Hệ thống aeroten là một trong những công nghệ xử lý nước thải phổ biến trong ngành công nghiệp hiện nay, với nhiệm vụ chính là oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải bằng cách cung cấp oxy cho bùn hoạt tính. Việc tính toán thiết kế và vận hành aeroten là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả của hệ thống xử lý. Trong bài viết này, chúng ta sẽ đi vào chi tiết các phương pháp tính toán thiết kế và vận hành aeroten, đặc biệt là các công thức liên quan đến thể tích làm việc, hiệu quả xử lý, và lượng bùn sinh ra.
1. Tính toán thể tích làm việc của aeroten
Thể tích làm việc của aeroten có thể tính theo ba phương pháp chính dựa trên các yếu tố như tỉ số F/M (tỷ lệ khối lượng cơ chất trên khối lượng bùn hoạt tính), tốc độ sử dụng cơ chất của bùn, và tuổi của bùn trong hệ thống.
1.1. Tính thể tích aeroten theo tỉ số F/M
Công thức tính thể tích làm việc của aeroten theo tỉ số F/M có thể được viết dưới dạng:
Công thức này thường được sử dụng trong thiết kế hệ thống xử lý nước thải. Việc xác định tỉ số F/M giúp đảm bảo rằng có đủ bùn hoạt tính để xử lý lượng cơ chất có trong nước thải.
1.2. Tính thể tích aeroten theo tốc độ sử dụng cơ chất của bùn hoạt tính
Công thức này được áp dụng trong các sách của Liên Xô và các tác giả Việt Nam như Trần Hiếu Nhuệ và Lâm Minh Triết:
Trong đó:
-
QQQ: Lưu lượng nước cần xử lý (m³/ngày)
-
S0S_0S0: Hàm lượng BOD5 trong nước thải (mg/l)
-
SSS: Hàm lượng BOD5 trong nước đã xử lý (mg/l)
-
ppp: Tốc độ sử dụng cơ chất của 1 gam bùn trong một ngày (g BOD5/g bùn/ngày)
-
aaa: Nồng độ bùn trong aeroten (mg/l)
-
zzz: Độ tro của cặn (thường là 0,3 mg/mg)
Phương pháp này giúp tính toán thể tích cần thiết của aeroten dựa trên các yếu tố về chất lượng nước thải và khả năng xử lý của bùn.
1.3. Tính thể tích aeroten theo tuổi bùn
Phương pháp tính thể tích aeroten theo tuổi của bùn là công thức được sử dụng phổ biến ở các nước Tây Âu và Mỹ:
Trong đó:
-
YYY: Hệ số sinh trưởng cực đại (mg bùn hoạt tính / mg BOD5 tiêu thụ)
-
kdk_dkd: Hệ số phân hủy nội bào (/ngày)
-
ececec: Tỉ lệ hiệu suất chuyển hóa chất hữu cơ
Công thức này cung cấp cách tính thể tích aeroten dựa trên các yếu tố liên quan đến sinh trưởng và phân hủy của bùn hoạt tính.
1.4. Tính thể tích aeroten theo tải trọng cơ chất
Một cách tính khác là dựa trên tải trọng cơ chất trên một đơn vị thể tích bể xử lý:
Phương pháp này tính toán tải trọng cơ chất trên một đơn vị thể tích của bể xử lý, giúp xác định thể tích aeroten cần thiết để xử lý nước thải với hiệu quả cao.
2. Hiệu quả xử lý
Hiệu quả xử lý của hệ thống aeroten được tính bằng công thức sau:
Trong đó:
-
EEE: Hiệu quả xử lý (%)
-
S0S_0S0: Hàm lượng BOD5 trong nước thải trước xử lý (mg/l)
-
SSS: Hàm lượng BOD5 trong nước sau khi xử lý (mg/l)
Hiệu quả xử lý được tính toán để đánh giá mức độ giảm ô nhiễm của nước thải trong quá trình xử lý.
3. Tính toán thời gian cần thiết để oxy hóa chất hữu cơ trong aeroten
Để tính toán thời gian cần thiết để oxy hóa chất hữu cơ từ nồng độ ban đầu S0S_0S0 đến nồng độ cuối ScS_cSc, ta sử dụng công thức sau:
Công thức này giúp xác định thời gian cần thiết để xử lý chất hữu cơ trong hệ thống aeroten.
4. Tính toán lượng bùn sinh ra hàng ngày
Lượng bùn sinh ra trong quá trình xử lý nước thải là một yếu tố quan trọng trong thiết kế và vận hành aeroten. Có hai cách tính lượng bùn sinh ra:
4.1. Cách tính của Liên Xô
Gbuˋn=0,3⋅(SS)+0,3⋅(BOD5)G_bùn = 0,3 \cdot (SS) + 0,3 \cdot (BOD_5)Gbuˋn=0,3⋅(SS)+0,3⋅(BOD5)
Trong đó:
-
SSSSSS: Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải (kg/ngày)
-
BOD5BOD_5BOD5: Hàm lượng BOD5 (kg/ngày)
4.2. Cách tính thay thế
Gbuˋn=k⋅CODG_bùn = k \cdot CODGbuˋn=k⋅COD
Trong đó:
-
CODCODCOD: Hàm lượng chất ôxy hóa hóa học trong nước thải (kg/ngày)
Tính toán lượng bùn sinh ra giúp kiểm soát quá trình vận hành của aeroten và duy trì hiệu quả xử lý nước thải.
Kết luận
Việc tính toán thiết kế và vận hành aeroten trong xử lý nước thải là một công đoạn quan trọng để đảm bảo hiệu quả xử lý và chất lượng nước sau xử lý. Các công thức và phương pháp tính toán giúp các kỹ sư và chuyên gia xử lý nước thải có thể tối ưu hóa quy trình vận hành và kiểm soát quá trình xử lý một cách hiệu quả nhất.