Tính toán thiết kế bể Aerotank (nitrat hóa và khử BOD)

CÔNG TY TNHH THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

KHÔNG GIAN XANH

PHỐ XANH

TK: Ks. HUỲNH MẠNH PHÚC
Đơn vị cơng tác:
CƠNG TY TNHH THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG KHÔNG GIAN XANH
Địa chỉ: Số 409/3/9, Nguyễn Oanh, Phường 17, Q. Gò Vấp, TP.HCM

TP. HCM
Tháng 02/2023


TÍNH TỐN - THIẾT KẾ
BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ AEROTANK – CMAS (XỬ LÝ BOD VÀ NITRAT HÓA)

I. TÓM TẮT QUY TRÌNH THIẾT KẾ
Bảng 1: Phương pháp tính tốn để thiết kế q trình bùn hoạt tính để loại bỏ
BOD và nitrat hóa
Check
Bước 1.
Bước 2.
Bước 3.
Bước 4.
Bước 5.
Bước 6.
Bước 7.
Bước 8.
Bước 9.

Bước 10.
Bước 11.
Bước 12.
Bước 13.
Bước 14.
Bước 15.

Xác định dữ liệu đặc tính nguồn nước thải đầu vào
Xác định các yêu cầu đầu ra về nồng độ NH4-N, TSS và BOD
Chọn hệ số an tồn nitrat hóa thích hợp cho SRT thiết kế dựa trên tải
TKN lớn nhất/ trung bình dự kiến. Hệ số an tồn có thể thay đổi từ
1,3 đến 2,0
Chọn nồng độ DO tối thiểu trong bể sục khí. Nồng độ DO tối thiểu là
2,0 mg / L được khuyến nghị cho q trình nitrat hóa
Xác định tốc độ tăng trưởng riêng tối đa nitrat hóa (µm) dựa trên nhiệt
độ bể sục khí và nồng độ DO, và xác định Kn
Xác định tốc độ tăng trưởng riêng thực µ và SRT ở tốc độ tăng trưởng
này, để đáp ứng nồng độ NH4-N đầu ra
Có được SRT thiết kế bằng cách áp dụng hệ số an toàn cho Bước 6
Xác định sản lượng sinh khối
Thực hiện cân bằng nitơ để xác định NOX, nồng độ của NH4-N bị oxi
hóa
Tính khối lượng VSS và khối lượng TSS cho bể sục khí
Chọn nồng độ MLSS thiết kế và xác định thể tích bể sục khí và thời
gian lưu thủy lực
Xác định sản lượng bùn tổng thể và sản lượng sinh khối
Tính nhu cầu oxy
Xác định xem có cần bổ sung độ kiềm hay không
Thiết kế hệ thống truyền oxy sục khí

II. THIẾT KẾ AEROTANK LOẠI BỎ BOD BẰNG NITRAT HĨA
2.1. Dữ liệu nước thải đầu vào - ra
Bảng 2: Bảng dữ liệu nước thải đầu vào và ra
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Cơng trình
TK

Thơng số
Lưu lượng nước thải
BOD
sBOD
COD
sCOD
rbCOD
TSS
VSS

TKN
NH4-N
TP
Alkalinity
bCOD/BOD ratio
Nhiệt độ nước thải đầu vào

Đơn vị Giá trị đầu vào
m3/ngày
500
mg/l
140
mg/l
70
mg/l
300
mg/l
132
mg/l
80
mg/l
70
mg/l
60
mg/l
35
mg/l
25
mg/l
6

mg/l
140 as CaCO3
1,6
o
C
30

Tính tốn bể sinh học Aerotank (CMAS)
K.s Huỳnh Mạnh Phúc

Mức độ yêu cầu xử lý
30
15
0,50
Mã hồ sơ
Trang

TT-TK
2


TÍNH TỐN - THIẾT KẾ
BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ AEROTANK – CMAS (XỬ LÝ BOD VÀ NITRAT HÓA)

