Xử lý chất, thành phần hữu cơ trong nước

Xử lý chất, thành phần hữu cơ trong nước

XỬ LÝ chất/thành phần hữu cơ

trong nước

Xử lý sinh học

– Để ổn định hàm lượng hữu cơ

– Loại bỏ các chất dinh dưỡng như N và P

Các quá trình xử lý sinh học hiếu khí

Loại sinh

trưởng

Tên thông thường Công dụng

Sinh trưởng lơ

lửng Bùn hoạt tính (AS)Hồ sục khí Loại BOD (nitrat hóa)Loại BOD (nitrat hóa)

Sinh trưởng

gắn kết Lọc nhỏ giọtLọc thô (lọc nhỏ giọt với Loại BOD nitrat hóa

tốc độ thủy lực lớn) Loại BODLọc tiếp xúc sinh học Loại BOD (nitriat hóa)

Packed-bed reactorsLọc đáy khối ống

Loại BOD (nitrat hóa)

Kết hợp sinh

trưởng lơ lửng

và gắn kết

Quá trình lọc sinh học hoạt hoát

Các quá trình sinh học yếm khí

Loại sinh

trưởng Tên thông thường Công dụng

Sinh trưởng lơ

lửng Quá trình yếm khí tiếp xúc Loại BOD

Dòng ngược qua lớp bùn kị khí (UASB) Loại BOD

Sinh trưởng

gắn kết Lọc yếm khí Loại BOD, ổn định chất thải (phản nitrat hóa)

Lọc đáy mở rộng Loại bỏ BOD, ổn định chất

thải

Nước thải

Lưới lọc

Lắng

Phân hủy thiếu khí

Bùn hoạt tính

Lọc nhỏ giọt

Ôxi hóa

Dòng ra đã xử lý

Nước thải thô

Xử lý

sơ bộ

Xử lý thứ cấp

Vai trò của vi sinh vật

Loại bỏ BOD được thực hiện bởi vi sinh vật:

Các loại quá trinh sinh học

Quá trình sinh trưởng lơ lửng:

Vi sinh vật được duy trì trong chất lỏng vẩn bằng cách đảo trộn

Các quá trình sinh trưởng gắn kết:

Vi sinh vật gắn kết vào vật liệu trơ (đá, sỏi, xỉ, cát, nhựa v.v.)

Chất hữu cơ và dinh dưỡng được loại bỏ khi chảy

qua lớp màng sinh học gắn kết

Quá trình sinh trưởng lơ lửng

Bùn hoạt tính (phổ biến nhất)

Bể sục khí

Phân hủy hiếu khí (yếm khí)

Quá trình xử lý bùn hoạt tính

• Các vi khuẩn lơ lửng trong bể sục khí do đảo

• Bùn hoạt tính khí là một quá trình hiếu khí trong đó vi khuẩn sử dụng chất hữu

cơ, N và oxi từ nước thải để phát triển tế bào mới

• Tạo ra chất rắn lắng đọng và có thể bị loại bỏ nhờ trọng lực

Các thành phần cơ bản của quá trình xử lý bùn hoạt tính:

 Bể phản ứng là nơi lưu trữ vi sinh vật trong huyền phù và được sục khí.

 Bể lắng để tách chất rắn và lỏng

 Hệ thống tuần hoàn để đưa chất rắn từ bể lắng trở lại bể phản ứng

Quá trình xử lý bùn hoạt tính

• Bể sục khí bao gồm hỗn hợp nước thải và vi sinh vật Chất

lỏng này được đảo trộn bằng thiết bị sục khí (đồng thời cung cấp oxy)

• Một phần của bùn sinh học được tách từ đầu ra thứ cấp

bằng phương pháp lắng được tuần hoàn trở lại bể sục khí

• Các loại của hệ AS: thông thường, đảo trộn hoàn toàn, bể

phản ứng mẻ kế tiếp, sục khí mở rộng, bể sâu, hầm sâu

• Chi phí vận hành cao (lao

động kỹ thuật cao, điện năng, v.v.)

• Tạo ra chất rắn đòi hỏi phải

xử lý bùn

• Các quá trình thay thế rất

nhạy cảm với sốc tải lượng, kim loại nặng và các chất độc khác

• Đòi hỏi cung cấp khí liên

tục

Vi sinh vật trong bể hiếu khí

• Nước thải đầu vào

được cung cấp từ đáy

của bể UASB và ngược

Qui trình thí nghiệm

• Thí nghiệm thực hiện trên hệ UASB

• Ao hồ hiếu khí là một quá trình hiếu khí rất giống như bùn hoạt tính.

