Xem mẫu
- BỂ BÙN HOẠT TÍNH
Để thiết kế bể bùn hoạt tính người ta phải chú ý đến loại bể, lưu
lượng nạp, lượng bùn sinh ra, nhu cầu và khả năng chuyển hóa oxy,
nhu cầu về dinh dưỡng cho vi khuẩn, đặc tính của nước thải đầu vào
và đầu ra, điều kiện môi trường, giá thành, chi phí vận hành, bảo trì.
Xác định tỉ lệ thức ăn trên số lượng vi khuẩn F/M (food to
microorganism)
trong đó
F/M: tỉ lệ thức ăn trên số lượng vi khuẩn d-1
S0: BOD hoặc COD của nước thải đầu vào, mg/L (g/m3) [influent
soluble BOD]
Q: thời gian lưu tồn nước trong bể bùn hoạt tính = Vr/Q, d
Vr: Thể tích bể, Mgal (m3)
Q: Lưu lượng nước thải nạp vào bể, Mgal/d (m 3/d)
X: hàm lượng vật chất rắn bay hơi (VSS) trong bể mg/L (g/m3)
Lưu ý các giá trị thực nghiệm cho thấy F/M nằm trong khoảng
0,05 1,0
Với một hiệu suất sử dụng thức ăn U c ủa vi khuẩn ta có công thức:
trong đó
E: hiệu suất của quá trình xử lý, %
E = [(S0 - S)/S0)] 100
Thay vào phương trình trên ta có:
trong đó
- S: BOD hoặc COD của nước thải đầu ra, mg/L (g/m3) [ effluent
soluble BOD]
Thời gian lưu nước trong bể bùn hoạt tính được tính bằng công
thức:
Thời gian lưu nước trong cả hệ thống được tính bằng công thức:
trong đó
qs: thời gian lưu nước trong hệ thống
Vs: thể tích bể lắng thứ cấp
Xác định thời gian lưu trú trung bình của vi khuẩn trong bể
trong đó
qc: thời gian cư trú trung bình của vi khuẩn trong bể theo t hể tích bể,
d
Vr: thể tích bể, Mgal (m3)
X: hàm lượng VSS trong bể, mg/L (g/m3)
Xw: hàm lượng VSS trong bùn thải bỏ, mg/L (g/m 3)
Qw: lưu lượng bùn thải bỏ, Mgal/d (m 3/d)
Xe: hàm lượng VSS trong nước thải đ ầu ra, mg/L (g/m3)
Qe: Lưu lượng nước thải đầu ra, Mgal/d (m3/d )
Theo các số liệu của Mỹ qc = 3 15 ngày cho hiệu quả xử lý và khả
năng lắng của bùn tốt. Thời gian lưu tồn nước trong bể là 4 8 giờ,
lưu lượng nạp 3 30 kg BOD5/m3.d
Nếu hàm lượng VSS trong nước thải đầu ra là không đáng kể ta có:
- Nhu c ầu về dưỡng chất nhằm bảo đảm sự phát triển của các vi
khuẩn đ ược thể hiện qua công thức:
trong đó
Rs: là lượng BOD5 (hay chất nền) được sử dụng (hay loại bỏ)
Rs = Q(S0 - S)
Rb: lượng sinh khối được sản sinh ra
trong đó
Y: s ản lượng biomass tính bằng mgVSS/mg BOD5
Ta có:
Kd = 0,48tS-0,415(1,05)t - 20
trong đó
Kd: tốc độ phân hủy
ts: tuổi trung bình của bùn đối với bể bùn hoạt tính ( C)
Theo thực nghiệm thì tỉ lệ BOD5 : N : P 100 : 5 : 1
Một số hệ số động cho việc xử lý nước thải sinh hoạt bằng bể
bùn hoạt tính
Hệ số Đơn vị Giá Trị
Khoảng biến Tiêu biểu
thiên
d-1
k 2 10 5
Ks mg/L BOD5 25 100 60
- mg/L COD 17 50 40
Y mg VSS/mg 0,4 0,8 0,6
BOD5
d-1
Kc 0,025 0,075 0,06
Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991
Các bước để thiết kế một bể bùn hoạt tính:
1. Chọn thời gian cư trú trung bình của vi khuẩn trong bể. Các yếu
tố cần biết:
BOD5 của nước thải đầu ra
SS c ủa nước thải đầu ra
Khả năng chịu đựng của bể đối với sự biến động lớn của nước thải
đầu vào (lưu lượng, hàm lượng chất gây ô nhiễm)
Nhu cầu về năng lượng cho các thiết bị cung cấp khí
Nhu cầu về dưỡng chất
2. Chọn thời gian lưu tồn của nước thải trong bể. Các yếu tố cần
biết:
Thích hợp cho việc loại bỏ các chất ô nhiễm
Quá trình ổn định, không bị ảnh hưởng của các chất độc
Lượng MLSS được giữ ổn định
3. Xác định thể tích bể lắng thứ cấp cần thiết. Các yếu tố cần biết:
Diện tích bề mặt của bể lắng
Diện tích cần thiết cho việc cô đặc bùn
4. Xác định công suất thiết bị sục khí. Các yếu tố cần biết:
Xác định nhu cầu về oxy
Xác định nhu cầu điện năng để duy trì các chất rắn ở dạng lơ lửng.
