Giáo trình công nghệ môi trường part 6

Chia sẻ: Asd Avfssdg | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

119
lượt xem 42
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

7.2.10. Phương pháp hấp phụ cacbon Tách các chất hữu cơ và khí hoà tan khỏi nước thải bằng cách tập trung các chất đó trên bề mặt chất rắn (hấp phụ) hoặc bằng cách tương tác giữa các chất bẩn hoà tan với các chất rắn (hấp phụ hoá học). Hấp phụ là quá trình tách các cấu tử độc hại nằm trong pha khí hoặc pha lỏng với nồng độ rất thấp lên bề mặt hoặc trong các lỗ mao quản của chất hấp phụ là pha rắn xốp....

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình công nghệ môi trường part 6

Ví dụ mục đích: Tách chất hữu cơ khỏi NaOH. Màng cho ion Na+ và OH- qua. Kết quả trong bình 2 chỉ còn dung dịch chứa chất hữu cơ còn dung dịch NaOH được tách qua màng. 7.2.10. Phương pháp hấp phụ cacbon Tách các chất hữu cơ và khí hoà tan khỏi nước thải bằng cách tập trung các chất đó trên bề mặt chất rắn (hấp phụ) hoặc bằng cách tương tác giữa các chất bẩn hoà tan với các chất rắn (hấp phụ hoá học). Hấp phụ là quá trình tách các cấu tử độc hại nằm trong pha khí hoặc pha lỏng với nồng độ rất thấp lên bề mặt hoặc trong các lỗ mao quản của chất hấp phụ là pha rắn xốp. Hấp phụ lỏng - rắn dùng để tách các chất độc hại: Phenol, các thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, các hợp chất nào của cácbuahydro thơm, các hợp chất bề mặt, các chất màu ra khỏi nước thải. Chất hấp phụ rắn thường dùng là than hoạt tính, tro, xỉ, silicagen... Chất hấp phụ phải thoả mãn các yêu cầu: • Hấp phụ chọn lọc. • Bề mặt riêng lớn. • Dễ hoàn nguyên. • Đảm bảo độ bền cơ và nhiệt. • Không có hoạt tính xúc tác với các phản ứng oxy hoá Dễ kiếm, rẻ tiền. 74
Chương 8 CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÍ SINH HỌC 8.1. MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG CỦA QUÁ TRÌNH XỬ LÍ SINH HỌC 8 .1.1. M ộ t s ố l o ạ i vi khu ẩ n trong h ệ t h ố ng x ử l ý n ướ c th ả i C ác nhà máy x ử l ý n ướ c th ả i th ườ ng d ự a trên ho ạ t đ ộ ng phân h ủ y các ch ấ t h ữ u c ơ d ạ ng d ễ p hân h ủ y sinh h ọ c c ủ a các nhóm vi sinh v ậ t. S ự p hân hu ỷ s inh h ọ c này đ ượ c ti ế n hành d ướ i đ i ề u ki ệ n có oxy. Ví d ụ o xy hoá 2 mg cacbon thì ph ả i c ầ n 2,67 mg oxy. Các nguyên t ố h ydro, l ư u hu ỳ nh và nit ơ t rong các ch ấ t h ữ u c ơ - c ác nguyên t ố c hính ch ứ a trong n ướ c th ả i, đ òi h ỏ i m ộ t l ượ ng oxy b ổ s ung cho quá trình oxy hoá chúng. C ác ch ấ t th ả i h ữ u c ơ + O 2 → C O 2 + H 2 O +H 2 SO 4 + N H 4 + … + N O 3- ( C, H, O, N) Vi khu ẩ n D ự a trên ph ươ ng th ứ c phát tri ể n vi khu ẩ n đ ượ c chia thành: + C ác vi khu ẩ n d ị d ưỡ ng (heterotrophic): S ử d ụ ng các ch ấ t h ữ u c ơ l àm ngu ồ n n ă ng l ượ ng và ngu ồ n cacbon đ ể t h ự c hi ệ n các ph ả n ứ ng sinh t ổ ng h ợ p. Trong lo ạ i này có các lo ạ i vi khu ẩ n hi ế u khí ( aerobic) c ó th ể o xy hoá hoà tan khi phân hu ỷ c h ấ t h ữ u c ơ ; vi khu ẩ n k ị k hí ( anaerobic) c ó th ể o xy hoá các ch ấ t h ữ u c ơ m à không c ầ n oxy t ự d o vì chúng có th ể s ử đ ụ ng oxy liên k ế t trong nitrat và sunphat. { CH 2 O} + O 2 → C O 2 + H 2 O + E V i khu ẩ n hi ế u khí { CH 2 O} + N O 3 - → C O 2 + N 2 + E V i khu ẩ n k ị k hí { CH 2 O} + S O 4 2- → C O 2 + H 2 S + E { CH 2 O} → c ác axit h ữ u c ơ + C O 2 + H 2 O + E CH4 + CO2 + E N ă ng l ượ ng E đ ượ c dùng đ ể t ổ ng h ợ p t ế b ào m ớ i và m ộ t ph ầ n thoát ra ở d ạ ng nhi ệ t n ă ng. + C ác vi khu ẩ n t ự d ưỡ ng (aototrophic) có kh ả n ă ng oxy hoá ch ấ t vô c ơ đ ể t hu n ă ng l ượ ng và s ử d ụ ng CO 2 l àm ngu ồ n cacbon cho quá trình sinh t ổ ng h ợ p. Ví d ụ : các lo ạ i vi khu ẩ n nit ơ rat hoá, vi khu ẩ n l ư u hu ỳ nh, vi khu ẩ n s ắ t v .v... + Q uá trình nitrat hoá (nitrification) n itrosomonas 2 NH 4 + + 3 O 2 → 2 NO 2 - + 4 H + + 2 H 2 O + E 75
n itrobacter 2 NO 2 + O 2 → 2 NO 3 - + E - + C ác vi khu ẩ n s ắ t: Có kh ả n ă ng xúc ti ế n cho ph ả n ứ ng oxy hoá Fe 2+ t an trong n ướ c thành Fe(OH) 3 , [FeO(OH)] k ế t t ủ a. v i khu ẩ n s ắ t F e 2 + n ướ c + O 2 → F e 3+ (OH) 3 ↓ + E 4Fe 2+ + 4 H + + O 2 → 4 Fe 3+ + 2 H 2 O hoặc + C ác vi khu ẩ n l ư u hu ỳ nh: Có th ể x úc ti ế n cho ph ả n ứ ng gây ă n mòn thi ế t b ị : H 2 S + O 2 → H +SO 4 + E V i khu ẩ n l ư u hu ỳ nh 8 .1.2. Đ ộ ng h ọ c c ủ a phát tri ể n vi sinh v ậ t T rong nh ữ ng thi ế t k ế x ử l ý môi tr ườ ng b ằ ng ph ươ ng pháp sinh h ọ c c ầ n thi ế t ph ả i có s ự k i ể m soát v ề m ôi tr ườ ng và qu ầ n th ể s inh v ậ t. Đ i ề u ki ệ n môi tr ườ ng ở đ ây đ ượ c th ể h i ệ n qua các thông s ố n h ư đ ộ p H, nhi ệ t đ ộ , ch ấ t dinh d ưỡ ng, hàm l ượ ng oxi hoà tan, các ch ấ t vi l ượ ng... Nh ữ ng thông s ố m ôi tr ườ ng này đ ượ c ki ể m soát đ ể g i ữ m ứ c đ ộ t hích h ợ p đ ố i v ớ i đ ờ i s ố ng và s ự p hát tri ể n c ủ a vi sinh v ậ t. S inh tr ưở ng phát tri ể n vi sinh v ậ t th ườ ng đ ượ c mô t ả n h ư m ộ t ph ả n ứ ng b ậ c m ộ t: t rong đ ó: X l à n ồ ng đ ộ c h ấ t r ắ n h ữ u c ơ , kh ố i l ượ ng / đ ơ n v ị t h ể t ích t là th ờ i gian K hi c ơ c h ấ t tr ở t hành y ế u t ố h ạ n đ ị nh thì t ố c đ ộ s inh tr ưở ng có th ể đ ượ c mô t ả b ở i ph ươ ng trình sau: t rong đ ó: S là n ồ ng đ ộ c ơ c h ấ t µ m l à t ố c đ ộ p hát tri ể n riêng c ự c đ ạ i K s l à h ằ ng s ố b ão hòa hay h ệ s ố b án v ậ n t ố c. V ớ i m ứ c đ ộ l àm s ạ ch nh ấ t đ ị nh các y ế u t ố c h ị u ả nh h ưở ng t ớ i t ố c đ ộ p h ả n ứ ng sinh hoá là ch ế đ ộ t hu ỷ đ ộ ng, hàm l ượ ng oxy trong n ướ c th ả i, nhi ệ t đ ộ , pH, các nguyên t ố d inh d ưỡ ng c ũ ng nh ư c ác kim lo ạ i n ặ ng và các mu ố i khoáng. 76
T ỷ l ệ B OD 5 : N: P trong n ướ c th ả i đ ể x ử l ý sinh h ọ c c ầ n có giá tr ị k ho ả ng 100:5:1. T rong quá trình x ử l ý ch ấ t th ả i b ằ ng ph ươ ng pháp sinh h ọ c, ả nh h ưở ng c ủ a nhi ệ t đ ộ t ớ i t ố c đ ộ p h ả n ứ ng gi ữ m ộ t vai trò r ấ t quan tr ọ ng. Nhi ệ t đ ộ k hông nh ữ ng ả nh h ưở ng t ớ i các ho ạ t đ ộ ng chuy ể n hoá c ủ a vi sinh v ậ t mà còn gây ả nh h ưở ng t ớ i chính b ả n thân c ơ t h ể c ủ a chúng nh ư t ính ch ấ t l ắ ng đ ọ ng c ủ a các ch ấ t sinh h ọ c. 8 .1.3. Quá trình oxy hoá sinh h ọ c O xy hoá sinh h ọ c là quá trình chuy ể n hoá các nguyên t ố t ừ d ạ ng h ữ u c ơ s ang các d ạ ng vô c ơ c ó tr ạ ng thái oxy hoá cao nh ấ t d ướ i tác d ụ ng c ủ a vi khu ẩ n. Vì v ậ y, quá trình này còn đ ượ c g ọ i là s ự k hoáng hoá. v i khu ẩ n C acbon h ữ u c ơ + O 2 → C O2 v i khu ẩ n H ydro h ữ u c ơ O 2 → H 2 O v i khu ẩ n N it ơ h ữ u c ơ + O 2 → N O 3 - v i khu ẩ n L ư u hu ỳ nh h ữ u c ơ + O 2 → S O 4 2- v i khu ẩ n Photpho h ữ u c ơ + O 2 → P O 4 3- V i khu ẩ n oxy hóa các ch ấ t th ả i nh ằ m t ự c ung c ấ p đ ủ n ă ng l ượ ng đ ể c ó th ể t ổ ng h ợ p các phân t ử p h ứ c t ạ p nh ư p rotein và nh ữ ng ch ấ t khác c ầ n thi ế t cho vi ệ c t ạ o nên các t ế b ào m ớ i. 8 .1.4. Ph ươ ng pháp x ử l ý sinh hoá P h ươ ng pháp này d ự a vào kh ả n ă ng s ố ng c ủ a vi sinh v ậ t. C húng s ử d ụ ng các ch ấ t h ữ u c ơ c ó trong n ướ c th ả i làm ngu ồ n dinh d ưỡ ng nh ư c acbon, nit ơ , photpho, kali... T rong quá trình dinh d ưỡ ng các vi sinh v ậ t s ẽ n h ậ n các ch ấ t đ ể x ây đ ự ng t ế b ào và sinh n ă ng l ượ ng nên sinh kh ố i c ủ a nó t ă ng lên. Q uá trình di ễ n ra qua 2 giai đ o ạ n: 1 . Giai đ o ạ n h ấ p ph ụ c ác ch ấ t phân tán nh ỏ , keo và hoà tan (d ạ ng h ữ u c ơ v à vô c ơ ) lên b ề m ặ t t ế b ào vi sinh v ậ t. 2 . Giai đ o ạ n phân hu ỷ c ác ch ấ t ch ỉ h ấ p ph ụ q ua màng vào trong tế b ào vi sinh v ậ t. Đ ó là ph ả n ứ ng hoá sinh (oxy hóa và kh ử ). 77
N ướ c th ả i công nghi ệ p sau khi đ ã x ử l ý b ằ ng ph ươ ng pháp sinh hoá có th ể x ả r a ngu ồ n n ướ c ti ế p nh ậ n, trong nh ữ ng tr ườ ng h ợ p c ụ t h ể c òn th ự c hi ệ n giai đ o ạ n kh ử t rùng tr ướ c khi x ả r a sông, ao h ồ . C ó ba nhóm ph ươ ng pháp x ử l ý n ướ c th ả i theo nguyên t ắ c sinh h ọ c: 1 C ác ph ươ ng pháp hi ế u khí (aerobic). 2 . Các ph ươ ng pháp thi ế u khí (anoxic). 3 . Các ph ươ ng pháp k ị k hí (anaerobic). N guyên t ắ c các ph ươ ng pháp x ử l ý + N guyên t ắ c các ph ươ ng pháp x ử l ý hi ế u khí: P h ươ ng pháp hi ế u khí dùng đ ể l o ạ i các ch ấ t h ữ u c ơ d ễ b ị v i sinh phân hu ỷ r a kh ỏ i ngu ồ n n ướ c. Các ch ấ t này đ ượ c các lo ạ i vi sinh hi ế u khí oxy hoá b ằ ng oxy hòa tan trong n ướ c. V i sinh C h ấ t h ữ u c ơ + O 2 → H 2 O + C O 2 + n ă ng l ượ ng Vi sinh C h ấ t h ữ u c ơ + O 2 → T ế b ào m ớ i N ă ng l ượ ng T ế b ào m ớ i + O 2 → C O 2 + H 2 O + N H 3 T ổ ng c ộ ng: Ch ấ t h ữ u c ơ + O 2 → H 2 O + C O 2 + N H 3 … Trong ph ươ ng pháp hi ế u khí ammoni c ũ ng đ ượ c lo ạ i b ỏ b ằ ng oxy hoá nh ờ v i sinh t ự d ưỡ ng (quá trình nh ậ t hoá) Nitrosomonas 2 NH 4 + + 3 O 2 → 2 NO 2- + 4 H + + 2 H 2 O + N ă ng l ượ ng Nitrobacter 2 NO + O 2 → 2 NO 3- 2- V i Sinh T ổ ng c ộ ng: NH 4 + 2 O 2 → N O 3 + 2 H + + H 2 O + N ă ng l ượ ng + Đ i ề u ki ệ n c ầ n thi ế t cho quá trình: pH = 5,5 - 9,0, nhi ệ t đ ộ 5 - 4 0 o C. + N guyên t ắ c các ph ươ ng pháp x ử l ý thi ế u khí T rong đ i ề u ki ệ n thi ế u oxy hoà tan s ẽ x ả y ra s ự k h ử n itrit. Oxy đ ượ c gi ả i phóng t ừ n itrat s ẽ o xy hoá ch ấ t h ữ u c ơ v à nit ơ s ẽ đ ượ c t ạ o thành. v i sinh NO3- → NO2 + O2 Chất hữu cơ 78
O2 → N2 + CO2 + H2O T rong h ệ t h ố ng x ử l ý theo k ỹ t hu ậ t bùn ho ạ t hóa s ự k h ử n itric s ẽ x ả y ra khi không ti ế p t ụ c cung c ấ p không khí. Khi đ ó oxy c ầ n cho ho ạ t đ ộ ng c ủ a vi sinh gi ả m d ầ n và vi ệ c gi ả i phóng oxy t ừ n itrat s ẽ x ả y ra. Theo nguyên t ắ c trên ph ươ ng pháp thi ế u khí (kh ử n h ậ t hóa) đ ượ c s ử d ụ ng đ ể l o ạ i nit ơ r a kh ỏ i n ướ c th ả i. + N guyên t ắ c các ph ươ ng pháp x ử l ý y ế m khí P h ươ ng pháp x ử l ý k ị k hí dùng đ ể l o ạ i b ỏ c ác ch ấ t h ữ u c ơ t rong ph ầ n c ặ n c ủ a n ướ c th ả i b ằ ng vi sinh v ậ t tu ỳ n ghi và vi sinh k ị k hí. H ai cách x ử l ý y ế m khí thông d ụ ng là: • L ên men axit: Thu ỷ p hân và chuy ể n hoá các sả n ph ẩ m thu ỷ p hân (nh ư a xit béo, đ ườ ng) thành các axit và r ượ u m ạ ch ng ắ n h ơ n và cu ố i cùng thành khí cacbonic. • L ên men metan: Phân hu ỷ c ác ch ấ t h ữ u c ơ t hành metan (CH 4 ) và khí cacbonic (CO 2 ) vi ệ c lên men metan nh ạ y c ả m v ớ i s ự t hay đ ổ i pH. pH t ố i ư u cho quá trình là t ừ 6 ,8 đ ế n 7,4. Thí d ụ v ề p h ả n ứ ng metan hoá: M ethanosarcina C H 3 COOH → C H 4 + C O 2 2 CH 2 (CH 2 )COOH 3 → C H 4 + 2 CH 3 COOH + C 2 H 5 COOH + CH 4 + C O 2 C ác ph ươ ng pháp k ị k hí th ườ ng đ ượ c dùng đ ể x ử l ý n ướ c th ả i công nghi ệ p và ch ấ t th ả i t ừ t r ạ i ch ă n nuôi. T ùy theo đ i ề u ki ệ n c ụ t h ể ( tính ch ấ t, kh ố i l ượ ng n ướ c th ả i, khí h ậ u, đ ị a hình, m ặ t b ằ ng, kinh phí...) ng ườ i ta dùng m ộ t trong nh ữ ng ph ươ ng pháp trên ho ặ c k ế t h ợ p chúng v ớ i nhau. Q uá trình kh ử n itrat T rong quá trình phân hu ỷ h i ế u khí, khi dinh d ưỡ ng c ủ a môi tr ườ ng đ ã suy ki ệ t, các vi sinh v ậ t có kh ả n ă ng s ử d ụ ng ngay chính t ế b ào c ủ a nó, k ế t qu ả c ủ a quá trình t ạ o ra NO 3 ( còn g ọ i là quá trình nitrat hóa). N H 3 b ị o xy hóa theo ph ả n ứ ng D o v ậ y, vi ệ c kh ử n itrat là c ầ n thi ế t sau các quá trình này. Q uá trình kh ử n itrat là bi ế n đ ổ i NH 3 - thành N 2 n h ờ c ác vi sinh v ậ t y ế m khí nh ậ n n ă ng l ượ ng đ ể p hát triể n t ừ p h ả n ứ ng kh ử N O 3 s ong l ạ i yêu c ầ u ngu ồ n cacbon t ừ n goài đ ể t ổ ng h ợ p t ế b ào. Thông th ườ ng dòng th ả i ch ứ a 79
N O 3 - n ghèo dinh d ưỡ ng b ở i v ậ y CH 3 OH th ườ ng đ ượ c dùng làm ngu ồ n cacbon. C ác y ế u t ố m ôi tr ườ ng đ ể đ ả m b ả o duy trì cân b ằ ng ho ạ t đ ộ ng c ủ a các vi khu ẩ n axitogenes và methanolgen:. - T ránh oxy hoà tan. - K hông có các kim lo ạ i đ ộ c t ố k ìm hãm quá trình ho ạ t đ ộ ng c ủ a vi khu ẩ n. - p H: 6,5 - 7,5 và không đ ượ c d ướ i 6,2 vì ở đ i ề u ki ệ n này các vi khu ẩ n t ạ o khí CH 4 k hông ho ạ t đ ộ ng. - Đ ủ l ượ ng dinh d ưỡ ng N, P áp cho vi khu ẩ n. - N hi ệ t đ ộ : 30-38 o C thích h ợ p v ớ i vi khu ẩ n mesophilic, 55-60 o C thích h ợ p v ớ i vi khu ẩ n thermophilic. 8.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ 8 .2.1. Ao h ồ ổ n đ ị nh P h ươ ng pháp x ử l ý sinh h ọ c đ ơ n gi ả n nh ấ t là k ỹ t hu ậ t " ổ n đ ị nh n ướ c th ả i". Đ ó là m ộ t lo ạ i h ồ c h ứ a n ướ c th ả i trong nhi ề u ngày ph ụ t hu ộ c vào nhi ệ t đ ộ , oxy đ ượ c t ạ o ra do ho ạ t đ ộ ng t ự n hiên c ủ a t ả o trong ao. C ơ c h ế x ử l ý trong ổ n đ ị nh ch ấ t th ả i bao g ồ m c ả h ai quá trình hi ế u khí và k ị k hí. a . A o ổ n đ ị nh hi ế u khí L à lo ạ i ao c ỡ 0 ,3 - 0,5 m đ ượ c thi ế t k ế s ao cho ánh sáng m ặ t tr ờ i thâm nh ậ p vào l ớ p n ướ c nhi ề u nh ấ t làm phát tri ể n t ả o do ho ạ t đ ộ ng quang h ợ p đ ể t ạ o oxy. Đ i ề u ki ệ n không khí b ả o đ ả m t ừ m ặ t đ ế n đ áy ao. H ồ ư a khí (h ồ o xy hoá cao t ố c) D ạ ng đ ơ n gi ả n nh ấ t c ủ a các h ồ ổ n đ ị nh ư a khí là nh ữ ng h ồ l ớ n, nông b ằ ng đ ấ t. Chúng đ ượ c dùng đ ể x ử l ý n ướ c th ả i b ằ ng nh ữ ng quá trình t ự n hiên bao g ồ m vi ệ c s ử d ụ ng c ả t ả o và vi khu ẩ n. M ô t ả q uá trình: H ồ ổ n đ ị nh ư a khí ch ứ a đ ự ng vi khu ẩ n và t ả o ở t h ể l ơ l ử ng và các đ i ề u ki ệ n ư a khí đ ượ c ng ự t r ị s u ố t chi ề u sâu c ủ a h ồ . Có 2 lo ạ i h ồ ư a khí chính. Trong lo ạ i đ ầ u (cao t ố c), m ụ c tiêu là s ả n xu ấ t t ả o ở m ứ c t ố i đ a. Các h ồ n ày th ườ ng b ị g i ớ i h ạ n ở m ộ t đ ộ s âu kho ả ng 15 - 45 cm . L o ạ i th ứ h ai (h ồ o xy hoá ho ặ c h ồ ổ n đ ị nh), m ụ c tiêu là s ả n xu ấ t oxy ở m ứ c t ố i đ a và nh ữ ng đ ộ s âu c ủ a h ồ t h ườ ng đ ạ t t ớ i 1,5 m. L ượ ng oxy cung c ấ p cho n ướ c h ồ t ừ 2 n gu ồ n: - S ả n ph ẩ m c ủ a quá trình quang h ợ p. - K hu ế ch tán t ừ k hông khí. 80
Ngoài ra còn có th ể n âng cao m ứ c oxy trong n ướ c b ằ ng cách k ế t h ợ p s ụ c khí. b . Ao, h ồ k ị k hí L à lo ạ i ao sâu, không cầ n oxy hoà tan cho ho ạ t đ ộ ng vi sinh. Ở đ ây các lo ạ i vi sinh k ị k hí và vi sinh tùy nghi dùng oxy t ừ c ác h ợ p ch ấ t nh ư n itrat, sunphat đ ể o xy. hoá ch ấ t h ữ u c ơ t hành mêtan và CO 2 . Nh ư v ậ y các ao này có kh ả n ă ng ti ế p nh ậ n kh ố i l ượ ng l ớ n ch ấ t h ữ u c ơ v à không c ầ n quá trình quang h ợ p c ủ a t ả o. H ồ k ị k hí th ườ ng đ ượ c dùng đ ể x ử l ý n ướ c th ả i có đ ộ ô n hi ễ m h ữ u c ơ c ao và c ũ ng ch ứ a hàm l ượ ng ch ấ t r ắ n l ớ n. Đ i ể n hình đ ó là m ộ t h ồ s âu b ằ ng đ ấ t v ớ i các ố ng d ẫ n vào và ra h ợ p lý. Đ ể b ả o toàn nhi ệ t n ă ng và duy trì đ i ề u ki ệ n k ị k hí, các h ồ k ị k hí đ ã đ ượ c xây d ự ng v ớ i chi ề u sâu l ớ n h ơ n 6 m . T hông th ườ ng các h ồ n ày ở đ i ề u ki ệ n k ị k hí su ố t c ả c hi ề u sâu c ủ a chúng, tr ừ v ùng r ấ t nh ỏ t rên b ề m ặ t. S ự ổ n đ ị nh các ch ấ t h ữ u c ơ x ả y ra b ở i s ự k ế t h ợ p c ủ a quá trình k ế t t ủ a và chuy ể n hóa k ị k hí CO 2 v à CH 4 . Các s ả n ph ẩ m cu ố i ở t h ể k hí khác, các axit h ữ u c ơ v à các mô t ế b ào. Các ch ấ t th ả i b ổ s ung vào h ồ s ẽ l ắ ng xu ố ng đ áy. Dòng ra đ ã đ ượ c x ử l ý s ơ b ộ đ ượ c đ ư a ti ế p vào các quá trình x ử l ý khác. Ở đ ây hi ệ u su ấ t chuy ể n hoá BOD th ườ ng đ ạ t t ớ i h ơ n 70%. c . Ao h ồ t ùy nghi L o ạ i ao này th ườ ng đ ượ c s ử d ụ ng nhi ề u h ơ n hai lo ạ i trên. Ao ổ n đ ị nh ch ấ t th ả i tùy nghi là lo ạ i ao ho ạ t đ ộ ng theo c ả q uá trình hi ế u khí và k ị k hí. Ao th ườ ng sâu t ừ 1 - 2 m , thích h ợ p cho vi ệ c phát tri ể n t ả o và các vi sinh tùy nghi. Ban ngày, khi có ánh sáng quá trình chính x ả y ra trong ao là hi ế u khí. Ban đ êm ở l ớ p đ áy ao quá trình chính là k ị k hí. M ô t ả q uá trình: C ó 3 vùng trong m ộ t h ồ t u ỳ n ghi: 1 . Vùng b ề m ặ t trong đ ó các vi khu ẩ n ư a khí và t ả o t ồ n t ạ i trong m ộ t m ố i quan h ệ c ộ ng sinh. 2 . Vùng đ áy k ị k hí trong đ ó các ch ấ t r ắ n đ ượ c tích tuy b ị p hân h ủ y b ở i các vi khu ẩ n k ị k hí. 3 . Vùng trung gian, v ừ a có m ộ t ph ầ n là ư a khí và m ộ t ph ầ n là k ị k hí, trong đ ó s ự p hân h ủ y c ủ a các ch ấ t th ả i h ữ u c ơ đ ượ c ti ế n hành b ở i các vi khu ẩ n tu ỳ t i ệ n. T rong th ự c ti ễ n, oxy đ ượ c l ư u gi ữ t rong l ớ p trên b ở i s ự c ó m ặ t c ủ a các t ả o ho ặ c b ằ ng cách s ử d ụ ng các máy thông khí b ề m ặ t. N ế u s ử d ụ ng các máy thông khí b ề m ặ t thì không c ầ n có t ả o ư u đ i ể m khi s ử d ụ ng các máy thông khí b ề m ặ t là có th ể n âng t ả i tr ọ ng h ữ u c ơ l ớ n h ơ n. Tuy nhiên, t ả i 81
t r ọ ng h ữ u c ơ đ ó không đ ượ c v ượ t quá s ố l ượ ng oxy đ ượ c các máy thông khí cung c ấ p, không c ầ n ph ả i khu ấ y tr ộ n toàn b ộ t h ể t ích n ướ c trong h ồ h o ặ c các l ợ i ích c ủ a vi ệ c phân hu ỷ k ị k hí s ẽ b ị m ấ t đ i. d . Các h ồ ư a khí có thông khí C ác h ồ n ày đ ượ c c ả i biên t ừ h ồ ổ n đ ị nh tu ỳ t i ệ n (facultitive) khi các máy thông khí ở b ề m ặ t đ ượ c l ắ p đ ặ t đ ể k h ắ c ph ụ c, h ạ n ch ế m ùi hôi t ừ c ác h ồ " quá t ả i h ữ u c ơ ". M ô t ả q uá trình: C ác quá trình trong h ồ t hông khí v ề c ơ b ả n gi ố ng nh ư q uá trình ho ạ t hoá bùn thông khí kéo dài thông th ườ ng (th ờ i gian l ư u là 10 ngày) đ ề u là h ồ đ ượ c làm b ằ ng đ ấ t và oxy c ầ n thi ế t cho quá trình đ ượ c cung c ấ p b ằ ng b ề m ặ t c ủ a các máy thông khí khu ế ch tán. Trong h ồ ư a khí t ấ t c ả c h ấ t r ắ n đ ượ c gi ữ ở t r ạ ng thái l ơ l ử ng. Tr ướ c đ ây các h ồ t hông khí đ ượ c v ậ n hành nh ư l à dòng ch ả y qua h ệ t h ố ng ho ạ t hoá bùn không có tu ầ n hoàn và th ườ ng đ ượ c ti ế p n ố i b ằ ng các b ể l ắ ng l ớ n. Hi ệ n nay r ấ t nhi ề u h ồ t hông khí đ ượ c dùng n ố i ti ế p v ớ i các công trình l ắ ng và k ế t h ợ p v ớ i tu ầ n hoàn các ch ấ t r ắ n sinh h ọ c. T rong tiêu h ủ y ư a khí thông th ườ ng, bùn đ ượ c thông khí m ộ t th ờ i gian dài trong m ộ t b ể h ở k hông đ ượ c đ ố t ẩ m, s ử d ụ ng các máy khu ế ch tán không khí thông th ườ ng ho ặ c thi ế t b ị t hông khí b ề m ặ t. Quá trình này có th ể v ậ n hành theo ph ươ ng th ứ c liên t ụ c ho ặ c gián đ o ạ n, trong đ ó bùn đ ượ c thông khí và tr ộ n đ ề u trong m ộ t th ờ i gian dài, ti ế p đ ó là l ắ ng ở t r ạ ng thái t ĩ nh và g ạ n trong. Trong các h ệ t h ố ng làm vi ệ c liên t ụ c, ng ườ i ta dùng m ộ t b ể r iêng đ ể g ạ n và làm đ ặ c bùn. N goài các lo ạ i ao h ồ t rên, theo ph ươ ng pháp "ao ổ n đ ị nh ch ấ t th ả i" ng ườ i ta còn k ế t h ợ p v ớ i các lo ạ i ao nuôi cá, th ả r au (rau mu ố ng, bèo L ụ c Bình...). Đ ể t ă ng hi ệ u qu ả x ử l ý n ướ c th ả i ta nên k ế t n ố i các lo ạ i ao v ớ i nhau. 8 .2.2. Quá trình bùn ho ạ t tính Đ ây là k ỹ t hu ậ t đ ượ c s ử d ụ ng r ộ ng rãi đ ể x ử l ý n ướ c th ả i đ ô th ị v à công nghi ệ p. Theo cách này, n ướ c th ả i đ ượ c đ ư a qua b ộ p h ậ n ch ắ n rác, lo ạ i rác, ch ấ t r ắ n đ ượ c l ắ ng, bùn đ ượ c tiêu hu ỷ v à làm khô. Quá trình này có th ể h ồ i l ư u (bùn ho ạ t tính xoay vòng) làm tă ng kh ả n ă ng lo ạ i BOD ( đế n 60 - 90%), lo ạ i N ( đế n 40%) và lo ạ i coliform (60 - 90%). M ộ t d ạ ng c ả i ti ế n c ủ a ph ươ ng pháp bùn ho ạ t tính là ph ươ ng pháp "thông khí t ă ng c ườ ng" g ầ n đ ây đ ã đ ượ c s ử d ụ ng ở n hi ề u n ướ c phát tri ể n d ướ i tên g ọ i "m ươ ng oxy hoá". Trong h ệ t h ố ng này có th ể b ỏ q ua các giai đ o ạ n l ắ ng b ướ c m ộ t và tiêu hu ỷ b ùn. Tuy nhiên quá trình l ạ i c ầ n bi ệ n pháp thông khí kéo dài v ớ i c ườ ng đ ộ c ao h ơ n. 82
Mô t ả q uá trình ph ả n ứ ng có khu ấ y tr ộ n liên t ụ c v ớ i s ự t u ầ n hoàn các t ế b ào: V ề v ậ n hành, x ử l ý ch ấ t th ả i b ằ ng ph ươ ng pháp sinh h ọ c v ớ i quá trình bùn ho ạ t tính đ ượ c th ự c hi ệ n theo ki ể u dòng ch ả y (flow sheet). Ch ấ t th ả i h ữ u c ơ đ ượ c đ ư a vào m ộ t b ể p h ả n ứ ng trong đ ó m ộ t s ố l ượ ng vi khu ẩ n c ấ y đ ượ c gi ữ ở t h ể l ơ l ử ng. Các ch ấ t trong b ể p h ả n ứ ng s ẽ đ ượ c khu ấ y tr ộ n đ ề u. Môi tr ườ ng ư a khí trong b ể p h ả n ứ ng s ẽ đ ạ t đ ượ c b ằ ng cách dùng đ ầ u khu ế ch tán ho ặ c thông khí c ơ h ọ c. Đ ồ ng th ờ i c ũ ng có tác d ụ ng đ ể g i ữ h ỗ n h ợ p ch ấ t l ỏ ng ở c h ế đ ộ k hu ấ y tr ộ n hoàn toàn. Sau m ộ t th ờ i gian, h ỗ n h ợ p các t ế b ào m ớ i và c ũ đ ượ c đ ư a qua m ộ t b ể l ắ ng, ở đ ó các t ế b ào đ ượ c tách ra kh ỏ i n ướ c th ả i đ ã x ử l ý. M ộ t ph ầ n các t ế b ào đ ã l ắ ng s ẽ đ ượ c tu ầ n hoàn đ ể g i ữ s ao cho trong b ể p h ả n ứ ng luôn luôn có m ộ t "m ậ t đ ộ " các sinh v ậ t theo yêu c ầ u, còn m ộ t ph ầ n s ẽ đ ượ c th ả i ra. P h ầ n đ ượ c th ả i ra ứ ng v ớ i s ự t ă ng tr ưở ng m ớ i c ủ a kh ố i mô t ế b ào liên h ợ p v ớ i m ộ t lo ạ i n ướ c th ả i nào đ ó. M ứ c sinh kh ố i c ầ n đ ượ c gi ữ l ạ i trong b ể p h ả n ứ ng ph ụ t hu ộ c vào hiệ u su ấ t x ử l ý theo yêu c ầ u và nh ữ ng y ế u t ố k hác liên quan đ ế n đ ộ ng h ọ c sinh tr ưở ng, các b ể t iêu hu ỷ ư a khí có th ể d ùng đ ể x ử l ý: 1 . Riêng đ ố i v ớ i các lo ạ i bùn ho ạ t tính ho ặ c bùn t ừ l ọ c sinh h ọ c. 2 . Nh ữ ng h ỗ n h ợ p c ủ a bùn l ọ c sinh h ọ c v ớ i bùn t ừ b ể l ắ ng s ơ c ấ p. 3 . Bùn th ả i t ừ c ác nhà máy x ử l ý ho ạ t hoá bùn đ ượ c thi ế t k ế k hông có ph ầ n l ắ ng s ơ c ấ p. Hi ệ n nay, hai bi ế n th ể c ủ a quá trình tiêu hu ỷ ư a khí đ ượ c dùng r ộ ng rãi là: tiêu hu ỷ t hông th ườ ng và tiêu h ủ y v ớ i oxy b ổ c ậ p. Quá trình tiêu hu ỷ ư a khí, ư a nhi ệ t c ũ ng đ ang đ ượ c c ứ u xét. M ô t ả q uá trình: T rong tiêu hu ỷ t hông th ườ ng, bùn đ ượ c thông khí m ộ t th ờ i gian dài trong m ộ t b ể h ở v à không đ ượ c đ ố t ẩ m ... c ó các máy khu ế ch tán không khí thông th ườ ng ho ặ c m ộ t thi ế t b ị t hông khí b ề m ặ t. Quá trình này có th ể đ ượ c v ậ n hành theo ph ươ ng th ứ c liên t ụ c hay gián đ o ạ n. S ự t iêu h ủ y ư a khí b ằ ng oxy tinh khi ế t là m ộ t bi ế n th ể c ủ a quá trình tiêu hu ỷ ư a khí trong đ ó oxy tinh khi ế t đ ượ c s ử d ụ ng thay cho không khí. Kh ố i bùn cu ố i cùng đ ượ c sinh ra t ươ ng t ự n h ư b ùn đ ượ c tiêu hu ỷ t hông th ườ ng. S ự t hay đ ổ i dùng oxy tinh khi ế t là m ộ t công ngh ệ m ớ i hi ệ n đ ang đ ượ c nghiên c ứ u ở m ộ t s ố n ơ i trên quy mô th ự c ti ễ n. S ự t iêu h ủ y ư a khí, ư a nhi ệ t c ũ ng th ể h i ệ n hãy còn là mộ t tinh ch ế k hác c ủ a quá trình tiêu hu ỷ ư a khí. Quá trình này đ ượ c th ự c hi ệ n v ớ i các vi khu ẩ n ư a nhi ệ t ở m ộ t nhi ệ t đ ộ l ớ n h ơ n t ừ 2 5 o C-55 o C (77-122 o F) nhi ệ t đ ộ 83
c ủ a không khí xung quanh. Nó có th ể đ ạ t hi ệ u su ấ t kh ử p h ầ n có th ể s inh hu ỷ c ao (cho đ ế n 80%) v ớ i th ờ i gian l ư u r ấ t ng ắ n (3 - 4 ngày). 8.3. CÁC QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC 8 . 3.1. Đ i ề u ki ệ n ư a khí T hi ế t b ị l ọ c sinh h ọ c (b ể l ọ c nh ỏ g i ọ t) C ác quá trình x ử l ý sinh h ọ c b ằ ng sinh tr ưở ng ư a khí bám theo b ề m ặ t th ườ ng đ ượ c dùng đ ể k h ử c ác ch ấ t h ữ u c ơ c ó trong n ướ c th ả i. Ph ươ ng pháp này c ũ ng đ ượ c dùng đ ể t h ự c hi ệ n quá trình nitrat hoá (chuy ể n hoá nitrogen ở d ạ ng NH 3 t hành NO 3 ). C ác quá trình sinh tr ưở ng bám theo b ề m ặ t bao g ồ m: l ọ c sinh h ọ c, l ọ c nh ỏ g i ọ t, l ọ c thô và l ọ c quay tròn là nh ữ ng quá trình thông d ụ ng nh ấ t. Các quá trình này sẽ đ ượ c xét đ ế n m ộ t cách chi ti ế t h ơ n các quá trình khác. H ình 8.1.H ệ t hông x ử l ý n ướ c th ả i dùng thi ế t b ị t i ế p xúc sinh h ọ c có kèm theo b ể l ắ ng trong K hái ni ệ m v ề m ộ t b ể l ọ c sinh h ọ c, b ể l ọ c nh ỏ g i ọ t xu ấ t phát t ừ v i ệ c s ử d ụ ng các b ể l ọ c ti ế p xúc. Chúng là nh ữ ng b ể k ín n ướ c ch ứ a đ ầ y đ á v ụ n. Trong lúc v ậ n hành, l ớ p l ọ c ti ế p xúc đ ượ c đ ổ đ ầ y n ướ c th ả i t ừ t rên xu ố ng cho phép n ướ c th ả i ti ế p xúc v ớ i môi tr ườ ng l ọ c trong th ờ i gian ng ắ n. Sau đ ó tháo c ạ n n ướ c và b ể l ọ c ng ừ ng làm vi ệ c, tr ướ c khi l ậ p l ạ i chu kì m ớ i. M ộ t chu kì đ i ể n hình c ầ n 12 gi ờ ( 6 gi ờ đ ể v ậ n hành và 6 gi ờ n gh ỉ ). Nh ữ ng h ạ n ch ế c ủ a b ể l ọ c ti ế p xúc bao g ồ m: D ễ b ị t ắ c, kho ả ng th ờ i gian ng ừ ng ho ạ t đ ộ ng dài và t ả i tr ọ ng t ươ ng đ ố i th ấ p. M ô t ả q uá trình: B ể l ọ c sinh h ọ c lo ạ i nh ỏ g i ọ t hi ệ n đ ạ i bao g ồ m m ộ t l ớ p môi tr ườ ng l ọ c b ằ ng các v ậ t li ệ u d ễ t h ấ m. Các vi sinh v ậ t bám vào đ ó và n ướ c th ả i c ầ n l ọ c th ấ m qua ho ặ c ch ả y nh ỏ g i ọ t qua l ớ p l ọ c có tên là "b ể l ọ c nh ỏ g i ọ t" (hay còn g ọ i là b ể l ọ c sinh h ọ c). V ậ t li ệ u làm môi tr ườ ng l ọ c th ườ ng b ằ ng đ á có đ ườ ng kính 25 - 100 mm. 84
Độ s âu c ủ a l ớ p đ á thay đ ổ i v ớ i t ừ ng thi ế t k ế c ụ t h ể , thông th ườ ng là t ừ 0 ,9 - 2,5m và trung bình là 1,8 m. Các b ể l ọ c sinh h ọ c có s ử d ụ ng nh ự a làm môi tr ườ ng l ọ c là m ộ t ki ể u m ớ i, đ ượ c áp d ụ ng g ầ n đ ây. B ể l ọ c này đ ượ c xây d ự ng v ớ i d ạ ng vuông hay các d ạ ng khác có đ ộ s âu t ừ 9 - 1 2 m. Các b ể l ọ c v ớ i môi tr ườ ng l ọ c b ằ ng đ á hi ệ n nay th ườ ng là hình tròn và dung d ị ch n ướ c th ả i đ ượ c phân b ố đ ề u t ừ t rên xu ố ng b ằ ng m ộ t b ộ p h ậ n quay tròn. C ác b ể l ọ c đ ượ c xây d ự ng v ớ i m ộ t h ệ t h ố ng thoát n ướ c phía d ướ i đ ể t hu th ậ p n ướ c th ả i đ ã x ử l ý và các ch ấ t r ắ n sinh h ọ c đ ã đ ượ c tách kh ỏ i môi tr ườ ng l ọ c. H ệ t h ố ng thoát n ướ c phía d ướ i là r ấ t quan tr ọ ng vì nó v ừ a là b ộ p h ậ n thu th ậ p n ướ c v ừ a là m ộ t k ế t c ấ u r ỗ ng qua đ ó không khí có th ể l ư u thông. Ch ấ t l ỏ ng thu đ ượ c s ẽ đ ượ c đ ư a qua m ộ t b ể l ắ ng ở đ ó các ch ấ t r ắ n s ẽ đ ượ c tách kh ỏ i n ướ c th ả i đ ã đ ượ c x ử l ý. Trong th ự c ti ễ n, m ộ t ph ầ n c ủ a n ướ c thu l ạ i t ừ h ệ t h ố ng thoát phía d ướ i ho ặ c là dòng ra t ừ b ể l ắ ng s ẽ đ ượ c tu ầ n hoàn l ạ i, th ườ ng là đ ể p ha loãng n ướ c th ả i đ i vào. C h ấ t h ữ u c ơ c ó trong n ướ c th ả i đ ượ c phân hu ỷ b ở i các vi sinh v ậ t bám vào môi tr ườ ng l ọ c. Ch ấ t h ữ u c ơ c ủ a ch ấ t l ỏ ng đ ượ c h ấ p ph ụ t rên màng sinh h ọ c ho ặ c ở p h ầ n ngoài c ủ a l ớ p màng sinh h ọ c. Chúng s ẽ b ị c ác vi sinh v ậ t ư a khí phân hu ỷ . Khi các vi sinh v ậ t phát tri ể n, đ ộ d ày l ớ p màng t ă ng lên. Nh ư v ậ y m ộ t môi tr ườ ng k ị k hí đ ượ c thi ế t l ậ p g ầ n b ề m ặ t c ủ a môi tr ườ ng l ọ c. K hi l ớ p bùn dày lên, ch ấ t h ữ u c ơ đ ượ c h ấ p ph ụ s ẽ t h ự c hi ệ n quá trình trao đ ổ i ch ấ t tr ướ c khi nó có th ể t i ế p c ậ n v ớ i các vi sinh v ậ t g ầ n b ề m ặ t c ủ a môi tr ườ ng l ọ c. K ế t qu ả l à không có ngu ồ n h ữ u c ơ t ừ b ên ngoài cho cacbon c ủ a các t ế b ào, nên các vi sinh vậ t g ầ n b ề m ặ t c ủ a môi tr ườ ng l ọ c chuy ể n sang giai đ o ạ n t ă ng tr ưở ng n ộ i sinh và m ấ t đ i kh ả n ă ng bám vào b ề m ặ t c ủ a môi tr ườ ng l ọ c. Khi đ ó ch ấ t l ỏ ng r ử a trôi l ớ p bùn kh ỏ i môi tr ườ ng l ọ c và m ộ t l ớ p bùn m ớ i b ắ t đ ầ u phát tri ể n. Hi ệ n t ượ ng m ấ t đ i l ớ p bùn đ ó g ọ i là "l ộ t da" và là m ộ t ch ứ c n ă ng c ơ b ả n c ủ a t ả i tr ọ ng h ữ u c ơ v à thu ỷ l ự c lên b ể l ọ c. T ả i tr ọ ng thu ỷ l ự c đ ể t ính cho các v ậ n t ố c tr ượ t, còn t ả i tr ọ ng h ữ u c ơ đ ể t ính cho t ố c đ ộ t rao đ ổ i ch ấ t trong l ớ p bùn. Trên c ơ s ở t ố c đ ộ n ạ p t ả i tr ọ ng thu ỷ l ự c và t ả i tr ọ ng h ữ u c ơ , các b ể l ọ c th ườ ng đ ượ c chia ra làm hai lo ạ i: t ố c đ ộ t h ấ p và t ố c đ ộ c ao. T hi ế t b ị t i ế p xúc sinh h ọ c lo ạ i quay tròn: T hi ế t b ị t i ế p xúc sinh h ọ c quay tròn g ồ m m ộ t lo ạ i đ ĩ a tròn cách nhau không xa b ằ ng polystiren ho ặ c ciorua polyvinin. Các đ ĩ a đ ượ c ng ậ p trong n ướ c th ả i m ộ t ph ầ n và quay tròn v ớ i t ố c đ ộ c h ậ m trong n ướ c th ả i. 85
H ình 8.2. Thi ế t b ị t i ế p xúc sinh h ọ c lo ạ i quay tròn M ô t ả q uá trình: K hi v ậ n hành, nh ữ ng kh ố i t ă ng tr ưở ng sinh h ọ c s ẽ b ám vào b ề m ặ t c ủ a các đ ĩ a và có th ể h ình thành m ộ t l ớ p bùn trên toàn b ộ m ặ t ư ớ t c ủ a các đ ĩ a. S ự q uay tròn c ủ a các đ ĩ a làm cho sinh kh ố i ti ế p xúc v ớ i ch ấ t h ữ u c ơ t rong n ướ c th ả i và sau đ ó v ớ i không khí đ ể h ấ p th ụ o xy. S ự q uay tròn c ủ a các đ ĩ a ả nh h ưở ng đ ế n s ự c huy ể n giao oxy và gi ữ a kh ố i sinh v ậ t trong đ i ề u ki ệ n " ư a khí". S ự q uay đ ó c ũ ng là c ơ c h ế đ ể l ấ y đ i các ch ấ t r ắ n th ừ a t ừ c ác đ ĩ a b ằ ng các l ự c tr ượ t mà nó t ạ o ra và đ ể g i ữ c ác ch ấ t r ắ n đ ượ c tách r ờ i ra ở t h ể l ơ l ử ng, nh ư v ậ y chúng có th ể đ ượ c dùng trong x ử l ý th ứ c ấ p. 8 .3.2. Đ i ề u ki ệ n thi ế u oxy V i ệ c lo ạ i nitrogen d ướ i d ạ ng nitrat hoá b ằ ng cách chuy ể n hoá thành khí nitrogen có th ể t h ự c hi ệ n theo ph ươ ng pháp sinh h ọ c trong nh ữ ng đ i ề u ki ệ n thi ế u oxy. Quá trình này g ọ i là kh ử n itrat. Tr ướ c đ ây, chuy ể n hoá th ườ ng đ ượ c coi nh ư l à m ộ t s ự k h ử n itrat k ị k hí. Tuy nhiên, các quá trình chính v ề s inh hoá không ph ả i k ị k hí mà l ạ i là m ộ t bi ế n th ể c ủ a quá trình ư a khí. Vì v ậ y, vi ệ c s ử d ụ ng t ừ " thi ế u oxy" thay cho t ừ " k ị k hí" đ ượ c coi là thích h ợ p. Các quá trình kh ử n itrat chính có th ể x ế p lo ạ i là các quá trình sinh tr ưở ng ở t h ể h uy ề n phù và sinh tr ưở ng bám theo b ề m ặ t. K h ử n itrat b ằ ng sinh tr ưở ng ở t h ể h uy ề n phù K h ử n itrat b ằ ng sinh tr ưở ng ở t h ể h uy ề n phù th ườ ng đ ượ c th ự c hi ệ n trong m ộ t h ệ t h ố ng ho ạ t hoá bùn theo ki ể u dòng đ ẩ y (ngh ĩ a là ti ế p theo sau b ấ t kì quá trình chuy ể n hoá amoniac và nitrogen ở d ạ ng h ữ u c ơ t hành nitrat - nitrat hóa). Các vi khu ẩ n k ị k hí nh ậ n đ ượ c n ă ng l ượ ng đ ể t ă ng tr ưở ng t ừ v i ệ c chuy ể n nitrat qua thành khí nitrogen nh ư ng đ òi h ỏ i m ộ t ngu ồ n cacbon t ừ b ên ngoài đ ể t h ự c hi ệ n s ự t ổ ng h ợ p t ế b ào. Các dòng ra đ ượ c nitrat hóa th ườ ng ch ứ a ít h ợ p ch ấ t có cacbon vì th ế m etanol th ườ ng đ ượ c dùng làm ngu ồ n cacbon, nh ư ng các ch ấ t th ả i công nghi ệ p nghèo ch ấ t dinh d ưỡ ng c ũ ng đ ã đ ượ c dùng. Vì khí nitrogen t ạ o thành trong ph ả n ứ ng kh ử n itrat c ả n tr ở s ự l ắ ng xu ố ng c ủ a h ỗ n h ợ p dung d ị ch nên m ộ t b ể p h ả n ứ ng kh ử k hí 86
nitrogen ph ả i ho ạ t đ ộ ng tr ướ c b ể l ắ ng trong cho quá trình kh ử n itrat. Vi ệ c kh ử m etanol d ư c òn l ạ i, k ể c ả B OD c ũ ng là m ộ t thu ậ n l ợ i n ữ a c ủ a vi ệ c dùng b ể k h ử k hí nitrogen. K h ử n itrat b ằ ng màng c ố đ ị nh S ự k h ử n itrat qua m ộ t màng c ố đ ị nh đ ượ c ti ế n hành trong mộ t b ể p h ả n ứ ng hình tháp tr ụ c h ứ a đ á ho ặ c m ộ t trong nh ữ ng v ậ t li ệ u t ổ ng h ợ p làm môi tr ườ ng l ọ c đ ể l àm ch ỗ b ám cho vi khu ẩ n sinh tr ưở ng. Tu ỳ t hu ộ c vào kích th ướ c c ủ a môi tr ườ ng l ọ c, quá trình này có th ể c ầ n ho ặ c không c ầ n n ố i ti ế p theo m ộ t "b ể l ắ ng trong". Vi ệ c th ả i các ch ấ t r ắ n đ ượ c th ự c hi ệ n thông qua vi ệ c t ả i đ i ch ấ t r ắ n ở t h ể l ơ l ử ng trong dòng ra ở m ứ c th ấ p. Vi ệ c r ử a s ạ ch b ả ng n ướ c theo chu kì ho ặ c r ử a b ằ ng không khí là đ i ề u c ầ n thi ế t đ ể n g ă n c ả n các ch ấ t r ắ n đ óng ch ặ t trong tháp. Đ i ề u đ ó có th ể g ây ra t ổ n th ấ t áp su ấ t quá l ớ n. C ũ ng nh ư t rong quá trình kh ử n itrat b ằ ng sinh tr ưở ng ở t h ể h uy ề n phù, thông th ườ ng m ộ t ngu ồ n cacbon c ấ p t ừ n goài là c ầ n thi ế t cho quá trình. H ầ u h ế t các ứ ng d ụ ng c ủ a quá trình này bao g ồ m ph ươ ng th ứ c "ch ả y xu ố ng" (b ằ ng tr ọ ng lượ ng hay b ằ ng áp l ự c). 8 .3.3. Đ i ề u ki ệ n k ị k hí H ai quá trình sinh trưở ng ở t h ể h uy ề n phù, k ị k hí thông d ụ ng nh ấ t đ ể x ử l ý n ướ c th ả i là: + Q uá trình tiêu hu ỷ k ị k hí + Q uá trình ti ế p xúc k ị k hí S ự t iêu h ủ y k ị k hí T iêu h ủ y k ị k hí là m ộ t trong 3 quá trình s ử d ụ ng lâu nh ấ t dùng đ ể ổ n đ ị nh các ch ấ t bùn. Nó bao g ồ m s ự p hân hu ỷ c h ấ t h ữ u c ơ v à vô c ơ k hi không có oxy phân t ử . Quá trình này đ ã và đ ang đ ượ c áp d ụ ng chính trong ổ n đ ị nh các ch ấ t bùn sinh ra trong x ử l ý n ướ c th ả i và trong x ử l ý m ộ t s ố c h ấ t th ả i công nghi ệ p. M ô t ả q uá trình: T rong tiêu hu ỷ k ị k hí, ch ấ t h ữ u c ơ t rong h ỗ n h ợ p bùn l ắ ng s ơ c ấ p và bùn sinh h ọ c, trong đ i ề u ki ệ n k ị k hí đ ượ c chuy ể n hoá sinh h ọ c thành mê tan (CH 4 ) và cacbon dioxide (CO 2 ). Quá trình đ ượ c th ự c hi ệ n trong m ộ t b ể p h ả n ứ ng kín khí. Bùn đ ượ c đ ư a vào m ộ t cách liên t ụ c ho ặ c theo đ ợ t và đ ượ c gi ữ l ạ i trong b ể p h ả n ứ ng v ớ i nh ữ ng th ờ i gian khác nhau. Bùn đ ã đ ượ c ổ n đ ị nh s ẽ đ ượ c l ấ y ra liên t ụ c ho ặ c theo đ ợ t trong quá trình, không b ị t h ố i r ữ a và s ố c ác ch ấ t gây b ệ nh trong bùn đ ượ c gi ả m đ i r ấ t nhi ề u. H i ệ n nay, ng ườ i ta dùng 2 ki ể u b ể t iêu hu ỷ , t ố c đ ộ b ình th ườ ng (chu ẩ n) và t ố c đ ộ c ao. Trong quá trình tiêu hu ỷ t ố c đ ộ c hu ẩ n (hình a), các ch ấ t 87
t rong b ể t iêu hu ỷ t h ườ ng là không đ ượ c đ un ấ m lên và không đ ượ c khu ấ y tr ộ n. Th ờ i gian l ư u cho quá trình này dao đ ộ ng t ừ 3 0 - 60 ngày. Trong quá trình tiêu hu ỷ t ố c đ ộ c ao (hình b) các ch ấ t tiêu hu ỷ đ ượ c đ ố t ấ m và khu ấ y tr ộ n đ ề u. Th ờ i gian l ư u là 15 ngày ho ặ c ít h ơ n. M ộ t s ự p h ố i h ợ p gi ữ a hai quá trình c ơ b ả n đ ó đ ượ c g ọ i là quá trình hai giai đ o ạ n (hình c). Ch ứ c n ă ng ch ủ y ế u c ủ a giai đ o ạ n 2 là tách các ch ấ t r ắ n đ ượ c tiêu h ủ y kh ỏ i ph ầ n n ướ c n ổ i lên trên m ặ t. Tuy nhiên, m ộ t s ự t iêu h ủ y khác và m ộ t s ự s ả n sinh ra khí có th ể x ả y ra. Hình 8.3. Những bể kiểu tiêu huỷ kị khí điển hình Quá trình một giai đoạn năng suất thông thường: Quá trình một giai đoạn, bể chứa được khuấy trộn, nước thải vào thành dòng liên tục, năng suất cao. Quá trình hai giai đoạn - Quá trình tiếp xúc kị khí Một số chất thải công nghiệp có BOD cao có thể được ổn định rất hiệu quả bởi xử lý kị khí. Trong quá trình tiếp xúc kị khí, các chất thải chưa được xử lý được trộn với các chất rắn trong bùn tuần hoàn lại, xong rồi được tiêu huỷ trong một bể phản ứng gắn vào nơi không khí đi vào. Các chất chứa trong bể được trộn lẫn hoàn toàn. Sau sự tiêu huỷ, hỗn hợp đó được tách ra ở một bể lắng trong hoặc hệ thống tuyển nổi bằng chân không, phần nước trong trên bề mặt được đưa ra để xử lý tiếp. Bùn đặc kị khí đã lắng được đưa vào hệ tuần hoàn lại để "cấy giống" cho nước thải mới đưa vào. Vì các 88