Đồ án xử lý nước thải bia

Đồ án xử lý nước thải bia

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HOC VÀ THỰC PHẨM *******************************

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA CÔNG SUẤT 9 TRIỆU LÍT/NĂM

Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS TÔ KIM ANH Sinh viên thực hiê ̣n : CHỬ VĂN SƠN

Lớp : CNSH 2 – K50

HÀ NỘI / 2010

I CHẤT THẢI TRONG SẢN XUẤT BIA ……… 1

1 Khí thải ……… 1

2 Rác thải……… 1

3 Nướ c thải trong sản xuất bia……… 1

3.1 Đặc tính nước thải sản xuất bia……… ……… … 1

3.2 Nguồn phát thải nước thải bia……….… … 2

II CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI BIA……… 4

1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ ho ̣c ……… … 4

2.6 Trao đổi ion……… …… …7

3 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh ho ̣c……… 8

3.1 Điều kiện của nước thải có thể xử lý sinh ho ̣c……… …… …… 8

3.2 Nguyên lý của quá trình oxi hóa sinh ho ̣c……… ….… 8

3.3 Tác nhân sinh học trong quá trình xử lý……… … 9

3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học………;…………9

3.5 Các phương pháp sinh học xử lý nước thải……….…… 11

3.5.1 Phương pháp hiếu khí……… …….… 11

3.5.1.1 Cơ sở quá trình phân huỷ hiếu khí……… ……… 11

a.1 Đặc điểm và nguyên lí làm việc……… … 12

a.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả làm sạch nước thải của bể aeroten… 13

a.3 Một số loa ̣i bể aeroten……… … 14

b Bể hoạt động gián đoạn (Sequencing Batch Reactor – SBR) …… ………… 16

c Bể lọc sinh học nhỏ giọt (Trickling Filter) ……… … 17

3.5.2 Phương pháp ky ̣ khí ……… …… …… 18

3.5.2.1 Cơ sở của phương pháp ky ̣ khí ……… … … 18

3.5.2.2 Các hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí ………… 20

a Bể tiếp xú c ky ̣ khí (ANALIFT) ……… … …… 20

b Xử lí nước thải ở lớp bùn ky ̣ khí với dòng hướng lên (UASB_ Upflow Anaerobic Sludge Blanket) ……… … 21

c Lọc kỵ khí với sinh trưởng gắn kết trên giá mang hữu cơ (ANAFIZ) …….…… 23

d Lọc kỵ khí với vật liệu giả lỏng trương nở ( ANAFLUX ) ……… … 24

III CÁC YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI…… 25

1 Nắm rõ quy trình và đă ̣c tính, thành phần nước thải của nhà máy ……… 25

2 Nhu cầu của chủ nhân hệ thống xử lý ……… …… 25

3 Tương thích với những thiết bị hay hệ thống sẵn có ……….… …… 25

4 Tính mềm dẻo củ a công trình ……… …… 25

5 Yêu cầu của các cơ quan quản lý môi trường ……….….…… 25

6 Yêu cầu về vật tư, thiết bị ……… ……… 26

IV CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN KHI THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI……… 27

1 Thờ i gian lưu nước trong hê ̣ thống……….… 27

2 Thờ i gian lưu bùn trong hê ̣ thống……… …… 27

3 Nồng độ bùn hoa ̣t tính ……… ……… …… 28

4 Tải trọng thể tích của bể……… ……… 28

5 Tỷ lệ tuần hoàn bùn……… ……… 28

8 Lượng bùn hoa ̣t tính sinh ra……… ………… 30

9 Các yếu tố ảnh hưởng đến thông số vận hành khi hệ thống làm việc …… 30

V MỘT SỐ HỆ THỐNG XỬ LÍ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA ……… 32

1 Hệ thống xử lí nước thải nhà máy bia Kim Bài……… … 32

2 Hệ thống xử lí nước thải nhà máy bia Will Brau GmbH……… 33

3 Hệ thống xử lí nước thải nhà máy bia Sài Gòn – Hà Nội……… 34

VI HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA NHÀ MÁY BIA KIM BÀI…… 36

1 Công nghệ sản xuất bia……… 36

2 Nướ c thải của nhà máy bia Kim Bài……… 37

3 Quy trình xử lý nước thải của nhà máy bia Kim Bài……… 39

4 Đề xuất cải ta ̣o hê ̣ thống xử lý nước thải nhà máy bia Kim Bài………… …… 40

PHẦN II TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BI ̣ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 43

I TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ……… …… …… 43

1 Bể lắng ngang ……… ……… 43

6 Bể hiếu khí ……… ….……… 66

7 Bể chứ a bùn……… ….….……… 67

Phần III KINH TẾ……… 68

1 Sơ đồ tổ chứ c khu xử lý nước thải của nhà máy……… …….68

́ nhân công………68

2.2 Chi phí xây dựng……….….………… 69

2.3 Chi phí vâ ̣n hành hê ̣ thống……… ……… 70

a Chi phí điê ̣n năng……….… …….……70

b Chi phí mua hóa chất……….….……… 70

c Chi phí bảo dưỡng hê ̣ thống……… ……… 70

3 Dự toán vốn cải ta ̣o, xác định cơ cấu vốn và tính chi phí vốn của dự án 70

4 Đánh giá tài chính dự án đầu tư…….……… 71

4.1 Lợi ích kinh tế……… ……… 71

4.2 Lợi ích về mă ̣t xã hô ̣i……… ……… 71

Phần IV THUYẾT MINH XÂY DƢ̣NG……… 72

I Địa điểm xây dựng khu xử lý……… ……… 72

II Thiết kế tổng mặt bằng khu xử lý……… 72

1 Các hạng mục công trình……… 72

2 Thiết kế tổng mặt bằng khu xử lý……… 73

III Thuyết minh xây dựng các hạng mục công trình……… 73

BOD: Nhu cầu oxy sinh học COD: Nhu cầu oxy hóa ho ̣c MLVSS: Nồng độ sinh khối bùn SS: Hàm lượng chất rắn lơ lửng X: Hàm lượng sinh khối

PHẦN I TỔNG QUAN

I CHẤT THẢI TRONG SẢN XUẤT BIA 1 Khí thải

Trong sản xuất bia, lượng khí sinh ra chủ yếu trong các quá trình:

Trong quá trình lên men , khí CO2 được giải phóng có thể thu hồi dưới da ̣ng khí nén áp suất cao , đươ ̣c dùng để bão hòa CO2 cho bia, làm các đồ uống có gas… Người ta còn thu CO2 ở dạng lỏng và dạng rắn để dùng vào mục đích khác

Các chất khí và bụi ô nhiễm phát sinh chủ yếu do đốt nhiên liệu than, dầu ở lò hơi gồm SO2, NOX, CO2, CO, bụi than → xử lý bằng xyclon, hấp thụ

Bụi từ khâu xay, nghiền nguyên liệu có thể khắc phục bằng cách sử dụng phương pháp xay ướt, lọc bằng túi vải hoặc bao che kín hệ thống nghiền và tải liệu Ngoài ra còn có khí NH3, freon có thể sinh ra khi hệ thống máy lạnh bị rò rỉ

2 Rác thải

Trong dây chuyền sản xuất bia, sản sinh ra một số chất thải rắn có thể phục vụ cho lĩnh vực chăn nuôi Những chất rắn đó là:

 Bã malt, bã bia, bã hoa houpblon

 Că ̣n lắng của nước nha, chủ yếu là protein  Sinh khối nấm men sau quá trình lên men

Bã bia là phần phế liệu của bộ phận nấu nguyên liệu Thành phần hóa ho ̣c chính của bã bia gồm : chất đa ̣m: 28%, chất bô ̣t: 40%, xơ: 17.5%, chất béo: 8.2%, tro: 5.2% Vớ i thành phần hóa ho ̣c này thì rất có giá tri ̣ đối với gia súc, gia cầm Bã hoa houblon có thể phơi khô làm chất đốt , chất độn chuồng cho gia súc hoă ̣c làm phân bón

Sinh khối nấm men là sản phẩm phu ̣ có giá tri ̣ cao , đặc biê ̣t nấm men chứa nhiều protein và vitamin, là nguồn rất tốt để thu nhận các vitamin nhóm B

3 Nướ c thải trong sản xuất bia 3.1 Đặc tính nước thải sản xuất bia

Trong sản xuất bia, do đặc thù về công nghệ nên lượng nước tiêu hao cao và lượng nước thải cũng lớn Nước sử dụng cho sản xuất thường từ 4 - 10 l/l bia, nhu cầu tiêu thụ của mỗi công đoạn là khác nhau, thông thường 2/3 lượng nước dùng

trong quy trình công nghệ và 1/3 lượng nước còn lại sử dụng cho khâu vệ sinh thiết bị

Đặc tính nước thải của các nhà máy bia là giàu các hợp chất hữu cơ như tinh bột, xenluloza, các loại đường, axit, các hợp chất phốt pho, nitơ Các chất này sẽ được oxi hoá bởi vi sinh vật, tạo ra sản phẩm cuối là CO2, H2O, NH3 và sản phẩm trung gian là rượu, aldehit, axit, Đây là nguồn gây ô nhiễm cao nếu thải trực tiếp ra môi trường