5. Chọn tỉ lệ hoàn lưu bùn
- 6. Ước tính lượng bùn thải bỏ
Các sự cố thường gặp trong quá trình vận hành bể bùn hoạt
tính và nguyên nhân
Sự cố Nguyên nhân
Hiệu suất loại BOD hoà tan 1. Thời gian cư trú của vi khuẩn trong bể quá ngắn
thấp 2. Thiếu N và P
pH quá cao hoặc quá thấp
Trong nước thải đầu vào có chứa độc tố
Sục khí chưa đủ
Khuấy đảo chưa đủ hoặc do hiện tượng ngắn
mạch
Nước thải chứa nhiều chất rắn 1. Thời gian cư trú của vi khuẩn trong bể quá lâu
2. Quá trình khử nitơ diễn ra ở bể lắng
Do sự phát triển của các vi sinh vật hình sợi
(trong điều kiện thời gian cư trú của vi khuẩn
ngắn, thiếu N và P, sục khí không đủ)
Tỉ lệ hoàn lưu bùn quá thấp
Mùi 1. Sục khí không đủ
2. Quá trình yếm khí xảy ra ở bể lắng
Cách hiệu chỉnh các sự cố
Sự cố Cách hiệu chỉnh
Thời gian cư trú c ủa
VK
Quá thấp Giảm bớt lượng bùn thải
Xây thêm bể điều lưu
Quá cao Tăng lượng bùn thải
Thiếu dưỡng chất N và Cung c ấp thêm dưỡng chất cho nước thải đầu vào
- P
pH quá cao hoặc quá Xây thêm bể điều lưu
thấp
Trung hòa nước thải đầu vào
Nước thải đầu vào có Xây thêm bể điều lưu
c hứa độc tố
Loại bỏ các chất độc trong nước thải đầu vào
Sục khí không đủ Tăng công suất thiết bị sục
Phân bố lại các ống phân phối khí trong bể
Khuấy đảo không đủ, Tăng mức độ sục khí
"mạch ngắn"
Gắn thêm các đập phân phối nước
Quá trình khử nitơ ở bể Giảm thời gian giữ bùn trong bể lắng bằng cách tăng tỉ lệ
lắng hoàn lưu
Gắn thêm gàu múc bùn
Tăng lượng bùn thải
Quá trình yếm khí ở bể Các phương pháp tương tự phương pháp áp dụng để tránh
lắng quá trình khử nitơ của bể lắng
Xác định lượng oxy cần cung cấp cho bể bùn hoạt tính (aeroten) theo công
thức:
trong đó
f: hệ số biến đổi BOD5 s ang BOD cuối cùng (0,68)
Px: lượng bùn sản xuất ròng trong một ngày của bể bùn hoạt tính
tính bằng VSS kg/ngày
Sau đó nhân v ới hiệu suất của quá trình trao đổi khí để tính ra lượng
oxy c ần thiết.
Lưu ý ở 1atm và 25oC thì 1m3 không khí nặng khoảng 1,2 kg. Nên
giữ trị số DO bằng 1,5 4 mg/L (thông thường khoảng 2 mg/L ở tải
trung bình và 0,5 mg/L ở tải đỉnh) ở mọi khu vực của bể, trên 4 mg/L
- không tăng được hiệu suất của quá trình mà còn tốn thêm điện. Đối
với F/M lớn hơn 0,3 lượng không khí c ần thiết là 30 55 m3/kg
BOD5 được xử lý (hệ thống sục khí tạo bọt lớn), 24 36m3/kg
BOD5 (hệ thống xử lý tạo bọt mịn). Nếu F/M nhỏ hơn 0,3 lượng
không khí cần thiết sẽ tăng lên. Thông thường khi sử dụng hệ thống
bơm nén khí với hệ thống khuếch tán khí người ta cần 3,75 15,0
m3 không khí/m3nước thải. Đối với các thiết bị cơ khí khuấy đảo để
sục khí cần 1,0 1,5 kg O2/kg BOD5 được xử lý.
Mô tả các thiết bị thường được sử dụng để cung cấp khí cho
các bể xử lý
Phân loại Mô tả Ứng dụng
Khuếch tán khí
đặt ngầm
Đục lổ Các bọt khí thoát ra từ các đĩa hình phẳng, vòm Tất cả các loại
(bọt khí hay ống có đục lổ làm bằng sứ, thủy tinh hoặc bể bùn hoạt tính.
nhỏ) nhựa.
