MỤC LỤC 1 Khái niệm hồ sinh học 2 1 1 Hồ sinh học hiếu khí 2 1 1 1 Quá trình sinh học trong hồ hiếu khí tự nhiên 3 1 1 2 Các thông số thiết kế 4 1 1 3 Các công trình xử lý nước thải bằng hồ sinh học h.
MỤC LỤC Khái niệm hồ sinh học .2 1.1 Hồ sinh học hiếu khí .2 1.1.1 Quá trình sinh học hồ hiếu khí tự nhiên 1.1.2 Các thơng số thiết kế .4 1.1.3 Các cơng trình xử lý nước thải hồ sinh học hiếu khí 1.2 Hồ sinh học tùy nghi 16 1.2.1 Qúa trình sinh học hồ sinh học tùy nghi 17 1.2.2 Các thông số thiết kế .17 1.3 Hồ sinh học kỵ khí .19 1.3.1 Quá trình sinh học hồ sinh học hồ sinh học kị khí 19 1.3.2 Các cơng trình xử lý nước thải phương pháp sinh học kỵ khí 20 1.3.3 Các thông số thiết kế .24 1.4 Hồ xử lý bổ xung 25 1.5 Ứng dụng hồ sinh học 25 HỒ SINH HỌC Khái niệm hồ sinh học Hồ sinh học thuỷ vực tự nhiên nhân tạo mà diễn q trình chuyển hố chất bẩn Q trình diễn tương tự trình tự làm hồ tự nhiên với vài trò chủ yếu loại vi khuẩn tảo Hồ sinh học ứng dụng rộng rãi cánh đồng lọc cánh đông tưới Ưu điểm lớn hồ sinh học chiếm diện tích nhỏ cánh đồng lọc sinh học Ngồi hồ sinh học cịn có tác dụng hữu ích sau: Ni trồng thuỷ sản Cung cấp nước cho trồng trọt; Điều hồ dịng chảy mùa mưa hệ thống nước thị, Khơng địi chi phí cao Bảo trì, điều hành đơn giản 1.1 Hồ sinh học hiếu khí Hoạt động dựa q trình oxy hóa chất hữu nhờ vi sinh vật hiếu khí Hiện người ta phân hồ sinh học hiếu khí thành hai loại: - Hồ làm thống tự nhiên: Ơ xy cung cấp cho q trình xy hóa chủ yếu khuyếch tán khơng khí qua mặt nước q trình quang hợp thực vật nước (rong, tảo,…) Để đảm bảo cho ánh sáng xun qua, chiều sâu hồ phải nhỏ, tốt từ 0,3 - 0,5 m Sức chứa tiêu chuẩn lấy theo tiêu BOD vào khoảng 250 - 300 kg/ha/ngày Thời gian lưu nước hồ khoảng - 12 ngày Tuy nhiên độ sâu cần nhỏ, thời gian lưu nước lâu nên diện tích hồ địi hỏi phải đủ lớn Vì hợp lý kinh tế kết hợp với việc nuôi trồng thủy sản với chăn nuôi hồ chứa nước cho công nghiệp - Hồ hiếu khí làm thống nhân tạo: Loại nguồn xy cung cấp cho q trình sinh hóa thiết vị bơm khí nén hay máy khuấy học Do tiếp khí nhân tạo nên chiều sâu hồ từ - 4,5 m, sức chứa tiêu chuẩn theo tiêu BOD khoảng 400 kg/ha/ngày Thời gian lưu nước hồ cần từ - ngày Cấu tạo hồ: Các loại hồ sinh học hiếu khí làm nhiều bậc, chiều sâu bậc sau sâu bậc phía trước Thiết bị đưa nước vào hồ phải có cấu tạo thích hợp để phân phối, điều hịa nước tồn diện tích hồ Thơng thường, hồ bậc thường thiết kế với diện tích 0,5 - 0,7 ha; hồ nhiều bậc bậc 2,25 ha; tùy theo cơng suất mà xây dựng làm nhiều hồ Một số điểm cần lưu ý áp dụng: Đặc biệt hồ sinh học hiếu khí có ưu điểm nên số loại hình cơng trình xử lý nước thải sử dụng rộng rãi đem áp dụng tỉnh ta thích hợp, kết hợp làm hồ thả bèo, ni cá Điều đem lại hiệu kinh tế tăng cường xử lý nước thải Nếu thả bèo mặt hồ tăng thêm nguồn ô xy cho trình quang hợp, đồng thời rễ bèo có nhiều sinh vật thúc đẩy q trình ô xy hóa Tuy nhiên, cần lưu ý không nên thả bèo kín mặt hồ để đảm bảo cho ánh sáng xuyên qua Nước thải trước đưa vào hồ xử lý sơ bộ, hàm lượng chất bẩn cao, muốn kết hợp ni trồng thủy