Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học

Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật có tác dụng phân hoá những chất hữu cơ.

Các công trình xử lí sinh học có thể phân thành hai nhóm:

- Công trình xử lí sinh học trong điều kiện tự nhiên;

- Công trình xử lí sinh học trong điều kiện nhân tạo.

 Công trình xử lí sinh học trong điều kiện tự nhiên

Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và nguồn nước. Các công trình xử lí gồm: cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, hồ sinh học ...

Việc xử lí này diễn ra do kết quả tổ hợp của các quá trình hoá lí và sinh hoá phức tạp. Thực chất là khi cho nước thấm lớp đất bề mặt thì cặn được giữ lại ở đây, nhờ có oxy và vi khuẩn hiếu khí mà quá trình oxy hoá được diễn ra. Ở độ sâu dưới đất chỉ diễn ra quá trình khử nitrat do lượng oxy trong đất càng ít. Thực tế cho thấy rằng quá trình xử lí nước thải qua lớp đất bề mặt diễn ra ở độ sâu đến 1,5 m. Cho nên cánh đồng tưới, bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi có mực nước ngầm thấp hơn 1,5m tính đến mặt đất.

Xây dựng cánh đồng tưới phải tuân theo hai mục đích:

- Vệ sinh, tức là xử lí nước thải;

- Kinh tế nông nghiệp, tức là sử dụng nước thải tưới ẩm và sử dụng các chất dinh dưỡng có trong nước thải để bón cho cây trồng.

 Công trình xử lí sinh học trong điều kiện nhân tạo

Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng của các vi sinh vật sử dụng những chất khác nhau có trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng để sống và biến đổi chất nhưng con người đã tạo ra một số điều kiện sống thích nghi làm cho vi sinh vật phát triển tốt hơn như sục khí nhân tạo, xây hồ chứa, loại bỏ chất rắn lơ lửng, vật liệu để vi sinh bám vào …

Bể lọc sinh học

Là công trình xử lí sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo nhờ vi sinh vật hiếu khí.

Trong bể có bố trí các lớp vật liệu lọc, khi nước thải đi qua bể thấm vào lớp vật liệu lọc thì các cặn bẩn sẽ bị giữ lại tạo thành màng gọi là màng vi sinh.

Vi sinh này hấp phụ các chất hữu cơ và nhờ có oxy mà quá trình oxy được thực hieọn.

Những màng vi sinh đã chết sẽ cùng với nước thải ra khỏi bể và được giữ lại ở bể lắng đợt hai.

Một số bể Biophin thường gặp:

- Khả năng chịu tải: bể Biophin nhỏ giọt, Biophin cao tải;

- Khả năng làm thoáng: Biophin làm thoáng tự nhiên, Biophin làm thoáng nhân tạo;

- Chế độ làm việc: Biophin làm việc liên tục, Biophin làm việc gián đoạn;

- Theo mức độ xử lí: Biophin xử lí hoàn toàn và Biophin xử lí không hoàn toàn;

- Theo công nghệ: Biophin một bậc hay hai bậc.

Hình 3.1 Sơ đồ xử lí nước thải theo quá trình sinh trưởngdính bám hiếu khí.

Beồ Aeroten

Bể Aeroten là công trình làm bằng bêtông, bê tông cốt thép… với mặt bằng thông dụng nhất là hình chữ nhật. Hỗn hợp bùn và nước thải được cho chảy qua suốt chiều dài bể.

Bùn hoạt tính làloại bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxy hoá và khoáng hoá các chất hữu cơ chứa trong nước thải.

Nước thải

Beồ Biophin Khoâng khí

Bể lắng Nước sau xử lí

Nước tuần hoàn

Cặn lắng

Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và để đảm bảo oxy dùng cho quá trình oxy hoá các chất hữu cơ thì phải luôn luôn đảm bảo việc thoáng gió.

Số lượng bùn tuần hoàn và số lượng không khí cần cấp phụ thuộc vào độ ẩm và mức độ yêu cầu xử lí của nước thải.

Nước thải với bùn hoạt tính tuần hoàn sau khi qua bể Aeroten thì cho qua tiếp bể lắng II. Ở đây bùn lắng, một phần đưa trở lại bể Aeroten, phần khác đưa đến bể nén bùn. Một số loại bể Aeroten thường gặp:

- Bể Aeroten thông thường;

- Bể Aeroten sức chứa cao;

- Beồ Aeroten – nay;

- Bể Aeroten – trộn;

- Bể Aeroten kiểu hỗn hợp;

- Bể Aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh.

Hình 3.2 Sơ đồ xử lí nước thải theo quá trình sinh trưởng lơ lửng hiếu khí 3.2.5 Xử lí cặn nước thải

Trên các trạm xử lí thường có một khối lượng cặn rất lớn từ song chắn rác, bể lắng I, bể lắng II, … Cặn lắng trong bể lắng I gọi là cặn tươi. Trên các trạm xử lí sinh học có bể Biophin thì cặn lắng ở bể lắng II là màng vi sinh vật;

còn sau bể Aeroten là bùn hoạt tính. Các loại cặn sau khi cho qua bể nén bùn để

Nước thải

Beồ Aeroten Khoâng khí

Bể lắng Nước sau xử lí

Buứn dử Bùn tuần hoàn

 Bể tự hoại

Bể tự hoại là công trình đồng thời làm hai chức năng: lắng và phân huỷ cặn lắng. Cặn lắng giữ lại trong bể từ 3 – 6 tháng, dưới tác động của các vi sinh vật kỵ khí các chất hữu cơ được phân huỷ một phần tạo thành các chất khí phần khác tạo thành các hợp chất vô cơ.

Bể thường được xây thành hai ngăn: ngăn chứa và ngăn lắng. Ngăn lắng nhỏ chỉ bằng 1/3 ngăn chứa. Hiện nay bể tự hoại ít được sử dụng do một số nhược điểm là gây ra mùi hôi thối, nước ra khỏi bể có nhiều khí H2S và có phản ứng axit, nên rất khó xử lí ở những giai đọan tiếp theo.

 Bể lắng hai vỏ

Bể lắng hai vỏ là một loại bể chứa, mặt bằng dạng hình tròn hay hình chữ nhật đáy hình chóp hay nón. Phần trên của bể có máng lắng còn phần dưới là buồng tự hoại.

Bể lắng hai vỏ giải quyết cùng lúc hai nhiệm vụ: lắng cặn và lên men cặn lắng. Trong những điều kiện bình thường, quá trình lên men trong bể lắng hai vỏ tách ra hơi khí có mùi atphan.

Bể lắng hai vỏ có ưu điểm: thiết bị đơn giản, sử dụng đến công suất 10000m3/ngđ. Bên cạch những ưu điểm, bể lắng hai vỏ còn có những nhược ủieồm:

- Chiều sâu công tác và thể tích chứa bùn lớn , không kinh tế;

- Cặn lắng lên men chỉ có thể lên đến 85% làm giảm quá trình lên men.

Do đó trong thực tế 2/3 thể tích chứa bùn là vô dụng.

 Beồ metan

Bể metan là kết quả của quá trình phát triển các công trình xử lí cặn. Đó là công trình thường có mặt bằng hình tròn hay hình chữ nhật đáy hình nón hay hình chóp đa giác và có nắp đậy kín. Ở trên cùng là chóp mũ để thu hơi khí .

Cặn trong bể metan được khuấy trộn đều và sấy nóng nhờ thiết bị đặt biệt. Cường độ phân huỷ các chất hữu cơ ở chế độ nóng cao hơn chế độ ấm khoảng 2 lần, do đó thể tích công trình cũng tương ứng giảm xuống.

Trên các công trình xử lí hiện nay người ta thường cho lên men hỗn hợp cặn tươi và bùn hoạt tính dư. Sự khoáng hoá trong quá trình lên men cặn có quan hệ mật thiết với quá trình tách các sản phẩm phân huỷ thành hơi khí và nước bùn. Như vậy thành phần hoá học của cặn cũng được thay đổi.

Hiệu suất công tác của bể mêtan được đánh giá theo giá trị phân huỷ các chất mà đặc trưng của nó hoặc là mức độ tách hơi khí Pr, %, hoặc là độ hao hụt các chất không tro Pkt, %.

 Phương pháp làm khô cặn

Bùn cặn được thu hồi từ các bể lắng, được đưa qua bể nén bùn để tách nước làm giảm thể tích rồi sau đó có thể được làm khô rồi đem bỏ ở các bãi rác mà không phải xử lí. Cặn có thể được làm khô bằng những cách sau:

- Máy ép băng tải: bùn được chuyển từ bể nén bùn sang máy ép để giảm tối đa lượng nước có trong bùn. Trong quá trình ép bùn ta cho vào một số polymer để kết dính bùn;

- Lọc chân không: Thiết bị lọc chân không là trụ quay đặt nằm ngang.

Trụ quay đặt ngập trong thùng chứa cặn khoảng 1/3 đường kính. Khi trụ quay nhờ máy bơm chân không cặn bị ép vào vải bọc. Khi mặt tiếp xúc cặn không còn nằm trong phần ngập nữa, thì dưới tác động chân không nước được rút khỏi cặn. Nhờ bản dao đặt biệt sẽ cạo sạch cặn khỏi vải lọc;

- Quay li tâm: Các bộ phận cơ bản là rôtơ hình côn và ống rỗng ruột.

Rôtơ và ống quay cùng chiều nhưng với những tốc độ khác nhau. Dưới

rôtơ vàđược dồn lăn đến khe hở, đổ ra thùng chứa bên ngoài. Nước bùn chảy ra qua khe hở của phía đối diện;

- Lọc ép: Thiết bị lọc gồm một số tấm lọc và vải lọc căng ở giữa nhờ các trục lăn. Mỗi một tấm lọc gồm hai phần trên và dưới. Phần trên gồm vải lọc, tấm xốp và ngăn thu nước thấm. Phần dưới gồm ngăn chứa cặn. Giữa hai phần có màng đàn hồi không thấm nước.