QUÁ TRÌNH MÀNG SINH HỌC XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG BỂ SINH HỌC BIOPHIN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM PHÂN HIỆU TẠI GIA LAI BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ Quá trình màng sinh học xử lí nước thải bể lọc sinh học biophin GVHD: Nguyễn Thị Hồng Phượng Nhóm: 9.2 Lớp: DH13QMGL Pleiku, ngày 13 tháng 11 năm 2015 DANH SÁCH NHÓM 9.2 Nguyễn Thị Hạnh Lưu Thanh Hiền Nguyễn Minh Lân (NT) Phùng Mạnh Sinh Nguyễn Thị Dạ Thảo Nguyễn Nhã Uyên Đánh giá giáo viên I MỞ ĐẦU Nước nguồn tài nguyên vô quan trọng cần thiết cho sống người bị ô nhiễm nghiêm trọng Để làm nguồn nước có nhiều cách khác như: phương pháp vật lý, phương pháp hóa học, phương pháp hấp thụ…trong phải kể đến phương pháp xử lý sinh học II MÀNG SINH HỌC Màng sinh học: Nguyên lý phương pháp lọc sinh học: - Dựa hoạt động vi sinh vật màng sinh học, oxy hóa chất bẩn hữu - Màng sinh học tập hợp vi sinh vật (chủ yếu vi khuẩn) hiếu khí, kỵ khí tùy tiện - Các vi sinh vật phát triển gắn với giá màng gọi trình sinh trưởng gắn kết hay dính bám - Nước thải sau qua bể lọc bể lắng 2, phần quay trở lại để pha loãng nước thải đậm đặc giữ nhiệt cho màng vi sinh vật - Chất hữu hấp thụ vào màng hay lớp màng vi sinh vật (dày 0,10,4mm) - Khi lớp màng tăng lên, chất hữu bị hấp thụ hết bên ngoài, vi sinh vật chuyển sang hô hấp nội bào khả bám vào bề mặt vật liệu học Trong dòng nước thải vi khuẩn xâm nhập vào số vị trí, tế bào sinh bao phủ lên lớp ban đầu (chủ yếu vi khuẩn) Phát triển toàn chất rắn bao phủ lớp đơn bào Chất hữu nước thải vi khuẩn chuyển hóa thành CO2 H2O Phân loại: Dựa vào cấu tạo thiết bị xử lý, trình màng sinh học chia làm loại:  Bể lọc sinh học có vật liệu lọc khơng ngập nước (lọc nhỏ giọt)  Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập nước (lọc cao tải)  Đĩa quay sinh học RBC Cấu tạo màng sinh học Màng thường có độ dày từ 2-3mm Màu màng thay đổi theo thành phần nước thải từ màu vàng đến màu nâu tối Màng tạo thành từ hàng triệu đến hàng tỉ tế bào vi khuẩn, vi sinh vật khác có động vật nguyên sinh Khác với vi sinh vật bùn hoạt tính, thành phần lồi số lượng lồi màng lọc tương đối đồng Mỗi màng lọc có quần thể cho riêng Màng sinh học tạo thành chủ yếu vi khuẩn hiếu khí phim lọc sinh học cơng trình làm nước hiếu khí, thực phải coi hệ tùy tiện Ngoài vi khuẩn hiếu khí, màng cịn vi khuẩn tùy tiện kị khí Màng sinh học gồm lớp: • Lớp ngồi lớp hiếu khí • Lớp trung gian vi khuẩn tùy tiện • Lớp sâu bên màng kị khí • Phía màng lớp quần thể vi sinh vật với có mặt động vật nguyên sinh số sinh vật khác Quần thể vi sinh vật màng sinh học có tác dụng bùn hoạt tính Ở vùng phin lọc có sinh khối nhiều màng lọc dày nhất, vùng vùng Màng vi sinh vật tăng dần lên dày them, tế bào bên màng tiếp xúc với chất nhận oxy phải chuyển sang phân hủy kị khí Cơ chế hoạt động màng sinh học: Màng sinh học oxy hóa tất hợp chất hữu dễ phân hủy có nước thải Màng bịt khe hạt cát, phin lọc giữ lại tạp chất, thành phần sinh học có nước làm cho vận tốc nước qua lọc chậm dần phin làm việc có hiệu Nó hấp phụ giữ lại vi khuẩn tạp chất hóa học Nó oxy hóa chất hữu có nước nước làm Nếu lớp màng dày ta dùng nước rửa, sục nước để loại bỏ màng phin chảy nhanh hơn, hiệu lọc có giảm lại phục hồi Vận tốc lọc tốt vào khoảng 11000m3/0,4 ha.ngày Hiệu phin lọc chậm giữ tới 99% vi khuẩn có nước Cơ chế hoạt động chia thành giai đoạn