Loc Sinh Hoc-xu Ly Nuoc Thai

LỌC SINH HỌC- TRICKLING FILTERS Lọc sinh học đã và đang được áp dụng cho xửlý nước thảihơn 100 nă m qua. Bao gồm các loạ i bểlọc sau: - Lọc sinh học tốc độthấ p (Low –rate trickling filter) -Lọc sinh học tốc độtrung bình ( Intermediate rate triclking filter) - Lọc sinh học tốc độcao ( High rate trickling filter) -Lọc sinh học tốc độcực cao (Super high rate) - Lọc sinh học thô (Roughing trickling filter) -Lọc sinh học hai giai đoạ n (Two stage trickling filter) 1/ Lọc sinh học tốc đ ộthấ p(Low –rate trickling filter): Đây là dạng bểlọc sinh học đơn giả n có độtinh cậy cao. Chấ t lượng nước sau xửlý phù hợp vớisựbiế n đổ i biế n đổirấtnhiề u của chấ t lượng nước đầ u vào. Bểlọ c dạ ng này thường có dạ ng hình tròn hoặc hình chửnhật. Thông thường hằ ng sốtả i trọng thủy lực (a constant hydraulic loading) được duy trì bằ ng bơm đ iề u khiể n mực nước hoặ c siphon điề u chỉ nh liều lượng. Dòng lưu lượng chả y qua lớp vậ t liệ u lọc thường không liên tục. Thờigian gián đoạ n nhỏ hơn 1 giờ. Nế u thờigian gián đoạ n lớn hơn 1 giờ,thì hiệ u quảxửlý sẽrấ t kém, do trong lớp vậ t liệ u lọc sẽthiế u độẩ m. Bểnày thường có mùi hôi nên khi thiế t kếphả i đặ t ởnhững nơi mà mùi không ả nh hưởng đế n môi trường xung quanh. 2/ -Lọc sinh học tốc độtrung bình ( Intermediate rate triclking filter) Bểsinh học dạ ng này cũng tương tựnhưbểlọc sinh học tốc độthấ p nhưng cho phép thiế t kếởtả i trọng hữu cơcao hơn. Dòng lưu lượng chả y qua lớp vậ t liệ u lọc là tuầ n hoàn. Bểthường có dạ ng hình tròn hoặ c hình chửnhậ t. 3/ Lọc sinh học tốc đ ộcao ( High rate trickling filter) Bểlọc sinh học tố cđ ộcao được thiế t kếcho tả i trọng cao hơn bểlọc sinh họ c tốc đ ộthấ p. Dòng tuầ n hoàn được lấy sau bểlắ ng đểgiả m hiện tượng đọng nước trong vậ t liệ u lọc và làm giả m mùi cũng nhưmốivà ruồinhặ ng. Vậ t liệu lọ c có thểlàm bằ ng đá hoặ c bằng nhựa. 4/ Lọc sinh học tốc đ ộcực cao (Super high rate) Điể m chính khác nhau giữa lọc sinh học tố c độcao và lọc sinh học tốc độcực cao là chiều cao lớp vậ t liệ u lọc. Chiề u cao lớp vậ t liệ u cao hơn dẫ n đế n hiệ u quảxửlý chấ t hữu cơcao hơn. Phầ n lớp lớp vậ t liệ u lọ c được làm bằ ng nhựa nên nhẹvà có thểxếp lên cao được. Các vậ t liệ u này được làm thành tháp vậ t liệ u lọc (packed tower).

5/ Lọc sinh học thô (Roughing trickling filter) Lọc sinh học thô có tả i trọng hữu cơlà 1.6 kg/m3.d và tả i trọng thủy lực là 187 m3/m 2.d Các bểnày được thiế t kếđặ t trước xửlý bậ c hai ( bểaeroten, mương oxi hóa..). 6/ Lọc sinh học hai giai đoạ n (Two stage trickling filter) Bểlọc sinh học hai giai đoạ n thường được ứng dụng đểxửlý nitơ. Giai đoạ n 1 dùng cho xửlý BOD và giai đ oạ n hai là khửnitơ. VÍ DỤTÍNH TOÁN BỂLỌC SINH HỌC Thiế t kếbểlọc sinh học tốc độlọ c cực cao (super high rate trickling filter, có chiề u cao tháp vậtliệ u lọc là 10 m. Sửdụng vậtliệ u lọc là nhựa ) đểxửlý nước thảicho một cộng đồng dân cưvùng quê có các sốliệ u thiế t kếnhưsau: 3 1/ Lưu lượng nước thả i sinh hoạ t = 10 000 m /d 2/ BOD5 hỗn hợp cực đạ i giữa nước thả i sinh hoạt=220 mg/l (xem nhưchỉcó BOD5 hoà tan) 3/ Yêu cầ u BOD5 đầ u ra là = 30 mg/l (xem nhưchỉcó BOD hoà tan) 4/ Nhiệ t độcủa nước thả i là 250C -1 5/ Hằ ng sốxửlý =0.1 phút được xác đị nh bởi mô hình phòng thí nghiệm với chiề u cao 0 lớp vậ t liệ u lọc 20 ft= 6m và nhiệ t độlà 25 C . Giải: Áp dụng công thức:

