Thuyết minh quy trình xử lý nước thải bằng vi sinh vật
Trong quy trình xử lý nước thải sinh hoạt hoặc quy trình xử lý nước thải khu công nghiệp hiện nay đã và đang ứng dụng phương pháp vi sinh rất nhiều, phương pháp này dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là của các loại vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải.
Cơ chế của phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật
Vi sinh vật có trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng. Sản phẩm của quá trình phân hủy này là khí CO2, H2O, N2, Ion Sulfite,…
Mục đích chính của phương pháp xử lý bằng vi sinh vật đó là khử các chất hữu cơ như COD, BOD.
Lý do áp dụng phương pháp xử lý bằng vi sinh vật
- Chi phí lắp đặt thấp
- Thân thiện với môi trường
- Dễ dàng lắp đặt hệ thống xử lý nước thải và dễ vận hành
Thuyết minh quy trình xử lý nước thải bằng vi sinh vật
Như đã nói ở trên thì quy trình xử lý bằng vi sinh vật là quá trình sử dụng vi sinh vật oxy hóa các chất oxy hóa trong điều kiện có oxy. Quy trình này gồm có hai biện pháp tự nhiên và nhân tạo.
Biện pháp tự nhiên
Ao hồ sinh học hiếu khí
Có thiết kế là một loại ao khá cạn, độ sâu khoảng 0.3 ~ 0.5 mét, có quá trình oxy hóa các chất bẩn hữu cơ chủ yếu nhờ các vi sinh vật hiếu khí.
Cơ chế hoạt động của phương pháp này là oxy từ không khí được khuếch tán vào lớp nước phía trên bề mặt, đồng thời nhờ ánh sáng mặt trời giúp tảo trong nước phát triển, tảo này sẽ tiến hành quang hợp tạo ra oxy ở tầng dưới mặt nước ao hồ.
Cánh đồng tưới, bãi lọc
Thường dùng trong việc xử lý nước thải sinh hoạt, quy trình xử lý nước thải ao nuôi cá, do chứa N:P:K tỷ lệ 5:1:2 phù hợp với sự phát triển của thực vật. Quy trình này nhằm xử lý nước thải, đồng thời tận dụng được nguồn nước thải làm phân bón sinh học.
Nguyên lý hoạt động của phương pháp này là dựa trên khả năng giữ cặn trên mặt đất, nước sẽ thẩm thấu qua đất tương tự như đi qua một màng lọc, bên trong đất có chứa rất nhiều vi sinh vật hiếu khí với lượng oxy có trong các lỗ nhỏ và mao quản của lớp đất mặt.
Biện pháp nhân tạo
Bể Aerotank
Đây là các bể phản ứng sinh học được làm hiếu khí bằng cách sử dụng máy thổi khí nén và máy khuấy chìm, giúp đảo cơ học làm cho vi sinh vật tạo thành các hạt bùn hoạt tính lơ lửng trong khắp bể.
Bể Aerotank đươc xây dựng kiên cố bằng bê tông cốt thép hình chữ nhật hoặc hình tròn. Nước thải sẽ chảy qua suốt chiều dài của bể và được máy sục khí công suất lớn sục, máy khuấy chìm Faggiolati khuấy đảo đều nhằm tăng cường lượng oxy hòa tan và tăng nhanh quá trình oxy hóa chất thải hữu cơ có trong nước.
Quy trình làm việc của bể Aerotank gồm có ba giai đoạn:
- Giai đoạn 1: tốc độ oxy hóa = tốc độ tiêu thụ oxy, ở giai đoạn này bùn hoạt tính hình thành và phát triển, các loại vi sinh vật sinh trưởng và phát triển mạnh mẽ, do đó mà lượng oxy cần cấp cho bể tăng cao.
- Giai đoạn 2: ở giai đoạn này, vi sinh vật phát triển mạnh mẽ và ổn định, lượng oxy mà vi sinh vật tiêu thụ gần như ít thay đổi, trong giai đoạn này các chất thải hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất.
- Giai đoạn 3: sau một thời gian khá dài, tốc độ oxy hóa bị cầm chừng và có chiều hướng giảm, tốc độ tiêu thụ oxy tăng cao.
Những yếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm sạch nước thải của bể Aerotank:
- DO
- Thành phần dinh dưỡng có trong nước thải
- Lượng oxy cần thiết cho vi sinh vật có thể sinh trưởng
- Nồng độ cơ chất
- Các chất có độc tính trong nước thải
- Độ pH
- Nhiệt độ
- Nồng độ các chất lơ lửng ở dạng huyền phù
Bể lọc sinh học
Bể lọc sinh học là gì? Bể lọc sinh học là một công trình nhân tạo, trong đó các chất thải sẽ được lọc qua lớp vật liệu rắn có bao bọc một lớp màng vi sinh vật.
Cấu tạo của bể lọc sinh học gồm các phần chính sau:
- Phần chứa vật liệu lọc
- Hệ thống phân phối nước trên toàn bộ bề mặt bể
- Hệ thống thu và dẫn nước sau khi lọc
- Hệ thống dẫn và phân phối khí cho bể lọc
Phân loại bể lọc sinh học:
- Bể lọc sinh học có lớp vật liệu không ngập trong nước: lọc phun hay lọc nhỏ giọt
- Bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước, sử dụng đệm vi sinh.
Dĩa quay sinh học
Dĩa quay sinh học là gì? Là kỹ thuật xử lý nước thải bằng màng lọc sinh học dựa trên sự gắn kết của vi sinh vật trên bề mặt của vật liệu.
Nguyên lý hoạt động của dĩa quay sinh học:
- Nước thải sẽ đi qua màng lọc sinh học, sau đó tiếp xúc với oxy có trong nước và di ra khỏi dĩa
- Nhờ dĩa quay liên tục nên màng sinh học vừa tiếp xúc với không khí, vừa tiếp xúc với các chất hữu cơ, từ đó mà các chất hữu cơ bị phân hủy nhanh hơn
Mương oxy hóa
Mương oxy hóa là một dạng cải tiến của Aerotan khuấy trộn hoàn chỉnh làm việc trong điều kiện hiếu khí kéo dài với bùn hoạt tính
Thường sử dụng đối với nước thải có độ ô nhiễm bẩn cao BOD20 = 1000 ÷ 5000mg/l.
Bể UASB
- Lớp bùn lắng có hoạt tính rất cao ở dưới đáy. Chất thải được đưa vào từ dưới dáy của bể phản ứng vào trong lớp bùn.
- Dưới tác dung của vi sinh vật kị khí Chúng được chuyển hoá thành mêtan và cacbon dioxide.
- Chất khí phát sinh giữ cho cả lớp bùn được trộn đều.
- Một số hạt bị dẩy lên khỏi lớp bùn.
- Khi mất “bẩy khí” chúng lắng xuống trở lại lớp bùn.
- Không tốn nhiều năng lượng
- Quá trình công nghệ không đòi hỏi kỹ thuật phức tạp
- Tạo ra lượng bùn có hoạt tính cao , nhưng lượng bùn không sản sinh không nhiều giảm chi phí xử lý
- Loại bỏ chất hữu cơ với lượng lớn,hiệu quả
- Xử lý BOD trong khoảng 600 à 150000 mg/l đạt từ 80-95%
- Có thể xử lý một số chất khó phân hủy.
- Tạo ra khí có ích
Lọc kị khí
- Nước thải được tiếp xúc với vật liệu.
- Khi nước thải chảy qua lớp vật liệu lọc, vi khuẩn tạo thành màng vi sinh vật .
- Chất hữu cơ khi tiếp xúc với màng vsv sẽ bị hấp thụ và phân hủy.Bùn cặn được giữ lại trong khe rỗng của lớp lọc.
- Sau 2-3 tháng làm việc xả bùn một lần,thau rửa lọc.
Kị khí tiếp xúc
Công trình gồm một bể phản ứng và một bể lắng riêng biệt với một thiết bị điều chỉnh bùn tuần hoàn.
Nguyên lí làm việc: Nước thải chưa xử lý được khuấy trộn với vòng tuần hoàn và sau đó được phân hủy trong bể phản ứng kín không cho không khí vào. Sau khi phân hủy, hỗn hợp bùn nước đi vào bể lắng: nước trong đi ra và bùn được lắng xuống đáy.
- Có thể chuyển bùn từ bể này sang bể khác một cách dễ dàng
- Lọc bỏ được BOD5 tới 80 ÷ 95% và COD từ 65 ÷ 90% ( tùy thuộc vào bản chất của nước thải)
Xử lý thiếu khí ( bể anoxit )
Sau khi xử lý sinh học, nước thải có thể giảm được 90 ÷ 98% BOD nhưng tổng N chỉ giảm được 30 ÷ 40% và khoảng 30% lượng P, hàm lương N và P vượt quá ngưỡng cho phép thì cần xử lý bổ sung bằng phương pháp thiếu khí
- Đây là quá trình chuyển hóa Nitrat thành N trong điều kiện không cấp thêm oxy từ ngoài vào.
- Quá trình khử Nitrat bao gồm việc oxy hóa nhiều chất hữu cơ trong xử lý nước thải, sử dụng Nitrat hoặc Nitrit như là chất nhận điện tử thay cho oxy.
