TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY HẢI SẢN CÔNG XUẤT 1000M3NGÀYĐÊM THEO SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

TÍNH TOÁN- THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC
THẢI THỦY HẢI SẢN CÔNG XUẤT
1000M
3
/NGÀYĐÊM THEO SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
Chỉ tiêu Hàm lượng
TCVN 5945
-2005 (cột B)
Đơn vị
Thời gian thải 24 h
Lưu lượng
trung bình
1000 M
3
/ngày đêm
pH 6.9 – 7.9 5 – 9
COD 1500 100 Mg/l
BOD 1050 50 Mg/l
SS 270 100 Mg/l
N tổng 120 60 Mg/l
P tổng 10 6 Mg/l
Một số thông số đầu vào
Lưu lượng trung bình ngày đêm
ngaydemmQ
tb
/1000
3
=
Lưu lưong theo h
hmQ
tbh

/67.41
24
1000
3
==
hmkQQ
tbhh
/83.707.1
24
1000
3
maxmax
=×=×=
hmkQQ
tbhh
/67.164.0
24
1000
3
minmin
=×=×=
Lưu lượng theo s
smQ
tbs
/01157.0
360024
1000
3
=
×

=
smkQQ
tbss
/0197.07.1
360024
1000
3
maxmax
=×
×
=×=
1
smkQQ
tbss
/0046.04.0
360024
1000
3
minmin
=×
×
=×=
max
k
,
min
k
: Hệ số không điều hòa giờ lớn nhất, nhỏ nhất
1. Song chắn rác
 Nhiệm vụ của song chắn rác

Song chắn rác giữ lại các tạp chất có kích thước lớn như: xương cá,
các loại vỏ ngêu, tôm, cua Lượng rác thải được tách ra ở song chắn rác sẽ
được đưa đi làm thức ăn cho gia súc hoặc có thể đem đi chôn lấp. Đây là
công trình đầu tiên trong thành phần của trạm xử lý nươc thải.
 Nội dung tính toán SCR
• Kích thước mương đặt song chắn
• Tính toán SCR
Chọn vận tốc qua song chắn rác là
smv /5.0=
Khoảng cách giữa hai thanh chắn là b = 0.02m
Độ dày lớp nước trong mương là
mh 14.0
1
=
Độ dày của mối thanh chắn: d = 0.005m
Tính toán số khe của song chắn rác:
147.14
14.002.05.0
05.10197.0
1
max
≈=
××
×
=×
××
= k
hbv
Q
n

s
khe
Với k = 1.05 là hệ số tính hiện tượng thu hẹp dòng chảy
Chọn số khe song chắn rác là 14 khe, số thanh chắn rác là 15 thanh.
Bề rộng tổng cộng của song chắn rác
( ) ( )
mnbndB
s
35.01402.0114005.01 =×++×=×++×=
Kiểm tra vận tốc dòng chảy trước song chắn rác để khắc phục khả năng
đọng cặn.
smsm
hB
Q
v
s
s
kt
/4.0/41.0
14.035.0
0197.0
1
max
>=
×
=
×
=
Tổn thất áp lực qua song chắn rác:
2

mmmmm
g
vV
h
s
1506006.0
81.92
41.05.0
7.0
1
27.0
1
2222
<==
×
−
×=
−
×=
Chiều cao tổng cộng của song chắn rác
mhhhH
bvs
446.03.0006.014.0
1
=++=++=
2. Bể lắng cát
 Nhiệm vụ của bể lắng cát
Bể lắng cát có chỉ nhiệm vụ lắng cát, không lắng các tạp chất hữu cơ.
Cát lấy ra đem đi rửa, qua sân phơi cát rồi đem đổ bỏ, hoặc sử dụng san lấp
mặt đường.

 Nội dung tính toán gồm
• Thể tích của bể lắng cát
• Lượng cát lắng trong một ngày đêm
Chọn thời gian lưu của bể lắng cát ngang: t = 30s
Chọn vận tốc nước trong bể lắng ngang:
n
v
= 0.2 (m/s)
Thể tích tổng cộng của bể lắng cát ngang
3
max
0.0197 30 0.591
s
W Q t m= × = × =
Diện tích mặt cắt ngang của bể lắng cát
2
max
0985.0
2.0
0197.0
m
v
Q
F
n
s
n
===
Chiều rộng của bể lắng cát ngang
3

350 mm
0.0985
0.4
0.25
n
F
m
H
= = =B
Với H = 0.25 m là chiều cao công tác của bể lắng cát ngang.
Chia bể lắng cát thành 2 đơn nguyên n = 2
Chiều dài của bể lắng ngang
0.591
3
2 0.4 0.25
W
L m
n B H
= = =
× × × ×
Chọn chiều cao bảo vệ của bể lắng cát: 0.25 m
Vậy kích thước của bể lắng cát: L x B x H = 3 x 0.4 x 0.5 m.
Lượng cát trung bình sau mỗi ngày đêm
ngaydemm
qQ
W
tbngay
c
/15.0
1000

15.01000
1000
3
0
=
×
=
×
=
Với q
o
: lượng cát trong 1000m
3
nước thải, q
0
=0.15m
3
cát/ngaydem
Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong ngày đêm
0.15 2
0.125
3 0.4 2
c x
c
W t
h m
L B n
×
×
= = =