Đục lổ Các bọt khí thóat ra từ các màng có lổ hoặc các Tất cả các loại
(bọt khí ống nhựa bể bùn hoạt tính.
trung
bình)
Không Bọt khí được thóat ra trực tiếp từ đầu ra của Tất cả các loại
đục lổ (bọt các thiết bị cung cấp khí. bể bùn hoạt tính.
khí lớn)
Ống khuấy tĩnh Các ống ngắn, đặt thẳng đứng, bên trong có Ao thông khí, và
các vách ngăn để làm chậm sự thóat các bóng bể bùn hoạt tính.
khí lên mặt bể. Không khí được đưa vào bể từ
phía dưới các ống này, khi thóat lên trên bề mặt
bể nó tiếp xúc với nước thải trong ống.
Turbine phân Bao gồm một turbine có vận tốc chậm và một Tất cả các loại
phối khí bơm nén khí. bể bùn hoạt tính.
Thiết bị phun tia Khí nén được đưa vào nước thải khi nó được Tất cả các loại
bơm v ới áp suất cao vào các thiết bị phun tia. bể bùn hoạt tính.
Thiết bị khuấy bề
mặt
Turbine Turbine có đường kính lớn, khi quay nó bắn các Các bể bùn hoạt
v ận tốc giọt nước lên khí quyển để tiếp xúc với không tính cổ điển và
c hậm khí. c ác ao thông khí
- Turbine Turbine có đường kính nhỏ, khi quay nó bắn Ao thông khí
v ận tốc các giọt nước lên khí quyển để tiếp xúc với
nhanh không khí.
Rotor răng lược Các cánh khuấy được gắn lên trục trung tâm Mương oxy hóa,
như một cái lược. Khi rotor quay oxy được đưa kênh thông khí
vào nước thải bởi việc bắn các giọt nước lên hay ao thông khí.
khí quyển để tiếp xúc với không khí
Thác nước Nước thải được cho chảy xuống bên dưới kiểu Nâng DO của
như thác nước nước thải sau xử
lý.
Các thiết bị cung cấp khí cho bể xử lý thông dụng (p. 279)
Các giá trị tham khảo về hiệu suất cung cấp khí của các thiết bị
khuếch tán khí
Loại thiết bị, cách lắp đặt Công suất thổi Hiệu suất cung cấp khí
khí (ft3/min.đầu (%) ở độ sâu 15 ft » 4.6
thổi) m
Đĩa sứ đục lổ - đặt thành hàng thẳng 0,4 ¸ 3,4 25 ¸ 40
Đĩa sứ hình vòm đục lổ - đặt hàng 0,5 ¸ 2,5 27 ¸ 39
thẳng
Đĩa sứ phẳng đục lổ - đặt hàng thẳng 2,0 ¸ 5,0 26 ¸ 33
Ống plastic cứng đục lổ
Hàng thẳng 2,4 ¸ 4,0 28 ¸ 32
Xoắn ốc đôi 3,0 ¸ 11,0 17 ¸ 28
Xoắn ốc đơn 2,0 ¸ 12,0 13 ¸ 25
Ống plastic mềm đục lổ
- Hàng thẳng 1,0 ¸ 7,0 26 ¸ 36
Xoắn ốc đơn 2,0 ¸ 7,0 19 ¸ 27
Ống châm lổ
Hàng thẳng 1,0 ¸ 4,0 22 ¸ 29
Đặt ở 4 góc bể 2,0 ¸ 6,0 19 ¸ 24
Xoắn ốc đơn 2,0 ¸ 6,0 15 ¸ 19
Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991
Chú ý: ft3/min x 0,0283 = m3 /min ft x 0,3048 = m
Các giá trị tham khảo về hiệu suất cung cấp khí của các thiết bị
cơ khí khuấy đảo
Loại thiết bị Hiệu suất cung cấp khí lb
O2/hp.h
Tiêu chuẩn Thực nghiệm
Khuấy đảo bề mặt vận tốc 2,0 5,0 1,2 2,4
c hậm
Khuấy đảo bề mặt vận tốc 2,0 3,6 1,2 2,0
nhanh
Khuấy ngầm 2,0 4,0 1,2 1,8
Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991
Người ta còn sử dụng oxy tinh khiết để hoàn thành quá trình sục khí.
Khống chế các vi sinh vật hình sợi
- Sự phát triển của các vi sinh vật hình sợi tạo nên bùn khó lắng cho
nên phải khống chế sự phát triển của các vi sinh vật này, bằng cách
thêm chlorine vào bùn hoàn lưu, thay đổi DO trong bể, thay đổi đ iểm
nạp để thay đổi F/M.
Các vi sinh vật hình sợi tiêu biểu trong bể bùn hoạt tính
nguon tai.lieu . vn