Tiểu Luận Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị Cơng nghiệp ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM VIỆN MƠI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN MÔN HỌC: XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ VÀ CÔNG NGHIỆP TIỂU LUẬN: ỨNG DỤNG QUÁ TRÌNH VI SINH VẬT HIẾU KHÍ DÍNH BÁM TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết HVTH Phùng Đình Liểu Ngơ Quang Hiếu Nguyễn Hữu Huy Trần Đình Trung Trang Tiểu luận mơn học Xử lý Nước thải Đô thị Công nghiệp MỤC LỤC I BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH VI SINH VẬT HIẾU KHÍ DÍNH BÁM 1.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình 1.2 Bản chất của quá trình VSV hiếu khí dính bám II CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA CÁC BỂ LỌC SINH HỌC XỬ LÝ HIẾU KHÍ DÍNH BÁM 2.1 Khái niệm 2.2 Cơ chế xử lý nước thải theo nguyên tắc lọc - dính bám 2.3 Phân loại 2.3.1 Lọc sinh học có lớp vật liệu khơng ngập nước (lọc phun hay lọc nhỏ giọt) 2.3.2 Lọc sinh học với vật liệu ngập nước III CÔNG NGHỆ LOẠI BỎ CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ BẰNG VI SINH VẬT HIẾU KHÍ DÍNH BÁM 11 3.1 Xử lý chất hữu (theo BOD), Ni- tơ (N) chất lơ lửng SS bể lọc sinh học 11 3.2 Xử lý photpho (P) của nước thải hệ vi sinh bám dính 12 IV CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BỂ XỬ LÝ SINH HỌC SỬ DỤNG VI SINH VẬT HIẾU KHÍ 13 4.1 Bể lọc sinh học (Biofiler) 13 4.1.1 Cấu tạo 13 4.1.2 Nguyên lý hoạt động 14 4.2 Đĩa quay sinh học RBC (Rotating Biogical Contactor) .15 4.2.1 Cấu tạo .15 4.2.2 Nguyên tắc hoạt động: 17 V.TÀI LIỆU THAM KHẢO 18 Trang Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị Công nghiệp DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 4.1 Hình 4.2 Hình 4.3 Hình 4.4 Bể lọc sinh học với vật liệu lọc không ngập nước Cấu tạo của bể lọc sinh học nhỏ giọt Sơ đồ sàn đỡ thu nước: (a) Sàn đỡ composit sợi thủy tinh – (b) Sàn đỡ sành Sơ đồ quy trình xử lý nước với bể lọc sinh học nhỏ giọt Sơ đồ bể lọc sinh học vật liệu Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải riêng biệt bể lọc sinh học (biofilter) - xử lý BOD, NH 4 NO3 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải riêng biệt bể lọc sinh học(biofilter)-xử lý BOD NH 4 bể biofilter, xử lý NO3.riêng Sơ đồ xử lý phosphrus (P) phương pháp sinh học sử dụng vật liệu bám dính cốt sắt (Fe) khơng có bùn hoạt tính tuần hoàn Bể lọc sinh học Sơ đồ màng vi sinh vật Mơ hình RBC Đĩa tiếp xúc sinh học 02 kiểu truyền động DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Bảng 3.2 Tải trọng hữu tính toán cho bể lọc sinh học xử lý NH 4 Các thông số chất lượng nước trước sau xử lý Trang Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị Công nghiệp I BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH VI SINH VẬT HIẾU KHÍ DÍNH BÁM