7 Khu Dịch vụ trũ chơi biển (Đà
BƠM VÀOSONG CH Ắ N
CARROUSELđ CARROUSELđ BỂ LẮNG BỂ KHỬ TRÙNG THẢI RA MễI TRƯỜNG FeCl3 NaOCl MÁY ẫP ĐAI BÙN KHễ LOẠI BỎ CẶN BÙN DƯ THỪA BÙN TÁI TUẦN HOÀN NƯỚC THẢXả nớc thải SONG CHẮN RÁC TINH LOẠI BỎ CẶN BỂ LẮNG BÙN NƯỚC THẢI NẫN BÙN CƠ KHÍ
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nụng nghiệp Page 56
Mương oxy hoỏ hoạt động theo nguyờn lý thổi khớ kộo dài và theo nguyờn tắc của aeroten đẩỵ Cỏc guồng quay được bố trớ để tạo thành cỏc vựng hiếu khớ (aerobic) và thiếu khớ (anoxic) luõn phiờn thay đổi . Trong vựng hiếu khớ diễn ra quỏ trỡnh oxy hoỏ chất hữu cơ và nitrat hoỏ, trong vựng thiếu khớ diễn ra quỏ trỡnh hụ hấp kỵ khớ và khử nitrat.
Với thiết kế ban đầu, mương oxy húa khi đú được sử dụng đồng thời cỏc chức năng như bể lắng và bể hiếu khớ bựn hoạt tớnh. Ưu điểm của nú là giỏ thành xõy dựng thấp, vận hành đơn giản và hiệu quả xử lý tương đối caọ Nhưng nhược điểm lớn nhất là xuất hiện dũng chảy cắt từ cổng vào đi thẳng ra cổng ra và quỏ trỡnh vận hành khụng được liờn tục.
Tuy nhiờn, khi đũi hỏi phải mở rộng nhà mỏy xử lý, nõng cao cụng suất trạm, cỏc thiết kế mương oxy húa trờn đó cú một số hạn chế như: chiều sõu cụng trỡnh bị hạn chế, diện tớch yờu cầu lớn, mỏy sục khớ bề mặt chổi quột nằm cú nhiều khuyết điểm về mặt thủy lực và hiệu quả truyền oxy trong nước.
Hỡnh 3.9. Cấu hỡnh cơ bản của Carrousel
Với cải tiến sử dụng mỏy sục khớ bề mặt oxyrator thay thế dạng chổi quột, một thiết bị duy nhất đó thực hiện được đồng thời cả ba chức năng: sục khớ, khuấy trộn và tạo dũng. Thiết kế thủy lực của Carrousel tạo ra dũng chảy rối xoắn ốc tại mương dẫn sau mỏy sục khớ, đảm bảo khụng bị lắng bựn trong kờnh. Cụng nghệ thổi khớ kộo dài này đảm bảo chất lượng nước sau xử lý tốt, đồng thời bựn dư được ổn định. Cỏc thiết kế hợp khối với số lượng kờnh từ 2-22 kờnh, tạo dỏng uyển
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nụng nghiệp Page 57
chuyển (hỡnh dạng trường đua, ụ van, chữ nhật, hỡnh trũn đồng tầm) đó mở rộng hơn nữa khả năng ứng dụng của Carrousel trong cỏc nhà mỏy xử lý nước thải với cỏc cụng suất khỏc nhau, đảm bảo hiệu quả quỏ trỡnh xử lý và yếu tố kinh tế.
Vị trớ và chức năng của Carrousel trong dõy chuyền cụng nghệ xử lý nước thải là hệ thống của một cụng trỡnh oxy húa sinh húa nhằm loại bỏ cỏc chất hữu cơ cú khả năng oxy húa sinh húa và chuyển húa ammonia thành nitratẹ Tuy nhiờn, với thiết kế cải tiến tạo vựng yếm khớ riờng biệt, quỏ trỡnh khử nitrate húa được diễn ra đỏp ứng yờu cầu xả thải khắt khe đối với nồng độ nitơ của nước thải sau xử lý. Đối với cỏc tiờu chuẩn về nồng độ photpho của nước thải sau xử lý, hệ thống Carrousel đó mở rộng ngăn kỵ khớ nhằm loại bỏ sinh húa photpho trong nước thảị
Cỏc chất hữu cơ theo CBOD trong Carrousel được xử lý theo nguyờn lý thổi khớ bựn hoạt tớnh kộo dài với tải trọng chất bẩn hữu cơ thấp (nhỏ hơn 0.40 kg BOD5/m3.ngày và tải trọng bựn nhỏ hơn 0.15 kg BOD5/kg MLSS.ngày). Thời gian lưu bựn dao động trong khoảng 10 đến 30 ngàỵ Cỏc chất hữu cơ hầu như được oxy húa hoàn toàn trong vựng hiếu khớ (nồng độ oxy hũa tan trong nước khoảng 2 mg/l) và hiệu quả xử lý BOD đạt trờn 90%.
Do khoảng cỏch khỏ lớn giữa cỏc mỏy sục khớ trong hệ thống Carrousel, quỏ trỡnh hụ hấp của hệ vi sinh trong bựn cũn tạo ra cỏc vựng thiếu khớ. Nồng độ oxy hũa tan trong nước giảm dần (nhỏ hơn 0.5 mg/L) và cú thế giảm xuống bằng 0. Cỏc vi khuẩn nitrate húa và khử nitrate húa cú thể tồn tại trong hỗn hợp bựn phụ thuộc vào cỏc điều kiện cụ thể. Trong vựng hiếu khớ, ammonia sẽ được oxy húa thành nitrite và nitrate nhờ hoạt động của cỏc loại vi khuẩn tự dưỡng Nitrosomonas và
Nitrobacter. Trong vựng thiếu khớ, cỏc loại vi khuẩn khử nitrate sẽ khử nitrate và nitrite thành chủ yếu là khớ nitơ phõn tử, thoỏt ra khỏi hệ thống. Thụng thường, khoảng 20-40% cỏc vi khuẩn trong bựn hoạt tớnh cú khả năng sử dụng nitrate theo cơ chế dị húa nàỵ
Đối với quỏ trỡnh nitrate húa, cỏc điều kiện quan trọng là nồng độ oxy hũa tan trong nước (DO), độ pH, nhiệt độ, cỏc hợp chất gõy độc và đặc biệt là tuổi của bựn. Hàm lượng DO cần lớn hơn hoặc bằng 2 mg/L; khoảng pH tối ưu 7.2-8.0,
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nụng nghiệp Page 58
nhiệt độ lớn hơn 10°C. Thời gian lưu bựn tối thiểu cho quỏ trỡnh nitrate húa xảy ra là 10 ngàỵ
Những ưu việt nổi bật của hệ thống Carrousel bao gồm:
• Hiệu quả xử lý BOD5 trờn 98%, hàm lượng BOD5 của dũng sau xử lý đạt đến 6 mg/L
• Ổn định bựn hoạt tớnh
• Mức độ nitrate húa cao (trờn 95%), hàm lượng TKN của dũng ra nhỏ hơn 5 mg/L
• Hiệu quả khử nitrate húa cú thể đạt trờn 90%
• Hiệu quả khử phosphate tăng cường cú thể đạt trờn 90% • Chi phớ xõy dựng thấp
• Quản lý vận hành và bảo dưỡng đơn giản (Lương Đức Phẩm, 2009).
g. Hệ thống xử lý nước thải bằng MBR
Hỡnh 3.10. Nguyờn tắc hoạt động của MBR
Hệ màng lọc sinh học (Membrane Biological Reactor - MBR) là bể xử lý sinh học kết hợp quỏ trỡnh màng lọc với tập hợp cỏc vi sinh vật sinh trưởng lơ lửng và phỏt triển nhờ hấp thụ cỏc chất hữu cơ và dinh dưỡng cú trong nước. Nguyờn lý cơ bản của quỏ trỡnh lọc màng là việc tỏch ra cỏc thành phần từ hỗn hợp khi đi qua một lớp màng mỏng. Những thành phần chớnh đi qua được là bởi hiệu thế hoỏ học giữa cỏc phạ
MBR là sự kết hợp giữa hai quỏ trỡnh cơ bản trong một đơn nguyờn: (1) Phõn hủy sinh học chất hữu cơ.
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nụng nghiệp Page 59
(2) Kỹ thuật tỏch sinh khối vi khuẩn bằng màng vi lọc (micro-filtration). Trong hệ thống MBR thỡ dạng màng vi lọc (MF) hay màng siờu học (UF) thường được sử dụng nhiềụ Vật liệu được sử dụng chớnh là cỏc dạng polyme như là polyethylene, polypropylene florua (PVDP), và chỳng cú thể được kết hợp với một vài loại vật liệu khỏc nhằm xử lý bề mặt tăng, khả năng chịu ngập nước.
Một dõy chuyền xử lý nước thải cú MBR điển hỡnh được thiết kế như sau: bể sinh học gồm cú cỏc ngăn kỵ khớ và hiếu khớ và bộ phận màng lọc được đặt ngập trong phần hiếu khớ của bể sinh học. Kết hợp vựng kỵ khớ để xử lý photpho được chỳ trọng nghiờn cứu trong những năm gần đõy và hiện đó cú một số trạm xử lý nước thải ỏp dụng cụng nghệ này tại Nhật, Mỹ và Chõu Âụ Ngoài ra, một số nơi sử dụng màng ỏp lực như là một bộ phận kế tiếp của bể sinh học chứ khụng đặt chỡm trong bể. Màng MF với kớch thước lỗ từ 0.1-0.4 àm thường được sử dụng trong MBR. Nước thải (sau xửlý sơ bộ) Húa chất rửa lọc Bựn tuần hoàn Bựn dư Ngăn kị khớ Ngăn hiếu khớ Nước sau xửlý Màng lọc UF Nước thải (sau xửlý sơ bộ) Húa chất rửa lọc Bựn tuần hoàn Bựn dư Ngăn kị khớ Ngăn hiếu khớ Nước sau xửlý Màng lọc UF Hỡnh 3.11. Sơđồ cụng nghệ bể sinh học màng vi lọc MBR
Hệ thống MBR đó được giới thiệu vào cuối thập niờn 1960, ngay trong khi cỏc thiết bị siờu lọc (UF) và vi lọc (MF) đang ở quy mụ thương mại cú sẵn. Ban đầu cụng nghệ MBR là cụng nghệ kết hợp màng lọc với bựn hoạt tớnh tuần hoàn. Cỏc lớp màng được thiết kế bằng vật liệu polyme, trờn đú cú đường kớnh lỗ rỗng đặc trưng từ 0,003 tới 0,01 àm. Trong giai đoạn phỏt triển ban đầu nú đó gặp nhiều khú khăn trong việc sử dụng vỡ chi phớ cao của cả hệ thống khi nền kinh tế chưa đủ đỏp
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nụng nghiệp Page 60
ứng, ngoài ra hiệu suất đạt được cũn thấp do màng nhanh bẩn.
• Bể lọc sinh học dựng màng vi lọc (MBR) cú rất nhiều ưu điểm so với cỏc cụng trỡnh xử lý sinh học truyền thống:
- Quỏ trỡnh MBR hầu như khụng phụ thuộc khả năng lắng của bựn và hàm lượng bựn cao
- Xử lý tải lượng ụ nhiễm lớn, kớch thước cụng trỡnh xử lý sinh học nhỏ
- Giảm được cỏc biện phỏp xử lý như lắng thứ cấp, lọc, cụ đặc bựn hoặc cỏc biện phỏp khỏc nhằm loại bỏ triệt để hơn SS và BOD
- Hiệu quả xử lý về vi sinh vật rất cao, giảm thiểu cỏc nguy cơ nhiễm bệnh, khụng dựng húa chất
• Cỏc ưu điểm chớnh của cụng nghệ xử lý nước thải dựng MBR bao gồm:
- Nước sau xử lý cú chất lượng rất tốt, cú khả năng tỏi sử dụng lại vớ dụ cho cỏc mục đớch tạo cảnh quan, tưới cõy, làm mỏt, sản xuất…
- Hoạt động ổn định, ngày cả ở cỏc trạm cụng suất nhỏ - Tiờu thụ năng lượng ớt
- Lượng bựn dư nhỏ
- Kớch thước trạm xử lý nhỏ
Ngoài cỏc ưu điểm về kỹ thuật, cụng nghệ này cũn ngày càng cho thấy cú hiệu quả cao trong kinh tế. Từ trước đến nay cụng nghệ màng lọc trong xử lý nước và nước thải vốn được coi là cụng nghệ cú giỏ thành caọ Tuy nhiờn, một số nghiờn cứu gần đõy tại Úc và Nhật cho thấy chi phớ ỏp dụng MBR so với cỏc cụng trỡnh xử lý nước thải tiờn tiến khỏc ngày càng cạnh tranh, nhất là khi chớ phớ sử dụng đất được tớnh đến. Đặc biệt giỏ thành cỏc cụng nghệ xử lý nước truyền thống lại cú xu hướng gia tăng do chi phớ lao động và lạm phỏt tăng cao, trong khớ đú giỏ thành của cỏc thiờt bị màng, bao gồm cả lọc trực tiếp và MBR lại giảm đỏng kể trong vũng mười năm quạ Do đú MBR ngày càng được quan tõm và ỏp dụng ở nhiờu nơi trờn thế giới để xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải cụng nghiệp.
Với hiệu quả xử lý cỏc chất hữu cơ, vụ cơ, kim loại nặng vi sinh rất cao và tiờu tốn ớt năng lượng, MBR cú tiềm năng ứng dụng lớn trong cỏc cụng trỡnh xử lý nước thải nhằm mục đớch tỏi sử dụng tại cỏc đụ thị, đặc biệt là cỏc trạm xử lý nước
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nụng nghiệp Page 61
thải phõn tỏn và cú quỹ đất hẹp. Tuy nhiờn đõy là cụng nghệ mới và tiờn tiến nờn hiện việc ứng dụng MBR cũn rất hạn chế trong điều kiện Việt Nam, chủ yếu trong một vài cụng trỡnh mụ hỡnh xử lý nước thải cụng nghiệp và nước rỉ rỏc cú nồng độ cỏc chất ụ nhiễm caọ
Ngày nay, cụng nghệ màng lọc sinh học MBR đó trở thành cụng nghệ tiờn tiến nhất để xử lý nước thải vỡ cú thể loại bỏ được chất ụ nhiễm và vi sinh vật triệt để. Cụng nghệ MBR ngày càng được sử dụng rộng rói trong xử lý nước thải cụng nghiệp hay khu dõn cư cú số dõn tương đương tới 80.000 ngườị
MBR thay thế cụng nghệ xử lý bựn hoạt tớnh truyền thống, kết hợp bể lắng, bể aeroten, bể lọc và màng lọc bằng một hệ thống dõy chuyền đơn giản hơn trong xõy dựng và vận hành. Cụng nghệ MBR rất hiệu quả trong việc loại bỏ cỏc chất hữu cơ, kim loại nặng và vi khuẩn, phự hợp để xử lý nhiều loại nước thải khỏc nhau như nước thải sinh hoạt, nước thải cụng nghiệp, nước rỉ rỏc. Chất lượng nước sau khi xử lý rất tốt và ổn định, với hàm lượng SS < 1 mg/L, độ đục < 0.2NTỤ Hiệu suất lọc Nitơ và Ammonia lờn đến 90-95% và đặc biệt hiệu suất loại bỏ vi khuẩn và virus rất caọ Đặc biệt, màng lọc ở đõy cũn đúng vai trũ một barie giữ lại cỏc vi khuẩn nguy hiểm đến sức khỏe mà quỏ trỡnh khử trựng bằng clo cũng khụng cú tỏc dụng. Nước sau xử lý thớch hợp để xả ra mụi trường tự nhiờn hoặc cỏc mục đớch tỏi sử dụng như tưới cõy, rửa sàn, dội nhà vệ sinh ( Lều Thọ Bỏch và cs. 2009).