× × × ×
Với t
x
là chu kì xả cát, t
x
=2 ngày đêm.
 Tính diện tích sân phơi cát
Nhiệm vụ của sân phơi cát
Rửa cặn bám trong quá trình lắng cát, gây mùi trong cát. Đồng thời làm
khô cát đem tận dụng trải mặt đường.
Chiều dài của sân phơi cát: L = 3 m
Chọn thời gian phơi cát = chu kỳ xả cát, t = 2 ngày đêm
Thể tích cát trên sân: W = 0.3 m
3
Tính chiều rộng sân phơi cát:
w 0.3
0.4
2 0.125 3
B m
t h L
= = =
× × × ×
Diên tích sân phơi cát: B x L = 0.4m x 3m
3. Bể điều hòa.
 Nhiệm vụ của bể điều hòa
4
Giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước do quá trình
sản xuất thải ra không đều.
Tiết kiệm hóa chất để trung hòa nước thải.
Giữ ổn định lưu lượng nước đi vào các công trình xử lý tiếp theo.

Hàm lượng BOD, COD, SS sau bể điều hòa đạt
BOD = 95% x 1050 = 998 mg/l
COD = 95% x 1500 = 1425 mg/l
SS = 85% x 270 = 230 mg/l
 Xác định thể tích bể điều hòa
• Thể tích tích lũy
Thể tích tích lũy dòng vào của giờ thứ i được xác định:
( ) ( 1)v i v i i
V V Q
−
= +
Trong đó
V
v(I-1)
: thể tích tích lũy dòng vào của giờ trước đó (m
3
)
Q
v(i)
: lưu lượng nước thải của giờ đang xét (m
3
/h)
Thể tích tích lũy bơm đi của giờ thứ i
( ) ( 1) ( )b i b i b i
V V Q
−
= +
Trong đó:
V
b(I-1)

: thể tích tích lũy bơm của giờ trước đó (m
3
)
Q
b(i)
: lưu lượng bơm của giờ đang xét (m
3
/h)
• Thể tích bể điều hòa
Dựa vào các công thức tính như trên ta có thể lập bảng thể tích tích
lũy cho mỗi giờ trong ngày như bảng sau.
5
Giờ Q(m
3
/h)
Thể tích tích
lũy vào bể
(m
3
)
Thể tích tích
lũy bơm đi
(m
3
)

Hiệu số thể
tích
)(
3

mVV
i
tl
i
bd
−
1 22 22 41.6 19.6
2 20 42 83.4 41.4
3 15 57 124.8 67.8
4 15 72 166.5 94.5
5 15 87 208 121
6 17 104 249.7 147
7 35 139 291.2 152.2 (max)
8 70.8 209.8 332.9 123.1
9 70 279.8 374.4 94.6
10 69.2 349 416.1 67.1
11 65 414 457.6 43.6
12 38 452 499.3 47.3
13 35 487 540.8 53.8
14 35 522 582.5 60.5
15 39 562 624 62
16 79 641 666 24.6
17 54 695 702.3 7.3
18 54 742 748.8 6.8
19 45 787 790.6 3.6
20 44 831 832 1
21 49 880 873.8 -6.2
22 48 928 956.8 28.8
23 42 970 956.7 -13.3 (min)
24 30 1000 1000 0

Bảng 1: Thể tích tích lũy theo giờ
Thể tích lý thuyết bể điều hòa bằng hiệu đại số giá trị dương lớn nhất và
giá trị âm nhỏ nhất của cột hiệu số thể tích tích lũy
( )
=−=
minmax
VVV
LTdh
152.2 – (- 13.3) = 165 (m
3
)
 Thể tích thực tế của bể điều hòa
( )
( )
( )
LTdhTTdh
VV 2.11.1 ÷=

( )
)(6.1985.1652.1
3
mV
TTdh
=×=
6
i
bd
V
i
tl

V
Vậy thể tích thực của bể điều hòa là: 198.6 m
3
Dựa vào số liệu bảng thể tích tích lũy theo giờ, ta vẽ được biểu đồ tích lũy
theo giờ
Biểu đồ 1: Biểu đồ tích lũy
Chọn bể có hình dạng tròn: Chiều cao lớp nước lớn nhất h
max
= 4m
Chiều cao bảo vệ h
bv
= 0.5m
Vậy chiều cao tổng cộng:
H = h
max
+ h
bv
= 4 + 0.5 = 4.5(m)
Đường kính bể:
)(95.7
4
6.19844
m
H
V
D =×=×=
ππ
Vậy kích thước bể điều hòa: D x H = 7.95m x 4.5m
 Tính toán bơm dùng trong bể điều hòa
Tại bể điều hòa có đặt bơm nhúng chìm để bơm nước thải qua bể lắng 1, do

đó ta phải tính công suất của bơm đặt tại đây.
Cột áp toàn phần của bơm: H = 4.5m + 0.3m = 4.8m
7
Lưu lượng bơm: Q = 1000 m
3
/ngày.đêm
Công suất của máy bơm:
( )
kW
gHQ
N 68.0
864008.01000
10008.481.91000
1000
=
××
×××
==
η
ρ
Công suất thực tế của máy bơm:

( )
)(37.102.168.05.15.1 HPkWNN
TT
==×=×=
 Xác định hiệu quả khử BOD
5
của bể điều hòa
Dựa vào kết quả phân tích biểu đồ hoặc bảng, ta xác định được thời

điểm bể cạn nhất là lúc 7 giờ.
- Thời điểm tính toán bắt đầu từ lúc 8 giờ.
Thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ đang xét thứ I được xác định
theo công thức sau:
Trong đó:
V
(i)
: thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ đang xét (m
3
)
V
(I-1)
: thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ trước đó (m
3
)
V
in(i)
: thể tích nước đi vào bể điều hòa ở giờ đang xét (m
3
)
V
out(i)
: thể tích nước bơm ra khỏi bể điều hòa ở giờ đang xét (m
3
)
Ta tính được thể tích nước trong bể điều hòa vào lúc 8 giờ:
( ) ( ) ( ) ( )
( )
3
8878

2.296.418.700 mVVVV
outin
=−+=−+=
Thể tích nước trong bể điều hòa vào lúc 9 giờ:
( ) ( ) ( ) ( )
( )
3
9989
6.576.41702.29 mVVVV
outin
=−+=−+=
Giả sử khối nước trong bể điều hòa được xáo trộn hoàn toàn. Vậy hàm lượng
BOD
5
trung bình bơm ra khỏi bể có thể tính theo biểu thức sau:
( ) ( ) ( 1) ( 1)
( )
( ) ( 1)
. .
in i in i i i
out i
in i i
V S V S
S
V V
− −
−
+
=
+

8
( ) ( 1) ( ) ( )i i in i out i
V V V V
−
= + −
Trong đó: S
out(i)
: hàm lượng BOD
5
trung bình của dòng ra ở giờ đang
xét (mg/l)
S
in(i)
: hàm lượng BOD
5
trung bình của dòng vào ở giờ
đang xét (mg/l)

V
(i-1)
: thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ trước đó (m
3
)
V
in(i)
: thể tích nước đi vào bể điều hòa ở giờ đang xét (m
3
)
Vậy ta tính được hàm lượng BOD
5

trung bình của dòng ra vào lúc 8
giờ:
( )
( ) ( )
( )
)/(1500
08.70
1330015008.70

3
78
7788
8
mmg
VV
SVSV
S
in
inin
out
=
+
×+×
=
+
+
=
Hàm lượng BOD
5
trung bình của dòng ra vào lúc 9 giờ:

( )
( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( )
)/(1366
2.2970
15002.29131070

3
89
8899
9
mmg
VV
SVSV
S
in
inin
out
=
+
×+×
=
+
+
=
Giờ
trong
ngày
Q(m3/h)
Thể tích

nước
trong bể
(m3)
BOD
vào
(mg/l)
BOD
trung bình
ra khỏi bể
(mg/l)
Tải lượng
BOD trước
điều
hòa(kgBOD5)
Tải lượng BOD
sau điều
hòa(kgBOD5/h)
8 70.8 29.2 1500 1500 106.2 (max) 62.4 (max)
9 70 57.6 1310 1366 91.7 56.8
10 69.2 82 1250 1277 86.5 53.1
11 65 108.6 1220 1237 79.3 51.4
12 38 103 1030 1170 39.1 48.6
13 35 96.4 790 969 27.6 40.3
14 35 89.8 770 785 26.9 32.6
15 39 87.2 855 795 33.3 33.1
16 79 124.6 1350 1090 86.1 43
17 54 137 1310 1338 70.7 56
18 54 149.4 1230 1287 66.4 55
19 45 152.8 790 1128 35 46.9
20 44 152 870 807 38.3 33.5

21 49 162.6 1150 937 56.3 38.9
22 48 169 1250 1172 60 48.7
23 42 169.4 990 1198 41.6 49.8
9
Giờ
trong
ngày
Q(m3/h)
Thể tích
nước
trong bể
(m3)
BOD
vào
(mg/l)
BOD
trung bình
ra khỏi bể
(mg/l)
Tải lượng
BOD trước
điều
hòa(kgBOD5)
Tải lượng BOD
sau điều
hòa(kgBOD5/h)
24 30 157.8 695 945 20.8 39.3
1 22 138.2 695 695 13 28.9 (min)
2 20 116.6 792 707 18 29.4
3 15 90 890 803 13.5 (min) 33.4

4 15 63.4 910 892 13.6 37.1
5 15 36.8 1060 938 19 39.1
6 17 12.2 1220 1110 20.7 46.2
7 35 0 1330 1301 46.5 54.1
Trung
bình 41.6 1050 1060 46.1 44.2
Bảng 2: Hàm lượng BOD
5
trung bình và tải lượng BOD
5
trước và sau
bể điều hòa
Tỉ số Trước điều hòa Sau điều hòa
L
max
: L
tb
106.2 : 46.1 = 2.3 62.4 : 44.2 = 1.4
L
min
: L
tb
13.5 : 46.1 = 0.3 28.9 : 44.2 = 0.65
L
max
: L
min
106.2 : 13.5 = 7.8 62.4 : 28.9 = 2.2
Bảng 3: Hệ số không điều hòa về tải trọng BOD
5