sản nên ni bậc hồ thứ cấp (2, 3) hay hồ pha lỗng nguồn nước khác có chất lượng tốt Việc lựa chọn loại cá hay thủy sản khác ni bậc hồ cần phải có hướng dẫn chuyên gia nuôi trồng thủy sản 1.1.1 Q trình sinh học hồ hiếu khí tự nhiên Xử lý nước thải phương pháp sinh học hiếu khí q trình sử dụng vi sinh vật hiếu khí để phân hủy chất hữu thích hợp có nước thải điều kiện cung cấp oxy liên tục Quá trình phân hủy chất hữu VSV hiếu khí mơ tả phản ứng sau: (CHO)nNS + O2 → CO2 + H2O + NH4+ + H2S + Tế bào VSV + ∆H Xử lý nước thải phương pháp sinh học hiếu khí gồm giai đoạn: Giai đoạn 1: Oxi hóa tồn chất hữu có nước thải để đáp ứng nhu cầu lượng tế bào CxHyOzN + (x+ + + ) O2 → xCO2 + []H2O + NH3 Giai đoạn (quá trình đồng hóa): Tổng hợp để xây dựng tế bào CxHyOzN + NH3 + O2 → xCO2 + C5H7NO2 Giai đoạn ( q trình dị hóa): Hơ hấp nội bào C5H7NO2 + 5O2 → xCO2 + H2O NH3 + O2 → O2 + HNO2 → HNO3 Khi không đủ chất, q trình chuyển hóa chất tế bào bắt đầu xảy tự oxi hóa chất liệu tế bào Các trình xử lý nước thải phương pháp sinh học hiếu khí xảy điều kiện tự nhiên nhân tạo Tùy theo loại VSV khác mà trình sinh học hiếu khí nhân tạo chia thành: Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám 1.1.2 Các thơng số thiết kế Thơng số bể hiếu khí: * pH: Giá trị pH nước thải ảnh hưởng đến q trình hóa sinh vi sinh vật, q trình tạo bùn lắng Qúa trình xử lý sinh học hiếu khí hoạt động tốt với giá trị pH khoảng 6.5-8.5 Trong bể xử lý sinh học, có hoạt động phân hủy vi sinh vật q trình giải phóng CO2 nên pH bể thay đổi Giá trị pH thay đổi theo chiều hướng tăng trình biến đổi axit thành khí CO2 Các khoảng giá trị pH: 1/ pH = 6.5 – 8.5: khoảng giá trị pH tốt cho vi sinh 2/ pH < 6.5 hữu : Phát triển chủng vi sinh dạng nấm, ức chế trình phân hủy chất 3/ pH > 8.5 : Ức chế trình phân hủy chất hữu *Tải trọng hữu – BOD, COD Tải trọng hữu ảnh hưởng trực tiếp tới trình xử lý sinh học hiếu Do cần có kiểm sốt BOD, COD để giữ cho tải trọng bể ổn định đạt hiệu suất tối ưu Sự tải dẫn đến: + Giảm hiệu suất trình + Tăng hàm lượng BOD, COD nước sau xử lý + Trương bùn *Nồng độ oxy hòa tan – DO Nồng độ oxy hòa tan tối ưu từ 2-4mg/L Nhu cầu oxy tùy thuộc vào tải trọng hữu (BOD, COD) nồng độ bùn (MLSS) bể phản ứng Nồng độ oxy hòa tan nên đo thường xuyên nhiều vị trí khác bể Aerotank Sự thiếu oxy bể phản ứng dẫn đến: + Giảm hiệu suất xử lý chất lượng nước sau xử lý + Giảm khả lắng, tăng số lượng vi khuẩn dạng sợi + Ưc chế trình oxy hóa Nồng độ oxy cao dẫn đến: + Phá vỡ bùn + Giảm khả lắng, nước sau xử lý bị đục + Tốn lượng *Kiểm soát bùn: Đối với bể hiếu khí, cần phải theo dõi chặt chẽ hình thành bùn bể Tính quan trọng bùn khả tạo Bùn bể hiếu khí thường có tuổi lớn, từ 3-15 ngày Hoạt tính bùn giảm theo tuổi bùn SV/SVI tiêu đánh giá khả lắng chất lượng bùn hoạt tính SV điều cần kiểm sốt phải theo dõi hàng ngày SVI = (SV/MLSS)*1000 SV: Thể tích bùn lắng (mL/L) MLSS: hàm lượng chất rắn lơ lửng (mg/L) Các khoảng giá trị SV/SVI + SV = 300-600mL/L; SVI = 80-150Ml/g Chỉ số SV/SVI nhỏ, bùn lắng nhanh đặc + 600 < SV < 700 mL/Là khó lắng + SV > 700 