Bài giảng Các quá trình sinh học trong kỹ thuật môi trường - Chương 3: Quá trình bùn hoạt tính (Quá trình sinh trưởng lơ lững)

BK TPHCM BÀI GIẢNG CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC TRONG CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG Chương III: QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH (QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG LƠ LỮNG) GVHD: TS. Lê Hoàng Nghiêm Email: hoangnghiem72@gmail.com hoangnghiem72@yahoo.com BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM2 Chương III: QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH (QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG LƠ LỮNG) 3.1 Mô tả quá trình bùn hoạt tính. 3.2 Mô hình độâng học quá trình bùn hoạt tính. 3.3 Tính toán quá trình bùn hoạt tính. 3.4 Đánh giá các thông số động học quá trình bùn hoạt tính. 3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bùn hoạt tính. 3.6 Các dạng ứng dụng của quá trình bùn họat tính. Câu hỏi thảo luận và bài tập chương 3 BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM3 THUẬT NGỮ ÄÄ ÕÕ Thuật ngữ Định nghĩa Chức năng trao đổi chất Quá trình hiếu khí QTrình XLSH xảy ra cĩ hiện diện oxy Quá trình kị khí Q trình XLSH trong điều kiện khơng cĩ oxy Quá trình thiếu khí Quá trình chuyển hố Nitơ Nitrat thành khí Nitơ trong điều kiện khơng cĩ mặt oxy. quá trình này cũng được gọi là khử nitrat (denitrification) Quá trình tùy tiện QT XLSH trong đĩ VSV cĩ thể hoạt động trong điều kiện cĩ hoặc khơng cĩ oxy. Quá trình kết hợp hiếu khí/thiếu khí/kị khí QT XLSH trong đĩ các quá trình hiếu khí, thiếu khí và kị khí kết hợp với nhau để thực hiện mục tiêu xử lý riêng. BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM4 Thuật ngữ Định nghĩa Quá trình xử lý Quá trình tăng trưởng lơ lửng VSV chịu trách nhiệm chuyển hố hợp chất hữu cơ, hoặc những thành phần khác trong nước thải thành khí và vi sinh vật được duy trì lơ lửng trong chất lỏng. Quá trình tăng trưởng bám dính Vi sinh vật chịu trách nhiệm chuyển hố những hợp chất hữu cơ, hoặc những thành phần khác trong nước thải thành khí và VS bám dính vào bề mặt VL trơ như: đá, xỉ, hoặc nhựa tổng hợp. Quá trình xử lý tăng trưởng bám dính cũng giống như là quá trình màng cố định. Quá trình kết hợp Kết hợp quá trình tăng trưởng lơ lửng và tăng trưởng bám dính. Quá trình hồ Quá trình xử lý được thực hiện bên trong ao hay hồ với tỷ lệ cạnh và chiều sâu khác nhau. THUẬT NGỮ ÄÄ ÕÕ BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM5 Thuật ngữ Định nghĩa Chức năng xử lý Khử chất dinh dưỡng bằng sinh học khử Nitơ và photpho trong quá trình xử lý sinh học. Khử photpho bằng sinh học photpho tích lũy trong sinh khối và được tách ra ở những qúa trình tiếp theo. Khử BOD (carbon) Chuyển hố những hợp chất hữu cơ chứa carbon trong nước thải thành tế bào và sản phẩm cuối cùng dạng khí. Trong quá trình chuyển hố, giả sử rằng nitơ cĩ mặt trong những hợp chất khác được chuyển thành ammonia Nitrat hố Quá trình xử lý gồm 2 giai đoạn: đầu tiên chuyển hố ammonia thành nitrit và sau đĩ từ nitrit thành nitrat Khử nitrat Quá trình xử lý sinh học để khử nitrat thành khí nitơ và các khí khác