Khả năng áp dụng bể Biofor cho xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp ở Việt Nam

Bài viết Khả năng áp dụng bể Biofor cho xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp ở Việt Nam trình bày đánh giá khả năng áp dụng bể Biofor – một trong những kỹ thuật oxy hóa lọc sinh học có dòng chảy lên cho xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp, để từ đó làm cơ sở cho việc xem xét ứng dụng một cách có hiệu quả trong quá trình xử lý nước thải hiện đại tại Việt Nam.

Khả áp dụng bể Biofor cho xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp Việt Nam The ability to applicate Biofor for municipal wastewater and industrial wastewater in Vietnam Hà Xuân Ánh Tóm tắt Kết giải pháp tiên tiến thực nước giới việc sử dụng bể lọc sinh học xử lý nước thải cơng nghiệp (IWW-Industrial wastewater) nói riêng nước thải thị (MWW-Municipal wastewater) nói chung trở thành chu trình xử lý đặc biệt hiệu Trong xử lý nước thải thị, tự tiến hành lọc sinh học thứ cấp (loại bỏ cacbon nitơ) Thêm vào đó, chu trình đặc biệt phù hợp với việc nitrat hóa khử nitrat xử lý nước uống Mục tiêu báo đánh giá khả áp dụng bể Biofor – kỹ thuật oxy hóa lọc sinh học có dịng chảy lên cho xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp, để từ làm sở cho việc xem xét ứng dụng cách có hiệu trình xử lý nước thải đại Việt Nam Từ khóa: Lọc sinh học, chu trình cấp khí, khả oxy hóa, sản phẩm bùn dư Abstract The result of progress made is that now, biofiltration has become a particularly advantageous treatment process in both Industrial wastewater (IWW) and Municipal wastewater (MWW) In MWW treatment, it makes it possible to carry out secondary biological purification (removal of carbon and nitrogen) Moreover, in the treatment of drinking water, these processes are particularly suited for nitrification and denitrification The aim of the paper presents the treated application of Biofor - one of the biofilter oxidation techniques with an upflow, from which this research will provide a basis for the study of effective application of modern wastewater treatment process in Vietnam Key words: Biofiltration, process air, oxygenation capacity, excess sludge production Mở đầu Thuật ngữ lọc sinh học, sử dụng xử lý nước thải đô thị, thường bao gồm quy trình dẫn đến việc sản xuất nước sau xử lý tuân thủ tiêu chuẩn xả thải thơng thường.Về mặt thực tế, bể lọc sinh học hoạt động mà không cần bể lắng thứ cấp Hàm lượng SS nước thải xử lý đạt 50 mg/l Tại đây, trình lọc chậm nước uống, cát mịn (dưới mm ES), dạng lọc sinh học khác áp dụng hiệu nước xử lý có hàm lượng độ đục thấp (thí nghiệm Degremont La-Barre-de-Monts, Pháp vào năm 1973) Thuật ngữ lọc sinh học, sử dụng xử lý nước thải đô thị, thường bao gồm quy trình dẫn đến việc sản xuất nước sau xử lý tuân thủ tiêu chuẩn xả thải thông thường Theo Degremont [2], kỹ thuật lọc sinh học sử