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

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 BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM2 TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO COÂNG THÖÙC NRC ™ 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: ™ US: ™ SI: 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 loc̣, lb/ngày (kg/ngày); không bao gồm BOD5 của dòng tuần hoàn; V – thể tıćh tổng cộng của bể lọc sinh học, 1000 ft3 (1000 m3); F – hê ̣ sô ́ tuần hoàn ).( )/(, / 214 056101 1 211 VFW E += ).( )/(, / 224 01401 1 211 VFW E += BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM3 TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO COÂNG THÖÙC NRC ™F – hê ̣ số tuần hoàn cho 1 bê ̉ được xác định theo công thức: R – Tỉ lê ̣ tuần hoàn ( tỉ lê ̣ nước tuần hoàn so với lượng nước dòng vào bê ̉ loc̣) δ – hệ số ti ̉ lệ tính đến lượng giảm cơ chất cho mỗi lần tuần hoàn qua bể loc̣ = 0,9; ( )[ ] ).( 23411 1 2R RF δ−+ += BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM4 TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO COÂNG THÖÙC NRC ™Trong hệ thống gồm hai bể lọc sinh học thì hiệu quả của bể thứ 2 tính theo công thức; ™Hệ đơn vị US: ™Hệ đơn vị SI: E2 – hiệu quả xử lý BOD5 qua bê ̉ loc̣ thứ hai; W2 – lượng BOD5 lọc được của bể loc̣ thứ 2, lb/ngày; V2 – thể tı́ch của bể loc̣ thứ hai, 1000 ft3; 21 2 2 1 2 21 2 12 2 2 1 056101 1 244 1 056101 1 / / , ).( )( , ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ −+ = ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ −+ = FV W E EHay EFV W E 21 2 2 1 2 21 2 12 2 2 1 01401 1 254 1 01401 1 / / , ).( )( , ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ −+ = ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ −+ = FV W E EHay EFV W E BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM5 TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO COÂNG THÖÙC NRC ™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: V1 – thê ̉ tı́ch bể lọc thứ 1, 1000 ft3; Q – lưu lượng dòng vào, MGD; S0 – nồng đô ̣ cơ chất đầu vào, mg/l; S1 – nồng đô ̣ BOD5 đầu ra từ bê ̉ thứ nhất; ).(),(, 264 11 10102630 2 1 1 2 01 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −+ += E E R RQSV ).( ))(( ),(, 274 111 10102630 2 21 2 2 12 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −−+ += EE E R RQSV BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM6 TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO COÂNG THÖÙC NRC ™Ví dụ 4.2: Thiết kê ́ hê ̣ thống bể lọc sinh học gồm hai bê ̉ loc̣ đê ̉ xử ly ́ nước thải có lưu lượng là 2 MGD, nồng độ BOD5 là 400mg/l. Mỗi bê ̉ loc̣ có chiều cao 8 ft va ̀ R = 4:1. Hiệu quả xử ly ́ 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; BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM7 BAØI GIAÛI VÍ DUÏ TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO COÂNG THÖÙC NRC Hầu hết các thiết kế hiệu quả thi ̀ thê ̉ tıćh của hai bê ̉ loc̣ phải giống nhau. Đê ̉ xác định thê ̉ tıćh này, ta dùng phương pháp thử va ̀ sai để gia ̉ thuyết hiệu quả của bê ̉ lắng thứ nhất và tıńh hiệu quả của bê ̉ lắng thứ hai và kết hợp tính thê ̉ tıćh hai bê ̉. Khi thê ̉ tıćh hai bê ̉ gần