Bể aerotank khuấy trộn hoàn toàn

Bô Giáo Duc — Đào Taota cung cấp ôxi và khuấy trộn nước thải với bùn hoạt tính đó là loại bùnxốp chứa nhiều vi sinh có khả năng oxy hóa các chất hữu cơ.. -Trong Be sinh học kỵ khí UASB

Bô Giáo Duc — Đào Tao

ta cung cấp ôxi và khuấy trộn nước thải với bùn hoạt tính ( đó là loại bùnxốp chứa nhiều vi sinh có khả năng oxy hóa các chất hữu cơ )

-Aerotank được đưa ra và nghiên cứu rất lâu (từ 1887-1914 áp dụng)

II/VỊ TRÍ BỂ

Hệ thông hê Aerotank

-Nước thải từ hệ thống thoát nước của nhà máy chảy đến Be tiếp nhận (0800mm) có lắp đặt Song chắn rác thô nhằm loại bỏ cặn thô tránh trường hợpnghẹt bơm Và một đường ống 0 90mm dẫn nước thải đậm đặc chảy đến bểchứa nước thải đậm đặc Nước thải từ bể tiếp nhận bơm và bế chứa nướcthải đậm đặc được bơm qua Máy tách rác mịn nhằm loại bỏ rác có kíchthước lớn hơn 2 mm

-Nước thải tiếp tục được đưa vào Be điều hòa với hệ thống khuấy trộn chìm

để điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải, giúp làm giảm kích thước, tạo

chế độ làm việc ổn định cho các công trình phía sau, tránh hiện tượng quátải Nước thải sau bể điều hòa sẽ được tiếp tục được bơm qua Be điều chỉnh

pH nhằm ổn định pH trước khi nước thải qua quá trình xử lý sinh học

-Trong Be sinh học kỵ khí (UASB) xảy ra quá trình phân huỷ các chất hữu

co hòa tan và dạng keo trong nước thải với sự tham gia của các vi sinh vậtyếm khí Vi sinh vật yếm khí sẽ hấp thụ các chất hữu cơ hoà tan có trongnước thải, phân huỷ và chuyển hoá chúng thành khí (khoảng 70 - 80% làmetan, 20 - 30% là cacbonic) Bọt khí sinh ra bám vào hạt bùn cặn, nổi lêntrên làm xáo trộn và gây ra dòng tuần hoàn cục bộ trong lớp cặn lơ lửng.Hiệu quả khử BOD và COD có thể đạt 70 - 90%

-Nước thải sau bể kị khí tiếp tục tự chảy sang Bể sinh học hiếu khí(Aerotank) Trong bể sinh học hiếu khí, các chất hữu cơ hòa tan và khônghòa tan chuyển hóa thành bông bùn sinh học-quần thể vi sinh vật hiếu khí -

có khả năng lắng dưới tác dụng của trọng lực Nước thải chảy liên tục vào bếsinh học trong đó khí được đưa vào cùng xáo trộn với bùn hoạt tính, cungcấp oxy cho vi sinh phân hủy chất hữu cơ Dưới điều kiện như thế, vi sinhsinh trưởng tăng sinh khối và kết thành bông bùn

Hỗn họp bùn hoạt tính và nước thải chảy đến Be lắng 2 có nhiệm vụ lắng vàtách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải Bùn sau khi lắng có hàm lượng ss =8.000-12.000 mg/L, một phần sẽ tuần hoàn trở lại bể sinh học (25-75% lưulượng) để giữ ổn định mật độ cao vi khuẩn tạo điều kiện phân hủy nhanhchất hữu cơ, đồng thời ổn định nồng độ MLSS

-Nước thải sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học còn chứa nhiều vikhuẩn Vì vậy, trước khi xả ra môi trường, nước thải được đưa đến Be khửtrùng, một lượng hóa chất natri hypochloritc (NaOCl) được châm vào đế ticuhủy vi khuẩn trong dòng nước ra Nước thải sau khi khử trùng đảm bảo đạttiêu chuẩn đầu ra TCVN 5945-2005 loại A

-Bùn từ bế kỵ khí và bế lắng 2 sẽ được bơm đến Be nén bùn và tiếp tục đượcđưa vào máy ép bùn đế xử lý Bùn sau khi ép có thể vận chuyến đi xử lý nhưchất thải rắn.

