Phương pháp xử lí sinh hĩc là sử dúng khạ naíng sông, hốt đoơng cụa vi sinh vaơt đeơ phađn huỷ các chât baơn hữu cơ có trong nước thại. Các vi sinh vaơt sử dúng các hợp chât hữu cơ và moơt sô khoáng chât làm nguoăn dinh dưỡng và táo naíng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhaơn các chât dinh dưỡng đeơ xađy dựng tê bào, sinh trưởng và sinh sạn vì thê sinh khôi cụa chúng được taíng leđn . Quá trình phađn hũy các chât hữu cơ nhờ vi sinh vaơt gĩi là quá trình oxy hóa sinh hóa. Phương pháp xử lý sinh hĩc có theơ thực hieơn trong đieău kieơn hiêu khí( với sự có maịt cụa oxy) hoaịc trong đieău kieơn kỵ khí( khođng có oxy).
Phương pháp xử lý sinh hĩc có theơ ứng dúng đeơ làm sách hoàn toàn các lối nước thại chứa chât hữu cơ hoà tan hoaịc phađn tán nhỏ. Do vaơy phương pháp này thường được áp dúng sau khi lối bỏ các lối táp chât thođ ra khỏi nước thại có hàm lượng chât hữu cơ cao.
Quá trình xử lý sinh hĩc goăm các bước
Chuyeơn hoá các hợp chât có nguoăn gôc cacbon ở dáng keo và dáng hoà tan thành theơ khí và thành các vỏ tê bào vi sinh
Táo ra các bođng caịn sinh hĩc goăm các tê bào vi sinh vaơt và các chât keo vođ cơ trong nước thại
Lối các bođng caịn ra khỏi nước thại baỉng quá trình laĩng .
• Xử Lí Nước Thại Baỉng Phương Pháp Sinh Hĩc Trong Đieău Kieơn Tự Nhieđn
Đeơ tách các chât baơn hữu cơ dáng keo và hoà tan trong đieău kieơn tự nhieđn người ta xử lí nước thại trong ao, hoă ( hoă sinh vaơt) hay tređn đât ( cánh đoăng tưới, cánh đoăng lĩc…).
Hoă Sinh Vaơt
Hoă sinh vaơt là các ao hoă có nguoăn gôc tự nhieđn hoaịc nhađn táo, còn gĩi là hoă oxy hoá, hoă oơn định nước thại, … xử lí nước thại baỉng phương pháp sinh hĩc. Trong hoă sinh vaơt dieên ra quá trình oxy hoá sinh hoá các chât hữu cơ nhờ các loài vi khuaơn, tạo và các lối thụy sinh vaơt khác, tương tự như quá trình làm sách nguoăn nước maịt. Vi sinh vaơt sử dúng oxy sinh ra từ ređu tạo trong quá trình quang hợp cũng như oxy từ khođng khí đeơ oxy hoá các chât hữu cơ, rong tạo lái tieđu thú CO2, photphat và nitrat amon sinh ra từ sự phađn huỷ, oxy hoá các chât hữu cơ bởi vi sinh vaơt. Đeơ hoă hốt đoơng bình thường caăn phại giữ giá trị pH và nhieơt đoơ tôi ưu. Nhieơt đoơ khođng được thâp hơn 60C.
Theo bạn chât quá trình sinh hoá, người ta chia hoă sinh vaơt ra các lối hoă hiêu khí, hoă sinh vaơt tuỳ tieơn (Faculative) và hoă sinh vaơt yêm khí.
Hoă Sinh Vaơt Hiêu Khí
Quá trình xử lí nước thại xạy ra trong đieău kieơn đaăy đụ oxy, oxy được cung câp qua maịt thoáng và nhờ quang hợp cụa tạo hoaịc hoă được làm thoáng cưỡng bức nhờ các heơ thông thiêt bị câp khí .Đoơ sađu cụa hoă sinh vaơt hiêu khí khođng lớn từ 0,5-1,5m.
Hoă Sinh Vaơt Tuỳ Tieơn
Có đoơ sađu từ 1.5 – 2.5m , trong hoă sinh vaơt tùy tieơn, theo chieău sađu lớp nước có theơ dieên ra hai quá trình : oxy hoá hiêu khí và leđn men yêm khí các
chât baơn hữu cơ. Trong hoă sinh vaơt tuỳ tieơn vi khuaơn và tạo có quan heơ tương hoơ đóng vai trò cơ bạn đôi với sự chuyeơn hoá các chât .
