Hiệu suất xử lý của uasb
Ngày đăng: 10:54:19 26-09-2019 Tính toán thiết kế công nghệ xử lý sinh học kỵ khí - UASB 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Tuy nhiên, phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản
như sau: Tùy theo trạng thái của bùn, có thể chia quá trình xử lý kỵ khí thành: 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ UASB 2.1. Cấu Tạo Sơ đồ bể UASB được trình bày trong (Hình 2). Nước thải được nạp liệu từ phía đáy bể, đi qua lớp bùn hạt, quá trình xử lý xảy ra khi các chất hữu cơ trong nước thải tiếp xúc với bùn hạt. Khí sinh ra trong điều kiện kỵ khí (chủ yếu là methane và CO2) sẽ tạo nên dòng tuần hoàn cục bộ giúp cho quá trình hình thành và duy trì bùn sinh học dạng hạt. Khí sinh ra từ lớp bùn sẽ dính bám vào các hạt bùn và cùng với khí tự do nổi lên phía mặt bể. Tại đây, quá trình tách pha khí-lỏng-rắn xảy ra nhờ bộ phận tách pha. Khí theo ống dẫn qua bồn hấp thu chứa dung dịch NaOH 5-10%. Bùn sau khi tách khỏi bọt khí lại lắng xuống. Nước thải theo màng tràn răng cưa dẫn đến công trình xử lý tiếp theo. Vận tốc nước thải đưa vào bể UASB được duy trì trong khoảng 0,6-0,9 m/h (nếu bùn ở dạng bùn hạt). pH thích hợp cho quá trình phân hủy kỵ khí dao động trong khoảng 6,6-7,6. Do đó cần cung cấp đủ độ kiềm (1000 – 5000 mg/L) để bảo đảm pH của nước thải luôn luôn > 6,2 vì ở pH < 6,2, vi sinh vật chuyển hóa methane không hoạt động được. Cần lưu ý rằng chu trình sinh trưởng của vi sinh vật acid hóa ngắn hơn rất nhiều so với vi sinh vật acetate hóa (2-3 giờ ở 350C so với 2-3 ngày, ở điều kiện tối ưu). Do đó, trong quá trình vận hành ban đầu, tải trọng chất hữu cơ không được quá cao vì vi sinh vật acid hóa sẽ tạo ra acid béo dễ bay hơi với tốc độ nhanh hơn rất nhiều lần so với tốc độ chuyển hóa các acid này thành acetate dưới tác dụng của vi sinh vật acetate hóa. 2.2, Quy trình vận hành 2.3. Thông số tính toán
2.3. Tính thể tích và kích thước bể Thể tích hữu dụng tối thiểu của bể UASB được tính toán dựa trên tải trọng hữu cơ lựa chọn: Trong đó: - Vn : thể tích hữu dụng tối thiểu của bể (m3); - Q : lưu lượng nước thải vào bể (m3/h); - S0 : nồng độ COD của nước thải trước khi xử lý (mg/L); - Lorg : tải trọng chất hữu cơ (kg COD/m3.ngđ). Trong trường hợp nước thải
có nồng độ COD < 2.500 mg/L, có thể tính thể tích bể theo thời gian lưu nước: Để tính toán tổng thể tích chứa hỗn hợp nước thải trong thiết bị (phía dưới thiết bị tách ba pha rắn-lỏng-khí), có thể sử dụng hệ số hữu ích dao động trong khoảng 0,8-0,9. Như vậy, tổng thể tích hữu ích trong thiết bị, chưa kể phần thể tích chiếm chỗ bởi thiết bị tách ba pha rắn-lỏng-khí sẽ được tính như sau: Trong đó: - Vn : thể tích hữu dụng tối thiểu của bể (m3); - VL : tổng thể tích phần chứa hỗn hợp nước thải trong thiết bị (m3); - E : hệ số hữu ích = 0,8-0,9. Diện tích của thiết bị được tính theo công thức sau: Trong đó: - A : diện tích (m2); - Q : lưu lượng nước thải vào bể (m3/h); - v : vận tốc nước đi từ dưới lên (m/h). Đối với bùn hạt v = 1,25-2 m/h (tối đa 6 m/h). Đối với bùn thường v < 0,5 m/h (tối đa 2 m/h). Chiều cao của lớp nước trong thiết bị được tính theo công thức sau: Trong đó: - HL : chiều cao lớp nước trong thiết bị (m); - VL : tổng thể tích phần chứa hỗn hợp nước thải trong thiết bị (m3); - A : diện tích bề mặt của thiết bị (m2). Thiết bị tách pha chiếm thêm một phần thể tích trong bể UASB và làm cho tổng chiều cao của bể tăng thêm từ 2,5-3,0 m. Như vậy, tổng chiều cao của bể UASB sẽ là: Trong đó: - HT : tổng chiều cao của bể UASB (m); - HL : chiều cao lớp nước trong thiết bị (m); - HG : chiều cao chiếm chỗ bởi thiết bị táchg ba pha rắn-lỏng - khí (m). Các thông số để xác định diện tích cần thiết để lắp đường ống phân phối nước thải vào bể UASB được trình bày tóm tắt trong Bảng 5.5. Bảng 5: Diện tích cần thiết để lắp đường ống phân phối nước thải vào bể UASB (nguồn: Metcaft & Eddy, 2003.)
2.4. Khi thiết kế thiết bị tách ba pha rắn-lỏng-khí cần xem xét các điều kiện sau: 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ XỬ LÝ KỴ KHÍ VỚI VI SINH VẬT DẠNG TĂNG TRƯỞNG DÍNH BÁM Thiết bị kỵ khí dòng chảy ngược với vi sinh vật tăng trưởng dính bám Upflow Packed-Bed Attached Growth Reactor – UPAG), gọi tắt là thiết bị lọc UAF có dạng hình tròn hay chữ nhật với đường kính hay bề rộng bể dao động trong khỏang 2-8 m và chiều cao 3-13 m. Vật liệu tiếp xúc chiếm khoảng 50-70% toàn bể. Vật liệu tiếp xúc thường thường là plastic dạng dòng chảy ngang hay dạng ống. Diện tích tiếp xúc của vật liệu này trung bình khoảng 100 m2/m3. Giá trị đặc trưng tải lượng chất hữu cơ, thời gian lưu nước và hiệu quả khử COD được trình bày tóm tắt trong Bảng 5.6. Ở tải trọng 1,0-6,0 kg COD/m3.ngđ, hiệu quả xử lý có thể đạt 90% đối với nước thải có nồng độ COD cao. Bảng 6: Thông số thiết kế bể UAF (nguồn: Metcaft & Eddy, 2003.)
|