BẺ LỌC SINH HỌC - BỂ FBR

Nguyên lý Quá trình sinh trưởng bám dính là quá trình trong đó màng sinh học được hình thành trên các giá thể để đồng hóa và oxy hóa các chất ô nhiễm. Trong quá trình này các VSV bám dính (màng sinh học) trên các giá thể trơ sẽ chuyển hóa và khử hợp chất hữu cơ hay chất dinh dưỡng có trong nước thải. Màng sinh học bao gồm: vi khuẩn, động vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn … trong đó vi khuẩn đóng vai trò khử BOD, các sinh vật còn lại khử chất rắn lơ lửng SS, các hợp chất của N. Bề dày màng sinh học: 600 – 1000 μm. Nồng độ VSV: 40 – 100 g/L. Màng sinh học phát triển không đồng đều. Khi dày lên, chúng sẽ bị tách ra khỏi giá thể và sự hình thành lớp màng mới tiếp diễn.

ĐỀ TÀI 4:

BỂ LỌC SINH HỌC – BỂ FBR

• Giáo viên: TS Đặng Viết Hùng

• Sinh viên thực hiện:

 Nguyễn Lê Hoàng Trung 90904724

 Trương Thị Thanh Vân 90904788

KHOA: MÔI TRƯỜNG

MÔN: KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Mô hình trạm xử lý nước thải tập trung

Nguyên lý

• Quá trình sinh trưởng bám dính là quá trình

trong đó màng sinh học được hình thành trên các giá thể để đồng hóa và oxy hóa các chất ô nhiễm

• Trong quá trình này các VSV bám dính (màng sinh học) trên các giá thể trơ sẽ chuyển hóa và khử hợp chất hữu cơ hay chất dinh dưỡng có trong nước thải

4

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Màng sinh học

• Màng sinh học bao gồm: vi khuẩn, động vật

nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn … trong đó vi khuẩn đóng vai trò khử BOD , các sinh vật còn lại khử

chất rắn lơ lửng SS , các hợp chất của N

• Bề dày màng sinh học: 600 – 1000 μm

• Nồng độ VSV: 40 – 100 g/L

• Màng sinh học phát triển không đồng đều Khi

dày lên, chúng sẽ bị tách ra khỏi giá thể và sự

hình thành lớp màng mới tiếp diễn

6

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Bể lọc sinh học nhỏ giọt

8

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Điều kiện làm việc bình thường

BOD <

200mg/l

pH 6.5 – 8.5

SS <

150mg/l

Lọc sinh học nhỏ giọt ( Trickling Filter )

Lọc sinh học cao tải

12

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

cep.unep.org

Thành phố Reedsburg – Đức

keystone-alliance.com

Nhà máy Nelson Complex – US

Parsons KS WWTP – US

Thông số vật liệu

19

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Nguyên liệu lọcBê Kích thước thông

dụng (in)

Diện tích bề mặt (ft 2 /ft 3 )

Thông số thiết kế

Chiều cao vật liệu lọc (m) 1 - 3 0.9 - 2.4 (đá)

6 - 8 (nhựa tấm) Lọai vật liệu Đá cục, than cục, đá

ong, đá cuội

Đá cục, than cục, sỏi lớn, tấm nhựa đúc, cầu nhựa Tải trọng hữu cơ (kgBOD5/m3) 0.08 - 0.4 0.4 - 1.6

Tải trọng bề mặt (m3/m2.d) 1 - 4.1 4.1 - 40.7

20

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Bảng Thông số thiết kế và vận hành của bể lọc nhỏ giọt

Công nghệ xử lý nuớc thải bằng pp sinh học (2003)

Hiệu suất xử lý

Hiệu suất xử lý Bể lọc nhỏ giọt

(Giá thể đá)

Bể lọc cao tải (Giá thể đá)

Bể lọc cao tải (Giá thể nhựa)

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Bảng Hiệu suất xử lý bể lọc nhỏ giọt

Handbook of Environmental #10 Environmental Biotechnology

Đánh giá – Ưu điểm

• Quá trình đơn giản dễ thực hiện, không yêu

cầu trình độ cao

• Yêu cầu công suất bơm thấp

• Chi phí đầu tư, bảo dưỡng thấp

24

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Đánh giá – Nhược điểm

• Dễ bị tắc nghẽn

• Tải trọng tương đối thấp

• Cơ cấu phân phối quay khó bảo trì

• Các vấn đề về mùi, ruồi, sâu bọ, …

25

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Mô hình bể nhỏ giọt

26

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

• Tại Ryaverken Göteborg

• Tại Pesynnvani

• Tại Dubai

• Mô phỏng quá trình

• Quá trình xây dựng

Giá thể

FKP-312

BIO-NET® grid KVP-323

2H-NET KLP-638

28

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Ứng dụng tại Việt Nam

“ Ông Vũ Mạnh Tiến, chủ nhiệm đề tài cho biết, nghiên

cứu đã áp dụng thành công tại trang trại chăn nuôi gia đình ông Trần Văn Thành tại thôn Đông Hưng, phường Đồng Tâm (TP Vĩnh Yên), với quy mô chăn nuôi từ 700- 1.000 con Tổng chi phí đầu tư xây dựng hệ thống bể lọc sinh học nhỏ giọt 17,2 triệu đồng, trong đó xây dựng cơ bản 13 triệu, máy bơm 2,5 triệu, máy khuấy 1 triệu

