Tiểu luận trình bày, phân tích và đưa ra ví dụ về xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí

Xử lý nước thải là loại bỏ các chất ô nhiễm ra khỏi nước bằng các phươngpháp vật lý, hóa học, và phương pháp sinh học để đưa nước thải thành chấtlỏng không độc hại với môi trường.. Nhìn

lOMoARcPSD|39459588 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ HÓA TIỂU LUẬN CHỦ ĐỀ: TRÌNH BÀY, PHÂN TÍCH VÀ ĐƯA RA VÍ DỤ VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC HIẾU KHÍ GVHD: Đỗ Thị Cẩm Vân SVTH : Đặng Thị Hương Cúc - 2020608406 Bùi Thị Thùy Dung - 2020606210 Vi Thị Giang - 2020606591 Nguyễn Thị Thu Hà - 2020608407 Lớp: CNTP03 – K15 Hà Nội - 2023 Downloaded by NHIM NHIM (nhimbien2@gmail.com) lOMoARcPSD|39459588 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, tốc độ tăng trưởng kinh tế ngày một cao hơn, việc sử dụng tài nguyên cũng tăng hơn, đặc biệt là nhu cầu về nước Nhu cầu về nước ngày càng tăng, lượng nước thải sinh hoạt và lượng nước thải công nghiệp đã và đang gây ô nhiễm đáng kể nếu chưa xử lý mà thải ra môi trường Do đó, không chỉ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học (xử lý bằng vi sinh) mà còn sử dụng các loại hóa chất khác Xử lý nước thải là loại bỏ các chất ô nhiễm ra khỏi nước bằng các phương pháp vật lý, hóa học, và phương pháp sinh học để đưa nước thải thành chất lỏng không độc hại với môi trường Hiện nay, có rất nhiều phương pháp xử lý nước thải Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là phương pháp được rất nhiều người quan tâm và sử dụng nhiều Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học giúp giảm khả năng tái ô nhiễm môi trường, điều có thể xảy ra khi sử dụng các biện pháp khác Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học đóng vai trò rất lớn, quyết định quy mô, chi phí đầu tư so với phương pháp vật lý và phương pháp hóa học Hiện nay trên lĩnh vực xử lý nước thải bằng những công nghệ tiên tiến nhất như là các công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học hoặc các phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học và các phương pháp truyền thống khác Nhìn chung thì đối với khí hậu và thời tiết tại Việt Nam hiện nay, thì việc xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí là một khái niệm hiện nay được rất nhiều doanh nghiệp, công ty sản xuất kinh doanh quan tâm, muốn ứng dụng vào quá trình xử lý nước thải cho doanh nghiệp và công ty của mình Với những ưu điểm trong việc xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí sẽ phần nào tạo được sự hài lòng với các doanh nghiệp so với các phương pháp xử lý nước thải khác MỤC LỤC 2 Downloaded by NHIM NHIM (nhimbien2@gmail.com) lOMoARcPSD|39459588 LỜI MỞ ĐẦU 2 MỤC LỤC 3 DANH MỤC HÌNH ẢNH .4 PHẦN 1: CƠ SỞ CỦA QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC .5 1.1 Khái niệm .5 1.2 Nguyên tắc 5 1.