Xử lý sinh học nước thải_buổi 8 docx

Các giai đoạn trong xử lý nước bằng phương pháp sinh học Giai đoạn Mục đích Xử lý sơ bộ Loại bỏ căn lớn và vật liệu thô có thể ảnh hưởng đến các quá trình diễn ra sau đó Xử lý bậc 1 Thự

Xử lý sinh học nước thải

Xử lý nước thải thời cổ đại

• 3200 BC Scotland- Hệ thống nhà vệ sinh hộ gia đình

• 4000-2500 BC Iraq- Thu gom nước mưa trên đường phố, êết nối hệ thống thu gom chất thải

• 3000-2000 BC Pakistan- Xử lý trung tâm

• 3000-100 BC Crete- Hoàn thiện hệ thống thu gom nước mưa; nhà vệ sinh có vòi giật nước

• 2000-500 BC Egypt- Hệ thống cung cấp nước; lưu ý đến

vệ sinh an toàn; nhà vệ sinh dùng cát để lọc chất rắn

• 300 BC – 500 AD Greece- Sử dụng nước mưa thu gom trong đô thị để phục vụ nhu cầu tưới tiêu

• 200 BC China- Nhà vệ sinh và nước sinh hoạt

• 800 BC – 300 AD Rome- Nhà vệ sinh công cộng với chất thải xả ra đường phố

Phân hủy sinh học

SINGLE BACTERIUM

Oxygen và tiếp nhận điện tử (Electron Acceptors): Rất quan trọng trong quá trình phân hủy sinh học

Vai trò của những điểm tiếp nhận điện tử và

khả năng phân hủy sinh học

Reductase NAP (OX)

Reductase NAP (RED)

Ferredoxin NAP (OX)

Ferredoxin NAP (RED)

ISP NAP (OX)

ISP NAP (RED)

OH OH

• Quá trình tùy tiện

• Loại bỏ BOD carbon

• Nitrate hóa

• Cơ chất

• Tăng trưởng lơ lửng

• Tăng trưởng dinh bám

• Suspended growth processes

• Attached growth processes

Các giai đoạn trong xử lý nước

bằng phương pháp sinh học

Giai đoạn Mục đích

Xử lý sơ bộ Loại bỏ căn lớn và vật liệu thô có thể ảnh hưởng

đến các quá trình diễn ra sau đó

Xử lý bậc 1 Thực hiện thông qua các quá trình cơ học vật lý:

lọc, lắng

Xử lý bậc 2 Quá trình xử lý sinh học (bùn hoạt tính, lọc sinh

vật, hồ oxy hóa) và hóa học (khử trùng) loại bỏ chất dinh dưỡng

Xử lý bậc 3 Nhằm loại bỏ BOD, chất dinh dưỡng, vi sinh vật

gây bệnh và các chất độc khácGiảm chất hữu cơ; giảm chất ô nhiễm vi lượng khó phân hủy sinh học; giảm

chất dinh dưỡng; Bấ hoạt vi sinh vật gây bệnh

Loại BOD carbon, Nitrat hóaLoại BOD carbon, Nitrat hóaLoại BOD carbon, Nitrat hóaLoại BOD carbon, Nitrat hóaLoại BOD carbon, Nitrat hóa

Xử lý kị khí

Tăng trưởng lơ lửng

Tăng trưởng dính bám

Bể phân hủy kị khíUABS

Lọc kị khí

Loại BOD carbon, Ổn địnhLoại BOD carbon, Ổn địnhLoại BOD carbon, Ổn định

Loại BOD carbon, Ổn địnhLưu ý các sơ đồ và bảng biểu trong các trang 176- 179

Xử lý hiếu khí

• 5.1.1.Quá trình xử lý hiếu khí kinh điển

– 5.1.1.1 Thành phần hệ thống bùn hoạt tính kinh điển

– 5.1.1.2 Một số cải tiến của quá trình bùn hoạt tính – 5.1.1.3 Một số thông số hoạt động