Hoă Sinh Vaơt Yêm Khí
Có đoơ sađu tređn 3m ,với sự tham gia cụa hàng traím chụng lối vi khuaơn kỵ khí baĩt buoơc và kỵ khí khođng baĩt buoơc . Các vi sinh vaơt này tiên hành hàng chúc phạn ứng hoá sinh hĩc đeơ phađn huỷ và biên đoơi các hợp chât hữu cơ phức táp thành những chât đơn giạn, deê xử lý . Hieơu suât giạm BOD trong hoă có theơ leđn đên 70% .Tuy nhieđn nước thại sau khi ra khỏi hoă văn có BOD cao neđn lối hoă này chư chụ yêu áp dúng cho xử lý nước thại cođng nghieơp rât đaơm đaịc và dùng làm hoă baơc 1 trong toơ hợp nhieău baơc .
Cánh Đoăng Tưới - Cánh Đoăng Lĩc
Cánh đoăng tưới là những khoạng đât canh tác, có theơ tiêp nhaơn và xử lý nước thại. Xử lý trong đieău kieơn này dieên ra dưới tác dúng cụa vi sinh vaơt, ánh sáng maịt trời, khođng khí và dưới ạnh hưởng cụa các hốt đoơng sông thực vaơt, chât thại bị hâp thú và giữ lái trong đât, sau đó các lối vi khuaơn có sẵn trong đât sẽ phađn huỷ chúng thành các chât đơn giạn đeơ cađy troăng hâp thú . Nước thại sau khi ngâm vào đât , moơt phaăn được cađy troăng sử dúng . Phaăn còn lái chạy vào heơ thông tieđu nước ra sođng hoaịc boơ sung cho nước nguoăn .
• Xử Lý Nước Thại Baỉng Phương Pháp Sinh Hĩc Trong Đieău Kieơn Nhađn Táo
Beơ Lĩc Sinh Hĩc
Beơ lĩc sinh hĩc là cođng trình nhađn táo , trong đó nước thại được lĩc qua vaơt lieơu raĩn có bao bĩc moơt lớp màng vi sinh vaơt . Beơ lĩc sinh hĩc goăm các phaăn chính như sau : phaăn chứa vaơt lieơu lĩc , heơ thông phađn phôi nước đạm bạo tưới đeău leđn toàn boơ beă maịt beơ , heơ thông thu và daơn nước sau khi lĩc , heơ thông phađn phôi khí cho beơ lĩc .
Quá trinh oxy hoá chât thại trong beơ lĩc sinh hĩc dieơn ra giông như tređn cánh đoăng lĩc nhưng với cường đoơ lớn hơn nhieău .Màng vi sinh vaơt đã sử dúng và
xác vi sinh vaơt chêt theo nước trođi khỏi beơ được tách khỏi nước thại ở beơ laĩng đợt 2 .Đeơ đạm bạo quá trình oxy hoá sinh hoá dieên ra oơn định ,oxy được câp cho beơ lĩc baỉng các bieơn pháp thođng gió tự nhieđn hoaịc thođng gió nhađn táo .Vaơt lieơu lĩc cụa beơ lĩc sinh hĩc có theơ là nhựa Plastic , xư vòng gôm , đá Granit……
Beơ Lĩc Sinh Hĩc Nhỏ Giĩt
Beơ có dáng hình vuođng , hình chữ nhaơt hoaịc hình tròn tređn maịt baỉng , beơ lĩc sinh hĩc nhỏ giĩt làm vieơc theo nguyeđn taĩc sau :
Nước thại sau beơ laĩng đợt 1 được đưa veă thiêt bị phađn phôi , theo chu kỳ tưới đeău nước tređn toàn boơ beă maịt beơ lĩc . Nước thại sau khi lĩc chạy vào heơ thông thu nước và được dăn ra khỏi beơ .Oxy câp cho beơ chụ yêu qua heơ thông loê xung quanh thành beơ .
