Phục hồi sinh học pha bùn

Phục hồi sinh học pha bùn Phục hồi sinh học pha bùn Bởi: Ngô Tự Thành Mở đầu Nếu làm đất ủ đống phương pháp xử lý đất ô nhiễm trạng thái rắn (pha rắn) phục hồi sinh học pha bùn (xử lýpha bùn) phương pháp dùng để xử lý đất ô nhiễm sau chuyển sang dạng bùn Đất ô nhiễm thường đào bới đưa vào nồi phản ứng dành cho pha bùn Trong số trừơng hợp, loại bùn phát sinh từ tồn trữ lâu vật liệu bị ô nhiễm xử lý chỗ điều kiện pha bùn Những tên gọi khác xử lý pha bùn là: xử lý hệ thống nồi phản ứng sinh học (bioreactor system), xử lý bùn sinh học (bioslurry treatment), xử lý nồi tiếp xúc pha lỏng-pha rắn(liquid-solid contactor) Đặc điểm bật xử lý pha bùn huyền phù hoá đất ô nhiễm (hoặc bùn ô nhiễm) môi trường lỏng; nghĩa trình xử lý diễn điều kiện bão hoà Bùn tạo thành cách bổ sung nước nước thải vào đất ô nhiễm để đạt mật độ bùn mong muốn Mật độ cần đạt phụ thuộc vào lượng đất (hoặc bùn) cần xử lý nồng độ chất gây ô nhiễm Mật độ bùn cao lượng tiêu thụ cho việc khuấy trộn tốn Khi cần xử lý lượng lớn nguyên liệu nên xử lý mật độ bùn loãng Tương tự, nồng độ chất gây ô nhiễm lớn cần tốc độ tiếp xúc với oxy lớn, cần phải pha loãng Trong hầu hết trình xử lý pha bùn, nồi phản ứng dành cho pha bùn khuấy trộn kỹ để trì chất rắn dạng huyền phù Việc khuấy trộn bùn nồi phản ứng có tác dụng làm tăng tiếp xúc vi sinh vật với chất gây ô nhiễm, làm tăng vận chuyển vật chất vào tế bào tăng tốc độ phản ứng Việc khuấy trộn liên tục, với thông khí, có tác dụng làm vỡ đất nhỏ làm hoà tan chất gây ô nhiễm Việc bổ sung chất dinh dưỡng (vô và/hoặc hữu cơ) thường cần thiết để tối ưu hoá phân huỷ sinh học Việc khống chế pH nhiệt độ nồi phản ứng góp phần tối ưu hoá phân huỷ sinh học, thông qua việc đáp ứng nhu cầu cho sinh trưởng vi sinh vật 1/31 Phục hồi sinh học pha bùn Nhìn chung, so sánh với trình xử lý khác, xử lý pha bùn cho phép tiếp xúc tốt chất gây ô nhiễm với vi sinh vật, với oxy, nước, chất dinh dưỡng Chính vậy, xử lý pha bùn đặc biệt áp dụng cho đất bị ô nhiễm chất thải dạng dầu chất thải có tính quánh dạng hắc ín [194] Có hai cách thức xử lý pha bùn: xử lý bên trong(in situ) xử lý chỗ (on site) Hai cách xử lý thật không khác nhiều, khác công cụ xử lý vận hành • Xử lý bên thực đầm hồ ao, nơi có bùn ô nhiễm cần xử lý, mà không gây xáo trộn cản trở nhiều cho hoạt động bình thường địa điểm hay khu vực xử lý • Xử lý chỗ ám xử lý đất hay bùn ô nhiễm sau chúng nạo vét, đào bới đưa vào xử lý nồi phản ứng sinh học thiết kế đặc biệt Xử lý bùn bên theo nghĩa thực có tham gia máy khuấy trộn và/hoặc máy thông khí, lắp đặt hồ ao, việc xử lý toàn hồ ao diễn theo đợt (= mẻ) Khi mục đích xử lý đạt chất rắn hồ cho lắng xuống, phần lỏng bơm Nếu muốn giữ lại bùn xử lý hồ, chẳng hạn tầng lót đáy hồ nguyên vẹn không xảy ô nhiễm đất bên nó, tầng lót ô nhiễm đất bên không đáng kể, sau chất rắn làm khô, ổn định cách bổ sung vôi tro trước lấp hồ Nếu ao nơi xử lý bùn có diện tích lớn 8000 m2 không nên xử lý mẻ khó làm cho bùn đồng hoàn toàn [201] Trường hợp cần phải chia thành ô, nhờ chắn bờ đất, trước tiến hành xử lý Các nồi phản ứng dùng cho xử lý bùn chế tạo lấy mua Các nồi thương phẩm có kích thước từ đến 15m đường kính, 4,5 đến 7,6 m chiều sâu Các bồn chứa di chuyển chứa khoảng 75m3 chất lỏng, nồi phản ứng bên tự xây dựng thường có sức chứa từ 300 đến 1.325 m3 [193], chí lớn Các nồi phản ứng bên thường xây dựng nơi mà đất ô nhiễm đào bới lên thành ao hố trũng Để tránh ô nhiễm nước ngầm, phải nén chặt đất ao lót đất sét nhằm tạo lớp thấm Sau trải lớp lót dầy, polyetylen tỷ trọng lớn chẳng hạn, để chứa chất lỏng giữ cho khỏi ngấm xuống nước ngầm 2/31 Phục hồi sinh học pha bùn Mô tả trình Thông thường, hệ thống xử lý pha bùn vận hành theo kiểu đợt, “từng đợt nửa vời” (semibatch), chất khối lượng vật liệu cần xử lý Trong số trường hợp vận hành theo kiểu dòng liên tục Theo kiểu đợt, người ta dùng nồi phản ứng riêng lẻ, thứ tự thủ tục vận hành sau: • Cho đất ô nhiễm bùn ô nhiễm vào nồi phản ứng riêng lẻ • Bổ sung chất dinh dưỡng, nước, chủng giống vi sinh vật • Khuấy trộn thông khí cho bùn, chất đích chuyển hoá tới mức độ cần thiết • Ngừng khuấy trộn thông khí • Tách chất rắn khỏi chất lỏng cách để lắng (đối với đất) tuyển (đối với số loại bùn) Loại bỏ chất rắn, thì: • Trả chúng chỗ cũ, đồng thời • Đưa phần lỏng xử lý trạm xử lý nước thải, cho bay hơi, tái tuần hoàn vào đợt xử lý bùn Một phần bùn giữ lại nồi phản ứng để dùng làm vật liệu cấy (chủng giống vi sinh vật) cho lần xử lý Một trình xử lý gọi xử lý nồi phản ứng theo đợt (sequencing batch reactor, SBR) Theo kiểu “ đợt nửa vời”, người ta dùng bồn chứa riêng biệt, thứ tự thủ tục vận hành, ứng với bồn chứa sau: • Trong bồn đầu tiên, người ta trộn các chất rắn với nước, bổ sung chất dinh dưỡng cần thiết, chủng giống vi sinh vật, chất điều chỉnh pH Những thủ tục thực bồn thứ • Chuyển hỗn hợp nói sang bồn xử lý (hoặc bồn xử lý), xảy hầu hết trình phân huỷ sinh học, điều kiện có khuấy trộn thông khí liên tục • Bơm bùn sang bồn cuối cùng, chất lỏng tách khỏi chất rắn Một số trình phân huỷ sinh học tiếp tục diễn thời gian tách, nhờ mà toàn trình xử lý đạt tới mức mong muốn