xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 95
Chương 4: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG
SINH HỌC

 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động
của VSV có khả năng phân hoá những hợp chất hữu cơ.
 Các chất hữu cơ sau khi phân hoá trở thành nước, những chất vô cơ hay các khí đơn
giản.
 Có 2 loại công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học:
- Điều kiện tự nhiên.
- Điề
u kiện nhân tạo.

4.1. CÔNG TRÍNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN
4.1.1. Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc
 Trong nước thải sinh hoạt chứa một hàm lượng N, P, K khá đáng kể. Như vậy, nước
thải là một nguồn phân bón tốt có lượng N thích hợp với sự phát triển của thực vật.

 Tỷ lệ các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải thường là 5:1:2 = N:P:K.

 N
ước thải CN cũng có thể sử dụng nếu chúng ta loại bỏ các chất độc hại.

 Để sử dụng nước thải làm phân bón, đồng thời giải quyết xử lý nước thải theo điều
kiện tự nhiên người ta dùng cánh đồng tưới công cộng và cánh đồng lọc.

 Nguyên tắc hoạt động : Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới, cánh đồng lọc dựa
trên khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua lọc, nhờ
có oxy trong các lỗ hỏng và mao quản của lớp đất mặt, các VSV hiếu khí hoạt động
phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn. Càng sâu xuống, lượng oxy càng ít và quá trình

oxy hóa các chất hữu cơ càng giảm xuống dần. Cuối cùng đến độ sâu ở đó chỉ xảy ra
quá trình khử nitrat. Đã xác
định được quá trình oxy hóa nước thải chỉ xảy ra ở lớp
đất mặt sâu tới 1.5m. Vì vậy các cánh đồng tưới và bãi lọc thường được xây dựng ở
những nơi có mực nước nguồn thấp hơn 1.5m so với mặt đất.
 Nguyên tắc xây dựng: Cánh đồng tưới và bãi lọc là những mảnh đất được san phẳng
hoặc tạo dốc không đáng kể và được ngăn cách tạo thành các ô b
ằng các bờ đất. Nước
thải phân bố vào các ô bằng hệ thống mạng lưới phân phối gồm : mương chính, máng
phân phối và hệ thống tưới trong các ô. Nếu khu đất chỉ dùng xử lý nước thải, hoặc
chứa nước thải khi cần thiết gọi là bãi lọc.

 Cánh đồng tưới, bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi có độ dốc tự nhiên, cách
xa khu dân cư về cuố
i hướng gió. Xây dựng ở những nơi đất cát, á cát, cũng có thể ở
nơi đất á sét, nhưng với tiêu chuẩn tưới không cao và đảm bảo đất có thể thấm kịp.

 Diện tích mỗi ô không nhỏ hơn 3 ha, đối với những cánh đồng công cộng diện tích
trung bình các ô lấy từ 5 đến 8 ha, chiều dài của ô nên lấy khoảng 300-1500 m, chiều
rộng lấy căn cứ vào địa hình. Mực nước ngầm và các bi
ện pháp tưới không vượt quá
10 -200 m.

Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 96
 Cánh đồng tưới công cộng và cánh động lọc thường xây dựng với i~0,02

 Khoảng cách vệ sinh phụ thuộc vào công suất:
+ Đối với bãi lọc:
- l=300m; Q=200-5000 m
3
/ng.đ
- l=500m; Q=5000-50000 m
3
/ng.đ
- l=1000m; Q>50000 m

3
/ng.đ
+ Đối với cánh đồng tưới
- l=200m; Q=200-5000 m
3
/ng.đ
- l=400m; Q=5000-50000 m
3
/ng.đ
- l=1000m; Q>50000 m
3
/ng.đ
 Mạng lươí tưới bao gồm:
+ Mương chính
+ Mương phân phối
+ Hệ thống mạng lưới tưới trong các ô
+ Hệ thống tiêu nước (nếu nước không thấm đất) . ( Chiều sâu ống tiêu: 1,2-2m)
 Kích thước các ô phụ thuộc vào địa hình
+ Cánh đồng tưới: S
TB
= 5-8 ha

11
48
R
D
⎛⎞
= −
⎜⎟
⎝⎠

+ Đối với bãi lọc thì nhỏ hơn
+ Tuy nhiên chiều dài ô: D = 300-1500 ; R = 100-200

Để xác định diện tích của cánh đồng tưới người ta phân biệt các loại tiêu chuẩn:
1-

T/C tướiTB ngày đêm (m
3
/ng.đ.ha.năm)
2-

T/C tưới theo vụ (lượng nước tưới trong suốt t/g một vụ).
3-

T/C tưới 1 lần (lượng nước tưới 1 lần).
Sơ đồ cánh đồng tưới
1. Mương chính và màng phân phối; 2. Máng, rãnh phân phối trong
các ô; 3. Mương tiêu nước; 4. Ống tiêu nước; 5. Đường đi
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 97
4-

T/C tưới bón (lượng nước cho 1 loại cây trồng xuất phát từ khả năng bón của nước
thải).

Diện tích thực dụng của cánh đồng tưới, bãi lọc:
F
td
=

Q
q
o
(ha)
Với:
+ q
o
: T/C tưới nước lấy theo các bảng sau

Tiêu chuẩn tưới đối với cánh đồng công cộng

Tiêu chuẩn tưới ((m
3
/ha.ng.đ) t
o
TB năm của
KK
Loại cây trồng
Á sét Á cát Cát
Vườn 45 60 80
6-9,5
o
C
Đồng 25 30 40
Vườn 60 70 85
9,5-11
o
C
Đồng 30 35 45
Vườn 70 80 90

11-15
o
C
Đồng 35 40 45

Loại cây trồng T/C tưới (m
3
/ha)
Bắp cải sớm và xúp lơ 2500-6300
Bắp cải muộn 5000-7000
Cà chua 4000-4500
Củ cải 3000-6500
Khoai tây 1800-2500
Hành tỏi, rau thơm 5000-10000

T/C phụ thuộc mực nước ngầm
1.5m 2.0m 3.0m
6-11
o
C 70 75 85
A sét
11-15
o
C 80 85 100
6-11
o
C 160 130 235
Cát
11-15
o

C 180 210 350


Mỗi cánh đồng có một vùng đất dự trữ

F
dt
=
α
Q
q
dt
=
α
F
td
q
o
q
dt


Với:
+ (
q
o
q
dt
= 0.3-0.5)
+

α
: hệ số kể đến việc lượng nước thải ở khu vực dự trữ luôn nhỏ hơn dự định và nó
phụ thuộc vào t
o



t < 10
o
C


α
= 0.75


t > 10oC


α
= 0.5

Tổng diện tích của cánh đồng

F = F
dt
+ F
td
+ K(F
dt

+ F
td
)
Với:
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 98
+ K(F
dt
+ F
td
): phần công trình phụ, bờ chắn, kênh mương)
+ K = (0.15-0.25), thường K = 0.25

Vận tốc tưới:
+ h = 1.0 m

v = 0.15-0.85m/s
+ h ≠ 1.0 m

v = v
o
h
0.2



h: chiều sâu TB của dòng chảy (m).


v

o
: vận tốc khi chiều sâu dòng chảy h = 1m.