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới sự phát triển của sinh vật .5 PHẦN 2: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC HIẾU KHÍ .5 2.1 Khái niệm quá trình sinh học hiếu khí 6 2.2 Nguyên tắc 6 2.3 Các giai đoạn của xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí 7 2.4 Ưu và nhược điểm của phương pháp xử lý nước thải sinh học hiếu khí .8 PHẦN 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP HIẾU KHÍ 9 3.1 Xử lý nước thải trong các công trình nhân tạo 9 3.1.1 Xử lý trong các bể Aeroten 9 3.1.2 Lọc sinh học 14 3.2 Xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên 17 3.2.1 Hồ sinh học 17 3.2.1.1 Phân loại 17 3.2.1.2 Nguyên lý kết cấu và làm việc của loại hồ hiếu -yếm khí 18 3.2.2 Hồ xử lý cấp 3 .20 3.2.3 Cánh đồng tưới nông nghiệp .21 KẾT LUẬN 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO .23 3 Downloaded by NHIM NHIM (nhimbien2@gmail.com) lOMoARcPSD|39459588 Hình 1: DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2: Sơ đồ hệ thống khí sinh học 9 Hình 3: Các phương án thực hiện quá trình hoạt hóa bùn 12 Hình 4: Các quá trình trong bể sinh học .14 Hình 5: Một số sơ đồ điển hình của hệ thống lọc sinh học 15 Hình 6: Sơ đồ hệ thống đĩa sinh học 17 Hình 7: Sơ đồ các quá trình sinh học chính trong hồ hiếu-yếm khí .18 Mặt chiếu từ trên hồ xuống của hồ sinh học 19 4 Downloaded by NHIM NHIM (nhimbien2@gmail.com) lOMoARcPSD|39459588 PHẦN 1: CƠ SỞ CỦA QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC 1.1 Khái niệm Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là phương pháp dựa trên sự hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải 1.2 Nguyên tắc - Vi sinh vật chuyển hóa chất hữu cơ và ion vô cơ thành bùn trong quá trình sinh trưởng của nó - Các phản ứng xảy ra: + Dị hóa + Đồng hóa 1.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới sự phát triển của sinh vật - Nhiệt độ - pH - Dinh dưỡng - Hàm lượng oxy trong nước - Các độc tố PHẦN 2: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC HIẾU KHÍ Các quá trình của phương pháp hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc trong các điều kiện xử lý nhân tạo Trong các công trình xử lý nhân tạo người ta tạo ra các điều kiện tối ưu cho quá trình oxy hóa sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn rất nhiều 5 Downloaded by NHIM NHIM (nhimbien2@gmail.com) lOMoARcPSD|39459588 2.1 Khái niệm quá trình sinh học hiếu khí Quá trình sinh học hiếu khí là quá trình oxy hóa các chất hữu cơ chứa cacbon dễ bị phân hủy sinh học (thường biểu thị bằng chỉ tiêu: BOD, COD, TOC – tổng cacbon hữu cơ) với sự tham gia của các vi sinh vật hiếu khí trong điều kiện có oxy 2.2 Nguyên tắc - Nguyên tắc của xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí: là sử dụng các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu trong nước thải có đầy đủ oxy hòa tan ở nhiệt độ, pH… thích hợp - Quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật hiếu khí có thể mô tả bằng phản ứng: (CHO)nNS + O2 -> CO2 + H2O + NH4 + H2S + Tế bào vi sinh vật + … ΔH Trong điều kiện hiếu khí NH4+ và H2S bị phân hủy nhờ quá trình nitrat hóa, sunfat hóa bởi vi sinh vật tự dưỡng: NH4+ + 2O2 -> NO3– + 2H+ + H2O + ΔH; H2S + 2O2 -> SO4+ + 2H+ + ΔH - Hoạt động của vi sinh vật hiếu khí bao gồm: ● Quá trình dinh dưỡng: vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng và nguyên tố vi lượng kim loại để xây dựng tế bào mới