• Sục khí cơ khí thường được sử dụng để thổi khí

vào nước thải hoặc tạo ra khuấy đảo mạnh nước thải và khí để vận chuyển oxy vào trong nước

thải

• như trong pp bùn hoạt tính khí, vi khuẩn sinh

trưởng ở trạng thái lơ lửng trong nước.

Hồ hiếu khí

Ao hồ ổn định

Đặc điểm:

• Công nghệ đơn giản để xử lý nước thải

• Bể rộng và nông để xử lý nước thải bằng các quá trình tự nhiên

• Tốc độ oxi hóa chậm hơn so với các hệ thống kỹ thuật

Ao hồ ổn định

Phân hạng:

• Hồ yếm khí: loại BOD bằng cách lắng, bùn được phân

hủy ở lớp đáy, với tải trọng thực : 3,000kg/ha.day

• Hồ tùy nghi: vi khuẩn phân hủy chất thải, sử dụng O2

và tạo ra CO2 tảo sử dụng CO2 và tạo ra O2

tải trọng thực: 100-400kg/ha.day

• Hồ trưởng thành/tăng cường: khử trùng

- Thủy phân: các chất hữu cơ phức tạp phân hủy thành các hợp chất đơn giản bởi nhiều loại vi

Sơ đồ của đơn vị xử lý bùn hoạt tính

• Sinh khối tạo thành

• Trong đó k d thể hiện tốc độ phân hủy nội bào (d -1 ) (vd Tốc độ chết của vi sinh vật).

• Thay hằng số tốc độ sinh trưởng vào:

• Tận dụng cơ chất:

trong đó Y hệ số sản lượng (mg sinh khối/mg cơ chất tiêu thụ)

• Khoảng của Y:

– Hiếu khí: 0.4-0.8 mg/g

• Tỉ lệ cơ chất/vi sinh vật (F/M)

– Biểu hiện khối lượng cơ chất hàng ngày được cung cấp cho sinh khối, X, trong dung dịch lơ lửng, MLSS

– Đơn vị là Kg BOD5/Kg MLSS/day

Phương trình thiết kế của xử lý bùn

Cân bằng khối lượng cơ chất

Cơ chất đầu vào + cơ chất tiêu thụ = cơ chất đầu ra +

Phương trình tổng thể

– Kết hợp phương trình cân bằng khối lượng cho cơ chất và sinh khối :

Thời gian lưu của tế bào:

Thời gian lưu thủy lực, θ = V/Qo

Thay thế và chuyển vị:

tính toán tỉ lệ F/M:

Quá trình sinh trưởng gắn kết

Lọc nhỏ giọt

Lọc tiếp xúc quay

Lọc khối ống (quá trình hiếu khí), lọc yếm khí đáy khối và lỏng

• Là một quá trình màng cố định

• Gồm một bể có môi trường có tỉ lệ diện tích

trên thể tích lớn

• Nước thải được dội từ trên xuống và thấm

qua (nhỏ giọt) môi trường xuống dưới

• Vi khuẩn phát triển trên môi trường tận

dụng chất hữu cơ và nito từ nước thải

Lọc nhỏ giọt

Lọc nhỏ giọt

• Lọc nhỏ giọt hay lọc sinh học gồm một lớp đáy bằng vật liệu thấm có thể là đá hoạc nhựa

• Vi sinh vật phát triển gắn kết trên vật liệu tạo lớp

màng sinh học hay màng cố định Chất hữu cơ trong nước thải khuyeechs tán vào trong lớp màng và được phân hủy Dần dần một phần của màng bị tróc ra.

