TỔNG QUAN CÂC PHƯƠNG PHÂP XỬ LÝ NƯỚC THẢI HIỆN NAY
3.1.3 Phương phâp xử lý sinh học
Phương phâp sinh học được ứng dụng để xử lý câc chất hữu cơ hịa tan có trong nước thải cũng như một số chất vô cơ như: H2S, sulfide, ammonia…dựa trín cơ sở hoạt động của vi sinh vật. Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ vă một số khoâng chất lăm thức ăn để sinh trưởng vă phât triển.
Câc quâ trình xử lý sinh học bằng phương phâp kỵ khí, hiếu khí, kỵ hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiín hoặc nhđn tạo. Trong câc cơng trình xử lý nhđn tạo, người ta tạo điều kiện tối ưu cho quâ trình oxy sinh hóa nín q trình xử lý có tốc độ vă hiệu suất cao hơn xử lý sinh học tự nhiín.
o Phương phâp sinh học nhđn tạo
Q trình kỵ khí
Q trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng.
Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc
Q trình phđn hủy xảy ra trong bể kín với bùn tuần hoăn. Hỗn hợp bùn vă nước thải trong bể được khuấy trộn hoăn toăn, sau khi phđn hủy hỗn hợp được đưa sang bể lắng hoặc bể tuyển nổi để tâch riíng bùn với nước. Bùn tuần hồn trở lại bể kỵ khí, lượng bùn dư thải bỏ thường rất ít do tốc độ sinh trưởng của sinh vật khâ chậm
Bể xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dịng nước đi từ dưới lín (UASB). Đđy lă một trong những q trình kỵ khí ứng dụng rộng rêi nhất trín thế giới do:
Cả ba quâ trình phđn hủy - lắng bùn – tâch khí được lắp đặc trong cùng một cơng trình.
Tạo thănh câc loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật rất cao vă tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng.
Ít tiíu tốn năng lượng vận hănh.
Nhu cầu dinh dưỡng thấp nín giảm chi phí bổ sung dinh dưỡng.
Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí CH4.
Q trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bâm
Bể lọc kỵ khí
Bể lọc kỵ khí lă một bể chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa carbon trong nước thải. nước thải được dẫn văo bể từ dưới lín hoặc từ trín xuống, tiếp xúc với lớp vật liệu trín đó có vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng vă phât triển. Vi sinh vật được giữ trín bề mặt vật liệu tiếp xúc vă không bị rửa trôi theo nước sau khi xử lý nín thời gian lưu của tế băo sinh vật rất cao (khoảng 100 ngăy).
Bể phản ứng có dịng nước đi qua lớp cặn lơ lửng vă lọc tiếp qua lớp vật liệu lọc cố định
Lă dạng kết hợp giữa quâ trình xử lý kỵ khí lơ lửng vă bâm dính.
Q trình hiếu khí
Q trình hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng.
Trong q trình bùn hoạt tính, câc chất hữu cơ hịa tan vă khơng hịa tan chuyển hóa thănh bơng bùn sinh học - quần thể vi sinh vật hiếu khí – có khả năng lắng dưới tâc động của trọng lực. Nước chảy liín tục văo bể aeroten, trong đó khí được đưa văo cùng xâo trộn với bùn hoạt tính nhằm cung cấp oxy cho vi sinh vật phđn hủy chất hữu cơ. Dưới điều kiện như thế, vi sinh vật sinh trưởng tăng sinh khối vă kết thănh bông bùn. hỗn hợp bùn vă nước thải chảy đến bể lắng đợt 2 vă tại đđy bùn hoạt tính lắng xuống đây. Lượng lớn bùn hoạt tính (25 – 75% lưu lượng) tuần hoăn về bể aeroten để giữ ổn định mật độ vi khuẩn, tạo điều kiện phđn hủy nhanh nhất chất hữu cơ. Lượng sinh khối dư mỗi ngăy cùng với lượng bùn tươi từ bể lắng 1 được dẫn tiếp tục đến cơng trình xử lý bùn.
Để thiết kế vă vận hănh hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí một câch hiệu quả cần phải hiểu rõ vai trò quan trọng của quần thể vi sinh vật. Câc vi sinh vật năy sẽ phđn hủy câc chất hữu cơ có trong nước thải vă thu năng lượng để chuyển hóa thănh tế băo
mới, chỉ một phần chất hữu cơ bị oxy hóa hồn tồn thănh CO2, H2O, NO3-, SO42-,…Một câch tổng quât, vi sinh vật tồn tại trong hệ thống bùn hoạt tính bao gồm: Psuedormonas, Zoogloea, Flacobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium,… vă hai loại vi khuẩn nitrate hóa Nitrosomoas, Nitrobacter.
