Hệ lọc sinh học có thể phân chia thành nhiều dạng khác nhau dựa trên loại v ật liệu đệm, chế c nđộ ấp ước ào thiết bị, chế độ thông gió. v
Theo loại vật ệu đệm li , người ta chia thành loại bể lọc sử dụng ác ật liệu c v truyền thống như than cốc, sỏi silic nghiền có độ ỗng khoảng 50%, puzolan; r và loại bể lọc s dử ụng ật liệu nhựa ẻo có độ r v d ỗng tr n 90%. ê
Theo chế độ nước vào thiết bị ì có bth ể lọc ngược chiều và ôxu i chiều. Hay theo chế độ thông gió trong thiết bị ì cth ó thông gió cưỡng ức hoặc thô b ng gió tự nhiên. Thông thường người ta thường chia ra thành hai dạng b lể ọc là b ể lọc nh giỏ ọt và b lể ọc ngập nước.
I.3.2.1. Bể lọc nhỏ giọt
Bể lọc nhỏ giọt là kỹ thuật th ng dụng trong xử ô lý nước thải b ậc hai với nhiều dạng khác nhau. Trong bể ọc l nhỏ giọt, nước thải được phân bố đều tr n bề ê mặt tiết diện ngang của ột lọc, kh ng kh c ô í thường âth m nhập v b lào ể ọc từ phía dưới đáy ên ê l tr n tạo ra dòng khá ổn định.
Lọc nhỏ giọt có ưu điểm là khả ăng c n ố đ ịnh vi sinh v cao, khật ả năng tiếp xúc gi ữa màng thuỷ lực và màng vi sinh lớn, hàm lượng oxy hoà tan trong nước lớn.
Phân biệt theo tải trọng, bể lọc nhỏ giọt có c dác ạng ể lọc chậm, bể lọc trung b bình, bể lọc cao tải và bể lọc siêu cao tải.
Bể lọc chậm được áp dụng với tải trọng thuỷ lực và tải trọng ữu c h ơ thấp.
Trong hệ thống kh ng sử ụng quá trình tuần hoàn nước. Thời gian lưu thuỷ ô d lực ngắn, thường từ – 2 3 phút. Vi sinh vật oxy hoá chất hữu c ơ chỉ phát triển chủ yếu ở phía êtr n lớp vật liệu, phía dưới phát triển các vi sinh vật tự dưỡng oxy hoá ammoniac. Trong điều kiện tối ưu, lọc chậm có thể xử lý được ả c chất hữu c và c hơ ác ợp chất của nitơ.
Bể lọc trung bình hay cao tải được áp dụng ới tải v trọng ữu c h ơ cao, trong hệ thống có s dử ụng tuần ho n à để pha loãng ước thải và c l n ấp ại vi sinh vào bể lọc. Sự khác nhau giữa b lể ọc trung bình và bể lọc cao tải là tở ốc độ dòng tuần hoàn hay tải trọng thuỷ lực.
Bể lọc siêu cao tải có khả năng chịu được tải trọng ữu c và t h ơ ải trọng thuỷ lực lớn. Vật ệu đệm li s dử ụng trong lọc siêu cao tải thường ằng nhựa ẻo b d nên chiều cao lớp lọc tương đốicao.
Đối với tải trọng ữu c l h ơ ớn hơn 1,6 kg/m3.d và tải trọng thuỷ lực lên đến 8000 l/m2.h người ta c thể s dó ử ụng th m kỹ ê thuật óc àng vi sinh và b m ghép sau nó là kỹ thuật x lý bậc hai với b ử ùn hoạt ính. Đây được t xem là bước ử x lý nhằm tiết kiệm oxy cho giai đoạn sau.
Bằng thực nghiệm người ta đã rút ra c ng thức để tô ính toán ể lọc b nhỏ giọt nh sau:ư
- Đối với b lể ọc s dử ụng c vác ật ệu li truyền thống, một b và có tuậc ần hoàn:
E = 100
1+0,4433 W VF
(1.48)
Trong đó:
E: Hiệu quả khử BOD của ể lọc sinh học ở 20 b oC (%) W: tải trọng BOD của ể lọc (kg/ngày) b
V: thể tích vật ệu đệm li (m3)
F: Thô ng số tuần ho n,à là giá trị trung bình ủa ượng chất hữu c c l ơ đi qua bể lọc, được xác định:
F = 1 + R 2 1 + R
10
R: Hệ ố s tuần àho n, R = QT/Q. Giá trị R/10 được út ra từ thực nghiệm r cho thấy tải trọng chất hữu c ơ giảm khi lưu lượng tuần hoàn tăng.
QT: Lưu lượng tuần hoàn (m3/h).
Q: Lưu lượng nước thải (m3/h).
- Đối với bể lọc hai bậc:
2 '
1
E = 100
0,4433 W 1+ 1 - E VF
(1.49)
Trong đó:
E2: Hiệu quả xử lý BOD của ể ọc 2 , ở 20 b l oC (%) E1: Hiệu quả xử lý BOD của ể lọc b 1 (%)
W’: Tải trọng BOD trong bể lọc 2 (kg/ngày)
- Đối với bể lọc nhỏ giọt có s dử ụng loại vật ệu đệm li là nhựa ẻo (tháp d sinh học):
0 T
P.H.K C =
η (1.50) Trong đó:
C0: tải trọng BOD5 cho phép êtr n 1m2 b mề ặt vật ệu đệm li khi BOD5v ≤ 300 mg/l (g BOD5/m2.ngày)
P: Độ rỗng ủa ớp vật ệu c l li (%)
H: Chiều cao lớp vật ệu li trong bể (m)
KT: Hằng số nhiệt độ, KT = K20.1,047T-20 = 0,2.1,047T-20 η: hệ số phụ thuộc hàm lượng BOD5đầu ra […]
Khi đó tải trọng thuỷ lực cho phép được xác định như sau:
0 0 a 0
q = C .F
S (1.51) Trong đó:
q0: tải trọng thuỷ lực (m3/m3.ngày)
Fa: Diện tích bề mặt lớp vật liệu trong một đơn vị thể tích (m2/m3) S0: Hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu v ào (mg/l)
Thể tích c ần thiết của khối v ật liệu đệm:
0
V = Q
q (1.52) với Q là lưu lượng nước thải.
I.3.2.2. Bể lọc ngập nước
Công nghệ bể lọc sinh học với v ật liệu ngập trong nước đã được áp ụng đối d với nhiều ại lo nước thải khác nhau v được ử ụng kh phổ biếnà s d á trong th ập kỷ 90 của th kỷ ể trước Quá . trình ọc ngập nước có l khả ăng xử lý đồng thời n c ả BOD v ammoniac. Các ếu t à y ố ảnh ưởng h tới hiệu quả c ủa quá trình ọc là l chiều dày của màng vi sinh và chế độ ấp oxy cho bể lọc. Khi chiều dày của c màng vi sinh quá lớn có thể gây ra tắc cột lọc, giảm khả ăng khuyếch t n án oxy. Để khắc phục iđ ều này, người ta c thể t ó ạo độ ỗng đủ lớn cho lớp vật r liệu đệm hoặc ạo t một chế độ thuỷ lực phù h ợp để kiểm soát chiều dày của màng vi sinh ví dụ như ử d s ụng òng ngược để làm bong lớp màng vi sinh. d Thông thường, trong thiết kế b lể ọc ngập nước, người ta thường để cho dòng khí đi ngược ừ dưới lên, còn d t òng ước thải n đi vào có thể cùng chiều hoặc đi ngược chiều, tuy nhiên trong trường ợp òng ước thải h d n đi ngược chiều dòng khí, do tổn thất thuỷ ực l cao n n hiệu quả xử lý ê thường thấp hơn so với trường hợp dòng khí và nước ùng chiều. c
Để tính toán ể lọc ngập nước có thể sử d b ụng công thức 1.53 theo tiêu chuẩn thiết kế của Liên Xô cũ, với phạm vi áp dụng là BOD5 ≤ 500 mg/l và t ốc độ lọc vn≤ 3 m/h.
S0 10 F
K S
α +β
= = (1.53) Trong đó:
S0: Hàm lượng BOD5 dở òng ào v (mg/l) S: Hàm lượng BOD5đầu ra cho phép (mg/l) F: chuẩn số tổng ợp, được xác định: h
0,6 T 0,4
H.B .K F = q H: chiều cao lớp vật liệu (m)
B: lưu lượng đơn vị c ủa kh ng kh (mô í 3 kh ng kh /mô í 3 nước thải), thường chọn từ – 8 12 m3/m3.
K: Hằng số nhiệt độ; K = K20.1,047T-20 = 0,2.1,047T-20
q: tải trọng thuỷ lực (m3/m3.ngày); chọn t ừ 20 80 m– 3/m3.ngày.
α, β: hệ s ố phụ thuộc ào ưu lượng đơn vị c ô v l ủa kh ng kh B v chuẩn í à s tố ổng ợp F.[5] h