giống nhau, đo ́ la ̀ thê ̉ tıćh 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 va ̀ E2 được tính như sau: 1 1 2 1 9,0 E E E − −= BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM8 BAØI GIAÛI VÍ DUÏ TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO COÂNG THÖÙC NRC Tính toán thử dần lần thứ nhất Cho E1 = 0,8, ta tính thể tıćh của bê ̉ loc̣ thứ nhất từ phương trình (4.26): Tính gia ́ tri ̣E2 rồi từ gia ́ tri ̣này va ̀ phương trình (4.27) ta tính được thê ̉ tıćh V2 : Do đo ́: [ ] )1000(95,131 8,01 8,0 41 )4)(1,0(1)400)(2)(0263,0( 3 22 1 ftV =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+ += 5,0 8,01 8,09,0 2 =− −=E [ ] )1000(23,41 )5,01)(8,01( 5,0 41 )4)(1,0(1)0263,0)(2)(8,01)(400( 3 22 2 ftV =⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ −−+ +−= BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM9 BAØI GIAÛI VÍ DUÏ TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO COÂNG THÖÙC NRC Tính toán thử dần lần thứ hai Cho E1 = 0,75 ta tính thê ̉ tıćh của bê ̉ loc̣ thứ nhất từ phương trình (4.26): Tính gia ́ tri ̣E2 và thê ̉ tıćh V2 : [ ] )1000(22,74 75,01 75,0 41 )4)(1,0(1)400)(2)(0263,0( 3 22 1 ftV =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+ += 6,0 75,01 75,09,0 2 =− −=E [ ] )1000(22,74 )6,01)(75,01( 6,0 41 )4)(1,0(1)0263,0)(2)(75,01)(400( 3 22 2 ftV =⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ −−+ +−= BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM10 BAØI GIAÛI VÍ DUÏ TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC THEO COÂNG THÖÙC NRC Quá trình tính toán này cho ta hiệu quả của bê ̉ thứ nhất và thứ hai lần lượt là E1 va ̀ E2 . Và thê ̉ tıćh bằng 74,22 là thê ̉ tıćh được chọn thiết kế. Tính đường kính của mỗi bê ̉: Ta có diện tích = thê ̉ tıćh/đô ̣ sâu = 74330/8 = 9288 ft2 Bán kính bể lọc: ftAD 109)9288)(4(4 2/12/1 =⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= ππ BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM11 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 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 • When recirculation is used, the applied BODL may be determined from Equation: BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM12 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 BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM13 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 BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM14 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 BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM15 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 . BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM16 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: BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM17 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: BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM18 TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BEÅ LOÏC SINH HOÏC BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM19 BỂ SINH HỌC TIẾP XÚC QUAY (RBC) Maøng vi sinh vaät Nöôùc thaûi Ñóa quay ™ 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. BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM20 