Sff đô thê hiện vị trí bê Aerotank

III/KẾT CÁU BÊ

-Bể Aerotank được làm bằng bê tông, cốt thép, gạch với mặt bằng thôngdụng là hình chữ nhật,Hỗn hợp bùn và nước thải cho chảy suốt chiều dài bể

và được sục khí, khuấy đảo nhằm tăng cường lượng oxy hòa tan và tăngcường quá trình oxy hóa chất bấn hữu cơ có trong nước Nước thải với bùnhoạt tính tuần hoàn sau khi qua bể aerotank cho qua bế lắng đợt 2 Một phầnbùn lắng quay trở lại bế aerotank, phần còn lại sẽ đến bể lắng bùn

Sư đổ kết cẩu của bê Aerotank

Cấu trúc aerotank phải thỏa mãn 3 điều kiện

+ Giữ được liều lượng bùn cao trong aerotank+ Cho phép vi sinh phát triển liên tục ở giai đoạn “bùn trẻ”

IV/CAC QUA TRINH SINH HOA XAY RA

TRONG BẺ AEROTANK 1/Qúa trình tăng sinh khối

Vi sinh vật có thể sinh trưởng thêm nhiều nhờ sinh sản phân đôi, sinhsản giới tính, nhưng chủ yếu chúng phát triển bằng cách phân đôi.Thời gian cần để phân đôi tế bào thường gọi là thời gian sinh sản, cóthể dao động từ dưới 20 phút đến hằng ngày

Các giai đoạn sinh trưởng của vi khuẩn

a/Giai đoạn tiềm tàng hay thích nghi (giai đoạn sinh trưởng chậm Lag phase): là giai đoạn vi khuẩn cần thời gian để thích nghi với môitrường dinh dưỡng, ở giai đoạn này, nồng độ BOD trong nước thảicao, nồng độ oxy hoà tan thấp Nhóm protozoa có thể sống trongđiều kiện này là trùng biến hình (amoebae) và trùng roi (ílagellates).Trùng tiên mao (ciliated protozoa), trùng bánh xe (rotiĩers), giun trònsống tự do (free-living nematodes) cũng xuất hiện ở giai đoạn nàynhưng số lượng ít và khả năng hoạt động không hiệu quả Vì vậy,hiệu quả xử lý BOD trong suốt pha lag không cao, nước thải bị đục

-b/Giai đoạn tăng sinh khối theo số mũ (Log phase): ở pha log vikhuẩn sản xuất ra nhiều enzym cần thiết để làm giảm BOD và tổnghợp tế bào cần thiết cho quá trình sinh trưởng Có thể chia pha logthành hai giai đoạn nhỏ

- Trong nửa giai đoạn đầu, tế bào vi khuẩn hấp thụ BOD và hàmlượng bay hơi của MLSS tăng Lúc này vi khuẩn chưa sinh trưởngnhiều

- Trong nửa giai đoạn còn lại, quá trình tổng hợp và sinh trưởng xảy

ra Vi khuẩn sử dụng cBOD đã hấp thụ được để sản sinh ra tế bàomới, số lượng vi khuẩn lúc này tăng nhanh theo cấp số mũ Hiệu quả

xử lý BOD lúc này rất cao Nồng độ ô nhiễm trong nước thải giảm vànồng độ oxy hòa tan tăng

