xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí

điều kiện cung cấp oxy lien tục... chênh lệch bên trong và bên ngoài của tế bào... Lượng oxy sử dụng trong bể biophin và trong các công trình sinh học thường oxy hóa

Trang 3

Phần I: Mở đầu

Nước là tài sản chung của nhân loại,là một trong bốn nhân tố tạo nên môi trường, có vai trò quan trong việc đảm bảo sự sống của con người và sinh vật.Không có nước thì sự sống của muôn loài trên hành tinh không thể tồn tại được

Con người khai thác nước từ các nguồn tự nhiên và sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như phục vụ ăn uống sinh hoạt của chính con người,nước dùng cho các mục đích hoạt động nông nghiệp,cho sản xuất công nghiệp,cho các hoạt động giao thông và cho rất nhiều các hình thức dịch vụ,…Nước sử dụng cho các mục đích trên lại được thải lại vào chính nguồn nước nơi mà con người đã khai thác cho mục đích sử dụng của mình.Tất cả những hoạt động đó do thiếu quản lý hay hiểu biết đã dẫn đến tình trạng ô nhiễm nguồn nước và ở nhiều lúc,nhiều nơi đã trở nên trầm trọng

Nước có vai trò quan trọng đối với sự sống nhưng nước không phải là vô tận Khoảng 97% khối lượng nước trên bờ mặt trái đất là nước mặn,chỉ có một phần nhỏ là nước ngọt,con người có thể khai thác một lượng nhỏ nước ngọt để phục vụ cho nhu cầu của mình

Nguồn nước ngọt vốn đã rất hạn chế đối với nhu cầu ngày càng tăng của con người vậy mà tại nhiều khu vực cả nước mặt và nước ngầm đang bị ô nhiễm một cách nghiêm trọng như: nước thải không được xử lý từ các nhà máy,xí nghiệp,từ các loại dịch vụ và từ các khu vực đô thị đã thải vào các nguồn nước nhận

Ở Việt Nam bảo vệ tài nguyên nước bị cạn kiệt và tránh sự ô nhiễm gây ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng là vấn đề được xã hội quan tâm rất nhiều.Đã có nhiều chính sách được áp dụng nhằm bảo vệ nguồn nước,ngăn chặn các hành vi gây ô nhiễm nguồn nước.Nhiều công nghệ đã được nghiên cứu và áp dụng nhằm làm sạch lại nước thải sinh hoạt hay sản xuất để có thể tái sử dụng cho những mục đích khác nhau

Để góp phần nghiên cứu các giải pháp công nghệ nhằm làm sạch nước ô nhiễm và trên cơ sở đó có thể tái sử dụng nước,bảo vệ nguồn nước vì vậy chúng tôi đã lựa

chọn đề tài nghiên cứu các phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu

khí mà chủ yếu là bể lọc sinh học và bể sục khí.

Trang 4

Phần II.Nội dung

I.Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học:

Phương pháp xử lý sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có

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.Một cách tổng quát, phương pháp xử lý sinh học có thể chia làm 2 loại:

kiện không có oxy

điều kiện cung cấp oxy lien tục

1.Nguyên tắc :

Phương pháp xử lý sinh học được dụa trên cơ sở sử dụng các quá trình các quá trình hoạt động sống của vi sinh vật để phân hủy các chất ô nhiễm trong nước thải.Quá trình hoạt động sống của vi sinh vật trong tự nhiên chính là quá trình trao đổi chất để duy trì sự sống của vi sinh vật trong tự nhiên.Trong sự trao đổi chất này

vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ,một số khoáng chất trong nước hoặc trong một số trường hợp cùng với nguồn oxy trong không khí thải làm nguồn dinh dưỡng để chuyển hóa thành năng lượng và kết quả của phản ứng sinh hóa này là khí thải

sinh vật Quá trình này thực chất là quá trình oxy hóa sinh học.Đồng thời do lượng chất hữu cơ bị tiêu thụ cho quá trình trao đổi chất nên nồng độ chất hữu cơ sẽ giảm

đi và kết quả là nước thải sẽ được làm sạch hơn bởi các vi sinh vật

2.Điều kiện của nước thải có thể xử lý sinh học:

Để cho quá trình chuyển hóa vi sinh vật xẩy ra được thì vi sinh vật phải tồn tại được trong môi trường xử lý.Muốn vậy thì nước thải được xủ lý sinh học phải thỏa mãn các điều kiện sau:

của phenol và cyanua,các chất thuộc loại thuốc trừ sâu và diệt cỏ hoặc nước thải không được có hàm lượng axit hay kiềm quá cao.Không được chứa dầu mỡ