Hệ thống xử lý theo đợt nửa vời có hiệu số lượng so với hệ thống theo đợt, bước bổ sung nước tách chất rắn tiến hành 3/31 Phục hồi sinh học pha bùn bồn chứa nhỏ Tuy nhiên, phức tạp đòi hỏi chi phí lớn so với hệ thống xử lý theo đợt bồn chứa riêng lẻ Hình … Một trạm xử lý sinh học pha bùn quy mô thực địa Bùn phát sinh từ chất thải xử lý gỗ Trong ảnh hệ thống gồm bốn nồi phản ứng 200.000 galon, đặt nơi xử lý gỗ Superfund, Mississipi Trạm thuộc khuôn khổ Dự án xử lý sinh học ex situ pha bùn, lần hoàn thành Superfund[243] Cấu hình nồi phản ứng mô hình hoá Mở đầu Như đề cập trên, có hai loại nồi phản ứng, nồi phản ứng theo đợt nhau, SBR (hình9.1) nồi phản ứng “từng đợt nửa vời” (hình 9.2) Lưu ý hình 9.1 trình bày bước thời gian, diễn nồi phản ứng, hình 9.2 bước diễn nồi khác nhau, tương ứng Hình 9.1 Sơ đồ bước vận hành nồi phản ứng SBR Thời gian cần thiết cho bước phụ thuộc vào nguyên liệu xử lý Hình 9.2 Sơ đồ hệ thống nồi phản ứng “theo đợt nửa vời”, bổ sung nước, phản ứng, tách chát rắn diễn nồi tách biệt Điều cần nhấn mạnh là, hai kiểu nồi đây, bước thao tác theo kỹ thuật liệt kê phần 9.2 gộp thành bước có tính nguyên lý sinh học, chung cho hai loại nồi là: • Pha loãng đất ô nhiễm (hoặc bùn ô nhiễm) thành huyền dịch tới độ quánh đặc mong muốn, kết hợp với bổ sung chất dinh dưỡng, chủng giống (nếu cần) • Tạo điều kiện trình xử lý diễn • Tách chất rắn khỏi chất lỏng; giải nốt phần việc lại, xử lý tiếp cần Thời gian cần thiết để pha loãng huyền dịch đất bùn tới độ quánh mong muốn, để bổ sung chất dinh dưỡng bổ sung vật liệu khác phụ thuộc vào công suất máy bơm lượng vật chất có nồi phản ứng Thơì gian phản ứng (hay thời gian thực xử lý) phụ thuộc khả bị phân huỷ chất gây ô nhiẽm, mật độ vi sinh vật có mặt, phân bố chất gây ô nhiễm pha lỏng pha rắn Như đề cập hai chương , vi sinh vật thu nhận toàn chất dinh dưỡng từ pha lỏng, phân bố chất gây ô nhỉễm pha và/ tốc độ vận chuyển vật chất vào tế bào nhân tố quan trọng thiết kế nồi phản ứng dành cho bùn 4/31 Phục hồi sinh học pha bùn Cuối cùng, thời gian tách chất rắn khỏi chất lỏng (lắng, gạn chắt) phụ thuộc tính chất hạt đất mật độ huyền dịch Vận tốc lắng giảm kích thước hạt nồng độ hạt giảm xuống Mô hình hoá nồi phản ứng theo mẻ Với nồi phản ứng bùn quy mô lớn khó khuấy trộn thật người ta luôn mong muốn Trong nồi phản ứng theo mẻ hoạt động thật hoàn hảo, có mối tương quan khối lượng chất gây ô nhiễm tốc độ phản ứng sau: đó:M = khối lượng chất gây ô nhiễm nồi phản ứng t = thời gian, ngày V = khối lượng nồi phản ứng, m3 r0 = tốc độ phân huỷ sinh học chất gây ô nhiễm, kg/m3 ngày Ở đây, khối lượng chất lỏng coi tương đương với khối lượng tổng số V(tức Vlỏng+ Vrắn) Khối lượng chất rắn không đáng kể so với khối lượng chất lỏng, hầu hết trường hợp Trong trường hợp không phương trình 9.1- 9.5 cần phải sửa đổi Khối lượng chất gây nhiễm có mặt bao gồm chất hấp phụ lên chất rắn chất dung dịch: M = s X sV + CV (9.2) : s = khối lượng chất gây ô nhiễm hấp phụ đơn vị khối lượng chất rắn có mặt nồi phản ứng, kg/kg Xs= nồng độ khối lượng chất rắn (coi đất ô nhiễm), kg/m3 C = Nồng độ khối lượng chất gây ô nhiễm hoà tan, kg/m3 5/31 Phục hồi sinh học pha bùn Khi phản ứng diễn chậm điều kiện cân gần đúng, chất hoà tan có tương quan với theo hệ số phân bố đất, KSD (xem chương 3, phần thảo luận đầy đủ hệ số phân bố đất) Khi phản ứng diễn nhanh điều kiện không cân bằng, cần phải tính cân vật chất riêng rẽ cho pha hấp phụ pha lỏng Cho pha hấp phụ: Cho pha lỏng: đó: KL= hệ số tốc độ vận chuyển khối, m/ngày a = vùng phân cách đơn vị khối lượng, m-1 Cs = nồng độ pha lỏng lúc cân với pha rắn, quy định theo phương trình (9.3) , kg/m3 Trong nhiều trường hợp, điều kiện cân gần đúng, phương trình (9.1) viết là: 6/31 Phục hồi sinh học pha bùn Bài toán 9.1: Sự phân huỷ sinh học nồi phản ứng bùn Một đất ô nhiễm phục hồi nồi phản ứng bùn Nồng độ chất gây ô nhiễm, đo theo COD, 800mg/kg đất khô, nồng độ cho phép (do độ độc) 40mg/ kg Dựa theo nghiên cứu phòng thí nghiệm, KSD= 0,2 m3/ kg, phân huỷ sinh học mô tả hàm số bậc nồng độ COD hoà tan Đã xác định giá trị hệ số tốc độ bậc 0,05 ngày Có thể đạt khuấy trộn thoả đáng nồng độ chất rắn 10kg/m3 Hãy tính thời gian cần thiết để phục hồi đất Tỷ trọng đất 2.600 kg/m3 Bài giải Xác định khối lượng nước cần thiết cho kg đất để bùn có nồng độ 10kg/ m3 Vw= 0,1 m3 /kg đất Xác định nồng độ đầu cuối chất ô nhiễm pha lỏng (tính kg đất) C=s K SD M = x 10- kg = s (1kg) + VC =( KSD+ V)C =(0,2 + 0,1) C 7/31 Phục hồi sinh học pha bùn Hãy áp dụng phương trình (9.6b) để xác định thời gian cần thiết cho phục hồi Tích phân từ C0 đến Cf từ đến t t = - 59,9 ln 0,05 = 179 ngày Cung cấp oxy Như biết, oxy cần thiết cho phân huỷ sinh học hiếu khí chất gây ô nhiễm Trong điều kiện thay oxy NO3-, NO2-, SO42- để dùng làm chất nhận điện tử cuối Trong trường hợp lại, vốn phổ biến, nên dùng oxy, có khả oxy hoá nhiều chất hơn, Có ba phương thức cung cấp oxy cho nồi phản ứng xử lý bùn: • Sự thông khí nhờ khuyếch tán • Sự phun khí kết hợp với hoạt động tuabin • Sự thông khí từ bề mặt Sự thông khí nhờ khuyếch tán (hình 9.3a) 8/31 Phục hồi sinh học pha bùn Theo phương pháp này, oxy