Các dạng xáo trộn trong bể điều hòa
Dạng khuấy trộn Giá trị Đơn

vị
Khuấy trộn cơ khí 4-8 W/m
3
thể tích bể
Tốc độ khí nén 10-15 Lit/m
3
thể tích bể.phút
Bảng 4: Các dạng xáo trộn trong bể điều hòa
Chọn khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí.
Chọn: tốc độ khí nén R=13lit/m
3
phút=0.013m
3
/m
3
phút
Lưu lượng khí nén cần cho khuấy trộn
10
smhm
phútmRVq
LTdhk
/036.0/129
/1515.2013.05.165
33
3
)(
==

=×=×=
 Tính toán máy nén khí cho bể điều hòa
• Áp lực cần thiết cho hệ thống ống khí nén
H
d
= h
d
+ h
c
+ h
f
+ H
Trong đó:
o h
d,
h
c
: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường
ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh.
h
d
+ h
c
≤ 0.4m
o h
f
: tổn thất qua hệ thống phân phối khí
h
f
≤ 0.5m

o H: độ ngập sâu của ống phân phối khí, lấy bằng chiều cao hữu
ích của bể điều hòa
H = 4m
• Vậy áp lực cần thiết
H
d
= 0.4m + 0.5m + 4m = 4.9m
• Áp lực của máy nén khí
( )
( )
( )
atm
H
P
d
m
47.1
33.10
9.433.10
33.10
33.10
=
+
=
+
=
Theo công thức 152 –giáo trình Xử lý nước thải của Hoàng Huệ ta
có công suất của máy nén khí:
( )
[ ]

( )
[ ]
KWqPN
kmLT
435.1036.0147.1
102
34400
1
102
34400
29.029.0
=×−×=×−×=
Công suất tính toán của máy nén khí
KW
N
N
LT
tt
05.2
7.0
435.1
===
η
 Tính toán đường kính ống dẫn
11
Chọn loại khuếch tán khí là ống màng khoan lỗ dạng lưới có lưu
lượng khí q
n
= 92 l/m
3

phut.
Số ống khuyếch tán khí
)(24
92
1.22151
cái
q
q
n
n
k
===
Chọn tốc độ dòng khí trong ống dẫn chính là 8m/s. Vậy ta có
Ống chính có đường kính trong
mmm
v
q
d
k
7.750757.0
8
036.0
44
==
×
=
×
=
ππ
Chọn loại ống nhựa HDPE của nhựa Bình Minh d

ngoài
= 80mm, bề
dày 2.3 mm
Chọn tốc độ dòng khí các ống dẫn nhánh là 8m/s. Vậy ta có
Ống nhánh có đường kính trong
mmm
v
q
d
n
6.150156.0
60
1
8
092.0
44
==
××
=
×
=
ππ
Chọn loại ống nhựa HDPE của nhựa Bình Minh d
ngoài
= 20mm, bề
dày 2.3 mm
Trên các ống nhánh có đục lỗ đường kính d
lỗ
= 5mm.
Chọn vận tốc thoát ra mỗi lỗ là 10m/s. Lưu lượng khí thoát ra

khỏi 1 lỗ
( )
phútmsm
d
vSvq
l
l
l
khí
/1078.11/10963.1
4
105
10
4
3334
2
3
2
−−
×=×=
=
××
×=
×
×=×=
π
π
Số lỗ trên mỗi ống nhánh là:
8.7
/1078.11

/10.92
33
33
=
×
==
−
−
phútm
phútm
q
q
n
l
khí
n
Số lỗ trên mỗi nhánh là 8 (lỗ)
12
4. Bể lắng 1
 Nhiệm vụ bể lắng 1
Loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước thải qua bể điều hòa. Ở đây
các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọn của nước sẽ lắng xuống đáy.
Hàm lượng chất lơ lửng sau khi qua bể lắng đợt 1 cần đạt ≤150 mg/l.
Hàm lượng sau khi ra khỏi bể lắng 1 phải đạt:
BOD = 80% x 998 = 789.4 mg/l
COD = 80% x 1425 = 1140 mg/l
SS = 60% x 230 = 138 mg/l ≤ 150 mg/l
Chọn bể lắng đợt 1 dạng tròn, nước thải đi vào từ ống trung tâm, thu nước
theo chu vi bể.
Thông số Giá trị

Dãy Đặc trưng
Thời gian lưu nước (giờ) 1.5-2.5 2
Tải trọng bề mặt (m
3
/m
2
ngay) 32-48
Lưu lượng trung bình 32-48
Lưu lượng cao điểm 80-120
Tải trọng máng tràn
(m
3
/m.ngay)
125-500
Ống trung tâm
Đường kính
Chiều cao
15 20%d D
= −
55 65%h H
= −
Chiều sâu bể lắng (m) H=3-4.8 4
Đường kính bể lắng (m) D=3-6 64
Độ dốc đáy (mm/m) 62-167 83
Tốc độ thanh gạt bùn
(vòng/phút)
0.02-0.05 0.03
Bảng 5: Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng ly tâm
Giả sử tải trọng bề mặt thích hợp cho loại cặn tươi này là
13