mL/L, SVI >200mL/g Rất khó lắng Lượng bùn ngày gia tăng phát triển vi sinh vật việc tách chất bẩn khỏi nước thải Số lượng bùn dư không giúp ích cho việc xử lý nước thải ngược lại khơng lấy cịn trở ngại lớn *Tỉ số F/M MLSS Điểm bật bể hiếu khí q trình xử lý phụ thuộc vào lượng bùn hoạt tính hệ thống hoạt tính vi sinh vật *Tỷ số tải trọng F/M tỷ số lượng thức ăn (BOD) cung cấp ngày cho khối lượng vi sinh vật bể hiếu khí Tỷ số F/M sử dụng để kiểm soát lượng MLSS bể hiếu khí có giá trị dao động từ 0.2-1.0 Các khoảng giá trị giá trị F/M + 0.15 – 1.0 : Khoảng giá trị F/M cần trì + >1.0 : Giảm tải trọng đầu vào bể hiếu khí cách tăng thời gian sục khí, tăng lượng bùn tuần hòa, giảm tải lượng đầu vào + 3500 mg/L : Tăng lượng bùn hoạt tính dư rút khỏi bể hiếu khí (tăng thời gian bơm bùn dư) Sự cố bể hiếu khí: *Tạo bọt: Lớp bọt trắng bể hiếu khí nét đặc trưng hệ sinh học Những bọt thường xuyên xuất nhiều giai đoạn khởi động xuất bể hoạt động ổn định Sự thay đổi màu số lượng bọt cho biết tình trạng bể vận hành trình *Số lượng bọt trắng nhiều: – Trong giai đoạn khởi động, bùn non giai đoạn thích nghi – Sự tăng chất tẩy rửa nước thải – Qúa tải bùn – Có chất ức chế độc chất – pH cao thấp – Thiếu oxy – Thiếu dinh dưỡng – Điều kiện nhiệt độ thất thường *Bọt nâu: – Vi khuẩn dạng sợi – Nocardia với bùn trường – Tải lượng thấp bể phản ứng – Nước thải chứa dầu mỡ *Bọt đen sẫm: – Nước thải có chứa chất màu – Thiếu oxy * Mùi- màu: Mỗi loại nước thải có màu mùi đặc trưng, tùy thuộc thành phần hóa học nước thải Sự thay đổi tính chất thành phần nước thải thay đổi ảnh hưởng đến trình sinh học Bùn sinh học thường có màu vàng nâu Khi q tải khơng đủ oxy màu vàng nâu trở thành màu xám hay đen Khi thiếu oxy, trình sinh học yếm khí xả sinh mùi khó chịu H2S, mercaptans,… 1.1.3 Các cơng trình xử lý nước thải hồ sinh học hiếu khí Cánh đồng tưới bãi lọc Cánh đồng tưới cánh đồng lọc công nghệ độc lập, nhiên số điều kiện cụ thể hai cơng nghệ kết hợp với thành dây chuyền cơng nghệ Thường cánh đồng lọc hỗ trợ cho cánh đồng tưới mà tới thời gian muốn giảm tưới biến đất nghèo dinh dưỡng thành đất giàu dinh dưỡng Thường sử dụng cho xử lý nước thải sinh hoạt 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 khả giữ cặn mặt đất, nước thấm qua đất qua lọc, đất chứa VSV hiếu khí với lượng oxy có lổ hỏng mao quản lớp đất mặt Bể bùn hoạt tính (bể hiếu khí Aerotank) Bể bùn hoạt tính (bể aerotank) bể phản ứng sinh học làm hiếu khí cách thổi khí nén khuấy đảo học làm cho VSV tạo thành hạt bùn hoạt tính lơ lửng khắp pha lỏng Bể bùn hoạt tính phương pháp xử lý nước thải phương pháp sinh học hiếu khí sử dụng rộng rãi xử lý nước thải sinh hoạt nước thải công nghiệp Ưu điểm bể dễ xây dựng vận hành Tuy nhiên bể sử dụng bơm để tuần hoàn bùn nhẳm ổn định lại nồng độ bùn hoạt tính bể nên vận hành dễ tốn lượng Nguyên lý làm việc bể trình sinh học xảy qua giai đoạn: Giai đoạn 1: tốc độ oxi hóa tốc độ tiêu thụ oxi Ở giai đoạn này, bùn hoạt tính hình thành phát triển Các VSV sinh trưởng mạnh dẫn đến lượng oxi tăng cao Giai đoạn 2: VSV phát triển