2.2. Điều kiện thiết kế và giả định
STT Điều kiện thiết kế/ giả định
1 Bộ khuếch tán khí bọt mịn với nước sạch có sục
khí với hiệu suất truyền
2 Độ sâu mực nước trong bể sục khí
3 Điểm thốt khí cho bộ khuếch tán gốm cách đáy

bể
4 Oxy duy trì trong bể sục khí
5 Cao độ của trạm xử lý so với mực nước biển là
6 Sục khí có hệ số = 0,50 chỉ để loại bỏ BOD và 0,65
đối với quá trình nitrat hóa; β = 0,95 cho cả hai
điều kiện và hệ số làm bẩn bộ khuếch tán F = 0,90
7 Sử dụng các hệ số động học cho trong Bảng 8-10
và 8-11
8 SRT để loại bỏ BOD = 5 ngày
9 Nồng độ MLSS XTSS thiết kế = 3000 g / m3; giá
trị từ 2000 đến 3000 g / m3
10 TKN lớn nhất / hệ số an tồn trung bình FS = 1,5

Ký hiệu
O2

Đơn vị
%

Giá trị
35

Hct
htk

m
m

4,9
0,5

DO
H

mg/l
m

2,0
500

SRT
MLSS

ngày
mg/l

5
3000

FS

1,5

2.3. Dữ liệu động học phục vụ thiết kế
Bảng 3: Hệ số động học bùn hoạt tính đối với vi khuẩn dị dưỡng ở 20°C
Thơng số
µm
KS
Y
kd

fd
θ value
µm
kd
KS
a

Đơn vị
g VSS/g VSS.d
g bCOD/m3
g VSS/g bCOD
g VSS/g VSS.d
Unitless

Khoảng giá trị
3,0-13,2
5,0-40,0
0,30-0,50
0,06-0,20
0,08-0,20

Giá trị điển hình
6,0
20,0
0,40
0,12
0,15

Unitless
Unitless

Unitless

1,03-1,08
1,03-1,08
1,00

1,07
1,04
1,00

Adapted from Henze et al. (1987a); Barker and Dold (1997); and Grady et al. (1999).
Bảng 4: Hệ số động học nitrat hóa bùn hoạt tính ở 20°C

Thơng số
Đơn vị
Khoảng giá trị
Giá trị điển hình
µmn
g VSS/g VSS.d
0,20-0,90
0,75
3
Kn
g NH4-N/m
0,5-1,0
0,74
Yn
g VSS/g NH4-N
0,10-0,15
0,12

kdn
g VSS/g VSS.d
0,05-0,15
0,08
Ko
g/m2
0,40-0,60
0,50
θ value
µn
Unitless
1,06-1,123
1,07
Kn
Unitless
1,03-1,123
1,053
kdn
Unitless
1,03-1,08
1,04
a
Adapted from Henze et al. (1987a); Barker and Dold (1997); and Grady et al. (1999).
Cơng trình
TK

Tính toán bể sinh học Aerotank (CMAS)
K.s Huỳnh Mạnh Phúc

Mã hồ sơ

Trang

TT-TK
3


Bảng 5: Các thơng số thiết kế điển hình cho các quy trình bùn hoạt tính thường được sử dụng
Tên quy trình xử lý

Loại bể
xử lý

SRT,
d

F/M kg BOD/kg
MLVSS.d

High-rate aeration/
plug flow
0.5-2
1.5-2.0
Sục khí tốc độ cao
Contact stabilization/
Plug flow
5-10
0.2-0.6
Ổn định tiếp xúc
High-purity oxygen/
Plug flow

1-4
0.5-1.0
Oxy có độ tinh khiết cao
Conventional plug flow/
plug flow
3-15
0.2-0.4
Dịng chảy nút thông thường
Step feed/
Plug flow
3-15
0.2-0.4
Cấp thức ăn theo bước
Complete mix/
CMAS
3-15
0.2-0.6
Hỗn hợp hồn chỉnh
Extended aeration/
Plug flow
20-40
0.04-0.10
Sục khí mở rộng
Oxidation ditch/
Plug flow
15-30
0.04-0.10
Mương oxy hóa
Batch decant/
Batch

12-25
0.04-0.10
Sục khí mở rộng
Sequencing batch reactor/
Batch
10-30
0.04-0.10
Bể phản ứng theo mẻ
Countercurrent aeration
Plug flow
10-30
0.04-0.10
system (CCAS™)/
Hệ thống sục khí ngược dịng
a
Adapted from WEF (1998); Crites and Tchobonoglous (1998).
b
MLSS and detention time in contact basin.
c
MLSS and detention time in stabilization basin.
d
Also used at intermediate SRTs.