=
A
L
40 m
3
/m
2
.ngày
Diện tích bề mặt bể lắng là
2
23
23
25
/40
/1000
m
ngaymm
ngaymm
L
Q
A
A
tbngay
===
Đường kính bể lắng
m
A
D 64.5
2544
=

×
=
×
=
ππ
Đường kính ống trung tâm
mDd 13.164.5%20%20 =×==
Chọn chiều sâu hữu ích của bề lắng H=4m
Chiều cao lớp bùn lắng h
b
= 0.7m
Chiều cao an toàn h=0.5m
Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt 1
H
tc
= H+h+ h
b
= 4m+ 0.5m+0.7m = 2m
Chiều cao ống trung tâm
mHh 4.24%60%60 =×==
Vậy kích thước bể lắng 1: D x H=64m x 2m
 Kiểm tra lại thời gian lưu nước của bể lắng
Thể tích phần lắng
( ) ( )
32222
96413.164.5
44
mHdDW =×−×=×−×=
ππ
Thời gian lưu nước

hh
Q
W
t
tbh
5.13.2
67.41
96
>===
Tải trọng máng tràn
mngaym
D
Q
L
tbnay
s
/44.56
64.5
1000
3
=
×
=
×
=
ππ
<500m
3
/ngày
 Tính toán lượng bùn sinh ra

Giả sử hiệu suất xử lý cặn lơ lửng đạt 40% ở tải trọng 35
./
23
ngàymm

14
Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày
ngàyKgSS
Kg
g
ngàymmgSSM
tuoi
/92
1000
1
4.0/1000/230
33
=×××=

Giả sử bùn tươi của nước thải thủy sản có hàm lượng cặn 5% (tức là
có độ ẩm 95%).
Tỉ số VSS:TSS=0.75 và khối lượng riêng bùn tươi là 1.053kg/lít.
Vậy lưu lượng bùn tươi cần phải xử lý là
ngaymngàyl
lKg
ngayKg
Q
tuoi
/747.1/4.1747
/053.105.0

/92
3
==
×
=
Lượng bùn tươi có khả năng phân hủy sinh học
ngayKgVSSM
VSStuoi
/699275.0
)(
=×=
 Tính toán máng tràn.
Chiều dài máng tràn
L=0.85 x D=0.85 x 64 = 4.8 m
Tải trọng trên một mép dài máng tràn
sml
m
mlsm
q /1.4
8.4
/1000/0197.0
33
=
×
=
Chọn tấm xẻ khe hình chữ V, góc đáy 90
o
để điều chỉnh độ cao mép
máng. Chiều cao hình chữ V l 5 cm, đáy chữ V là 10 cm, mỗi m dài có 5
khe chữ V, khoảng cách giữa các đỉnh là 20 cm.

Chiều cao mực nước h trong khe chữ V
q
o
=
5
q
= 1,4 h
5/2
mmmh 50050.0)
4.15
0041.0
(
5/2
==
×
=
Phù hợp tiêu chuẩn cho phép ≤50 mm
Bể UASB
 Nhiệm vụ của bể UASB
15
Làm giảm đáng kể hàm lượng COD, BOD trong nước thải bằng
cách sử dụng lớp cặn lơ lửng (có chứa rất nhiều vi sinh vật yếm khí) trong
dịch lên men nhờ hẹ thống nước thải chảy từ phía dưới lên. Đồng thời làm
tiền đề cho quá trình xử lý hiếu khí trong bể aerotank tiếp theo.
Hàm lượng các chất sau khi qua khỏi bể UASB đạt:
BOD = 25% x 789.4 = 197 mg/l
COD = 35% x 1140 = 399 mg/l
SS = 138 mg/l
Nồng độ nước
thải,

mgCOD/l
Tỷ lệ COD
không tan, %
Tải trọng thể tích ở 30
o
C, kg COD/m
3
.ngày
Bùn bông
Bùn hạt
(không khử
SS)
Bùn hạt khử
SS
≤ 2000
10 ÷ 30
30 ÷ 60
2 ÷ 4
2 ÷ 4
8 ÷ 12
8 ÷ 14
2 ÷ 4
2 ÷ 4
2000 ÷ 6000
10 ÷ 30
30 ÷ 60
60 ÷ 100
3 ÷ 5
4 ÷ 8
4 ÷ 8

12 ÷ 18
12 ÷ 24
3 ÷ 5
2 ÷ 6
2 ÷ 6
6000 ÷ 9000
10 ÷ 30
30 ÷ 60
60 ÷ 100
4 ÷ 6
5 ÷ 7
6 ÷ 8
15 ÷ 20
15 ÷ 24
4 ÷ 6
3 ÷ 7
3 ÷ 8
9000 ÷ 18000 10 ÷ 30 5 ÷ 8 15 ÷ 24 4 ÷ 6
Bảng 6: Các thông số thiết kế cho bể UASB
(Tải trọng thể tích hữu cơ của bể UASB bùn hạt và bùn bông ở cáchàm
lượng COD vào và tỷ lệ chất không tan khác nhau)
16
Nhiệt độ,
o
C
Tải trọng thể tích hữu cơ (kg COD/m
3
.ngày)
Nước thải VFA
Nước thải không

