Bài giảng các quá trình sinh học trong kỹ thuật môi trường chương 3 quá trình bùn hoạt tính (quá trình sinh trưởng lơ lửng)

BK TPHCM BÀI GIẢNG CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC TRONG CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG Chương III: QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH (QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG LƠ LỮNG) GVHD: TS Lê Hoàng Nghiêm Email: hoangnghiem72@gmail.com hoangnghiem72@yahoo.com BK TPHCM Chương III: QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH (QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG LƠ LỮNG) 3.1 Mô tả trình bùn hoạt tính 3.2 Mô hình độâng học trình bùn hoạt tính 3.3 Tính toán trình bùn hoạt tính 3.4 Đánh giá thông số động học trình bùn hoạt tính 3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình bùn hoạt tính 3.6 Các dạng ứng dụng trình bùn họat tính Câu hỏi thảo luận tập chương TS.LÊ HỒNG NGHIÊM THUA Ữ THUẬÄT NG NGỮ BK TPHCM Thuật ngữ Định nghĩa Chức trao đổi chất Q trình hiếu khí QTrình XLSH xảy có diện oxy Q trình kị khí Q trình XLSH điều kiện khơng có oxy Q trình thiếu khí Q trình chuyển hố Nitơ Nitrat thành khí Nitơ điều kiện khơng có mặt oxy q trình gọi khử nitrat (denitrification) Quá trình tùy tiện QT XLSH VSV hoạt động điều kiện có khơng có oxy Q trình kết hợp hiếu khí/thiếu khí/kị khí QT XLSH q trình hiếu khí, thiếu khí kị khí kết hợp với để thực mục tiêu xử lý riêng TS.LÊ HỒNG NGHIÊM THUA Ữ THUẬÄT NG NGỮ BK TPHCM Thuật ngữ Định nghĩa Quá trình xử lý Quá trình tăng trưởng lơ lửng VSV chịu trách nhiệm chuyển hoá hợp chất hữu cơ, thành phần khác nước thải thành khí vi sinh vật trì lơ lửng chất lỏng ng Q trình tăng trưởng bám dính Vi sinh vật chịu trách nhiệm chuyển hoá hợp chất hữu cơ, thành phần khác nước thải thành khí VS bám dính vào bề mặt VL trơ như: đá, xỉ, nhựa tổng hợp Quá trình xử lý tăng trưởng bám dính giống q trình màng cố định Quá trình kết hợp Kết hợp trình tăng trưởng lơ lửng tăng trưởng bám dính Quá trình hồ Quá trình xử lý thực bên ao hay hồ với tỷ lệ cạnh chiều sâu khác TS.LÊ HỒNG NGHIÊM THUA Ữ THUẬÄT NG NGỮ BK TPHCM Thuật ngữ Định nghĩa Chức xử lý Khử chất dinh dưỡng sinh học khử Nitơ photpho trình xử lý sinh học Khử photpho sinh học photpho tích lũy sinh khối tách qúa trình Khử BOD (carbon) Chuyển hoá hợp chất hữu chứa carbon nước thải thành tế bào sản phẩm cuối dạng khí Trong q trình chuyển hố, giả sử nitơ có mặt hợp chất khác chuyển thành ammonia Nitrat hố Q trình xử lý gồm giai đoạn: chuyển hoá ammonia thành nitrit sau từ nitrit thành nitrat Khử nitrat Quá trình xử lý sinh học để khử nitrat thành khí nitơ khí khác TS.LÊ HỒNG NGHIÊM THUA Ữ THUẬÄT NG NGỮ BK TPHCM Thuật ngữ Định nghĩa Ổn định hợp chất hữu chứa bùn tươi ổn định chất thải phương pháp sinh học, CHC chuyển hoá thành tế bào khí Q trình thực điều kiện hiếu khí hay kị khí (gọi phân hủy kị khí hay hiếu khí) Cơ chất Hợp chất hữu chất dinh dưỡng chuyển hoá QT XLSH TS.LÊ HỒNG NGHIÊM CÔNG NGHỆ XLNT SINH HOẠT TIÊU BIỂU BK TPHCM SCRác Bể Lắng Cát bể vớt dầu Bể lắng đợt I Xử Lý bậc Nước thải Bể aeroten Bể Lắng đợt II Xử Lý bậc Xử lý sinh Học Cl2 Nước thải sau xử lý Bể tiếp xúc chlorine Xử Lý bùn khử nước Nén bùn Phân hủy kị khí chứa bùn TS.LÊ HỒNG bánNGHIÊM h bùn BK TPHCM 3.1 MÔ TẢ QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH Xử Lý Bậc I XỬ LÝ BẬC II (X Ử LY (XỬ LÝÙ SINH SINH HO HỌÏC) C) Cl2 Influent (QT ính) (QT bu bùønn hoa hoạïtt ttính) Xử Lý Bậc I: Nguồn tiếp nhận Tới xử lý bùn Loại rác có kích thước to có thể gây tắc ngẽn đường ống, hư hỏng thiết bị Loại cặn lơ lững chủ yếu chất hữu