Tài liệu Sinh học hiếu khí pot

Thuật ngữ Định nghĩa Quá trình xử lý Quá trình tăng trưởng lơ lửng VSV chịu trách nhiệm chuyển hoá hợp chất hữu cơ, hoặc những thành phần khác trong nước thải thành khí

SINH HỌC HIẾU KHÍ

Xử Lý Bậc I:

Loại rác có kích thước to có thể gây tắc nghẽn đường ớng, hư hỏng thiết bị

Loại cặn lơ lửng chủ yếu là chất hữu cơ

Song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng I, bể tuyển nổi, vớt dầu mỡ

XỬ LÝ HIẾU KHÍ

Xử Lý bậc II:

Khử đi các chất hữu cơ hòa tan hoặc dạng keo

Xử lý sinh học

Tới xử lý bùn

Nguồn tiếp nhận

TOÅNG QUAN

QUÁ TRÌNH SINH HỌC HIẾU KHÍ

(1) Chuyển hoá (oxy hoá) các chất hoà tan và những chất dễ phân

hủy sinh học thành những sản phẩm cuối cùng có thể chấp nhận

được (humic, fulvic, ),

(2) Hấp phụ, kết tụ SS và hạt keo khó lắng thành bông sinh học hay màng

sinh học,

(3) Chuyển hoá/khử chất dinh dưỡng (N và photpho)

VAI TRÒ CỦA VSV TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

 Ổn định CHC phân hủy sinh học (BOD)

 Vi sinh vật chủ yếu là vi khuẩn

 VSV ổn định CHCơ thành những sản phẩm đơn giản và sinh khối

Vi Sinh

Vi khuẩn

Động Vật Nguyên Sinh

Vi sinh sợi: VK sợi, nấm men

Động Vật Nguyên Sinh

Trùng tiêm mao, trùng bánh xe, giun,

Nấm men

Nấm: Hình sợi, đơn bào

Boâng buøn HT

Bông Bùn HT

H 2 O Oxi hóa và hơ hấp nợi bào:

Vai trò của VSV

Nonbiodegradable

residue C.hữu cơ O 2 dinh dưỡng CO 2

(N,P)

Cặn không phân hủy

THUẬT NGỮ

Chức năng trao đổi chất

Quá trình hiếu khí QTrình XLSH xảy ra có hiện diện oxy

Quá trình kị khí Q trình XLSH trong điều kiện khơng có oxy

Quá trình thiếu khí Quá trình chuyển hoá Nitơ Nitrat thành khí

Nitơ trong điều kiện khơng có mặt oxy quá trình này cũng được gọi là khử nitrat

(denitrification) Quá trình tùy tiện QT XLSH trong đó VSV có thể hoạt đợng

trong điều kiện có hoặc khơng có oxy

Quá trình kết hợp hiếu

khí/thiếu khí/kị khí

QT XLSH trong đó các quá trình hiếu khí, thiếu khí và kị khí kết hợp với nhau để thực hiện mục tiêu xử lý riêng

Thuật ngữ Định nghĩa Quá trình xử lý

Quá trình tăng trưởng lơ

lửng

VSV chịu trách nhiệm chuyển hoá hợp chất hữu cơ, hoặc những thành phần khác trong nước thải thành khí và vi sinh vật được duy trì lơ lửng trong chất lỏng

Quá trình tăng trưởng bám

dính

Vi sinh vật chịu trách nhiệm chuyển hoá

những hợp chất hữu cơ, hoặc những thành phần khác trong nước thải thành khí và VS bám dính vào bề mặt VL trơ như: đá, xỉ, hoặc nhựa tổng hợp Quá trình xử lý tăng trưởng bám dính cũng giớng như là quá trình màng cớ định