• 5.1.2 Lý thuyết tạo bông bùn hoạt tính

Quá trình bùn hoạt tính

Sơ đồ bể hiếu khí cổ điển

Bể thổi khí: Nước hòa với bùn hoạt tính với sự có mặt của oxy nhằm oxy hóa chất hữu cơ; lưu 4-8 giờ; rắn lơ lửng 1500- 2500 mg/l

Bể lắng: Lắng bông cặn VSV và dùng 1 phần tuần hoàn lại bể thổi khí

Bùn hoạt tính cải tiến

• Hệ thống thông khí kéo dài

• Mương Oxy hóa

Các thông số hoạt động

• Chất rắn lơ lửng hỗn dịch (MLSS) (Mixed-Liquer suspended solid)

– Rắn lơ lửng hữu cơ, khoáng và VSV (lọc-sấy 105oC)

• Chất rắn lơ lửng bay hơi hỗn dịch (MLVSS) volatile

– Phần hữu cơ của MLSS; Chiếm khoảng 65- 75% MLSS (đun nóng- làm khô

ở 600- 650oC)

• Tỉ số chất dinh dưỡng trên VSV

– F/M=(Q*BOD)/(MLSS*V)

• Q: Lưu lượng (gallon/ngày)

• BOD: Nhu cầu oxy sinh học 5 ngày

• MLSS: Chất rắn lơ lửng hỗn dịch

• V: Thể tích bể thoáng khí

– F/M thường 0,2- 0,5 ; F/M thấp hiệu quả xử lý thấp; Cao thì sao?

Các thông số hoạt động

• Thời gian lưu nước thủy lực (HRT- Hydraulic

Retention time) (Nghịch đảo tốc độ pha loãng)

Quá trình hình thành bông bùn

• Khi F/M cao Pha log của VSV nên chưa hình thành bùn

do VSV dạng phân tán trong dung dịch (giảm chất hữu cơ)

• Khi F/M giảm VSV sẽ ở pha cân bằng và bùn bắt đầu hình thành

• Khi VSV vào giai đoạn trao đổi chất nội bào là giai đoạn tạo thành bùn nhiều nhất (tạo bùn)

• Thức ăn cạn kiệt nên trùng lông bám vào giá thể dùng VSV làm mồi

• VSV giảm kéo theo giảm trùng lông, lúc này trùng bánh

xe sẽ phát triển dùng bông bùn làm thức ăn làm giảm lượng bùn

Bùn hoạt tính

• 5.2.1.Giới thiệu

• 5.2.2 Sinh học của bùn hoạt tính

• 5.2.3 Hiện tượng bung và lên bọt của bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính

• Là quá trình xử lý nước thải bằng sinh học

– Bản chất là quá trình chuyển hóa chất hữu cơ thành

CO2, H2O, NH4 và sinh khối tế bào dưới điều kiện hiếu khí

– Tế bào VSV tạo thành sẽ lắng ở bể lắng dưới dạng bông bùn

• Chất hữu cơ phân hủy và chuyển thành sinh khối tế bào sau đó kết bông và lắng tại bể lắng

Vi sinh vật trong bùn hoạt tính

• Vi khuẩn (bacterial)

• Vi khuẩn là thành phần chiếm đa số trong bùn hoạt tính chúng oxy hóa chất hữu cơ tạo sinh khối tế bào

– Hơn 300 chủng được phân lập chủ yếu vi khuẩn hiếu khí hoặc hiếu khí tùy tiện

– Vi khuẩn kị khí sinh methan cũng có mặt trong các hốc kị khí của bông bùn chúng sẽ phát triển trong bể kị khí

– Vi khuẩn Tự dưỡng; Vi khuẩn quang dưỡng; Tía; Xanh – Vi khuẩn có màng bao

– Vi khuẩn có nhánh

Vi sinh vật trong bùn hoạt tính

• Hiện tượng bung bùn có thể do Geotrichum

candidum gây nên

Vi sinh vật trong bùn hoạt tính

• Động vật nguyên sinh (Protozoa)

