* Lọc kị khí với sinh trưởng gắn kết trên giá màng hữu cơ (ANAFIZ).
Lọc kị khí với sự tăng trưởng các vi sinh vật kỵ khí trên các giá thể. Bể lọc cĩ thể được vận hành ở chế độ dịng chảy ngược hoặc xuơi. Giá thể trong quá trình lưu giữ bùn hoạt tính trên nĩ cũng được phân ly các chất rắn và khí sản sinh ra trong quá trình tiêu hĩa.
* Bể kị khí với lớp vật liệu giả lỏng trương nở (ANAFLUX).
Vi sinh vật được cố định trên lớp vật liệu hạt được giãn nở bở dịng nước dâng lên sao cho sự tiếp xúc của màng sinh học với các chất hữu cơ trong một đơn vị thể tích là lớn nhất.
Ưu điểm:
+ Ít bị tắc nghẽn trong q trình làm việc với vật liệu lọc. + Khở động nhanh chĩng.
+ Khơng tẩy trơi các quần thể sinh học bám dính trên vật liệu. + Cĩ khả năng thay đổi lưu lượng trong giới hạn tốc độ chất lỏng.
2.5. Phương pháp khử trùng.
Khử trùng nước thải là giai đoạn cuối cùng của cơng nghệ xử lý nước thải nhằm loại bỏ vi trùng và virus gây bệnh chứa trong nước thải trước khi xả ra nguồn nước.
Khử trùng (disinfection) khác với tiệt trùng (sterilization), quá trình tiệt trùng sẽ tiêu diệt hồn tồn các vi sinh vật cịn quá trình khử trùng thì khơng tiêu diệt hết các vi sinh vật.
Quá trình khử trùng dùng để tiêu diệt các vi khuẩn, virus, amoeb gây ra các bệnh thương hàn, phĩ thương hàn, lỵ, dịch tả, sởi, viêm gan...
Các biện pháp khử trùng bao gồm sử dụng hĩa chất, sử dụng các quá trình cơ lý, sử dụng các bức xạ. Trong phần này chúng ta chỉ bàn đến việc khử trùng bằng các hĩa chất. Các hĩa chất thường sử dụng cho quá trình khử trùng là chlorine và các hợp chất của nĩ, bromine, ozone, phenol và các phenolic, cồn, kim loại nặng và các hợp chất của nĩ, xà bơng và bột giặt, oxy già, các loại kiềm và axít.
Cl2 hịa tan rất mạnh trong nước (7160 mg/L ở 20oC và 1atm). Khi hịa tan trong nước nĩ tạo thành hypochlorous acide
Hypochlorous acide sau đĩ bị ion hĩa thành hypochlorite ion. HOCL ------> OCl- + H+
HOCl và OCl- được coi là lượng chlor tự do hữu dụng. Các dạng khác như calcium hypochlorite cũng được sử dụng
Thời gian tiếp xúc giữa chlorine và nước thải từ 15 ÷ 45 phút, ít nhất phải giữ được 15 phút ở tải đỉnh. Bể tiếp xúc chlorine thường được thiết kế theo kiểu plug-flow (ngoằn ngoèo). Vận tốc tối thiểu của nước thải phải từ 2 ÷ 4,5 m/phút để tránh lắng bùn trong bể.
Hình 2.31: Hệ thống khử trùng
2.6. Xử lý cặn.
Nhiệm vụ của xử lý cặn là:
- Làm giảm thể tích và độ đẩm của cặn. - ổn định cặn.
- Khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác.
Rác (gồm các tạp chất khơng tan, kích thước lớn: Cặn bã thực vật, giấy, giẻ lau...) được giữ lại ở song chắn rác cĩ thể chở đến bãi rác (nếu lượng rác khơng lớn) hay nghiền rác và sau sau đĩ dẫn đến bể mêtan để tiếp tục xử lý.
Cát từ các bể lắng được dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước và chở đi sử dụng với mục đích khác.
Cặn tươi từ bể lắng I dẫn đến bể mêtan để xử lý. Một phần bùn hoạt tính dư (vi sinh vật lơ lửng) từ bể lắng đợt II, được dẫn tới bể nén bùn để làm giảm độ ẩm và thể tích sau đĩ được dẫn vào bể mêtan để tiếp tục xử lý.
Cặn ra khỏi bể mêtan thường cĩ độ ẩm cao(96% – 97%) để giảm thể tích cặn và làm ráo nước cĩ thể ứng dụng các cơng trình xử lý trong điều kiện tự nhiên như: Sân phơi bùn, hồ chứa bùn hoặc trong điều kiện nhân tạo: Thiết bị lọc chân khơng, thiết bị ép dây đai, thiết bị li tâm.... độ ẩm của cặn sau xử lý đạt 55% - 75%. Tiếp tục làm giảm thể tích cặn cĩ thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều dạng khác nhau: Thiết bị sấy trống, dạng khí nén, băng tải,... sau khi sấy độ ẩm cịn 25% - 30% và cặn ở dạng hạt dễ dàng vận chuyển.
