4. Thuyết minh quy trình công nghệ xử lí nước thải theo công nghệ MBR
4.5 Bể sinh học hiếu khí (Aeration tank)
Bể sinh học hiếu khí
Mục đích:
Phân hủy chất ô nhiễm thành những chất hữu cơ đơn giản như CO2 và nước.
Ổn định chất hữu cơ, loại bỏ màu, diệt mầm bệnh, giảm chất rắn, tăng cường khử nước. Có thể loại bỏ tới 85% BOD.
Loại bỏ vi sinh vật bởi bùn hoạt tính: 80-99% vi khuẩn và 90-99% virus.
Cơ chế hoạt động:
Quá trình xử lý nước thải hữu cơ bằng vi sinh vật hiếu khí gọi là bùn hoạt tính.
Diễn ra quá trình oxy hóa chất hữu cơ trong nước thải với sự tham gia của vi sinh vật hiếu khí mà chủ yếu là vi khuẩn. Kết quả tạo thành các hạt bùn, có thành phần chính là sinh khối của chúng (quần thể vi sinh vật).
Để tăng cường hiệu quả xử lý nước thải cần khuấy trộn (khí nén, thiết bị cơ khí), cung cấp nguồn oxy cho vi sinh vật sử dụng (tạo điều kiện tiếp xúc nước thải với bùn hoạt tính). Vi sinh vật sử dụng và oxy hóa hợp chất hữu cơ theo 3 bước: Hấp phụ chất hữu cơ lên bùn hoạt tính sau 1-20 min tiếp xúc. Chất hữu cơ bị oxy hóa sinh năng lượng tổng hợp tế bào vi khuẩn/vi sinh vật. Oxy hóa nội bào hay còn gọi là hô hấp nội bào (do thiếu nguồn thức ăn/cơ chất cho vi sinh vật)
Các quá trình trong bể Aerotank: 3 giai đoạn + Giai đoạn 1: Oxy hóa
Vi sinh từ từ hấp thụ và oxy hóa chất hữu cơ
CxHyOz + O2 - Enzyme → CO2 + H2O + H
Lượng chất dinh dưỡng trong chất thải cao nên VSV phát triển ồ ạt, đây là giai đoạn tiêu thụ oxy cực đại (thời gian: 0,5- 2h). Ngoài ra, lượng bùn hoạt tính cũng được hình thành với khối lượng lớn. BOD giảm 40-80%. + Giai đoạn 2: Tổng hợp tế bào mới
Giai đoạn này liên quan đến quá trình xử lí các chất oxi hóa chậm như chất rắn hữu cơ, cacbon mạch vòng,..
CxHyOz + NH3 + O2 – Enzyme → CO2 + H2O + C5H7NO2 - H
Các vi sinh vật hiếu khí đã sinh trưởng ổn định nên nhu cầu tiêu thụ oxy không còn lớn như giai đoạn trước. Cũng tại đây, các chất hữu cơ được phân hủy nhiều nhất.
+ Giai đoạn 3: Nitrate hóa các muối ammoni, tiêu thụ oxy tăng trở lại. Còn được biết là quá trình phân hủy nội bào theo phương trình:
C5H7NO2 + 5O2 — Enizyme → 5CO2 + 2H2O + NH3 ± H
Sau giai đoạn tổng hợp tế bào mới, vi sinh vật hiếu khí cần nhiều năng lượng hoạt động hơn nên tỉ lệ hấp thụ oxy lại tăng lên. Đồng thời, tại đây diễn ra quá trình Nitrat hóa muối amoni. Ngay sau đó, nhu cầu về khí oxy lại giảm xuống.
Ở đây cần lưu ý rằng, sau khi oxi hóa được 80-95% BOD trong nước thải, nếu không khuấy đảo hoặc thổi khí, bùn hoạt tính sẽ lắng xuống đáy, cần phải lấy bùn cặn ra khỏi nước. Nếu không kịp thời tách bùn, nước sẽ bị ô nhiễm thứ cấp, nghĩa là sinh khối vi sinh vật trong bùn (chiếm tới 70% khối lượng cặn bùn) sẽ bị tự phân. Tế bào vi khuẩn có hàm lượng protein rất cao (60-80% so với chất khô), ngoài ra còn có các hợp chất chứa chất béo, hidratcacbon, các chất khoáng…khi bị tự phân sẽ làm ô nhiễm nguồn nước.
Tổng thời gian làm thoáng (lưu nước trong bể): 6-8h.
Cụm máy thổi khí cung cấp oxy cho quá trình xử lí hiếu khí và duy trì trạng thái lơ lửng vi sinh vật và được đặt ngoài trời có mái che, được lắp đặt thùng cách âm đảm bảo TCVN về tiếng ồn. Việc cấp khí cho quá trình xử lí sinh học được tự động hóa hoàn toàn. Khi nước thải đầu vào có nồng độ chất ô nhiễm thấp hơn giá trị thiết kế thì thông qua thiết bị DO online biến tần sẽ tự động điều chỉnh hoạt động của máy thổi khí giúp tiết kiệm năng lượng và chi phí vận hành hệ thống.