Trang 5

 Trong nước thải hàm lượng các chất hữu cơ dễ phân hủy 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.Nguyên lý của quá trình oxy hóa sinh học

Quá trình oxy hóa sinh hóa của các chất hữu cơ trong môi trường nước thải chính là quá trình phân hủy các chất hữu cơ của các vi sinh vật.Qúa trình này gồm 3 giai đoạn ,diễn ra với tốc độ khác nhau nhưng có quan hệ chặt chẽ với nhau

vật.Tốc độ của giai đoạn này do quy luật khuếch tán và trạng thái thủy động của môi trường quyết định

chênh lệch bên trong và bên ngoài của tế bào

năng lượng,tổng hợp tế bào mới và có thể tạo ra các chất mới

II.Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí:

o Bể aerotank

o Bể lọc sinh học.

1.Bể lọc sinh học:(biophin)

Bể Biophin là một công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo nhờ các vi sinh vật hiếu khí

a.Quá trình xử lý:

Quá trình xử lý diễn ra khi cho nước thải tưới lên bề mặt của bể và thấm qua lớp vật lieu lọc.Ở bề mặt của hạt vật liệu lọc và ở các khe hở giữa chúng các cặn bẩn được giư lại và tạo thành màng (gọi là màng vi sinh).Lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất bẩn hữu cơ thâm nhập vào bể cùng với nước thải khi ta tưới,hoặc qua khe hở thành bể,hoặc qua hệ thống tiêu nước từ đáy lên.Vi sinh hấp thụ

Trang 6

Bể lọc có thể có dạng hình hộp hay hình trụ trong đó có chứa vật liệu lọc dạng xốp tự nhiên hay nhân tạo và có kích thước hạt tahy đổi lọc 1,5-2cm.Nước thải được dẫn và phân phối đều trên bề mặt lớp vật liệu lọc và được lọc qua lớp vật liệu lọc và sau đó được dẫn ra ngoài hệ thống lọc.Trong quá trình tiếp xúc với nước thải sẽ hình thành dần dần trên bề mặt vật liệu một lớp hay màng vi sinh vật.Chính các quá trình này thực hiện các quá trình làm sạch các chất hữu cơ (BOD và COD) thông qua các quá trình trao đổi chất và phát triển sinh khối trên bề mặt hạt vật liệu lọc.Vi sinh hấp thụ chất hữu cơ và nhờ có oxy mà quá trình oxy hóa được thực hiện.Những màng vi sinh đã chết sẽ cùng với nước thải ra khỏi bể và được giữ lại ở bể lắng đợt II

b.Phân loại:

Vd:Biophin cao tải xử lý không hoàn toàn hoặc hoàn toàn,còn biophin nhỏ giọt dùng để xử lý hoàn toàn

không có điều kiện tăng chiều cao công tác của bể và khi cần nâng cao hiệu suất xử lý

1-2m

Trang 7

o Biophin cao tải có kích thước vật liệu lọc 60-80mm và chiều cao công tác 2-4m

chiều cao công tác 8-16m

có thể là sành,chất dẻo hay kim loại.Tùy thuộc vào loại vật liệu mà khối

việc 1-6 m

hay các bản phẳng.Các khối đặc có thể làm bằng chất dẻo và cũng có thể là

cao làm việc 2-6m

tổng hợp được cố định trên khung hay lưới dạng cuộn.Khối lượng

c.Ưu điểm của phương pháp lọc sinh học:

d.Phương pháp lọc sinh học sẽ phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố:

 Các điều kiện vật lý để thực hiện quá trình như nhiệt độ,tính chất vật lý của thiết bị,tải trọng thủy lực…

Sau đây là một vài dạng biophin cơ bản thường gặp trong thực tế

Biophin nhỏ giọt dùng để xử lý sinh hóa nước thải hoàn toàn với hàm lượng BOD của nước sau khi xử lý đạt 15mg/l

Trang 8

Bể biophin xây dựng dưới dạng hình tròn hay hình chữ nhật có tường đặc và đáy kép.Đáy trên là tấm đan đỡ lớp vật liệu lọc,đáy dưới liền khối không thấm

nước.Chiều cao giữa hai lớp đáy lấy khoảng 0,4-0,6 m,độ dốc hướng về máng thu I>=0,01.Độ dốc theo chiều dọc máng thu lấy theo kết cấu,nhưng không được nhỏ hơn 0,005.Tường bể làm cao hơn lớp vật liệu lọc 0,5m

