cơ sở lý thuyết quá trình lọc sinh học

trình bày cơ sở lý thuyết quá trình lọc sinh học

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC CHƯƠNG 2 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC 2.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI: 2.1.1 Đònh nghóa: Quá trình màng sinh học là một trong các quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học sử dụng các vi sinh vật không di động và bám dính lên trên bề mặt các vật liệu rắn để tiếp xúc thường liên tục hay gián đoạn với nước thải. Phương pháp dùng vi sinh vật cố đònh để xử lý nước thải được phân làm 3 phương pháp: là phương pháp vận chuyển kết gắn, phương pháp bẫy và phương pháp liên kết chéo trong đó quá trình xử lý bằng màng sinh học được xem như phương pháp vận chuyển kết gắn. Tuy nhiên, quá trình xử lý sinh học sử dụng sinh khối cố đònh với hai phương pháp còn lại có thể được xem như quá trình xử lý bằng màng sinh học bởi vì chúng có cùng cơ chế làm sạch và đặc tính xử lý. Trong phần này, chỉ thảo luận trong phạm vi hẹp về quá trình xử lý bằng màng sinh học hiếu khí 2.1.2. Phân loại: Dựa vào nguyên tắc hoạt động, quá trình lọc sinh học được chia thành 3 loại: • Lọc sinh học ngập nước (submerged filter): phương pháp này dựa trên nguyên tắc vật liệu lọc được đặt ngập chìm trong nước. Phương pháp này còn được chia thành nhiều loại dựa trên cách hoạt động của giá thể: nền cố đònh (fixed bed), nền mở rộng (expanded bed) và nền giả lỏng (fluidized bed). • Thiết bò sinh học tiếp xúc quay (rotating contactor). Đóa quay sinh học sử dụng một lượng lớn các đóa quay ngập một phần hoặc hoàn toàn trong nước, và nước thải được làm sạch thông qua hoạt động của màng vi sinh vật trên các bề mặt của đóa. • Thiết bò lọc nhỏ giọt (trickling filter): ở phương pháp này dòng nước được chảy từ trên xuống qua tầng vật liệu lọc. Lọc sinh học nhỏ giọt gồm một bể tròn hay chữ nhật có chứa lớp vật liệu lọc (đá, ống nhựa, nhựa miếng…), nước thải được tưới liên tục hay gián đoạn từ một ống phân phối thích hợp đặt bên trên bể. Khi 18 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC nước thải chảy vào liên tục và đi qua lớp vật liệu lọc, lớp màng vi sinh vật tiếp xúc với nước thải và phát triển trên vật liệu lọc nên nước thải được làm sạch. 2.2. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MÀNG VI SINH VẬT: 2.2.1. Cấu tạo màng vi sinh vật: Cấu tạo của lớp màng vi sinh vật bao gồm những quần thể vi sinh vật và một số vật chất khác liên kết trong ma trận cấu tạo bởi các polymer ngoại tế bào (gelatin) do vi sinh vật (cả protozoa và vi khuẩn) sản sinh ra trong quá trình trao đổi chất và quá trình tiêu hủy tế bào và do có sẵn trong nước thải. Thành phần chủ yếu của các loại polymer ngoại tế bào nay là polysaccharide, protein. Màng vi sinh vật có cấu trúc rất phức tạp, cả về cấu trúc vật lý và vi sinh. Cấu trúc cơ bản của một hệ thống màng vi sinh vật (hình 3.1) bao gồm: Vật liệu đệm (đá, sỏi, chất dẻo, than… với nhiều loại kích thước và hình dạng khác nhau) có bề mặt rắn làm môi