xử lý nước thải thủy sản bằng bùn hoạt tính hiếu khí mô hình bể hiếu khí SBR

Phụ lục các bảngBảng 2.1: Bảng các thông số đặc trưng của nước thải thủy sản Bảng 2.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình bùn hoạt tính Bảng 2.3: Các chất dinh dưỡng cần thiết cho hoạt

Danh sách các từ viết tắt

BOD (Biochemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy sinh hoá

COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy hoá học

DO (Dissolved Oxygen): Nồng độ oxy hoà tan

SS (Suspended Solid): Chất rắn lơ lửng

MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids): Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng

MLVSS (Mix Liquid Volatile Suspended Solids): Chất rắn lơ lửng bay hơi

trong bùn lỏng

SVI (Sludge Volume Index): Chỉ số thể tích bùn

SRT (Solid Retention Time): Thời gian lưu bùn

F/M (Food – Microorganism ratio): Tỉ lệ thức ăn cho vi sinh vật

Phụ lục các bảng

Bảng 2.1: Bảng các thông số đặc trưng của nước thải thủy sản

Bảng 2.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình bùn hoạt tính

Bảng 2.3: Các chất dinh dưỡng cần thiết cho hoạt động sống của tế

bào vi khuẩn.

Bảng 2.4 Phần trăm thành phần của các nguyên tố chính trong tế bào

vi khuẩn tính trên trọng lượng khô

Bảng 2.5 Giá trị dinh dưỡng cần thiết để khử BOD (g/kg BOD)

Bảng 2.6 Thời gian lưu bùn tiêu biểu cho quá trình bùn hoạt tính

Bảng 2.7 Các loài vi khuẩn dạng sợi thường gặp gây ra hiện tượng

bùn tạo khối

Bảng 2.8 Các yếu tố ảnh hưởng đến bùn khối nhớt

Bảng 2.9 Các dấu hiệu nhận biết có quá trình khử nitrat

Bảng 2.10 Các dạng vi khuẩn gây bọt váng thường gặp

Bảng 2.11 Ảnh hưởng của sự thay đổi về sinh học, hóa học và lý học

Hình 3.6 Biến thiên COD và pH theo thời gian lưu nước

với COD vào =1000 mg/l Hình 3.7 Biến thiên COD và pH theo thời gian lưu nước

với COD vào =2000 mg/l Hình 3.8 Đồ thị so sánh hiệu quả khử COD ở các tải trọng khác nhau

Bản vẽ số 1: bản vẽ chi tiết mô hình SBR

Bản vẽ số 2 và 3: Chi tiết mạch điện của hộp điều khiển

Chương I MỞ ĐẦU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong những thập niên gần đây, ô nhiễm môi trường nói chung và ô

nhiễm nước nói riêng đang trở thành mối lo chung của nhân loại Vấn đề ô

nhiễm môi trường và bảo vệ sự trong sạch cho các thủy vực hiện nay đang là

những vấn đề cấp bách trong quá trình phát triển xã hội khi nền kinh tế và khoa

học kỹ thuật đang tiến lên những bước dài Để phát triển bền vững chúng ta

cần có những biện pháp kỹ thuật hạn chế, loại bỏ các chất ô nhiễm do hoạt

động sống và sản xuất thải ra môi trường Một trong những biện pháp tích cực

trong công tác bảo vệ môi trường và chống ô nhiễm nguồn nước là tổ chức

thoát nước và và xử lý nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngnh kinh tế khác, chế biến

thủy sản ở nước ta là ngành công nghiệp có mạng lưới sản xuất rộng với nhiều

mặt hàng, nhiều chủng loại và gần đây có tốc độ tăng trưởng kinh tế rất cao

Sản lượng chế biến thủy sản năm 1986 là 127.449 tấn, năm 1999 là 451.541

tấn tăng gấp 3,5 lần và đến nay xấp xỉ khoảng 2.1 triệu tấn Trong chiến lược

phát triển kinh tế của ngành thủy sản, mục tiêu đặt ra đến năm 2010 sản lượng

chế biến đạt hơn 1 tỉ tấn, kim ngạch xuất khẩu đạt 3,5  4 tỉ USD Tuy nhiên

tăng trưởng kinh tế của ngành mới chỉ là điều kiện cần nhưng chưa đủ cho sự

phát triển, vì sản xuất càng phát triển thì lượng chất thải càng lớn Ước tính

lượng chất thải của ngành trong hai năm gần đây như sau: bã thải: 41.520 tấn;

nước thải: 20 triệu m3 Các chất thải có thành phần chủ yếu là các chất hữu cơ

bao gồm các hợp chất chứa Cacbon, Nitơ, Photpho … Trong điều kiện khí hậu

Việt Nam chúng nhanh chóng bị phân hủy gây ô nhiễm môi trường đất, nước,

không khí và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người Ví dụ, nồng độ COD

trong nước thải công ty chế biến thủy sản các loại khoảng 3000  6000 mg/l

vượt quá 30 lần tiêu chuẩn cho phép (TCVN 5945 – 1995)

Vì vậy việc nghiên cứu xử lý nước thải ngành chế biến thủy sản cũng

như các ngành công nghiệp khác là một yêu cầu cấp thiết đặt ra không chỉ đối

với các nhà quản lý mà còn cho tất cả chúng ta

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Thiết kế mô hình xử lý nước thải bể sinh học hiếu khí SBR và khảo sát

hiệu quả xử lý nước thải thủy sản của mô hình với bùn hoạt tính hiếu khí

1.3 PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG THÍ NGHIỆM

Mô hình được thực hiện tại phòng thí nghiệm & phân tích môi trường,

khoa Môi Trường, Trường Cao đẳng Công nghiệp Thực Phẩm TPHCM

với đối tượng cần xử lý là nước thải thủy sản (cá, tôm, mực…)

1.4 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI

1 Thu thập số liệu, tài liệu, đánh giá tổng quan về công nghệ sản

xuất, khả năng gây ô nhiễm môi trường và xử lý nước thải trongngành chế biến thủy sản

2 Tính toán, thiết kế mô hình SBR

3 Khảo sát hiệu quả xử lý COD và các yếu tố ảnh hưởng đến quá

trình xử lý

4 Nhận xét kết quả thu được

1.5 Ý NGHĨA CỦA ĐỂ TÀI

Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải thủy sản của bùn hoạt tính hiếu

khí hoạt động theo dạng mẻ với bể hiếu khí SBR để có thể áp dụng vào

thực tiễn với quy mô lớn hơn Qua đề tài cũng chứng minh được lý

thuyết xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học đã học

Chương II TỔNG QUAN

2.1 CÁC VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI NGÀNH CÔNG

NGHIỆP CHẾ BIẾN THUỶ SẢN.

