Tiểu luận Quá trình công nghệ môi trường: Quy trình hoạt động công nghệ của bể USBF

Chia sẻ: Nguyễn Quang Minh | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

82
lượt xem 19
download

Tiểu luận Quá trình công nghệ môi trường: Quy trình hoạt động công nghệ của bể USBF

Mô tả tài liệu

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tiểu luận Quá trình công nghệ môi trường: Quy trình hoạt động công nghệ của bể USBF trình bày tổng quan công nghệ xử lý nước thải BIO - USBF, nguyên tắc hoạt động của bể USBF, ứng dụng của bể USBF và kết luận.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tiểu luận Quá trình công nghệ môi trường: Quy trình hoạt động công nghệ của bể USBF

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO HỘ LAO ĐỘNG  MÔN HỌC: QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG CHUYÊN ĐỀ QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CÔNG NGHỆ CỦA BỂ USBF Sinh viên thực hiện 1. NGUYỄN ĐÌNH THÀNH 91202203 2. LÊ THỊ THU THANH 91202201 3. VĂN THỊ THU THANH 91202202 Giảng viên hướng dẫn: TS. PHẠM ANH ĐỨC Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2014
LỜI MỞ ĐẦU Chúng ta đang sống trong một thời kỳ mà nguồn nước sạch ngày càng thiếu thốn,vệ sinh môi trường đang bị ô nhiễm nặng nề, đó là những vấn đề khá nóng bỏng và đáng quan tâm trên toàn thế giới cũng như ở Việt Nam. Sự phát triển nhanh chóng của các làng nghề, các ngành công nghiệp và dịch vụ, quá trình đô thị hoá và tập trung dân cư nhanh chóng là những nguyên nhân gây nên hiện trạng quá tải môi trường. Nước thải không được xử lý hoặc xử lý không đầy đủ được xả trực tiếp vào sông và kênh rạch gây nên hiện tượng ô nhiễm nguồn nước trầm trọng. Hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng trong công nghệ xử lý nước thải. Nhưng phương pháp ứng dụng công nghệ sinh học đang được sử dụng phổ biến nhất trong hầu hết các hệ thống xử lý. Thường thì một hệ thống xử lý đ ược đánh giá bởi hiệu quả của việc xử lý như khả năng loại bỏ BOD, nito hay phospho…, khả năng áp dụng của chúng như giá thành của hệ thống, giá thành của một m 3 nước được xử lý hay độ phức tạp của công nghệ và quá trình vận hành, bảo dưỡng thiết bị… Công nghệ lọc dòng ngược bùn sinh học USBF (Upflow Sludge Blanket Filter) được thiết kế dựa trên trên mô hình động học xử lý BOD, nitrate hoá ( nitrification) và khử nitrate hóa (denitrification) của Lawrence và McCarty, Inc. lần đầu tiên được giới thiệu ở Mỹ những năm 1990 sau đó được áp dụng ở châu Âu từ những năm 1998 trở lại đây. Mô hình công nghệ USBF , là công nghệ cải tiến của quá trình bùn hoạt tính trong đó kết hợp ba quá trình Anoxic, Aeration và lọc sinh học dòng ngược trong một đơn vị xử lý nước thải. Đây chính là điểm khác với hệ thống xử lý bùn hoạt tính kinh điển, thường tách rời ba quá trình trên nên tốc độ và hiệu quả xử lý thấp. Với sự kết hợp này sẽ đơn giản hoá hệ thống xử lý, tiết kiệm vật liệu và năng lượng chi phí cho quá trình xây dựng và vận hành hệ thống. Đồng thời hệ thống có thể xử lý nước thải có tải lượng hữu cơ, N và P cao.