Vaơt lieơu lĩc cụa beơ sinh hĩc nhỏ giĩt thường là các hát cuoơi , đá … đường kính trung bình 20 – 30 mm. Tại trĩng nước thại cụa beơ thâp (0,5 – 1,5 m3/m3 vaơt lieơu lĩc /ngđ) . Chieău cao lớp vaơt lieơu lĩc là 1,5 – 2m. Hieơu quạ xử lý nước thại theo tieđu chuaơn BOD đát 90% . Dùng cho các trám xử lý nước thại có cođng suât dưới 1000 m3/ngđ
Beơ Lĩc Sinh Hĩc Cao Tại
Beơ lĩc sinh hĩc cao tại có câu táo và quạn lý khác với beơ lĩc sinh hĩc nhỏ giĩt , nước thại tưới leđn maịt beơ nhờ heơ thông phađn phôi phạn lực .Beơ có tại trĩng 10 – 20 m3 nước thại / 1m2 beă maịt beơ /ngđ. Nêu trường hợp BOD cụa nước thại quá lớn người ta tiên hành pha loãng chúng baỉng nước thại đã làm sách . Beơ được thiêt kê cho các trám xử lý dưới 5000 m3/ngđ
Beơ Hiêu Khí Bùn Hốt Tính – Beơ Aerotank
Là beơ chứa hoơn hợp nước thại và bùn hốt tính , khí được câp lieđn túc vào beơ đeơ troơn đeău và giữ cho bùn ở tráng thái lơ lửng trong nước thại và câp đụ oxy cho vi sinh vaơt oxy hoá các chât hữu cơ có trong nước thại . Khi ở trong beơ , các chât lơ lửng đóng vai trò là các hát nhađn đeơ cho các vi khuaơn cư trú , sinh sạn và phát trieơn daăn leđn thành các bođng caịn gĩi là bùn hốt tính . Vi
khuaơn và các vi sinh vaơt sông dùng chât neăn (BOD) và chât dinh dưỡng (N , P) làm thức aín đeơ chuyeơn hoá chúng thành các chât trơ khođng hoà tan và thành các tê bào mới . Sô lượng bùn hốt tính sinh ra trong thời gian lưu lái trong beơ Aerotank cụa lượng nước thại ban đaău đi vào trong beơ khođng đụ làm giạm nhanh các chât hữu cơ do đó phại sử dúng lái moơt phaăn bùn hốt tính đã laĩng xuông đáy ở beơ laĩng đợt 2 , baỉng cách tuaăn hoàn bùn veă beơ Aerotank đeơ đạm bạo noăng đoơ vi sinh vaơt trong beơ . Phaăn bùn hốt tính dư được đưa veă beơ nén bùn hoaịc các cođng trình xử lý bùn caịn khác đeơ xử lý .Beơ Aerotank hốt đoơng phại có heơ thông cung câp khí đaăy đụ và lieđn túc .
Quá Trình Xử Lý Sinh Hĩc Kỵ Khí – Beơ UASB a. Quá trình xử lý sinh hĩc kỵ khí
Quá trình phađn hụy kỵ khí là quá trình phađn hụy sinh hĩc các chât hữu cơ có trong nước thại trong đieău kieơn khođng có oxy đeơ táo ra sạn phaơm cuôi cùng là khí CH4 và CO2 (trường hợp nước thại khođng chứa NO3- và SO42-). Cơ chê cụa quá trình này đên nay văn chưa được biêt đên moơt cách đaăy đụ và chính xác nhưng cách chung, quá trình phađn hụy có theơ được chia ra các giai đốn như sau:
Hình 2.1: Sơ đoă chuyeơn hóa vaơt chât trong đieău kieơn kỵ khí
Ở 3 giai đốn đaău, COD cụa dung dịch haău như khođng thay đoơi, nó chư giạm trong giai đốn methane hóa. Sinh khôi mới được táo thành lieđn túc trong tât cạ các giai đốn.
Trong moơt heơ thông vaơn hành tôt, các giai đốn này dieên ra đoăng thời và khođng có sự tích lũy quá mức các sạn phaơm trung gian. Nêu có moơt sự thay đoơi bât ngờ nào đó xạy ra, các giai đốn có theơ mât cađn baỉng. Pha methane hóa rât nháy cạm với sự thay đoơi cụa pH hay noăng đoơ acid béo cao. Do đó, khi vaơn hành heơ thông, caăn chú ý phòng ngừa những thay đoơi bât ngờ, cạ pH lăn sự quá tại.
