BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Đề tài XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ TRONG KHU DÂN CƯ KHU CÔNG NGHIỆP

CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHỆ I.2.1.2 Các yếu tố tác động làm ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật trong bùn hoạt tính 15 I.1.2.4 Trình tự xử lý nước thải bằng bùn

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN

***

BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI – EE4271

(Mã lớp: 129118)

Đề tài:

XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ

TRONG KHU DÂN CƯ/ KHU CÔNG NGHIỆP

Giảng viên dạng dạy:

ThS Đinh Thị Lan Anh

Nhóm sinh viên thực hiên: (Nhóm 6)

1 Bùi Hoàng Tuấn (NT) - 20174341

2 Nguyễn Quang Quỳnh Dương - 20173792

3 Trịnh Văn Hùng - 20173932

4 Vũ Xuân Trường - 20174309

5 Nguyễn Trường Giang - 20173808

6 Lê Anh Tuấn - 20174329

Hà Nội, 11/2021

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

I.2 CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHỆ

I.2.1.2 Các yếu tố tác động làm ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật trong bùn hoạt tính 15

I.1.2.4 Trình tự xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính. 16

I.1.2.6 Ưu nhược điểm của phương pháp 17

I.2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình phân hủy 24

I.2.3.3 Một số loại bể xử lí sinh học bằng phương pháp kị khí 25

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

I.2.4.5 Một số lưu đồ P&ID điển hình cho phương pháp MBR 30

I.2.4.6: Kết quả so sánh với phương pháp bùn hoạt tính truyền thống 32

I.3.1 Tổng quan về hai phương pháp xử lí nước thải hiếu khí và kị khí 33

CHƯƠNG II: XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG KHU DÂN CƯ VÀ KHU

II.1.3.1 Tiêu chí lựa chọn công nghệ xử lý nước thải 38

II.1.3.2 Sơ đồ xử lý nước thải sinh hoạt tiêu chuẩn 38

II.2.1 Thực trạng ô nhiễm nguồn nước thải công nghiệp 43

II.2.4 Minh họa: Xử lý nước thải cho ngành công nghiệp gỗ 49

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

II.2.4.4: Sơ đồ P&ID và SCADA 53

II.3 HỆ THỐNG XỬ LÝ CHUNG NƯỚC THẢI KHU DÂN CƯ VÀ

II.3.1 Đặc tính nước thải của khu công nghiệp và khu dân cư 54

II.3.2 Xử lý nước thải chung, quy trình xử lý nước thải 57

II.3.3 Hệ thống scada nhà máy xử lý nước thải khu công nghiệp và sinh hoạt 58

CHƯƠNG III: HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI - XỬ LÝ HỖN HỢP NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP BẰNG

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

CHƯƠNG I: XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA I.1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG SẢN XUẤT BIA VÀ CÔNG NGHỆ XỬ

LÝ NƯỚC THẢI

I.1.1 Tổng quan về bia

Bia được sản xuất lâu đời trên thế giới, là sản phẩm lên men có tác dụng giảikhát, tạo sự thoải mái và tăng cường sức lực cho cơ thể Các nước có sản lượng sảnxuất bia cao là Mỹ, CHLB Đức với sản lượng trên 10 tỷ lít/năm, và còn rất nhiều nướcvới sản lượng trên 1 tỷ lít/năm

Thành phần chính của bia bao gồm : 80 - 90 % nước; 3 - 6 % cồn; 0,3 - 0,4H2CO3 và 5 - 10 % là các chất tan, trong các chất tan thì 80% là gluxit, 8 đến 10 % làcác chứa nitơ, ngoài ra còn chứa các axit hữu cơ, chất khoáng, một số vitamin

Nguyên liệu chính để sản xuất bia bao gồm: malt đại mạch; nguyên liệu thaythế như gạo, lúa mì, ngô, ; hoa Houblon; men và nước Trong đó nước chiếm thànhphần chủ yếu, nước dùng để sản xuất bia phải là nước mềm, hàm lượng sắt, mangancàng thấp càng tốt, nước phải được khử trùng trước khi đưa vào nấu, đường hóa

I.1.2 Công nghệ sản xuất bia

Các công đoạn chính của Công nghệ sản xuất bia được miêu tả bao gồm:

Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ dây chuyền sản xuất bia

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

Hình 1.2: Công nghệ sản xuất bia và các dòng thải của nó

- Chuẩn bị nguyên liệu: Malt đại mạch và nguyên liệu thay thế (gạo, lúa mì,ngô) được làm sạch rồi đưa vào xay, nghiền ướt để tăng bề mặt hoạt động của enzym

và giảm thời gian nấu

- Lọc dịch đường để thu nước nha và loại bỏ bã malt Quá trình gồm haibước: Bước 1: Lọc hỗn hợp dịch đường thu nước nha đầu;

Bước 2 : Dùng nước nóng rửa bã thu nước nha cuối và tách bã malt

- Nấu với hoa houblon để tạo ra hương vị cho bia, sau đó nước nha được quathiết bị tách bã hoa

- Làm lạnh: Nước nha từ nồi nấu có nhiệt độ xấp xỉ 100°C được làm lạnh tớinhiệt độ thích hợp của quá trình lên men, ở nhiệt độ vào khoảng 10 đến 16°C và qua

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

hai giai đoạn Giai đoạn 1 dùng nước lạnh hạ nhiệt độ xuống chừng 30°C và giai đoạn

2 dùng tác nhân lạnh glycol để hạ nhiệt độ xuống còn chừng 14°C

- Lên men chính và lên men phụ: Đây là các quá trình quan trọng trong sảnxuất bia Quá trình lên men nhờ tác dụng của men giống để chuyển hóa đường thànhalcol etylic và khí cacbonic:

C H O ⎯L⎯ênm⎯en→ 2C H OH + 2CO ↑ +(−Q )

Nhiệt độ duy trì trong giai đoạn lên men chính (6 đến 10 ngày) từ 8 đến 10°C Sau đó tiếp tục thực hiện giai đoạn lên men phụ bằng cách hạ nhiệt độ của bia nonxuống 1 đến 3°C và áp suất 0,5 đến 1 at trong thời gian 14 ngày cho bia hơi và 21ngày cho bia đóng chai lon

Quá trình lên men phụ diễn ra chậm và thời gian dài giúp cho các cặn lắng, làm

và bão hòa CO2 , làm tăng chất lượng và độ bền của bia Nấm men tách ra, một phầnđược phục hồi làm men giống, một phần thải có thể làm thức ăn gia súc Hạ nhiệt độcủa bia non để thực hiện giai đoạn lên men phụ có thể dùng tác nhân làm lạnh glycol

- Lọc bia nhằm loại bỏ tạp chất không tan như nấm men, protein, houblon làmcho bia trong hơn trên máy lọc khung bản với chất trợ lọc là diatomit

