Ao hồ hiếu khí - kỵ khí.
Việc xử lý nước thải tốt là do hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí và tùy nghi. Chiều sâu của hồ từ 0,9 - 1,5 m. Từ trên xuống đáy hồ có 3 khu vực chính:
+ Khu vực thứ nhất (hay là khu vực hiếu khí) được đặc trưng bởi hệ cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn. Nguồn oxy được cung cấp bởi oxy khí trời thơng q q trình trao đổi tự nhiên qua bề mặt hồ và oxy được tạo ra qua quá trình quang hợp của tảo. Oxy được vi khuẩn sử dụng để phân hủy các chất hữu cơ tạo nên các dưỡng chất và CO2, tảo sử dụng các sản phẩm này để quang hợp.
+ Khu vực thứ hai (hay khu vực kỵ khí khơng bắt buộc) đặc trưng bởi các hoạt động của các vi khuẩn kỵ khí khơng bắt buộc.
+ Khu vực thứ ba (hay là khu vực kỵ khí) đặc trưng bởi các hoạt động của các vi khuẩn kỵ khí phân hủy các chất hữu cơ lắng đọng dưới đáy bể.
Hình 2.23 Ao hồ hiếu khí - kỵ khí. 2.3.4. Xử lý nước thải bằng giá thể.
a. Bể MBBR.
- MBBR là quá trình xử lý nhân tạo trong đó sử dụng các vật liệu làm giá thể cho vi sinh dính bám vào để sinh trưởng và phát triển là sự kết hợp giữa Aerotank truyền thống và lọc sinh học hiếu khí.
- Cơng nghệ MBBR là cơng nghệ mới nhất hiện nay trong lĩnh vực xử lý nước thải vì tiết kiệm được diện tích và hiệu quả xử lý cao. Vật liệu làm giá thể phải có tỷ trọng nhẹ hơn nước đảm bảo điều kiện lơ lửng được. Các giá thể này luôn chuyển động khơng ngừng trong tồn bộ thể tích bể nhờ các thiết bị thổi khí và cánh khuấy. Mật độ vi sinh ngày càng gia tăng, hiệu quả xử lý ngày càng cao.
- Phạm vi áp dụng: Ứng dụng cho hầu hết các loại nước thải có ơ nhiễm hữu cơ như nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải chăn nuôi,…
- Bể MBBR có 2 loại: MBBR hiếu khí và MBBR thiếu khí, đảm bảo cho q trình xử lý nitơ trong nước thải.
Hình 2.24 MBBR hiếu khí và MBBR thiếu khí.
- Giá thể: Đóng vai trị khơng thể thiếu trong q trình xử lý, là các giá thể động có lớp màng biofilm dính bám trên bề mặt. Những giá thể này được thiết kế sao cho diện tích bề mặt hiệu dụng lớn để lớp màng biofilm dính bám trên bề mặt của giá thể và tạo điều kiện tối ưu cho hoạt động của vi sinh vật khi những giá thể này lơ lửng trong nước. Điều kiện quan trọng nhất của quá trình xử lý này là mật độ giá thể trong bể, để giá thể có thể chuyển động lơ lửng ở trong bể thì mật độ giá thể chiếm từ 25 - 50% thể tích bể và tối đa phải nhỏ hơn 67%. Trong quá trình xử lý bằng màng sinh học thì sự khuyếch tán chất dinh dưỡng (chất ơ nhiễm) ở trong và ngồi lớp màng là yếu tố đóng vai trị quan trọng trong quá trình xử lý, vì vậy chiều dày hiệu quả của lớp màng cũng là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý.
Hình 2.25 Bể MBBR. b. Bể MBR.
- MBR là công nghệ xử lý mới với sự kết hợp giữa công nghệ màng lọc và công nghệ xử lý nước thải theo phương pháp sinh học hiếu khí.
- Cơng nghệ MBR sử dụng các màng lọc đặt ngập trong bể xử lý sinh học hiếu khí. Nước thải được xử lý bởi các bùn sinh học và bùn này sẽ được giữu lại bởi quá trình lọc màng. Vì thế nâng cao hiệu quả khử cặn lơ lửng trong nước sau xử lý. Hàm lượng cặn lơ lửng bên trong bể sinh học sẽ gia tăng nhanh chóng làm cho khả năng phân hủy sinh học các chất ô nhiễm trong nước thải đầu vào cũng tăng theo. Ngoài ra nước thải sau xử lý cịn loại bỏ cặn lơ lửng và có độ trong suốt cao.
- Cấu tạo màng MBR là các sợi rỗng hoặc dạng tấm phẳng với kích thước lỗ màng là 0,1 - 0,4 μm, màng chỉ cho nước sạch đi qua, còn các chất rắn lơ lửng, hạt keo, vi khuẩn, một số virus và các phân tử hữu cơ kích thước lớn,… sẽ được giữ lại trên bề mặt màng. Nước sạch sẽ theo đường ống thốt ra ngồi nhờ hệ thống bơm hút. Bên cạnh đó, máy thổi khí sẽ cấp khí liên tục, nhằm cung cấp khí cho hệ
vi sinh hoạt động và tạo áp lực lên thành sợi màng thổi bung các cặn bùn bám trên thân màng, đảm bảo màng sẽ khơng bị nghẹt trong q trình hoạt động.
Hình 2.26 Bể MBR.
Bài báo tiếng anh về Bể MBR. [11]
In this study, the influence of organic loading rate (OLR) on the performance of a membrane bio-reactor (MBR) was investigated. The MBR was operated with 6 different OLRs between 0.5 and 3.0 kg COD/m(3)d. The hydrodynamic parameters of the MBR were kept constant. The hydraulic retention time and sludge retention time were kept at 8h and 40 d respectively. From the experimental investigation, it was found that the removal efficiency of DOC, COD and NH(4)-N decreased when OLRs were increased from 0.5 to 3.0 kg COD/m(3)d. Higher OLRs of 2.75-3.0 kg COD/m(3)d resulted in a higher transmembrane pressure development. The fractionation of organic matters showed more hydrophilic substances with higher OLRs. A detailed organic matter characterization of membrane foulant, soluble microbial product and extracellular polymeric substances showed that bio-polymers type substances together with humic acid and lower molecular neutral and acids were responsible for membrane fouling.
Bài báo ứng dụng Bể MBR vào xử lý nước thải chăn nuôi heo.[12]
This study was conducted to identify the factors affecting the performance of membrane bioreactor (MBR) for piggery wastewater treatment. The change of organic and nitrogen concentrations in piggery wastewater was studied to investigate the treatment efficiency. The increase of COD, BOD and NH(3)-N from 1150 to 2050 mg/L, 683 to 1198 mg/L and 154 to 248 mg/L has led to the decrease of treatment
efficiency. Removal efficiencies of COD, BOD and NH(3)-N have decreased from 96.0% to 92.0%, 97.0% to 92.7% and 93.2% to 69.5%, respectively. The effects of biomass characteristics on membrane fouling were determined based on Pearson's correlation coefficient (r(p)). It was found that MLSS had a negative correlation with permeate flux (r(p)=-0.745, at significant level of 0.05) while sludge floc size a positive correlation (r(p)=0.731, at significant level of 0.05). MLSS and sludge floc size were found to be the dominant factors that controlled the membrane filterability while sludge viscosity, EPS, SMP and SV(30) have taken as the sub-factors affecting membrane fouling.
2.3.5. Ứng dụng thực vật nước để xử lý nước thải.
Thực vật nước thuộc lồi thảo mộc, thân mềm. Q trình quang hợp của các lồi thủy sinh hồn tồn giống các thực vật trên cạn. Vật chất có trong nước sẽ được chuyển qua hệ rễ của thực vật nước và đi lên lá. Lá nhận ánh sáng mặt trời để tổng thành vật chất hữu cơ. Các chất hữu cơ này cùng với chất khác xây dựng nên tế bào và tạo ra sinh khối. Thực vật chỉ tiêu thụ các chất vơ cơ hịa tan. Vi sinh vật sẽ phân hủy các chất hữu cơ và chuyển chúng thành các chất và hợp chất vơ cơ hịa tan để thực vật có thể sử dụng chúng để tiến hành trao đổi chất. Q trình vơ cơ hóa bởi VSV và q trình hấp thụ các chất vơ cơ hịa tan bởi thực vật nước tạo ra hiện tượng giảm vật chất có trong nước. Vì vậy người ta ứng dụng thực vật nước để xử lý nước thải.
Có 3 loại thực vật nước chính:
- Thực vật nước sống chìm:
Loại thực vật nước này phát triển dưới mặt nước và chỉ phát triển được ở nguồn nước có đủ ánh sáng. Chúng gây nên các tác hại như làm tăng độ đục của nguồn nước, ngăn cản sự khuếch tán của ánh sáng vào nước. Do đó các lồi thực vật nước này khơng hiệu quả trong việc làm sạch nước thải.
- Thực vật nước sống trôi nổi:
Rễ của thực vật này không bám vào đất mà lơ lửng trên mặt nước, thân và lá phát triển trên mặt nước. Nó trơi nổi trên mặt nước theo gió và dịng nước. Rễ của chúng tạo điều kiện cho vi khuẩn bám vào để phân hủy nước thải.
- Thực vật sống nửa chìm nửa nổi:
Lồi thực vật này có rễ bám vào đất nhưng thân và lá phát triển trên mặt nước. Lồi này thường sống ở những nơi có thủy triều ổn định.
Bảng 2.3 Một số thực vật nước phổ biến (Chongrak Polprasert, 1997).
Loại Tên thông thường Tên khoa học
Thực vật nước sống chìm Hydrilla Hydrilla verticillata
Water milfoil Myriophyllum spicatum
Thực vật nước sống nổi
Lục bình Eichhornia crassipes
Bèo tấm Wolfia arrhiga
Bèo tai tượng Pistia stratiotes
Thực vật nước sống nửa chìm nửa nổi
Cattails (cỏ đuôi mèo) Typha spp Bulrush (cỏ lõi bấc) Scirpus spp
Reed (lau sậy) Phragmites communis
Thự vật nước sống chìm:
Hình 2.28 Water milfoil.
Thực vật nước sống nổi.
Hình 2.30 Bèo tấm.