Một số dạng bể ứng dụng q trình bùn hoạt tính lơ lửng như sau:
Bể aeroten thơng thường
Địi hỏi chế độ dịng chảy nút (plug - flow), khi đó chiều dăi bể rất lớn so với chiều rộng. Trong bể năy nước thải văo có thể phđn bố ở nhiều điểm theo chiều dăi, bùn hoạt tính tuần hồn đưa văo đầu bể. Ơû chế độ dịng chảy nút, bơng bùn có đặc tính tốt hơn, dễ lắng. tốc độ sục khí giảm dần theo chiều dăi bể. Q trình phđn hủy nội băo xảy ra ở cuối bể.
Bể aeroten mở rộng:
Hạn chế lượng bùn dư sinh ra, khi đó tốc độ sinh trưởng thấp vă lượng nước sinh ra cao hơn. Thời gian lưu lượng bùn cao hơn so với câc bể khâc (20 – 30 ngăy). Hăm lượng bùn thích hợp trong khoảng 3.000 – 6.000mg/l.
Bể aeroten xâo trộn hoăn toăn
Bể năy thường có dạng trịn hoặc vng, hăm lượng bùn hoạt tính vă nhu cầu oxy đồng nhất trong tồn bộ thể tích bể. Địi hỏi chọn hình dạng bể, trang thiết bị sục khí thích hợp. thiết bị sục khí cơ khí (motour vă cânh khuấy) hoặc thiết bị khuếch tân khí thường được sử dụng. bể năy có ưu điểm chịu quâ tải rất tốt
Mương oxy hóa
Lă mương dẫn dạng vịng có sục khí để tạo dịng chảy trong mương có vận tốc đủ xâo trộn bùn hoạt tính. Vận tốc trong mương thường được thiết kế lớn hơn 3m/s để trânh cặn lắng. mương oxy hóa có thể kết hợp với q trính xử lý nitơ.
Bể hoạt động giân đoạn lă hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu lăm đầy vă xả cạn. quâ trình xảy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùn hoạt tính hoạt động liín tục, chỉ có điều tất cả câc q trình xảy ra trong cùng một bể vă được thực hiện lần lượt theo câc bước : lăm đầy, phản ứng, lắng, xả cặn, ngưng.
Q trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bâm
Bể lọc sinh học
Bể lọc sinh học chứa đầy câc vật liệu tiếp xúc, lă giâ thể cho vi sinh vật sống bâm. Nước thải được phđn bố đều trín mặt lớp vật liệu bằng hệ thống quay hoặc vòi phun. quần thể vi sinh vật sống bâm trín giâ thể tạo nín măng nhầy sinh học có khả năng hấp phụ vă phđn hủy chất hữu cơ chứa trong nước thải. Quần thể vi sinh vật năy có thể bao gồm vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí vă tùy nghi, nấm tảo vă câc động vật ngun sinh…trong đó vi khuẩn tùy nghi chiếm ưu thế.
Phần bín ngoăi lớp măng nhầy (khoảng 0,1 – 0,2 mm) lă loại vi sinh hiếu khí. Khi vi sinh vật phât triển, chiều dăy lớp măng nhầy căng tăng, vi sinh lớp ngoăi tiíu thụ hết lượng oxy khuếch tân trước khi oxy thấm văo bín trong. Vì vậy gần sât bề mặt giâ thể mơi trường kỵ khí hình thănh. Khi chất hữu cơ bị phđn hủy hoăn toăn ở lớp ngoăi, vi sinh sống gần bề mặt giâ thể thiếu nguồn cơ chất dẫn đến tình trạng phđn hủy nội băo vă mất khả năng bâm dính. Nước thải sau khi xử lý được thu qua hệ thống thu nước đặt bín dưới. Hệ thống thu nước năy có cấu trúc rỗ để tạo điều kiện khơng khí lưu thơng trong bể. Sau khi ra khỏi bể, nước thải văo bể lắng đợt 2 để loại bỏ măng vi sinh tâch khỏi giâ thể. Nước sau khí xử lý có thể tuần hồn để pha loêng nước thải đầu văo bể lọc sinh học, đồng thời duy trì độ ẩm cho măng nhầy.
Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC)
RBC bao gồm câc đĩa tròn polustyren hoặc poly vinyl chloride đặt gần sât nhau. Đĩa nhúng chìm một phần trong nước thải vă quay ở tốc độ chậm. tuơng tự như bể lọc sinh học, măng vi sinh hình thănh vă bâm trín mặt đĩa. Khi đĩa quay, măng sinh khối trín đĩa tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải vă sau đó tiếp xúc với oxy. Đĩa quay
tạo điều kiện chuyển hóa oxy vă ln giữ sinh khối trong điều kiện hiếu khí. Đồng thời khi đĩa quay tạo nín lực cắt loại bỏ câc măng vi sinh khơng cịn khả năng bâm dính vă giữ chúng ở dạng lơ lửng để đưa sang bể lắng đợt 2. Trục RBC phải tính tốn đủ đỡ vật liệu nhựa vă lực quay.
o Phương phâp sinh học tự nhiín
Cơ sở của phương phâp lă dựa văo khả năng tự lăm sạch của đất vă nguồn nước.
Cânh đồng tưới
Dẫn nước thải theo hệ thống mương đất trín cânh đồng tưới, dùng bơm vă ống phđn phối phun nước thải lín mặt đất. Một phần nước bốc hơi, phần còn lại thấm văo đất để tạo độ ẩm vă cung cấp một phần chất dinh dưỡng cho cđy cỏ sinh trưởng. Phương phâp năy chỉ được dùng hạn chế ở những nơi có khối lượng nước thải nhỏ, vùng đất khô cằn, xa khu dđn cư, độ bốc hơi cao vă đất luôn thiếu độ ẩm.
Ở cânh đồng tưới không được trồng rau xanh vă cđy thực phẩm vì vi khuẩn, vi rút gđy bệnh cùng kim loại nặng trong nước thải chưa được loại bỏ sẽ gđy tâc hại cho sức khỏe của người sử dụng câc loại rau, cđy thực phẩm năy.
Hồ sinh học
Hồ hiếu khí:
Có diện tích rộng, chiều sđu cạn. chất hữu cơ trong nước thải được xử lý chủ yếu nhờ sự cộng sinh giữa tảo vă vi khuẩn sống ở dạng lơ lửng. Oxy cung cấp cho vi khuẩn nhờ sự khuyết tân qua bề mặt vă quang hợp của tảo. Chất dinh dưỡng vă CO2 sinh ra trong quâ trình phđn hủy chất hữu cơ được tảo sử dụng. Để đạt hiệu quả cao có thể cung cấp oxy bằng câch thổi khí nhđn tạo. Hồ hiếu khí có 2 dạng : (1) có mục đích lă tối ưu sản lượng tảo, hồ năy có chiều sđu cạn 0,15 – 0,45m; (2) tối ưu lượng oxy cung cấp cho vi khuẩn, chiều sđu hồ năy khoảng 1,5m.
Hồ tùy tiện:
Trong hồ tồn tại 3 khu vực: (1) khu vực bề mặt, nơi có chủ yếu vi khuẩn vă tảo sống cộng sinh; (2) khu vực đây, tích lũy cặn lắng vă cặn năy được phđn hủy nhờ vi
khuẩn kỵ khí; (3) khu vực trung gian, chất hữu cơ trong nước thải chịu sự phđn hủy của vi khuẩn tùy nghi. Có thể sử dụng mây khuấy để tạo điều kiện hiếu khí trín bề mặt khi tải trọng cao. tải trọng thích hợp dao động khoảng 70 -140 kg BOD5/ha ngăy.
Hồ kỵ khí:
Thường được âp dụng cho nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao vă cặn lơ lửng lớn, đồng thời có thể kết hợp phđn hủy bùn lắng. hồ năy có chiều sđu lớn, có thể sđu đến 9m. tải trọng thiết kế khoảng 220 – 560 kg BOD5/ha ngăy.
Hồ xử lý bổ sung:
Có thể âp dụng sau q trình xử lý sinh học (aeroten, bể lọc sinh học hoặc sau hồ sinh học hiếu khí, tùy nghi…) để đạt được chất lượng nước ra cao hơn, đồng thời thực hiện q trình nitrat hóa. Do thiếu chất dinh dưỡng, vi sinh còn lại trong hồ năy sống ở giai đoạn hô hấp nội băo vă ammonia chuyển hóa sinh học thănh nitrate. Thời gian lưu nước trong hồ năy khoảng 18 – 20 ngăy. Tải trọng thích hợp 67 – 200 kg BOD5/ha ngăy.