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BIO-USBF 1.1 MÔ TẢ CÔNG NGHỆ BIO-USBF Công nghệ Bio-USBF (Upflow Sludge Blanket Filtration) được cải tiến từ qui trình bùn hoạt tính cổ điển kết hợp với quá trình anoxic và vùng lắng bùn l ơ l ững trong một công trình xử lý sinh học. Là một hệ thống kết hợp nên chiếm ít không gian và các thiết bị đi kèm. Quy trình USBF được thiết kế để khử BOD, nitrate hóa/ khử nitrtate và khử phốtpho. Để khử carbonate, vùng anoxic được xem như vùng lựa chọn mà ở đó sự pha trộn dòng thải sẽ làm tăng khả năng lắng và khống chế quá trình tăng trưởng vi sinh vật. Để nitrate hóa, khử nitrate và khử phospho, vùng anoxic có thể đảm đương được vai trò này. Trong qui trình này, NH3-N bị oxy hóa thành nitrite và sau đó thành nitrate bởi vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter trong từng vùng sục khí riêng biệt. Nitrate được tuần hoàn trở lại vùng anoxic và được khử liên tục tối đa. Trong phản ứng này BOD đầu vào được xem như nguồn carbon hay nguồn năng lượng để khử nitrate thành những phân tử nitơ. Hình 1.1: Bể USBF
Sự khử phospho cơ học trong qui trình này tương tự trong chu trình phospho và cải tiến từ qui trình Bardenpho. Trong qui trình USBF, sự lên men của BOD hòa tan xảy ra trong vùng kỵ khí hay vùng anoxic. Sản phẩm của quá trình lên men cấu thành thành phần đặc biệt của vi sinh vật có khả năng lưu giữ phospho. Trong giai đoạn xử lý hiếu khí, Phospho hòa tan được hấp thu bởi phospho lưu trữ trong vi sinh khuẩn (Acinetabacter) mà chúng đã sinh trưởng trong vùng anoxic. Phospho sau đồng hóa sẽ được loại bỏ khỏi hệ thống như xác vi sinh hay bùn dư. Khối lượng và hàm lượng phospho loại bỏ phụ thuộc chủ yếu vào tỉ lệ BOD/P trong nước thải đầu vào. Công nghệ Bio-USBF được thiết lập trên nguyên lý bể lắng dòng chảy lên có lớp bùn lơ lững (upflow sludge blanket clarifier). Ngăn này có dạng hình thang, nước thải sau khi được xáo trộn đi từ dưới đáy bể lắng qua hệ thống vách ngăn thiết kế đ ặc biệt mà ở đó xảy ra quá trình tạo bông thủy lực. Bể lắng hình thang tạo ra tốc đ ộ dâng dòng chảy ổn định trên toàn bề mặt từ đáy đến mặt trên bể lắng, điều này cho phép sự giảm gradient vận tốc dần dần trong suốt bể lắng. 1.2. ĐẶC ĐIỂM NỔI BẬT - Có thể xử lý bất kỳ nguồn nước thải: thành phố, nông nghiệp và công nghiệp. - Có thể được thiết kế cho Hội đồng quản trị (và / hoặc COD) loại bỏ, cũng như quá trình nitrat hóa, khử và loại bỏ phốt pho. - Có thể được tùy chỉnh để đáp ứng đặc trưng của dòng vào và các thông số nước thải. - Khả năng thích ứng dao động từ 300 - 150.000 tấn - Hệ thống mô-đun cho phép phân cấp và mở rộng. - Quá trình này là sự thay đổi của quá trình bùn hoạt tính truyền thống. - Quá trình này rất đơn giản, sinh học và thân thiện môi trường. - Năng lượng tiêu thụ và nhu cầu bảo trì là tối thiểu - số ít bộ phận chuyển động. - Các hoạt động chỉ yêu cầu giám sát danh nghĩa và nhân sự. - Thấp chi phí vận hành tổng thể - năng lượng, biên chế và bảo trì.
1.3. CẤU TẠO BỂ USBF Hình 1.2: Sơ đồ cấu tạo bể USBF Chú thích: Các chữ số chỉ kích thước (cm) (A) : Mương thu nước đầu vào; (B) : Ngăn thiếu khí; (C) : Ngăn hiếu khí; (D) : Ngăn USBF; (E) : Các thanh sục khí; (G) : Ống thu bùn; I, II, III: Các điểm lấy mẫu ngăn thiếu khí, hiếu khí và sau quá trình xử lý; IV : Vị trí tuần hoàn bùn Cấu tạo của bể USBF : Bể gồm 3 module chính: ngăn thiếu khí (anoxic),ngăn hiếu
khí (aerobic) và ngăn lọc bùn sinh học dòng ngược (USBF). Mương chảy tràn thu nước đầu vào nhằm hạn chế tác động của dòng vào đối với ngăn thiếu khí và tăng hiệu quả xáo trộn giữa dòng nước thải đầu vào và bùn tuần hoàn. Mương chảy tràn và thu nước đầu ra, ống thu bùn, bộ phận sục khí… Các thiết bị cần thiết bao gồm: 1 máy bơm định lượng bơm nước thải đầu vào, 1 máy bơm bùn, 1 máy khuấy và 1 máy thổi khí. 1.4. QUÁ TRÌNH VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG 1.4.1. Quá trình hoạt động Nước thải chảy từ một nguồn thu (hoặc nước thải chính) thông qua một màn chắn để hệ thống máng tách cặn thô và hơn nữa để lắng cát. Dòng chảy