T NG LIÊN ĐOÀN LAO Đ NG VI T NAM
Ổ
Ộ
Ệ
TR
ƯỜ
Ắ NG Đ I H C TÔN Đ C TH NG
Ạ Ọ
Ứ
KHOA MÔI TR
ƯỜ
NG VÀ B O H LAO Đ NG Ộ
Ộ
Ả
MÔN H C: QUÁ TRÌNH CÔNG NGH Ệ
Ọ
MÔI TR
NGƯỜ
CHUYÊN Đ Ề
Ệ Ủ QUY TRÌNH HO T Đ NG CÔNG NGH C A
Ạ Ộ
B USBF
Ể
Sinh viên th c hi n
ự
ệ
1. NGUY N ĐÌNH THÀNH
91202203
Ễ
2. LÊ TH THU THANH
91202201
Ị
91202202
3. VĂN TH THU THANH Ị
Gi ng viên h
ả
ướ
ng d n: TS. PH M ANH Đ C Ạ
Ứ
ẫ
Tp. H Chí Minh, tháng 11 năm 2014 ồ
c s ch ngày càng thi u th n,v
L I M Đ U Ờ Ở Ầ Chúng ta đang s ng trong m t th i kỳ mà ngu n n ờ
ố ồ ộ ướ ạ ế ố ệ
sinh môi tr ng đang b ô nhi m n ng n , đó là nh ng v n đ khá nóng b ng và đáng ườ ữ ễ ề ề ặ ấ ỏ ị
quan tâm trên toàn th gi i cũng nh t Nam. S phát tri n nhanh chóng c a các ế ớ Vi ư ở ệ ủ ự ể
làng ngh , các ngành công nghi p và d ch v , quá trình đô th hoá và t p trung dân c ụ ề ệ ậ ị ị ư
nhanh chóng là nh ng nguyên nhân gây nên hi n tr ng quá t i môi tr ữ ệ ạ ả ườ ả ng. N c th i ướ
không đ c x lý ho c x lý không đ y đ đ ượ ử ầ ủ ượ ả ự ế ạ c x tr c ti p vào sông và kênh r ch ặ ử
gây nên hi n t ng ô nhi m ngu n n c tr m tr ng. ệ ượ ồ ướ ễ ầ ọ
Hi n nay có nhi u ph ng pháp khác nhau đ c s d ng trong công ngh x lý n ệ ề ươ ượ ử ụ ệ ử ướ c
th i. Nh ng ph ng pháp ng d ng công ngh sinh h c đang đ c s d ng ph ư ả ươ ứ ụ ệ ọ ượ ử ụ ổ
bi n nh t trong h u h t các h th ng x lý. Th ệ ố ử ế ế ấ ầ ườ ng thì m t h th ng x lý đ ộ ệ ố ử ượ c
đánh giá b i hi u qu c a vi c x lý nh kh năng lo i b BOD, nito hay phospho…, ư ả ệ ử ạ ỏ ả ủ ệ ở
3 n
kh năng áp d ng c a chúng nh giá thành c a h th ng, giá thành c a m t m ủ ệ ố ủ ụ ư ủ ả ộ cướ
đ c x lý hay đ ph c t p c a công ngh và quá trình v n hành, b o d ng thi ượ ử ứ ạ ủ ệ ậ ả ộ ưỡ ế t
b …ị
c bùn sinh h c USBF ( Upflow Sludge Blanket Filter) đ Công ngh l c dòng ng ệ ọ ượ ọ cượ
thi t k d a trên trên mô hình đ ng h c x lý BOD, nitrate hoá ( ế ế ự ọ ử ộ nitrification) và khử
nitrate hóa (denitrification) c a Lawrence và McCarty, Inc. l n đ u tiên đ c gi ủ ầ ầ ượ ớ i
thi u M nh ng năm 1990 sau đó đ c áp d ng châu Âu t nh ng năm 1998 tr ệ ở ỹ ữ ượ ụ ở ừ ữ ở
i đây. Mô hình công ngh USBF , là công ngh c i ti n c a quá trình bùn ho t tính l ạ ệ ả ế ủ ệ ạ
trong đó k t h p ba quá trình Anoxic, Aeration và l c sinh h c dòng ng ế ợ ọ ọ ượ ộ c trong m t
c th i. Đây chính là đi m khác v i h th ng x lý bùn ho t tính kinh đ n v x lý n ị ử ơ ướ ớ ệ ố ử ể ạ ả
đi n, th ể ườ ớ ự ế ng tách r i ba quá trình trên nên t c đ và hi u qu x lý th p. V i s k t ố ộ ả ử ệ ấ ờ
ng chi phí cho h p này s đ n gi n hoá h th ng x lý, ti ợ ệ ố ẽ ơ ử ả ế t ki m v t li u và năng l ậ ệ ệ ượ
quá trình xây d ng và v n hành h th ng. Đ ng th i h th ng có th x lý n ờ ệ ố ệ ố ể ử ự ậ ồ ướ ả c th i
có t ng h u c , N và P cao. i l ả ượ ữ ơ
CH
NG 1:
ƯƠ
T NG QUAN
CÔNG NGH X LÝ N
C TH I
Ổ
Ệ Ử
ƯỚ
Ả BIO-USBF
1.1 MÔ T CÔNG NGH BIO-USBF Ả Ệ
(Upflow Sludge Blanket Filtration) đ c c i ti n t qui trình Công ngh Bio-USBF ệ ượ ả ế ừ
bùn ho t tính c đi n k t h p v i quá trình anoxic và vùng l ng bùn l l ng trong ổ ể ế ợ ắ ạ ớ ơ ữ
m t công trình x lý sinh h c. Là m t h th ng k t h p nên chi m ít không gian và ộ ệ ố ế ợ ử ế ọ ộ
các thi t b đi kèm. Quy trình USBF đ c thi t k đ kh BOD, nitrate hóa/ kh ế ị ượ ế ế ể ử ử
nitrtate và kh . ử ph tpho ố
Đ kh carbonate, vùng anoxic đ c xem nh vùng l a ch n mà ử ể ượ ư ự ọ ở ộ đó s pha tr n ự
dòng th i s làm tăng kh năng l ng và kh ng ch quá trình tăng tr ả ẽ ắ ả ế ố ưở ậ ng vi sinh v t.
Đ nitrate hóa, kh nitrate và kh phospho, vùng anoxic có th đ m đ ng đ c vai ể ả ử ử ể ươ ượ
trò này. Trong qui trình này, NH3-N b oxy hóa thành nitrite và sau đó thành nitrate b i vi ở ị
t. Nitrate đ khu n ẩ Nitrosomonas và Nitrobacter trong t ng vùng s c khí riêng bi ừ ụ ệ ượ c
tu n hoàn tr l i vùng anoxic và đ c kh liên t c t ở ạ ầ ượ ụ ố ử i đa. Trong ph n ng này BOD ả ứ
c xem nh ngu n carbon hay ngu n năng l ng đ kh nitrate thành đ u vào đ ầ ượ ư ồ ồ ượ ử ể
nh ng phân t nit . ữ ử ơ
Hình 1.1: B USBF ể
S kh phospho c h c trong qui trình này t ng t ơ ọ ự ử ươ ự ả trong chu trình phospho và c i
ti n t qui trình ế ừ Bardenpho. Trong qui trình USBF, s lên men c a BOD hòa tan x y ra ự ủ ả
trong vùng k khí hay vùng anoxic. S n ph m c a quá trình lên men c u thành thành ẩ ủ ả ấ ỵ
ph n đ c bi t c a vi sinh v t có kh năng l u gi ầ ặ ệ ủ ư ậ ả ữ ử phospho. Trong giai đo n x lý ạ
hi u khí, Phospho hòa tan đ c h p thu b i phospho l u tr ế ượ ư ấ ở ữ ẩ trong vi sinh khu n
(Acinetabacter) mà chúng đã sinh tr ng trong vùng anoxic. Phospho sau đ ng hóa s ưở ồ ẽ
đ c lo i b kh i h th ng nh xác vi sinh hay bùn d . Kh i l ng và hàm l ượ ỏ ệ ố ạ ỏ ố ượ ư ư ượ ng
phospho lo i b ph thu c ch y u vào t l BOD/P trong n ạ ỏ ủ ế ỉ ệ ụ ộ ướ c th i đ u vào. ầ ả
đ c thi t l p trên nguyên lý b l ng dòng ch y lên có l p bùn Công ngh Bio-USBF ệ ượ ế ậ ể ắ ả ớ
l ng ( upflow sludge blanket clarifier). Ngăn này có d ng hình thang, n l ơ ữ ạ ướ c th i sau ả
khi đ i đáy b l ng qua h th ng vách ngăn thi t k đ c bi ượ c xáo tr n đi t ộ d ừ ướ ệ ố ể ắ ế ế ặ ệ t
mà đó x y ra quá trình t o bông th y l c. B l ng hình thang t o ra t c đ dâng ở ủ ự ể ắ ạ ả ạ ố ộ
dòng ch y n đ nh trên toàn b m t t ề ặ ừ ả ổ ị đáy đ n m t trên b l ng, đi u này cho phép ể ắ ế ề ặ
s gi m gradient v n t c d n d n trong su t b l ng. ự ả ậ ố ầ ố ể ắ ầ
1.2. Đ C ĐI M N I B T Ể Ổ Ậ Ặ
- Có th x lý b t kỳ ngu n n c th i: thành ph , nông nghi p và công nghi p. ể ử ồ ướ ấ ệ ệ ả ố
- Có th đ c thi t k cho H i đ ng qu n tr (và / ho c COD) lo i b , cũng nh ể ượ ế ế ạ ỏ ộ ồ ả ặ ị ư
quá trình nitrat hóa, kh và lo i b ph t pho. ử ạ ỏ ố
- Có th đ c tùy ch nh đ đáp ng đ c tr ng c a dòng vào và các thông s n ể ượ ố ướ c ứ ư ủ ể ặ ỉ
th i.ả
- Kh năng thích ng dao đ ng t ứ ả ộ ừ 300 - 150.000 t n ấ
- H th ng mô-đun cho phép phân c p và m r ng. ệ ố ở ộ ấ
- Quá trình này là s thay đ i c a quá trình bùn ho t tính truy n th ng. ổ ủ ự ề ạ ố
- Quá trình này r t đ n gi n, sinh h c và thân thi n môi tr ng. ấ ơ ệ ả ọ ườ
- Năng l ng tiêu th và nhu c u b o trì là t ượ ụ ầ ả ố i thi u - s ít b ph n chuy n đ ng. ộ ậ ể ể ố ộ
