa trên mỗi ống nhánh:

N 105

=

 7 đĩa

n 15



Đĩa bố trí cách tường khoảng 1m

Khoảng cách giữa hai thiết bị khuếch tán khí trên cùng một ống:

Y=



B 1 8 1

=1m



7

7



Ống nhánh bố trí cách trường 1 khoảng 1m

Khoảng cách giữa 2 ống nhánh : I =



16  1

=1m

15



 Tính bơm

Tính đường kính ống dẫn nước tuần hoàn :



SVTH: Nguyễn Thị Hoàng Oanh

GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm



MSSV: 0450020450

92



Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung Khu công nghiệp Singapore Ascendas Protrate

công suất GĐ1 2000 m3/ngày đêm.



Dth 



4 Q

4 1137



 0,146m  146mm

πv

24  3600  3,14  0,8



Qth: Lưu lượng nước tuần hoàn bằng 57%Q = 57% 2000m3/ngày đêm = 1137 m3/ngày

đêm

v: vận tốc của đường ống dẫn nước nằm trong khoảng 0,6÷0,9m/s. Chọn v = 0,8m/s

Chọn theo catalog ống HDPEBình Minh160 mm

Kiểm tra lại vận tốc trong đường ống:

4 Q

4 1137



 0,73 m/s (thỏa điều kiện v = 0,6÷0,9m/s)

2

2

π  D  86400 3,14  0,16  86400



v



 Tính tốn bơm tuần hồn dòng nitrat về bể anoxic:

Cột áp tồn phần của bơm: H =Hbể + 0,3 +

Với



= 5 + 0,3 + 1 + 0,5 =6,8m



: tổn thất ống nước



tổn thất cục bộ

Lưu lượng bơm 1137m3/ngày.đêm

Công suất mỗi bơm:

N=



Q  gH

1000



Trong đó:

Q : lưu lượng bùn thải trung bình ngày đêm , 1137m3/ngày đêm

H: áp suất toàn phần của bơm, mH2O

ρ: khối lượng riêng của chất lỏng là 1006kg/m3

g: gia tốc trọng trường. ( 9,81 m/s2)

η: hiệu suất của bơm, η = 0,73 – 0,9. Chọn η = 0,8

Công suất của máy bơm :

N=



1137 1006  9,81 6,8

Q  gH

=

= 1,1 KW

1000  0,8  86400

1000



Công suất thực tế của bơm :



SVTH: Nguyễn Thị Hoàng Oanh

GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm



MSSV: 0450020450

93



Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung Khu công nghiệp Singapore Ascendas Protrate

công suất GĐ1 2000 m3/ngày đêm.



N1 = 1,5 1,16 = 1,65 KW

Chọn 2 bơm, 1 bơm làm việc một bơm dự phòng, chọn bơm Tsurumi NKZ3-C3 công

suất 2,2, hong xả là 80mm, chọn theo catalong Bình Minh chọn ống xả là 90

Bảng 3.12 Thơng số thiết kế bể hiếu khí Aerotank

STT



Thơng số



Đơn vị



Số liệu thiết kế



m



16×8×5m



1



Kích thước bể (dài x rộng x cao)



2



Thời gian lưu nước



Giờ



8



3



Thời gian lưu bùn



Giờ



5



4



Đường kính ống dẫn khí chính



mm



110



5



Đường kính ống dẫn khí nhánh



mm



32



6



Số ống nhánh



Nhánh



15



7



Khoảng cách giữa 2 ống nhánh



m



1



8



Khoảng cách giữa 2 ống nhánh

ngoài cùng đến thành bể



m



1



9



Tổng số đĩa phối khí



Đĩa



105



9



Số đĩa trên mỗi ống nhánh



Đĩa



7



10



Khoảng cách giữa 2 đĩa



m



1



11



Cơng suất máy thổi khí



kW



2,2



12



Vật liệu



1



Bê tơng cốt thép



13



Ống tuần hồn về anoxic



Mm



160



14



Máy bơm



kW



2,2



SVTH: Nguyễn Thị Hoàng Oanh

GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm



MSSV: 0450020450

94



Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung Khu công nghiệp Singapore Ascendas Protrate

công suất GĐ1 2000 m3/ngày đêm.



3.9 Bể lắng 2

Sau khi qua bể thiếu khí, hiếu khí nước thải qua bể lắng 2 có nhiệm vụ lắng hỗn hợp

nước- bùn từ bể aerotank dẫn đến bùn lắng ở đây được gọi là bùn hoạt tính.

Chọn tải trọng bề mặt là LA = 25 m3/ ngày đêm



[22]



Thời gian lắng hồn tồn t = 2h



[20]



Thể tích bể lắng đợt II :

W2 = Qtbh



2 = 166,6 m3



t = 83,3



Diện tích bể lắng:

F2 =



V 83,3

=

= 22,5 m3

H 3, 7



Trong đó: H là chiều sâu vùng lắng ly tâm có thể lấy từ (3,3-3,7). CHọn H = 3,7m [22]

Đường kính của bể lắng 2 được tính theo cơng thức:

D=



4  F2

4  21

=

= 5,4m







Chiều cao xây dựng bể là

Htc = H + hth + hb +hbv = 3,7 + 0,3 + 0,5 +0,5 = 5 m

Trong đó :

Htc: Chiều cao xây dựng

H: Chiều cao làm việc

hth: Chiều cao lớp trung hòa hth = 0,3 m.

hb : Chiều cao lớp bùn trong bể lắng hb = 0,5 m

hbv : Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m.

Đường kính ống trung tâm: d = 20% D = 20%



5,17 = 1,06 m



Chiều cao ống trung tâm:

H = 60%H = 60%



3,7 = 2,3 m



Kích thước bể lắng D Htc = 5,2



5



 Kiểm tra lại thời gian lưu nước của bể lắng



SVTH: Nguyễn Thị Hoàng Oanh

GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm



MSSV: 0450020450

95



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

8 Bể sinh học hiếu khí (Aerotank)

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×