VFA
Có 30% COD-SS
15
20
25
30
35
40
2 ÷ 4
4 ÷ 6
6 ÷ 12
10 ÷ 18
15 ÷ 24
20 ÷ 32
1.5 ÷ 3.0
2 ÷ 4
4 ÷ 8
8 ÷ 12
12 ÷ 18
15 ÷ 24
1.5 ÷ 2
2 ÷ 3
3 ÷ 6
6 ÷ 9
9 ÷ 14
14 ÷ 18
Bảng 7: Tải trọng thể tích hữu cơ của bể UASB bùn hạt có hàm lượng
bùn trung bình 25kgVSS/m
3
(phụ thuộc vào nhiệt độ vận hành, nước

thải có VFA hòa tan, nước thải không có VFA và nước thải có cặn lơ
lửng chiếm 30% tổng COD
 Thực nghiệm trên mô hình Pilot rút ra được kết quả sau
• Bùn nuôi cấy ban đầu lấy từ bùn của bể phân hủy kỵ khí từ quá
trình xử lý nước thải sinh hoạt bể với hàm lượng 30KgSS/m
3
.
• Ở tải trọng thể tích L
0
=3KgCOD/m
3
.ngày, hiệu quả khử COD đạt
65% và BOD
5
đạt 75%
• Tải trọng bề mặt phần lắng L
=
A
12
ngaymm
23
/
• Lượng bùn phân hủy kỵ khí cho vào ban đầu có TS=5%
• Tỉ lệ MLVS/MLSS của bùn trong bể UASB=0.75
• Y=0.04gVSS/gCOD, k
d
=0.025ngay
1−
,
θ

=60 ngày
Hàm lượng COD vào bể UASB
C
0
= 80% C
bandau
=80% x 1140 =912mg/l
17
Hàm lượng COD vào bể UASB
BOD vào = 80%BOD
bandau
=80% x 789.4 = 789.4mg/l
Diện tích bề mặt phần lắng
2
33.83
12
1000
m
L
Q
A
A
tbngay
===
Thể tích ngăn phản ứng bể UASB
COD
tbngay
r
L
CQ

V
0
×
=
=
3
3
33
304
1000/3
/912/1000
m
ngaymKgCOD
mgngaym
=
×
×
Chọn 5 đơn nguyên hình vuông, vậy cạnh mỗi đơn nguyên có chiều dài là
m
n
A
W 1.4
5
33.83
===
Chiều cao phần phản ứng
H=
m
A
V

r
65.3
33.83
304
==
Chọn chiều cao phểu thu khí là h
=
p
1.5m
Chiều cao bảo vệ
bv
h
=0.5m
Chiều cao tổng cộng bể UASB là
H
tc
=h
b
+h
bv
+H=4.8+0.5+1.5=6.8m
Chọn tại mỗi bể gồm 2 phễu thu khí.
Mỗi phễu có chiều cao 1.5 m.
Đáy phễu thu khí có chiều dài bằng cạnh đơn nguyên: l = W = 4.1
m và chiều rông w = 1.7m
Vậy phần diện tích bề mặt khe hở giữa các phễu thu khí là
%17100
1.41.4
7.11.421.41.4
100 =×

×
××−×
=×
−
=
A
AA
A
A
p
kh
Trong đó
A: Diện tích bề mặt bể
A
kh
: Diện tích khe hở giữa các phễu thu khí
18
A
p
: Diện tích đáy phễu thu khí
Giá trị này nằm trong khoảng:
A
A
kh
= 15%
÷
20%
Giả sử mỗi đơn nguyên có 8 ống phân phối khí vào, diện tích trung bình
cho một đầu phân phối:
a

n
=
=
×
đau
mm
8
1.41.4
2.1m
2
/đầu.
∈
[ ]
đaum /52
2
÷
Lượng bùn nuôi cấy ban đầu cho vào bể (TS = 5%)
tan4.182
1000
tan1
05.0
304/30
33
=×
×
=
×
=
kg
mmkgSS

TS
VC
M
rss
b
Trong đó
C
SS
: Hàm lượng bùn trong bể, Kg/m
3
V
r
: Thể tích ngăn phản ứng m
3
TS: Hàm lượng chất rắn cho bùn nuôi cấy ban đầu.
Hàm lượng COD của nước thải sau khi xử lí kỵ khí
COD
lmgCODCODE
vaoCODra
/3991140)65.01()1( =×−=×−=
Hàm lượng BOD
5
của nước thải sau khi xử lý kỵ khí:
BOD
lmgBODBODE
vaoBODra
/1974.789)65.01()1( =×−=×−=
Lượng sinh khối hình thành mỗi ngày
( )
[ ]

cd
x
k
QSSY
P
θ
×+
×−×
=
1
0
( )
[ ]
( )
[ ]
kg
kggngay
ngaymmgCOD
kgCODkgVSP
x
6.12
/100090015.01
/1000/3991140
/04.0
1
33
=
××+
×−
=