trường dính bám cho vi sinh vật. 19 Màng kỵ khí NO 3 - NO 2 - Màng hiếu khí Lớp màng sinh học Lớp hiệu quả Giá thể BOD NH 4 + H 2 S Acid hữu cơ Nước thải Hình: 3 1 Cấu tạo màng vi sinh vật CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC Nhờ sự phát triển của các công cụ mới nhằm nghiên cứu màng vi sinh, những hình ảnh mới về cấu trúc nội tại của lớp màng nền dần dần được đưa ra. Phát hiện mới cho thấy màng vi sinh vật là một cấu trúc không đồng nhất bao gồm những cụm tế bào rời rạc bám dính với nhau trên bề mặt đệm, bên trong ma trận polymer ngoại tế bào; tồn tại những khoảng trống giữa những cụm tế bào theo chiều ngang và chiều đứng. Những khoảng trống này có vai trò như những lỗ rỗng theo chiều đứng và như những kênh vận chuyển theo chiều ngan, kết quả là sự phân bố sinh khối trong màng vi sinh vật không đồng nhất. Và quan trọng hơn là sự vận chuyển cơ chất từ chấât lỏng ngoài vào màng và giữa các vùng bên trong màng không chỉ bò chi phối bởi sự khuếch tán đơn thuần như những quan điểm cũ. Chất lỏng có thể lưu chuyển qua những lỗ rỗng bởi cả quá trình khuếch tán và thẩm thấu; quá trình thẩm thấu và khuếch tán đem vật chất tới cụm sinh khối và quá trình khuếch tán có thể xảy ra theo mọi hướng trong đó. Do đó, hệ số khuếch tán hiệu quả mô tả quá trình vận chuyển cơ chất, chất nhận điện tử (chất oxy hóa)… giữa pha lỏng và màng vi sinh thay đổi theo chiều sâu của màng, và quan điểm cho rằng chỉ tồn tại một hằng số hệ số khuếch tán hiệu quả là không hợp lý. Phân tích theo chủng loại vi sinh vật, lớp màng vi sinh vật còn có thể chia thành hai lớp (chỉ đúng trong trường hợp quá trình màng vi sinh vật hiếu khí): lớp màng kỵ khí ở bên trong và lớp màng hiếu khí ở bên ngoài (hình 3.2.1). Trong màng vi sinh luôn tồn tại đồng thời vi sinh vật kỵ khí và vi sinh vật hiếu khí; bởi vì chiều sâu của lớp màng lớn hơn nhiều so với đường kính của khối vi sinh vật, oxy hòa tan trong nước chỉ khuếch tán vào gần bề mặt màng và làm cho lớp màng phía ngoài trở thành lớp hiếu khí, còn lớp màng bên trong không tiếp xúc được với oxy trở thành lớp màng kỵ khí. 2.2.2. Quá trình tiêu thụ cơ chất: Lớp màng vi sinh vật phát triển trên bề mặt đệm tiêu thụ cơ chất như chất hữu cơ, oxy, nguyên tố vết (các chất vi lượng)… cần thiết cho hoạt động của vi sinh vật từ nước thải tiếp xúc với màng. Quá trình tiêu thụ cơ chất như sau: đầu tiên cơ chất từ chất lỏng tiếp xúc với bề mặt màng và tiếp đó chuyển vận vào màng vi sinh theo cơ chế khuếch tán phân tử. Trong màng vi sinh vật diễn ra quá trình tiêu thụ cơ chất và quá trình trao đổi chất của vi sinh vật trong màng. Đối với những loại cơ chất ở thể rắn, dạng lơ lửng 20 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC hoặc có phân tử khối lớn không thể khuếch tán vào màng được, chúng sẽ bò phân hủy thành dạng có phân tử khối nhỏ hơn tại bề mặt màng và sau đó mới tiếp tục quá trình vận chuyển và tiêu thụ trong màng vi sinh như trên. Sản phẩm cuối của quá trình trao đổi được vận chuyển ra khỏi màng vào trong chất lỏng. Quá