Vi khuẩn sử dụng photpho để tổng hợp tế bào và vận chuyển năng lượng, kết quả là từ 10-30% lượng photpho được khụ trong quỏ trỡnh khụ BOD [14]. Khụ photpho được thực hiện bằng cỏch lắng cặn để loại bỏ cỏc tế bào chứa lượng photpho trong quỏ trỡnh sinh sản và hoạt động.
Cơ sở của quỏ trỡnh khụ photpho bằng vi sinh như sau:
- Một số vi khuẩn cú khả năng chứa một lượng dư photpho nh là polyphotphat trong tế bào của chỳng;
- Một số sản phẩm lờn men đơn giản được sinh ra trong điều kiện yếm khớ nh là axit bộo bay hơi… được cỏc vi khuẩn đồng hoỏ thành cỏc sản phẩm chứa bờn trong tế bào đồng thời với việc giải phúng photpho;
Nitrobacter Nitrosomonas
- Trong điều kiện hiếu khớ năng lượng sinh ra do oxy hoỏ polyphotphat và cỏc sản phẩm khỏc chứa trong tế bào tăng lờn.
Cơ thể người ta thấy rằng trong quỏ trỡnh chuyển hoỏ năng lượng của tế bào vi khuẩn, một lượng photpho sinh học được sử dụng trong Adenozin Triphophat (ATP) để tớch luỹ năng lượng. Nhúm vi khuẩn Acinetobacter sp là vi khuẩn kị khớ tuỳ tiện cú khả năng tớch luỹ polyphotphat trong sinh khối tương đối cao (từ 2 đến 5% photpho) [11].
Khả năng lấy photpho của vi khuẩn kị khớ tuỳ tiện Acinetobacter sp sẽ tăng lờn rất nhiều khi cho nước thải luõn chuyển qua cỏc điều kiện yếm khớ và hiếu khớ (hỡnh 1.6) [11].
Hỡnh 1.6. Sơ đồ quỏ trỡnh khụ photpho trong nước thải bằng bờn hoạt tớnh
Theo sơ đồ hệ thống này một lượng lớn photpho được tỏch ra khỏi nước thải dưới dạng polyphotphat trong bờn dư. Quỏ trỡnh xử lý xảy ra nh sau:
- Đầu tiờn trong điều kiện yếm khớ vi khuẩn tỏc động đến cỏc axit bộo bay hơi cú sẵn trong nước thải để giải phúng photpho;
Bể sinh học yếm khớ
Bể sinh học hiếu khớ
Bờn hoạt tớnh tuần hoàn
Bờn hoạt tớnh dư (bờn chứa polyphotphat hàm lượng cao) Cỏc chất hữu cơ cacbon
tớch luỹ thành sinh khối Hạt volutin chứa poly photphat
Bể lắng Nước sau xử lý CO2 + H2O O2 Năng lượng Chất hữu cơ hoà tan Năng lượng Vi khuẩn
- Tiếp đến mụi trường hiếu khớ vi khuẩn hấp thụ photpho cao hơn mức bỡnh thường, photpho lỳc này khụng những chỉ cần cho việc tổng hợp, duy trỡ tế bào và vận chuyển năng lượng mà cũn được vi khuẩn chứa thờm một lượng dư vào trong tế bào để sử dụng ở những giai đoạn hoạt động tiếp sau.
Vậy khi biến cỏc tế bào này liờn kết với nhau thành bụng cặn lắng xuống đỏy bể lắng, photpho chứa trong cặn được thỏo ra ngoài đưa đi xử lý riờng, hoặc được dựng lại như là chất lờn men để tỏc dụng với cỏc axit bộo bay hơi làm tăng hiệu quả khụ photpho. Dịch bờn giàu cú thể dựng nước vụi để kết tủa (photpho canxi).
1.4.2. Sơ đồ cụng nghệ xử lý NTBV bằng cụng nghệ AAO
Sơ đồ cụng nghệ xử lý NTBV bằng cụng nghệ AAO được thể hiện trờn hỡnh 1.7.