Cơ sở lý thuyết của quá trình Phần lớn vi khuẩn có khả sinh sống phát triển bề mặt vật rắn, có đủ độ ẩm thức ăn các hợp chất hữu cơ, muối khoáng oxi Chúng dính bám vào bề mặt vật rắn chất dính bám vi khuẩn tiết chúng dễ dàng di chuyển lớp dính bám Đầu tiên vi khuẩn cư trú hình thành tập trung khu vực, sau màng vi sinh vật khơng ngừng phát triển, phủ kín tồn bề mặt vật rắn lớp đơn bào Chất dinh dưỡng (hợp chất hữu cơ, muối khoáng,…) oxi có nước thải cần xử lý khuếch tán qua màng biofilm (vi sinh vật) vào lớp xenlulo tích luỹ ở sâu mà ở lớp ảnh hưởng của oxi chất dinh dưỡng khơng cịn tác dụng 1.1 Sau thời gian phân lớp hoàn thành: lớp lớp hiếu khí, oxi khuếch tán xâm nhập, lớp lớp ́m khí khơng có oxi Bề dày của lớp phụ thuộc vào vật liệu đỡ (vật liệu lọc), cường độ gió nước qua lớp lọc Bề dày lớp hoạt tính hiếu khí thường khoảng 300 - 400 µm 1.2 Bản chất của quá trình VSV hiếu khí dính bám Quá trình sử dụng các vi sinh oxy hóa các chất hữu điều kiện có oxy.Gồm giai đoạn: - Ơxy hóa các chất hữu cơ: Enzyme CxHyOz + O2 → CO2 + H2O + ΔH - Tổng hợp tế bào mới: CxHyOz + O2 + NH3 Enzyme → Tế bào vi khuẩn (C5H7NO2) + CO2 + H2O – ΔH - Phân hủy nội bào: Enzyme CxHyOz + O2 → CO2 + 2H2O + NH3 ± ΔH Trong loại phản ứng ΔH lượng sinh hay hấp thu vào Các số x, y, z tuỳ thuộc vào dạng chất hữu chứa cacbon bị oxy hóa Trang Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị Cơng nghiệp II CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA CÁC BỂ LỌC SINH HỌC XỬ LÝ HIẾU KHÍ DÍNH BÁM 2.1 Khái niệm Bể lọc sinh học xử lý hiếu khí dính bám cơng trình nhân tạo, chất thải lọc qua lớp vật liệu lọc rắn có bao bọc lớp màng vi sinh vật Bể lọc sinh học bao gồm phận sau: 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 2.2 Cơ chế xử lý nước thải theo nguyên tắc lọc - dính bám Sau thời gian, màng sinh vật hình thành chia thành lớp: lớp lớp hiếu khí oxy khuếch tán xâm nhập, lớp lớp thiếu oxy (anoxic) Bề dày màng sinh vật từ 600-1000 micromet phần lớn vùng hiếu khí Do quá trình lọc sinh học thường xem quá trình hiếu khí thực chất hệ thống vi sinh vật hiếu-yếm khí Thành phần: vi khuẩn (chủ yếu), động vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn,…Sau thời gian hoạt động, màng sinh vật dày lên, các chất khí tích tụ phía tăng lên màng bị bóc khỏi vật liệu lọc Hàm lượng cặn lơ lửng nước tăng lên Sự hình thành các lớp màng sinh vật lại tiếp diễn Trang Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị Công nghiệp 2.3 Phân loại 2.3.1 Lọc sinh học có lớp vật liệu khơng ngập nước Hình 2.1: Bể lọc sinh học với vật liệu lọc không ngập nước  Ưu điểm  Giảm việc trông coi  Tiết kiệm lượng         Nhược điểm Hiệu suất làm nhỏ với tải lượng khối Dễ bị tắc nghẽn Rất nhạy cảm với nhiệt độ Không khống chế quá trình thơng khí, dễ bốc mùi Chiều cao hạn chế Bùn dư không ổn định