XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNGPHƯƠNG PHÁP SINH HỌC

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải

Cơ chếVi sinh vật có trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ

và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo ranăng lượng.

Sản phẩm của các quá trình phân hủy này là khí CO2, H2O,N2, ion sulfite…

Mục đích: Khử chất hữu cơ (COD, BOD). Ý nghĩa:

Chi phí thấpThân thiện với môi trườngDễ vận hành

Hiếu khí Kỵ khí Thiếu khí Kết hợp hiếu-kỵ khí

Tự nhiên Nhân tạo Tự nhiên

Ao sinh

học hiếu

khí

Cánh đồng tưới

U

A

S

B

Lọc kỵ khí

Kỵ khí tiếp xúc

Ao sinh học kỵ khí

Lọc

Sinh học

Ae

Ro

tank

Đĩa

quay

Mương

Oxy

hóa

Ao hồ hiếu khí – kỵ khí

Nhân tạo

Là quá trình sử dụng vi sinh vậtoxy hóa các chất oxy hóa trongđiều kiện có oxy.Gồm tự nhiên và nhân tạo.

Ao hồ sinh học hiếu khíCánh đồng tưới và bãi lọc

Là loại ao nông 0,3 ÷ 0,5m có quá trình oxy hóa các chất bẩn hữu cơ chủ yếu nhờ các VSV hiếu khí

Nguyên lý hoạt động: Oxy từ không khí dễ dàng khuyếch tán vào lớp nước phía trên và ánh sáng mặt trời chiếu rọi, làm tảo phát triển, tiến hành quang hợp thải ra oxy.

Tham khảo từ bài giảng kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sĩ Lâm Văn Sơn

Thường sử dụng cho xử lý nước thải sinh hoạt do chứa N:P:K = 5:1:2 phù hợp cho phát triển thực vật.

Nhằm xử lý nước thải đồng thời tận dụng nước thải làm nguồn phân bón.

Nguyên tắc hoạt động: dựa trên khả năng giữ cặn trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua lọc, trong đất chứa VSV hiếu khí với lượng oxy có trong các lổ hỏng và mao quản của lớp đất mặt.

Bể Aerotank Lọc sinh học Đĩa quay sinh học Mương oxy hóa

Là các bể phản ứng sinh học được làm hiếu khí bằng cách thổi khí nén và khuấy đảo cơ học làm cho VSV tạo thành các hạt bùn hoạt tính lơ lửng trong khắp pha lỏng

Là công trình bê tông cốt thép hình chữ nhật hoặc hình tròn. Nước thải chảy qua suốt chiều dài bể và được sục khí, khuấy đảo nhằm tăng cường lượng oxy hòa tan và tăng cường quá trình oxy hóa chất bẩn hữu cơ có trong nước.

Nguyên lý làm việc: quá trình oxy hóa gồm 3 giai đoạn- Gđ 1 : Tốc độ oxh = tốc độ tiêu thụ oxy. Ở giai đoạn này bùn hoạt tính hình thành và phát triển. VSV sinh trưởng mạnh dẫn đến lượng oxy tăng cao.- Gđ 2 : VSV phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxy gần như ít thay đổi. Chính giai đoạn này các chất bẩn hữu cơ bị phân hủy nhất.

- Gđ 3 : Sau 1 thời gian khá dài tốc độ oxy hoá cầm chừng và có chiều hướng giảm, tốc độ tiêu thụ của oxy tăng lên.

DO Thành phần dinh dưỡng Nồng độ cơ chất Các chất có độc tính trong nước thải pH Nhiệt độ Nồng độ các chất lơ lửng ở dạng huyền phù

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm sạch nước thải của Aerotank.

Bể lọc sinh học là công trình nhân tạo, trong đó chất thải được lọc qua lớp vật liệu lọc rắn có bao bọc lớp màng vi sinh vật.

Bể lọc sinh học bao gồm các bộ phận chính sau: phần chứa vật liệu lọc, hệ thống phân phối nước trên toàn bộ bề mặt bể, hệ thống thu và dẫn nước sau khi lọc, hệ thống dẫn và phân phối khí cho bể lọc.

Khái niệm – Cấu tạo

Phân loại

Lọc sinh học có lớp vật liệu không ngập trong nước (lọc phun hay lọc nhỏ giọt).

Lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước.