2.1.1 Các loại chất thải có thể sinh ra trong quá trình sản xuất

Chất thải rắn sinh ra trong quá trình chế biến tồn tại dưới dạng vụn

thừa : tạp chất , đầu , đuôi , xương vẩy ,… phần lớn các chất này được tận

dụng lại để chế biến thành các loại thức ăn gia súc Tuy nhiên, vẫn còn s ót lại

một lượng chất thải rắn trôi theo dòng nước thải do quá trình làm vệ sinh nhà

xưởng không kỹ, lượng chất thải này có thể là nguôn gây ô nhiễm không khí

bổ sung do mùi từ chúng bốc lên, gây khó chịu và ảnh hưởng đến sức khỏe của

công nhân trong công ty và cư dân ở khu vực lân cận

Khí thải sinh ra từ các lò đốt (lò đốt dầu của lò hơi), máy phát điện có

chứa các chất gây ô nhiễm như : NO2 , SO2 , bụi với mức độ ô nhiễm dao động

theo thời gian và mức độ vận hành theo lò hơi Tuy vậy, các chất ô nhiễm này

đều có nồng độ nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép (TCVN 5937 - 1995) Trong

ngành chế biến thủy hải sản, các chất gây ô nhiễm không khí khá đặc trưng đó

là H2S với nồng độ có khả năng đạt từ 0,2 – 0,4 mg/m3 , sinh ra chủ yếu từ sự

phân huỷ các chất thải rắn (đầu, ruột, vẩy,…) của các vi khuẩn và NH3 sinh ra

từ mùi nguyên liệu thủy sản hoặc do sự thất thoát từ các máy nén khí của các

thiết bị đông lạnh Các khí này có đặc điểm không phát tán đi xa nên mức độ ô

nhiễm chỉ giới hạn trong khu vực phát sinh chúng Nhìn chung, các chất gây ô

nhiễm không khí của ngành chế biến thủy hải sản là khá đa dạng nhưng ở mức

độ nhẹ và có thể khắc phục

Cùng với sự phát triển theo từng năm thì ngành chế biến thủy hải sản

cũng đưa vào môi trường một lượng nước thải khá lớn, gây ô nhiễm nghiêm

trọng nguồn nước Nước thải ngành này chứa phần lớn các chất thải hữu cơ có

nguồn gốc từ động vật và có thành phần chủ yếu là protein và các chất béo

Trong hai thành phần này, chất béo khó bị phân hủy bởi vi sinh vật

Với các chủng loại nguyên liệu tương đối phong phú cùng đối với điều

kiện của nước ta nên thành phần các chất thải trong nước thải thủy sản cũng rất

đa dạng Nước thải thủy sản có thể chia thành ba nguồn khác nhau: nước thải

sản xuất , nước thải vệ sinh công nghiệp và nước thải sinh hoạt Cả 3 loại nước

thải trên đều có tính chất gần tương tự nhau Trong đó nước thải sản xuất có

mức độ ô nhiễm cao hơn cả Nước thải của phân xưởng chế biến thuỷ sản có

hàm lượng COD dao động trong khoảng từ 300- 3000 (mg/L) , giá trị điển hình

là 1500 (mg/L) , hàm lượng BOD5 dao động từ 300-2000 (mg/L) , giá trị điển

hình là 1000 (mg/L) Trong nước thường có các vụn thuỷ sản và các vụn này

dễ lắng , hàm lượng chất rắn lơ lững dao động từ 200-1000 (mg/L) , giá trị

thường gặp là 500 (mg/L) Nước thải thuỷ sản cũng bị ô nhiễm chất dinh

dưỡng với hàm lượng Nitơ khá cao từ 50-200 (mg/L) , giá trị điển hình là 30

(mg/L) Ngoài ra , trong nước thải của ngành chế biến thuỷ hải sản có chứa các

thành phần hữu cơ mà khi bị phân huỷ sẽ tạo ra các sản phẩm trung gian của sự

phân huỷ các acid béo không bảo hoà , tạo mùi rất khó chịu và đặc trưng , gây

ô nhiễm về mặt cảm quan và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ công nhân làm

việc Đối với các công ty thủy sản có sản xuất thêm các sản phẩm khô , sản

phẩm đóng hộp thì trong dây chuyền sản xuất sẽ có thêm các công đoạn nướng

, luộc , chiên thì trong thành phần nước thải sẽ có chất béo , dầu Giá trị các

thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải chế biến thuỷ sản được tóm tắt qua

bảng sau :

Bảng 2.1: Bảng các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải thuỷ sản.

Các thông số ô nhiễm (TCVN 5945 - 1995 , loại B ) Tiêu chuẩn phát thải

Phương pháp xử lý cơ học dùng để tách các chất không hòa tan và một

phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải

 Song chắn rác, lưới lọc

Song chắn rác, lưới lọc dùng để giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hoặc

ở dạng sợi như giấy, rau cỏ, rác… được gọi chung là rác Rác thường được

chuyển tới máy nghiền rác, sau khi được nghiền nhỏ, cho đổ trở lại trước song

chắn rác hoặc chuyển tới bể phân hủy cặn

Trong những năm gần đây, người ta sử dụng rất phổ biến loại song chắn

rác liên hợp vừa chắn giữ vừa nghiền rác đối với những trạm công suất xử lý

vừa và nhỏ

 Bể lắng cát

Bể lắng cát tách ra khỏi nước thải các chất bẩn vô cơ có trọng lượng

riêng lớn (như xỉ than, cát…) Chúng không có lợi đối với các quá trình làm

trong, xử lý sinh hoá nước thải và xử lý cặn bã cũng như không có lợi đối với

các công trình thiết bị công nghệ trên trạm xử lý Cát từ bể lắng cát đưa đi phơi

khô ở trên sân phơi và sau đó thường được sử dụng lại cho những mục đích

xây dựng

 Bể lắng

Bể lắng tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng khác với trọng lượng

riêng của nước thải Chất lơ lửng nặng sẽ từ từ lắng xuống đáy, các chất lơ

lửng nhẹ sẽ nổi lên bề mặt Cặn lắng và bọt nổi nhờ các thiết bị cơ học thu gom

và vận chuyển lên công trình xử lý cặn

 Bể vớt dầu mỡ

Bể vớt dầu mỡ thường áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ

(nước thải công nghiệp) Đối với nước thải sinh hoạt khi hàm lượng dầu mỡ

không cao thì việc vớt dầu mỡ thường thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt

nổi

 Bể lọc

Bể lọc có tác dụng tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ

bằng cách cho nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, công trình này sử dụng chủ yếu

cho 1 số loại nước thải công nghiệp

Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thải

được 60% các tạp chất không hòa tan và 20% BOD

Hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và

30-35% theo BOD bằng các biện pháp làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ sinh học

Nếu điều kiện vệ sinh cho phép, thì sau khi xử lý cơ học nước thải được

khử trùng và xả vào nguồn, nhưng thường thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử

lý sơ bộ trước khi cho qua xử lý sinh học

b Phương pháp xử lý hóa học:

Thực chất của phương pháp xử lý hoá học là đưa vào nước thải chất

phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học và tạo

cặn lắng hoặc tạo dạng chất hòa tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm

môi trường Theo giai đoạn và mức độ xử lý, phương pháp hóa học sẽ có tác

động tăng cường quá trình xử lý cơ học hoặc sinh học Những phản ứng diễn ra

có thể là phản ứng oxy hóa - khử, các phản ứng tạo chất kết tủa hoặc các phản

ứng phân hủy chất độc hại

Phương pháp xử lý hóa học thường được áp dụng để xử lý nước thải

công nghiệp Tùy thuộc vào điều kiện địa phương và điều kiện vệ sinh cho

phép, phương pháp xử lý hoá học có thể hoàn tất ở giai đoạn cuối cùng hoặc

chỉ là giai đoạn sơ bộ ban đầu của việc xử lý nước thải

 Phương pháp trung hòa

Dùng để đưa môi trường nước thải có chứa các axit vô cơ hoặc kiềm về

trạng thái trung tính pH=6.5 – 8.5 Phương pháp này có thể thực hiện bằng

nhiều cách: trộn lẫn nước thải chứa axit và nước thải chứa kiềm với nhau, hoặc

bổ sung thêm các tác nhân hóa học, lọc nước qua lớp vật liệu lọc có tác dụng

trung hoà, hấp phụ khí chứa axit bằng nước thải chứa kiềm

 Phương pháp keo tụ (đông tụ keo)

Dùng để làm trong và khử màu nước thải bằng cách dùng các chất keo

tụ (phèn) và các chất trợ keo tụ để liên kết các chất rắn ở dạng lơ lửng và keo

có trong nước thải thành những bông có kích thước lớn hơn

 Phương pháp ozon hoá

Là phương pháp xử lý nước thải có chứa các chất hữu cơ dạng hoà tan

và dạng keo bằng ozon Ozon dễ dàng nhường oxy nguyên tử cho các tạp chất

hữu cơ

 Phương pháp điện hóa học

Thực chất là phá hủy các tạp chất độc hại có trong nước thải bằng cách

oxy hoá điện hoá trên cực anôt hoặc dùng để phục hồi các chất quý (đồng, chì,

sắt…) Thông thường 2 nhiệm vụ phân hủy các chất độc hại và thu hồi chất

quý được giải quyết đồng thời

c Phương pháp xử lý hóa – lý

 Chưng cất

Là quá trình chưng nước thải để các chất hoà tan trong đó cùng bay hơi

lên theo hơi nước Khi ngưng tụ, hơi nước và chất bẩn dễ bay hơi sẽ hình thành

các lớp riêng biệt và do đó dễ dàng tách các chất bẩn ra

 Tuyển nổi

Là phương pháp dùng để loại bỏ các tạp chất ra khỏi nước bằng cách tạo

cho chúng khả năng dễ nổi lên mặt nước khi bám theo các bọt khí

 Trao đổi ion

Là phương pháp thu hồi các cation và anion bằng các chất trao đổi ion

(ionit) Các chất trao đổi ion là các chất rắn trong tự nhiên hoặc vật liệu nhựa

nhân tạo Chúng không hoà tan trong nước và trong dung môi hữu cơ, có khả

năng trao đổi ion

 Tách bằng màng

Là phương pháp tách các chất tan ra khỏi các hạt keo bằng cách dùng

các màng bán thấm Đó là màng xốp đặc biệt không cho các hạt keo đi qua

d Phương pháp xử lý sinh học:

Thực chất của phương pháp này là dựa vào khả năng sống và hoạt động

của các vi sinh để phân hủy – oxy hóa các chất hữu cơ ở dạng keo và hoà tan

có trong nước thải

Những công trình xử lý sinh học được phân thành 2 nhóm:

- Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự

nhiên: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học… thường quá trình xử lý

diễn ra chậm

- Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện

nhân tạo: bể lọc sinh học (bể Biophin), bể làm thoáng sinh học (bể

aerotank),… Do các điều kiện tạo nên bằng nhân tạo mà quá trình xử lý

diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn

Các quá trình xử lý sinh học chủ yếu được ứng dụng để xử lý nước thải:

 Quá trình kết hợp tăng trưởng lơ lửng và tăng trưởng bám dính: lọc

nhỏ giọt kết hợp với bùn hoạt tính

 Quá trình thiếu khí:

 Tăng trưởng lơ lửng: tăng trưởng lơ lửng khử nitrat

 Tăng trưởng bám dính: tăngtrưởng bám dính khử nitrat.

 Quá trình kị khí:

 Tăng trưởng lơ lửng: quá trình kỵ khí tiếp xúc, phân hủy kỵ khí

 Tăng trưởng bám dính: kỵ khí tầng vật liệu cố định và lơ lửng

 Bể kỵ khí dòng chảy ngược: xử lý kỵ khí dòng chảy ngược qua lớp

bùn (UASB)

 Kết hợp: lớp bùn lơ lửng dòng hướng lên/ tăng trưởng bám dính

dòng hướng lên

 Quá trình kết hợp hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí:

 Tăng trưởng lơ lửng: quá trình một hay nhiều bậc, mỗi quá trình có

Quá trình xử lý sinh học có thể đạt được hiệu suất khử trùng 99,9%

(trong các công trình trong điều kiện tự nhiên), theo BOD tới 90 – 95%

Thông thường giai đoạn xử lý sinh học tiến hành sau giai đoạn xử lý cơ

học Bể lắng đặt sau giai đoạn xử lý cơ học gọi là bể lắng I Bể lắng dùng để

tách màng sinh học (đặt sau bể bophin) hoặc tách bùn hoạt tính (đặt sau bể

aerotank) gọi là bể lắng II

Trong trường hợp xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính thường

