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

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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

SLIDE 1

Dr.ir. ¡Merle ¡de ¡Kreuk ¡ ¡

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

CTB3365x ¡Introduc1on ¡to ¡water ¡treatment ¡

SLIDE 2

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

SLIDE 3

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

SLIDE 4

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

SLIDE 5

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

SLIDE 6

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

SLIDE 7

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

Note: ¡ Design ¡based ¡on ¡simple ¡rules ¡of ¡thumb, ¡ ¡ rather ¡than ¡on ¡biomass ¡kine:cs ¡(MSc ¡Course) ¡

SLIDE 8

Sludge ¡loading ¡rate ¡

Treatment ¡efficiency ¡of ¡your ¡system ¡ ¡
The ¡occurrence ¡of ¡nitrogen ¡removal ¡

Sludge ¡loading ¡rate ¡determines ¡

SLIDE 9

Sludge ¡loading ¡rate ¡

¡Food ¡to ¡Microorganism ¡/ ¡Food ¡to ¡Mass ¡[F/M ¡ra1o] ¡ ¡
¡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 ¡] ¡

¡F/M ¡ra%o ¡= ¡

Food:S = kg BOD/m³ Flow:Q = m³/d Food ¡fed ¡per ¡day ¡= ¡S·√Q ¡ ¡ BX ¡= ¡(S·√Q) ¡/ ¡(V·√X) ¡[kg BOD·kg -1MLSS·d -1 ] ¡

SLIDE 10

Sludge ¡load ¡rate ¡

¡ ¡

SLIDE 11

Sludge ¡loading ¡rate ¡influences ¡

¡ Treatment ¡efficiency

¡ ¡

¡ ¡Sludge ¡growth ¡(Yield ¡= ¡dXbact. ¡/ ¡dSconvert.) ¡
¡ Sludge ¡age ¡( ¡Solid ¡reten1on ¡1me) ¡
¡ Nitrogen ¡removal ¡
¡

Degree ¡of ¡sludge ¡stabilisa%on ¡

Oxygen ¡demand ¡

BOD ¡nitrifica%on ¡

¡

¡ ¡ ¡

¡ ¡

SLIDE 12

+

¡

Qw ¡

Sludge ¡growth ¡ ¡

¡

Sludge ¡growth ¡(Yield ¡= ¡dXbact. ¡/ ¡dSconvert.) ¡ ¡Total ¡amount ¡of ¡biomass ¡= ¡ ¡ ¡

¡

¡ ¡ ¡ m³

¡

concentra%on ¡·√ ¡

¡ ¡

volume ¡aera%on ¡tank ¡

¡

SBODi ¡

+

¡

¡ ¡Lower ¡solid ¡reten%on ¡%me ¡or ¡sludge ¡age ¡

¡

SLIDE 13

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 ¡

¡ ¡ ¡

¡ ¡

SLIDE 14

Degree ¡of ¡sludge ¡stabilisa%on ¡ ¡

Time ¡ Lag ¡ Exponen:al ¡ growth ¡ Sta:onary ¡ Death ¡ Concentra:on ¡ Subtrate ¡ Biomass ¡

¡ ¡

COD / BOD + O2 → Cells + CO2

SLIDE 15

Typical ¡values ¡

Sludge ¡concentra%on ¡(X) ¡ ¡ ¡ ¡

¡  ¡3 ¡-‑ ¡5 ¡g ¡ds/L ¡ ¡  ¡As ¡high ¡as ¡possible ¡(more ¡conversion ¡ capacity) ¡  ¡SeTleability ¡ ¡ ¡  ¡0.3 ¡– ¡0.5 ¡kg ¡biomass ¡(VSS) ¡per ¡kg ¡BOD5 ¡ conversion ¡ ¡ (or ¡0.5 ¡– ¡1.0 ¡kg ¡ds/kg ¡BOD ¡for ¡ac1vated ¡ sludge ¡without ¡primary ¡seRling, ¡why?) ¡  ¡Sludge ¡load ¡  ¡Dissolved ¡/ ¡colloidal ¡/ ¡seTleable ¡ ¡  ¡5 ¡– ¡25 ¡days ¡  Sludge ¡mass ¡/ ¡excess ¡sludge ¡produc:on ¡

r: ¡

¡ ¡(XAT·√VAT) ¡/ ¡(XW ¡·√ ¡QW) ¡ Sludge ¡growth ¡(Y) ¡ Sludge ¡age ¡(Θ) ¡ ¡

SLIDE 16

Aerated ¡tank ¡volume ¡

X = 4 g/L

m³

¡

Select ¡sludge ¡loading ¡rate ¡

¡ ¡Decide ¡on ¡sludge ¡concentra%on ¡in ¡aera%on ¡tank

¡ ¡

¡

Bx ¡=(Qi ¡·√ ¡SBODi) ¡/ ¡(VAT ¡·√ ¡X ¡) ¡ ¡ ¡

SLIDE 17

Steady ¡state ¡mass ¡balance ¡sludge ¡

Qr ¡ ¡ ¡ ¡

X = 4 g/L

η ¡

SBODi=250 ¡mg/L ¡ Qi=10000 ¡m3/d ¡ Qw ¡

Calculate ¡the ¡size ¡of ¡the ¡aera:on ¡tank ¡if ¡only ¡BOD ¡ removal ¡is ¡required ¡

Only ¡BOD ¡removal ¡(select ¡Bx): ¡ ¡ BX=0.4 ¡kg/kg.d ¡ V=10000×0.250/(0.4×4)=1563 ¡m3 ¡ BOD ¡removal ¡and ¡nitrifica:on: ¡ ¡ BX=0.15 ¡kg/kg.d ¡ V=10000×0.250/(0.15×4)=4167 ¡m3 ¡ Bx ¡=(Qi ¡·√ ¡SBODi) ¡/ ¡(V ¡·√ ¡X ¡) ¡ ¡ ¡

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Dr.ir. ¡Merle ¡de ¡Kreuk ¡ ¡