Hỡnh 1.7. Sơ đồ cụng nghệ xử lý NTBV theo cụng nghệ AAO Mụ tả quy trỡnh cụng nghệ
Nước thải được thu gom và theo hệ thống cống dẫn về trạm xử lý. Nước thải qua bể lắng cỏt và song chắn nhằm loại bỏ rỏc, cỏt và cỏc vật nặng khỏc. n Nước thải Nước thải Bể kị khớ Bể yếm khớ Nước sau xử lý Nước sau xử lý Lắng cỏt, tỏch rỏc Lắng cỏt, tỏch rỏc Bể điều hoà Bể điều hoà Bể hiếu khớ
Bể thiếu khớ Bể thiếu khớBể hiếu khớ
Lắng lamen Lắng lamen
Khử trựng Khử trựng
Nước thải được làm cõn bằng dũng và nồng độ tại bể điều hoà do đú đảm bảo nước thải đi vào cỏc bể xử lý sinh học luụn ổn định. Để duy trỡ cỏc hạt vật chất luụn ở trạng thỏi lơ lụng nờn đặt mỏy khuÂy chỡm hoặc sục khớ ở trong bể.
Từ bể điều hoà nước thải được bơm về bể phản ứng AAO. Đầu tiờn nước thải qua bể xử lý yếm khớ, và rồi tiếp tục luõn phiờn qua cỏc bể thiếu khớ và hiếu khớ. Mỏy thổi khớ dựng để đảo trộn dung dịch bờn lỏng hỗn hợp và cung cấp đủ oxy cho phản ứng sinh hoỏ trong bể hiếu khớ. Cỏc bơm tuần hoàn được lắp đặt để tuần hoàn dung dịch bờn lỏng hỗn hợp từ cỏc bể hiếu khớ trở lại bể thiếu khớ để khụ nitrat.
Bể lắng thứ cấp qua lớp bản mỏng lamen dựng để lắng tỏch bờn khỏi nước thải sau xử lý sinh học. Một phần bờn sẽ được tuần hoàn trở lại bể xử lý sinh học AAO bởi bơm tuần hoàn, phần cũn lại được đưa đi xử lý bờn.
Nước thải sau lắng sẽ được khử trựng trước khi xả vào nguồn tiếp nhận. Bờn phỏt sinh trong quỏ trỡnh xử lý được tập trung đưa đi xử lý bờn.
1.4.3. Thiết bị CN 2000 xử lý NTBV 1.4.3.1. Cấu tạo thiết bị CN 2000 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
CN 2000 là tờn thiết bị hợp khối xử lý NTBV bằng phương phỏp sinh học thực hiện quỏ trỡnh xử lý theo nguyờn lý cụng nghệ AAO trờn lớp vi sinh bỏm. Thiết bị CN 2000 đó được Cục sở hữu trớ tuệ chấp thuận đơn bảo hộ và đăng trờn cụng bỏo sở hữu cụng nghiệp số 186 tập A (09-2003) cho cỏc tỏc giả: Nguyễn Xuõn Nguyờn, Nguyễn Hữu Chiến, Đỗ Trọng Dũng.
Thiết bị CN 2000 (hỡnh 1.8) là một thiết bị dạng thỏp, cao từ 5,5 đến 6 m. Thiết bị được chia thành cỏc ngăn xử lý riờng biệt bởi vỏch ngăn, giữa cỏc ngăn cú khe để nước thải cú thể luõn chuyển từ ngăn nọ sang ngăn kia. ở cỏc ngăn xử lý chớnh, đệm vi sinh được xếp vào; dàn ống phõn phối khớ được bố trớ ở cỏc ngăn cần cấp khớ; ở phần dưới của thiết bị cú ống hỳt bờn. Nước thải
đi vào thiết bị bằng ống dẫn ở phần trờn của ngăn đầu tiờn và ra khỏi thiết bị bằng ống dẫn ở phần trờn của ngăn cuối. Phần trờn thiết bị cú nắp đậy và ống thụng hơi để cho khớ sinh ra trong quỏ trỡnh XLNT thoỏt ra ngoài.
Hỡnh 1.8. Mặt cắt cấu tạo thiết bị CN 2000
+ : Dũng nước thải đi xuống
Một số hỡnh ảnh về trạm xử lý NTBV tại một số bệnh viện của Hà Nội thể hiện trờn hỡnh 1.9, 1.10, 1.11, 1.12.
1.4.3.2. Đặc điểm thiết bị CN 2000
Xử lý NTBV bằng thiết bị CN 2000 là phương phỏp xử lý gồm cỏc quỏ trỡnh xử lý lý hoỏ, xử lý sinh học hiếu khớ, thiếu khớ và yếm khớ. Ngoài ra trong quỏ trỡnh XLNT cũn sử dụng chất keo tụ PACN-95 và chế phẩm vi sinh DW97-H nhằm nõng cao hiệu suất xử lý, tăng cụng suất thiết bị. Thiết bị được chế tạo theo nguyờn lý mụ đun, hợp khối, tự động rất gọn nhẹ, phự hợp với mọi điều kiện lắp rỏp của Việt Nam.
Thiết bị CN 2000 XLNT dựa trờn cơ sở kết hợp giữa hai nguyờn lý bể aeroten và bể lọc biofilter, với một số cải tiến để quỏ trỡnh xử lý đạt hiệu quả cao, cụ thể là:
- Kết hợp quỏ trỡnh xử lý vi sinh dớnh bỏm và vi sinh lơ lửng bằng cỏch dỡm toàn bộ khối vật liệu ngập trong nước. Tận dụng được tớnh năng của cả hai loại vi sinh trờn cựng một đơn vị thể tớch thiết bị;
- Thay thế vật liệu trơ thụng thường bằng vật liệu đệm cú độ rỗng rất cao, cú bề mặt nhỏm để tăng bề mặt tiếp xỳc với nước thải, khụng khớ và vi sinh dớnh bỏm dễ dàng;
- Kết hợp phương phỏp xử lý hiếu khớ và thiếu khớ để khụ bằng vi khuẩn của quỏ trỡnh denitrification;
- Tăng quóng đường đi của nước thải để quỏ trỡnh tăng trưởng phỏt triển của vi sinh cú hiệu quả, từ đú nõng cao hiệu suất xử lý. Quỏ trỡnh xử lý diễn ra theo nhiều bậc hơn, cụ thể là khụ , , .
Nguyờn lý mụ đun
Mỗi mụ đun được thiết kế cho cụng suất từ 200-250 m3/ngđ (với 20h hoạt động), số mụ đun cần thiết sẽ được lắp đặt tuỳ thuộc vào tổng lưu lượng nước thải của bệnh viện. Như vậy cho phộp vận hành cỏc thiết bị một cỏch tối ưu, đảm bảo tận dụng triệt để cụng suất của thiết bị xử lý ngay cả trong trường hợp lưu lượng nước thải biến đổi theo thời điểm phụ thuộc vào nguồn thải nhằm giảm thể tớch bể điều hoà và chi phớ vận hành thiết bị lỳc cao điểm thải và những thời gian bỡnh thường.
Nguyờn lý hợp khối
Nguyờn lý này cho phộp thực hiện kết hợp nhiều quỏ trỡnh XLNT cơ bản đó biết trong một khụng gian của mỗi mụ đun thiết bị để tăng hiệu quả xử lý và giảm chi phớ vận hành. Thiết bị xử lý hợp khối cựng một lỳc đồng thời thực hiện quỏ trỡnh xử lý sinh học yếm khớ và cỏc quỏ trỡnh hiếu khớ như biofin,
biofor, aeroten. Việc kết hợp đa dạng này sẽ tạo mật độ màng vi sinh tối đa mà khụng gõy tắc cỏc lớp đệm, đồng thời thực hiện oxy hoỏ mạnh và triệt để cỏc chất hữu cơ trong nước thải. Thiết bị hợp khối ỏp dụng cơ chế lắng lớp bản mỏng (Lamen) cho phộp tăng bề mặt lắng đồng thời rỳt ngắn thời gian lưu [22].
Nguyờn lý tự động
Việc vận hành cỏc mỏy bơm nước thải, mỏy bơm bờn, cỏc mỏy thổi khớ và bơm cỏc chế phẩm vi sinh, keo tụ… được thực hiện tự động tuỳ thuộc vào lưu lượng nước thải thụng qua cỏc phao bỏo tự động lắp trong cỏc ngăn bể. Nguyờn lý này cho phộp tiết kiệm điện và hoỏ chất đồng thời vẫn đảm bảo duy trỡ cấp khớ nuụi vi sinh hiếu khớ và thực hiện XLNT.
Chế phẩm vi sinh DW97-H
Đõy là chế phẩm thủ phõn nhanh cỏc chất thải hữu cơ từ trong cỏc bể phốt của bệnh viện, tạo điều kiện phõn giải khỏ triệt để cỏc chất thải hữu cơ phức tạp trước khi bắt đầu quỏ trỡnh oxy hoỏ trong thiết bị xử lý sinh học. Do đú quỏ trỡnh phõn huỷ cỏc chất hữu cơ trong cỏc thiết bị oxy hoỏ sinh học diễn ra nhanh hơn nhờ vậy giảm được sự quỏ tải của cỏc bể phốt, giảm kớch thước thiết bị, tiết kiệm chi phớ chế tạo, chi phớ vận hành cũng như diện tớch mặt bằng cho hệ thống xử lý.
Chất keo tụ PACN-95
Khi sử dụng cho phộp giảm kớch thước thiết bị lắng một cỏch đỏng kể, từ đú giảm chi phớ xõy dựng và vận hành, tiết kiệm năng lượng mà vẫn đảm bảo tiờu chuẩn đầu ra của nước thải.
ưu điểm chớnh của hệ thống XLNT bằng thiết bị CN 2000
- Nước thải sau xử lý đạt yờu cầu theo tiờu chuẩn thải của TCVN 7382:2004;
- Chiếm ớt diện tớch đất và kiểm soỏt được ô nhiễm thứ cấp; - Chi phớ đầu tư và vận hành ở mức chấp nhận được;
1.4.3.3. Sơ đồ cụng nghệ xử lý NTBV bằng thiết bị CN 2000
Sơ đồ cụng nghệ xử lý NTBV bằng thiết bị CN 2000 được trỡnh bày trờn hỡnh 1.13.
Hỡnh 1.13. Sơ đồ cụng nghệ xử lý NTBV bằng thiết bị CN 2000 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nước thải từ cỏc khoa, phũng chảy vào cỏc bể tự hoại, rồi theo hệ thống đường ống chảy vào bể gom. Tại đõy, tất cả cỏc rỏc thụ cú kớch thước lớn nh: giấy, bao nilon, que, gỗ… được giữ lại bằng lưới inox và được đưa tới điểm tập trung rỏc của bệnh viện.
Từbể gom, nước thải được bơm sang bể điều hoà để làm cõn bằng lưu lượng và nồng độ cỏc chất ô nhiễm đồng thời thực hiện quỏ trỡnh làm thoỏng
Nước thải bệnh viện Nước thải bệnh viện Chất keo tụ PACN-95 Chất keo tụ PACN-95 Chế phẩm vi sinh DW97-H Chế phẩm vi sinh DW97-H Bờn đó xử lí Bể nộn bờn Cl2 Cl2 Bể tự hoại hố ga Bể tự hoại, hố ga Bể thu gom và lọc rỏc Bể thu gom và chắn rỏc Thiết bị CN 2000 Bể điều hoà Bể điều hoà và xử lý sơ bộ
Nước thải sau xử lý Nước thải sau
xử lý Bể tự hoại hố gaLắng lamen
Bờn đó xử lí Bờn đó xử lí
sơ bộ. Tại đõy, nước thải được bổ sung một lượng chế phẩm vi sinh DW97-H nhằm thủ phõn sơ bộ cỏc chất hữu cơ tạo điều kiện thuận lợi cho quỏ trỡnh oxy hoỏ tiếp theo. Để làm tăng mức độ đồng đều hàm lượng cỏc chất hữu cơ trong nước thải, trỏnh lắng cặn và tạo mụi trường thuận lợi cho VSV hoạt động, ở trong bể điều hoà được lắp hệ thống sục khớ.
Sau đú nước thải được bơm sang thiết bị CN 2000. Đầu tiờn nước thải được bơm vào ngăn xử lý sinh học yếm khớ. Nước thải được dẫn qua lớp đệm vi sinh cú cÂu tạo đặc biệt hỡnh thành dũng nước lan toả đi cỏc nhỏnh trong lớp đệm tạo màng vi sinh tối đa phõn bố đồng đều trong lớp đệm. Do cấu tạo như vậy quỏ trỡnh phõn huỷ sinh học yếm khớ diễn ra đồng đều với hiệu suất xử lý cao. Ngoài ra, việc cấp thờm chế phẩm vi sinh đặc hiệu DW97-H giỳp cho việc phõn huỷ được thực hiện nhanh hơn.
Sau đú nước thải qua xử lý tại ngăn thiếu khớ. Tại đõy ngoài dũng nước thải từ ngăn yếm khớ cũn cú dũng nước thải cựng bờn hoạt tớnh hồi lưu từ ngăn xử lý hiếu khớ. Nước thải hồi lưu cú thành phần nitrat và cacbon hữu cơ nờn tạo điều kiện cho quỏ trỡnh khụ nitrat xảy ra mónh liệt và sản phẩm tạo ra là khớ nitơ sẽ được thoỏt ra ngoài.
Tiếp sau nước thải được đưa qua ngăn xử lý sinh học hiếu khớ. Ngăn này được thiết kế theo phương ỏn kết hợp một lỳc nhiều nguyờn lý thiết bị biofin, biofor và aeroten, tạo bề mặt tiếp xỳc lớn giữa nước thải và khụng khớ. Với cơ chế xử lý như vậy, cỏc VSV hiếu khớ hoạt động tốt hơn nờn quỏ trỡnh xử lý diễn ra nhanh chúng, hiệu quả và triệt để. Việc cung cấp oxy được thực hiện nhờ mỏy thổi khớ cưỡng bức.
Sau đú nước thải cựng bờn hoạt hoỏ chuyển qua bể lắng đệm bản mỏng lamen để tỏch bờn hoạt hoỏ, rồi được trộn với Clo ở ngăn trộn. Đệm lamen cú thụng số: độ rỗng > 95%, bề mặt riờng 150-200 m2/m3. Dung dịch
Hypochloride Na hoặc Ca(NaOCl) hoặc Ca(OCl)2 được pha trộn và bơm định lượng với nồng độ 3-5 mg Cl2/m3 nước thải.
Cỏc mỏy thổi khớ (air blower) cung cấp oxy cho cỏc giai đoạn oxy hoỏ bằng vi sinh hiếu khớ. Mỏy được nối vào hệ thống phõn phối khớ chung cho cỏc ngăn, bể và được điều chỉnh lưu lượng cấp khớ bằng hệ thống van.
Bờn, cặn lắng ở ngăn lắng và từng ngăn xử lý sinh học sẽ được bơm về bể chứa bờn. Tại đõy, dưới tỏc dụng của quỏ trỡnh lờn men yếm khớ, phần lớn cặn sẽ được khoỏng hoỏ cựng với sự tạo thành một số sản phẩm khớ như CH4, NH3, H2O, H2S…; thể tớch của bờn giảm một cỏch đỏng kĨ. Bờn sau xử lý được định kỳ hỳt đi bằng xe vệ sinh.
1.5. Mụ hỡnh hoỏ cỏc quỏ trỡnh cụng nghệ
Muốn triển khai cỏc quỏ trỡnh cụng nghệ núi chung cần phải nắm được bản chất của hệ thống qua cỏc hàm toỏn. Nhưng để cú được cỏc hàm toỏn đú thỡ phải lọc lựa những nột cơ bản nhất phản ỏnh cỏc đặc điểm cụng nghệ của hệ vỡ vậy phải sử dụng phương phỏp mụ hỡnh hoỏ.
Theo Stoff: Một mụ hỡnh là một đối tượng được một chủ thể nào đú trờn cơ sở của sự đồng dạng về cÂu trỳc và chức năng dựng thay thỊ cho một nguyờn bản tương ứng để cú thể giải quyết một nhiệm vụ nhất định. Và mụ hỡnh toỏn là biểu diễn toỏn học của những mặt chủ yếu của nguyờn bản theo một nhiệm vụ nào đú, trong một phạm vi giới hạn, với một độ chớnh xỏc vừa đủ và trong một dạng thớch hợp cho sự vận dụng.
Để phõn loại mụ hỡnh cú nhiều cỏch khỏc nhau. Theo cỏc đặc điểm chủ yếu của chỳng cú thể phõn loại mụ hỡnh như sau:
a. Mụ hỡnh xỏc định cho phộp xỏc định chớnh xỏc cỏc đại lượng ra theo cỏc đại lượng vào. Ngược lại mụ hỡnh thống kờ chỉ cho phộp xỏc định cỏc đại lượng ra theo cỏc đại lượng vào với một phõn bố xỏc suất nhất định;
b. Mụ hỡnh giải tớch mụ tả đối tượng dựa vào cỏc thuyết lý hoỏ, cỏc thụng số