Bảng 1 Đặc tính nước thải sản xuất bia

Tải lươ ̣ng ô nhiễm kg BOD5/ 1000 lít bia 3.5

Lưu lượng và đặc tính dòng nước thải trong công nghệ sản xuất bia còn biến đổi theo quy mô, sản lượng và mùa sản xuất Ngoài ra, trong bã bia còn chứa một lượng lớn chất hữu cơ, khi lẫn vào nước thải sẽ gây ra ô nhiễm ở mức độ cao Do đó, ứng dụng giải pháp sinh học để xử lý nước thải, giảm thiểu ô nhiễm môi trường cho các nhà máy sản xuất bia là một yêu cầu cần thiết trong giai đoạn hiện nay

3.2 Nguồn phá t thải nước thải bia

Nước thải trong sản xuất bia được phân thành 3 loại khác nhau:

Lượng nước sinh hoạt: lượng nước do công nhân sử dụng và thải ra, loại

này chiếm số lượng ít

Lượng nước chảy tràn trên bề mặt: lượng nước này chủ yếu là nước mưa

có lưu lượng lớn vào mùa mưa, còn vào mùa khô thì không đáng kể Đặc trưng của nước thải này là cuốn theo các chất rơi vãi trên bề mặt nhà máy Nhìn chung ô

nhiễm các chất hữu cơ hoà tan là nhỏ Nước thải này được chảy tràn vào các nguồn nước mặt, vào cống rãnh của nhà máy

Nước thải sản xuất: chiếm lượng lớn nhất , là nước thải có độ ô nhiễm hữu cơ cao do đặc trưng nguyên liệu đầu vào gạo, malt cộng với đặc tính công nghệ sản xuất Qua khảo sát công nghệ sản xuất hầu như tất cả mọi công đoạn đều sản sinh ra nước thải như:

 Ở công đoạn hồ hoá - đường hoá:

Nước vệ sinh chứa các cặn lơ lửng là bã malt, gạo không hoà tan Nước sinh ra do quá trình tách nước khỏi bã, khi bã để trên sàn lưới chờ phân phối cho các hộ dân Nước thải công đoạn này chứa chủ yếu là các chất hữu cơ

 Công đoạn đun hoa houblon - lọc hoa:

Nước rửa vệ sinh thùng nấu hoa houblon, thùng lọc bã hoa chứa cặn lơ lửng bao gồm: xác hoa houblon (chứa protein, chất đắng, ), phức protein-phenol, glucozơ,

 Công đoạn làm lạnh lên men:

Ở công đoạn làm lạnh dịch đường bằng máy lạnh có thể làm rò rỉ NH3, glycol, , nước rửa sàn, mặt bằng xung quanh máy Nước thải này có nồng độ ô nhiễm hữu cơ không cao Nước rò rỉ trong các đường ống, thiết bị dẫn đường lên men, nước vệ sinh các tăng lên men Loại nước thải này chứa hàm lượng chất hữu cơ cao như: xác men, protein, Ngoài ra trong công đoạn lên men còn có nước rửa sàn phòng lên men

 Nước thải công đoạn chiết chai:

Nước rửa sàn , trong xưở ng l ọc bia Nước rửa chai, nước rửa sàn chứa hàm lượng hữu cơ tương đối cao ngoài ra còn có chất tẩy rửa NaOH, stabilon, Nước bia vãi trong quá trình chiết chai, rửa mặt ngoài của chai chứa chủ yếu là các men, các chất có trong thành phần của bia

Tóm lại nước thải trong sản xuất bia chủ yếu là nước vệ sinh nhà xưởng, thiết bị, các thùng lên men, thùng chứa bia, chai, box; nước bia rơi vãi ở công đoạn rót bia chai, lon; nước thải ở công đoạn lọc dịch nha, tách các chất lơ lửng hoặc men bia Nói chung nước thải sản xuất bia chứa hàm lượng chất hữu cơ cao dễ phân huỷ sinh học như: protein, aminoaxit, hydratcacbon, axit hữu cơ, rượu hữu cơ,

II CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

1 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC

Xử lý cơ học gồm những quá trình mà khi nước thải đi qua không thay đổi tính chất hóa học và sinh học của nó Xử lý cơ học nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả xử lý của các bước tiếp theo

1.1 Song chắn rác

Nước thải dẫn vào hệ thống xử lý trước hết phải qua song chắn rác Tại đây,

các thành phần có kích thước lớn như giẻ, vỏ đồ hộp, lá cây, bao nilon,… được giữ lại Nhờ đó tránh làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn Tùy theo kích thước khe hở, song chắc rác được phân thành loại thô, trung bình, mịn Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 – 100 mm và song chắn rác mịn có khoảng cách

giữa các thanh từ 10 – 25 mm

Hình 1 Song chắn rác

1.2 Lắng cát

Bể lắng cát được thiết kế để tách các tạp chất vô cơ không tan có kích thước lớn hơn 0.2 mm ra khỏi nước thải nhằm đảm bảo an toàn cho bơm khỏi bi ̣ cát, sỏi bào mòn, tránh tắc đường ống và ảnh hưởng đến các công trình sinh học phía sau Bể lắng cát có thể được phân thành 2 loại: bể lắng ngang và bể lắng đứng Ngoài ra, để tăng hiệu quả lắng cát, bể lắng cát thổi khí cũng được sử dụng rộng rãi Vận tốc dòng chảy bể lắng ngang không được vượt quá 0.3 m/s Vận tốc này cho phép các hạt cát, hạt sỏi và các hạt vô cơ khác lắng xuống đáy, còn hầu hết các hạt hữu cơ

khác không lắng và được xử lý ở những công trình tiếp theo

1.3 Lắng

Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có trong nước thải hoặc cặn được tạo thành từ quá trình keo tụ hay quá trình xử lý sinh học Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang và bể lắng đứng Trong bể lắng ngang, dòng thải chảy theo phương ngang qua bể với vận tốc không lớn hơn 0.01 m/s và thời gian lưu nước từ 1.5 – 2.5 giờ Đối với bể lắng đứng, nước thải chảy theo phương thẳng đứng từ dưới lên đến vách tràn với vận tốc 0.5 – 0.6 m/s và thời gian lưu nước trong bể dao động từ 45 – 120 phút

1.4 Bể điều hòa

Bể điều hòa dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lưu lượng và tải lượng dòng vào, đảm bảo hiệu quả của các công trình xử lý sau, đảm bảo đầu ra sau xử lý, giảm chi phí và kích thước của các thiết bị sau này

Có 2 loại bể điều hòa:

 Bể điều hòa lưu lượng

 Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng

Cã thÓ bố trí bể điều hòa có thể là bể điều hòa trên dòng thải hay ngoài dòng thải xử lý Phương án điều hòa trên dòng thải có thể làm giảm đáng kể dao động thành phần nước thải đi vào các công đoạn phía sau, còn phương án điều hòa ngoài dòng thải chỉ giảm được một phần nhỏ sự dao động đó Vị trí tốt nhất để bố trí bể điều hòa cần được xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý, và phụ thuộc vào loại xử lý, đặc tính của hệ thống thu gom cũng như đặc tính của nước thải

2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC VÀ HÓA LÝ 2.1 Trung hòa

Nước thải chứa các axit vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa đưa pH về khoảng 6.5 – 7.5 trước khi thải vào nguồn tiếp nhận hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo Trung hòa nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách:

 Trộn nước thải axit với kiềm;  Bổ sung các tác nhân hóa học;

 Lọc nước axit qua vật liệu lọc có tác dụng trung hòa;

 Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ ammoniac bằng nước axit

Để trung hòa nước thải chứa axit có thể sử dụng các tác nhân hóa học như: NaOH, KOH, Na2CO3, CaCO3, MgCO3, đolomit… Song tác nhân rẻ nhất là vôi sữa 5- 10 % Ca(OH)2, tiếp đó là soda và NaOH ở dạng phế thải Trong trường hợp trung hòa nước thải axit bằng cách lọc qua vật liệu lọc có tác dụng trung hòa như: manhetit (MgCO3), đôlomit, đá vôi, đá hoa, các chất thải như xỉ, xỉ tro…

Để trung hòa kiềm có thể sử dụng khí axit như: CO2, SO2, NO2, N2O3… Việc sử dụng khí axit không những cho phép trung hòa nước thải mà còn tăng hiệu quả chính khí thải khỏi các cấu tử độc hại

Việc lựa chọn phương pháp trung hòa là tùy thuộc vào thể tích và nồng độ của nước thải, chế độ thải nước, và chi phí hóa chất sử dụng