cung cấp nhờ thổi không khí qua dụng cụ khuyếch tán có nhiều lỗ nhỏ, chẳng hạn gốm, đặt đáy bể Khi bóng khí lên, oxy khuyếch tán qua bề mặt ranh giới hai pha khí lỏng bóng Hiệu vận chuyển oxy phương pháp phụ thuộc vào kích thước bóng khí thời gian tiếp xúc Thời gian tiếp xúc phụ thuộc vào chiều cao khối chất lỏng; hầu hết bể thông khí theo kiểu khuyếch tán có chiều sâu m trở lên Sự phun khí kết hợp với hoạt động tuabin (hình 9.3b) Như tên gọi phương pháp cho thấy, đây, dụng cụ thông khí đặt tuabin dẹt đáy nồi phản ứng, cho không khí phun làm quay tuabin; tuabin hoạt động làm khuấy trộn vật chất chứa nồi, làm cho không khí tạo thành bóng khí nhỏ, làm tăng hiêụ trộn hiệu vận chuyển oxy Ở nồi phản ứngcó chiều sâu lớn phải lắp đặt thêm cánh khuấy tuabin lưng chừng nồi để đảm bảo khuấy trộn hoàn hảo Sự thông khí từ bề mặt (hình 9.3c) Sự thông khí thực nhờ tuabin đặt bề mặt pha lỏng Khi tubin bề mặt quay, nước kéo lên phía văng thành giọt nhỏ Các gọt làm tăng tổng diện tích bề mặt nước tiếp nhận oxy Hoạt động tuabin có tác dụng khuấy trộn Sự khuấy trộn giới hạn độ sâu nồi, lắp đặt thêm ống đặc biệt để làm tăng độ sâu khuấy trộn có hiệu Hình9.3 Sơ đồ minh hoạ định nghĩa hệ thống vận chuyển oxy phục hồi sinh học Đối với huyền dịch loãng, ví dụ nước thải đô thị xử lý, tốc độ vận chuyển oxy thường từ 1,2 đến 2,5 kg O2 kw.h cho ba hệ thống Tuy nhiên, tốc độ vận chuyển oxy giảm xuống nồng độ chất rắn huyền dịch tăng lên, cần phải thận trọng việc lựa chọn thiết bị cho trình phục hồi sinh học pha bùn Nếu nồng độ chắt rắn vào khoảng 10% tốc độ vận chuyển oxy thấp nhiều so với giá trị 1kg O2 kw.h Tốc độ vận chuyển oxy cần đạt đến phụ thuộc vào tốc độ phân huỷ chất hữu ro tốc độ sinh trưởng vi sinh vật rg Tốc độ hấp thụ oxy, tốc độ vận chuyển oxy cần đạt đến nhỏ so với tốc độ loại bỏ COD, phần chất hữu dùng vào việc tạo vi khuẩn bị oxy hoá Đáng tiếc hệ thống xử lý pha bùn việc xác định sinh khối vi khuẩn khó khăn Một 9/31 Phục hồi sinh học pha bùn tương quan gần cho tốc độ hấp thụ oxy, tốc độ dựa thiét kế xử lý nước thải [197] nêu phương trình (9.7) rO2 = tốc độ tiêu thụ oxy T = thời gian lưu giữ chất rắn, ngày VR = khối lượng chất rắn lắng xuống giữ bể, m3 t = thời gian phản ứng, ngày Bài toán 9.2 Về yêu cầu vận chuyển oxy nồi phản ứng dành cho pha bùn Hãy tính yêu cầu vận chuyển oxy cho hệ thống phục hồi sinh học của toán 9.1 khối lượng phần giữ lần xử lý 10% Bài giải Xác định thời gian lưu giữ chất rắn T T = 1,1 t = 1,1(18 ngày) = 19,8 ngày Xác định rO2 rO2= rO(1 - 0,6 ) 1+ 0,05 T = - kC (1 - 0,6 ) = - 0,7 kC 1+ 0,05 T C = CO e-kt = COe- 0,0167 t rO2 = - 0,7(0,05) COe- 0,0167 t=-0,035 COe- 0,0167 t 10/31 Phục hồi sinh học pha bùn cácđiều kiện môi trường (nhiệt độ, pH, có mặt kim loại đặc biệt, ) Các quần thể hỗn hợp giống hỗn hợp luôn bền vững so với giống khiết, trình xử lý Loài có mặt thực thay đổi nhiều theo thời gian, thay đổi môi trường nơi xử lý phạm vi rộng Tuy nhiên, dùng giấy hỗn hợp giảm thiểu ảnh hưởng thay đổi điều kiện môi trường tới trình xử lý, có nhiều loài thực phản ứng phân huỷ Việc tạo vật liệu cấy Hình 9.6 bảng 9.2 minh hoạ bước tiến hành để tạo vật liệu cấy dùng cho mục đích phục hồi sinh học Bước thường thu thập mẫu từ số nguồn biết có chứa phổ rộng loài vi khuẩn, ví dụ từ trạm xử lý nước thải theo phương pháp bùn hoạt tính, từ đất nông nghiệp Đất ô nhiễm bùn ô nhiễm cần xử lý nguồn vi sinh vật vậy, có câu hỏi nảy “ Tại đất hay bùn ô nhiễm”? Một hỗn hợp nguyên vật liệu từ nguồn nói dùng để mở đầu việc nuôi phòng thí nghiệm Đầu tiên, người ta nuôi số chủng cách dùng: thể nguồn nói nuôi riêng rẽ, hỗn hợp thể, đối chứng Nừu tính độc vật liệu bị ô nhiễm cần phải thử dãy nồng độ Nừu xử lý pha bùn lựa chọn đắn chất gây ô nhiễm thường không bay hơi, thông khí cho mẫu xử lý biện pháp thông khí nhờ khuyếch tán hoặc cách lắc Nếu có khả sinh khí độc khí thoát phải cho qua than hoạt tính nồng độ cuối phải theo dõi Nồng độ chất gây ô nhiễm đo thông qua thông số đại diện, COD chẳng hạn Đôi việc đo COD không thích hợp, ví dụ chất gây ô nhiễm đặc biệt có mặt nồng độ tương đối thấp cần phải loại bỏ mà không cần quan tâm đến loại bỏ toàn chất hữu Hình 9.6 Trình tự bước việc tạo chủng giống vi sinh vật để dùng cho nồi phản ứng pha bùn Các bước tiến hành nguồn A cho nguồn khác Những chủng sinh trưởng tốt hỗn hợp với bước cuối Các số liệu giai đoạn phát triển quần thể sở để nuôi vi sinh vật thích hợp, dẫn đến thông tin ban đầu nồng độ xử lý Trong nhiều trường hợp tạo chủng giống có khả xử lý nồng độ cao nhiều so với quan sát thấy hàng loạt thực nghiệm Nguyên nhân phát triển chậm quần thể thứ cấp, quần thể phân huỷ sản phẩm phụ có tính độc Trong trường hợp việc nghiên cứu nồng độ giới hạn thích hợp Các chủng giống cho thích hợp cho sinh trưởng nuôi cấy tích luỹ có bổ sung liệu ô nhiễm, thông khí khuấy trộn, chất 17/31 Phục hồi sinh học pha bùn ô nhiễm bị phân huỷ, cho phép chất rắn tách ra, loại bỏ chất lỏng phía trên, bổ sung thêm bùn ô nhiễm Việc theo dõi số lượng tế bào kỹ thuật vi sinh vật học chuẩn mực (ví dụ việc đếm đĩa thạch) nên làm Những mật độ vi sinh vật nồi phản ứng bùn lúc bắt đầu hoạt động