- Các ho t đ ng ch yêu c u giám sát danh nghĩa và nhân s . ự ạ ộ ầ ỉ
- Th p chi phí v n hành t ng th - năng l ể ấ ậ ổ ượ ng, biên ch và b o trì. ế ả
1.3. C U T O B USBF Ạ Ấ Ể
Hình 1.2: S đ c u t o b USBF ơ ồ ấ ạ ể
Chú thích:
c (cm) Các ch s ch kích th ữ ố ỉ ướ
c đ u vào; (A) : M ng thu n ươ ướ ầ
(B) : Ngăn thi u khí; ế
(C) : Ngăn hi u khí; ế
(D) : Ngăn USBF;
(E) : Các thanh s c khí; ụ
(G) : ng thu bùn; Ố
I, II, III: Các đi m l y m u ngăn thi u khí, hi u khí và sau quá trình x lý; ế ử ế ể ấ ẫ
IV : V trí tu n hoàn bùn ầ ị
C u t o c a b USBF ấ ạ ủ ể ế : B g m 3 module chính: ngăn thi u khí (anoxic),ngăn hi u ể ồ ế
c (USBF). M ng ch y tràn thu khí (aerobic) và ngăn l c bùn sinh h c dòng ng ọ ọ ượ ươ ả
c đ u vào nh m h n ch tác đ ng c a dòng vào đ i v i ngăn thi u khí và tăng n ướ ố ớ ủ ế ế ầ ằ ạ ộ
hi u qu xáo tr n gi a dòng n ộ ữ ệ ả ướ c th i đ u vào và bùn tu n hoàn. M ng ch y tràn ầ ả ầ ươ ả
và thu n t b c n thi ướ ầ c đ u ra, ng thu bùn, b ph n s c khí… Các thi ộ ậ ụ ố ế ị ầ ế t bao g m: 1 ồ
c th i đ u vào, 1 máy b m bùn, 1 máy khu y và 1 máy máy b m đ nh l ơ ị ượ ng b m n ơ ướ ả ầ ấ ơ
th i khí. ổ
Ạ Ộ Ắ
1.4. QUÁ TRÌNH VÀ NGUYÊN T C HO T Đ NG 1.4.1. Quá trình ho t đ ng
ạ ộ
m t ngu n thu (ho c n N c th i ch y t ả ả ừ ộ ặ ướ ướ ồ ắ c th i chính) thông qua m t màn ch n ả ộ
đ h th ng máng tách c n thô và h n n a đ l ng cát. Dòng ch y là chia thêm thành ơ ữ ể ắ ể ệ ố ả ặ
c th i tr b n dòng ch y b ng c khí n ố ả ằ ơ ướ ả ướ ố c khi x lý thông qua các kênh phân ph i ử
cho các lò ph n ng sinh h c đ x lý. ọ ể ử ả ứ
H th ng USBF tiên ti n cho các nhà máy x lý n c th i s d ng công ngh sinh ệ ố ử ế ướ ả ử ụ ệ
h c c a quá trình kích ho t t ọ ủ ạ ả ử ụ i th p v i nitrat hóa / kh và dephosphorin hóa s d ng ử ấ ớ
th ng nh t đình ch bùn ho t tính. Vi c tách bùn ho t tính t u h n h p đ r ệ ạ ấ ạ ố ỉ ừ ượ ỗ ợ ượ ự c th c
hi n b ng cách tăng l u l ng bùn l c (USBF). T t c quá trình x lý và tách bùn ư ượ ệ ằ ấ ả ử ọ
sinh h c đ c cung c p trong các lò ph n ng sinh h c tích h p nh g n (IBR). Các ọ ượ ả ứ ỏ ọ ấ ọ ợ
IBR ch a ba vùng sinh h c liên ti p: ứ ế ọ
- Vùng kh hay vùng anoxic (A) ử
- Vùng khí nitrat hóa zoneor (B)
- Vùng k khí hay vùng tách (C) ỵ
Hình 1.3: Các vùng sinh h c c a b USBF ọ ủ ể
Khu k khí và kh nit c tr n l n b i máy tr n c khí, trong khu v c nitrat hóa là ử ỵ đ ơ ượ ộ ơ ộ ẫ ự ở
m t h th ng s c khí v i hi u su t truy n oxy r t cao cung c p cung c p oxy và ề ộ ệ ố ụ ệ ấ ấ ấ ấ ớ
tr n. Áp l c không khí đ c cung c p b i máy th i. USBF đ c xây d ng tách trong ự ộ ượ ấ ở ổ ượ ự
khu v c trong quá trình nitrat hóa và cung c p các dòng ch y c a n c x lý. c đ ả ủ ướ ượ ử ự ấ
Bùn tách ra t USBF tách cùng v i nitrat t khu v c nitrat hóa đ ừ ớ ừ ự ượ c quay tr vùng kh ở ử
nit , và r u h n h p t cu i vùng kh đ c tái tu n hoàn đ n vùng y m khí. Các ơ ượ ợ ừ ố ử ượ ỗ ế ế ầ
dòng n c th i vào khu v c k khí n i nó đáp ng v i bùn ho t tính tu n hoàn t ướ ự ỵ ứ ạ ầ ả ơ ớ ừ
ộ vùng kh . Ph t pho tích lũy sinh v t trong bùn ho t tính trong đi u ki n y m khí m t ử ề ệ ế ậ ạ ố
n c th i và phát sinh ph t pho tích t . H n h p t khu v c k khí sau đó s ch t t ố ấ ừ ướ ả ố ụ ỗ ợ ừ ự ỵ
ch y vào vùng kh , n i sinh v t hi u khí tuỳ ý trong bùn ho t tính đ c l y oxy t ử ơ ế ậ ạ ả ượ ấ ừ
nitrat tái tu n hoàn cho quá trình oxy hóa và tiêu th m t s ch t t ụ ộ ố n ấ ừ ướ ầ ở c th i. B i ả
quá trình này, nitrat đ c chuy n đ i thành khí nit c phát hành vào không khí, và ượ ể ổ , đ ơ ượ
c. H n h p t khu v c kh sau đó do đó làm gi m n ng đ nit ả ồ ộ ơ ổ t ng s trong n ố ướ ợ ừ ỗ ử ự
ch y vào khu v c nitrat hóa, trong đó ti n hành quá trình oxy hóa và tiêu th còn l ế ụ ự ả ạ i
các ch t h u c trong n ấ ữ ơ ướ c th i và amoni b oxy hóa b i vi khu n nitrat hóa đ nitrat, ở ể ả ẩ ị
mà sau đó đ c tái tu n hoàn đ kh nh mô t trên. ượ ể ử ư ầ ả ở
Trong quá trình x lý sinh h c, bùn ho t tính l ử ạ ọ ơ ữ ớ l ng do đó nhi u l n ti p xúc v i ề ầ ế
nitrat, kh Nit và đi u ki n k khí. Vi c b c bùn th p k t h p v i nhi u l n thay ử ơ ề ầ ế ợ ề ệ ệ ấ ố ớ ỵ
đ i đi u ki n oxic, thi u oxy và k khí trong các ph n ng sinh h c bên trong vòng ổ ả ứ ề ệ ế ọ ỵ
tu n hoàn khép kín và s k t h p c a m t hành đ ng l a ch n sinh h c (n ự ế ợ ủ ự ầ ộ ộ ọ ọ ướ ả c th i
c h c tr ơ ọ ướ ế c khi đi u tr đ u tiên vào khoang k khí c a các ph n ng sinh h c), k t ỵ ả ứ ị ầ ủ ề ọ
qu trong vi c hình thành r t c th trong bùn ho t tính. S n ph m này đ c kích ấ ụ ể ệ ạ ả ẩ ả ượ
ho t bùn có ch s kh i l ng bùn th p th ng ít h n 100 ml /g đ i v i tr ỉ ố ố ượ ạ ấ ườ ố ớ ườ ơ ợ ng h p
x lý n ử ướ ụ ồ c th i. Vi c đ a de-nitrat hóa trong quá trình tranh lu n vòng l p ph c h i ệ ư ậ ặ ả
sau khi gi m đ pH c a nó do quá trình nitrat hóa, và gi m t ng hàm l ng nit ủ ả ả ộ ổ ượ . ơ
Hình 1.4: S đ nguyên lý ho t đ ng c a mô hình USBF ạ ộ ơ ồ ủ
Bùn d th a, đó là xây d ng trong quá trình, không ng ng lo i b kh i quá trình bùn ư ừ ạ ỏ ự ừ ỏ
tr c ch t làm đ c. Các n ướ ấ ặ ướ c trên b m t ch y tr ề ặ ả l ở ạ ộ i kích ho t thông qua m t ạ
đ ng ng tràn trong khi bùn tr c b m vào b bùn gi . B này đ ườ ố ướ c d y đ ầ ượ ể ơ ữ ể ượ c
brokenly ga đ gi phát hành oxic ph t pho, và ể ữ bùn trong đi u ki n và phòng ng a gi ệ ừ ề ữ ố
trong giai đo n ngoài gi có ti n thêm bùn dày lên b ng cách b m n c n i tr l ạ ờ ế ằ ơ ướ ổ ở ạ i
kích ho t.ạ
1.4.2. Nguyên t c ho t đ ng c a công ngh USBF
ạ ộ
ủ
ệ
ắ
Hình 1.5: s đ nguyên t c ho t đ ng công ngh USBF ạ ộ ơ ồ ệ ắ
Giai đo n đ u tiên: Trong giai đo n này, dòng vào đ ạ ạ ầ ượ ể ắ c nh p vào h th ng đ l ng ệ ố ậ
s c p. Đ i v i giai đo n này, ít nh t là gi m 60% n ng đ TSS d ki n ấ ơ ấ ự ế . ố ớ ả ạ ồ ộ
Giai đo n th hai: Trong giai đo n này, ch y đ n li u (sau khi s c khí) đã đ ứ ụ ế ệ ả ạ ạ ượ ậ c nh p
vào h th ng lo i b đ c bi t cho cacbon h u c . Quá trình nitrat hóa cũng có th ạ ỏ ặ ệ ố ệ ữ ơ ể
đ c th c hi n trong giai đo n này. Th i gian l u n ượ ư ướ ự ệ ạ ờ c có th v 2-8 h. ể ề
Giai đo n th ba: Trong giai đo n này, n ứ ạ ạ ướ c th i đã b ả ướ c vào giai đo n sau khi thông ạ
khí và kh nitrat hóa. Nitrat có th đ ể ượ ử ạ c chuy n đ i sang nitro-gen khí trong giai đo n ể ổ
này.