ổn định tốc độ tiêu thụ oxi gần không thay đổi Và giai đoạn này, chất hữu bị phân hủy mạnh Giai đoạn 3: tốc độ oxi hóa giảm dần sau lại tăng lên Tốc độ phân hủy chất bẩn hữu giảm dần q trình nitrat hóa amoniac xảy Sau cùng, nhu cầu tiêu thụ oxi lại giảm trình làm việc aerotank kết thúc Cơ chế hoạt động bể Aerotank xử lý nước thải phương pháp sinh học hiếu khí Có nhiều loại bể bùn hoạt tính: bể bùn hoạt tính truyền thống, bể bùn hoạt tính tiếp xúc ổn định, bể bùn hoạt tính cấp khí kéo dài, bể bùn hoạt tính cấp khí giảm dần, bể bùn hoạt tính khuấy trộn hồn tồn, bể bùn hoạt tính nạp nước thải theo bậc (cấp khí nhiều bậc) Bể lọc sinh học Bể lọc sinh học cơng trình nhân tạo, chất thải lọc qua lớp vật liệu lọc rắn bao phủ lớp màng vi sinh vật Các vi khuẩn màng sinh học thường có hoạt tính cao vi khuẩn bùn hoạt tính Màng sinh học hiếu khí hệ vi sinh vật tùy tiện Cấu tạo bể lọc sinh học gồm phận chính: phần chứa vật liệu lọc, hệ thống phân phối nước toàn bề mặt bể, hệ thống thu dẫn nước sau lọc, hệ thống dẫn phân phối khí cho bể lọc Bể lọc sinh học chia làm loại là: lọc sinh học có lớp vật liệu ngập nước lọc sinh học có lớp vật liệu khơng ngập nước Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu xử lý thiết bị lọc sinh học: chất chất hữu nhiễm, vận tốc oxi hóa, cường độ thơng khí, tiết diện màng sinh học, thành phần vi sinh… Lọc sinh học nhỏ giọt Bể lọc sinh học nhỏ giọt đa dạng, gồm loại: lọc sinh học nhỏ giọt quay, biophin nhỏ giọt, bể lọc sinh học thơ… Bể thường có dạng hình trụ hay hình chữ nhật Thiết bị lọc nhỏ giọt thường bao gồm phần chính: mơi trường lọc đệm, bể chứa, hệ thống cung cấp nước thải, cống thoát ngầm hệ thống thơng gió Nước thải đưa vào xử lý phân thành màng nhỏ chảy qua lớp vật liệu đệm sinh học, tác dụng vi sinh vật phân hủy hiếu khí lớp màng vật liệu chất hữu bị phân hủy loại bỏ lọc sinh học nhỏ giọt – xử lý nước thải phương pháp sinh học hiếu khí Ưu điểm loại hình cơng nghệ là: Ít tốn diện tích đất xây dựng, Chi phí đầu tư thấp , Quy trình vận hành đơn giản hồn tồn tự động Đĩa quay sinh học Là cơng trình thiết bị xử lý nước thải kỹ thuật màng lọc sinh học dựa gắn kết VSV bề mặt vật liệu RBC khử BOD nitrat hiệu quả, sử dụng nhiều để xử lý nước thải chế biến thủy sản Trong trình vận hành, VSV sinh trưởng gắn bề mặt đĩa hình thành lớp màng mỏng nhầy bề mặt ướt đĩa Khi đĩa quay, lớp màng vi sinh vật tiếp xúc với chất hữu nước thải với khơng khí để hấp thụ oxi Đĩa quay chế để tách chất rắn thừa khỏi bề mặt đĩa nhờ lực ly tâm Cấu tạo đĩa quay sinh học tiếp xúc – xử lý nước thải phương pháp sinh học hiếu khí Mương oxi hóa Là dạng aerotank cải tiến khuấy trộn hồn chỉnh điều kiện hiếu khí kéo dài, nước chuyển động tuần hoàn mương Thường sử dụng với nước thải có độ nhiễm bẩn cao BOD20 từ 1000-5000 mg/l Mương oxi hóa chia làm nhóm liên tục gián đoạn Ưu điểm: Mương oxi hóa đơn giản, chi phí vận hành thấp, chi phí đầu tư nhỏ lần so với bể lọc sinh học Hiệu xử lý BOD, nito, photpho cao Ít bị ảnh hưởng dao động lớn chất lượng lưu lượng 10 Mương oxy hóa – xử lý nước thải phương