CHƯƠNG 4
CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ
DẠNG TĂNG TRƯỞNG DÍNH BÁM
4.1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ LỌC NHỎ GIỌT (TRICKLING FILTER)
4.1.1 Vật Liệu Lọc
Vật liệu lọc có thể bằng đá, than, xỉ, plastic.
- Đá
+ d = 10-25 mm
+ Chiều cao lớp vật liệu lọc dao động trong khoảng 0,9-2,5 m và thường là 1,8 m.
- Plastic
+ Chiều cao lớp vật liệu lọc dao động trong khoảng 6-9 m và được gọi là tháp lọc sinh học.
4.1.2 Hệ Thống Phân Phối Nước
- Sử dụng nguyên tắc phản lực
- Áp lực tại vòi phun từ 0,5-0,7 m
- Vận tốc phụ thuộc vào lưu lượng và thường bằng 1 vòng/10 phút;
- Khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến vòi phun từ 0,2-0,3 m.
Tốc độ quay của dàn phân phối nước có thể xác định theo công thức sau:
( )( )
( )
( )( )( )
60
/101
3
DRA
mmmqR
n
+
=
- n là tốc độ quay (vòng/phút);
- q là tải trọng thủy lực của dòng vào (m
3

/m
2
.h);
- R là tỷ số tuần hoàn;
- A số lượng đường ống phân phối của hệ thống phân phối nước;
- DR là tốc độ tính bằng mm/đường ống phân phối.
4.1.3 Sàn Đỡ
- Sàn đỡ được thiết kế sao cho có thể thu nước đều;
- Phân phối đều khí;
- Khoảng cách từ sàn đến đáy dao động trong khoảng 0,6-0,8 m;
- Đáy bể dốc 1-2% về máng thu trung tâm;
- Tường giữa đáy và sàn phân phối có đặt cửa sổ thông gió. Tổng diện tích cửa số chiếm 20%
diện tích sàn.
1 4-
Nước thải sau xử lý
Nước thải sau xử lý
Nước thải sau xử lý
4.1.4 Cấp Khí
- Cấp khí tự nhiên phụ thuộc vào sự chênh lệnh nhiệt độ
+ Nhiệt độ của nước thấp hơn nhiệt độ của không khí, khi đó nhiệt độ khí trong lỗ rỗng thấp
nên khí sẽ đi từ trên xuống và ngược lại;
+ Khi nhiệt độ nước bằng nhiệt độ không khí, sẽ không có sự trao đổi khí nên cần thổi khí với
tốc độ 0,3 m
3
/m
2
.phút.
4.1.5 Thiết Kế Trickling Filter
( )
[ ]

n
v
i
e
QDk
S
S
−
−=
20
exp
- S
e
: BOD
5
tc
của nước thải sau lắng;
- S
i
: BOD
5
tc
của nước thải vào bể trickling filter;
- k
20
: hằng số phục thuộc vào độ sâu của bể (D) ở 20
o
C (gal/phút)
n
ft

- D : độ sâu (ft)
- Q
v
: lưu lượng tính trên một đơn vị thể tích bể trickling filter (gal/phút.ft
2
) = Q/A
- Q : lưu lượng qua trickling filter, không tuần hoàn (gal/phút)
- A : diện tích tiết diện của trickling filter (ft
2
);
- n : hệ số thực nghiệm, n = 0,5
x
D
D
kk








=
2
1
12
- k
2
: hằng số ứng với trickling filter có D

2
- k
1
:

hằng số ứng với trickling filter có D
1
- D
1
: độ sâu của trickling filter 1
- D
2
: độ sâu của trickling filter 2
- x = 0,5 khi vật liệu là đá và dòng chảy theo phương thẳng đứng;
- x = 0,3 khi vật liệu là plastic và dòng chảy theo phương ngang.
Bảng 4.1 Giá trị k
20
đối với tháp trickling filter có độ sâu 20 ft, vật liệu lọc bằng plastic
Loại nước thải K (gal/phút.ft)
0,5
Nước thải sinh hoạt 0,065-0,10
Nước thải sinh hoạt + nước thải thực phẩm 0,060-0,08
Nước thải chế biến trái cây đóng hộp 0,020-0,05
Nước thải chế biến thịt 0,030-0,05
Nước thải giấy 0,020-0,04
Nước thải chế biến khoai tây 0,035-0,05
Nước thải nhà máy lọc dầu 0,020-0,07
Hiệu quả khử BOD
5