Đặc điểm riêng của bể biophin nhỏ giọt là kích thước ,của hạt vật liệu lọc không

cao,có thể đạt đến 90% (theo BOD) hay cao hơn nữa

Bể biophin cao tải khác với bể biophin nhỏ giọt ở chỗ bể biophin cao tải có chiều cao công tác và tải trọng nước tưới cao hơn

VLL có kích thước 40-60mm,vì vậy giữa các hạt có khe hở lớn.Nếu bể biophin nhỏ giọt thoáng gió bằng tự nhiên thì ở bể biophin caoo tải lại là nhân tạo.Như vậy việc trao đổi không khí xảy ra ở thân bể cũng với cường độ cao hơn

Nhờ có tốc độ lọc lớn và sự trao đổi không khí nhanh mà quá trinh oxy hóa các chất hữu cơ xảy ra với tốc độ cao.Bể biophin cao tải có thể dùng để xử lý nước thải bằng sinh học hoàn toàn hoặc không hoàn toàn

Để các màng vi sinh tích đọng lại không làm tắc kín các khe hở giữa các hạt vật liệu lọc thì phải thường xuyên thau rửa bể

Tùy theo yêu cầu xử lý mà bể biophin cao tải có thể thiết kế theo sơ đồ một bậc hay hai bậc.Bể biophin một bậc thường dùng để xử lý sinh học nước thải không hoàn toàn.Bể biophin cao tải hai bậc áp dụng trong những trường hợp khi mức độ yêu cầu xử lý đòi hỏi cao mà bể biophin một bậc không thực hiện được.Trong đó bậc một sẽ giữ và oxy hóa những chất hữu cơ dễ oxy hóa,còn ở bậc hai oxy hóa những chất bẩn còn lại để đạt hiệu quả như yêu cầu

Trang 9

Chiều cao cấp phối vật liệu trong bể biophin cao tải thường lấy bằng 2-4m.Có thể

e.Cách tính toán bể biophin:

Tính toán bể biophin bao gồm việc xác định khối lượng cần thiết của VLL,kích thước các bộ phận thiết bị phân phối,thu và đãn nước ra khỏi bể

Tinh toán bể biophin nhỏ giọt:

Tính toán bể biophin nhỏ giọt thường dựa vào công suất oxi hóa, tức là lượng oxi

khí, vào mức độ nhiễm bẩn, vật liệu lọc, phương pháp làm thoáng…Khi tính toán căn cứ vào nhiệt độ trung bình năm của không khí mà lấy công suất oxi hóa như sau:

Nhiệt độ trung bình công suất oxi hóa (CO)

năm của không khí (gr/m3.ngày đêm)

theo công thức:

Trong đó:

Trang 10

Tải trọng cho phép q0 lấy phụ thuộc vào hàm lượng BOD

Nhiệt độ trung bình

năm của không khí

(0C)

công suất oxi

q0, m3/(m3.ngày đêm)

(mg/l)

6o – 100C

>= 100C

250 350

1,25 1,5

0,83 1,0

Thể tích yêu cầu của lớp vật liệu lọc:

Diện tích bề mặt của bể biophin:

H : chiều cao làm việc của bể, lấy đến 2m

Số lượng bể biophin nhỏ giọt lấy trong khoảng 2 – 8 cái

Bể biophin nhỏ giọt có thể tính toán theo phương pháp của bộ môn Thoát nước trường ĐHXD Moscow

Tuần tự tính toán như sau:

Xác định hệ số k:

La : BOD20 lúc ban đầu của nước thải, L a <= 200 mg/l

Lt : BOD20 của nước thải đã qua xử lí sinh học, (mg/l)

Căn cứ theo nhiệt độ trung bình về mùa đông của nước thải T và giá trị k đã tính, xác định chiều cao của bể H và tải trọng thủy lực q

Trang 11

(m3/m2.ng) 80C 100C 120C 140C 1

1.5

2

2.5

3

8/11.6(*) 5.9/10.2 4.9/8.2 4.3/6.9 3.8/6.0

9.8/12.6 7.0/10.9 5.7/10.0 4.9/8.3 4.4/7.1

10.7/13.8 8.2/11.7 6.6/10.7 5.6/10.1 5.0/8.6

11.4/15.1 10.0/12.8 8.0/11.5 6.7/10.7 5.9/10.2 Ghi chú: (*) trước gạch chéo là giá trị k đối với bể có chiều cao H = 1.5m, còn sau gạch

chéo là giá trị k đối với bể có chiều cao H = 2.0

Nếu giá trị k tính được vượt quá giá trị k lấy theo bảng trên thì phải thiết kế hệ

thống tuần hoàn nước tính toán hệ thống tuần hoàn tiến hành theo phương pháp

tính toán bể biophin cao tải

L hh = k.Lt

Trong đó hệ số k lấy như sau:

Nhiệt độ trung bình về mùa

Giá trị k khi chiều cao làm việc của bể

8 - 100C

>= 140C

2.5 3.3 4.4

3.3 4.4 5.7

4.4 5.7 7.5

5.7 7.5 9.6

7.5 9.6 12

Trang 12

Ở đây, n = qhh/Q : tỉ số giữa lưu lượng nước tuần hoàn dùng để pha loãng với lưu lượng nước thải

Tổng diện tích của bể biophin sẽ là:

Trong đó:

khi nhiệt độ t > 60C

Thể tích tổng cộng của vật liệu lọc:

W = F.H

H : chiều cao làm việc của bể, m

ngày, có thể xác định theo công thức:

q nhỏ hơn 10 thì cần tăng tỷ lệ tuần hoàn và giảm chiều cao của bể.Chiều cao của bể biophin tùy thuộc vào điều kiện địa hình và mức độ cần thiết xử lý nước thải,cụ thể lấy như sau:

Lt=20 - H=<3,0m

Lt=15 - H<=4m

Trang 13

Phương pháp này có nhược điểm là vì chiều cao của bể lựa chọn chênh lệch nhau 0,5m (lấy rừ 2-4m) cho nên không thể đánh giá kỹ càng chế độ công tác của bể biophin và không thể tính toán với mức độ xử lý bất kỳ

 Việc thoáng gió và cấu tạo bể biophin:

Để bể biophin àm việc được bình thường cần phải đảm bảo thoáng gió trong toàn bộ lớp vật liệu lọc.Bên cạnh đó thoáng gió còn có tác dụng loại khỏi bể biophin

Không khí chuyển động ở trong bể là nhờ có sự chênh lệch nhiệt độ ở trong và ngoài bể.Nếu nhiệt độ của nước thải lớn hơn nhiệt độ của không khí thì không khí sẽ thoát từ dưới đáy bể lên lớp vật liệu lọc dii lên.Ngược lại,thì không khí sẽ thâm nhập qua bề mặt lớp vật liệu lọc theo nước thải xuống đáy bể

Cường độ thoáng gió phụ thuộc vào chiều cao và cỡ hạt của VLL

Là dùng máy quạt gió thổi vào khoảng trống ở đáy bể,từ đó không khí theo than bể đi lên

Lượng oxy sử dụng trong bể biophin và trong các công trình sinh học thường

oxy hóa không thực hiện được

Bao gồm các bộ phận:tường bể,dàn đỡ vật liệu lọc,hệ thống thu nước đáy bể,hệ thống phân phối và tưới nước lên bể và VLL

Bể có dạng hình vuông,tròn hay hình chữ nhật phụ thuộc vào điều kiện phân phối nước,kết cấu bể

bằng những tấm đan bê tong cốt thép có đục lỗ

Trang 14

 Đáy bể và hệ thống thu nước:Phải có cấu tạo không thấm nước ,có độ đốc 0,02 nghiêng về máng máy thu nước.máng thu đặt cái này cách cái nọ 2,5-4m

Bể biophin có cấu tạo đơn giản,quản lý cũng thuận tiện,thích hợp với những nơi có nhiệt độ không khí cao,trình độ công nghiệp chưa phát triển

Dùng tốn vật liệu lọc,do đó giá thành xây dựng và quản lý vẫn đắt

Đối với những nước có khí hậu nóng ẩm,về mùa hè có nhiều loại ấu trùng nhỏ có thể xâm nhập vào phá hoại trong các bể biophin nhỏ giọt,ruồi muỗi sinh sôi gây ảnh hưởng xấu đến công trình và môi trường xung quanh

2.Bể sục khí:(aeroten)

a.Nguyên lý làm việc:

Bể oeroten là công trình làm bằng bê tong,bê tong cốt thép,…với mặt bằng thông dụng là hình chữ nhật.Hỗn hợp bùn và nước thải cho chảy qua suốt chiều dài của bể

Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh có khả năng oxy hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ chứa trong nước thải

Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và để đảm bảo oxy dùng cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ thì phải luôn luôn đảm bảo việc thoáng gio.Số lượng bùn tùân hoàn và số lượng không khí cần cấp phụ thuộc vào độ ẩm và mức độ yêu cầu xử lý nước thải

Thời gian nước lưu trong bể không lâu quá 12h (thường là 4-8h)

Nước thải với bùn hoạt tính tuần hoàn sau khi qua bể aeroten cho qua bể lắng đợt

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	53,75 KB