Chuyên đề Bể Aerotank

Chia sẻ: Nguyễn Quang Minh | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:42

Thêm vào BST

Báo xấu

938
lượt xem 245
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của chuyên đề là cung cấp kiến thức cơ bản về phương pháp xử lí sinh học hiếu khí, giới thiệu và tính toán thiết kế cũng như vận hành bể Aerotank, các sự cố thường gặp và khắc phục bể để từ đó giúp mọi người hiểu được những lợi ích cũng như hạn chế của bể nhằm lựa chọn áp dụng cho phù hợp các trường hợp khác nhau.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Chuyên đề Bể Aerotank

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 AEROTANK Sinh viên thực hiện 1. CHU VŨ NHUẬN PHÁT 91202042 2. BÙI TẤN PHONG 91202173 3. ĐỖ TOÀN PHONG 91202174 Giảng viên hướng dẫn: T.S PHẠM ANH ĐỨC Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2014
KẾ HOẠCH THỰC HIỆN 1. GIỚI THIỆU Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học hiện nay đang đ ược ứng d ụng và s ử d ụng r ộng rãi trên khắp thế giới nói riêng và tại Việt Nam nói riêng, xử lý bằng bi ện pháp sinh h ọc được ứng dụng phổ biến tại các nhà máy, xí nghiệp mang quy mô l ớn, nó mang l ại hi ệu quả xử lý cao và chất lượng xử lý tốt, đồng thời tránh gây ô nhiễm môi trường. Xử lý hiếu khí có thể là một lựa chọn khi quỹ đất không đủ để xây d ựng các b ể t ự ho ại truyền thống hoặc các cánh đồng hấp thụ tự nhiên. Ngày nay, ngày càng nhi ều nhà c ửa và khu thương mại nhỏ mọc lên ở khu vực nông thôn, và những n ơi đó th ường không có h ệ thống thoát nước tập trung. Trong những tình huống này, n ước thải phải đ ược x ử lý m ột cách triệt để trước khi thải ra môi trường. Tùy thuộc vào quy định c ủa địa ph ương, mà quá trình xử lý hiếu khí có thể được áp dụng để giảm diện tích vùng đất bị nhiễm bẩn hoặc độ sâu của nước bẩn ngấm vào đất. Việc ứng dụng xử lý hiếu khí có thể mở ra triển vọng lớn để phát triển những vùng đất trước đây không thể xử lý được n ước th ải do h ạn ch ế qu ỹ đất. Vì vậy, trong chuyên đề này sẽ giới thiệu về phương pháp xử lí n ước thải sinh h ọc hiếu khí bằng bể Aerotank. 2. MỤC TIÊU Mục tiêu của chuyên đề là cung cấp kiến thức c ơ bản về phương pháp xử lí sinh h ọc hi ếu khí, giới thiệu và tính toán thiết kế cũng như vận hành bể Aerotank, các sự c ố thường gặp và khắc phục bể để từ đó giúp mọi người hiểu được những lợi ích cũng như h ạn ch ế c ủa bể nhằm lựa chọn áp dụng cho phù hợp các trường hợp khác nhau. 3. NỘI DUNG THỰC HIỆN Nội dung: Trong chuyên đề này sẽ đề cập đến các khái niệm, nguyên t ắc ho ạt đ ộng c ủa bể xử lí sinh học hiếu khí, cách tính toán thiết kế bể, đưa ra các sự c ố và cách kh ắc ph ục thường gặp của bể Aerotank. 4. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN Để thực hiện được chuyên đề này, tôi đã nhận được sự hộ trợ từ Th.S Phạm Anh Đ ức, khoa Môi trường & Bảo hộ lao động trường Đại học Tôn Đức Thắng Chuyên đề được thực hiện thông qua việc dịch và tham khảo từ các bài báo, t ạp chí ti ếng Anh, tiếng Việt, tóm tắt bài giảng liên quan khác. Đây là lần đầu tiên tôi đ ược th ực hi ện chuyên đề theo phương pháp mới nên chắc hẳn còn nhiêu sai sót. Mong nhận đ ược s ự góp ý của giảng viên bô môn để chuyên đề được hoàn thiện hơn, xin chân thành cảm ơn. 5. GIẢI TRÌNH