lớn 108 tế bào/mL Bảng 9.2 Các bưpớc tiến hành để tạo chủng giống vi sinh vật cho nồi phản ứng bùn Bước Mục tiêu Nhận xét Tìm nhóm loài Nên dùng nguồn, 1.Lựa chọn nguồn vi sinh vật có khả luôn có đất vi sinh vật phân huỷ chất gây ô bùn hoạt tính nhiễm 2.Nuôi chủng Chọn nguồn vi sinh vật giống phòng thí tốt để dùng sau nghiệm Việc trộn hỗn hợp nguồn lựa chọn tốt Xác định động học thông số phép tính hệ số tỷ lượng Xác lập thiết kế thông số vận hành Bước quy định việc thiết kế hệ thống vận chuyển oxy nhu cầu bổ sung dinh dưỡng Xác định giới hạn độc tính Xác lập giới hạn nồng độ vận hành Tính độc với vi sinh vật vấn đề phổ biến Tăng mật độ quần thể Cung cấp vi sinh vật cho trình xử lý Nói chung, mật độ quần thể cao tốt Lựa chọn nồi phản ứng Nếu khối lượng đất cần sử lý không lớn, thời gian để xử lý không bị hạn chế nên dùng nồi phản ứng theo mẻ (batch reutor) Có thể phải dùng đến thùng (holding tanks) để pha chế hỗn hợp dinh dưỡng để chứa chủng giống vi sinh vật đưa vào bùn để xử lý Xử lý theo kiểu đợt có ích động học phân huỷ hàm số bậc nồng độ chất gây ô nhiễm, phân huỷ ban đầu nhanh, mà nồng độ chất gây ô nhiễm cao Thông thường phân huỷ trải qua giai đoạn mở đầu (tiềm phát, lag period), hầu hết trường hợp, vật liệu cấy chế tạo từ chủng dạng dịch thể, vi sinh vật dùng để xử lý – chúng thể địa (indigenous), chúng cần thời gian để thích ứng với điều kiện môi trường nồi phản ứng bùn Ví dụ 9.3 Sự giới hạn tốc độ giải hấp 18/31 Phục hồi sinh học pha bùn Người ta tiến hành phục hồi bùn đất ô nhiễm nồi phản ứng bùn; bùn có nồng độ chất rắn 10kg/m3 Nồng độ chất gây ô nhiễm đất, s, tính theo COD đo đượclà 320mg/kg đất khô , nồng độ chất lỏng cho phép (vì độ độc) 50mg/L Dựa nghiên cứu phòng thí nghiệm KSD= 2x10 -2 m3/kg, hệ số tốc độ giảI hấp KLa = ngày , phân huỷ sinh học hàm số bậc nồng độ COD hoà tan với hệ số tốc độ k = 0,05 ngày Hãy tính thời gian cần thiết để loại bỏ 90% chất gây ô nhiễm khỏi đất Giả thiết đạt khuấy trộn đồng đều, loại bỏ tính theo đơn vị khối lượng Bài giải Viết phương trình cân khối lượng đất pha lỏng (phương trình 9.4a 9.5b) Phương trình thay (9.3) Mđất = (1m3)(10kg/m3)(s kg/kg) = (10kg)(KSD m3)(Cs kg/m3) = (0,2m3)(Cs kg/m3) = (0,2m3)(Cs mg/L) Xác định điều kiện ban đầu dựa sở khối lượng đơn vị: so = 3,2 x 10 -4 kg COD/kg đất = 1,6 x 10-2 m3/ kg = 16 mg/L 19/31 Phục hồi sinh học pha bùn Các phương trình vi phân thông thường giản số học Thời gian cần thiết để xóa bỏ 90% chất ô nhiễm khỏi đất kà khoảng 250 ngày, biểu thị hình 9.7 Hình 9.7 Tổng lượng chất gây ô nhiễm đất chất lỏng phụ thuộc vào thời gian, ví dụ 9.3 Về phần vận hành theo kiểu dòng liên tục , chúng có số ích lợi trình bày đây: • Thường giai đoạn mở đầu: Một dòng hồi lưu từ dòng hệ thống có tác dụng cung cấp cho dòng vào nhiều vi sinh vật có hoạt tính cao thích ứng • Điều đặc biệt có ích dòng vào chứa chất bay Nếu giai đoạn mở đầu phân huỷ chất bay bắt đầu dòng vào vào nồi phản ứng, lượng chất bay giảm xuống • Việc trì mật độ vi sinh vật nhờ hồi lưu cần thiết tốc độ phân huỷ phụ thuộc vàosố lượng vi sinh vật có hoạt tính • Sự pha loãng nhanh chóng dòng vào Những nồng độ cao chất gây ô nhiễm chất gây độc kim loại chẳng hạn pha loãng ngay, làm hiệu ức chế có chúng vi sinh vật • Có thể áp dụng để xử lý số lọai đất khoảng thời gian ngắn so với phương pháp xử lý mẻ(= đợt), đất đưa liên tục vào nồi phản ứng thời gian chờ đợi mẻ Tuy nhiên, bơm liên tục mà chi phí cao, phảI tính đến điều trình xử lý pha bùn đòi hỏi thời gian lưu tính ngày tuần , phương pháp bùn hoạt tính dựa nguyên lý có thời gian lưu ngắn nhiều Còn xử lý theo mẻ không hoàn toàn, chúng giải pháp trung gian kiểu theo mẻ kiểu dòng liên tục • So với phương pháp dòng liên tục, chúng đòi hỏi chi phí hơnvề lượng bơm hoạt động gián đoạn • So với phương pháp theo mẻ, việc xử lý đất nhanh thời gian trống mẻ • Ngoài lợi ích khác có đặc thù kiểu xử lý này: • Với nồi phản ứng lắp đặt nhau, nồi thứ dùng để tạo bùn , nồi thứ hai cho việc thông khí khuấy trộn, nồi thứ ba cho việc làm lắng tách chất lỏng khỏi chất rắn Một dòng hồi lưu từ nồi cuối tới nồi cung cấp vi sinh vật thích ứng có hoạt tính 20/31 Phục hồi sinh học pha bùn • Vì lúc phân huỷ diễn ba nồi phản ứng nên thời gian lưu có hiệu tăng lên Về kích thước nồi phản ứng phải vào thời gian trữ nước (hydranlic retention time, HRT) cần thiết cho xử lý: V = Q HRT Trong : V khối lượng nồi phản ứng Q tốc độ dòng bùn Thời gian trữ nước phụ thuộc vào khả phân huỷ sinh học chất gây ô nhiễm, nồng độ ban đầu mức độ xử lý cần đạt đến Thông thường , động học phân huỷ đơn giản hoá thành dạng bậc nhất: C = Co e-kt Trong C = nồng độ , kg/m3, thời gian t, ngày Co = nồng độ ban đầu, kg/m3 k = số tốc độ phân huỷ, ngày Ví dụ 9.4 Thiết kế nồi phản ứng bùn Trong bột khu vực có bồn chứa ngầm, đất bị ô nhiễm chứa khoảng 650 ppm hydrocacbon dầu mỏ tổng số ( total petroleum hydrocacbons, TPH) dạng diesel Khi sử lý đất quy mô phòng thí nghiệm phân huỷ hdrcacbon dầu mỏ biểu thị gần mô hình tốc độ bậc với thời gian bán huỷ 15 ngày Nếu dùng nồi phản ứng pha bùn theo kiểu dòng liên tục thì: a/ Hãy xác định thời gian trữ nước cần thiết để giảm nồng