…Hệ thống bể lọc này có thể xứ lý với công suất từ 3-5

m3 /ngày đêm Chi phí đầu tư không cao, rất phù hợp với quy mô chăn nuôi hiện nay của người dân. ”

Ứng dụng tại Việt Nam

tiêu chuẩn Việt Nam, có thể thải thẳng ra môi

trường mà không ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe người dân

Công nghệ đã được ứng dụng thành công tại bệnh viện đa khoa khu vực Mê Linh, giúp giải quyết ô

nhiễm môi trường tại các bệnh viện tuyến huyện

Mô hình này dễ xây dựng, lắp đặt, vận hành, bảo

Bể lọc sinh học tiếp xúc quay

31

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Tổng quan

• RBC là công nghệ tiên tiến trong xử lý nước thải nhằm

giảm thiểu BOD đồng thời tiết kiệm năng lượng và chi phí xử lý

• RBC được nghiên cứu và phát triển tại Đức vào những năm 1960,sau đó du nhập sang Mỹ Ở Mỹ và Canada

70% số đĩa tiếp xúc sinh học được dùng để khử BOD của các hợp chất carbon, 25% dùng để khử BOD của các hợp chất carbon kết hợp với nitrat hóa nước thải,

5% dùng để nitrat hóa nước thải sau quá trình xử lý thứ cấp

• Đến nay hệ thống RBC được ứng dụng rộng rãi tại 140 quốc gia trên thế giới

32

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

RBC ( Rotating Biological Contactor )

33

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Cấu tạo

• Trục quay : để gắn kết

các đĩa sinh học bằng plastic và quay quanh trục Chiều dài tối đa là

27 ft (8,23 m) trong đó

25 ft (7,62 m) dùng để gắn các đĩa sinh học Các trục quay ngắn hơn biến thiên từ 1,52 -7,62

m Cấu trúc, đặc điểm của trục quay và cách gắn các đĩa sinh học vào trục phụ thuộc vào

Cấu tạo

• Đĩa sinh học : sản xuất

từ PE,có nhiều nếp gấp

để tăng diện tích bề mặt Tùy theo diện tích

bề mặt người ta chia làm 3 loại : loại có diện tích bề mặt thấp

(9290m2/8,23m trục), loại có diện tích bề mặt

trung bình và loại có diện tích bề mặt cao

(11.149 ¸ 16.723m2/8,2 3m trục)

35

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Cấu tạo

• Thiết bị truyền

động : để quay các đĩa sinh học,

thường dùng motor truyền động gắn trực tiếp với trục

36

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

trong nước thải

37

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Cấu tạo

• Mái che : làm bằng

có nhiệm vụ bảo vệ

đĩa sinh học khỏi bị

hư hại bởi tia UV

và các tác nhân vật

lý khác, giữ nhiệt

cần thiết cho quá trình, khống chế sự phát triển của tảo

38

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Bể lọc sinh học tiếp xúc quay

Epco - Úc

Trường Myron Powell - US

Seprotech - Canada

Tòa nhà Saigon Center - VN

Tải trọng thủy lực q(m3/m2 bm đĩa.ngày) 0,03-0,16

Vận tốc quay của đĩa(m/s) 0,3

NH3 nước thải sau xử lý mg/L - < 2 1 ¸ 2

47

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Tính toán thiết kế

• Diện tích bề mặt đĩa

A=Q/q

Các sự cố trong vận hành

49

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

• Trục quay bị hỏng do thiết kế kém, sự mỏi kim loại, quá nhiều vi sinh vật bám trên đĩa

• Đĩa sinh học bị hư do tiếp xúc với nhiệt, các

dung môi hữu cơ, tia UV

• Ổ bi bị kẹt do thiếu mỡ

• Mùi hôi do lưu lượng nạp chất hữu cơ quá cao

Đánh giá – Ưu điểm

• Thời gian lưu giữ ngắn, yêu cầu điện năng thấp , phát sinh bùn ít và kiểm soát bùn tốt

• Làm giảm công trình xử lý nước thải như : lọc đợt 2 và đợt

3, công trình khử trùng bằng tia cực tím, hoặc các công

trình sục khí

• Chi phí đầu tư, bảo trì thấp

• Không yêu cầu tuần hoàn bùn Không yêu cầu cấp khí

cưỡng bức Hoạt động ổn định, ít nhạy cảm với sự biến đổi lưu lượng đột ngột và tác nhân độc với vi sinh;