pháp sinh học hiếu khí Bể hiếu khí gián đoạn SBR Bể SBR bể phản ứng làm việc theo mẻ dạng công trình xử lý bùn hoạt tính giai đoạn sục khí lắng thực bể, hoạt động theo chu kỳ gián đoạn Hệ thống SBR hệ thống xử lý sinh học nước thải chứa hợp chất hữu nito cao Các bước xử lý chu kỳ hoạt động thực sau: Bể SBR – xử lý nước thải phương pháp sinh học hiếu khí Pha làm đầy (filling): nước thải đưa vào bể SBR đủ lượng quy định trước, nước thải vào mang lượng thức ăn cho vi khuẩn bùn hoạt 11 tính, tạo mơi trường có phản ứng sinh hóa xảy Nước đưa vào bể làm việc theo chế độ: làm đầy tĩnh, khuấy trộn thơng khí Pha sục khí (khử BOD) (reaction): q trình nitrit hóa, nitrat hóa phân giải hợp chất hữu tiến hành nhờ vào việc cung cấp khí bể Trong pha cịn xảy q trình nitrat hóa, amoniac nước thải chuyển hóa thành nitrit nitrat Pha lắng (settling): sau q trình oxi hóa xảy ra, thiết bị sục khí ngừng hoạt động, q trình lắng diễn mơi trường tĩnh hồn tồn Bơng bùn lắng xuống đáy bể nước lên tạo lớp màng phân bùn đặc trưng, đồng thời xảy trình phản nitrat, nitrat nitrit tạo pha bị khử nito Xả cặn dư xả nước (discharge): nước bề mặt sau thời gian lắng tháo khỏi bề SBR , lượng cặn dư xả theo Chờ tiếp nhận nước thải mới, thời gian chờ phụ thuộc vào thời gian vận hành Ưu nhược điểm công nghệ SBR: Ưu điểm: Không cần bể lắng tuần hồn bùn Trong pha làm đầy, bể SBR đóng vai trị bể cân bể SBR chịu tải trọng cao sốc tải Ít tốn diện tích xây dựng q trình cân chất, xử lý sinh học lắng thực bể TSS đầu thấp, hiệu khử photpho, nitrat hóa khử nitrat hóa cao Q trình kết bơng tốt khơng có hệ thống gạt bùn khí Hệ thống có điều khiển hồn tồn tự động Chi phí đầu tư vận hành thấp Dễ dàng bảo trì, bảo dưỡng thiết bị (các thiết bị ít) mà khơng cần phải tháo nước cạn bể Chỉ tháo nước bảo trì thiết bị như: cánh khuấy, mơ-tơ, máy thổi khí, hệ thống thổi khí Có thể hạn chế phát triển vi khuẩn dạng sợi thông qua việc điều chỉnh tỷ số F/M thời gian thổi khí trình làm đầy Nhược điểm: Nếu trình lắng bùn xảy cố dẫn bùn trơi theo đường ống 12 Người vận hành phải có kỹ thuật cao Có thể xảy q trình khử nitrat pha lắng thời gian lưu bùn dài Điều dẫn đến tượng bùn bị khí nito đẩy lên xảy nghiêm trọng vào ngày có nhiệt độ cao Bể Unitank Hệ thống xử lý nước thải Unitank khối bể chia làm ngăn, thông thủy với cửa mở phần tường chung Hoạt động bể gồm pha pha trung gian Trong ngăn có máy sục khí cánh khuấy, ngăn ngồi có hệ thống máng tràn nhằm thực chức sục khí lắng Unitank – xử lý nước thải phương pháp sinh học hiếu khí Giai đoạn thứ nhất: Nước thải đưa vào ngăn số sục khí Nước hịa trộn với bùn hoạt tính, chất hữu hấp thụ phân hủy phần Sau nước thải tiếp tục đưa vào ngăn số ngăn tiếp tục sục khí Cuối nước thải đưa vào ngăn số điều kiện tĩnh bùn lắng xuống đáy bể nước chảy máng tràn Giai đoạn trung gian thứ Mỗi pha tiếp nối pha trung gian Tại nước thải đưa vào ngăn số sục khí, ngăn đóng vai trị ngăn lắng Trong thời gian này, pha (với hướng chảy ngược lại) chuẩn bị để đảm cho trình phân tách bùn nước tốt 13 Giai đoạn thứ hai Lúc nước thải đưa từ ngăn thứ sục khí Sau nước thải đưa ngăn số tiếp tục sục khí Cuối nước thải đưa vào ngăn thứ điều kiện tĩnh ngăn đóng vai trị ngăn lắng, lúc bùn lắng xuống đáy bể nước chảy theo máng tràn Giai đoạn trung gian thứ hai Ở giai đoạn này, nước thải đưa vào ngăn thứ sục khí, ngăn thứ thứ đóng vai trị ngăn lắng lúc ngăn thứ cuối trình lắng Giai đoạn chuẩn bị cho hệ thống bước vào giai đoạn thứ bắt đầu cho chu trình Ưu điểm loại hình cơng nghệ là: Tích hợp cơng đoạn Anoxic, hiếu khí lắng vào cơng trình xử lý giúp tiết kiệm diện tích xây dựng Khơng cần hệ thống bơm bùn hồi lưu giúp tiết kiệm điện năng, giảm chi phí vận hành Có thể sử dụng hệ thống phân phối khí theo kiểu chìm Cùng tạo q trình hiếu khí – thiếu khí – kỵ khí chu trình giúp xử lý tốt hợp chất nito nước thải Bể Biofor Bể lọc sinh học hiếu khí biofor hệ thống lọc sinh học với vi khuẩn hiếu khí có dịng khí – nước dâng lên Cơng trình xử lý sử dụng bùn hoạt tính để chuyển hóa chất hữu (chất gây nhiễm) thành chất vô (chất không gây ô nhiễm) Nguyên tắc hoạt động bể biofor: Nước thải chảy liên tục vào đáy bể phân phối lên nhờ hệ thống đĩa thổi khí đặt đáy bể Sau đó, nước qua lớp vật liệu lọc Biolite đây, thành phần cặn lơ lửng có nước thải giữ lại Các chất hữu bị loại lượng vi sinh vật có nồng độ cao bám dính lớp vật liệu tiếp xúc trình lọc Việc thiết kế dòng nước thải từ lên giúp hạn chế phát sinh mùi Nước thải sau khỏi hệ thống có hàm lượng BOD –COD giảm 85-90% Những đặc điểm của loại hình kỹ thuật là: Loại bỏ BOD5 chất thải chứa nồng độ nhỏ 300 mg/l Giữ lại huyền phù chất thải có nồng độ nhỏ 150 mg/l 14 Loại bỏ amoniac oxi hóa Khử nitrat nước chứa nitrat khơng khí nén Mơ hình bể biofor – xử lý nước thải phương pháp sinh học 1.2 Hồ sinh học tùy nghi Có loại hồ tùy nghi - Hồ tùy tiện nguyên thủy, tiếp nhận nguồn thải nguyên chất chưa qua xử lý - Hồ tùy tiện thứ cấp, tiếp nhận nguồn thải qua xử lý (thường dịng thải từ hồ kỵ khí) 1.2.1 Qúa trình sinh học hồ sinh học tùy nghi 15 Đặc điểm Trong hồ tùy nghi thường xảy trình song song: - Oxy hóa hiếu khí - Phân hủy metan cặn lắng Khi q trình hồn thành, hồ tùy tiện đáp ứng: - Tăng cường xử lý dịng thải vào từ xử lý kỵ khí thơng qua việc phân chia, phân hủy tiêu hóa vật chất hữu - Xử lý hiếu khí phá vỡ hầu hết dạng hữu lại gần bề mặt hồ - Làm giảm số lượng vi sinh vật có khả gây bệnh Cấu tạo Hồ có cấu tạo lớp: lớp hiếu khí, lớp trung gian lớp kỵ khí Chiều sâu hồ tùy tiện 0,9-1,5 m Ở vùng có gió, S hồ lớn cịn vùng gió hồ thiết kế có nhiều ngăn 1.2.2 Các thông số thiết kế Hồ tùy tiện thường sâu 1,5 –2,5m, mực nước ln dùy trì –2m, thời gian lưu thường dùng –30 ngày Khi nhiệt đồ trung bình mùa đơng 15oC, tải lượng BOD vào từ 45 – 90 kg/ha.ngày Khi nhiệt độ biến đổi từ – 15oC, tải lượng chất hữu khoảng 22 – 45 kg/ha.ngày, xuống oC tải lượng chất hữu nên 11 –22 kg/ha.ngày Tải lượng BOD dòng vào ngăn giới hạn tới 40 kg/ha.ngày nhỏ hơn, tổng thời gian lưu 120 –180 ngày nhiệt độ 0oC Nếu 15 nhiệt độ khơng khí lên 15 oC tải trọng BOD dịng vào đạt 100 kg/ha.ngày Hiệu loại bỏ BOD 5có thể đến 80 90% Chiều sầu m thường