−
ngaykgVSP
x
/6.12=
θ
c
: Thời gian lưu bùn, chọn θ
c
= 10 ngày
Q : Lưu lượng trung bình ngày, Q = 1000 m
3
/ngàyđêm
Y : Hệ số sản lượng bùn, chọn Y = 0.5mgVSS/mgBOD
5
L
a
: BOD
5
của nước thải dẫn vào aeroten, L
a
= 197 mg/L
19
L
t
: BOD
5
hòa tan của nước thải ra khỏi aeroten, L
t
= 12.62mg/L
X : Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể aeroten, MLVSS = 3000mg/L

K
d
: Hệ số phân hủy nội bào, K
d
= 0.05 ngày
-1
Thể tích khí mêtan sinh ra mỗi ngày
( )
[ ]
xbCH
PQSSV 42.1159
0
4
−×−×=
( )
[ ]
6.1242.1
1000
1
/1000/399114084.350
33
4
×−××−×= ngaymmgCODV
CH
ngaymngay /260/259955
3
==
Trong đó
4
CH

V
: Thể tích khí metan sinh ra ở đktc (t = 0
0
C, p = 1 atm)
Q: Lưu lượng bùn vào bể kị khí, m
3
/ngày
P
x
: Sinh khối tế bào sinh ra mỗi ngày, kgVS/ngày
350.84: Hệ số chuyển đổi lý thuyết lượng khí metan sản sinh từ 1
kg BOD
L
chuyển hoàn toàn thành khí metan và CO
2
, lCH
4
/kgBOD
L
Lượng bùn bơm ra mỗi ngày
ngaym
mKgSSkgSSkgVS
ngaykgVS
C
P
Q
ss
w
w
/56.0

/30/75.0
/6.12
75.0
3
3
=
×
=
×
=
Lượng chất rắn từ bùn dư
ngaykgSSmkgSSngaymCQM
SSwss
/8.16/30/56.0
33
=×=×=
6. Bể Aerotank.
 Nhiệm vụ của bể aerotank
Bể aerotank sử dụng hệ thống sục khí xáo trộn hoàn toàn có nhiêm vụ hòa
tan oxi kết hợp với bùn hoạt tính giúp khử hoàn toàn hàm lượng BOD,
COD trong nước thải được đưa từ bể UASB qua.
• Xáo trộn và khuếch tán oxi bằng phương pháp sục khí
• Chiều cao lớp nước trong bể 4.57 – 7.62m để việc khuếch tán khí đạt
hiệu quả cao
• Chiều cao bảo vệ (từ mặt nước đến đỉnh bể) từ 0.3 – 0.6m
20
• Dòng chảy nút xáo trộn nhờ dòng chảy xoắn thì chiều rộng bể phải
phụ thuộc vào chiều cao
• H : B = (1.1 – 2,2):1 (thường chọn 1,5 – 1)
 Tóm tắt các số liệu tính toán

Hàm lượng BOD
5
trong nước thải cần đạt sau xử lý
L
t
= 15% x 197 = 29.6 mg/L
≈
30mg/l
Hàm lượng COD trong nước thải cần đạt sau xử lý: 15% x 399 = 59.85
mg/l
Hàm lượng chất lơ lửng cần đạt sau xử lý
C
s
= 22% x 138 = 30mg/l < 100mg/
 Xác định tỷ số tuần hoàn
Phương trình cân bằng vật chất đối với bể aeroten
( )
XQQXQQX
ththth
+=+
0
Với
Q : Lưu lượng nước thải
Q
th
: Lưu lượng bùn hoạt tính tuấn hoàn
X
0
: Nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào Aeroten, mg/L
X : Nồng độ VSS ở bể Aeroten, X = 3000mg/L

Q
ra
,X
ra
Q
b
,X
th
Q,X
0
Q+Q
th
,X
Q
th
,X
th
Lắng
II
Aeroten
21
X
th
: Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, X = 8000mg/L
Do X
0
thường rất nhỏ so với X và X
th
, do đó trong phương trình cân bằng
vật chất ở trên có thể bỏ qua đại lượng QX

0
. Khi đó phương trình cân bằng
vật chất sẽ có dạng :
( )
XQQXQ
ththth
+=
Chia hai vế của phương trình này cho Q và đặt tỷ số
α
=
Q
Q
th
(α : được gọi
là tỷ số tuần hoàn), ta được :
XXX
th
αα
+=
Hay
6,0
30008000
3000
=
−
=
−
=
XX
X

th
α
và
Q
Q
th
=
α
 Thông số tham khảo
Các thông số tính toán cơ bản cho aeroten kiểu xáo trộn hoàn toàn có thể
tham khảo theo trang 144– sách “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp –
tính toán thiết kế công trình” – Lâm Minh Triết , Nguyễn Phước Dân,
Nguyễn Thanh Hùng)
• Thời gian lưu bùn θ
c
= 5 – 15 ngày
• Tỉ số F/M 0.2 – 0.6 kg/ kg.ngày
• Tải trọng thể tích 0.8 – 1.92 kgBOD
5
/m
3
.ngày
• Nồng độ MLSS (Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng)
2500 – 4000 mg/L
• Tỉ số thể tích bể/lưu lượng giờ W/Q = 3 – 5h
• Tỉ số tuần hoàn bùn hoạt tính Q
th
/Q = 0.25 – 1
Điều kiện để tính toán quá trình bùn hoạt tính xáo trộn hoàn toàn
• MLVSS : MLSS = 0.8