: Trong giai đo n này, n c thông qua t các thi Giai đo n th t ạ ứ ư ạ ướ c th i đã đ ả ượ ừ ế ị t b
tách và đ m t t m ngăn bùn. c l c t ượ ọ ừ ộ ấ
Giai đo n th năm: Trong giai đo n này, n c khi gi ứ ạ ạ ướ c th i tr ả ướ ả i quy t đã đ ế ượ c
thông qua t các kênh đã đ c d t d i phân cách và sau đó đ c th i ra h th ng. ừ ượ ặ ả ượ ệ ố ả
Hình 1.6
i cùng đ n khu v c phân tách. - N c v i bùn ướ ớ d ở ướ ự ế
- T c đ gi m cho đ n khi hình thành l p bùn b i s tích t ộ ả ở ự ế ố ớ ụ ủ ằ c a các h t bùn b ng ạ
đ bám dính. ộ
- L p bùn tr thành c đ nh và t o thành ph ố ị ạ ở ớ ươ ng ti n l c ệ ọ
- Phía trên cùng c a t m chăn bùn t o thành m t b m t ngang d i m c n ộ ề ặ ủ ấ ạ ướ c ứ ướ
c th i đ c thu h i trên b m t l p bùn - X lý n ử ướ ả ượ ề ặ ớ ồ
Các k t qu trong x lý n i HRT ử ế ả ướ c th i cho th y BOD c a n ấ ủ ướ ả c th i cu i cùng t ố ả ạ
khác nhau - s gi th i không khí; th p h n 20 mg / l có hi u qu lo i b c a h lên ố ờ ổ ả ạ ỏ ủ ọ ệ ấ ơ
i HRT khác nhau là th p h n 23 mg / l có đ n 82%. COD c a n ế ủ ướ c th i cu i cùng t ố ả ạ ấ ơ
ộ ụ ủ hi u qu lo i b c a h lên đ n 85%. K t qu c a BOD, COD, TSS, và đ đ c c a ế ả ạ ỏ ủ ọ ả ủ ệ ế
c th i cho các giai đo n khác nhau c a x lý n c th i đ c th hi n trong hình n ướ ủ ử ả ạ ướ ả ượ ể ệ
ng h p, n ng đ TSS trong n ả nh. Trong h u h t các tr ầ ế ườ ợ ồ ộ ướ c th i đã đ ả ượ c ít h n 1 ơ
ỏ ọ mg / l và m t trong nh ng lý do chính là hình thành các c c máu đông bùn nh g n ữ ụ ộ
trong d i phân cách l ng đ ng tr m tích c a h th ng. Hi n t ng này làm gi m kh ủ ệ ố ệ ượ ầ ắ ả ọ ả ả
năng c a bùn thoát ra kh i h th ng. ỏ ệ ố ủ
T l lo i b COD và BOD ỷ ệ ạ ỏ
Hình 1.7: Bi u đ lo i b BOD5 sinh h c ph thu c vào s gi th i HRT không khí ồ ạ ỏ ố ờ ổ ụ ể ọ ộ
Hình 1.8: Bi u đ lo i b COD sinh h c ph thu c vào s gi th i HRT không khí ồ ạ ỏ ố ờ ổ ụ ể ọ ộ
CH
NG 2:
ƯƠ
NGUYÊN T C HO T Đ NG C A B USBF Ạ Ộ
Ủ Ể
Ắ
2.1. NGUYÊN T C HO T Đ NG C A B USBF Ạ Ộ Ủ Ể Ắ
B đ c thi t k nh m k t h p các quá trình lo i b carbon (COD, BOD), quá trình ể ượ ế ế ạ ỏ ế ợ ằ
nitrat hoá/kh nitrat và quá trình lo i b dinh d ng (N và P). N c th i đ c lo i b ạ ỏ ử ưỡ ả ượ ướ ạ ỏ
c b m vào m ng ch y tràn thu n r n, sau đó, đ ắ ượ ươ ả ơ ướ ớ c đ u vào cùng tr n l n v i ộ ẫ ầ
dòng tu n hoàn bùn. H n h p n c th i và bùn ho t tính ch y vào ngăn thi u khí. ầ ỗ ợ ướ ế ả ạ ả
Ngăn này có vai trò nh là ngăn ch n l c thi u khí ( Anoxic Selector) th c hi n hai c ọ ọ ư ế ự ệ ơ
ch ch n l c đ ng h c ( ọ ọ ọ Kinetic Selection) và ch n l c trao đ i ch t ( ọ ọ ấ Metabolism ế ộ ổ
ng ho t đ ng c a vi sinh v t t o bông nh m tăng c Selection) đ làm tăng c ể ườ ạ ộ ậ ạ ủ ằ ườ ng
ho t tính c a bông bùn và kìm hãm s phát tri n c a các vi sinh v t hình s i gây vón ể ủ ủ ự ậ ạ ợ
bùn và n i b t. Quá trình lo i b C, kh nitrat và lo i b P di n ra trong ngăn này. Sau ạ ỏ ổ ọ ạ ỏ ử ễ
đó, n c th i ch y qua ngăn hi u khí nh khe h d i đáy ngăn USBF. đây oxy ướ ở ưỡ ế ả ả ờ Ở
đ ượ ế c cung c p nh các ng cung c p khí qua m t máy b m. N c th i sau ngăn hi u ướ ấ ả ấ ờ ố ơ ộ
khí ch y vào ngăn USBF và di chuy n t d i lên, ng ể ử ướ ả ượ ắ c chi u v i dòng bùn l ng ề ớ
xu ng theo ph ng th ng đ ng. Đây chính là công đo n th hi n u đi m c a h ố ươ ể ệ ư ủ ệ ứ ể ạ ẳ
th ng do k t h p c l c và x lý sinh h c c a chính kh i bùn ho t tính. Ph n n ọ ủ ế ợ ả ọ ử ạ ầ ố ố ướ c
trong đã đ c x lý phía trên ch y tràn vào m ng thu n ượ ử ươ ả ướ ỗ c đ u ra. M t ph n h n ộ ầ ầ
c th i và bùn trong ngăn này đ h p n ợ ướ ả ượ c tu n hoàn tr la ngăn thi u khí. ở ị ế ầ
Nitrosomonas
Hình 2.1: Nguyên t c ho t đ ng b USBF ạ ộ ể ắ
Nitrobacter
2 NH3 + 3 O2 2 HNO2 + 2H2O
2 HNO2 + O2 2HNO3
Ho c:ặ
(NH3)2 CO3 + 3O2 2HNO2 + CO2 + 3H2O
2 HNO2 + O2 2HNO3
ự T c đ c a giai đo n m t x y ra nhanh g p 3 l n so v i giai đo n hai. B ng th c ộ ả ộ ủ ấ ạ ầ ằ ạ ố ớ
i ta ch ng minh l nghi m ng ệ ườ ứ ượ ng oxy tiêu hao đ oxyhóa 1mg nit ể ơ ủ c a mu i amon ố
2,
giai đo n t o nitrit là 343 mg O giai đo n t o nitrat là 4,5 mg O ở ạ ạ ở ạ ạ ặ ủ 2. S có m t c a ự
nitrat trong n ướ c th i ph n ánh m c đ khoáng hóa hoàn thành các ch t b n h u c . ấ ẩ ữ ơ ứ ộ ả ả
Quá trình nitrat hóa có m t ý nghĩa quan tr ng trong k thu t x lý n ậ ử ộ ọ ỹ ướ c th i. Tr ả ướ c
tiên nó ph n ánh m c đ khoáng hóa các ch t h u c nh đã trình bày ấ ữ ơ ư ứ ộ ả ở ư trên. Nh ng
quan tr ng h n là quá trình nitrat hóa tích lũy đ c m t l ng oxy d tr có th dùng ọ ơ ượ ộ ượ ự ữ ể
khi l ng oxy t do (l ng oxy hòa tan) đ oxy hóa các ch t h u c không ch a nit ể ấ ữ ơ ứ ơ ượ ự ượ
đã tiêu hao hoàn toàn cho quá trình đó.