• Tự động vận hành Không yêu cầu lao động có trình độ cao;

• Không gây mùi, độ ồn thấp, tính thẩm mỹ cao;

• Thiết kế theo đơn nguyên, dễ dàng thi công theo từng bậc, tiết kiệm sử dụng mặt bằng

50

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Đánh giá – Nhược điểm

• Cần che phủ tránh đông nước ở vùng lạnh

• Vòng trục và ổ đĩa đòi hỏi phải bảo trì thường xuyên

51

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Ứng dụng

• RBC được sử dụng với các loại nước thải:

– Nước thải đô thị với chất lượng nước thải đầu ra cao – Nước thải trong các ngành công nghiệp như: Nhà máy Giấy, Sơ sợi, Dệt nhuộm, May mặc, Gốm sứ, nhà máy chế biến thành phần nước giải khát, các lò giết mổ, chế biến thực phẩm, nhà máy hóa chất

– Dùng cho việc tái chế nước thải

– Có thể được sử dụng cho công suất xử lý nước thải lớn nơi mà việc xử lý sinh học là một nhu cầu cần thiết

53

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Ứng dụng tại Việt Nam

“ Ở Việt nam, Công ty Cổ phần Công nghiệp Môi trường (Viện Máy và Dụng cụ Công nghiệp đã nghiên cứu chế tạo và ứng dụng rất hiệu quả thiết bị này và đưa vào xử lý nước thải tại một

số ngành công nghiệp thực phẩm và các khu

dân cư sinh thái, các bệnh viện khách sạn …

Thiết bị được đánh giá là một giải pháp tiết

kiệm chi phí trong xử lý nước thải hiện nay ”

Catalog

55

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Tổng quan

• Quá trình kị khí sử dụng đệm cố định có nhược điểm là thường diễn ra hiện tượng tắc nghẽn và khả năng tiếp xúc kém do sự tồn tại của chất

rắn lơ lửng trong nước thải

• Trong quá trình kị khí sử dụng đệm giãn nở

nồng độ sinh khối lớn có thể được tạo ra nhờ

có bề mặt tiếp xúc lớn quanh các giá thể và

Tổng quan

• Kể từ khi bắt đầu được áp dụng, bể FBR đã được lắp đặt ở hơn 70 điểm trên khắp Bắc Mỹ và châu

Âu

• Sự phát triển của bể FBR bị hạn chế bởi:

– Khó khăn trong việc chế tác cơ khí

– Ít tùy chọn và không hấp dẫn về mặt kinh tế

– Nạn độc quyền

• Bể FBR có thể sử dụng trong môi trường hiếu khí

Handbook of Environmental #10 Environmental Biotechnology

58

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Phân loại

Oxitron

• Phát triển bởi Dorr-Oliver

• Dựa trên bằng sáng chế của Ecolotrol

Hệ thống hiếu khí và kị khí khử nitrate

Rex

• Phát triển bởi Envirex/Ecolotrol dựa trên bằng sáng chế của Ecolotrol

• Được phân phối bởi Envirex

Hệ thống thiết kế khác

• Phái triển bởi các công ty xây dựng

• Thiết kế và vận hành dưới điều kiện riêng

59

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

FBR ( Fluidized Bed Reactor )

Nồng độ sinh khối, mg/l VSS NA 18000 28000 NA Thời gian lưu nước, phút 8.5 13.8 10 26 Tải trọng bề mặt, m3/m2.d 672 550 336 578

Độ cao lớp giá thể, m 1.8 2.4 1.2 1.5

61

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Bảng Thông số thiết kế và vận hành của bể FBR khử nitrate

Handbook of Environmental #10 Environmental Biotechnology

Hiệu suất xử lý

STT

Tải trọng hữu cơ kg COD/m3-d

HRT (h)

COD mg/L

Hiệu suất

BOD5 mg/L

Hiệu suất

49.4 21.4 13.5 7.5

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Bảng Xử lý kị khí nước thải sản xuất thực phẩm

http://www.bvsde.paho.org/muwww/fulltext/repind54/anadow/anadow.html

Giá thể

• Các loại giá thể được sử dụng trong bể FBR:

• Hạt nhỏ hơn sẽ cho nhiều sinh khối bám hơn

• Hạt nhẹ hơn sẽ giúp giảm vận tốc ngược dòng

để đạt được thời gian lưu nước tối ưu

67

XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Một số vấn đề trong vận hành

VSV không bám dính VSV bị ức chế

Đánh giá – Ưu điểm

• Không bị tắc nghẽn

• Dễ dàng thay giá thể

• Lưu thông thủy lực tốt

• Thời gian lưu nhỏ, tải trọng hữu cơ lớn

• Diện tích tiếp xúc lớn, VSS cao

• Chống sốc độc, pha loãng chất thải ô nhiễm

Đánh giá – Khuyết điểm

• Cần thiết phải tuần hoàn nước khiến cho hệ