sau:  Quá trình tiêu thụ chất làm nước  Quá trình sinh trưởng, phát triển suy thoái màng vi sinh vật III BỂ BIOPHIN (BỂ LỌC SINH HỌC) Bể lọc sinh học có lớp vật liệu khơng ngập nước (lọc nhỏ giọt) a) Cấu tạo Lọc nhỏ giọt loại bể lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc không ngập nước Bể bao gồm vật liệu học, hệ thống phân phối nước, sàn đỡ thu nước  Vật liệu lọc Vật liệu lọc phong phú: từ đá cuội, đá dăm, đá ong, vòng kim loại, than đá, than cốc, gỗ mảnh, chất dẻo uốn lượn Các loại đá nên chọn cục có kích thước trung bình 60-100 mm Chiều cao lớp đá thường chọn 0,4 m - 2,5 m – m, trung bình khoảng 1,8-2,5 m Nếu kích thước vật liệu nhỏ làm giảm độ hở cục vật liệu gây tắc nghẽn cục bộ, kích thước lớn diện tích tiếp xúc giảm dẫn tới giảm hiệu suất xử lí Bể với liệu đá giăm thường có dạng hình trịn Những năm gần đây, kĩ thuật chất dẻo có nhiều tiến bộ, nhựa PVC, PP sử dụng rộng rãi có đặc điểm nhẹ Các vật liệu lọc cần đáp ứng yêu cầu sau: - Diện tích riêng lớn Chỉ số chân khơng cao để tránh lắng đọng Nhẹ, sử dụng độ cao lớn Có độ bền học đủ lớn  Hệ thống phân phối nước Nước thải phân phối bề mặt lớp vật liệu lọc nhờ hệ thống giàn quay phun nước thành tia nhỏ giọt Khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt vật liệu khoảng 0,2-0,3m  Sàn đỡ thu nước Sàn đỡ bê tông sàn nung Khi làm việc, vật liệu dính màng sinh học ngậm nước nặng tới 300-350kg/m3 Để tính tốn, giá đỡ thường lấy giá trị an toàn 500kg/m3 Khoảng cách từ sàn phân phối đến bể thường 0,6-0,8m Sàn đỡ thu nước thường có nhiệm vụ: - Thu nước có mãnh vỡ màng sinh học bị tróc - Phân phối gió vào bể lọc để trì mơi trường hiếu khí khe rỗng b) Cơ chế hoạt động Các vật liệu lọc có độ rỗng diện tích tiếp xúc đơn vị diện tích lớn điều kiện Nước từ hệ thống phân phối nước đến vật liệu lọc chia thành dòng hạt nhỏ chảy thành lớp mỏng qua khe hở vật liệu, đồng thời tiếp xúc với màng sinh học bề mặt vật liệu làm vi sinh vật màng phân hủy hiếu khí kị khí chất hữu có nước Các chất hữu phân hủy hiếu khí sinh CO2 nước, phân hủy kị khí sinh CH4 CO2 làm tróc màng khỏi vật mang, bị nước theo Trên mặt giá mang vật liệu lọc lại hình thành màng Hiện tượng lặp lặp lại nhiều lần Kết BOD nước thải bị vi sinh vật sử dụng làm chất dinh dưỡng bị phân hủy kị khí hiếu khí: nước thải làm Nước thải trước đưa vào xử lý lọc phun cần phải qua xử lý sơ để tránh tắc nghẽn khe vật liệu Nước sau xử lý lọc sinh học thường chứa nhiều chất lơ lửng mảnh vỡ màng sinh học theo, cần phải đưa vào lắng lưu thời gian thích hợp để lắng cặn Trong trường hợp này, khác với nước bể aroten: nước khỏi bể lọc sinh học thường bùn cặn bể aroten Nồng độ bùn cặn thường nhỏ 500mg/l, không xảy tượng làm hạn chế Tải trọng bề mặt lắng sau lọc phun vào khoảng 16-25 m3/m2 Tải trọng bề mặt lắng sau lọc phun vào khoảng 16-25 m3/m2.ngày c) Phân lọai bể lọc nhỏ giọt Dựa vào thông số khác bể lọc mà người ta chia làm hai loại: bể lọc tải trọng thấp bể lọc tải trọng cao Sự khác đưa bảng 1.1 Bảng 1.1 Phân biệt tải trọng bể lọc sinh học nhỏ giọt (các tiêu thiết kế) Thông số Chiều cao lớp VL Loại VL Đơn vị đo Tải trọng thấp Đá cục, than cục, đá ong, cuội lớn Tải trọng cao 0,9-2,4 (đá) 6-8 (nhựa tấm) Đá cục, than, đá ong, nhựa đúc m 1-3 Tải trọng theo chất Tải trọng thủy lực theo diện tích bề mặt KgBOD5/m3 vật liệu ngày 0,08-0,04 0,4-1,6 m3/m2.ngày 1-4,1 4,1-40,7 Hiệu BOD % 80-90 65-85 Chú ý: tải