Bài giảng Công nghệ xử lý nước thải

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TS Trần Thị Mỹ Diệu TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP VĂN LANG KHOA CÔNG NGHỆ & QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG ĐẠI HỌC VĂNLANG KHOA CN&QL MÔI TRƯỜNG ANAEROBIC DIGESTION Tháng 5 năm 2008 Mesophilic Anaerobic Digestion Process ĐẠI HỌC VĂNLANG KHOA CN&QL MÔI TRƯỜNG Single –stage high-rate digestion Two–stage digestion Separate sludge digestion Standard-rate digestion Mesophilic Anaerobic Digestion Process ĐẠI HỌC VĂNLANG KHOA CN&QL MÔI TRƯỜNG Single –stage high-rate digestion Gia nhiệt, khuấy trộn, nạp liệu đồng nhất và nén bùn trước khi đưa vào thiết bị là đặc điểm của qt phân hủy bùn kỵ khí tải trọng cao một giai đoạn Bùn phải được bơm liên tục hoặc theo chu kỳ 30 phút-2 giờ để duy trì điều kiện ổn định trong thiết bị Mesophilic Anaerobic Digestion Process ĐẠI HỌC VĂNLANG KHOA CN&QL MÔI TRƯỜNG Single –stage high-rate digestion Mesophilic Anaerobic Digestion Process ĐẠI HỌC VĂNLANG KHOA CN&QL MÔI TRƯỜNG Single –stage high-rate digestion Đối với các thiết bị nạp liệu theo chu kỳ 8 giờ hoặc 24 giờ, cần tháo bùn đã phân hủy trước khi nạp bùn mới vào thiết bị. Trong thiết bị phân hủy kỵ khí tải trọng cao không tách riêng nước bề mặt Mesophilic Anaerobic Digestion Process ĐẠI HỌC VĂNLANG KHOA CN&QL MÔI TRƯỜNG Two–stage high-rate digestion Thường được sử dụng trước đây và ít được dùng hiện nay Thiết bị phân hủy tải trọng cao là bể thứ hai trong hệ thống Bể thứ nhất được dùng để lên men, được gia nhiệt và lắp đặt tb khuấy trộn Bể thứ hai thường không được gia nhiệt và được dùng như bể ổn định Mesophilic Anaerobic Digestion Process ĐẠI HỌC VĂNLANG KHOA CN&QL MÔI TRƯỜNG Two–stage high-rate digestion Mesophilic Anaerobic Digestion Process ĐẠI HỌC VĂNLANG KHOA CN&QL MÔI TRƯỜNG Two–stage high-rate digestion Hệ thống này ít đc dùng vì chi phí xây dựng lớn và bể thứ 2 không hiệu quả Do bùn không lắng tốt nên nước bề mặt từ bể thứ hai trong hệ thống thường có hàm lượng chất rắn cao Bùn không lắng tốt là do qt phân hủy trong bể 1 xảy ra không hoàn toàn và bùn mịn Mesophilic Anaerobic Digestion Process ĐẠI HỌC VĂNLANG KHOA CN&QL MÔI TRƯỜNG Two–stage high-rate digestion Dòng nước bề mặt tuần hoàn lại có thể ảnh hưởng đến HTXLNT nên có thể cần phải xử lý riêng Nếu sử dụng hệ thống này, cần phải thực hiện cân bằng khối lượng chất rắn đối với dòng tuần hoàn từ bể 2. Trong một số trường hợp, bể 2 cũng được gia nhiệt và khuấy trộn để bảo đảm bùn đạt trạng thái ổn định trước khi XL tiếp hoặc khử nước