Khố Luận Tốt Nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
4.6.1.1 Khuấy trộn hồn tồn
Loại bể bùn hoạt tắnh khuấy trộn hồn tồn đã được phát minh vào cuối những năm 50 của thế kỷ XX, mục đắch là để xử lý nước thải cơng nghiệp cĩ nồng độ đậm đặc, đặc biệt là các chất hữu cơ khĩ phân hủy. Việc xử lý loại nước thải này thường khĩ thực hiện trong bể bùn hoạt tắnh truyền thống do nồng độ các chất hữu cơ đầu vào quá cao, nĩ sẽ ngăn chặn sự tạo thành sinh khối, khiến cho quá trình xử lý kém hiệu quả.
Hình 4.9 mơ tả 2 mơ hình bể phản ứng sinh hĩa thường được sử dụng để khuấy trộn hồn tồn. Loại thứ nhất được sử dụng với hệ thống thơng giĩ khuếch tán, khuấy trộn hồn tồn một cách cĩ hiệu quả bằng cách bổ sung dịng vào dọc theo chiều dài, phần hẹp của bể phản ứng, cịn dịng ra được đưa ra ở phắa đối diện. Loại thứ hai, bể phản ứng sinh hĩa dạng ơ vuơng được sử dụng với dịng vào và dịng ra được bố trắ trên cùng một đường thẳng để đạt được sự khuấy trộn cĩ hiệu quả nhất. Trong cả 2 trường hợp, nước thải, bùn hoạt tắnh và oxy hịa tan được khuấy trộn đều tức thời sao cho nồng độ các chất được phân bố đều ở mọi phần tử trong bể.
Ưu điểm chắnh của hệ thống này là pha lỗng ngay tức khắc nồng độ của các chất độc hại (kim loại nặng) trong tồn thể tắch bể, khơng xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ ở bất cứ phần nào của bể, áp dụng thắch hợp cho loại nước thải cĩ chỉ số thể tắch bùn cao, cặn khĩ lắng. [2]
Khố Luận Tốt Nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
Hình 4.10: Bể bùn hoạt tắnh khuấy trộn hồn tồn
4.6.1.2 Dịng chảy nút (Bể bùn hoạt tắnh cấp khắ giảm dần)
Sơ đồ này áp dụng khi thấy rằng ở đầu vào của bể cần lượng oxy lớn hơn (do nồng độ chất hữu cơ vào bể aerotank được giảm dần từ đầu đến cuối bể), do đĩ phải cung cấp khơng khắ nhiều hơn ở đầu vào và giảm dần ở các ơ tiếp theo để đáp ứng cường độ tiêu thụ khơng đều oxy trong tồn bể. [10]
Ưu ựiểm:
+ Giảm được khơng khắ cấp vào, nghĩa là giảm cơng suất của máy thổi khắ.
+ Khơng cĩ hiện tượng làm thống quá mức làm ngăn cản sự sinh trưởng của vi khuẩn khử các hợp chất chứa Nito.
+ Cĩ thể áp dụng ở tải trọng cao (F/M cao), chất lượng nước ra tốt hơn.
