Bể hoạn khí (oxidation ditch): Tính thể tích, F/M và SRT

Đối tượng đọc: kỹ sư thiết kế trạm xử lý sinh học quy mô nhỏ–trung bình (thị xã, KCN) tại Đông Nam Á. Thời gian đọc: ~6 phút. Công cụ liên quan: Thiết kế bể hoạn khí · Cẩm nang thiết kế

Nguyên lý

Oxidation ditch là biến thể extended aeration: kênh dài hình móng ngựa, khuấy trộn bằng rotor (Carrousel) hoặc chổi quay (Orbal). HRT dài (20–30 h) nên bùn già, ít bùn dư — phù hợp vận hành đơn giản.

Thể tích và F/M

Thể tích V = Q·HRT/24 (m³). Tải BOD BOD_load = Q·BOD/1000 (kg/d). Tỷ số thức ăn/vi sinh F/M = BOD_load / (V·MLSS). Vùng nhiệt đới F/M điển hình 0,05–0,15 kg BOD/kg MLSS·ngày.

Với Q = 10 000 m³/d, BOD 250, HRT 24 h, MLSS 3,5 g/L → V = 10 000 m³, BOD_load = 2 500 kg/d, F/M ≈ 0,071 (nằm trong dải).

Nhu cầu O₂ (AOR)

Phương pháp thành phần: AOR = 0,9·BOD_load + 4,57·N_ox − 2,86·N_den − 1,42·VSS_prod. Nitrat hóa N_ox = Q·(TKN − NH₃e)/1000 (kg/d); khử nitrat N_den = N_ox·anx/100 (anx = phần thiếu khí). Các hệ số 0,9 / 4,57 / −2,86 / −1,42 là hệ số O₂ chuẩn.

SRT và nitrat

Tuổi bùn SRT = 100 / wastage (ngày). Với wastage 5 % → SRT 20 d. Phải ≥ SRT nitrat cần thiết tại nhiệt độ thiết kế (nhiệt đới 30 °C thấp hơn 20 °C nhờ hoạt tính vi sinh). Thiếu SRT → ammonia ra vượt chuẩn.

Phân vùng DO

• Bể chọn thiếu khí (selector): DO 0 mg/L, giữ hữu cơ lơ lửng.
• Vòng hiếu khí: DO 1,5–2,5 mg/L, nitrat hóa.
• Orbal chia 3 kênh (ngoài thiếu khí, giữa DO thấp, trong hiếu khí).

5 sai lầm vận hành

1. HRT quá ngắn: F/M > 0,15 → bùn non, lắng kém.
2. Quên nitrat (N_ox): tính O₂ thiếu → rotor thiếu công suất.
3. SRT < nhu cầu nitrat: ammonia ra vượt chuẩn mùa lạnh.
4. Wastage sai: SRT lệch hoàn toàn so với thiết kế.
5. Không phân vùng DO: thiếu khí bị trộn vào hiếu khí → khử nitrat thấp.

Kết luận

Oxidation ditch là lựa chọn bền bỉ cho trạm nhỏ–trung. Tính V = Q·HRT/24, giữ F/M 0,05–0,15, AOR theo phương pháp thành phần, SRT = 100/wastage đủ nitrat, và phân vùng DO rõ ràng (thiếu khí 0 / hiếu khí 1,5–2,5 mg/L).