trình tiêu thụ cơ chất được mô tả bởi công thức chung như sau: Màng hiếu khí: Chất hữu cơ + oxy + nguyên tố vết Chất hữu cơ + oxy + nguyên tố vết   sinh khối của vi khuẩn + sản phẩm cuối. sinh khối của vi khuẩn + sản phẩm cuối. Màng kỵ khí: Chất hữu cơ + nguyên tố vết Chất hữu cơ + nguyên tố vết   sinh khối của vi khuẩn + sản phẩm cuối. sinh khối của vi khuẩn + sản phẩm cuối. Các phương trình trên miêu tả chung quá trình tiêu thụ cơ chất bởi vi sinh vật, không chỉ riêng đối với quá trình màng vi sinh vật. Khi một trong những thành phần cần thiết cho vi sinh vật tiêu thụ bò thiếu, những phản ứng sinh học sẽ xảy ra không đều. Chẳng hạn, nếu một trong những cơ chất bò hết ở một chiều sâu nào đấy của màng vi sinh vật, tại đó những phản ứng sinh học sẽ không tiếp tục xảy ra, và cơ chất đó được gọi là cơ chất giới hạn của quá trình, đồng thời chiều sâu hiệu quả của màng vi sinh vật cũng được xác đònh từ vò trí đó. Các nguyên tố vết như nitơ, photphat, và kim loại vi lượng nếu không có đủ trong nước thải theo tỉ lệ của phản ứng sinh học sẽ trở thành yếu tố giới hạn của phản ứng. Tương tự, chất hữu cơ hoặc oxy cũng có thể trở thành yếu tố giới hạn trong màng hiếu khí. Thông thường, nếu nồng độ oxy hoà tan trong nước thải tiếp xúc với màng thấp hơn nồng độ chất hữu cơ, oxy hòa tan sẽ trở thành yếu tố giới hạn. Do đó, ngay cả trong trường hợp màng hiếu khí, lớp màng ở bên trong vò trí tiêu thụ hết oxy trở thành thiếu khí (anoxic) hoặc kỵ khí (anaerobic). Lớp màng kỵ khí không đóng vai trò trực tiếp trong việc làm sạch nước thải. Tuy nhiên, trong lớp màng kỵ khí có thể diễn ra các quá trình hóa lỏng, lên men acid chất hữu cơ dạng hạt rắn, oxy hóa chất hữu cơ và hình thành sulfide bởi sự khử sulfate, hoặc khử nitrat, nitrit tạo ra từ lớp màng hiếu khí. Vì vậy, sự đồng tồn tại của hoạt động hiếu khí và kỵ khí trong lớp màng vi sinh vật là một yếu tố rất quan trọng trong quá trình màng vi sinh vật. 21 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC 2.2.3. Quá trình sinh trưởng, phát triển và suy thoái của màng vi sinh vật: Quy luật chung trong sự phát triển của màng vi sinh vật bởi quá trình tiêu thụ cơ chất có trong nước thải và làm sạch nước thải như sau: quá trình vi sinh vật phát triển bám dính trên bề mặt đệm được chia thành 3 giai đoạn : Giai đoạn thứ nhất có dạng logarithm, khi màng vi sinh vật còn mỏng và chưa bao phủ hết bề mặt rắn. Trong điều kiện này, tất cả vi sinh vật phát triển như nhau, cùng điều kiện, sự phát triển giống như quá trình vi sinh vật lơ lửng. Giai đoạn thứ hai, độ dày màng trở nên lớn hơn bề dày hiệu quả. Trong giai đoạn hai, tốc độ phát triển là hằng số, bởi vì bề dày lớp màng hiệu quả không thay đổi bất chấp sự thay đổi của toàn bộ lớp màng, và tổng lượng vi sinh đang phát triển cũng không đổi trong suốt quá trình này. Lượng cơ chất tiêu thụ chỉ dùng để duy trì sự trao đổi chất của vi sinh vật, và không có sự gia tăng sinh khối. Lượng cơ chất đưa vào phải đủ cho quá trình trao đổi chất, nếu không sẽ có sự suy giảm sinh khối