Tải bản đầy đủ

bai giang ky thuat tuan hoan nuoc 2

QUÁ TRÌNH NITRATE HÓA
(CÁC KIỂU LỌC SINH HỌC)


Mục tiêu
Sinh viên nắm vững các nội dung:
• Công suất lọc của từng kiểu lọc sinh học
• Ước tính được khả năng lọc dựa trên Climit,
TAN và DO.
• Ưu nhựợc điểm của các kiểu lọc sinh học
• Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến động
học của biofilm
• Thiết kế hệ thống lọc sinh học tương ứng với
mức thức ăn tối đa cung cấp vào hệ thống


Nội dung
• Công suất lọc sinh học
• Loại lọc sinh học
• Sơ đồ hệ thống lọc sinh học
•Kiểu lọc sinh học nào?

•Kích cỡ bể lọc?
•Loại giá thể?
•Kết hợp với quá trình lọc nào?


Công suất của lọc sinh học
Công suất lọc sinh học - (g TAN/ngày)
Phụ thuộc vào:
• Tỉ lệ nitrate hóa - rTAN (g TAN/m2/ngày)
• Diện tích bề mặt giá thể riêng - SSA (m2/m3)
• Thể tích giá thể - V (m3)


Công suất của lọc sinh học

Công suất lọc = rTAN * SSA * V
Đơn vị:
(g TAN/ngày)= (g TAN/m2/ngày)*(m2/m3)*(m3)


Các kiểu lọc





Lọc chảy nhỏ giọt (Trickling filter)
Lọc quay (rotating biological contactor)
Lọc hạt (Bead filter)
Lọc giá thể chuyển động (Moving bed
biofilm reactor)
• Lọc giá thể chìm (submerged filter)
• Lọc dòng đáy (Fluidized bed filter)


1. Lọc chảy nhỏ giọt

Giá thể lọc bên trong lọc sinh học



Thiết kế lọc chảy nhỏ giọt
Xác định các thông số:
B 1.
B 2.
B 3.
B 4.
B 5.
B6

Lượng thức ăn cao nhất
Protein trong thức ăn
Nhiệt độ
TAN sinh ra
TAN cho phép
Nitrate hóa
Phản nitrate hóa
B 7. Nitrate cho phép
B 8. Thay nước để điều khiển N-NO3B 9. Hiệu quả xử lý (TE)

(kg feed/day)
(%)
(°C)
(PTAN = g TAN/day)
(g/m3)
giảm PTAN
(%)

(g/m3)
giảm PTAN
(%)


Thiết kế lọc chảy nhỏ giọt
Xác định các thông số:
B 10. dòng chảy điều khiển TAN (m3/day)
QTAN = PTAN / ( CTAN,IN – CTAN,OUT)
= PTAN / (1-TE/100) x CTAN,OUT
B 11. Diện tích bề mặt giá thể cần thiết (A) và thể tích
lọc(V)
TAN removal rate (rTAN in g TAN/m2/day)
A (m2) = PTAN (g TAN/day) / rTAN (g TAN/m2/day)
V (m3) = A (m2) / SSA (m2/m3)


Thiết kế lọc chảy nhỏ giọt
Xác định các thông số:
B 13. Diện tích tiết diện (ф (m2)) và
đường kính (Ø (m)) bể lọc
Độ cao của giá thể cố định (H (m))
ф (m2) = V (m3) / H (m)
Ø (m) = 2 x √(ф (m2) /3.1416)
Cố định: Hàm lượng TAN mong muốn, Hiệu quả xử lý, rTAN,
Độ cao bể lọc


Thiết kế lọc chảy nhỏ giọt
Xác định hiệu quả lọc

Thiết kế bể lọc chảy nhỏ giọt

RTAN

If CTAN,IN ≥ 2 g/m3
then
CTAN,IN= C*TAN = 2 g/m3

Qf

Lọc sinh học
Hiệu qu E

ri = a √ [CTAN,IN]-0.1

(g/m2/day)

a = 7.81*10-4 H * + 0.2

(m/day)

H = hydraulic surface load

(m/day)

(thay đổi tùy loại giá thể lọc)
CTAN,OUT

CTAN,IN

r*
C*=2 gNH4-N/m3
CLimit


Thiết kế lọc chảy nhỏ giọt

SSA : 150-234 m2/m3
rTAN : 0.1-1.0 gTAN/m2/day
HSL : 100-750 m3/m2/day
Độ cao: 2-4 m
(Bovendeur et al., 1987; Nijhof, 1995;
Kamstra et al, 1998)