2.2 Oxy hóa khử

Để làm sạch nước thải, có thể sử dụng các tác nhân oxy hóa như clo ở dạng

khí và hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi, permanganate kali, bicromat kali, peroxy hydro, oxy không khí, ozone, MnO2 Quá trình oxy hóa sẽ chuyển các chất độc hại trong nước thải thành các chất ít độc hại hơn và tách khỏi nước Quá trình này tiêu tốn nhiều hóa chất nên thường sử dụng khi không thể xử lý

bằng những phương pháp khác

2.3 Keo tụ - tạo bông

Trong quá trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt huyền phù có kích thước lớn hơn 10-2

mm, còn một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán, kích thước của hạt thường dao động trong khoảng 0.1 – 10 µm không thể lắng đươ ̣c Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ số diện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hóa học bề mặt trở nên rất quan trọng Các hạt này có khuynh hướng keo tụ do lực hút VanderWaals giữa các hạt Khi các ha ̣t này tác du ̣ng với nhau sẽ ta ̣o ra bông keo lớ n hơn và có thể lắng đươ ̣c

2.4 Tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các chất phân tán không tan, tự lắng kém nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt nước Trong xử lý nước thải, quá trình này được sử dụng để khử các chất lơ lửng, làm đặc bùn sinh học Ưu điểm cơ bản của phương pháp này là có thể khử hoàn toàn các hạt nhỏ, nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngắn

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào pha lỏng Các bọt khí này sẽ kết dính với hạt cặn, khi khối lượng riêng của tập hợp bọt khí và cặn nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt khí nổi lên bề mặt Hiệu suất của quá trình phụ thuộc vào số lượng, kích thước bọt khí, hàm lượng chất rắn Kích thước tối ưu của bọt khí nằm trong khoảng 15 – 30 µm (bình thường từ 50 -120 µm) Khi hàm lượng hạt rắn cao, xác suất va chạm và kết dính giữa các hạt sẽ tăng lên, do đó khối lượng khí tiêu tốn sẽ giảm Trong quá trình tuyển nổi, việc ổn định kích thước bọt khí có ý nghĩa quan trọng

2.5 Hấp phụ

Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để các chất hữu cơ hòa tan không xử lý được bằng các phương pháp khác trong nước thải

Tùy theo bản chất, quá trình hấp phụ được phân loại thành: hấp phụ lý học và hấp phụ hóa học:

 Hấp phụ lý học là quá trình hấp phụ xảy ra nhờ các lực liên kết vật lý giữa chất bị hấp phụ và bề mặt chất hấp phụ như lực liên kết VanderWaals

 Hấp phụ hóa học là quá trình hấp phụ trong đó có xảy ra các phản ứng hóa học giữa chất bị hấp phụ và chất hấp phụ

Trong xử lý nước thải, quá trình hấp phụ thường là sự kết hợp của cả hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học

Khả năng hấp phụ của chất hấp phụ phụ thuộc vào:  Diện tích bề mặt chất hấp phụ;

 Nồng độ của chất bị hấp phụ;  Vận tốc tương đối giữa hai pha;

 Cơ chế hình thành liên kết: hóa học hoặc lý học

2.6 Trao đổi ion

Phương pháp này dùng để tách các kim loại như: Zn, Cu, Ni, Pb, Hg, Mn… cũng như các hợp chất Arsen, Phospho, cyanua, chất phóng xạ có trong nước thải Phương pháp này cho phép thu hồi các kim loại có giá trị và đạt được mức độ xử lý cao Vì vậy nó là phương pháp để ứng dụng rộng rãi để tách muối trong xử lý nước cấp và nước thải

3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC

Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải cũng như một số chất vô cơ như H2S, sunfit, ammonia, nitơ,… dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển

3.1 Điều kiện của nước thải có thể xử lý sinh ho ̣c

Để cho quá trình chuyển hoá vi sinh vật xảy ra được thì vi sinh vật phải tồn tại được trong môi trường xử lý Muốn vậy thì được xử lý sinh học phải thoả mãn các điều kiê ̣n sau:

 Nước thải không có chất độc với vi sinh vật như các kim loại nặng, dẫn xuất phenol và cyanua, các chất thuộc loại thuốc trừ sâu và diệt cỏ hoặc nước thải không có hàm lượng axit hay kiềm quá cao, không được chứa dầu mỡ

 Trong nước thải, hàm lượng các chất hữu cơ dễ phân huỷ so với các chất hữu cơ chung phải đủ lớn, điều này thể hiện qua tỷ lệ giá trị hàm lượng BOD/COD > 0.5

3.2 Nguyên lý của quá trình oxy hóa sinh ho ̣c

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa Để thực hiện quá trình này, các chất hữu cơ hòa tan, cả chất keo và các chất phân tán nhỏ trong nước thải cần di chuyển vào bên trong tế bào vi sinh vật theo ba giai đoạn chính như sau:

 Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật;  Khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch

nồng độ bên trong và bên ngoài tế bào;

 Chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng và tổng hợp tế bào mới

Tốc độ quá trình oxy hóa sinh hóa phụ thuộc vào nồng độ chất hữu cơ, hàm lượng các tạp chất và mức độ ổn định của lưu lượng nước thải vào hệ thống xử lý Ở mỗi điều kiện xử lý nhất định, các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinh hóa là chế độ thủy động, hàm lượng oxy trong nước thải, nhiệt độ, pH, dinh dưỡng và nguyên tố vi lượng

3.3 Tác nhân sinh học trong quá trình xử lý

Vai trò chủ yếu trong quá trình xử lý sinh học là vi sinh vật Hệ vi sinh vật trong nước nói chung và trong nước thải nói riêng rất đa dạng và phong phú, phụ thuộc vào bản chất của nước và nước thải cũng như các điều kiện về môi trường Thường trong nước thải có chứa nhiều loài : vi khuẩn, nguyên sinh đô ̣ng vâ ̣t… Vi sinh vật tham gia vào quá trình xử lý nước thải được sử dụng chủ yếu dưới hai

dạng:

 Bùn hoạt tính : Là huyền phù vi sinh vật trong nước thải dưới dạng bông

màu nâu vàng có kích thước 3-5 m Bông này khi tụ hợp lại vớ i nhau thì dễ lắng Bùn hoạt tính có cấu tạo gồm các vi sinh vật, vi khuẩn, các nguyên sinh động vật protoza… phát triển thành sinh khối nhày và chắc Hoạt tính của vi sinh vật là kết quả của sự vận chuyển oxy vào bông sinh học Trong điều kiện khuấy trộn và làm thoáng ở bể với bùn hoạt tính thông thường bông sinh học có một lớp phủ trên bề mặt được gọi bề mặt hiếu khí Tính chất lắng và nén của bùn hoạt tính là hai chỉ tiêu chính để đánh giá sự thành công của phương pháp xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính Việc tạo bông liên quan chặt chẽ tới tốc độ phát triển của vi sinh vật và phụ thuô ̣c vào bản chất của chất

gây ô nhiễm, nồng đô ̣ oxy hòa tan và mức đô ̣ chảy rối

 Màng sinh học : Màng sinh học là một hệ thống vi sinh vật phát triển trên

bề mặt các vật liệu x ốp, tạo thành màng dày 13 mm Màng sinh học cũng bao gồm các vi khuẩn, nấm, nguyên sinh động vật…Quá trình xảy ra ở màng sinh học thường được xem như quá trình hiếu khí nhưng thực chất là hệ thống vi sinh vật hiếu và yếm khí Khi dòng nước thải chảy trên lớp màng sinh vật, các chất hữu cơ và oxy hoà tan khuếch tán qua màng và ở đó diễn ra các quá trình trao đổi chất Sản phẩm của quá trình trao đổi chất thải ra ngoài qua màng Trong suốt quá trình, oxy hoà tan luôn được bổ sung từ không khí Theo thời gian, màng sinh học đầy dần lên, sau một thời gian màng bung

ra và được thay thế bằng một lớp màng khác

3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học 3.4.1 Nhiệt độ

Nhiệt đô ̣ có ảnh hưởng rất lớn tới tốc độ phản ứng, giữ một vai trò quan trọng Tốc đô ̣ phản ứng tăng khi nhiê ̣t đô ̣ tăng nhưng nếu nhiê ̣t đô ̣ tăng quá ngưỡng trên có thể làm cho các vi sinh vâ ̣t bi ̣ chế t, còn ở nhiệt độ thấp quá tốc độ phản ứng sẽ giảm và quá trình thích nghi của vi sinh vật với môi trường bị chậm lại do đó hiệu suất xử lý kém

Đối với xử lý hiếu khí: Tốc độ phản ứng sinh học sẽ tăng cực đại khi đạt nhiệt độ tối ưu khoảng từ 25320

C Nhiệt độ trong quá trình xử lý không được dưới 60

C và không vượt quá 380

C

Đối với xử lý kỵ khí : Nhiệt đô ̣ tối ưu của quần thể vi sinh vâ ̣t sinh metan từ 35 – 550C Dướ i 100C vi sinh vật metan hầu như không hoa ̣t đô ̣ng

3.4.2 pH

Ảnh hưởng lớn đến quá trình tạo men trong tế bào và quá trình hấp thụ các chất dinh dưỡng của tế bào

Đối với xử lý hiếu khí : Giá trị pH tối ưu dao động từ 6,58,5

Đối với xử lý kỵ khí : pH tối ưu củ a quá trình là 6.4 – 7.5 Nếu pH < 6.4, vi khuẩn ta ̣o metan chúng sẽ hoa ̣t đô ̣ng rất kém và hiê ̣u suất xử lý không cao

