Xử lý nước thải theo quá trình bùn hoạt tính bao gồm rất nhiều hệ thống khác nhau với cách thức xây dựng khác nhau. Mặc dù vậy, tất cả các cơng trình cĩ cùng
Enzym Enzym
chung một đặc điểm là: sử dụng bùn hoạt tính dạng lơ lửng để xử lý các chất hữu cơ hịa tan hoặc các chất hữu cơ dạng lơ lửng. Bùn hoạt tính được cung cấp thường là bùn tự hoại hoặc bùn hoạt tính lấy từ các nhà máy xử lý nước thải đang hoạt động. Sau một thời gian thích nghi, các tế bào vi khuẩn bắt đầu tăng trưởng và phát triển. Trong nước rác cĩ những hạt lơ lửng , các hạt lơ lửng được các tế bào vi sinh vật bám lên và phát triển thành các bơng cặn cĩ hoạt tính phân hủy các chất hữu cơ mạnh. Các hạt bơng cặn này sẽ dần dần lớn lên do được cung cấp oxy và hấp thụ các chất hữu cơ làm chất dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển.
Một số cơng trình hiếu khí phổ biến xây dựng trên cơ sở xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính cĩ thể áp dụng trong xử lý nước rác:
• Bể aeroten thơng thường
Địi hỏi chế độ dịng chảy nút (plug – flow), khi đĩ chiều dài bể rất lớn so với chiều rộng. Trong bể này nước thải vào cĩ thể phân bố ở nhiều điểm theo chiều dài, bùn hoạt tính tuần hồn đưa vào đầu bể. Ở chế độ dịng chảy nút, bơng bùn cĩ đặc tính tốt hơn, dễ lắng. Tốc độ sục khí giảm dần theo chiều dài bể. Quá trình phân hủy nội bào xảy ra ở cuối bể. Tải trọng thích hợp vào khoảng 0,3 – 0,6 kg BOD5/m3 .ngày với hàm lượng MLSS 1.500 – 3.000 mg/l, thời gian lưu nước từ 4 – 8 giờ, tỷ số F/M = 0,2 – 0,4, thời gian lưu bùn từ 5 – 15 ngày.
• Bể aeroten xáo trộn hồn tồn
Địi hỏi chọn hình dạng bể, trang thiết bị sục khí thích hợp. Thiết bị sục khí cơ khí (mơtơ và cánh khuấy) hoặc thiết bị khuếch tán khí thường được sử dụng. Bể này thường cĩ dạng trịn hoặc vuơng, hàm lượng bùn hoạt tính và nhu cầu oxy đồng nhất trong tồn bộ thể tích bể. Bể này cĩ ưu điểm chịu được quá tải rất tốt. Metcalf và Eddy (1991) đưa ra tải trọng thiết kế khoảng 0,8 – 2,0 kg BOD5/m3 ngày với hàm lượng bùn 2.500 – 4.000 mg/l, tỷ số F/M = 0,2 –0,6.
• Bể aeroten mở rộng
Hạn chế lượng bùn dư sinh ra, khi đĩ tốc độ sinh trưởng thấp, sản lượng bùn thấp và chất lượng nước ra cao hơn. Thời gian lưu bùn cao hơn so với các bể khác (20 – 30 ngày). Hàm lượng bùn thích hợp trong khoảng 3.000 – 6.000 mg/l.
Là mương dẫn dạng vịng cĩ sục khí để tạo dịng chảy trong mương cĩ vận tốc đủ xáo trộn bùn hoạt tính. Vận tốc trong mương thường được thiết kế lớn hơn 3 m/s để tránh cặn lắng. Mương oxy hĩa cĩ thể kết hợp quá trình xử lý nitơ. Metcalf và Eddy (1991) đề nghị tải trọng thiết kế 0,10 – 0,25 kg BOD5/m3 ngày, thời gian lưu nước 8 – 16 giờ, hàm lượng MLSS khoảng 3.000 – 6.000 mg/l, thời gian lưu bùn từ 10 – 30 ngày là thích hợp.
• Bể hoạt động gián đoạn (SBR)
Hệ thống aerotank làm việc theo mẻ kế tiếp (SBR) là quá trình bùn hoạt tính hay được sử dụng để xử lý nước rác. Quá trình gồm 5 giai đọan: cho nước vào, phản ứng (kị khí, hiếu khí, thiếu khí), lắng, tháo nước ra, nạp mẻ mới được thực hiện trong cùng 1 bể phản ứng, do đĩ rất tiết kiệm diện tích xây dựng. Đồng thời, bùn hoạt tính khơng cần tuần hồn để duy trì nồng độ bùn trong bể như các quá trình bùn hoạt tính khác. SBR cĩ hiệu quả cao khi xử lý nước rác cĩ hàm lượng chất hữu cơ hịa tan và chất dinh dưỡng cao. Nĩ cịn được áp dụng để xử lý nước thải nhiễm phenol, benzoic axit, các chất béo… Các nghiên cứu và cơng trình thực tế cho biết rằng hiệu quả xử lý nước rác của SBR khoảng 72-79% COD, 98% BOD5 và khử được hơn 72% tổng nitơ, hơn 98% sắt và hơn 82% mangan, đồng thời kẽm cũng được giảm xuống cịn rất thấp (0,02mg/l).
Hiệu quả xử lý kim loại của các cơng trình sinh học bùn hoạt tính khi xử lý nước rác mới rất cao. Tuy nhiên, khi các kim loại như Fe, Mn, Al, Cr, Ca, Pb, Ni bị loại ra khỏi nước thải sẽ lắng trong các cơng trình xử lý sinh học cũng như hấp phụ trong bùn hoạt tính, thì tỉ lệ MLVSS/MLSS sẽ giảm xuống rất thấp ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý sinh học. Do vậy cần cĩ những cơng trình sơ bộ giảm nồng độ kim loại trước khi xử lý sinh học.
Những thuận lợi và khĩ khăn khi ứng dụng quá trình hiếu khí sinh trưởng lơ lửng để xử lý nước rác là:
Thuận lợi:
• Bùn hoạt tính thích nghi nhanh.
• Hiệu quả khử BOD và COD cao (90 – 99%), hiệu quả khử kim loại đạt từ 88 – 99%.
Khĩ khăn:
• Hao tốn nhiều năng lượng trong quá trình xử lý.
• Sục khí quá nhiều kết hợp nồng độ kim loại cao làm nổi bọt nhiều. • Mặt bằng cơng trình lớn và các thiết bị sử dụng đắt tiền.
• Lượng bùn dư sinh ra nhiều nên chi phí xử lý bùn tốn kém. • Áp dụng đối với nồng độ và tải trọng thấp.
Một số điều kiện và các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình bùn hoạt tính:
- Phải đảm bảo cung cấp đủ oxy một cách liên tục và sao cho lượng oxy hịa tan trong nước ra khỏi bể lắng 2 khơng nhỏ hơn 2 mg/l.
- Nồng độ độc chất gây hại cho vi sinh ở trong ngưỡng cho phép.
- Lượng các nguyên tố dinh dưỡng để các quá trình sinh hĩa diễn ra bình thường khơng được thấp hơn giá trị cần thiết (BOD5:N:P = 100:5:1).
- pH vào nằm trong khoảng 6.5 – 8.5. pH ảnh hưởng lớn đến quá trình lên men trong tế bào và hấp thu các chất dinh dưỡng vào tế bào.
- Nhiệt độ nước thải khơng dưới 60C và khơng quá 370C. - Nồng độ của muối vơ cơ trong nước thải khơng quá 10 g/l.
- SS vào khơng quá 100 mg/l khi dùng bể lọc sinh học và 150 mg/l khi dùng aerotank.
• Một số nghiên cứu ứng dụng bùn hoạt tính xử lý nước rác
Đối với nước rác rác mới thì hiệu quả xử lý của quá trình bùn hoạt tính cĩ thể khử 95,2% BOD5; với BOD5 vào 5294 mg/l giảm cịn 254mg/l; trên 87% COD được loại bỏ, nồng độ COD vào từ 12359 mg/l giảm cịn 1566 mg/l (After Ehrig, 1989). Quá trình bùn hoạt tính cĩ thể khử 90 – 99% BOD5 và COD và loại bỏ 80 – 90% kim loại; ứng với nồng độ MLVSS khoảng 5.000 – 10.000 mg/l; tỉ số F/M khoảng 0,02 – 0,06 ngày-1, thời gian lưu nước từ 1 – 10 ngày, thời gian lưu bùn 15 – 60 ngày và nhu cầu dinh dưỡng BOD5:N:P = 100 : 3,2 : 0,5).[12] (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});