51
Chöông 5
XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI BAÈNG VI SINH VAÄT
WX
5.1. Xöû lyù nöôùc thaûi baèng vi sinh dính baùm trong moâi tröôøng hieáu khí (attached
growth treatment process)
5.1.1. Cô sôû lyù thuyeát cuûa phöông phaùp
5.1.1.1. Moâ taû quaù trình hình thaønh sinh vaät dính baùm treân vaät lieäu
Phaàn lôùn vi khuaån coù khaû naêng sinh tröôûng vaø phaùt trieån treân beà maët vaät raén, khi coù
ñuû ñoä aåm vaø thöùc aên laø caùc hôïp chaát höõu cô, muoái khoaùng vaø oxy. Vi khuaån dính baùm vaøo beà
maët vaät raén baèng chaát gelatin do chuùng tieát ra vaø chuùng coù theå deã daøng di chuyeån trong lôùp
gelatin dính baùm naøy. Ñaàu tieân vi khuaån cö truù taäp trung ôû moät khu vöïc, sau ñoù maøng vi sinh
(biofilm) khoâng ngöøng phaùt trieån, phuû kín toaøn boä vaät raén baèng moät lôùp ñôn baøo. Chaát dinh
döôõng (hôïp chaát höõu cô, muoái khoaùng) vaø oxy coù trong nöôùc thaûi caàn xöû lyù taïo ñieàu kieän cho
lôùp vi khuaån naøy phaùt trieån.
Sau moät thôøi gian, söï phaân lôùp hình thaønh: lôùp ngoaøi cuøng laø lôùp hieáu khí, ñöôïc oxy
khuyeách taùn thaâm nhaäp, lôùp trong laø lôùp yeám khí khoâng coù oxy. Beà daøy cuûa hai lôùp naøy phuï
thuoäc vaøo loaïi vaät lieäu naâng ñôõ (vaät lieäu loïc), cöôøng ñoä gioù vaø nöôùc qua lôùp loïc. Beà daøy lôùp
hoaït tính hieáu khí thöôøng khoaûng 300-400μm.
5.1.1.2. Hieäu quaû vaø phaân loaïi.
Vi khuaån trong maøng vi sinh dính baùm hoaït ñoäng coù hieäu quaû cao hôn vi khuaån trong
moâi tröôøng haït caën lô löûng.
Quaù trình xöû lyù baèng vi sinh dính baùm hieáu khí trong caùc beå loïc sinh hoïc ñang ñöôïc
duøng hieän nay coù theå phaân laøm hai loaïi:
- Loaïi coù vaät lieäu tieáp xuùc khoâng ngaäp nöôùc
- Loaïi coù vaät lieäu tieáp xuùc ngaäp trong nöôùc.
52
5.1.2. Beå loïc sinh hoïc coù vaät lieäu tieáp xuùc khoâng ngaäp nöôùc.
5.1.2.1. Caáu taïo
Beå loïc sinh hoïc nhoû gioït
Trong beå loïc, caùc lôùp vaät lieäu coù ñoä roãng vaø dieän tích maët tieáp xuùc trong moät ñôn vò
theå tích lôùn nhaát trong ñieàu kieän coù theå. Nöôùc thaûi ñöôïc heä thoáng phaân phoái phun thaønh gioït
ñeàu khaép treân beà maët cuûa lôùp vaät lieäu. Nöôùc sau khi chaïm lôùp vaät lieäu chia thaønh caùc haït
nhoû chaûy thaønh maøng moûng qua khe vaät lieäu ñi xuoáng döôùi. Trong thôøi gian chaûy nhö vaäy
nöôùc thaûi tieáp xuùc vôùi maøng nhaày gelatin baùm quanh vaät lieäu loïc. Sau moät thôøi gian lôùp naøy
daày leân ngaên caûn oxy cuûa khoâng khí thaám vaøo trong lôùp maøng nhaày. Do khoâng coù oxy, taïi
lôùp trong cuûa lôùp maøng nhaày saùt vôùi beà maët cöùng cuûa vaät lieäu loïc, vi khuaån yeám khí phaùt
trieån taïo ra saûn phaåm phaân huûy yeám khí cuoái cuøng laø khí methan vaø CO2 laøm troùc lôùp maøng
ra khoûi vaät cöùng roài bò nöôùc cuoán xuoáng phía döôùi. Maët khaùc khi chaát neàn khoâng coøn
khuyeách taùn tôùi lôùp beân trong nöõa, caùc vi sinh vaät coù trong lôùp öa hieáu khí seõ cheát vaø töï tieâu
ñi. Do vaäy xuaát hieän nhöõng khoaûng troáng teá baøo cho caùc vi sinh hieáu khí vaø kî khí khaùc. Khi
chaát neàn thaät söï caïn kieät, vieäc tieâu huûy caùc teá baøo coøn laïi laøm cho maøng sinh hoïc bò taùch rôøi
töøng vuøng ra khoûi beà maët. Treân maët vaät lieäu loïc hình thaønh lôùp mang môùi. Söï taùch maøng sinh
hoïc ñöôïc taïo ra vaø thuùc ñaåy bôûi doøng nöôùc chaûy qua beà maët. Hieän töôïng naøy ñöôïc laäp ñi laäp
laïi tuaàn hoaøn vaø nöôùc thaûi ñöôïc laøm saïch BOD vaø caùc chaát dinh döôõng. Ñeå traùnh hieän töôïng
taéc ngheõn trong heä thoáng phun, trong khe roãng lôùp vaät lieäu, tröôùc beå sinh hoïc nhoû gioït, phaûi
thieát keá song chaén, löôùi chaén, beå laéng ñôït 1. Nöôùc sau beå loïc sinh hoïc coù nhieàu buøn lô löûng
do caùc maøng sinh hoïc troùc ra neân phaûi ñöôïc xöû lyù tieáp baèng beå laéng ñôït 2.
53
Caáu taïo beå loïc sinh hoïc nhoû gioït (xem hình 5.1)
54
a. Vaät lieäu loïc.
Vaät lieäu loïc toát nhaát laø vaät lieäu coù dieän tích beà maët tieáp xuùc trong moät ñôn vò theå tích
lôùn, ñoä beàn cao theo thôøi gian, khoâng bò taét ngheõn vaø giaù reû. Tuøy thuoäc vaøo ñieàu kieän öùng
duïng coù theå choïn : than ñaù, ñaù cuïc, cuoäi soûi lôùn, ñaù ong coù kích thöôùc trung bình 60-100mm,
neáu kích thöôùc vaät lieäu nhoû hôn seõ laøm giaûm ñoä roãng, gaây taéc ngheõn cuïc boä. Neáu kích thöôùc
lôùn hôn thì dieän tích maët tieáp xuùc bò giaûm nhieàu, laøm giaûm hieäu quaû xöû lyù. Chieàu cao lôùp vaät
lieäu töø 1.2-2.5m.
Nhöõng thaäp nieân gaàn ñaây, do kyõ thuaät saûn xuaát nhöïa PVC phaùt trieån, nhöõng taám nhöïa
ñuùc löôïn soùng, gaáp neáp vaø caùc daïng khaùc nhau cuûa quaû caàu nhöïa ñaõ ñöôïc duøng laøm lôùp vaät
lieäu loïc (xem hình 5.1). Do vaät lieäu loïc nheï, deã laép ñaët vaø thaùo dôõ neân chieàu cao beå loïc sinh
hoïc ñaõ ñöôïc taêng leân töø 6-9m goïi laø thaùp loïc sinh hoïc (xem hình 5.2) taêng chieàu cao laøm
giaûm dieän tích maët baèng cuûa beå loïc sinh hoïc.
b. Heä thoáng phaân phoái nöôùc.
Heä thoáng phaân phoái nöôùc laøm baèng daøn oáng nhöïa töï quay ñaõ ñöôïc ñöa vaøo tieâu chuaån
thieát keá beå loïc sinh hoïc vì coù caáu taïo ñôn giaûn, laøm vieäc oån ñònh, deã quaûn lyù. Heä thoáng goàm
oáng ñöùng daãn nöôùc vaøo ñöôïc ñaët ôû taâm beå, ñænh oáng laép khôùp quay hình caàu ñöa nöôùc ra 2
hoaëc 3 oáng nhaùnh ñaët naèm ngang song song vôùi baùn kính beå (xem hình 5-1) treân oáng nhaùnh
laép voøi phun hoaëc loã phun nöôùc xuoáng beà maët beå loïc. Caùc tia nöôùc phun ra cuøng treân moät
phía, vuoâng goùc vaø ngöôïc vôùi chieàu quay cuûa oáng nhaùnh. Ñoäng löôïng cuûa caùc tia nöôùc bieán
thaønh löïc laøm cho daøn oáng nhaùnh quay quanh truïc. Toác ñoä quay thay ñoåi theo löu löôïng nöôùc,
thöôøng toác ñoä quay khoaûng 1 voøng trong 10 phuùt (tuøy theo ñieàu kieän thôøi tieát vaø muïc ñích xöû
55
lyù maø löôïng nöôùc ñöa vaøo khaùc nhau neân toác ñoä quay seõ khaùc nhau). Khi giaøn phun coá ñònh
phaûi boá trí ñeàu loã phun nöôùc treân toaøn dieän tích beå, phaûi coù thuøng chöùa laép xiphoâng hoaït
ñoäng töï ñoäng ñeå caáp nöôùc cho daøn phun theo töøng meû lieân tieáp.
Khoaûng caùch töø beà maët cuûa lôùp vaät lieäu ñeán voøi phun töø 0.2-0.3m ñeå laáy khoâng khí vaø
ñeå cho caùc tia nöôùc phun ra vôõ ñeàu thaønh gioït nhoû treân toaøn dieän tích beå.
c. Saøn ñôõ vaø thu nöôùc.
Saøn ñôõ vaø thu nöôùc trong beå loïc sinh hoïc laøm hai nhieäm vuï:
(1) Thu ñeàu nöôùc coù caùc maûnh vôõ cuûa maøng sinh hoïc bò troùc ra chaûy töø treân xuoáng ñeå daãn
sang beå laéng ñôït 2.
(2) Phaân phoái ñeàu gioù vaøo beå loïc ñeå duy trì moâi tröôøng hieáu khí trong caùc khe roãng.
Saøn ñôõ laøm baèng taám beâ toâng, saønh nung hay taám nhöïa taêng cöôøng baèng sôïi thuûy tinh
coù khoan loã hoaëc khe cho nöôùc vaø khí ñi qua, ñoàng thôøi ñôõ ñöôïc lôùp vaät lieäu loïc. Khoaûng
caùch töø saøn phaân phoái ñeán ñaùy beå thöôøng 0.6-0.8m. Ñaùy beå coù ñoä doác 1-2% veà maùng trung
taâm.
Xung quanh töôøng vaø ñoä cao giöõa ñaùy vaø saøn phaân phoái ñaët caùc cöûa thoâng gioù, toång
dieän tích caùc cöûa soå thoâng gioù baèng 20% dieän tích saøn phaân phoái.
Gioù ñi vaøo beå loïc theo doøng ñoái löu cuûa khoâng khí ñöôïc taïo ra do cheânh leäch nhieät ñoä
giöõa nöôùc thaûi vaø khoâng khí quanh beå.
Neáu nhieät ñoä nöôùc thaáp hôn nhieät ñoä khoâng khí, thì khoâng khí trong caùc khe roãng cuûa
lôùp loïc laïnh hôn khoâng khí beân ngoaøi, gioù seõ ñi töø treân maët beå loïc xuoáng ñaùy beå roài thoaùt ra
qua caùc cöûa thoâng gioù. Ngöôïc laïi, neáu nhieät ñoä nöôùc cao hôn nhieät ñoä khoâng khí, gioù seõ ñi töø
döôùi leân. Khi nhieät ñoä nöôùc vaø khoâng khí baèng nhau, khoâng coù gioù ñi vaøo beå loïc, vì vaäy ôû
nhöõng beå dieän tích vaø chieàu cao lôùn neân boá trí caùc quaït thoâng gioù.
5.1.2.2. Phaân loaïi beå loïc sinh hoïc nhoû gioït.
Beå loïc sinh hoïc nhoû gioït ñöôïc phaân loaïi theo taûi troïng thuûy löïc hoaëc taûi troïng caùc chaát
höõu cô, beå coù taûi troïng thaáp, beå coù taûi troïng cao. Theo baûng 5.1.