Báo cáo chuyên đề: Bể SBR trong xử lý nước thải

Chia sẻ: Nguyễn Quang Minh | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:38

Thêm vào BST

Báo xấu

1.170
lượt xem 318
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung chuyên đề: thu thập tài liệu về hiệu quả xử lý nước thải của công nghệ xử lý nước thải SBR, thu thập tài liệu về thiết kế hệ thống xử lý nước thải của bể SBR, thu thập tài liệu về quy trình xử lý sinh học hiếu khí, thu thập thông tin về hiện trạng sử dụng bể SBR tại các nhà máy.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo chuyên đề: Bể SBR trong xử lý nước thải

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO HỘ LAO ĐỘNG  QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG CHUYÊN ĐỀ BỂ SBR TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Sinh viên thực hiện 1. ĐẶNG NGUYỄN KIM PHỤNG 91202044 2. ĐỖ PHAN CÁT PHƯƠNG 91202177 3. NGUYỄN NGỌC QUÂN 91202179 Giảng viên hướng dẫn: PHẠM ANH ĐỨC Tp. Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng 11 năm 2014 MỤC LỤC
KẾ HOẠCH THỰC HIỆN 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, việc xử lý nước thải đã trở thành vấn đề mang tính thời sự. Do đó, nhiều nhà máy và công trình xử lý nước thải đã được xây dựng, cải tạo và đưa vào vận hành. Một trong những công trình tiên tiến nhất là công trình xử lý nước thải bằng bể SBR.Công nghệ sử dụng bể SBR là một công nghệ xử lý nước hiện đại, thực hiện nhiều chức năng của các công trình xử lý sinh học khác trong cùng một công trình xử lý.Tiết kiệm được chi phí xây dựng, lắp đặt, đường ống liên hệ giữa các công trình và không gian của nhà máy xử lý. 2. MỤC TIÊU Mục tiêu của chuyên đề là tìm hiểu các quá trình làm việc của hệ thống bể SBR, phương pháp xử lý nước, tính toán thiết kế. 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 3.1. Nội dung thực hiện - Thu thập tài liệu về hiệu quả xử lý nước thải của công nghệ xử lý nước thải SBR. - Thu thập tài liệu về thiết kế hệ thống xử lý nước thải của bể SBR. - Thu thập tài liệu về quy trình xử lý sinh học hiếu khí. - Thu thập thông tin về hiện trạng sử dụng bể SBR tại các nhà máy. 3.2. Phương pháp thực hiện - Phương pháp thu thập thông tin. - Phương pháp kế thừa. MỞ ĐẦU Nước là nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá, là yếu tố quan trọng cho sự tồn tại và sức khỏe của nhân loại.Đồng thời nó có vai trò to l ớn trong các ho ạt đ ộng sinh hoạt, sản xuất của cộng đồng. Hiện nay sự bùng nổ dân số và phát triển hoạt động sản xuất thiếu sự quy hoạch và định hướng đúng đắn không theo nguyên tắc phát triển bền vững làm cho tài nguyên thiên nhiên bị khai thác cạn kiệt, môi trường bị ô nhiễm trầm trọng. Trong đó, sự ô nhiễm nguồn nước sạch có ảnh hưởng xấu và gây ra những hậu quả nghiêm trọng đến đời sống, sức khỏe của con người.Một trong những nguyên nhân gây nên tình trạng đó là nước thải đã không được xử lý, làm sạch tr ước khi đ ưa tr ở l ại
môi trường. Vì vậy, xử lý nước thải đã trở thành vấn đề mang tính thời sự hết sức bức xúc hiện nay, nó đặt ra nhiệm vụ cho những người làm việc trong lĩnh vực quản lý, hoạt động môi trường và kỹ thuật phải có chương trình hành động và biện pháp thiết thực, kịp thời khắc phục, giải quyết. Nằm trong định hướng phát triển đó, nhiều nhà máy và công trình xử lý nước thải đã được cải tạo, xây dựng và đưa vào vận hành. Không nằm ngoài xu hướng chung của việc ứng dụng kỹ thuật tự động hóa và các ngành sản xuất và đời sống việc ứng dụng tự động hóa vào kỹ thuật môi trường cũng ngày càng đ ược phổ biến rộng rãi. Các công trình, nhà máy xử lý nước thải cũng cần được tự động hóa để nâng cao năng suất làm việc, hạn chế sự ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe người vận hành do đặc thù môi trường làm việc. Nhận thấy trong quy trình xử lý của nhà máy, bể SBR (Sequencing Batch Reactor) là một công trình xử lý sinh học thuộc loại bể hiểu khí mang tính hiện đại, là công trình xử lý trung tâm của hệ thống xử lý nước th ải c ủa nhà máy. Việc tự động hóa điều khiển bể SBR đặt ra bài toán thiết thực, có khả năng ứng dụng rộng rãi cho các công trình xử lý nước thải sau này. CHƯƠNG I. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỂ SBR ĐỐI TƯỢNG CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Một số khái niệm cơ bản trong công nghiệp xử lý nước thải 1.1.1 Định nghĩa nước thải Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng. 1.1.2 Phân loại Nước thải thường được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng. Đó cũng là cơ sở cho việc lựa chọn các biện pháp hoặc công nghệ xử lý. Theo cách phân loại này ta có các loại nước sau đây: • Nước thải sinh hoạt: là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công sở, trường học và các cơ sở tương tự. • Nước thải sản xuất: là nước thải từ các hoạt động sản xuất, có thể là hoạt động công nghiệp hoặc nông nghiệp .v.v. Ở đó nước được sử dụng như một loại nguyên liệu thô hoặc phương tiện để sản xuất. • Nước thải tự nhiên: là nước (thường là nước mưa) thấm vào hệ thống cống bằng nhiều cách khác nhau.