trọng thủy lực bảng tỉ số lưu lượng nước xử lý (m3/ngày) cộng với lưu lượng tuần hồn (m3/ngày) (nếu có) chia cho diện tích bề mặt thể lọc S (m2) d) Ưu, nhược điểm bể lọc sinh học nhỏ giọt  Ưu điểm bể lọc sinh học nhỏ giọt: - Q trình oxi hóa nhanh nên rút ngắn thời gian xử lý - Điều chỉnh thời gian lưu nước tốc độ dòng chảy - Xử lý hiệu nước cần có q trình khử nitrat phản nitrat hóa - Nước khỏi bể lọc sinh học thường bùn cặn bể aroten  Nhược điểm bể lọc sinh học: Không khí khỏi bể lọc thường có mùi thối Khu vực xung quanh bể thường có nhiều ruồi muỗi Bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập nước a) Cấu tạo Bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập nước bao gồm vật liệu học, hệ thống phân phối nước, sàn đỡ thu nước giống bể lọc sinh học có vật liệu khơng ngập nước Tuy nhiên lớp vật liệu lọc thiết kế ngập nước Hình 2.1 Bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập nước b) Cơ chế hoạt động Trong q trình làm việc, lọc khử BOD chuyển hóa NH 4+ thành NO3-, lớp vật liệu lọc có khả giữ lại cặn lơ lững Để tiếp tục khử BOD, NO3- P người ta thường đặt lọc liên tiếp Giàn phân phối khí lọc sau lớp vật liệu với độ cao cho lớp vật liệu nằm phía vùng hiếu khí để khử NO 3- P Ở lọc nước khơng khí chiều từ lên cho hiệu xử lí cao Kĩ thuật áp dụng cho việc xử lí nước thải sinh hoạt thị đồng thời khử hợp chất hữu cacbon nito đồng thời loại bỏ huyền phù Đối với nước sinh hoạt phương pháp lọc sinh học với vật liệu ngập nước thích hợp để nitrat hóa khử nitrat hóa c) Ưu, nhược điểm bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập nước  Ưu điểm Kĩ thuật dựa hoạt động quần thể vi sinh vật tập trung màng sinh học có tính mạnh bùn hoạt tính Do phương pháp có số ưu điểm sau: - Chiếm diện tích - Đơn giản dễ dàng cho việc bao che cơng trình, khử độc đảm bảo mĩ quan - Không cần phải rửa lọc - Phù hợp với nước thải pha loãng - Đưa vào hoạt động nhanh - Dễ dàng tự động hóa  Nhược điểm: - Tăng tổn thất tải lượng - Giảm lượng nước thu hồi - Tổn thất khí cấp cho q trình - Giảm khả giữ huyền phù Đĩa quay sinh học a) Cấu tạo Đĩa quay sinh học gồm hàng loạt đĩa tròn, phẳng làm nhựa PVC PS lắp trục Các đĩa đặt vào nước phần (khoảng 30-40% theo đường kính có ngập tới 70 – 90%) quay chậm làm việc Đây cơng trình thiết bị xử lý nước thải kĩ thuật màng sinh học dựa sinh trưởng gắn kết vi sinh vật bề mặt vật liệu đĩa.Vật liệu thường gặp dạng đĩa có diện tích bề mặt khoẳng - 7,2 m2/m3, dạng lưới có diện tích bề mặt khoảng 9,1 10,6m2/m3 Dạng lưới chế tạo từ nhựa cứng polystiren dạng lưới làm từ polyetylen b) Cơ chế hoạt động Khi quay, màng sinh học tiếp xúc với chất hữu nước thải sau tiếp xúc vs oxy khỏi nước thải Đĩa quay sinh học nhờ moto sức gió Nhờ quay liên tục mà màng sinh học vừa tiếp xúc với khơng khí vừa tiếp xúc với chất hữu nước thải, chất hữu phân hủy nhanh  Tốc độ quay đĩa: – vòng/phút  Đảm bảo chảy rối không cho bùn cặn lắng lại bể  Chiều dày màng sinh học phụ thuộc vào vận tốc quay đĩa (thường – mm)  Không hạn chế công suất xử lý (thường 5000 m3/ngày) Yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới hoạt động RBC lớp màng sinh học.Khi bắt đầu vận hành vi sinh vật nước bám vào vật liệu phát triển tất vật liệu bao lớp màng nhầy dày chừng 0,16 – 0,32cm Sinh khối bám vào RBC màng lọc sinh học Hình 3.1 Sơ đồ điển hình hệ thống xử lý RBC a) Hệ thống xử lý RBC b) c) Cách đặt đĩa quay