FV
W
E
×
×+
=
4433,01
100
2 4-
Nước thải sau xử lý
Nước thải sau xử lý
Nước thải sau xử lý
- E : hiệu quả khử BOD5 của trickling filter và bể lắng 2;
- W : tải trọng BOD5 của trickling filter (kg/ngđ);
- V : thể tích vật liệu lọc (m
3
);
- F : hệ số tuần hoàn nước
2
10
1
1






+
+

=
R
R
F
- R = Q
T
/Q, trong đó Q
T
là lưu lượng tuần hoàn và Q là lưu lượng xử lý
Bảng 4.2 Các thông số thiết kế trickling filter
Thông số Đơn vị Tải trọng thấp Tải trọng cao
Chiều cao lớp vật liệu lọc
(VLL)
m 1-3 0,9-2,5 (đá)
6-8 (plastic)
Loại vật liệu lọc Đá, than Đá, than, plastic
Tải trọng chất hữu cơ kgBOD
5
/m
3
VLL.ngđ 0,08-0,40 0,40-1,60
Tải trọng thủy lực m
3
/m
2
.ngđ 1,0-4,1 4,1-40,7
Hệ số tuần hoàn 0-1,0 0,5-2,0
Tải trọn thủy lực bể lắng 2 m
3
/m

2
.ngđ 25 16
Hiệu quả khử BOD
5
sau
trickling filter và bể lắng 2
% 80-90 65-85
Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải có sử dụng trickling filter được trình bày trong Hình 4.1.
a. Trickling filter tải trọng thấp.
b. Trickling filter tải trọng thấp hoặc cao (khi cần chuyển hóa N-NH
3
thành NO
3
-
, tải trọng thấp)
c. Trickling filter với dàn phun liên tục
Hình 4.1 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải có sử dụng trickling filter.
3 4-
Nước thải
Bể lắng 1 Trickling Filter Bể lắng 2
Nước thải sau xử lý
Bùn
Dự
phòng
Tuần hoàn nước
Bùn
Xả bùn
Nước thải
Bể lắng 1 Trickling Filter Bể lắng 2
Nước thải sau xử lý

Bùn
Tuần hoàn nước
Bùn
Xả bùn
Nước thải
Bể lắng 1 Trickling Filter Bể lắng 2
Nước thải sau xử lý
Bùn
Tuần hoàn nước
Bùn
Xả bùn
Đối với hệ thống trickling filter hai bậc, hiệu quả khử BOD của bậc thứ hai được tính theo công
thức sau:
VF
W
E
E
2
1
2
1
4432,0
1
100
−
+
=
Trong đó:
- E
1

là hiệu quả khử BOD của bể trickling filter thứ 1 (%);
- E
2
là hiệu quả khử BOD của bể trickling filter thứ 2 (%);
- W
2
là tải trọng BOD của bể trickling filter thứ 2 (kg.ngđ).
Ảnh hưởng của nhiệt độ nước thải đến hiệu quả khử BOD có thể được tính theo công thức sau:
( )
20
20
035,1
−
=
T
T
EE
Trong đó:
- E
T
là hiệu quả khử BOD ở nhiệt độ T (%);
- E
20
là hiệu quả khử BOD ở 20
o
C (%).
BÀI TẬP 4.1
Thiết bị lọc nhỏ giọt một bậc đường kính 10 m sử dụng vật liệu lọc bằng plastic dòng chảy ngang
với chiều dày lớp vật liệu lọc là 6,1 m. Nước thải đưa vào thiết bị trickling filter có đặc tính như
trình bày sau đây. Tính tải trọng thể tích theo BOD và TKN, tải trọng TKN đặc biệt và hiệu quả

