Ngời ta thờng chia ra làm hai loại : phơng pháp xử lý trong điều kiện tự nhiên và phơng pháp xử lý trong điều kiện nhân tạo . [2]
III.3.1 Phơng pháp xử lý trong điều kiện tự nhiên :
Cơ sở của phơng pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và của nớc. Việc xử lý nớc thải thực hiện trên các công trình nh : cánh đồng lọc, cánh đồng tới và các hồ sinh học.
III.3.2 Dựa vào khả năng tự làm sạch của đất :
Quá trình xử lý nớc thải thực hiện trên cánh đồng lọc và cánh đồng tới.
Thực chất là khi cho nớc thải thấm qua lớp đất bề mặt thì cặn đợc giữ lại ở
đáy,nhờ có oxy và các vi sinh vật hiếu khí mà quá trình oxyhoa đợc diễn ra.
Nh vậy sự có mặt của oxy không khí trong mao quản của đất đá là điều kiện cần thiết trong quá trình xử lý nớc thải. Càng sâu xuống lớp đất phía dới lợng oxy cầng ít và quá trình oxy hoá giảm dần. Cuối cùng cho đến một độ sâu mà ở đó chỉ diễn ra quá trình phản nitrat. Thực tế cho thấy quá trình xử lý nớc thải qua lớp đất bề mặt diễn ra ở độ sâu tới 1,5 m. Cho nên cánh đồng lọc và cánh
đồng tới thờng xây dựng ở những nơi có mực nớc ngầm thấp hơn 1.5 m tính
đến mặt đất.
III.3.3 Dựa vào khả năng tự làm sạch của nớc :
Cơ sở của pphơng pháp là dựa vào khả năng tự làm sạch của thuỷ vực chủ yếu nhờ hoạt động của vi sinh vật và các thuỷ sinh vật khác mà các chất nhiễm bẩn bị phân huỷ thành các chất khí và nớc.
Căn cứ theo đặc tính tồn tại và tuần hoàn của các vi sinh vật. Ngời ta chia ra 3 loại:Hồ hiếu khí, Hồ yếm khí, Hồ tuỳ tiện.
Hồ hiếu khí: độ sâu 0,6-1,2m, tải trọng BOD= 300- 500 kg/ha.ngày, cần cấp khí nhân tạo dùng bơm hoặc khuấy cơ học, nếu tải trọng BOD= 100- 220kg/ha.ngày thì không cần cấp khí nhân tạo, nớc thải cần xử lý có BOD5<300mg/l thì cấp khí và thời gian lu nớc thải trong hồ là 5-12ngày thậm chí 15ngày không cấp khí ,cung cấp khí 1- 3ngày.
Hồ yếm khí: Khả năng tải lớn, xử lý BOD5= 1000- 3000mg/l, tải trọng BOD= 800-4500kg/ha.ngày, độ sâu 2,5- 4,5m( vi khuẩn a nóng 55-600c, thời gian lu 5-50 ngày và hiệu quả xử lý đạt 60-80% vào mùa hạ , đạt 45-65% vào mùa đông
Hồ tuỳ tiện: Tác nhân sinh học là vi khuẩn yếm , vi khuẩn khí hiếu, tảo , các quá trình sinh học thờng là : yếm khí xảy ra trong nớc sâu lớp bùn đáy chuyển các hợp chất phân tử lợng lớn thành các phân tử có phân tử lợng nhỏ (các axit hữu cơ, các chất trung tính, aceton). Quá trình phân giải hiếu khí th- ờng xảy ra trên bề mặt nớc mặt, oxi hoá các sản phẩm, các axit hữu cơ, rợu thành CO2, H2O, H2S và NH3. CO2 làm nguyên liệu cho quá trình quang hợp, tảo đóng vai trò là tác nhân khử CO2 thành O2 cho quá trình oxi hoá và tạo ra sinh khối tảo và có thể xảy ra bùng nổ tảo . Tải trọng BOD của hồ tuỳ tiện là 25-40 kg/ha.ngày có lúc đạt 50-60kg/ha.ngày .Hiệu quả xử lý đạt 70- 95%, thời gian lu là 5-7 ngày.
Thực tế ngời ta thờng sử dụng hồ hiếu khí và hồ tuỳ tiện. Đặc điểm của các hồ này là tảo và các vi sinh vật khác cùng sinh trởng và phát triển. ở lớp nớc trên, các vi sinh vất hiếu khí sẽ sử dụng oxy hoà tan để hô hấp, các chất hữu cơ chứa nitơ sẽ đợc vi sinh vật oxy hoá thành CO2 , H2O, NH4+, NO3-, NO2-. Các chất này sẽ đợc tảo sử dụng để tăng trởng đồng thời giải phóng ra oxy để phục vụ cho hoạt động sống của vi khuẩn. Đây là sự hợp tác có hiệu
quả giữa Tảo và vi sinh vật khác. [5]
III.3.4 Phơng pháp xử lý trong điều kiện nhân tạo :
Nguyên tắc là dựa vào hoạt động sống của các vi sinh vật nh quá trình sinh trởng, quá trình phát triển, quá trình trao đổi chất mà các chất ô nhiễm sẽ bị chuyển hoá thành các dạng vô hại. Tuy nhiên nó khác với phơng pháp tự nhiên ở chỗ : tạo ra điều kiện nhân tạo cho các vi sinh vật hoạt động.
Trong thực tế ngời ta dựa trên cơ sở của quá trình nitrat hoá và phản nitrat hoá, từ đó đa ra các phơng pháp khác nhau để xử lý. Các yếu tố ảnh h- ởng đến quá trinh nitrat hoá và phản nitrat hoá nh : nhiệt độ, pH, ... sẽ trở thành các yếu tố công nghệ.
III.3.5 Đĩa lọc sinh học.
Đĩa lọc sinh học : là một dạng kỹ thuật xử lý hiếu khí.
Đĩa lọc gồm một loạt các đĩa tròn, phẳng cùng nắp trên một trục, một phần các đĩa đợc đặt ngập vào nớc và quay chậm. Trong quá trình đĩa quay chậm, các vi sinh vật có trong nớc sẽ bám lên bề mặt đĩa và hình thành một lớp màng và xảy ra quá trình hấp thụ chất ô nhiễm. Phần không bị ngập trong nớc thì sẽ diễn ra quá trình oxi hoá bởi oxi không khí làm cho các chất hữu cơ
bị phân huỷ và amon bị oxi hoá. Quá trình chính xảy ra là phân huỷ hiếu khí các chất hữu cơ và oxi hoá amon ở phần không bị ngập nớc thải.
Đờng kính đĩa :2ữ3 m, chiều dày mỗi đĩa :12ữ20mm, khoảng cách giữa 2 đĩa: 20mm, thời gian lu : 4ữ5h. [4]
III.3.6 Kỹ thuật bùn hoạt tính :
Nguyên tắc xử lý nớc thải là chuyển hoá chất ô nhiêm hữu cơ đang hoà tan trong nớc thải vào sinh khối vi sinh có thể tách ra khỏi nớc đợc. Khởi đầu từ một con vi sinh vật sinh trởng do hấp thụ và tiêu hoá chất thải hữu cơ sẽ tăng sinh khối và lợng vi sinh mới lại tiếp tục hấp thụ các chất hữu cơ cho đến khi tất cả chất ô nhiễm hữu cơ này đều bị hấp thụ còn lại nớc sạch đã khử chất
ô nhiễm. Sinh khối cùng chất thải hữu cơ bị hấp thụ sẽ lắng kết xuống thành lớp bùn đáy và đợc loại bỏ ra bằng các thiết bị chuyên dụng.
Có rất nhiều hệ thống khác nhau sử dụng kỹ thuật này nh : hệ thống bể aeroten, hệ thống SBR... Hệ thống SBR đợc chúng tôi lựa chọn cho phần nghiên cứu trong báo cáo tốt nghiệp nàynên chúng tôi nói sâu hơn về hệ thống này.
Hệ thống SBR : SBR là quy trình một bể đơn giản nhất, bao gồm đa nớc thải vào bể phản ứng và tạo ra các điều kiện cần thiết nh môi trờng anoxic, anaerobic, hay aerobic để cho vi sinh tăng sinh khối, hấp thụ và tiêu hóa các
chất thải hữu cơ trong nớc thải. Chất thải hữu cơ từ dạng hoà tan trong nớc thải sẽ chuyển vào sinh khối-vi sinh và khi lớp sinh khối vi sinh này lắng kết xuống sẽ còn lại nớc trong đã tách chất ô nhiễm. Chu kỳ xử lý trên lại tiếp tục lặp lại cho một mẻ nớc thải mới.
Do nắm vững vi sinh-động học và kiểm soát đợc theo thời gian các phản ứng vi sinh đa dạng cần thiết hệ đợc thiết kế và lập trình điều khiển tự động bằn PLC (Program Logic Control) giúp cho giải pháp xử lý có tính thực tiễn, linh hoạt, vận hành đơn giản hiệu quả, có độ tin cậy cao, có thể điều chỉnh đợc chuỗi xử lý và giá thành hợp lý.
Xu hớng từ nay đến 2010, SBR sẽ phát triển vợt trội hơn các phơng pháp cũ nh bùn hoạt tính, vi sinh bán cổ điển do tính linh hoạt đáp ứng yêu cầu ngày càng nghiêm ngặt về các chỉ tiêu môi trờng trong thực tế, hệ này sẽ phát huy thêm tiềm năng xử lý khi đồng thời cải tiến các thiết bị chuyên dụng
®i kÌm.
Bảng 1 sau đây sẽ so sánh quy trình xử lý từng mẻ và quy trình xử lý liên tục.
II. Bảng 1: So sánh quy trình xử lý từng mẻ và quy trình xử lý liên tục : Thông số Hệ SBR Hệ bùn hoạt
tính dòng chảy liên tục (CFS)
NhËn xÐt
Khái niệm Chuỗi thời gian trong cùng một bể
Chuỗi thời gian trong các bể khác nhau.
Chuỗi thời gian có thể thay
đổi đợc trong hệ thống SBR. CFS không có tính linh hoạt này
Lu lợng đầu vào
SBR thông th- êng theo chu kú
Liên tục
Thải ra Chu kỳ Liên tục Có thể thay đổi chu kỳ gạn lắng trong SBR một cách dễ dàng, hơn thế nữa còn có thể giữ lại nớc đầu ra cho
đến khi đạt đợc các yêu cầu xử lý đặc biệt. CFS không có tính linh hoạt đó.
Tải trọng chất thải hữu cơ
SBR thông th- êng : chu kú
Liên tục ứng phó đợc với những thay đổi về tải trọng chất hữu cơ nạp vào bằng cách thay đổi khoảng thòi gian của các chu kỳ. CFS không linh hoạt ứng phó đợc Sự sục khí Gián đoạn Liên tục SBR có độ linh động cao :
cả việc sục khí và khoản thời gian để sục khí có thể thay đổi đợc. CFS chỉ có thể thay đổi đợc tốc độ sục Hỗn hợp khí.
bùn lỏng
Luôn nằm ngay trong bể phản ứng không cần hoàn lu
Hoàn lu giữa bể phản ứng và bể lắng lọc
Không cần các thiết bị lọc phân lớp cuối cùng và các máy bơm bùn hoàn lu trong hệ SBR. CFS yêu cầu các trang thiết bị nói trên.
Việc tách loại
SBR thông th- ờng : lý tởng
Không lý tởng Nhiều hệ CFS cho thấy không thoả mãn yêu cầu vì
thiếu các điều kiện lắng lọc lý tởng trong các bể phân
tách. SBR không gặp trở ngại này.
Kiểu nạp dong
Nạp vào hệ cô
lập hoàn toàn
Hệ gần đợc cô
lập hoặc bị xáo trén
Điều kiện nạp thành hệ cô
lập trong hệ SBR cho phép giảm cấp vi sinh các chất ô nhiễm hữu cơ một cách nhanh chãng (thêi gian phản ứng ngắn). CFS : yêu cầu thời gian phản ứng dài Cân bằng Sẵn có trong hơn.
nội tại
Không có SBR là một bể lý tởng nều lu lợng thải và BOD biến
động quá lơn. CFS : có thể thất bại ở đây
§é linh hoạt ứng phã
Rất đáng kể Có giới hạn Ngời vận hành có thể thay
đổi tù theo thời gian của các chu kỳ, sự sục khí, cách thức khuấy trộn. CFS : có giới hạn ở đây
KÝch thíc bể phản ứng
Có thể rộng hơn CFS vì phải cung cấp đủ chỗ cho cả lớp bùn tạo ra
Nói chung là nhỏ hơn SBR
Mặc dù kích thớc bể phản ứng lớn hơn, SBR có thể gọn nhỏ và yêu cầu ít mặt bằng tổng thể hơn vì không cần đến bể lắng lọc và các mày bơm bùn hoàn lu Vận hành
quy trình
Tơng đối dễ vận hành, đạt hiệu quả do dùng kỹ thuật vi xử lý
Tơng tự SBR SBR lý tởng cho các nhà máy nhỏ. CFS áp dụng không thực tế cho các nhà máy nhỏ với các đột biến về lu lợng thải
Thiết bị ít dùng thiết bị cơ học hơn nên dễ vận hành hơn
Khá nhiều thiết bị cơ học nên dễ
đa đến một số khã kh¨n khi vận hành
Chất lợng nớc sau xử lý
Rất tôt trong mọi trờng hợp
Tốt trong mọi trờng hợp
§é linh hoạt đáp
Cùc kú linh hoạt trong SBR,
Có giới hạn khi so sánh với SBR
ứng sự thay
đổi các chỉ tiêu xử lý (tách loại C, N,P)
đạt đợc do có thể thay đổi chiến lợc vần hành hệ (thời gian mỗi chu kỳ, chuỗi các chu kỳ, chuỗi cách thức phối hợp sục khí).
Các đặc tr ng của hệ SBR :
Cho phép thiết kế hệ đơn giản với các bớc xử lý cơ bản theo quy trình “ Một bể”.
Các chu kỳ và khoảng thời gian cho mỗi chu kỳ có thể điều chỉnh đợc và là một quy trình thông minh có thể điều khiển tự động bằng PLC.
Hiệu quả xử lý có độ tin cậy cao và độ linh hoạt cao vì là quy trình từng mẻ thực sự.
Công nghệ kỹ thuật cao, lập trình đợc và khả năng xử lý vợt mức hứa hẹn hệ và quy trình xử lý bằng vi sinh đầy triển vọng trong tơng lai, trong đó có 2 lợi điểm chủ yếu của SBR là:
Xử lý từng mẻ, do vậy tránh đợc yếu tố biến động chảy liên tục.
Tính điều khiển đợc theo thời gian : định đợc thời gian cần cho mỗi giai
đoạn phản ứng vi sinh.
Qua so sánh cách xử lý nớc thải bằng hệ CAS (bùn hoạt tính thông th- ờng) và hệ SBR cho thấy tất cả các bể điều hoà, bể tuỳ chọn, bể anoxic, bể sục khí, bể lắng lọc trong hệ CAS giờ đây chỉ còn lại một bể phản ứng trong hệ SBR nên gọi là quy trình “một bể”, không bị lu lợng dòng điều khiển cũng nh không chiếm nhiều diện tích xây dựng. Hệ đợc điều khiển theo thời gian với các chu kỳ cơ bản.
Bên cạnh các u điểm về hiệu quả xử lý có độ tin cậy và linh hoạt cao, kiểm soát đợc theo thời gian và vận hành tự động theo PLC, việc đầu t vào hệ SBR là kinh tế nhất với giá thành rẻ hơn nhiều so với hệ CAS cổ điển xét trên các mặt sau :
Tiết kiệm mặt bằng, thờng từ 20ữ50% tổng thể khi so với CAS.
Tiết kiệm khi vận hành bao gồm :
Tiết kiệm năng lợng do cách thức vận hành thông minh, theo chu kỳ.
Giảm thiểu sự chú ý căng thẳng của ngời vận hành, tăng độ tin cậy và chất lợng xử lý.
Tiết kiệm phí tổn xây dựng : bình quân trên 20% khi hệ CAS đợc xây dựng cùng chất lợng công trình.
Tiết kiệm bảo trì.
Sử dụng các thiết bị hiện đại đơn giản nhất và có độ tin cậy cao.
Loại bỏ các thiết bị thông thờng với quá nhiều bộ phận phụ tùng đi
kÌm. [6]