Xử lý sinh học dựa vào sự sống và hoạt động của các vi sinh vật để oxy hóa chất bẩn hữu cơ ở dạng keo và hòa tan có trong nước thải.
Công trình xử lý sinh học được phân thành 2 nhóm:
- Công trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự nhiên: Cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, hồ sinh học, … Quá trình xử lý trong điều kiện tự nhiên thường diễn ra chậm, chủ yếu dựa vào nguồn oxy và vi sinh vật có trong đất và nước.
- Công trình xử lý thực hiện trong điều kiện nhân tạo: Bể lọc sinh học (biophin), bể bùn hoạt tính (Aerotank), bể phân hủy yếm khí (UASB),.… Do các điều kiện được tạo ra như oxy, nhiệt độ, vi sinh vật,.… mà quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, với cường độ mạnh hơn.
Quá trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo có thể đạt mức hoàn toàn với BOD giảm tới 90 - 95% và không hoàn toàn với BOD giảm tới 40 - 80%.
Quá trình xử lý sinh học không loại trừ được các vi trùng, đặc biệt là các vi khuẩn gây bệnh nên thường sau quá trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo cần thực hiện giai đoạn khử trùng trước khi xả vào nguồn nhận.
Phương pháp hiếu khí xử lý nước thải bao gồm xử lý hiếu khí trong điều kiện tự nhiên và xử lý hiếu khí trong điều kiện nhân tạo. Tuy nhiên, trong thực tế người ta thường sử dụng điều kiện nhân tạo để xử lý nước thải.
1.4.2. Tổng quan phương pháp xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo (bằng phương pháp sinh học hiếu khí) (bằng phương pháp sinh học hiếu khí)
Phương pháp xử lý sinh học nước thải là dựa vào khả năng của các vi sinh vật sử dụng những chất khác nhau có chứa ở trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng để sống và biến đổi chất. Nói cách khác, là trong quá trình đó các vi sinh vật giải phóng khỏi nước các chất nhiễm bẩn hữu cơ, còn sự chuyển hóa trong tế bào vi sinh đảm bảo những nhu cầu năng lượng của chúng.
Bản chất của quá trình xử lý hiếu khí
Bản chất của phương pháp xử lý hiếu khí là quá trình oxy hoá. Các vi sinh vật sử dụng oxy để oxy hoá các hợp chất hữu cơ và các hợp chất vô cơ có trong nước thải, đồng thời các vi sinh vật sử dụng một phần hữu cơ và năng lượng khai thác được từ quá trình oxy hoá để tổng hợp sinh khối của chúng.
Tác nhân sinh học 4
Vi sinh vật trong quá trình xử lý hiếu khí bao gồm 2 nhóm chính: Vi khuẩn (gồm các vi khuẩn hô hấp hiếu khí hoặc tuỳ tiện) và nguyên sinh vật.
Các nhóm vi khuẩn hô hấp hiếu khí quan trọng là:
- Nitrosomonas vinogradski (có khả năng nitrit hoá).
- Bacillus subtilis (vai trò quan trọng trong quá trình phân huỷ protein). - Flavobacterium và Alcaligenes (đối với nước thải giàu Fe, S).
Các nhóm vi khuẩn hô hấp tùy tiện gồm:
- Cellulomonas bizotera (có khả năng oxy hoá celluloza). - Nitrobacter (có khả năng nitrat hoá).
- Microthirix, Thiothrix (dạng sợi) làm bùn hoạt tính trắng, xốp.
4
Các nguyên sinh vật:
- Trùng roi (Euglena). - Trùng tơ (Ciliatae).
Các nguyên sinh vật này có kích thước lớn (30 - 50A0), khả năng lắng nhanh, ăn được vi khuẩn, làm cho bông bùn kích thước nhỏ, làm nước trong.
Xử lý hiếu khí trong điều kiện nhân tạo 5
Để quá trình tổng hợp tế bào vi sinh vật được bình thường và tăng cường quá trình hoạt động, sinh trưởng, phát triển của các vi sinh vật có trong nước thải, hay nói cách khác là để quá trình xử lý nước đạt hiệu quả, ngoài những thành phần cơ bản (C, H, O), cần có hàm lượng đầy đủ của các thành phần dinh dưỡng Nitơ, Photpho,.... Tùy theo phương thức tồn tại của các vi sinh vật trong các hệ xử lý, người ta chia thành:
- Các quá trình xử lý thể lơ lửng: Trong đó các vi sinh vật sinh trưởng và phát triển dưới dạng bông bùn lơ lửng và chuyển động theo dòng nước thải, tiêu biểu là quá trình bùn hoạt tính.
- Các quá trình xử lý thể bám: Trong đó các vi sinh vật sinh trưởng và phát triển bám dính trên bề mặt vật liệu mang, tiêu biểu là quá trình lọc nhỏ giọt (hay lọc sinh học).
Nhu cầu oxy cho quá trình oxy hóa chất hữu cơ được cung cấp bằng các thiết bị sục khí hay làm thoáng nhân tạo, hoặc tận dụng sự thông khí tự nhiên.
Trong điều kiện hiếu khí, khi cạn nguồn cacbon hữu cơ, sẽ xảy ra quá trình nitrat hóa, đây cũng là một quá trình tiêu thụ oxy.
Các phương pháp xử lý hiếu khí nước thải trong điều kiện nhân tạo gồm có: Quá trình bùn hoạt tính, lọc nhỏ giọt, mương oxy hóa tuần hoàn, đĩa sinh học, ...
Đồ án sẽ đi sâu vào tìm hiểu quá trình xử lý hiếu khí bằng Aerotank (quá trình bùn hoạt tính) và bể SBR (bể lọc sinh học từng mẻ), vì đây là những biện pháp xử lý có hiệu quả cao, dễ vận hành và được áp dụng rộng rãi trong xử lý nước thải.
5