dùng, dùng để kiểm tra tốc độ tăng trưởng sinh vật Theo Sherwood C Reed, E Joe Middle Brooks, Ronald W Crites Thể tích xây dựng hồ tùy tiện sau: V = (3,5 x 10-5)QLa35-T f.f’ theo Gloyna, 1976 Trong đó: V thể tích hồ, m3 Q lưu lượng dịng chảy vào, l/ngày La thơng số COD hay BOD dòng vào, mg/l 16 hệ số thay đổi nhiệt độ (= 1,085) T nhiệt độ hồ, oC f tảo độc f’ nhu cầu oxy sulfide Yếu tố f thống nước thải sinh hoạt công nghiệp, f’ nồng độ ionsulfate nhỏ 500 mg/l nhiệt độ chọn nhiệt độ trung bình hồ tháng lạnh Khi thiết kế hồ tùy tiện cần quan tâm nhiều diện tích mặt nước, tăng tăng hiệu suất Cần ý thiết kế dựa thông số BOD vào bề mặt(Lg, kg/ha.ngày), cho bởi: Lg = 10.Li.Q/Af Trong đó: Af diện tích hồ , m2 Bước tínhthời gian lưu nước qf = Af.D/Qm Trong đó: D độ sâu, m Qm lưu lượng trung bình, m3/ngày (dịng vào Qi dịng Qe) Diện tích xây dựng hồ : Af = 10.Li.Q/ls Trong đó: Af diện tích hồ kị khí, m2 Li.Q lượng BOD, g/ngày Ls thơng số BOD vào bề mặt, kg/ha.ngày 1.3 Hồ sinh học kỵ khí Hồ kỵ khí dùng để lắng phân hủy cặn lắng phương pháp sinh hóa tự nhiên dựa sở sống hoạt động vi sinh vật kỵ khí Đặc điểm 17 - Chuyên xử lý loại nước thải CN nhiễm bẩn, nước thải chứa hàm lượng chất hữu cao - Trong hồ, vi khuẩn kỵ khí phá vỡ hợp chất hữu dịng chảy, giái phóng khí CH4 CO2 - Hồ kỵ khí làm giảm hàm lượng N, P, K vi sinh vật gây bệnh cách tạo bùn giải phóng NH3 vào khơng khí Cấu tạo - Chiều sâu hồ từ 2,4-3,6m - Hồ thường thiết kế với ngăn (dự phòng) - Thời gian lưu nước mùa hè >1,5 ngày cịn mùa đơng > ngày - S kỵ khí = 10-20% S hiếu khí 1.3.1 Quá trình sinh học hồ sinh học hồ sinh học kị khí Q trình phân hủy chất hữu điều kiện kỵ khí hoạt động vi sinh vật môi trường mà khơng cần có mặt oxi khơng khí sản phẩm cuối tạo gồm CH4, CO2, N2, H2,… khí CH4(metan) chiếm tới 65% Q trình cịn gọi q trình lên men metan Q trình phân hủy kỵ khí mô tả sơ đồ tổng quát: (CHO)nNS → CO2 +H2O + CH4 + NH4 + H2 + H2S + tế bào vi sinh Q trình xử lý kỵ khí điều kiện nhân tạo áp dụng để xử lý loại cặn bã chất thải công nghiệp có hàm lượng chất bẩn hữu cao BOD 10-30(g/ l) Q trình phân hủy kỵ khí chất bẩn trình diễn hàng loạt phản ứng sinh hóa phức tạp họp thành giai đoạn, xảy đồng thời trình phân hủy chất thải hữu sau: 18 Trong giai đoạn đầu lượng COD khơng giảm, COD chủ yếu giảm giai đoạn metan hóa Trong xử lý kỵ khí cần lưu ý đến yếu tố quan trọng: Duy trì sinh khối vi khuẩn nhiều tốt Tạo tiếp xúc đủ nước thải với sinh khối vi sinh vật 1.3.2 Các cơng trình xử lý nước thải phương pháp sinh học kỵ khí Hầm biogas Biogas khí sinh học số vi khuẩn phân giải kỵ khí chất hữu tạo Các chất hữu ủ điều kiện kỵ khí để sinh chất khí H 2S, CO2, N2 CH4, CO2 CH4 cháy Hầm biogas hệ thống tự động, mà khí sinh điều kiện kỵ khí đẩy cặn bã vào bể áp lực ống nạp nhiên liệu Khi mở van cặn bã bể áp lực ống nạp nhiên liệu đẩy khí để sử dụng Hầm biogas chia làm ba phần liên tiếp với nhau: Ngăn trộn nơi để trộn chất hữu với nước trước đổ vào hầm phân hủy Hầm phân hủy nơi nước chất hữu bị phân hủy lên men Khí CH loại khí khác sinh chất khí đẩy bùn cặn đáy