Quá trình kết hợp Kết hợp quá trình tăng trưởng lơ lửng và

tăng trưởng bám dính

Quá trình hồ Quá trình xử lý được thực hiện bên trong ao

hay hồ với tỷ lệ cạnh và chiều sâu khác nhau

THUẬT NGỮ

Thuật ngữ Định nghĩa Chức năng xử lý

Khử chất dinh dưỡng bằng

sinh học

khử Nitơ và photpho trong quá trình xử lý sinh học

Khử photpho bằng sinh học photpho tích lũy trong sinh khới và được tách

ra ở những qúa trình tiếp theo

Khử BOD (carbon) chuyển hố những hợp chất hữu cơ chứa

carbon trong nước thải thành tế bào và sản phẩm cuới cùng dạng khí

Trong quá trình chuyển hố, giả sử rằng nitơ

cĩ mặt trong những hợp chất khác được chuyển thành ammonia

Nitrat hố Quá trình xử lý gồm 2 giai đoạn: đầu tiên

chuyển hố ammonia thành nitrit và sau đó từ nitrit thành nitrat

Khử nitrat Quá trình xử lý sinh học để khử nitrat thành

khí nitơ và các khí khác

THUẬT NGỮ

Thuật ngữ Định nghĩa

Ổn định hợp chất hữu cơ chứa trong bùn tươi và ổn định chất

thải bằng phương pháp sinh học, CHC được chuyển hoá thành tế bào và khí

Quá trình này có thể thực hiện dưới điều kiện hiếu khí hay kị khí (gọi là phân hủy kị khí hay hiếu khí)

Cơ chất Hợp chất hữu cơ hoặc chất dinh dưỡng được chuyển

hố trong QT XLSH

THUẬT NGỮ

QUÁ TRÌNH TĂNG TRƯỞNG LƠ LỬNG

BHT gồm sản phẩm của khối quần thể VSV có khả năng ổn định chất thải dưới điều kiện hiếu khí

Trong bể thổi khí, nước thải tiếp xúc với bông bùn vi sinh lơ lửng bằng cách khuấy trộn và cung cấp khí

Hỗn hợp bùn hoạt tính chảy sang bể lắng, BHT lắng xuống và nén Sinh khối lắng được tuần hoàn lại bể aerotank để duy trì mật độ bùn thích hợp

Sinh khối dư được lấy ra khỏi hệ thống

Quá trình bùn hoạt tính là sự hình thành bông, có kích thước khoảng từ 50 đến 200 µm, có thể được loại bỏ bằng lắng

trọng lực

Ra Vào

Bùn tuần hoàn

Bùn dư

Bể aeroten

Bể lắng II

Bùn HT là bùn sinh học tập hợp nhiều loại vi sinh chủ yếu là vi

khuẩn tự dưỡng hiếu khí

Ở đó vi sinh keo tụ và tạo bơng dễ lắng và có thể tách khỏi nt

bằng lắng trọng lực

Bùn tuần hoàn: duy trì mật đợ cao của vi khuẩn

Bùn dư: lượng bùn thải ra khỏi hệ thớng đến phần xử lý bùn

QUÁ TRÌNH TĂNG TRƯỞNG LƠ LỬNG

Sử dụng rợng rãi cho xử lý sinh học NT sinh hoạt, ngành CN ơ nhiễm CHCơ như thực phẩm, bia, thuợc da, kháng sinh

Thuận lợi: Hiệu quả khử BOD cao

Bất lợi: Năng lượng tiêu thụ cao, lượng bùn sinh ra lớn

BỂ AEROTEN KHUẾCH TÁN KHÍ

Bợ phận khuếch tán khí

Ớng dẩn khí nén

QUÁ TRÌNH TĂNG TRƯỞNG LƠ LỬNG

QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG BÁM DÍNH (STBD)

Trong quá trình STBD, VSV bám dính trên các giá thể trơ

(màng sinh học) sẽ chuyển hóa hợp chất hữu cơ hoặc chất dinh dưỡng

Quá trình STBD cũng có thể họat động như quá trình hiếu khí hay kị khí

Giá thể cố định có thể đặt ngập trong nước hoặc không đặt ngập

Bể SH lọc nhỏ giọt ứng dụng quá trình STBD, nước thải được phân phối đều khắp diện tích bề mặt của bể chứa những giá thể cố định không đặt ngập