Độ dốc: I = 0.001-0.0005

Lưu lượng tính toán cho mạng lưới ô:

q =
F
td
.m
t
=
mF
td
.1000
t.3600
(l/s)

Với:
+ m: T/C tưới cho loại cây chủ yếu
+ t: t/g tưới

Lưu lượng nước tính toán tiêu nước:

q
t
=
α
q

o
T
t
(m
3
/ha.ng.đ)

Với:
+ q
o
: T/C tưới (m
3
/ha.ng.đ)
+ T: t/g giữa các lần tưới trong ngày (h).
+ t: t/g tiêu nước (0.4-0.5)T

Vì nước không đồng đều nên nhân thêm hệ số n (=1.5):
q
mt
= q
t
.n.
1000
86400
(l/s.ha)
(modun dòng chảy tiêu nước)

Lưu lượng tính cho 1 ống:
q
1

= F
1
. q
m
.t (F
1
: diện tích phục vụ)
F
1
=
bl
10000
(ha)

Với:
+ b: khoảng cách giữa các ống tiêu nước.
+ l: chiều dài ống tiêu.
l = 629(H-h)
2
k
p


Với:
+ H: chiều sâu chân cống
+ h: chiều sâu của lớp đất cần tiêu nước
+ k: hệ số thấm

Loại đất
Kích thước hạt đất

(mm)
Hệ số thấm (cm/s)

Cát 1.22-0.12 1-0.01
A cát 0.12-0.076 0.01-0.004
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 99
A sét 0.076-0.038 0.004-0.001
Sét thấm nước 0.038 0.001

+ P: chiều cao lớp nước tiêu đi trong ngày

4.1.2. Cánh đồng tưới nông nghiệp:
Từ lâu người ta cũng đã nghĩ đến việc sử dụng nước thải như nguồn phân bón để tưới lên các
cánh đồng nông nghiệp ở những vùng ngoại ô.
Theo chế độ nước tưới người ta chia thành 2 loại:
-

Thu nhận nước thải quanh năm
-

Thu nước thải theo mùa
Khi thu hoạch, gieo hạt hoặc về mùa mưa người ta lại giữ trữ nước thải trong các đầm hồ (hồ
nuôi cá, hồ sinh học, hồ điều hòa,…) hoặc xả ra cánh đồng cỏ, cánh đồng trồng cây ưa nước
hay hay vào vùng dự trữ.
Chọn loại cánh đồng nào là tùy thuộc vào đặc điểm thoát nước của vùng và loại cây trồng
hiện có
Trước khi đưa vào cánh đồng , nước th
ải phải được xử lý sơ bộ qua song chắn rác, bể lắng cát
hoặc bể lắng. Tiêu chuẩn tưới lấy thấp hơn cánh đồng công cộng và có ý kiến chuyên gia

nông nghiệp.
b

4.1.3. Hồ sinh học:
Cấu tạo: Hồ sinh vật là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ oxy hóa,
hồ ổn định nước thải,… Trong hồ sinh vật diễn ra quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ
nhờ các loài vi khuẩn, tảo và các loại thủy sinh vật khác.














Nguyên tắc hoạt động: Vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp
cũng như oxy hóa từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO
2
,
photphat và nitrat amon sinh ra từ sự phân hủy, oxy hóa các chất hữu cơ bởi vi sinh vật. Để hồ
hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu. Nhiệt độ không được thấp
h
H
h

o
b
P =
αq
o
T
t.1000

Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 100
hơn 6
0
C. Theo quá trình sinh hóa, người ta chia hồ sinh vật ra các loại:hồ hiếu khí, hồ kỵ khí
và hồ tùy nghi.

Hồ sinh học dùng xử lý nước thải bằng sinh học chủ yếu dựa vào quá trình làm sạch
của hồ.

Ngoài việc xử lý nước thải còn có nhiệm vụ:
+ Nuôi trồng thuỷ sản.
+ Nguồn nước để tưới cho cây trồng.
+ Điều hoà dòng chảy.

Có các loại sau đây:
+ Hồ kỵ khí.
+ Hồ kỵ hiếu khí
+ Hồ hiếu khí.
4.1.3.1_ Hồ kỵ khí
a/ Đặc điểm
o

Dùng để lắng và phân huỷ cặn lắng bằng PP sinh học tự nhiên dựa trên sự phân
giải của VSV kỵ khí.
o
Chuyên dùng xử lý nước thải CN nhiễm bẩn.
o
Khoảng cách vệ sinh (cách XN thực phẩm): 1.5-2 km.
o
Chiều sâu: h = 2.4-3.6.m
b/ Tính toán:
chủ yếu là theo kinh nghiệm

o
Skỵ khí = (10-20%) Skỵ hịếu khí
o
t/g lưu
+ Mùa hè: 1.5 ngày
+ Mùa đông: > 5 ngày
o
E% BOD
+ Mùa hè: 65-80%
+ Mùa đông: 45-65%
c/ Lưu ý
o
Hồ có 2 ngăn để dự phòng (tháo bùn, …)
o
Cửa cho nước thải vào phải đặt chìm
o
S < 0.5 ha: 1 miệng xả
o
S > 0.5 ha: bổ sung thêm

o
Cửa lấy nước thiết kế giống thu nước bề mặt.
4.1.3.2_ Hồ kỵ hiếu khí: thường gặp

Trong hồ xảy ra 2 quá trình song song
+ Oxy hoá hiếu khí.
+ Phân hủy metan cặn lắng.

Có 3 lớp:
+ Hiếu khí
+ Trung gian
+ Kỵ khí

Nguồn oxy cấp chủ yếu là do quá trình quang hợp rong tảo.

Quá trình kỵ khí ở đáy phụ thuộc vào to.

Chiều sâu của hồ kỵ hiếu khí: 0.9-1.5 m.


TÍNH TOÁN
1/ Chiều sâu của hồ: 0.9-1.5 m
2/ Tỷ lệ chiều dài và rộng:
D
R
= (
1
1
:
2

1
)
3/ Vùng có gió:

S rộng ; Vùng ít gió:

Hồ có nhiều ngăn
4/ Nếu đáy dễ thấm

phủ lớp đất sét S = 15 cm
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 101
Mực nước Hố
Ống dẫn
nước
Ống dẫn
nước
Ong dẫn nước ra
Mực nước Hố
1
Tấm ngăn nổi
5/ Bờ hồ có mái dốc:
+ Trong (1:1 – 1.5:1)
+ Ngoài (2:1 – 2.5:1)
6/ Nên trồng cỏ dọc hồ (cách mặt taly và đáy 30 cm phải gia cố bê tông).
7/ Cấu tạo cửa vào và cửa ra:

8/ Hiệu quả xử lý
E =
L
t
L
a
=

1
1 + k
t
t


Với:
+ L
a
: BOD
5
nước thải (mg/l)
+ Lt: BOD
5
đã xử lý
+ t: t/g lưu nước thải
+ k
t
: Hệ số phụ thuộc vào t
o

k
t
=k
20 .
C
(T - 20)




k
20
= (0.5-1): nước thải sinh hoạt

k
20
= (0.3-2.5): nước thải CN

C = (1.035-1.074): hồ tự nhiên

C = (1.045): tiếp khí nhân tạo

T: nhiệt độ hồ (
o
C)
9/ Thời gian lưu nước:

t =
L
a
- L
t
k
t
.L
t

Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 102
10/ Tải lượng BOD5: BOD

5
= 11.2(1.054)
(1.8T + 32)

4.1.3.3. Hồ hiếu khí:
Oxy hoá các chất HC nhờ VSV hiếu khí. Có 2 loại:
a/ Hồ làm thoáng tự nhiên
: cấp oxy chủ yếu do khuyếch tán không khí qua mặt nước và
quang hợp của các thực vật.