Khối lượng vật liệu tương đối nặng nên giá thành xây dựng cao  Cấu tạo Trang Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đơ thị Cơng nghiệp Hình 2.2: Cấu tạo của bể lọc sinh học nhỏ giọt a Vật liệu lọc cần đáp ứng yêu cầu có bề mặt diện tích đơn vị thể tích lớn, độ bền theo thời gian cao, giá rẻ không bị tắc nghẽn Hiện tại, nhựa đúc lượn sóng, gấp nếp các dạng khác của cầu nhựa sử dụng làm lớp vật liệu lọc b Hệ thống phân phối nước làm dàn ống tự quay đưa vào tiêu chuẩn thiết kế bể lọc sinh học vì có cấu tạo đơn giản, làm việc ổn định, dễ quản lý Hệ thống gồm ống đứng dẫn nước vào đặt ở tâm bể, đỉnh ống lắp khớp quay hình cầu đưa nước ống nhánh đặt nằm ngang song song với bán kính bể Trên ống nhánh lắp vịi phun lỗ thành dầy phun nước xuống bề mặt bể lọc Các tia nước phun phía, vng góc ngược chiều với chiều quay của ống nhánh Động lượng của các tia biến thành lực làm cho dàn ống nhánh quay quanh trục Áp lực trước vòi lỗ phun từ 0,5 – 0,7 m Tốc độ quay thay đổi theo lưu lượng nước, thường khoảng vòng 10 phút Khi dùng giàn phun cố định phải bố trí lỗ phun nước tồn diện tích bể Phải dùng thùng có lắp xi phơng hoạt động tự động để cấp nước cho dàn phun theo mẻ kế tiếp Khoảng cách từ bề mặt của lớp vật liệu đến vòi phun từ 0,2 – 0,3 m để lấy khơng khí các tia nước phun vỡ thành các giọt nhỏ toàn diện tích bể Trang Tiểu luận mơn học Xử lý Nước thải Đô thị Công nghiệp c Sàn đỡ thu nước làm nhiệm vụ: (1) - Thu nước có các mảnh vở của màng sinh học bị tróc chảy từ xuống để dẫn sang bể lắng đợt 2; (2) – Phân phối gió vào bể lọc để trì mơi trường hiếu khí các khe rỗng Sàn đỡ làm bê tông, sành nung hay nhựa tăng cường sợi thủy tinh có khoan lỗ khe cho nước khí qua, đồng thời đỡ lớp vật liệu lọc Khoảng cách từ sàn phân phối đến đáy bể thường khoảng 0,6 – 0,8 m Đáy bể có độ dốc – 2% máng thu trung tâm Nước thải hệ thống phân phối phun thành giọt khắp bề mặt của của lớp vật liệu Nước sau chạm lớp vật liệu chia thành các hạt nhỏ chảy thành màng mỏng qua khe lớp vật liệu xuống Trong thời gian chảy nước thải tiếp xúc với màng nhầy gelatin bám quanh vật liệu lọc Sau thời gian, chiều dày của lớp nhầy gelatin tăng lên ngăn cản oxy của khơng khí khơng thấm vào lớp màng nhầy Do khơng có oxy, lớp của màng nhầy sát với bề mặt cứng của vật liệu lọc, vi khuẩn yếm khí phát triển tạo sản phẩm phân hủy yếm khí cuối khí metan CO2 làm tróc lớp màng khỏi vật liệu cứng bị nước xuống phía Trên mặt lớp vật liệu lọc lại hình thành lớp màng mới, tượng lập lập lại tuần hoàn nước thải làm BOD các chất dinh dưỡng Để tránh tượng tắt nghẽn hệ thống phun, khe rỗng lớp vật liệu, trước bể sinh học nhỏ giọt phải thiết kế song chắn, lưới chắn, bể lắng đợt Nước sau bể lọc sinh học có nhiều bùn lơ lửng các màng sinh học tróc nên phải xử lý tiếp bể lắng đợt Hình 2.4: Sơ đồ quy trình xử