การออกแบบเครื่องปฏิกิริยา SBR: ปริมาตร รอบการทำงาน F/M และความต้องการออกซิเจน

กลุ่มเป้าหมาย: วิศวกรออกแบบโรงงานบำบัดน้ำเสีย (เทศบาลและอุตสาหกรรม) ในเวียดนาม อินโดนีเซีย มาเลเซีย และประเทศไทย เวลาอ่าน: ~8 นาที เครื่องมือที่เกี่ยวข้อง: การออกแบบเครื่องปฏิกิริยา SBR · คู่มือการออกแบบ

หลักการ

เครื่องปฏิกิริยาแบบเรียงลำดับเป็นชุด (SBR) ทำงานทั้งหมดในถังเดียว ซึ่งมีขั้นตอนเติมน้ำ อากาศผ่านระบบ (react) ตกตะกอน และระบายน้ำสวม (decant) เรียงตามลำดับ ปริมาตรกำหนดจาก ข้อจำกัดที่มากกว่า ระหว่างภาระอินทรีย์ (F/M) กับภาระไฮโดรลิก (เวลาการระบายน้ำสวม) บทความนี้คำนวณปริมาตรรวม HRT F/M SRT และความต้องการออกซิเจน (AOR) พร้อมกำลังไฟเป่าลม

สูตรพื้นฐาน

T_c = 24/N (ชม./รอบ) · ภาระ_BOD = Q×BOD/1000 (กก./วัน) · V_F/M = ภาระ_BOD/(F/M×MLSS) · V_hid = Q/(N×fd) (fd = สัดส่วนการระบายน้ำสวม) · V_t = max(V_F/M, V_hid) · HRT = V_t/Q×24 (ชม.) · F/M = ภาระ_BOD/(V_t×MLSS) (กก./กก.·วัน) · SRT = 100/wast (วัน) · ภาระ_O₂ = Q×(BOD−20)/1000; N_nit = Q×(TKN−5)/1000; VSS = 0.3×ภาระ_O₂; AOR = 0.9×ภาระ_O₂ + 4.57×N_nit − 1.42×VSS (กก. O₂/วัน) · tar = max(0.1; t_r)×N (ชม.เติมอากาศ/วัน) · O₂h = AOR/tar (กก. O₂/ชม.) · kW = O₂h/SAE; อากาศ = O₂h/0.28/60 (m³/นาที)

N = จำนวนรอบ/วัน, nb = จำนวนถัง, fd = สัดส่วนการระบายน้ำสวม (ปกติ 0.25), MLSS (g/L), wast = อัตราการระบายตะกอน (%), SAE = ประสิทธิภาพการเติมอากาศ (2 กก. O₂/kWh) ความเร็วตกตะกอนของตะกอน v_s = 3.6/(SVI/100); ความเร็วการระบายน้ำสวมที่อนุญาต = 0.5×v_s

ตัวอย่าง

Q = 4800 m³/วัน, BOD = 250, TKN = 45, N = 4, nb = 2, fd = 0.25, MLSS = 3.5, F/M = 0.1, h_max = 5, SVI = 120, wast = 5, SAE = 2, t_r = 2.25: T_c = 6 ชม.; ภาระ_BOD = 1200; V_F/M = 1200/(0.1×3.5) = 3429; V_hid = 4800/(4×0.25) = 4800; V_t = 4800 m³ (ถูกจำกัดโดยภาระไฮโดรลิก); V_b = 2400; A_b = 480; ด้าน = 21.9 ม.; HRT = 24 ชม.; F/M = 1200/(4800×3.5) = 0.071 (0.05–0.30 ผ่าน); SRT = 20 วัน; dH = 1.25; ภาระ_O₂ = 1104; N_nit = 192; VSS = 331; AOR = 0.9×1104+4.57×192−1.42×331 = 1401 กก. O₂/วัน; tar = 2.25×4 = 9; O₂h = 155.6; kW = 77.8; อากาศ = 9.26 m³/นาที; v_s = 3.0, v_iz = 1.5 (ระบายน้ำสวม 1.25 ≤ 1.5 ผ่าน).

5 ข้อผิดพลาดในการออกแบบ

1. F/M < 0.05: มวลชีวภาพมากเกินไป → ลดสัดส่วนการระบายน้ำสวมหรือเพิ่มจำนวนรอบ
2. F/M > 0.30: มวลชีวภาพน้อยเกินไป → เพิ่ม MLSS หรือปริมาตร
3. SRT < 10 วัน: การไนตริฟิเคชันล้มเหลว → ลดอัตราการระบายตะกอน
4. fd > 0.40: ชั้นตะกอนหลุดเปล่า → ความขุ่นของน้ำทิ้งเพิ่มขึ้นในช่วงโหลดสูงสุด
5. ระบายน้ำสวมเร็วกว่า v_s: ตะกอนถูกพัดออก → ยืดเฟสการระบายน้ำสวมหรือปรับ SVI

เคล็ดลับการเดินระบบ

ใช้ เครื่องคำนวณ SBR จากอัตราการไหล BOD TKN และจำนวนรอบ เพื่อหาปริมาตร HRT F/M SRT และกำลังไฟเป่าลม เมื่อพื้นที่เพียงพอให้เทียบกับ ตะกอนกระตุ้นชีวภาพแบบมาตรฐาน; เปรียบเทียบกับกฎเกณฑ์ท้องถิ่น (PermenLHK, QCVN) ติดตั้งระดับแบบอัลตราซาวด์ ระบบ ค่า DO แบบออปติค MLSS และความขุ่นของน้ำทิ้ง

สรุป

SBR: V_t = max(V_F/M, V_hid), HRT = V_t/Q×24, F/M = ภาระ/(V_t×MLSS) และ AOR = 0.9×BOD_rem+4.57×N_nit−1.42×VSS ปริมาตรมักถูกจำกัดโดยภาระไฮโดรลิก (เวลาการระบายน้ำสวม) มากกว่า F/M