bể lên bể áp lực Bể áp lực: nơi chứa bùn cặn Khi mở van cặn bã đẩy ngược chất khí để sử dụng Bể tự hoại Bể tự hoại cơng trình xử lý nước thải bậc I (xử lý sơ bộ) có nhiệm vụ làm sơ hoàn toàn nước thải trước thải sơng, hồ hay mạng lưới nước bên Bể tự hoại hoạt động theo nguyên lý tạo hai trình trình lắng nước thải trình lên men cặn lắng Bể tự hoại thường dùng hộ gia đình thống cấp nước bên bên ngồi hệ thống nước chung khơng có trạm xử lý, thời gian lưu nước bể từ đến ngày Bể tự hoại sử dụng xử lý cặn bùn hệ thống xử lý nước thải chế biến thủy sản, với thời gian lưu bùn từ 1-2 tháng Bùn nâng nhiệt đến 350 oC có van tháo cặn đáy bể Nguyên lý hoạt động bể tự hoại: 19 Quá trình thứ 1: Nguyên lý hoạt động bể tự hoại q trình lắng cặn bể xem trình lắng tĩnh Dưới tác dụng trọng lượng, hạt cặn rơi xuống đáy bể nước sau khỏi bể Cặn rơi xuống bể có chất hữu bị phân hủy nhờ hoạt động vi sinh vật yếm khí Q trình thứ hai: Ngun lý hoạt động bể tự hoại trình lên men Sau hạt cặn lắng xuống đáy bể chất hữu bị phân hủy nhờ có vi sinh vật yếm khí, cặn lên men, mùi giảm thể tích Tốc độ lên men nhanh hay chậm phụ thuộc vào nhiệt độ, độ PH nước thải, lượng vi sinh vật cặn, nhiệt độ cao tốc độ lên men nhanh Bể tự hoại có dạng hình chữ nhật hay dạng hình trịn mặt bằng, xây dựng gạch, bê tông cốt thép hay vật liệu composit Bể thường chia thành 2-3 ngăn có chiều sâu 1,5-3m Bể tự hoại ngăn Hiệu lắng cặn bể tự hoại từ 40-60% phục thuộc vào nhiệt độ chế độ quản lý, vận hành bể Qua thời gian từ 3-6 tháng, cặn lắng lên men kỵ khí Q trình lên men chủ yếu diễn giai đoạn đầu lên men axit Ngồi cịn có bể tự hoại ngăn, đó: Ngăn thứ bể có vai trị làm ngăn lắng- lên men kỵ khí, đồng thời điều hịa lưu lượng nồng độ chất bẩn dòng nước thải Nhờ vách ngăn hướng dòng, ngăn tiếp theo, nước thải chuyển động theo chiều từ lên trên, tiếp xúc với VSV kỵ khí lớp bùn hình thành đáy bể điều kiện động, chất hữu VSV hấp thụ chuyển hóa, đồng thời cho phép tách riêng pha (lên men axit lên men kiềm) Các ngăn cuối ngăn lọc kị khí, có tác dụng làm bổ sung nước thải, nhờ VSV kị khí gắn bám bề mặt hạt vật liệu lọc cặn lơ lửng trôi theo nước Bể bùn kỵ khí dịng chảy ngược – UASB (Upflow Anaerobic Blanket reactor) UASB phương pháp xử lý nước thải phương pháp sinh học kỵ khí ứng dụng rộng rãi nhờ đặc điểm sau: Cả trình: Phân hủy – Lắng bùn – Tách khí đặt chung cơng trình Tạo thành loại hạt bùn kỵ khí có mật độ VSV cao tốc độ lắng vượt xa có lớp bùn hiếu khí lơ lửng Bể UASB chia làm vùng: 20 ... cơng trình xử lý nước thải bậc I (xử lý sơ bộ) có nhiệm vụ làm sơ hồn tồn nước thải trước thải sông, hồ hay mạng lưới nước bên ngồi Bể tự hoại hoạt động theo nguyên lý tạo hai trình trình lắng nước. .. - Hồ tùy tiện nguyên thủy, tiếp nhận nguồn thải nguyên chất chưa qua xử lý - Hồ tùy tiện thứ cấp, tiếp nhận nguồn thải qua xử lý (thường dòng thải từ hồ kỵ khí) 1.2.1 Qúa trình sinh học hồ sinh. ..HỒ SINH HỌC Khái niệm hồ sinh học Hồ sinh học thuỷ vực tự nhiên nhân tạo mà diễn q trình chuyển hố chất bẩn Quá trình diễn tương tự trình tự làm hồ tự nhiên với vài trò