• Nước thải đô thị: là thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát của một thành phố, là hỗn hợp của các loại nước thải kể trên. 1.1.3 Thành phần - tính chất của nước thải Thành phần nước thải được phân tích theo những đặc điểm vật lý, hóa học, sinh vật và vi sinh vật. a) Theo đặc điểm vật lý: các chất bẩn trong nước thải được chia thành: • Các tạp chất không tan ở dạng lơ lửng, kích thước lớn, với kích thước hạt l ớn hơn 10-4mm. Chúng có thể ở dạng huyền phù, nhũ tương hoặc kích thước lớn như giẻ, vải, giấy, que củi .v.v. • Các tạp chất bẩn dạng keo với kích thước hạt trong khoảng 10-4 đến 10-6mm. • Các chất bẩn dạng tan có kích thước nhỏ hơn 10-6mm. Chúng có thể ở dạng phân tử hoặc phân ly thành ion. Nước thải sinh họat có mùi hôi thối khó chịu.Khi vận chuyển trong đường cống sau khoảng 2-6 giờ thấy xuất hiện mùi hyđrô sunfua, nước có mầu sẫm.Nồng độ các chất bẩn càng cao, nước thải càng có mầu và càng thấy đục. b) Theo đặc điểm hóa học: nước thải chứa các hợp chất hóa học dạng vô cơtừ nước cấp như sắt, manhê, canxi, silic .v.v. và rất nhiều chất hữu cơ trong sinh hoạt. Nước thải vừa xả ra thường có tính kiềm, nhưng dần trở nên có tính axit vì thối rữa. Các chất hữu cơ trong nước thải có thể xuất xứ từ thực vật, động vật. Chất hữu có có thể chia thành các chất chứa nitơ (urê, prôtêin, amin, axit amin … ) hoặc không chứa nitơ (mỡ, xà phòng, hyđrocacbon, xenlulô). Trong nước thải, các chất bẩn dạng vô cơ chiếm khoảng 42% có phân bố chủ yếu ở dạng tan, các chất bẩn dạng hữu cơ chiếm 58%, có phân bố nhiều ở dạng keo và không tan. c) Theo đặc điểm vi sinh vật: trong nước thải có chứa nhiều loại vi sinh vật như nấm men, nấm mốc, tảo, vi khuẩn, trong đó có loài vi khuẩn gây bệnh tả, l ỵ, thương hàn … Những loài vi sinh vật này chủ yếu đặc trưng cho nước thải sinh hoạt và một số nước thải sản xuất (lò mổ, nhà máy da, len ...) 1.1.4 Các thông số quan trọng của nước thải a) Hàm lượng chất rắn: là chi tiêu cho phép đo gần đúng lượng bùn sẽ được khử trong lắng sơ cấp. Hàm lượng chất rắn có trong nước thải được xác định là tổng chất rắn còn lại sau khi bay hơi mẫu nước trên bếp cách thủy, rồi cho sấy khô ở 103oC. b) Hàm lượng oxy hòa tan (Dissolved oxygen - DO): là chỉ tiểu quan trọng nhất, khi thải các chất thải sử dụng oxy vào nguồn nước, các quá trình oxy hóa chúng sẽ làm giảm nồng độ oxy hòa tan trong các nguồn nước, đe dọa sự sống các loài sinh vật sống trong nước. c) Nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical Oxygen Demand - BOD): là chỉ tiêu thông dụng nhất để xác định mức độ ô nhiễm của nước thải, BOD là lượng oxy vi sinh vật đã sử dụng trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ, phương trình tổng quát của quá trình đó là: Vi khuẩn Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm cố định d) Nhu cầu oxy hóa học(Chemical Oxygen Demand - COD): là chỉ số biểu thị hóa hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải và mức độ ô nhiễm của nước tự nhiên. COD là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa hóa học các chất hữu cơ trong mẫu nước thành CO2 và nước. 1.2 Quy trình chung trong xử lý nước thải 1.2.1 Các phương pháp xử lý nước thải
a) Phương pháp cơ – lý học Phương pháp này dùng để loại các chất không tan và một phần các chất dạng keo trong nước thải. Các công trình xử lý cơ học bao gồm: song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng, bể vớt dầu mỡ, bể lọc … Các chất thô như que, củi, giấy, giẻ … được giữ lại ở song chắn rác, các tạp chất không tan dạng vô cơ như cát sỏi, gạch vỡ, thủy tinh … được tách khỏi nước bằng bể lắng cát. Phần lớn các chất không tan hữu cơ được giữ lại ở bể lắng các loại. Trong đó những chất có trọng lượng riêng lớn hơn trong trọng lượng riêng của nước sẽ được lắng xuống đáy bể, các chất nhẹ hơn nước như dầu, mỡ lại nổi lên mặt nước.Sau đó, cặn lắng ở đáy và chất nổi trên mặt nước lại được gạt tập trung lại và tách riêng.Đối với các chất nổi đặc trưng, tùy thuộc bản chất của chúng có thể dùng các bể đặc biệt như bể vớt dầu, mỡ.Những loại bể này chủ yếu được sử dụng với nước thải sản xuất. Phương pháp xử lý cơ học thường chỉ là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi cho quá trình xử lý sinh học.Các công trình cơ học thường được gọi là công trình xử lý bậc I. b) Phương pháp hoá học và hoá lý Phương pháp này chủ yếu được dùng để xử lý nước thải sản xuất hoặc xử lý cặn bùn. Phương pháp hóa học: là phương pháp sử dụng các hóa chất cho vào nước thải, tạo phản ứng hóa học giữa hóa chất cho vào với các chất bẩn trong nước thải. Kết quả tạo thành các chất kết tủa hoặc chất tan nhưng không độc. Điển hình của phương pháp hóa học là phương pháp trung hòa nước thải chứa kiềm hoặc axit, phương pháp keo t ụ và phương pháp oxy hóa-khử. Phương pháp hóa lý: các phương pháp thường dùng là keo tu, hấp thu, hấp phụ, trích ly, tuyển nổi, bay hơi, cô đặc, đốt cháy, ozon hóa … c) Phương pháp sinh học (sinh hóa) Phương pháp này sử dụng khả năng sống, hoạt động của những vi sinh vật đ ể phân hủy, oxy hóa các chất bẩn hữu cơ trong nước thải. Đây là phương pháp phổ biến và kinh tế nhất hiện nay.Phương pháp này có thể được tiến hành trong điều kiện t ự nhiên hoặc trong điều kiện nhân tạo. Các công trình xử lý sinh học (trong điều kiện nhân tạo) bao gồm: bể lọc sinh vật (biophin), bể làm thoáng sinh học (aeroten), bể lắng đợt II (trong các công trình xử lý nước thải bể lắng trong giai đoạn xử lý cơ học là bể lắng đợt I, bể lắng trong giai đoạn xử lý sinh học gọi là bể lắng đợt II) ... Để quá trình xử lý nước thải được triệt để, hoàn thiện và tối ưu, người ta còn phải sử dụng đến quá trình xử lý khác như khử trùng, xử lý cặn, hút bùn. Các công trình xử lý của các quá trình này bao gồm: bể tự hoại, bể lắng hai vỏ, bể metanten … Các công trình xử lý sinh học được gọi là công trình xử lý bậc II. Sau các công trình x ử lý bậc II, nước thải qua khử trùng và xả ra nguồn.Ngày nay ở những nước phát triển, để xử lý triệt để tức là khử nốt các chất như nitrat, phôtphat, sunfat có trong nước thải gây ra hiện tượng phù dưỡng, nở hoa trong nguồn nước người ta còn dùng công trình x ử lý bậc III. 1.2.2 Quy trình công nghệ xử lý nước thải Nguyên tắc và yêu cầu xử lý nước Nguyên tắc và yêu cầu xử lý nước thải: Dây chuyền công nghệ xử lý là tổ hợp công trình, trong đó nước thải được xử lý từng bước theo thứ tự tách các cặn lớn đ ến các cặn nhỏ, những chất không hòa tan đến những chất keo và hòa tan, khâu cuối cùng là khử trùng.
Việc lựa chọn dây chuyền công nghệ là một bài toán kinh tế kỹ thuật phức tạp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: thành phần, tính chất nước thải, mức độ cần thiết làm sạch, các yếu tố khác: điều kiện địa phương, năng lượng, tính chất đất đai, diện tích khu xây dựng trạm xử lý, lưu lượng nước thải, công suất của nguồn. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Mô tả sơ bộ quy trình: Lưu lượng nước thải chảy về trạm bơm thay đổi theo giờ, do đó trạm bơm nước thải hoạt động gián đoạn với chu kỳ mở máy 3- 6 lần trong 1 giờ, bơm dâng nước về bể lắng cát đứng, tại đây các hạt cát có d
CHƯƠNG 2. BỂ SBR (SEQUENCING BATCH REACTOR) TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1. Giới thiệu Hình 2.1.Bể SBR Bể SBR hay còn gọi là bể bùn hoạt tính từng mẻ (Sequencing Batch Reactor) là bể xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học theo quy trình phản ứng từng mẻ liên tục. Đây là một dạng của bể Aerotank. SBR vừa có chức năng giống bể Aeroten là loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học nhờ vi sinh vật hiếu khí, vừa có chức năng là lắng bùn đ ể thu n ước trong ra ngoài. Công nghệ xử lý nước thải theo mẻ là một quy trình xử lý tăng trưởng bùn lơ lửng. Công nghệ SBR là một cải tiến của quy trình xử lý bùn hoạt tính và đ ược mô tả đơn giản chỉ là một bể chứa tiếp nhận xử lý từng mẻ. Một khi mẻ đ ược xử lý, một phần của mẻ được xả thải và một mẻ khác thu gom nước thải, nước đ ược xử lý và được xả thải và tiếp theo sau là một một mẻ thu gom nước thải khác, nước được xử lý và được xả thải. Trong hình thức cơ bản nhất, là hệ thống SBR chỉ đơn giản là một tập hợp các bể chứa hoạt động trên một cơ sở làm đầy và rút nước. Các bể chứa có thể là một con mương bằng đất hoặc quá trình oxy hóa, một bể hình chữ nhật, hoặc bất kỳ cấu trúc loại bê tông / kim loại khác. Mỗi bể trong hệ thống SBR được điền trong một thời gian rời rạc của thời gian và sau đó hoạt động như một lò phản ứng hàng loạt.Sau khi xử lý
mong muốn, dung dịch hỗn hợp được phép giải quyết và nổi rõ được rút ra từ hồ. Sự khác biệt chủ yếu giữa các SBR và dòng chảy hệ thống bùn hoạt tính liên tục thông thường là SBR thực hiện các chức năng như cân bằng, sục khí và lắng trong một thời gian chứ không phải trong một chuỗi không gian. Một lợi thế của định hướng thời gian của SBR là tính linh hoạt của hoạt động.Tổng thời gian trong SBR được sử dụng để thiết lập kích thước của hệ thống và có thể được liên quan đến tổng khối lượng của một cơ sở liên tục dòng chảy thông thường.Kết quả là, phần thời gian dành cho một chức năng cụ thể trong SBR là t ương đương với một số bể tương ứng trong một hệ thống định hướng không gian. Do đó, khối lượng bể tương đối dành riêng cho, nói rằng, sục khí và lắng đọng trầm tích trong SBR có thể được phân phối lại một cách dễ dàng bằng cách điều chỉnh các cơ chế kiểm soát thời gian (và chia sẻ tổng khối lượng) lên kế hoạch cho một trong hai chức năng. Trong thông thường ASP, khối lượng bể tương đối là cố định và không thể chia s ẻ hay phân phối dễ dàng như trong SBR. Bởi vì sự linh hoạt kết hợp với làm việc trong thời gian hơn là trong không gian, SBR có thể hoạt động hoặc như một, năng lượng thấp cần nhiều lao đ ộng, các h ệ thống sản lượng bùn cao hoặc như một nhiều năng lượng, lao động thấp, bùn thấp hệ thống năng suất cho về cơ bản nhà máy vật lý như nhau. Lao đ ộng, năng l ượng và s ản lượng bùn cũng có thể được đánh đổi với chi phí đầu tư ban đầu. Các hoạt động linh hoạt cũng cho phép các nhà thiết kế sử dụng SBR để đáp ứng nhiều mục tiêu khác nhau điều trị, trong đó có một mục tiêu tại thời điểm xây dựng (ví dụ như BOD và ch ất r ắn lơ lửng giảm) và tại một thời gian sau đó (ví dụ như nitrat hóa / khử ngoài BOD và lơ lửng loại bỏ các chất rắn). 2.2 Phân loại bể SBR Có hai loại SBR: loại lưu lượng dòng trung gian hoặc bể xử lý mẻ thực (true batch reactor) (hình 2.2) và loại lưu lượng dòng liên tục của bể (hình 2.3) 2.2.1 Lưu lượng dòng trung gian Hình 2.2.Lưu lượng dòng trung gian SBR. Tiêu biểu lưu lượng dòng trung gian hoặc “bể xử lý mẻ thực” (true batch reactor) một khi nước thải được nạp vào bể ở một mức làm đầy bình thường, sau đó nước thải được xử lý.Sau khi nạp thải vào bể tại mực nước thải làm đầy ở mức bình thường. Chỉ nạp thêm nước thải vào bể khi tất cả các pha đã thực hiện xong và loại bỏ các chất rắn lắng hiệu quả để cho phép xả thải vào mẻ nước thải khác của bể.
2.2.2 Lưu lượng dòng liên tục Hình 2.3.Lưu lượng dòng liên tục của bể. Trong lưu lượng dòng liên tục của SBR, nước thải đầu vào luôn chảy vào bể. Trong bể có hai buồng (chambers) tách biệt bởi một vách ngăn (baffle). Buồng nhỏ hơn nhận nước thải đầu vào và từ đây nước thải đầu vào chảy chậm vào buồng lớn hơn. Buồng lớn hơn hoạt động như là một bể xử lý nước thải theo mẻ. Tuy nhiên bể x ử lý theo mẻ có duy nhất một số giới hạn các pha: pha phản ứng (React), pha lắng (Settle) và pha gạn lỏng (Decant). 2.3 Cấu tạo của bể Hệ thống SBR gồm 2 cụm bể: cụm bể Selector và cụm bể C – tech. Nước được vào bể Selector trước sau đó mới đưa vào bể C – tech. Các thiết bị trong bể SBR: • Level sensor (bộ cảm biến cấp độ) trong bể SBR Nhiệm vụ: cung cấp định lượng hiển thị chiều cao mức nước trong 2 bể sinh học SBR ở màn hình điều khiển chính. Khi mực nước trong bể thấp thì kích hoạt van xả của bể đóng lại.Khi mực nước trong bể sinh học SBR đạt mức cao thì kích hoạt van mở n ước vào của chính bể đó đóng lại.
Hình 2.4Máy cảm biến • Van xả nước vào bể Các van này mở khi bể bắt đầu làm việc, đóng khi nước trong bể đạt mức đầy hoặc hết 60’ cho nước vào bể. • Van xả nước ra khỏi bể Các van này làm việc theo thời gian, sau khi bể bắt đầu hoạt động 195’, sau khi mở 30’ thì đóng lại hoặc khi cảm biến mức báo nước trong bể đạt mức cạn. • Van đóng mở đường ống dẫn bùn Các van này bắt đầu mở sau khi bể làm việc được 225’, đóng lại sau khi mở 15’ hoặc khi cảm biến đo lưu lượng bùn báo hết bùn trong đường ống. Trong đó việc điều khiển van theo tín hiệu của cảm biến đo lưu lượng bùn có mức ưu tiên cao hơn. • Thiết bị kiểm soát DO -Khoảng đo: 0,00 – 20,00 mg/l - Nước sản xuất: Endress + Hauser (Đức) -Nhiệm vụ: cung cấp tín hiệu định lượng nồng độ oxy trong bể sinh học SBR đ ể hiển thị ở màn hình tủ điều khiển chính. • Bơm hút bùn - Loại: bơm chìm - Nước sản xuất: Tsurumi (Nhật) - Nhiệm vụ: bơm bùn hoạt tính (vi sinh vật) từ bể sinh học SBR về bể chứa bùn. Bơm hút bùn làm việc theo thời gian và theo lưu lượng bùn trong đường ống. Sau khi van đường ống hút bùn mở (sau 225’ kể từ khi bắt đầu chu kỳ làm việc của bể) bơm đ ược phép hoạt động. Bơm ngừng làm việc sau 15’ hoặc khi cảm biến đo lưu lượng bùn báo hết bùn trong đường ống. • Bộ điều khiển decanter Nhiệm vụ: nhận tín hiệu điều khiển của van xả nước SBR và khoảng thời gian (do lập trình ) để thu và tháo nước sau quá trình lắng của bể sinh học SBR.
Hình 2.5 Bộ điều khiển Decanter • Decanter thu nước - Nước sản xuất: Việt Nam - Nhiệm vụ: thu nước sau khi xử lý ở bể SBR ra bể khử trùng. Hình 2.6 Decanter thu nước • Van thông khí Nhiệm vụ: điều chỉnh đóng mở đường ống dẫn khí từ máy thổi khí vào bể SBR • Máy khuấy Máy khuấy làm việc theo thời gian, mức nước và nồng độ oxy trong bể. Sau 60’ kể từ khi đổ nước vào bể, đồng thời mức nước ở trong bể đạt mức làm việc thì máy khuấy được phép làm việc. • Hệ thống sục khí
Hình 2.7 Hệ thống sục khí trong bể • Máy thổi khí - Nước sản xuất: Anlet (Nhật) - Nhiệm vụ: cung cấp khí cho bể SBR, nhận tín hiệu điều khiển từ van thông khí và tín hiệu thời gian (do lập trình). Hình 2.8 Phòng máy thổi khí 2.4Quy trình hoạt động của bể Một hệ thống SBR có thể được thiết kế như bao gồm một bể chứa lò phản ứng một hoặc nhiều hoạt động song song. Mỗi chu kỳ hoạt động của bể SBR bao gồm năm giai đoạn (pha) riêng biệt, được gọi là: làm đầy (Fill); phản ứng, thổi khí (React); l ắng (Settle); rút nước (Draw) và giai đoạn chờ (Idle). Hình 1 minh họa một hoạt động của bể SBR cho một chu kỳ (batch) xử lý nước thải.
Kiểm soát tổng thể của hệ thống được thực hiện với mức độ cảm biến và một thiết bị thời gian hoặc bộ vi xử lý. Chi tiết của từng giai đoạn của SBR được cung cấp trong các phần sau đây: Hình 2.9.Chu kỳ hoạt động của bể với 5 pha • Pha làm đầy – điền nước (Fill): thời gian bơm nước vào kéo dài từ 1 – 3 giờ. Dòng nước thải được đưa vào bể trong suốt thời gian diễn ra pha làm đầy. Trong bể phản ứng hoạt động theo mẻ nối tiếp nhau, tùy theo mục tiêu xử lý, hàm lượng BOD đầu vào, quá trình làm đầy để đưa nước 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: Nước thải đưa vào bể ở trạng thái tỉnh, nghĩa là không cung cấp thiết bị khuấy trộn và sục khí. Trạng thái này thường áp dụng trong công trình không cần quá trình nitrat hóa và quá trình phản nitrat và những công trình lưu lượng nước thải thấp để tiết kiệm năng lượng, chi phí vận hành, bảo dưỡng.. - Làm đầy có khuấy trộn thì giúp điều hòa nồng độ, ổn định thành phần nước thải, đồng thời xảy ra các quá trình oxy hóa cơ chất trong điều kiện hiếu khí và thi ếu khí, tăng hiệu quả xử lí nito trong nước thải - Làm đầy có thổi khí nhằm duy trì vùng hiếu khí trong bể. Tạo điều kiện cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển mạnh mẻ, trong bể xảy ra quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ, loại bỏ một phần COD/BOD trong nước thải. Tạo điều kiện cho quá trình nitrat hóa xảy ra.
Quy trình của pha: - Nước thải được bơm vào bể SBR; - Chế độ khuấy MỞ, máy thổi khí TẮT; - Chất hữu cơ, khử ni tơ, phosphorous sinh ra. • Pha phản ứng, thổi khí (React): Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính bằng sục khí hay làm thoáng bề mặt để cấp oxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn hợp. Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải, thường khoảng 2 giờ. Trong pha này diễn ra quá trình nitrat hóa, nitrit hóa và oxy hóa các hợp chất hữu cơ. Loại bỏ COD/BOD trong nước và xử lý các hợp chất Nitơ. Trong giai đoạn này cần kiểm soát các thông số đầu vào như: DO, BOD, COD, N, P, cường độ sục khí, nhiệt độ, pH…để có thể tạo bông bùn hoạt tính hiệu quả cho quá trình lắng sau này. Quy trình của pha: - Nước thải ngăn không cho vào bể SBR; - Chế độ khuấy MỞ, máy thổi khí hoạt động GIÁN ĐOẠN dựa trên chất lượng đầu ra;
- Loại bỏ BOD/COD, nitrit hóa/khử ni tơ. • Pha lắng (Settle): pha này cho phép tách chất rắn sinh học từ nước thải được xử lý. Trong pha này không cho nước thải vào bể SBR, không thực hiện thổi khí và khuấy trong pha này nhằm mục đích lắng trong nước trong môi trường tĩnh hoàn toàn. Đây cũng là thời gian diễn ra quá trình khử nitrơ trong bể với hiệu suất cao. Thời gian diễn ra khoảng 2 giờ. Kết quả của quá trình này là tạo ra 2 lớp trong bể, lớp nước tách pha ở trên và phần cặn lắng chính là lớp bùn ở dưới. Quy trình của pha: - Nước thải ngăn không cho vào bể SBR; - Chế độ khuấy TẮT, máy thổi khí TẮT; - Chất rắn lơ lửng được để lắng xuống. • Pha rút nước (Draw - Decant): Nước đã lắng sẽ được hệ thống thu nước tháo ra không bao gồm cặn lắng nhờ thiết bị Decantor. Thời gian dành riêng cho giai đoạn rút nước có thể dao động từ 5% đến hơn 30% tổng thời gian chu kỳ. Thời gian rút nước không nên quá mở rộng bởi vì các vấn đề có thể với bùn tăng. Một giờ là khoảng thời gian thông thường cho phép cho giai đoạn này của hoạt động. Thời gian dành riêng cho giai đoạn có thể dao động từ 5% đến hơn 30% tổng thời gian chu kỳ. Thời gian rút nước không nên quá mở rộng bởi vì các vấn đ ề liên quan đến bùn tăng. Một giờ là khoảng thời gian thông thường cho phép cho giai đoạn này của hoạt động. Quy trình của pha:
- Nước thải ngăn không cho vào bể SBR; - Chế độ khuấy TẮT, máy thổi khí TẮT; - Máng thu nước hạ xuống, nước sau lắng được đưa ra ngoài; - Bùn hoạt tính xả bỏ. • Pha chờ (Idle): Chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ đợi phụ thuộc vận hành 4 quy trình trên và vào số lượng bể, thứ tự nạp nước nguồn vào bể. Quy trình của pha: - Nước thải ngăn không cho vào bể SBR; - Chế độ khuấy TẮT, máy thổi khí TẮT; - Bể SBR sẵn sàng cho chu kì xử lý tiếp theo. Xả bùn dư là được thực hiện trong giai đoạn lắng nếu như lượng bùn trong hồ quá cao, hoặc diễn ra cùng lúc với quá trình rút nước. Giai đoạn này r ất quan tr ọng dù không thuộc 5 giai đoạn cơ bản trên, nhưng nó giúp cho bể hoạt động liên tục, một phần được thu vào bể chứa bùn, một phần tuần hoàn vào bể Selector, phần còn lại được giữ trong bể C – Tech việc xả bùn thường được thực hiện trong giai đoạn lắng hoặc tháo nước trong. Tùy thuộc công suất, chất lượng nước thải đầu vào, đầu ra người ta lựa chọn thời gian của các pha. Có nơi áp dụng thời gian các pha: Nạp liệu (làm đầy) 30 phút, sục khí 2-6 giờ, lắng 1 giờ, thải bùn 30 phút; có nơi áp dụng: Nạp liệu ( làm đ ầy) 60 phút, nạp nước kèm sục khí 30 phút, phản ứng: 2,5 giờ, lắng 1 giờ, xả bùn 1giờ. 2.5 Các thông số đầu vào – đầu ra a) Các thông số đầu vào Trên cơ sở phân tích chất lượng nước các nhà máy, xí nghiệp trước và sau khi xử lý sơ bộ, chất lượng nước hiện trạng của khu vực dự án và có xem xét đến khả năng tự làm sạch của nguồn tiếp nhận nước thải. Chất lượng nước thải đầu vào trạm xử lý cần đạt các chỉ số chính sau: Bảng 1. Các thông số đầu vào STT Các chỉ số phân tích Đơn vị tính Trị số đầu vào khu xử lý nước thải 1 pH mmg/l 7.45 2 Tổng các chất rắn lơ lửng mmg/l 300
3 COD mmg/l 500 4 BOD5 mmg/l 300 5 Tổng N mmg/lN 68 6 Tổng P mmg/lP 7,9 b) Các thông số đầu ra Bảng 2. Phân tích nước thải sau khi xử lý qua bể SBR STT Các chỉ số phân tích Đơn vị tính Kết quả 1 pH mmg/l 5.5 – 9 2 Tổng các chất rắn lơ mmg/l
Tổng phản ứng oxy hóa amoni: NH+4 + 2O2 → NO3 + 2H+ + 2H2O Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình nitrate hóa: Các yếu tố môi trường ảnh hưởng tới quá trình Nitrat hóa bao gồm các yếu tố chính sau: + Nồng độ chất nền: Vi sinh vật oxy hóa hợp chất hữu cơ để tạo sinh khối tế bào cần phải có chất dinh dưỡng là hợp chất nito để phát triển, khi nồng độ chất nến cao thì sẽ tiêu tốn nhiều chất dinh dưỡng. Điều này làm tăng hiệu quả xử lý. + Nhiệt độ: Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến tốc độ phát triển của vi sinh tự dưỡng: tăng khi nhiệt độ tăng. + Oxy + pH (độ kiềm): pH tối ưu cho quá trình nằm trong một khoảng khá rộng xung quanh pH = 8 (7,6 - 8,6), pH < 6,2 hoặc pH > 10 ức chế hầu như hoàn toàn quá trình hoạt động của vi sinh vật. + Thời gian lưu bùn (SRT) + Độc chất - Các yếu tố trên có liên hệ chặt chẽ tới tốc độ quá trình oxy hóa Amoni, làm hạn chế tốc độ tổng thể quá trình. Ảnh hưởng tới hiệu suất xử lý.  Quá trình nitrate hóa kết thúc khi pha phản ứng ngừng sục khí, chuyển sang pha lắng cũng là môi trường cho quá trình khử nitrate xảy ra. Để khử nitrat, vi sinh vật cần có chất khử (nitrat là chất oxy hóa), chất khử có thể là chất hữu cơ hoặc vô cơ như H2, S, Fe2+. Phần lớn vi sinh vật nhóm Denitrifier thuộc loại dị dưỡng, sử dụng nguồn carbon hữu cơ để xây dựng tế bào ngoài phần sử dụng cho phản ứng khử nitrate. Quá trình khử nitrat xảy ra theo bốn bậc liên tiếp nhau với mức độ giảm hóa tr ị của nguyên tố nitơ từ +5 về +3, +2, +1. - Phương trình tổng quát: NO3- → NO2- → NO (khí) → N2O (khí) → N2 (khí) - Phản ứng khử Nitrat với chất hữu cơ là methanol 6 NO3- + 5 CH3OH → 3 N2 + 5CO2 + 7 H2O + 6 OH- - Khí CO2 kết hợp với OH- thành HCO3- tạo thành độ kiềm trả lại cho môi trường sau khi cần độ kiềm trong quá trình Nitrat hóa. - Sử dụng chất hữu cơ từ nguồn nước thải (C 18H19O9N) thì phản ứng xảy ra như sau: C18H19O9N + NO3- + H+ → N2 + CO2 + HCO3- + NH4+ + H2O Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình khử nitrate: • Ảnh hưởng của oxy: Nồng độ oxy ảnh hưởng là nồng độ oxy ở bên trong tập hợp keo tụ hoặc ở trong màng vi sinh chứ không phải là oxy trong hỗn hợp chất lỏng. • Ảnh hưởng của pH - Giống các quá trình xử lý sinh học khác, khoảng pH tối ưu cho quá trình kh ử Nitrat nằm trong khoảng từ 7 – 9, ngoài vùng pH tối ưu này pH tốc độ giảm mạnh.
- Tại pH » 10 và pH » 6 tốc độ khử Nitrat chỉ còn lại vài phần trăm so với vùng tối ưu.Vi sinh khử Nitrat có khả năng thích nghi với môi trường pH thấp với nhịp độ chậm. - Trong vùng pH thấp có khả năng suất hiện các khí có độc tính cao đối với vi sinh từ quá trình khử Nitrat như N2O, NO. Chúng có khả năng đầu độc vi sinh vật với nồng độ thấp. • Ảnh hưởng của nhiệt độ: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình khử Nitrat cũng tương tự như đối với quá trình xử lý hiếu khí của vi sinh vật tự dưỡng: tốc độ tăng gấp đôi khi tăng 100C trong khoảng nhiệt độ 10 – 250C. Quá trình Nitrat cũng diễn ra trong khoảng nhiệt độ 50 – 600C, tốc độ khử Nitrat có thể cao hơn 50% so với tại 350C. • Ảnh hưởng của chất hữu cơ: Bản chất của chất hữu cơ cũng ảnh hưởng tới tốc độ khử Nitrat: các chất hữu cơ tan, dễ sinh hủy tạo điều kiện tốt thúc đẩy quá trình khử Nitrat. • Ảnh hưởng của các yếu tố kìm hãm: Nitrit là yếu tốc kìm hãm tốc độ khử Nitrat tại pH = 7 nồng độ N – NO2-> 14 mg/l bắt đầu ức chế quá trình vận chuyển chất của vi sinh vật và làm dừng quá trình khi nồng độ đạt 350 mg/l.