Tải trọng

MLSS,
mg/L

Thời gian
lưu τ/ h

Tỉ lệ tuần
hoàn, %

lb BOD/
1000 ft3.d

kg
BOD/
m3.d

75-150

1.2-2.4

200-1000

1.5-3

100-150

60-75

1.0-1.3
1.3-3.2

0.5-1b
2-4c
1-3

50-150

80-200

1000-3000b
6000-10000a
2000-5000

20-40

0 3-0.7

1000-3000

4-8

25-75b

40-60

07-1.0

1500-4000

3-5

25-75

20-100

0.3-1.6

1500-4000

3-5

25-100f

5-15

0.1-0.3

2000-5000

20-30

50-150

5-15

0.1-0.3

3000-5000

15-30

75-150

5-15

0.1-0.3

2000-5000d

20-40

NA

5-15

0.1-0.3

2000-5000a

15-40

NA

5-10

0.1-0-3

2000-4000

15-40

25-75

25-50

TÍNH TỐN - THIẾT KẾ
BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ AEROTANK – CMAS (XỬ LÝ BOD VÀ NITRAT HÓA)

e

Based an average flow.
For nitrification, rates may be increased by 25 to 50%.
NA = not applicable.
f

Cơng trình
TK

Tính tốn bể sinh học Aerotank (CMAS)
K.s Huỳnh Mạnh Phúc

Mã hồ sơ
Trang

TT-TK
5


III. TÍNH TỐN
Bước 1. Tính tốn các đặc tính nước thải cần thiết cho thiết kế.
a. Xác định lượng bCOD: bCOD = 1,6(BOD) = 1,6× 140 = 224 mg/l
b. Xác định lượng nbCOD: nbCOD = COD – bCOD = 300 – 224 = 76 mg/l
c. Xác định lượng sCODe: sCODe = sCOD – 1,6 sBOD = 132 - 1,6×70 = 20 mg/l
d. Xác định lượng nbVSS: nbVSS = (1 - bpCOD/pCOD) VSS = (1 – 0,67)×60 = 20 mg/l

Với:






bpCOD 1,6( BOD  sBOD) 1,6 140  70g / m 3


 0,67
pCOD
COD  sCOD
300  132g / m 3



e. Xác định iTSS: iTSS = TSS – VSS = 70 - 60= 10 mg/l
Bước 2. Thiết kế bể Aerotank để loại bỏ BOD. Xác định sản lượng sinh khối:
a. Xác định giá trị S:
S

 20 g/m 3  [1  (0,178 g/g.d)  5d ]  0, 7 gCOD/m 3
K S [1  ( k d ) SRT ]

SRT  (  m  k d )  1
 5d   (11,8  0,178 )g/g.d  1

Trong đó:


Ks = 20 g/m3

T  20
 µm,T = µm 
;µm,12oC = 6,0 g/g.d(l,07)30-20 = 11,8g/g.d
 kd,T = kdθT-20; kd,12oC = (0,12 g/g.d)(l,04)30-20 = 0,178 g/g.d

b. Xác định sản lượng sinh khối:

 fd  kd  QY  So  S  SRT 
1   kd  SRT 
1   kd  SRT 
500 m3 /d   0,40 g VSS/g bCOD   224  0,7  g/m3 


1   0,178 g/g.d  5d  
  0,15 g/g    0,178 g/g.d  500 m3 /d   0,40 g VSS/g bCOD  224  0,7 g/m3   5d 

1   0,178 g/g.d  5d  

PX ,bio 

QY  So  S 



= 27 kg VSS/d

Trong đó:

 Q = Lưu lượng nước thải, Q = 500 m3/d;
 Y = 0,40 g VSS/g bCOD (Bảng 3);
 So = 224 g bCOD/m3;
Bước 3. Xác định khối lượng VSS và TSS trong bể sục khí.
a. Xác định PX,VSS and PX,TSS :
PX,VSS = 27 kg/d + Q(nbVSS)
= 27 kg/d + (500 m3/d)(20 g/m3)(l kg/103 g)
= 36,8 kg/d


TÍNH TỐN - THIẾT KẾ
BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ AEROTANK – CMAS (XỬ LÝ BOD VÀ NITRAT HÓA)

b. Xác định, PX,TSS:
PX,TSS = [(PX,bio)/0,85] + Q(nbVSS) + Q(TSS0 - VSS0)
= 27 kg/d + 10 kg/d + (500 m3/d)(10g/m3)(l kg/103g) = 46,5 kg/d
c. Tính khối lượng VSS và TSS trong bể sục khí.
 Xác định khối lượng MLVSS:
(XVSS)(V) = (PX,VSS)SRT = (36,8 kg/d) (5 d) = 184 kg
 Xác định khối lượng MLSS:
(XTSS)(V) = (PX,TSS)SRT = (46,5 kg/d) (5,0 d) = 233 kg

Bước 4. Chọn nồng độ khối lượng MLSS thiết kế và xác định thể tích bể sục khí và thời lưu nước
bằng cách sử dụng khối lượng TSS được tính ở Bước 3:
a. Xác định thể tích bể sục khí bằng cách sử dụng mối quan hệ từ Bước 3b
(XTSS)(V) = 233 kg
Tại giá trị: XTSS = 3000 g/m3

V

 233 kg  103 g/kg 

 3000 g/m 
3

 78 m3

b. Xác định thời gian lưu nước trong bể sục khí.
3
V  78 m   24 h/d 
 
 3,7 h
Q
 500 m3 /d 

c. Xác định giá trị MLVSS:
Tỉ lệ VSS 

(X VSS )V 184 kgVSS

 0,8
(X TSS )V 233 kgTSS

MLVSS = 0,8(3000 g/m3) = 2400 g/m3

Bước 5. Xác định F / M và tải lượng BOD.
a. Xác định giá trị F/M:
3
3
QSO  500 m /d 140 g/m 

kg BOD
F/M 


 0,38 g/g.d  0,38 kg/kg.d
kg MLVSS.d XV
 2400 g/m3  78 m3 

b. Xác định giá trị tải lượng BOD:
3
3
kg BOD QSO  500 m /d 140 g/m 


 0,90 kg/m3 .d
Lorg =
3
3
3
m .d
V
 78 g/m 10 g/kg 

Bước 6. Xác định hệ số sinh khối dựa trên TSS và VSS:
a. Xác định lượng BCOD bị loại bỏ:
bCOD removed = Q(So - S) = (500 m3/d)[(224 - 0,7) g/m3](1 kg/l03 g) = 111,7 kg/d
b. Xác định sản lượng sinh khối dựa trên TSS:
PX,VSS = 36,8 kg/d
Cơng trình
TK

Tính tốn bể sinh học Aerotank (CMAS)
K.s Huỳnh Mạnh Phúc

Mã hồ sơ
Trang

TT-TK
7


TÍNH TỐN - THIẾT KẾ
BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ AEROTANK – CMAS (XỬ LÝ BOD VÀ NITRAT HÓA)

Yobs ,TSS 

 36,8 kg/d   0,33 kg TSS
111,7 kg/d  kg bCOD



0,33 g TSS
g bCOD

 0,33 g TSS  1,6 g bCOD 


  0,67g TSS/g BOD
 g bCOD  g BOD 
Xác định sản lượng sinh khối dựa trên VSS:

Yobs,VSS: VSS/TSS = 0,80 (xem bước 4c)

 0,67 g TSS  0,80 g VSS 


  0,53g VSS/g BOD
g
BOD
g
TSS



Bước 7. Tính nhu cầu O2:
Ro  QS o  S   1,42 PX ,bio

= (500 m3/d)[(224 – 0,7) g/m3] (1kg/103 g) – 1,42(27 kg/d)
= 73,6 kg/d = 3,1 kg/h