Chiều sâu của hồ: 30-50 cm.

Tải trọng BOD: 250-300 kg/ha.ngày.

t/g lưu nước: 3-12 ngày.

Diện tích hồ lớn.
b/ Hồ làm thoáng nhân tạo: cấp oxy bằng khí nén, máy khuấy, …

Chiều sâu: h = 2-4.5 m.

Tải trọng BOD: 400 kg/ha.ngày.

Thời gian lưu: 1-3 ngày.

Tuy nhiên hoạt động như hồ kỵ hiếu khí.

Ví dụ áp dụng: Tính hồ sinh học cho công trình xử lý nước thải khu đô thị với các số liệu cho sau
đây:

 Các số liệu đầu vào để tính toán:
 Lưu lượng trung bình của nước thải trong ngày đêm: Q = 2988,6 m
3
/ngđ;
 Hàm lượng chất lơ lửng: 52,5 mg/L;
 Hàm lượng NOS
20
sau xử lý: 140 mg/L;
 Nhiệt độ của nước thải: 25
0
C.
 Số liệu đầu ra cần đạt:
 Hàm lượng chất lơ lửng
25≤
mg/L
 Hàm lượng NOS
20

70≤
mg/L
Chọn hồ sinh học hiếu khí hai bậc với làm thoáng tự nhiên để tính toán thiết kế. Phương pháp tính
toán dựa theo TCXD-51-84, phụ lục E, mục 6.
a. Tính toán hồ sinh học bậc I:
Giả sử rằng hiệu quả xử lý nước thải ở hồ sinh vật bậc I đạt 30%. Như vậy, hàm lượng NOS
20
của
nước thải ra khỏi hồ bậc I sẽ là 140 x 70% = 98 mg/L. Thời gian lưu nước tại hồ bậc I được tính theo
công thức:
5,3
98

140
lg
1258,035,0
1
lg
1
11
1
=
×
==
t
a
L
L
K
t
α
ngày đêm
Trong đó:
1
α
: Hệ số sử dụng thể tích hồ: chọn tỉ lệ B:L = 1:1 - 1:3,
1
α
= 0,35;
K
1
: Hằng số nhiệt độ, ứng với nhiệt độ nước thải ở hồ bậc I là 25
0

C, ta có:
( )
1258,0047,11,0
2025
1
=×=
−
K
;
L
a
: Hàm lượng NOS
20
dẫn vào hồ bậc I;
L
t
: Hàm lượng NOS
20
từ hồ bậc I dẫn vào hồ bậc II.
 Thể tích hồ bậc I được tính theo công thức:
104605,36,2988
11
≈×=×= tQW
tb
ngd
m
3

 Diện tích mặt thoáng của hồ bậc I được tính theo công thức:
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn

Trang 103
( )
()
( )
()
74279
5,4558,89,0
9814058,86,2988
0
1
≈
×−×
−××
=
×−×
−××
=
rp
tap
tb
ngd
TCCa
LLCQ
F
m
2

Trong đó:
C
p

: Lượng oxy hòa tan tương ứng với nhiệt độ của nước trong hồ, lấy C
p
= 8,58 mg/L;
C
0
: Hàm lượng oxy hòa tan trong nước ra khỏi hồ, lấy = 5 - 6 mg/L;
L
a
: Hàm lượng NOS
20
dẫn vào hồ bậc I;
L
t
: Hàm lượng NOS
20
từ hồ bậc I dẫn vào hồ bậc II;
T
r
: Độ hòa tan tự nhiên của không khí vào nước ứng với độ thiếu hụt oxy bằng 1, lấy
bằng 4 - 6 g/m
3
.ngđ, chọn T
r
= 4,5 g/m
3
.ngđ;
a : Hệ số đặc trưng tính chất bề mặt của hồ:
Khi bờ hồ khúc khuỷu, a = 0,5 - 0,6;
Khi bờ hồ bình thường, a = 0,8 - 0,9, lấy a = 0,9.
 Chọn thiết kế hồ sinh học bậc I gồm 4 đơn nguyên, ta tính được kích thước mỗi hồ sinh học

bậc I trên mặt bằng được chọn như sau:
mmBL 12515018570
4
74279
11
×=≈=×

 Chiều sâu lớp nước của hồ sinh vật bậc I:
56,0
18570
10460
1
1
1
===
F
W
H
m
b. Tính toán hồ sinh học bậc II:
 Thời gian lưu nước tại hồ bậc I được tính theo công thức:
6,1
70
98
lg
1148,08,0
1
lg
1
22

2
=
×
==
r
t
L
L
K
t
α
ngày đêm
Trong đó:
2
α
: Hệ số sử dụng thể tích hồ,
2
α
= 0,8 ứng với tỉ lệ B : L đến 1 : 30;
K
2
: Hằng số nhiệt độ, ứng với nhiệt độ nước thải ở hồ bậc II là 23
0
C, ta có:
( )
1148,0047,11,0
2023
2
=×=
−

K
;
L
t
: Hàm lượng NOS
20
dẫn vào hồ bậc II;
L
r
: Hàm lượng NOS
20
cần đạt sau xử lý.
 Thể tích hồ bậc II được tính theo công thức:
47556,16,2988
22
≈×=×= tQW
tb
ngd
m
3

 Diện tích mặt thoáng của hồ bậc I được tính theo công thức:
( )
()
( )
()
49520
5,4558,89,0
709858,86,2988
0

2
≈
×−×
−××
=
×−×
−××
=
rp
rtp
tb
ngd
TCCa
LLCQ
F
m
2

 Chọn thiết kế hồ sinh học bậc II gồm 2 đơn nguyên, ta tính được kích thước mỗi hồ sinh học
bậc II trên mặt bằng được chọn như sau:
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 104
mmBL 15516024760
2
49520
22
×=≈=×

 Chiều sâu lớp nước của hồ sinh vật bậc II:
2,0

24760
4755
2
2
2
≈==
F
W
H
m

4.2. CƠNG TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC NHÂN TẠO
4.2.1. Bể lọc sinh học (Bể Biophin)( có lớp vật liệu khơng ngập nước)


Cấu tạo: có vật liệu tiếp xúc khơng ngập nước.
-

Các lớp vật liệu có độ rỗng và diện tích lớn nhất (nếu có thể).
-

Nước thải được phân phối đều.
-

Nước thải sau khi tiếp xúc VL tạo thành các hạt nhỏ chảy thành màng nhỏ luồng
qua khe hở VL lọc.
-

Ở bề mặt VL lọc và các khe hở giữa chúng các cặn bẩn được giữ lại tạo thành
màng _ Màng sinh học.
-

Lượng oxy cần thiết để cấp làm oxy hố chất bẩn đi từ đáy lên.
-

Những màng VS đã chết sẽ cùng nước thải ra khỏi bể được giữ ở bể lắng 2.


