Bể phản ứng cĩ thể làm bằng bê tong, thép khơng rỉ được cách nhiệt với bên ngồi. Trong bể phản ứng với dịng nước dâng lên qua nền bùn rồi tiếp tục vào bể lắng đặt cùng với bể phản ứng
Khí metan tạo ra ở giữa lớp bùn. Hỗn hợp khí –lỏng và bùn làm cho bùn tạo thành dạng hạt lơ lửng. Với quy trình này, bùn tiếp xúc được nhiều với chất hữu cơ cĩ trong nước thải và quá trình phân hủy xảy ra tích cực. Các loại khí tạo ra trong điều kiện kị khí chủ yếu là CH4 và CO2 sẽ tạo ra dịng tuần hồn cục bộ, giúp cho việc hình thành những hạt bùn hoạt tính và giữ cho chúng ổn định. Một số bọt khí và hạt bùn cĩ bám vào sẽ nổi lên trên mặt hỗn hợp phía trên bể. Khi va phải lớp lưới chắn phía trên các bọt khí bị vỡ và hạt bùn được tách ra lại lắng xuống dưới. Để giữ cho lớp bùn ở trạng thái lơ lửng, vận tốc dịng nước hướng lên phải giữ ở khoảng 0,6 – 0,9 m/h.
Bùn trong bể metan là sinh khối VSV kị khí và tùy nghi đĩng vai trị phân hủy và chuyển hĩa các chất hữu cơ. Bùn hoạt tính này hình thành 2 vùng rõ rệt: khoảng ¼ chiều cao từ lớp đáy bể lên là lớp bùn do các hạt keo tụ, trên lớp này là lớp bùn lơ lửng gồm các bơng cặn chuyển động giữa lớp bùn đáy và bùn tuần hồn từ ngăn lắng rơi xuống
Bùn hoạt tính trong bể phản ứng cĩ nồng độ cao cho phép bể làm việc với tải trọng cao. Để đảm bảo bể làm việc với nồng độ bùn cao, người ta phải cấy giống VSV của pha axit và pha sinh metan. Lấy các giống VSV tự nhiên sống trên phân trâu, bị tươi để cấy với nồng độ thích hợp. Bể phải vận hành với chế độ thủy lực ≤ ½ cơng suất thiết kế, sau 2 – 3 tháng mới đạt được nồng độ bùn cần thiết. Nếu khơng cấy giống tự nhiên sau 3 – 4 tháng mới đạt nồng độ bùn cần thiết
Câu 15: Thế nào là sinh trưởng bám dính và ứng dụng dạng sinh trưởng này trong xử lý nước thải như thế nào?
Trong dịng nước thải cĩ những vật rắn làm giá đỡ (giá nang), các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) sẽ bám dính trên bề mặt. Trong số các vi sinh vật cĩ những lồi sinh ra các polysacarit cĩ tính chất như là các chất dẻo, tạo thành màng (màng sinh học). màng này cứ đầy dần thêm và thực chất đây là sinh khối vi sinh vật dính bám hay cố định trên các chất mang. Màng này cĩ khả năng ơ xi hĩa các chất hữu cơ cĩ trong nước hoặc khi chảy qua hoặc tiếp xúc, ngồi ra màng này cĩ khả năng hấp thụ các chất lơ lửng hoặc trứng giun sán…
Trong quá trình xử lý sinh học, các vi sinh vật chịu trách nhiệm phân hủy các chất hữu cơ phát triển thành màng dính bám hay gắn kết vào các vật liệu trơ như đá, xỉ gỗ, sành sứ, chất dẻo. Quá trình này cịn được gọi là quá trình màng sinh học hay màng cố định, xảy ra ở các cơng trình xử lý nước thải, như lọc sinh học hoặc đĩa quay sinh học.
Màng sinh học là tập hợp các lồi vi sinh vật khác nhau, cĩ hoạt tính oxi hĩa các chất hữu cơ cĩ trong nước khi tiếp xúc với màng. Màng dày tuwd 1-3 mm và hơn nữa. Mầu của màng thay đổi theo thành phần của nước thải từ màu vàng xám đến màu nâu tối. Trong quá trình xử lý nước thải chảy qua phin lọc sinh học cĩ thể cuốn theo các hạt của màng vỡ với kích thước 15- 30 µm cĩ màu sáng hoặc nâu.