độ chất gây ô nhiễm tới 100 ppm b/ Nồi phản ứng phải có dung tích tốc độ dòng bùn 6m3/ngày c/ Cần thời gian để xử lý 400m3 đất, biết 1m3 tạo thành 4m3 bùn Bài giải: Tính số tốc độ phân huỷ, dựa vào thờig gian bán huỷ 15 ngày: 21/31 Phục hồi sinh học pha bùn C = Co e– kt Trong đó: C = 0,5 = e– k(15) Sau tính thời gian trữ nước cách thay trị số Co, C, k phương trình (9.13): 100 = 650 e– 0,46 t t = HRT = 41 ngày Lưu ý rằng, thực tế, tức quy mô lớn, thời gian trữ nước lớn so với quy mô phòng thí nghiệm Tốc độ phân huỷ hệ thống lớn thấp hơn, mô hình tốc độ bậc toàn khoảng nồng độ, vận hành quy mô lớn môi trường kiểm soát tốt tính đồng nhất, quy mô phòng thí nghiệm Kết khối lượng môi trừơng phản ứng… lớn so với tính toán dựa số liệu phòng thí nghiệm Dung tích nồi phản ứng Vchất lỏng = Q HRT = (6 m3/ngày)( 41ngày) = 246m3 Khoảng trống phía khối chất lỏng nồilà phần (f) dung tích tổng số nồi Thường người ta lấy f = 0,05 f Vtổng = 13m3 Vtổng = 259 m3 22/31 Phục hồi sinh học pha bùn Các chiều nồi phản ứng vào khoảng 4m chiều sâu 9,5m đường kính (283m3) Độ cao khoảng trống đỉnh nồi 500mm, độ cao cần thiết để đề phòng sinh bọt Tính thời gian cần thiết để xử lý 400m3 đất Các thông số vận hành kiểm soát trình Mở đầu Qua phần đâychúng ta thấy phục hồi đất thông qua xử lý pha bùn trình giới hoá cao đòi hỏi nhiều lượng Bởi để đảm bảo cho trình xử lý đạt hiệu chất lượng kinh tế cần phải kiểm soát số thông số Những thông số quan trọng : • Nồng độ chất rắn bùn • Nồng độ oxy hoà tan • Các thông số khác bao gồm: ◦ Nhiệt độ ◦ pH ◦ Sinh khối vi sinh vật Ngoài ra, vấn đề nảy sinh vận hành cần kiểm soát, như: • Sự phát tán khí • Sự tạo thành bọt, • Sự hấp thụ chất gây ô nhiễm Dưới thảo luận việc kiểm soát số thông số vấn đề nêu Nồng độ chất rắn Bùn xử lý nên có nồng độ chất rắn nào, điều phụ thuộc trước hết vào thiết kế nồi phản ứng, loại đất cần xử lý, nồng độ chất gây ô nhiễm Trong xử lý in situ thông thường người ta chọn nồng độ chất rắn từ đến 20% [201] Như vậy, lớp bùn dầy huyền phù hoá triệt để khó thực phải chia khu vực xử lý thành ô để kiểm soát lượng chất rắn trạm xử lý Trái lại 23/31 Phục hồi sinh học pha bùn xử lý on-site nói chung dễ xử lý bùn tốt nồng độ chất rắn cao Ví dụ, với nồi phản ứng thép thiết kế có phần đáy thót lại, có phận thông khí có cánh khuấy mạnh,thì xử lý bùn có nồng độ chất rắn tới 50% Một nồi phản ứng thiết kế tốt chất rắn giữ huỳnh dịch mà không lắng xuống Thế mà, hàm lượng chất rắn cao tương ứng với thời gian xử lý ngắn hơn, nồi phản nhỏ hơn, điều mà mong muốn Tuy nhiên, hàm lượng chất rắn cao gây hai vấn đề: • Một là, nồng độ chất gây nhiễm cao độc vi sinh vật Trong trường đành phải chấp nhận vận hành hàm lượng chất rắn thấp để pha loãng chất gây ô nhiễm • Hai là, tốc độ chuyển khối oxy bị giảm xuống Nguyên nhân chỗ oxy phải xâm nhập vào chất lỏng hoà tan trước cung cấp cho vi sinh vật Có hai nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến vận chuyển oxy, nồng độ chất rắn tốc độ dòng không khí Tốc độ vận chuyển oxy cực đại đơn vị khối lượng bùn, theo kết qảu thực nghiệm Andrews [ ], tăng theo tăng tốc dòng không khí giảm theo tăng hàm lượng chất rắn; hàm lượng chất rắn 40% tốc độ vận chuyển oxy nhỏ không phụ thuộc tốc độ dòng không khí Tốc độ vận chuyển oxy cực đại tính theo phương trình sau đây: r o2 max = KLaC (1-w) (9.14) p KL = Hệ số chuyển khối, m/giây a = Bề mặt tiếp giáp khí- lỏng m2/m3 C = nồng độ oxy, g/m3 w = Hàm lượng chất rắn bùn, kg chất rắn/ kg nước p = Tỷ trọng chất lỏng, g/m3 Theo quan sát mắt thường Andrews [ 180], Joosten cộng [190] tượng phù hợp với phương trình (9.14), kết tụ bóng khí tăng lên theo tăng nồng độ chất rắn Andrews ghi nhận nước không chứa chất rắn tăng tốc độ dòng không khí làm tăng số lượng bóng khí kích thước chúng không đổi Kết có tăng bề mặt tiếp giáp (a) chất khí 24/31 Phục hồi sinh học pha bùn chất lỏng làm tăng chuyển khối Tuy nhiên, với chất lỏng có nồng độ chất rắn cao dường tăng tốc độ dòng không khí làm tăng kích thước bóng khí mà không làm thay đổi nhiều số lượng chúng, nghĩa không làm tahy đổi kết tụ Với bùn đậm đặc thấy bóng khí vỡ bề mặt bùn Một tăng kích thước bóng khí điều kiện số lượng chúng không tăng làm tăng đôi chút bề mặt tiếp giáp khí nước, dẫn đến tăng nhẹ tốc độ chuyển khối Sự phục hồi sinh học đất ô nhiễm thông qua xử lý pha bùn, thường đwocj tiến hnhf dễ dàng theo mẻ tương đối nhỏ, để tránh khó khăn cố hữu việc khuấy trộn thông khí Trong hầu hết trình vận hành, hàm lượng chất rắn áp dụng từ 10 đến 40% [199] Tuy nhiên thấy có báo cáo áp dụng hàm lươọng chất rắn thấp tới 5% cao tới 50% [192] Ví dụ 9.5 Xác định độ đậm đặc bùn Ba trăm yard Yard: đơn vị đo chiều dài Anh, = 0,914m khối đất đào bới để xử lý nồi phản ứng pha bùn Đất có hàm lượng ẩm (w) 0,19g/gđất…… 2,65g/m2, dung trọng 1,2 g/mL Nếu đất xử lý mẻ 20m3 lượng nước phải cho vào mẻ để tạo bùn có 25% chất rắn theo trọng lượng?; Và mật độ đặc đậm đặc bùn bao nhiêu? Bài giải Tính khối lượng chất rắn, Ms, 20m3 đất, dựa vào dung trọng đất: pb = khối lượng chất rắn = 1,2g/mL = 1.200kg/m3 khối lượng tổng số Ms = pbVt= (1.200kg/m3)(20m3) = 2.400kg Tính khối lượng nước bùn: 0,25 = khối lượng chất rắn = Ms Khối lượng bùn Ms+Mw 0,25 Mw = (1- 0,25) Ms 25/31 Phục hồi sinh học pha bùn Mw = Ms = (24.000kg) = 72.000kg Xác định khối lượng nước có mặt lúc đầu đất Msw = w Ms= (0,19)24.000kg = 4.560kg Ghi nhận khoảng 6% nước dùng để tạo thành bùn bắt nguồn từ nước có mặt lúc đầu đất Xác định khối lượng thể tích nước phải cho vào Mw cho vào = 72.000kg - 4.560 kg = 67.440 kg Vw= Mw cho vào = 67.440kg = 67,4m3 pw1.000kg/m3 Xác định độ đậm đặc bùn pbùn pbùn = Khối lượng chất rắn + Khối lượng nước Thể tích chất rắn + Thể tích nước =Ms + Mw Vs+Vw Vs =Ms = 24.000kg = 9,06 m3 ps2,65kg/m3 pbùn = 24.000kg + 72.000kg 9,06 m3 + 72 m3 = 1.184kg/m3 = 1,18 kg/L Nhu cầu oxy thông khí Như đề cập chương này, phục hồi sinh học pha bùn trình kiếu khí, thông số vận hành quan trọng nồng độ oxy hoà tan (dissolvel 26/31 Phục hồi sinh học pha bùn oxygen, DO) đảm bảo điều kiện hiếu khí bên hạt đất, cần phaỉ trì nồng độ DO tối thiẻu mg/L Các thiết bị thông khí dùng phổ biến mô tả phần chương này.Không giống trình xử lý nước thải thông thường, nồi phản ứng dùng để phục hồi sinh học pha bùn, nhu cầu lượng dùng cho khuấy trộn lớn so với nhu cầu lượng dùng choi thông khí Với bùn đậm đặc, vốn khuấy trộn máy khuấy trộn kiểu cánh khuấy, cần đến hệ thống khuấy hệ thống thông khí tách biệt Việc khuấy trộn có tác dụng hoà tan phát tán oxy, làm tăng bề mặt tiếp xúcgiữa ba pha (rắn, lỏng, khí) Thông thường, với huyền dịch đậm đặc cần khuấy trộn dọc theo trục khuấy trộn toả tròn đạt huyền phù hoá triệt đẻ chất rắn Nhiệt độ Nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng đến nhiệt độ bùn nồi phản ứng? Vì nước chất dẫn nhiệt nên thay đổi nhỏ nhiệt độ môI trường không gây thay đổi rõ rệt nhiệt độcủa bùn xử lý Tuy nhiên, phục hồi sinh học pha bùn đòi hỏi thời gian lưu bùn lâu nên thấy dao động nhiệt độ bùn khác nhaugiữa mùa Ví dụ, nghiên cứu quy mô đồng ruộng, tiến hành Canton, MISSISSIPI, Mỹ, đất ô nhiễm PAH [ ], người ta nhận thấy tăng tốc độ mức độ phân huỷ chất mùa nóng so với mùa lạnh Nhiệt độ nồi phản ứng dao động từ 25 đến 40oC mùa xuân, hè, thu so với từ 15 đến 21oC vào mùa đông Có thể cần phải khống chế nhiệt độ việc xử lý diễn điều kiện thời tiết khắc nghiệt, nơi mà nhiệt độ có thể trở thành nhân tố giới hạn hoạt động vi sinh vật Các chất hoạt động bề mặt phụ gia khác Tác dụng chất hoạt động bề mặt phân huỷ sinh học điều gây tranh luận, có tài liệu tác dụng Đôi chất dùng để tăng cường giải hấp hoà tan chất gây ô nhiễm, tăng cường phân huỷ sinh học Sau kết nhận xét khác việc dùng chất hoạt động bề mặt • Trong nghiên cứu quy mô pilot để xử lý đất ô nhiễm PAH [ ], người ta nhận thấy vệc đưa chất hoạt động bề mặt Tween 80 không gây cải thiện đáng kể khả phân huỷ • Trong nghiên cứu khác [196], tác giả cho việc dùng chất hoạt động bề mặt không làm tăng phân huỷ sinh học dùng nồng độ mixen tới hạn (critical micelle concentration, CMC) Tuy 27/31 Phục hồi sinh học pha bùn nhiên, nồng độ cao hơn, chất hoạt động bề mặt không điện ly lại ức chế phân huỷ sinh học • Một số nhà nghiên cứu khác thìtin chất hoạt động bề mặt có nguồn gốc sinh học có tác dụng tăng cường phân huỷ sinh học tốt so với chất hoạt động bề mặt có nguồn gốc cao nhân tạo (tổng hợp) Ví dụ, Castaldi Ford [185] gợi ý việc trì lượng sinh khối vi sinh vật cao dẫn đến sản sinh mạnh mẽ chất hoạt động bề mặt vi sinh vật tạo thành Người ta cho chất hoạt động bề mặt có nguồn gốc sinh học tác dụng chất nhũ hoá, chúng tăng cường giải hấp số chất ô nhiễm kỵ nước đưa chúng vào pha lỏng Các phụ gia khác tác nhân oxy hoá Trong số trường hợp chúng đưa vào bùn để oxy hoá phân tử chất gây ô nhiễm có độ bền cao làm cho chúng dễ bị phân huỷ sinh học Thuốc thử Fenton ví dụ, gần dùng đẻ phân huỷ PAH có trọng lượng phân tử cao [184] Thuốc thử Fenton ví dụ, gần dùng để phân huỷ PAH có trọng lượng phân tử cao [184] Thuốc thử Fenton, dung dịch hydro peroxit muối sắt, dùng để tiến hành bước oxy hoá hoá học dẫn đến hydroxyl hoá phân tử PAH lớn Như đề cập chương trước đây, hydroxyl hoá vong bước phân huỷ sinh họccác PAH Đối với PAH có nhiều vòng hydroxyl hoá thường bước giới hạn tốc độ phân huỷ sinh học Sự phát tán hợp chất bay Đó vấn đề đáng lo ngại kỹ thuật xử lý pha bùn, theo phải khuấy trộn thông khí liên tục Đối với nồi phản ứng nhỏ di chuyển vấn đề khắc phục cách trang bị thêm phận để thu thập xử lý khí thải (bộ hood) Còn cácnồi phản ứng in situ việc trang bị thêm khó thực hood phải che phủ lên toàn nồi,mà nồi lớn Hầu hết phát tán hợp chất bay xảy raỉtong vài ngày trình vận hành, nhát nạp vào nồi khởi động Lượng chất hữu bay giải phóng phụ thuộc vàocác đặc tính nồng độ chúng Hiệu kinh tế việc che phủ nồi phản ứng điều chưa rõ ràng, cần chất gây ô nhiễm không hoàn toàn bay Chẳng hạn, có tài liệu [194] cho biết thoát khí từ trình xử lý pha bùn chất ô nhiễm PAH không so với vận hành trình xử lý vật lý hay hoá học khác, thiêu đốt hay giảI hấp nhiệt chẳng hạn 28/31 Phục hồi sinh học pha bùn Sự tạo thành bọt Đây vấn đề thường nảy sinh vận hành xử lý pha bùn Theo Glasser cộng [187] nguyên nhân hình thành bọt có lẽ có mặt tự nhiên chất hữu số loại đất Có thể đánh giá