Vật liệu lọc:
-

Có diện tích bề mặt/đvị diện tích lớn
-

Than đá cục, đá cục, cuội sỏi lớn, đá ong (60-100 mm)
-

HVL = 1.5-2.5 m.
-

Nhựa đúc sẵn PVC được sử dụng rộng rãi ngày nay

HVL = 6=9 m.

Hệ thống phân phối nước:
-

Dàn ống tự động qua (bể trộn, tháp lọc).
-

Dàn ống cố định (lọc sinh học nhỏ giọt) cao tải.
SỐ BẢN VẼ : 15
THÁNG 1 2 - 2004
BẢN VẼ SỐ : 11
GVHD
SVTH
CNBM

NGUYỄN KHA TUẤN
GS TS. LÂM MINH TRIẾT
GV KS. LÂM VĨNH SƠN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
TỶ LỆ : 1:80
TRƯỜNG ĐHDL KTCN TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA MO ÂI TRƯỜNG
NGHIÊN C ỨU CA ÛI TẠO H Ệ THO ÁNG XƯ Û LÝ NƯ ỚC TH ẢI TẬP TRUNG
KHU CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM - SINGAPORE
THÁP LỌC
SINH HỌC
MẶT BẰNG
7000
CHI TIẾT ỐNG QUAY PHÂN PHỐI NƯỚC
TL 1:10
2020
150
4754
15000
19300
4753
15460
17260
600
300
CỬA NƯỚC TUẦN HOÀN LẠI
HỐ BƠM SINH HỌC
1000
50
20

100
50
4753
300
230
1500
300
750
300
150
4754
A
300
300
800
3125
300
230
300
150
750
150
750
4753
300
A - A
400
4000
300
600

350 150
1200
300
CỬA NƯỚC QUA BỂ AEROTEN
3980
200
50
ỐNG NƯỚC TUẦN HOÀN
TỪ MÁY ÉP BÙN
100
8502000
BỂ TUẦN HOÀN
1500300 300
ỐNG SỤC KHÍ
THANG THĂM
A
4753
300
230
150
300
CỘT 300*300
GIÁ ĐỢ VẬT LIỆU LỌC
CỘT 300 x 300 mm
VẬT LIỆU LỌC
DÀN PHÂN PHỐI NƯỚC
CẦU THANG
CỬA NƯỚC RA
100010001000100010001000100010001000100010001000100010001000
CÁCH SẮP XẾP VẬT LIỆU LỌC

CÁCH BỐ TRÍ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI NƯỚC
NƯỚC VÀO
1000
2000
7000
7
0
0
0
7
0
0
0
7000
30
1000
VẬT LIỆU LỌC
TỈ LỆ 1:15
500
3000
4000
CHI TIẾT 1
DÀN ỐNG PHÂN PHỐI NƯỚC Ở 4 GÓC THÁP
TỈ LỆ 1:2
100
500
3000
60
500
50

500
CHI TIẾT 1
CHI TIẾT THÁP LỌC SINH HỌC
Lọc sinh học có vật liệu khơng ngập nước
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 105
-

Khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt VL: 0.2-0.3 m.

Sàn đỡ và thu nước: có 2 nhiệm vụ:
-

Thu đều nước có các mảnh vở của màng sinh học bị tróc.
-

Phân phối đều gió vào bể lọc để duy trì MT hiếu khí trong các khe rỗng.
-

Sàn đỡ bằng bê tông và sàn nung
-

Khoảng cách từ sàn phân phối đến đáy bể thường 0.6-0.8 m, i = 1-2 %

Phân loại bể lọc sinh học:

Thông số Đơn vị đo Tải trọng thấp Tải trọng cao
Chiều cao lớp VL m 1-3 0.9-2.4 (đá)
6-8 (nhựa tấm)
Loại VL Đá cục, than cục,

đá ong, …
Đá cục, than, đá
ong, nhựa đúc.
Tải trọng theo chất HC Kg BOD
5
/1 m
3
.ngày 0.08-0.4 0.4-1.6
Tải trọng thuỷ lực theo diện
tích bề mặt
m
3
/m
2
.ngày 1-4.1 4.1-40.7
Hiệu quả BOD % 80-90 65-85



TÍNH TOÁN
1/ Hiệu quả khử BOD:
E = (%)

Với:
+ W: tải trọng BOD của bể lọc (kg/ngày)
W = Q (S
o
– S) (S: 14 - 15 mg/l)
+ V: thể tích VL lọc
V

1
=
S
o
- S
CO
: thể tích / 1m
3
nước



6 < t
kk
< 10
o
C: CO = 250


t
kk
> 10
o
C: CO = 300


t
kk
≠ 10
o

C: CO = 30
t
1
10
0
C

(CO: công suất oxy hoá (g/m
3
.ng.đ) )


V = V
1
Q
+ F: thông số tuần hoàn nước
F =
1+R
(1 +
R
10
)
2

R =
Q
T
Q
: Hệ số tuần hoàn

2/ Xác định lại thể tích VL lọc theo hiệu suất E
o

E
o
=
100
1 +
0.4333
1 - E

2
W
VF

Giải PT

V
mới


4/ Diện tích bể lọc:
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 106
S =
V
H


5/ Đường kính bể lọc

D =
4S
∏


Nếu Hình chữ nhật: S = DxR
6/ Tải trọng thuỷ lực:
a =
Q + Q
T
S

7/ Tải trọng chất HC

b =
W
V
(kg BOD / 1 m
3
.ngày)

8/ Lượng khí cấp:
W
KK
=
f
21


Với:

+ f: lượng BOD
20
nước thải
+ 21: tỷ lệ oxy không khí


Các công thức tính tải trọng trên áp dụng tính bể lọc sinh học là đá cục, sỏi, (60-100
mm); HVL = 0.9-2.5 m.


Đối với bể lọc sinh học có lớp vật liệu là các tấm nhựa gấp nếp, … HVL = 4-9 m: tháp
sinh học.
1/ Tải trọng:

Co = P.H.K
T
/η (g BOD
5
/ m
2
.ngày)
Với:
+ H: chiều cao vật liệu lọc
+ P: độ rỗng lớp VL (%).
+ K
T
: hằng số nhiệt độ (
o
C)
K

T
= K
20
. 1,047
T – 20
= 0,2 . 1,047
T – 20

+ η: phụ thuộc BOD
5
đầu ra.