2.2. QUÁ TRÌNH KH NITRAT Ử
Quá trình kh nitrat là quá trình tách oxy kh i nitrit, nitrat d i tác d ng c a các vi ử ỏ ướ ụ ủ
khu n y m khí (vi khu n kh nitrat). Oxy đ c tách ra t nitrit và nitrat đ c dùng ử ế ẩ ẩ ượ ừ ượ
i đ oxy hóa các ch t h u c . L ng oxy đ c gi i phóng trong quá trình kh nitrit l ạ ể ấ ữ ơ ượ ượ ả ử
N2O3 là 2,85 mg oxy/1mg nit . Nit c tách ra d ng khí s bay vào khí quy n. ơ đ ơ ượ ở ạ ẽ ể
i 5 mg/l, TSS d i 10 mg/l, Nit Quy trình USBF có kh năng kh BOD5 đ n d ả ử ế ướ ướ ơ
i 1.0 mg/l và phospho t ng c ng d i 0.5 ÷ 2.0 mg/l. Quá trình đ c bi t ng c ng d ộ ổ ướ ổ ộ ướ ặ ệ t
kh phospho đ n 0.2 - 0.5 mg/l có th th c hi n đ ể ự ệ ượ ằ ạ c b ng cách thêm mu i kim lo i ử ế ố
ố trong vùng hi u khí ngay th i đi m dòng th i b t đ u vào vùng l ng. Các lo i mu i ả ắ ầ ế ể ắ ạ ờ
có th s d ng nh mu i nhôm (Al2(SO4)3.14H2O), Aluminate natri (Na2O.Al2O3), ể ử ụ ư ố
Chlorua s t (FeCl3), (FeCl2), Sulfate s t (FeSO4.&H2O) hay Sulfate s t 3 ắ ắ ắ
ằ (Fe2(SO4)3). Khi ph n l n phospho trong qui trình USBF (> 80%) b h p thu b ng ầ ớ ị ấ
ph ng mu i kim lo i keo t không đáng k đ a vào ươ ng pháp sinh h c, m t hàm l ọ ộ ượ ạ ố ụ ể ư
h th ng s không phát sinh nhi u bùn th i. ệ ố ẽ ề ả
4 x y ra theo hai ph n ng sau:
Ví d : Kh phospho b ng FeSO ụ ử ằ ả ứ ả
3- 3 FeSO4 + 2PO4
K t t a phospho ế ủ
- Fe 3+ + 3HCO3
Fe3(PO4)2 + 3SO4 2-
Fe(OH)3
Theo hai ph n ng trên, đ lo i b 2 mg/l PO4-3, theo lý thuy t s sinh ra 6 mg/l ể ạ ỏ ế ẽ ả ứ
c sinh ra khi kh 1 mg/l PO4-3. Đ i v i n bùn.Trong th c t 5 mg/l bùn đ ự ế ượ ố ớ ướ ử ả c th i
ng bùn là 0.6 lbs TSS/lb BOD kh , và s đ u vào có 240 mg/l BOD và t c đ sinh tr ầ ố ộ ưở ử ử
ng bùn sinh ra s chi m kho ng 7%. d ng FeSO4 đ kh 2 mg/l PO4 -3, T ng l ụ ể ử ổ ượ ẽ ế ả
Qui trình USBF đ c thi t l p trên nguyên lý b l ng dòng ch y lên có l p bùn l ượ ế ậ ể ắ ả ớ ơ
Upflow Sludge Blanket Clarifier). Ngăn này có d ng hình thang, n l ng ( ử ạ ướ c th i sau ả
khi đ i đáy b l ng qua h th ng vách ngăn thi t k đ c bi ượ c xáo tr n đi t ộ d ừ ướ ệ ố ể ắ ế ế ặ ệ t
mà đó x y ra quá trình t o bông th y l c. B l ng hình thang t o ra t c đ dâng ở ủ ự ể ắ ạ ả ạ ố ộ
dòng ch y n đ nh trên toàn b m t t ề ặ ừ ả ổ ị đáy đ n m t trên b l ng, đi u này cho phép ể ắ ế ề ặ
s gi m gradient v n t c d n d n trong su t b l ng. ự ả ậ ố ầ ố ể ắ ầ
2.3. U ĐI M C A B USBF Ủ Ể Ư Ể
- Gi m chi phí đ u t
ầ ư ả
USBF k t h p t t c các công đo n x lý vào m t b làm gi m kích th ế ợ ấ ả ạ ử ộ ể ả ướ ể c các b và
gi m chi phí đ u t công trình. ầ ư ả
ấ - Chi phí v n hành và b o trì th p ậ ả
t k g n, t i thi u hóa các đ ng c , các thi V i thi ớ ế ế ọ ố ể ộ ơ ế ị ơ ộ t b c đ ng, v n hành theo ch ậ ế
ch y s h n ch vi c giám sát quá trình và h n ch đ n m c t đ t ộ ự ả ẽ ạ ế ệ ế ế ứ ố ạ ậ i đa chi phí v n
hành và b o trì. ả
- Hi u su t x lý cao ấ ử ệ
t k g n, là công ngh thi t k nh m kh ch t h u c d ng carbon (BOD, V i thi ớ ế ế ọ ệ ế ế ằ ử ấ ữ ơ ạ
COD) và ch t dinh d ng (N, P) nên ch t l ng n c th i sau khi x lý luôn ấ ưỡ ấ ượ ướ ử ả
ng ch t dinh d ng mà các đ m b o tiêu chu n th i theo yêu c u nh t là hàm l ả ầ ấ ả ẩ ả ượ ấ ưỡ
5 và TSS
công trình x lý sinh h c thông th ng khác khó đ t đ c N ng đ BOD ử ọ ườ ạ ượ ồ ộ
sau x lý nh h n 10 mg/l và N-NH ỏ ơ ử ấ ữ ơ ạ 3 nh h n 0.5 mg/l. USBF x lý ch t h u c d ng ỏ ơ ử
carbon và c Ni t ả ơ và ph tpho. ố
- L
ng bùn th i b ít ượ ả ỏ
H th ng đ c thi t k v i tu i bùn t i thi u là 25 ngày nên l ệ ố ượ ế ế ớ ổ ố ể ượ ng bùn s n sinh ít ả
ng. h n v i h th ng sinh h c hi u khí thông th ơ ớ ệ ố ế ọ ườ
- H n ch mùi ế ạ
D i đi u ki n phân hũy hi u khí và n ng đ bùn l n làm gi m nh ng tác nhân ướ ữ ề ệ ế ả ồ ộ ớ
gây mùi. B USBF có th l p đ t t ể ắ ặ ạ ể ợ ả i nh ng khu v c đông dân c mà không s nh ữ ự ư
h ưở ng b i mùi. ở
ộ - Thay đ i th tích linh đ ng ể ổ
B l ng hình côn trong b t o không gian tr ng đ các ph n ng khác x y ra ả ứ ể ạ ể ắ ể ả ố
chung quanh và b n thân b l ng cũng có th thay đ i th tích linh đ ng, tác đ ng lên ể ắ ể ể ả ổ ộ ộ
th tích c a các công đo n còn l i. B USBF cũng có th ch u đ c s quá t ủ ể ạ ạ ể ể ị ượ ự ả ư i l u
ng, khi l u l l ượ ư ượ ọ ng tăng cao, l p bùn h at tính dâng cao hình thành di n tích l c ệ ớ ọ
ng đ n ch t l ng n c đ u ra. l n h n nên cũng ít nh h ớ ả ơ ưở ấ ượ ế ướ ầ
- Thi
ế ế t k theo đ n nguyên ơ
ư ộ Do k t h p nhi u quá trình x lý trong m t công trình nên USBF g n nh m t ế ợ ử ề ầ ộ
công trình thi t k hoàn ch nh, m t khác có ki u dáng là hình kh i ch nh t nên ế ế ữ ậ ể ặ ố ỉ
t k t hành t ng đ n nguyên. Vi c đ n nguyên hóa công trình r t thu n ti n đ thi ấ ệ ể ậ ế ế ệ ơ ừ ơ
giúp vi c thi t k công trình linh đ ng h n v m t b ng, công su t h th ng. Chính ệ ế ế ơ ề ặ ằ ấ ệ ộ ố
vì ki u dáng đ n gi n nên có th thi t k công ngh BF đ c i t o các công trình ể ể ả ơ ế ế ể ả ạ ệ
cũ hay l p đ t trong nh ng không gian có s n. ữ ẵ ắ ặ
- Tăng c ng kh năng làm khô bùn ườ ả
S gia tăng tu i bùn trong h th ng s c i thi n c u trúc đ c tính c h c làm cho quá ệ ấ ệ ố ơ ọ ẽ ả ự ặ ổ