và lớp màng sẽ bò mỏng dần đi nhằm đạt tới cân bằng mới giữa cơ chất và sinh khối. Trong giai đoạn thứ ba, bề dày lớp màng trở nên ổn đònh, khi đó tốc độ phát triển màng cân bằng với tốc độ suy giảm bởi sự phân hủy nội bào, phân hủy theo dây chuyền thực phẩm, hoặc bò rửa trôi bởi lực cắt của dòng chảy. Hình 3.2 cho 22 bacteria protozoa algae metazoa Hình 3.2.: Chuỗi các vi sinh vật tạo thành màng vi sinh Thời gian , ngày Số lượng CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC thấy sự tích lũy của lớp màng vi sinh vật. Trong quá trình phát triển của màng vi sinh, vi sinh vật thay đổi cả về chủng loại và số lượng (hình 3.2). Lúc đầu, hầu hết sinh khối là vi khuẩn, sau đó protozoas và tiếp đến là metazoas phát triển hình thành nên một hệ sinh thái. Protozoas và metazoas ăn màng vi sinh vật và làm giảm lượng bùn dư. Tuy nhiên, trong một điều kiện môi trường nào đó, chẳng hạn điều kiện nhiệt độ nước hay chất lượng nước, metazoas phát triển quá mạnh và ăn quá nhiều màng vi sinh làm ảnh hưởng tới khả năng làm sạch nước. Nghiên cứu của Inamori cho thấy có hai loài thực dưỡng sống trong màng vi sinh vật. Một loài ăn vi khuẩn lơ lửng và thải ra chất kết dính, kết quả là làm tăng tốc độ làm sạch nước. Loài còn lại ăn vi khuẩn trong màng vi sinh và do đó thúc đẩy sự phân tán sinh khối. Và nếu hai loài này có sự cân bằng hợp lý thì hiệu quả khoáng hóa chất hữu cơ và làm sạch nước sẽ cao. Bảng 3.2.3. Xác đònh sự tích lũy của màng vi sinh vật. Phân loại 2.1. Phương pháp phân tích (A) Xác đònh trực tiếp khối lượng màng vi sinh vật: Bề dày màng; Khối lượng màng (B) Xác đònh không trực tiếp lượng màng vi sinh vật: Thành phần màng vi sinh vật xác đònh Polysaccharide; Tổng carbon hữu cơ; COD; Protein (C) Xác đònh không trực tiếp lượng màng vi sinh vật: Vi sinh hoạt động bên trong màng Đếm tế bào nhìn thấy được; ATP; Lipopolysaccharide; Tốc độ loại bỏ cơ chất (D) Xác đònh không trực tiếp lượng màng vi sinh vật: nh hưởng của màng vi sinh vật tới các đặc tính chuyển động. Ma sát Ngăn cản truyền nhiệt. 2.3. NHỮNG TÍNH CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH MÀNG VI SINH. 2.3.1. Đặc tính dính bám của màng sinh học: Khả năng dính bám của màng sinh học trên bề mặt rắn là 1 trong những nhân tố quan trọng của quá trình màng sinh học vì nó thường ảnh hưởng đến tốc độ phát 23 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC triển và những khó khăn liên quan đến việc tẩy rửa màng sinh học. Có 2 nhân tố hoá lý ảnh hưởng đến khả năng dính bám của màng sinh học: tác nhân thứ nhất là hiện tượng tónh điện. Quy luật tổng quát là: sự kết hợp của 2 thực thể kỵ nước với nhau hoặc với thực thể ưa nước cũng luôn ổn đònh dưới góc nhìn năng lượng tự do. Sự kết hợp dưới cơ chế gọi là sự tương tác của tính kỵ nước, và không cần thiết để nói rằng quy luật này có thể ứng dụng đến sự hấp phụ tế bào vi sinh vật lên bề mặt vật rắn. Giữa các đặc tính vật lý của bề mặt vật rắn có thể ảnh hưởng đến khả năng dính bám của màng vi sinh, sự gồ ghề là 1 trong những đặc tính