Được sử dụng ở Pháp, Mỹ, Úc trong những năm 90 của thế kỷ XX dùng để xử lý nước thải sinh hoạt và cơng nghệ thực phẩm. Bể lọc hoạt động theo chu kỳ: nước thải và khơng khắ cùng chiều hay ngược chiều, đi từ dưới lên hay từ trên xuống tiếp xúc với vật liệu lọc.
Nước sau khi qua bể lắng đợt 1 được bơm lên máng phân phối, theo ống dẫn phân bố đều trên diện tắch đáy bể. Nước được trộn đều với khơng khắ cấp từ ngồi vào qua dàn phân phối. Hỗn hợp khắ- nước thải đi cùng chiều từ dưới lên, qua lớp vật liệu lọc. Tại đây xảy ra quá trình khử BOD và chuyển hố NH4+ thành NO3 . Lớp vật liệu lọc cũng cĩ khả năng khử cặn lơ lửng trong nước thải. Khi bể lọc đạt đến tổn thất áp lực yêu cầu, ta tiến hành rửa bể lọc. Đĩng van cấp nước và khắ, đĩng, mở van xả rửa liên tục nhiều lần. Cĩ 2 cách tiến hành xả rửa: cùng chiều và đi từ dưới lên; ngược chiều: nước
Khố Luận Tốt Nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
thải đi từ trên xuống, giĩ đi từ dưới lên sẽ gây tổn thất thủy lực qua lớp lọc cao, hiệu quả xử lý thấp. Quy trình cùng chiều cho hiệu quả cao và tổn thất áp lực nhỏ. [2]
4.7 CÁC THƠNG SỐ TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH XỬ LÝ
stt Đại lượng cần tắnh Biểu thức Giải thắch đại lượng
1 Tốc độ sử dụng chất nền S K S X K S K Y S X d s s r .. ) ( . . max ( g/m3.s)
μmax: tốc độ tăng trưởng riêng cực đại (1/s)
X: nồng độ bùn hoạt tắnh (g/m3 = mg/l)
S: nồng độ chất nền trong nước thải ở thời điểm sự tăng trưởng bị hạn chế Ks: hằng số bán tốc độ, (g/m3; mg/l) Y: hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại (mg/mg) 2 Tyũ số F/M:Tyũ lệ thỏùc ăn trên số lượng vi khuẩn ngaụy-1 F/M= X S 0 S0: nồng ựoả COD ựầu vaụo (mg/l)
: thơụi gian lỏu nỏớc trong beă phản ứng hiếu
khắ ( ngaụy)
X: nồng ựoả chất rắn lơ lỏũng bay hơi trong beă phản ứng hiếu khắ ( mg/l)
Khố Luận Tốt Nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
3 Thơụi gian lỏu
nỏớc: (ngaụy) = Q V V: theă tắch beă phản ứng hiếu khắ (m3) Q: lỏu lỏơỉng nỏớc thaũi (m3/ ngaụy) 4
Thơụi gian lỏu buụn: b(ngaụy) b = w w e e Q SS Q SS V MLSS MLSS: haụm lỏơỉng chất rắn lơ lỏũng trong beă phản ứng hiếu
khắ (mg/l) V: theă tắch beă phản ứng hiếu khắ ( m3) SSe: haụm lỏơỉng chất rắn lơ lỏũng trong nỏớc thaũi ựầu ra (mg/l) Qe: lỏu lỏơỉng nỏớc thaũi ra (m3/ngaụy) SSw: haụm lỏơỉng chất rắn lơ lỏũng trong buụn thaũi (mg/l)
Qw: lỏu lỏơỉng buụn thaũi (m3/ngaụy) 5 Chữ số theă tắch buụn SVI (mg/l) SVI = MLSS V30, x 1000 V30Ỗ: thể tắch bùn lắng sau 30 phút. 6 Hiệu quả xử lý: E - Xử lý theo COD: vào ra vào COD c COD COD E1 ( ) - Xử lý theo BOD:
Khố Luận Tốt Nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng vào vào BOD S BOD E 5 5 2 - Hiệu quả xử lý tồn bộ: vào ra vào BOD BOD BOD E 5 5 5
S: lượng BOD5 hồ tan ra khỏi bể lắng
BOD5ra = BOD5hồ tan + BOD5 lơ lửng 7 Thể tắch bể:V( m 3 ) c d c K X S S Y Q V . (.(1 0 ).).
θc: thời gian lưu bùn (ngày)
S0: chất nền trong nước thải (mg/l)
S: nồng độ chất nền cịn lại sau khi ra khỏi bể (mg/l) 8 Tốc độ tăng trưởng của bùn :Yb(ngày-1) Yb = c K d Y 1 9 Lượng bùn hoạt tắnh sinh ra trong ngày: Px (kg/ngày) Px = Yb.Q.(S0 - S) 10 Tổng lượng cặn lưu
lượng sinh ra:Px1 Px1= z
Px 1 z: độ tro của cặn 11 Lượng cặn dư hằng ngày xả ra:Pxả Pxả = Px1 Ờ Pra Pra = Q.SSra.10 -3 12 Lưu lượng xả bùn: Qxả Qxả = T c c r r X X Q X V . . . . Qr = Qv Xt = (1 Ờ z).Xbùn Xr = (1 Ờ z).c (ml/ngày) 13
Thời gian tắch luỹ cặn khi khơng xả cặn ban đầu:T
T = Px b X V .
Khố Luận Tốt Nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng (ngày) 14 Khi hệ thống ổn định, lượng bùn hữu cơ xả ra hằng ngày: B (kg/ngày) B = Qxả. Xb
15 Lưu lượng bùn tuần
hồn: QT X X X Q Q T r T 16 Lượng oxy cần thiết: OCo(kg/ngày) OCo=Q1000.(S0.fS) - 1,42.Px + 1000 ) ( 57 , 4 N0N
N0: tổng nitơ ban đầu (sau khi bổ sung dinh dưỡng) N: tổng nitơ ra (5-6mg/l) 17 Lượng oxy thực tế: OCt (kg/ngày) OCt= OCo + 1 024 . 1 1 . . ( 20) T s s C C C
Cs:oxy bão hồ trong nước (9.08mg/l)
C:lượng oxy cần duy trì trong bể (2 Ờ 3 mg/l) α: 0.6 Ờ 0.94 18 Lượng khơng khắ cần thiết: Ok OU antồn OC k f o t .
OU: cơng suất hồ tan thiết bị
f = 1.5
4.8 MỘT SỐ VẤN ĐỀ CẦN LƯU Ý KHI VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG ĐIỀU KIỆN HIẾU KHÍ NƯỚC THẢI TRONG ĐIỀU KIỆN HIẾU KHÍ
4.8.1 Những vấn đề trong phân tắch bùn hoạt tắnh
Khố Luận Tốt Nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
Bơng buụn :
Trong moảt heả thống buụn hoaỉt tắnh hoaỉt ựoảng tốt, vi khuaăn không dắnh kết với bông buụn thỏơụng bị tiêu dieảt bơũi các protozoa. Sỏỉ hieản dieản cuũa chúng dỏới daỉng các tế baụo riêng rẽ khiến cho nỏớc thaũi bị ựuỉc. Vieảc phát trieăn nhiều vi khuaăn phân tán có nghĩa laụ quá trình taỉo bông thất baỉi. Hieản tỏơỉng naụy xaũy ra do taũi lỏơỉng BOD cao vaụ do giới haỉn oxy.
Bơng buụn không có sơỉi:
Hieản tỏơỉng naụy ựôi khi ựỏơỉc goỉi laụ bơng buụn zooglea vaụ xaũy ra do vieảc saũn sinh quá mỏùc nhỏõng exopoly saccharides bơũi vi khuaăn ( vắ duỉ zooglea ) thỏơụng ựỏơỉc tìm thấy trong buụn hoaỉt tắnh. Nó khiến cho tắnh nén vaụ tắnh lắng giaũm. Loaỉi bơng buụn naụy ắt gaẻp vaụ ựỏơỉc ựiều chữnh bằng chlor hoá.
Bơng buụn có sơỉi:
Nguyên nhân bơng buụn laụ do tắnh lắng kém vaụ tắnh nén kém cuũa chất rắn trong beă laụm trong cuũa heả thống buụn hoaỉt tắnh. Hieản tỏơỉng bung buụn có sơỉi thỏơụng do nhiều vi sinh vật daỉng sơỉi gây ra vaụ laụ hieản tỏơỉng khá phoă biến.
Bông buụn ựieăm (pinpoint flocs) :
Bông buụn ựieăm xuất hieản do vieảc phá huyũ nhỏõng bông buụn thaụnh nhỏõng maũnh rất nhoũ ựi vaụo nỏớc thaũi ra buụn hoaỉt tắnh. Moảt số nhaụ quan sát tin rằng nhỏõng vi khuaăn sơỉi taỉo ra xỏơng sống cuũa bông buụn hoaỉt tắnh khi xuất hieản với số lỏơỉng thấp sẽ khiến cho bông buụn mất cấu trúc, gây nên kém lắng vaụ cho ra nỏớc ựuỉc.
Lên buụn ( Rising sludge) :
Thữnh thoaũng buụn có khaũ năng lắng tốt cũng có xuất hieản hieản tỏơỉng noăi lên maẻt nỏớc sau moảt khoaũng thơụi gian lắng tỏơng ựối ngắn. Nguyên nhân thông thỏơụng laụ do quá trình khỏũ nitrat
Khố Luận Tốt Nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
hóa (nitrir vaụ nitrat trong nỏớc thaũi chuyeăn thaụnh khắ nitơ). Các khắ nitơ sẽ bị giỏõ laỉi trong lớp buụn cho ựến moảt lúc naụo ựó sẽ, ựuũ nhiều sẽ lôi cuốn buụn noăi lên maẻt nỏớc.
Ta có theă phân bieảt hieản tỏơỉng buụn noăi với hieản tỏơỉng buụn kết cuỉm bằng cách ựối với hieản tỏơỉng buụn noăi khi các bông buụn noăi lên có keụm theo các boỉt khắ nhoũ li ti phắa trên bề maẻt beă lắng 2
Hieản tỏơỉng taỉo boỉt vaụ váng (foaming/scum formation) :
Hieản tỏơỉng naụy do 2 loaụi vi khuaăn gây ra laụ Nocardia vaụ
Microthrix parvicella, hai loaiỉ vi khuaăn naụy có bề maẻt tế baụo không
ỏa nỏớc vaụ có hình thaụnh nhỏõng boỉt bong bóng trên bề maẻt tế baụo, chắnh nhỏõng boỉt bong bóng naụy gây nên hieản tỏơỉng taỉo boỉt . ứây laụ 2 vi khuaăn có daỉng hình sơỉi vaụ có theă ựỏơỉc phát hieản qua kắnh hieăn vi.
Boỉt ựỏơỉc taỉo ra rất daụy ( ựoả daụy có theă ựaỉt tỏụ 0,5 ựến 1m) vaụ có maụu nâu.
Hieản tỏơỉng buụn trỏơng :
Khi tải lượng hữu cơ (BOD) trong bể tăng, bùn hoạt tắnh cĩ theă bị trương. Dễ
tạo thành các hạt nhỏ rời rạc và khĩ lắng gọi là hiện tượng trương bùn.
Baũng 4.1: Tóm tắt nguyên nhân vaụ haảu quaũ cuũa nhỏõng sỏỉ cố trong buụn hoaỉt tắnh
Sự cố Nguyên nhân Haảu quaũ Sỏỉ phát trieăn
phân tán
Vi sinh vaảt không taỉo thaụnh bông nhỏng khuếch tán, taỉo thaụnh nhỏõng
Nỏớc ra ựuỉc, không có vuụng lắng trong buụn
Khố Luận Tốt Nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
cuỉm nhoũ hoaẻc tế baụo ựơn leũ
Nhaụy: bơng
buụn có nhớt ( bơng buụn không sơỉi )
Vi sinh vaảt hieản dieản với số lỏơỉng lớn trong lớp
maụng ngoaỉi baụo
Giaũm tắnh lắng vaụ tốc ựoả nén. Trên thỏỉc tế không có vieảc phân tách trong nhỏõng trỏơụng hơỉp nghiêm troỉng, taỉo nên chaũy traụn cuũa lớp buụn trong beă lắng ựơỉt 2
Bông buụn ựieăm
Nhỏõng bông buụn nhoũ, chắc, yếu, có cấu hình ựỏơỉc taỉo thaụnh lắng nhanh. Nhũng khối tuỉ nhoũ hơn lắng chaảm
Chữ số theă tắch buụn SVI thấp vaụ nỏớc thaũi ra ựuỉc
Bơng buụn
Nhỏõng vi sinh vaảt baụnh trỏớng khoũi bông buụn vaụ caũn trơũ vieảc nén vaụ lắng cuũa buụn
Chữ số theă tắch SVI cao, nỏớc thaũi ra trong
Lên buụn
Vieảc khỏũ nitrat trong beă lắng ựơỉt 2 taỉo ra nhỏõng bóng khắ Nitơ, bám dắnh với nhỏõng bông buụn hoaỉt tắnh vaụ noăi lên trên bề maẻt beă lắng 2
Lớp váng cuũa buụn hoaỉt tắnh ựỏơỉc taỉo thaụnh trên maẻt cuũa beă lắng ựơỉt 2
Khố Luận Tốt Nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
boỉt vaụ váng maẻt không bị thoái biến vaụ sỏỉ hieản dieản cuũa nhỏõng loaụi Nocardia, ựôi khi bơũi sỏỉ hieản dieản cuũa Microthrixparvicella.
cuũa chất rắn trong buụn hoaỉt tắnh tới bề maẻt cuũa ựơn vị xỏũ lắ. Boỉt ựỏơỉc tắch luỹ vaụ có theă bị thối. Chất rắn có theă chaũy traụn vaụo beă lắng ựơỉt 2 .
4.8.1.2 Cách khắc phục:
Hieản tỏơỉng bơng buụn
- Xỏũ lý bằng chất oxy hoá maỉnh : duụng chlorine hoaẻc H2O2 ựeă xỏũ lý vi khuaăn có choỉn loỉc sơỉi trong buụn tuần hoaụn.
- Xỏũ lý bằng chất keo tuỉ : các polymer hỏõu cơ toăng hơỉp, vôi vaụ các muối sắt có theă thêm vaụo hỗn dịch ựeă laụm tăng tắnh lắng cuũa buụn.
- ứiều chữnh lỏơỉng buụn tuần hoaụn: gia tăng vieảc thaũi buụn.
Hieản tỏơỉng lên buụn
- Tăng tyũ leả buụn tuần hoaụn tỏũ beă lắng về beă Aerotank ựeă giaũm thơụi gian lỏu buụn trong beă lắng.
- Tăng nhanh tốc ựoả rút buụn dỏ ơũ beă lắng
- Giaũm thơụi gian lỏu buụn ựeă tránh quá trình nitrat hóa
Hieản tỏơỉng boỉt vaụ váng
Có theă khắc phuỉc hieản tỏơỉng boỉt vaụ váng bằng cách : duụng chlorine phun lên trên bề maẻt hay sỏũ duỉng các cation polymer ựeă kieăm soát
Hieản tỏơỉng buụn trỏơng
- Tăng cường sục khắ.
- Xảbùn dư.
Khố Luận Tốt Nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
- Pha lỗng nước thải bắng nước sơng, hồ.
- Tháo kiệt, cọ sạch và xả đợt nước thải mới vào bể.
4.8.2 Những vấn đề trong quá trình xử lý nước thải.
Nguyên nhân:
- Công trình bị quá taũi.
- Lỏơỉng nỏớc thaũi ựoảt xuất chaũy vaụo quá lớn.
- Nguồn cung cấp ựieản bị ngắt.
- Tới kì haỉn nhỏng không kịp sỏũa chỏõa, ựaỉi tu.
- Cán boả, công nhân quaũn lắ không tuân theo nguyên tắc quaũn lắ kĩ thuaảt an toaụn.
Cách khắc phuỉc:
- Nỏớc thaũi saũn xuất có lỏu lỏơỉng vaụ nồng ựoả dao ựoảng lớn trong ngaụy vaụ ựêm, thì chữ ựỏơỉc phép xaũ vaụo maỉng lỏới thoát nỏớc ựô thị sau khi ựã qua xỏũ lắ cuỉc boả trong xắ nghieảp công nghieảp.
- ứiều chữnh chế ựoả bơm cho phuụ hơỉp với công suất cuũa beă xỏũ lắ.
- Tiến haụnh taăy rỏũa kênh mỏơng ựều ựaẻn.
- Cần duụng 2 nguồn ựieản ựoảc laảp ựeă tránh bị tắt ựieản ựoảt ngoảt.
- Cần nâng cao trình ựoả quaũn lắ kĩ thuaảt cho các cán boả trong quá trình ựiều haụnh các công trình xỏũ lắ.
Khố Luận Tốt Nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Ờ KIẾN NGHỊ
5.1 KẾT LUẬN
Các vấn đề mà đề tài đã làm được trong thời gian thực hiện đề tài trong 7 tuần là:
Bước đầu thu thâp và tìm tài liệu liên quan đến lĩnh vực xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khắ qua internet, sách vở, và tài liệu được học ở trường. Cùng với sự hướng dẩn của thầy Hồng Hưng đả tạo điều kiện cho em tập hợp, biên hội, sắp xếp và cấu trúc lại các tài liệu cĩ liên quan nằm phân tán, rải rác thành một hệ thống hồn chỉnh về các vấn đề lý thuyết cơ sở cĩ liên quan đến quá trình phân huỷ các chất trong nước thải bằng vi sinh vật hiếu khắ. Do đĩ, giúp các kỹ sư thiết kế cũng như cơng nhân vận hành hệ thống xử lý nước thải cĩ thể nắm bắt một cách tổng thể về vai trị của các loại vi sinh vật hiếu khắ trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học giúp phục vụ cơng tác thiết kế các cơng trình xử lý nước thải cũng như vận hành hệ thống cĩ hiệu quả hơn.
Trình bày rõ về các cơ chế, các giai đoạn, các bước phân huỷ của quá trình hố sinh học trong quá trình phân giải các chất hữu cơ của các vi sinh vật hiếu khắ, cũng như thành phần các vi sinh vật tương ứng trong các cơng trình xử lý sinh học.
Nêu ra một số các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình phân huỷ chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khắ giúp việc vận hành hệ thống xử lý nước thải khơng bị ảnh hưởng bởi các điều kiện bất lợi gây ra.
Làm rõ được một số các vấn đề thường gặp khi vận hành hệ thống xử lý nước thải, đồng thời cũng đã nêu ra được cách khắc phục các vấn đề đĩ.
Khố Luận Tốt Nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
5.2 KIẾN NGHỊ
Trong các tài liệu nghiên cứu xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học sử dụng vi sinh vật hiếu khắ chủ yếu là nghiên cứu các phương pháp xử lý các chất hữu cơ đơn giản như các hydratcacbon, protein, lipid. Tuy nhiên, trong các nhà máy xử lý nước thải hiện nay, thành phần nước thải rất đa dạng và chứa những chất phức tạp, khĩ phân huỷ. Vì vậy cần tiếp tục thu thập và tìm hiểu các tài liệu nghiên cứu sâu hơn về hướng xử lý sinh học các chất hữu cơ cĩ cấu trúc phức tạp hơn (vắ dụ như các hợp chất chứa vịng thơm), đặc biệt là một số hợp chất cĩ nguồn gốc nhân tạo khĩ phân huỷ.