S (mg/l) 10 15 20 25 30 35 40 45
η
3.3 2.6 2.25 2 1.75 1.6 1.45 1.3

2/ Tải trọng thuỷ lực tính bằng (m
3
NT/m
3
TTVL lọc)
q
o
= Co . F
a
/S
o

Với:
+ F

a
: diện tích bề mặt VL lọc trên 1 đơn vị VL lọc (m
2
/m
3
)
+ S
o
: BOD
5
vào
4/ Thể tích VL lọch

W =
Q
q
o

Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 107

10.2.2._ Bể lọc sinh học có lớp VL ngập trong nước thải



Trong lớp VL lọc BOD bị khử và chuyển hố NH
4
+


NO
3
-



Khi tổn thất trong lớp VL lọc = 0,5 m

đóng van và xả cặn (30-40 giây)


Cường độ rửa lọc: 12-14 l/s.m2

TÍNH TỐN
+ BOD
5
≤ 500
+ Tốc độ lọc ≤ 3m/h.
+ d
hạt
= 2-5 mm.
+ Hiệu quả lọc:
K =
S
o

S
= 10
αF+β

Với:
- F: chuẩn số : F = H.B
0,6
.K
T
/q
0,4

Trong đó
:
NH
3
+ CO
2
+ H
2
O
BOD + NH
3
+ O
2
Tế bào VS (C
5
H
7
NO

2
) + O
2
+ H
2
O
O
2

+ O
2
NO
2
-

+ O
2
NO
3
-

CHI TIẾT BỂ LỌC SINH HỌC
SỐ BẢN VẼ: 11
TỶ LỆ 1:1
12 / 2007
BẢN VẼ SỐ: 08
CHI TIẾT BỂ LỌC SINH HỌC
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT - CÔNG N GHỆ
KHOA MÔI TRƯỜNG - CNSH
Th.s. LÂM VĨNH SƠN

NGUYỄN CÔNG HANH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NÙC THẢI SINH HOẠT
KHU DÂN CƯ TÂN QUY ĐÔNG-QUẬN 7
SVTH
GVHD
CHI TIẾT 2
ỐNG DẪN NƯỚC THẢI RA
Ø
250
CHI TIẾT 2 (TỶ LỆ 20/1)
ĐĨA SỤC KHÍ
CHI TIẾT 1 (TỶ LỆ 20/1)
CHÂN ĐẾ ĐỢ ỐNG DẪN KHÍ
CHI TIẾT 1
MÁNG CHẢY TRÀN
ỐNG DẪN NƯỚC THẢI VÀO Þ90
ỐNG DẪN NƯỚC THẢI VÀO Þ90
ỐNG DẪN KHÍ NHÁNH Þ60
VẬT LIỆU BÁM DÍNH
CHI TIẾT BÓ VẬT LIỆU BÁM DÍNH
(ỐNG PVC RUỘT GÀ Þ34)
ỐNG PHÂN PHỐI NƯỚC THẢI ĐỤC LỖ Þ42
CHI TIẾT 3
CHI TIẾT 3
(ỐNG PHÂN PHỐI NƯỚC Þ42 ĐỤC LỖ)
M
ẶT CẮT A-A
MẶT CẮT B-
B

M
ẶT BẰNG
±0.00
±0.00
±0.00
CẦU THANG
LAN CAN
B
A
A
B
ỐNG DẪN NƯỚC THẢI RA
Ø
250
S
O Ð? KHƠNG GIAN M? NG LU? I PHÂN PH? I KHÍ
2000
VẬT LIỆU BÁM DÍNH
ỐNG DẪN KHÍ CHÍNH Þ168
200
200
6000
200
200
Þ42
D20
1000 1000 1000
500
3000
2200

200
1000 1000 1000
1000 1000 1000 1000
R60
200
200
200
2000
3000
500
200
200
200
500 1000 500500 1000 500 500 1000 500
200
200200
200
31000
300
20 60 20
Lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước nước
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 108


K
T
= 0,2 x 1,047
T –20



T (
o
C): nhiệt độ nước thải


H: chiều cao lớp VL lọc


B: lưu lượng đơn vị của KK: 8 –12 (m
3
KK / 1 m
3
nước thải)
-

q: tải trọng thuỷ lực (20-80 m
3
/m
2
.ng).
-

α, β: phụ thuộc vào q
đvị
của KK, vào F

B F
α β

8
≤ 0.662
≤ 0.662
1.51
0.47
0
0.69
10
≤ 0.85
≤ 0.85
1.2
0.4
0.13
0.83
12
≤ 1.06
≤ 1.06
1.1
0.2
0.19
1.15

Bài tập áp dụng 1. Tính toán bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập nước
- BOD
5
= 190 mg/l
- Tốc độ lọc ≤ 3m/h.
- d
hạt
= 2-5 mm.

- Hiệu quả lọc:
K =
S
o
S
= 10
αF+β
Trong đó: S
o
: Nồng độ BOD
5
đầu vào bể lọc sinh học, S
o
= 190 mg/l
S

: Nồng độ BOD
5
đầu ra bể lọc sinh học
F : Chuẩn số : F =
4.0
6.0
q
KBH
vl
××
=
4.0
6.0
50

251.0102 ××
= 0.418
K
T
= 0.2 x 1.047
T –20
= 0.2 x 1.047
(25 - 20)
= 0.251
T (
o
C): Nhiệt độ nước thải, T = 25
o
C
H
vl
: Chiều cao lớp vật liệu lọc, H
vl
= 1.5 - 2m, Chọn H
vl
= 2m
B: Lưu lượng đơn vị của không khí: 8 – 12 (m
3
không khí /m
3
nước thải). Chọn B = 10 (m
3

không khí /m
3

nước thải)
q: Tải trọng thuỷ lực (20-80 m
3
/m
2
.ng), chọn q = 50 (m
3
/m
2
.ng)
α, β: Phụ thuộc vào q
đơnvị
của không khí và chuẩn số F. Chọn α = 1.51, β = 0
B F
α β
8
≤ 0.662
≤ 0.662
1.51
0.47
0
0.69
10
≤ 0.85
≤ 0.85
1.2
0.4
0.13
0.83
12

≤ 1.06
≤ 1.06
1.1
0.2
0.19
1.15

βα
+
=
F
S
S
10
0

=> S =
βα
+F
S
10
0
=
662.051.1
10
190
×
= 19 mg/l
- Thể tích bể lọc sinh học:
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn

Trang 109
()
NO
QSS
W
Ngày
TB
×−
=
0

Trong đó: S
o
: Nồng độ BOD
5
đầu vào bể lọc sinh học, S
o
= 190 mg/l
S

: Nồng độ BOD
5
đầu ra bể lọc sinh học, S = 13.45 mg/l
Ngày
TB
Q
: Lưu lượng trung bình ngày đêm,
Ngày
TB
Q

= 1200 m
3
/ngàyđêm
NO : Năng lực oxy hóa của bể lọc, NO = 550 gO
2
/m
3
.ngàyđêm (Xử lý nước thải đô thị và công
nghiệp – Lâm Minh Triết)
()
550
120019190 ×−
=
W
= 373 m
3
- Diện tích hữu ích của bể lọc sinh học:
nH
W
F
vl
×
=

Trong đó: n : So ngăn của bể lọc sinh học. Chọn n = 1
12
373
×
=
F

= 186.5 m
2

Chọn chiều dài của bể D = 31m, chiều rộng R = 6m
- Chiều cao phần đáy h
1
= 0.5 m
- Chiều cao lớp vật liệu H
vl
= 2 m
- Chiều cao dành cho vật liệu dãn nở h
2
= 1 m
- Chiều cao phần chứa nước rửa h
3
= 1 m
- Chiều cao bảo vệ h
bv
= 0.5 m
Tổng chiều cao bể lọc: H = H
vl
+ h
1
+ h
2
+ h
3
+ h
bv
= 2 + 0.5 + 1 + 1 + 0.5 = 5 m

* Lượng khí cần thiết
- Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể điều hòa:
h
k
QBL
max
×=