- Bão hòa CO2 và chiết chai Trước khi chiết chai, bia được bão hòa CO2 bằngkhí thu được từ quá trình lên men chứa trong bình áp suất Các dụng cụ chứa bia (chai, lon, két) phải được rửa, thanh trùng đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh, sau đó thực hiện quátrình chiết chai ở điều kiện chân không để hạn chế sự tiếp xúc của bia với không khí.Tiếp theo là đóng nắp và thanh trùng ở các chế độ nhiệt khác nhau để đảm bảo chấtlượng trong thời gian bảo hành

Trong công nghệ sản xuất bia, nước được dùng vào các mục đích:

- Làm nguyên liệu pha trộn theo tỷ lệ nhất định để nghiền ướt malt và gạo (haylúa mì ) và bổ sung tiếp trong quá trình nấu - đường hóa

- Sản xuất hơi nước dùng cho quá trình nấu - đường hóa, nấu hoa, thanh trùng

- Một lượng nước lớn dùng cho quá trình rửa chai, lon, thiết bị máy móc và sànthao tác

I.1.3 Các nguồn phát sinh nước thải sản xuất bia

Nước thải của Công nghệ sản xuất bia bao gồm :

- Nước làm lạnh, nước ngưng, đây là nguồn nước thải ít hoặc gần như không bị

ô nhiễm, có khả năng tuần hoàn sử dụng lại

- Nước thải từ bộ phận nấu - đường hóa, chủ yếu là nước vệ sinh thùng nấu, bểchứa, sàn nhà, nên chứa bã malt, tinh bột, bã hoa, các chất hữu cơ

- Nước thải từ hầm lên men là nước vệ sinh các thiết bị lên men, thùng chứa,đường ống, sàn nhà, xưởng, có chứa bã men và chất hữu cơ

- Nước thải rửa chai, đây cũng là một trong những dòng thải có ô nhiễm lớn

Tiểu Luận Pro(123docz.net)trong Công nghệ sản xuất bia.

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

Về nguyên lý chai để đóng bia được rửa qua các bước: rửa với nước nóng, rửabằng dung dịch kiêm loãng nóng (1 - 3 % NaOH), tiếp đó là rửa sạch bẩn và nhân bênngoài chai và cuối cùng là phun kiềm nóng rửa bên trong và bên ngoài chai, sau đó rửasạch bằng nước nóng và nước lạnh Do đó dòng thải của quá trình rửa chai có độ pHcao và làm cho dòng thải chung có giá trị pH kiềm tính

Hình 1.3 Sơ đồ nước sử dụng sản xuất bia và các dòng thải của nó

Kiểm tra nước thải từ các máy rửa chai đối với loại chai 0,5 lít cho thấy mức độ

ô nhiễm trong bảng:

Hình 1.4 Ô nhiễm nước thải từ máy rửa chai bia (đối với loại chai 0,5l)

I.1.4 Đặc tính dòng nước thải

Trong sản xuất bia, công nghệ ít thay đổi từ nhà máy này sang nhà máy khác,

sự khác nhau có thể chỉ là sử dụng phương pháp lên men nổi hay chìm Nhưng sự khácnhau cơ bản là vấn đề sử dụng nước cho quá trình rửa chai, lon, máy móc thiết bị, sànnhà, Điều đó dẫn đến tải lượng nước thải và hàm lượng các chất ô nhiễm của các

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

nhà máy bia rất khác nhau Ở các nhà máy bia có biện pháp tuần hoàn nước và côngnghệ rửa tiết kiệm nước thì lượng nước thấp, như ở CHLB Đức, nước sử dụng và nướcthải trong các nhà máy bia như sau :

- Định mức nước cấp : 4 - 8 m3/1000 lít bia; tải lượng nước thải : 2,5 - 6

m3/1000 lít bia;

- Tải trọng BOD5: 3 + 6 kg / 1000 lít bia; tỷ lệ BOD5: COD = 0,55 - 0,7

- Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải như sau: BOD5 = 1100 đến 1500mg/l; COD = 1800 đến 3000mg/l ;

- Tổng nitơ : 30 đến 100 mg/l; tổng photpho: 10 đến 30 mg/l

Với các biện pháp sử dụng nước hiệu quả nhất thì định mức nước thải của nhàmáy bia không thể thấp hơn 2 đến 3 mà cho 1000 lít bia sản phẩm Trung bình lượngnước thải ở nhiều nhà máy bia lớn gấp 10 đến 20 lần lượng bia sản phẩm

Hình 1.5 Đặc tính nước thải nước thải từ nhà máy bia ở Việt Nam

Hình 1.6 Đặc tính dòng thải nhà máy bia Haniken

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

I.2 CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA

Để giảm lượng nước thải và các chất gây ô nhiễm nước thải trong công nghệsản xuất bia , cần nghiên cứu thăm dò các khả năng sau:

- Phân luồng các dòng thải để có thể tuần hoàn sử dụng các dòng ít chất ônhiễm như nước làm lạnh , nước ngưng cho quá trình rửa thiết bị, sàn, chai

- Sử dụng các thiết bị rửa cao áp như súng phun tia hoặc rửa khô để giảm lượngnước rửa

- Hạn chế rơi vãi nguyên liệu, men, hoa houblon và thu gom kịp thời bã men,

bã malt, bã hoa và bã lọc để hạn chế ô nhiễm trong dòng nước rửa sàn

Do đặc tính nước thải của Công nghệ sản xuất bia có chứa hàm lượng các chấthữu cơ cao ở trạng thái hòa tan và trạng thái lơ lửng, trong đó chủ yếu làhydratcacbon, protein và các axit hữu cơ, là các chất có khả năng phân hủy sinh học

Tỷ lệ giữa BOD5 và COD nằm trong khoảng từ 0,50 đến 0,7, thích hợp với phương pháp xử lý sinh học Tuy nhiên , trong những trường hợp thiếu các chất dinh dưỡng

như nitơ và photpho cho quá trình phát triển của vi sinh vật , cần phải có bổ sung kịpthời

Nước thải trước khi đưa vào xử lý sinh học cần qua sàng, lọc, để tách các tạpchất thô như giấy nhãn, nút bấc và các loại hạt rắn khác Đối với dòng thải rửa chai cógiá trị pH cao cần được trung hòa bằng khí CO2 của quá trình lên men hay bằng khíthải nồi hơi

I.2.1 Phương pháp bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính hay còn có tên gọi khác là bùn vi sinh hoạt tính, là loại bùn thảiđược sinh ra từ hệ thống xử lý nước thải theo phương pháp sinh học Bên trong bùnhoạt tính là tập hợp của nhiều chủng loại vi sinh vật có lợi cho các công trình xử lýnước thải như: vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh,… Các vi sinh vật trongnước thải bám vào các chất lơ lửng trong đó để cư trú, sinh sản và phát triển, và các visinh vật này sẽ sử dụng nguồn chất hữu cơ trong nước làm thức ăn, đồng thời phânhủy các chất hữu cơ làm tăng sinh khối và dần dần tạo thành các hạt bông bùn đượcgọi là bùn hoạt tính