tăng sinh khối và sinh sản ● Quá trình phân hủy: vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ hòa tan hoặc ở dạng các hạt keo phân tán nhỏ thành nước và CO2 hoặc tạo ra các chất khí khác 6 Downloaded by NHIM NHIM (nhimbien2@gmail.com) lOMoARcPSD|39459588 2.3 Các giai đoạn của xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí - Quá trình phân hủy chất bẩn hữu cơ bằng công nghệ sinh học hiếu khí là quá trình lên men bằng vi sinh vật trong điều kiện có oxy để cho sản phẩm là CO2, H2O, NO3- và SO42- Trong quá trình xử lý hiếu khí các chất bẩn phức tạp như protein, tinh bột, chất béo… sẽ bị phân hủy bởi các men ngoại bào cho các chất đơn giản là các axit amin, các axit hữu cơ… Các chất đơn giản này sẽ thấm qua màng tế bào và bị phân hủy tiếp tục hoặc chuyển hóa thành các vật liệu xây dựng tế bào mới bởi quá trình hô hấp nội bào cho sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O Cơ chế quá trình hiếu khí gồm 3 giai đoạn: Giai đoạn 1: Oxy hóa toàn bộ chất hữu cơ có trong nước thải để đáp ứng nhu cầu năng lượng của tế bào: CxHyOzNT + O2 →CO2 + H₂O + NH3+ ∆H Trong các bể xử lý sinh học, các vi khuẩn đóng vai trò quan trọng hàng đầu vì nó chịu trách nhiệm phân hủy các thành phần hữu cơ trong nước thải Trong các bể bùn hoạt tính, một phần chất hữu cơ sẽ được các vi khuẩn hiếu khí và hiếu khí không bắt buộc sử dụng để lấy năng lượng để tổng hợp các chất hữu cơ còn lại thành tế bào vi khuẩn mới - Vì vi khuẩn đóng một vai trò quan trọng hàng đầu Do đó trong các bể này chúng ta phải duy trì một mật độ vi khuẩn cao tương thích với lượng các chất ô nhiễm đưa vào bể Trong quá trình thiết kế chúng ta phải tính toán chính xác thời gian lưu tồn lưu của vi khuẩn trong bể xử lý và thời gian này phải đủ lớn để các vi khuẩn có thể sinh sản được Trong quá trình vận hành, các điều kiện cần thiết cho quá trình tăng trưởng của vi khuẩn (pH, chất dinh dưỡng, nhiệt độ, khuấy trộn…) phải được điều chỉnh ở mức thuận lợi nhất cho vi khuẩn Giai đoạn 2: (Quá trình đồng hóa): Tổng hợp để xây dựng tế bào 7 Downloaded by NHIM NHIM (nhimbien2@gmail.com) lOMoARcPSD|39459588 CxHyOzNT+ NH3 +O2 → CO2 + C5H7NO2+ H2O + ∆H Giai đoạn 3: (Quá trình dị hóa): Phân hủy nội bào C5H7NO2 + O2 → CO2 + NH3+ H2O+ ∆H Trong đó: • CxHyOzNT: Chất hữu cơ trong nước thải • C5H7NO2: Công thức tỷ lệ trung bình các nguyên tố chính trong tế bào • ∆H: Năng lượng Khi không đủ cơ chất, quá trình chuyển hóa các chất của tế bào bắt đầu xảy ra bằng sự tự oxy hóa chất liệu tế bào Các quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo Tùy theo từng loại VSV khác nhau mà quá trình sinh học hiếu khí nhân tạo được 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 2.4 Ưu và nhược điểm của phương pháp xử lý nước thải sinh học hiếu khí * Ưu điểm: - Quá trình xử lý đầy đủ hơn, hiệu quả xử lý cao hơn và triệt để hơn - Không gây ô nhiễm thứ cấp như phương pháp hóa học và hóa lý * Nhược điểm: - Thể tích công trường lớn và chiếm nhiều mặt bằng hơn 8 Downloaded by NHIM NHIM (nhimbien2@gmail.com) lOMoARcPSD|39459588 - Chi phí xây dựng công trình và đầu tư thiết bị lớn - Không có khả năng thu hồi