f. Phương pháp sinh học
C5H7NO2 +5O2 VSV 5CO2 +NH3 +2H2O +UH NH 3 + O2 VSV HNO2 + O2 HNO
CXHYOZN: là đặc trưng cho chất thải hữu cơ
C5H7NO2: là cơng thức cấu tạo của tế bào vi sinh, các vi sinh vật tham gia phân hủy tồn tại dưới dạng bùn hoạt tính .
UH: là năng lượng
Bể bùn hoạt tính:
Phương pháp xử lý này chất thải hữu cơ được oxy hĩa bởi các vi sinh vật trong bể Aerotank. Bùn trong bể là hệ vi sinh vật phức tạp bao gồm vi khuẩn, xạ khuẩn, vi nấm, động vật nguyên sinh, vi tảo… vai trị cơ bản của quá trình làm sạch nước là nhờ các vi sinh vật, cứ 1g bùn hoạt tính cĩ chứa 108-1014 tế bào vi sinh.
Nước thải được chảy liên tục vào bể Aerotank, khí được đưa vào khuấy trộn cùng với bùn hoạt tính và cung cấp oxy cho vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ. Vi sinh vật tăng trưởng và kết thành bơng, hỗn hợp bùn này khi ra bể lắng II được
lắng xuống, khoảng 50% bùn được quay trở lại để giữ ổn định mật độ vi sinh vật phân hủy.
Bể Aerotank thường địi hỏi chế độ chảy nút, do đĩ chiều dài của bể thường lớn hơn nhiều lần so với chiều rộng của bể. Để đạt hiệu quả xử lý cao, cần đảm bảo nhu cầu dinh dưỡng để vi sinh vật phát triển trong bể, hàm lượng BOD, N, P trong nước thải cần đảm bảo tỉ lệ BOD5 :N:P = 100:5:1 hay COD:N:P = 150:5:1. Hoạt động của bể Aerotank cĩ tải trọng thích hợp vào khoảng 0,3-0,6 kgBOD5/m3ngày, hàm lượng bùn MLSS 1500-3000 mg/l, thời gian lưu từ 4-8h, tỷ số F/M = 0,2-0,4, thời gian lưu bùn 10-15 ngày, hiệu quả xử lý loại BOD5 của bể đạt từ 45-50%. Một dạng cải tiến của phương pháp bùn hoạt tính là phương pháp thơng khí tăng cường, cịn gọi là mương oxy hĩa. Trong phương pháp này cĩ thể tăng hàm lượng MLSS lên khoảng 3000-6000mg/l với thời gian lưu khoảng từ 6- 8h với độ sục khí cao hơn. Hiệu quả xử lý BOD5 đạt từ 50-63%. Xử lý nước bằng phương pháp bùn hoạt tính sẽ giảm được nhiều BOD nhưng địi hỏi kích thước cơng trình lớn, sự giám sát chặt chẽ, thời gian lưu của nước kéo dài hơn.
Bể sinh học:
Nguyên tắc hoạt động diễn ra như sau: Nước chảy qua giá thể, chất hữu cơ trong đĩ bị phân hủy bởi hệ vi sinh vật gắn trên giá thể nhờ đĩ mà nước thải chảy qua được làm sạch. Sau một thời gian lớp vi sinh vật bong ra và lớp mới được hình thành, giá thể cĩ thể bằng đá sỏi hoặc chất dẻo. Kích thước của đá cĩ đường kính trung bình từ 25 đến 100mm chiều cao từ 4-12m. Nước thải được phân bố đều trên mặt lớp vật liệu bằng hệ thống quay hoặc phun. Quần thể vi sinh vật bám dính trên giá thể tạo nên màng nhầy sinh học cĩ khả năng hấp thu và phân hủy chất hữu cơ trong nước thải.
Thứ tự sắp xếp các lớp vi sinh vật trong giá thể như sau: lớp màng nhầy bên ngồi khoảng 0,1-0,2mm là loại vi sinh vật hiếu khí, lớp giữa là vi sinh vật hiếu khí tùy tiện, lớp trong là vi sinh vật kị khí. Nguyên tắc sắp xếp này là chiều dày vi sinh vật lớp ngồi cùng hấp thụ hết oxy, do đĩ nước thải thấm vào lớp bên trong khơng cịn oxy.
Sự phát triển của các vi sinh vật làm cho chiều dày ngày càng tăng thêm, chất hữu cơ bị phân hủy hồn tồn ở phía ngồi vi sinh vật sống gần bề mặt giá thể thiếu nguồn chất dinh dưỡng sẽ dẫn đến tình trạng phân hủy nội bào mất khả năng bám dính và bị tách ra khỏi giá thể. Màng vi sinh vật bị tách ra khỏi giá thể nhiều hoặc ít phụ thuộc vào tải trong hữu cơ và tải trọng thủy lực. Tải trọng thủy lực ảnh hưởng đến tốc độ rửa trơi và đổi chất của màng nhầy.
Nước sau khi xử lý được thu qua hệ thống thu nước đặc bên dưới. Hệ thống thu nước này cĩ cấu trúc lổ để tạo điều kiện cho khơng khí lưu thơng trong bể. Sau khi ra khỏi bể, nước thải vào bể lắng đợt II để loại bỏ các màng vi sinh vật tách ra khỏi giá thể.
Nước thải sau xử lý cĩ thể tuần hồn để pha lỗng nước thải đi vào bể xử lý sinh học. Chất hữu cơ trong nước thải sẽ bị phân hủy bởi các vi sinh vật hiếu khí trong mơi trường lọc. Hiệu quả xử lý của bể đạt từ 50-60%. Lọc sinh học thường dễ sử dụng vì cĩ tính linh động cao, chi phí vân hành thấp cĩ khả năng chiệu đựng được những tải trọng đột biến của nước thải.
Bể sinh học tiếp xúc quay:
Thiết bị tiếp xúc sinh học quay là một loạt các đĩa trịn đặt gần nhau làm bằng polistyren hoặc phiclovinyl. Các đĩa này một phần ngập trong nước thải và cĩ cấu trúc quay trịn với tốc độ chậm. Khi vận hành hệ thống, vi sinh vật sẽ bám vào mặt đĩa tạo thành lớp trên mặt ướt của đĩa. Đĩa quay trịn giúp cho các vi sinh
vật cĩ thể tiếp xúc được với khơng khí cùng với các chất hữu cơ cĩ trong nước thải, tạo điều kiện để tiêu thụ các chất hữu cơ. Đồng thời khi đĩa quay tạo nên lực cắt loại bỏ các màng vi sinh vật khơng cịn khả năng bám dính giữa chúng ở các dạng lơ lửng. Nước sau khi qua thiết bị được đưa qua bể lắng đợt II.
Các quá trình sinh học đạt hiệu quả tốt khi:
+ Vật liệu trong bể được lựa chọn một cách cẩn thận. + Hệ thống cung cấp khí đầy đủ.
+ Sự kết hợp đồng thời của dịng nước và dịng khí thải đi lên. + Hiệu quả làm sạch của bể.
Hồ sinh học:
Cĩ hai loại hồ sinh học phổ biến dùng để xử lý nước thải dệt nhuộm đĩ là loại hồ tĩnh (khơng sục khí) và hồ sục khí. Hồ tĩnh tồn tại ở hai chế độ phân hủy yếm khí phần đáy và hiếu khí phần bề mặt. Trong hồ sục khí chỉ cĩ quá trình phân hủy hiếu khí. Ơû hồ tĩnh và sục khí khi cĩ nồng độ chất hữu cơ thấp luơn xảy ra quá trình quang hợp. Quá trình phân hủy của vi sinh vật là quá trình chuyển hĩa các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn và cuối cùng hình thành CO2, NH4+. Ngược lại là quá trình tổng hợp của tảo là chuyển các chất vơ cơ đơn giản thành những chất dinh dưỡng tích tụ trong cơ thể tảo. Phân hủy hiếu khí và quang hợp là hai quá trình hỗ trợ cho nhau. Oxy cần cho quá trình phân hủy được cung cấp từ sản phẩm quang hợp của tảo. Tảo sử dụng CO2 và NH4+ từ sản phẩm phân hủy của vi sinh vật cùng vơi các chất khống và năng lượng mặt trời để quang hợp tạo nên sinh khối tảo. Sức tải của hồ cĩ thể đạt 4,5kg BOD/ha ngày.
So với các phương pháp khác hồ sinh học cĩ những ưu điểm là xây dựng với chi phí thấp, cơng tác vận hành đơn giản. Nhưng nhược điểm là tốn diện tích xây dựng.
Xử lý bậc III:
Xử lý nước thải trong cơng nghiệp dệt nhuộm thường ứng dụng các bậc cao để khử màu, độ đục, một trong số độc tố của kim loại nặng và chất hữu cơ khĩ phân hủy sinh học. Trong cơng đoạn xử lý này thường ứng dụng các quá trình lý hĩa như keo tụ, tạo bộng, lắng, lọc hấp thụ than hoạt tính, oxy hĩa. Quá trình được áp dụng phổ biến ở Việt Nam là keo tụ tạo bơng lắng.
Trong cơng nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm, quá trình keo tụ, tạo bơng và lắng được sử dụng để xử lý các chất lơ lửng, độ đục, độ màu. Độ màu cao là một trong những đặc tính quan trọng nhất của nước thải dệt nhuộm cần quan tâm hàng đầu trong cơng tác xử lý.
Độ đục và độ màu gây ra chủ yếu do các hạt keo cĩ kích thước nhỏ từ 10-7-10-8 cm các chất này khơng thể lắng hoặc xử lý bằng phương pháp hĩa học mà phải sử dụng các chất keo tụ hoặc trợ keo tụ để liên kết các chất ở dạng lơ lửng tạo thành những bơng cặn lớn hơn. Những bơng cặn đĩ khi lắng xuống kéo theo chất phân tán khơng tan. Chất keo tụ thường được sử dụng là phèn nhơm, phèn sắt, vơi. Khả năng kết bơng phụ thuộc vào độ pH của mơi trường.
+ Chất hổ trợ keo tụ: silicagel hoạt hĩa, polime mạch ngắn cĩ khả năng liên kết các hạt hydrat nhơm lại. Ở nồng độ quá cao ức chế hình thành bơng tủa vì chúng mang điện tích âm, nồng độ thường là 5-10mg/l.
+ Thiết bị keo tụ: để khuấy trộn nước thải với hĩa chất và tạo bơng người ta dùng một số loại máy khác nhau. Đơn giản nhất là máy trộn cánh quạt cơ giới. Do khuấy trộn nước thải chuyển động vịng và tạo bơng. Nhờ kết cấu thích hợp,
một phần thể tích khơng bị xáo trộn, ở đây các bơng kết tủa xuống và được hút ra ngồi. Cĩ thể xử lý nước trong các thiết bị tổ hợp chúng bảo đảm ba giai đoạn chính : xáo trộn, keo tụ và làm trong nước.
Sau khi keo tụ nước thải được xử lý tiếp tục bằng quá trình lọc. Quá trình lọc thường được ứng dụng để loại bỏ cặn lơ lửng trong nước thải. Các vật liệu lọc trong bể như : cát, thạch anh. Vật liêu lọc thường cĩ kích thước đường kính từ 0,8- 1,2mm. Tốc độ nước qua bể lọc trong khoảng từ 5-8 m/h, bể lọc làm việc hai chế độ lọc và rửa.
Xử lý bùn:
Bùn sinh ra trong quá trình xử lý nước thải thường ở dạng lỏng hoặc bán rắn cĩ hàm lượng chất rắn khoảng 0,25-12% trọng lượng tùy thuộc vào cơng nghệ xử lý áp dụng. Mục đích chính của quá trình xử lý là giảm độ ẩm và hàm lượng các chất hữu cơ trong bùn. Tạo điều kiện thuận lợi cho việc thải bỏ hoặc sử dụng lại.
Các quá trình nén khí, khử nước, làm khơ bùn làm giảm độ ẩm. Ủ và đốt dùng để xử lý chất hữu cơ trong bùn. Nén bùn được thực hiện bằng phương pháp lý học như lắng trọng lực, tuyển nổi, ly tâm… . Bùn hoạt tính thường cĩ hàm lượng chất rắn 0,8% sau khi nén hàm lượng chất rắn cĩ thể tăng lên 5%.
Thơng thường đối với bùn thu từ quá trình xử lý hĩa lý thường được xử lý bằng phương pháp cơ đặc rồi đốt hoặc chơn lấp.