Một vài thông số phải được duy trì trong quá trình hệ thống lọc sinh học đang vận hành

pH : 7 Độ ẩm Nhiệt độ : 30-40º C Mức Oxy

Ưu điểm: Giảm việc trông coi Tiết kiệm năng lượng

Nhược điểm: Hiệu suất làm sạch nhỏ hơn với cùng một tải lượng khối Dễ bị tắc nghẽn Rất nhạy cảm với nhiệt độ Không khống chế được quá trình thông khí, dễ bốc mùi Chiều cao hạn chế Bùn dư không ổn định Khối lượng vật liệu tương đối nặng nên giá thành xây dựng cao

Ưu điểm:

Chiếm ít diện tích vì không cần bể lắng trong. Đơn giản, dễ dàng cho việc bao, che công trình, khử

độc hại, đảm bảo mĩ quan Không cần phải rửa lọc, vì quần thể VSV được cố

định trên giá đỡ cho phép chống lại sự thay đổi tải lượng của nước thải.

Dễ dàng phù hợp với nước thải pha loãng.đưa vào hoạt động rất nhanh, ngay cả sau 1 thời gian dừng làm việc kéo dài hàng tháng.

Có cấu trúc modun và dễ dàng tự động hoá

Nhược điểm:

Làm tăng tổn thất tải lượng, giảm lượng nước thu hồi. Tổn thất khí cấp cho qúa trình, vì phải tăng lưu lượng

khí không chỉ đáp ứng cho nhu cầu của VSV mà còn cho nhu cấu co thuỷ lực

Phun khí mạnh tạo nên dòng chuyển động xoáy làm giảm khả năng giữ huyề phù

Khái niệm:Là công trình của thiết bi xử lý nước thải bằng kỷthuật màng lọc sinh học dựa trên sự gắn kết của VSVtrên bề mặt của vật liệu

Nguyên tắc hoạt động:- Khi màng sinh học tiếp xúc với chất hữu cơ có trong

nước thải sau đó tiếp xúc với oxy ra khỏi đĩa- Nhờ quay liên tục mà màng sinh học vừa tiếp xúc với

không khí vừa tiếp xúc với chất hữu cơ chất hữu cơbị phân hủy nhanh.

Mương oxy hóa là một dạng cải tiến của Aerotan khuấy trộn hoàn chỉnh làm việc trong điều kiện hiếu khí kéo dài với bùn hoạt tính

Thường sử dụng đối với nước thải có độ ô nhiễm bẩn cao BOD20 = 1000 ÷ 5000mg/l.

Gồm tự nhiên và nhân tạo

Bể UASB.Lọc sinh học kỵ khí.Kỵ khí tiếp xúc.

- Lớp bùn lắng có hoạt tính rất cao ở dưới đáy.

chất thải được đưa vào từ dưới dáy của bể phản ứng vàotrong lớp bùn.

- Dưới tác dung của vi sinh vật kị khí Chúng được chuyểnhoá thành mêtan và cacbon dioxide.

- Chất khí phát sinh giữ cho cả lớp bùn được trộn đều.

- Một số hạt bị dẩy lên khỏi lớp bùn.

- Khi mất “bẩy khí” chúng lắng xuống trở lại lớp bùn.

- Không tốn nhiều năng lượng

- Quá trình công nghệ không đòi hỏi kỷ thuật phức tạp- Tạo ra lượng bùn có hoạt tính cao , nhưng lượng bùn không

sản sinh không nhiều giảm chi phí xử lý- Loại bỏ chất hữu cơ với lượng lớn,hiệu quả- Xử lý BOD trong khoảng 600 150000 mg/l đạt từ 80-95%- Có thể xử lý một số chất khó phân hủy.- Tạo ra khí có ích

Diện tích cần dùng để xử lý chất thảilớn.Quá trình tạo bùn hạt tốn nhiều thời

gian khó kiểm soát.Cần nhiệt độ khá cao.

- Chiều dày lớp vật liệu là 2m.- Vật liệu lọc có thể là ở: Dạng tấm (chất dẻo). Vật liệu rời hạt, như hạt polyspiren có đường

kính 3-5 mm.

Vật liệu lọc

LỌC KỴ KHÍ

Nước thải được tiếp xúc với vật liệu. Khi nước thải chảy qua lớp vật liệu lọc, vi

khuẩn tạo thành màng vi sinh vật . Chất hữu cơ khi tiếp xúc với màng vsv sẽ bị

hấp thụ và phân hủy.Bùn cặn được giữ lạitrong khe rỗng của lớp lọc.

Sau 2-3 tháng làm việc xả bùn một lần,thaurửa lọc.