• Chịu được sốc tải

lượng tốt hơn các quá

Vật liệu lọc - Vật liệu mang

Recirculating Aquaculture Systems Short Course

Structured Packing

It is important to consider:

• Large void spaces

• Non Non -plugging

• Easy to maintain

ACCUPAC

NORPAC Recirculating Aquaculture Systems Short Course

Sơ đồ của lọc nhỏ giọt

Thể tích bề mặt của màng lọc

sinh học

Thể tích riêng bề mặt điển hình cho

nhiều loại màng lọc sinh hcj khác

Lọc tiếp xúc quay (RBC)

tương tự như quá trình lọc nhỏ giọt ngoại trừ việc vật liệu lọc được đỡ bằng trục ngang theo mặt bể nước thải

 Vật liệu có vi khuẩn sống ở trên được quay

liên tục do đó nó được tiếp xúc lần lượt với nước thải và với khí

Sơ đồ của lọc tiếp xúc quay

Lọc tiếp xúc quay

• Bao gồm chuỗi các đĩa tròn làm bằng polystyrene

hoặc polyvinyl chloride ngập ở trong nước thải và được quay một cách chậm chạp ở trong nước thải

• Đĩa quay giúp cho vi sinh vật tiếp xúc lần lượt với chất hữu cơ và không khí nên hấp phụ được oxy trong

không khí

• Lượng chất rắn dư được loại bỏ bởi lực xén gây ra bởi

cơ chế chuyển động quay

• Có cấu trúc trục và

đơn vị chuyển động

cơ khí nên phải bảo dưỡng thường xuyên

Quá trình tiếp xúc yếm khí

• Nước thải chưa xử lý được trộn với bùn tuần hoàn và phân hủy trong một bể phản ứng kín

• Hỗn hợp này được tách ở trong bể lọc gạn

• Nước trong được gạn ra thành dòng ra, và bùn lắng được tuần hoàn

Ưu/nhược điểm

Ưu điểm

• Thu hồi khí metan

• Đòi hỏi diện tích

Dòng ngược qua lớp bùn yếm khí

• Nước thải chảy lên

trên qua lớp bùn tạo

Ưu/Nhược điểm

Ưu điểm

• Đòi hỏi ít năng lượng

• Đòi hỏi ít diện tích

• Tạo ra ít bùn

• Không đắt bằng các

quá trình yếm khí

khác

• Hiệu quả loại bỏ chất

hữu cơ cao

Nhược điểm

• Giai đoạn khởi động dài

• Đòi hỏi lượng hạt sinh

học đủ để làm tăng tốc quá trình khởi động

• Rửa trôi lượng bùn lớn

trong pha ban đầu của quá trình

• Tạo ra khí ít hơn so với

các quá trình yếm khí khác

Các quá trình thiếu khí và kết hợp

Loại Loại sinh

trưởng Tên thông thường Công dụng

Thiếu khí Sinh

trưởng lơ lửng

Phản nitrat hóa sinh trưởng lơ lửng Phản nitrat hóa

Sinh trưởng gắn kết

Phản nitrat hóa màng cố định Phản nitrat hóa

Quá trình một hoặc nhiều giai đoạn, các quá trình

sở hữu khác nhau

Loại bỏ BOD, nitrat hóa, phản nitrat hóa, loại bỏ photpho

Sinh trưởng gắn kết

Quá trình một hoặc nhiều giai đoạn Loại bỏ BOD, nitrat hóa, phản nitrat hóa, loại bỏ photpho

Xử lý dòng thải thứ cấp

và nitrat hóa theo thời vụ

Hồ tủy nghi Xử lý bằng vi khuẩn hiếu, kị khí và tùy

nghi; hồ có ba tầng nước: tầng mặt, tầng đáy, và tầng trung gian nửa hiếu khí nửa yếm khí

Loại BOD

Hồ yếm khí Xử lý với vi khuẩn kị khí; độ sâu lên

đến 9,1 m để đảm bảo điều kiện kị khí Loại BOD (ổn định chất thải)

Các ví dụ ở khu vực Địa trung hải (1)

Tưới vườn cây ăn quả

Tây Ba

sục khí, lọc gạn lần cuối, xử lý nân cao

Tưới cây và cây bụi

Các ví dụ ở khu vực Địa trung hải (2)

đồng

Các ví dụ ở khu vực Địa trung hải (3)

Đất nước Tên nhà

máy

Công suất

m3/day

Công nghệ xử lý Biện pháp tái sử dụng

yếm khí, 4 hồ tùy nghi, 4 hồ trưởng thành/tăng cường

Tưới olưu, rừng, đồng cỏ và rau cho các thí nghiệm

(lọc cát), xử lý bậc ba

Tưới cỏ alfalfa, cà chua, zucchini, ngô và cỏ

Mương oxi hóa

 Là một quá trình hiếu khí tương tự như bùn

hoạt tính

 Về hình dạng vật lý thì mương oxi hóa có dạng

tròn và được trang bị thiết bị sục khí cơ học.

Hiệu quả của quá trình

hiếu khí và kị khí