đưa 1 phần bùn hoạt tính quay trở lại ( bùn tuần hoàn) để tạo điều kiện cho quá

trình sinh học hiệu quả Phần bùn còn lại gọi là bùn dư, thường đưa tới bể nén

bùn để làm giảm thể tích trước khi đưa tới các công trình xử lý cặn bã bằng

phương pháp sinh học

Quá trình xử lý trong điều kiện nhân tạo không loại trừ triệt để các loại

vi khuẩn, nhất là vi trùng gây bệnh và truyền nhiễm Bởi vậy, sau giai đoạn xử

lý sinh học trong điều kiện nhân tạo cần thực hiện khử trùng nước thải trước

khi xả vào môi trường

Trong quá trình xử lý nước thải bằng bất ký phương pháp nào cũng tạo

nên 1 lương cặn bã đáng kể (=0.5 – 1% tổng lượng nước thải) Nói chung các

loại cặn giữ lại ở trên các công trình xử lý nước thải đều có mùi hôi thối rất

khó chịu (nhất là cặn tươi từ bể lắng I) và nguy hiểm về mặt vệ sinh Do vậy,

nhất thiết phải xử lý cặn bã thích đáng

Để giảm hàm lượng chất hữu cơ trong cặn bã và để đạt các chỉ tiêu vệ

sinh thường sử dụng phương pháp xử lý sinh học kỵ khí trong các hố bùn ( đối

với các trạm xử lý nhỏ), sân phơi bùn, thiết bị sấy khô bằng cơ học, lọc chân

không, lọc ép…( đối với trạm xử lý công suất vừa và lớn) Khi lượng cặn khá

lớn có thể sử dụng thiết bị sấy nhiệt

2.2 TỔNG QUAN VỀ BÙN HOẠT TÍNH

2.2.1 Giới thiệu

Bùn hoạt tính là tập hợp gồm nhiều vi sinh vật và các hạt có kích

thước khác nhau Các hạt có thể là các vi khuẩn 0.5-5m hoặc là các

bông bùn bông lớn từ 1mm trở lên Bùn hoạt tính có nhiệm vụ làm

giảm nồng độ chất hữu cơ và vô cơ đến mức thấp nhất có thể quần thể

vi sinh vật trong bùn hoạt tính phải sống trong môi trường cạnh tranh

gay gắt để có thể thích nghi và sống sót

Quần thể vi sinh vật chủ yếu của bùn hoạt tính là cá vi khuẩn dị

dưỡng Arthrobecter, Pseudomonas, Archomobacter, Citrômnas… Ngoài

ra còn có một số vi sinh vật khác như nấm, protozoa (động vật nguyên

sinh), và metozoa (động vật đa bào) Tuy nhiên các vi sinh vật trong bùn

hoạt tính được chia làm 2 nhóm chính : nhóm phân huỷ và nhóm tiêu

thụ

- Nhóm phân huỷ: chịu trách nhiệm phân huỷ các chất bẩn trong

nước thải Đại diện cho nhóm này gồm có vi khuẩn, nấm,cynaphyta không màu

- Nhóm tiêu thụ: có nhiệm vụ tiêu thụ các vi khuẩn và các tế bào

vi khuẩn Đại diện cho nhóm này là microfauna

2.2.2 Sự tăng trưởng sinh khối

Hàm lượng bung hoạt tính tăng lên nhờ sự tăng trưởng của quần thể

vi sinh vật có trong bùn Vi sinh vật có thể sinh trưởng thêm nhờ sinh

sản phân đôi, sinh sản giới tính nhưng chủ yếu chúng phát triển bằng

cách phân đôi

Các giai đoạn sinh trưởng của vi khuẩn

- Giai đoạn thích nghi (pha Lag) : đây là giai đoạn vi khuẩn cần

thời gian để thích nghi với môi trường dinh dưỡng là nước thải

Ở giai đoạn này nồng độ BOD trong nước thải cao, nồng độ oxyhòa tan thấp Vì vậy số lượng vi khuẩn trong giai đoạn này ít vàkhả năng hoạt động không hiệu quả, nước thải bị đục

- Giai đoạn tăng sinh khối (pha Log): ở giai đoạn này vi khuẩn

sản xuất ra nhiều enzim cần thiết để làm giảm BOD và tổng hợp

tế bào cần thiết cho quá trình sinh trưởng

 Trong nửa giai đoạn đầu của pha Log tế bào vi khuẩnhấp thụ BOD và hàm lượng bay hơi MLSS tăng Lúc này

vi khuẩn chưa sinh trưởng nhiều

 Trong nửa giai đoạn còn lại, quá trình tổng hợp và sinhtrưởng xảy ra, vi khuẩn sử dụng BOD đã hấp thụ được đểsản sinh tế bào mới, số lượng vi khuẩn lúc này tăngnhanh theo cấp số mũ Hiệu quả xử lý lúc này rất cao,nồng độ ô nhiễm trong nước thải lúc này giảm và nồng

độ oxy hòa tan tăng lên

- Giai đoạn tăng trưởng chậm dần : đây là giai đoạn quan trọng

nhất đối với sự phát triển của vi sinh vật cũng như sự hình thànhbông bùn Số lượng vi khuẩn trong nước thải và quá trình sảnxuất ra một lượng lớn các sợi tế bào cùng các polysaccarit vàcác hạt polyhydrobutyrate (PHB) chính là các yếu tố hình thànhnên bông bùn Quá trình hình thành bông bùn bị ảnh hưởngnhiều bởi yếu tố pH do trong các sợi tế bào của vi khuẩn cóchứa các gốc hóa học như cacboxyl (-COOH), hydroxyl (-OH),photphoryl (-POOH) Những gốc hóa học này bị ion hóa trongkhoảng pH tối ưu của bùn hoạt tính Khi đó phân tử hydro sẽtách ra, còn lại là các gốc ion âm (-COO, -O-, -POO-), các gốcnày sẽ kết hợp với các ion đa hóa trị có trong nước thải như Ca2+

và liên kết các vi khuẩn lại với nhau hình thành nên bông bùn

Trong giai đoạn này lượng sinh khối rất nhiều và đa dạng, hiệuquả xử lý BOD cao

- Giai đoạn hô hấp nội bào : ở giai đoạn này xảy ra hiện tượng

giảm dần sinh khối Phần lớn lượng BOD bị phân hủy trong giaiđoạn này chủ yếu được sử dụng cho hoạt động sống của tế bào

Trong giai đoạn này vi sinh vật đa dạng do đó đẩy nhanh hiệuquả xử lý, nước thải được xử lý gần hết, mức độ ô nhiễm giảmmạnh

2.2.3 Tính chất tạo bông bùn

Bùn hoạt tính gồm các cá thể vi sinh vật không sống độc lập

mà phát triển theo từng khối Khả năng tạo bông bùn là đặc tính

quan trọng nhất của bùn Nhờ có sự kết bông mà bùn có một tốc độ

lắng thích hợp và chỉ có lắng trọng lực là cách hiệu quả và kinh tế

nhất để tách bùn khỏi nước thải đã xử lý Những vi sinh vật có khả

năng kết bông hoặc chỉ cần có khả năng kết dính vào bông bùn sẽ

được giữ lại trong bùn hoạt tính trong khi các loài không có khả

năng tạo bông hay kết dính sẽ bị cuốn trôi đi, phát triên thành khối

sẽ bảo vệc chúng chống lại sự đe dọa của loài khác

Các vi sinh vật tạo bông có trong bùn hoạt tính nhưPseudomonas, Alcalygenes, Citromonas, Flavobacterium có khả

năng chuyển các chất hữu cơ thành glycocalyx, chất này có nhiệm

vụ kết dính các tế bào chất lơ lững và hình thành những lớp màng

sinh học Thực tế trong hệ thống xử lý nước thải, các hạt lơ lững,

đặc biệt là các hạt vô cơ nặng thường bị dính vào mạng polymer

glycocalyx nhớt hơn là tế bào vi sinh vật Từ đó mà các bông bùn

nặng được hình thành

a Khả năng tạo bông bùn

Ở giai đoạn tăng trưởng cấp số mũ (pha Log) vi khuẩn biến mấttrong môi trường nuôi cấy Vào thời điểm chuyển sang giaiđoạn chậm dần, chúng kết lại thành bông có màu nâu nhạt cóthể dài đến vài mm

Trong điều kiện nuôi cấy tối ưu, bùn hoạt tính được hình thành

ở dạng những bông dễ dính vào nhau và dễ lắng Dưới đây làhình ảnh minh họa bùn kết bông tố