Số lượng trùng tiên mao bơi (free-swimming ciliates) tăng nhanhtrong suốt pha log và là động vật nguyên sinh đặc trưng ở pha này,thời gian sinh trưởng của trùng tiên mao bơi khoảng 24 giờ Trongkhi đó, trùng biến hình (amoebae) và trùng roi (tlagellates) không thểcạnh tranh thức ăn với trùng tiên mao nên trong giai đoạn này sốlượng trùng biến hình và trùng roi giảm Sự xuất hiện của một lượnglớn trùng tiên mao bơi làm tăng hiệu quả xử lý, chất lượng nước thảiđầu ra được cải thiện đáng kề: nồng độ BOD, nồng độ TSS và độđục giảm Ngoài ra, trùng tiên mao bò, trùng tiên mao có cuống, trùngbánh xe, và giun tròn sống tự do cũng xuất hiện nhưng số lượng rấtít

c/ Giai đoạn tăng trưởng chậm dần (Declining log phase): Đây là giaiđoạn quan trọng nhất đối với sự phát triển của vi sinh vật cũng như

sự hình thành bông bùn Trong giai đoạn này, có 2 điều kiện quantrọng để hình thành bông bùn Đầu tiên, phải có một lượng lớn vikhuẩn Thứ hai, các vi khuẩn này phải sản xuất ra một lượng lớn cácsợi tế bào cùng các polysaccarit và các hạt polyhydrobutyrate (PHB).Các sợi tế bào, polyscaccarit và PHB chính là các yếu tố hình thànhbông bùn Các sợi tế bào có kích thưó’c rất nhỏ (2 - 5nm), gồm nhiềugốc hoá học như cacbonxyl (-COOH), hydroxyl (-OH), sulthydryl (-SOOH) và photphoryl (-POOH) Những gốc hoá học này sẽ bị ion

hoá trong khoảng pH tối ưu của bùn hoạt tính Khi đó, phân tử hydro

sẽ tách ra, còn lại là các gốc ion âm (-COO-, -0-, -SOO-, -POO-).Các gốc này hoạt động như các ion âm, chúng sẽ kết hợp với các ion

đa hoá trị trong nước thải ví dụ như Ca2+ và liên kết các vi khuẩn lạivới nhau, hình thành bông bùn pH là yếu tố quan trọng ảnh hưởngđến mức độ ion hoá nên khi pH thay đổi sẽ ảnh hưởng quá trình tạobông bùn

Nhiều loại polysaccarit không hòa tan được sản sinh trong suốt quátrình tạo bông Các polysaccarit này đóng vai trò như chất kết dính

để gắn kết các tế bào vi khuẩn lại với nhau Trong giai đoạn này,lượng sinh khối rất nhiều và đa dạng, hiệu quả xử lý BOD cao sốlượng trùng tiên mao nhiều, trong đó chiếm ưu thế là trùng tiên mao

bò (cravvling ciliated protozoa) Trùng tiên mao bơi không nhiều vì ởgiai đoạn này lượng vi khuẩn ít phân tán gây khó khăn trong việc tìmthức ăn cho loài này

d/Giai đoạn hô hấp nội bào (Endogenous phase): Trong giai đoạnnày xảy ra hiện tượng giảm dần sinh khối Phần lớn lượng BOD bị vikhuẩn phân hủy trong giai đoạn này được sử dụng cho hoạt độngsống của tế bào vi khuẩn hơn là tổng hợp và sinh trưởng Một điềuthay đổi đáng kể trong giai đoạn này là sự phát triển của các vi khuẩndạng sợi (tilamentous) Bông bùn trong giai đoạn này cần có mộtlượng vi khuẩn dạng sợi đủ để phát triển ở kích thước trung bình(150 - 500mm) và kích thước lớn (> 500mm) Trong giai đoạn này, visinh đa dạng, do đó đẩy nhanh hiệu quả xử lý Ở giai đoạn này,nước thải đã được xử lý gần hết, mức độ ô nhiễm giảm mạnh

số lượng trùng tiên mao bò và trùng tiên mao có cuống ở giai đoạnnày rất cao Dưới những điều kiện tối ưu, số lượng của chúng có thể

là 50.000/ml Trùng bánh xe và giun tròn sống tự do cũng như nhữngđộng vật đa bào khác có thời gian phát sinh trưởng dài hơn so vớiđộng vật nguyên sinh, thời gian sinh trưởng của chúng là vài tuần.Thời gian này thường lâu hơn tuổi bùn của hầu hết các quá trình bùnhoạt tính Thời gian sinh trưởng dài chính là một trong 2 yếu tố làmcho số lượng trùng bánh xe không nhiều Yếu tố thứ hai là do sự xáođộng trong môi trường bùn hoạt tính gây khó khăn cho vi sinh vậtđực và cái gặp nhau Chúng sẽ tăng nhanh trong môi trường ổn định

và có tuổi bùn cao, thường là trong các hồ sinh học

Thời gian (ngày)

Biêu đồ thê hiện quá trình tăng sinh của vi sinh vật

-Chất hữu cơ + 02 — C02 + H20 + tế bào mới + sản phẩm trung gian

-Trong môi trường nuớc, khi quá trình oxy hoá sinh học xảy ra thì các visinh vật sử dụng oxy hoà tan, vì vậy xác định tổng luợng oxy hoà tan cần

-COD (Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học) là lượng oxy cầnthiết để oxy hoá các hợp chất hoá học trong nước bao gồm cả vô cơ và hữu

cơ Như vậy, COD là lượng oxy cần để oxy hoá toàn bộ các chất hoá họctrong nước, trong khi đó BOD là lượng oxy cần thiết đế oxy hoá một phầncác hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ bởi vi sinh vật

-Toàn bộ lượng oxy sử dụng cho các phản ứng trên được lấy từ oxy hoà tantrong nước (DO) Do vậy nhu cầu oxy hoá học và oxy sinh học cao sẽ làmgiảm nồng độ DO của nước, có hại cho sinh vật nước và hệ sinh thái nướcnói chung Nước thải hữu cơ, nước thải sinh hoạt và nước thải hoá chất làcác tác nhân tạo ra các giá trị BOD và COD cao của môi trường nước

3/Qúa trình khử Nito và phospho

Quá trình khử nito và nitrat hóa

Hợp chất hữu cơ chứa nito

Quá trình nitrat hóa

V/BÊ AEROTANK KHUẤY TRỘN HOÀN CHỈNH

Oxi tinh khiết Oxi tuần hoàn

-Dựa trên nguyên lý làm việc của aerotank khuấy đảo hoàn chỉnh người tathay không khí nén bằng cách sục oxi tinh khiết.

VI/MỘT SÓ VI SINH VẬT TRONG BẺ

AEROTANK

1 Vi khuẩn:

Zooglea,Pseudomonas,Flavobacterium,Alcaligenes,Bacilus,Achromobact

er, Corynebaterium, Comomonas, Brevibacterium, Acinetobacterium

Vai trò: oxi hóa các chất hữu cơ, đóng vai trò quan trọng trong việc hìnhthành bông bùn

-Nhiều vi khuẩn Sợi khó ổn định sinh khối

• Chuyển amon thành nitrit: Nitrosomonas,Nitrosopira, Nitrococcus

• Chuyến nitrit thành nitrat: Pseudomonas

Zooglea : Các loài vi khuẩn dạng sợi đóng vai trò quan trọng trong việchình thành bông bùn Chúng là xương sống của hệ bùn hoạt tính

2 Nấm :

• Bùn họat tính không thuận lợi cho sự phát triển của nấm

• Có thể thấy xuất hiện khá thường các loại tảo dạng sợi trongbông bùn ví dụ như các sợi tảo lam

• Trùng biến hình (trùng chân giả)

Rất phong phú, kích thước 10 - 200 ịim

Chỉ thị nước thải có CHC dạng tinh bột

Arcella trên vỏ cứng có các vân như hoa văn gọi là trùng biến hình

có vỏ

VII/YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG LÀM SẠCH NƯỚC THẢI CỦA BẺ AEROTANK

• Lượng oxi hoà tan trong nước

• Thành phần dinh dưỡng đối với vsv

• Nồng độ chất bẩn hữu cơ trong nước thải

• Các chất độc tính có trong nước thải

• pH của nước thải

Bung bùn củ sợi

Bung bùn không có sợi :

Nguyên nhân : Vi sinh vật hiện diện với số lương lớn trong lớp màngngoại bào -> Giảm tính lắng và tốc độ nén Trên thực tế không có việcphân tách trong những trường hợp nghiêm trọng, tạo nên chảy tràn của

* Sự phát triển phân tán:

Nguyên nhân :Vi sinh vật không tạo thành bông nhưng khuếch tán, tạothảnh những cụm nhỏ hay tế bào đơn lẻ. > Nước ra đục, không có vùnglắng trong bùn

• Hiện tượng lên bùn :

Nguyên nhân : Việc khử nitrat trong bế lắng đợt 2 tạo ra những bóng khíNito, bám dính với những bông bùn hoạt tính và nổi lên trên bề mặt bểlắng 2.->Lóp váng của bùn hoạt tính được tạo thành trên mặt của bể lắngđợt 2

Cách khắc phục:

• Tăng tỷ lệ bùn tuần hoàn từ bể lắng về bể Aerotank để giảm thời gianlưu bùn trong bể lắng

• Tăng nhanh tốc độ rút bùn dư ở bế lắng

• Giảm thời gian lưu bùn để tránh quá trình nitrat hóa

*Sự tạo thành bọt và váng

Nguyên nhân : Những chất hoạt diện bề mặt không bị thoái hóa và sựhiện diện của những loài Nocardia, đôi khi bởi sự hiện diện cả Microthrixparvicella

-> lượng lớn bùn nổi của chất rắn trong bùn hoạt tính tới bề mặt của đơn

vị xử lý Bọt được tích lũy và có thể bị thối Chất rắn có thể chảy tràn vào

bể lắng 2

• Cách khắc phục : Có thể khắc phục hiện tượng bọt và váng bằng cách: dùng chlorine phun lên trên bề mặt hay sử dụng các cation polymer

để kiểm soát

• Cách khắc phục hiện tượng bùn trương :

Tăng cường sục khí

Xả bùn dư

Tạm thời giảm tải trọng thủy lực của bế

Pha loãng nước thải bàng nước sông, hồ

2/Những vấn đề trong quá trình xử lí nước thải:

• Công trình bị quá tải

• Lượng nước thải đột xuất trở nên quá lớn

Cách khắc phục:

• Nước thải sản xuất có lưu lượng và nồng độ dao động lớn trong ngày

và đêm, thì chỉ được phép xả vào mạng lưới thoát nước đô thị sau khi

đã qua xử lí cục bộ trong xí nghiệp công nghiệp

• Điều chỉnh chế độ bơm cho phù hợp với công suất của bể xử lí

• Tiến hành tẩy rủa kênh mương đều đặn

cần nâng cao trình độ quản lí kĩ thuật cho các cán bộ trong quá trìnhđiều hành các công trình xử lí.

IX/TÍNH TOÁN BẺ AEROTANK

A/ Các chỉ tiêu thiết kế

1 Các thông Số đầu vảo

2 Xác đinh hiêu quả xử lý

S Hiệu quả xử lý theo COD

S Hiệu quả xử lý theo BOD5

S Hiệu quả xử lý BOD toàn bộ

Ọ: Lưu lượng nước cần xử lý (m3/ngày)

So: Hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu vào (mg/1)

X: Nồng độ bùn hoạt tính (mg/1)

F/M:TỈ lệ BOD5 có trong nước thải và bùn hoạt tính (mg BOD5/mg bùn)

b Xác định theo tốc độ sử dụng chất nền của lg bùn hoạt tính trong lđơn vị