TÍNH TOÁN BỂ AEROTANK

Bể aerotank là công trình sinh học được áp dụng rộng rãi trong ngành xử lý nước thải hiện nay. Công tác tính toán Bể aerotank để có kích thước, thời gian lưu nước cần xử lý, hàm lượng vi sinh, nồng độ bùn cần tuần hoàn và cần xả định kỳ. Hàm lượng oxy cần cung cấp để vi sinh sử dụng đốt cháy hoàn toàn lượng chất hữu cơ có trong nước thải.

Bể Aerotank trong hệ thống xử lý nước thải là bể xử lý sinh học hiếu khí.

Nguyên lý hoạt động dựa theo phương pháp cung cấp không khí vào bể kết hợp với quá trình xáo trộn bùn để tăng cường sự tiếp xúc của vi sinh vật với chất hữu cơ, thúc đẩy quá trình phân hủy của các chất hữu cơ có trong nước thải.

Ứng dụng bể aerotank xử lý nước thải sinh hoạt, xử lý nước thải sản xuất bánh kẹo, xử lý nước thải chế biến thủy sản,  xử lý nước thải chế biến thực phẩm, xử lý nước thải y tế, xử lý nước thải công nghiệp,…

Cách Tính Toán Bể Aerotank

Hôm nay chúng tôi chia sẽ ví dụ cụ thể cách tính toán bể Aerotank của một công trình xử lý nước thải. Tính chất thành phần của nước thải sau xử lý sơ bộ đi vào bể Aerotank như sau:

Lưu lượng nước thải Q = 900 m3 / ngày đêm= 0,0104 m3/s

Nồng độ COD      = 415 mg/l

Nồng độ BOD5    = 275 mg/l

Độ màu                = 194 Pt- Co

Nồng độ Tổng N  = 3,16 mg/l

Nồng độ N_NH3  = 1,08 mg/l

Nồng độ Tổng P  = 1,34 mg/l

Nồng độ SS         = 23 mg/l

Thông Số Cần Thiết Khi Tính Toán Bể Aerotank

Khi tính toán thiết bể Aerotank cần chú ý các thông số thiết kế sau :

•  Nhiệt độ nước thải duy trì trong bể 25oC
•  Nồng độ chất rắn bay hơi hay bùn hoạt tính ( MLVSS) được duy trì trong bể là 3000 mg/l
•  Nước thải khi vào bể Aerotank có hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (bùn hoạt tính) ban đầu không đáng kể.
•  Tỷ số chất rắn lơ lửng bay hơi và chất rắn lơ lửng (MLSS) trong hỗn hợp cặn ra khỏi bể lắng là 0,7
•  Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn là 10000 mg/l
•  Thời gian lưu của bùn hoạt tính (tuổi bùn) trong bể là 10 ngày
•  Hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 là: 0,68
•  Hệ số phân huỷ nội bào Kd = 0,06 ngày-1
•  Hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại: Y = 0,46
•  Nước thải được điều chỉnh sao cho BOD5 : N : P = 100 : 5 : 1
•  Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn loại B
  + BOD5 đầu ra < 30mg/l
  + COD đầu ra < 95 mg/l
  + SS đầu ra < 30 mg/l trong đó có 65% cặn có thể phân huỷ sinh học

Đây là các thông số thường áp dụng cho tính toán bể aerotank mà Việt Thủy Sinh sử dụng. Các hệ số sẽ được điều chỉnh tùy thuộc vào thành phần nước thải cần xử lý để có kết quả phù hợp.

Công ty TNHH Việt Thủy Sinh cung cấp lắp đặt, vận hành, bảo trì hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt, xử lý nước thải y tế, xử lý nước thải công nghiệp với chi phí tối ưu, đơn giản hóa công tác vận hành bảo trì.

Xác định hiệu quả xử lý của bể aerotank 

Lượng cặn hữu cơ có trong chất rắn ra khỏi bể lắng:

0,65 * 30 = 19,5 mg/l

Lượng cặn hữu cơ được tính toán dựa vào phương trình sau:

C₅H₇O₂N  +  5O₂  →  5CO₂  +  2H₂O  +  NH₃  +  Năng lượng

113 mg         160 mg

1 mg            1,42 mg

Dựa vào phương trình trên thì lượng BOD cần sẽ bằng 1,42 lần lượng tế bào. Do đó lượng chất hữu cơ tính theo BOD là:

1,42 * 19,5 = 27,69 mg/l

Lượng BOD₅ có trong chất rắn lơ lửng ra khỏi bể lắng :

0,68 * 27,69 = 18,83 mg/l

Lượng BOD₅ hoà tan ra khỏi bể lắng bằng BOD₅ ở đầu ra trừ đi lượng BOD₅ có trong cặn lơ lửng

30 – 18,83 = 11,17 mg/l

Hiệu quả xử lý BOD₅ phải thiết kế:

Hiệu quả xử lý BOD₅ theo thiết kế :

Xác định thể tích bể Aerotank

Thể tích bể được tính theo công thức:

Trong đó:
• Q :Lưu lượng nước thải 900m3/ngày
• θc : tuổi bùn
• S0 : hàm lượng BOD5 ở đầu vào
• S :hàm lượng BOD5 ở đầu ra

 

Chọn chiều cao chứa nước trong bể: 4m tùy thuộc vào điều kiện mặt bằng khác nhau mà chúng ta chọn chiều cao phù hợp, Việt Thủy Sinh chọn chiều cao hữu ích của bể Aerotank từ 2,5m-4,2m.
Diện tích bề mặt bể Sbm :