trình làm khô bùn x y ra nhanh h n. ả ơ
- Không c n b l ng đ t 1 ầ ể ắ ợ
ng không c n b trí b lý đ t 1 phía tr Công ngh USBF th ệ ườ ầ ố ể ợ ướ c. Đ i v i các h ố ớ ệ
ầ ử th ng l n ch c n trang b h th ng sàng rác, lo i cát đ đ m b o cho yêu c u x lý ị ệ ố ể ả ỉ ầ ạ ả ớ ố
sinh h c.ọ
- Ti ế ử ụ t ki m m t b ng s d ng ặ ằ ệ
Công ngh USBF k t h p t t c các quá trình kh nitrat, nitrat hóa, l ng và đ nh ế ợ ấ ả ử ệ ắ ổ ị
bùn trong m t công trình làm gi m kích th c chung c a công trình d n đ n ti ả ộ ướ ủ ế ẫ ế ệ t ki m
m t b ng s d ng. ặ ằ ử ụ
CH
NG 3:
ƯƠ
NG D NG C A B USBF
Ứ
Ủ Ể
Ụ
Ủ Ể
3.1 NG D NG C A B Ụ Ứ i thi u 3.1.1 Gi
ớ
ệ
c th i đang đ c xem xét t quan đi m khác nhau các Ngày nay, v n đ x lý n ấ ề ử ướ ả ượ ừ ể ở
c công nghi p là n ướ c phát tri n và đang phát tri n. Quan đi m chính c a các n ể ủ ể ể ướ ệ
vi c tái s d ng n c th i và phát tri n pháp lu t và các tiêu chu n c ng nh c cho ử ụ ệ ướ ẩ ứ ể ậ ắ ả
ng. Đ i v i thái đ này v i, h c g ng s d ng các quy x lý ch t th i cho môi tr ả ử ấ ườ ọ ố ắ ố ớ ử ụ ộ ớ
c th i hi n đ i v i kh năng h n. M t khác, quan đi m chính c a các trình x lý n ử ướ ạ ớ ủ ệ ể ả ặ ả ơ
n ướ c đang phát tri n đ x lý n ể ể ử ướ ề c th i cho công tác phòng ch ng các b nh truy n ệ ả ố
nhi m trong c ng đ ng nhân lo i. Khi nghe, trong các n c đang phát tri n, các quá ễ ạ ộ ồ ướ ể
trình chính là v n còn các quá trình mà ch có th lo i b các ch t gây ô nhi m v i s ỉ ể ạ ỏ ớ ố ễ ấ ẫ
ng l n n l ượ ớ ướ ố c th i c th là các ch t h u c và các m m b nh. Tuy nhiên, các qu c ấ ữ ơ ả ụ ể ệ ầ
gia nên c g ng s d ng các quy trình x lý n ử ụ ố ắ ử ướ ộ c th i hi n đ i. b USBF mà là m t ể ệ ả ạ
thay đ i m i c a bùn ho t tính đ ớ ủ ạ ổ ượ ử c xem nh là m t công ngh xu t s c cho x lý ấ ắ ư ệ ộ
c th i thành ph . Nó cũng đ c tuyên b là lý t n ướ ả ố ượ ố ưở ả ạ ng đ s d ng trong c i t o ể ử ụ
c th i công nghi p và các nhà máy hi n có s ch nh.T i quá trình n ướ c, x lý n ử ướ ự ệ ệ ạ ả ỉ
USBF, bùn mà đi vào m t vùng anoxic đ c rút ra b i tr ng l c vào m t khoang thông ộ ượ ở ọ ự ộ
khí và sau đó xu ng đáy c a l ng USBF, t n i nó tràn. Ph n còn l i sau đó đ c tái ủ ắ ố ừ ơ ầ ạ ượ
ch t các máy b m không v n d i s d ng, mà không c n năng l ế ừ ậ ướ ử ụ ầ ơ ượ ng do c u hình ấ
ơ vòng l p n i b . Qui trình USBF bao g m m t s đ n v . Đây là sàng l c thô, b m, ộ ố ơ ộ ộ ặ ồ ọ ị
bu ng s n, l ng s c p, kích ho t (thông khí và l ng th c p, quá trình nitrat hóa và ứ ấ ơ ấ ạ ắ ạ ắ ồ
kh nit ), kh trùng và kh n ử ử ướ ử ơ c. Vi c thi ệ ế ế t k và ho t đ ng c a quá trình USBF có ủ ạ ộ
th đ ể ượ ạ c th c hi n ho c trong m t giai đo n duy nh t ho c trong hai giai đo n. ạ ự ệ ấ ặ ặ ộ
Trong quá trình USBF giai đo n hai, đi u ki n y m khí c n thi t đ lo i b P-sinh ề ệ ế ạ ầ ế ể ạ ỏ
c cung c p b i Imhoff xe tăng và 2 gi gi n c th i h c đ ọ ượ ấ ở ờ ữ ướ ả ở ạ giai đo n đ u ho t ạ ầ
c di d i và P-lo i b đ ng. Tuy nhiên, trong m t giai đo n USBF, xe tăng Imhoff đ ộ ạ ộ ượ ạ ỏ ờ
đ c th c hi n b ng cách b sung vôi. K t t c các quy trình ượ ể ừ ự ệ ằ ổ khi h th ng này t ệ ố ấ ả
c thi t b và chi phí có c n thi ầ t đ ế ượ c tích h p vào m t ph n ng sinh h c, kích th ả ứ ợ ộ ọ ướ ế ị
th đ c gi m đáng k so v i nh ng thay đ i khác c a bùn ho t tính. ể ượ ữ ủ ể ạ ả ớ ổ
M c đích chính c a d án này, đã đ ủ ự ụ ượ ề c hoàn thành vào năm 2006, là xác đ nh các đi u ị
t nh t cho ch t h u c lo i b t n c th i sinh ho t b ng cách s ki n đi u tr t ề ị ố ệ ấ ữ ơ ạ ỏ ừ ướ ấ ạ ằ ả ử
d ng quy trình USBF m t t ng. ụ ộ ầ
ng pháp
3.1.2. V t li u và ph ậ ệ
ươ
c s d ng cho d án này là lò ph n ng b n ngăn đ M t giai đo n duy nh t đ ạ ấ ượ ử ụ ả ứ ự ộ ố ượ c
làm t swoij th y tinh có đ dày 4mm. kh i l ng n ừ ố ượ ủ ộ ướ ổ ả ứ c t ng th c a lào ph n ng ể ủ
này là 4L, các ngăn nh sau: ư
- 1: l ng s c p ơ ấ ắ
- 2: quá trình kh nito ử
- 3: s c khí ụ
- 4: d i phân cách cho l ng th c ứ ả ắ
Các đ n t ng USBF lò ph n ng s d ng cho d án này là m t lò ph n ng b n ngăn ơ ầ ử ụ ả ứ ả ứ ự ộ ố
đ c làm t s i th y tinh 4 mm đ dày. Kh i l ượ ừ ợ ố ượ ủ ộ ả ng ch t l ng t ng th c a lò ph n ấ ỏ ể ủ ổ
ng này là 4 L. ngăn nh sau: 1 l ng s c p, 2 kh nit ứ ơ ấ ư ử ắ ơ , khí 3 và 4 d i phân cách cho ả
l ng th c. Hình. 1 cho th y s đ c a h th ng thí nghi m. Các ho t đ ng c a năm ắ ấ ơ ồ ủ ệ ố ạ ộ ủ ứ ệ
c x lý c n thi t cho quá trình USBF đã th c hi n đ c b ng cách s d ng lò b ướ ử ầ ế ự ệ ượ ử ụ ằ
ph n ng đ n gi n này. Các giai đo n nh sau: ả ứ ư ạ ả ơ
Giai đo n đ u tiên : Trong giai đo n này, dòng vào đ ạ ầ ạ ượ ể ắ c nh p vào h th ng đ l ng ệ ố ậ
s c p. Đ i v i giai đo n này, ít nh t là gi m 60% n ng đ TSS d ki n ấ ơ ấ ự ế . ố ớ ả ạ ồ ộ
: Trong giai đo n này, ch y đ n nguyên li u (sau khi s c khí) đã Giai đo n th hai ạ ứ ụ ế ệ ạ ả
đ c nh p vào h th ng lo i b đ c bi ượ ạ ỏ ặ ệ ố ậ ệ t cho cacbon h u c . Quá trình nitrat hóa ơ ữ
cũng có th đ c th c hi n trong giai đo n này. Th i gian l u n c kho ng 2-8 h. ể ượ ư ướ ự ệ ạ ờ ả