Những vật liệu cố định bằng nhựa được thiết kế sao cho

chiếm khỏang 90 – 95% thể tích của tháp gồm có những khe hở

BỂ LỌC SINH HỌC

Màng nhầy vi sinh phủ lên bề mặt vật liệu lọc Màng nhầy là quần thể

vi sinh chủ yếu VK dị dưỡng hiếu khí oxy hóa CHCơ khi NT đi qua

Vật liệu lọc: Đá, sỏi, nhựa tổng hợp Khi màng VS phát triển dày lớp màng VS bên trong thiếu oxy và chất dinh dưỡng giảm tốc độ oxy hóa tế bào chết, mất khả năng bám dính màng VS tróc ra khỏi VL lắng lại ở bể lắng II

Áp dụng: Tương tự BHT Thuận lợi: Tiêu thụ năng lượng thấp, chi phí QL và VH thấp Bất lợi: Đòi hỏi diện tích rộng, có mùi

Vòi phun

Vật liệu lọc sàn thu nước Lỗ thông hơi

Tới xử lý bùn

Tập hợp các đĩa nhựa có đường kính 3-3.5m gắn có khoảng cách trên trục nằm ngang và quay, 1 phần đĩa nhúng chìm trong nước thải

Màng VS bám dính trên bề mặt VL, hấp phụ và phân hủyCHCơ khi đĩa nhúng trong NT và lấy oxy khi đĩa trên mặt nước

Khi màng VS phát triển màng VS dày và tách ra khỏi đĩa, vào bể chứa và tách khỏi NT ở bể lắng II

Ứng dụng: Thích hợp ở những nơi có diện tích hạn chế và NT có nồng độ hữu cơ thấp

Ống cấp khí

NHỮNG YẾU TỐ MÔI TRỪƠNG

• Phần lớn vi khuẩn khơng thể chịu đựng được ở pH lớn hơn 9 và pH nhỏ hơn 4

 pH tới ưu cho vi khuẩn phát triển tớt trong khoảng 6.5 – 7.5

Dạng Khoảng nhiệt đợ,

oC

Khoảng tới ưu

Psychrophilic (ưa lạnh) 10-30 12-18 Mesophilic (ưa ấm) 20-50 25-40

 C hất dinh dưỡng vi lượng gồm: Zn, Mn, Mo, Se, Co, Cu và Ni

NHỮNG YẾU TỐ MÔI TRỪƠNG

Kiểm Soát Quá Trình

Aeroten khuấy trộn

Ra vào

Bùn tuần hoàn Q r

Bùn dư Q w

Thể tích V

Có 5 phương pháp kiểm soát quá trình:

• Hàm lượng chất rắn MLVSS

• Tỉ sớ F/M

• Thời gian lưu bùn

• Vi sinh

• Thử nghiệm lắng và SVI

Mỡi phương pháp đòi hỏi phải thử nghiệm và tính toán

MLVSS = Mixed Liquor Volatiled Suspended Solids: Đánh giá hàm lượng vi sinh trong bùn;

MLVSS = (0.7 – 0.8) MLSS;

MLSS Cặn lơ lửng của hổn hợp bùn HT

MLVSS Cặn lơ lửng bay hơi Cặn lơ lửng vô cơ

Chất hữu cơ sống chất hữu cơ không sống

Kiểm Soát Quá Trình

Qe BODe

y) MLVSS/ngà (kg

ngày trong

thống hệ

khỏi ra

sinh vi

lượng

MLVSS) (kg

thống hệ

trong sinh

Q Q

VX SRT







) (

Q Q

VX SRT







) (

Thời gian lưu bùn

TỐC ĐỘ SẢN SINH BÙN

P X,VSS = Lượng bùn dư hàng ngày g VSS/ngày

X T = Tổng MLVSS trong bể làm thoáng, g VSS/m3

V = Thể tích bể phản ứng, m3 SRT = Thời gian lưu bùn, ngày

MÔ HÌNH XỬ LÝ TĂNG TRƯỞNG LƠ LỬNG

NHU CẦU OXY

Oxi được sử dụng cho quá trình tăng trưởng lơ lửng là:

Oxy sử dụng = bCOD khử - COD của bùn thải

Trong đó

R o = oxi cần, kg/ngày

P X ,bio = sinh khối thải bỏ hàng ngày, kg/ngày

) / (

) (

) /

( )

/ (

) (

) /

( )

/

( /

L mg MLVSS

ngày

L mg

BOD L

mg MLVSS

m V

ngày m

Q L

mg

BOD M

MLVSS) (kg

thống hệ

trong sinh

vi lượng

BOD/ngày) (kg

ăn thức cấp

cung độ

NHỮNG THƠNG SỐ THIẾT KẾ VÀ VẬN HÀNH

TỈ SỐ THỨC ĂN/ VI SINH VẬT (F/M): Tỉ số F/M là tốc độ sử dụng BOD hoặc COD trên đơn vị thể tích của hỗn dịch

Trong đó:

F/M = Tỉ số thức ăn trên sinh khối, g BOD hoặc bsCOD/g VSS.ngày

Q = Lưu lượng nước thải đầu vào, m 3 /ngày

S o = Nồng độ BOD hoặc bsCOD đầu vào, g/m 3

V = Thể tích bể làm thoáng, m 3

X = Nồng độ sinh khối hỗn dịch trong bể làm thoáng, g/m 3

 = Thời gian lưu nước của bể làm thoáng, V/Q, ngày

X

S M





/

NHỮNG THƠNG SỐ THIẾT KẾ VÀ VẬN HÀNH

TẢI LƯỢNG THỂ TÍCH: là lượng BOD hoặc COD được sử dụng trên thể tích bể làm thoáng mỗi ngày:

Trong đó

Lorg = Tải lượng thể tích, kg BOD/m 3 ngày

Q = Lưu lượng nước thải vào, m 3 /ngày

So = Nồng độ BOD vào, g/m 3

V = Thể tích bể làm thoáng, m 3

) /

10 )(

(

) )(

(

3

kg g

V

S Q

KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH

KIỂM SOÁT OXY HÒA TAN

Khi oxi bị giới hạn, những vi sinh vật dạng sợi (filamentous) chiếm ưu thế 

bùn hoạt tính trở nên khó lắng  tạo khối bùn (Sludge bulking)

DO = 1.5 – 4.0 mg/l, khi quan tam den tinh kinh te  DO nên = 1.5 đến 2 mg/L doi voi qua trinh khu CBOD Giá trị DO > 4 mg/l không cải thiện hoạt động đáng kể  chi phí làm thoáng tăng đáng kể

DO nen duy tri > 4 mg/l cho qua trinh nitrate hoa

TUẦN HOÀN BÙN HOẠT TÍNH

Nhằm duy trì đủ nồng độ bùn hoạt tính trong bể làm thoáng

Lưu lượng tuần hoàn bùn khoảng 50 đến 70% của lưu lượng nước thải

trung bình Công suất thiết kế trung bình khoảng 100 đến 150% của lưu lượng trung bình

Nồng độ bùn tuần hoàn từ bể lắng 2 khoảng 4.000 đến 12.000 mg/L

KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH

LƯU LƯỢNG BÙN TUẦN HOÀN

Qr = 100/[(100/PwSVI) – 1]

Trong đó

Qr = Lưu lượng bùn tuần hoàn, %của lưu lượng vào

P w = tỉ lệ phần trăm MLSS

SVI = Chỉ số thể tích bùn, ml/g

Tỉ số tuần hoàn (Q R /Q = R) là

X X

X R

Q

Q

R

Chỉ Số Thể Tích Bùn (SVI)

(mg/L) MLSS

0(mg/g) (mL/L)x100

lang bun

tích The

KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH

BÙN DƯ

Bùn dư được thải bỏ để duy trì SRT

Thông thường phần lớn trong thực tế bùn thải bỏ từ đường tuần hoàn bùn bởi vì RAS đậm đặc hơn  yêu cầu bơm bùn thải nhỏ

Bùn thải có thể được thải ra từ bể lắng, từ bể nén bùn Lưu lượng bùn dư:

SRT X

VX Q

R

w

) (



CÁC DẠNG BÙN HOẠT TÍNH

Quá trình tải trọng

BOD [g/(m 3 day)

F/M [day -1 ] bùn tuổi

[day]

HRT [hours] Qr/Q [%] khử BOD H quả

E [%] Thông thường 480-640 0.2-0.5 5-15 6-7.5 20-40 80-90 Cấp từng bậc 480-800 0.2-0.5 5-15 5-7 30-50 80-90 Ổn định tiếp xúc 480-800 0.2-0.5 5-15 6-9 50-100 75-90 Aeroten tăng cường

(Muong oxy hoa) 160-320 0.05-0.2 20 up 20-30 50-100 85-95

THIẾT BỊ KHUẾCH TÁN KHÍ

BỂ SINH HỌC TỪNG MẺ

HOÀ THOÅI KHÍ

MƯƠNG OXY HOÁ

QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SINH TRƯỞNG BÁM DÍNH

Màng sinh học gồm có những VSV, cặn/hạt, và polymer ngoại bào bám dính và bao phủ bề mặt giá thể (nhựa, đá)

Độ dày màng sinh học = 100 m đến 10mm

Lớp chất lỏng tỉnh/không di động (lớp khuếch tán) là lớp giữa MSH và khối chất lỏng chảy trên bề mặt MSH

Trong thực tế lớp màng sinh học rất phức tạp, cấu trúc không đồng đều Nồng độ VSS của màng sinh học có thể khoảng từ 40 – 100 g/L

Không có sự phát triển đồng đều của MSH trong lớp giá thể vật liệu, bởi

vì chúng sẽ bị bong ra khỏi giá thể theo định kì



BỂ LỌC SINH HỌC

m A

Qr Q

2

3

loc be Dien tich

thai nuoc

luong Luu

= mat be

trong Tai

Tải trọng thuỷ lực:

kg V

So

Q

3

loc be

tich The

BOD trong

Tai

= co huu trong

Tai

Tải trọng hữu cơ:

BỂ LỌC SINH HỌC

Design

characteristics Thấp tải Trung tải Cao tải (đá) Cao tải (nhựa)

Tải trọng thuỷ lực

[m3/m2.d] 1 to 4 4 to 10 10 to 40 40-200

Tải trọng hữu cơ

[kg BOD 5 /d m 3 ] 0.08 to 0.32 0.24 to 0.48 0.32 to 1.0 0.8 to 6.0

Chiều sâu, [m] 1.5 to 3 1.5 to 2.5 1 to 2 4.5-12

Tỉ số tuần hoàn 0 0 to 1 1 to 3 0 to 4

Vật liệu lọc đá, xỉ đá, xỉ đá, xỉ, VL t hợp VL tổng hợp

Nhu cầu năng lượng

[kW/10 3 m3] 2-4 2-8 6-10 10-20

Ruồi nhiều thay đổi ít ít/không

Bong bùn gián đoạn thay đổi liên tục liên tục

Chất lượng nước đầu ra nitrate hoá

tốt Nitrate hoá trung bình Nitrate hoá ở thấp tải Nitrate hoá ở thấp tải Hiệu quả, % 80 to 85 50 to 70 65 to 80 65 to 85

RBC