[1] Aerobic Treatment Prepared by Jun Zhu, Extension Engineer [2]. Aerobic Treatment Units, Environmental Health Directorate, Department of Health, Western Australia 2011. [3]. Aerobic Degradation by Microorganisms, Wolfgang FritscheMartin Hofrichter, Jena, Germany. Sử dụng đoạn 1, đoạn 3  trang 147 [4] Aerobic Treatment of Wastewater and Aerobic Treatment Units, Buchanan and Seabloom, 11/2004. Sử dụng đoạn 1  trang 3, đoạn 1 và 3 trang 4, bảng 1 trang 5, đoạn 1  trang 8, đoạn 1  trang 11, đoạn 1  trang 20 [5] Biological Wastewater Treatment, Arun Mittal, 08/2011. Sử dụng đoạn 1 phần Introduction, trang 32 [6]. Bacterial Metabolism in Wastewater Treatment Systems, Claudia Gallert and Josef Winter [7]. Combined Anaerobic-Aerobic System For Treatment Of Textile Wastewater, Mahdi Ahmed et al, Journal of Engineering Science and Technology, Vol. 2, No. 1 (2007) 55-69 Sử dụng đoạn 2  trang 12 [8] CHAPTER 13 ACTIVATED SLUDGE PLANTS, TM 5-814-3/AFM 88-11, Volume III [9] Evaluation ofAnaerobic-Aerobic Wastewater Treatment Plant Operations, E. Gašpariková1, Š. Kapusta, I. Bodík, J. Derco, K. Kratochvíl, Polish Journal of Environmental Studies Vol. 14, No. 1 (2005), 29-34. [10] http://www.environmental-expert.com/services/wastewater-definition-of-117681 [11]http://www.brighthubengineering.com/geotechnical-engineering/96062-spreadsheets-for- activated-sludge-waste-water-treatment-calculations/#imgn_3 [12] Rezace A. et al. Hospital wastewater treatment using an integrated anaerobic aerobic fixed film bioreactor. American Journal of Environmental Sciences1 (4) 2005: 259-263 [13] Rebecca Dohse và Amy Heywood – groundwater pollution primer, civil Engineering, Virginia Techc. [14] Maintenance of aerobic wastewater treatment systems Level 1Citi Centre Building 11 Hindmarsh Square Adelaide SA 5000 [15] Tsai C.T, Lin S.T. Disinfection of hospital waste sludge using hypochlorite and chlorine dioxide. Journal Applied Microbiology 1999: 827-833 Sử dụng đoạn 1 đoạn 2  trang 1
[16] The Biological Basis of Wastewater Treatment Peter Spencer Davies B.Sc, Ph.D Strathkelvin Instruments Ltd 1.05 Kelvin Campus, West of Scotland Science Park Glasgow G20 0SP, UK [17] Waste Water Treatment Plant Elmhurst, Illinois A Virtual Tour Secondary Treatment Text by Dennis Streicher, Assistant Director of Public Works, Elmhurst, IL Pictures, Chemistry , and Web Site by Charles Ophardt, Professor of Chemistry, Elmhurst College, copyright 1999. [18] Wastewater treatment: Understanding the activated sludge process, Mark Sustarsic, Tetra Tech NUS, www.aiche.org/cep , November 2009 [19] WASTE WATER TREATMENT MANUALS PRIMARY, SECONDARY and TERTIARYTREATMENT, Environmental Protection Agency Ardcavan, Wexford, Ireland. Environmental ProtectionAgency 1997