dụng sinh khối có nồng độ lớn bùn hoạt tính có ưu điểm sau: - Tiết kiệm không gian loại bỏ giai đoạn làm nước bể lắng thứ cấp Đồng thời, kiểm sốt tác động có hại (mùi âm thanh) tạo cơng trình đơn vị có giá trị mặt kinh tế - Ít có nguy bị rị rỉ, dễ dàng xử lý biến thể dịng chảy - Thích nghi dễ dàng với thay đổi lưu lượng tải lượng ô nhiễm - Khởi động lại nhanh, sau dừng hoạt động vài tháng - Xây dựng mô-đun tự động hóa dễ dàng Oxy thực cách hòa tan sử dụng oxy tinh khiết, cách chuyển trực tiếp khơng khí vào lò phản ứng Trong trường hợp chuyển trực tiếp, hướng dịng chảy tương ứng khơng khí nước đặc biệt quan trọng Việc thực hành lọc nước uống minh chứng thí nghiệm dịng chảy với luồng khơng khí ngược dịng lị phản ứng Kỹ thuật dẫn đến chậm lại kết tụ hạt khơng khí cấp vào, hình thành túi khí khối hạt Đây tượng liên kết khơng khí bao gồm nhược điểm sau: - Tăng tổn thất ban đầu dẫn đến giảm lưu lượng nước cần thiết xử lý - Việc cấp khí liên tục khơng hồn tồn nhu cầu sinh học mà học chế độ thủy lực Đơi lúc việc bơm khơng khí q mức gây nhiễu loạn trình xử lý Kỹ thuật sử dụng lọc sinh học có dòng chảy lên (Biofor) lựa chọn giải pháp nhằm khắc phục nhược điểm Quá trình xử lý diễn với tốc độ tăng trưởng thấp vi khuẩn nitrat hóa, hạn chế đáng kể tắc nghẽn đó, giảm nguy gây liên kết khơng khí ThS Hà Xn Ánh Bộ mơn Thốt nước Khoa Kỹ thuật hạ tầng Mơi trường Đô thị, ĐT: 0904 88 79 88 Email: haxuananh.hau@gmail.com Ngày nhận bài: 02/6/2020 Ngày sửa bài: 03/6/2020 Ngày duyệt đăng: 9/3/2022 Hình Cấu tạo bể Biofor [3] S¬ 44 - 2022 87 KHOA HC & CôNG NGHê nc thải từ lên giúp hạn chế phát sinh mùi nước thu sau xử lý bề mặt bể lọc Quá trình Biofor sử dụng chủ yếu để xử lý BOD, TSS ô nhiễm ammonia xử lý bậc bậc cao Nước thải đầu xử lý cơng trình Biofor thích hợp với tiêu chuẩn chất lượng cao cho với tiêu nhờ trình lọc với vật liệu Biolite Do hệ thống Biofor thiết kế để xử lý tải trọng hữu cao hệ thống thơng thường, hạng mục thích ứng với vận tốc lọc cao Hệ thống Biofor cho phép xử lý chất nhiễm hịa tan tách cặn lơ lửng bể phản ứng tích hợp, bể lắng sinh học phía sau không cần thiết Hệ thống điều khiển PLC tự động hóa cơng tác vận hành q trình lọc [5] Hình Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ [2] Điểm bật q trình: - Thích nghi dễ dàng với thay đổi lưu lượng tải lượng ô nhiễm Giới thiệu Biofor a) Cấu tạo Biofor - Giải pháp tốt cho nơi không gian bị hạn chế Biofor (Biological Filtration Oxygenated reactor) hay cịn gọi lị phản ứng oxy hóa lọc sinh học, lọc sinh học có dịng chảy lên, khơng khí nước xử lý bơm qua mạng lưới khuếch tán bong bóng mịn, gọi Oxazur Biolite mơi trường lọc, hạt mật độ chúng chọn tùy ứng dụng [1] - Không phát sinh mùi hôi Đây hệ thống lọc sinh học hiếu khí với dịng nước khơng khí (Hình 1) Việc cấp oxy thực cách đưa khơng khí tiếp xúc đồng thời với nước Công nghệ xử lý thiết lập sau (hình 2): - (1) Khoang