là chia thêm thành bốn dòng chảy bằng cơ khí nước thải trước khi xử lý thông qua các kênh phân phối cho các lò phản ứng sinh học để xử lý. Hệ thống USBF tiên tiến cho các nhà máy xử lý nước thải sử dụng công nghệ sinh học của quá trình kích hoạt tải thấp với nitrat hóa / khử và dephosphorin hóa sử dụng thống nhất đình chỉ bùn hoạt tính. Việc tách bùn hoạt tính từ rượu hỗn hợp được thực hiện bằng cách tăng lưu lượng bùn lọc (USBF). Tất cả quá trình xử lý và tách bùn sinh học được cung cấp trong các lò phản ứng sinh học tích hợp nhỏ gọn (IBR). Các IBR chứa ba vùng sinh học liên tiếp: - Vùng khử hay vùng anoxic (A) - Vùng khí nitrat hóa zoneor (B) - Vùng kỵ khí hay vùng tách (C) Hình 1.3: Các vùng sinh học của bể USBF
Khu kỵ khí và khử nitơ được trộn lẫn bởi máy trộn cơ khí, trong khu vực nitrat hóa là một hệ thống sục khí với hiệu suất truyền oxy rất cao cung cấp cung cấp oxy và trộn. Áp lực không khí được cung cấp bởi máy thổi. USBF được xây dựng tách trong khu vực trong quá trình nitrat hóa và cung cấp các dòng chảy của nước được xử lý. Bùn tách ra từ USBF tách cùng với nitrat từ khu vực nitrat hóa được quay trở vùng khử nitơ, và rượu hỗn hợp từ cuối vùng khử được tái tuần hoàn đến vùng yếm khí. Các dòng nước thải vào khu vực kỵ khí nơi nó đáp ứng với bùn hoạt tính tuần hoàn t ừ vùng khử. Phốt pho tích lũy sinh vật trong bùn hoạt tính trong điều kiện yếm khí một số chất từ nước thải và phát sinh phốt pho tích tụ. Hỗn hợp từ khu vực kỵ khí sau đó chảy vào vùng khử, nơi sinh vật hiếu khí tuỳ ý trong bùn hoạt tính được lấy oxy t ừ nitrat tái tuần hoàn cho quá trình oxy hóa và tiêu thụ một số chất t ừ nước thải. Bởi quá trình này, nitrat được chuyển đổi thành khí nitơ, được phát hành vào không khí, và do đó làm giảm nồng độ nitơ tổng số trong nước. Hỗn hợp từ khu vực khử sau đó chảy vào khu vực nitrat hóa, trong đó tiến hành quá trình oxy hóa và tiêu thụ còn l ại các chất hữu cơ trong nước thải và amoni bị oxy hóa bởi vi khuẩn nitrat hóa để nitrat, mà sau đó được tái tuần hoàn để khử như mô tả ở trên. Trong quá trình xử lý sinh học, bùn hoạt tính lơ lững do đó nhiều lần tiếp xúc với nitrat, khử Nitơ và điều kiện kỵ khí. Việc bốc bùn thấp kết hợp với nhiều lần thay đổi điều kiện oxic, thiếu oxy và kỵ khí trong các phản ứng sinh học bên trong vòng tuần hoàn khép kín và sự kết hợp của một hành động lựa chọn sinh học (nước thải cơ học trước khi điều trị đầu tiên vào khoang kỵ khí của các phản ứng sinh học), kết quả trong việc hình thành rất cụ thể trong bùn hoạt tính. Sản phẩm này đ ược kích hoạt bùn có chỉ số khối lượng bùn thấp thường ít hơn 100 ml /g đ ối với tr ường h ợp xử lý nước thải. Việc đưa de-nitrat hóa trong quá trình tranh luận vòng lặp phục hồi sau khi giảm độ pH của nó do quá trình nitrat hóa, và giảm tổng hàm lượng nitơ.
Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của mô hình USBF Bùn dư thừa, đó là xây dựng trong quá trình, không ngừng loại bỏ khỏi quá trình bùn trước chất làm đặc. Các nước trên bề mặt chảy trở lại kích hoạt thông qua một đường ống tràn trong khi bùn trước dầy được bơm vào bể bùn giữ. Bể này được brokenly ga để giữ bùn trong điều kiện và phòng ngừa giữ phát hành oxic phốt pho, và trong giai đoạn ngoài giờ có tiến thêm bùn dày lên bằng cách bơm nước nổi trở lại kích hoạt. 1.4.2. Nguyên tắc hoạt động của công nghệ USBF Hình 1.5: sơ đồ nguyên tắc hoạt động công nghệ USBF Giai đoạn đầu tiên: Trong giai đoạn này, dòng vào được nhập vào hệ thống đ ể lắng sơ cấp. Đối với giai đoạn này, ít nhất là giảm 60% nồng độ TSS dự kiến.