Hình 2.1 Bùn liên kết tốt

b Cơ chế của việc tạo bông bùn

Cơ chế của việc tạo bông sinh học và các yếu tố quyết định

cơ chế đó đã được nhiều tác giả nghiên cứu Theo Mc.Kinney thì

sự tạo bông sinh học gây ra do việc giảm diện tích đến giá trị tớihạn cho phép các tế bào tụ hợp lại trong quá trình chuyển động tự

do của chúng Việc giảm diện tích bề mặt tế bào bắt đầu vào thờiđiểm khi mà các lớp vỏ tế bào được phủ bẳng vật liệupolysaccarit sản sinh bởi tế bào, chủ yếu là ở giai đoạn chuyểnhóa nội bào

Hiện nay được nghiên cứu đầy đủ nhất là lý thuyết kết dính

tế bào dưới tác động của polymer ngoại bào Theo thuyết này thì

sự tạo bông sinh học xảy ra bằng cách tác động tương hỗ củanhững chất đa điện ly nối và liên kết những tế bào riêng biệtthành các tổ hợp và bông có khả năng tách khỏi pha lỏng bằngphương pháp lắng

2.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH

2.3.1 Ảnh hưởng của pH

pH là một yếu tố chính trong sự phát triển của vi sinh vật pH lớn quá

hay thấp quá đều ảnh hưởng xấu tới đời sống vi sinh Sự hình thành bông bùn

tốt nhất ở pH nằm trong khoảng 6.5 - 8.5 Khi pH < 6.5 và > 8.5, liên kết giữa

các bông bùn trở nên yếu, bùn nổi lên do các vi khuẩn không liên kết chặt chẽ

Hình 2.2 Bùn liên kết yếu

2.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ nước thải có ảnh hưởng rất lớn tới tốc độ phản ứng sinh hóa

trong quá trình xử lý nước thải Nhiệt độ không những ảnh hưởng đến hoạt

động của vi sinh vật mà còn tác động lớn tới quá trình hấp thụ khí oxy vào

nước thải và sự phát triển cũng như tính lắng của bông bùn

Khi nồng độ MLVSS cao (> 10,000 mg/l): sự thay đổi nhiệt độ sẽ gây ra

ảnh hưởng vật lý đến bông bùn Nếu nhiệt độ giảm, nước thải sẽ trở nên nặng

làm giảm tốc độ lắng của bông bùn Khi nhiệt độ tăng lên, nước thải ít nặng

hơn nên tốc độ lắng của bông bùn tăng lên

Khi nồng độ MLVSS khá nhỏ, khoảng 2000 mg/l thì sự thay đổi nhiệt

độ sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc bông bùn Khi nhiệt độ tăng lên, vi sinh hoạt