có thể xác nhận. Các quan sát cho thấy bề mặt gồ ghề có ảnh hưởng quan trọng đến thời kì hình thành lớp màng ban đầu và số lượng gắn kết nhiều hơn nhiều so với bề mặt nhẵn. Nhưng sự gồ ghề của bề mặt không phải là nhân tố quan trọng trong tổâng lượng màng vi sinh được thành lập. Theo nghiên cứu của 1 số nhà khoa học khi so sánh đặc tính dính bám của màng sinh học trên các vật liệu : polyvynylchloride (bề mặt không xử lý) và polyethylene (A) , vật liệu cùng loại được chà láng bằng giấy nhám mòn (B) , chà bằng giấy thô (C) và dán chúng vào cùng 1 đóa trong đơn vò lọc sinh học tiếp xúc quay. Và kết quả chỉ ra rằng tốc độ kết dính và tổng lượng dết dính như sau A<B<C. Vậy độ gồ ghề có thể ảnh hưởng ít đến sự kết hợp của màng vi sinh trên bề mặt rắn, nó chỉ ra rằêng độ gồ ghề của bề mặt có ảnh hưởng đến mức độ cao hơn của lượng màng bám dính và đặc tính dính bám thay đổi dựa trên điều kiện sinh lý của vi sinh vật . Điều nay dễ nhận ra dựa trên những cơ chế kết dính đã đề cập ở trên. Sự liên quan đến hiệu quả dòng chảy qua bề mặt màng, Hekejekian nhận thấy rằng tốc độ cao sẽ làm chậm trễ quá trình hình thành lớp màng cơ bản , nhưng 1 khi đã thành lập thì tốc độ dòng chảy càng cao thì sự sinh trưởng của màng càng tăng nhanh. Sander và Characklis tốc độ cao nhất ở mức cao của tốc độ trong khoảng (0.1-1 ft/s). nh hưởng này được quy cho dòng chảy mạnh mang nhiều cơ chất từ chất lỏng lên bề mặt lớp màng, các lớp màng nhờn có thể chống lại lực cắt vượt quá 10 -15 (dyn/ cm 2 ) và màng phát triển ở tốc độ cao càng bám chặt vào bề mặt rắn. Cần chú ý rằng sự phân phối các chủng loại vi sinh trêm lóp màng thay đổi với mức độ hỗn loạn. 24 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC 25 V min V min V min 1/x (độ dày của lớp điện tích kép G G G GGG a b c c’ b’a’ h h h hhh V R V A V min V min V max V R V max V A V A V R Cộng thêm lực dẩy Born Hình 3.3.:Năng lượng tương tác giữa 2 phần tử CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC 2.3.2. Đặc tính sinh học: 2.3.2.1. Sinh khối trong thiết bò xử lý và đa dạng sinh học: Nói chung, sinh khối trong các thiết bò xử lý ứng dụng quá trình màng vi sinh vật tương đối lớn. Nồng độ sinh khối (giống như MLSS) khoảng 20 – 40 kg/m 3 trong thiết bò tiếp xúc quay, 10 – 20 kg/m 3 trong thiết bò lọc ngập nước, và 5 – 7 kg/m 3 trong thiết bò lọc nhỏ giọt. Mặc khác, quá trình màng vi sinh vật sản sinh ra ít bùn dư hơn quá trình bùn hoạt tính vì chuỗi thức ăn dài hơn. Thương số của tổng chất rắn sinh học (S) và lượng bùn dư hàng ngày (DS) cho ta thời gian lưu bùn (hay tuổi bùn A s ): SΔ S s A = ; Tuổi bùn A s cho biết thời gian tồn tại của bùn trong hệ thống xử lý. Trong trạng thái tónh, bùn dư trong hệ thống cân bằng với lượng bùn lấy ra khỏi hệ thống. Trong hệ thống như vậy, sự thay đổi về số lượng của một loài vi sinh vật (n) trong bùn sinh học được cho bởi phương trình: n s A 1 μ s A n nμ dt dn         −=−= ; Trong đó: • m = tốc độ phát triển xác đònh của vi sinh vật. • t = thời gian. Từ phương trình trên cho