Đĩa quay sinh học được áp dụng đầu tiên ở CHLB Đức năm 1960 sau đĩ ở Mĩ và Canada, 70% hệ thống RBC được sử dụng để loại BOD, 25% để loại BOD và nitrat, 5% để loại nitrat. Hệ đĩa quay gồm những đĩa trịn polystyren hoặc polyvinyl clorit đặt gần sát nhau nhúng chìm khoảng 40 – 90% trong nước thải hoặc quay với vận tốc chậm. Tương tụ như bể lọc sinh học, một lớp màng sinh học được hình thành và bám chắc vào vật liệu đĩa quay
Khi quay, màng sinh học tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và sau đĩ tiếp xúc với oxi hĩa khi ra khỏi nước thải. Đĩa quay được nhờ mơtơ hoặc sức giĩ. Nhờ quay liên tục mà màng sinh học vừa tiếp xúc được với khơng khí vừa tiếp xúc được với chất hữu cơ trong nước thải, vì vậy chất hữu cơ được phân hủy nhanh.
Yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hoạt động của RBC là lớp màng sinh học. Khi bắt đầu vận hàng các vi sinh vật trong nước bám vào vật liệu và phát triển ở đĩ cho đến khi tất cả vật liệu được bao bởi lớp màng nhầy dầy chừng 0,16 – 0,32 cm. Sinh khối bám chắc vào RBC tương ứng như ở màng sinh học.
Vi sinh vật trong màng bám trên đĩa quay gồm các vi khuẩn kị khí tùy tiện như
Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium, Micrococus,… Các vi sinh vật hiếu khí như Bacillus thì thường cĩ ở lớp trên của màng. Khi kém khí hoặc yếm khí thì tạo thành lớp màng vi sinh vật mỏng và gồm các chủng vi sinh vật thường mùi khĩ chịu. Nấm và các chất hữu cơ. Sự đĩng gĩp của nấm chỉ quan trọng trong trường hợp pH nước thải thấp hoặc các loại nước thải cơng nghiệp đặc biệt, vì nấm khơng thể cạnh tranh với các loại vi khuẩn về thức ăn trong điều kiện bình thường. Tảo mọc trên bề mặt lớp màng vi sinh vật làm tăng cường sức chịu đựng CO2 của lớp màng sinh học. Nĩi chung pH tối ưu cho RBC là từ 6,5 – 7,8, khi để oxi hĩa các chất hidratcacbon thì pH thích hợp là 8,2 – 8,6. Để nitrat hĩa, pH tối ưu khoảng 7,2 – 7,8. Quá trình nitrat hĩa cĩ thể đưa tới việc kiềm hĩa mơi trường vì vậy thêm các chất kiềm như vơi chẳng hạn là điều kiện cần thiết.
Các chất dinh dưỡng vơ cơ trong nước thải sinh hoạt đủ cho sự phát triển của vi sinh vật, vì vậy khơng cần thiết phải thêm chất dinh dưỡng. Tuy nhiên đối với nước thải cơng nghiệp thì cần phải thêm chất dinh dưỡng, tỉ lệ thường đề nghị BOD5: N:P là 100: 5 :1.
Nhiệt độ nước thải ở mức 13 – 320C khơng ảnh hưởng nhiều đến quá trình hoạt động. Tuy nhiên khi nhiệt độ giảm dưới 130C thì hiệu quả xử lí giảm. Để đạt được hiệu quả cao, nước thải phải được giữ ở điều kiện thống khí trong tồn bộ hệ thống để đảm bảo quá trình oxi hĩa hidratcacbon và nitrat hĩa. Cĩ đề nghị cho rằng nên giữ lượng oxi hịa tan ở mức 1 – 2 mg/l trong bĩn xử lí để phịng việc thiếu oxi làm hạn chế mức độ xử lí ở lớp dưới.
Mật độ trung bình 9300 m2/ trục dài 8m, mật độ cao từ 11000 – 16700 m2/ trục 8 m, thể tích thích hợp là 51/m2. Như vậy, sử dụng vật liệu lọc cĩ bề mặt lớn sẽ cĩ hiệu quả cao. Vật liệu dạng lưới nĩi chung là tốt hơn dạng đĩa, vì bề mặt của dạng lưới lớn hơn. Nhưng dùng dạng này ở giai đoạn đầu dễ bị tắc nghẽn dẫn đến việc đưa chất thải vào chậm làm giảm hiệu lực của thiết bị. Vận tốc quay của điã khoảng 0,3 m/s.
Trong quá trình vận hành, sự sinh trưởng của vi sinh vật được gắn kết vào bề mặt các đĩa và sẽ hình thành lớp màng mỏng trên các bề mặt xấp nước đĩa. Khi đĩa quay, lần lượt sẽ làm cho lớp màng sinh học (sinh khối) tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải với khí quyển để hấp thụ oxi. Đĩa quay sẽ ảnh hưởng tới sự vận chuyển oxi và đảm bảo cho sinh khối tồn tại trong điều kiện hiếu khí. Đĩa quay cũng là một cơ chế để tách chất rắn đã bị trĩc màng. Một số mảng vỡ được tách khỏi đĩa, ở trạng thái lơ lửng để sau đĩ theo dịng nước chuyển sang bể lắng. Đĩa sinh học cĩ thể dùng để xử lí bậc hai đồng thời cũng cĩ thể hoạt động như kiểu quá trình theo mùa, nitrat hĩa và khử nitrat.
Đĩa quay sinh học thường được thiết kế trên cơ sở yếu tố tải trọng rút ra từ kết quả nghiên cứu ở trạm thử nghiệm, mơ hình sản xuất, mặc dù (cĩ thể phân tích) năng suất của nĩ theo phương pháp tiệm cận, tương tự như đối với các bể lọc sinh học. Cả hai chỉ tiêu tải trọng thủy lực và tải trọng chất hữu cơ đều được dùng để xác định kích thước cơng trình xử lí bậc hai. Các loại tải trọng đối với thời tiết ấm áp và tồn năm về nitrat hĩa sẽ thấp hơn nhiều so với tải trọng khi xử lí bậc hai.
Năng suất tải của đĩa RBC vào khoảng 0,5 – 1 kg BOD/m3.ngày. Nên giảm bớt chất hữu cơ vào ơ giai đoạn đầu để đề phịng xảy ra hiện tượng thiếu oxi. Tải lượng nước trên bề mặt vật liệu của RBC thay đổi trong khoảng 0,03 – 0,06 m3/m2.ngày với nước thải xử lí lần 2 và 0,01m3/m2.ngày với nước cần xử lí nitrat. Mối liên quan giữa thể tích bồn chứa và bề mặt vật liệu cĩ ý nghĩa rất lớn. Dung tích tối ưu của bồn chứa xử lí nước sinh hoạt là khoảng 4,88 1/m2 bề mặt vật liệu và thời gian lưu nước khoảng 40 – 90 phút cho oxi hĩa các hợp chất cacbon hữu cơ và 90 – 240 phút cho nitrat hĩa. Về phương diện thiết kế RBC và thực tế thấy rằng, ở đĩa sinh học luợng sinh khối M tồn tại là lớn và do đĩ tỉ số F/M là nhỏ. Chính vì lẽ đĩ các RBC cĩ tải trọng thủy lực cao và tải trọng các chất hữu cơ cũng cao, dẫn đến xử lí nước thải rất cĩ hiệu quả.
CHƯƠNG 6