Chọn kích thước bể : Dài * rộng = 10m * 6m
Vậy kích thước bể Aerotank :
Dài * rộng * cao= 10m * 6m * 4,5m
Trong đó chiều cao dự trữ là 0,5m

 Xác định thời gian lưu nước của bể Aerotank

 Xác định lượng bùn xả ra hàng ngày

Hệ số tăng trưởng của bùn:

Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong một ngày :

Tổng lượng cặn lơ lửng sinh ra trong một ngày

Lượng bùn xả ra hàng ngày được tính

Trong đó:
• V : thể tích bể Aerotank, = 227,6 m3
• X : nồng độ bùn hoạt tính duy trì trong bể Aerotank, 3000mg/l
• Qr : lưu lượng nước ra khỏi bể lắng 2, xem như bằng lưu lượng vào của bể ( nước theo bùn không đáng kể )
• Xt : nồng độ chất rắn bay hơi có trong bùn tuần hoàn lại bể, = 0,7 * 10000 = 7000mg/l
• Xr : nồng độ chất rắn bay hơi có trong bùn hoạt tính trong nước ra khỏi bể lắng 2 , = 0,7 * 30 = 21 mg/l

Xác định lượng bùn tuần hoàn lại bể

Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank luôn được duy trì ở giá trị 3000mg/l. ta có phương trình cân bằng vật chất như sau

Hệ số tuần hoàn bùn

 Kiểm tra tỉ số F/M và tải trọng thể tích của bể

(giá trị này nằm trong qui phạm cho phép của các thông số thiết kế 0,2 – 1)
Tải trọng thiết kế của bể :

(giá trị này nằm trong qui phạm cho phép của các thông số thiết kế 0,8 – 1,9)

 Xác định lượng oxy cần cung cấp cho bể Aerotank

Tính lượng oxy cần theo tiêu chuẩn:

f : hệ số chuyển đổi BOD5 và BOD20, f = 0,68
Lượng O2 cần thực tế:

Trong đó:
Cs: DO bảo hoà ở nhiệt độ 25oC: 8,1 mg/l
Cl: DO cần duy trì : 2mg/l

Lượng không khí cần cung cấp:

Trong đó

OU: công suất hoà tan oxy ở độ sâu 4m
OU = Ou* h
Tra bảng 7.1 trang 112 sách “Tính toán các công trình xử lý nước thải” ta có

f: hệ số an toàn f = 1,5

 

Chọn đĩa phân phối khí có đường kính 0,17m, diện tích bề mặt 0,0227m2
Cường độ thổi khí 200 lít/ phút = 12 m3/ giờ
Số đĩa cần thiết:
Ta chọn số đĩa bố trí trong bể là 63 đĩa.

Xác định công suất máy thổi khí

Áp lực cần thiết của máy thổi khí:
Hm = hl + hd + H
Trong đó:
• hl : Tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển hl = 0,4m
• hd : Tổn thất qua dĩa phun hd = 0,5m
• H : Độ sâu ngậm nước của đĩa phun H = 4m
Hm = 0,4 + 0,5 + 4 = 4,9m = 1,49 at
Năng suất yêu cầu của máy:

Q = 0,21 m3 /s
Công suất của máy thổi khí :

Trong đó :
• Pmáy: Công suất yêu cầu của máy khí nén, kW
• G: trọng lượng của dòng không khí, kg/s
  G = 0,21 * 1,3 = 0,273 kg/s
• R: Hằng số khí R = 8,314 KJ/K.moloK
• T1: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1= 298 oK
• P1: Ap suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1 = 1 atm
• P2: Ap suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = Hm +1= 1,41 atm
• 29,7: Hệ số chuyển đổi
• e: Hiệu suất của máy, chọn e = 0,7
Vậy

Tính toán các đường ống dẫn khí cho bể aerotank

Các ống dẫn khí được làm bằng sắt tráng kẽm hoặc inox.
Vận tốc khí đi trong các ống được duy trì trong khoảng 15 – 20 m/s. Chọn vận tốc để tính toán là 18 m/s.
Lưu lượng khí đi trong ống chính là Qkk= 748 m3/giờ = 0,21 m3/s
Đường kính ống chính :

Chọn đường kính ống khí chính là ống 168.

Từ ống chính khí đi vào hai ống trung gian. Lưu lượng khí trong ống trung gian :
Đường kính ống trung gian :

Chọn ống trung gian có đường kính 90mm
Từ mỗi ống trung gian khí đi vào 5 ống nhánh vào dĩa rồi cung cấp cho bể.
Lưu lượng mỗi ống nhánh là:

Đường kính mỗi ống nhánh là:

Chọn ống nhánh có đường kính 42mm

Tính toán các đường ống dẫn nước thải vào và ra bể Aerotank

Vận tốc nước thải trong ống ở bể Aerotank cần được di trì trong khoảng 0,8 – 1 m/s, chọn vận tốc này là 1m/s. Đường kính các ống là:

Vận tốc bùn tuần hoàn lại bể được chọn là 0,6 m/s. Lưu lượng bùn tuần hoàn là 675m3/ngày = 0,008 m3/s. Đường kính ống tuần hoàn bùn :

 

Để hiểu thêm về tính toán thiết kế bể aerotank, ứng dụng vận hành bể, hay xử lý các sự cố trong quá trình vận hành.

vui lòng liên hệ với chúng tôi để được tư vấn miễn phí.