intTypePromotion=1
ADSENSE

Bài giảng Các quá trình sinh học trong kỹ thuật môi trường - Chương 4: Quá trình sinh trưởng bám dính (Phần 2)

Chia sẻ: Hứa Tung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:52

40
lượt xem
1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Các quá trình sinh học trong kỹ thuật môi trường - Chương 4: Quá trình sinh trưởng bám dính (Phần 2) có nội dung trình bày các kiến thức về bể sinh học tiếp xúc quay, tính toán thiết kế bể lọc sinh học theo công thức NRC, Velz Model, Howland Models, Eckenfelder Models, Galler and Gotaas Model,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết dội dung bài giảng.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Các quá trình sinh học trong kỹ thuật môi trường - Chương 4: Quá trình sinh trưởng bám dính (Phần 2)

  1. BK TPHCM BAØI GIAÛNG CAÙC QUAÙ TRÌNH SINH HOÏC TRONG COÂNG NGHEÄ MOÂI TRÖÔØNG Chöông IV: QUAÙ TRÌNH SINH TRÖÔÛNG BAÙM DÍNH - P2 (Attached-Growth Treatment Processes) (Biofilm reactor) GVHD: TS. Leâ Hoaøng Nghieâm Email: hoangnghiem72@gmail.com hoangnghiem72@yahoo.com
  2. BK TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO COÂNG THÖÙC NRC TPHCM ™ Hội đồng nghiên cứu quốc gia Hoa Kỳ (National Research Council - NRC) đă xây dựng công thức tính toán dựa trên các số liệu vận hành 34 bể lọc sinh học sử dụng giá thể đá để xử lý nước thải từ các căn cứ quân sự. Đối với hệ thống gồm 1 bể sinh học đơn, công thức tính toán như sau: 1 ™ US: E1 = (4.21) 1 + 0,0561(W / VF ) 1/ 2 1 E1 = (4.22) ™ SI: 1 + 0,014(W / VF )1/ 2 E1 – hiệu suất xử lý BOD5 trong hệ thống bể lọc sinh học đơn và bể lắng 2. W – lượng BOD5 cần chuyển hóa trong bể lọc, lb/ngày (kg/ngày); không bao gồm BOD5 của dòng tuần hoàn; ́ h tổng cộng của bể lọc sinh học, 1000 ft3 (1000 m3); V – thể tıc F – hệ số tuần hoàn 2 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
  3. BK TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO COÂNG THÖÙC NRC TPHCM ™F – hệ số tuần hoàn cho 1 bể được xác định theo công thức: 1+ R F= (4.23) [1 + (1 − δ )R ]2 R – Tỉ lệ tuần hoàn ( tỉ lệ nước tuần hoàn so với lượng nước dòng vào bể lọc) δ – hệ số tỉ lệ tính đến lượng giảm cơ chất cho mỗi lần tuần hoàn qua bể lọc = 0,9; 3 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
  4. BK TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO COÂNG THÖÙC NRC TPHCM ™Trong hệ thống gồm hai bể lọc sinh học thì hiệu quả của bể thứ 2 tính theo công thức; E = 1 (4.24) 2 1/ 2 ⎡ W2 ⎤ ™Hệ đơn vị US: 1 + 0,0561⎢ 2⎥ ⎣ V2 F (1 − E1 ) ⎦ 1 Hay E2 = 1/ 2 0,0561 ⎡ W2 ⎤ 1+ 1 − E1 ⎢⎣ V2 F ⎥⎦ 1 E2 = ( 4 . 25 ) ™Hệ đơn vị SI: ⎡ 1 + 0,014 ⎢ W2 ⎤ 1/ 2 2 ⎥ ⎣ V2 F (1 − E1 ) ⎦ 1 Hay E 2 = 1/ 2 0,014 ⎡ W2 ⎤ 1+ 1 − E1 ⎢⎣ V2 F ⎥⎦ E2 – hiệu quả xử lý BOD5 qua bể lọc thứ hai; W2 – lượng BOD5 lọc được của bể lọc thứ 2, lb/ngày; V2 – thể tı́ch của bể lọc thứ hai, 1000 ft3; 4 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
  5. BK TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO COÂNG THÖÙC NRC TPHCM ™Nếu áp dụng phương trình NRC để thiết kế bể lọc thì các công thức trên có thể được biến đổi để tính toán như sau: 2 (1 + 0,1R ) 2 ⎛ E1 ⎞ V1 = 0,0263QS0 ⎜⎜ ⎟⎟ (4.26) 1+ R ⎝ 1 − E1 ⎠ V1 – thể tı́ch bể lọc thứ 1, 1000 ft3; Q – lưu lượng dòng vào, MGD; S0 – nồng độ cơ chất đầu vào, mg/l; 2 (1 + 0,1R) 2 ⎛ E2 ⎞ V2 = 0,0263QS1 ⎜⎜ ⎟⎟ (4.27) 1+ R ⎝ (1 − E1 )(1 − E2 ) ⎠ S1 – nồng độ BOD5 đầu ra từ bể thứ nhất; 5 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
  6. BK TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO COÂNG THÖÙC NRC TPHCM ™Ví dụ 4.2: Thiết kế hệ thống bể lọc sinh học gồm hai bể lọc để xử lý nước thải có lưu lượng là 2 MGD, nồng độ BOD5 là 400mg/l. Mỗi bể lọc có chiều cao 8 ft và R = 4:1. Hiệu quả xử lý BOD5 tổng cộng theo yêu cầu là 90%. 1MGD*3,7854*103 = m3/ngày; 1ft = 0,3048 m 1 ft3 * 2,8317*10-2 = m3 1 mg/L = 8,34 lb/MG (million gallons) 1 m = 3,2808 ft; 1ft3 = 7,480 gal; 1 pound (lb) = 453,6 g; 1 kg = 2,2046 lb; 6 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
  7. BKBAØI GIAÛI VÍ DUÏ TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO COÂNG THÖÙC NRC TPHCM Hầu hết các thiết kế hiệu quả thì thể tıć h của hai bể lọc phải giống nhau. Để xá c định thể tıć h này, ta dùng phương pháp thử và sai để giả thuyết hiệu quả của bể lắng thứ nhất và tın ́ h hiệu quả của bể lắng thứ hai và kết hợp tính thể tıć h hai bể. Khi thể tıć h hai bể gần giống nhau, đó là thể tıć h ta cần tính. 1. Quan hệ giữa E1 và E2 biểu diễn qua hiệu quả khử BOD5: E1 + (1 – E1)E2 = Etotal ™ Thay Etotal = 0,9 và E2 được tính như sau: 0,9 − E1 E2 = 1 − E1 7 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
  8. BKBAØI GIAÛI VÍ DUÏ TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO COÂNG THÖÙC NRC TPHCM Tính toán thử dần lần thứ nhất Cho E1 = 0,8, ta tính thể tıć h của bể lọc thứ nhất từ phương trình (4.26): = (0,0263)(2)(400) [1 + (0,1)(4)] ⎛ 2 0,8 ⎞ 2 3 V1 ⎜ ⎟ = 131,95 (1000 ft ) 1+ 4 ⎝ 1 − 0,8 ⎠ Tính giá tri ̣ E2 rồi từ giá tri ̣ nà y và phương trình (4.27) ta tính được thể tıć h V2 : 0,9 − 0,8 E2 = = 0,5 Do đó: 1 − 0,8 V2 = (400)(1 − 0,8)(2)(0,0263) [1 + (0,1)(4)] ⎡ 2 0,5 2 ⎤ = 41,23 (1000 ft 3 ) 1+ 4 ⎢ (1 − 0,8)(1 − 0,5) ⎥ ⎣ ⎦ 8 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
  9. BKBAØI GIAÛI VÍ DUÏ TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO COÂNG THÖÙC NRC TPHCM Tính toán thử dần lần thứ hai Cho E1 = 0,75 ta tính thể tıć h của bể lọc thứ nhất từ phương trình (4.26): V1 = (0,0263)(2)(400) [1 + (0,1)(4)] 2 ⎛ 0,75 ⎞ 2 ⎟ = 74,22 (1000 ft ) 3 ⎜ 1+ 4 ⎝ 1 − 0,75 ⎠ Tính giá tri ̣ E2 và thể tıć h V2 : E = 0,9 − 0,75 = 0,6 2 1 − 0,75 V2 = (400)(1 − 0,75)(2)(0,0263) [1 + (0,1)(4)] ⎡ 2 0,6 2 ⎤ = 74,22 (1000 ft 3 ) 1+ 4 ⎢ (1 − 0,75)(1 − 0,6) ⎥ ⎣ ⎦ 9 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
  10. BAØI GIAÛI VÍ DUÏ TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH BK HOÏC THEO COÂNG THÖÙC NRC TPHCM Quá trình tính toán này cho ta hiệu quả của bể thứ nhất và thứ hai lần lượt là E1 và E2. Và thể tıć h bằng 74,22 là thể tıć h được chọn thiết kế. Tính đường kính của mỗi bể: Ta có diện tích = thể tıć h/độ sâu = 74330/8 = 9288 ft2 Bán kính bể lọc: 1/ 2 1/ 2 ⎛ 4A ⎞ ⎡ (4)(9288) ⎤ D=⎜ ⎟ =⎢ ⎥⎦ = 109 ft ⎝ π ⎠ ⎣ π 10 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
  11. BK TPHCM TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO Velz Model • In 1948 Velz postulated that the BOD removal per unit depth of trickling filter was proportional to the BOD remaining. D = the depth of the trickling filter, length, ft LD = the BOD remaining in the effluent at depth D, mass/volume, mg/L L0 = BOD of untreated wastewater, mass/volume, mg/L L = applied BOD (mass/volume, mg/L) which is removable, not over 0.90 L0 Ke = rate of BOD removal, base e K10 = rate of BOD removal, base 10 • When recirculation is used, the applied BODL may be determined from Equation: La = applied BOD (mass/volume, mg/L) after dilution by recirculation Le = effluent BOD, mg/L R = recirculation ratio = Qr/Q Qr = recirculation flow rate, volume/time, MGD Q = influent wastewater flow rate through the trickling filter, volume/time, MGD 11 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
  12. BK TPHCM TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO Howland Models ™ In 1958 Howland proposed that the rate of BOD removal was a function of contact time (t), giving the performance model ™ in which n, k′, and k′′ are constants. Therefore, the remaining BOD in the effluent is obtained by: ™ in which kT is the reaction rate at the wastewater temperature T , and n was determined to be 2/3. T is the wastewater temperature, in degrees Celsius; k20 is the reaction rate at 20◦C:and θ = 1.035 according to Howland (31). The value of θ = 1.020 - 1.072 by Eckenfelder 12 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