3.4.3 Hàm lƣợng bùn hoa ̣t tính (MLVSS)

Hàm lượng bù n hoa ̣t tính ảnh hưở ng rất lớn đến tốc độ xử lý Tuỳ thuộc vào loại thiết bị , đặc tính của nước thải mà ta duy trì hàm lượng sinh khối tối ưu Nếu hàm lượng bùn hoạt tính quá thấp , chúng không đủ để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải và nước thải đầu ra không đa ̣t yêu cầu Nếu hàm lượng bùn hoa ̣t tính quá cao thì nước đầu ra có thể cuốn theo bùn ra dẫn đến nước đầu ra đục

Đối với xử lý hiếu khí : Hàm lượng bù n hoa ̣t tính biến động từ 500 5000 mg/l

Đối vớ i xử lý ky ̣ khí: Hàm lượng bùn hoa ̣t tính biến động từ 500 5000 mg/l

3.4.4 Thành phần dinh d ƣỡng

Trong nướ c thải , thành phần dinh dưỡn g chủ yếu là nguồn cacbon (chất hữu cơ dễ phân hủy bởi vi sinh vâ ̣t ) ngoài ra còn có nitơ và photpho là những thành phần cần thiết để vi sinh vâ ̣t xây dựng tế bào , tăng sinh khối Và một loạt các chất khoáng khác như Mg , Ca, Mn, Fe, Co… có trong nước thải đáp ứng nhu cầu sinh lý của vi sinh vật

Nếu thiếu dinh dưỡng trong nước thải sẽ làm giảm mức đô ̣ sinh trưởng , phát triển tăng sinh khối của vi sinh vâ ̣t , thể hiê ̣n bằng lượng bùn hoa ̣t tính ta ̣o thành giảm dẫn đến kìm hãm và ức chế quá trình oxy hóa các chất hữu cơ c ó trong nước thải Nếu thiếu nitơ kéo dài ngoài viê ̣c cản trở các quá trình sinh hóa còn làm cho bùn hoạt tính khó lắng , các bông bị phồng lên nổi theo dòng nước ra làm cho nước đu ̣c Nếu thiếu photpho vi sinh vâ ̣t da ̣ng sơ ̣i phát triển và làm cho bùn hoạt tính khó lắng và giảm hiê ̣u quả xử lý Để khắc phu ̣c điều này , người ta đã xác đi ̣nh tỷ lê ̣ các chất dinh dưỡng cho quá trình xử lý

Đối với xử lý hiếu khí : Tỷ lệ các chất di nh dưỡng thích hơ ̣p là : BOD:N:P = 100:5:1

Đối với xử lý kỵ khí : Tỷ lệ các chất dinh dưỡng thích hợp là : BOD:N:P = 350:5:1

3.4.5 Độ oxy hoà tan (DO)

Đối với xử lý hiếu khí : Để oxy hoá các chất hữu cơ các vi sinh vật cần có oxy và chúng chỉ có thể sử dụng dưới dạng oxy hoà tan Để đảm bảo tốc độ oxy hoá DO trong bể oxy hoá cần đạt trên 2 mg/l Thiếu oxy cũng là một trong những nguyên nhân làm bùn phồng lên do vi khuẩn dạng sợi phát triển mạnh

Đối vớ i xử lý ky ̣ khí: Không cần sự có mă ̣t của oxy

3.4.6 Các ion kim loại

Các ion kim loại có ảnh hưởng rất lớn đến hệ vi sinh vật trong quá trình , như Cr, Cu, Zn, Cd, Ni… Giớ i ha ̣n nồng đô ̣ cho phép của kim loa ̣i này là : Cr < 690 mg/l, Cu < 500 mg/l, Zn < 690 mg/l, Ni < 73 mg/l… [ 2 – 202 ]

3.5 Các phương pháp sinh học xử lý nước thải 3.5.1 Phương phá p hiếu khí

3.5.1.1 Cơ sở quá trình phân huỷ hiếu khí

Phương pháp hiếu khí dùng để loại các chất hữu cơ dễ bị vi sinh phân huỷ sinh ho ̣c ra khỏi nguồn nước Các chất này được các loại vi sinh hiếu khí oxy hoá bằng oxy hòa tan trong nước

Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn sau:

 Quá trình oxi hóa các chất hữu cơ:

 Quá trình tổng hợp xây dựng tế bào mới:

 Quá trình phân hủy nội bào:

Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo Trong các công trình xử lý nhân tạo, người ta tạo 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 Tùy theo trạng thái tồn tại của vi sinh vật, quá trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo có thể chia thành:

 Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu được sử dụng để khử chất hữu cơ chứa cacbon như quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, bể phản ứng hoạt động gián đoạn, quá trình lên men phân hủy

hiếu khí

 Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học, bể

phản ứng nitrate hóa với màng cố định

3.5.1.2.Một số hê ̣ thống xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí a Bể Aeroten

a.1 Đặc điểm và nguyên lý làm viê ̣c

Bể phản ứng sinh ho ̣c hiếu khí – aeroten là công trình bê tông cốt thép hình khối chữ nhâ ̣t hoă ̣c hình tròn, hoă ̣c chế ta ̣o bằng sắt thép hình khối tru ̣

Nướ c thải sau khi đươ ̣c xử lý sơ bô ̣ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào bể aeroten Các chất lơ lửng là nơi vi

CxHyOz + O2 CO2 + H2O + Năng lượng

khuẩn bám dính để cư trú , sinh sản và phát triển , dần thành các ha ̣t că ̣n bông cũng chính là bùn hoạt tính

Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ xảy ra trong bể aeroten qua ba giai đoạn:

 Giai đoa ̣n thứ nhất : tốc đô ̣ oxy hóa bằng tốc đô ̣ tiêu thu ̣ oxy Ở giai

đoa ̣n này bùn hoa ̣t tính hình thành và phát triển Hàm lượng o xi cần cho vi sinh vâ ̣t sinh trưởng , thức ăn nhiều, lượng sinh khối ít Sau khi thích nghi với môi trường , chúng sinh trưởng rất mạnh vì vậy lượng tiêu thu ̣ oxy tăng dần

 Giai đoa ̣n thứ hai : vi sinh vâ ̣t phát triển ổn đi ̣nh , tốc đô ̣ tiêu thu ̣ oxy

ít thay đổi Ở giai đoạn này các chất hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất

 Giai đoa ̣n thứ ba : ở giai đoạn này tốc độ oxy hóa cầm chừng và có

chiều hướng giảm , lại thấy tốc độ tiêu thu ̣ oxy tăng lên Đây là giai đoa ̣n nitrat hóa amon

a.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả làm sạch nước thải của bể aeroten

 Lươ ̣ng oxy hòa tan

Lượng oxy có thể coi là đủ khi nước thải ra khỏi bể lắng 2 có nồng độ oxy hòa tan là 2 mg/l

Để đáp ứng đươ ̣c nhu cầu oxy hòa tan trong bể thường làm theo mô ̣t trong các cách sau:

 Khuấy cơ ho ̣c với các da ̣ng khuấy ngang, khuấy đứng;

 Thổi và su ̣c khí bằng hê ̣ thống nén khí với các hê ̣ thống phân tán khí thành các dòng hoă ̣c tia lớn nhỏ khác nhau;

 Kết hơ ̣p nén khí với khuấy đảo

 Thành phần dinh dưỡng

Dinh dưỡng chủ yế u cần thiết cho v i sinh vâ ̣t là nguồn cacbon (BOD), nitơ (NH4+) và photpho (muối photphat ) Ngoài ra , vi sinh vật cần tới mô ̣t loa ̣t các khoáng chất khác, như Mg, K, Ca, Mn, Fe, Co… Nếu thiếu dinh dưỡng sẽ làm giảm mức đô ̣ sinh trưởn g, phát triển tăng sinh khối của vi sinh vật , kìm hãm và ức chế quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải Nếu thiếu nitơ kéo dài , ngoài viê ̣c cản trở quá trình sinh hóa còn làm bùn khó lắng , các hạt bông bị phồng lên trôi nổi theo dòng nước ra làm nước khó trong Nếu thiếu photpho, vi sinh vâ ̣t da ̣ng sợi

phát triển và cũng làm bùn khó lắng và giảm hiệu quả xử lý Tỷ lệ thích hợp nhất là BOD : N : P = 100 : 5 : 1

 Nồng đô ̣ chất hƣ̃u cơ

Hàm lượng BOD thích hợp để xử lý bằng bể aeroten là 500 – 1000 mg/l

 Các độc tính

Nồng đô ̣ muối vô cơ trong nước thải không quá 10 g/l

 pH

pH có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sinh hóa của vi sinh vâ ̣t ,quá trình ta ̣o bùn và lắng pH thích hợp cho xử lý nước thải ở bể aeroten là 6.5 – 8.5

 Nhiê ̣t đô ̣

Nhiệt đô ̣ trong nước thải có ảnh hưởng rất lớn đến hoa ̣t đô ̣ng sống của vi sinh vâ ̣t Hầu hết các vi sinh vâ ̣t có trong nước thải là các thể ưa ấm vì vậy nhiệt độ tối ưu là 15 – 350