năng lượng - Không chịu được những thay đổi đột ngột về tải trọng hữu cơ - Xử lý nước thải có tải trọng không cao - Sinh ra một lượng bùn lớn PHẦN 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP HIẾU KHÍ 3.1 Xử lý nước thải trong các công trình nhân tạo Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí thường bao gồm: bể thông khí sinh học (bể aeroten), lọc sinh học hoặc đĩa sinh học 3.1.1 Xử lý trong các bể Aeroten - Aerotank là công trình xử lý nước thải có dạng bể được thực hiện nhờ bùn hoạt tính và cấp oxy bằng khí nén hoặc làm thoáng và khuấy đảo liên tục a Mô tả quá trình Trong quá trình xử lý hiếu khí các vi sinh vật sinh trưởng ở trạng thái huyền phù Quá trình làm sạch trong aeroten diễn ra theo mức dòng chảy qua của hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính được sục khí Việc sục khí ở đây đảm bảo các yêu cầu của quá trình làm nước được bão hòa oxy và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng Sơ đồ hệ thống thiết bị được trình bày: 9 Downloaded by NHIM NHIM (nhimbien2@gmail.com) lOMoARcPSD|39459588 Hình 1: Sơ đồ hệ thống khí sinh học - Huyền phù lỏng của các vi sinh vật trong bể thông khí được gọi chung là chất lỏng hỗn hợp và sinh khối được gọi là chất rắn huyền phù của chất lỏng hỗn hợp * Tốc độ sử dụng oxy hòa tan phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Tỉ số giữa lượng chất dinh dưỡng và số vi sinh vật (F/M) - Nhiệt độ - Tốc độ sinh trưởng và hoạt động sinh lý của vi sinh vật - Nồng độ sản phẩm độc tích tụ trong quá trình trao đổi chất - Lượng các chất cấu tạo tế bào - Hàm lượng oxy hòa tan * Phân loại bể aeroten Bể thông khí thường được chế tạo bằng bê tông cốt thép Yêu cầu chung của các bể là đảm bảo bề mặt tiếp xúc lớn giữa không khí, nước thải và bùn - Không khí được cấp vào nước thải bằng các cách sau: + Nén khí qua bộ phận khuếch tán ngập trong nước bằng sục khí 10 Downloaded by NHIM NHIM (nhimbien2@gmail.com) lOMoARcPSD|39459588 + Dùng khuấy cơ học thổi không khí vào chất lỏng bằng thông khí cơ học Có nhiều cách phân loại các bể aeroten: - Dựa vào chế độ thủy động lực ta có: aerotank khuấy trộn, aeroten trung gian - Theo phương pháp tái sinh bùn hoạt tính người ta chia thành: loại có tái sinh tách riêng và loại không có tái sinh tách riêng - Theo tải lượng bùn người ta chia thành: loại tải trọng cao, tải trọng trung bình và tải trọng thấp - Theo số bậc ta có bể aeroten: một bậc 2 bậc nhiều bậc - Theo chiều dẫn nước thải vào ta có loại xuôi chiều, ngược chiều… Quá trình hoạt hóa bùn là quá trình nuôi cấy ở trạng thái lơ lửng với sự tuần hoàn của bùn Quá trình này có thể được tiến hành theo mô hình khuấy trộn hoàn toàn hay dòng đẩy * Các vấn đề xem xét trong thiết kế và vận hành Trong thực tế thường sử dụng nhiều phương án khác nhau trong việc ứng dụng các mô hình hệ thống khuấy trộn hoàn toàn và dòng đẩy - Có thể chia các phương án tiến hành quá trình thông khí sinh học thành các loại chính sau: + Thông khí thông thường và theo bậc + Ổn định tiếp xúc + Thông khí với tốc độ cao 11 Downloaded by NHIM NHIM (nhimbien2@gmail.com) lOMoARcPSD|39459588 ● Thông khí thông thường: Trong