động nhiều hơn làm sinh ra nhiều chất không hòa tan được như lipids và dầu

mỡ Những chất này được bông bùn hấp thụ nên vận tốc lắng giảm xuống

Bảng 2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình bùn hoạt tính

> 8 Chất béo, dầu, mỡ giảm xuống

> 4 Động vật nguyên sinh hoạt động mạnh mẽ

2.3.3 Ảnh hưởng của kim loại nặng

Nước thải công nghiệp thường chứa nhiều kim loại nặng độc hại Hầu

hết các kim loại nặng xâm nhập vào bùn hoạt tính ở dạng hòa tan như oxit kim

loại hay dưới dạng các ion tự do như Cu2+, Pb2+ Khi các kim loại này hấp thụ

vào bề mặt của tế bào vi khuẩn, một vài phản ứng hóa học và lý học sẽ xảy ra

Sự hiện diện của các kim loại này ở tế bào vi khuẩn sẽ làm bông bùn nặng hơn

Một vài kim loại nặng hấp thụ vào trong tế bào vi khuẩn, khi vào trong tế bào

vi khuẩn, chúng sẽ tấn công các enzyme Điều này thường xảy ra ở vị trí nhóm

thiol (-SH) trong các amino acid Khi các enzyme bị tấn công sẽ làm trì trệ

hoạt động của các vi khuẩn Kim loại nặng không chỉ tấn công vi khuẩn mà

còn tấn công trùng tiên mao, trùng bánh xe, giun tròn di chuyển tự do Việc

này dẫn tới làm giảm hoạt động của các vi sinh vật và chúng bị rửa trôi nhiều ở

dòng ra

Có nhiều chỉ thị để nhận biết trong nước thải có kim loại nặng Có thể

dùng kính hiển vi, chỉ thị sinh học, hóa học Nếu dùng kính hiển để xem bùn,

ta có thể nhận biết sự hiện diện của kim loại nặng khi bùn phát triển phân tán,

giảm mật độ hay thay đổi hình dạng bông bùn, thay đổi hoạt động và số lượng

trùng tiên mao Chỉ thị sinh học chính là sự tăng nồng độ oxy hòa tan trong bể

sục khí Ngoài ra ta cũng có thể dùng chỉ thị hóa học như phân tích thành phần

amoni, nitric, orthophophat trong nước

Kim loại nặng trong nước thải ức chế hoạt động của những vi khuẩn

khử cBOD và nBOD Khi có sự hiện diện của các kim loại nặng độc hại trong

nước, các vi khuẩn chỉ khử một lượng nhỏ cBOD (cacbon BOD), do vậy vi

khuẩn chỉ sử dụng một lượng nhỏ N và P Vì thế nồng độ các ion amoni và

orthophotphat trong nước thải sẽ cao Do các vi khuẩn nitrat hóa bị ức chế bởi

các kim loại nặng, quá trình nitrat hóa sẽ bị chậm lại Nếu quá trình nitrát hóa

bị chậm lại hay ngừng hẳn, sẽ xảy ra sự tích lũy của các ion nitrit Vi khuẩn

Nitrosomonas chuyển hóa amoni thành nitrit chịu được kim loại nặng tốt hơn

Nitrobacter - vi khuẩn chuyển hóa nitrit thành nitrat, cho nên nước thải đầu ra

có nồng độ cao các ion nitrit trong khi nồng độ các ion nitrat thì thấp Khi quá

trình nitrat hóa bị ngừng hẳn, amoni không bị oxy hóa trong bể sục khí và được

thải ra ngoài Quá trình khử BOD bị ngưng trệ thì oxy sẽ không được sử dụng

cho các hoạt động của vi sinh vật, khi đó nồng độ oxy trong bể aeroten sẽ cao

2.3.4 Ảnh hưởng của các chất dầu mỡ trong nước thải

Chất béo thường gặp trong nước thải sinh hoạt là các chất bơ,

margarine, dầu thực vật, dầu ăn Chất béo cũng được tìm thấy ở thịt, đậu

phộng… Chất béo và dầu mỡ thường bền vững và khó bị phân hủy Trong quá

trình bùn hoạt tính, các hợp chất này sẽ bao phủ các bông bùn và can thiệp vào

hoạt động vi khuẩn cũng như cấu trúc bông bùn Các chất béo, dầu, mỡ này có

cấu trúc hoá học tương tự như lipid của thành tế bào sẽ được hấp thụ vào thành

tế bào vi khuẩn Các hợp chất này khi ở trên bề mặt tế bào sẽ làm tăng nồng độ

MLVSS Một số hợp chất béo, dầu mỡ khó phân hủy sẽ tích tụ trong bông bùn

và chuyển thành dạng kị khí gây độc như metan

2.3.5 Ảnh hưởng của các chất hoạt động bề mặt

Khi trong nước thải hiện diện các chất hoạt động bề mặt như xà bông

hoặc thuốc tẩy, hoạt động của các trùng tiên mao và các động vật đa bào sẽ bị

gián đoạn hoặc ngừng hẳn, các bông bùn trưởng thành bị yếu và hoạt động của

chúng bị ngưng trệ Khi đó, số lượng lớn bông bùn nhỏ được hình thành dưới

dạng rời rạc hoặc phân tán Xà bông hay thuốc tẩy tác động mạnh đến tế bào

bên dưới lớp bảo vệ của trùng bánh xe và biểu bì tế bào của giun tròn di

chuyển tự do Do đó mà hoạt động của các vi sinh này chậm lại Các chất hoạt

động bề mặt này còn làm tăng tổng chất rắn lơ lửng (TSS), làm giảm hiệu quả

xử lý, tăng chi phí vận hành Ngoài ra, chúng còn làm thay đổi sức căng bề mặt

của nước Vì vậy đôi khi cũng sinh ra bọt váng (foam) Một vài chất hoạt động

bề mặt còn hiện diện như là độc tố

2.3.6 Sự lên men của nước thải

Nước thải lên men là do sự hiện diện của quá nhiều acid và rượu đơn

giản, hoà tan Đây sẽ là môi trường sống rất thuận lợi cho các vi khuẩn dạng

sợi Nồng độ sunfit khoảng 3mg/l hay nhiều hơn hoặc nồng độ của các axit,

rượu hoà tan đơn giản khoảng 200 mg/l sẽ tạo điều kiện cho các vi khuẩn dạng

sợi sinh sôi và phát triển như: Beggiatoa sp., Microthrix parvicella, Thiothrix

sp., và loại 021N.

2.3.7 Nhu cầu oxy

Khi oxy bị giới hạn, các vi sinh vật dạng sợi sẽ chiếm ưu tế, làm bùn

hoạt tính trở nên khó lắng, tạo khối bùn Nên duy trì DO trong bể: 1.5 - 2 mg/l

DO cao (> 2 mg/l) có thể cải thiện tốc độ nitrat hoá với tải lượng BOD cao

Giá trị DO > 4 mg/l không cải thiện hoạt động đáng kể trong khi chi phí làm

thoáng tăng đáng kể Thông thường, khi chỉ khử BOD, nhu cầu oxy sẽ từ 0,9

-1,3 kgO2/kgBOD đối với SRT từ 5 - 20 ngày

Khi nồng độ oxy trong bể aeroten < 1 mg/l kéo dài liên tục trong 10

tiếng hoặc hơn sẽ làm gián đoạn hoạt động tạo bông bùn và gây mất bùn Khi

nồng độ oxy trong nước bị giới hạn, hoạt động của trùng tiên mao sẽ chậm lại

Ngoài ra, các động vật nguyên sinh bị ảnh hưởng bởi nồng độ oxy thấp bao

gồm: giun tròn bơi tự do, trùng tiên mao bò, trùng tiên mao có cuống Hoạt

động của động vật nguyên sinh sẽ giảm khi nồng độ oxy < 1 mg/l kéo dài liên

tục trong vòng 36 tiếng Hoạt động của các động vật nguyên sinh thường tăng

trong vòng 12 tiếng khi nồng độ oxy trong nước lên trên 1mg/l

2.3.8 Lượng dinh dưỡng

Vi khuẩn và vi sinh vật sống dùng chất dinh dưỡng N, P, BOD, làm

thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không tan và thành tế bào mới

Thiếu dinh dưỡng sẽ gây ra một số vấn đề vận hành trong bùn hoạt tính bao

gồm: mất bùn và gây bọt trên bề mặt bể aerotank

Bảng 2.3 Các chất dinh dưỡng cần thiết cho hoạt động sống của tế bào vi khuẩn.

Các chất dinh dưỡng cần thiết

C, Ca, Cl, H, K, N, Mg, Na, O, P, S

Các chất dinh dưỡng thứ yếu

B, Co, Cu, Cr, F, Fe, I, Mn, Mo, Ni, Se, Si, V, Zn

(Theo Settleability Problem and Loss of Solids in the Activated Sludge Proces

, bảng 7.3 trang 54 )

Nguồn Nitơ sử dụng cho các vi sinh bao gồm toàn bộ Nitơ hữu cơ và

Nitơ vô cơ Nitơ được chuyển hoá chủ yếu để tạo ra các protein, các axit

nucleic, các polymer của tế bào Nếu dùng công thức kinh nghiệm của tế bào:

C5H7O2N, thì lượng Nitơ cần thiết chiếm 12,4 % trọng lượng tế bào, lượng P

cần thiết bằng 1/5 giá trị N Đây là giá trị tiêu biểu nhưng không nhất thiết

phải luôn luôn như vậy, giá trị này thay đổi tùy theo thời gian lưu bùn và các

yếu tố môi trường

Bảng 2.4 Phần trăm thành phần của các nguyên tố chính trong tế bào vi

khuẩn tính trên trọng lượng khô

Nồng độ dinh dưỡng sẽ giới hạn khi nồng độ Nitơ và Photpho nằm

trong khoảng 0.1 - 0.3 mg/l Thông thường, nếu SRT lớn hơn 7 ngày, khoảng

5g Nitơ và 1g Photpho là cần thiết cho 100g BOD để duy trì đủ dinh dưỡng

cho quá trình Tỉ lệ BOD:N:P thường là 100:5:1

Vi khuẩn thường hấp thụ orthophotphat (HPO42-) là dạng hoà tan của

photpho Khi HPO42- ở dạng không tan, sự thiếu hụt photpho xảy ra HPO4

2-không tan khi nó kết hợp với cation hoá trị 3 như Al3+, Fe3+ trong điều kiện pH