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. NƯỚC THẢI 1.1.1. Khái niệm về nước thải • Nước thải xuất phát từ hai nguồn chính: là nước thải c ủa con người và là quá trình thải từ ngành công nghiệp sản xuất. Tại Anh, tổng kh ối l ượng nước thải từ các ngành công nghiệp lớn khoảng 7 lần so với nước th ải sinh hoạt. Nếu không được xử lý, và thải trực tiếp ra môi trường, các nguồn tiếp nhận sẽ trở nên bị ô nhiễm và các bệnh truyền qua đường n ước sẽ đ ược phân bố rộng rãi. • Nước thải là tất cả các loại nước đã bị ảnh hưởng xấu về chất lượng bởi ảnh hưởng của con người ở các thể rắn, lỏng và khí. Nó bao gồm chất thải lỏng thải ra từ các khu dân cư, từ kinh doanh thương mại, công nghi ệp, ho ặc nông nghiệp và có thể bao gồm một loạt các chất gây ô nhiễm ti ềm năng và nồng độ. Ở đây cần hiểu là sự ô nhiễm nước (water pollution) xảy ra khi các chất nguy hại xâm nhập vào nước lớn hơn khả năng tự làm sạch c ủa chính bản thân nguồn gốc của nước. • Nước thải công nghiệp bao gồm (bùn, cát, kiềm, dầu, dư lượng hóa ch ất), nước làm mát công nghiệp, nước quá trình sản xuất. • Nước thải chưa xử lý (untreated wastewater) là nước nguồn tích lũy các chất độc hại lâu cho con người và các sinh vật khác. Sự phân hủy các chất hữu c ơ trong nước thải là để tạo ra các chất khí nặng mùi. Thông th ường, n ước th ải chưa xử lý có nguyên nhân gây suy giảm cơ thể do nó chứa các loại chất độc phức tạp hoặc mang các thuận lợi chất dinh dưỡng cho việc phát tri ển cho các loại vi khuẩn, các thực vật thủy sinh nguy hại. 1.1.2. Thành phần gây nhiễm bẩn nước • Các chất hữu cơ - Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy: hợp chất protein, hidratcacbon, ch ất béo nguồn động và thực vật - Các chất hữu cơ khó bị phân hủy: chất hữu cơ có vòng thơm, hợp chất Clo hữu cơ, Photpho hữu cơ - Một số HCHC có độc tính cao: HC Phenol, HC Cacbuahidro, Chất BVTV, xà phòng chất tẩy rữa,… • Các chất vô cơ
- Các hợp chất chứa Nito: NH3, NO3-, - Các hợp chất chứa Photpho: Ortho – phosphat - muối phosphat c ủa axit phosphoric H2PO4-, HPO42-, PO43- - Các kim loại nặng: Pb, Hg, Cr, Cd, As,… • Các vi sinh vật gây bệnh - Vi khuẩn: VK tả Vibrio cholera, VK lị Disenteriae – Shigella, VK thương hàn Samonella typhos,… - Vi rút, Vi nấm, Amip, Giun sán. • Thành phần trong pH (từ axit / kiềm sản xuất, mạ kim lo ại), ch ất th ải đ ộc hại (mạ kim loại, sản xuất hóa chất cyanide, sản xuất thuốc trừ sâu, vv) chất rắn và nhũ tương (sản xuất giấy, thực phẩm , bôi trơn và dầu thủy lực sản xuất, vv). • Nước thải sinh hoạt được tạo thành chủ yếu là carbon hữu cơ, ho ặc trong dung dịch hoặc các hạt vật chất. Khoảng 60% là trong dạng hạt, và điều này, một chút trong chất là đủ lớn để gây ra các hư hại của hệ thống ngưng l ại. Hạt 1nm đến 100μm vẫn còn hệ thống ngưng lại trong dạng keo và trong khi điều trị trở nên hấp phụ trên các flocs của bùn hoạt tính. 1.2. KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ 1.2.1. Giới thiệu chung • Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật có khả năng phân h ủy nh ững h ợp ch ất hữu cơ. • Các chất hữu cơ sau khi phân hủy trở thành n ước, những chất vô c ơ hay các khí đơn giản. 1.2.2. Điều kiện nước thải đi vào quá trình • Không chứa các chất độc làm chết hoặc ức chế hoàn toàn h ệ vsv trong nước thải. Chú ý đến hàm lượng các kim lo ại nặng. Th ứ tự m ức đ ộ độc hại của các kim loại: Sb > Ag > Cu > Hg > Co Ni Pb > Cr +3 > V Cd > Zn > Fe • CHC có trong nước thải phải là cơ chất dinh dưỡng nguồn Cacbon và năng lượng cho vsv (hidratcacbon, protein, lipit hòa tan,…) • COD/BOD 2 hoặc COD/BOD 0.5  xử lý sinh học hiếu khí.
• COD lớn hơn BOD nhiều lần, trong đó gồm có xenlulozo, hemixenlulozo, protein, tinh bột chưa tan  xử lý sinh học kỵ khí. • Giá trị pH phải tối ưu, thường nằm trong khoảng 6.5 – 8.8; kho ảng giá trị tốt nhất từ 6.8 – 7.4 • Xử lí sinh học là một phần không thể thiếu của bất kì m ột nhà máy xử lí nước thải từ một thành phố hoặc của một ngành công nghiệp có chứa nhiều hợp chất hữu cơ. Nó đem lại nhiều lợi ích kinh tế về vốn đầu tư, chi phí vận hành và hiệu quả đạt được. • Xử lí nước thải sinh học có 2 loại là: xử lí sinh học hiếu khí và kị khí. Hầu hết các vi sinh vật phân hủy đều thích hợp với điều kiện hi ếu khí h ơn là điều kiện kị khí. xử lí nước thải sinh học hiếu khí là quá trình lợi dụng các vi sinh vật hiếu khí oxy hóa các chất hữu cơ phức tạp tr ở thành d ạng đ ơn giản và từ đó cải thiện chất lượng của nước thải. • Nhiệt độ của nước thải từ 28 – 37 oC • Nồng độ oxy hòa tan trong nước thải phải phù hợp 1.2.3. Vi sinh trong quá trình • Hầu hết người ta cho rằng vi khuẩn và một số loài vi sinh vật khác là một phần không mong muốn có trong nước thải. Trong thực tế, chỉ một phần nhỏ vi khuẩn được tìm thấy trong nước thải thật sự gây bệnh. X ử lý n ước thải hiếu khí, thúc đẩy quá trình phát triển tự nhiên c ủa VSV nh ư m ột cách thức để cải tạo nước thải. Nói cách khác, vi sinh vật giống như những “công nhân” của nhà máy xử lý nước thải. 1.3. XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÙN HOẠT TÍNH • Quá trình bùn hoạt tính là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất của xử lý nước thải sinh học trên thế giới. Quá trình này, có khoảng 100 năm, xuất hiện lần đầu ở Anh vào năm 1914 bởi hai kỹ sư, Edward Ardern và WT Lockett, và nhanh chóng được đưa vào sử dụng rộng rãi. Một nhà máy xử lý nước thải bùn hoạt tính với một bể sục khí và lắng thứ cấp (và thường bao gồm cả một lắng chính) có loại bỏ nhu cầu oxy sinh hóa và chất rắn lơ lửng từ nước thải chảy đến là chức năng chính c ủa nó. S ơ đồ dòng chảy điển hình cho một nhà máy xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính, bao gồm xử lý sơ bộ như là bước đầu tiên và khử trùng như là bước cuối cùng.
• Quá trình bùn hoạt tính là một phương pháp thường được sử dụng cho xử lý nước thải và chất thải nước. Nó được đặc trưng bởi sự thiếu thiết bị có liên quan, mục tiêu kiểm soát mà không phải lúc nào cũng đ ược đ ưa ra, việc sử dụng các thông tin định tính trong việc ra quyết định và cơ ch ế hành vi sinh học cơ bản chưa được hiểu rõ. • Bùn hoạt tính bao gồm những sinh vật sống kết lại thành d ạng hạt hoặc dạng bông với trung tâm là các chất nền rắn lơ lửng (40%). Chất n ền trong bùn hoạt tính có thể đến 90% là chất rắn c ủa rêu, tảo và các phần sót rắn khác nhau. Bùn hiếu khí ở dạng bông bùn vàng nâu, dễ lắng là h ệ keo vô định hình. Những sinh vật sống trong bùn là vi khuẩn đơn bào ho ặc đa bào, nấm men, nắm mốc, xạ khuẩn, các động vật nguyên sinh và đ ộng v ật h ạ đẳng, dòi, giun, đôi khi là ấu trùng sâu bọ. Vai trò cơ bản trong quá trình làm sạch nước thải của bùn hoạt tính là vi khuẩn, có thể chia ra làm 8 nhóm: - Alkaligenes- Achromobacter - Pseudomonas - Enterobacteriaceae - Athrobacter bacillus - Cytophaga- Flavobacteriaum - Pseudomonas- Vibrio aeromonas - Achrobacter
- Hỗn hợp các vi khuẩn khác; Ecoli, Micococus • Trong nước thải có các tế bào của Zooglea có khả năng sinh ra bào nhầy xung quanh tế bào có tác dụng gắn kết các vi khuẩn các hạt l ơ l ửng khó lắng các chất màu chất gây mùi… và phát triển thành các bông cặn. Các bông cặn này khi được khuấy đảo và thổi khí sẽ dần dần lớn lên do hấp phụ nhiều hạt rắn lơ lửng nhỏ, tế bào vi sinh vật, nguyên sinh động vật và các chất độc. Những hạt bông này khi ngừng thổi khí ho ặc khi các c ơ ch ất c ạn kiệt, chúng sẽ lắng xuống tạo ra bùn hoạt tính. • Nguyên tắc của công nghệ này là sử dụng các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải có đầy đủ oxy hòa tan ở nhi ệt đ ộ, pH… thích hợp. Quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật hiếu khí. Hình 1.2: Bể bùn hoạt tính 1.4. QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG VI SINH VẬT • Yếu cố cơ bản của vi sinh vật đóng vai trò trong quá trình bùn ho ạt tính là để chuyển đổi và hòa tan các chất hữu c ơ dạng hạt, đo đ ược nhu c ầu oxy sinh hóa (BOD), trong khối tế bào. Trong quá trình bùn ho ạt tính truyền thống, các vi sinh vật sử dụng oxy để phân huỷ chất hữu c ơ (th ực phẩm) cho sự sinh trưởng và phát triển. Theo thời gian n ước thải di chuyển qua bể sục khí và lượng dinh dưỡng (BOD) giảm cùng với sự tăng lên của khối vi sinh vật. • Trong khi yêu cầu chất nền chính là carbon, tăng tr ưởng cũng ph ụ thu ộc vào lượng nitơ và phốt pho. Tỷ lệ tối ưu của C: N: P trong dung d ịch h ỗn hợp thường được cho là 100: 5: 1. Tỷ lệ các chất dinh dưỡng trong n ước thải sinh hoạt được ổn định khác nhau theo báo cáo là 100: 17: 5 ho ặc
100: 19: 6. Điều này cho thấy nitơ và phốt pho sẽ không được gi ới h ạn cho sự tăng trưởng. Các thành phần vi lượng, trong đó bao gồm S, Na, Ca, Mg, K, Fe và có rất nhiều trong n ước thải sinh ho ạt. Ngược lại, nước thải từ sản xuất bia, giấy và bột giấy, và các ngành công nghi ệp chế biến thực phẩm có thể bị thiếu nitơ và phốt pho. Do đó, các chất dinh dưỡng cần phải được thêm vào hỗn hợp dung dịch để cho vi khuẩn phát triển tối đa và tối ưu hóa xử lý cacbon. Hình 1.4: Sự gia tăng tốc độ tăng trưởng theo cấp số nhân với sự gia tăng nồng độ cơ chất tối đa. • Để có thể oxy hóa với hiệu quả cao các chất ô nhiễm hữu c ơ, chúng ta phải cung cấp một môi trường thuận lợi nhất cho vi sinh vật hi ếu khí. Nhiệt độ, pH, oxy hòa tan và các yếu tố khác có ảnh hưởng đến việc chọn lọc tự nhiên, tồn tại và phát triển của vi sinh vật . 1.4.1. Nhiệt độ • Tất cả các phản ứng sinh học và hóa học đều bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Tốc độ tăng trưởng vi sinh vật ở nhiệt độ thấp phản ứng chậm và nhanh hơn nhiều ở nhiệt độ ấm hơn. Hầu hết các vi sinh vật sinh ho ạt động tốt nhất dưới nhiệt độ vừa phải (10-25ºC). Nhiệt độ di chuyển khí nên thường xuyên đo và ghi lại, dựa và mức độ chịu nhi ệt có th ể chia vi sinh vật thành 3 loại:
− Vi sinh vật ưu lạnh phát triển mạnh trong khoảng -2 0C đến 300C. Nhiệt độ tối ưu nhất là 120C đến 180C − Vi sinh vật ưa nhiệt độ trung bình phát triển m ạnh trong khoảng nhiệt độ 200C đến 450C. Nhiệt độ tối ưu là 250C đến 400C − Vi sinh vật ưu nhiệt phát triển mạnh trong phạm vi nhiệt độ từ 450C đến 75 C. Nhiệt độ 0 tối ưu là 550C đến 650C. Hình 1.3.1 : Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của tốc độ sinh trưởng vi sinh vật vào nhiệt độ • Vi khuẩn có một phạm vi nhiệt độ hữu hiệu xác định. Đối với vi khuẩn cácbon nhất của bùn hoạt tính, đây là từ khoảng 0-30 ° C. Tuy nhiên vi khuẩn thermophyllic tồn tại và phát triển giữa khoảng 30 ° C và 60 ° C. Nhìn chung, tốc độ tăng trưởng theo các quy tắc của Arrhenius, mà phản ứng hóa học tăng gấp đôi trong tỷ lệ nhiệt độ tăng lên 10 oC. Vì vậy, khi nhiệt độ tăng, tốc độ tăng trưởng và các yêu cầu về oxy cho hô hấp cũng tăng lên. 1.4.2. pH • Nồng độ pH có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả xử lý nước thải. Benefield và Randall (1985) báo cáo rằng có thể xử lý n ước thải h ữu c ơ ở m ột khoảng pH rộng, tuy nhiên, pH tố ưu cho sự phát triển c ủa vsv n ằm trong khoảng 6,5 đến 7,5. Có một sự thú vị là, vi khuẩn phát tri ển t ốt nh ất ở nước hơi kiềm. Trong khi đó, tảo và nấm phát triển tốt nhất trong nước có tính axit nhẹ. Khi môi trường có pH thay đồi thì vi sinh v ật cũng có s ự thích nghi tương ứng nhờ vào hệ enzyme. 1.4.3. Oxy • Nhiều vi khuẩn trong quá trình bùn hoạt tính c ần oxy (O 2) để chuyển đổi thức ăn thành năng lượng cho sự tăng trưởng của no. Để đạt hi ệu ́ quả tối ưu, nó là rất quan trọng đối với m ột người vân hanh đ ể đ ảm ̣ ̀ bảo đủ lượng oxy được cung cấp trong bể sục khí cho các vi sinh vật
(thường là 1,0-3,0 mg / L). Lưu lượng oxy hoà tan (mg mỗi lít) suc khi ́ ̣ nồng độ được đo nhiêu lân liên tục trong bể để đảm bảo đủ oxy có sẵn. ̀ ̀ 1.4.4. Độ độc • Chất độc hại trong nước thải có thể xâm hại vào vi khuẩn và ức ch ế một hoặc nhiều các enzym trong những con đường tham gia vào quá trình đồng hóa hoặc dị hóa. Nếu phản ứng dị hóa của hô hấp bị ảnh hưởng, tỷ lệ hô hấp và năng lượng sản xuất giảm và do đó tỷ lệ tăng trưởng giảm. Mặt khác, nếu các con đường đồng hóa c ủa sinh t ổng h ợp bị ức chế, tỷ lệ tăng trưởng giảm, và điều này được đi kèm v ới s ự s ụt giảm trong tỷ lệ hô hấp, như các yêu cầu về năng lượng giảm.
CHƯƠNG 2: BỂ AEROTANK 2.1. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ BỂ AEROTANK • Bể Aerotank được đưa ra và nghiên cứu rất lâu (từ 1887-1914 áp dụng). Là các bể phản ứng sinh học được làm hiếu khí bằng cách thổi khí nén và khuấy đảo cơ học làm cho VSV tạo thành các hạt bùn ho ạt tính l ơ lửng trong khắp pha lỏng. • Là công trình bê tông cốt thép hình chữ nhật ho ặc hình tròn. N ước th ải chảy qua suốt chiều dài bể và được sục khí, khuấy đảo nhằm tăng cường lượng oxy hòa tan và tăng cường quá trình oxy hóa ch ất b ẩn h ữu cơ có trong nước. Hình 2.1: Bể Aerotank 2.2. ĐIỀU KIỆN ÁP DỤNG
• Thường được áp dụng để xử lí nước thải có tỉ lệ BOD/COD > 0.5 chẳng hạn như nước thải sinh họat, nước thải c ủa các nghành ch ế biến thủy hải sản, mía đường, thực phẩm, giấy… • Duy trì Oxy phù hợp (DO = 1,5 – 2 mg/l) • Nhiệt độ tối ưu là 350C. • Khoảng pH tối ưu dao động trong một khoảng hẹp từ 6,5 – 7,5. • Duy trì hàm lượng dinh dưỡng theo tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1. • Nước thải có độ ô nhiễm vừa (BOD < 1000 mg/l) • Không có hàm lượng kim loại nặng như Mn, Pb, Hg, Ag, Cr…. vượt quá quy định. 2.3. CẤU TẠO • Cấu tạo của bể aerotank phải thoả mãn 3 điều kiện: - Giữ được liều lượng bùn cao trong bể aerotank - Cho phép vi sinh phát triển liên lục ở giai đoạn “bùn trẻ”. Hình 2.3.1: Bùn trẻ - Đảm bảo oxy cần thiết cho vi sinh ở mọi điểm của aerotank.
Hình 2.3.2: Sơ đồ cấu tạo bể aerotank Hình 2.3.3: Bể aerotank trong thực tế
• Bể cấu tạo đơn giản là một khối hình chữ nhật ở trong có bố trí hệ thống phân phối khí( Dĩa thôi khí, ống phân phối khí) nhằm tăng cường lượng oxy hòa tan (DO trong nước) Hình 2.3.4: Dĩa thổi khí • Bể aerotank có chiều cao từ 2,5m trở lên nhằm mục đích khi sục khí vào thì lượng không khí kịp hòa tan trong nước, nếu thấp thì sẽ bùng lên hết không có oxy hòa tan. • Nếu ở nơi nào có diện tích nhỏ thì bên trong bể được bố trí thêm giá thể vi sinh, hiện nay trên thị trường cung cấp rất nhi ều giá thể d ạng tấm,dạng cầu, 2.4. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG. • Sau khi rời bể lắng đợt 1 có chứa chất hữu cơ hòa tan và chất lơ lửng đi vào bể hiếu khí aerotank, nước thải đi vào bất kỳ m ột trong m ười đường ống thông khí. Khi nằm trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Các đường ống thông khí cung cấp m ột n ơi xử lý sinh học nước thải diễn ra là nơi cư trú để phát tri ển c ủa vô số vi khuẩn và vi sinh vật sống khác. • Aerotank hoạt động dựa trên các chủng vi sinh vật có khả năng oxi hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải 2.5. PHÂN LOẠI • Aerotank được phân loại theo chế độ thuỷ động lực dòng chảy vào; Chế độ làm việc của bùn hoạt tính; Cấu tạo Aerotank,….. 2.5.1. Aerotank truyền thống • BOD < 400 mg/l, hiệu suất xử lý BOD đạt 80 -> 95%
Hình 2.5.1: Bể Aerotank truyền thống • Nước thải sau bể lắng sơ cấp được khuấy trộn đều với bùn hoạt tính tu ần hoàn ở ngay đầu bể Aerotank. Đối với nước thải sinh hoạt có mức độ nhiễm bẩn trung bình, lưu lượng tuần hoàn thường từ 20% - 30% lưu l ượng n ước thải đi vào • Trong một bể xử lý bùn hoạt tính truyền thống nước thải chủ yếu được xử lý vi sinh vật thích nghi với môi trường(bùn ho ạt tính ho ặc sinh kh ối) đ ược sục khí trong bể. Sau một thời gian thông khí đầy đủ, Kích ho ạt các ch ất r ắn bùn kết bông được tách ra từ nước thải trong bể lắng thứ cấp. Dòng n ước thải chảy qua bể lắng cuối, bùn sẽ được tuần hoàn trở lại để tái sinh và xả. Một phần của bùn lắng đi theo đường ngầm quay lại bể sục khí để tr ộn với lượng bùn đầu tiên để xử lý và bùn còn lại được xử lý tại tr ạm x ử lý bùn. Phần tái tuần hoàn được xác định trên cơ sở tỷ lệ hỗn hợp dung dịch ổn đ ịnh của chất rắn lơ lửng (MLVSS) với nồng độ nhu c ầu oxy sinh hoá mà n ước thải sinh ra loại bỏ tối đa các chất hữu cơ trong nước thải. Tuần hoàn n ước thải thô biến động từ 25 đến 50 phần trăm của dòng chảy, tùy thu ộc vào điều kiện xử lý và đặc điểm nước thải. • Dung tích bể được thiết kế với thời gian lưu nước để làm thoáng trong bể từ 6 đến 8 giờ khi dùng hệ thống sục gió và từ 9 đến 12 gi ờ khi dùng thi ết b ị khuấy cơ khí làm thoáng bề mặt. Lượng gió cấp vào từ 55 m 3/ kg BOD5 đến 65 m3/l kg BOD5 cần khử. Chỉ số thể tích bùn SVI thương dao động từ 50 – 150 ml/g, tuổi bùn thường từ 3 đến 15 ngày. Nồng độ BOD đầu vào th ường < 400 mg/l, hiệu quả xử lý của bể phụ thuộc vào sự dao động lưu lượng và nồng độ các chất độc ( kim loại nặng) do nước thải công nghiệp ch ưa x ử lý xả vào, thường đạt hiệu quả xử lý 80 – 95%.
2.5.2. Bể Aerotank tải trọng cao nhiều bậc • BOD > 500 mg/l, Chất rắn lơ lửng pH= 6,5 – 9, t0= 6- 320C Hình 2.5.2.1: Bể Aerotank tải trọng cao nhiều bậc ngang Hình 2.5.2.2: Bể Aerotank tải trọng cao nhiều bậc dọc • Nước từ bể lắng sơ cấp đi vào bể Aerotank ở một số đi ểm dọc theo 50 – 65% chiều dài tính từ đầu bể còn bùn tuần hoàn thì đi vào đầu bể. Nạp theo bậc có tác dụng làm cân bằng tải trọng BOD theo th ể tích bể và gi ảm đ ộ thiếu hụt oxy ở đầu bể và lượng oxy cần thiết được trải đều theo dọc bể làm cho hiệu suất sử dụng oxy tăng lên, hiệu quả xử lý đạt cao hơn.
• Trong quá trình này các nước thải đầu được giới thiệu tại các đi ểm khác nhau dọc theo chiều dài của bể hiếu khí. Bùn trở lại dao động từ 25 đến 50 phần trăm. Sục khí hoặc nhu cầu oxy trong bước sục khí là kho ảng m ột n ửa (3-7 giờ) yêu cầu cho quá trình thông thường. Đây là k ết qu ả c ảu vi ệc s ử dụng sinh khối hiệu quả hơn trong bể sục khí, cho phép tải trọng hữu c ơ từ 30 đến 50 pounds nhu cầu oxy sinh hóa trên 1.000m kh ối m ỗi ngày so v ới t ải trọng từ 30 đến 40 pounds nhu cầu oxy sinh hóa trên 1.000m kh ối m ỗi ngày được phép hệ thống thông thường. 2.5.3 Bể aerotank có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định Hình 2.5.3: Sơ đồ bể aerotank có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định • Nước làm từ bể lắng sơ cấp được trộn đều với bùn hoạt tính đã được tái sinh (bùn đã được xử lý đến ổn định trong ngăn tái sinh) đi vào ngăn ti ếp xúc của bể, ở ngăn tiếp xúc bùn hấp phụ và hấp thụ phần lớn các chất keo lơ lửng và chất bẩn hòa tan có trong nước thải với thời gian r ất ngắn kho ảng 0.5 – 1h rồi chảy sang bể lắng cuối. Bùn lắng ở đáy bể lắng cuối được bơm tuần hoàn lại bể tái sinh. Ở bể tái sinh, bùn được làm thoáng trong thời gian t ừ 3 – 6h đ ể oxy hóa hết các chất hữu cơ đã hấp thụ, bùn sau khi tái sinh tr ở thành ổn đ ịnh. Bùn dư được xả ra ngoài trước ngăn tái sinh. Ưu điểm của sơ đồ này là aerotank có dung tích nhỏ, chịu được sự dao động của lưu lượng và ch ất lượng thải. • Sự ổn định tiếp xúc quá trình bùn hoạt tính được đặc trưng bởi m ột hệ th ống thông khí gồm hai bước. Sục khí trong thời gian ngắn (½ đ ến 2 gi ờ) n ơi n ước thải thô được cung cấp trong hồ liên tục ho ặc ổn định, đ ược tr ộn l ần đ ầu v ới bùn hoạt tính trong bể tiếp xúc. Nước thải từ bể tiếp xúc sau đó đ ược ổn đ ịnh