hệ thống thông khí thông thường, việc sục khí và khuấy trộn đạt được khá đều dọc theo chiều dài của bể aeroten Tuy nhiên, nồng độ oxy thấp ở đầu vào có thể gây bất lợi cho các vi sinh vật, nhưng ở đầu ra lượng oxy được cấp có thể dư thừa so với nhu cầu ● Thông khí theo bậc: Thông khí theo bậc có thể thực hiện theo 2 phương án sau: + Phương án 1: Cấp không khí đều dọc theo chiều dài bể, còn nước thải cũng được đưa vào cách đoạn Cấp không khí theo phương án này đạt được cấp dư oxy một chút dọc theo suốt cả aeroten + Phương án 2: Cấp khí giảm dần dọc theo chiều dài bể, đảm bảo cho nước thải thô và bùn hoạt tính tuần hoàn ở đầu vào được thông khí mạnh nhất, vì ở đây hàm lượng chất hữu cơ lớn nhất ● Ổn định tiếp xúc: trong phương án này quá trình phân hủy các chất hữu cơ được tách riêng thành 2 công đoạn 12 Downloaded by NHIM NHIM (nhimbien2@gmail.com) lOMoARcPSD|39459588 Hình 2: Các phương án thực hiện quá trình hoạt hóa bùn a, thông khí theo phương thức thông thường b, thông khí theo bậc c, thông khí giảm dần theo chiều dài aeroten d, hoạt hóa bùn với tốc độ cao Ở đây nước thải thô vào tiếp xúc với bùn hoạt tính được tính trong thời gian ngắn từ 0,5 đến một giờ chỉ đủ cho vi sinh vật hấp thụ các chất hữu cơ hòa tan chứ không đủ để chúng phân hủy, bùn hoạt tính lắng xuống được đưa trở về bể ổn định Ở đây hỗn hợp lỏng huyền phù được thông khí từ 2 đến 3 giờ cho phép các vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ đã bị hấp thụ Như vậy chỉ cần thông khí lượng bùn lắng nhỏ hơn rất nhiều so với tổng thể tích dòng nước 13 Downloaded by NHIM NHIM (nhimbien2@gmail.com) lOMoARcPSD|39459588 thải, do vậy giảm được tổng kích thước thiết bị chỉ bằng 50% thể tích bể aeroten trong phương án thông khí thông thường và theo bậc Quá trình này được ứng dụng và làm việc có hiệu suất cao trong xử lý nước thải sinh hoạt Tuy nhiên, để áp dụng vào xử lý nước thải công nghiệp hoặc hỗn hợp nước thải công nghiệp và sinh hoạt, cần tiến hành thử nghiệm trong phòng thí nghiệm ● Thông khí tốc độ cao: để giảm chi phí xây dựng thiết bị xử lý, người ta đã phát triển một hệ thống có tải trọng xử lý BOD cao và thời gian thông khí ngắn bằng vận hành hệ thống ở tỉ số F/M cao, giảm tuổi của bùn, trong khi đó tăng hàm lượng hỗn hợp lỏng và chất rắn lơ lửng trong bể lên tới 4000 đến 5000 mg/l Cũng có thể đạt được mục đích trên bằng cách thay không khí bằng oxy tinh khiết - So với thông khí thường, thông khí bằng oxy tinh khiết có ưu điểm sau: + Tăng được tải trọng theo BOD và giảm được thời gian sục khí + Thải bùn dễ dàng vì nồng độ chất rắn cao, tổng lượng nhỏ + Kiểm soát vấn đề mùi một cách dễ dàng * Ưu điểm khi sử dụng Bể Aerotank - Hiệu suất xử lý trung bình từ 90 - 95% - Loại bỏ các chất hữu cơ một cách hiệu quả, nhanh chóng - Ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt * Nhược điểm khi sử dụng Bể Aerotank: - Đội ngũ nhân viên, kỹ thuật viên vận hành phải được đào tạo bài bản 14 Downloaded by NHIM NHIM (nhimbien2@gmail.com) lOMoARcPSD|39459588 - Tiêu tốn khá nhiều năng lượng do cần cung cấp nồng độ oxy hòa tan cần thiết để vận hành bể - Tích tụ nhiều bùn 3.1.2 Lọc