Báo cáo chuyên đề Bể Aerotank

xử lí nước thải sinh học hiếu khí là quá trình lợidụng các vi sinh vật hiếu khí oxy hóa các chất hữu cơ phức tạp trở thànhdạng đơn giản và từ đó cải thiện chất lượng của nước thải.• Nh

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO HỘ LAO ĐỘNG

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 6

2.3 CẤU TẠO 15

2.4 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 17

2.5 PHÂN LOẠI 18

2.5.1 Aerotank truyền thống 18

2.5.2 Bể Aerotank tải trọng cao nhiều bậc 19

2.6 ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA BỂ AEROTANK 23

2.6.1 Ưu điểm 23

2.6.2 Nhược điểm 23

2.7 ỨNG DỤNG 24

2.7.1 Xử lý nước thải bệnh viện 24

2.7.1.1 Giới thiệu 24

2.7.1.2 Vật liệu và phương pháp áp dụng 25

2.7.2 Xử lý nước thải công nghiệp chế biến thuỷ sản 26

2.7.3 Xử lý nước thải công nghiệp chế biến mỳ ăn liền 27

2.7.4 Xử lý nước thải công nghiệp chế biến mỳ ăn liền 27

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ VẬN HÀNH BỂ AEROTANK TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 28

3.1 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 28

3.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ 28

3.3 VẬN HÀNH BỂ 40

CHƯƠNG 4 NHỮNG SỰ CỐ THƯỜNG GẶP KHI VẬN HÀNH BỂ AEROTANK VÀ CÁCH KHẮC PHỤC 42

4.1 CÁC SỰ CỐ KHI VẬN HÀNH VÀ CÁCH KHẮC PHỤC 42

KẾT LUẬN 46

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN

1 GIỚI THIỆU

Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học hiện nay đang được ứng dụng và sử dụngrộng rãi trên khắp thế giới nói riêng và tại Việt Nam nói riêng, xử lý bằng biện phápsinh học được ứng dụng phổ biến tại các nhà máy, xí nghiệp mang quy mô lớn, nómang lại hiệu quả xử lý cao và chất lượng xử lý tốt, đồng thời tránh gây ô nhiễm môitrường

Xử lý hiếu khí có thể là một lựa chọn khi quỹ đất không đủ để xây dựng các bể tự hoạitruyền thống hoặc các cánh đồng hấp thụ tự nhiên Ngày nay, ngày càng nhiều nhà cửa

và khu thương mại nhỏ mọc lên ở khu vực nông thôn, và những nơi đó thường không

có hệ thống thoát nước tập trung Trong những tình huống này, nước thải phải được xử

lý một cách triệt để trước khi thải ra môi trường Tùy thuộc vào quy định của địaphương, mà quá trình xử lý hiếu khí có thể được áp dụng để giảm diện tích vùng đất bịnhiễm bẩn hoặc độ sâu của nước bẩn ngấm vào đất Việc ứng dụng xử lý hiếu khí cóthể mở ra triển vọng lớn để phát triển những vùng đất trước đây không thể xử lý đượcnước thải do hạn chế quỹ đất Vì vậy, trong chuyên đề này sẽ giới thiệu về phươngpháp xử lí nước thải sinh học hiếu khí bằng bể Aerotank

2 MỤC TIÊU

Mục tiêu của chuyên đề là cung cấp kiến thức cơ bản về phương pháp xử lí sinh họchiếu khí, giới thiệu và tính toán thiết kế cũng như vận hành bể Aerotank, các sự cốthường gặp và khắc phục bể để từ đó giúp mọi người hiểu được những lợi ích cũng nhưhạn chế của bể nhằm lựa chọn áp dụng cho phù hợp các trường hợp khác nhau

3 NỘI DUNG THỰC HIỆN

Nội dung: Trong chuyên đề này sẽ đề cập đến các khái niệm, nguyên tắc hoạt động

của bể xử lí sinh học hiếu khí, cách tính toán thiết kế bể, đưa ra các sự cố và cách khắcphục thường gặp của bể Aerotank

4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

Để thực hiện được chuyên đề này, tôi đã nhận được sự hộ trợ từ Th.S Phạm Anh Đức,khoa Môi trường & Bảo hộ lao động trường Đại học Tôn Đức Thắng

Chuyên đề được thực hiện thông qua việc dịch và tham khảo từ các bài báo, tạp chítiếng Anh, tiếng Việt, tóm tắt bài giảng liên quan khác Đây là lần đầu tiên tôi đượcthực hiện chuyên đề theo phương pháp mới nên chắc hẳn còn nhiêu sai sót Mongnhận được sự góp ý của giảng viên bô môn để chuyên đề được hoàn thiện hơn, xinchân thành cảm ơn.

5 GIẢI TRÌNH

[1] Aerobic Treatment Prepared by Jun Zhu, Extension Engineer

[2] Aerobic Treatment Units, Environmental Health Directorate, Department ofHealth, Western Australia 2011

[3] Aerobic Degradation by Microorganisms, Wolfgang FritscheMartin Hofrichter,Jena, Germany

Sử dụng đoạn 1, đoạn 3  trang 147

[4] Aerobic Treatment of Wastewater and Aerobic Treatment Units, Buchanan andSeabloom, 11/2004

Sử dụng đoạn 1  trang 3, đoạn 1 và 3 trang 4, bảng 1 trang 5, đoạn 1  trang 8, đoạn

1  trang 11, đoạn 1  trang 20

[5] Biological Wastewater Treatment, Arun Mittal, 08/2011

Sử dụng đoạn 1 phần Introduction, trang 32

[6] Bacterial Metabolism in Wastewater Treatment Systems, Claudia Gallert and JosefWinter

[7] Combined Anaerobic-Aerobic System For Treatment Of Textile Wastewater,Mahdi Ahmed et al, Journal of Engineering Science and Technology, Vol 2, No 1(2007) 55-69

[10] http://www.environmental-expert.com/services/wastewater-definition-of-117681[11]http://www.brighthubengineering.com/geotechnical-engineering/96062-

[12] Rezace A et al Hospital wastewater treatment using an integrated anaerobicaerobic fixed film bioreactor American Journal of Environmental Sciences1 (4) 2005:259-263

[13] Rebecca Dohse và Amy Heywood – groundwater pollution primer, civilEngineering, Virginia Techc

[14] Maintenance of aerobic wastewater treatment systems Level 1Citi Centre Building

11 Hindmarsh Square Adelaide SA 5000

[15] Tsai C.T, Lin S.T Disinfection of hospital waste sludge using hypochlorite andchlorine dioxide Journal Applied Microbiology 1999: 827-833

Sử dụng đoạn 1 đoạn 2  trang 1

[16] The Biological Basis of Wastewater Treatment Peter Spencer Davies B.Sc, Ph.DStrathkelvin Instruments Ltd 1.05 Kelvin Campus, West of Scotland Science ParkGlasgow G20 0SP, UK

[17] Waste Water Treatment Plant Elmhurst, Illinois A Virtual Tour SecondaryTreatment Text by Dennis Streicher, Assistant Director of Public Works, Elmhurst, ILPictures, Chemistry , and Web Site by Charles Ophardt, Professor of Chemistry,Elmhurst College, copyright 1999

[18] Wastewater treatment: Understanding the activated sludge process, MarkSustarsic, Tetra Tech NUS, www.aiche.org/cep , November 2009

[19] WASTE WATER TREATMENT MANUALS PRIMARY, SECONDARY andTERTIARYTREATMENT, Environmental Protection Agency Ardcavan, Wexford,Ireland Environmental ProtectionAgency 1997

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 NƯỚC THẢI

1.1.1 Khái niệm về nước thải

• Nước thải xuất phát từ hai nguồn chính: là nước thải của con người và làquá trình thải từ ngành công nghiệp sản xuất Tại Anh, tổng khối lượngnước thải từ các ngành công nghiệp lớn khoảng 7 lần so với nước thảisinh hoạt Nếu không được xử lý, và thải trực tiếp ra môi trường, cácnguồn tiếp nhận sẽ trở nên bị ô nhiễm và các bệnh truyền qua đườngnước sẽ được phân bố rộng rãi

