1. Giới thiệu
Hiệu quả xử lý của hệ thống SBR (Sequencing Batch Reactor) không chỉ phụ thuộc vào động học phản ứng (reaction kinetics) mà còn bị chi phối mạnh bởi thủy lực phản ứng (reactor hydraulics).
-
Động học phản ứng mô tả tốc độ và cơ chế sinh học diễn ra trong bể.
-
Thủy lực quyết định sự phân bố chất nền, quá trình trộn và mức độ tiếp xúc giữa vi sinh – chất nền.
Để mô phỏng và thiết kế chính xác, cần kết hợp cả hai yếu tố trên.
2. Đặc điểm thủy lực của SBR
Mặc dù SBR có chu kỳ nạp – phản ứng – lắng – rút – nghỉ, nhưng tại trạng thái ổn định theo chu kỳ (cyclic steady-state):
-
Hệ thống hoạt động tương tự bể bùn hoạt tính liên tục.
-
Nồng độ và thành phần sinh khối cuối mỗi chu kỳ lặp lại → giống với hệ liên tục có dòng vào ra ổn định.
Do đó, SBR cần được mô hình hóa như một bể thể tích biến thiên (variable volume reactor).
3. Phương trình cân bằng khối lượng
3.1 Thể tích bể
Trong giai đoạn nạp, thể tích bể thay đổi từ \(V_0\) đến \(V_T\):
\[V_T = V_0 + Q_{in} T_F\]
Trong đó:
-
\(Q_{in}\): lưu lượng nước vào
-
\(T_F\): thời gian nạp
-
\(V_0\): thể tích ban đầu
-
\(V_T\): thể tích tại cuối giai đoạn nạp
3.2 Cân bằng chất hòa tan \(C_A\)
Phương trình tổng quát:
\[\frac{d(VC_A)}{dt} = Q_{in}C_{A,in} + V r_A \]
Với:
-
\(V\): thể tích bể tại thời điểm ...