Giai đo n th ba ạ ứ : Trong giai đo n này, n ạ ướ c th i đã b ả ướ c vào giai đo n sau khi thông ạ
khí và kh nitrat hóa. Nitrat có th đ c chuy n đ i thành khí nit (N2) trong giai ể ượ ử ể ổ ơ
đo n này. ạ
c thông qua t các thi Giai đo n th t ạ ứ ư: Trong giai đo n này, n ạ ướ c th i đã đ ả ượ ừ ế ị t b
tách và đ m t t m l c bùn. c l c t ượ ọ ừ ộ ấ ọ
Giai đo n th năm : Trong giai đo n này, n c th i tr c khi gi ứ ạ ạ ướ ả ướ ả i quy t đã đ ế ượ c
thông qua t các kênh đã đ c đ t trên d i phân cách và sau đó đ ừ ượ ặ ả ượ c th i ra t ả ừ ệ h
th ngố
Nh đã đ c p trên, dòng vào vào h th ng đã đ c nh p vào b ph n s c khí, sau ề ậ ở ư ệ ố ượ ậ ụ ậ ộ
khi đi t s c p l ng và đ n v kh và sau đó nó đã đ c thông qua t d i phân cách ừ ơ ấ ắ ị ử ơ ượ ừ ả
c a l u v c l ng. Dòng vào đ tách các giai đo n l ng tr l ể ủ ư ạ ắ ự ắ ở ạ ộ ộ i b ph n kh b i m t ử ở ậ
máy b m đi n sau khi quá trình nitrat hóa. T l c th i cho đ n v l ỉ ệ ợ ệ ơ i nhu n lý n ậ ướ ả ơ ị
kh đã đ ử ượ ụ c đi u ch nh vào kho ng 3 đ n 5 l n dòng vào cho đ n v s c khí. Các s c ị ụ ề ế ả ầ ơ ỉ
t đã đ c th c hi n b i hai máy b m h nh v y là l ng oxy hòa tan khí c n thi ầ ế ượ ư ậ ự ệ ở ồ ơ ượ
đ c gi ượ ữ lâu dài kho ng 2-3 mg / l. Đ chu n b b t khí oxy c n thi ể ị ọ ẩ ầ ả ế ế t, hai b khu ch ộ
tán v i kh năng chuy n oxy cao đã đ c s d ng. ể ả ớ ượ ử ụ
Thích ng c a kh i l ng sinh v t v i các m u n c th i t ng h p đã đ ố ượ ứ ủ ậ ớ ẫ ướ ả ổ ợ ượ ắ ầ c b t đ u
sau khi th c hi n, và ch c năng này đ c ti p t c kho ng hai tu n. Vào cu i giai ự ứ ệ ượ ế ụ ả ầ ố
đo n thích ng, bùn l ng hình thành trong d i phân cách đ c coi là hoàn toàn n đ nh ứ ả ạ ắ ượ ổ ị
và nh g n v i m t m t đ kho ng 1,03 kg / l. Các thông s k thu t c a n ậ ủ ướ ậ ộ ỏ ọ ố ỹ ả ớ ộ ả c th i
đ u vào t ng h p đ thí đi m USBF nh sau: ầ ư ể ể ổ ợ
BOD5 = 250 mg / l
COD = 277 mg / l
TSS = 1 mg / l
H p ch t này ch đ c s d ng trong vi c chu n b các m u n ỉ ượ ử ụ ệ ẩ ẫ ấ ợ ị ướ ữ ặ c th i là s a đ c ả
khô và TSS là gi ng nh n c máy. USBF thí đi m đ a vào ho t đ ng ba l n s c khí ư ướ ố ầ ụ ạ ộ ư ể
khác nhau (HRT 6, 4 và 2 gi v i s gia tăng c a BOD5 ch y đ n 1,5 l n). Trong t ờ ớ ự ủ ế ả ầ ấ t
c đi u ch nh đ kho ng 20 d và n ng đ MLSS và c các giai đo n, tu i bùn đã đ ạ ả ổ ượ ề ể ả ồ ộ ỉ
MLVSS đã đ c gi ượ ữ ở kho ng 6000 và 8000 mg / l. L y m u và th nghi m các dòng ấ ử ệ ẫ ả
vào c a USBF thí đi m đã đ ủ ể ượ ứ c th c hi n sau th i gian thích ng. Trong nghiên c u ự ứ ệ ờ
này, các thông s đ c đo c các m u n ố ượ ở ả ẫ ướ c th i và ch y đ n v trí thí đi m USBF ị ế ể ả ả
bao g m BOD5 CODvà TSS. Phân tích các thông s này có t c th c hi n theo ồ ố t c đ ấ ả ượ ự ệ
c mô t trong ph ng pháp chu n t t c đ th t c đ ủ ụ ượ ả ươ ẩ ấ ả ượ ủ ụ c th c hi n theo th t c ự ệ
đ c mô t trong ph ng pháp chu n ượ ả ươ ẩ
3.1.3. K t qu ả ế
Các k t qu thu đ c trong b n giai đo n đ u đ c trình bày trong hình 1.7 và 1.8 và ế ả ượ ề ượ ạ ố
B ng 3.1. Hình 1.7 cho th y BOD c a n i các HRT khác nhau, ủ ướ ả ấ c th i cu i cùng t ố ả ạ
ấ nh nh t là 20 mg / l có hi u qu lo i b c a h lên đ n 82%. Hình 1.8 cho th y ả ạ ỏ ủ ế ệ ấ ỏ ọ
COD c a n ủ ướ c th i cu i cùng t ố ả ạ i HRT khác nhau th p nh t 23 mg / l có hi u qu ấ ệ ấ ả
lo i b c a h lên đ n 85%. K t qu c a BOD, COD, TSS, và đ đ c c a n ả ủ ạ ỏ ủ ọ ộ ụ ủ ướ ế ế ả c th i
cho các giai đo n khác nhau c a x lý n c th i đ c th hi n trong B ng 3.1. Trong ủ ử ạ ướ ả ượ ể ệ ả
ng h p, n ng đ TSS trong n h u h t các tr ế ầ ườ ợ ồ ộ ướ c th i đã đ ả ượ ộ c ít h n 1 mg / l và m t ơ
trong nh ng lý do chính là hình thành các c c máu đông bùn nh g n trong d i phân ỏ ọ ữ ụ ả
ng này làm gi m kh năng c a bùn thoát ra kh i h cách l ng c a h th ng. Hi n t ủ ệ ố ệ ượ ắ ỏ ệ ủ ả ả
th ng.ố
B ng 3.1: K t qu x lý n ế ả ử ả ướ c th i ả
Giai đo n ho t đ ng 1 2 3 4 tb ạ ộ ạ ệ nghi m/ Th ử m uẫ
Giai đo n 1 HTR =6h BOD5 (mg/l) 25 22 24 20 22.75 ạ
COD(mg/l) 28 25 27 23 25.75
TSS(mg/l) 0.9 0.6 0.8 0.75 0.7 0.8 Đ đ c (NTU) 1.1 0.8 0.9 0.9 ộ ụ
BOD5 (mg/l) 31 27 24 24 26.25 Giai đo n 2 4h ạ
COD(mg/l) 34 30 27 26 29.25
TSS(mg/l) 0.9 0.8 1 0.9 0.9
Đ đ c (NTU) 1.5 1 1 1 1.125 ộ ụ
BOD5 (mg/l) 120 145 155 148 142 Giai đo n 3 2h ạ
COD(mg/l) 132 160 170 162 156
TSS(mg/l) 1.8 1.9 1.8 1.8 1.825
Đ đ c (NTU) 2 2.5 2 2 2.125 ộ ụ
32 31 30 30 30.75 Giai đo n 4 (HRT = 6 gi ạ ờ BOD5 (mg/l)
COD(mg/l) 36 35 34 33 34.5
ả TSS(mg/l) 0.8 1 0.9 0.9 0.9 b ng cách tăng BOD5 và ằ COD ch y đ n 375 và 416 mg / l, t ế ng ng) ươ ứ Đ đ c (NTU) 1 1 1 1 1 ộ ụ
N c th i thô: COD = 277 mg / l, BOD5 = 250 mg / l ướ ả
3.1.4. Th o lu n ả
ậ
Cho đ n nay, d li u có s n trên ho t đ ng USBF còn h n ch . Mosquera-Corral et al. ạ ộ ữ ệ ế ế ạ ẵ
nghiên c u v x lý n c th i c a m t nhà máy đóng h p cá s d ng USBF. K t qu ứ ề ử ướ ả ủ ử ụ ế ộ ộ ả
rõ ràng đã cho th y lo i b đáng k các h p ch t h u c và nit ấ ữ ơ ạ ỏ ể ấ ợ ơ ộ ấ c ng v i s n xu t ớ ả
m t kh i l ng l n khí mêtan do giai đo n k khí chính c a đi u tr này. Fernández et ố ượ ộ ủ ề ạ ớ ỵ ị
al. đ c s d ng quá trình USBF x lý n c th i thành ph . Các k t qu c a nghiên ượ ử ụ ử ướ ả ủ ế ả ố
c u này cho th y tính kh thi c a quá trình USBF t ả ứ ủ ấ ừ ỹ ể k thu t cũng nh các quan đi m ư ậ
kinh t . ế
Nh th hi n trong hình 1.7, 1.8, hi u su t x lý c hai BOD5 và COD có th đ ư ể ệ ấ ử ể ượ c ệ ả
tăng lên b ng cách tăng th i gian l u gi ư ằ ờ n ữ ướ c th i trong lò ph n ng. V m t này, ả ứ ề ặ ả
nó đã đ c tìm th y r ng t lo i b BOD5 đã đ l c c i thi n t ượ ấ ằ ỷ ệ ạ ỏ ượ ả ệ ừ 75% (b ng cách ằ
áp d ng HRT c a 2 h) đ n 92% ủ ụ ế ở giai đo n c a vi c áp d ng HRT 6 h. S khác bi ụ ạ ủ ự ệ ệ t
cao này ch y u là do s thích ng tăng MLSS v i đ c đi m c a n ớ ặ ủ ế ủ ướ ự ứ ể ợ c th i t ng h p ả ổ
ng c a vi khu n nh ng vùng hi u khí. C n l u ý r ng trong cùng v i s tăng tr ớ ự ưở ẩ ở ủ ầ ư ữ ế ằ
nghiên c u này, HRT t t đ đ t đ n m t lo i b ch p nh n BOD5 t ứ ố i thi u c n thi ể ầ ế ể ạ ế ạ ỏ ấ ậ ộ ừ
n ướ ớ c th i cu i cùng đ đáp ng các tiêu chu n x th i là 4 h, và trong ít h n so v i ả ả ứ ể ẩ ả ố ơ
c đ n d i 128 mg / l. Chúng tôi có th HRT c a 2 h n ng đ BOD5 đã không đ t đ ộ ạ ượ ế ướ ủ ồ ể
c v n hành trong các k t lu n r ng quá trình USBF giai đo n duy nh t không nên đ ế ậ ằ ạ ấ ượ ậ
giai đo n s c khí nh h n 4 h. T ng t nh 4 h giai đo n s c khí, trong giai đo n áp ạ ụ ỏ ơ ươ ự ư ạ ụ ạ
d ng HRT 6 h không có khác bi ụ ệ t đáng k trong BOD5 hi u su t x lý m u khác ệ ấ ử ể ẫ
nhau. Đi u này có th là do t giá c đ nh h u c t i cũng nh đi u ki n môi tr ề ể ỷ ữ ơ ả ố ị ư ề ệ ườ ng
th ng nh t, tr n th ấ ộ ố ườ ng xuyên và s c khí công ty. Cu i cùng, nh th hi n trong hình ố ư ể ệ ụ
ệ 1.7, 1.8, trong giai đo n 6 h HRT và b ng cách tăng BOD5 ban đ u lên 1,5 l n, hi u ằ ầ ầ ạ
qu x lý đã đ c c i thi n theo th i gian t ả ử ượ ả ệ ờ ừ ban đ u 45,4% đ n kho ng 88% cho ế ầ ả
các m u cu i cùng. M t l n n a, t l ộ ầ ữ ỷ ệ ạ ỏ ổ lo i b BOD5 đã duy trì g n nh không đ i ư ầ ẫ ố
trong b n m u cu i cùng, có th là do nh ng lý do nh đã nêu cho các giai đo n tr ữ ư ể ạ ẫ ố ố ướ c
ấ ằ liên quan đ n hi u su t c a h th ng trong x lý COD. V i k t qu cho th y r ng ấ ủ ệ ố ớ ế ử ế ệ ả
i đa 94% là có th b ng cách áp d ng 6 gi HRT. Làm th nào-bao gi gi m t ả ố ể ằ ụ ờ ế ờ ế h t,
c trong giai đo n áp hi u qu đi u tr cao nh kho ng 90% cũng là có th đ t đ ả ể ạ ượ ả ề ư ệ ị ạ
d ng 4 h HRT. ụ
Vì t t c các m u n c th i đ c s d ng trong các thí nghi m đã đ ấ ả ẫ ướ ả ượ ử ụ ệ ượ c chu n b ẩ ị
ng c a quá trình USBF trên TSS không th đ c gi t ng h p, nh h ợ ả ổ ưở ể ượ ủ ả ộ i thích m t
cách d dàng. K t qu ch c ch n cho th y n ng đ TSS trong n ắ ả ắ ễ ế ấ ồ ộ ướ c th i c a ả ủ
t quá 2,8 mg / l. B ng cách so sánh v i n ng đ ban h th ng x lý ch a bao gi ệ ố ử ư v ờ ượ ớ ồ ằ ộ
ng đ c ký hi u đó nên đ đ u, tăng nh TSS sau khi đi u tr th ầ ị ườ ẹ ề ượ ệ ượ ự ấ c quy cho s xu t
hi n c a MLSS trong n c hình thành trong m t quá ệ ủ ướ c th i th c. V mà chăn bùn đ ề ứ ả ượ ộ
trình USBF là đ dày đ c đ ngăn ch n rò r các ch t r n l l ng và trong th c t ấ ắ ơ ử ự ế , ủ ể ặ ặ ỉ
t là không đáng k , TSS hi u qu x lý th p c a h v n đ hình thành l p bùn t ấ ề ớ ố ả ử ủ ể ệ ấ ệ
th ng đó là ít h n 33% v n có th đ ể ượ ẫ ơ ố ệ c coi là đ đ đáp ng các tiêu chu n hi n ủ ể ứ ẩ
hành quy đ nh c a c quan b o v môi tr ng. ả ệ ủ ơ ị ườ
So sánh k t qu c a nghiên c u này v i nh ng quá trình khác ch ra r ng quá trình ả ủ ứ ữ ế ằ ớ ỉ
USBF là m t l a ch n đ y h a h n cho x lý n c th i trong n c. Naghizadeh et al. ầ ứ ẹ ộ ự ử ọ ướ ả ướ
đã đi u tra vi c th c hi n các ph n ng sinh h c s i r ng màng đ x lý n ọ ợ ỗ ể ử ả ứ ự ề ệ ệ ướ ả c th i
thành ph . Hi u qu x lý c a quá trình này cho COD, t ng nit Kejeldahl (TKN), ả ử ủ ệ ố ổ ơ
nit c xác đ nh t ng ng là 99,3, 98,1, 85,5 ơ ổ t ng s (TN) và t ng ph t pho (TP) đ ổ ố ố ượ ị ươ ứ
và 52,0%. Trong nh ng năm g n đây, hàng lo t chu i ph n ng (SBR) là m t trong ả ứ ữ ầ ạ ỗ ộ
nh ng công ngh nghiên c u nhi u nh t cho x lý n ứ ữ ử ệ ề ấ ướ ợ c th i do ho t đ ng thích h p ạ ộ ả
n c a nó. Theo Mahvi et al., hi u su t x lý BOD5, COD, TSS, TKN, TN và TP t ủ ấ ử ệ ừ ướ c
th i sinh ho t theo quy trình SBR đã thu đ c trong ph m vi t ng ng là 96,8-97,7, ả ạ ượ ạ ươ ứ
93,0-94,9, 96,7-99,0, 69,0-85,4, 57.9 -71,4 và 55,9-68,5%,.
3.2 SO SÁNH USBF VÀ CÁC LO I B KHÁC Ạ Ể
ệ ố UASB ọ Là b x lý sinh h c ể ử Đ nhị nghĩa SBR ướ Là h th ng x lý n c th i v i bùn ho t tính theo ki u làm đ y và x USBF Là công trình x lýử sinh h c c i ti n t ọ ả ế ừ qui trình bùn ho t tính ạ ả ớ ể ử ạ ầ ả dòng ch yả c qua ng ượ
ỵ ẻ t ng bùn k ầ khí. l ng c đi n k t h p v i ớ ổ ể ế ợ quá trình anoxic và vùng l ng bùn l ơ ữ ắ c n.ặ Theo quy tình t ng mừ liên t cụ
C uấ t oạ ọ - Anoxic - Aeration - L c sinh h c dòng ọ cượ ng cướ G m:ồ - H th ng phân ph i ố ệ ố c đáy b n ướ ể - T ng x lý ử ầ - H th ng tách pha. ệ ố
- X lý n c th i có ả ướ ử ữ n ng đ ô nhi m h u ộ ồ ễ c r t cao, ch t r n ấ ắ ơ ấ th pấ
ử ạ ướ c Đ cặ đi mể c th i có ả ướ ng h u c , N ơ ữ ả - X lý n ử i l t ả ượ và P cao.
ể
- COD: 60- 80% - BOD: 80-90% - TSS: 6085%
ấ ể Hi uệ su tấ ạ 5pha: - Pha làm đ yầ - Pha th i khí ổ - Pha l ngắ - Pha rút n - Pha ng ngư - X lý nhi u lo i n ề ấ ữ ơ th i có ch h u c và nito cao - X lí ch t ô nhi m có ử ấ n ng đ th p ộ ấ ồ - COD sau x lýử <60mg/l - BOD : 90-92%
- Hi u su t có th ệ 85% - Hi u su t lo i BOD ấ ệ th p (do s phát tri n ể ự ấ c a vsv hình s i) ợ ủ - N ng đ cao ộ ồ ồ Yêu c uầ
ể ộ ố i
HRT iố Kho ng 6h ả 26
- N ng đ COD đ u ầ ộ vào min : 100mg/l - SS<3000mg/l - (COD/Y) : N :P : S = (50/Y) : 5: 1 :1 - Bùn c y: < 60% th ấ tích b , n ng đ t ể ồ thi u là 10 kg ể VSS/m3. - amonia < 2.000 mg/l - sulphate <500 mg/l - COD 50.000mg/l thì ướ c n pha loãng n c ầ th i ho c tu n hoàn ầ ặ ả n c th i đ u ra. ả ầ ướ - ờ t T i thi u 2 gi , ể ố 20 giờ u là 2 ư 6.37.85 Th p ấ
ấ ấ 7,68,6 C n cung c p dinh ầ ngưỡ d
- Ít bùn d , nên gi m ả ư chí phí x lý bùn ử
pH Dinh d ngưỡ Bùn ng bùn th i b ả ỏ 7.58.5 C n cung c p dinh ầ ngưỡ d - L ượ ít
ầ ố i ể
- S d ng năng l ng ử ụ ượ
ng ượ ngượ
- Bùn ban đ u: t 3 thi u là 10 kg VSS/m - Ít t n năng l ố - Sinh năng l - L nớ
hoàn l u bùn - T l ư ỉ ệ quá th p, bùn n đ nh ị ổ ấ - S d ng năng ử ụ l ngượ - Nhỏ - L n h n b USBF ơ ể ớ
- Công su t l n ấ ớ
L nớ ẽ
ấ ử ế ấ Năng l ngượ Di nệ tích Công suât uƯ đi m ể ử ả ễ
ễ ắ
ng (N, P) c a h ệ ấ ơ ọ
i tr ng - Ho t đ ng theo m ạ ộ công su t th p ấ ấ K t c u đ n gi n b n ả ề ơ Không đòi h i s c ỏ ứ ng iườ t k ch c ch n Thi ắ ế ế ắ D l p đ t t ng ph n ầ ặ ừ và d m r ng ễ ở ộ Hi u qu x lí ch t ô ấ ệ ả ử nhi m cao ễ Kh N, P cao ử n đ nh linh ho t b i ạ ở Ổ ị thay đ i t ổ ả ọ
ầ
ớ
- Hi u su t x lý cao ệ ng không c n - Th ầ ườ ợ b trí b l ng đ t 1 ể ắ ố phía tr c.ướ - S gia tăng tu i bùn ự ổ ẽ ả trong h th ng s c i ệ ố thi n c u trúc đ c ặ tính c h c làm cho quá trình làm khô bùn x y ra nhanh h n. ơ ả t c các - K t h p t ế ợ ấ ả quá trình kh nitrat, ử nitrat hóa, l ng ắ
Nhượ c đi mể ẻ
ề
- C n di n tích và ệ không gian l n đ x ể ử lý ch t th i; ả ấ ạ - Quá trình t o bùn h t ạ t n nhi u th i gian và ờ ố khó ki m soát ể
ể ị
ấ
- M c ti n ắ ề - Do h th ng ho t ạ ệ ố đ ng theo m , nên c n ầ ộ ế ị t b ph i có nhi u thi ề ả ho t đ ng đ ng th i ờ ồ ạ ộ v i nhau. ớ ấ - Công su t x lý th p ( ấ ử do ho t đ ng theo m ) ạ ộ ẻ - Ng ả i v n hành ph i ườ ậ có k thu t cao ậ ỹ
ố
ạ ướ X lý các lo i n c th i có n ng đ ô ộ ồ ữ ơ ấ nhi m h u c r t cao, COD= 15000mg/l. Yêu c u v dinh ầ ề d ủ ệ ưỡ ủ công nghệ th ng c a ố sinh h c k khí th p ấ ọ ỵ ử h n h th ng x lý ơ ệ ố hi u khí ế Không t n năng ố ng. l ượ Có kh năng ch u ị ả i tr ng cao. c t đ ượ ả ọ Có kh năng ho t ạ ả đ ng theo mùa ộ Gi m th i gian v n ậ ờ ả hành - Quá trình t o bùn ạ h t t n nhi u th i ờ ề ạ ố gian và khó ki m soát - D m t n đ nh ễ ấ ổ - Không x lý hoàn ử toàn ch t ô nhi m ễ - Quá trình kh i đ ng ở ộ b t n th i gian, khó ể ố ờ ki m soát ể - Di n tích không ệ gian l n cho vi c x ệ ử ớ lí ch t th i ả ấ
ệ H th ng SBR là h c th ng dùng đ x lý n ướ ể ử ấ th i sinh h c ch a ch t ọ
ệ ố ả
ứ
- Ứ ụ h t t ế ấ ả n ả ướ
ngỨ d ngụ ng d ng cho h u ầ Ứ ụ h t t t c các lo i ạ ế ấ ả c th i có n ng đ n ả ướ ồ ộ ng d ng cho h u ầ ạ t c các lo i c th i có n ng đ ồ ộ
ả
ầ
h u c và nit ử cao, x lý ơ ơ ữ ạ c th i v i bùn ho t n ớ ướ tính theo ki u làm đ y và ể x c n. ả ặ
ệ
ộ m c trung COD t ừ ứ ủ bình đ n cao: th y ế s n fillet, ch cá ả ả Surimi, th c ph m ẩ ự ộ đóng h p, d t nhu m, s n xu t bánh tráng, ả s n xu t tinh b t... ả ộ ấ ấ ộ ả m c trung COD t ừ ứ ủ bình đ n cao: th y ế s n fillet, ch cá ả ả Surimi, th c ph m ẩ ự ệ đóng h p, d t ộ nhu m, s n xu t ấ ả bánh tráng, s n xu t ấ tinh b t...ộ
CH
NG 4
ƯƠ
K T LU N
Ậ
Ế
ệ ượ ầ ầ ư ứ ạ ạ ọ c nhi u chuyên gia ngành công nghi p công nh n. năm 2006, ậ ệ i. G n đây h n 2010, các ơ ậ i đ i h c Tehra đ a USBF vào th nghi m và đ a ra nhi u k t lu n ử ề ế ư
ạ ướ ộ ấ ụ ể ả ặ ờ ọ ư ề ể ậ ạ ộ ữ ệ ế ạ ứ ữ ằ ọ ỉ ế ớ ầ ứ ẹ ử ề ộ USBF là công ngh đ ề Frost và Sullivan đánh giá nh m t ngành hàng đ u th gi ế ớ ư ộ nhà nghiên c u t ệ tích c c.ự c th i, th i gian Hi u qu x lý sinh h c ph thu c r t nhi u vào đ c đi m lo i n ả ử ệ c, th i gian l u bùn và quá trình ki m soát, v n hành công ngh . l u n ệ ờ ư ướ Tuy nhiên cho đ n nay d li u ho t đ ng USBF còn h n ch . So sánh k t qu c a ả ủ ế nghiên c u này v i nh ng quá trình khác ch ra r ng quá trình l c USBF là m t l a ộ ự ệ c th i. Naghiza và c ng s đã đi u tra ra r ng hi u ch n đ y h a h n cho x lý n ằ ự ả ướ su t x lý COD, t ng phosphor, t ng nito th p h n so v i x d ng b SBR ớ ử ụ ổ ọ ấ ử ể ấ ổ ơ
Ệ
Ả
TÀI LI U THAM KH O [1] TREATMENT OF OF PIGGERY WASTEWATER BY BIOPROCESS
TECHNOLOGY - UPFLOW SLUDGE BLANKET FILTER (USBF)
[2] Upflow Sludge Blanket Filtration (USBF™) -Source: ECOfluid Systems, Inc. [3] Resources - Process Descriptions - www.ecofluid.com [4] Upflow Sludge Blanket Filtration (USBF): an Innovative Technology in Activated Sludge Process-AR Mesdaghinia, AH Mahvi, R Saeedi, and H Pishrafti [5] Use of the upflow sludge blanket (USB) reactor concept for biological wastewater treatment, especially for anaerobic treatment- G. Lettinga,A. F. M. van Velsen, S. W. Hobma, W. de Zeeuw and A. Klapwijk [6] Layered structure of bacterial aggregates produced in an upflow anaerobic sludge bed and filter reactor.- F A MacLeod, S R Guiot and J W Costerton [7] Anaerobic Digestion of Starch Particulates in an Upflow Sludge Blanket Filter Reactor - Environmental Technology Volume 16, Issue 1, 1995 [8] Upflow anaerobic sludge blanket reactor--a review. Bal AS, Dhagat NN.National Environment Engineering Research Institute (NEERI), Nehru Marg, Nagpur 440 020, India.
ng ạ ệ ườ ; Khoa môi
[9] Ph m Anh Đ c; tr ng đ i h c Tôn Đ c Th ng. ắ ng và b o h lao đ ng, tr ộ ứ Tóm t ộ ườ ả t bài gi ng Quá trình công ngh môi tr ườ ả ạ ọ ứ ắ
ng ươ ả ỹ ườ ; Khoa Môi
ắ ậ ng Đ i h c Tôn Đ c Th ng. [10] Tr tr ườ ng Th T Oanh ị ố ng và B o h lao đ ng, tr ộ ; Tóm t ườ t bài gi ng Hóa k thu t môi tr ứ ạ ọ ắ ả ộ