lý nước với bể lọc sinh học nhỏ giọt Bể lọc sinh học nhỏ giọt chia bể lọc vận tốc chậm, bể lọc vận tốc trung bình nhanh, bể lọc cao tốc, bể lọc thô (xử lý nước thải sơ trước giai đoạn xử lý thứ cấp), bể lọc hai pha Trang Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị Công nghiệp Bể lọc vận tốc chậm: có hình trụ chữ nhật, nước thải nạp theo chu kỳ, có khoảng 0,6 - 1,2 m ngun liệu lọc ở phía có bùn vi sinh vật lớp nguyên liệu lọc ở phía có các vi khuẩn nitrat hóa Hiệu suất khử BOD cao cho nước thải chứa lượng nitrat cao Nguyên liệu lọc thường dùng đá sỏi, xỉ Bể lọc vận tốc trung bình nhanh: thường có hình trụ trịn, lưu lượng nạp chất hữu cao hơn, nước thải bơm hoàn lưu trở lại bể lọc nạp liên tục, việc hoàn lưu nước thải giảm vấn đề mùi hôi phát triển của ruồi Psychoda Nguyên liệu lọc thường sử dụng đá sỏi, plastic Bể lọc cao tốc: có lưu lượng nạp nước thải chất hữu cao, khác với bể lọc vận tốc nhanh ở điểm có chiều sâu cột lọc sâu nguyên liệu lọc làm plastic, nhẹ so với đá sỏi Bể lọc thô: dùng để xử lý sơ nước thải trước giai đoạn xử lý thứ cấp Bể lọc hai pha: thường sử dụng để xử lý nước thải có hàm lượng chất nhiễm cao cần nitrat hóa đạm nước thải Giữa bể lọc thường có bể lắng để loại bỏ bớt chất rắn sinh bể lọc thứ Bể lọc thứ dùng để khử BOD của các hợp chất chứa carbon, bể thứ hai chủ yếu cho trình nitrat hóa 2.3.2 Lọc sinh học với vật liệu ngập nước  Ưu điểm  Chiếm diện tích không cần bể lắng  Đơn giản, dễ dàng cho việc bao, che cơng trình, khử độc hại, đảm bảo mĩ quan  Khơng cần phải rửa lọc, quần thể VSV cố định giá đỡ cho phép chống lại thay đổi tải lượng của nước thải  Dễ dàng phù hợp với nước thải pha loãng đưa vào hoạt động nhanh, sau thời gian dừng làm việc kéo dài hàng tháng  Có cấu trúc modun dễ dàng tự động hoá  Nhược điểm  Làm tăng tổn thất tải lượng, giảm lượng nước thu hồi  Tổn thất khí cấp cho qúa trình, phải tăng lưu lượng khí không đáp ứng cho nhu cầu của VSV mà cịn cho nhu cầu co thuỷ lực  Phun khí mạnh tạo nên dịng chuyển động xốy làm giảm khả giữ huyền phù  Cấu tạo hoạt động của bể lọc sinh học vật liệu Trang Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị Công nghiệp Hình 2.5 Sơ đồ bể lọc sinh học vật liệu Máng phân phối nước thải sau qua bể lắng vào bể Dàn ống khoan lỗ phân phối nước vào thu xả nước rửa Ống xả nước rửa lọc Máng thu nước lọc Ống dẫn nước lọc sang bể lọc đợt vào bể tiếp xúc tiệt trùng nước Ống dẫn dàn phân phối khí Hộp ngăn nước trở lại máy gió Ống dẫn gió từ máy nén tới Hạt vật liệu lọc Polystyrene (hạt móp)đường kính 2-5 mm Diện tích bề mặt 700 – 800 m2/m3 vật liệu 10 Lưới chắn inox mắt lưới 1,5 x 1,5 mm thay sàn gắn chụp lọc có khe hở 1,5 mm đặt ngược 11 Khoảng trống để lớp vật liệu lọc giãn nỡ rửa = ½ chiều dày lớp lọc 12 Chiều cao lớp nước để rửa lọc thường từ 1,2 – 1,4 m Nước thải qua bể