Đặc điểm của bể lọc chảy nhỏ giọt

Dễ thiết kế/lắp đặt

Hiệu suất thấp (g TAN/m3day)

Sục khí/khử khí CO2

Bể lọc lớn

Ổn định cao

Biofilm dễ bị tróc

Làm mát trong mùa hè

Chi phí vừa phải

Không cần bảo trì

Tạo bọt

Hoạt động liên tục

Tổn thất năng lượng


2. Lọc quay


Lọc quay
Diện tích bề mặt: 600 ft2
Mật độ bề mặt: 92 ft2/ft3
Lực quay:
Khí hoặc nước
Tốc độ quay:
2-3 rpm
Vật liệu bể:
PVC
Diện tích sàn:
12 ft2

RBC-600

RBC-10000
Fresh-Culture System Inc., Breinigsville, USA

Website: www.fresh-culture.com


Lọc quay

Chia ngăn:
Vi khuẩn chuyên biệt
Lượng nạp tối đa:
300 m3/m2/day
Tốc độ quay ngoại biên: 0.18- 0.39 m/s
Ngập nước:
40%
Khử hàm lượng CO2: 39%
Brazil,2006. Aquacult. Eng. 34, 261-274.


TAN bị loại bỏ (g/m2/ngày)

Lọc quay

TAN nạp vào (g/m2/ngày)
Brazil,2006. Aquacult. Eng. 34, 261-274.


Thông số thiết kế
Xác định thông số thiết kế:
Bước 1. Xác định nhu cầu oxy(kg O2/day)
Bước 2. Xác định dòng chảy cho cung cấp oxy(L/day)
Kiểm tra số lượng bể trao đổi mỗi giờ(Bể/giờ)
Bước 3. Xác định lượng TAN sinh ra(kg TAN/day)
Bước 4. Xác định tỉ lệ loại bỏ TAN (g/m2/day)
Bước 5. Xác định diện tích bề mặt giá thể (A giá thể = m2)
(Timmons and Ebeling, 2007)
Van Gorder and Jug-Dujakovic, 2005, Journ. of Rec. Aquaculture, 6: 23-38
Brazil,2006. Aquacult. Eng. 34, 261-274.


Đặc điểm
Sục khí thụ động
Tổn thất năng lượng thấp
Không bị ngẹt
Hiệu quả
Khử khí
Dễ kết nối (với bộ phận khác)
Chi phí hoạt động thấp
Tự làm sạch

Thiết bị đắt tiền
Nguyên lý hoạt động phức tạp
(Điều khiển bằng động cơ)
Chiếm diện tích lớn

(See also Wheaton,1994; Timmons and Ebeling 2007)


3. Lọc hạt

Hạt giá thể lọc


Biofilm bám trên giá thể

Biofilm di dưỡng
O2
Org. Wastes
CO2

VK nitrate hóa

Hạt nhựa

NH 3
O2
Bicarbonates
NO2
Theo Malone et al., 1998

BOD
Phân hủy

CO2
Nitrate

Nitrate hóa


Hoạt động của lọc hạt


Hoạt động của lọc hạt


Thông số thiết kế
Bước 1.
Bước 2.
Bước 3.
Bước 4.
Bước 5.
Bước 6.
Bước 7.
Bước 8.

Thể tích của hệ thống –Vs (m3)
Sinh khối cá tối đa (kg)
Lượng thức ăn tối đa(kg /ngày)
Hàm lượng protein trong thức ăn(%)
Nhiệt độ hoạt động(°C)
Nồng độ muối (ppt)
Lượng TAN sinh ra/kg thức ăn (ETAN)
Điều chỉnh lượng TAN sinh ra với thức ăn có
protein cao hơn (P2, %)
ETAN = P2 [(30gTAN/kg feed)/35% protein)]
Bước 9. Điều chỉnh tỉ lệ nitrate hóa (Is= 30%)
Drennan et al., 2006. Aquacult. Eng. 34, 403-416


Thông số thiết kế
Bước 10. Điều chỉnh TANT theo trao đổi nước
TANlọc sinh học = TANT - (1,5mg/L)(Qtrao đổi (L/ngày) )(10-3)
Bước 11Thể tích bể lọc –Vb (m3)
Tăng cường giá thể lọc
Vgiá thể lọc = TANBiofilter/530 g TAN/m3 = …m3
Khuyến cáo mô hình…
Bước 12. Dòng chảy(Q) qua bể lọc
Tỉ lệ nạp = 806 L/phút/m3 hạt
Q = (806 L/phút/m3 hạt)(m3 hạt)/kg thức ăn= ..L/min/kg
thức ăn
Drennan et al., 2006. Aquacult. Eng. 34, 403-416


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×