RBC LẮNG II BỂ SINH HỌC TIẾP XÚC QUAY (RBC) Vào ra Tới xử ̉ ly ́ ́ bù̀n ™ Màng VS bám dính trên bề mặt VL, hấp phu ̣ va ̀ phân hủy CHCơ khi đĩa nhúng trong NT va ̀ lấy oxy khi đĩa trên mặt nước ™ Khi màng VS phát triển màng VS dày va ̀ tách ra khỏi đĩa, vào bể chứa va ̀ tách khỏi NT ở bê ̉ lắng II. ™ Ứng dụng: Thích hợp ở những nơi có diện tích hạn chê ́ và NT có nồng đô ̣ hữu cơ thấp. Ống cấp khí́ BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM21 BỂ SINH HỌC TIẾP XÚC QUAY (RBC) BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM22 BỂ SINH HỌC TIẾP XÚC QUAY (RBC) BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM23 BỂ SINH HỌC TIẾP XÚC QUAY (RBC) BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM24 BỂ SINH HỌC TIẾP XÚC QUAY (RBC) BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM25 ÔNG SỐ THIẾT KẾ BỂ SINH HỌC TIẾP XÚC QUAY (RBC) Thông số Đơn vị Mức xử lý Khử BOD Khử BOD và nitrat hoá Nitrat hoá tách riêng Tải trọng thủy lực m3/m2.ngày 0,08-0,16 0,03-0,08 0,04-0,1 Tải trọng hữu cơ g sBOD/m2.ngày gBOD/m2.ngày 4-10 8-20 2,5-8 5-16 0,5-1,0 Tải trọng hữu bậc 1 tối đa g sBOD/m2.ngày gBOD/m2.ngày 12-15 24-30 12-15 24-30 1-2 Tải trọng NH3 gN/m2.ngày 0,75-1,5 Thời gian lưu nước giờ 0,7-1,5 1,5-4 1,2-3 BOD đầu ra Mg/l 15-30 7-15 7-15 NH4 -N đầu ra Mg/l <2 1-2 BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM26 RBC CỦA TÒA NHÀ SAIGON CENTER DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM27 RBC CỦA TÒA NHÀ SAIGON CENTER RBC BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM28 RBC CỦA TÒA NHÀ SAIGON CENTER RBC BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM29 RBC CỦA TÒA NHÀ SAIGON CENTER RBC BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM30 MBBR (moving bed biofilm reactor) ™MBBR là một dạng của quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính bởi lớp màng sinh học (biofilm). ™ Trong quá trình MBBR, lớp màng biofilm phát triển trên giá thể lơ lửng trong lớp chất lỏng của bể phản ứng. Những giá thể này chuyển động được trong chất lỏng là nhờ hệ thống sục khí cung cấp oxy cho nước thải hay motor khuấy. ™ Bể MBBR gồm 2 loại: bể hiếu khí và bể kị khí. Hình sau Mô tả quá trình xử lý của bể MBBR. BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM31 MBBR (moving bed biofilm reactor) Giá thể động ™ Nhân tố quan trọng của quá trình xử lý này là các giá thể động có lớp màng biofilm dính bám trên bề mặt. ™ Hiện tại trên thị trường thì có 5 loại giá thể khác nhau: K1, K2,K3, Natrix và Biofin Chip M. Thông số các loại giá thể sẽ được trình bày ở bảng sau STT Loại giá thể Chất liệu Kích thước (DxL) Diện tích hữu dụng (m2/m3) 1 K1 Polyetylen 10mm x 7mm 500 2 K2 Polyetylen 15mm x 15mm 350 3 K3 Polyetylen 25mm x 10mm 350 4 Natrix Polyetylen 60mm x 50mm 310 5 Biofin Chip M Polyetylen 45mm x 3mm 900 Nguồn: Kaldnes MiljФteknologi, 2001. BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM32 MBBR (moving bed biofilm reactor) Giá thể động của MBBR BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM33 MBBR (moving bed biofilm reactor) Lớp màng biofilm ™Lớp màng biofin là quần thể các vi sinh vật phát triển trên bề mặt giá thể. Chủng loại vi sinh vật