Trong đó: B: Lưu lượng đơn vị của không khí: 8 –12 (m
3
không khí /m
3
nước thải). Chọn B = 10 (m
3

không khí /m
3
nước thải)
h
Q
max
: Lưu lượng giờ lớn nhất,
h
Q
max
= 83 m
3
/h
8310
×=

k
L
= 830 m
3
/h
Chọn hệ thống cung cấp khí bằng ống thép, phân phối khí bằng đĩa sục khí, được phân bố dọc theo
chiều dài bể cách nhau 1m. Như vậy có tất cả 30 ống.
- Lưu lượng khí trong mỗi ống:
q
ống
=
10
830
10
=
khí
L
= 83 m
3
/h
Trong đó: Vận tốc khí trong ống 10 – 15 m/s. Chọn v
ống
= 10 m/s
- Đường kính ống chính:
360010
8304
3600
4
××
×

=
××
×
=
ππ
ông
khí
ông
v
L
D
= 0.171 m = 171 mm
Chọn ống chính D
ống
=
φ
168 mm.
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 110
- Đường kính ống nhánh:
360010
834
3600
4
××
×
=
××
×
=

ππ
ông
ông
ông
v
q
d
= 0.54 m = 54 mm
Chọn ống phân phối khí có d
ống
=
φ
60 mm.
- Chọn dạng đĩa xốp: Đường kính : d = 300 mm
Diện tích bề mặt : f = 0.07 m
2

Cường độ khí 200 l/phút.đĩa = 3.33 l/s
- Số lượng đĩa phân phối trong bể :
Đ =
33.3
k
L
=
360033.3
1000830
×
×
= 69.23
=> Số lượng đĩa: chọn Đ = 90 đĩa

- Bố trí hệ thống sục khí: Chiều rộng :B = 6 m
Chiều dài : D = 31 m
Số lượng đĩa 90 đĩa chia làm 30 hàng, mỗi hàng 3 điã được phân bố đều cách mặt sàn của bể 1x2 m,
cách mặt sàn 0.2 m
- Xác định công suất thổi khí:
( )
n
Lp
W
khí
×
×−×
=
102
134400
29.0

Trong đó: L
khí
: Lưu lượng khí cần cung cấp. L
khí
= 0.23 (m
3
/s)
n: Hiệu suất máy bơm: Chọn n = 75%
p: Ap lực của không khí nén
33.10
4.533.10
33.10
33.10

+
=
+
=
d
H
p
= 1.52 (atm)
Trong đó: H
d
= h
d
+ h
c
+ h
f
+ H
h
d
: Tổn thất do ma sát
h
c
: Tổn thất cục bộ ống h
d
+ h
c

≤
0.4
⇒

Chọn h
d
+ h
c
= 0.4
h
f
: Tổn thất qua thiết bị phân phối khí. h
f

≤
0.5
⇒
Chọn h
f
= 0.5
H: Chiều cao hữu ích của bể, H = 4.5 m

⇒
H
d
= 0.4 + 0.5 + 4.5 = 5.4 m
Vậy công suất thổi khí là:
()
75.0102
23.0152.134400
29.0
×
×−×
=W

= 13.35 (KW/h)
- Công suất thực của máy thổi khí:
N
tt
= 1.2 x W = 1.2 x 13.35 = 16 KW/h
Vậy chọn 2 máy thổi khí có công suất 18 KW / h. Hai máy chạy luân phiên nhau cung cấp khí cho 2
bể điều hòa và bể lọc sinh học
Tóm tắt kích thước bể lọc sinh học:
Ký hiệu Kích thước
D x R x (H + h
bv
) 31m x 6m x (4.5m + 0.5)

Công suất máy sục khí(W) 13.35 KW/h
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 111
Bài tập ví dụ áp dụng 2. Tính bể lọc sinh học nhỏ giọt
 Tính toán theo tải trọng thủy lực:
 Xác định hệ số K:
3,16
120
3,1956
===
t
a
L
L
K

Trong đó:

L
a
: Lượng NOS
20
trước khi đưa vào bể Biophin;
L
t
: Lượng NOS
20
cần đạt sau xử lý tại bể.
Chọn tải trọng thủy lực q
0
= 20 m
3
/m
2
.ngđ
Với lý do:
Không tuần hoàn nước thải;
Lượng không khí cấp vào nhỏ;
Chiều cao công trình nhỏ;
Diện tích công trình nhỏ.
Ta chọn các số liệu như sau:
 B = 8 m
3
/m
2
.ngđ
 H = 3,5 m
Với lưu lượng không khí đưa vào bể B = 8 m

3
/m
2
nước thải
Khi chiều cao công tác bể: H = 3,5 m; (tra bảng 7.5 Giáo trình xử lý nước thải ĐHXD, 1975) ta có hệ số K
1

= 18,05 > K = 16,3 nên không cần tuần hoàn nước thải.
 Diện tích bể Biophin:
43,149
20
6,2988
0
===
q
Q
F
tb
ngd
m
2

Trong đó:
tb
ngd
Q
: Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm;
q
0
: Tải trọng thủy lực.

 Thể tích của bể:
5235,343,149 ≈×=×= HFW
m
3

Chọn số bể n = 4
 Diện tích mặt bằng một bể:
36,37
4
43,149
4
===
F
f
m
2

 Đường kính bể:
9,6
14,3
36,3744
=
×
==
π
f
D
m
 Chiều cao xây dựng bể Biophin:
05,65,025,014,05,3

54321
=++++=+++++= hhhhhHH
ctxd
m
Trong đó:
H
ct
: Chiều sâu của lớp vật liệu lọc, H
ct
= 3,5 m;
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 112
h
1
: Chiều sâu từ mặt nước trong bể đến lớp vật liệu lọc, h
1
= 0,4 m;
h
2
: Chiều sâu không gian giữ sàn để vật liệu lọc và nền, h
2
= 1 m;
h
3
: Độ sâu của máng thu nước chính, h
3
= 0,25 m;
h
4
: Độ sâu của phần móng, h

4
= 0,5 m;
h
5
: Chiều cao bảo vệ (từ mặt nước đến thành bể), h
5
= 0,5 m.
Cấu tạo của lớp vật liệu lọc gồm:
Sỏi với cỡ đường kính hạt là 5 mm;
Lớp lát sàn đỡ vật liệu lọc 0,2 m;
Dùng sỏi với cỡ đường kính
≥
6 - 10 mm.
 Tính toán hệ thống tưới phản lực:

Bể Biophin thiết kế dạng hình tròn, phân phối nước bằng hệ thống tưới phản lực với các cánh tưới đặt cách
lớp vật liệu lọc 0,2 m.
 Lưu lượng tính toán nước thải trên 1 bể Biophin cao tải:
86,16
4
45,67
.max
===
n
Q
q
s
L/s
 Đường kính hệ thống tưới:
7,62,09,62,0 =−=−=

bt
DD
m
Trong đó: 0,2 là khoảng cách giữa đầu ống tưới tới thành bể
 Chọn 4 ống phân phối trong hệ thống tưới đường kính mỗi ống tưới được xác định theo công thức:
16,0
8,014,34
067,04
..4
.4
=
××
×
==
νπ
q
D
m, chọn D = 200 mm
Trong đó:
v : Vận tốc chuyển động của nước trong ống; v
≤
1 m/s, chọn v = 0,8 m/s.
 Số lỗ trên mỗi ống tưới:
42
6700
80
11
1
80
11