Mesophilic Anaerobic Digestion Process ĐẠI HỌC VĂNLANG KHOA CN&QL MÔI TRƯỜNG Separate sludge digestion Qt phân hủy bùn từ bể lắng 1 và bùn sinh học được thực hiện trong 2 bể riêng vì (1) Sử dụng hiệu quả khả năng tách nước tốt của bùn bể lắng 1 (2) Qt phân hủy đc áp dụng hiệu quả cho bùn sinh học (3) Dễ dàng tạo điều kiện tối ưu cho qt phân hủy bùn Mesophilic Anaerobic Digestion Process ĐẠI HỌC VĂNLANG KHOA CN&QL MÔI TRƯỜNG Tính toán thiết kế Dựa trên thời gian lưu bùn Sử dụng tải trọng thể tích Sự phân hủy chất rắn bay hơi Sự giảm thể tích quan sát được Mesophilic Anaerobic Digestion Process ĐẠI HỌC VĂNLANG KHOA CN&QL MÔI TRƯỜNG Tính toán thiết kế dựa trên SRT Sản phẩm của qt phân hủy kỵ khí, CH4 có thể đc ước tính như sau: VCH4 = tt CH4 sinh ra ở đk chuẩn (0oC, 1 atm), m3/ngđ Q = lưu lượng (m3/ngđ) So = bCOD trước xử lý (mg/L) S = bCOD sau xử lý (mg/L) Px = Lượng bùn sinh ra hàng này (kg/ngđ) Mesophilic Anaerobic Digestion Process ĐẠI HỌC VĂNLANG KHOA CN&QL MÔI TRƯỜNG Tính toán thiết kế dựa trên SRT Lượng bùn sinh ra hàng ngày có thể đc ước tính như sau: Q = lưu lượng (m3/ngđ) So = bCOD trước xử lý (mg/L) S = bCOD sau xử lý (mg/L) Px = Lượng bùn sinh ra hàng này (kg/ngđ) SRT = Thời gian lưu bùn (ngđ) Mesophilic Anaerobic Digestion Process ĐẠI HỌC VĂNLANG KHOA CN&QL MÔI TRƯỜNG Tính toán thiết kế dựa trên SRT *Mc Carty (1964) & (1968) Mesophilic Anaerobic Digestion Process ĐẠI HỌC VĂNLANG KHOA CN&QL MÔI TRƯỜNG BÀI TẬP Xác định kích thước thiết bị phân hủy kỵ khí để xử lý bùn của trạm xử lý nước thải có Q = 38 000 m3/ngđ. Kiểm tra tải trọng thể tích, xác định mức độ ổn định và ước tính lượng khí sinh ra. Biết rằng đối với nước thải đã xử lý, VSS = 0.15 kg/m3 bCOD = 0.14 kg/m3. Giả sử bùn có độ ẩm 95%, tỷ trọng 1.02. SRT =10 ngày. E = 70%. y = 0.08 kgVSS/kgbCOD. K = 0.03 ngđ-1. Bùn chứa đủ N,P cho quá trình phát triển sinh học. Khí chứa 65% CH4 Mesophilic Anaerobic Digestion Process ĐẠI HỌC VĂNLANG KHOA CN&QL MÔI TRƯỜNG BÀI GIẢI Tính thể tích bùn Tính thể tích bể phân hủy Mesophilic Anaerobic Digestion Process ĐẠI HỌC VĂNLANG KHOA CN&QL MÔI TRƯỜNG BÀI GIẢI Tính Px So = 0.14 x 38000 = 5320 kg/ngđ S = 5320 x (1-0.7) = 1596 kg/ngđ Px = 229.2 kg/ngđ SRT = 10 ngđ Mesophilic Anaerobic Digestion Process ĐẠI HỌC VĂNLANG KHOA CN&QL MÔI TRƯỜNG BÀI GIẢI Tính tải trọng thể tích Kg bCOD/m3/ngđ = 5320 : 1118 = 4.76 Xác định mức độ ổn định Độ ổn định % = 63.9 Mesophilic Anaerobic Digestion Process ĐẠI HỌC VĂNLANG KHOA CN&QL MÔI TRƯỜNG BÀI GIẢI Tính thể tích CH4 V CH4 = 1359 m3/ngđ Tính tổng thể tích khí Vt-khí = 1359 : 0.65 = 2091 m3/ngđ