trong màng biofilm tương tự như đối với hệ thống xử lý bùn hoạt tính lơ lửng. ™Hầu hết các vi sinh vật trên màng biofilm thuộc loại dị dưỡng (chúng sử dụng cacbon hữu cơ để tạo ra sinh khối mới) với vi sinh vật tùy tiện chiếm ưu thế. ™Các vi sinh vật tùy tiện có thể sử dụng oxy hòa tan trong hỗn hợp nước thải, nếu oxy hòa tan không có sẵn thì những vi sinh vật này sử dụng Nitrit/Nitrat như là chất nhận điện tử. ™Nồng độ sinh khối dao động từ 3000 – 4000 gTSS/m3 Ö tải trọng thể tích trong MBBR cao hơn gấp vài lần trong quá trình xử lý bằng bùn hoạt tính. BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM34 MBBR (moving bed biofilm reactor) Ưu điểm của MBBR ™Mật độ vi sinh vật xử lý trên một đơn vị thể tích cao, vì vậy tải trọng hữu cơ của bể MBBR cao hơn. ™Mặt bằng của MBBR nhỏ hơn so với hệ thống xử lý nước thải hiếu khí bùn hoạt tính đối với nước thải đô thị và công nghiệp. ™Hiệu quả xử lý cao. ™Dễ dàng vận hành. BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM35 MBBR (moving bed biofilm reactor) Bảng : Các giá trị thiết kế điển hình của bể MBBR BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM36 MO HÌNH HOÙA BEÅ SINH HOÏC (1) ÙÙ ÅÅ ÏÏ ™ Eckenfelder (1970) ñaõ xaây döïng caùc phöông trình toaùn hoïc bieåu dieãn quaù trình xöû lyù trong beå loïc sinh hoïc döïa treân phöông trình toác ñoä loaïi boû cô chaát (COD, BOD, caùc hôïp chaát cuûa nitô phoát pho) bậc 1 sau ñaây: (1/X)*(dS/dt) = Toác ñoä tieâu thuï cô chaát rieâng cuûa vi sinh vaät, kgCOD/(kgVSS.ngaøy) dS/dt = Toác ñoä tieâu thuï cô chaát, kgCOD/(m3.ngaøy) k = haèng soá toác ñoä phaûn öùng, m3/(kgVSS.ngaøy) S = Noàng ñoä cuûa cô chaát, kgCOD/m3 X = Noàng ñoä vi sinh vaät, kgVSS/m3 ).( 74 1 kS dt dS X =− BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM37 MO HÌNH HOÙA BEÅ SINH HOÏC (2) ÙÙ ÅÅ ÏÏ ™ Laáy tích phaân caû hai veá cuûa phöông trình (4.1) ñöôïc: = Noàng ñoä trung bình cuûa vi sinh vaät trong beå loïc sinh hoïc, kgVSS/m3 Se = Noàng ñoä cuûa cô chaát trong doøng nöôùc thaûi ra sau xöû lyù, kgCOD/m3 So = Noàng ñoä cuûa cô chaát trong doøng nöôùc thaûi vaøo beå, kgCOD/m3 t = Thôøi gian tieáp xuùc cuûa nöôùc thaûi vôùi maøng vi sinh vaät ™ Noàng ñoä trung bình cuûa vi sinh vaät tæ leä vôùi dieän tích beà maët rieâng cuûa taàng vaät lieäu loïc As, hay ~ As. Coù theå bieãn quan heä naøy nhö sau: As – dieän tích beà maët rieâng cuûa beå loïc, m - Haèng soá thöïc nghieäm ).( 84 0 tXke e S S −= X ).( 94msAX = X BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM38 MO HÌNH HOÙA BEÅ SINH HOÏC (3) ÙÙ ÅÅ ÏÏ ™ Trong beå loïc sinh hoïc doøng nöôùc thaûi di chuyeån quanh co theo hình daùng hình hoïc vaø söï saép xeáp cuûa vaät lieäu loïc. Thôøi gian tieáp xuùc trung bình t ñöôïc tính toaùn theo coâng thöùc cuûa Howland (1957) nhö sau: QL = Taûi troïng thủy lực cuûa nöôùc thaûi treân beà maët beå loïc, m3/m2xngaøy, QL = Q/A Q - Löu löôïng nöôùc thaûi theo tính toaùn thieát keá, m3/ngaøy A - Dieän tích maët caét ngang cuûa beå loïc, m2 C,n - Caùc haèng soá thöïc nghieäm, n = 0.3 – 0.7 D - Chieàu cao lôùp vaät lieäu loïc, m ).