1
22
≈
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−−
=
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−−
=
t
D
m
lỗ
 Khoảng cách từ mỗi lỗ đến trục ống đứng là:
m
i
D
r
t
i

×=
2

Trong đó: i là số thứ tự của lỗ kể từ trục cách tưới:
517
42
1
2
6700
≈×=
i
r
mm
731
42
2
2
6700
≈×=
i
r
mm
 Số vòng quay của hệ thống trong:
62,3215,4
67001242
108,34108,34
2
6
0
2

1
6
=
××
×
=
××
×
= q
Ddm
n
t
vòng/phút
Trong đó:
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 113
d
1
: Đường kính lỗ trên ống tưới d = 12 mm (theo Điều 6.14-20 TCXD-51-84);
q
0
: Lưu lượng mỗi ống tưới, q
0
=
215,4
4
86,16
=
L/s
 Áp lực cần thiết của hệ thống tưới:

⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+−=
324
0
6
24
1
6
2
0
10.
.294
10.81
.
10.256
K
D
dmd
qh
t

13,240
10.300

6700294
200
10.81
4212
10.256
215,4
34
6
24
6
2
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
×
+−
×
=
h
mm = 0,24 m
Trong đó:
k : Môđun lưu lượng lấy theo bảng: k = 300 (Tra bảng 7.5, Giáo trình xử lý nước thải ĐHXD,
1974)
Ta có h= 0,24 m > 0,2 m

⇒
thỏa mãn áp lực yêu cầu để hệ thống tưới phản lực hoạt động được.

4.2.2. Bể Aerotank
4.2.2.1- Động học của qúa trình xử lý sinh học
Để quá trình xử lý bằng PP sinh học xảy ra tốt thì cần thiết phải tạo điều kiện pH, nhiệt độ,
…. Lúc đó quá trình xử lý sẽ xảy ra.:
a/ Tăng trưởng TB: Tốc độ tăng trưởng có thể biểu diễn
r
t
= μ.X =
d
x
d
t
= μ.x (1)
Với
:
+ r
t
: tốc độ tăng trưởng của VK.(g/m
3
.s)
+ μ: tốc độ tăng trưởng riêng 1/s.
+ X: nồng độ bùn hoạt tính (g/m
3
)
b/ Chất nền- giới hạn tăng trưởng
Trong quá trình sinh trưởng chất nền (BOD) cấp liên tục


quá trình tăng trưởng tuân theo
định luật:
μ = μ
m

S
K
s
+ S
(2)
Với
:
+ μ
m
: tốc độ tăng trưởng riêng max.
+ S: nồng độ chất nền trong nước thải ở thời điểm tăng trưởng bị hạn chế (lúc số
lượng chất nền chỉ có giới hạn).(nồng độ còn lại trong nước thải)
+ K
s
: hằng số bán tốc độ (nói lên sự ảnh hưởng của nồng độ chất nền ở thời điểm:
μ =
μ
max
2

Từ (1) và (2)

r
t
=

μ
m
.X.S
K
s
+ S
(3)
c/ Sự tăng trưởng TB và sử dụng chất nền






Ch
ấ
t n
ề
n
Các TB mới
H
ấ
p th
ụ
ch
ấ
t n
ề
n
Chất VC và HC ổn định

Oxy hoá
Ti
ế
p t
ụ
c
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 114



Quan hệ giữa tốc độ tăng trưởng và lượng chất nền được sử dụng:
r
t
= -Y.r
d
(4)

Với
:
+ r
d
: tốc độ sử dụng chất nền (g/m
3
.s).
+ Y: hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại (mg/mg).

Từ (3) và (4)



r
d
=
μ
m
.X.S
Y(K
s
+ S)
=
K.X.S
K
s
+ S
(Đặt K =
μ
m
Y
) (5)
d/ Ảnh hưởng hô hấp nội bào
Sự giảm khối lượng của các TBào do chết và tăng trưởng chậm tỷ lệ với lượng vi sinh có
trong nước thải và gọi là phân huỷ nội bào (endogenous decay).
r
d
= -K
d
.X
Với:
+ r
d

: (do phân hủy nội bào) sử dụng chất nền.
+ K
d
:hệ số phân huỷ nội bào
+ X: nồng độ bùn hoạt tính.

Do đó, tốc độ tăng trưởng thực:
r
t
’ =
μ
m
.X.S
K
s
+ S
- K
d
.X = (
μ
m
.S
K
s
+ S
- K
d
).X

Hay r

t
’= -Yr
d
– K
d
.X

Tốc độ tăng trưởng riêng thực:
μ’ = μ
m
.
S
K
s
+ S
- K
d

- Tốc độ tăng sinh khối (bùn hoạt tính):
y
b
=
r
t
'
r
d


4.2.2.2- Nguyên lý làm việc của bể Aerotank


Bể A được đưa ra và nghiên cứu rất lâu (từ 1887-1914 áp dụng).

Bể A là công trình XL sinh học sử dụng bùn hoạt tính (đó là loại bùn xốp chứa nhiều
VS có khả năng oxy hoá các chất hữu cơ).

Thực chất quá trình xử lý nước thải bằng bể A vẫn qua 3 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: Tốc độ xoxy hoá xác định bằng tốc độ tiêu thụ oxy.
+ Giai đoạn 2: Bùn hoạt tính khôi phục khả năng oxy hoá, đồng thời oxy hoá tiếp
những chất HC chậm oxy hoá.
+ Giai đoạn 3: Giai đoạn nitơ hoá và các muối amôn.

Khi sử dụng bể A phải có hệ thống cấp khí (hình vẽ theo tài liệu).
4.2.2.3- Phân loại bể Aerotant
a/ Theo nguyên lý làm việc

Bể A thông thường: công suất lớn
+ Bể A xử lý sinh hoá không hoàn toàn (BOD
20 ra
~ 60-80 mg/l)
+ Bể A xử lý sinh hoá hoàn toàn (BOD
20 ra
~ 15-20).
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 115

Bể A sức chứa cao: BOD
20
> 500 mg/l.
b/ Phân loại theo sơ đồ công nghệ


A 1 bậc

A

2 bậc
c/ Cấu trúc dòng chảy

A đẩy


A trộn


A kiểu hỗn hợp.


d/ Theo PP làm thoáng

Bằng khí nén

Khuấy cơ học

Thoáng kết hợp

Quạt gió
4.2.2.4- Các dạng sơ đồ bể A


Sơ đồ 1 (áp dụng rộng rãi)

-

A một bậc, không có ngăn phục hồi bùn
-

Thiết bị và quản lý đơn giản





A Lắng II
C
ặ
n d
ư
Bùn hoạt tính
Nước vào
Bùn hoạt tính
tuần hoàn
Không khí
Nước ra
Nứơc từ bể lắng

lần thứ nhất
Không khí
Bùn hoạt tính tuần hoàn
Nước ra khỏi bể
Bùn hoạt tính
tuần hoàn
Không khí
Nước ra
Nước từ bể lắng lần thứ nhất
Bi ging K thut x lý nc thi Thc s Lõm Vnh Sn
Trang 116
MO HèNH TH NGHIEM BUỉN H OA ẽT TN H
VI
II
IV IV
IV
III
IV
V
IV
I


S 2

S 3:








4.2.2.5- Tớnh toỏn b
a. Xỏc nh cụng thc v xỏc nh ng hc (nhc li nh hng ca phõn hu ni bo)


r
t
= -Yr
d
K
d
.X

Tc tng trng riờng thc:
=
m
.