khử BOD ở 20
0
C. Quá trình nitrate hóa có xảy ra trong hệ thống này không?
Đặc tính nước thải vào trickling filter
Thông số Đơn vị Giá trị
Lưu lượng m
3
/ngđ 4000
BOD g/m
3
120
TSS g/m
3
80
TKN g/m
3
25
(sinh viên giải bài tập ở nhà, bài tập sẽ được sửa trên lớp)
BÀI TẬP 4.2
Nước thải của một khu đô thị có nồng độ BOD 250 g/m
3
được xử lý bằng hệ thống trickling filter
hai bậc. Nước thải sau khi xử lý phải có nồng độ BOD 25 g/m
3
. Nếu cả hai trickling filter trong hệ
thống đều có độ sâu là 1,83 m và hệ số tuần hoàn 2:1, hãy xác định đường kính bể. Các thông số
sau đây được sử dụng trong tính toán thiết kế:
- Lưu lượng nước thải Q = 7570 m
3
/ngđ;

- Nhiệt độ của nước thải = 20
o
C;
- Hiệu quả khử BOD trong bể lắng đợt 1 đạt 35%;
- E
1
= E
2.
(sinh viên giải bài tập ở nhà, bài tập sẽ được sửa trên lớp)
4 4-
BÀI TẬP 4.3
Với đặc tính nước thải trước và sau khi xử lý bằng trickling filter được trình bày sau đây, hãy xác
định các thông số cần thiết để thiết kế bể. Biết rằng:
- Hai bể trickling filter có độ sâu 6,1 m,
- Vật liệu lọc bằng plastic dòng chảy ngang có diện tích bề mặt 90 m
2
/m
3
;
- Hệ số n = 0,5 và hệ thống phân phối gồm 2 cánh tay đòn;
- Tốc độ tưới ướt tối thiểu là 0,5 L/m
2
.s;
- Độ sâu của bể lắng 2 là 4,2 m.
Điều kiện thiết kế
Thông số Đơn vị Nước thải trước khi xử lý Nước thải sau khi xử lý
Lưu lượng m
3
/ngđ 15.140
BOD g/m

3
125 20
TSS g/m
3
65 20
Nhiệt độ tối thiểu
o
C 14
(sinh viên giải bài tập ở nhà, bài tập sẽ được sửa trên lớp)

4.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG ĐĨA TIẾP XÚC SINH HỌC (RBC)
4.2.1 Tổng Quan
Đĩa tiếp xúc sinh học đầu tiên được lắp đặt ở Tây Đức vào năm 1960, sau đó du nhập sang Mỹ. Ở
Mỹ và Canada 70% số đĩa tiếp xúc sinh học được dùng để khử BOD của các hợp chất carbon,
25% dùng để khử BOD của các hợp chất carbon kết hợp với nitrat hóa nước thải, 5% dùng để
nitrat hóa nước thải sau quá trình xử lý thứ cấp.
Đĩa sinh học gồm hàng loạt đĩa tròn, phẳng, bằng polystyren hoặc polyvinylclorua (PVC) lắp trên
một trục. Các đĩa được đặt ngập trong nước một phần và quay chậm. Trong quá trình vận hành, vi
sinh vật sinh trưởng, phát triển trên bề mặt đĩa hình thành một lớp màng mỏng bám trên bề mặt
đĩa. Khi đĩa quay, lớp màng sinh học sẽ tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và với khí quyển
để hấp thụ oxy. Đĩa quay sẽ ảnh hưởng đến sự vận chuyển oxy và đảm bảo cho vi sinh vật tồn tại
trong điều kiện hiếu khí.
Hình 4.2 Đĩa sinh học (RBC).
5 4-