lắng đợt bơm lên máng phân phối 1, theo dàn ống phân phối diện tích đáy bể, nước trộn với khơng khí cấp từ vào qua dàn ống phân phối Hỗn hợp khí nước chiều từ lên qua lớp vật liệu lọc Trong lớp vật liệu lọc xảy quá trình khử BOD chuyển hóa NH 4+ thành NO3-, lớp vật liệu lọc có khả giữ lại cặn lơ lửng Nước thu vào máng Trang 10 Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị Công nghiệp theo ống Nếu muốn khử BOD, NO3- P, nên lọc từ bật trở lên, ở bậc lọc cuối, dàn phân phối khí đặt vào lớp vật liệu lọc ở độ cao cho lớp vật liệu lọc nằm dàn phân phối khí có đủ thể tích vùng hiếu khí (Anoxic) để khử NO3- P Độ chênh mực nước các bể lọc làm việc nối tiếp ∆H = 0,5 m Khi tổn thất lớp lọc đạt đến trị số 0,5 m thì xả rửa bể lọc cách đóng van nước vào, đóng van cấp khí, đóng, mở van xả rửa lần, lần từ 30 – 40 giây, cường độ rửa lọc 12 – 14 l/s.m2 Độ dãn nở của vật liệu e = 40% Quy trình gió nước chiều từ lên cho hiệu xử lý cao, tổn thất Khác với quy trình gió nước ngượi chiều, nước từ xuống, gió từ lên, tổn thất thủy lực qua lớp lọc tăng cao, hiệu xử lý không tốt quy trình chiều III CÔNG NGHỆ LOẠI BỎ CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ BẰNG VI SINH VẬT HIẾU KHÍ DÍNH BÁM 3.1 Xử lý chất hữu (theo BOD), Ni- tơ (N) chất lơ lửng SS bể lọc sinh học Quá trình loại bỏ ammonia nitrogen (NH4+) q trình nitrate hố (nitrification) thực theo hai cách: (1) xử lý theo bậc, tức quá trình xử lý chất hữu BOD xử lý ammonia nitrogen (NH4+) thực các công trình riêng biệt (2) xử lý đồng thời, tức loại bỏ chất hữu (theo BOD) ammonia nitrogen (NH4+) công trình Để thực quá trình xử lý theo bậc, thực tế ứng dụng rộng rãi hệ vi sinh bám dính, dạng cơng trình bể lọc sinh học (biofilter) các đĩa sinh học Bể lọc sinh học ứng dụng cho quá trình nitrat hoá thông thường bố trí sau bể aeroten, bể lọc sinh học bậc nước thải bị loại bỏ hầu hết chất hữu (BOD) Thông dụng xử lý qua bậc biofilter với các vật liệu lọc chất tổng hợp có bề mặt bám dính riêng cao Tải trọng thuỷ lực thông số thiết kế quan trọng để tính toán bể biofilter cho quá trình nitrat hoá riêng Hiệu suất xử lý ammonia nitrogen (NH4+) giảm tăng tải trọng thuỷ lực giảm nhiệt độ nước thải Trên thực tế, với tải trọng thuỷ lực khoảng 20,37 l/m2.phút thì hiệu xử lý nitơ amôni (NH4+) luôn hiệu cao ổn định Bảng 3.1 Tải trọng hữu tính toán cho bể lọc sinh học xử lý NH 4 Hiệu xử lý(%) Tải trọng hữu theo Bể lọc sinh học (biofilter) theo NH 4  N BOD5 (kgO2/m3.ngđ) 75 - 85 0,16 - 0,096 Biofilter với VLL sỏi cuội, đá dăm 85 - 95 0,096 - 0,048 Biofilter dạng tháp, biofilter với 0,288 - 0,192 75 - 85 VLL chất dẻo 0,192 - 0,096 Trang 11 Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị Công nghiệp Biofilter Biofilter methanol Biofilter Nước Xlý Xlý thải vào L  NH BOD Nước sau Xlý L L xử lý  NO3 Cấp khí Xả bùn L: bể