4. Ý nghĩa của đề tài
1.4.4.5.Công nghệ SBR
SBR (sequencing batch reactor): Bể phản ứng theo mẻ là dạng công trình xử lí nƣớc thải dựa trên phƣơng pháp bùn hoạt tính, nhƣng 2 giai đoạn sục khí và lắng diễn ra gián đoạn trong cùng một bể. SBR không cần sử dụng bể lắng thứ cấp và quá trình tuần hoàn bùn, thay vào đó là quá trình xả cặn trong bể. Hệ thống SBR là hệ thống dùng để xử lý nƣớc thải sinh học chứa chất hữu cơ và nitơ cao.
Hình 1.4. Sơ đồ hoạt động của bể SBR
Các giai đoạn xử lý bằng SBR gồm 5 giai đoạn:
1. Làm đầy (Fill): cấp nƣớc thải vào bể phải đảm bảo cho dòng chảy điều hòa, không quá mạnh để tạo tiếp xúc tốt giữa nƣớc thải và VSV và cũng không quá lâu để đảm bảo tính kinh tế. Cấp nƣớc thải vào bể có thể vận hành ở 3 chế độ: làm đầy tĩnh, làm đầy khuấy trộn, làm đầy sục khí.
- Làm đầy tĩnh: cấp nƣớc thải tĩnh tạo nồng độ chất nền cao khi bắt đầu khuấy trộn. Điều kiện làm tĩnh có lợi cho sản sinh lƣu trữ bên trong điều kiện
N-íc th¶i ®Çu vµo
chất nền cao, 1 yêu cầu để loại bỏ photpho sinh hóa, giảm sự phát triển của VK sợi.
- Làm đầy khuấy trộn: nƣớc thải đầu vào đƣợc trộn đều với các sinh khối, khởi đầu cho các phản ứng hóa học. Trong thời gian cấp nƣớc thải vào hỗn hợp, VSV phân hủy hữu cơ sinh học và sử dụng oxy dƣ hoặc nhận electron thay thế nhƣ nitrat. Lúc này, khử nitrat xảy ra trong điều kiện thiếu oxy tạo thành khí nitơ, NO3- đƣợc VSV sử dụng nhƣ là nhận electron.
- Làm đầy sục khí: có thể giảm thời gian sục khí cần thiết trong bƣớc phản ứng, quá trình nitrat hóa có thể đạt đƣợc.
2. Thổi khí (React): Oxy đƣợc cung cấp một lƣợng lớn để tạo thuận lợi cho việc tiêu thụ chất nền. Quá trình nitrit hóa, nitrat hóa và phân hủy chất hữu cơ xảy ra, và kết thúc khi 1 thời gian tối đa để việc tiêu thụ chất nền đƣợc đạt đƣợc. Trong giai đoạn này cần tiến hành thí nghiệm để kiểm soát các thông số đầu vào nhƣ: DO, BOD, COD, N, P, cƣờng độ sục khí, nhiệt độ, pH để tạo bông bùn hoạt tính hiệu quả cho quá trình lắng sau này.
3. Giai đoạn lắng (Settle): quá trình lắng diễn ra trong môi trƣờng tĩnh hoàn toàn, các chất rắn đƣợc tách ra và lắng xuống, thời gian lắng thƣờng nhỏ hơn 2 giờ. Trong một số trƣờng hợp, khuấy trộn nhẹ trong thời gian đầu của pha lắng tạo nƣớc thải và bùn lắng rõ ràng hơn, bùn đƣợc lắng tập trung hơn. Trong hệ thống SBR, không có dòng chảy đầu vào can thiệp vào pha lắng nhƣ trong hệ thống bùn hoạt tính thông thƣờng.
4. Giai đoạn xả nước ra (Draw): nƣớc đã lắng sẽ đƣợc hệ thống thu nƣớc tháo ra; đồng thời trong quá trình này bùn lắng cũng đƣợc tháo ra. Việc loại bỏ này phải đƣợc thực hiện mà không làm xáo trộn bùn lắng.
5. Giai đoạn chờ (Idle): Pha này xảy ra giữa pha xả và pha bơm, trong đó nƣớc thải đã đƣợc xử lý đƣợc loại bỏ và nƣớc thải đầu vào đƣợc bơm vào.
Giai đoạn này đôi khi có thể đƣợc sử dụng để xả bùn thải hoặc vệ sinh lại thiết bị sục khí, cánh khuấy, v.v.
Nên phân bổ thời gian hoạt động của chu kì nhƣ sau: nƣớc chảy vào bể (25%); sục khí (35%); lắng (20%); tháo nƣớc (15%); tháo bùn (5%). [19] Các quá trình sinh học diễn ra trong bể SBR
• Oxy hóa các chất hữu cơ:
CxHyOz + (x+y/4 - z/2) O2 → x CO2 + y/2 H2O • Tổng hợp sinh khối tế bào:
n(CxHyOz) + nNH3+ n(x+y/4 -z/2-5)O2→(C5H7NO2)n + n(x-5)CO2 + n(y-4)/2 H2O
• Tự oxy hóa vật liệu tế bào (phân hủy nội bào): (C5H7NO2)n + 5nO2 → 5n CO2+ 2n H2O + nNH3 • Quá trình nitrit hóa:
2 NH3+ 3O2→ 2NO2- + 2H+ + 2H2O (VK Nitrosomonas) ( 2NH4 + + 3O2 → 2NO2 - + 4H+ + 2H2O) 2NO2 - + O2 → 2NO3 - (VK Nitrobacter) • Tổng phản ứng oxy hóa amoni:
NH4+ + 2O2 → NO3-+ 2H+ +2H2O • Quá trình phản nitrit hóa:
NO3
- →NO2- → N2
Ưu nhược điểm công nghệ SBR
- Ưu điểm: Hệ thống SBR linh động có thể xử lý nhiều loại nƣớc thải khác nhau với nhiều thành phần và tải trọng, dễ dàng bảo trì, bảo dƣỡng thiết bị mà không cần phải tháo nƣớc cạn bể. Hệ thống có thể điều khiển hoàn toàn tự động. MLSS không bị thoát ra ngoài vì chảy tràn nƣớc do lƣu lƣợng không
đổi, quá trình lắng tĩnh giúp nồng độ TSS đầu ra thấp. Bể điều hòa, bể lắng sơ cấp, xử lý sinh học, bể lắng thứ cấp và khử dinh dƣỡng có thể kết hợp lại thành 1, hiệu quả khử photpho, nitrat hóa và khử nitrat hóa cao. Quá trình kết bông tốt do không có hệ thống gạt bùn cơ khí; ít tốn diện tích do không có bể lắng 2 và quá trình tuần hoàn bùn. Chi phí đầu tƣ và vận hành thấp. Quá trình lắng ở trạng thái tĩnh nên hiệu quả lắng cao, có khả năng nâng cấp hệ thống.
- Nhược điểm: Do hệ thống hoạt động theo mẻ, nên cần phải có nhiều thiết bị hoạt động đồng thời với nhau, công suất xử lý thấp. Ngƣời vận hành phải có kỹ thuật cao (sử dụng công tắc và van tự động theo thời gian).