• Nước thải là tất cả các loại nước đã bị ảnh hưởng xấu về chất lượng bởiảnh hưởng của con người ở các thể rắn, lỏng và khí Nó bao gồm chấtthải lỏng thải ra từ các khu dân cư, từ kinh doanh thương mại, côngnghiệp, hoặc nông nghiệp và có thể bao gồm một loạt các chất gây ônhiễm tiềm năng và nồng độ Ở đây cần hiểu là sự ô nhiễm nước (waterpollution) xảy ra khi các chất nguy hại xâm nhập vào nước lớn hơn khảnăng tự làm sạch của chính bản thân nguồn gốc của nước

• Nước thải công nghiệp bao gồm (bùn, cát, kiềm, dầu, dư lượng hóachất), nước làm mát công nghiệp, nước quá trình sản xuất

• Nước thải chưa xử lý (untreated wastewater) là nước nguồn tích lũy cácchất độc hại lâu cho con người và các sinh vật khác Sự phân hủy cácchất hữu cơ trong nước thải là để tạo ra các chất khí nặng mùi Thôngthường, nước thải chưa xử lý có nguyên nhân gây suy giảm cơ thể do nóchứa các loại chất độc phức tạp hoặc mang các thuận lợi chất dinh dưỡngcho việc phát triển cho các loại vi khuẩn, các thực vật thủy sinh nguy hại

1.1.2 Thành phần gây nhiễm bẩn nước

- Các hợp chất chứa Nito: NH3, NO3-,

- Các hợp chất chứa Photpho: Ortho – phosphat - muối phosphat củaaxit phosphoric H2PO4-, HPO42-, PO43-

- Các kim loại nặng: Pb, Hg, Cr, Cd, As,…

• Nước thải sinh hoạt được tạo thành chủ yếu là carbon hữu cơ, hoặc trongdung dịch hoặc các hạt vật chất Khoảng 60% là trong dạng hạt, và điềunày, một chút trong chất là đủ lớn để gây ra các hư hại của hệ thốngngưng lại Hạt 1nm đến 100μm vẫn còn hệ thống ngưng lại trong dạngkeo và trong khi điều trị trở nên hấp phụ trên các flocs của bùn hoạt tính

1.2 KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ

1.2.1 Giới thiệu chung

• Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống vàhoạt động của vi sinh vật có khả năng phân hủy những hợp chất hữu cơ

• Các chất hữu cơ sau khi phân hủy trở thành nước, những chất vô cơ haycác khí đơn giản

1.2.2 Điều kiện nước thải đi vào quá trình

• Không chứa các chất độc làm chết hoặc ức chế hoàn toàn hệ vsv trongnước thải Chú ý đến hàm lượng các kim loại nặng Thứ tự mức độ độchại của các kim loại: Sb > Ag > Cu > Hg > Co Ni Pb > Cr+3 > V Cd >

Zn > Fe

• CHC có trong nước thải phải là cơ chất dinh dưỡng nguồn Cacbon vànăng lượng cho vsv (hidratcacbon, protein, lipit hòa tan,…)

• COD/BOD 2 hoặc COD/BOD 0.5  xử lý sinh học hiếu khí

• COD lớn hơn BOD nhiều lần, trong đó gồm có xenlulozo,hemixenlulozo, protein, tinh bột chưa tan  xử lý sinh học kỵ khí

• Giá trị pH phải tối ưu, thường nằm trong khoảng 6.5 – 8.8; khoảng giá trịtốt nhất từ 6.8 – 7.4

• Xử lí sinh học là một phần không thể thiếu của bất kì một nhà máy xử línước thải từ một thành phố hoặc của một ngành công nghiệp có chứanhiều hợp chất hữu cơ Nó đem lại nhiều lợi ích kinh tế về vốn đầu tư,chi phí vận hành và hiệu quả đạt được

• Xử lí nước thải sinh học có 2 loại là: xử lí sinh học hiếu khí và kị khí

Hầu hết các vi sinh vật phân hủy đều thích hợp với điều kiện hiếu khíhơn là điều kiện kị khí xử lí nước thải sinh học hiếu khí là quá trình lợidụng các vi sinh vật hiếu khí oxy hóa các chất hữu cơ phức tạp trở thànhdạng đơn giản và từ đó cải thiện chất lượng của nước thải.