Se exp  3.28k 20H (0.41LA ) n    (1) Si Với: S e: Tổng BOD5 tạidòng ra (sau lắ ng) của bểlọc sinh học, mg/l S i: Tổng BOD5 của nước thả i đầ u vào bểlọc, mg/l 0 K20: Hằ ng sốxửlý tương ứng vớichiề u cao H của bểlọ c ởnhiệ t độlà 20 C . H: Chiề u sâu bểlọc m n: Hằ ng sốthực nghiệ m, thường bằ ng 0.5. 3 2 LA : Tả i trọng bềmặ t, m /m .h Khi thiế t kếbểlọc sinh học có độcao khác nhau ta có thểáp dụng công thức sau : x

H  k2 k1  1  (2) H 2  Trong đó : K2: Hằ ng sốxửlý tương ứng với chiề u cao bểlọc là H2 K1: Hằ ng sốxửlý tương ứng với chiề u cao bểlọc là H1

x: = 0.5 đốivớivậ t liệ u lọc là đá x: = 0.3 đốivớivậ t liệ u lọc là nhựa plastic. Và ta có công thức : K20=K251.035 T-25

(3)

a) Xác đị nh K20 tương ứng ởđộcao bểlọc là 6 m: T-25

Áp dụ ng công thức (3) : K20= K251.035

=0.1*1.035

20-25

=0.084 0

b) Tính hằ ng sốxửlý tương ứng vớichiề u cao bểlọc là 10 m ởnhiệ t độ20 C: Áp dụ ng công thức (2): x

H  6  k 2 k1  1  K 20 (10m)=0.084   =0.072 10   H 2  c) Tính tảitrọng bềmặ t: Từcông thức (1) ta suy ra: 0.3

Se exp  3.28 k20 H (0.41LA ) n    Si 1

1

 n  0.5      3.28K 20H  3.28*0.072*10  3.42m3 / m 2 .h LA       0.5 30     n S  0.41 ln    0.41ln  e     220    Si     d) Tổng diện tích bểlọc sinh học:

Q 10000 A  146 m2 LA 3.42* 20 Trong đó thời gian làm việ c của bểlọc là 20 giờ. Chọn sốbểlọc là N= 4 bể, đ ường kính mỗibểlà : 4 A 4 146 D x  x 6.8m  N    4 Kiể m tra tảitrọng thểtích: SQ 220*10000 LV BOD  i  1.5kgBOD5 / m 3 .d AxH 146*10*1000 e) Tính toán lượng không khí cầ n thiế t cho bểlọc sinh học: Lượng không khí tốithiể u cho bểlọc sinh học là : qair = 0.3 m 3/m2.phút. Vậ y lưu lượng khí cầ n thiế t là : Qair= qair * A*K = 0.3*146*2= 87.6 m3/ phút. K: Hệsốan toàn, =2

f) Tính toán tốc độquay của dàn phân phốinước: 16.6* QT n A * DR

Trong đó: n:Tốc độquay, vòng/phút Q T: Tổng tả i trọng thủy lực A: Sốcánh tay của hệthống DR: Tốc đ ộđị nh lượng, cm/lầ n điqua của cánh tay. Tốc độđị nh lượng được xác đị nh theo bả ng 2 (kèm theo) Hoặc tính theo công thức: DR=19*LBOD 3 Trong đó : LBOD : tả i trọng BOD 5, kgBOD5/m .d Chọn sốcánh tay phân phố i A=2, và LBOD = 1.5 kgBOD5/m 3.d. Tra bả ng 2 ta có DR=30.5cm. 16.6* QT 16.6*1.5 n  0.4 vòng/ phút, nghĩ a là quay mộtvòng hế t 2.5 phút. A * DR 2*30.5

g) Tính toán lượng bùn sinh ra mỗingày: Giã sửhệsốsản lượng quan sát được Yobs= 0.25 gVSS/gBOD Hàm lượng chấ t rắ n bay hơi của màng vi sinh vậtlà VS=0.7 Hàm lượng SS đầ u ra là : Se= 9 mg/l Ta có công thức tính lượng bùn sinh ra mỗingày; P x= Yobs*Q*(S i –Se ) P x= 0.25*10000*(220-30)*10 -3=475 kg VSS/d. Tổng lượng bùn sinh ra mỗingày theo SS: P x(SS)=475/0.7=678.57 kgSS/d Lượng bùn sinh học cầ n xửlý mỗingày= Tổ ng lượng bùn-Lượng bùn trôi ra theo SS -3 =678.57 – 10000*9*10 =588.57 kgSS/d.

Bả ng 1:Hằ ng sốxửlý tiêu biể u cho mô hình lọc sinh học có chiề u cao lớp vậ t liệ u lọc là 6m và nhiệ t độnước thả i là 200C và vậ t liệ u lọc là nhựa plastic Loạ i nước thải Nước thả i sinh hoạ t Nước thả i sinh hoạ t và thực phẩ m Nước thả i rau quả Nước thả i đồhộ p Nước thả i sữa và giấy Nước thả i chếbiế n khoai tây Nước thả i nhà máy lọc dầ u

-1

Hằ ng sốthực nghiệ m k, phút 0.065 ÷0.1 0.060 ÷0.08 0.020÷0.05 0.030÷0.05 0.020÷0.04 0.035÷0.05 0.020÷0.07

(Nguồn : Wastewater engineering- Table 10-16)

Bả ng 2:Tốc độđị nh lượng đặc trưng của bểlọc sinh học Tả i trọng hữu cơ 3 kgBOD5/m .d <0.4 0.8 1.2 1.6 2.4 3.2

Tốc độđị nh lượng (cm/lầ n điqua) 7.6 15.2 22.9 30.5 45.7 61.0

(Nguồn : Wastewater engineering- Table 10-14)