2.7. Sơ lược về các vi sinh vật trong việc xử lý nước thải
Q trình hiếu khí và hiếu khí khơng bắt buộc (tùy nghi)
Để thiết kế và vận hành một bể xử lý sinh học cĩ hiệu quả chúng ta phải nắm vững các kiến thức sinh học cĩ liên quan đến quá trình xử lý. Trong các bể xử lý sinh học các vi khuẩn đĩng vai trị quan trọng hàng đầu vì nĩ chịu trách nhiệm phân hủy các thành phần hữu cơ trong nước thải. Trong các bể bùn hoạt tính một phần chất thải hữu cơ sẽ được các vi khuẩn hiếu khí và hiếu khí khơng bắt buộc sử dụng để lấy năng lượng để tổng hợp các chất hữu cơ cịn lại thành tế bào vi khuẩn mới. Vi khuẩn trong bể bùn hoạt tính thuộc các giống Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flavobacterium,
Thiothrix, Lecicothrix và Geotrichum. Ngồi các vi khuẩn các vi sinh vật khác cũng
đĩng vai trị quan trọng trong các bể bùn hoạt tính. Ví dụ như các nguyên sinh động vật và Rotifer ăn các vi khuẩn làm cho nước thải đầu ra sạch hơn về mặt vi sinh.
Khi bể xử lý được xây dựng xong và đưa vào vận hành thì các vi khuẩn cĩ sẵn trong nước thải bắt đầu phát triển theo chu kỳ phát triển của các vi khuẩn trong một mẻ cấy vi khuẩn. Trong thời gian đầu, để sớm đưa hệ thống xử lý vào hoạt động ổn định cĩ thể dùng bùn của các bể xử lý đang hoạt động gần đĩ cho thêm vào bể mới như là một hình thức cấy thêm vi khuẩn cho bể xử lý. Chu kỳ phát triển của các vi khuẩn trong bể xử lý bao gồm 4 giai đoạn:
+ Giai đoạn chậm (lag-phase): Xảy ra khi bể bắt đầu đưa vào hoạt động và bùn của các bể khác được cấy thêm vào bể. Đây là giai đoạn để các vi khuẩn thích nghi với mơi trường mới và bắt đầu quá trình phân bào.
+ Giai đoạn tăng trưởng (log-growth phase): Giai đoạn này các tế bào vi khuẩn tiến hành phân bào và tăng nhanh về số lượng. Tốc độ phân bào phụ thuộc vào thời gian cần thiết cho các lần phân bào và lượng thức ăn trong mơi trường.
+ Giai đoạn cân bằng (stationary phase): Lúc này mật độ vi khuẩn được giữ ở một số lượng ổn định. Nguyên nhân của giai đoạn này là các chất dinh dưỡng cần thiết cho quá trình tăng trưởng của vi khuẩn đã bị sử dụng hết, số lượng vi khuẩn sinh ra bằng với số lượng vi khuẩn chết đi.
+ Giai đoạn chết (log-death phase): Trong giai đoạn này số lượng vi khuẩn chết đi nhiều hơn số lượng vi khuẩn được sinh ra, do đĩ mật độ vi khuẩn trong bể giảm nhanh. Giai đoạn này cĩ thể do các lồi cĩ kích thườc khả kiến hoặc là đặc điểm của mơi trường.
Cũng cần nĩ thêm rằng đồ thị trên chỉ mơ tả sự tăng trưởng của một quần thể vi khuẩn đơn độc. Thực tế trong bể xử lý cĩ nhiều quần thể khác nhau và cĩ đồ thị tăng trưởng giống nhau về dạng nhưng khác nhau về thời gian tăng trưởng cũng như đỉnh của đồ thị. Trong một giai đoạn bất kỳ nào đĩ sẽ cĩ một lồi cĩ số lượng chủ đạo do ở thời điểm đĩ các điều kiện như pH, oxy, dinh dưỡng, nhiệt độ... phù hợp cho lồi đĩ. Sự biến động về các vi sinh vật chủ đạo trong bể xử lý được biểu diễn trong hình bên dưới. Khi thiết kế và vận hành hệ thống xử lý chúng ta phải để ý tới cả hệ vi sinh vật này, khơng nên nghĩ rằng đây là một "hộp đen" với những vi sinh vật bí mật.
Hình 2.34: Đồ thị về sự tăng trưởng của các vi sinh vật trong xử lý nước thải
Như đã nĩi ở trên vi khuẩn đĩng vai trị quan trọng hàng đầu trong các bể xử lý nước thải. Do đĩ trong các bể này chúng ta phải duy trì một mật độ vi khuẩn cao tương thích với lưu lượng các chất ơ nhiễm đưa vào bể. Điều này cĩ thể thực hiện thơng qua quá trình thiết kế và vận hành. Trong q trình thiết kế chúng ta phải tính tốn chính xác thời gian tồn lưu của vi khuẩn trong bể xử lý và thời gian này phải đủ lớn để các vi khuẩn cĩ thể sinh sản được. Trong quá trình vận hành, các điều kiện cần thiết cho quá trình tăng trưởng của vi khuẩn (pH, chất dinh dưỡng, nhiệt độ, khuấy trộn...) phải được điều chỉnh ở mức thuận lợi nhất cho vi khuẩn.
Bảng 2.1.Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của các cơng trình xử lý nước thải hiếu khí
Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991