Song chắn rác, bể lắng cát, bễ lắng I, bể tuyển nổi, vớt dầu mỡ Xử Lý bậc II: Khử chất hữu hòa tan dạng keo Xử lý sinh học TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM BK TPHCM 3.1 MÔ TẢ QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH ™ Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu sử dụng để khử chất hữu chứa carbon ™ Quá trình bùn hoạt tính trình phổ biến vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng ™ Các công trình xử lý nước thải áp dụng trình sinh học hiếu khí sinh trưởng lơ lững gồm: Bể bùn hoạt tính (Activated sludge process) hay bể aeroten (Aeration tank) Mương oxy hóa (Oxidation ditch) Bể sinh học hiếu khí dạng mẻ (Sequencing Batch Reactor – SBR) Hồ sinh học hiếu khí làm thoáng cưỡng (Aerated lagoon) TS.LÊ HỒNG NGHIÊM BK TPHCM QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH ™ Quá trình phân hủy CHC xảy nước thải tiếp xúc với bùn điều kiện sục khí liên tục ™ Việc sục khí nhằm đảm bảo yêu cầu: Cung cấp đủ lượng oxy cách liên tục trì bùn hoạt tính trạng thái lơ lửng, Xáo trộn VSV (bùn) CHC nước thải chúng sử dụng CHC nguồn thức ăn ™ Khi VSV phát triển xáo trộn không khí chúng kết lại thành khối với tạo thành bùn hoạt tính – bùn sinh học) 10 TS.LÊ HỒNG NGHIÊM BK TPHCM 78 HO HỒÀ SINH HO HỌÏC HIE HIẾÁU KH KHÍÍ - HO HỒÀ THO THỔÅI KH KHÍÍ (AERATED LAGOON) TS.LÊ HỒNG NGHIÊM THIẾT BỊ KHUẤY TRỘN BỀ MẶT CỦA HỒ THỔI KHÍ BK TPHCM 79 TS.LÊ HỒNG NGHIÊM Hồ sinh học BK TPHCM Hồ hiếu khí DEEP MOOR , ENGLAND 80 HAREWOOD WHIN, ENGLAND COMPTON BASSETT, ENGLAND HOÀNG NGHIÊM SUMMERSTON,TS.LÊ SCOTLAND 3.6 CÁC DẠNG ỨNG NG DỤNG QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH BK TPHCM Hệ thống bùn hoạt tính hai giai đoạn Hệ thống bùn hoạt tính giai đoạn Vào Ra Không khí (Air) Khuấy trộn Làm đầy (Fill) 81 Hệ thống bùn hoạt tính cấp khí bậc cấp tải bậc hiếu khí (Aerobic react) Lắng (Settle) Xả (Decant) Nghỉ (Idle) SBR thông thường TS.LÊ HỒNG NGHIÊM BK TPHCM CÁC DẠNG ỨNG NG DỤNG QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH Hệ thống BHT khử nitơ sau Bổ sung nguồn cacbon bên ??? Hệ thống BHT khử nitơ trước Hệ thống BHT khử nitơ đồng hành 82 Các hệ thống bùn họat tính khử nitơ TS.LÊ HỒNG NGHIÊM BK TPHCM CÁC DẠNG ỨNG NG DỤNG QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH Be å la én g Ñ a àu va øo Th ie áu kh í Ñ a àu va øo H ie áu khí Bu øn tu a àn h o a øn Bu øn th a ûi Quá trình Ludzack-Ettinger ™ Khái niệm trình tiền anoxic khử nitơ sinh học(BNR) hoạt động thiếu khí – hiếu khí (Ludzack Ettinger, 1962) Nitrate hóa khử nitrate hóa xảy bể ™ Nitrate hoá xảy vùng hiếu khí phía sau (aerobic) nitrat hình thành vùng hiếu khí tuần hoàn qua đường bùn tuần hoàn (RAS) đến vùng thiếu khí Khử nitrate xảy vùng thiếu khí (anoxic) phía trước ™ Nguồn carbon hữu cần thiết cho trình khử nitrate hoá lấy từ dòng nước thải đầu vào ™ Tổng hiệu suất khử nitơ trình hàm số lưu lượng bùn tuần hoàn Tuy nhiên, trình ứng dụng với việc tăng tốc độ tuần hoàn bùn hoạt tính để ngăn cản bùn bể lắng đợt gây trình khử nitơ 83 TS.LÊ HỒNG NGHIÊM BK TPHCM CÁC DẠNG ỨNG NG DỤNG QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH Tuần hoàn nội Bể lắng Đầu vào Thiếu khí Đầu vào Hiếu khí Bùn tuần hoàn Bùn thải Quá trình Ludzack-Ettinger cải tiến (MLE) ™ Barnard (1973) cải tiến trình Ludzack-Ettinger cách cung cấp đường tuần hoàn nội (IR), để nitrat hoá dẫn trực tiếp đến vùng thiếu khí từ vùng hiếu khí Tốc độ khử nitrat hiệu khử nitơ tăng ™ Tỉ số lưu lượng tuần hoàn nội khoảng đến ™ Với BOD vào thời gian tiếp xúc đủ, nồng độ NO3-N đầu trung bình khoảng từ đến mg/L xừ lí nước thải sinh hoạt, TN