2. Câc phương phâp kị khí (Anaerobic)
2.2.3.2 Câc phương phâp xử lý kị khí
Thường được sử dụng để loại bỏ câc tạp chất hữu cơ có trong phần cặn của nước thải bằng vi sinh vật tuỳ nghi vă vi sinh vật kị khí. Quâ trình phđn huỷ kị khí câc hợp chất hữu cơ thường xảy ra theo hai quâ trình như sau :
− Quâ trình lín men axit :
Thuỷ phđn vă chuyển hoâ câc sản phẩm thuỷ phđn (như axit bĩo, đường thănh câc axit vă rượu mạch ngắn hơn vă cuối cùng thănh khí cacbonic (CO2).
− Quâ trình lín men methan :
Phđn huỷ câc chất hữu cơ thănh khí methan (CH4) vă khí cacbonic (CO2). Hiện nay xu hướng âp dụng phương phâp phđn huỷ kị khí có thu hồi năng lượng (biogas) đang được âp dụng rộng rêi do câc nguyín nhđn sau :
+ Thể tích công trình nhỏ, ít chiếm mặt bằng.
+ Chi phí vận hănh thấp.
+ Có khả năng thu hồi năng lượng.
Câc phương phâp kị khí thường hay sử dụng:
– Kị khí tiếp xúc (anaerrobic contactor)
– Bể phản ứng kị khí có đệm dên (fluidized bed)
– Kị khí kiểu đệm bùn dòng chảy ngược ( uplow anaerrobic sludge blanket)
Câc quâ trình sinh học chủ yếu dùng trong xử lý nước thải:
Một số thuật ngữ hay gặp trong quâ trình sinh học xử lý nước thải
– Câc quâ trình hiếu khí: câc quâ trình xử lý sinh học xêy ra trong điều kiện có mặt oxy.
– Câc quâ trình kị khí hay yếm khí: câc quâ trình xử lý sinh học xêy ra trong điều kiện không có oxy.
– Quâ trình sinh học tuỳ tiện: Quâ trình xử lý sinh học trong đó quần thể vi sinh vật có thể hoạt động trong điều kiện có oxi hoặc không có oxi phđn tử. Quâ trình năy gọi lă quâ trình tự phât.
– Quâ trình loại bỏ (hoặc khử) chất dinh dưỡng: Trong quâ trình năy câc chất dinh dưỡng lă N vă P được loại bỏ khi xử lý sinh học.
– Khử BOD dạng cacbon: Lă quâ trình chuyển hoâ câc chất hữu cơ có nguồn gốc cacbon trong nước thải thănh tế băo chất của vi sinh vật vă sản phẩm cuối cùng ở dạng khí. Trong quâ trình chuyển hoâ, giả định rằng hợp chất hữu cơ có chứa N khâc nhau đều chuyển thănh amon.
– Nitrat hoâ: Lă quâ trình chuyển hoâ amon thănh nitrit vă nitrit thănh nitrat.
– Khử nitrat: Lă quâ trình chuyển hoâ nitrat thănh nitơ phđn tử ở dạng khí.
– Cơ chất hay chất nền: Lă thuật ngữ để chỉ câc chất hữu cơ hoặc chất dinh dưởng sẽ được chuyển hoâ trong quâ trình xử lý sinh học. Trong nước thải câc chất hữu cơ chứa cacbon được biểu hiện lă BOD, COD, được coi lă cơ chất hay chất nền, sẽ được chuyển hoâ trong quâ trình xử lý sinh học.
– Quâ trình sinh trưởng lơ lửng: Vi sinh vật sinh sản vă phât triển trong câc bông cặn bùn hoạt tính ở trạng thâi lơ lửng trong câc bể sinh học. Câc vi sinh vật năy tạo thănh bùn hoạt tính có vai trò phđn huỹ câc chất hữu cơ để xđy dựng tế băo mới vă tạo thănh sản phẩm cuối cùng lă dạng khí. Chúng sinh trưởng ở trạng thâi lơ lửng vă xâo trộn cùng với nước. Cuối cùng câc chất dinh dưỡng cạn kiệt, câc bông cặn lắng thănh bùn.
– Quâ trình sinh trưởng dính bâm: Trong xử lý sinh học, câc vi sinh vật chịu trâch nhiệm phđn huỷ câc hợp chất hữu cơ phât triển thănh măn dính bâm
hay gắn kết câc vật liệu trơ như đâ, xỉ, gỗ, sănh sứ, chất dẻo. Quâ trình năy còn được gọi lă quâ trình măng sinh học hay măng cố định, xảy ra ở câc công trình xử lý nước thải.
– Bùn hoạt tính: Lă tập hợp những vi sinh vật có mặt trong nước thải,hình thănh những bông cặn có khả năng hấp thu vă phđn huỷ câc hợp chất hữu cơ khi có mặt oxi. Về khối lượng bùn hoạt tính được tính bằng lượng sinh khối vi sinh vật vă tổng cặn bùn khô vă không tro.
– Hồ sinh học: Lă thuật ngữ dùng để chỉ quâ trình xử lý xảy ra trong câc ao hồ có chiều sđu vă cường độ xử lý khâc nhau.
Hình 2.7: Hồ tùy nghi
– Bể Aerotank: Lă công trình xử lý nước thải có dạng bể được thực hiện nhờ bùn hoạt tính vă cấp oxi bằng khí nĩn hoặc lăm thoâng, khuấy đảo liín tục. Với điều kiện như vậy, bùn được phât triển ở trạng thâi lơ lửng vă hiệu xuất phđn huỷ câc hợp chất phđn lă khâ cao. Aerotank thường được gọi lă bể phản ứng hiếu khí.
Một số loại bể aerotank thường dùng trong xử lý nước thải:
Xả bùn tươi Nước thải
Tuần hoăn bùn hoạt tính
Bể lắng đợt 2 Bể Aerotank nguồn tiếp nhận Xả ra Xả bùn hoạt tính thừa Bể lắng đợt 1
Hình 2.8: sơ đồ công nghệ đối với bể Aerotank truyền thống 2.2.4 Công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiín
Quâ trình xử lý nước thải. Căng sđu xuống lớp đất phía dưới lượng oxy căng ít vă quâ trình oxi hoâ giảm dần. Cuối cùng đến một độ sđu mă ở đó chỉ diễn ra quâ trình khử nitrat. Thực tế cho thấy rằng quâ trình xử lý nước thải qua lớp đất bề mặt diễn ra ở độ sđu tới 1.5 m. cho nín cânh đồng tưới, bêi Cơ sở của phương phâp năy lă dựa văo khả năng tự lăm sạch của đất vă nguồn nước. Việc xử lý nước thải thực hiện trín câc công trình : cânh đồng lọc, bêi lọc, hồ sinh học…
Việc xử lý nước thải trín cânh đồng tưới, bêi lọc diễn ra kết quả tổ hợp của quâ trình hoâ lý vă sinh hoâ phức tạp. Thực chất lă khi cho nước thải thấm qua lớp đất bề mặt thì cặn được giữ lại ở đấy, nhờ có oxy vă câc vi khuẩn hiếu khí mă quâ trình oxy hoâ được diễn ra. Như vậy, sự có mặt của oxy không khí tong câc mao quản đất đâ lă điều kiện cần thiết trong quâ trình lọc thường xđy dựng ở những nơi mực nước ngầm thấp hơn 1.5m tính đến mặt đất.
Thời gian gần đđy, ở nhiều nước trín thế giới phổ biến dùng câc khu đất thuộc nông trường, nông trang ở ngoại ô đô thị để xử lý nước thải. Việc dùng nước thải đê xử lý sơ bộ để tưới cho cđy trồng so với việc dùng nước ao, hồ, mùa măng tăng lín đến 2-3 lần có khi tăng tới 4 lần, nhất lă những khu trồng cỏ tăng lín tới 5 lần. Chính vì vậy, khi lựa chọn phương phâp xử lý nước thải
vă vị trí câc công trình xử lý, trước tiín phải xĩt đến khả năng sử dụng nước thải sau khi xử lý phục vụ lợi ích nông nghiệp. Chỉ khi không có khả năng đó (theo điều kiện địa phương, yíu cầu vệ sinh vă kinh tế kỹ thuật), người ta mới dùng biện phâp xử lý sinh hoâ trong điều kiện nhđn tạo.
Như vậy, xđy dựng cânh đồng tưới phải tuđn theo hai mục đích : + Vệ sinh, tức lă phải xử lý nước thải.
+ Kinh tế nông nghiệp, tức lă sử dụng nông nghiệp để tưới ẩm vă sử dụng câc chất dinh dưỡng có trong nước thải để bón cho cđy trồng.
Người ta phđn biệt hai cânh đồng tưới:
− Cânh đồng tưới công cộng -chức năng chủ yếu lă xử lý nước thải. Còn phục vụ cho nông nghiệp lă thứ yếu.
− Cânh đồng tưới nông nghiệp – phục vụ nông nghiệp vă xử lý nước thải lă những mục tiíu thống nhất.
Xđy dựng vă quản lý cả hai loại cânh đồng trín phải tuđn theo những yíu cầu về vệ sinh nhất định, cụ thể lă cấm không được dùng nước thải chưa qua xử lý sơ bộ để tưới câc loại rau ăn sống. Khi sơ bộ lắng nước thải có thể giữ lại được 50 – 60% tổng số vi khuẩn cùng với câc chất lơ lửng ở dạng cặn lắng. Như vậy nước thải sau khi lắng không nguy hiểm lắm về vi trùng. Xử lý nước thải bằng phương phâp sinh học nhđn tạo có thể giảm tới 90 – 95% lượng vi trùng, vì vậy có thể dùng để tưới cho câc loại rau ăn sống không đâng lo ngại lắm.
Sự phât triển bệnh giun sân qua rau lă vấn đề trầm trọng đâng phải quan tđm hơn cả.
Trứng giun sân lấn qua đất vă rau có khả năng sống hoạt động trong thời gian dăi, đặc biệt trứng giun sân kim giữ được tính chất xđm nhập trong đất tới
1 – 1.5 năm. Trong nước thải sau khi lắng có thể giảm tới 50 – 60% trứng giun sân ở câc bể lắng ngang với tốc độ dòng chảy 1mm/s giảm được 95%, xử lý cặn ở nhiệt độ cao (50 – 550C) sẽ tiíu diệt được trứng giun sân.
Nếu khu đất chỉ dùng để xử lý nước thải, hoặc chứa nước thải khi cần thiết thì được gọi lă bêi lọc.
Xử lý nước thải nhờ hồ sinh học lă lợi dụng quâ trình tự lăm sạch của hồ, lượng oxi cho quâ trình sinh hoâ chủ yếu lă do không khí xđm nhập qua mặt hồ vă do quâ trình quang hợp của thực vật nước.
2.2..5 Xử lý bùn cặn nước thải
Trong nước thải có câc chất không hoă tan như cât, râc, cặn lắng … câc loại cât (chủ yếu lăthănh phần vô cơ vă có tỷ trọng lớn) được phơi khô vă đổ san nền, râc được nghiền nhỏ vă vận chuyển về bêi chôn lấp râc. Cặn lắng được giữû lại trong bể lắng đợt một (thường được gọi lă cặn sơ cấp) có hăm lượng chất hữu cơ lớn được kết hợp với bùn thứ cấp (chủ yếu lă sinh khối vi sinh vật dư), hình thănh trong quâ trình xử lý sinh học nước thải, xử lý theo câc bước tâch nước sơ bộ, ổn định sinh học trong điều kiện yếm khí hoặc hiếu khí vă lăm khô. Bùn cặn sau xử lý có thể sử dụng lăm phđn bón.