Bước 8. Thiết kế sục khí bọt mịn-xác định lưu lượng khơng khí ở lưu lượng thiết kế trung bình:
Dựa vào cơng thức:

 C s ,T , H  C L
AOTR = SOTR 
C s ,20



 1,024T 20  F 








Trong đó:
 AOTR = tốc độ truyền oxy thực tế trong điều kiện hiện trường, kg O2/h;
 SOTR = tốc độ truyền oxy tiêu chuẩn trong nước máy ở 20°C và oxy hòa tan bằng không,
kg O2/h
a. Xác định Cṡ.T.H nồng độ bão hịa oxy hịa tan trung bình trong nước sạch trong bể sục khí ở nhiệt
độ T và độ cao H dựa vào công thức:

O
1 P
Cs ,T , H   Cs ,T , H   d  t 
2  Patm 21 
i.
Dựa vào Phụ lục D1 - Xác định giá trị nồng độ oxy bảo hòa theo nhiệt độ
C20 = 9,08 mg/L
C30 = 7,54 mg/L
ii.
Xác định áp suất tương đối ở độ cao 500 m để hiệu chỉnh nồng độ DO cho độ cao:
  9,81 m/s 2   28,97 k/kg.mole   500-0  m  
 gM  zb  za  
Pd
 exp  
  0,95
 =exp 
2 2

Patm
RT


  8314 kg.m /s .kg.mole.K   273,15+30  K  

iii.

 Nồng độ oxy ở độ cao 500 m và nhiệt độ 30oC
Cs,T,H = C30 × (Pd/Patm) = 7,13 (mg/L)
Xác định áp suất khí quyển (m nước) ở độ cao 500 m (xem Phụ lục B và C)

 P kN/m    0,95 101.325 kN/m   9,77m

 kN/m 
 9.802 kN/m 
3

Patm, H
Cơng trình
TK

3

atm, H

3

Tính tốn bể sinh học Aerotank (CMAS)
K.s Huỳnh Mạnh Phúc

3

Mã hồ sơ
Trang

TT-TK
8


TÍNH TỐN - THIẾT KẾ
BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ AEROTANK – CMAS (XỬ LÝ BOD VÀ NITRAT HÓA)

iv.

Xác định nồng độ oxi giả sử nồng độ phần trăm oxi đi ra khỏi bể sục khí là 19%.

 Pw, Effdepth Ot 
1 P
Cs ,T , H   Cs ,T , H   atm, H
 
2 
Patm, H
21 
 1   9,77 m + (4,9 - 0,5) m 19 
 7,13 mg/L  
   8,39 mg/L
9,77m
21 
 2 

a. Xác định SOTR bằng cách sử dụng α = 0,50, β = 0,95 và hệ số tắc nghẽn của bộ khuếch tán F =
0,9.





Cs ,20
20T
SOTR = AOTR 
 1,024 
  F   C  C  
 s ,T , H




9,08 g/m3 


 1,02420-30   8,2 kg/h
=  3,1 kg/h 
3
3
  0,50  0,9   0,95  8,39 g/m  - 2,0 g/m  



b. Xác định lưu lượng khí:
Sử dụng dữ liệu đưa ra trong Phụ lục B, mật độ khơng khí ở 30°c và áp suất 95,8 kPa

(0,945×101,325 kPa) là 1,1008 kg/m3. Lượng oxy tương ứng tính theo trọng lượng là 0,255
(0,2318×1,1008 kg /m3). Do đó, lưu lượng khơng khí cần thiết là

 SOTR kg/h 
 E  60min/h   kgO 2 /m 3 air  


 8,2 kg/h 

 1, 5 m 3 /min
3
 0,35  60 min/h   0,255 kgO 2 /m air  



QKhongkhi 

Part B, BOD Removal and Nitrification

Bước 9. Xác định tốc độ tăng trưởng cực đại µn của các sinh vật nitrat hóa
a. Tìm µn,m tại T = 30°C.