THUẬT NGỮ ÄÄ ÕÕ BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM6 Thuật ngữ Định nghĩa Ổn định hợp chất hữu cơ chứa trong bùn tươi và ổn định chất thải bằng phương pháp sinh học, CHC được chuyển hố thành tế bào và khí. Quá trình này cĩ thể thực hiện dưới điều kiện hiếu khí hay kị khí (gọi là phân hủy kị khí hay hiếu khí). Cơ chất Hợp chất hữu cơ hoặc chất dinh dưỡng được chuyển hố trong QT XLSH. THUẬT NGỮ ÄÄ ÕÕ BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM7 khử nước bánh bùnNén bùn Phân hủy kị khí chứa bùn Nước thải sau xử lý Bể Lắng đợt II Cl2 Bể aeroten Bể tiếp xúc chlorine SCRác Nước thải Bể lắng đợt IBể Lắng Cát bể vớt dầu Xửû Lýù bậä c mộä t Xửû Lýù bậä c 2 Xửû lýù sinh Họï c Xửû Lýù bùø n ÔNG NGHỆ XLNT SINH HOẠT TIÊU BIỂU BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM8 Xử Lý Bậc I: Loại rác cĩ kích thước to cĩ thể gây tắc ngẽn đường ống, hư hỏng thiết bị Loại cặn lơ lững chu ̉ yếu là chất hữu cơ Song chắn rác, bê ̉ lắng cát, bễ lắng I, bể tuyển nổi, vớt dầu mỡ 3.1. MÔ T ÛÛ QUÁÙ TRÌNH BÙØ N HOẠÏ T TÍNH Xử Lý bậc II: Khử đi các chất hữu cơ hịa tan hoặc dạng keo. Xử lý sinh học Tớù i xửû lýù bùø n Nguồà n tiếá p nhậä n Influent Xửû Lýù Bậä c I Cl2 (XỬ LÝ SINH HỌC)ÛÛ ÙÙ I ÏÏ XỬÛ LÝÙ BẬÄ C II (QT bùn hoạt tính) øø ïï t tí BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM9 3.1. MÔ T ÛÛ QUÁÙ TRÌNH BÙØ N HOẠÏ T TÍNH ™ Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu được sử dụng để khử chất hữu cơ chứa carbon ™Quá trình bùn hoạt tính là quá trình phổ biến nhất của vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng. ™Các công trình xử lý nước thải áp dụng quá trình sinh học hiếu khí sinh trưởng lơ lững gồm: 9 Bể bùn hoạt tính (Activated sludge process) hay bể aeroten (Aeration tank) 9Mương oxy hóa (Oxidation ditch) 9 Bể sinh học hiếu khí dạng mẻ (Sequencing Batch Reactor – SBR) 9 Hồ sinh học hiếu khí làm thoáng cưỡng bức (Aerated lagoon) BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM10 QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH ™Quá trình phân hủy CHC xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liên tục. ™ Việc sục khí nhằm đảm bảo các yêu cầu: 9Cung cấp đủ lượng oxy một cách liên tục và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng, 9Xáo trộn đều VSV (bùn) và CHC trong nước thải và chúng sử dụng CHC như nguồn thức ăn. ™ Khi VSV phát triển và được xáo trộn bởi không khí chúng sẽ kết lại thành khối với nhau tạo thành bùn hoạt tính – bông bùn sinh học). BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM11 BỂ BÙN HOẠT TÍNH – BỂ AEROTEN ™ Quá trình bùn hoạt tính được thực hiện trong bể aeroten. ™ Hỗn hợp bùn hoạt tính và nước thải sau khi ra khỏi bể aeroten được đưa đến bể lắng đợt 2 và được lắng giữ lại tại đây. ™ Phần lớn bùn hoạt tính (>50%) được tuần hoàn trở lại bể aeroten (gọi là bùn tuần hoàn) để duy trình mật độ VSV đáp ứng khả năng phân hủy CHC tốt. ™ Phần lớn bùn hoạt tính còn lại trong bể lắng (bùn hoạt tính dư) được đưa đến bể nén bùn để giảm độ ẩm và sau đó xử lý chúng bằng các phương pháp thích hợp. Bùn thải Đầu vào Bùn tuần hồn Bể Aeroten Bể lắng đợt 2 Đầu ra BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM12 Ra Vào Bùn tuần hồn Bùn dư Bể ̉ aeroten Bể ̉ lắng II Bùn HT là bùn sinh học tập hợp nhiều loại vi sinh chủ yếu là vi khuẩn tự dưỡng hiếu khi ́ BHT là sản phẩm của khối quần thể VSV có khả năng ổn định chất thải dưới điều kiện hiếu khí. Bông bùn họa tính có kích thước khoảng từ 50 đến 200 μm, có thể được loại bỏ bằng lắng trọng lực. QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH HIẾU KHÍÙÙ ØØ ÏÏ ÁÁ BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM13 Quá trình bùn hoạt tính được sử duṇg rộng rãi cho xử lý sinh học NT sinh hoạt, ngành CN ơ nhiễm CHCơ như thực phẩm, bia, thuộc da, thủy sản, Thuận lợi: Hiệu quả khử BOD cao Bất lợi: Năng lượng tiêu thu ̣ cao, lượng bùn sinh ra lớn BỂ AEROTEN KHUẾCH TÁN KHÍ Bợ ̣ phận khuếch tán khí́ Ống dẩn khí ́ né́n QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH HIẾU KHÍÙÙ ØØ ÏÏ ÁÁ BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM14 BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ BÙN HOẠT TÍNH AEROTEN BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM15 THIẾT BỊ KHUẾCH TÁN KHÍ Hiệu quả 1,0 – 3,0 kg O2 /kWh BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM16 THIẾT BỊ KHUẤY TRỘN BỀ MẶT ™ Tua bin (Turbines) Efficiency 0,8 – 1,2 kg O2 /kWh ™Chổi khuấy (Brushes) Efficiency 1,2 – 1,8 kgO2 /kWh BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM17 H2 O Oxi hĩa va ̀ hơ hấp nội bào: Vai tròø củû a VSV Nonbiodegradable residue C.hữũ cơ O2 CO2 dinh dưỡngõ (N,P) BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM18 Cặë n khôngâ phânâ hủû y sinh họï c Phân hủy nội bào: H2 O N,PO2 CO2 Vai tròø củû a VSV BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM19 Bơng Bùn HT BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM20 Vi Sinh Vi khuẩn Động Vật Nguyên Sinh: Trùng tiêm mao, trùng bánh xe, giun,.. Vi Sinh sợi: VK sợi, nấm men BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM21 Động Vật Nguyên Sinh Động Vật Nguyên Sinh: Trùng tiêm mao, trùng bánh xe, giun,.. BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM22 Nấm men Nấm: Hình sợi, đơn bào BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM23 3.2. MƠ HÌNH ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH Tăng trưởng của tế bào sinh khối Trong cả hệ thống nuơi cấy dạng mẽ hay liên tục tốc độ tăng trưởng của vi sinh vật cĩ thể được định nghĩa theo biểu thức sau: Trong đĩ: rg = tốc độ tăng trưởng của tế bào vi sinh vật, KL/TT.TG μ = tốc độ tăng trưởng riêng, TG-1 X = Nồng độ của vi sinh vật, KL/TT Tăng trưởng bị hạn chế bởi chất nền μ = tốc độ tăng trưởng riêng, TG-1 μmax = tốc độ tăng trưởng riêng lớn nhất, TG-1 S = nồng độ của chất nền trong dung dịch, KL/TT Ks = hằng số bán vận tốc, nồng độ chất nền tương ứng với tốc độ tăng trưởng bằng 50% tĩc độ tăng trưởng lớn nhất, KL/TT ).( 113X dt dXrg μ== ).