lắng Hình 3.1: Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải riêng biệt bể biofilter - xử lý BOD, NH 4 NO3 Biofilter methanol Biofilter Nước thải vào Xlý Nước sau Xlý L L  BOD NH  NO3 xử lý Cấp khí L: lắng Xả bùn Hình 3.2: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải riêng biệt bể biofilter-xử lý BOD NH 4 bể biofilter, xử lý NO3 riêng 3.2 Xử lý photpho (P) của nước thải hệ vi sinh bám dính Cơng nghệ xử lý loại bỏ Photpho có nước thải sử dụng hệ vi sinh bám dính dựa ngun tắc ăn mịn sinh học Với vật liệu bám dính có cốt sắt (Fe) sử dụng bể aeroten Các màng sinh học bám dính lên bề mặt kim loại thực quá trình ăn mòn sinh học liên tục làm nồng độ sắt Fe aeroten tăng đột ngột, tạo điều kiện cho quá trình keo tụ hoá lý phosphate diễn nhanh chóng Nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng tăng, đồng thời số bùn giảm mạnh, hiệu loại bỏ photpho (P) đạt 100% cho nước thải sinh hoạt Số lượng cốt sắt cần thiết tính theo công thức: Với: AFe : bề mặt cốt sắt cần thiết (m2) AFe 3 0,319 (C EN ( PO4  )  C EX ( PO4  )).Q = D.q( PO4  ) Q: lưu lượng nước thải max (m3/h) Trang 12 Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị Công nghiệp 3 CEN ( PO4  ), CEX ( PO4  ) : nồng độ phosphate vào khỏi công trình xử lý D: đường kính sợi cốt thép 3 q( PO4  ) : tải trọng phosphat diện tích sợi thép, g ( PO4  ) / m ngd Kết thực nghiệm nghiên cứu xử lý P mô hình thực nghiệm Nước Nước thải sau xử lý Bể lắng thải vào aeroten Bùn hoạt tính thừa 1.Vật liệu bám dính cốt sắt Hình 3.3 Sơ đồ xử lý phosphrus (P) phương pháp sinh học sử dụng vật liệu bám dính cốt sắt (Fe) khơng có bùn hoạt tính tuần hồn Chỉ số thành phần nước thải Phosphate ( PO4  ), mg/l BOD5 , mg/l NH 4 , mg/l Vào(trước xử lý) - 12 100 - 250 15 - 25 Ra(sau xử lý) KXD** - – 10 - 12 Bảng 3.2: Các thông số chất lượng nước trước sau xử lý **KXD - không xác định máy IV CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BỂ XỬ LÝ SINH HỌC SỬ DỤNG VI SINH VẬT HIẾU KHÍ 4.1 Bể lọc sinh học (Biofiler) 4.1.1 Cấu tạo Bể lọc sinh học công trình xử lý nước thải dựa theo nguyên tắc lọc với tham gia của vi sinh vật Thiết bị làm beton có dạng hình trịn hay hình chữ nhật có hai đáy Đáy gọi đáy dẫn lưu, cấu tạo betong cốt thép có thủng lỗ với diện tích các lỗ thủng khơng nhỏ – 8% diện tích của đáy Đáy xây kín, có độ dốc định (để nước dễ dàng chảy phía) thơng với bể lắng thứ cấp, nơi nước thải sau xử lý thoát Ở bể nước lưu lại thời gian ngắn để lắng cặn trước thoát ngồi mơi trường Chiều cao của bể lọc (hay chiều cao của cột nguyên liệu) phụ thuộc vào thành phần nước thải khả oxy hóa của màng sinh vật Trang 13 Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị Công nghiệp Để tạo điều kiện hiếu khí cho quá trình xử lý, từ phía của đáy dẫn lưu, người ta cho thơng khí lên qua vật liệu lọc mang