thấy, nếu m < 1/A s , n sẽ giảm theo thời gian tới khi loài đó biến mất. Nói cách khác, đối với những loài vi sinh vật với tốc độ phát triển nhỏ, để có thể phát triển, tuổi bùn, hay thời gian lưu bùn A s phải đủ lớn. Những số liệu về tốc độ phát triển của một số loài vi sinh vật được đưa ra trong bảng 3.2 26 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC Bảng 3.2 Tốc độ tăng trưởng của các loài vi sinh vật. Vi sinh vật Thông số tốc độ tăng trưởng Nhiệt độ ( o C) Khối lượng khô của tế m (1/ngày) t d (giờ) Vi khuẩn Bacillus megatherium Escherichia coli Rhodopseudomonas spheroides Nitrosomonas sp. Staphylococus aureus 31.8 59.1 6.9 1.3 37.6 0.52 0.28 2.4 12.7 0.44 30 37 34 25 37 3,8.10 -9 4,0.10 -10 - - 1,5.10 -10 Tảo Anabaena cylindria Microcystis aeruginosa Navicula minima Chlorella ellipsoidea Selenastrum capriconnutum 0.66 0.64 0.97 2.5 1.9 25.0 25.9 17.1 6.7 8.7 25 25 25 25 25 - - - - 1,9.10 -8 Fungi Saccharomyces cerevisiae 8.3 2.0 30 7,1.10 -8 Protozoa Vorticlla microstoma Epistylis plicatilis Colpidium campylun Paramecium caudatum Tetrahymena pyriformis Colpoda steinii Stentor coeruleus Aspidisca costata 3.3 1.6 3.6 1.4 5.3 5.5 0.75 1.2 5.0 10.2 4.7 12.0 3.1 3.0 22.1 13.6 20 20 20 20 25 30 19 20 3,9.10 -6 - 1,6.10 -6 3,0.10 -4 1,4.10 -6 1,2.10 -6 5,0.10 -3 - Metazoa. Rotaria sp. Plulodina sp. Lacane sp. Aeolosoma hemprichi Nais sp. Pristina sp. 0.28 0.23 0.31 0.35 0.12 0.12 59.1 72.0 54 47.3 138 138 20 20 20 20 20 20 - 1,8.10 -4 - 3,8.10 -4 6,6.10 -3 - 27 [...]... chuyển cơ chất vào màng vi sinh vật từ chất lỏng tiếp xúc với màng  Quá trình khuếch tán phân tử chuyển cơ chất vào màng vi sinh vật  Tiêu thụ cơ chất bởi màng vi sinh vật  Vận chuyển sản phẩm cuối ra khỏi màng 33 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC  Xác đònh thông số động học Mô hình động học hình thức: không quan tâm đến bùn ở dạng màng sinh học hay bùn hoạt tính , dựa trên cơ sở phản... trong màng sinh học N_NO3 Kỵ khí Hiếu khí 28 Hình 3.5: Profile nồng độ N_NH3 và N_NO3 trong màng CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC 3.3.3 Những đặc tính về sự loại bỏ cơ chất: Những tính chất về sự loại bỏ cơ chất trong quá trình màng vi sinh vật khác xa với quá trình vi sinh vật lơ lửng như bùn hoạt tính Sự khác biệt chủ yếu ở hai quan điểm: • Một quan điểm cho rằng phản ứng sinh học được... thụ cơ chất trong màng Quá trình khuếch tán sẽ là quá trình hạn chế tốc độ nếu bề dày màng đạt tới một giá trò đủ lớn Quá trình khuếch tán là một quá trình hóa lý, ít chòu bò ảnh hưởng bởi nhiệt độ hơn là những hoạt động sinh học như sự trao đổi chất hay sự tiêu thụ cơ chất Trong quá trình màng vi sinh vật, do đó, sự phụ thuộc của tốc độ loại bỏ cơ chất vào nhiệt độ thường ít hơn so với trong quá trình. .. lý 2.3.3.6 Thiết bò xử lý đa dạng: Mặc dù có tên chung, hay cùng những đặc tính làm sạch nước, quá trình màng vi sinh vật có sự đa dạng về thiết bò Trong mỗi loại thiết bò lọc ngập nước, tiếp xúc quay hay lọc nhỏ giọt, hình dạng, kích thước, vật liệu, phương pháp