• Ứng dụng dạng sinh trưởng này trong sử lý nước thải:
Màng sinh học được tạo thành chủ yếu là các vi khuẩn hiếu khí và các phin lọc sinh học là các cơng trình làm sạch nước hiếu khí, nhưng thực ra đây phải coi là hệ tùy tiện. màng sinh học cĩ thể oxi hĩa được tất cả các chất hữu cơ dễ phân hủy cĩ trong nước thải. màng này dần bịt các khe giữa các hạt cát, phin lọc giữ lại các tập chất, các thành phần sinh học cĩ trong nước làm cho vận tốc nước lọc chậm dần và phin làm việc cĩ hiệu quả hơn. Nĩ hấp phụ giữ lại các vi khuẩn cũng như các tạp chất hĩa học. Nĩ oxi hĩa các chất hữu cơ cĩ trong nước và nước được dần
dần làm sạch. Nếu lớp màng này quá dày ta cĩ thể dùng nước rửa, sục nước để loại bỏ màng và phin sẽ chảy nhanh hơn, hiệu quả lọc cĩ giảm, nhưng dần được hồi phục.
Câu 16: Bùn hoạt tính là gì? Các loại hình cơng nghệ xử lí nước thải bằng bùn hoạt tính
TL
Bùn hoạt tính (màng vi sinh vật): là tập hợp các loại vi sinh vật khác nhau, bùn hoạt tính là bơng màu vàng nâu dễ lắng, cĩ kích thước từ 3-150um . Những bơng này bao gồm các vi sinh vật sống và cơ chất rắn (40%), vi sinh vật sống bao gồm: vi khuẩn ,nấm men, nấm mốc, một số nguyên sinh động vật, giun,..
Các loại hình cơng nghệ xử lí nước thải bằng bùn hoạt tính
- bể sinh học : nước thải cĩ chứa vi sinh vật tham gia xử lí được tưới từ trên xuống lớp vật liệu lọc hay tấm mang theo nguyên tắc chênh lệch thế năng, khi dịng nước thải chảy qua vật liệu lọc hay tấm mang, vi sinh vật sẽ phát triển tạo thành màng vi sinh vật, khi đĩ sẽ xảy ra quá trình oxi hĩa các chất bẩn cĩ trong nước thải
- bể sục khí (Aeroten): ở bể oxi hĩa, bùn hoạt tính lấy từ bùn gốc sau khi qua giai đoạn khởi động, ở đây bùn hoạt tính gặp oxi khơng khí được bơm vào bể sẽ tiến hành oxi hĩa và khống hĩa các chất bẩn trong nước thải một cách khá triệt để. Đảm bảo bùn hoạt tính trong bể lắng là 2-4g/lit - bể methane cổ điển: bể này được xử dụng xử lí cặn lắng và bùn hoạt tính dư trong trạm xử lí nước thải. Hầu hết các trạm xử lí nước thải thành phố đều xử dụng kiểu bể này
- bể lọc khí AF: bể lọc khí sinh học với dịng chảy ngược qua bơng bùn hoạt tính UASB
Câu 17: phân tích quá trình sinh học diễn ra trong bể xử lý nước thải hiếu khí Các quá trình sinh học xảy ra trong bể Aerotank
Quá trình sinh học xảy ra qua 3 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: Bùn hoạt tính hình thành và phát triển. Lúc này, cơ chất và
chất dinh dưỡng đang rất phong phú, sinh khối bùn cịn ít. Theo thời gian, quá trình thích nghi của vi sinh vật tăng, chúng sinh trưởng rất mạnh theo cấp số nhân, sinh khối bùn tăng mạnh. Vì vậy, lượng oxy tiêu thụ tăng dần vào cuối giai đoạn này rất cao. Tốc độ tiêu thụ oxy vào cuối giai đoạn này cĩ khi gấp 3 lần ở giai đoạn 2. Tốc độ phân hủy chất bẩn hữu cơ tăng dần.
+ Giai đoạn 2: Vi sinh vật phát triển ổn định, hoạt lực enzym đạt Max và
kéo dài trong thời gian tiếp theo. Tốc độ phân hủy chất hữu cơ đạt Max, các chất hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất. Tốc độ tiêu thụ oxy gần như khơng thay đổi sau một thời gian khá dài.
+ Giai đoạn 3: Tốc độ tiêu thụ oxy cĩ chiều hướng giảm dần và sau đĩ lại
tăng lên. Tốc độ phân hủy chất bẩn hữu cơ giảm dần và quá trình Nitrat hĩa amoniac xảy ra. Sau cùng, nhu cầu tiêu thụ oxy lại giảm và quá trình làm việc củaa Aerotank kết thúc.
Hình 2: Bể bùn hoạt tính
Câu 18. Màng lọc sinh học là gì? Các loại hình xử lý nước thải bằng màng lọc sinh học?
Màng sinh học là tập hợp các lồi vi sinh vật khác nhau, cĩ hoạt tính oxi hĩa các chất hữu cơ cĩ trong nước khi tiếp xúc với màng. Màng dày từ 1-3 mm và hơn nữa. Mầu của màng thay đổi theo thành phần của nước thải từ màu vàng xám đến màu nâu tối. Trong quá trình xử lý nước thải chảy qua phin lọc sinh học cĩ thể cuốn theo các hạt của màng vỡ với kích thước 15- 30 µm cĩ màu sáng hoặc nâu.