( 143 SK XS dt dXr s m g +== μ BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM24 3.2. MƠ HÌNH ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH Tăng trưởng của tế bào vi sinh vật và sử dụng cơ chất Trong hệ thống nuơi cấy dạng mẽ hay liên tục, một phần chất nền được chuyển hĩa thành tế bào mới và một phần cịn lại bị oxy hĩa thành các sản phẩm vơ cơ và hữu cơ cuối cùng. Quan hệ giữa tốc độ tiêu thụ chất nền và tốc độ tăng trưởng được biểu diễn như sau: rg = tốc độ tăng trưởng của tế bào vi sinh vật, KL/TT.TG Y = hệ số sản lượng lớn nhất, mg/mg (định nghĩa như tỷ số giữa khối lượng của tế bào hình thành và khối lượng chất nền tiêu thụ xác định trong giai đoạn tăng trưởng logarit) rsu = tốc độ sử dụng chất nền, KL/TT.TG )15.3(sug Yrr −= BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM25 3.2. MƠ HÌNH ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH Tốc độ sử dụng cơ chất (rsu ) – Trong thực tế, hệ thống XLSH được thiết kế để có dòng ra có giá trị cơ chất rất thấp Ỵ sinh trưởng có cơ chất giới hạn. – Khi cơ chất sử dụng ở tốc độ lớn nhất Ỵ VK sinh trưởng ở tốc độ tối đa. r kXS K Ssu s = − + rsu - Tốc độ sử dụng cơ chất bởi VSV, g/m3.ngày k - Tốc độ sử dụng cơ chất riêng tối đa, g cơ chất/g VK.ngày KS - Hằng số bán vận tốc, hàm lượng cơ chất ở tốc độ = ½ tốc độ sử dụng cơ chất lớn nhất, g/m3 X - Hàm lượng vi sinh, g/m3 S - Hàm lượng cơ chất sinh trưởng giới hạn, g/m3 BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM26 3.2. MƠ HÌNH ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH ™ Phương trình mô tả quá trình oxy hóa sinh học các hợp chất hữu cơ Trong đó: vi là hệ số đẳng lượng ™ Có 3 thông số quan trọng đánh giá động học tăng trưởng vi sinh vật đó là: hệ số sản lượng, tốc độ sử dụng cơ chất và tốc độ tăng trưởng riêng. Hệ số sản lượng (Y) 9 Xử lý hiếu khí/kị khí khử CHC: g sinh khối/g COD khử. 9Nitrate hoá: g sinh khối/g N-ammonia bị oxi hoá. 9 Phân huỷ kị khí VFA: g sinh khối/g VFA sử dụng . 9 Sinh khối được đo đạc bằng VSS hoặc COD cặn (Tổng COD – COD hoà tan). ν ν ν ν ν ν ν−+ + + ⎯⎯⎯⎯→ + +sinh31 2 2 3 3 4 4 5 6 2 7 2( ) ( )vi vậtchất hữu cơ O NH PO tế bào mới CO H O −= − sinh sinhgam khối raY gam cơ chất tiêụ thu BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM27 3.2. MƠ HÌNH ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH Tăng trưởng của tế bào vi sinh vật và sử dụng cơ chất ™Thay giá trị rg trong (3.14) vào (3.15) tốc độ sử dụng chất nền cĩ thể tính tốn theo cơng thức: ™Trong (3.16) số hạng μm/Y thường được thay bằng số hạng k là tốc độ sử dụng chất nền lớn nhất trên một đơn vị khối lượng vi sinh vật: ™Thay k =μm/Y vào (3.16) ta cĩ: )16.3( )( SKY XSr s m su +−= μ )17.3( Y k mμ= )18.3( SK kXSr s su +−= BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM28 3.2. MƠ HÌNH ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH Ảnh hưởng của trao đổi chất nội bào Trong hệ thống xử lý nước thải, phân bố tuổi bùn trong cơng trình xử lý khơng phải tồn bộ vi sinh vật trong giai đoạn log-phase Ư tốc độ suy giảm khối lượng tế bào, được gọi là tốc độ phân hủy nội bào và được biểu diễn như sau: kd = hệ số phân hủy nội bào, TG-1 X = nồng độ của sinh khối, KL/TT Kết hợp (3.19) với (3.14) và (3.15) ta cĩ cơng thức tính tốc độ tăng trưởng rịng: Trong đĩ: r’g là tốc độ tăng trưởng rịng của vi sinh vật, KL/TT.TG )19.3(Xkr dd −= )20.3(' Xk SK XSr d s m g −+= μ )21.3(' XkYrr dsug −−= BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM29 