• Chúng thường sử dụng vi khuẩn làm thức ăn

– Bất lợi: giảm mật độ vi khuẩn có lợi trong quá trình

xử lý

– Có lợi:giảm vi khuẩn gây bệnh

• Khả năng “săn” vi khuẩn sẽ giảm khi trong môi trường hiện diện các chất độc

– Aspidisca costata bị ảnh hưởng nếu có mặt

Cadmium

Hiện tượng bung bùn

• Hệ thống bùn hoạt tính hoạt động tốt khi có hình thành bùn và ngược lại

• Các dạng bất thường của bùn

– Bung bùn không có sợi (dispersed growth)

– Bông bùn điểm (pinpoint flocs)

– Lên bùn (rising sludge)

– Tạo bọt và váng (foaming/scum formation)

– Bung bùn có sợi (filamentous bulking)

Nguyên nhân và hậu quả sự cố bùn hoạt tính

Sự cố Nguyên nhân Hậu quả

Phát triển phân tán Không tạo bông, tạo thành những

cụm nhỏ và riêng lẻ Đục, không có vùng lắng trong bùnNhày (bung bùn

không sợi) VSV có số lượng lớn trong lớp màng ngoại bào Giảm khả năng lắng; khó phân tách; chảy tràn trong

bể lắng đợt 2Bông bùn điểm Bông bùn nhỏ; Giảm tốc độ lắng Chỉ số thể tích bùn (SVI)

thấp; nước thải ra bị đụcBung bùn Vi khuẩn dạng sợi phát triển gây cản

trở quá trình nén và lắng của bùn Chỉ số thể tích bùn cao, nước thải ra rất trongLên bùn Các bọt khí Nito do quá trình khử

Nitrat hình thành làm cho bông bùn trong bể lắng đợt 2 bị nâng lên

Hình thành lớp váng bùn hoạt tính trên mặt của bể lắng đợt 2

Tạo bọt và váng Chất hoạt động bề mặt; Có mặt loài

Nocardia và Microthrix pavvicella Bọt trên bề mặt bể hiếu khí; có thể gây mùi; tràn ra khỏi

bể thổi khí và vào bể lắng 2

Cách đo thể tích bùn lắng (SVI)

• SVI = V* 1000/ MLSS

• V: Thể tích bùn lắng sau 30 phút (ml/L)

• MLSS: Chất rắn lơ lửng hỗn dịch (mg/L)

• SVI là số ml trên mỗi gam bùn

– SVI cao khi > 150ml/g cho biết có hiện tượng bung bùn

– SVI thấp <70 ml/g cho biết bông bùn nhỏ nhiều

– Hệ thống bùn hoạt tính hoạt động tốt khi chỉ số

SVI trong khoảng 70- 150

Mối quan hệ giữa VK sợi và VK tạo bông

Hiện tượng Mối quan hệ Ghi Chú

Không lắng tốt trong bể lắng;

nước ra đục; SVI thấp

Bung bùn sợi VK dạng sợi

chiếm ưu thế Chỉ số nén bùn thấp; Lắng kém;

nước ra trong

Đặc điểm sinh lý VK tạo sợi và tạo bông

Các chủng VK dạng sợi gây bung bùn

Type 1701 29 Nostocoida limicola 6 Type 021N 19 Type 1851 6 Type 0041 16 Type 0961 4

Kỹ thuật phân lập và định danh VK sợi

• VK sợi được phân lập trong bùn hoạt tính

• Phát triển trong môi trường ít carbon hữu cơ

Khắc phục hiện tượng bung bùn

• Sử dụng chất oxy hóa mạnh để diệt một số vi khuẩn sợi (Chlorine 10-20 mg/L, H2O2 200 mg/L)

– Sử dụng chất sát khuẩn có thể làm tổn hại đến VSV

có lợi dẫn đến hiện tượng phá bông

• Sử dụng chất keo tụ (polymer cation 15- 20 mg/L)

• Điều chỉnh lượng bùn tuần hoàn (tăng thải bùn)