a. Bể lọc sinh học
Bể lọc sinh học là cơng trình xử lý nước thải sinh học trong điều kiện nhân tạo nhờ các vi sinh hiếu khí.
Quá trình xử lý diễn ra khi cho nước thải tưới lên bề mặt bể và thấm qua lớp vật liệu. Ở bề mặt của lớp vật liệu lọc và ở các khe hở giữa chúng, các cặn bẩn được giữ lại và tạo thành màng – gọi là màng vi sinh. Lượng oxy cần thiết để oxy hĩa các chất bẩn hữu cơ thâm nhập vào bể cùng nước thải khi ta tưới, hoặc qua khe hở thành bể, hoặc qua hệ thống tiêu nước từ dưới đi lên. Vi sinh hấp thu chất hữu cơ và nhờ cĩ oxy mà quá trình oxy hĩa được thực hiện.
Những màng vi sinh chết sẽ cùng với nước thải ra khỏi bể và được giữ lại ở bể lắng đợt II.
Một số bể lọc sinh học thường được sử dụng trong thực tế như sau:
Dùng để xử lý sinh hĩa nước thải với hàm lượng BOD sau xử lý đạt 15 mg/l, thường được sử dụng trong trường hợp lưu lượng nhỏ từ 20 – 1000 m3/ngày đêm với hiệu xuất xử lý cĩ thể đạt đến 90% theo BOD hay cao hơn nữa.
Quy cách xây dựng: Bể lọc sinh học cĩ dạng hình trịn hay hình chữ nhật cĩ tường đặc và đáy kép. Đáy trên là tấm đan đỡ lớp vật liệu lọc, đáy dưới liền khối khơng thâm nước. Chiều cao giữa hai lớp đáy 0,4 – 0,6 m, độ dốc hướng về máng thu i > 0,001. Tường bể cao hơn lớp vật liệu lọc 0,5 m.
Hình 2.6 Bể lọc sinh học nhỏ giọt.
Bể lọc sinh học cao tải
Bể lọc sinh học cao tải cĩ chiều cao cơng tác và tải trọng tưới nước cao hơn bể lọc nhỏ giọt, thêm vào đĩ bể lọc sinh học cao tải làm thống giĩ nhân tạo nên việc thống giĩ trong thân bể cũng với cường độ cao hơn. Do đĩ, quá trình oxy hĩa các chất hữu cơ xảy ra với tốc độ cao.
Vật liệu lọc cĩ kích thước 40 – 60 mm, vì vậy giữa các hạt cĩ khe hở lớn để các màng vi sinh tích đọng lại khơng làm tắc kín các khe hở giữa các hạt vật liệu lọc thì phải thường xuyên rửa bể.
Điều kiện làm việc của bể lọc sinh học cao tải:
Nước phải được xử lý sơ bộ trước khi đưa lên bể lọc sinh học:
Nồng độ nhiễm bẩn của nước khơng vượt quá 150 – 200 mg/l BOD.
Lưu lượng ≤ 50.000 m3/ng.đ.
Chiều cao cấp phối vật liệu ở trong bể lọc sinh học cao tải lấy bằng 2 – 4 m.
Bể Aeroten là cơng trình làm bằng bê tơng cốt thép với mặt bằng thơng dụng là hình chữ nhật. Hỗn hợp bùn và nước thải cho chảy qua suốt chiều dài của bể.
Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật cĩ khả năng oxy hĩa và khống hĩa các chất hữu cơ cĩ trong nước thải.
Để đảm bảo bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và đảm bảo lượng oxy dùng cho quá trình sinh hĩa các chất hữu cơ thì phải luơn đảm bảo việc cung cấp oxy. Lượng bùn tuần hồn và lượng khơng khí cần cung cấp phụ thuộc vào độ ẩm và mức độ yêu cầu của xử lý nước thải.
Thời gian lưu nước khơng quá 12 h (thường là 4 – 8 h).
Nước thải với bùn hoạt tính sau khi qua bể Aeroten cho qua bể lắng II. Ở đây, bùn lắng một phần dược đưa trở lại bể Aeroten, phần bùn dư đưa về bể nén bùn.
Hình 2.7 Mơ hình bể aerotank ngồi thực tế. c. Mương oxy hĩa
Mương oxy hĩa là dạng cải tiến của bể Aeroten khuấy trộn hồn chỉnh, làm thống kéo dài với bùn hoạt tính lơ lửng chuyển động tuần hồn trong mương.
Bể cĩ dạng hình chữ nhật hoặc hình chữ nhật kết hợp với hình trịn. Mặt cắt ngang cĩ thể là hình chữ nhật, hình thang, độ dốc mái taluy tùy thuộc vào loại đất.
Chiều sâu mương tùy thuộc vào cơng suất bơm của thiết bị làm thống để đảm bảo trộn đều bọt khí và tạo vận tốc tuần hồn chảy trong mương v ≥ 0,25 – 0,3 m/s, H = 1 – 4m. Chiều rộng trung bình của mương 2 – 6 m.
d. Bể oxyten
Oxyten là cơng trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học tăng cường với việc sử dụng oxy kỹ thuật và bùn hoạt tính đậm đặc.
Bể oxyten cĩ mặt bằng hình trịn, bên trong cĩ tường hình trụ, phân chia bể thành vùng lắng và vùng làm thống. Vùng làm thống cĩ nắp đậy kín, ở phía trên đặt động cơ điện của thiết bị làm thống kiểu tuốc bin và ở ống dẫn cấp oxy kỹ thuật. Ở khoảng giữa tường hình trụ làm cửa sổ để tạo sự tuần hồn của bùn từ vùng lắng sang vùng làm thống.
e. Bể MBBR
MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) trong đĩ sử dụng các giá thể cho vi sinh dính bám để sinh trưởng và phát triển.
Hình 2.8 Mơ hình bể xử lý sinh học giá thể động (MBBR)
Nguyên tắc hoạt động
Trong bể MBBR, hệ thống cấp khí được cung cấp để tạo điều kiện cho vi sinh vật hiếu khí sinh trưởng và phát triển. Đồng thời quá trình cấp khí phải đảm bảo được các vật liệu luơn ở trạng thái lơ lửng và chuyển động xáo trộn liên tục trong suốt quá trình phản ứng. Vi sinh vật cĩ khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ sẽ dính bám và phát triển trên bề mặt các vật liệu. Các vi sinh vật hiếu khí sẽ chuyển hĩa các chất hữu cơ trong nước thải để phát triển thành sinh khối. Quần xả vi sinh sẽ phát triển và dày lên rất nhanh chĩng cùng với sự suy giảm các chất hữu cơ trong nước thải. Khi đạt đến một độ dày nhất định, khối lượng vi sinh vật sẽ tăng lên, lớp vi sinh vật phía trong do khơng tiếp xúc được nguồn thức ăn nên chúng sẽ bị chết, khả năng bám vào vật liệu khơng cịn. Khi chúng khơng bám được lên bề mặt vật liệu sẽ bị bong ra rơi vào trong nước thải. Một lượng nhỏ vi sinh vật cịn bám trên các vật liệu sẽ tiếp tục sử dụng các hợp chất hữu cơ cĩ trong nước thải để hình thành một quần xã sinh vật mới.
Trong bể hiếu khí sự chuyển động của các giá thể được tạo thành do sự khuyếch tán của những bọt khí cĩ kích thước trung bình từ máy thổi khí. Trong khi đĩ ở bể thiếu khí thì quá trình này được tạo ra bởi sự xáo trộn của các giá thể trong bể bằng cánh khuấy.
Ưu điểm nổi bật
Hệ vi sinh bền: Các giá thể vi sinh tạo cho màng sinh học được mơi trường bảo vệ, do đĩ hệ vi sinh dễ phục hồi.
Chịu được tải trọng hữu cơ cao, 2000 – 10000 g BOD/m3 ngày, 2000 – 15000 g COD/m3 ngày.
Hiệu quả xử lý BOD lên đến 90%.
Loại bỏ được Nito trong nước thải.
Tiết kiệm được diện tích.
Dễ vận hành, dễ dàng nâng cấp.
Nhược điểm
Cần cĩ các cơng trình lắng, lọc phía sau MBBR.
Tùy chất lượng giá thể (MBBR) mà khả năng bám dính của các vi sinh vật khác nhau (bám dính hoặc dễ bị trơi).
Thơng thường giá thể rất dễ vỡ sau một thời gian sử dụng.
Phạm vi áp dụng
Ứng dụng hầu hết cho các loại nước thải cĩ ơ nhiễm hữu cơ cao: nước thải y tế, nước thải thủy sản, nước thải cơng nghiệp, nước thải cao su, nước thải dệt nhuộm,…
Bể MBBR cĩ 2 loại: MBBR hiếu khí và MBBR thiếu khí, đảm bảo cho quá trình xử lý Nitơ trong nước thải.