sinh học Bể lọc sinh học là một thiết bị phản ứng sinh học trong đó các vi sinh vật sinh trưởng cố định trên lớp màng bám trên lớp vật liệu lọc (môi trường lọc) Thường nước thải được tưới từ trên xuống dưới qua lớp vật liệu lọc bằng đá hoặc các vật liệu khác, vì vậy người ta còn gọi hệ thống này là bể lọc nhỏ giọt * Cơ chế quá trình lọc sinh học Màng sinh học gồm các vi khuẩn, nấm và động vật bậc thấp được nạp vào hệ thống cùng với nước thải Mặc dù lớp màng này rất mỏng song cũng có 2 lớp: lớp yếm khí ở sát bề mặt đệm và lớp hiếu khí ở ngoài Hình 3: Các quá trình trong bể sinh học Khi dòng nước thải chảy trùm lên lớp màng nhớt này, các chất hữu cơ được vi sinh vật chiết ra còn sản phẩm của quá trình trao đổi chất CO2 sẽ được thải qua màng chất lỏng Oxy hòa tan được bổ sung bằng hấp thụ từ không khí 15 Downloaded by NHIM NHIM (nhimbien2@gmail.com) lOMoARcPSD|39459588 Theo chiều sâu từ mặt xuống dưới đáy bể lọc, nồng độ chất hữu cơ trong nước thải giảm dần và tại một vùng nào đó các vi sinh vật ở trạng thái đói thức ăn Thường BOD được chiết ra chủ yếu ở 1,8m phần trên lớp đệm, phần sinh khối vi sinh vật thừa sẽ bị tróc ra, theo nước ra ngoài bể lọc Nước thải được phun đều lên lớp đệm tạo ra lớp màng nhớt gọi là màng sinh học, phủ trên các đệm Quá trình oxy hóa xảy ra như cơ chế nói trên, sinh khối vi sinh vật tách ra khỏi lướt trong thiết bị lắng thứ cấp Bể lọc sinh học có thể được vận hành theo một bậc hay nhiều bậc như sau: Hình 4: Một số sơ đồ điển hình của hệ thống lọc sinh học a, lọc bậc tốc độ cao b, lọc bậc hai Hiệu suất làm sạch nước thải trong các bể lọc sinh học phụ thuộc vào các chỉ tiêu sinh hóa, trao đổi khối, chế độ thủy lực và kết cấu thiết bị Trong đó cần chú ý các chỉ tiêu sau: 16 Downloaded by NHIM NHIM (nhimbien2@gmail.com) lOMoARcPSD|39459588 BOD của nước cần làm sạch, bản chất các hợp chất hữu cơ, tốc độ oxy hóa, cường độ hô hấp của các vi sinh vật, chiều dày màng sinh học, thành phần các vi sinh vật sống trong màng, cường độ sục khí, diện tích và chiều cao bể lọc * Phân loại: - Theo đặc điểm kết cấu của các bể lọc sinh học được chia thành: thiết bị lọc với đệm hình khối, thiết bị lọc với đệm hình tấm - Người ta còn phân bể lọc thành các loại: lọc loại giọt, lọc tải lượng cao và tháp lọc * Ưu điểm và nhược điểm - Ưu điểm: + Đơn giản, tải lượng theo chất gây ô nhiễm thay đổi trong giới hạn rộng trong ngày, thiết bị cơ khí đơn giản + Tiêu hao ít năng lượng - Nhược điểm: Hiệu suất quá trình phụ thuộc rõ rệt vào nhiệt độ không khí Một hệ thống sinh học sinh trưởng cố định trong màng sinh học khác lag đĩa sinh học Hệ thống này gồm một loạt các đĩa tròn lắp trên cùng một trục cách nhau một khoảng cách nhỏ Khi quay, một phần đĩa ngập trong máng chứa nước thải còn phần còn lại tiếp xúc với không khí Các vi khuẩn bám trên các đĩa chiết các chất hữu cơ của nước thải 17 Downloaded by NHIM NHIM (nhimbien2@gmail.com) lOMoARcPSD|39459588 Hình 5: Sơ đồ hệ thống đĩa sinh học 3.2 Xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên Quá trình làm sạch nước thải ở điều kiện tự nhiên được tiến hành bằng cách tưới nước thải ở dạng phun mưa trên