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

Hình 1.7 Bùn hoạt tính

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

I.2.1.1 Thành phần bên trong bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính là một quần thể vi sinh vật Quần thể này gồm có: các loại vikhuẩn, nấm, Protozoa, tích trùng và các loại động vật không xương sống, động vật bậccao khác (giun, dòi, bọ, nhặng) Tác nhân sinh học trong quá trình xử lí nước thải bằngphương pháp bùn hoạt tính là vi sinh vật có mặt trong bùn hoạt tính

Có 5 nhóm vi sinh vật trong bùn hoạt tính, được tìm thấy như sau:

❖Vi khuẩn

Vai trò chủ yếu là loại bỏ chất dinh dưỡng hữu cơ khỏi nước thải Bao gồm: vikhuẩn hiếu khí, vi khuẩn kỵ khí và vi khuẩn tùy nghi

● Vi khuẩn hiếu khíChủ yếu được sử dụng trong các nhà máy xử lý mới, trong môi trường hiếu khi

Vi khuẩn này sử dụng oxy tự do trong nước để phân hủy các chất ô nhiễm trong nướcthải Và sau đó chuyển đổi thành năng lượng mà nó có thể sử dụng để phát triển vàsinh sản

Hình 1.8 Vi khuẩn hiếu khí

Để vi khuẩn hiếu khí sinh trưởng tốt, hệ thống phải bổ sung oxy một cách cơhọc Điều này sẽ đảm bảo vi khuẩn có thể thực hiện công việc của chúng 1 cách chínhxác Và tiếp tục phát triển và sinh sản trên nguồn thức ăn của nó

Các chủng vi khuẩn :Bacilus, mycobacterium tuberculosis, nocardia,lactobacillus, pseudomonas Aeruginosa

● Vi khuẩn kỵ khíĐược sử dụng trong xử lý nước thải trong môi trường không có oxy Vai tròchính của các vi khuẩn này là làm giảm khối lượng bùn và tạo ra khí metan từ nó Khímetan nếu được làm sạch và xử lý đúng cách có thể là 1 nguồn năng lượng thay thế.Đây là 2 lợi ích rất lớn để giảm tiêu thụ điện năng, vốn rất cao khi xử lý nước thải

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

Vi khuẩn này có thể lấy oxy từ nguồn thức ăn của nó và sẽ không cần thêm oxy

để giúp thực hiện công việc của mình Loại bỏ photpho từ nước thải là 1 lợi thế kháccủa vi khuẩn kỵ khí được sử dụng trong xử lý nước thải

● Vi khuẩn tùy nghi

Vai trò:

● Làm trong nước thải thứ cấpĐộng vật nguyên sinh làm trong nước thải thứ cấp thông qua việc loại bỏ vikhuẩn và keo tụ của vật lơ lửng

● Phản ánh sức khỏe của bùn hoạt tínhChúng cũng là chỉ số sinh học phản ánh sức khỏe của bùn Trong các hệ thống

xử lý nước thải, động vật nguyên sinh có thể tồn tại đến 12h khi không có oxy Nhưngchúng thường được gọi là vi sinh vật hiếu khí, do đó là các chỉ số tuyệt vời của môitrường hiếu khí

Ngoài ra, chúng cũng chỉ ra một môi trường độc hại và có độ nhạy với độc tínhcao hơn so với vi khuẩn Một dấu hiệu của độc tính trong hệ thống xử lý nước thải làđộng vật nguyên sinh không di chuyển hoặc vắng mặt Một số lượng lớn các động vậtnguyên sinh có mặt trong sinh khối của hệ thống xử lý nước là dấu hiệu của 1 hệ thống

Tiểu Luận Pro(123docz.net)hoạt động tốt và ổn định.

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

● Tiêu hóa vi khuẩn gây bệnhTrong bể sục khí của quá trình sinh học, một mạng lưới dinh dưỡng thực sựđược thiết lập Hệ thống sinh học của các nhà máy này bao gồm các quần thể cạnhtranh thức ăn với nhau Sự phát triển của chất phân hủy, vi khuẩn dị dưỡng phụ thuộcvào chất lượng và số lượng chất hữu cơ hòa tan trong nước thải

Chúng ta có thể biết được hiệu quả của hệ thống xử lý dựa trên sự hiện diện củacác động vật nguyên sinh được phân loại như sau :

✔ Trùng amip

Ít ảnh hưởng đến việc xử lý, chết khi lượng thức ăn giảm

Trong các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt, hai loại amip là chủ yếu là amiptrần như Actinophyrs., mayorella sp và Thecamoeba sp Động vật nguyên sinh đơnbào có hình dạng hình bầu dục và có 1 hoặc nhiều roi Các động vật nguyên sinh có roi

di chuyển trong hệ thống bằng các roi trong môi trường di chuyển xoắn ốc

✔ Trùng roiChủ yếu ăn các chất dinh dưỡng hữu cơ hòa tan

✔ Trùng lông

Có tác dụng làm trong nước do loại bỏ các vi khuẩn lơ lửng Trùng lông làtrùng bơ tự do, lông mao đồng loạt di chuyển để dòng nước di chuyển và bắt vi khuẩn.Dòng nước sẽ cuốn vi khuẩn lơ lửng vào miệng trùng

Trùng lông là động vât nguyên sinh có số lượng lớn nhất trong bùn hoạt tính,nhưng trùng roi và trùng amip cũng có thể có mắt Trùng lông thường thấy nhất trongquá trình xử lý nước thải bao gồm : Aspidiscacostata, Carchesiumpolypinum.Chilodonellauncinata Opercularcoarcta, Operculariamicrodiscum,Trachelophylumpusillum Vortcella convallariaand Vorticella mircostoma

✔ Trùng lông bòTác dụng là xử lý tốt, thống trị bùn hoạt tính Trùng lông bò thường được tìmthấy trên các hạt bùn trong khi trùng lông cuống như Carchesium sp và Vortcella sp.Chỉ có lông mao quanh miệng và được gắn vào các hạt bùn Phần thân trước củachúng được mở rộng và 1 phần sau hẹp lại Khi lông mao đập Và cuống di chuyển sẽtạo ra một xoáy nước cuốn cho vi khuẩn phân tán vào miệng chúng

❖ Động vật đa bào

Động vật đa bào là một dạng vi sinh xử lý nước thải có chức năng ăn vi khuẩn,

ăn tảo và động vật đơn bào Sự kiểm soát của động vật đa bào thường gặp trong hệthống cũ, ao hồ, đầm phá

Mặc dù loài động vật này ít đóng góp cho hệ thống xử lý bùn hoạt tính Nhưng

sự hiện diện của chúng cho thấy được tình trạng của hệ thống xử lý nước thải

Ba động vật đa bào phổ biến nhất được tìm thấy trong hệ thống xử lý bùn hoạttính là :

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

● Trùng bánh xe

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

Làm trong nước thải và là loài đầu tiên bị ảnh hưởng bởi chất độc hại

● Tuyến trùngNuốt vi khuẩn, nấm, động vật đơn bào nhỏ và các tuyến trùng tuyến khác.Đặc điểm

Tuyến trùng là động vật thủy sinh có trong nước ngọt, nước lợ, nước mặn vàđất ẩm ướt trên toàn thế giới

Tuyến trùng là một phần của hệ sinh thái, là thức ăn cho động vật không xươngsống nhỏ Chúng bò vào các hạt bùn và di chuyển giống như trùng roi khi ở sống tự

do Chúng tiết ra 1 chất dính để co thể neo vào chất nền ( giá thể ) để chúng có thể ăn

mà bị dòng nước cản trở Nếu thiếu đi các hoạt động của tuyến trùng, các chất độc cóthể đang tăng dần trong quá trình xử lý

lý như lắng đọng, lọc hoặc keo tụ

● Gấu nướcSống sót được trong môi trường cực đoan và độ nhạy độc

❖ Vi khuẩn dạng sợi (Filamentous)

Sự thống trị của vi khuẩn dạng sợi trong hệ thống xử lý bùn có thể gây ra vấn

đề trong việc lắng bùn Đôi khi quá nhiều vi sinh vật sợi sẽ can thiệp vòa việc lắngđọng mỡ và bùn đóng thành cục Khối bùn lắng rất kém nên dòng nước thải sau khi xử

lý vẫn còn đục Một số vi sinh vật sợi có thể gây ra bọt trong bể xử lý nước thải

❖ Tảo và nấm

Là những sinh vật quang hợp và thường không gây ra vấn đề trong hệ thống xử

lý bùn hoạt tính Tuy nhiên sự có mặt của chúng thường chỉ ra những vấn đề liên quanđến sự thay đổi PH và bùn già

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

I.2.1.2 Các yếu tố tác động làm ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật trong bùn hoạt tính

- Nguồn thức ăn: vi sinh vật trong bùn hoạt tính là những kẻ háu ăn, chúng cầnmột môi trường dồi dào chất hữu cơ để hấp thụ sinh trưởng và phát triển như môitrường nước thải y tế, nước thải nhà máy,… Hoặc bổ sung thêm chất hữu cơ, COD vàBOD để duy trì hoạt động của vi sinh vật Trên thực tế vi sinh vật không ưa nước thảiquá sạch cho lắm

- Dòng chảy: việc kiểm soát và điều tiết dòng chảy rất quan trọng, nếu dòngchảy quá nhanh bùn hoạt tính sẽ bị cuốn trôi khỏi bể và không thể tạo điều kiện lắngcặn xuống đáy bể Dòng chảy quá chậm sẽ làm sẽ không đủ nguồn lực để thúc đẩy quátrình sinh trưởng và phát triển

- Nhiệt độ: Nhiệt độ cần phải phù hợp với ngưỡng sinh trưởng và phát triển visinh vật Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp sẽ ảnh hưởng không tốt đến sự phát triển vàquá trình xử lý nước

- Độ pH: Nồng độ acid thấp hoặc môi trường kiềm không phải là điều kiện lýtưởng để sinh trưởng, cần đo độ pH của nước thường xuyên để đảm bảo đạt ngưỡng6.0 – 9.0

- Các chất dinh dưỡng và chất độc tố: Các chất dinh dưỡng đặc biệt là Ni tơ vàPhốt pho có vai trò quan trong sự phát triển vi sinh vật Do đó cần phải tính toán kỹ,ngoài ra cần xác định các chất độc có trong nước thải, các chất độc sẽ gây sốc hệ visinh và ảnh hưởng đến quá trình xử lý

I.2.1.3 Phân loại bùn hoạt tính

❖ Bùn vi sinh hiếu khíBùn vi sinh hiếu khí được áp dụng cho xử lý nước theo công nghệ sinh học hiếukhí, áp dụng cho các bể như: Aerotank, MBBR…

Hình 1.10 Bùn vi sinh hiếu khí

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

Đặc điểm:

Có màu nâu, bùn có dạng lơ lửng, dạng hỗn hợp dung dịch bằng đầu lắng thì cóhiện tượng tạo bông Nếu tắt máy sục khí hoặc khuấy trộn thì trong hỗn hợp hìnhthành bông bùn, các bông bùn nầy kết hợp với nhau tạo thành 1 thể có khổi lượngriêng nặng, sau thời gian sẽ lắng xuống nước, và nước trong sẽ thoát ra sau quá trình

xử lý

❖ Bùn vi sinh thiếu khí (hiếm khí)Bùn vi sinh thiếu khí được áp dụng dùng cho bể anoxic

Đặc điểm:

+ Có màu nâu, sẫm hơn khi đem so sánh cùng loại bùn hiếu khí

+ Bông bùn hiếm khí thường sẽ lớn hơn bùn hiếu khí đồng thời tốc độ lắngcũng sẽ nhanh hơn nhiều

+ Nếu quan sát kỹ, bông bùn vi sinh hiếm khí trong bể sẽ có các bọt khí nằmtrong đó

Khi dùng đũa thủy tinh để khuấy nhẹ hay thổi bông bùn, chúng lập tức sẽ vỡ ra,trở thành những bọt khí (gồm các khí ni tơ có tính không mùi, màu, vị)

❖ Bùn vi sinh kỵ khíBùn vi sinh kỵ khí thường xuất hiện trong các bể kỵ khí nhằm xử lý chất thảitrong bể này và bể yếm khí trong dây chuyền xử lý AAO

Đặc điểm:

+ Bùn vi sinh kỵ khí có màu đen

+ Có đặc điểm sở hữu bông bùn to, tốc độ lắng nhanh

+ Khi bùn hạt càng lớn thì vi sinh vật lại phát triển tương đối tốt

I.1.2.4 Trình tự xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính.

- Trong bể thổi khí (Aerotank) lượng bùn hoạt tính tăng dẫn Sau đó được tách

ra tại bể lắng đợt 2 Một phần bùn được quay lại về đầu bể Aerotank để tham gia xử lýnước thải theo chu trình mới

❖ Chuyển hóa chất bẩn của vi sinh

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

- Quá trình chuyển hóa chất bẩn trong bể xử lý nước thải được thực hiện từng

bước xen kẽ và nối tiếp

- Sinh khối bùn thay đổi Một vài loại vi khuẩn có khả năng phân hủy các hợp

chất hữu cơ có cấu trúc phức tạp chuyển về đơn giản Là nguồn chất nền cho vi khuẩn

tiếp theo

- Quá trình này tiếp diễn cho đến khí chất thải cuối cùng không thể là thức ăn

của vi sinh vật nữa

❖ Tái sinh bùn hoạt tính

Nếu trong nước thải có nhiều chất hữu cơ hoặc có nhiều chất hữu cơ khó phân

hủy Cần có thời gian để chuyển hóa thì bùn hoạt tình tuần hoàn Phải tách riêng và

sục oxy cho chúng tiêu hóa thức ăn đã hấp thụ Quá trình này gọi là quá trình tái sinh

bùn hoạt tính

Như vậy quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tình bao gồm các giai đoạn

và bùn hoạt tính+ Cung cấp oxy để vi khuẩn và vi sinh vật oxyhóa chất hữu cơ

+ Tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải+ Tái sinh bùn hoạt tình tuần hoàn và đưachúng về bể Aerotank

I.1.2.5 Xử lý bùn cặn

Hình 1.11 Sơ đồ xử lý bùn cặn I.1.2.6 Ưu nhược điểm của phương pháp

Ưu điểm:

● Bùn hoạt tính thu được có thể tái sử dụng để làm phân bón

● Chi phí đầu tư thấp

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

● Hiện nay trên thị trường có rất nhiều đơn vị cung cấp giải pháp

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

● Quá trình phân hủy nhanh không gây mùi hôi cho chất lượng nước(BOD) đầu ra ổn định

● Nước sau xử lý có thể đạt chuẩn A hoặc B, phụ thuộc vào kích thước bể

xử lýNhược điểm:

● Để có chất lượng xử lý tốt yêu cầu diện tích xử lý lớn

● Nồng độ bùn hoạt tính thường duy trì ở mức 3-5g/l đảm bảo vi sinh vậtphát triển bình thường

● Tạo ra lượng bùn dư lớn dẫn đến phát sinh chi phí xử lý

● Tiêu thụ năng lượng lớn để cung cấp oxy duy trì vi sinh vật

● Chất lượng nước đầu ra có thể biến động vì độ lắng của bùn phụ thuộcnhiệt độ, nồng độ MLSS, độ tải chất hữu cơ…

I.2.2 Phương pháp hồ sinh học hiếu khí

I.2.2.1 Tổng quan

Phương pháp hồ sinh học hiếu khí là phương pháp lợi dụng quá trình tựlàm sạch của nguồn tiếp nhận nước thải Lượng ô xy cho quá trình sinh hóa chủyếu là do không khí xâm nhập qua mặt thoáng của hồ và do quá trình quang hợpcủa thực vật nước

Nhu cầu oxi cho quá trình oxi hóa được đáp ứng nhờ khuếch tán bề mặt hoặclàm thoáng nhân tạo Ở hồ làm thoáng tự nhiên, oxi không khí dễ dàng khuếch tán vàolớp nước phía trên và ánh sáng mặt trời chiếu rọi, làm cho tảo phát triển tiến hành thải

ra oxi Để đảm bảo ánh sáng qua nước, chiều sâu của lớp nước phải nhỏ, thường là 30– 40cm, do chiều sâu nhỏ nên thường thì diện tích lớn.Thời gian lưu nước từ 3 – 12ngày Ở hồ làm thoáng nhân tạo nguồn cung cấp oxi cho vi sinh vật hiếu khí là cácthiết bị khuấy trộn cơ học hoặc nén khí Nhờ vậy, mức độ hiếu khí trong hồ thườngmạnh hơn, đều hơn và độ sâu của hồ cũng lớn hơn (2 – 4,5m) Thời gian lưu nướctrong hồ khoảngr 1- 3 ngày Quá trình xử lý hiếu khí cơ bản liên quan đến việc cungcấp một môi trường

giàu oxy thích hợp cho sinh vật có thể làm giảm phần hữu cơ của chất thải vàokhí carbon dioxide và nước trong sự hiện diện của oxy

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

Ở nước ta hiện này hồ sinh học chiếm vị trí đặcbiệt quan trọng trong các biện

pháp xử lý nước thải vì có nhiều thuận lợi

I.2.2.2 Phân loại

Hiện nay người ta phân hồ sinh học hiếu khí thành hai loại:

- Hồ làm thoáng tự nhiên: Ôxy cung cấp cho quá trình ô xy hóa chủ yếu do sự

khuyếch tán không khí qua mặt nước và quá trình quang hợp của thực vật nước (rong,

tảo,…) Để đảm bảo cho ánh sáng có thể xuyên qua, thì chiều sâu của hồ phải nhỏ, tốt

nhất là từ 0,3 0,5 m Sức chứa tiêu chuẩn lấy theo chỉ tiêu BOD vào khoảng 250

-300 kg/ha/ngày Thời gian lưu nước trong hồ khoảng 3 - 12 ngày

Tuy nhiên do độ sâu cần nhỏ, thời gian lưu nước lâu nên diện tích của hồ đòi

hỏi phải đủ lớn Vì thế nó chỉ hợp lý về kinh tế khi kết hợp với việc nuôi trồng thủy

sản với chăn nuôi và hồ chứa nước cho công nghiệp

Do ao nông, diện tích lớn đảm bảo điều kiện hiếu khí cho toàn bộ nước trong ao

(từ mặt thoáng đến đáy) Mặc dù hiệu quả của việc loại bỏ nhu cầu oxy sinh hóa hòa

tan có thể cao tới 95%, nhưng nước thải hồ sẽ chứa một lượng lớn các loại tảo chúng

sẽ đóng góp vào việc đo tổng nhu cầu oxy sinh hóa của nước thải Để đạt được loại bỏ

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

cả hai nhu cầu oxy sinh hóa hòa tan và không hòa tan, các tảo lơ lửng và vi sinh vậtphải được tách ra từ nước thải hồ

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

Hình 1.13 Hồ tự nhiên

- Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo: Loại này nguồn ô xy cung cấp cho quá trình

sinh hóa là bằng các thiết vị như bơm khí nén hay máy khuấy cơ học Do được tiếp khínhân tạo nên chiều sâu của hồ có thể từ 2 - 4,5 m, sức chứa tiêu chuẩn theo chỉ tiêuBOD khoảng 400 kg/ha/ngày Thời gian lưu nước trong hồ chỉ cần từ 1 - 3 ngày

Hồ làm thoáng nhân tạo có thể được phân nhiều loại như hoặc là hệ thống trộnhoàn toàn trộn hoặc hệ thống trộn một phần Một hồ khuấy trộn hoàn toàn có đủ nănglượng trộn (mã lực) đầu vào để giữ cho tất cả khối vi khuẩn trong hồ ở trạng thái lơlửng Mặt khác, hồ khuấy trộn một phần có chứa một số lượng nhỏ hơn của mã lực màchỉ là đủ để cung cấp oxy cần thiết để oxy hóa nhu cầu oxy sinh hóa đi vào hồ

Quá trình xử lý nước thải trong hồ hiếu khí nhân tạo về cơ bản giống quá trìnhtrong aeroten chỉ khác ở 2 điểm:

+ Không dung bùn hoạt tính hồi lưu từ lắng 2 Vì vậy nồng độ bùn trong hồ rấtnhỏ Có thể coi phản ứng xảy ra là phản ứng bậc 1 trong điều kiện khuấy trộn hoànchỉnh

+ Tuổi của bùn được tính bằng thời gian lưu nước trong hồ t = V/Q Thời gianlưu gần đúng dựa trên áp dụng môđen của Monod cho hồ khuấy trộn hoàn toàn

Trong một hoặc 2 thập kỷ qua , hồ đã trở nên rất phổ biến với rất nhiều nhiềungười, và với điều đó, vì có nhu cầu mới, kỹ thuật thân thiện với môi trường để duy trì

và trẻ hóa các hồ Xem xét các chi phí xây dựng một hồ, nó có ý nghĩa kinh tế tốt đểkéo dài tuổi thọ của hồ Một trong những cách đơn giản nhất và kinh tế nhất để làmđiều này là sử dụng khí

Sục khí là quá trình thêm oxy cho nước Duy trì mức độ lành mạnh của oxy hòatan (DO), một trong những phần lớn, nếu không phải là thông số chất lượng nước quantrọng nhất, trong ao trợ của bạn trong sự phân hủy của thực vật mục nát và các nguồn

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

khác của chất dinh dưỡng thâm nhập vào hồ của bạn Phân tích này được thực hiện bởicác vi sinh vật tại nước/tiếp xúc với đất và tiếp tục tiến hành một vài cm sâu trong đất.Phân hủy này có thể được thực hiện theo hai cách, hiếu khí và / hoặc kỵ khí Phân hủyhiếu khí đòi hỏi phải có một nguồn cung cấp liên tục của oxy và thu nhanh hơn lànồng độ oxy hòa tan gần mức bão hòa Tỷ lệ suy giảm chất hữu cơ trong điều kiệnyếm khí không phải là nhanh chóng như trong điều kiện hiếu khí và các sản phẩm cuốicùng là các hợp chất hữu cơ, chẳng hạn như rượu và axit hữu cơ có mùi hôi (mùi bùn).Nói cách khác, sự phân hủy chậm hơn và ít hơn trong môi trường yếm khí hoàn chỉnhhơn trong môi trường sống hiếu khí mà sản phẩm cuối cùng chính là phân hủy carbondioxide Vì vậy, những gì chúng ta có thể học hỏi là, sự phân hủy nhiều hơn chúng ta

có thể tạo điều kiện, thông qua việc bổ sung oxy có sục khí, các chất dinh dưỡng íthơn sẽ có sẵn cho tảo nở hoa và phát triển nhà máy thủy sản quá mức

Nguồn cung cấp thiên nhiên, vào những thời điểm, đủ lượng thông khí và oxyhòa tan thông qua gió, mưa, bắn tung tóe nước từ một dòng suối đến hoặc thác nước,

và quang hợp thực hiện bởi thảm thực vật thủy sinh trong hồ Tuy nhiên, như các chấtdinh dưỡng được bổ sung vào hồ hoặc cơ thể của nước từ các nguồn như dòng chảy,bụi từ các địa điểm xây dựng, cỏ xén, và lá cây gần đó, nhu cầu oxy tăng lên Khichúng ta tin rằng thực tế là nước mùa hè ấm áp nắm giữ ít oxy hòa tan, và nhu cầuvềoxy tăng trong thời gian này, sẽ làm cho chết cá, tảo nở hoa, mùi hôi, và xây dựngcủa các thảm thực vật trì trệ

Sục khí có thể giúp thiên nhiên theo kịp với nhu cầu oxy hòa tan và kéo dàituổi thọ của hồ Sục khí làm tăng mức độ oxy hòa tan nên quá trình sinh học bìnhthường trong một hệ thống ao có thể trở nên cân bằng Nó cũng giúp để di chuyểnnước trong khu vực lưu hành thấp (mà nếu không có thể xây dựng mức độ khôngmong muốn của các loại tảo), và tạo điều kiện trộn khắp ao nếu xử lý hóa học là cầnthiết Trong ngắn hạn, thông khí cung cấp một cách để giúp làm sạch ao tù đọng và cảithiện chất lượng nước cho mục đích tưới tiêu

Hình 1.14 Hồ nhân tạo

Các loại hồ sinh học hiếu khí có thể làm một hoặc nhiều bậc, chiều sâu của cácbậc sau sâu hơn các bậc phía trước Thiết bị đưa nước vào hồ phải có cấu tạo thích hợp

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

để phân phối, điều hòa nước trên toàn bộ diện tích hồ Thông thường, hồ một bậcthường được thiết kế với diện tích 0,5 - 0,7 ha; hồ nhiều bậc thì mỗi bậc 2,25 ha; tùytheo công suất mà có thể xây dựng làm nhiều hồ

I.2.2.3 Các giai đoạn xử lý

Hình 1.15 Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật hiếu khí

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí gồm 3 giai đoạn:

❖ Giai đoạn 1: Oxi hóa toàn bộ chất hữu cơ có trong nước thải để đáp ứngnhu cầu năng lượng của tế bào

❖ Giai đoạn 2 (quá trình đồng hóa): Tổng hợp để xây dựng tế bào

❖ Giai đoạn 3 ( quá trình dị hóa): Hô hấp nội bàoNguồn nước thải chảy vào với dung tích nhỏ nên chất cặn lắng xuống đáy sẽđược xử lý bằng những vi sinh vật yếm khí còn các chất hữu cơ lơ lửng sẽ được visinh vật hấp thụ và phân huy nhờ quá trình oxy hóa

Vi sinh vật hiếu khí tồn tại trong nước tiếp nhận oxy và sản sinh mạnh mẽ, nhờvậy mà phân hủy các chất hữu cơ thành các sản phẩm như muối nitrat, nitrit,

Quá trình quang hợp của tảo sử dụng CO2, ion NH4+ , photphat nên O2 đượcgiải phóng, chúng được sử dụng ngược lại cho quá trình oxy hóa chất hữu cơ, tạothành 1 vòng chuyển hóa vật chất tự nhiên

Ở tầng mặt nước thải, oxy sẽ khuyếch tán từ quá trình quang hợp và không khínhờ thế quá trình oxy hóa chất hữu cơ diễn ra mạnh mẽ Còn càng sâu xuống đáy của

hồ, thì lượng oxy sẽ giảm dần, do vậy mức độ và tốc quá trình phân hủy chất hữucũng sẽ giảm dần

Cơ sở của phương pháp xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên là dựa vào hoạtđộng sống của hệ vi sinh vật có trong đất, nước mặt để chuyển hóa các hợp chất ônhiễm Dựa vào khả năng tự làm sạch của nước, chủ yếu là các VSV và các thủy sinhkhác Các chất bẩn được phân hủy thành các khí và nước Theo độ sâu của ao hồ thì

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

lượng oxi đi vào trong nước giảm và DO sấp xỉ 0 ở vùng đáy Do đó trong ao hồ gồm

cả 3 quá trình là hiếu khí, tùy tiện và yếm khí

Xử lý nước thải trong hồ sinh học thực chất là quá trình xử lý này xử dụng khu

hệ vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, nguyên sinh vật ) tự nhiên có trong nước mặt để làm sạchnước Hồ sinh học là dạng xử lý trong điều kiện tự nhiên được áp dụng rộng rãi hơn cả

vì có những ưu điểm như: tạo dòng nước tưới tiêu và điều hòa dòng thải, điều hòa vikhí hậu trong khu vực, không yêu cầu vốn đầu tư, bảo trì, vận hành và quản lý đơngiản, hiệu quả xử lý cao Tuy nhiên, nhược điểm của hồ sinh học là yêu cầu diện tíchlớn và khó điều khiển được quá trình xử lý, nước hồ thường có mùi khó chịu đối vớikhu vực xung quanh

I.2.2.4 Thiết kế

Hồ ổn định chất thải hiếu khí tốc độ cao vẫn còn đang trong giai đoạn thửnghiệm của sự phát triển Mục đích của các hồ này là để chuyển đổi càng nhiều carbondioxide vào vật liệu tế bào tảo càng tốt Theo cách này sự sản xuất protein và oxy tối

đa có thể được duy trì Thiết kế hồ như vậy là dựa trên tỷ số của diện tích và thể tích,

và dưới những điều kiện thuận lợi một số lượng lớn tảo có thể được phát triển Tảitrọng hữu cơ trong hồ liên tục hỗn hợp có thể được vượt quá 56g BOD5/m2 mỗi ngày.Tuy nhiên, một phạm vi có thể có của giá trị là 10 - 35g BOD5/m2mỗi ngày, với hiệuquả loại bỏ khoảng 70% Nếu hồ hiếu khí được thiết kế để tạo ra oxy với số lượngvượt quá chất chảy BOD, hàm lượng phải được trộn trong khoảng 3 giờ mỗi ngày đểgiữ bùn không thay đổi trong điều kiện hiếu khí Trộn với vận tốc khoảng 50 cm mỗigiây mang lại một nguồn cung cấp bổ sung chất dinh dưỡng cho bề mặt, nơi chúng cóthể được sử dụng hiệu quả nhất với ánh sáng có sẵn Nó là điều cần thiết với những hồhớt và tách tảo từ nước thải, mặt khác tải trọng hữu cơ được cung cấp đến dòng chảycủa các tế bào tảo có thể là vấn đề hiện tại

Người ta chỉ xử lý các hồ này nước đã được lắng để tránh sự lắng cặn Độ sâucủa các hồ này không quá 60cm để ánh sáng có thể uyên qua đến đáy bể

Ở chương này ta chỉ giới thiệu về phương pháp nên ta tập chung vào yếu tốchính là lượng oxy cung cấp cho hồ từ đó tính diện tích mặt hồ

Oxi = C f S

Trong đó: Oxi: Là lượng oxy cung cấp cho hồ (kg/m3

ngày); C: Hệ số bằng 2,8.105;f: Hiệu quả chuyến đổi ánh sáng (%);

S: Cường độ chiếu sáng (calo/cm3ngày)

Diện tích mặt hồ được tính theo công thức:

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

F = Q. τ = Q ⎛ Sv

H H k1⎝ Sr ⎠

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

lưulượngnướcthải

m3/ngà

y t:thờigianlưuthủyhọc,ngàyH:chiềusâucủahồSv:BODdòngra,m

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

k1: hằng số tốc độ phản ứng, phụ thuộc vàonhiệt độ

I.2.2.5 Đánh giá

Ưu điểm:

k1 = f ( t C ) = 0,3.(1, 05)

❖ Cách xử lý đơn giản, dễ thực hiện

❖ Hiệu quả, hiệu suất khử fecal coliform cao

❖ Phù hợp ở các khu công nghiệp, nhà máy, hoặc khu dân cu nhỏ

I.2.3 Phương pháp yếm khí

I.2.3.1 Quá trình trao đổi chất:

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

Hình 1.16 Quá trình phân hủy kị khí

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

Quá trình phân hủy kỵ khí chất bẩn là quá trình diễn ra hàng loạt các phản ứngsinh hóa phức tạp và có thể chia thành 4 giai đoạn, xảy ra đồng thời trong quá trìnhphân hủy các chất thải hữu cơ như sau:

- Thủy phân: Các phức chất và các chất không tan (polysaccharides, protein,lipid) chuyển hóa thành các phức đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (đường, các aminoacid, acid béo)

- Axit hóa: Vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tan thành chất đơn giảnnhư acid béo dễ bay hơi, alcohols, acid lactic, methanol, CO2, H2, NH3, H2S và sinhkhối mới

- Axetic hóa: Vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn acid hóathành acetate, H2, CO2 và sinh khối mới

- Methanol hóa: Acetic, H2, CO2, acid fomic và methanol chuyển hóa thànhmethane, CO2 và sinh khối mới

I.2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình phân hủy

- Nhiệt độ: là yếu tố điều tiết cường độ của quá trình Nhiệt độ tối ưu cho quátrình này là 35oC Như vậy quá trình này có thể thực hiện ở điều kiện ấm ( 30-35oC)hoặc nóng (50-55oC) Khi nhiệt độ dưới 10oC vi khuẩn tạo metan hầu như khônghoạt động

- Liệu lượng nạp nguyên liệu (bùn) và mức độ khuấy trộn: Nguyên liệu nạp choquá trình cần có hàm lượng chất rắn bằng 7÷9% Tác dụng của khuấy trộn là phân bốđều dinh dưỡng và tạo điều kiện tiếp xúc tốt với các vi sinh vật và giải phóng khi sảnphẩm ra khỏi hỗn hợp lỏng-rắn

- Tỉ số C/N: Tỉ số C/N tối ưu cho quá trình là 25÷30/l

- pH: pH tối ưu cho quá trình dao động trong phạm vi rất hẹp, từ 6,5 đến 7,5

Do lượng vi khuẩn tạo ra bao giờ cũng bị giảm trước khi quan sát thấy pH thay đổi,nên nếu pH giảm thì cần ngừng nạp nguyên liệu, vì nếu tiếp tục nạp nguyên liệu thìhàm lượng axit tăng lên dẫn đến kết quả là làm chết các vi khuẩn tạo CH4

Ngoài ra phải kể đến ảnh hưởng của dòng vi khuẩn, thời gian lưu cần đủ đểđảm bảo hiệu suất khử các chất ô nhiễm và điều kiện không chứa các hóa chất độc,đặc biệt là kim loại nặng (Cu,Ni,Zn, ), hàm lượng NH3 và sunfua quá dư cùng một sốhợp chất hữu cơ khác như bảng dưới:

I.2.3.3 Một số loại bể xử lí sinh học bằng phương pháp kị khí

❖ Công trình tự nhiên

- Trong tự nhiên quá trình xử lý sinh học kị khí chỉ tồn tại ở dạng ao, hồ kịkhí, thường phải sâu hơn 2m

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

- Nước thải nhờ bơm chìm nước thải dẫn vào hồ, cửa xả nước ra theo kiểuthu nước bề mặt và có tấm ngăn bùn

▪ Bao gồm cả 3 quá trình: Phân hủy – Lắng bùn – Tách khí

▪ Tạo thành các loại hạt bùn kỵ khí có mật độ VSV cao và tốc độ lắng vượt xa

do có lớp bùn hiếu khí lơ lửng

- Bể UASB được chia làm 2 vùng, là vùng lắng và vùng chứa bùn phân hủy kỵkhí (không chiếm quá 60% thể tích bể)

- Nguyên lí hoạt động của bể UASB

▪ Nước thải sẽ được điều chỉnh pH đảm bảo duy trì ở 6,6 – 7,6 đảm bảo tốtduy trì cho quá trình phát triển của VSV kị khí

▪ Hỗn hợp bùn và nước thải sẽ được tiếp xúc nhau và phát triển sinh khốibằng cách vi sinh vật sử dụng các chất ô nhiễm và tạo thành 70% đến 80%CH4

▪ Nhằm tách lượng khí ra khỏi nước sau xử lý người ta đặt các tấm váchnghiêng, tại đây sẽ xảy ra hiện tượng tách pha khí – lỏng – rắn

▪ Nhằm hấp thụ triệt để lượng khí trên thì hỗn hợp khí sẽ được dẫn qua bìnhdung dịch NaOH từ 5 đến 10%

▪ Bùn sau đó sẽ được lắng xuống do tách hoàn toàn khí còn nước thải theomàng tràn răng cưa dẫn đến bể xử lý tiếp theo

I.2.3.4 Đánh giá ưu,

nhược điểm Ưu điểm:

❖Không cần xử dụng oxy, giảm chi phí điện năng cho quá trình cấp khí

❖Quá trình kỵ khí tạo ra ít bùn hơn so với quá trình xử lý sinh học hiếukhí

❖Quá trình xử lý kỵ khí tạo ra lượng khí Metan lớn, có thể được dùng đểcấp khí cho lò hơi

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

❖Nhu cầu năng lượng cho quá trình được giảm nhiều

❖Thích hợp cho loại nước thải ô nhiễm nặng (với tỷ lệ BOD/COD > 0.5)

❖Có thể được thiết kế để hoạt động dưới tỉ trọng cao

Nhược điểm:

❖Tốc độ phản ứng diễn ra chậm

❖Quá trình phân hủy cần nhiều thời gian hơn

❖Quá trình khởi động cần lượng bùn lớn hơn

I.2.3.5 Một số nhà máy bia

Hình 1.17 Nhà máy bia Sài Gòn – Hà

Nội

Nhà máy bia Carlsberg Brewery – Cyprus

I.2.4 Phương pháp màng sinh học hiếu khí

I.2.4.1 Tổng quan

Phương pháp màng sinh học hiếu khí là phương pháp kết hợp sử dụng màng lọcsinh học để lọc các chất hữu cơ, bùn vi sinh, cặn lơ lửng, vi khuẩn,… đồng thời kếthợp với sử dụng các vi sinh vật hiếu khí để phân hủy các chất có trong nước thải dướiđiều kiện được cung cấp oxy liên tục ở nồng độ phù hợp Hình dưới đây cho ta thấycái nhìn tương quan giữa 2 hệ thống xử lý nươc thải thông thường và hệ thống sử dụngphương pháp màng sinh học hiếu khí (MBR)

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

Hình 1.18 Công nghệ xử lý thường và công nghệ MBR

Ta có thể thấy, phương pháp sử dụng màng MBR giúp ta tiết kiệm được diệntích và chi phí xây dựng cơ sở vật chất cho nhà máy xử lý nước thải Đồng thời việcquy trình xử lý đơn giản, ít công đoạn nhưng mang lại hiệu quả vượt trội đã khiếncông nghệ MBR trở nên ưu việt hơn so với các công nghệ khác

I.2.4.2 Các quá trình

Nước thải sau khi được xử lý sơ bộ từ nhà máy được đưa qua bể điều hoà đểđiều tiết lưu lượng, giảm nhiệt độ, nồng độ cũng như điều chỉnh một số thành phầncho phù hợp với điều kiện sinh sống và phát triển của vi khuẩn Nước thải sau điềuchỉnh được dẫn qua bể hiếu khí tích hợp màng lọc MBR Khí oxi được cung cấp đầy

đủ qua thiết bị sục khí, tạo điều kiện thích hợp cho vi khuẩn sinh trưởng và phát triển.Tại đây, quá trình phân giải hiếu khí của các chất có trong nước thải được diễn ra Vikhuẩn phân giải các chất hữu cơ, kim loại, hoá chất,… có trong nước thải tạo thànhbùn hoạt tính lơ lửng trong pha lỏng Sau đó, nước thải chứa bùn hoạt tính, vi khuẩn,các chất rắn lơ lửng,… được máy bơm thổi qua màng lọc Do màng lọc có kích thướcnhỏ chỉ từ 0,01 – 0,2 µm nên hầu hết các chất thải và vi khuẩn được giữ lại bên ngoài,chỉ có nước đạt tiêu chuẩn sau lọc được dẫn qua các ống dẫn rồi xả ra bể chứa nướcsạch Trong quá trình lọc sẽ có bùn lắng lại sẽ được bơm tuần hoàn trở lại bể để tiếtkiêmh chi phí, tối ưu hiệu quả của quá trình phân giải hiếu khí Lượng bùn dư sẽ đượcbơm ra ngoài để xử lý riêng

Hình 1.19 Quy trình xử lý phương pháp MBR

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

Hình 1.20 Quy trình cụ thể của phương pháp MBRHình dưới đây cho ta cái nhìn tổng quan về cấu tạo của màng lọc cũng nhưcách mà màng hoạt động để lọc nước

Hình 1.21 Hoạt động của màng lọc

Hình 1.22 Cấu tạo của 1 loại màng lọc