Hạt Biolite:Kích thước nhỏ hơn 0.5mm với những đặc tính:

- Cấu tạo lỗ nên diện tích riêng là khá lớn.- Khối lượng riêng nhỏ.- Chịu được va đập.

LỌC KỴ KHÍ

Nước thải được bơm hướng lên qua lớpvật liệu lọc

Vi sinh vật trong nước thải được cố địnhtrên lớp vật liệu hạt.

Lớp vật liệu này không được đặt cố địnhvà có khuynh hướng giản nở khi có dòngnước đi qua.

Ưu điểm : Ít bị tắt nghẽn trong quá trình làm việc Không tẩy trôi các quần thể sinh học bám trên vật

liệu.Nhược điểm: giữ lưu lượng 5 – 10 m3/h để giữ cho lớp vật liệu

ở trạng thái xốp – trương nở. phải thu hồi các hạt vật liệu theo dòng nếu muốn loại bỏ huyền phù cần phải đặt thêm

thiết bị lắng trong tiếp theo. Trong nhiều trường hợp, phải thực hiện axit hoá

sơ bộ.

LỌC KỴ KHÍ

Công trình gồm một bể phản ứng và một bể lắng riêng biệt với một thiết bị điều chỉnh bùn tuần hoàn.

Nguyên lí làm việc: Nước thải chưa xử lý được khuấy trộn với vòng tuần

hoàn và sau đó được phân hủy trong bể phản ứng kín không cho không khí vào. Sau khi phân hủy, hỗn hợp bùn nước đi vào bể lắng: nước trong đi ra và bùn được lắng xuống đáy.

Ưu điểm - Có thể chuyển bùn từ bể này sang bể khác một

cách dễ dàng- Lọc bỏ được BOD5 tới 80 ÷ 95% và COD từ

65 ÷ 90% ( tùy thuộc vào bản chất của nước thải)

Ứng dụng:Phương pháp này ít chịu ảnh hưởng bởi lưu lượng, thích hợp đối với việc xử lý phân chuồng, xử lý các nước thải đặc như trong công nghiệp đồ hộp, cất cồn, công nghiệp hóa chất, công nghiệp bột giấy, công nghiệp đường.

Ao hồ kỵ khí là loại ao sâu. Các VSV kỵ khí hoạt động sống không cần oxy của không khí. Chúng sử dụng oxy ở các hợp chất như nitrat, sulfat… để oxy hóa các chất hữu cơ thành các axit hữu cơ, các loại rượu và khí CH4, H2S, CO2, …, và H2O

Qúa trình xử lý sinh học kỵkhí tự nhiên

Nguyên lý làm việc:Nước thải dẫn vào hồ được đặt chìm đảm bảo cho việc phân phối cặn đồng đều trong hồ. Cửa xả nước ra khỏi hồ theo kiểu thu nước bề mặt và có tấm ngăn bùn không cho ra cùng với nước

Ứng dụng:Loại ao hồ này có thể tiếp nhận loại nước thải ( kể cả nước thải công nghiệp) có độ nhiễm bẩn lớn, tải BOD cao và không cần vai trò quang hợp của tảo.

Đây là loại ao hồ phổ biến trong thưc tế. Đó là loại kết hợp có hai quá trình song song: phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ hòa tan có điều ở trong nước và phân hủy kỵ khí ( sản phẩm chủ yếu là CH4) cặn lắng ở vùng đáy.

QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌCHIẾU KHÍ KẾT HỢP KỴ KHÍ

Nguyên lý làm việc:- Ở tầng trên quá trình oxy hóa các chất hữu cơ

nhiễm bẩn trong nước xảy ra nhờ tảo quang hợp dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời.

- Ở tầng dưới các chất hữu cơ bị phân hủy kỵ khí sinh ra các khí CH4, H2S, H2…

Ao hồ hiếu – kỵ khí (Ao hồ tùy nghi)

Sau khi xử lý sinh học, nước thải có thể giảm được 90 ÷98% BOD nhưng tổng N chỉ giảm được 30 ÷ 40% và khoảng 30% lượng P, hàm lương N và P vượt quá ngưỡng cho phép thì cần xử lý bổ sung bằng phương pháp thiếu khí

Đây là quá trình chuyển hóa Nitrat thành N trong điều kiện không cấp thêm oxy từ ngoài vào.

Qúa trình khử Nitrat bao gồm việc oxy hóa nhiều chất hữu cơ trong xử lý nước thải, sử dụng Nitrat hoặc Nitrit như là chất nhận điện tử thay cho oxy.