phản ứng thường làm bê tông, hoạt động song song (hoặc hai khoang nối tiếp, trường hợp loại bỏ kết hợp ô nhiễm carbon với nitrat hóa) - (2) Đơn vị phân phối nước cần xử lý - (3) Hệ điều khiển truy cập vào van tự động hệ thống đường ống, đáy lọc, cống, - (4) Khu vực dành cho máy bơm rửa ngược - (5) Khu vực dành cho máy thổi khí máy nén khí đa dạng - (6) Bể chứa nước xử lý để phục vụ cho trình sục rửa - (7) Bể chứa để thu hồi nước rửa, có bơm nước b) Vận hành Nước thải cần xử lý vào liên tục đáy bể lọc Biofor phân phối tồn diện tích lọc đầu lọc đặt đáy bể Sau đó, nước qua lớp vật liệu lọc Biolite Ở đây, thành phần cặn lơ lửng có nước thải giữ lại Các chất ô nhiễm gốc carbon nitơ loại bỏ nồng độ sinh khối bám dính cao mà giữ lại lớp vật liệu tiếp xúc suốt trình lọc Trong kiểu trình xáo trộn (để xử lý BOD Nitrate hóa), khơng khí đưa vào phía thấp đầu phân phối khí bể lọc Biofor Việc thiết kế dịng 88 - Các hạng mục xây dựng cho phép dễ dàng mở rộng nhà máy tương lai - Không cần bể lắng thứ cấp Biofor thường sử dụng sau q trình lắng tuyển nổi, bước bắt đầu trình keo tụ Kết đưa sau ứng dụng công nghệ Biofor La Bare de Monts (1973) Nottre Dame de Gravenchon (1980) [2] - Khử BOD5 nước thải có nồng độ 300mg/l - Khử hàm lượng SS nước thải có nồng độ 150 mg/l - Loại bỏ amoniac cách oxy hóa thành nitrat - Khử nitrat hóa nước mà khơng cần thêm chu trình cấp khí c) Sản phẩm bùn dư Sản phẩm bùn dư thấp so với hàm lượng thấp bùn hoạt tính Thời gian lưu nước ngắn Nước rửa, có nồng độ SS nằm khoảng từ 2-3 g/l, đưa trở giai đoạn tiền xử lý nhà máy có thiết bị lắng tuyển nổi, xử lý riêng cách lắng tuyển trước xả môi trường d) Kết - Chu trình cấp khí – Khả oxy hóa – Năng lượng tiêu thụ Lưu lượng cấp khí thay đổi, phụ thuộc vào điều kiện xử lý, khoảng từ 4-15 Nm3/m2cho khu vực phản ứng Vì hiệu suất truyền oxy điều kiện xử lý thực tế đạt khoảng 20%, khả oxy hóa thay đổi từ 0.3 đến 0.9 kg O2/m2.h Điện tiêu thụ q trình oxy hóa xuống tới 0.75 kWh kg BOD5 bị khử (ở chế độ đủ tải) Năng lượng điện tiêu thụ cho việc thau rửa định kì (cấp khơng khí nước) phải thêm vào khoảng 0.1 KWh cho kg BOD5 xử lý T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG Hình Khử BOD5 [2] Hình Oxy hóa ammoniac thành nitrat [2] - Khử SS Quy trình xử lý Biofor phụ thuộc vào số yếu tố: Tải trọng thủy lực nồng độ SS có nước Trong xử lý nước thải thị, hiệu khử SS với hàm lượng khoảng 100 mg/l, thay đổi khoảng từ 70-85% với vận tốc khử từ đến m/h - Khử BOD5 Khơng giống SS, việc loại bỏ BOD5 bị ảnh hưởng kích thước vật liệu lọc Đối với nồng độ nước thải trung bình thị, tải trọng BOD5 sử dụng từ đến 6kg BOD5/m3.ngày, hiệu loại bỏ BOD5 thay đổi khoảng từ 75% đến 85% (Hình 3) - Oxy hóa amoniac thành nitrat Trong nước thải thị, sau loại bỏ nhiễm carbon, nitrat hóa kg N-NH4 /m3.ngày 200C Ở 120C, số 0,45 kg N-NH4/m3.ngày (Hình 4) Khả áp dụng hệ thống Biofor Việt Nam