Nghiên cứu công nghệ lọc sinh học có vật liệu ngập trong nước xử lý nước thải của làng nghề quy mô nhỏ

Lọc sinh học bởi lớp vật liệu lọc ngập trong nước

• Vi sinh vật trong xử lý bằng lọc sinh học
• Tắc màng và các biện pháp khắc phục .1 Hiện tượng tắc màng
• Ưu điểm và nhược điểm .1 ệu ủieồm

H3.6:hạt lọc nổi PS H3.7:vật liệu đệm cho vsv dính bám Các hạt vật liệu nổi có thể tăng độ bào mòn khi xử lý loại nước thải công nghiệp có chứa các vẩy lồi nhọn như oxit trong nước thải xí nghiệp luyện kim. Vì khi bắt đầu thì vi sinh vật gồm hệ hiếu khí nhưng khi màng sinh vật đã hình thành thì sẽ tạo ra lớp yếm khí nằm giữa bề mặt hạt vật liệu và lớp hiếu khí hoạt tính ở mặt ngoài màng sinh vật. Màng này dần dần bịt các khe giữa các hạt vật liệu lọc, phin lọc giữ lại tạp chất, các thành phần sinh học có trong nước làm cho vận tốc nước qua lọc chậm dần và phin làm việc có hiệu quả hơn.

Màng vi sinh vật bao gồm một tổ hợp vi sinh vật và một số dạng vật chất khác liên kết trong ma trận cấu tạo bởi các polymer ngoại bào( gelatin) do vi sinh vật( gồm cả vi khuẩn và protozoa) tiết ra trong quá trình trao đổi chất và phân huỷ tế bào. 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 bào, tồn tại những khoảng trống giữa những cụm tế bào theo chiều ngang và chiều đứng. Do đó, hệ số khuếch tán hiệu quả mô tả quá trình vận chuyển cơ chất, chất nhận điện tử ( chất oxy hoá)… giữa pha lỏng và màng vi sinh vật thay đổi theo chiều sâu của màng, và quan điểm cho rằng chỉ tồn tại một 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 làm 2 lớp ( chỉ đúng trong trường hợp màng vi sinh hiếu khí): Lớp màng kỵ khí bên trong và lớp màng hiếu khí bên ngoài. Vì chiều sâu của lớp màng lớn hơn nhiều so với kích thước vi sinh vật, oxy hoà tan trong nước chỉ khuyếch tán lại gần bề mặt màng làm cho màng phía ngoài trở thành lớp hiếu khí, bên trong hầu như không tiếp xúc được với oxy nên trở thành lớp màng kỵ khí. 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.

Đối với những dạng cơ chất ở thể rắn, lơ lửng, hoặc có phân tử khối lớn chúng sẽ bị phân huỷ thành những phân tử có kích thước nhỏ hơn tại bề mặt màng và sau đó mới tiếp tục vân chuyển vào bên trong màng vi. Nếu như một trong những cơ chất bị hết ở một chiều sâu nào đấy của màng vi sinh vật , thì tại đó những phản ứng sinh học sẽ không xảy ra, cơ chất đó được gọi là cơ chất giới hạn của quá trình ( limited- subtract), đồng thời chiều sâu hiệu quả của màng cũng được xác định ở vị trí đó. Tuy nhiên trong lớp màng kỵ khí có thể diễn ra các quá trình hoá lỏng, lên men axit chất hữu cơ dạng rắn, oxy hoá chất hữu cơ và hình thành sulfide bởi sự khử sulfate hoặc khử nitrate, nitrite tạo ra từ lớp màng hiếu khí.

