Bảng 2.5: Phân loại các quá trình oxi hố nâng cao
2.4.8Bể lọc sinh học (biofilter):
Bể lọc sinh học là cơng trình trong đĩ nước thải được lọc qua lớp vật liệu cĩ kích thước hạt lớn. Bề mặt các hạt vật liệu đĩ được bao bọc bởi một màng sinh vật do loại vi sinh vật hiếu khí tạo thành.
Sau khi lắng trong các bể lắng đợt 1 nước thải được cho qua bể lọc sinh vật. Ơ đĩ màng sinh học sẽ hấp phụ các chất phân tán nhỏ, chưa kịp lắng, cả các chất ở dạng keo và hồ tan. Các chất hữu cơ bị màng sinh vật giữ lại sẽ bị oxy hố bởi các vi sinh vật hiếu khí. Chúng sử dụng các chất hữu cơ, một phần để sinh ra năng lượng cần thiết cho sự sống và hoạt động, một phần để xây dựng tế bào ( nguyên sinh chất) và tăng kối lượng cơ thể. Như vậy một phần các chất bẩn hữu cơ bị loại khỏi nước thải, mặt khác khối lượng màng sinh vật hoạt tính trong vật liệu lọc đồng thời cũng tăng lên. Màng đĩ sau một thời gian già cỗi, chết đi và bị dịng nước mới và xĩi cuốn đi khỏi bể lọc.
Thực chất quá trình oxy hố diễn ra trong bể lọc sinh vật cũng tương tự như các quá trình diễn ra ở cánh đồng tưới, cánh đồng lọc. Song nhờ những điều kiện nhân tạo thuận lợi đối với sự sống hoạt động của vi sinh vật hiếu khí nên các quá trình oxy hố sinh hố trong các bể sinh vật diễn ra mạnh hơn nhiều do đĩ kích thước cơng trình cũng nhỏ hơn nhiều.
Theo chế độ làm việc các bể lọc chia ra làm 2 loại: bể lọc hoạt động theo chu kỳ và bể lọc hoạt động liên tục. Bể lọc hoạt động theo chu kỳ do cơng suất nhỏ, giá thành lại cao nên hiện nay hầu như được sử dụng. Theo cơng suất và cấu tạo, những bể lọc hoạt động liên tục được chia ra làm các loại: bể lọc sinh vật nhỏ giọt, bể lọc sinh vật cao tải (hay Aerophin); bể lọc sinh vật cĩ chiều cao lớn (tháp lọc sinh vật). Theo phương thức cung cấp khơng người ta chia ra các bể lọc với thơng giĩ tự nhiên và nhân tạo.
Bể lọc sinh học hiện đại gồm những lớp vật liệu tiếp xúc cĩ khả năng thấm cao cho phép vi sinh vật bám dính và nước thải cĩ thể đi qua. Mơi trường lọc cĩ thể là đá, kích thước thay đổi từ 25 – 100 mm đường kính, chiều sâu lớp đá tuỳ theo thiết kế nhưng thơng thường từ 0,9 – 2,0 m trung bình là 1,8 m. Lọc sinh học cĩ thể dùng vật liệu lọc cải tiến là plastic, cĩ thể hình vuơng hoặc hình khác với chiều sâu thay đổi từ 9 –12 m. Bể lọc hình trịn nước được phân phối trên bằng thiết bị phân phối quay.
Chất hữu cơ trong nước thải được phân hủy bởi quần thể sinh vật bám dính và chất liệu lọc. Chất hữu cơ trong nước thải được hấp phụ lên màng sinh học hoặc lớp nhầy. Ở lớp ngồi của lớp màng nhầy sinh học (0,1 –0,2 mm), chất hữu cơ sẽ được phân huỷ hiếu khí. Khi sinh vật tăng trưởng thì lớp màng nhầy tăng lên, và oxy khuếch tán được tiêu thụ trước khi nĩ cĩ thể thấm và chiều sau lớp màng nhầy. Do đĩ mơi trường kị khí sẽ nằm gần bề mặt lớp vật liệu lọc.
Khi độ dày màng nhầy tăng, các chất hữu cơ hấp phụ được chuyển hố trước khi nĩ tiếp xúc với vi sinh vật gần bề mặt vật liệu. Kết quả vi sinh vật gần bề mặt vật liệu phải hơ hấp nội bào do khơng cĩ nguồn chất dinh dưỡng thích hợp của chất hữu cơ nước thải, và do đĩ mất khả năng bám dính. Sau đĩ màng nhầy này bị rửa trơi, màng nhầy mới được hình thành.
Hình 2.13 Bể lọc cĩ một lớp vật liệu lọc với nước chảy từ trên xuống