Bể xử lý ABR (Anaerobic Baffled Reactor):
Mô hình xử lý ABR đạt tại phòng thí nghiệm môi trường (Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật). Bể ABR gồm 3 ngăn, mỗi ngăn chứa 50% giá thể sinh học. Thể tích mỗi ngăn là 11 lít.
Hình 3. 11: Sơ đồ hệ thống ABR Gồm 4 bộ phận chính
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Minh Quyền Giảngviên hướng dẫn:TS. Trần Minh Thảo 27
(2)Bể phán ứng chia thành các ngăn bằng nhau, các ngăn được nối với nhau bởi các khe hở các khe hở ở giữa 2 ngăn liền kề. Các giá thể sinh học được đặt ở mỗi ngăn phản ứng…
(3)Ống thu nước đầu ra (4)Ống thu khí
Nguyên lý hoạt động
Nước thải được bơm định lượng (1) hút từ bể chứa nước thải vào bể phản ứng (2) từ đáy của ngăn 1. Tại đây, bùn và nước thải được tiếp xúc đều. Nước đi qua lớp bùn và lớp giá thể trong ngăn 1 từ dưới lên sau đó theo khe giữa ngăn 1 và ngăn 2 từ đáy của ngăn 2. Trong những ngăn đầu do hàm lượng cơ chất và mật độ vi sinh cao nên các chất hữu cơ sẽ bị phân huỷ nhanh dẫn đến hiệu quả xử lý giảm đáng kể. Quá trình này cứ diễn ra như vậy đến các ngăn tiếp theo. Khi dòng nước thải đi qua các ngăn thì các vi sinh vật kỵ khí trong các ngăn này hoạt động, quá trình xử lý các chất ô nhiễm diễn ra tại các ngăn, và nồng độ các chất ô nhiễm qua các ngăn sẽ được giảm dần. Ở các ngăn cuối, mật độ vi sinh thấp, bùn lắng tốt, hàm lượng cặn sau xử lý thấp, ngăn ngừa hiện tượng trào bùn. Các khí như CH4H2S … cũng được tạo ra trong quá trình và chúng được thoát ra ngoài qua đường ống dẫn khí (4). Cuối cùng nước sau xử lý được đưa ra khỏi bể từ đường ống phía cuối bể (3) qua các bình chứa các chất hấp thụ đã bố trí sẵn.
Bể xử lý AEROTANHK:
Mô hình xử lý AEROTANK đạt tại phòng thí nghiệm môi trường (ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật). Bể AEROTANK có thể tích 25l.
Hình 3. 12: Sơ đồ hệ thống AEROTANK Gồm 4 bộ phận chính:
(2)Đá thổi khí
(3)Đường ống nước ra (4)Đường nước vào
Nguyên lý hoạt động
Nước từ bể ABR chảy qua bể AEROTANK bể này chang bị các đá thổi khí để sục khí làm. Quá trình phân hủy hiếu khí dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật hiếu khí, chúng sẽ sử dụng oxy hòa tan có trong nước để phân giải chất hữu cơ (chất ô nhiễm cần xử lý). Các vi sinh vật Pseudomonas Denitrificans, Baccillus Licheniforms,… sẽ khử nitrat thành𝑁𝑁2 và thải vào không khí. Điều kiện chung cho vi khuẩn nitrat hóa pH = 5,5 – 9 nhưng tốt nhất là 7,5. Khi pH < 7 thì vi khuẩn phát triển chậm, oxy hòa tan cần là 0,5 mg/l, nhiệt độ từ 5 – 40℃.
Quá trình này diễn ra mạnh mẽ nếu dùng biện pháp tác động vào như: sục khí, làm tăng lượng hoạt động của vi sinh vật bằng cách tăng bùn hoạt tính, điều chỉnh hàm lượng chất dinh dưỡng và ức chế các chất độc làm ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của vi sinh vật. Ngoài ra, nhiệt độ thích hợp cho quá trình xử lí là 20 – 40℃, tối ưu là 25 – 30℃
Phân tích màng MF:
Hình 3. 13: Sơ đồ tiến hành chạy màng MF
Màng MF được có chất liệu từ florua polyvinylidene và kích thước lỗ màng 1 micromet
Màng MF có tác dụng rút nước từ bể sinh học phản ứng ra khi hàm lượng TDS tăng lên khoảng 5g/l (màng MF được vận hành gián đoạn). Nước thẩm thấu từ bên ngoài
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Minh Quyền Giảngviên hướng dẫn:TS. Trần Minh Thảo 29
vào bên trong, sau đó được dồn về cổng thoát nước rồi chạy về ống hợp lưu. Thể tích nước rút ra từ bể phản ứng là 600ml. Sau đó bổ sung nước thải và thực hiện chu trình mới, điều sẽ giúp giảm nồng độ muối trong bể phản ứng. Nước được rút ra khỏi màng MF sẽ tiếp tục phục vụ cho mục đính ở giai đoạn sau.
Màng MF có tác dụng rút nướcc từ bể sinh học phản ứng ra khi hàm lượng TDS tăng lên khoảng 5g/l (màng MF được vận hành gián đoạn). Nên có sục khí thì lâu tắc màng (lưu lượng giảm ít khi chạy nhiều ngày), không sục khí thì mau bị tắc màng (lưu lượng giảm nhanh sau vài giờ).Nước thẩm thấu từ bên ngoài vào bên trong, sau đó được dồn về cổng thoát nước rồi chạy về ống hợp lưu. Thể tích nước rút ra từ bể phản ứng là 600ml. Sau đó bổ sung nước thải và thực hiện chu trình mới, điều này sẽ giúp giảm nồng độ muối trong bể phản ứng. Nước được rút ra bởi màng MF sẽ tiếp tục phục vụ cho mục đích ở giai đoạn sau.
Hình 3. 14: Màng MF dạng ống
Sau thời gian rút nước ra từ bể AEROTANK màng sẽ bị bám bẩn do nhiều tác nhân làm giảm khả năng lọc do vậy mà ta tiến hành rửa lọc để làm sạch màng và phục vụ cho quá trình rút nước tiếp theo.
Tốc độ bám cặn trên màng lọc micro được đo thông qua giá trị thông lượng J:
J = 𝑄𝑄𝐴𝐴
Trong đó:
Q: lưu lượng nước đầu ra (L.ℎ−1)
Có 2 cách làm sạch màng:
Làm sạch màng bằng cách thổi khí: Dùng khí thổi từ dưới lên sao cho bọt khí đi vào trong ruột màng chui theo lỗ rỗng ra ngoài, đẩy cặn bám khỏi màng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Làm sạch màng bằng cách ngâm trong dung dịch hóa chất, làm sạch màng bằng cách ngâm vào thùng hóa chlorine với liều lượng 3~5g/l chất riêng khoảng 2~4 giờ.
Tuy nhiên, trong nghiên cứu này khi rửa màng MF sẽ được rửa ngược sau mỗi chảy bằng nước sạch với lý do để phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm, nhằm giảm hiện tượng nghẹt bùn làm giảm lưu lượng nước đầu ra.
3.4.3. Chạy thích nghi với mô hình ABR.
Quá trình chạy thích nghi được thực hiện trước khi hoạt động với mô hình, đề tài thực hiện với nước thải sinh hoạt trong bể có thể tích 33lít là chia đều cho 3 ngăn và nước thải được bơm qua bể ABR thời gian khoảng hai tuần trước khi bắt đầu thực nghiệm mô hình.
Hình 3. 15: Mô hình bể ABR thu nhỏ
- Thiết kế bể ABR có kích thước như sau: dài 0,7m; rộng 0,15m; cao 0,35m
- Thể tích bể V = dài × rông × cao = 0,7 × 0,15 × 0,35 = 0,036m3
- Thể tích hiểu dụng của bể V = dài × rông × cao (mặt nước) = 0,7 × 0,15 × 0,30
= 0,0315m3
Chuẩn bị mầm bùn vi sinh cho vào mô hình. Nước thải nguyên thuỷ được pha loãng đến nồng độ thích hợp, dùng xút nâng pH đến 6,5 – 7,5 và bơm vào mô hình. Nước thải được bơm tuần hoàn trờ lại mô hình trong một tuần đầu để thích nghi. Sau đó chạy tuần hoàn với lưu lượng bơm là 23ml/phút
Bể ABR này có chứa đầy vật liệu rắn trơ làm giá thể cố định cho vi sinh vật kỵ khí sống bám trên bề mặt. Giá thể vòng nhựa tổng hợp dòng nước phân bố đều từ dưới
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Minh Quyền Giảngviên hướng dẫn:TS. Trần Minh Thảo 31
lên, tiếp xúc với màng vi sinh bám dính trên bề mặt giá thể. Do khả năng bám dính tốt của màng vi sinh dẩn đến lượng sinh khối trên bề mặt tăng lên và thời gian lưu bùn kéo dài. Vì vậy thời gian lưu nước thấp, có thể vận hành tải trọng rất cao. Vật liệu giá thể nhựa tổng hợp có cấu trúc thoáng, độ rổng cao (95%) nên vi sinh dễ bám dính. Tỉ lệ riêng diện tích bề mặt/ thể tích của vật liệu thông thường dao động trong khoảng 100 – 200 𝑚𝑚2/𝑚𝑚3 . Nước thải được bơm từ dưới lên qua lớp vật liệu lọc hạt là giá thể cho vi sinh sống bám dính. Vật liệu này có đường kính nhỏ, vì vậy tỉ lệ diên tích bề mặt thể tích rất lớn tạo sinh khối bám dính lớn. Dòng ra được tuần hoàn trờ lại để tạo ra vận tốc nước đi lên đủ cho các vật liệu ở dạng lơ lửng, giản nở 15 – 30% hoặc lớn hơn. Hàm lượng sinh khối trong bể có thể tích tăng lên đến 10000 – 40000 mg/l. Do đó sinh khối lớn và thời gian lưu nước quá nhỏ nên quá trình này có thể ứng dụng xử lý nước thải có nồng độ hữu cơ thấp.