các cánh đồng được chuẩn bị riêng cho mục đích này đồng thời cho cả canh tác, hay lọc nước thải qua cánh đồng lọc và trong các hồ sinh học 3.2.1 Hồ sinh học Hồ sinh học hay còn gọi là hồ oxy hóa hoặc hồ ổn định Đó là một chuỗi gồm từ 3 đến 5 hồ Nước thải chảy qua hệ thống hồ trên với một vận tốc không lớn Trong hồ nước thải được làm sạch bằng các quá trình tự nhiên bao gồm cả tảo và các vi khuẩn lên tốc độ oxy hóa chậm, đòi hỏi thời gian lưu thủy học lớn từ 30 đến 50 ngày Các vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra trong quá trình quang hợp của tảo và oxy được hấp thụ từ không khí để phân hủy các chất thải hữu cơ Còn tảo đến lượt mình sử dụng CO2, NH4+, photphat được giải phóng ra trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ để thực hiện quá trình quang hợp Để hồ sinh học làm việc bình thường cần duy trì pH và nhiệt độ ở giá trị tối ưu 3.2.1.1 Phân loại - Hồ sinh học được phân thành các loại sau: + Hồ oxy hoá cấp ba hoặc hồ làm sạch lần cuối + Hồ thông khí nhân tạo hay còn gọi là hồ được sục khí 18 Downloaded by NHIM NHIM (nhimbien2@gmail.com) lOMoARcPSD|39459588 + Hồ oxy hoá hiếu -yếm khí hay còn gọi là hồ oxy tùy tiện 3.2.1.2 Nguyên lý kết cấu và làm việc của loại hồ hiếu -yếm khí Hình 6: Sơ đồ các quá trình sinh học chính trong hồ hiếu-yếm khí - Trong hồ xảy ra các quá trình sau: + Oxy hóa các chất hữu cơ bởi các vi sinh vật hiếu khí ở lớp nước phía trên của hồ + Quang hợp của tảo ở lớp nước phía trên + Phân hủy các chất hữu cơ của các vi khuẩn yếm khí ở đáy hồ Trong điều kiện tự nhiên, gió và nhiệt độ là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới mức độ khuấy trộn nước trong hồ Ở đây khuấy trộn có 2 chức năng: giảm mức độ tối thiểu, rút ngắn thời gian lưu và các vùng chết trong hồ; phân bố đều các chất dinh dưỡng cho tảo, O2 và vi sinh vật Vì quá trình quang hợp chỉ xảy ra ở độ sâu từ 150 đến 300mm dưới bề mặt thoáng của nước Do đó không có khuấy trộn phần lớn nước trong hồ nằm trong vùng tối Chiều sâu tối thiểu của nước trong hồ cân bằng 0,6m để phòng ngừa sự phát triển của các loài thực vật có rễ Còn chiều sâu tối đã của nước trong hồ cần 19 Downloaded by NHIM NHIM (nhimbien2@gmail.com) lOMoARcPSD|39459588 khống chế ở mức 1,5m để phòng ngừa vấn đề mũi do quá trình yếm khí gây ra, vì khi chiều sâu lớn hơn 1,5m quá trình yếm khí sẽ chiếm ưu thế Hồ sinh học có kết cấu điển hình như hình vẽ Hình 7: Mặt chiếu từ trên hồ xuống của hồ sinh học 1: hộp phân phối dòng vào 2: ống dẫn nước thải vào 3: ống và van nối 2 hồ 4: cửa xả nước ra có bộ phận kiểm soát dòng tràn Thường mặt trong của hồ được lát đá để tránh tác động của sóng làm lở bờ Nếu đáy hồ là loại đất dễ thấm thì cần được gia cố chống thấm bằng lớp đất sét hoặc bằng rải lớp vải nhựa để phòng ngừa ô nhiễm cho nước ngầm Khu vực hồ có những ưu điểm là chi phí xây lắp và bảo dưỡng thiết bị thấp, hiệu suất khử fecal coliform cao và là phương pháp rất thích hợp với các vùng khí hậu nóng Hồ sinh học thường được sử dụng để xử lý thứ cấp trong xử lý nước thải ở những thị trấn khoảng 10000 dân hoặc khu nông thôn 20 Downloaded by NHIM NHIM (nhimbien2@gmail.com)