 m ,30

o

C

= 0,75 g/g.d (1,07)30-20 = 1,48 g/g.d

b. Tìm Kn, tại T = 30oC.
K n ,30 o C = 0,74 g/m3 (1,053)30-20 = 1,24 g/ m3

c. Tìm kdn, tại T = 30°C.
k dn ,30 o C = (0,08 g/g.d) (1.04)30-20 = 0,12 g/g.d

d. Substitute the above and given values in Eq. (7-93) and solve for µn.
N = 0,50 g/m3, DO = 2.0 g/m3, Ko = 0,50 g/m3

Cơng trình
TK

Tính tốn bể sinh học Aerotank (CMAS)
K.s Huỳnh Mạnh Phúc

Mã hồ sơ
Trang

TT-TK
9


TÍNH TỐN - THIẾT KẾ
BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ AEROTANK – CMAS (XỬ LÝ BOD VÀ NITRAT HÓA)

 n,m N  DO 

  kdn
 K n  N  Ko  DO 

n  

 1,48 g/g.d   0,50 g/m3   2, 0g/ m3


 0,12 g/g.d 

3 
3
 1,24  0,50  g/ m     0,50  2  g/ m 
 0, 22g/g.d

Bước 10. Xác định giá trị SRT
a. Tìm giá trị SRT lý thuyết:
SRT 

1

n



1
 4,53 d
 0,22 g/g.d 

b. Tìm SRT thiết kế;
SRTtk = (FS)×SRT = 1,5× 4,53 = 6,8 d
Trong đó: FS = TKN cực đại/TKN trung bình = 1,5

Bước 11. Xác định sản lượng sinh khối
a. Tìm giá trị S:
3
K S [1  (kd ) SRT ]  20 g/m  [1  (0,178 g/g.d )  6,8d ]
S

 0, 6 g bCOD/m3
SRT (  m  kd )  1
6,8d
(11,8

0,178)g/g.d

1




Trong đó:
 kd = 0,178 g/g.d (Bước 2a)
 µm = 11,88 g/g.d (Bước 2a)
b. Giải tìm PX,bio:
QY  So  S   f d  kd  QY  So  S  SRT
QYn ( NOX )
PX ,bio 


1   kd  SRT 
1   kd  SRT 
1   kdn  SRT 

500 m3 /d)(0,40g/g.)[ (224 - 0.6)g/m3 ](l kg/103 g)
=
[1 + (0,178 g/g.d)(6.8d)]


(0,15 g/g)(0,178 g/g.d)(0,40g/g)(500 m3 /d)[(224 - 0,6) g/m3 ](6,8 d)(l kg/103g)
[1 + (0,178 g/g.d)(6,8 d)]



(500 m3 /d)(0,12g/g)(28 g/m3 )(l kg/103g)

[1 + (0,178 g/g.d)(6,8 d)]

PX,bio = 26 kg VSS/d
Trong đó:






Cơng trình
TK

Q = 500 m3/d
Y = 0,40 VSS/g bCOD
So = 224 g bCOD/m3 (Bước 1)
S = 0,6 g bCOD/m3 (Bước 11a)

kd = 0,178 g/g.d (Bước 2a)
µm = 11,8 g/g.d (Bước 2a)

Tính tốn bể sinh học Aerotank (CMAS)
K.s Huỳnh Mạnh Phúc

Mã hồ sơ
Trang

TT-TK
10


TÍNH TỐN - THIẾT KẾ
BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ AEROTANK – CMAS (XỬ LÝ BOD VÀ NITRAT HÓA)

 NOx = 0,80(35 g/m3) = 28 g/m3 (Giả sử NOx 80% (TKN))
 Yn = 0,12 g VSS/g NOx (Bảng 4)
Bước 12. Xác định lượng nitơ bị oxi hóa thành nitrat.
NOx = TKN – Ne – 0,12PX,bio/Q
= (35,0 – 0,50) g/m3 - ((0,12 g N/g VSS)(26 kg VSS/d)(103 g/kg))/(500 m3/d)
= 28,5 g/m3
Bước 13. Xác định nồng độ và khối lượng VSS và TSS trong bể sục khí.
a. Tính nồng độ VSS và TSS trong bể sục khí:
i.
Xác định PX,VSS:
PX,VSS = 26 kg/d + Q(nbVSS)
= 26 kg/d + (500 m3/d) (20 g/m3)(l kg/103 g)
= 34,8 kg/d
ii.