3.2. MƠ HÌNH ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH Ảnh hưởng của trao đổi chất nội bào Biểu thức tương ứng cho tốc độ tăng trưởng riêng rịng được tính theo cơng thức: Ảnh hưởng của hơ hấp nội bào đối với sản lượng rịng của sinh khối được định nghĩa bằng sản lượng quan sát: )22.3(max ' d s k SK S −+= μμ )23.3( ' su g obs r r Y −= BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM30 3.2. MƠ HÌNH ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH Các biểu thức động học khác Các biểu thức động học mơ tả sự tăng trưởng của vi sinh vật và tốc độ loại bỏ chất nền thường được xây dựng căn cứ vào số liệu thực nghiệm. Các cơng thức động học khác đã được sử dụng để mơ tả tốc độ sử dụng chất nền bao gồm: )25.3(krsu −= )26.3(kSrsu −= )27.3(kXSrsu −= )28.3( o su S SkXr −= BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM31 3.3 Mô hình hóa và tính toán hệ thống bùn hoạt tính Bể phản ứng xáo trộn hoàn toàn không có tuần hoàn bùn Ta cĩ: Giả sử Xo = 0 và dX/dt = 0, ta cĩ: )31.3(' rgor VrQXQXVdt dX −−= )20.3(' Xk SK XSr d s m g −+= μ )32.3(⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −+−−=⇒ XkSK XSVQXQXV dt dX d s m ror μ )33.3(1 d s m r k SK S V Q −+== μ θ BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM32 3.3 Mô hình hóa và tính toán hệ thống bùn hoạt tính Bể phản ứng xáo trộn hoàn toàn không có tuần hoàn bùn ™Trong hệ thống đang xét 1/θ = 1/θc với θc là thời gian lưu chất rắn (tế bào sinh khối). ™Trong lĩnh vực xử lý nước thải θc được định nghĩa bằng khối lượng vi sinh vật trong bể phản ứng chia cho khối lượng vi sinh vật thải bỏ ra khỏi hệ thống mỗi ngày. Trong hình vẽ, θc được tính như sau: )33.3(1 d s m r k SK S V Q −+== μ θ )34.3( Q V QX XV rr c ==θ BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM33 3.3 Mô hình hóa và tính toán hệ thống bùn hoạt tính Bể phản ứng xáo trộn hoàn toàn không có tuần hoàn bùn ™Thực hiện cân bằng cân bằng cơ chất tương tự như cân bằng sinh khối ta cĩ: ™Ở trạng thái ổn định dS/dt = 0 ta cĩ: Trong đĩ: θ=Vr /Q )35.3( SK kXSVQSQSV dt dS s ror ++−= )36.3(0=+−− SK kXSSS s o θ BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM34 3.3 Mô hình hóa và tính toán hệ thống bùn hoạt tính Bể phản ứng xáo trộn hoàn toàn không có tuần hoàn bùn Nồng độ chất nền và vi sinh vật trong dịng ra ™Giải (3.33) cho số hạng S/(Ks+S) và thay biểu thức kết quả vào (3.36) và đơn giản bằng cách dùng (3.17) )33.3(1 d s m r k SK S V Q −+== μ θ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +=+⇒ dms k SK S θμ 11 )17.3( Y k mμ= )37.3( )1( )( )1( )( θθ μ d o d om k SSY kk SSX + −=+ −= )38.3( 1)( )1( −− += d ds kYk kKS θ θ BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM35 3.3 Mô hình hóa và tính toán hệ thống bùn hoạt tính Bể phản ứng xáo trộn hoàn toàn không có tuần hoàn bùn )37.3( )1( )( )1( )( θθ μ d o d om k SSY kk SSX + −=+ −= )38.3( 1)( )1( −− += d ds kYk kKS θ θ Đường biểu diễn nồng độ dịng ra và hiện quả xử lý theo thời gian lưu chất rắn cho bể phản ứng xáo trộn hồn tồn khơng cĩ dịng tuần hồn )39.3( 1 θdobs k YY +−= Hệ số sản lượng quan sát: BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM36 3.3 Mô hình hóa và tính