b. :
2.1.4Phương phâp sinh học
Nước thải khoai mì chứa hăm lượng chất hữu cơ rất cao (tỉ lệ BOD/COD = 0,87) nín dùng phương phâp sinh học để xử lý lă hợp lý.
Phương phâp sinh học được ứng dụng để xử lý câc chất hữu cơ hòa tan hoặc câc chất phđn tân nhỏ, chất keo cũng như một số chất vô cơ như : H2S, sulfide, ammonia, … dựa trín hoạt động của vi sinh vật.
Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ vă một số khoâng chất lăm nguồn thức ăn vă tạo năng lượng để duy trì hoạt động sống. Sản phẩm cuối cùng của quâ trình phđn hủy sinh học lă: khí CO2, nitơ, H2O, ion sulfate, CH4, sinh khối vi sinh vật …
2.1.4.1 Phương phâp xử lý sinh học trong điều kiện hiếu khí
Quâ trình phđn huỷ sinh học hiếu khí lă quâ trình sử dụng câc vi sinh vật nhằm oxy hoâ câc hợp chất hữu cơ trong điều kiện có oxy.
Quâ trình xử lý hiếu khí gồm ba giai đoạn:
Oxy hoâ câc chất hữu cơ:
CxHyOz + O2 → CO2 + H2O + ΔH Tổng hợp tế băo mới:
Chương2: Câc phương phâp xử lýù nước thải tinh bột khoai mì
Phđn huỷ nội băo:
C5H7O2 + O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3 + ΔH
Trong 3 loại phản ứng ΔH lă năng lượng được sinh ra hay hấp thu văo. Câc chỉ số x, y, z tuỳ thuộc văo dạng chất hữu cơ bị oxy hoâ.
Ngoăi ra trong quâ trình hiếu khí, NH4+ vă H2S cũng bị loại trừ nhờ quâ trình ntrate hoâ vă quâ trình sulphate hóa của sinh vật tự dưỡng.
NH4+ + 2 O2 NO3- + 2 H+ + H2O + ΔH H2S + 2 O2 SO42- + 2 H+ + ΔH
Aerotank
Lă công trình xử lý nước thải có dạng bể được thực hiện nhờ bùn hoạt tính vă được cung cấp oxy bằng khí nĩn hoặc lăm thoâng, khuấy đảo liín tục. Trong điều kiện như thế bùn phât triển ở trạng thâi lơ lửng vă cho hiệu suất phđn huỷ câc chất hữu cơ khâ cao.
Bùn hoạt tính lă tập hợp những vi sinh vật có trong nước thải kết cụm vă tạo thănh câc cụm bông bùn có khả năng hấp thụ vă phđn huỷ câc chất hữu cơ khi có mặt oxy hoă tan. Câc bông năy có mău nđu, dễ lắng.
Khi ứng dụng quâ trình bùn hoạt tính cần chú ý câc điểm sau:
Cần phải cđn bằng dinh dưỡng trong nước thải theo tỉ lệ BOD5 :N :P bình thường lă 100 :5:1; đối với xử lý kĩo dăi lă 200:5:1
Chỉ số thể tích bùn SVI : lă số ml nước thải đang xử lý lắng được 1g bùn sau 30 phút.
Chỉ số MLSS: lă chất rắn tổng hợp trong chất lỏng, rắn, huyền phù, gồm bùn hoạt tính vă chất lơ lửng còn lại chưa được vi sinh kết bông.
Lọc sinh học hiếu khí :
Cơ chế hoạt động nhờ quâ trình dính bâm của một số vi khuẩn hiếu khí lín lớp vật liệu giâ thể. Do quâ trình dính bâm tốt nín lượng sinh khối tăng lín vă thời gian lưu bùn kĩo dăi nín có thể xử lý được nước thải có tải trọng cao. Tuy nhiín hệ
thống dễ bị tắt do quâ trình phât triển nhanh chóng của vi sinh hiếu khí nín thời gian hoạt động dễ bị hạn chế.
Lọc sinh học nhỏ giọt :
Lă loại bể lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc không ngập trong nước. Câc vật liệu lọc có độ rỗng vă diện tích tiếp trong một đơn vị thể tích lă lớn nhất trong điều kiện có thể. Nước đến lớp vật liệu chia thănh câc dòng hoặc câc hạt nhỏ chảy thănh lớp mỏng qua khe hở của vật liệu, đồng thời tiếp xúc với măng sinh học ở trín bề mặt vật liệu vă được lăm sạch nhờ câc vi sinh vật trín măng phđn huỷ hiếu khí câc chất hữu cơ có trong nước.