( 104n LQ CD t = BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM39 MO HÌNH HOÙA BEÅ SINH HOÏC (4) ÙÙ ÅÅ ÏÏ ™ Thay theá caùc phöông trình (4.9) vaø (4.10) vaøo phöông trình (4.8): ™ Ñaët phöông trình K = kAsmC (4.11) seõ ñöôïc vieát laïi: ™ Thoâng soá ñoäng hoïc K vaø haèng soá n ñöôïc xaùc ñònh döïa treân caùc soá lieäu thí nghieäm Se, So, D, vaø QL nghieân cöùu treân moâ hình phoøng thí nghieäm. ™ K ở nhiê ̣t đô ̣ 20oC = 0.69/ngày ™ n ở nhiê ̣t đô ̣ 20oC = 0.67 ™ K = hằng sô ́ tô ́c đô ̣ phu ̣ thuô ̣c vào nhiều yếu tô ́: tính châ ́t nước tha ̉i, thiê ́t kế bê ̉ lo ̣c va ̀ bê ̉ lắng, điều kiện vận ha ̀nh. ).(]/[ 114 n L m s QCDkA o e e S S −= ).(]/[ 124 n LQKD o e e S S −= ).().( 1340351 2020 −= TT KK BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM40 MO HÌNH HOÙA BEÅ SINH HOÏC (5) ÙÙ ÅÅ ÏÏ ™ Phöông trình (4.12) chæ thích hôïp vôùi tröôøng hôïp beå loïc sinh hoïc khoâng coù tuaàn hoaøn nöôùc sau xöû lyù. ™ Trong tröôøng hôïp nöôùc thaûi sau xöû lyù ñöôïc tuaàn hoaøn ñeå pha loaõng nöôùc thaûi ñaàu vaøo, phöông trình (4.12) seõ bieán ñoåi nhö sau: Sa - Noàng ñoä cô chaát cuûa hoãn hôïp doøng nöôùc thaûi thoâ vaø doøng tuaàn hoaøn (doøng ra sau xöû lyù). Sa ñöôïc tính bôûi coâng thöùc: Sa = (So + RSe )/(1+R) R – Tyû soá tuaàn hoaøn, R = Qr /Q Qr – Löu löôïng nöôùc thaûi tuaàn hoaøn ).(/ Re)( / 144 1 n LQKDR n LQKDe aS eS −−+ − = BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM41 XAÙC ÑÒNH THOÂNG SOÁ ÑOÄNG HOÏC CHO BEÅ SINH HOÏCÙ٠ ÁÁ ÄÄ ÏÏ ÅÅ ÏÏ ™ Laáy loâgarit cô soá e caû hai veá phöông trình (4.12): ™ Ñaây laø phöông trình ñöôøng thaúng treân heä truïc toïa ñoä baùn logarit coù heä soá goác: ™ Laáy loâgarit caû hai veá phöông trình (4.16): ™ Phöông trình (4.17) coù daïng phöông trình ñöôøng thaúng y = ax + b, vôùi: ™ Khi bieát ñöôïc ít nhaát 3 caëp giaù trò cuûa (x,y) seõ veõ ñöôïc ñöôøng thaúng treân heä toïa ñoä log-log coù heä soá goác baèng a vaø giao ñieåm vôùi truïc tung baèng b. Khi bieát ñöôïc a,b suy ra giaù trò cuûa n vaø K. ).(ln 154n LQ KD oS eS −=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ).( 164nLKQs −−= ).(lnlnln 174KLQns += KlnbLQlnx naslny == == BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM42 MO HÌNH THÍ NGHIEÄM BEÅ SINH HOÏC ÄÄ ÅÅ ÏÏ BK TPHCM TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM43 XAÙC ÑÒNH THOÂNG SOÁ ÑOÄNG HOÏC CHO BEÅ SINH HOÏC (1)Ù٠ ÁÁ ÄÄ ÏÏ ÅÅ ÏÏ Noäi dung thí nghieäm 1. Vaän haønh khôûi ñoäng moâ hình thí nghieäm vôùi loaïi nöôùc thaûi caàn nghieân cöùu, taûi troïng theå tích beà maët trong giôùi haïn nhoû hôn 40L/m 2/phuùt, ñeå taïo ra lôùp maøng vi sinh vaät treân beà maët vaät lieäu loïc (coøn goïi laø giaù theå loïc). Ñeå taêng nhanh quaù trình taïo maøng vi sinh vaät, hoãn hôïp nöôùc thaûi coù chöùa buøn hoaït tính pha loaõng ñöôïc söû duïng cho giai ñoaïn khôûi ñoäng. 2. Sau giai ñoaïn khôûi ñoäng, moät lôùp maøng vi sinh vaät ñöôïc taïo thaønh treân beà maët vaät lieäu loïc. Choïn ít nhaát 3 giaù trò löu löôïng (hay taûi troïng theå tích beà maët) ñeå tieán haønh thí nghieäm nghieân cöùu. Laàn löôït vaän haønh beå loïc vôùi töøng löu löôïng thí nghieäm ñaõ choïn ñeán khi beå loïc “ñaït traïng thaùi oån ñònh”. Traïng thaùi oån ñònh laø traïng thaùi maø ôû ñoù noàng ñoä cô chaát trong nöôùc thaûi sau xöû lyù (COD, BOD, TOC) khoâng tha