Màng sinh học được đặc trưng bởi cấu trúc khơng đơng nhất, tính đa dạng di truyền, tương tác cộng đồng phức tạp và một lớp màng ngoại bào được tạo nên bởi các hợp chất cao phân tử.
1. Tế bào vi khuẩn bơi tự do, tiếp xúc với các bề mặt và sắp xếp ngẫu nhiên trên bề mặt, tự sắp xếp thành các nhĩm
2. Các tế bào thu thập được bắt đầu sản xuất một lớp chất lỏng
3. Các tế bào báo hiệu cho nhau để nhân lên và tạo thành microcolony
4. Gradient hĩa học phát sinh và thúc đẩy sự cùng tồn tại của các lồi đa dạng và trạng thái trao đổi chất
5. Một số tế bào trở về hình thức sống tự do và tách ra khỏi quần thể, để tạo thành các màng sinh học mới.
Sự bám dính trên bề mặt: các CHC đầu tiên kết hợp với bề mặt với một
lượng nhỏ. Ngay lập tức những chất hữu cơ hình thành một lớp kiểm sốt tích điện âm, điện tích âm hút ion dương và cacbon hữu cơ hịa tan. Giúp tế bào vsv tiếp cận và bắt đầu bám dính. Ngồi ra hấp thụ các phân tử hữu cơ như một nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật.
Sự bám dính trên bề mặt là nhờ lực hút của bề mặt, lực tương tác giữa hệ thống và vật di động, áp suất thẩm thấu, áp suất thủy tĩnh...
Sự tăng trưởng
Màng sinh học bài tiết các chất ngoại bào hay polymer dính, giữ chặt các màng sinh học với nhau và gắn nĩ thành khối thống nhất.
Ngồi ra các sợi polymer giữ chất dinh dưỡng khan hiếm và bảo vệ các vsv khỏi tác động của các loại kháng sinh. Một màng sinh học hồn chỉnh cĩ thể dày từ 600-900µm
Sự giải phĩng các tế bào
Ø Giới hạn độ dày màng sinh học: độ dày tối đa là độ dày của lớp bao ngồi
Ø Trong một hệ thống dịng chảy liên tục, giới hạn độ dày phụ thuộc vào vận tốc nước và chất dinh dưỡng
Ø Sự tăng trưởng của các màng sinh học vượt ra ngồi thành sẽ dẫn đến việc giải phĩng sinh vật tiên phong ra ngồi khối
Ø Việc phát tán giúp vi khuẩn bắt đầu một chu kỳ mới trên màng sinh học tương tự
v Các quá trình xử lý nước thải bằng màng sinh học Xử lí nước thải qua phin lọc sinh học
Nước thường được xử lí cơ học qua các phin lọc nước phỏng theo các mơ hình thấm nước tự nhiên trên bề mặt đất. phin lọc nước cĩ thể là các thùng , bể, thậm chí là ao hồ.
Vật liệu lọc: cát, sỏi. Dưới cùng là lớp sỏi cuội đã được rửa sạch cĩ kích thước nhỏ dần theo chiều cao của lớp lọc, ở lớp trên được trải vào cát vàng hạt to rồi đến nhỏ.
Nước qua lớp cát nhỏ trên cùng rồi thấm dần qua lọc. Bề mặt lớp cát cần rộng vì nước thấm qua lọc tương đối chậm. Chiều dày lớp cát từ 7-10cm.
Trên bề mặt những hạt cát, sỏi, đá và giữa chúng sẽ tạo thành một màng nhày như gelatin và lớn dần lên, đĩ là màng sinh học.
Màng sinh học được tạo thành từ hàng triệu đến hàng tỉ tế bào vi khuẩn, các vi sinh vật khác và cả động vật nguyên sinh.
Khi nước thải chảy qua màng lọc sinh học, do hoạt động sống của quần thể vi sinh vật sẽ thay đổi thành phần nhiễm bẩn của các chất hữu cơ cĩ trong nước. Các chất hữu cơ dễ phân giải được vsv sử dụng trước với tốc độ nhanh, đồng thời số lượng của quần thể tương ứng này phát triển nhanh. Các chất hữu ơ khĩ phân giải sẽ được sử dụng sau với tốc độ cũng chậm hơn, quần thể vsv đồng hĩa chúng phát triển muộn màng hơn.
Hệ vsv trong màng lọc sinh học: ngồi cùng lớp màng là lớp hiếu khi, lớp trung gian là các vi khuẩn tùy tiện. Lớp sâu bên trong màng là lớp kị khí.
Màng sinh học cĩ thể oxi hĩa được tất cả các chất hữu cơ dễ phân hủy trong nước thải. Màng này dần bịt kín các khe giữa các hạt cát, phin lọc giữ lại các tạp chất, các thành phần sinh học cĩ trong nước làm cho vận tốc nước qua lọc chậm dần và phin làm việc cĩ hiệu quả hơn.
Nĩ hấp phụ giữ lại các vi khuẩn cũng như các tạp chất hĩa học. Nĩ oxi hĩa các chất hữu cơ cĩ trong nước. Nếu lớp màng quá dày, ta cĩ thể dùng nước rửa, sục nước để loại bỏ màng và phim sẽ chảy nhanh hơn.
Hiệu quả của phin lọc chậm giữ được tới 99% vi khuẩn cĩ trong nước.
Đĩa quay sinh học RBC
Đĩa quay sinh học gồm hàng loạt đĩa trịn, phẳng được làm bằng PVC hoặc PS, lắp trên một trục. Các đĩa này được đặt ngập vào nước một phần và quay chậm khi làm việc. Đây là cơng trình xử lí nước thải bằng màng sinh học dựa trên sự sinh trưởng gắn kết của vsv trên bề mặt của các vật liệu đĩa.
Khi quay, màng sinh học tiếp xúc với CHC trong nước thải và sau đĩ tiếp xúc với oxi khi ra khỏi nước thải. Đĩa quay được nhờ moto hoặc sức giĩ. Nhờ quay liên tục mà màng sinh học vừa tiếp xúc được với khơng khí vừa tiếp xúc được với CHC trong nước thải.
Yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hoạt động của RBC là lớp màng sinh học. Khi bắt đầu vậ hành các vsv trong nước bám vào vật liệu và phát triển ở đĩ cho đến khi tất cả vật liệu được bao bởi lớp màng nhầy dày chừng 0,16-0,32cm.
Vi sinh vật trong màng bám trên đĩa quay gồm vi khuẩn kị khí tùy tiện như
Pseudomonas, Micrococcus, vsv hiếu khí như Bacillus thường ở lớp trên của màng.
Câu 19: Các vấn đề thường gặp trong bể aerotank, lọc nhỏ giọt và biện pháp khắc phục?
Bể aerotank:
a. Hình thành các hồ
ü Hình thành các ao hoặc vũng nước nhỏ trên bề mặt của lớp đệm ü Giảm khả năng loại bỏ BOD và TSS
ü Xuất hiện mùi khĩ chịu do điều kiện kỵ khí trong lớp đệm ü Lớp đệm cĩ lưu lượng khí nghèo
• Nguyên nhân
ü Tải trọng thủy lực khơng dủ đảm bảo lớp đệm sạch, bằng phẳng. ü Dịng tải tuần hồn khơng ddurt để cung cấp cho sự pha lỗng. ü Lớp đệm khơng đồng đều, hoặc đồng đều nhưng quá nhỏ.
ü Các vật liệu vụn (lá, que,...) hoặc các sinh vật sống cản trở các chỗ trống.
• Khắc phục
ü Loại bỏ tất cả các vật liệu bụi kể trên ra khỏi bề mặt đệm ü Gia tăng dịng tuần hồn để tăng khả năng pha lỗng
ü Sử dụng dịng nước cĩ áp suất cao để thay đổi và lấp đầy diện tích hồ
ü Làm khơ lớp vật liệu đệm
b. Mùi
• Nguyên nhân
ü Thừa lượng chất hữu cơ do chất lượng lọc dịng ra kém hoạt động xử lý sơ cấp kém
ü Khơng khí kém, thiết bị lọc quá tải • Khắc phục
ü Tính tốn hoạt động của quá trình xử lý sơ cấp
ü Kiểm sốt quá trình xử lý bùn hoạt tính để làm giảm lượng BOD ü Tăng tốc độ tuần hồn để tăng OD vào dịng chảy
ü Duy trì điều kiện khơng khí ở dịn vào hệ thống
c. SS và BOD sau bể lắng cao • Nguyên nhân
ü Dịng tuần hồn quá cao, do đĩ tải trọng thủy lực của bể lắng cao ü Màng ngăn của bể lắng bị ăn mịn hoặc bị phá hỏng
ü Tốc độ rút bàn khơng thích hợp ü Tải lương các chất rắn thừa • Khắc phục
ü Kiểm tra tải lượng thủy lực và điều chỉnh lưu lượng tuần hồn nếu tải lượng thủy lực quá cao
ü Điều chỉnh dịng chảy để đảm bảo cân bằng với sự phân bố ü Kiểm tra thiết bị loại bỏ bùn
ü Kiểm tra chiều sâu của lớp bùn và nồng độ các chất trong bùn, điêu chỉnh tốc độ loại bỏ bùn