S
K
s
+ S
- K
d



Tc tng sinh khi:
y
b
=
r
t
'
r
d

b. Lp cỏc mụ hỡnh tớnh toỏn b Aerotank, P hiu khớ
+ Mụ hỡnh mụ phng h (hỡnh v)

+ Thit lp CT tớnh toỏn cỏc thụng s ng hc

K, Ks

-

Ta cú: r
d
=

m
.X.S
Y(K
s
+ S)
=
K.X.S
K
s
+ S
(t K =

m
Y

) (theo 5)
A Lng II
Bựn d
B.htớnhh
Ngn
phc hi
A.1 Lng II (1)
X

s


c

A.2 Lng II (2)
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 117
-

Mặc khác r
d
(Tỷ lệ lượng chất nền mất trong một đơn vị thời gian : hệ số phân
hủy nội bào): r
d
=
Q
V
SSSS
T
S

−
=
−
=
Δ
Δ
00
θ
(6)
Từ 5 và 6


K.X.S
K
s
+ S
=
θ
SS −
0


Hay
SS
X
−
0
θ
=
KS

SK
s
+

Hoặc
SS
X
−
0
θ
=
KSK
K
s
11
. +

-

Vẽ đường thẳng hồi quy tuyến tính quan hệ giữa X
θ
/ (S
0
– S) và 1/S
Từ đó ta có : y= ax + b
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪

⎨
⎧
=⇒=
=⇒=
⇒
KaKa
K
K
b
K
K
b
S
S
.
11

 K
d
và Y
−

X
o
: lượng bùn hoạt tính trong nước thải.
−

S
o
: chất nền trong nước thải.

−

Q
v
: lưu lượng nước thải vào.
−

Q
T
: lưu lượng bùn.
−

X: nồng độ bùn sau khi hoà trộn.
−

S: nồng độ còn lại sau khi ra khỏi bể (nồng độ chất nền).
−

Q
r
: lượng nước sau khi ra nguồn
−

X
r
: nồng độ bùn hoạt tính trong nước đã lắng (ra khỏi bể )
−

X
T

: bùn hoạt tính lắng xuống tuần
−

θ
: thời gian lưu nước.
−

θ
c
: tuổi bùn (thời gian lưu bùn).
−

d
x
d
t
: tốc độ thay đổi nồng độ bùn hoạt tính.
−

V: thể tích bể.
−

r
t
’: tốc độ tăng trưởng thực của bùn hoạt tính trong thời gian.


Các PT cân bằng:
Lượng bùn trong bể = Lượng bùn đi vào – Lượng bùn xả ra + Lượng bùn tăng lên trong bể
sau thời gian lưu nước.



d
x
d
t
.V = Q
v
.X
o
– (Q
xả
.X
T
+ Q
r
.X
r
)

+ V(r
t
’)

Giải phương trình vi phân trên khi : X
0
= 0 , ổn định ; dx/dt = 0; r
t
’= -Yr
d

– K
d
.X


Ta được
Q
xả
.X
T
+ Q
r
.X
r
V.X
= Y
r
d
X
- K
d

(Trong đó :
X
XQXQ
rrTxa
+
: lượng bùn thực X
thực


nghĩa là
C
θ
1
=
V
X
thuc


Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 118
Do đó:
C
θ
1
= Y
r
d
X
- K
d
(*)
Mặc khác : r
d
=
Q
V
SSSS
T

S
−
=
−
=
Δ
Δ
00
θ
thế vào * ta được :

C
θ
1
=
d
K
X
SS
Y
−
−
θ
)(
0

-

Vẽ đường thẳng hồi quy tuyến tính quan hệ giữa thông số
(S

0
- S)/ (
θ
.X) và 1/
θ
c



Từ đó ta có dạng: y = ax + b



K
d
= b
Y = a

+ Thiết lập công thức tính thể tích bể Aerotank

Cách 1

Từ phương trình
C
θ
1
=
d
K
X

SS
Y −
−
θ
)(
0


Kết hợp :
θ
1
=
V
Q

Ta được :
C
θ
1
=
d
K
VX
SSYQ
−
− )(
0




V =
Q.Y.(S
o
- S)θ
c
X(1 + K
d
. θ
c
)



Cách 2


+ r
d
: Tốc độ sử dụng chất nền
r
d
= -
Q
v
V
(S
o
– S) = -
S

o
- S
θ

+ Đặt: ρ =
r
d
X
: Tốc độ sử dụng chất nền tính cho 1 đơn vị khối lượng (g) bùn hoạt
tính/đơn vị thời gian.
ρ =
r
d
X
=
Q
V

S
o
- S
X


V =
Q(S
o
- S)
ρX

Ngoài ra:


Chỉ số quan trọng: lượng chất nền/khối lượng bùn hoạt tính (
F
M
).
Với
:
+ F: food
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 119
+ M: microorganism ratio


F
M
=
S
o
θX


-

Lưu ý: khi chọn lựa các thông số cần lưu ý:


S

o

≤
100: X
≤
1500 mg/l


S
o
= 100-150: X ≤ 1000 mg/l


S
o
= 150-200: X ≤ 2800 mg/l


S
o
> 200: X = 2800-4000 mg/l


Độ tro: Z = 0,3
c. Tính toán thiết kế
+ Các thông số đầu vào
Q
NT
, S
o

, f =
BOD
5
COD
, t, S
ra
, COD
ra
, SS, X
o
, % cặn HC
(= a
), X, Z, X
tuần hoàn
, Y, θ
c

+ Xác định hiệu quả xử lý:
- Lượng cặn HC trong nước thải ra khỏi bể lắng: a.BOD
5 ra
= b.
- Lượng cặn HC theo COD:
1,42.b.(1 –z) = c
(1,42: mg O
2
sdụng/md TBào phân huỷ)
- Lượng BOD5 trong cặn ra khỏi bể: f.c = d
- Lượng BOD
5
hoà tan khỏi bể lắng: c = BOD

5 cho phép
– d


Hiệu quả xử lý theo COD:
E =
COD
vào
- (COD
ra
- c)
COD
vào



Hiệu quả xử lý theo BOD
5
:
E =
BOD
5 vào
- d
BOD
5 vào



Hiệu quả xử lý BOD toàn bộ
E =

BOD
vào
- BOD
ra
BOD
vào


+ Thể tích bể
V =
Q.Y.(S
o
- S)θ
c
X(1 + K
d
. θ
c
)
(m
3
)
+ Thời gian lưu nước
θ =
V
Q


+ Lượng bùn HC lơ lửng khi sử dụng BOD
5

:
- Tốc độ tăng trưởng của bùn:
Y
b
=
dc
xK
Y
θ
+1
(1/ngày)
- Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong ngày:
P
x
= Y
b
.Q.(S
o
- S) (kg/ngày)
- Tổng lượng cặn lưu lượng sinh ra (tổng bùn dư):
P
x1
=
P
x
1 - z

- Lượng cặn dư hằng ngày xả ra:
P
xả

= P
x1
– P
ra

(P
ra
= Q.SS
ra
.10
-3
)
- Lưu lượng xả bùn: