(Attached Growth Processes):
GVHD : KS - Nguyễn Trí Dũng Trang 35
SVTH : Nguyễn Trung Hiếu
Quá trình xử lý sinh học hiếu khí Attached Growth (AG)là ứng dụng quá trình sinh trưởng dính bám trong điều kiện hiếu khí. Quá trình này được sử dụng để làm sạch các chất hữu cơ trong nước thải. Quá trình AG bao gồm: lọc sinh học, lọc thô, RBC (Rotating Biological Contactor), AGWSP (bể xử lý sinh học có vật liệu tiếp xúc – Attached Growth Waste Stabilization Pond), bể phản ứng nitrat hóa fixed – bed,...
4.3.2.1 Bể lọc sinh học (Biogical Filtration):
Đựơc thiết kế đầu tiên tại trạm thực nghiệm Lawrence ở Matssachusetts năm 1891. Bể lọc sinh học hiện đại gồm lớp vật liệu tiếp xúc có khả năng thấm cao cho phép các vi sinh vật dính bám tạo màng vi sinh vật trên lớp vật liệu này. Màng vi sinh vật sẽ oxi hoá hết chất bẩn hữu cơ, vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng. Lớp vật liệu tiếp xúc phải có độ xốp cao, có khối lượng riêng nhỏ và tiết diện bề mặt riêng phần lớn như: đá dăm, đá cuội, xỉ, các vòng sứ, các lưới nhựa hoặc kim loại....
Màng vi sinh vật đóng vai trò như bùn hoạt tính (trong quá sinh trưởng lơ lửng). Ơû phần ngoài lớp nhầy của màng vi sinh vật (0.1 – 0.2 mm) chất hữu cơ sẽ bị phân huỷ bởi vi sinh vật hiếu khí. Khi vi sinh vật tăng trưởng thì chiều dày lớp màng cũng tăng lên và oxy khuếch tán cũng được tiêu thụ trước khi nó có thể thấm sâu vào trong toàn bộ lớp màng nhầy. Do đó môi trường kỵ khí sẽ nằm gần bề mặt của lọc. Khi độ dày của lớp màng nhầy tăng lên thì chất hữu cơ sẽ bị phân huỷ trước khi nó tiếp xúc với vi sinh vật ở bề mặt vật liệu lọc. Kết quả là các vi sinh vật ở gần bề mặt vật liệu lọc phải hô hấp nội bào do không có nguồn cacbon của chất bẩn hữu cơ trong nước thải và do đó mất dần khả năng dính bám, nó sẽ bị bong ra khỏi thiết bị lọc cùng với nước thải. khi đó một màng nhầy vi sinh vật mới sẽ được hình thành. Hiện tượng rửa trôi của màng nhầy vi sinh vật là hoạt động chủ yếu của các tải trọng hữu cơ (tốc độ chuyển hoá màng nhầy) và tải
GVHD : KS - Nguyễn Trí Dũng Trang 36
SVTH : Nguyễn Trung Hiếu
trọng thuỷ lực (tốc độ dịch chuyển của nước thải) của bể lọc. Cường độ oxy hoá trong thiết bị của bể lọc thường nhỏ hơn bể Aerotank.
4.3.2.2 Bể lọc sinh học thô:
Đây là bể lọc được thiết kế đặc biệt để vận hành ở tải trọng thuỷ lực cao. Lọc sinh học thô chủ yếu để loại bỏ chất bẩn hữu cơ trong quá trình xuôi dòng. Các loại bể lọc đầu tiên sử dụng vật liệu lọc là đá nhỏ, nông. Khuynh hướng hiện nay là sử dụng vật liệu tổng hợp hay gỗ đỏ (red wood) với độ sâu trung bình là 3.5 – 12 m. Lọc thô tiêu biểu là vận hành ở tải trọng thuỷ lực cao, thậm chí phải tuần hoàn cao. Tải trọng thuỷ lực cao sẽ làm cho quá trình rửa trôi của màng nhầy gần như liên tục.
Khả năng khử bẩn trong nước thải của bể lọc sinh học phụ thuộc vào việc lựa chọn vật liệu lọc, hệ sinh vật dính bám như sau:
Bảng 4.3: các loại vật liệu lọc trong bể lọc sinh học
Vật liệu Kích thước (mm) Tỷ trọng (kg/m3) Diện tích bề mặt Độ thoáng Đá Granit 25 – 75 1250 – 1750 50 – 70 40 – 50 Đá Granit 100 – 120 800 – 1000 40 – 50 50 – 60 Xỉ 50 – 80 900 – 1200 55 – 70 40 – 50 Vòng gốm 40 x 50 650 115 68 Gỗ đỏ 1200 x 1200 x 50 165 46 75 Nhựa plastic 600 x 600 x1200 30 – 100 80 - 100 94 - 97
4.3.2.3 Đĩa quay sinh học (Rotating Biological Contactor – RBC):
Đĩa quay sinh học gồm một loại đĩa tròn xếp liền nhau bằng Polystyren hay PVC, các đĩa này được nhúng chìm trong nước thải và quay từ từ. Trong khi vận hành thì vi sinh vật sẽ bám lên trên bề mặt đĩa và hình thành một lớp màng nhầy trên bề mặt ướt của đĩa.
GVHD : KS - Nguyễn Trí Dũng Trang 37
SVTH : Nguyễn Trung Hiếu
Đĩa quay sinh học làm cho sinh khối luôn luôn tiếp xúc với chất bẩn hữu cơ trong nước thải và với không khí để hấp thụ oxy đồng thời tạo sự trao đổi oxi và duy trì sinh khối trong điều kiện hiếu khí. Vi sinh vật trong đĩa quay là vi sinh vật yếm khí tuỳ tiện như: Pseudomonas, Flavosbacterium, Micrococus và các vi sinh vật hiếu khí như: Bacillus thì thường có mặt ở lớp trên của màng vi sinh vật mỏng chứa các vi sinh vật yếm khí như: Desulfovibro, vi khuẩn sulfua.
4.3.2.4 AGWSP (bể xử lý sinh học có vật liệu tiếp xúc – Attached
Growth Waste Stabilization Pond) :
Đây là dạng hồ sinh học kết hợp với bể lọc sinh học. Những vật liệu tiếp xúc được bố trí dọc theo chiều dài hồ sinh học tạo điều kiện cho vi sinh vật sinh trưởng trên bề mặt. Ơû tải trọng cao có thể sục khí từng phần hay toàn bộ thể tích bể. Thời gian lưu nước trong bể có thể là từ 4 giờ đến 3 ngày. Giá thể sinh vật bám dính là những sợi nhựa tổng hợp khá cứng được quấn quanh một lõi thép tráng kẽm. Kích thước sợi nhựa tổng hợp tính từ lõi kẽm dài khoảng 50 – 70 mm. Mỗi lõi kẽm được quấn tròn có đường kính khoảng 80 – 100 mm. Hệ thống phân phối khí là các thanh đá bọt (mô hình lab Scale) hoặc các đường ống dẫn khí (trong các công trình lớn).