thơng khí tự nhiên (do chênh lệch nhiệt độ bể lọc) hay thổi khí quạt Vật liệu dùng bể lọc các loại đá cuội, đá dăm xỉ than đá (theo phương pháp cổ điển) Hiện để tăng diện tích tiếp xúc vi sinh vật hệ thống thoát nước lọc sinh học, thường thay các vật liệu lọc vật liệu nhẹ, xốp có cấu tạo dạng ống dạng miếng, thiết kế cho nhiều nếp gấp khúc (để tăng diện tích bề mặt) 4.1.2 Nguyên lý hoạt động Nước thải có chứa vi sinh vật tham gia xử lý tưới từ xuống lớp vật liệu lọc hay mang theo nguyên tắc chênh lệch thế Khi dòng nước thải chảy qua vật liệu lọc hay mang, vi sinh vật phát triển tạo thành màng sinh vật dính bám vào khắp bề mặt của nguyên liệu lọc mang khu trú nơi Như vậy, dòng chảy liên tục với vận tốc định từ bề mặt của bể lọc xuống tiếp xúc trực tiếp với màng sinh vật Và lúc xảy quá trình oxy hóa các chất bẩn có nước thải, cuối đến bể lắng thứ cấp, nước thải có số BOD5 giảm nhiều so với nước thải chưa xử lý Oxi của khơng khí Oxi hồ tan Vi khuẩn hiếu khí Nước thải chứa chất dinh dưỡng Sản phẩm phân huỷ Hô hấp Hợp chất hữu Vi khuẩn yếm khí Lên men axit, rượu,… Bề mặt vật cứng Hình 4.2 Sơ đồ màng vi sinh vật Trang 14 CO Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị Công nghiệp Trong quá trình vận hành của bể lọc sinh học, sinh trưởng chết của màng sinh vật xảy không ngừng Màng sinh vật bị tách khỏi nơi bám bị theo dòng chảy, chảy khỏi bể lọc, cuối lắng lại ở bể lắng thứ cấp vùng nơi cặn bùn Hiệu làm nước thải của bể lọc sinh học khá cao Nếu hệ thống bể lọc hoạt động tốt xử lý làm giảm 90% lượng BOD5 nước thải 4.2 Đĩa quay sinh học RBC (Rotating Biogical Contactor) Là công trình của thiết bi xử lý nước thải kỷ thuật màng lọc sinh học dựa gắn kết của VSV bề mặt của vật liệu 4.2.1 Cấu tạo  Trục Trục RBC ứng dụng để chống đỡ quay đĩa plastic Chiều dài trục tối đa giới hạn 8,23m với 7,62m hữu ích Chiều dài trục ngắn khoảng 1,52 đến 7,62m dùng Hình dạng của trục gồm có vng, trịn bát giác phụ thuộc vào nhà sản xuất Những trục thép quét lớp bảo vệ để chóng ăn mịn chiều dày khoảng 13 – 30 mm (WEF, 1998)  Hợp chất làm đĩa Polyethylene mật độ dày hợp chất ứng dụng phần lớn nhà sản xuất đĩa RBC, hình dạng khác kiểu gấp nếp Sự gấp nếp làm tăng diện tích bề mặt làm tăng độ bền cấu trúc Những dạng đĩa RBC phân loại dựa diện tích tổng cộng của đĩa trục, thường giới hạn mật độ thấp (hay tiêu chuẩn), mật độ trung bình mật cao Đĩa mật độ tiêu chuẩn, với diện tích bề mặt của đĩa 9300 m2 trục 8,23 m, có khoảng trống lớn các đĩa thường ứng dụng bậc của quá trình RBC Đĩa mật độ trung bình cao có diện tích bề mặt khoảng 11.000 đến 16.700 m2 trục 8,23 m, ứng dụng ở bậc cuối của hệ thống RBC nơi mà xảy tăng trưởng sinh học  Hệ thống truyền động Phần lớn RBC quay trực tiếp nhờ máy truyền động gắn trực tiếp vào tâm trục Môtơ tiêu thụ 3,7 5,6 kW trục Đơn vị truyền khí