Khố Luận Tốt Nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
Hình 4.11 : Hệ thống bể bùn hoạt tắnh nạp nước thải theo bậc
Khơng giống với dạng bùn hoạt tắnh truyền thống, dịng nước vào được đưa vào hệ thống này ở những vị trắ khác nhau dọc theo chiều dài bể. Cĩ nhiều dạng bể bùn hoạt tắnh loại này với việc phân bố vị trắ cung cấp dịng vào tuỳ thuộc vào hình dạng thiết kế. Thơng thường bể bùn loại này cĩ 4 ngăn, và nhu cầu cơ chất đầu vào cung cấp cho từng ngăn là như nhau và bằng Ử tổng lưu lượng nước thải cần xử lý. Thời gian phản ứng hay thời gian thơng khắ của hệ thống thường từ 4 Ờ 8 giờ (phụ thuộc lưu lượng dịng chảy), thời gian lưu ở từng ngăn là 4 Ờ 12 ngày. Nạp theo bậc cĩ tác dụng làm cân bằng tải trọng BOD theo thể tắch và làm giảm độ thiếu hụt oxy ở đầu bể và lượng oxy cần thiết được trải đều theo dọc bể, làm cho hiệu suất sử dụng Oxy tăng lên, kết quả vận hành hệ thống này thường loại bỏ được từ 80 Ờ 95% BOD5 và các chất rắn lơ lửng khỏi nước thải. [2]
Khố Luận Tốt Nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
4.6.1.4 Mương oxy hĩa:
Hình 4.12 : Mương oxy hĩa
Lần đầu tiên được ứng dụng xử lý nước thải tại Hà Lan (1950) do tiến sỹ Pasveer chủ trì. Đây là một dạng Aerotank cải tiến khuấy trộn hồn chỉnh trong điều kiện hiếu khắ kéo dài chuyển động tuần hồn trong mương. [12]
Khố Luận Tốt Nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
a) Mương oxy hĩa pasver, hoạt động gián đoạn (1- nước vào; 2- máy thổi khắ; 3- nước ra)
b) Mương oxy hĩa cĩ hai mương bên hơng, hoạt động luân phiên aerotank và lắng (1- nước vào; 2,7,8- máy thổi khắ; 3- cửa chặn bùn; 4- hào bên hơng số 1; 5- hào bên hơng số 2; 6- nước thải luân phiên)
c) Mương oxy hĩa cĩ hai hành lang, dùng để lắng nước luân phiên (1- nước vào; 2- máy thổi khắ; 3- cửa bùn; 4- cửa kiểm sốt trong mương, làm việc luân phiên; 5- cửa thải; 6- nước ra)
d) Mương oxy hĩa cĩ bể lắng riêng (1- nước vào; 2- máy thổi khắ; 3- bể lắng trong; 4- máy bơm để tuần hồn bùn; 5- tách bùn dư; 6- nước ra)
Hình 4.13: Các mương oxy hĩa cơ bản
Mương oxy hĩa đơn giản, khơng tốn nhiều cơng sức, với chi phắ đầu tư nhỏ hơn 2 lần so với lọc sinh học. Nếu áp dụng đúng, mương oxy hĩa cĩ thể xử lý nước thải đảm bảo đạt yêu cầu. Tuy nhiên, do các yêu cầu kỹ thuật trong vận hành làm hạn chế việc ứng dụng các mương oxy hĩa Ờ chứa nước cho các xắ nghiệp nhỏ làm việc 1 Ờ 2 ca và các khu dân cư dưới 700 người. Ngồi ra, ngay cả khi vận tốc nước 0,3m/s vẫn cĩ sự sụp lở đất của mương oxy hĩa tại điểm gần máy thổi khắ và ở các khúc quanh. Do đĩ, cần phải bao phủ sườn dốc mương ắt nhất 0,6m thấp hơn mực nước cao nhất. Đối với vùng đất sét chặt cĩ thể phủ bằng tấm lĩt, cịn đối với vùng cát phải bêtơng hĩa thành hồn tồn. Đồng thời, mương phải cĩ cấu trúc đơn giản nhất (hình chữ O) để tăng hiệu quả xử lý.
Mương oxy hĩa cĩ thể được phân thành 2 nhĩm chắnh: liên tục và gián đoạn. Mương oxy hĩa gián đoạn cĩ hình vành khăn, sâu từ 0,9 Ờ 1,5m, hoạt động luân phiên thổi khắ và lắng. Vì vậy, q trình xử lý cĩ dạng bậc và thu được nước đã xử lý cĩ chất lượng tốt (do quá trình lắng trong diễn ra với chiều sâu khơng lớn). Mương oxy hĩa liên tục loại 1 giống mương oxy hĩa gián đoạn nhưng nước vào và ra liên tục, quá trình lắng diễn ra trong 2 mương bên hơng luân phiên nhau. Mương oxy hĩa liên tục dạng 2 rất gọn, lắng và thải nước sạch tiến hành trong khoảng 30 Ờ 40 phút. Trong
Khố Luận Tốt Nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
thời gian này, lượng nước thải trong hào tăng và độ sâu ngập nước máy thổi khắ cũng tăng.
a) Dạng cịng kéo dài (dạng vành khăn); b) Cĩ mương lắng bên hơng;
c) Cĩ hai mương lắng bên hơng; d) Cĩ phần vịng trịn để đo hướng chuyển động của nước;
e) Dạng chữ U; f) Dạng chữ L; g) Dạng quả lê; h) Dạng số 1; i) Dạng số 8 Hình 4.14: Dạng mặt bằng các mương oxy hĩa
Khố Luận Tốt Nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
Khĩ khăn nhất trong thiết kế mương oxy hĩa là tắnh đúng máy thổi khắ; thơng thường máy thổi khắ cĩ đường kắnh 700mm với tần số quay 80 vịng/phút, độ ngập nước 18 Ờ 25cm là tốt nhất. Nước thải trước khi vào mương phải qua lưới chắn rác đường kắnh 25mm và đơi khi qua bể lắng cát.
Một số sơ đồ mương oxy hĩa áp dụng tại Ba Lan, nơi cĩ nhiều kinh nghiệm trong áp dụng các mương oxy hĩa tuần hồn, trình bày trên hình 6.11.
Thể tắch mương oxy hĩa tuần hồn từ 100 Ờ 1.235m2; dài 60 Ờ 400m; độ sâu trung bình là 1m; độ nghiêng thành 1:1 và 1:1,5; lưu lượng nước thải từ 30 Ờ 584m3. Các kết quả xử lý tốt nhất cho nước thải nhà máy sữa, nơng nghiệp, nấu bia, Ầ Nước sau xử lý nhà máy sữa cĩ BOD5 = 8 Ờ 10mg/l; cịn nước thải sinh hoạt BOD5 = 20 Ờ 25mg/l.
- Ưu điểm :
+ Hiệu quả xử lý BOD, nitơ, photpho cao. + Quản lắ vận hành đơn giản.
+ Ít bị ảnh hưởng bởi sự dao động lớn về chất lượng và lưu lượng
- Nhược điểm :
+ Địi hỏi diện tắch xây dựng lớn. + Thời gian lưu nước dài
+ Lượng oxy cung cấp cho mương lớn.
+ Mương oxy hố cĩ thể áp dụng để xử lắ nước thải cao su sau giai đoạn xử lắ kị khắ
4.6.1.5 Thiết bị khắ nâng (Airlift reactor)
Mơ hình thiết bị khắ nâng được thể hiện như hình 4.11. Đường kắnh trong của downcomer là 6,25 cm. Riser cĩ chiều cao là 90 cm, cĩ đường kắnh trong là 4cm, thiết bị này nằm cách đáy của downcomer 1,25cm. Bể phản ứng này hoạt động như bể phản ứng gián đoạn nên cịn được gọi là thiết bị khắ nâng gián đoạn (SBAR). Thời gian lưu nước trong hệ thống là 5 - 6 giờ và tải lượng các chất lơ lửng đầu vào là 2,5 kg COD/m3.ngày. Khơng khắ được cung cấp bởi thiết bị thổi khắ nhỏ nằm ở đáy với vận tốc 80m/giờ, và tốc độ dịng khắ này được kiểm sốt bởi mass-flow controller. Nhiệt độ của bể phản ứng được duy trì ở 20oC bằng cách sử dụng các thiết bị ổn nhiệt, và
Khố Luận Tốt Nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
pH luơn được duy trì ở giá trị 7,0 ổ 0,2. Bể phản ứng đạt sự pha trộn tốt và mức độ hỗn loạn cao với thời gian tuần hồn chất lỏng khoảng 0,6 giây.