Giai đoạn thứ hai: Trong giai đoạn này, chảy đến liệu (sau khi sục khí) đã được nhập vào hệ thống loại bỏ đặc biệt cho cacbon hữu cơ. Quá trình nitrat hóa cũng có th ể được thực hiện trong giai đoạn này. Thời gian lưu nước có thể về 2-8 h. Giai đoạn thứ ba: Trong giai đoạn này, nước thải đã bước vào giai đoạn sau khi thông khí và khử nitrat hóa. Nitrat có thể được chuyển đổi sang nitro-gen khí trong giai đoạn này. Giai đoạn thứ tư: Trong giai đoạn này, nước thải đã được thông qua từ các thiết bị tách và được lọc từ một tấm ngăn bùn. Giai đoạn thứ năm: Trong giai đoạn này, nước thải trước khi giải quyết đã đ ược thông qua từ các kênh đã được dặt dải phân cách và sau đó được thải ra hệ thống. Hình 1.6 - Nước với bùn ở dưới cùng đến khu vực phân tách. - Tốc độ giảm cho đến khi hình thành lớp bùn bởi sự tích tụ của các hạt bùn bằng độ bám dính. - Lớp bùn trở thành cố định và tạo thành phương tiện lọc - Phía trên cùng của tấm chăn bùn tạo thành một bề mặt ngang dưới mức nước - Xử lý nước thải được thu hồi trên bề mặt lớp bùn
Các kết quả trong xử lý nước thải cho thấy BOD của nước thải cuối cùng tại HRT khác nhau - số giờ thổi không khí; thấp hơn 20 mg / l có hiệu quả loại bỏ của họ lên đến 82%. COD của nước thải cuối cùng tại HRT khác nhau là thấp hơn 23 mg / l có hiệu quả loại bỏ của họ lên đến 85%. Kết quả của BOD, COD, TSS, và độ đục của nước thải cho các giai đoạn khác nhau của xử lý nước thải được thể hiện trong hình ảnh. Trong hầu hết các trường hợp, nồng độ TSS trong nước thải đã được ít hơn 1 mg / l và một trong những lý do chính là hình thành các cục máu đông bùn nh ỏ gọn trong dải phân cách lắng đọng trầm tích của hệ thống. Hiện tượng này làm giảm khả năng của bùn thoát ra khỏi hệ thống. Tỷ lệ loại bỏ COD và BOD Hình 1.7: Biểu đồ loại bỏ BOD5 sinh học phụ thuộc vào số giờ thổi HRT không khí Hình 1.8: Biểu đồ loại bỏ COD sinh học phụ thuộc vào số giờ thổi HRT không khí
CHƯƠNG 2: NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA BỂ USBF 2.1. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA BỂ USBF Bể được thiết kế nhằm kết hợp các quá trình loại bỏ carbon (COD, BOD), quá trình nitrat hoá/khử nitrat và quá trình loại bỏ dinh dưỡng (N và P). Nước thải được loại bỏ rắn, sau đó, được bơm vào mương chảy tràn thu nước đầu vào cùng trộn l ẫn với dòng tuần hoàn bùn. Hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính chảy vào ngăn thiếu khí. Ngăn này có vai trò như là ngăn chọn lọc thiếu khí ( Anoxic Selector) thực hiện hai cơ chế chọn lọc động học (Kinetic Selection) và chọn lọc trao đổi chất (Metabolism Selection) để làm tăng cường hoạt động của vi sinh vật tạo bông nhằm tăng cường hoạt tính của bông bùn và kìm hãm sự phát triển của các vi sinh vật hình sợi gây vón bùn và nổi bọt. Quá trình loại bỏ C, khử nitrat và loại bỏ P diễn ra trong ngăn này. Sau đó, nước thải chảy qua ngăn hiếu khí nhờ khe hở dưỡi đáy ngăn USBF. Ở đây oxy được cung cấp nhờ các ống cung cấp khí qua một máy bơm. Nước thải sau ngăn hiếu khí chảy vào ngăn USBF và di chuyển tử dưới lên, ngược chiều với dòng bùn l ắng xuống theo phương thẳng đứng. Đây chính là công đoạn thể hiện ưu điểm của hệ thống do kết hợp cả lọc và xử lý sinh học của chính khối bùn hoạt tính. Phần nước trong đã được xử lý phía trên chảy tràn vào mương thu nước đầu ra. Một phần hỗn hợp nước thải và bùn trong ngăn này được tuần hoàn trở laị ngăn thiếu khí.
Hình 2.1: Nguyên tắc hoạt động bể USBF Nitrosomonas 2 NH3 + 3 O2 2 HNO2 + 2H2O Nitrobacter 2 HNO2 + O2 2HNO3 Hoặc: (NH3)2 CO3 + 3O2 2HNO2 + CO2 + 3H2O 2 HNO2 + O2 2HNO3 Tốc độ của giai đoạn một xảy ra nhanh gấp 3 lần so với giai đoạn hai. Bằng th ực nghiệm người ta chứng minh lượng oxy tiêu hao để oxyhóa 1mg nitơ của muối amon ở giai đoạn tạo nitrit là 343 mg O2, ở giai đoạn tạo nitrat là 4,5 mg O2. Sự có mặt của nitrat trong nước thải phản ánh mức độ khoáng hóa hoàn thành các chất bẩn hữu cơ. Quá trình nitrat hóa có một ý nghĩa quan trọng trong kỹ thuật xử lý nước thải. Tr ước tiên nó phản ánh mức độ khoáng hóa các chất hữu cơ như đã trình bày ở trên. Nhưng quan trọng hơn là quá trình nitrat hóa tích lũy được một lượng oxy dự trữ có thể dùng để oxy hóa các chất hữu cơ không chứa nitơ khi lượng oxy tự do (lượng oxy hòa tan) đã tiêu hao hoàn toàn cho quá trình đó. 2.2. QUÁ TRÌNH KHỬ NITRAT Quá trình khử nitrat là quá trình tách oxy khỏi nitrit, nitrat dưới tác dụng của các vi
khuẩn yếm khí (vi khuẩn khử nitrat). Oxy được tách ra từ nitrit và nitrat được dùng lại để oxy hóa các chất hữu cơ. Lượng oxy được giải phóng trong quá trình khử nitrit N2O3 là 2,85 mg oxy/1mg nitơ. Nitơ được tách ra ở dạng khí sẽ bay vào khí quyển. Quy trình USBF có khả năng khử BOD5 đến dưới 5 mg/l, TSS dưới 10 mg/l, Nitơ tổng cộng dưới 1.0 mg/l và phospho tổng cộng dưới 0.5 ÷ 2.0 mg/l. Quá trình đặc biệt khử phospho đến 0.2 - 0.5 mg/l có thể thực hiện được bằng cách thêm muối kim loại trong vùng hiếu khí ngay thời điểm dòng thải bắt đầu vào vùng l ắng. Các loại muối có thể sử dụng như muối nhôm (Al2(SO4)3.14H2O), Aluminate natri (Na2O.Al2O3), Chlorua sắt (FeCl3), (FeCl2), Sulfate sắt (FeSO4.&H2O) hay Sulfate sắt 3 (Fe2(SO4)3). Khi phần lớn phospho trong qui trình USBF (> 80%) bị hấp thu bằng phương pháp sinh học, một hàm lượng muối kim loại keo tụ không đáng kể đưa vào hệ thống sẽ không phát sinh nhiều bùn thải. Ví dụ: Khử phospho bằng FeSO4 xảy ra theo hai phản ứng sau: Kết tủa phospho 3 FeSO4 + 2PO43- Fe3(PO4)2 + 3SO4 2- Fe 3+ + 3HCO3- Fe(OH)3 Theo hai phản ứng trên, đểloại bỏ2 mg/l PO4-3, theo lý thuyết sẽsinh ra 6 mg/l bùn.Trong thực tế5 mg/l bùn được sinh ra khi khử1 mg/l PO4-3. Đối với nước thải đầu vào có 240 mg/l BOD và tốc độsinh trưởng bùn là 0.6 lbs TSS/lb BOD khử, và sử dụng FeSO4 để khử 2 mg/l PO4 -3, Tổng lượng bùn sinh ra sẽ chiếm khoảng 7%. Qui trình USBF được thiết lập trên nguyên lý bể lắng dòng chảy lên có l ớp bùn l ơ lửng (Upflow Sludge Blanket Clarifier). Ngăn này có dạng hình thang, nước thải sau khi được xáo trộn đi từ dưới đáy bể lắng qua hệ thống vách ngăn thiết kế đ ặc biệt mà ở đó xảy ra quá trình tạo bông thủy lực. Bể lắng hình thang tạo ra tốc đ ộ dâng dòng chảy ổn định trên toàn bề mặt từ đáy đến mặt trên bể lắng, điều này cho phép sự giảm gradient vận tốc dần dần trong suốt bể lắng. 2.3. ƯU ĐIỂM CỦA BỂ USBF
- Giảm chi phí đầu tư USBF kết hợp tất cả các công đoạn xử lý vào một bể làm giảm kích thước các bể và giảm chi phí đầu tư công trình. - Chi phí vận hành và bảo trì thấp Với thiết kế gọn, tối thiểu hóa các động cơ, các thiết bị cơ động, vận hành theo chế độ tự chảy sẽ hạn chế việc giám sát quá trình và hạn chế đến mức tối đa chi phí vận hành và bảo trì. - Hiệu suất xử lý cao Với thiết kế gọn, là công nghệ thiết kế nhằm khử chất hữu cơ dạng carbon (BOD, COD) và chất dinh dưỡng (N, P) nên chất lượng nước thải sau khi xử lý luôn đảm bảo tiêu chuẩn thải theo yêu cầu nhất là hàm lượng chất dinh dưỡng mà các công trình xử lý sinh học thông thường khác khó đạt được Nồng độ BOD5 và TSS sau xử lý nhỏ hơn 10 mg/l và N-NH3 nhỏ hơn 0.5 mg/l. USBF xử lý chất hữu cơ dạng carbon và cả Ni tơ và phốtpho. - Lượng bùn thải bỏ ít Hệ thống được thiết kế với tuổi bùn tối thiểu là 25 ngày nên lượng bùn sản sinh ít hơn với hệ thống sinh học hiếu khí thông thường. - Hạn chế mùi Dưới điều kiện phân hũy hiếu khí và nồng độ bùn lớn làm giảm những tác nhân gây mùi. Bể USBF có thể lắp đặt tại những khu vực đông dân cư mà không sợ ảnh hưởng bởi mùi. - Thay đổi thể tích linh động Bể lắng hình côn trong bể tạo không gian trống để các phản ứng khác xảy ra chung quanh và bản thân bể lắng cũng có thể thay đổi thể tích linh động, tác động lên thể tích của các công đoạn còn lại. Bể USBF cũng có thể chịu được sự quá tải lưu lượng, khi lưu lượng tăng cao, lớp bùn họat tính dâng cao hình thành diện tích lọc lớn hơn nên cũng ít ảnh hưởng đến chất lượng nước đầu ra. - Thiết kế theo đơn nguyên
Do kết hợp nhiều quá trình xử lý trong một công trình nên USBF gần như một công trình thiết kế hoàn chỉnh, mặt khác có kiểu dáng là hình khối chữ nhật nên rất thuận tiện để thiết kế t hành từng đơn nguyên. Việc đơn nguyên hóa công trình giúp việc thiết kế công trình linh động hơn về mặt bằng, công suất hệ thống. Chính vì kiểu dáng đơn giản nên có thể thiết kế công nghệ BF để cải tạo các công trình cũ hay lắp đặt trong những không gian có sẵn. - Tăng cường khả năng làm khô bùn Sự gia tăng tuổi bùn trong hệ thống sẽ cải thiện cấu trúc đặc tính cơ học làm cho quá trình làm khô bùn xảy ra nhanh hơn. - Không cần bể lắng đợt 1 Công nghệ USBF thường không cần bố trí bể lý đợt 1 phía trước. Đối với các hệ thống lớn chỉ cần trang bị hệ thống sàng rác, loại cát để đảm bảo cho yêu cầu xử lý sinh học. - Tiết kiệm mặt bằng sử dụng Công nghệ USBF kết hợp tất cả các quá trình khử nitrat, nitrat hóa, lắng và ổ định bùn trong một công trình làm giảm kích thước chung của công trình dẫn đến tiết kiệm mặt bằng sử dụng.
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA BỂ USBF 3.1 ỨNG DỤNG CỦA BỂ 3.1.1 Giới thiệu Ngày nay, vấn đề xử lý nước thải đang được xem xét từ quan điểm khác nhau ở các nước phát triển và đang phát triển. Quan điểm chính của các nước công nghiệp là việc tái sử dụng nước thải và phát triển pháp luật và các tiêu chuẩn cứng nhắc cho xử lý chất thải cho môi trường. Đối với thái độ này với, họ cố gắng sử dụng các quy trình xử lý nước thải hiện đại với khả năng hơn. Mặt khác, quan điểm chính của các nước đang phát triển để xử lý nước thải cho công tác phòng chống các bệnh truy ền nhiễm trong cộng đồng nhân loại. Khi nghe, trong các nước đang phát triển, các quá trình chính là vẫn còn các quá trình mà chỉ có thể loại bỏ các chất gây ô nhiễm với số lượng lớn nước thải cụ thể là các chất hữu cơ và các mầm bệnh. Tuy nhiên, các quốc gia nên cố gắng sử dụng các quy trình xử lý nước thải hiện đại. bể USBF mà là một thay đổi mới của bùn hoạt tính được xem như là một công nghệ xuất sắc cho xử lý nước thải thành phố. Nó cũng được tuyên bố là lý tưởng để sử dụng trong cải tạo nước, xử lý nước thải công nghiệp và các nhà máy hiện có sự chỉnh.Tại quá trình USBF, bùn mà đi vào một vùng anoxic được rút ra bởi trọng lực vào một khoang thông khí và sau đó xuống đáy của lắng USBF, từ nơi nó tràn. Phần còn lại sau đó được tái chế từ các máy bơm không vận dưới sử dụng, mà không cần năng lượng do cấu hình vòng lặp nội bộ. Qui trình USBF bao gồm một số đơn vị. Đây là sàng lọc thô, bơm, buồng sạn, lắng sơ cấp, kích hoạt (thông khí và lắng thứ cấp, quá trình nitrat hóa và khử nitơ), khử trùng và khử nước. Việc thiết kế và hoạt động của quá trình USBF có thể được thực hiện hoặc trong một giai đoạn duy nhất hoặc trong hai giai đoạn. Trong quá trình USBF giai đoạn hai, điều kiện yếm khí cần thiết để loại bỏ P-sinh học được cung cấp bởi Imhoff xe tăng và 2 giờ giữ nước thải ở giai đoạn đầu hoạt động. Tuy nhiên, trong một giai đoạn USBF, xe tăng Imhoff được di dời và P-loại bỏ được thực hiện bằng cách bổ sung vôi. Kể từ khi hệ thống này tất cả các quy trình
cần thiết được tích hợp vào một phản ứng sinh học, kích thước thiết bị và chi phí có thể được giảm đáng kể so với những thay đổi khác của bùn hoạt tính. Mục đích chính của dự án này, đã được hoàn thành vào năm 2006, là xác định các điều kiện điều trị tốt nhất cho chất hữu cơ loại bỏ từ nước thải sinh hoạt bằng cách sử dụng quy trình USBF một tầng. 3.1.2. Vật liệu và phương pháp Một giai đoạn duy nhất được sử dụng cho dự án này là lò phản ứng bốn ngăn đ ược làm từ swoij thủy tinh có độ dày 4mm. khối lượng nước tổng thể của lào phản ứng này là 4L, các ngăn như sau: - 1: lắng sơ cấp - 2: quá trình khử nito - 3: sục khí - 4: dải phân cách cho lắng thức Các đơn tầng USBF lò phản ứng sử dụng cho dự án này là một lò phản ứng bốn ngăn được làm từ sợi thủy tinh 4 mm độ dày. Khối lượng chất lỏng tổng thể của lò phản ứng này là 4 L. ngăn như sau: 1 lắng sơ cấp, 2 khử nitơ, khí 3 và 4 dải phân cách cho lắng thức. Hình. 1 cho thấy sơ đồ của hệ thống thí nghiệm. Các hoạt động của năm bước xử lý cần thiết cho quá trình USBF đã thực hiện được bằng cách s ử d ụng lò phản ứng đơn giản này. Các giai đoạn như sau: Giai đoạn đầu tiên: Trong giai đoạn này, dòng vào được nhập vào hệ thống để lắng sơ cấp. Đối với giai đoạn này, ít nhất là giảm 60% nồng độ TSS dự kiến. Giai đoạn thứ hai: Trong giai đoạn này, chảy đến nguyên liệu (sau khi sục khí) đã được nhập vào hệ thống loại bỏ đặc biệt cho cacbon hữu cơ. Quá trình nitrat hóa cũng có thể được thực hiện trong giai đoạn này. Thời gian lưu nước khoảng 2-8 h. Giai đoạn thứ ba: Trong giai đoạn này, nước thải đã bước vào giai đoạn sau khi thông khí và khử nitrat hóa. Nitrat có thể được chuyển đổi thành khí nitơ (N2) trong giai đoạn này.
Giai đoạn thứ tư: Trong giai đoạn này, nước thải đã được thông qua từ các thiết bị tách và được lọc từ một tấm lọc bùn. Giai đoạn thứ năm: Trong giai đoạn này, nước thải trước khi giải quyết đã đ ược thông qua từ các kênh đã được đặt trên dải phân cách và sau đó đ ược thải ra t ừ h ệ thống Như đã đề cập ở trên, dòng vào vào hệ thống đã được nhập vào bộ phận sục khí, sau khi đi từ sơ cấp lắng và đơn vị khử và sau đó nó đã được thông qua từ dải phân cách của lưu vực lắng. Dòng vào để tách các giai đoạn lắng trở l ại bộ phận kh ử bởi một máy bơm điện sau khi quá trình nitrat hóa. Tỉ lệ lợi nhuận lý nước thải cho đ ơn v ị khử đã được điều chỉnh vào khoảng 3 đến 5 lần dòng vào cho đơn vị sục khí. Các sục khí cần thiết đã được thực hiện bởi hai máy bơm hồ như vậy là lượng oxy hòa tan được giữ lâu dài khoảng 2-3 mg / l. Để chuẩn bị bọt khí oxy cần thiết, hai bộ khuếch tán với khả năng chuyển oxy cao đã được sử dụng. Thích ứng của khối lượng sinh vật với các mẫu nước thải tổng hợp đã được bắt đầu sau khi thực hiện, và chức năng này được tiếp tục khoảng hai tuần. Vào cuối giai đoạn thích ứng, bùn lắng hình thành trong dải phân cách được coi là hoàn toàn ổn định và nhỏ gọn với một mật độ khoảng 1,03 kg / l. Các thông số kỹ thuật của nước thải đầu vào tổng hợp để thí điểm USBF như sau: BOD5 = 250 mg / l COD = 277 mg / l TSS = 1 mg / l Hợp chất này chỉ được sử dụng trong việc chuẩn bị các mẫu nước thải là sữa đ ặc khô và TSS là giống như nước máy. USBF thí điểm đưa vào hoạt động ba lần sục khí khác nhau (HRT 6, 4 và 2 giờ với sự gia tăng của BOD5 chảy đến 1,5 lần). Trong tất cả các giai đoạn, tuổi bùn đã được điều chỉnh để khoảng 20 d và nồng đ ộ MLSS và MLVSS đã được giữ ở khoảng 6000 và 8000 mg / l. Lấy mẫu và thử nghiệm các dòng vào của USBF thí điểm đã được thực hiện sau thời gian thích ứng. Trong nghiên c ứu này, các thông số được đo ở cả các mẫu nước thải và chảy đến vị trí thí điểm USBF
bao gồm BOD5 CODvà TSS. Phân tích các thông số này có tất cả được thực hiện theo thủ tục được mô tả trong phương pháp chuẩn tất cả được thực hiện theo thủ tục được mô tả trong phương pháp chuẩn 3.1.3. Kết quả Các kết quả thu được trong bốn giai đoạn đều được trình bày trong hình 1.7 và 1.8 và Bảng 3.1. Hình 1.7 cho thấy BOD của nước thải cuối cùng tại các HRT khác nhau, nhỏ nhất là 20 mg / l có hiệu quả loại bỏ của họ lên đến 82%. Hình 1.8 cho th ấy COD của nước thải cuối cùng tại HRT khác nhau thấp nhất 23 mg / l có hiệu quả loại bỏ của họ lên đến 85%. Kết quả của BOD, COD, TSS, và độ đục của nước thải cho các giai đoạn khác nhau của xử lý nước thải được thể hiện trong Bảng 3.1. Trong hầu hết các trường hợp, nồng độ TSS trong nước thải đã được ít hơn 1 mg / l và một trong những lý do chính là hình thành các cục máu đông bùn nhỏ gọn trong dải phân cách lắng của hệ thống. Hiện tượng này làm giảm khả năng của bùn thoát ra khỏi hệ thống. Bảng 3.1: Kết quả xử lý nước thải Giai đoạn hoạt động Thử nghiệm/ 1 2 3 4 tb mẫu Giai đoạn 1 HTR =6h BOD5 (mg/l) 25 22 24 20 22.75 COD(mg/l) 28 25 27 23 25.75 TSS(mg/l) 0.9 0.6 0.8 0.7 0.75 Độ đục (NTU) 1.1 0.8 0.9 0.8 0.9 Giai đoạn 2 4h BOD5 (mg/l) 31 27 24 24 26.25 COD(mg/l) 34 30 27 26 29.25 TSS(mg/l) 0.9 0.8 1 0.9 0.9 Độ đục (NTU) 1.5 1 1 1 1.125 Giai đoạn 3 2h BOD5 (mg/l) 120 145 155 148 142 COD(mg/l) 132 160 170 162 156 TSS(mg/l) 1.8 1.9 1.8 1.8 1.825 Độ đục (NTU) 2 2.5 2 2 2.125 Giai đoạn 4 (HRT = 6 giờ BOD5 (mg/l) 32 31 30 30 30.75
bằng cách tăng BOD5 và COD(mg/l) 36 35 34 33 34.5 COD chảy đến 375 và TSS(mg/l) 0.8 1 0.9 0.9 0.9 416 mg / l, tương ứng) Độ đục (NTU) 1 1 1 1 1 Nước thải thô: COD = 277 mg / l, BOD5 = 250 mg / l 3.1.4. Thảo luận Cho đến nay, dữ liệu có sẵn trên hoạt động USBF còn hạn chế. Mosquera-Corral et al. nghiên cứu về xử lý nước thải của một nhà máy đóng hộp cá sử dụng USBF. Kết quả rõ ràng đã cho thấy loại bỏ đáng kể các hợp chất hữu cơ và nitơ cộng với sản xuất một khối lượng lớn khí mêtan do giai đoạn kỵ khí chính của điều trị này. Fernández et al. được sử dụng quá trình USBF xử lý nước thải thành phố. Các kết quả của nghiên cứu này cho thấy tính khả thi của quá trình USBF từ kỹ thuật cũng như các quan điểm kinh tế. Như thể hiện trong hình 1.7, 1.8, hiệu suất xử lý cả hai BOD5 và COD có thể đ ược tăng lên bằng cách tăng thời gian lưu giữ nước thải trong lò phản ứng. Về mặt này, nó đã được tìm thấy rằng tỷ lệ loại bỏ BOD5 đã được cải thiện từ 75% (bằng cách áp dụng HRT của 2 h) đến 92% ở giai đoạn của việc áp dụng HRT 6 h. Sự khác biệt cao này chủ yếu là do sự thích ứng tăng MLSS với đặc điểm của nước thải tổng hợp cùng với sự tăng trưởng của vi khuẩn ở những vùng hiếu khí. Cần lưu ý rằng trong nghiên cứu này, HRT tối thiểu cần thiết để đạt đến một loại bỏ chấp nhận BOD5 từ nước thải cuối cùng để đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải là 4 h, và trong ít hơn so v ới HRT của 2 h nồng độ BOD5 đã không đạt được đến dưới 128 mg / l. Chúng tôi có thể kết luận rằng quá trình USBF giai đoạn duy nhất không nên được vận hành trong các giai đoạn sục khí nhỏ hơn 4 h. Tương tự như 4 h giai đoạn sục khí, trong giai đoạn áp dụng HRT 6 h không có khác biệt đáng kể trong BOD5 hiệu suất xử lý mẫu khác nhau. Điều này có thể là do tỷ giá cố định hữu cơ tải cũng như điều kiện môi trường thống nhất, trộn thường xuyên và sục khí công ty. Cuối cùng, như thể hiện trong hình 1.7, 1.8, trong giai đoạn 6 h HRT và bằng cách tăng BOD5 ban đ ầu lên 1,5 l ần, hi ệu quả xử lý đã được cải thiện theo thời gian từ ban đầu 45,4% đ ến khoảng 88% cho các mẫu cuối cùng. Một lần nữa, tỷ lệ loại bỏ BOD5 đã duy trì gần như không đ ổi trong bốn mẫu cuối cùng, có thể là do những lý do như đã nêu cho các giai đoạn trước