Các yêu tô ạnh hưởng đên quá trình phađn hụy kỵ khí
Đeơ duy trì sự oơn định cụa quá trình xử lý kỵ khí, phại duy trì được tráng thái cađn baỉng đoơng cụa quá trình theo 4 pha đã neđu tređn. Muôn vaơy trong beơ xử lý phại đạm bạo các yêu tô sau:
Nhieơt đoơ
Nhieơt đoơ là yêu tô đieău tiêt cường đoơ cụa quá trình, caăn duy trì trong khoạng 30÷350C. Nhieơt đoơ tôi ưu cho quá trình này là 350C.
a) VAƠT CHÂT HƯU CƠ
PROTEINS HYDROCARBON LIPIDS
ACID AMIN / ĐƯỜNG ACID BÉO ACETATE / H2 CH4 / CO2 Thụy phađn Acid hóa Acetic hóa Methane hóa Vi khuaơn lipolytic, proteolytic và
Vi khuaơn leđn men
Vi khuaơn táo khí H2 Vi khuaơn methane hóa
GIAI ĐỐN VAƠT CHÂT LỐI VI
pH
pH tôi ưu cho quá trình dao đoơng trong phám vi rât hép, từ 6,5 đên 7,5. Sự sai leơch khỏi khoạng này đeău khođng tôt cho pha methane hóa.
Chât dinh dưỡng
Caăn đụ chât dinh dưỡng theo tỷ leơ COD:N:P = (400÷1000):7:1 đeơ vi sinh vaơt phát trieơn tôt, nêu thiêu thì boơ sung theđm. Trong nước thại sinh hốt thường có chứa các chât dinh dưỡng này neđn khi kêt hợp xử lý nước thại sạn xuât và nước thại sinh hốt thì khođng caăn boơ sung theđm các nguyeđn tô dinh dưỡng.
Đoơ kieăm
Đoơ kieăm tôi ưu caăn duy trì trong beơ là 1500÷3000 mg CaCO3/l đeơ táo khạ naíng đeơm tôt cho dung dịch, ngaín cạn sự giạm pH dưới mức trung tính.
Muôi (Na+, K+, Ca2+)
Pha methane hóa và acid hóa lipid đeău bị ức chê khi đoơ maịn vượt quá 0,2 M NaCl. Sự thụy phađn protein trong cá cũng bị ức chê ở mức 20 g/l NaCl.
IC50 = 4700÷7600 mg/l. Lipid
Đađy là các hợp chât rât khó bị phađn hụy bởi vi sinh vaơt. Nó táo màng tređn VSV làm giạm sự hâp thú các chât vào beđn trong. Ngoài ra còn kéo bùn noơi leđn beă maịt, giạm hieơu quạ cụa quá trình chuyeơn đoơi methane.
Đôi với LCFA, IC50 = 500÷1250 mg/l. Kim lối naịng
Moơt sô kim lối naịng (Cu, Ni, Zn…) rât đoơc, đaịc bieơt là khi chúng toăn tái ở dáng hòa tan. IC50 = 10÷75 mg Cu2+ tan/l. Trong heơ thông xử lý kỵ khí, kim lối naịng thường được lối bỏ nhờ kêt tụa cùng với carbonate và sulfide.
Ngoài ra caăn đạm bạo khođng chứa các hóa chât đoơc, khođng có hàm lượng quá mức các hợp chât hữu cơ khác.
Nước thại được đưa trực tiêp vào dưới đáy beơ và được phađn phôi đoăng đeău ở đó , sau đó chạy ngược leđn xuyeđn qua lớp bùn sinh hĩc hát nhỏ (bođng bùn) và các chât baơn hữu cơ được tieđu thú ở đó .
Các bĩt khí međtan và cacbonic noơi leđn tređn được thu baỉng các chúp khí đeơ daơn ra khỏi beơ.
Nước thại tiêp theo đó sẽ dieên ra sự phađn tách 2 pha lỏng và raĩn . Pha lỏng được daơn ra khỏi beơ , còn pha raĩn thì hoàn lưu lái lớp bođng bùn .
Sự táo thành và duy trì các hát bùn là vođ cùng quan trĩng khi vaơn hành beơ UASB.
Beơ Sinh Hĩc Theo Mẹ SBR (Sequence Batch Reactor) Bạn chât quá trình xử lý sinh hĩc từng meû
Heơ thông xử lý sinh hĩc từng mẹ bao goăm đưa nước thại vào beơ phạn ứng và táo các đieău kieơn caăn thiêt như mođi trường thiêu khí (khođng có oxy, chư có NO3-), kị khí (khođng có oxy), hiêu khí (có oxi, NO3-) đeơ cho vi sinh taíng sinh khôi, hâp thú và tieđu hóa các chât thại hữu cơ trong nước thại.
Chât thại hữu cơ (C,N,P) từ dáng hòa tan sẽ chuyeơn hóa vào sinh khôi vi sinh và khi lớp sinh khôi vi sinh này laĩng kêt xuông sẽ còn lái nước trong đã tách chât ođ nhieêm, chu kỳ xử lý tređn lái tiêp túc cho moơt mẹ nước thại mới.
Quy trình hốt đoơng cụa heơ thông xử lý sinh hĩc từng meû đơn giạn, bao goăm các chuoêi chu kỳ như sau:
Náp nước thại vào beơ phạn ứng
Vừa náp vừa táo mođi trường thiêu khí hay kị khí
Vừa náp vừa táo đieău kieơn cho vi sinh xử lý chât thại hữu cơ Xử lý tách lối chât ođ nhieêm hữu cơ , nitơ, photpho baỉng vi sinh Đeơ laĩng, tách lớp bùn
Gán lây nước sách đã xử lý Laơp lái chu kỳ mới
Cho phép thiêt kê heơ đơn giạn với các bước xử lý cơ bạn theo quy trình “từng mẹ”
Khoạng thời gian cho moêi chu kỳ có theơ đieău chưnh được và là moơt quy trình có theơ đieău khieơn tự đoơng baỉng PLC.
Hieơu quạ xử lý có đoơ tin caơy cao và đoơ linh hốt
Cođng ngheơ kỹ thuaơt cao, laơp trình được và khạ naíng xử lý vượt mức hứa hén và là quy trình xử lý baỉng vi sinh đaăy trieơn vĩng trong tương lai. Quá trình hốt đoơng cụa beơ được chia làm 4 giai đốn chính táo neđn moơt chu kỳ cụa beơ sinh hĩc từng mẹ
a. Giai đốn làm đaăy
b. Giai đốn phạn ứng oxy hóa sinh hóa c. Giai đốn laĩng
d. Dăn nước sau xử lý ra, lây bớt bùn và đeơ lái 25%
Các quá trình hốt đoơng chính trong beơ sinh hĩc từng mẹ goăm :
Quá trình sinh hĩc hiêu khí dùng đeơ khử BOD : bởi sự taíng sinh khôi cụa quaăn theơ vi sinh vaơt hiêu khí được taíng cường bởi khuây troơn và cung câp oxy, táo đieău kieơn phạn ứng ở giai đốn (b).
Quá trình sinh hĩc hiêu khí , kị khí dùng đeơ khử BODcacbon, kêt hợp khử nitơ, photpho : bởi sự taíng sinh khôi cụa quaăn theơ vi sinh vaơt hiêu khí, kị khí . Taíng cường khuây troơn cho quá trình kị khí, khuây troơn và cung câp oxy cho quá trình hiêu khí, khuây troơn cho quá trình hiêu khí, táo đieău kieơn phạn ứng cho giai đốn (b).
Hình2.2: Sơ đoă quy trình phạn ứng trong sinh hĩc từng mẹ có kêt hợp khử N, P Giai đốn 3 : xạy ra quá trình nitrat hóa và oxy hóa chât hữu cơ
Giai đốn 4 : xạy ra quá trình khử nitrat
Đađy là quá trình toơng hợp có hieơu quạ kêt hợp khử BOD cacbon và các chât hữu cơ hòa tan N, P. Trong quá trình khử N có theơ taíng cường nguoăn cacbon beđn ngoài baỉng Metanol ở giai đốn 4. Tuy nhieđn với thành phaăn và tính chât nước thại chê biên thụy sạn giàu cacbon hữu cơ và chât dinh dưỡng trong quá trình oxy