Xác định PX,TSS:
PX,TSS = [(26 kg/d)/0,85] + Q(nbVSS) + Q(TSSo – VSSo)
= 44,2 kg/d
b. Tính khối lượng của VSS và TSS trong bể sục khí:
i.
Khối lượng của MLVSS:
(V)(XVSS) = (PX,VSS)SRT = (34,8 kg/d) (6,8 d) = 237 kg
ii.
Khối lượng của MLVSS:
(V)(XTSS) = (PX,VSS)SRT = (44,2 kg/d)(6,8 d) = 301 kg
Bước 14. Chọn nồng độ khối lượng MLSS thiết kế và xác định thể tích bể sục khí và thời gian lưu nước
bằng cách sử dụng khối lượng TSS được tính ở Bước 6.
a. Xác định thể tích bể sục khí bằng cách sử dụng mối quan hệ từ Bước 6b.
(V)(XTSS) = 301 kg
Với MLSS = 3000 g/m3

(301 kg)(103 g/kg)
 100m3
V=
3
3000 g/m
b. Xác định thời gian lưu nước trong bể sục khí.

 301m   24 h/d   4,8 h

 500 m /d 
3

3

c. Xác định MLVSS:
M LVSS 

VSS
MLSS  0, 79  3000  2360 g/m 3
TS S

Bước 15. Xác định F/M và tải trọng BOD:
a. Xác định giá trị F/M
3
3
QSO  500 m /d 140 g/m 
kg BOD
F/M 


 0,29 g/g.d (so sánh với Bảng 5)
kg MLVSS.d XV
 2360 g/m3 100 m3 

b. Xác định tải trọng BOD:
Cơng trình
TK

Tính tốn bể sinh học Aerotank (CMAS)
K.s Huỳnh Mạnh Phúc

Mã hồ sơ
Trang

TT-TK
11


TÍNH TỐN - THIẾT KẾ
BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ AEROTANK – CMAS (XỬ LÝ BOD VÀ NITRAT HÓA)

Lorg

3
3
QSO  500 m /d 140 g/m 


 0,70 kg/m3 .d (so sánh với Bảng 5)
3
3
V
10 g/kg 100 m 

Bước 16. Xác định sản lượng sinh khối dựa trên TSS và VSS
a. Xác định lượng bCOD bị loại bỏ:
bCOD loại bỏ = Q(So - S) = (500 m3/d)[(224 – 0,6) g/m3)](l kg/103 g) = 111,7 kg/d
b. Sản lượng sinh khối dựa trên TSS
Yobs ,TSS 

 44,2 kg/d   0,40 kg TSS
111,7 kg/d  kg bCOD



0,40 g TSS
g bCOD

 0,40 g TSS   1,6 g bCOD 


  0, 63 g TSS/g BOD
 g bCOD   g BOD 

c. Sản lượng sinh khối dựa trên VSS
Yobs,VSS: VSS/TSS = 0,80 (Xem bước 4c )
Yobs,VSS = 0,80 (Yobs,TSS) = 0,5 g VSS/g BOD

Bước 17. Tính nhu cầu O2
Ro  Q S o  S   1,42 PX ,bio  4,33Q ( NO X ) = (500 m3/d)[(224 – 0,6) g/m3] (1kg/103 g) – 1,42(26

kg/d) + (4,33 g O2/g N) (500 m3/d)(28,3 g/m3)(l kg/103 g)
Ro = 138,2 kg/d = 5,8 kg/h
Bước 18. Thiết kế sục khí bọt mịn-xác định lưu lượng khí ở lưu lượng thiết kế trung bình
a. Xác định SOTR với a = 0,65, β = 0,95 và F = 0,9