dùng Lắp ráp phận truyền khí gồm có đĩa plastic dày gắn xung quanh đĩa, vị trí đầu phân phối khí ở đĩa, máy nén khí Lưu lượng khí cần thiết để thực tốc độ quay khoảng 5,3 m3/phút trục tỉ trọng tiêu chuẩn 7,6 m3/phút cho trục tỉ trọng cao Khí truyền vào đĩa tạo nên lực đẩy làm cho trục quay Tankage cho hệ thống RBC ở 0,0049 m3/m2 của diện tích đĩa, kết thể tích bậc 45 m3 cho trục với diện tích đĩa 9300 m2 Dựa thể tích này, thời gian lưu Trang 15 Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị Công nghiệp 1,44 cung cấp cho tải lượng thủy lực 0,08 m3/m2.ngày Chiều sâu mặt nước điển hình 1,5 m để đĩa đặt ngập khoảng 40%  Enclosures Trong số trường hợp nhà xây dựng để đề phòng thời tiết lạnh RBCs rào chung quanh để (1) bảo vệ đĩa plastic khỏi bị hư hỏng tia cực tím, (2) bảo vệ quá trình từ nhiệt độ thấp, (3) bảo vệ đĩa thiết bị khỏi bị hư hỏng, (4) kiểm soát tích lũy tảo quá trình  Bể lắng Bể lắng cho RBCs tượng tự bể lắng cho lọc nhỏ giọt, tất bùn từ bể lắng khử từ quá trình xử lý bùn Tốc độ chảy tràn bể lắng dùng cho RBCs tương tự lọc nhỏ giọt với giá thể tiếp xúc plastic Hình 4.3 Mơ hình RBC Trang 16 Tiểu luận mơn học Xử lý Nước thải Đô thị Công nghiệp Hình 4.4 Đĩa tiếp xúc sinh học 02 kiểu truyền động 4.2.2 Nguyên tắc hoạt động: + Khi màng sinh học tiếp xúc với chất hữu có nước thải sau tiếp xúc với oxy khỏi đĩa + Nhờ quay liên tục mà màng sinh học vừa tiếp xúc với khơng khí vừa tiếp xúc với chất hữu nên chất hữu phân hủy nhanh + Vsv sinh trưởng phát triển bề mặt đĩa hình thành lớp màng mỏng tiếp xúcvới chất hữu nước thải oxi khí đĩa quay (đk hiếu khí) + 70% khử BOD của các hợp chất carbon, 25% khử BOD của các hợp chất carbon kết hợp với nitrate hoá nước thải, 5% dùng để nitrate hoá nước thải sau quá trình xử lí thứ cấp Trang 17 Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị Công nghiệp V.TÀI LIỆU THAM KHẢO Trịnh Xuân Lai, 2009 Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải Nhà xuất Xây dựng Trần Văn Nhân – Ngơ Thị Nga, 2002 Giáo trình công nghệ xử lý nước thải Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Thị Hường Bài giảng môn xử lý nước thải Trang 18 ... Trang Tiểu luận mơn học Xử lý Nước thải Đơ thị Cơng nghiệp II CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA CÁC BỂ LỌC SINH HỌC XỬ LÝ HIẾU KHÍ DÍNH BÁM 2.1 Khái niệm Bể lọc sinh học xử lý hiếu khí dính bám cơng trình. .. học Xử lý Nước thải Đô thị Công nghiệp I BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH VI SINH VẬT HIẾU KHÍ DÍNH BÁM Cơ sở lý thuyết của quá trình Phần lớn vi khuẩn có khả sinh sống phát triển bề mặt vật rắn,.. .Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị Công nghiệp MỤC LỤC I BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH VI SINH VẬT HIẾU KHÍ DÍNH BÁM 1.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình