Quá trình xử lý sinh học kỵ khí bằng bể UASB

Methane (CH4) 55,6 Carbon dioxide (CO2) 35,4 Phương pháp sinh học xử lý môi tnrờng Nitrogen (N2) 0,3 % Hydrogen (H2) 0,1 SỞ QUÁ I II THÀNH Cơ PHÀN TRÌNH LÝ - HÓA XỬ LÝ HỌC SINH CỦA HỌC NƯỚC KỴ THẢI KHÍ % Hydrogen Sulphide 0,1 1 Cơ Tính sở chất phân vậthủy lý kỵ khí SVTH: Nhóm Tính chấthủy vật kỵ lý nước xác định dựa mùi, Sự phân khí mộtthải loạtđược trình vsv phân hủycác cácchỉ hợptiêu: chấtmàu hữusắc, thành nhiệt độ khí metan lưu lượng Từ lâu trình xử lý kỵ khí áp dụng đề ổn định bùn công trình xử > Màu: nước thải có màu nâu sáng, nhiên thường có màu xám có vẩn lý bùn đục Màu sắc nước thải thay đổi đáng kể bị nhiễm khuẩn, có màuHiện đen nay, ứng dụng rộng rãi xử lý nước thải tối > Mùi:trình có thải Qưá phân nước hủy kỵ khílà khí sinh trình phân hủy oxy hợp chất Lên men hữu hay doChất số chất thêm vào.+ CƠ2 + H2 + NH3 + H2S hữu cođược —7- đưa -► CH4 > Nhiệt độ: nhiệt độYếm khí nước thải thường cao so với nguồn nước ban đầu, có gia nhiệt vào nước từ đồ dùng gia đình máy móc sản xuất > Lưu lượng: thể tích thực nước thải xem đặc tính vật lý nước thải, có đơn vị nrVngười.ngày Vận tốc dòng chảy thay đổi theo ngày Tính chất hóa học Các thông số thể tích chất hóa học thường là: số lượng chất hữu cơ, vô khí Biogas có trị nhiệt cao 4,500-6000kcal/m3 tùy vào thành phần % methan có Hay đề đơn giản hóa, người ta xác định thông số như: độ kiềm, BOD, COD, biogas chất khí hòa (Methane cóchất trị nhiệt kcal/m3) tan, hợp N, p,cao các9.000 chất rắn (hữu cơ, vô cơ, huyền phù không tan) nước sau: > Độ kiềm: thực chất độ kiềm môi trường đệm đe giữ pH trung tính nước thải a Giai đoạn thủy phân lên men: suốt trình xử lý sinh hóa Giai đoạn thực điều kiện khác nhau: ấm hay nóng, kị khí hoàn > Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD): dùng để xác định lượng chất bị phân hủy sinh hóa toàn, không hoàn toàn nước thải, thường xác định sau ngày nhiệt độ 20°c BOD5 nước thải Giai đoạn thực việc phân hủy chất hữu phức tạp thành acid sinh béo hoạt thường nằm khoảng 100 - 300 mg/1 dễ bay ( đặc biệt acid acctic), chất khí (CƠ2, H2) amoniac Thời gian sinh trưởng vi khuân giai đoạn ngắn so với giai GVHD: ThS Trương Thế Quang 21 Phương pháp sinh học xử lý môi tnrờng SVTH: Nhóm b Giai đọan aceton: Đây giai đoạn đặc biệt với vi khuẩn gọi “ khử bắt buộc proton” “ vi khuẩn sản sinh đòi hỏi hydro” Sản phẩm giai đoạn acetat c Giai đoạn tạo methane (lên men metan) Người ta tìm thấy nhóm có khả thực phản ứng đặc trưng hô hấp kị khí > Nhóm thứ gọi acetoclastes, tạo metan từ phân hóa acid acetic CH3COOH -► CH4 + CƠ2 Phản ứng chậm lượng Khoảng 70% metan sản xuất từ phản ứng GVHD: ThS Trương Thế Quang Phương pháp sinh học xử lý môi tnrờng SVTH: Nhóm Nguyên lý trình methane: Ba giai đoạn trình phân hủy yếm khí (l)hydrolysis GVHD: ThS Trương Thế Quang (2) acidiíication (3) methane tbrniaiiơn Acid hữu Alcol keton Acetic, íòrmic, Ethanol, methanol, glycerol, lý môi tnrờngCO2 H2 propionic, Phương lactic, pháp sinh học xử aceton, acetate, butylic, succinic SVTH: Nhóm Nguyên lý xử lý kỵ khí b Nhóm VK lên men acid - Fermentative acidogenic bacteria Đường, acid amin, acid bco Các nhóm vi sinh vật tham gia vào trình xử lý kỵ khí a Nhóm vi khuân thủy phân - Hydrolytic bacteria c Nhóm VK acetic - Acetogenic bacteria Thủy phân Protein, cellulose, lignin, lipid thành acid amin, glucose, Chuyểnacid hóabéo, acidglycerol béo, alcol —> acetate, CƠ2 H2 Đòi hỏi Hydro thấp Thế hidro cao: acetate tạo thành giảm, chất chuyển hóa thành acid propionic, GVHD: ThS Trương Thế Quang 56 Phương pháp sinh học xử lý môi tnrờng Lactohaciỉỉus Escherichio coỉi Peptococcus GVHD: ThS Trương Thế Quang SVTH: Nhóm Actynomyces ơostridium s BỊfidobacterium spp Phương pháp sinh học xử lý môi tnrờng SVTH: Nhóm Nhóm d VK metan - Methanogens VK metan chia thành nhóm phụ > VK metan hydrogenotrophic: CƠ2 + 4H2 —> CH4 + 2H2O > Vk metan acetotrophic: CH3COOH —> CH4 + CO2 > Methylotrophic methanogens: 3CH3OH + 6H+ 3CH4 + 3H20 (3.10) Một số 4(CH3)3 - N + 6H2O -> 9CH4 + 3CƠ2 + 4NH3 Methanobacteríumthermoơntotrophícum Metbanobacteriumĩormicium GVHD: ThS Trương Thế Quang Phương pháp sinh học xử lý môi tnrờng Phương pháp sinh học xử lý môi tnrờng TìiQng chia 6  Methanơbaciỉius 60 \/ GVHD: Ti \ r|H r* SVTH: Nhóm SVTH: Nhóm 9\11 Ghì chu: SCO * Diu ric 11 sp (*d) (*a) I Methanococcus ••• 4ị\ ị sp Thiobacillus tích khí Nitrobacter sp (*c) Nitrosomonas sp (*b) Desulfovibrio sp (*f) Acinctobactcr sp (*e) DPÍlOm ANAERC9IC SLUDCE ELANKET III QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC KỴ KHÍ BẰNG BÊ ƯASB bể ƯASB Cấu Kháitạo niệm: Bể phản ứng làm bàng bê tông, thép không gỉ cách nhiệt bên Đẻ ƯASB ( Upflow Anaerobic Sludge Blanket) bế phản ứng kị khí, dòng nước tách khí chuyến động thẳng đứng từ lên qua đệm bùn bao gồm sinh khối hình thành dạng hạt nhỏ hay lớn Giải pháp cho phép nước thải tiếp xúc với hạt bùn Các khí sinh trình thủy phân lại nguyên nhân tạo nên chuyên động bên đệm bùn Bê lăng sau bê phản ứng có thê hợp khôi tách riêng Dựa nguyên lí đệm GVHD: ThS Trương Thế Quang Ọuá trình Nhu cầu oxy hóa Thời gian lun Tải trọng chất hữu Hiệu suất khử học, COD vào nước bể ( kg COD (%) (mg/l) (h) Phương Phươngpháp phápsinh sinhhọc họcxử xửlý lýmôi môitnrờng tnrờng SVTH: SVTH:Nhóm Nhóm22 2- 10 0,48 - 2,4 75-90 Quá trình tiếp xúc 1500-5000 kị khí Trong bị thì4-12 nước thải thô bơm từ phía thiết bị qua lớp đệm 5000-thiết 15000 4-12,01 75-85 Quá trình với bùn bùn kị khí (gồm sinh khối dạng hạt) [1,2] Sự xử lý xảy nước thải đến tiếp xúc với dòng Sơ đồ thiết bị phản ứng UASB phòng thỉ nghiệm hạt Vật liệu cổ sinh khối 100001-5trên thiết bị 75-85 sau ra24-48 khỏi thiết bị từ phía Trong suốt trình Khí Vật liệu trương sinh 5000- 10000 5-10 4,8-9,6 80-85 khối với đặc tính lắng cao trì thiết bị Một phận quan trọng thiết bị UASB phận tách khí - lỏng - rắn phía thiết bị Trong trình xử lý nước thải, lượng khí tạo chủ yếu CH4 CO2 tạo nên lưu thông bên giúp cho việc trì tạo hạt sinh học Các bọt khí tự hạt thoát lên tới đỉnh bê tách khói hạt rắn vào thiết bị thu khí Dịch lỏng chứa số chất lại hạt sinh học chuyên vào ngăn lắng, chất rắn tách khỏi chất lỏng quay trở lại lớp đệm bùn, nước thải sau thải phía thiết bị vào B-OGAS T*f*TED fFF|LỤpMT CAS COUICTICH N DOM l RtSINC BIOCAS SLUOCÍ BLANKET Bể phản ứng làm bàng bê tông, thép không gỉ cách nhiệt bên GVHD: ThS Trương Thế Quang 11 Phương pháp sinh học xử lý môi tnrờng SVTH: Nhóm Bc mặt bể phản ứng có nồng độ chất rắn thấp Nước chuyên động từ lên tiếp xúc với lớp bùn xảy trình phân hủy sinh học Trước vào ngăn lắng, nước chảy qua chắn đế tách khí Các bọt khí bám vào hạt bùn giữ lại túi nằm phía chắn cuối thoát áp suất đủ lớn Nước ngăn lắng tràn qua máng thu đê đưa ngoài, bùn lắng lại ngăn lắng tuần hoàn phía ngăn lắng Vì Sinh khối dạng hạt nên trình lắng xảy có hiệu quả, thêm vào việc bố trí nhiều vách ngăn làm thay đổi dòng chảy nhiều lần tạo thuận lợi cho việc tách khí khí không gây cản trở cho trình lắng Từ nguyên lý hoạt động thiết bị thấy ràng chìa khóa thành công UASB vấn đề tạo hạt bùn ❖ Lý thuyết spaghetti việc tạo thành bùn hạt: Sự hình thành bùn hạt thực tế trình tự nhiên Hiện tượng 1-1.5 mm Quá trình phân hủy chất tạo hai vùng riêng biệt bể: lớp bùn đệm bùn > Lóp bùn chiếm khoảng VA đáy be (theo chiều cao) lớp hạt bùn với nồng độ -7% GVHD: ThS ThS Trương Trương Thế Thế Quang Quang GVHD: 13 12 Phương pháp sinh học xử lý môi tnrờng SVTH: Nhóm lí Các vi khuẫin methan khác Hỉ Dan chéo tạo thảnh III: Tạo thành viên spaghetti IV: ví khuẫn kỵ khí ỉiÁn lên bề mậtvièn spaghettivà tạo thành bùn hạt ❖ Quá trình tạo hạt bùn: Trong nước thải có hạt chất rắn lơ lửng khó lắng, tế bào vi khuẩn dính vào phát triển thành hạt cặn Các hạt thổi khí khuấy đảo lơ lửng nước lớn dần lên hấp phụ nhiều hạt chất rắn lơ lửng nhỏ, tế bào vi sinh vật, nguyên sinh vật chất Ưu nhược diêm bế ƯASB: a ưu điểm Giảm lượng bùn sinh học, giảm chi phí xử lí bùn Khí sinh khí biogas (CH4) mang tính kinh tế cao Ba trình: phân hủy - lắng bùn - tách khí diễn công trình; GVHD: ThS Trương Thế Quang 14 Phương pháp sinh học xử lý môi tnrờng SVTH: Nhóm Xử lí hàm lượng chất hữu cao, tối đa 4000 mg/1, BOD 500 mg/1, điều thực bể sinh học hiếu khí hay áp dụng bể đặc biệt Aerotank cao tải So với Aerotank (0.3 - 0.5 kgBOD/m3/ngày) bể ƯASB chịu tải trọnggấp 10 lần khoảng 3-8 kgBOD/mVngày, từ giảm thể tích bể Không tốn lượng cho việc cấp khí bê xử lí sinh học kị khí, bế hiếu khí lượng lớn Xử lí chất độc hại, chất hữu khó phân hủy tốt Khả chịu sốc cao tải lượng lớn tốn diện tích Các yếu tố ảnh hưởng đến trình phân hủy kị khí a Nhiệt độ -D ỈỊ §s ọ■ h Ũ J GVHD: ThS Trương Thế Quang 15 Sulíate-reducing Methane-íorming bacteria bacteria Phương pháp sinh học xử lý môi tnrờng SVTH: Nhóm b Thời gian lun: c thuộc pH: nuớc thải điều kiện môi truờng Đủ lâu cho phép hoạt động trao Tùy đổi kỵ khí ❖ pH hoạt động: 6.7 - 7.4 ❖ pH tối ưu: 7.0 - 7.2 g m/ l 0s C O D g m/ l 54 56 58 8 8 7 7 8 plhhiri Oi Anh hưởng pH đến hiệu suất xử lý tạo khí d Cạnh tranh VK metan vi khuân khử sulíat Vi khuân metan sulfate cạnh COD/ S04 = - VK khử tranh tỷ số 2.7 Tỷ số tăng metan có lợi cho VK GVHD: ThS Trương: 17 Chất rắn lơ lửng mg/l 800 -1200 COD mg/1 700 -1500 Phương Phương Phươngpháp pháp phápsinh sinh sinhhọc học họcxử xử xửlýlýlýmôi môi môitnrờng tnrờng tnrờng SVTH: SVTH: SVTH:Nhóm Nhóm Nhóm222 BOD5 mg/1 600 -1300 Tổng Nitơ mg/1 100 - 350 -triệt đế cặn sót lại Photpho Sau đó, nước bơm mg/1 vào bế lọc áp lực đề loại3bó Bậc xử lý nước Quá >Sưđồ trình xửdây lý chuyền công nghệ xử trước vào bề khử trùng Sơ Tách1v* rác, lắng cát, cân bằng, tuyển ■ _, Bậc kỵ*trùng, khí UASB TạiXử bể lý khử nướcbểthải được khử trùng khikìxảKẻt thảihợp vàolăng nguồn *Jr Xửtrước ìý định cát tiếp nhận, để Bậc Xử lý hiếu khí Aeroten Bậc Keo tụ, lắng lọc, khử trùng Nước thải MBH SCP Hồ thu Bể tách dầu thủy sản WÊÊÊÈấ Bể điều hòa ■ Ị BeUASB Điều chỉnh pH BẵngIV ĩ: Thành phần chất nước thải máyNƯỚC chế biếnTHẢI CÔNG ỨNG DỤNG BẺ UASB ĐẺ xửnhàLÝ NGHIỆP CHẾ BIẾN THỦY SẢNBùn tuần Khí nén thủy lĩơànsăn Bể chứa bùn Bể lắng H BeAerotank Ị Nồng dộ chất Khí nén Clo Khí Bùn thải í thải Nước xư lý Tiêu chuẩn TC VN: Biogas Bể trung M Bê lọc áp lực 5945-1995 loại A Băng Kết nước thải đâ u nhà máy chế biến thủy sản sau xử lý ­ pH 5,5 - 6-9 “> Như vậy, hệ thống xử lý nước thãi loại bỏ 90% chất rắn lơ lửng, 96-97% Chất rắn lơ mg/1 75,5 50 Bao gồm cácBOD công đoạn sau: COD, Nguồn tiếp nhận (QCVN 24:2 009/BTNMT, cột A) COD mg/1 68 50 ❖ Lọc rác máy lọc rác tự động BOD5 mg/1 32 30 ❖ Thu gom, cân nước thải tách dầu mở ❖ Diễnmg/1 giải công nghệ: 25 Tồng Nitơ 15 ❖ Xử lý bậc phương pháp sinh học yếm khí bể UASB Photpho nig/1trước vào bể 1,8gom tách các4chất rắn thô lưới chắn rác Nước thải Nước thải sau qua SCR sê tự chảy qua bể tách dầu kết hợp bể lắng cát Thành phần Đưn vị Nước tách dầunước kết hợp lắngqua cáthệ sẽthống tự chảy bềmột điềusố hòa, Khảosau sátkhi qua phânbểtích mẫu thảibể chưa xửvào lý nhàmáy máy khuấy trộn chế biến chìm hòa trộn đồng nước thải toàn diện tích bể, ngăn ngừa tượng lắng thủysẽsản cho thấy: cặn bề sinh khó chịu.ô nhiễm hữu (BOD) cao gấp 20 đến 40 lần; ❖ mùi Hàm lượng Nước sau be điềuvihòa bơm lên vượt bổ UASB Đây lần công trìnhlượng sinh học ❖ Hàm lượng sinh (colitòrm) gấp ngàn hàm chấthoạt rắn lơ động lửng điều kiệnnước kỵ khí, lý loại nước nồngnước độ ô thải nhiễm cao.nghiệp cho phép thải (SS)xửvượt 100 lầnthải tiêucó chuẩn công Thành phân Đơn vị đo Hàm lượng Nước thải sau qua bể ƯASB tự chảy vào cụm be anoxic be aerotank GVHD: GVHD: GVHD:ThS ThS ThS.Trương Trương TrươngThế Thế ThếQuang Quang Quang 19 21 20 18 [...]... Phươngpháp pháp phápsinh sinh sinhhọc học họcxử xử xửlýlýlýmôi môi môitnrờng tnrờng tnrờng SVTH: SVTH: SVTH:Nhóm Nhóm Nhóm222 BOD5 mg/1 600 -1300 Tổng Nitơ mg/1 100 - 350 0 -triệt 7 0 đế các cặn còn sót lại Photpho Sau đó, nước được bơm mg/1 vào bế lọc áp lực đề loại3bó Bậc xử lý trong nước Quá >Sưđồ trình xửdây lý chuyền công nghệ xử trước khi đi vào bề khử trùng Sơ bộ Tách1v* rác, lắng cát, cân bằng, tuyển... 1 kỵ* trùng, khí trong UASB TạiXử bể lý khử nướcbểthải được được khử trùng khikìxảKẻt thảihợp vàolăng nguồn *Jr Xửtrước ìý định cát tiếp nhận, để Bậc 2 Xử lý hiếu khí Aeroten Bậc 3 Keo tụ, lắng lọc, khử trùng Nước thải MBH SCP Hồ thu Bể tách dầu 1 thủy sản WÊÊÊÈấ 1 Bể điều hòa 1 ■ Ị BeUASB Điều chỉnh pH BẵngIV ĩ: Thành phần các chất trong nước thải của máyNƯỚC chế biếnTHẢI CÔNG ỨNG DỤNG BẺ UASB ĐẺ xửnhàLÝ... cấp khí vì đây là bê xử lí sinh học kị khí, đối với các bế hiếu khí thì năng lượng này là rất lớn Xử lí các chất độc hại, chất hữu cơ khó phân hủy rất tốt Khả năng chịu sốc cao do tải lượng lớn ít tốn diện tích 5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kị khí a Nhiệt độ -D ỈỊ §s ọ■ 0 h Ũ J GVHD: ThS Trương Thế Quang 15 Sulíate-reducing Methane-íorming bacteria bacteria Phương pháp sinh học xử lý. .. A) COD mg/1 68 50 ❖ Lọc rác bằng máy lọc rác tự động BOD5 mg/1 32 30 ❖ Thu gom, cân bằng nước thải và tách dầu mở ❖ Diễnmg/1 giải công nghệ: 25 Tồng Nitơ 15 ❖ Xử lý bậc 1 bằng phương pháp sinh học yếm khí trong bể UASB Photpho nig/1trước khi đi vào bể 1,8gom được tách các4chất rắn thô bằng lưới chắn rác Nước thải Nước thải sau khi qua SCR sê tự chảy qua bể tách dầu kết hợp bể lắng cát Thành phần Đưn... biếnTHẢI CÔNG ỨNG DỤNG BẺ UASB ĐẺ xửnhàLÝ NGHIỆP CHẾ BIẾN THỦY SẢNBùn tuần Khí nén thủy lĩơànsăn Bể chứa bùn Bể lắng H BeAerotank Ị Nồng dộ các chất Khí nén Clo Khí Bùn thải í thải Nước đã xư lý Tiêu chuẩn TC VN: Biogas Bể trung M Bê lọc áp lực 5945-1995 loại A Băng Kết quả nước thải đâ u ra nhà máy chế biến thủy sản sau khi xử lý ­ pH 5,5 - 9 6-9 “> Như vậy, hệ thống xử lý nước thãi đã loại bỏ 90% chất...Phương pháp sinh học xử lý môi tnrờng SVTH: Nhóm 2 Xử lí được hàm lượng chất hữu cơ cao, tối đa là 4000 mg/1, BOD 500 mg/1, điều này không thể thực hiện được ở các bể sinh học hiếu khí hay chỉ áp dụng ở những bể đặc biệt như Aerotank cao tải So với Aerotank (0.3 - 0.5 kgBOD/m3/ngày) thì bể ƯASB chịu được tải trọnggấp 10 lần khoảng 3-8 kgBOD/mVngày, từ đó giảm được thể tích bể Không tốn năng lượng... Khảosau sátkhi và qua phânbểtích mẫu thảibể chưa xửvào lý tại nhàmáy máy khuấy trộn chế biến chìm hòa trộn đồng đều nước thải trên toàn diện tích bể, ngăn ngừa hiện tượng lắng thủysẽsản cho thấy: cặn ở bề sinh ra khó chịu.ô nhiễm hữu cơ (BOD) cao gấp 20 đến 40 lần; ❖ mùi Hàm lượng Nước sau be điềuvihòa được bơm lên vượt bổ UASB Đây lần là công trìnhlượng sinh học ❖ Hàm lượng sinh (colitòrm) gấp ngàn... Thời gian lun: c thuộc pH: nuớc thải và điều kiện môi truờng Đủ lâu cho phép các hoạt động trao Tùy đổi kỵ khí ❖ pH hoạt động: 6.7 - 7.4 ❖ pH tối ưu: 7.0 - 7.2 g m/ l 0s C O D g m/ l 5 2 54 56 58 8 8 7 8 4 5 5 8 8 7 7 2 7 4 7 5 7 8 8 8 2 plhhiri Oi Anh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý và sự tạo khí d Cạnh tranh giữa VK metan và vi khuân khử sulíat Vi khuân metan sulfate rất cạnh COD/ S04 = 1 7 -... trìnhlượng sinh học ❖ Hàm lượng sinh (colitòrm) gấp ngàn và hàm chấthoạt rắn lơ động trong lửng trong điều kiệnnước kỵ khí, lý các loại nước nồngnước độ ô thải nhiễm cao.nghiệp cho phép thải (SS)xửvượt hơn 100 lầnthải tiêucó chuẩn công Thành phân Đơn vị đo Hàm lượng Nước thải sau khi qua bể ƯASB sẽ tự chảy vào cụm be anoxic và be aerotank GVHD: GVHD: GVHD:ThS ThS ThS.Trương Trương TrươngThế Thế ThếQuang ... loại3bó Bậc xử lý nước Quá >Sưđồ trình xửdây lý chuyền công nghệ xử trước vào bề khử trùng Sơ Tách1v* rác, lắng cát, cân bằng, tuyển ■ _, Bậc kỵ* trùng, khí UASB TạiXử bể lý khử nướcbểthải được... rắn lơ lửng mg/l 800 -1200 COD mg/1 700 -1500 Phương Phương Phươngpháp pháp phápsinh sinh sinhhọc học họcxử xử xửlýlýlýmôi môi môitnrờng tnrờng tnrờng SVTH: SVTH: SVTH:Nhóm Nhóm Nhóm222 BOD5 mg/1... tách khí diễn công trình; GVHD: ThS Trương Thế Quang 14 Phương pháp sinh học xử lý môi tnrờng SVTH: Nhóm Xử lí hàm lượng chất hữu cao, tối đa 4000 mg/1, BOD 500 mg/1, điều thực bể sinh học hiếu khí