Quá trình khử nitrat là quá trình tách oxy khỏi nitritt, nitrat dưới tác dụng của các vi khuẩn yếm khí ( vi khuẩn khử nitrat). Oxy được tách ra từ nitrit và nitrat được dùng lại để oxy hóa các chất hữu cơ. Lượng oxy được giải phóng trong quá trình khử nitrit N2O3 là 2,85 mg/1mg nitơ. Sự chuyển hoá nitơ ở dạng nitrat thành dạng dễ khử có thể qua nhiều con đường với nhiều loài vi khuẩn. Trong số đó có: Achromobacter, Aerobacter, Alcaligenes, Bacillus, Brevibacterium, Flavobacterium, Lactobacillus, Micrococcus, Proteus, Pseudomonas, Spirillum. Những vi khuẩn này là loại dị dưỡng có khả năng khác nhau trong việc khử nitrat theo quá trình hai bước: 1) chuyển hoá nitrat thành nitrit; 2) tạo nitơ oxit, dinoto oxit và khí nitơ, các phản ứng khử nitrat diễn ra như sau: NO3  NO2  NO  N2O  N2. Khi lọc nước sạch, màng chỉ có độ cản màng Rm.Khi nước có mức hạt chất rắn lơ lửng nhất định các hạt này lắng đọng trên bề mặt màng tạo thành lớp bánh lọc và chúng tạo nên độ cản bánh lọc ( hạt) Rbl. Sau nhiều lần rửa màng định kỳ khả năng thấm của màng không trở lại được giá trị ban đầu do các chất lắng đọng trên bề mặt màng không thể loại bỏ được làm giảm vĩnh viễn tốc độ thấm, đó là thời điểm phải thay màng.

Moõ hỡnh thớ nghieọm

• Các bước tiến hành

> 9 sẽ phá hủy cân bằng nguyên sinh chất tế bào, vi sinh vật sẽ chết.  Ngoài ra quá trình xử lí hiếu khí còn phụ thuộc vào nồng độ muối vơ cơ, lượng chất lơ lửng, các loại vi sinh vật và cấu trúc các chất bẩn hữu cơ. Nước sau khi lọc có thể chưa đạt yêu cầu có thể cho nước tuần hoàn để tăng hiệu quả xử lyù.

Giá thể nghiên cứu là những vòng nhựa có đường kính là d= 21 mm, coa chiều cao 25 mm được cắt ra từ ống nhựa PVC. Giá thể cho vào mô hình với chiều cao 2/3 chiều cao của bể, tương ứng thế tích chiếm chỗ khoảng 9 lít. Bùn hoạt tính được lấy tại bể vi sinh hiếu khí của trạm xử lý nước thải khu công nghiệp sóng thần II.

Kết quả và vẽ đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD theo thời gian đối với thí nghieọm thớch nghi. Đánh dấu mức bùn lắng sau 30 phút (mức bùn lắng này ứng với SS khoảng 2000mg/l) xác định khả năng lắng của bùn bằng chỉ tiêu SVI. Khả năng lắng của bùn được đo bằng cách đổ hỗn hợp đến vạch 1l, để lắng trong 30 phút sau đó được thể tích bị chiếm bởi bùn lắng.

SVI là thể tích bằng ml bị chiếm giữ bởi 1g bùn hoạt tính sau khi để lắng 30 phút hỗn hợp trong bể phản ứng. Lập bảng số liệu, vẽ đồ thị quan hệ thời gian và hiệu quả xử lý COD, COD vào và ra. Chạy tải trọng động ứng với thời gian lưu nước ( 12h) với lưu lượng 56 lít/ngày, lập bảng số liệu, vẽ đồ thị quan hệ thời gian và hiệu quả xử lý COD, COD vào và ra.

Chạy tải trọng động ứng với thời gian lưu nước (6h) với lưu lượng 112 lít/ngày,lập bảng số liệu, vẽ đồ thị quan hệ thời gian và hiệu quả xử lý COD, COD vào và ra.

Công thức tính thông số động học Hiệu quả lọc

Trong đú à - tốc độ sinh trưởng riờng (t-1 àm - tốc độ sinh trưởng riờng cực đại. Trong đó: KT là giá trị của biến tại nhiệt độ K20 là giá trị củabiến tại 20oC.