sắp xếp bố trí vật liệu đệm cũng rất đa dạng 32 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC Quá trình màng vi sinh vật không những đa... nhiên quá trình màng vi sinh vật còn có những nhược điểm như sau: không có khả năng điều khiển sinh khối, tốc độ làm sạch bò hạn chế bởi quá trình khuếch tán 2.4 ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG TRONG MÀNG VI SINH: Những phân tích lý thuyết cho thấy động học phản ứng trong màng vi sinh vật phức tạp hơn rất nhiều so với động học phản ứng của quá trình bùn hoạt tính, bởi vì tốc độ phản ứng làm sạch nước trong quá trình. .. khiển chính xác sinh khối trong hệ thống, các chủng vi sinh vật bởi vì không có một phương pháp hiệu quả nào được phát triển nhằm điều khiển quá trình này Và có thể nói rằng, những điều kiện để điều khiển vận hành hệ thống màng vi sinh vật duy nhất chỉ là lượng nước đầu vào và cường độ sục khí 2.3.3.2 Khởi động nhanh chóng: 30 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC Trong quá trình bùn hoạt... tháng So sánh với quá trình màng vi sinh vật, thời gian khởi động khoảng 2 tuần đối với lọc sinh học ngập nước và thiết bò tiếp xúc quay, và cần một thời gian hơi dài hơn đối với thiết bò lọc nhỏ giọt Nguyên nhân làm cho thời gian khởi động của quá trình màng vi sinh vật ngắn hơn là: hầu hết sinh khối sinh ra tích lũy lại mà không bò tiêu thụ sớm trong quá trình khởi động, khi màng vi sinh vật còn mỏng... chất phân hủy sinh học chậm 31 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC 2.3.3.4 Khả năng chòu biến động về nhiệt độ và tải lượng ô nhiễm: Cả tốc độ khuếch tán và phản ứng sinh học đều giảm khi nhiệt độ giảm, và mức độ phụ thuộc của phản ứng sinh học quan trọng hơn sự khuếch tán Năng lượng hoạt hóa được dùng để đánh giá mức độ phụ thuộc của phản ứng sinh học vào nhiệt độ, năng lượng càng lớn,... trình vi sinh vật lơ lửng, và khả năng xử lý là ổn đònh hơn • Quan điểm thứ hai quan tâm đến quá trình loại bỏ các hạt rắn, các hạt lơ lửng, cũng như vấn đề liên quan tới sự vận chuyển cơ chất bởi quá trình khuếch tán Trong quá trình xử lý dùng vi sinh vật lơ lửng, các hạt rắn và các hạt lơ lửng rất dễ hoà trộn với vi sinh vật, và được tiêu thụ, trao đổi chất ngay lập tức Trong quá trình màng vi sinh vật,... ra trước để bẻ gãy các phân tử lớn thành các phân tử nhỏ hơn 29 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC 2.3.3 Một số đặc tính khác: 2.3.3.1 Vận hành hoạt động của thiết bò xử lý: Ưu điểm quan trọng nhất của quá trình màng vi sinh vật so với quá trình vi sinh vật lơ lửng là sự dễ dàng trong vận hành hệ thống xử lý Trong việc vận hành hệ thống bùn hoạt tính, có rất nhiều những điều kiện vận . Pristina sp. 0 .28 0 .23 0.31 0.35 0. 12 0. 12 59.1 72. 0 54 47.3 138 138 20 20 20 20 20 20 - 1,8.10 -4 - 3,8.10 -4 6,6.10 -3 - 27 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT. 3.6 1.4 5.3 5.5 0.75 1 .2 5.0 10 .2 4.7 12. 0 3.1 3.0 22 .1 13.6 20 20 20 20 25 30 19 20 3,9.10 -6 - 1,6.10 -6 3,0.10 -4 1,4.10 -6 1 ,2. 10 -6 5,0.10 -3 - Metazoa.