Aera%on tank loading and dimensioning CTB3365x Introduc1on - PowerPoint PPT Presentation

Aera%on ¡tank ¡loading ¡and ¡dimensioning ¡ CTB3365x ¡Introduc1on ¡to ¡water ¡treatment ¡ Dr.ir. ¡Merle ¡de ¡Kreuk ¡ ¡

Aera%on ¡tank ¡loading ¡and ¡dimensioning ¡

Aera%on ¡tank ¡loading ¡and ¡dimensioning ¡

Aera%on ¡tank ¡loading ¡and ¡dimensioning ¡

Aera%on ¡tank ¡loading ¡and ¡dimensioning ¡

Aera%on ¡tank ¡loading ¡and ¡dimensioning ¡

Aera%on ¡tank ¡loading ¡and ¡dimensioning ¡ Note : ¡ Design ¡based ¡on ¡simple ¡rules ¡of ¡thumb, ¡ ¡ rather ¡than ¡on ¡biomass ¡kine:cs ¡(MSc ¡Course) ¡

Sludge ¡loading ¡rate ¡ Sludge ¡loading ¡rate ¡determines ¡ • Treatment ¡efficiency ¡of ¡your ¡system ¡ ¡ • The ¡occurrence ¡of ¡nitrogen ¡removal ¡

Sludge ¡loading ¡rate ¡ • ¡Food ¡to ¡Microorganism ¡/ ¡Food ¡to ¡Mass ¡ [ F/M ¡ra1o ] ¡ ¡ Food: S = kg BOD/m ³ Flow: Q = m ³ /d Food ¡fed ¡per ¡day ¡= ¡S·√Q ¡ ¡ • ¡Biomass ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡mass ¡of ¡total ¡(org.) ¡solids ¡in ¡ kg·√ds ¡= ¡V·√X ¡ ¡V= ¡volume ¡of ¡aera3on ¡tank ¡in ¡ [ m³ ¡ ] ¡ ¡X= ¡sludge ¡concentra3on ¡in ¡ [ kg ¡ds/m³ ¡ ] ¡ B X ¡= ¡ (S·√Q) ¡/ ¡ (V·√X) ¡ [ kg BOD · kg -1 MLSS · d -1 ] ¡ • ¡F/M ¡ra%o ¡= ¡

Sludge ¡load ¡rate ¡ ¡ ¡

Sludge ¡loading ¡rate ¡influences ¡ ¡ • ¡ Treatment ¡efficiency ¡ ¡ ¡ • ¡ ¡Sludge ¡growth ¡( Yield ¡= ¡dX bact. ¡/ ¡dS convert . ) ¡ ¡ ¡ • ¡ Sludge ¡age ¡( ¡ Solid ¡reten1on ¡1me ) ¡ ¡ • ¡ Nitrogen ¡removal ¡ ¡ ¡ Degree ¡of ¡sludge ¡stabilisa%on ¡ • Oxygen ¡demand ¡ ¡ • ¡ BOD ¡nitrifica%on ¡ •

Sludge ¡growth ¡ ¡ + m ³ S BODi ¡ ¡ ¡ + Q w ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ • ¡ Sludge ¡growth ¡( Yield ¡= ¡dX bact. ¡/ ¡dS convert . ) ¡ ¡ concentra%on ¡ ·√ ¡ volume ¡aera%on ¡tank ¡ ¡Total ¡amount ¡of ¡biomass ¡= ¡ ¡ ¡Lower ¡solid ¡reten%on ¡%me ¡or ¡sludge ¡age ¡ ¡ ¡ • ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

Sludge ¡age ¡& ¡nitrogen ¡removal ¡ ¡ • ¡ Sludge ¡age ¡( ¡ Solid ¡reten1on ¡1me ) ¡ • ¡ Nitrogen ¡removal ¡ ¡  ¡ requires ¡sludge ¡age ¡of ¡at ¡least ¡3 ¡days ¡ ¡ ¡Low ¡sludge ¡loading ¡rates, ¡typically ¡below ¡ 0.15 ¡kg/kg/day ¡ • ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

Degree ¡of ¡sludge ¡stabilisa%on ¡ ¡ Exponen:al ¡ Death ¡ Lag ¡ Sta:onary ¡ growth ¡ COD / BOD + O 2 Concentra:on ¡ ¡ ¡ → Cells + CO 2 Time ¡ Subtrate ¡ Biomass ¡

Typical ¡values ¡ Sludge ¡concentra%on ¡(X) ¡ Sludge ¡age ¡( Θ ) ¡ ¡  ¡3 ¡-­‑ ¡5 ¡g ¡ds/L ¡ ¡  ¡5 ¡– ¡25 ¡days ¡ ¡  ¡As ¡high ¡as ¡possible ¡(more ¡conversion ¡  Sludge ¡mass ¡/ ¡excess ¡sludge ¡produc:on ¡ ¡ capacity) ¡ or: ¡ ¡  ¡SeTleability ¡ ¡ ¡ ¡(X AT ·√V AT ) ¡ / ¡(X W ¡ ·√ ¡Q W ) ¡ ¡ ¡ Sludge ¡growth ¡(Y) ¡  ¡0.3 ¡– ¡0.5 ¡kg ¡biomass ¡(VSS) ¡per ¡kg ¡BOD 5 ¡ conversion ¡ ¡ (or ¡0.5 ¡– ¡1.0 ¡kg ¡ds/kg ¡BOD ¡for ¡ac1vated ¡ sludge ¡without ¡primary ¡seRling, ¡why?) ¡  ¡Sludge ¡load ¡  ¡Dissolved ¡/ ¡colloidal ¡/ ¡seTleable ¡ ¡

Aerated ¡tank ¡volume ¡ m ³ ¡ X = 4 g/L B x ¡=( Q i ¡·√ ¡ S BODi ) ¡/ ¡( V AT ¡·√ ¡ X ¡) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ • ¡ Select ¡sludge ¡loading ¡rate ¡ ¡ ¡Decide ¡on ¡sludge ¡concentra%on ¡in ¡aera%on ¡tank ¡ ¡ • ¡

Steady ¡state ¡mass ¡balance ¡sludge ¡ η ¡ X = 4 g/L S BODi =250 ¡mg/L ¡ Q i =10000 ¡m 3 /d ¡ B x ¡=( Q i ¡·√ ¡ S BODi ) ¡/ ¡( V ¡·√ ¡ X ¡) ¡ ¡ ¡ ¡ Q r ¡ Q w ¡ Calculate ¡the ¡size ¡of ¡the ¡aera:on ¡tank ¡if ¡only ¡BOD ¡ Only ¡BOD ¡removal ¡(select ¡B x ): ¡ ¡ BOD ¡removal ¡and ¡nitrifica:on: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ removal ¡is ¡required ¡ B X =0.4 ¡kg/kg.d ¡ B X =0.15 ¡kg/kg.d ¡ V=10000×0.250/(0.4×4)=1563 ¡m 3 ¡ V=10000×0.250/(0.15×4)=4167 ¡m 3 ¡

Aera%on ¡tank ¡loading ¡and ¡dimensioning ¡ CTB3365x ¡Introduc1on ¡to ¡water ¡treatment ¡ Dr.ir. ¡Merle ¡de ¡Kreuk ¡ ¡