7 Cơng trình xử lý bùn
3.2.2Phƣơng pháp sinh học
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật cĩ tác dụng phân hĩa những chất hữu cơ. Do kết quả của quá trình phân hĩa phức tạp mà những chất bẩn hữu cơ được khống hĩa và trở thành nước, những chất vơ cơ và những chất khí đơn giản.
Nhiệm vụ của cơng trình kỹ thuật xử lý bằng phương pháp sinh học là tạo điều kiện sống và hoạt động của các vi sinh hay nĩi cách khác là đảm bảo điều kiện để các chất hữu cơ phân hĩa được nhanh chĩng.
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. Phương pháp xử lý sinh học trong mơi trường hiếu khí được sử dụng phổ biến trong xử lý nước thải dệt nhuộm.
Quá trình hĩêu khí dựa trên nguyên tắc là vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện cĩ oxy hịa tan theo phương trình sau:
Vi khuẩn
Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + NH3 + C5H7NO2 + …
(tế bào mới)
Ngồi việc phân hủy các chất hữu cơ để tạo ra tế bào mới, vi sinh vật cịn thực hiện quá trình hơ hấp nội sinh để tạo ra năng lượng theo phương trình:
Vi khuẩn
C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3 + năng lượng Các vi sinh vật ở trên được gọi là bùn hoạt tính. Chúng tự sinh ra khi ta thổi khơng khí vào nước thải. Về khối lượng, bùn hoạt tính được tính bằng khối lượng chất bay hơi cĩ trong tổng hàm lượng bùn (cặn khơ) đơi khi cịn gọi là sinh khối.
Ta cĩ thể áp dụng nhiều quá trình khác nhau khi xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong mơi trường hiếu khí.
a) Quá trình tăng trưởng hiếu khí lơ lửng (aerobic suspended-growth process)
Đây là quá trình vi sinh vật phát triển và tăng trưởng trong các bơng cặn bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng trong nước ở các bể xử lý sinh học. bể sinh học này
trình phân hủy chất hữu cơ và phát triển. Ngồi bể sinh học ta cũng cần phải bố trí thên bể lắng để tách các bơng bùn hoạt tính ra khỏi nước, tuần hồn một phần bùn trở lại bể sinh học nhằm duy trì nồng độ bùn cần thiết trong bể sinh học và xả bỏ bớt lượng bùn thừa sinh ra trong quá trình phát triển. Trong một số trường hợp, ta cũng cĩ thể gộp chung hai bể sinh học và lắng thành một cơng trình duy nhất. Khi đĩ, ta khơng cần phải tuần hồn bùn mà chỉ phải xả bùn
Cấp
khí
Nước vào Nước ra
Bùn tuần hồn
Bùn xả
Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải theo quá trình tăng trưởng lơ lửng
Theo hình 3.1, bùn được xả từ trên đường tuần hồn bùn về bể sinh học. tuy nhiên, ta cũng cĩ thể xả bùn trực tiếp từ bể sinh học.
b) Quá trình tăng trưởng hiếu khí dính bám(aerobic attached-growth process) Quá trình tăng trưởng hiếu khí dính bám là quá trình xử lý sinh học trong đĩ quần thể vi sinh vật hoạt động để chuyển hĩa các chất hữu cơ và các thnàh phần khác trong nước thải thành khí và vỏ tế bào được dính bám vào một vài giá thể dạng tấm hoặc hạt cĩ tính trơ như: hạt nhựa, sỏi, sành,… đơi khi cịn gọi là các màng vi sinh vật được bố trí trong bể sinh học.
Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải theo quá trình vi sinh dính bám cũng gần giống như sơ đồ xử lý theo quá trình tăng trưởng lơ lửng, chỉ khác là thay vì tuần hồn bùn như hình 3.1 thì sơ đồ xử lý này sẽ tuần hồn lại một phần nước đã qua xử lý nhằm giảm bớt mức độ ơ nhiễm của nước thải đầu vào, tránh hiện tượng quá tải xảy ra và giúp giữ cho lớp màng vi sinh luơn trong điều kiện ẩm ướt.
khí
Nước vào Nước ra
Nước tuần hồn
Bùn xả
Hình 3.2: Sơ đồ hệ thống xứ lý nước thải theo quá trình vi sinh dính bám
Các dạng bể lọc sinh học thường hay sử dụng như: - Bể lọc sinh học nhỏ giọt (Trickling filter).
- Bể lọc sinh học thơ.
- Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Bể lọc sinh học cĩ vật liệu tiếp xúc (AGWSP).
Khi xử lý sinh học trong mơi trường hiếu khí, ta cần lưu ý đến một số yếu tố nhằm duy trì mơi trường thuận lợi cho các vi khuẩn hiếu khí hoạt động:
- Hàm lượng oxy trong nước thải: đây chính là điều kiện tiên quyết và quan trọng nhất trong quá trình. Ta phải cấp đầy đủ lượng oxy vào trong bể sinh học để vi khuẩn thực hiện quá trình phân hủy chất hữu cơ, đồng thời duy trì một lượng oxy hịa tan trong bể. Trong thực tế, lượng oxy hịa tan nên duy trì trong bể sinh học dao động 1.5 ÷ 4 mg/l tại mọi vị trí của bể, trong đĩ giá trị 2 mg/l là giá trị thường được sử dụng. Khi tăng hàm lượng oxy hịa trong nước thải lớn hơn 4mg/l thì hiệu quả xử lý khơng tăng lên nhiều nhưng ta lại phải tốn chi phí điện năng cho các máy cung cấp khí.
- Nồng độ cho phép của các chất bẩn hữu cơ: vi sinh vật chỉ hoạt động hiệu quả với một tải lượng hữu cơ nhất định nào đĩ. Muốn xác định trị số này, ta phải qua quá trình làm thí nghiệm. Khi tải lượng ơ nhiễm tăng qua 1mức sẽ phá hủy chế độ hoạt động bình thường của vi sinh vật mà cụ thể là chất hữu cơ đĩ sẽ hủy hoại thành phần cấu tạo tế bào.
- Độ pH của nước thải: giá trị pH ảnh hưởng đến đến quá trình tạo men trong tế bào và quá trình hấp thụ các chất dinh dưỡng vào tế bào. Đối với đa số vi sinh vật, khoảng giá trị pH tối ưu là 6.5 ÷ 8.5.
dưỡng quan trọng nhất cho sự phát triển của sinh khối. ta cần phải duy trì hàm lượng nito, photpho trong nước thải ở một giá trị thích hợp nhằm duy trì trạng thái ổn định của hệ vi sinh vật. Thơng thường tỷ lệ BOD : N : P thích hợp cho hệ vi sinh vật là 100 : 5 : 1. Ngồi nito, photpho thì các nguyên tố dinh dưỡng khác cũng nên cĩ trong nước thải như K, Mg, Ca, S, Fe,… Các nguyên tố này cũng gĩp phần hình thành nên cấu trúc của tế bào vi sinh vật nhưng với một nồng độ vừa phải nếu khơng sẽ cĩ tác dụng tiêu cực đối với quá trình phát triển.
- Nhiệt độ nước thải: nhiệt độ nước thải ảnh hưởng rất lớn đến chức năng hoạt động của vi sinh vật. Đối với đa số vi sinh vật, nhiệt độ nước thải thich hợp nằm trong khoảng từ 5 ÷ 30 oC. Khi nhiệt độ tăng cao sẽ gây ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý vì khi đĩ độ hịa tan của oxy trong nước sẽ giảm. Cịn khi nhiệt độ quá thấp sẽ làm mất hoạt tính của các vi sinh vật.
- Nồng độ bùn hoạt tính (vi sinh vật) trong nước thải: nồng độ vi sinh vật trong nước thải (g/l hay mg/l) là lượng chất rắn lơ lửng cĩ trong bể sinh học (Mixed Liquor Suspended Solids - MLSS). Đây cũng là thơng số quan trọng cần phải được kiểm sốt để đảm bảo hiệu suất xử lý như mong muốn. Khi nồng độ bùn trong bể quá cao thì lượng oxy tiêu thụ sẽ nhiều hơn và việc tách bùn ra khỏi nước thải sẽ khĩ hơn. Ngược lại, khi nồng độ bùn quá thấp, hiệu quả xử lý sẽ giảm xuống và một số quá trình diễn ra trong bể như quá trình nitrat hĩa sẽ khơng tồn tại. Nồng độ bùn hoạt tính thích hợp trong bể sinh học nên duy trì trong khoảng từ 2 ÷ 5 g/l.
Ngồi các yếu tố nêu trên, ta cũng cần phải lưu ý đến một số yếu tố khác như việc khống chế nồng độ muối vơ cơ, đặc biệt là các muối kim loại nặng trong nước thải, các chất độc, các chất gây ức chế cho quá trình tăng trưởng của vi sinh vật.