Cs ,20
SOTR = AOTR 
 1, 02420T 
  F   Cs ,T , H  C  



 5,8 kg/h   9,08 g/m3 1,02420-12 
=
 11,8 kg/h
 0,65 0,9  0,95 8,39 g/m3  - 2,0 g/m3 
b. Xác định lưu lượng khơng khí
Sử dụng dữ liệu đưa ra trong Phụ lục B, mật độ khơng khí ở 30°C và áp suất 96,3 kPa
(0,95×101,325 kPa) là 1,1763 kg/m3. Lượng oxy tương ứng tính theo trọng lượng là 0,256
(0,2318×1,1763 kg /m3). Do đó, lưu lượng khơng khí cần thiết là
Qkk

11,8 kg/h 
 2,1 m 3 /m in
3
 0,35  60 min/h   0,256 kgO 2 /m air  



Bước 19. Kiểm tra độ kiềm:
a. Chuẩn bị cân bằng độ kiềm
Độ kiềm để duy trì pH ~ 7 = Độ kiềm đầu vào - Độ kiềm được sử dụng + Độ kiềm được thêm
vào
Độ kiềm đầu vào = 140 g/m3 đl CaCO3
Lượng nitơ đã chuyển hóa thành nitrat: NOX = 28,5 g/m3 (bước 12)
Cơng trình
TK

Tính tốn bể sinh học Aerotank (CMAS)
K.s Huỳnh Mạnh Phúc

Mã hồ sơ
Trang

TT-TK
12


TÍNH TỐN - THIẾT KẾ
BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ AEROTANK – CMAS (XỬ LÝ BOD VÀ NITRAT HÓA)

= (7,14 g CaCO3/g NH4-N)(28,5 g/m3)

Độ kiềm dùng cho q trình nitrat hóa

= 203,8 g/m3 đl CaCO3
a. Tìm độ kiềm cần thiết
Nồng độ kiềm dư cần thiết để duy trì độ pH trong khoảng 6,8-7,0 = 70 to 80 g/m3 đl CaCO3;
Chọn giá trị 80 g/m3.
80 g/m3 = 140 g/m3 - 203,8 g/m3 + Độ kiềm được thêm vào
Độ kiềm cần bổ sung = 143,8 g/m3 đl CaCO3
= (500 m3/d)(143,8 g/m3)(l kg/103g)
= 71,9 kg/d đl CaCO3
b. Xác định độ kiềm cần thiết là natri bicacbonat
Khối lượng tương đương của CaCO3 = 50 g/đương lượng
Khối lượng tương đương của Na(HCO3) = 84 g/đương lượng
Na(HCO3 )=

 71,9 kg/dCaCO3 84g Na(HCO3 ) /dl   121 kg/d Na(HCO
50 g CaCO3 /dl

3

)\

Bước 20. Bảng tóm tắt thiết kế
Thơng số thiết kế

Lưu lượng
Tải lượng BOD trung bình
Tải lượng TKN trung bình
SRT hiếu khí
Số bể sục khí
Thể tích bể sục khí
Dài (L)
Rộng (B)
Cao (H)
Diện tích (S)
Thời gian lưu nước, 
MLSS
MLVSS
F/M
Tải lượng BOD
Lượng bùn sản sinh
Năng suất sinh khối
Lượng oxy cần thiết
Lưu lượng khơng khí tại lưu lượng nước
thải trung bình
Bổ sung độ kiềm dưới dạng Na(HCO3)

Cơng trình

TK

Tính tốn bể sinh học Aerotank (CMAS)
K.s Huỳnh Mạnh Phúc

Đơnvị

Chỉ xử lý
BOD
(Part A)

Xử lý BOD
và Nitrat
hóa
(Part B)

m3/d
kg/d
kg/d
d
Number
m3
m
m
m
m2
h
g/m3
g/m3
g/g.d

kg BOD/m3d
kg/d
kg TSS/kg bCOD
kg VSS/kg BOD
kg/h
sm3/min

500
70
18
5
1
78

500
70
18
6,8
1
100

5,0
3,2
5,4
15,8

5,0
4,1
5,4
20,4

3,7
3000
2400
0,38
0,90
47
0,77
0,61
3,1

4,8
3000
2370
0,29
0,70
44
0,65
0,52
5,8

1,5

2,1

kg/d

121

Mã hồ sơ

Trang

TT-TK
13