3.4.1.1. Mô tả cấu trúc và nguyên lý hoạt động của hệ bùn hoạt tính AAO cải tiến
a. Mô tả cấu trúc hệ thống pilot nghiên cứu
Thiết bị phản ứng với thông tin như sau:
- Thể tích tổng V = 0,432 m3; LxWxH = 1,2x0,3x1,2 m
- Thể tích ngăn yếm khí V = 0,108 m3; LxWxH = 0,3x0,3x1,2 m - Thể tích ngăn thiếu khí V = 0,108 m3; LxWxH = 0,3x0,3x1,2 m - Thể tích ngăn hiếu khí V = 0,216 m3; LxWxH = 0,6x0,3x1,2 m
Thiết bị động lực gồm: 01 máy bơm chìm (Q = 6 -10m3/h; H = 6 mH2O; N = 0,25kw) đặt trong ngăn xử lý thiếu khí có chức năng bơm tuần hoàn hỗn hợp bùn nước từ ngăn thiếu khí sang ngăn hiếu khí. Trên đường bơm từ ngăn thiếu khí sang ngăn hiếu khí có đặt thiết bị hút khí dạng Injector và đồng hồ đo áp suất. Trên đường bơm từ ngăn thiếu khí về ngăn yếm khí đặt 01 van nhằm điều chỉnh lưu lượng tuần hoàn hỗn hợp bùn và nước cho cả 02 dòng trên.
Với thể tích của từng ngăn như trên, tương ứng với thời gian lưu HRT ở 3 ngăn phản ứng yếm khí - thiếu khí - hiếu khí lần lượt là 25: 25: 50 (%).
b. Mô tả nguyên lý hoạt động
Hình 3.1. Mô tả nguyên lý hoạt động
• Ngăn yếm khí:
- Thực hiện các chức năng: phân hủy hữu cơ (BOD/COD); phân hủy bùn giải phóng PO43- nuôi dưỡng vi khuẩn tạo biofilm có khả năng hấp thu P ở các ngăn sau; khử nitrat-nitrit ở dòng tuần hoàn.
- Lưu giữ/phân hủy/xả bùn dư, cho phép hoạt động tới 6 tháng/1 năm mới phải xả bùn dư; Cho phép giảm ít nhất 50% bùn thải (Lê Văn Chiều, 2012) [4].
- Có cơ cấu chống mùi.
• Ngăn thiếu khí:
- Nhận nước lắng từ ngăn kị khí; hỗn hợp phản ứng từ ngăn hiếu khí. - Các chức năng: là nơi vi khuẩn thực hiện các quá trình thiếu khí khử nitrit-nitrat; trung chuyển/ tuần hoàn hỗn hợp phản ứng một phần về ngăn kị khí, tuần hoàn phần lớn về ngăn hiếu khí.
- Là ngăn điều hòa lưu lượng giờ cao điểm.
• Ngăn hiếu khí:
- Nhận hỗn hợp phản ứng từ ngăn thiếu khí nhờ bơm kết hợp bổ sung cung cấp khí cho quá trình, giảm chi phí thiết bị/bảo trì hệ cấp-phân tán khí; cơ cấu cho phép giảm ~50% chi phí năng lượng.
- Có cơ cấu tuần hoàn hỗn hợp bùn nước, đồng thời chống váng.
- Có cơ cấu lắng/xả linh hoạt, cho phép chạy theo bất kì chế độ nào (liên tục hay gián đoạn) tùy đặc trưng nước thải.
- Các chức năng xử lí chính: khuấy trộn và thực hiện các quá trình nitrat/nitrit hóa (xử lí nitơ tổng số); nuôi dưỡng phát triển vi khuẩn PAO (xử lí photpho hòa tan); lắng bùn làm trong nước.
Trường hợp nghiên cứu kĩ thuật bùn hoạt tính phân tán truyền thống cả 3 ngăn đều được cấp vi sinh vào và duy trì với nồng độ như nhau.
Trường hợp nghiên cứu với kĩ thuật vật liệu mang vi sinh phân tán. Cả ba ngăn trong hệ thống pilot đều có vật liệu mang polyuretan kích thước như nhau; các ngăn trong hệ thống pilot đều có các chủng vi khuẩn ngoài khả năng phân hủy N, P cao còn được tối ưu hóa các điều kiện tạo biofilm để nâng cao hiệu quả xử lý để thực hiện kĩ thuật màng biofilm (vật liệu mang chuyển động).
3.4.1.2. Mô tả vận hành hệ pilot bùn hoạt tính AAO cải tiến
a. Mô tả quá trình khởi động
Nước thải chứa N, P cao được chuẩn bị với nồng độ ở bảng 3.1 sau:
Bảng 3.1. Chất lượng nước thải dự kiến đưa vào hệ pilot để khảo sát
Stt Thông số Đơn vị Giá trị Giai đoạn 1 (10 ngày) Giai đoạn 2 (10 ngày) Giai đoạn 3 (10 ngày) 1 BOD mg/L 500 1.000 1.500 2 Tổng N mg/L 50 100 200 3 Tổng P mg/L 10 10 10 4 Độ kiềm mg/L 200 300 400
Nước thải được bơm tuần hoàn theo chế độ chạy của bơm cấp nước thải đầu vào và phụ thuộc vào thời gian đặt lắng vi sinh trong ngăn thiếu khí. Trong quá trình khởi động các thông số nghiên cứu xử lý chính như BOD, N, P được lấy tại các điểm đầu vào và đầu ra sau công đoạn lắng trong ngăn hiếu khí với tần suất trung bình 1 lần/ ngày. Hàm lượng vi sinh phân tích trung bình trong 03 ngăn xác định với tần suất 1 lần/ 7 ngày. Thời gian chạy khởi động dao động từ 10 - 30 ngày với nồng độ cơ chất đầu vào nâng dần lên như bảng 3.1. Trong quá trình khởi động cần kiểm soát các thông số cơ học khác như lưu lượng tuần hoàn bùn - nước từ ngăn khử nitrat về ngăn hiếu khí và ngăn yếm khí. Kiểm soát và ghi chép đầy đủ thông tin giá trị áp suất đo được trên đồng hồ đặt trước thiết bị Injector, đông thời quan sát khẳ năng khuấy trộn trong ngăn hiếu khí và khả năng tuần hoàn từ ngăn hiếu khí về ngăn khử nitrat.
b. Mô tả quá trình vận hành
Sau thời gian vận hành khởi động hệ thống nước thải sẽ được nâng cao hàm lượng các chất ô nhiễm nhằm khảo sát đánh giá khả năng xử lý N, P của từng quá trình và của cả hệ thống. Các thông số nghiên cứu xử lý chính như BOD, N, P được lấy tại các điểm đầu vào và đầu ra sau công đoạn lắng trong
ngăn hiếu khí với tần suất trung bình 1 lần/ngày. Hàm lượng vi sinh phân tích trung bình trong 03 ngăn xác định với tần suất 3-4 lần/1 tuần.
Sau thời gian nghiên cứu hệ thống với kĩ thuật bùn hoạt tính phân tán thu thập đầy đủ số liệu thực hiện tiếp bước nghiên cứu tiếp theo dùng vật liệu mang vi sinh phân tán Polyerutan (dạng đệm mút kích thước LxWxH = 2x2x2cm).