D. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN
F. Ý NGHĨA ĐỀ TÀI
2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC
Phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật có khả năng phân hóa những hợp chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng được tăng lên. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật được gọi là q trình oxy hóa sinh hóa.
2.3.1 Bể bùn hoạt tính hiếu khí
Bể Aerotank có thể phân thành các nhóm sau:
- Theo nguyên tắc làm việc, bể Aerotank truyền thống, bể Aerotank oxy hóa hồn tồn và bể Aerotank tải trọng cao.
- Theo sơ đồ công nghệ, bể Aerotank một bậc và bể Aerotank nhiều bậc.
- Theo cấu trúc dòng chảy, bể Aerotank đẩy, bể Aerotank trộn và bể Aerotank kết hợp. - Theo phương pháp làm thoáng, bể Aerotank làm thống bằng khí nén, bể Aerotank làm thống bằng máy khuấy cơ học, bể Aerotank kết hợp và bể Aerotank làm thống áp lực thấp (dùng quạt gió).
Ngun lý cấu tạo: bể Aerotank là bể chứa hình chữ nhật, thường được xây dựng bằng
cấp khí (máy thổi khí,..). Chiều cao bể thường ≥2,5m để lượng khí sục vào kịp hịa tan trong nước.
Hình 2.9 Bể Aerotank
Nguyên lý hoạt động: vi sinh vật hiếu khí trong bể phân hủy các chất ơ nhiễm trong nước
thải như chất dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển. Theo thời gian, sinh khối VSV ngày càng gia tăng và nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải giảm xuống. Khi nằm trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trị là hạt nhân để cho VSV cư trú, sinh sản và phát triển dần dần lên thành các bơng cặn gọi là bùn hoạt tính.
Ưu điểm:
- Hiệu suất xử lý BOD lên đến 90%; - Loại bỏ được Nitơ trong nước thải. - Vận hành dơn giản, an tồn.
- Thích hợp với nhiều loại nước thải.
- Thuận lợi khi nâng cấp công suất đến 20% mà khơng phải gia tăng thể tích bể.
Nhược điểm:
- Thể tích cơng trình lớn và chiếm nhiều mặt bằng hơn. - Chi phí xây dựng cơng trình và đầu tư thiết bị lớn hơn.
- Chi phí vận hành đặc biệt, chi phí cho năng lượng sục khí tương đối cao, khơng có khả năng thu hồi năng lượng.
2.3.2 Bể sinh học thiếu khí Anoxic
từ 3 thành phần chính: Máy bơm khuấy trộn nước, hệ thống hồi lưu bùn và hệ thống cung cấp chất dinh dưỡng.
Máy bơm khuấy trộn nước: Cịn được gọi là máy khuấy chìm, được dùng để khuấy trộn nước thải nhằm làm môi trường nước trong bể không bị lắng đọng. Đồng
thời, khiến các chất trong nước thải đồng nhất. Nhờ vậy, vi sinh vật kỵ khí, thiếu khi hay hiếu khi tồn tại ở bể có điều kiện sinh sôi, phát triển tốt hơn.
Với bể anoxic, máy bơm khuất trộn sẽ thúc đẩy tiến trình khử nitrat nhờ việc cho nước thải và bùn thiếu khí tiếp xúc với nhau. Nhờ vậy, cơng đoạn khử nitơ sẽ diễn ra nhanh hơn. - Hệ thống hồi lưu bùn: là hệ thống mang chức năng đẩy và trích trữ lượng bùn vi sinh sau quá trình xử lý chất thải trở lại bể anoxic.
- Hệ thống cung cấp dinh dưỡng: là hệ thống cung cấp các dưỡng chất có lợi cho vi sinh vật thiếu khí có cơ hội phát triển nhanh, mạnh hơn.
Nguyên lý hoạt động: sau khi trải qua quá trình xử lý sinh học, nước thải sẽ được dẫn
vào bể thiếu khí Anoxic. Nhằm tham gia phản ứng Nitrat hóa và Phophorit.
Hình 2.10 Bể Anoxic
Quá trính nitrat diễn ra như sau: hai chủng loại vi khuẩn chính tham gia vào q trình này
nitrat (NO3-) và nitrit (NO2-) theo chuỗi chuyển hóa: NH3 → NO3 → NO2 → NO → N2O → N2 (gas)
Khí nitơ phân tử N2 tạo thành sẽ thốt khỏi nước và ra ngồi. Như vậy là nitơ đã được xử lý
Quá trình Photphorit diễn ra như sau:
Chủng loại vi khuẩn tham gia vào quá trình này là Acinetobacter. Các hợp chất hữu cơ chứa photpho sẽ được hệ vi khuẩn Acinetobacter chuyển hóa thành các hợp chất mới khơng chứa photpho và các hợp chất có chứa photpho những dễ phân hủy đối với chủng loại vi khuẩn hiếu khí.
Ưu điểm:
- Khử được nitơ trong nước thải dòng ra.
- Hiệu suất khử BOD tăng do các chất hữu cơ tiếp xúc bị oxy hóa trong q trình khử. - Giảm được lượng lượng bùn dư tại bể lắng đợt II.
- Làm tăng pH của nước thải sau xử lý.
- Làm tăng khả năng lắng và hạn chế độ trương của bùn hệ thống.
Các vị trí của bể Anoxic trong quy trình cơng nghệ:
Vị trí bể Anoxic đặt trước bể là phổ biến
Ưu điểm:
- Không cần bổ sung nguồn chất hữu cơ. - Dễ kiểm soát DO < 1 mg/l
Nhược điểm:
- Hàm lượng nitơ đầu vào thấp
- Cần phải hồi lưu nước thải từ bể Aerotank về bể Anoxic. Vị trí sau bể Aerotank
Ưu điểm:
- Không cần hồi lưu nước từ bể Aerotank về bể Anoxic, nước tự chảy.
Nhược điểm:
- Phải bổ sung chất hữu cơ vào bể Anoxic.
- Phải có cơng đoạn sục khí sau bể Anoxic để loại bỏ khí nitơ (nếu khơng có cơng đoạn này bùn sẽ nổi ở bể lắng).
2.3.3 Bể sinh học bằng giá thể (MBBR)
Bể MBBR có thể chia làm hai loại:
- Bể MBBR hiếu khí - Bể MBBR thiếu khí
Nguyên lý cấu tạo: bể MBBR tương tự bể Aerotank truyền thống và có thêm các giá thể
sinh học. Mật độ giá thể tối ưu trong khoảng 25÷50% và khơng vượt q 67% thể tích bể. Các giá thể sinh học trong bể MBBR có các đặc điểm sau:
- Tính kị nước và khả năng bám dính cao. - Thời gian sử dụng lâu dài.
- Cấu trúc bề mặt lớn đảm bảo mật độ VSV bám dính cao để giảm ma sát và chạm trong q trình khuấy trộn, giảm bong tróc lớp màng sinh học.
- Vật liệu làm giá thể phải có tỉ trọng nhẹ hơn nước, luôn chuyển động lơ lửng trong bể nhờ hệ thống thổi khí hoặc khuấy.
Hình 2.11 Bể MBBR.
Nguyên lý hoạt động: quần xã các VSV dị dưỡng (với VSV tùy tiện chiếm ưu thế) phát
triển trên các bề mặt các giá thể tạo thành lớp mang sinh học. Các chất ơ nhiễm và oxy hịa tan khuếch tán từ nước thải đến bề mặt màng sinh học và sản phẩm phân hủy sinh học sẽ khuếch tán ngược lại. Khi các chất ơ nhiễm và oxy khuếch tán vào lớp phía trong màng sẽ được các VSV tiêu thụ càng nhiều. Sinh khối càng tăng lên và nồng độ các chất ô nhiễm của nước thải sẽ giảm đi. Lượng oxy hịa tan giảm dần trong q trình tạo màng sinh học phía trong và tạo ra các sản phẩm phân hủy hiếu khí, thiếu khí, kị khí.
Ưu điểm:
- Mật độ VSV trong lớp màng càng cao thì tải trọng trong bể cao. - Khơng cần dịng tuần hồn bùn vì sinh khối trong bể ngày càng tăng.
Nhược điểm:
- Giá thành thiết bị cao.
- Cần cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng tránh hiện tượng màng bị bong tróc.
- Cần duy trì tốc độ xáo trộn hợp lý để đảm bảo giá thể chuyển động hoàn toàn trong bể làm khả năng khuếch tán cơ chất và oxy vào lớp màng trong.