Kỹ thuật lọc sinh học có dịng chảy lên cho thấy tốc độ vật chất hữu bị hao mịn khơng đổi độ dày màng sinh học làm giới hạn oxy lớp màng sâu Đồng thời, màng hiếu khí, q trình tăng trưởng vi sinh bám dính có mức độ hoạt động cụ thể cao so với môi trường lơ lửng Do hệ thống Biofor thiết kế để xử lý tải trọng hữu cao hệ thống thơng thường, hạng mục thích ứng với vận tốc lọc cao Hệ thống Biofor cho phép xử lý chất nhiễm hịa tan tách cặn lơ lửng bể phản ứng tích hợp Do khơng cần thiết phải xây dựng bể lắng sinh học phía sau, qua tiết kiệm khơng gian chi phí Việc xử lý nước thải (bao gồm nước thải sinh hoạt nước thải công nghiệp) vấn đề đặc biệt quan tâm xem thách thức lớn đô thị quốc gia phát triển, có Việt Nam Với ưu điểm cho đặc thù đô thị tiết kiệm không gian, không phát sinh mùi hôi, dễ dàng mở rộng, hệ thống Biofor có nhiều lợi triển khai áp dụng Việt Nam Hiện nay, có số hệ thống xử lý nước thải theo công nghệ lọc sinh học xây dựng Việt Nam Nhà máy xử lí nước thải Khu cơng nghiệp VSIP Quảng Ngãi, nhà máy xử lý nước thải Đà Lạt Bên cạnh đó, có nhiều hệ thống xử lý nước thải quy mô nhỏ (10-20m3 /ngày đêm) theo công nghệ Biofor lắp đặt cho doanh nghiệp Kết luận Dựa phân tích lý thuyết thực nghiệm, báo tổng hợp lại kết chứng minh cho việc ứng dụng Biofor đem lại hiệu cao q trình xử lý nước thải thị cơng nghiệp Việc lựa chọn cơng trình xử lý lọc sinh học nói chung bể Biofor nói riêng khâu quan trọng trình thiết kế trạm xử lý nước thải Việt Nam, có tác động trực tiếp đến hiệu kinh tế kỹ thuật cho công trình, cần có nghiên cứu thực nghiệm sâu để giúp cho việc ứng dụng Biofor đạt hiệu xử lý tối ưu Đây nội dung mà tác giả nghiên cứu trình bày báo tiếp theo./ T¿i lièu tham khÀo Larry D Benefild (1980) Biological Process design for Wastewater treatment, D Benefild Larry, W Randall Clifford Prentice- Hall, Inc., Englewood Cliffs, NJ 07632 Degremont (1991) Water treatment handbook, Volume 1,2 Degrémont, Sixth edition Metcalf & Eddy (2013) Wastewater engineering, Treatment and Resource Recovery, Inc McGraw-Hill Education, Thirth edition Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân (2006) Xử lý nước thải đô thị cơng nghiệp Tính tốn thiết kế cơng trình NXB Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh S¬ 44 - 2022 89 ... phát sinh mùi hơi, dễ dàng mở rộng, hệ thống Biofor có nhiều lợi triển khai áp dụng Việt Nam Hiện nay, có số hệ thống xử lý nước thải theo công nghệ lọc sinh học xây dựng Việt Nam Nhà máy xử lí nước. .. & CôNG NGHê nc thi t di lờn giúp hạn chế phát sinh mùi nước thu sau xử lý bề mặt bể lọc Quá trình Biofor sử dụng chủ yếu để xử lý BOD, TSS ô nhiễm ammonia xử lý bậc bậc cao Nước thải đầu xử lý. .. nước thải Khu công nghiệp VSIP Quảng Ngãi, nhà máy xử lý nước thải Đà Lạt Bên cạnh đó, có nhiều hệ thống xử lý nước thải quy mô nhỏ (10-20m3 /ngày đêm) theo công nghệ Biofor lắp đặt cho doanh nghiệp