toán hệ thống bùn hoạt tính Bể phản ứng xáo trộn hoàn toàn không có tuần hoàn bùn ™ Thời gian lưu nước cho hệ thống θs là: Trong đĩ: VT = thể tích tổng cộng của bể phản ứng Vr và bể lắng Vs . Q = lưu lượng dịng vào Bùn thải Qw, XR, S Tuần hoàn bùn Qr, XR, S Đầu ra (Q -Qw) Xe, S Đầu vào Q, So, Xo Bể làm thoáng Bể lắng Giới hạn hệ thống Qw, X Tuần hoàn bùn Qr, XR, S Đầu ra (Q -Qw) Xe, S Đầu vào Q, So, Xo Bể làm thoáng Bể lắng Giới hạn hệ thống S, X, V )42.3( Q VV Q V srT s +==θ )43.3( Q Vr=θ™Thời gian lưu nước trung bình của bể phản ứng θ là BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM37 3.3 Mô hình hóa và tính toán hệ thống bùn hoạt tính Bể phản ứng xáo trộn hoàn toàn không có tuần hoàn bùn Các giả thuyết sau đây được áp dụng: • Bể phản ứng xáo trộn hồn tồn. • Nồng độ chất nền đầu vào là hằng số. • Khơng cĩ chất rắn sinh học trong nước thải đầu vào bể aeroten. • Sự ổn định chất thải chỉ xảy ra trong bể phản ứng aeroten, tức là khơng cĩ hoạt động sinh học diễn ra trong bể lắng đợt 2. • Thể tích sử dụng để tính tốn thời gian lưu chất rắn (thời gian lưu bùn) cho hệ thống chỉ tính thể tích bể aeroten. • Tất cả các chất nền hay cơ chất ở dạng hịa tan. • Hệ thống vận hành ở trạng thái ổn định. BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM38 3.3 Mô hình hóa và tính toán hệ thống bùn hoạt tính Bể phản ứng xáo trộn hoàn toàn không có tuần hoàn bùn Thời gian lưu chất rắn trung bình θc tính theo cơng thức: Qw = Lưu lượng dịng chứa chất rắn sinh học từ thải ra khỏi hệ thống (dịng thải) đối với trường hợp thải bùn từ bể phản ứng. Qe = Lưu lượng dịng ra từ bể lắng. Xe = nồng độ của vi sinh vật trong dịng ra từ bể lắng. Qw, X Tuần hoàn bùn Qr, XR, S Đầu ra (Q -Qw) Xe, S Đầu vào Q, So, Xo Bể làm thoáng Bể lắng Giới hạn hệ thống S, X, V )44.3( eew r c XQXQ XV +=θ BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM39 3.3 Mô hình hóa và tính toán hệ thống bùn hoạt tính Bể phản ứng xáo trộn hoàn toàn không có tuần hoàn bùn Thời gian lưu bùn cho hệ thống θc là: Q’w = Lưu lượng dịng thải từ đường tuần hồn đối với trường hợp thải bùn từ đường tuần hồn từ bể lắng. Xr = nồng độ của vi sinh vật trong dịng tuần hồn. Bùn thải Qw, XR, S Tuần hoàn bùn Qr, XR, S Đầu ra (Q -Qw) Xe, S Đầu vào Q, So, Xo Bể làm thoáng Bể lắng Giới hạn hệ thống )45.3(' eerw r c XQXQ XV +=θ BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM40 3.3 Mô hình hóa và tính toán hệ thống bùn hoạt tính Bể phản ứng xáo trộn hoàn toàn không có tuần hoàn bùn Cân bằng sinh khối trong tồn bộ hệ thống được viết như sau: Qw, X Tuần hoàn bùn Qr, XR, S Đầu ra (Q -Qw) Xe, S Đầu vào Q, So, Xo Bể làm thoáng Bể lắng Giới hạn hệ thống S, X, V [ ] )48.3(' rgeewor VrXQXQQXVdt dX ++−= BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM41 3.3 Mô hình hóa và tính toán hệ thống bùn hoạt tính Bể phản ứng xáo trộn hoàn toàn không có tuần hoàn bùn Cân bằng sinh khối trong tồn bộ hệ thống được viết như sau: [ ] )48.3(' rgeewor VrXQXQQXVdt dX ++−= )21.3(' XkYrr dsug −−= [ ] rdsueewo VXkYrXQXQQX )(0 −−++−= )49.3(dsu r eew k X rY XV XQXQ −−=−⇒ )50.3(1 dsu c k X rY −−=θ )51.3()( θ SSSS V Qr oo r su −=−−= BK TPHCM TS.LÊ HỒNG NGHIÊM4