C

a.3 Một số loa ̣i bể aeroten

 Bể aeroten truyền thống

Nướ c thải sau lắng 1 đươ ̣c trô ̣n đều với bùn hoa ̣t tính hồi lưu ở ngay đầu bể aeroten Lượng bùn hồi lưu so với lượng nước thải là khoảng 20 – 30 %

Vớ i bể aeroten da ̣ng này thường sử du ̣ng để xử lí nước thải có BOD < 400 mg/l Lượng không khí cấp cho aeroten làm viê ̣c : 55 – 65 m3

kk/ kg BOD

Hình 2 Sơ đồ làm viê ̣c của bể aeroten truyền thống

 Bể aeroten tải tro ̣ng cao

Nướ c thải đi vào có đô ̣ nhiễm bẩn cao , BOD > 500 mg/l Tải trọng trên bùn hoạt tính là 400 – 1000 mg BOD / g bùn hoa ̣t tính

Bể này thường áp du ̣ng để xử lý nước thải công nghiệp chế biến thịt, sữa

 Bể aeroten cấp khí giảm dần theo dòng chảy

Nướ c thải và bùn hoa ̣t tính đươ ̣c đưa vào đầu bể , ở đây có nồng độ chất hữu cơ nhiễm bẩn lớn nhất sẽ xảy ra cường đô ̣ ox y hóa cao do đó nhu cầu lượng oxy là lớn nhất Vì vậy, cần cung cấp không khí nhiều nhất và giảm dần theo chiều dài bể

Hình 3 Sơ đồ làm viê ̣c của bể aeroten cấp khí giảm dần theo dòng chảy

Ƣu điểm củ a bể:

 Giảm đươ ̣c lươ ̣ng không khí cấp, giảm điện năng;

 Không có sự cố làm hiếu khí quá mức ngăn cản sinh trưởng và hoa ̣t đô ̣ng của vi khuẩn khử các hợp chất nitơ

 Bể aeroten nhiều bâ ̣c

Nướ c thải sau lắng 1 đươ ̣c đưa vào aeroten bằng cách gián đoạn hay theo bâ ̣c, dọc theo chiều dài bể , bùn hoạt tính đi vào đầu bể Cấp khí do ̣c theo chiều dài bể

Hình 4 Sơ đồ làm viê ̣c của bể aeroten na ̣p theo bâ ̣c

Ƣu điểm:

 Làm cân bằng tải trọng BOD theo thể tích;

 Làm giảm sự thiếu hụt oxy ở đầu bể và lượng oxi được trải đều theo dọc bể;

 Hiê ̣u suất xử lý cao

 Bể aeroten có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định (Aeroten ổn

đi ̣nh – tiếp xúc)

Bùn được hồi lưu vào ngăn tái sinh , môi trườ ng tái sinh là nước thải có hoă ̣c không được cân bằng dinh dưỡng nhưng phải có su ̣c khí và khuấy đảo Bùn được phục hồi khoảng 2- 3 giờ, để oxy h óa hết các chất hữu cơ hấp phụ trên bề mặt và

khe hở của ha ̣t bùn

Nướ c thải từ lắng 1 đươ ̣c trô ̣n đều với bùn hoa ̣t tính tái sinh ở ngăn tiếp xúc Ở đây bùn hoạt tính hất thụ các chất keo , các chất lơ lửng và đồng thời hấp thu ̣ các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải, quá trình oxy hóa diễn ra Sau khi xử lý hỗn hơ ̣p bùn - nước, đi sang bể lắng 2 Bùn thu ở bể lắng 2 được hồi lưu vào ngăn tái sinh để làm ổn đi ̣nh, bùn dư được xả ra ngoài để xử lý

Hình 5 Sơ đồ làm viê ̣c của bể ổn đi ̣nh – tiếp xúc

Ƣu điểm củ a bể:

 Thông khí tích cực có dung tích nhỏ;

 Chịu đươ ̣c dao đô ̣ng lớn của lưu lượ ng và chất lượng nước thải;

 Hiê ̣u quả xử lý cao

b Bể hoạt động gián đoạn (Sequencing Batch Reactor – SBR)

Bể hoạt động gián đoạn là hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy và xả cạn Quá trình xảy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùn hoạt tính hoạt động liên tục chỉ có điều tất cả xảy ra trong cùng một bể và được thực hiện lần lượt theo các bước:

Hình 6 Sơ đồ làm việc của hệ thống SBR

Ưu điểm củ a bể SBR:

 Không cần xây dựng bể lắng 2;

 Giảm được chi phí do giảm thiểu nhiều loại thiết bị so với quy trình cổ điển;

 Chế đô ̣ hoa ̣t đô ̣ng có thể thay đổi theo nước đầu vào nên rất linh đô ̣ng

Nhược điểm của bể SBR:

 Kiểm soát quá trình khó , đòi hỏi hê ̣ thống quan trắc cá c chỉ tiêu tinh vi, hiện đa ̣i;

 Có khả năng nước đầu ra ở giai đoạn xả ra cuốn t heo bùn khó lắng , váng nổi;

 Do đă ̣c điểm lắng bùn trong bể nên hê ̣ thống thổi khí dễ bi ̣ nghẽn

c Bể lọc sinh học nhỏ giọt (Trickling Filter)

Bể lọc sinh học là một thiết bị phản ứng sinh học trong đó các vi sinh vật sinh

trưởng cố định trên lớp vật liệu lọc

Nước thải đi qua lớp vật liệu này sẽ thấm hoặc nhỏ giọt trên đó Vật liệu lọc thường là đá dăm hoặc các khối vật liệu dẻo có hình thù khác nhau Nếu vật liệu lọc là đá hoặc sỏi thì kích thước hạt dao động trong khoảng 25 - 100 mm, chiều sâu lớp vật liệu dao động trong khoảng 0.9 - 2.5m, trung bình là 1.8 m Bể lọc với vật liệu là đá dăm thường có dạng tròn

Nước thải được phân phối tên lớp vật liệu lọc nhờ bộ phận phân phối Bể lọc với vật liệu lọc là chất dẻo có thể có dạng tròn, vuông, hoặc nhiều dạng khác với chiều cao biến đổi từ 4 - 12 m Ba loại vật liệu bằng chất dẻo thường dùng là (1) vật liệu với dòng chảy thẳng đứng, (2) vật liệu với dòng chảy ngang, (3) vật liệu đa dạng

Chất hữu cơ sẽ bị phân hủy bởi quần thể vi sinh vật dính kết trên lớp vật liệu lọc Các chất hữu cơ có trong nước thải sẽ bị hấp phụ vào màng vi sinh vật dày 0.1

– 0.2 mm và bị phân hủy bởi vi sinh vật hiếu khí Khi vi sinh vật sinh trưởng và

phát triển, bề dày lớp màng tăng lên, do đó, oxy đã bị tiêu thụ trước khi khuếch tán hết chiều dày lớp màng sinh vật Như vậy, môi trường kỵ khí được hình thành ngay sát bề mặt vật liệu lọc

Khi chiều dày lớp màng tăng lên, quá trình đồng hóa chất hữu cơ xảy ra trước khi chúng tiếp xúc với với vi sinh vật gần bề mặt vật liệu lọc Kết quả là vi sinh vật ở đây bị phân hủy nội bào, không còn khả năng đính bám lên bề mặt vật liệu lọc, và bị rửa trôi

Ưu điểm so vớ i bùn hoa ̣t tính

 Giảm việc trông coi;

 Tiết kiê ̣m năng lươ ̣ng , không khí được cấp trong hầu hết thời gian lo ̣c làm việc bằng cách lưu thông tự nhiên từ cửa thông gió đi qua lớp vật liê ̣u

Nhược điểm

 Hiê ̣u suất làm sa ̣ch nhỏ với cùng mô ̣t tải lượng;  Dễ bi tắc nghẽn;

 Rất nha ̣y cảm với nhiê ̣t độ;

 Không khống chế được quá trình thông khí, dễ bốc mùi;  Chiều cao ha ̣n chế;

 Bùn dư không ổn đi ̣nh

3.5.2 Phương phá p ky ̣ khí

3.5.2.1 Cơ sở của phương pháp ky ̣ khí

Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ do một nhóm quần thể vi sinh vâ ̣t (chủ yếu là vi khuẩn ) hoạt động không cần sự có mặt của oxy không khí , sản phẩm

cuối cùng là mô ̣t hỗn hợp khí gồm : CH4, CO2, N2, H2….Trong đó , sản phẩm chủ yếu là CH4 chiếm 65 % Vì vậy, quá trình nà y còn đươ ̣c go ̣i là lên men metan và quần thể vi sinh vâ ̣t tham gia vào quá trình được go ̣i chung là các vi sinh vâ ̣t metan Các vi sinh vật metan sống kỵ khí hội sinh và là tác nhân phân hủy các chất hữu cơ, như protein, chất béo, hidratcacbon thành các sản phẩm có phân tử lượng thấp có thẻ biểu diễn theo phương trình sau:

Vi sinh vật

Chất hữu cơ -> CH4 + CO2 + H2 + NH3 +H2S + Tế bào mới Quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 3 giai đoạn:

 Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử;  Giai đoạn 2: Axit hóa;

 Giai đoạn 3: Metan hóa

Giai đoạn thủy phân

 Các chất thải hữu cơ chứa các nhiều chất hữu cơ cao phân tử như proteins, chất béo, carbohydrates, celluloses, lignin,… trong giai đoạn thủy phân, sẽ được cắt mạch tạo thành những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn Các phản ứng thủy phân sẽ chuyển hóa protein thành amino axit, carbohydrate thành đường đơn, và chất béo thành các axit béo

Giai đoạn axit hóa

 Các chất hữu cơ đơn giản lại được tiếp tục chuyển hóa thành acetic axit, H2

và CO2 Các axit béo dễ bay hơi chủ yếu là acetic axit, propionic axit và lactic axit Bên cạnh đó, CO2 và H2, methanol, các rượu đơn giản khác cũng được hình thành trong quá trình cắt mạch carbohydrat Vi sinh vật chuyển hóa methane chỉ có thể phân hủy một số loại cơ chất nhất định như CO2, H2, formate, acetate, methanol, methylamines và CO

Giai đoạn metan hóa

 Các vi sinh vật metan bắt đầu hoạt động Chúng là những vi sinh vật kỵ khí tuyê ̣t đối, chuyển hóa sản phẩm của pha axit thành CH4 và CO2

Ưu điểm củ a phương pháp ky ̣ khí

 Lươ ̣ng bùn phát sinh nhỏ;  Có thể xử lý BOD đầu vào lớn;

 Phân hủy các chất béo, Protein, và các chất rắn hữu cơ lơ lửng;  Tạo khí biogas có thể dùng làm nhiên liệu

Nhược điểm của phương pháp ky ̣ khí

 Thời gian xử lý châ ̣m;  Thiết bi ̣ xử lý lớn;

 Cần duy trì ở dải nhiệt độ phù hợp;  Xử lý không triê ̣t để BOD;

 Khử nitơ trong nước thải kém;

 Trong quá trình xử lý sinh ra mô ̣t số mùi khó chi ̣u

3.5.2.2 Các hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí

Trong quá trình phân hủy ky ̣ khí các ch ất hữu cơ , xử lý nước thải bằng phương pháp ky ̣ khí với sinh trưởng lơ lửng được dùng phổ biến Đó là quá trình phân hủy ky ̣ khí xáo trô ̣n hoàn toàn và được thực hiê ̣n trong công trình thường được gọi là bể metan Ngoài ra hai quá trình tiếp xúc kỵ khí , quá trình với bùn hoạt tính có dòng hướng lên … cũng được ứng dụng rộng rãi

a Bể tiếp xú c ky ̣ kh í (ANALIFT): bể lên men có thiết bi ̣ khuấy trô ̣n và có bể lắng

riêng

Theo phương pháp này, công trình gồm mô ̣t bể phản ứng và mô ̣t bể lắng riêng biê ̣t với mô ̣t hê ̣ thống điều chỉnh bùn tuần hoàn Bể phản ứng có thể làm bằng bê tông, bằng thép hay chất dẻo , có chống ăn mòn ở phía trong , có cách nhiệt để duy trì nhiệt độ mong muốn Khuấy trô ̣n bằng bơm khí hoă ̣c máy khuấy Bể lắng coi như mô ̣t thiết bi ̣ cô đă ̣c vì bùn tách ra có nồng đô ̣ rất cao và bùn được tuần hoàn về bể phản ứng

Nguyên lý : Nước thải chưa xử lý đươ ̣c bơm vào bể phản ứng , sau đó đươ ̣c

khuấy trộn với bùn hoạt tính và được phân hủy trong bể Sau khi phân hủ y, hỗn hơ ̣p bùn nước đi vào bể lắng hoă ̣c tuyển nổi: nước đi ra nếu chưa đa ̣t yêu cầu thì phải xử lý tiếp bằng phương pháp hiếu khí với aeroten , hoặc lo ̣c sinh ho ̣c ; bùn hoạt tính đươ ̣c hồi lưu về bể phản ứng

Hình 7 Sơ đồ làm viê ̣c của bể tiếp xúc kỵ khí (ANALIFT)

Ưu điểm củ a bể:

 Xử lý rất hiê ̣u quả với nước thải có BOD cao;

 Chuyển bùn từ bể này sang bể khác dễ dàng , quá trình bảo dưỡng và khởi đô ̣ng la ̣i đơn giản;

 Lọc bỏ H2S và xử lý khí gas ở ngoài;

 Tách được một phần khoáng của bùn nhờ máy li tâm

b Xử lý nước thải ở lớp bùn ky ̣ khí với dòng hướng lên (UASB_ Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

Đây là một trong những quá trình ky ̣ khí được ứng dụng rộng rãi nhất trên thế giới do hai đặc điểm chính sau:

 Cả ba quá trình, phân hủy - lắng bùn - tách khí, được lấp đặt trong cùng một công trình;

 Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật rất cao và tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng

Nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng : Nước thải được nạp liệu từ phía đáy bể, đi qua lớp

bùn hạt, quá trình xử lý xảy ra khi các chất hữu cơ trong nước thải tiếp xúc với bùn hạt Khí sinh ra trong điều kiện kỵ khí (chủ yếu là metan và CO2) sẽ tạo nên dòng tuần hoàn cục bộ giúp cho quá trình hình thành và duy trì bùn sinh học dạng hạt Khí sinh ra từ lớp bùn sẽ dính bám vào các hạt bùn và cùng với khí tự do nổi lên phía mặt bể Tại đây, quá trình tách pha khí-lỏng-rắn xảy ra nhờ bộ phận tách pha Khí theo ống dẫn qua bồn hấp thu chứa dung dịch NaOH 5-10% Bùn sau khi tách khỏi bọt khí lại lắng xuống Nước thải theo màng tràn răng cưa dẫn đến công trình xử lý tiếp theo

Vận tốc nước thải đưa vào bể UASB được duy trì trong khoảng 0.6-0.9 m/h pH thích hợp cho quá trình phân hủy kỵ khí dao động trong khoảng 6.6-7.6 Do đó cần cung cấp đủ độ kiềm (1000 – 5000 mg/L) để bảo đảm pH của nước thải luôn luôn > 6.2 vì ở pH < 6.2, vi sinh vật chuyển hóa metan không hoạt động được

Hình 8 Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

Vì chu trình sinh trư ởng của vi sinh vật axit hóa ngắn hơn rất nhiều so với vi sinh vật acetate hóa (2-3 giờ ở 35 0C so với 2-3 ngày, ở điều kiện tối ưu) Do đó, trong quá trình vận hành ban đầu, tải trọng chất hữu cơ không được quá cao vì vi sinh vật axit hóa sẽ tạo ra axit béo dễ bay hơi với tốc độ nhanh hơn rất nhiều lần so với tốc độ chuyển hóa các axit này thành acetate dưới tác dụng của vi sinh vật acetate hóa

Bảng 2 Các thông số của các quá trình kỵ khí

Thời gian lưu nước trong bể

Ưu điểm củ a bể UASB so với quá trình bùn hoạt tính hiếu khí như:

 Ít tiêu tốn năng lượng vận hành;  Ít bùn dư, nên giảm chí phí xử lý bùn;  Bùn sinh ra dễ tách nước;

 Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm được chi phí bổ sung dinh dưỡng;  Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí methane;

 Có khả năng hoạt động theo mùa vì bùn kỵ khí có thể hồi phục và hoạt động được sau một thời gian ngưng không nạp liệu

Nhược điểm

 Thời gian xử lý dài;  Thiết bi ̣ xử lý lớn;

 Xử lý không triê ̣t để BOD;  Khử nitơ trong nước thải kém;

 Trong quá trình xử lý có sinh ra mô ̣t số khí có mùi khó chi ̣u

c Lọc kỵ khí với sinh trưởng gắn kết trên giá mang hữu cơ (ANAFIZ)

Trong phương pháp này lớp vi sinh vâ ̣t phát triển thành màng mỏng trên vâ ̣t liê ̣u làm giá mang bằng chất dẻo, có dòng nước chảy qua

Vật liê ̣u có thể là chất dẻo dạng tấm sắp xếp hay bằng vật liệu rời hoặc hạt , như ha ̣t polyspiren có đường kính 3 – 5 mm, chiều dầy lớp vâ ̣t liê ̣u là 2 m

Nguyên tắc hoạt đô ̣ng:

 Nước thải đi từ dưới lớp lo ̣c hướng lên phía trên tiếp xúc với vật liệu

Trên mă ̣t các loa ̣i vâ ̣t liê ̣u có vi sinh vâ ̣t ky ̣ khí và tùy tiê ̣n phát triển dính bám thành màng mỏng Lớp màng này không bi ̣ rửa trôi , thời gian lưu la ̣i ở đó có thể tới 100 ngày và còn có thể lớn hơn n ếu thời gian lưu nước trong bể lo ̣c ngắn