khả tạo bọt thông qua nghiên cứu xử lý sơ Vấn đề tạo thành bọt có xu trở nên nghiêm trọng hơnnếu dùng bùn xử lý có độ đậm đặc cao Có thể khống chế tạo thành bọt cách giảm tốc độ khuấy trộn dùng chất chống bọt Một hồ sơ nghiên cứu Dưới hồ sơ tóm tắt nghiên cứu quy mô nhỏ tiến hành Ohio, mỹ, nhằm tìm hiểu ảnh hưởng tiêu chuẩn thiết kế lựa chọn hiệu xử lý đất ô nhiễm crosot [187] Các thông số thiết kế dùng bao gồm nồng độ chất rắn, tốc độ khuấy trộn, việc bổ sung tác nhân phân tán Như thủ tục tiền xử lý, trước hết đất sàng để loại bỏ hạt có đường kính lớn 0,25 inch Sau cho nước vào, bùn đặc dẫn qua xyclon thuỷ lực để loại bỏ phần cát sỏi Các nồi lên men thuỷ tinh có dung tích 8L, đậy kín để khống chế phát tán khí Mỗi nồi có máy khuấy trộn với tốc độ điều chỉnh tuỳ ý Trục máy khuấy gắn hai cánh khuấy : cánh khuấy phía tạo khuấy toả tròn, cánh khuấy phía tạo khuấy dồn xuống phía Không khí đưa vào ngaybên cánh khuấy để phân bố thật oxy vào chất lỏng Dòng không khí điều chỉnh cho nồng độ oxy hoà tan giữ mức 2mg/L Các nồi lên men vận hành thời gain 10 tuần lễ,và thử nghiệm hai nồng độ chất rắn: 10 30% Giá trị trung bình nồng độ PAH tổng số ban đầu bùn 10% chất rắn 1.750 ppm, bùn 30% chất rắn là 2.047 ppm Ở nồng độ chất rắn thử nghiệm hai tốc độ khuấy: tốc độ cao nột tốc độ thấp Tốc độ cao tói đa với bùn 10% 650 ppm, bùn 30% chất rắn 900 ppm tốc đô thấp hai laọi bùn 200 ppm Một tác nhân phân tán (Westvaco Reax 100M) thử nghiệm kết xử lý khả làm giảm tạo bọt đựơc tóm tắt sau: - Nồng độ chất rắn bùn dường có ảnh hưởng mạnh đến tốc độ loại bỏ đến nồng độ cuối PAH đất cuôí thời kỳ 10 tuần lễ Hầu hết loại bỏ diễn ngày xử lý bùn 10% chất rắn, nồng độ PAH tổng số giảm khoảng 74%, so với giảm 82% bùn có 30% chất rắn Trong hai trường hợp thấy PAH có đến vòng bị bị loại bỏ nhiều hợp chất có đến vòng (90% so với 64 đến 75%) 29/31 Phục hồi sinh học pha bùn - Nồng độ chất rắn bùn ảnh hưởng tới động học trình loại bỏ Ở bùn có 10% chất rắn loại bỏ PAH tiếp diễn suốt thời kỳ thí nghiệm, nồng độ PAN tổng số giảm 50% khoảng từ ngày thứ 21 đến ngày thứ 70, nồng độ cuối đạt mức khoảng 170 ppm Trong bùn 30% chất rắn toàn loại bỏ PAH diễn 21 ngày đầu tiên, sau giảm đáng kể nồng độ PAH Ở cuối thời kỳ 10 tuần lễ, PAH tồn dai dẳng nồng độ khoảng 300 ppm - Các tốc độ khuấy dường không ảnh hưởng đến loại bỏ PAH - Việc đưa tác nhân phân tán vào không làm giảm tạo bọt không làm tăng loại bỏ PAH Sự tạo bọt khống chế tốt cách giảm tốc độ khuấy sử dụng chất chống bọt Câu hỏi Tạo anh/chị nghĩ phân huỷ bùn có 30% chất rắn dừng lại sau 21 ngày? Thành phần … chất thải ảnh hưởngđến phân huỷ nào? Tốc độ khuấy nâng cao phân huỷ sinh học nào? Điều xảy với sinh khối tế bào thời gian nghiệm? Những áp dụng quy mô đồng ruộng Trong có nhiều tài liệu tham khảo xử lý pha bùn quy mô phòng thí nghiệm quy mô pilot nhỏ, lại tài liệu vận hành quy mô đồng ruộng Sau hai số xử lý pha bùn quy mô đồng ruộngđã Coover cộng công bố [186] Trong công trình xử lý thứ nhất, xử lý pha lỏng /răn áp dụng phần trình xử lý nhằm phục hồi ba đất chứa bùn dầu mỏ nơi lọc dầu, SugarCreek, Montana, Mỹ Một đất số đó, dung tích 19.000m3, dùng nồi phản ứng pha lỏng/rắn, khác dùng nơI xử lý đất dùng làm Nồi phản ứng pha bùn in situ lắp máy trộn máy thông khí gắn… vận hành theo kiểu mẻ Mỗi mẻ kéo dài từ 60 đến 90 ngày để làm giảm 66% nồng độ dầu mỡ Một đạt đến mỗtử lý này, chất rắn làm lắng, sau chúng bơm vào trạm xử lý đất để xử lý sinh học thêm Không có kết chi tiết thông báo thêm sau Trong công trình xử lý thứ hai,…… quy mô pilot triệu gallon … bùn dầu mỏ lấy từ môt đất trạm lọc dầu Gulf Coast, Mỹ Một bể làm lắng bỏ hoang, đường kính 47m, dùng làm nồi phản ứng sinh học Độ sâu bể gần thành bể bể 2,7m 4,3m, theo thứ tự Bùn được… từ đất nói nạp vào nồi phản ứng suốt ngày Hàm lượng chất rắn bùn khống chế 30/31 Phục hồi sinh học pha bùn mức khoảng 10%.Sau máy thông khí máy trộn … lắp đặt, thông khí bắt đầu… , thời gain ba ngày, để giảm thiểu thoát chất dễ bay Vào lúc bắt đầu khuấy trộn, người ta đưa vào nồi phản ứng 83m3( 22.000 gallon) bùn hoạt tính lấy từ trạm xử lý nước thảI sở lọc dầu Nồi phản ứng vận hành nồi đơn độc kiểu mẻ thời gian tuần lễ Các thông số vận hành nêu bảng 9.3 Bảng 9.3 Các thông số vận hành trình phục hồi sinh học nồi phản ứng pha bùnở quy mô pilot C : N : PNhiệt độ, oCpHTốc độ tiêu dùng oxy, mg/LphútSố lượng tế bào vi sinh vật, CFU/mL 100 : : 0,220 – 255,80,2104-108 Hầu hết phân huỷ sinh học hệ thống diễn tuần lễ Những vấn nảy sinh vận hành hệ thống thông báo tạo bọt (một lớp dầy 10 25cm) suốt thời gian hoạt động, sa lắng vật liệu xuống đáy nồi (khoảng 25% chất rắn, vào cuối thời gian xử lý) Sự cân nhắc trước áp dụng Trước áp dụngphương pháp xử lý pha bùn, cần cân nhắc ưu nhược điểm sau nó: • Trong trường hợp xử lý chất thảI độc hại theo phương pháp xử lý pha bùn nói chung thời gian diện tích so với xử lý theo kiểu làm đất Điều chứng tỏ nghiên cứu chuyên sâu so sánh tốc độ, thực với vật liệu bị ô nhiễm pentaclorophenol creosot [198] • Các hệ thống xử lý pha bùn khống chế tốt so với hệ thống khác dùng để xử lý đất, xử lý pha bùn công nghệ phục hồi sinh học có hiệu • Xử lý pha bùn phát thải nhiều khí khuấy trộn mạnh thông khí mạnh, phương pháp không lựa chọn để xử lý đất bị ô nhiễm chất hữu dễ bay • Xử lý pha bùn mang tính giới hoá cao (do hoạt động tiền xử lý, khuấy trộn, thông khí), đòi hỏi chi phí cao cho thiết bị vận hành, giảm chi phí cách áp dụng xử lý pha bùn bước sơ trước thải bỏ đất, cách áp dụng theo kiểu bán liên tục 31/31 [...]... tăng sự phân huỷ sinh học là bởi vì nó được dùng ở dưới nồng độ mixen tới hạn (critical micelle concentration, CMC) Tuy 27/31 Phục hồi sinh học pha bùn nhiên, ở một nồng độ cao hơn, chất hoạt động bề mặt không điện ly lại ức chế sự phân huỷ sinh học • Một số nhà nghiên cứu khác thìtin rằng các chất hoạt động bề mặt có nguồn gốc sinh học thì có tác dụng tăng cường sự phân huỷ sinh học tốt hơn so với... oxy hoà tan (dissolvel 26/31 Phục hồi sinh học pha bùn oxygen, DO) đảm bảo các điều kiện hiếu khí bên trong các hạt đất, cần pha duy trì một nồng độ DO tối thiẻu là 2 mg/L Các thiết bị thông khí dùng phổ biến thì được mô tả ở phần trên của chương này.Không giống như trong các quá trình xử lý nước thải thông thường, trong các nồi phản ứng dùng để phục hồi sinh học pha bùn, nhu cầu năng lượng dùng cho... từ một chủng ở dạng dịch thể, và vì các vi sinh vật dùng để xử lý – mặc dù chúng là các cơ thể bản địa (indigenous), nhưng chúng vẫn cần một thời gian để thích ứng với các điều kiện môi trường mới của nồi phản ứng bùn Ví dụ 9.3 Sự giới hạn tốc độ giải hấp 18/31 Phục hồi sinh học pha bùn Người ta tiến hành phục hồi một bùn đất ô nhiễm trong nồi phản ứng bùn; bùn này có nồng độ chất rắn 10kg/m3 Nồng độ... liệu [194] cho biết rằng sự thoát các khí từ quá trình xử lý pha bùn đối với các chất ô nhiễm PAH cũng không kém gì so với khi vận hành các quá trình xử lý vật lý hay hoá học khác, như thiêu đốt hay giảI hấp bằng nhiệt chẳng hạn 28/31 Phục hồi sinh học pha bùn Sự tạo thành bọt Đây cũng là một vấn đề thường nảy sinh trong khi vận hành xử lý pha bùn Theo Glasser và cộng sự [187] thì nguyên nhân của sự hình... 259 m3 22/31 Phục hồi sinh học pha bùn Các chiều của nồi phản ứng có thể vào khoảng 4m chiều sâu và 9,5m đường kính (283m3) Độ cao khoảng trống ở đỉnh nồi sẽ là 500mm, đó là độ cao cần thiết để đề phòng sự sinh bọt 4 Tính thời gian cần thiết để xử lý 400m3 đất Các thông số vận hành và sự kiểm soát quá trình Mở đầu Qua các phần trên đâychúng ta đã thấy sự phục hồi đất thông qua xử lý pha bùn là một quá... gallon được … trên bùn dầu mỏ lấy từ môt thửa đất ở trạm lọc dầu tại Gulf Coast, Mỹ Một bể làm lắng trong đã bỏ hoang, đường kính 47m, được dùng làm nồi phản ứng sinh học Độ sâu bể ở gần thành bể và ở giữa bể là 2,7m và 4,3m, theo thứ tự Bùn được… từ thửa đất nói trên và nạp vào nồi phản ứng trong suốt 5 ngày Hàm lượng các chất rắn của bùn được khống chế 30/31 Phục hồi sinh học pha bùn ở mức khoảng 10%.Sau... Nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng như thế nào đến nhiệt độ của bùn trong nồi phản ứng? Vì nước là chất dẫn nhiệt kém nên những thay đổi nhỏ về nhiệt độ môI trường không gây ra những thay đổi rõ rệt về nhiệt độcủa bùn đang được xử lý Tuy nhiên, sự phục hồi sinh học pha bùn đòi hỏi thời gian lưu của bùn khá lâu nên có thể thấy sự dao động nhiệt độ bùn là khác nhaugiữa các mùa Ví dụ, trong một nghiên cứu ở... được cho là thích hợp sẽ được cho sinh trưởng trong những nuôi cấy tích luỹ trong đó có bổ sung liệu ô nhiễm, thông khí và khuấy trộn, cho tới khi các chất 17/31 Phục hồi sinh học pha bùn ô nhiễm bị phân huỷ, cho phép các chất rắn được tách ra, loại bỏ chất lỏng nổi phía trên, và bổ sung thêm nữa bùn ô nhiễm Việc theo dõi số lượng tế bào bằng các kỹ thuật vi sinh vật học chuẩn mực (ví dụ việc đếm trên... 67.440kg = 67,4m3 pw1.000kg/m3 5 Xác định độ đậm đặc của bùn pbùn pbùn = Khối lượng các chất rắn + Khối lượng nước Thể tích các chất rắn + Thể tích nước =Ms + Mw Vs+Vw Vs =Ms = 24.000kg = 9,06 m3 ps2,65kg/m3 pbùn = 24.000kg + 72.000kg 9,06 m3 + 72 m3 = 1.184kg/m3 = 1,18 kg/L Nhu cầu oxy và sự thông khí Như đã đề cập trong chương này, phục hồi sinh học pha bùn là một quá trình kiếu khí, do đó một trong những... đến 6 vòng (90% so với 64 đến 75%) 29/31 Phục hồi sinh học pha bùn - Nồng độ các chất rắn trong bùn cũng ảnh hưởng tới động học của quá trình loại bỏ Ở bùn có 10% chất rắn thì sự loại bỏ PAH tiếp diễn suốt thời kỳ thí nghiệm, nồng độ PAN tổng số giảm 50% trong khoảng từ ngày thứ 21 đến ngày thứ 70, và nồng độ cuối cùng đạt mức khoảng 170 ppm Trong khi đó ở bùn 30% chất rắn thì toàn bộ sự loại bỏ PAH ... phục hồi sinh học pha bùn trình kiếu khí, thông số vận hành quan trọng nồng độ oxy hoà tan (dissolvel 26/31 Phục hồi sinh học pha bùn oxygen, DO) đảm bảo điều kiện hiếu khí bên hạt đất, cần pha ... đúng, phương trình (9.1) viết là: 6/31 Phục hồi sinh học pha bùn Bài toán 9.1: Sự phân huỷ sinh học nồi phản ứng bùn Một đất ô nhiễm phục hồi nồi phản ứng bùn Nồng độ chất gây ô nhiễm, đo theo.. .Phục hồi sinh học pha bùn Nhìn chung, so sánh với trình xử lý khác, xử lý pha bùn cho phép tiếp xúc tốt chất gây ô nhiễm với vi sinh vật, với oxy, nước, chất dinh dưỡng Chính vậy, xử lý pha bùn