  13. BK TPHCM TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO Eckenfelder Models Le = BOD remaining, mass/volume, mg/L Lo = BOD in raw wastewater, mass/volume, mg/L k = removal rate constant Xv = volatile biological solids concentration, mass/volume t = residence time, time • In a trickling filter, the mean residence time is defined as D = trickling filter depth, length, ft q = hydraulic loading, volume/area/time, mgad C,m, n = constants which are a function of the filter media and specific surface m = 1 or 2 in most applications 13 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
  14. BK TPHCM TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO Galler and Gotaas Model La = applied BOD (mass/volume, mg/L) after dilution by recirculation Q = influent wastewater flow rate through the trickling filter, volume/time, MGD Qr = recirculation flow rate, volume/time, MGD A = trickling filter area, ac. D = trickling filter depth, length, ft T = wastewater temperature, ◦C 14 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
  15. BK TPHCM TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO US Army Design Formulas For design of the plastic media trickling filters: D = depth of filter, ft; q = hydraulic loading, gpm/ft2; Le = desired effluent BOD5, mg/L; R = recirculation ratio = Qr/Q; Lo = influent BOD5, mg/L; a = specific surface area of the media, ft2/ft3; n = media factor, determined from laboratory; Kace = reaction rate constant ranging from 0.0015 to 0.003. A = surface area of the filter, ft2; and Q = average daily wastewater flow, MGD. V = volume of filter media, ft3; Ps = sludge produced, lb/d; Lo = influent BOD5, mg/L; and Fs = sludge production factor, lb solids/lb BOD5. Fs value ranges from 0.42 to 0.65 lb solids/lb BOD5. 15 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
  16. BK TPHCM TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO US Environmental Protection Agency Model V = attached-growth media volume, ft3 Q = wastewater design flow excluding recycle flow, MGD Le = reactor effluent BOD5, mg/L Lo = reactor influent BOD5, mg/L Kp = performance measurement parameter qw = wastewater surface application rate (wetting rate), gpm/ft2 The values of the performance measurement parameter (Kp) and the applicable wetting rates are presented below: 16 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
  17. BK TPHCM TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO US Environmental Protection Agency Model The values of the performance measurement parameter (Kp) and the applicable wetting rates are presented below: 17 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
  18. BK TPHCM TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC 18 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
  19. BK TPHCM BỂ SINH HỌC TIẾP XÚC QUAY (RBC) ™ Ñóa sinh hoïc goàm haøng loaït ñóa troøn, phaúng, baèng polystyren hoaëc polyvinylclorua (PVC) ñöôøng kính 3-3.5m laép treân moät truïc. ™ Caùc ñóa ñöôïc ñaët ngaäp trong nöôùc moät phaàn vaø quay chaäm. Trong quaù trình vaän haønh, vi sinh vaät sinh tröôûng, phaùt trieån treân beà maët ñóa hình thaønh moät lôùp maøng moûng baùm treân beà maët ñóa. ™ Khi ñóa quay, lôùp maøng sinh hoïc seõ tieáp xuùc vôùi chaát höõu cô trong nöôùc thaûi vaø vôùi khí quyeån ñeå haáp thuï oxy. ™ Ñóa quay seõ aûnh höôûng ñeán söï vaän chuyeån oxy vaø ñaûm baûo cho vi sinh vaät toàn taïi trong ñieàu kieän hieáu khí. Maøng vi sinh vaät Ñóa quay 19 Nöôùc thaûi TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
  20. BK TPHCM BỂ SINH HỌC TIẾP XÚC QUAY (RBC) RBC LẮNG II Vào ra Ống cấp khí Tới xử lý bù n ™ Màng VS bám dính trên bề mặt VL, hấp phụ và phân hủy CHCơ khi đĩa nhúng trong NT và lấy oxy khi đĩa trên mặt nước ™ Khi màng VS phát triển màng VS dày và tá ch ra khỏi đĩa, vào bể chứa và tá ch khỏi NT ở bể lắng II. ™ Ứng dụng: Thích hợp ở những nơi có diện tích hạn chế và NT có nồng độ hữu cơ thấp. 20 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2