 Sau khi đi qua lớp màng các chất hữu cơ có trong nước thải bi ̣ phân hủy, bùn cặn được giữ lại trong khe rỗng của lớp lọc Sau 2 – 3 tháng làm việc xả bùn một lần , vê ̣ sinh rửa lo ̣c Nước qua lớp lọc đi lên phía trên đươ ̣c tách khí rồi chảy vào máng thu nước đă ̣t ở giữa bể , tiếp đó đưa sang xử lý hiếu khí nếu cần

Bể lọc ky ̣ khí thích hợp cho viê ̣c xử lý nước thải có nồng đô ̣ ô nhiễm thấp ở nhiê ̣t đô ̣ không khí ngoài trời

d Lọc kỵ khí với vật liệu giả lỏng trương nở (ANAFLUX)

Theo phương pháp này, vi sinh vâ ̣t đươ ̣c cố đi ̣nh trên vâ ̣t liê ̣u ha ̣t đươ ̣c giãn nở bởi dòng nước dâng lên sao cho sự tiếp xúc của màng sinh ho ̣c với các chất hữu cơ trong mô ̣t đơn vi ̣ thể tích là lớn nhất

Lọc gồm cột phản ứng có thể làm bằng thép hoặc chất dẻo , cần chống ăn mòn bên trong và cách nhiê ̣t Nước ra được quay la ̣i để pha loãng nước thải chảy vảo vào bể lo ̣c và cần phải giữ lưu lượng 5 – 10 m/h để giữ cho lớp vâ ̣t liê ̣u ở tr ạng thái xốp – trương nở Nồng đô ̣ sinh khối có thể đa ̣t tới 15000 – 40000 mg/l Do đó có thể giữ đươ ̣c mâ ̣t đô ̣ cao vi sinh vâ ̣t trên bề mă ̣t vâ ̣t liê ̣u xốp – trương nở nên loa ̣i lo ̣c này có thể xử lý nước thải đô thi ̣ trong mô ̣t thời gian ngắn

Ưu điểm củ a hê ̣ thống :

 Ít bị tắc nghẽn trong quá trình làm việc với vật liệu lọc;  Khởi đô ̣ng nhanh chóng;

 Không tẩy trôi các quần thể sinh ho ̣c bám dính trên vâ ̣t liê ̣u;  Có khả năng thay đổi lưu lượng trong giới hạn tốc độ chất lỏng

Nhược điểm của hê ̣ thống :

 Khi thu hồi các ha ̣t vâ ̣t liê ̣u theo dòng , nếu muốn loa ̣i bỏ huyền phù cần phải đă ̣t them mô ̣t thiết bi ̣ lắng trong tiếp theo;

 Phải axit hóa sơ bộ trước khi đưa vào hệ thống

III CÁC YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1 Nắm rõ quy trình và đă ̣c tính, thành phần nước thải của nhà máy

Quy trình sản xuất của xí nghiệp

Về lưu lượng nước thải cần thiết phải xác định tổng lượng nước thải/ng.đ, lưu lượng nước thải theo từng giờ trong ngày, sự biến thiên lưu lượng nước thải theo giờ, ca, mùa vụ sản xuất

Về thành phần nước thải: cần phải xác định các chỉ tiêu như BOD, COD, màu, SS, VSS, Total coliform, hàm lượng các hóa chất khác nếu có (theo đặc trưng của từng loại hình sản xuất)

Từ những dự liê ̣u thu thâ ̣p ở trên , chúng ta sé có những phương án lựa chọn phương pháp cũng như công nghê ̣ xử lý nước thải một cách hợp lí (sinh ho ̣c hay hóa học) Để xử lý sinh ho ̣c được tỉ lê ̣ BOD/ COD > 0.5

2 Nhu cầu của chủ nhân hệ thống xử lý

Đây là một yếu tố quan trọng nhất là đối với các cộng đồng nhỏ chưa có kinh nghiệm về xây dựng và vận hành các hệ thống xử lý Nó liên hệ đến vấn đề vốn đầu tư, khả năng vận hành, nhân sự điều hành hệ thống, các thiết bị, kinh nghiệm và khả năng ảnh hưởng đến môi trường

Đối với tất cả các đề án, điều cần thiết nhất là kỹ sư thiết kế và chủ nhân phải hiểu rõ các mục tiêu, mục đích chung để thỏa mãn được nhu cầu của chủ nhân mà vẫn bảo đảm được yêu cầu cơ bản trong việc lựa chọn phương pháp xử lý (đạt tiêu chuẩn nước thải cho phép thải vào nguồn nước công cộng, có hiệu quả kinh tế, giảm nhẹ các ảnh hưởng xấu đến môi trường )

3 Tương thích với những thiết bị hay hệ thống sẵn có

Đối với việc nâng công suất, mở rộng một hệ thống xử lý sẵn có phải chú ý đến quy trình và thiết bị mới phải tương thích với những cái có sẵn để có thể tận dụng được nguồn nhân lực, vật lực sẵn có, tránh lãng phí

4 Tính mềm dẻo củ a công trình

Có khả năng nâng công suất khi nhà máy có yêu cầu tăng sản lượng

5 Yêu cầu của các cơ quan quản lý môi trường

Tùy theo yêu cầu của nhà máy cũng như của cơ quan môi trường mà nước thải sau khi xử lý phải đạt yêu cầu theo bảng dưới đây

6 Yêu cầu về vật tƣ, thiết bị

Các thiết bị sử dụng phải là các loại có sẵn và dễ tìm trên thị trường để bảo đảm nhu cầu về phụ tùng thay thế khi có sự cố, không làm gián đoạn việc vận hành hệ thống xử lý và tiến độ xây dựng Phải dự trù về khả năng cung cấp các loại vật tư sử dụng cho hệ thống kể cả điện năng trong tương lai để hệ thống không bị gián đoạn do vấn đề khan hiếm các loại vật tư này

IV CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN KHI THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

1 Thờ i gian lưu nước trong các thiết bi ̣ của hê ̣ thống

Thờ i gian lưu nước trong thiết bi ̣ của hê ̣ thống xử lý chính là thời gian cần thiết để các phản ứng sinh hóa xảy ra nhờ vi sinh vâ ̣t

Thờ i gian lưu nước trong bể tính theo công thức :

𝜃𝑐: thờ i gian lưu bùn trong bể, ngày 𝜃: Thời gian lưu nước trong bể, ngày X: Nồng độ bùn hoa ̣t tính trong bể, mg/l Y : Hệ số tăng sinh khối, mgVSS/ mgBOD kd: Hệ số phân hủy nô ̣i bào, ngày-1

So: Nồng độ BOD đầu vào, mg/l S: Nồng độ BOD đầu ra, mg/l

Mỗi thiết bị xử lý có thời gian lưu nước khác nhau tùy vào quá trình xảy ra trong các thiết bi ̣ đó, ví dụ: thời gian lưu nước trong bể ky ̣ khí thường là 4 – 12 giờ, thời gian lưu nước trong bể hiếu khí (aeroten) là 4 – 10 giờ…

Nếu thờ i gian lưu nước quá ngắn sẽ không đủ thời gian để vi sinh vâ ̣t oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải do đó hiệu quả xử lý kém Nếu thờ i gian lưu nước quá dài mă ̣c dù hiê ̣u quả xử lý cao nhưng cần mô ̣t thể tích lớn để chứa nước thải do đó tốn kém mặt bằng diện tích

2 Thờ i gian lưu bùn trong các thiết bi ̣ của hê ̣ thống

Thờ i gian lưu bùn chính là thời gian cần thiết để đổi mới hoàn toàn lượng bùn hoạt tính trong các bể bùn hoạt tính

Thờ i gian lưu bùn đươ ̣c tính theo công thức:

1𝜃𝑐𝑀 = Y

𝐾 ∗ 𝑆0

𝐾𝑠+ 𝑆0 - kd , ngay-1 [ 1 – 393 ]

Trong đó :

𝜃𝑐𝑀: Thờ i gian lưu bùn tối thiểu, ngày 𝐾: Hằng số thực nghiê ̣m, ngày-1

Ks: Hằng số bán tốc đô ̣,mgBOD/l So: Nồng độ BOD đầu vào, mg/l kd: Hệ số phân hủy nô ̣i bào, ngày-1

Nếu thời gian lưu bùn quá dài thì hiê ̣u quả xử lý kém bởi lúc đó vi sinh vâ ̣t đã già và hoạt lực oxy hóa của chúng đã giảm Nếu thờ i gian lưu bùn quá ngắn thì lươ ̣ng bùn lấy ra nhiều tốn công và chi phí cao

3 Nồng độ bùn hoa ̣t tính

Nồng độ bùn hoa ̣t tính quá cao sẽ gây khó khăn cho quá trình lắng và tiêu tốn năng lươ ̣ng kh uấy trộn để giữ bùn lơ lửng với nồng độ đều khắp trong bể Nồng đô ̣ bùn hoạt tính thấp không đủ để oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải

Vì vậy, việc lựa cho ̣n nồng đô ̣ bùn hoa ̣t tính có ý nghĩa rất quan tro ̣ng bởi nó ảnh hưởng trực tiếp tới hệ thống xử lý

Nồng độ bùn hoa ̣t tính trong bể aer oten giới ha ̣n ở mức 500 – 5000 mg/l Viê ̣c lựa cho ̣n nồng đô ̣ bùn còn phu ̣ thuô ̣c vào nồng đô ̣ chất nền có trong nước thải Nồng độ bùn hoa ̣t tính trong bể kỵ khí giới hạn ở mức 500 – 5000 mg/l

4 Tải trọng thể tích của bể

Tải trọng thể tích của bể chính là khả năng khử các hợp chất hữu cơ có trong nước thải trên mô ̣t đơn vi ̣ thể tích

Tải trọng thể tích được tính theo công thức: L = 𝑆𝑜∗𝑄

𝑉 , kgBOD/m3ngày

5 Tỷ lệ tuần hoàn bùn

Tuần hoàn bùn là để duy trì nồng đô ̣ bùn hoa ̣t tính trong bể Aeroten đáp ứng yêu cầu của xử lý

Lưu lượng tuần hoàn bùn xác đi ̣nh theo phương trình cân bằng khối lượng bùn hoạt tính đi vào và đi ra khỏi bể

QvXo + QtXt = ( Qv + Qt ) X

Trong thực tế nồng đô ̣ bùn hoa ̣t tính trong nước thải đi vào bể X o là không đáng kể, ta có:

α = QvQt = 𝑋𝑡−𝑋𝑋 [ 2 – 93 ] Trong đó:

α: Tỷ lệ tuần hoàn bùn

Qv: Lưu lượng nước thải đi vào bể, m3

/h Qt: Lưu lượng bùn tuần hoàn la ̣i, m3

/h

X: Nồng độ bùn hoa ̣t tính duy trì trong bể, mg/l

Xt: Nồng độ bùn hoa ̣t tính trong hỗn hợp tuần hoàn, mg/l

Nếu tỷ lê ̣ tuần hoàn bùn quá thấp thì sẽ không đủ nồng đô ̣ bùn hoa ̣t tính tr ong bể dẫn đến hiê ̣u quả xử lý kém Nếu tỷ lê ̣ tuần hoàn cao sẽ dẫn đến diê ̣n tích bể lớn , tốn kém cơ sở mă ̣t bằng Do đó cần tối ưu tỷ lê ̣ tuần hoàn bùn và tỷ lê ̣ đó được tính theo công thức ở trên

6 Tỷ lệ chất dinh dưỡng và vi sinh vâ ̣t (F/M)

Tỷ lệ biểu thị mối quan hệ của tải trọng và trạng thái trao đổi chất vi sinh vật Được điều chỉnh bằng tỷ lệ bùn hoạt tính lấy ra

𝑀 = 𝜃∗𝑋𝑆𝑜 , mgBOD/ngày/mgMLVSS [ 2 – 66 ] Trong đó:

X: Hàm lượng bùn hoạt tính có trong bể, mg/l 𝑆𝑜: Hàm lượng chất hữu cơ đầu vào, mg/l θ: thờ i gian lưu nước trong bể, ngày

Tỷ lệ F/ M < 1, thông thườ ng 0.2 – 0.6 mgBOD5/ngày/mgMLSS

7 Chỉ số SVI

Chỉ số SVI là số ml nước thải đang xử lý lắng được 1 gram bù n trong 30 phút Chỉ số này đánh giá khả năng lắng của bùn

SVI = 𝑉∗1000

𝑀𝐿𝑉𝑆𝑆 , ml/g [ 2 – 95 ]

Trong đó:

SVI: Chỉ số thể tích bùn, ml/g

V: Thể tích chất chất rắn lắng sau 30 phút, ml

MLVSS: Hàm lượng chất rắn huyền phù trong bể aeroten, mg/l 1000: Hệ số quy đổi mg ra g

Giá trị điển hình ra của SVI đối với hệ thống bùn hoạt tính làm việc với nồng đô ̣ MLSS từ 2000 đến 3500 mg, thường nằm trong khoảng 80 – 150 ml/g Nếu SVI < 50 ml/g thì bùn đă ̣c lắng nhanh, hoạt lực oxy hóa BOD của bùn loại bùn này cao SVI > 200 ml/g thì bùn có cấu trúc da ̣ng sơ ̣i, khó lắng

8 Lượng bùn hoa ̣t tính sinh ra

Y: Hệ số tăng sinh khối, mgVSS/mgBOD H: Hiệu suất xử lý, %

kd: Hệ số phân hủy nô ̣i bào, ngay-1

𝜃𝑐 : Thờ i gian lưu bùn, ngày 𝑆𝑜: Nồng độ BOD đầu vào, mg/l

Nếu lượng bùn hoa ̣t tính sinh ra nhiều thì hiê ̣u quả xử lý không cao bởi chúng ta còn phải xử lý lượng bùn dư sinh ra Nếu lượng bùn hoa ̣t tính sinh ra quá ít thì thời gian lưu bùn dài cũng ảnh hưởng đến khả năng xử lý nước thải

9 Các yếu tố ảnh hưởng đến thông số khi hệ thống làm việc

 Nhiê ̣t đô ̣

Nhiệt đô ̣ ảnh hưởng rất lớn đến tốc đô ̣ phản ứng sinh hóa trong quá trình xử lý nước thải, không những vâ ̣y nhiê ̣t đô ̣ còn tác đô ̣ng đến khả năng hấp thu ̣ oxy vào nước thải và quá trình lắng các bông că ̣n vi sinh vâ ̣t ở bể lắng thứ cấp

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng s inh hóa trong quá trình xử lý nước thải được biểu diễn bằng công thức:

T: Nhiệt đô ̣ nước thải đo bằng 0

C

 Chất khƣ̉ trùng

Trong công nghệ sản xuất bia , các chất khử trùng dùng để vô trùng các dụng cụ, thiết bi ̣ nhằm đảm bảo vê ̣ sinh Những chất khử trùng này có ảnh hưởng không tốt đến hoa ̣t đô ̣ng của vi sinh vâ ̣t do đó ảnh hưởng đến hiê ̣u suất xử lý Nồng đô ̣ các chất này cao làm cho các vi sinh vật trong hệ thống xử lý nước thải bị ức chế hoàn toàn, thối rữa ta ̣o thành da ̣ng keo trong nước làm cho COD và SS tăng Vì vậy trước khi xử lý sinh ho ̣c phải loa ̣i bỏ các chất khử trùng này ra khỏi nước thải

 Nồng đô ̣ chất hƣ̃u cơ

Nếu nồng độ quá cao sẽ ảnh hưởng quá trình thông khí trong bể hiếu khí , làm kiệt oxy dẫn đến ảnh hưởng quá trình trao đổi chất của vi sinh vật , hiê ̣u quả xử lý kém

 Nồng đô ̣ các ion kim loại

Nồng độ các ion kim loa ̣i làm mất cân bằng trong quá trình trao đổi chất của vi sinh vâ ̣t Vì vậy khi vận hành hệ thống phải kiểm tra nồng độ cá ion kim loại có trong nước thải, nếu chúng quá cao thì phải xử lý trước khi đưa vào quá trình xử lý sinh ho ̣c Giới ha ̣n nồng đô ̣ cho phép của mô ̣t số kim loa ̣i là : Cr < 690 mg/l, Cu < 500 mg/l, Zn < 690 mg/l, Ni < 73 mg/l

V MỘT SỐ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA 1 Hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Kim Bài

Hình 9 Sơ đồ hê ̣ thống xử lý nước thải nhà máy bia Kim Bài Đặc tính nước thải của nhà máy:

2 Hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Will Brau GmbH ( CHLB ĐỨC )

Hình 10 Sơ đồ hê ̣ thống xử lý nước thải nhà máy bia Will Brau GmbH Đặc tính nước thải của nhà máy:

BOD5 : 1100 – 1500 mg/l COD : 1800 – 3000 mg/l Ntổng số : 30 – 100 mg/l Ptổng số : 10 – 30 mg/l

Trong hệ thống trên , bể aeroten sử d ụng là bể aeroten cao tải (vì hàm lượng BOD5 > 1000 mg/l), do đó tiết kiê ̣m đươ ̣c diê ̣n tích mă ̣t bằng và không cần xây dựng bể ky ̣ khí nhưng năng lượng sục khí lớn Do đă ̣c tính của nước thải bia giàu chất dinh dưỡng , hàm lượng chất hữu cơ cao ở trạng thái hòa tan và lơ lửng, chủ yếu là hydratcacbon, protein, các acid hữu cơ nên không cần bể loại dầu như ở hê ̣ thống của nhà máy

Do trên sơ đồ làm viê ̣c không có bể điều hòa nên hê ̣ thống xử lý có thể gă ̣p quá tải nếu lượng nước thải dao động lớn

3 Hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Sài Gòn – Hà Nội

Hình 11 Sơ đồ hê ̣ thống xử lý nước thải nhà máy bia Sài Gòn – Hà Nội

Đặc tính nước thải của nhà máy: