5. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN
2.2.3. Phương pháp sinh học
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động sống của vi sinh vật cĩ tác dụng phân hĩa chất hữu cơ. Do quá trình phân hĩa phức tạp nhưng chất bẩn cĩ được kháng hĩa và trở thành nước, chất vơ cơ và những chất khí như: H2S, Sunfit, Amoniac, Nitơ …
Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của các vi sinh vật để phân hủy chất hữu cơ cĩ trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số muối khống làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng tăng lên. Quá trình phân hủy chất hữu cơ nhờ sinh vật gọi là quá trình oxy hĩa sinh hĩa. Như vậy nước thải cĩ thể xử lý bằng phương pháp sinh học sẽ đặc trưng bằng các chỉ tiêu BOD, COD. Để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiệu quả thì tỷ số BOD/COD 0.5
Các phương pháp xử lý sinh học cĩ thể phân loại trên cơ sở khác nhau, dựa vào quá trình hơ hấp của sinh vật cĩ thể chia ra làm 2 loại: quá trình hiếu khí và kỵ khí. Các cơng trình áp dụng phương pháp này như :
Bể lọc sinh học nhỏ giọt
Bể lọc sinh học nhỏ giọt là thiết bị phản ứng sinh học trong đĩ các vi sinh vật sinh trưởng cố định trên lớp vật liệu lọc. Bể lọc hiện đại gồm một lớp vật liệu dễ thấm nước với vi sinh vật dính kết trên đĩ. Nước thải đi qua lớp vật liệu này sẽ thấm hoặc nhỏ giọt trên đĩ. Vật liệu lọc thường là đá dăm hoặc các khối vật liệu dẻo cĩ hình thù khác nhau. Nước thải phân phối trên lớp vật liệu lọc nhờ bộ phận phân phối.
Chất hữu cơ sẽ bị phân hủy bởi quần thể vi sinh vật dính kết trên lớp vật liệu lọc. Các chất hữu cơ trong nước thải sẽ bị hấp phụ vào màng vi sinh vật dày 0,1 -0,2 mm và bị phân hủy bởi vi sinh vật hiếu khí. Khi vi sinh vật sinh trưởng và phát triển, bề dày lớp màng tăng lên, do đĩ, oxy đã bị tiêu thụ trước khi khuếch tán hết chiều dày màng sinh vật. Như vậy mơi trường kỵ khí được hình thành ngay sát bề mặt vật liệu lọc.
Khi chiều dày lớp màng tăng lên, quá trình đồng hĩa chất hữu cơ xảy ra trước khi chúng tiếp xúc với vi sinh vật gần bề mặt vật liệu lọc. Kết quả là vi sinh vật bị phân hủy nội bào, khơng cịn khả năng dính bám trên bề mặt vật liệu lọc và bị rửa trơi.
Hình 2.1. Cấu tạo bể lọc sinh học nhỏ giọt
Đĩa sinh học
Đĩa sinh học gồm hàng loạt đĩa trịn phẳng bằng polystyren hoặc PVC lắp trên một trục. Các đĩa được đặt ngập trong nước một phần và quay chậm. Trong quá trình vận hành vi sinh vật sinh trưởng, phát triển trên bề mặt đĩa hình thành một lớp màng mỏng bám trên bề mặt đĩa. Khi đĩa quay lớp màng sinh học sẽ tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và với khí quyển để hấp thụ oxy. Đĩa quay sẽ ảnh hưởng đến sự vận chuyển oxy và đảm bảo cho vi sinh vật tồn tại trong điều kiện hiếu khí.
Hình 2.2. Đĩa sinh học ( RBC )
Bể UASB
- Cả 3 quá trình phân hủy, lắng bùn, tách khí được lắp đặt trong cùng một cơng trình - Tạo thành các loại bùn hạt cĩ mật độ vi sinh vật rất cao và tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng.
Hình 2.3. Upflow Anaerobic Sludge Blanket(UASB) Nguyên tắc hoạt động:
Nước thải được nạp liệu từ phía đáy bể, đi qua lớp bùn hạt, quá trình xử lý xảy ra khi các hợp chất hữu cơ trong nước thải tiếp xúc với bùn hạt. Khí sinh ra trong điều kiện kỵ khí sẽ tạo nên dịng tuần hoàn cục bộ giúp cho quá trình hình thành và duy trì bùn sinh học dạng hạt. Khí sinh ra từ lớp bùn sẽ dính bám và các hạt bùn và cùng với khí tự do nổi lên bề mặt bể. Tại đây, quá trình tách pha khí- lỏng- rắn xảy ra nhờ bộ phận tách pha. Khí theo ống dẫn qua bồn hấp thu chứa dung dịch NaOH 5% – 10%. Bùn sau khi tách bọt khí lại lắngxuống.
Bể Aerotank
Bể Aerotank là cơng trình làm bằng bê tơng, bê tơng cốt thép, với mặt bằng thơng dụng là hình chữ nhật. Hỗn hợp bùn và nước thải cho chảy qua suốt chiều dài bể.
Nước thảisau khi xử lý sơ bộ cịn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hoà tan cùng các chất lơ lửng đi vào Aerotank. Các chất lơ lửng này là một số chất rắn và cĩ thể là các hợp chất hữu cơ chưa phải là dạng hoà tan. Các chất lơ lửng làm nơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển dần thành các hạt cặn bơng. Các hạt này dần to và lơ lửng trong nước. Chính vì vậy, xử lí nước thải ở Aerotank được gọi là quá trình xử lí với sinh trưởng lơ lửng của quần thể vi sinh vật. Các bơng cặn này cũng chính là bơng bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là các bơng cặn màu nâu sẫm, là bùn xốp chứa nhiều vi sinh cĩ khả năng oxy hĩa và khống hĩa các chất hữu cơ chứa trong nước thải. Thời gian lưu nước trong bể Aerotank là từ 18 giờ, khơng quá 12 giờ.
Yêu cầu chung của các bể Aerotank là đảm bảo bề mặt tiếp xúc lớn giữa khơng khí, nước thải và bùn.
Yêu cầu chung khi vận hành là nước thải đưa vào Aerotank cần cĩ hàm lượng SS khơng vượt quá 150 mg/l, hàm lượng sản phẩm dầu mỏ khơng quá 25mg/l, pH = 6,59, nhiệt độ khơng nhỏ hơn 30oC.