Đĩa quay sinh học :
Gồm câc đĩa tròn, phẳng được lắp trín một trục. Câc đĩa năy được đặt ngập một phần trong nước vă có tốc độ quay chậm khi lăm việc. Khi quay măng sinh học bâm dính trín bề mặt đĩa tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải sau đó tiếp xúc với oxy khi ra khỏi nước. Nhờ quay liín tục mă măng sinh học vừa được tiếp xúc với chất hữu cơ, vừa tiếp xúc với oxy vì vậy chất hữu cơ được phđn huỷ nhanh.
Chương2: Câc phương phâp xử lýù nước thải tinh bột khoai mì
2.1.4.2 Phương phâp xử lý sinh học trong điều kiện kỵ khí
Quâ trình xử lý sinh học kỵ khí lă quâ trình phđn huỷ sinh học câc chất hữu cơ thănh sản phẩm cuối cùng lă CH4 vă CO2 nhờ vi sinh vật trong điều kiện không có oxy. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Câc quâ trình xử lý gồm:
Hình 2.1. Câc công nghệ xử lý kỵ khí
Quâ trình phđn hủy kỵ khí xâo trộn hoăn toăn
Đđy lă loại bể xâo trộn liín tục, không tuần hoăn bùn. Bể thích hợp xử lý nước thải có hăm lượng chất hữu cơ hoă tan dể phđn hủy nồng độ cao hoặc xử lý bùn hữu cơ. Thiết bị xâo trộn có thể dùng hệ thống cânh khuấy cơ khí hoặc tuần hoăn khí biogas ( đòi hỏi có mây nĩn khí biogas vă phđn phối khí nĩn ). Trong quâ trình phđn hủy lượng sinh khối mới sinh ra vă phđn bố trong toăn bộ thể tích bể.
Hăm lượng chất lơ lửng ở dòng ra phụ thuộc văo thănh phần nước thải văo vă yíu cầu xử lý.
Thời gian lưu sinh khối chính lă thời gian lưu nước. Thời gian lưu bùn thông thường từ 12 - 30 ngăy.
Tải trọng đặc trưng cho bể năy lă 0.5 - 0.6 kgVS/m3.ngăy. Công nghệ xử lý kỵ khí
Sinh trưởng lơ lửng Sinh trưởng bâm dính
Xâo trộn hoăn toăn Tiếp xúc kỵ khí UASB Lọc kỵ khí Tầng lơ lửng Vâch ngăn
Do hăm lượng sinh khối trong bể thấp vă thời gian lưu nước lớn nín loại bể năy thích hợp vă có thể chịu đựng được tốt trong trường hợp có độc tố hoặc khi tải trọng tăng đột ngột.
Quâ trình tiếp xúc kỵ khí
Quâ trình năy gồm 2 giai đoạn: Phđn hủy kỵ khí xâo trộn hoăn toăn vă lắng hoặc tuyển nổi tâch riíng phần cặn sinh học vă nước thải sau xử lý.
Bùn sinh học sau khi tâch được tuần hoăn trở lại bể phđn hủy kỵ khí. Lượng sinh khối có thể kiểm soât được, không phụ thuộc văo lưu lượng nước thải nín thời gian lưu bùn có thể khống chế được vă không liín quan đến thời gian lưu nước. Khi thiết kế có thể chọn thời gian lưu bùn thích hợp cho phât triển sinh khối, lúc đó có thể tăng tải trọng, giảm thời gian lưu nước, khối tích công trình giảm dần đến chi phí đầu tư kinh tế hơn.
Hăm lượng VSS trong bể tiếp xúc kị khí dao động trong khoảng 4000 -6000 mg/l.
Tải trọng chất hữu cơ từ 0.5 đến 10 kg COD/m3 .ngăy. Thời gian lưu nước từ 12 giờ đến 5 ngăy.
Hệ thống lắng trọng lực phụ thuộc văo tính chất bông bùn kị khí. Câc bọt khí biogas sinh ra trong quâ trình phđn huỷ kỵ khí thường bâm dính văo câc hạt bùn lăm giảm tính lắng của bùn. Để tăng cường khả năng lắng của bùn, trước khi lắng cho hỗn hợp nước vă bùn đi qua bộ phận tâch khí như thùng quạt gió, khuấy cơ khí hoặc tâch khí chđn không vă có thể thím chất keo tụ đẩy nhanh quâ trình tạo bông.
Xử lý sinh học kỵ khí dòng chảy ngược qua lớp bùn (Bể UASB)
Nước thải được phđn bố văo từ đây bể vă đi ngược lín qua lớp bùn sinh học có mật độ vi khuẩn cao. Khi tiếp xúc với những hạt bùn kết bông ở thảm bùn, vi khuẩn sẽ xử lý chất hữu cơ vă chất rắn sẽ được giữ lại. Câc hạt bùn sẽ lắng xuống thảm bùn vă định kì được xả ra ngoăi.
Khí thu được trong quâ trình năy được thu qua phễu tâch khí lắp đặt phía trín. Cần có tấm hướng dòng để thu khí tập trung văo phễu không qua ngăn lắng. Trong
Chương2: Câc phương phâp xử lýù nước thải tinh bột khoai mì
bộ phận tâch khí, diện tích bề mặt nước phải đủ lớn để câc hạt bùn nổi do dính bâm văo câc bọt khí biogas tâch khỏi bọt khí.
Dưới điều kiện kị khí về cơ bản lă methane vă carbon dioxide gđy ra một sự xâo trộn bín trong. Khí được tạo ra bín trong lớp bùn sẽ có khuynh hướng bâm văo câc granule. Khí tự do cùng với câc hạt-khí sẽ nổi lín phía trín của thiết bị. Câc hạt-khí năy nổi lín bề mặt sẽ đụng văo đây của tấm hướng dòng tâch khí vă câc bọt khí năy sẽ tâch ra. Câc hạt bùn đê được tâch khí về cơ bản sẽ rơi xuống lại bề mặt lớp bùn. Khí tự do sẽ thoât ra nhờ bộ phận thu lắp ở đỉnh thiết bị. Nước thải có chứa câc chất rắn còn sót lại sẽ đi ngang qua vùng lắng nơi tâch bùn còn sót lại. Để giữ cho lớp bùn ở trạng thâi lơ lửng, tốc độ bề mặt hướng lín của nước thải phải nằm trong khoảng 0.6 - 0.9 m / h.
Sau một thời gian hoạt động, trong hệ thống hình thănh 3 lớp: phần bùn đặc ở đây hệ thống, một lớp thảm bùn ở giữa hệ thống gồm những hạt bùn kết bông vă phần chứa biogas ở trín cùng.
Đặc điểm quan trọng của UASB lă xử lý được COD cao hơn những quâ trình kỵ khí khâc do tạo được bùn đặc. Nồng độ chất rắn ở đây bể có thể lín đến 50 – 100 g/l. Sự hình thănh bùn hạt lăm tăng khả năng xử lý của nước thải. Quâ trình hình thănh bùn hạt phụ thuộc nhiều văo bản chất nước thải, pH, dinh dưỡng, vận tốc nước dđng.
Quâ trình hình thănh bùn hạt vô cùng phức tạp. Giả thuyết “spaghetti” do tiến sĩ W.Wiegan đưa ra lă hợp lý nhất mặc dù có rất nhiều giả thuyết đê được đưa ra. Theo giả thuyết năy, câc vi khuẩn sợi kết dính văo nhau tạo ra câc hạt mầm. Cơ sở của giả thiết: câc vi khuẩn sinh methane (Methanosaete) có thể thích nghi tốt với cơ chất thấp lă câc vi khuẩn sợi. Những hạt ban đầu (quả cầu spaghetti) do Methanosaete tạo thănh đóng vai trò lă bề mặt bâm dính hoặc những giâ thể cho những vi sinh khâc trong quâ trình phđn hủy kỵ khí.
Hình 2.2. Sơ đồ mô tả sự tạo bùn hạt theo thuyết spaghetti.
I: vi khuẩn hình sợi Methanosaete II : sự hình thănh câc bông do kết dính.
III: sự hình thănh quả cầu spaghetti. IV: câc hạt bùn hoăn chỉnh.
Bín trong mỗi hạt bùn lă hăng tỉ tế băo vi khuẩn vă hăng triệu loại vi khuẩn khâc nhau. Theo định luật Stock, tốc độ lắng của hạt tỷ lệ với lũy thừa bậc hai của kích thước hạt. Do có kích thước lớn, bùn hạt lắng rất nhanh. Nhờ vậy UASB có thể chịu tải trọng thủy lực rất cao mă không sợ bùn bị cuốn trôi. Khó kiểm soât trạng thâi vă kích thước hạt bùn, câc hạt bùn thường không ổn định vă rất dễ bị phâ vỡ khi có sự thay đổi môi trường.
UASB có ưu điểm lă hiệu quả xử lý cao, thời gian lưu nước trong bể ngắn, thu được khí CH4 phục vụ cho nhu cầu về năng lượng, cấu tạo bể đơn giản, dễ vận hănh, năng lượng phục vụ vận hănh bể ít. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Lọc kỵ khí (giâ thể cố định dòng chảy ngược)
Bể lọc kỵ khí lă cột chứa đầy vật liệu rắn trơ lă giâ thể cố định cho vi sinh vật kỵ khí sống bâm trín bề mặt. Nhờ đó, vi sinh vật sẽ bâm văo vă không bị rửa trôi theo dòng chảy.
Chương2: Câc phương phâp xử lýù nước thải tinh bột khoai mì
Vật liệu lọc của bể lọc kị khí rất phong phú vă đa dạng, bao gồm câc loại cuội, sỏi, than đâ, xỉ, ống nhựa, tấm nhựa hình dạng khâc nhau. Kích thước vă chủng loại vật liệu lọc, được xâc định dựa văo công suất của công trình, hiệu quả khử COD, tổn thất âp lực nước cho phĩp, điều kiện nguyín vật liệu tại chỗ. Gần đđy nhất lă tận dụng xơ dừa lăm vật liệu lọc.
Dòng nước thải được phđn bố đều, đi từ dưới lín trín tiếp xúc với vi sinh sống bâm trín lớp vật liệu lọc, tại đđy diễn ra quâ trình phđn hủy sinh học. Do khả năng bâm dính tốt của măng sinh vật nín sinh khối trong bể tăng lín vă thời gian lưu bùn kĩo dăi. Vì vậy, thời gian lưu nước nhỏ, có thể vận hănh ở tải trọng cao, có khả năng khử được 70÷90% BOD. Nước thải trước khi văo bể lọc cần được lắng sơ bộ.
Sau thời gian vận hănh dăi, câc chất rắn không bâm dính gia tăng. Điều năy chứng tỏ khi hăm lượng SS đầu ra tăng, hiệu quả xử lý giảm do thời gian lưu nước thực tế trong bể bị rút ngắn lại. Chất rắn không bâm dính có thể lấy ra khỏi bể bằng câch xả đây vă rữa ngược.
Quâ trình kỵ khí bâm dính xuôi dòng :
Trong quâ trình năy nước thải chảy từ trín xuống qua lớp giâ thể module. Giâ thể năy tạo nín câc dòng chảy nhỏ tương đối thẳng theo hướng từ trín xuống. Đường kính dòng chảy nhỏ xấp xỉ 4 cm. Với cấu trúc năy trânh được hiện tượng bít tắc vă tích lũy chất rắn không bâm dính vă thích hợp cho xử lý nước thải có hăm lượng SS cao.
Quâ trình kỵ khí tầng giâ thể lơ lửng :
Nước thải được bơm từ dưới lín qua lớp vật liệu lọc hạt lă giâ thể cho vi sinh sống bâm. Vật liệu năy có đường kính nhỏ, vì vậy tỉ lệ diện tích bề mặt / thể tích rất lớn (cât, than hoạt tính hạt…) tạo sinh khối bâm dính lớn. Dòng ra được tuần hoăn trở lại để tạo vận tốc nước đi lín đủ lớn cho lớp vật liệu hạt ở dạng lơ lửng, giản nỡ khoảng 15 ÷ 30% hoặc lớn hơn. Hăm lượng sinh khối trong bể có thể tăng lín đến 10000 ÷ 40000 mg/l. Do lượng sinh khối lớn vă thời gian lưu nước quâ nhỏ
nín quâ trình năy có thể ứng dụng xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ thấp như nước sinh hoạt.