• Hàm lượng bùn tuần hoàn X
th
= 8000mgVSS/L
• Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể aeroten MLVSS = 3000mg/L
22
• Thời gian lưu bùn trung bình θ
c
= 10ngày
• Nước thải chế biến thủy sản có chứa đầy đủ lượng chất dinh dưỡng
N, P và các chất vi lượng khác
• Nước thải sau lắng II chứa 25mg/L cặn sinh học, trong đó 65% cặn
dễ phân hủy sinh học
• BOD
5
: BOD
L
= 0.68
• BOD
5
: N : P = 100 : 5 : 1
Giả sử nguyên tố vi lượng cũng đủ cho sinh trưởng tế bào.
Thông
số
Đơn vị Dãy giá trị Trung bình
K gbsCOD/gVSS.ngà
y
2 – 10 5
K
s
mg/L BOD

mg/L bsCOD
25 – 100
10 – 60
60
40
Y mgVSS/mgBOD
mgVSS/mgbsCOD
0,4 – 0,8
0,3 – 0,6
0,6
0,4
K
d
gVSS/gVSS.ngày 0,06 – 0,15 0,1
(Nguồn: Bảng 7 – 9 trang 585 –Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering
Treatment & Reuse – McGraw Hill)
Bảng 8: Thông số động học tham khảo
Chọn
Ks = 50mg/L Y = 0.5mgVSS/mgBOD
5
K
d
= 0.05ngày
-1
K
d:
Hệ số phân hủy nội bào
Y: Hệ số sản lượng bùn
23
 Các bước

tính toán cho aeroten xáo trộn hoàn toàn
B1) Xác định BOD
5
của nước thải đầu vào và đầu ra aeroten
• Lưu lượng trung bình của nước thải trong một ngày đêm
Q
tbngay
= 1000m
3
/ngàyđêm
• Hàm lượng COD trong nước thải dẫn vào aerotank: 399 mg/l
• Hàm lượng BOD
5
trong nước thải dẫn vào aeroten L
a
= 197mg/L
• Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn vào aeroten
C=138 mg/L
Cho rằng chất lơ lửng trong nước thải đầu ra là chất rắn sinh học (bùn hoạt
tính), trong đó có 80% là chất dễ bay hơi và 60% là chất có thể phân hủy
sinh học.
B2) Tính BOD
5
hòa tan trong nước ở đầu ra
BOD
5
(ra) = BOD
5
hòa tan trong nước đầu ra + BOD
5

của chất lơ lửng
trong nước đầu ra.
• Tính BOD
5
của chất lơ lửng trong nước đầu ra
+ Phần có khả năng phân hủy sinh học của chất rắn sinh học ở đầu ra là
0.6 x 30mg/L = 18mg/L
+ BOD
L
của chất rắn có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra là
18mg/L x 1,42 mg O
2
tiêu thụ / mg tế bào bị oxi hóa = 256mg/L
+ BOD
5
của chất rắn lơ lửng ở đầu ra = 256mg/L x 0.68 = 17.38mg/L
• BOD
5
hòa tan trong nước ở đầu ra
BOD
5
ht = 30mg/L – 17.38mg/L = 12.62mg/L
B3) Xác định hiệu quả xử lý
Hiệu quả xử lý tính theo BOD
5
hòa tan
%96
197
/62.12/197
=

−
=
lmglmg
E
ht
24
Hiệu quả xử lý tính theo tổng cộng
%85
197
/30/197
=
−
=
lmglmg
E
tc
B4) Xác định thể tích công tác của bể aeroten
( )
( )
( )
( )
3
87.204
1005.013000
62.121975.0100010
1
m
KX
LLYQ
W

cd
tatbngayc
=
×+×
−×××
=
×+×
−×××
=
θ
θ
Với
θ
c
: Thời gian lưu bùn, chọn θ
c
= 10 ngày
Q : Lưu lượng trung bình ngày, Q = 1000 m
3
/ngàyđêm
Y : Hệ số sản lượng bùn, chọn Y = 0.5mgVSS/mgBOD
5
L
a
: BOD
5
của nước thải dẫn vào aeroten, L
a
= 197 mg/L
L

t
: BOD
5
hòa tan của nước thải ra khỏi aeroten, L
t
= 12.62mg/L
X : Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể aeroten, MLVSS = 3000mg/L
K
d
: Hệ số phân hủy nội bào, K
d
= 0.05 ngày
-1
Giá trị đặc trưng cho kích thước bể aerotank xáo trộn hoàn toàn thể
hiện trong bảng sau
Thông số Giá trị
Chiều cao hữu ích (m) 3 - 4.6
Chiều cao bảo vệ (m) 0.3 - 0.6
Khoảng cách từ đáy đến đầu khuếch tán khí
(m)
0.45 - 0.75
Tỉ số rộng:sâu (W:H) 1:1 - 2.2:1
Bảng 9: Các kích thước điển hình cho
bể aerotank xáo trộn hoàn toàn
Chọn chiều cao hữu ích H = 4.3m
Chọn chiều cao bảo vệ h
bv
= 0.5
Vậy chiều cao tổng cộng là:
25