lớn hơn 7.4 Các cation này thường có trong nước do thêm vào chất trợ tạo

bông như: Alum [A2(SO4)3.18H2O], FeCl3, hoặc FeSO4.7H2O

Nước thải công nghiệp thường chứa một lượng lớn BOD hòa tan phân

hủy nhanh vì vậy cần phải cung cấp một lượng lớn chất dinh dưỡng Sự thiếu

hụt sinh dưỡng trong quá trình bùn hoạt tính thường xảy ra trong suốt thời kì

tải trọng cao điểm vì BOD trong bể sục khí quá cao nên quá trình phân hủy đòi

hỏi một lượng dinh dưỡng lớn Khi thiếu dinh dưỡng lâu dài, các vi khuẩn

dạng sợi sẽ phát triển, xuất hiện bọt, bông bùn do thiếu dinh dưỡng trở nên

không tốt Trong suốt quá trình thiếu dinh dưỡng, một phần BOD không phân

hủy được và sẽ chuyển sang dạng không tan polysaccharide hay bùn loãng

Dạng này sẽ được hòa tan và phân hủy sau khi dinh dưỡng được bộ sung thêm

Bùn loãng này ở bên ngoài tế bào, ảnh hưởng khả năng lắng và làm sản sinh,

tích lũy bọt

Các chất dinh dưỡng đầu tiên mà vi khuẩn sử dụng để phân hủy BOD là

NH4 +-N, HPO42- bởi các chất này sẽ khuếch tán từ nơi có nồng độ cao bên

ngoài tế bào đến nơi có nồng độ thấp bên trong tế bào, do đó vi khuẩn không bị

tiêu hao năng lượng do quá trình hấp thụ Thường nồng độ NH4+-N khoảng

1mg/l và 0,5 mg/l cho HPO42- Đối với quá trình hoạt tính nitrat hoá hoàn toàn

có nồng độ NH4 -N trong bể sục khí < 1mg/l, thì nồng độ NO3-N khoảng 3mg/l

là đủ Nồng độ các chất dinh dưỡng phải luôn luôn được chú ý khi có sự hiện

diện của chất độc trong nước Khi có độc tố, hoạt động của các enzyme hay sự

phân hủy BOD sẽ bị cản trở Khi đó vi khuẩn chỉ sẽ dùng một lượng nhỏ các

chất dinh dưỡng Và như vậy, nồng độ các chất này trong bể sục khí sẽ cao

hơn

Bảng 2.5 Giá trị dinh dưỡng cần thiết để khử BOD (g/kg BOD)

2.3.9 Tỉ số F/M (Tỉ số thức ăn trên sinh khối)

Thông thường, xử lý nước thải đô thị với quá trình bùn hoạt tính có:

SRT = 5 - 7 ngày, F/M = 0,3 - 0,5 gBOD/gVSS.ngày

2.3.10 Lượng bùn tuần hoàn

Mục đích của tuần hoàn bùn là duy trì đủ nồng độ bùn hoạt tính trong bể

làm thoáng Lưu lượng tuần hoàn bùn khoảng 50 - 70% của lưu lượng nước

thải trung bình Nồng độ bùn tuần hoàn từ bể lắng khoảng từ 4000 - 12000

mg/l

2.3.11 Thời gian lưu bùn

SRT là yếu tố quan trọng trong quá trình bùn hoạt tính, vì nó ảnh hưởng

đến quá trình xử lý, thể tích bể, lượng bùn sinh ra, nhu cầu oxy Thời gian lưu

bùn được xác định bằng việc tách bùn thải bỏ trong bể làm thoáng hằng ngày

Đối với hệ thống khử BOD, SRT có thể dao động từ 3 - 5 ngày, phụ

thuộc vào nhiệt độ của nước thải Ở nhiệt độ 18 - 25ºC, với những hệ thống

khử BOD và giảm quá trình nitrat hoá, SRT có thể chọn là 3 ngày Để loại trừ

nitrat hóa, một số quá trình bùn hoạt tính có SRT = 1 ngày, hay nhỏ hơn Ở

10ºC, SRT = 3 - 5 ngày cho quá trình khử BOD

Bảng 2.6 Thời gian lưu bùn tiêu biểu cho quá trình bùn hoạt tính

Loại bỏ BOD hoà tan trong nước thải đô thị 1 – 2

Chuyển hóa các phần tử hữu cơ trong nước thải đô thị 2 – 4

Tăng cường khả năng tạo bông của vi sinh để xử lý nước

thải đô thị

1 – 3

Tăng cường khả năng tạo bông của vi sinh để xử lí nước

thải công nghiệp

3 – 5

(Theo Waste Water Engineering-Metcalf & Eddy, bảng 8.6 trang 680 )

2.4 NGUYÊN NHÂN VÀ HẬU QUẢ CỦA NHỮNG VẤN ĐỀ THƯỜNG

GẶP KHI VẬN HÀNH BÙN HOẠT TÍNH

Bùn phát triển phân tán khi vi khuẩn không tạo bông bùn mà phát triển

phân tán tự do dưới dạng những cá thể riêng biệt hay những cụm nhỏ có kích

thước 10 – 20 µm Tốc độ lắng trọng lực của những cá thể hay những cụm nhỏ

này rất chậm và không xuất hiện vùng lắng trong bể lắng 2 Điều này làm ảnh

hưởng đến quá trình bùn hoạt tính như sau:

- Hiệu suất bể lắng 2 thấp, nước ra khỏi bể đục

- Lượng bùn tuần hoàn lại ít, tuổi bùn nhỏ

Có thể khái quát các nguyên nhân gây ra hiện tượng bùn phát triển phân

tán như sau:

- Trong nước thải có các thành phần hữu cơ khó phân hủy, tải trọng bùn

lớn

- Quá trình quang hợp của các vi sinh vật cũng bị hạn chế bởi sự hiện

diện của các chất độc hại, các hợp chất ức chế trong nước thải

Bùn phát triển phân tán không phải là vấn đề thường gặp trong xử lý

thông thường hay khử dinh dưỡng bằng bùn hoạt tính, vì hiện tượng này

thường thấy ở thời gian lưu bùn rất thấp, từ 1-3 ngày Nó có thể xuất hiện ở

giai đoạn đầu hoặc sau khi một lượng lớn vi sinh vật trôi ra khỏi hệ thống

Nước thải đô thị do thành phần có nhiều hợp chất cao phân tử, các chất keo,

các chất rắn lơ lửng nên thường kết bông tốt hơn nước thải tổng hợp từ cống

rãnh Tại trung tâm nghiên cứu xử lý nước thải nổi tiếng Los Angeles

Hyperion, người ta đã thử chuyển xử lý thông thường sang xử lý ở tải trọng

cao bằng bùn hoạt tính với thời gian lưu bùn là 1,5 ngày Kết quả cho thấy độ

đục ở dòng ra vẫn không tăng Tuy nhiên, chỉ số lắng của bùn lại tăng, SVI

trong khoảng 150-210 mg/l

2.4.2 Bùn không kết dính được (Pinpoint flocs)

Hiện tượng ban đầu của trường hợp này rất giống hiện tượng bùn phát

triển phân tán, nghĩa là nước ra ở bể lắng 2 bị đục và chứa nhiều bùn Tuy

nhiên, ta có thể phân biệt hai hiện tượng này khi quan sát bằng kính hiển vi

Khi bùn không kết dính được thì kích thước của bùn không lắng lớn hơn

(khoảng 50 – 100 µm) Chúng là những hình cầu hỗn độn liên kết với nhau

Hiện tượng bùn không kết dính được là kết quả của sự phân hủy những bông

bùn lớn Trong thí nghiệm lắng bùn, bùn dạng này chia thành 2 phần, phần bùn

lớn hơn lắng rất nhanh, chỉ số thể tích bùn tính trên phần thể tích chiếm chỗ

của phần bùn này khá thấp Nhưng phần nước phía trên thì bị đục vì một lượng

sinh khối vẫn còn trong đó

Nguyên nhân phân hủy bông bùn của hiện tượng bùn không kết dính

được ngược lại với hiện tượng bùn phát triển phân tán Tuổi bùn lớn là một

trong những nguyên nhân gây ra hiện tượng bùn không kết dính được Bông

bùn liên tục kém tập trung chất nền bên ngoài làm cho các polysaccharidic

ngoại bào như C và năng lượng phá hủy mạng polymer của bông bùn

2.4.3 Bùn tạo khối do vi khuẩn dạng sợi (Filamentous bulking)

Hiện tượng bùn tạo khối do vi khuẩn dạng sợi có ảnh hưởng đến tính

nén bùn hơn là tính lắng Trong trường hợp này, vận tốc lắng vẫn nằm trong

khoảng cho phép Tuy nhiên, trong vài trường hợp nghiêm trọng, khi đó vùng

lắng của bể lắng 2 chứa quá nhiều bùn nén kém thì bùn sẽ dễ dàng theo dòng

chảy ra ngoài Khi người vận hành thấy hiện tượng này thì khó có thể khắc

phục được vì quá muộn Đây chính là mục đích mà mỗi người kĩ sư cần quan

tâm đạt đến trong quá trình vận hành bùn hoạt tính

Khi không có vi khuẩn dạng sợi (hoặc là có nhưng rất ít), các bông bùn

liên kết chặt với nhau và lượng nước giữa các bông bùn bị đẩy ra ngoài Vi

khuẩn dạng sợi cản trở quá trình nén và lắng của bùn bằng hai cách sau:

 Một vài loại vi khuẩn dạng sợi phát triển tốt hơn bên trong bông

bùn.Vì có kích thước dài và cần thức ăn ở môi trường ngoài, chúng

thường lòi một phần ra ngoài (vi khuẩn dạng sợi nằm một phần trong

bùn và một phần ngoài môi trường nước) Do đó, chúng tạo ra cấu

trúc mở và nước dễ dàng len qua và chứa đầy bên trong bùn Bùn

lắng chứa rất nhiều nước nên khó nén nhưng bản thân các vi khuẩn

dạng sợi này không ngăn cản quá trình kết bông

 Hầu hết các vi khuẩn dạng sợi quan sát được trong bùn nằm trong

phần bùn nén tốt hơn là trong phần bùn nổi Chúng thường nhô một

phần ra ngoài để “bắt” các bông bùn nhỏ hơn đang lơ lửng trong

nước Chính vì thế chúng ngăn cản quá trình nén của các bông bùn

đơn này Vi khuẩn dạng sợi cản trở quá trình lắng và nén của bùn

theo cách này nhiều hơn

Như vậy, bùn tạo khối do vi khuẩn dạng sợi là một vấn đề điển hình của

bùn nén kém gây ra những hậu quả sau đây:

 Lượng bùn tuần hoàn ít

 Khó giữ lượng bùn cần thiết trong bể phản ứng

 Khả năng tách nước của bùn kém gây khó khăn trong việc xử lý bùn

Vi khuẩn dạng sợi phát triển ở những điều kiện khác nhau Một số loại

vi khuẩn dạng sợi như Beggiatoa và Thiothrix phát triển tốt ở môi trường có

hydrosunfit và ít chất nền nói cách khác các vi khuẩn này sống tốt ở nước thải

bị lên men Khi trong nước thải có nhiều chất béo bay hơi và có các gốc

sunfua, Thiothrix phát triển mạnh Ngoài gây ra hiện tượng bùn khối khó lắng

trong quá trình bùn hoạt tính, Beggiatoa và Thiothrix còn gây nhiều vấn đề

trong các hệ thống lọc sinh học, màng cố định

Hình 2.3 Bùn tạo khối do vi khuẩn dạng sợi

Bảng 2.7 Các loài vi khuẩn dạng sợi thường gặp gây ra hiện tượng bùn tạo

khối

DO thấp Sphaerotilus natans, Microthrix

parvicella, Haliscomenobater hydrossis và loại 1701

F/M thấp M.parvicella, Nocardia spp., và các

loại 0041, 0675, 1851, 0803

Nước thải bị thối rửa (axit hữu cơ

cao)

Thiothrix I, II, Beggiatoa spp., N

limicola II*, và các loại 021N, 0092*,

0914*, 0581*, 0961*, 0411Thiếu dinh dưỡng Thiothrix I, II và loại 021N.

N limicola III

Dầu mỡ trong nước thải cao Nocardia spp., M parvicella và loại

( Theo Waste water Engineering-Metcalf & Eddy, bảng 8-8 trang 697)

 DO thấp

Nồng độ DO thấp là nguyên nhân thường gặp nhất gây ra hiện tượng

bùn tạo khối Thông thường, nồng độ DO thích hợp để duy trì cho quá trình

bùn hoạt tính là 2 mg/l Khi nồng độ DO thấp, vi khuẩn trong bông bùn liên kết

với nhau yếu làm cho bông bùn liên kết với nhau không chặt

 Nước thải lên men

Nước thải bị lên men biểu hiện ở mùi trứng thối (do khí H2S sinh ra) và

thường có màu đen (do kết tủa sunfua sắt) Thành phần của nước thải lên men

chứa nhiều gốc sunfua và các axit hữu cơ như: axit acetic, axit butyric….Đây

là môi trường sống thuận lợi của vi khuẩn dạng sợi Khí hậu nóng ẩm cũng dễ

làm nước thải dễ lên men Nồng độ sunfua > 1 - 2 mg/l, và nồng độ axit hữu

cơ > 100 mg/l sẽ tạo điều kiện cho vi khuẩn dạng sợi sinh trưởng

 Lượng dinh dưỡng

Nhìn chung, tỉ lệ dinh dưỡng thích hợp BOD5:N:P là 100:5:1 cho quá

trình khử BOD trong nước thải Dấu hiệu của sự thiếu hụt dinh dưỡng là sự

xuất hiện các loại bùn khó lắng, bùn sệt Tối thiểu 1 mg/l tổng nitơ hữu cơ và

0.1 - 0.5 mg/l ortho – phot phat phải được bổ sung cho nước thải trong suốt quá

trình xử lý

2.4.4 Bùn tạo khối nhớt (vicous bulking) hay là sự phát triển của

Zoogloeal (Zoogloeal growth)

Hiện tượng bùn tạo khối nhớt được nói đến trong các tài liệu bắt đầu từ

những năm 1950 nhưng chưa có những lời giải thích xác đáng cho hiện tượng

này Nguyên nhân được tìm thấy là do có quá nhiều polymer sinh học ngoại

bào có tính nhớt, sền sệt và đông như thạch bám chặt vào bùn hoạt tính Vì

polymer sinh học này là chất keo có khả năng hút nước làm cho bùn có khả

năng giữ nước cao Loại bùn có nước này sẽ có vận tốc lắng nhỏ và kém liên

kết Điều này dẫn đến những hậu quả như sau trong bể lắng 2:

 Mất bùn

 Bùn hồi lưu ít

Vì polymer sinh học cũng là tác nhân hoạt động bề mặt tự nhiên Khi

bùn nhớt được làm thoáng quá mức thì hiện tượng tạo bọt có thể sẽ xảy ra