• Nhiệt độ của nước thải từ 28 – 37 oC

• Nồng độ oxy hòa tan trong nước thải phải phù hợp

1.2.3 Vi sinh trong quá trình

• Hầu hết người ta cho rằng vi khuẩn và một số loài vi sinh vật khác là mộtphần không mong muốn có trong nước thải Trong thực tế, chỉ một phầnnhỏ vi khuẩn được tìm thấy trong nước thải thật sự gây bệnh Xử lý nướcthải hiếu khí, thúc đẩy quá trình phát triển tự nhiên của VSV như mộtcách thức để cải tạo nước thải Nói cách khác, vi sinh vật giống nhưnhững “công nhân” của nhà máy xử lý nước thải

1.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÙN HOẠT TÍNH

• Quá trình bùn hoạt tính là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất của

xử lý nước thải sinh học trên thế giới Quá trình này, có khoảng 100 năm,xuất hiện lần đầu ở Anh vào năm 1914 bởi hai kỹ sư, Edward Ardern và

WT Lockett, và nhanh chóng được đưa vào sử dụng rộng rãi Một nhàmáy xử lý nước thải bùn hoạt tính với một bể sục khí và lắng thứ cấp (vàthường bao gồm cả một lắng chính) có loại bỏ nhu cầu oxy sinh hóa vàchất rắn lơ lửng từ nước thải chảy đến là chức năng chính của nó Sơ đồdòng chảy điển hình cho một nhà máy xử lý nước thải bằng bùn hoạttính, bao gồm xử lý sơ bộ như là bước đầu tiên và khử trùng như là bướccuối cùng

• Quá trình bùn hoạt tính là một phương pháp thường được sử dụng cho xử

lý nước thải và chất thải nước Nó được đặc trưng bởi sự thiếu thiết bị cóliên quan, mục tiêu kiểm soát mà không phải lúc nào cũng được đưa ra,việc sử dụng các thông tin định tính trong việc ra quyết định và cơ chếhành vi sinh học cơ bản chưa được hiểu rõ

• Bùn hoạt tính bao gồm những sinh vật sống kết lại thành dạng hạt hoặcdạng bông với trung tâm là các chất nền rắn lơ lửng (40%) Chất nềntrong bùn hoạt tính có thể đến 90% là chất rắn của rêu, tảo và các phầnsót rắn khác nhau Bùn hiếu khí ở dạng bông bùn vàng nâu, dễ lắng là hệkeo vô định hình Những sinh vật sống trong bùn là vi khuẩn đơn bàohoặc đa bào, nấm men, nắm mốc, xạ khuẩn, các động vật nguyên sinh vàđộng vật hạ đẳng, dòi, giun, đôi khi là ấu trùng sâu bọ Vai trò cơ bảntrong quá trình làm sạch nước thải của bùn hoạt tính là vi khuẩn, có thểchia ra làm 8 nhóm:

- Hỗn hợp các vi khuẩn khác; Ecoli, Micococus

• Trong nước thải có các tế bào của Zooglea có khả năng sinh ra bào nhầy

xung quanh tế bào có tác dụng gắn kết các vi khuẩn các hạt lơ lửng khólắng các chất màu chất gây mùi… và phát triển thành các bông cặn Cácbông cặn này khi được khuấy đảo và thổi khí sẽ dần dần lớn lên do hấpphụ nhiều hạt rắn lơ lửng nhỏ, tế bào vi sinh vật, nguyên sinh động vật vàcác chất độc Những hạt bông này khi ngừng thổi khí hoặc khi các cơchất cạn kiệt, chúng sẽ lắng xuống tạo ra bùn hoạt tính.

• Nguyên tắc của công nghệ này là sử dụng các vi sinh vật hiếu khí phânhủy các chất hữu cơ trong nước thải có đầy đủ oxy hòa tan ở nhiệt độ,pH… thích hợp Quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật hiếu khí

Hình 1.2: Bể bùn hoạt tính 1.4 QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG VI SINH VẬT

• Yếu cố cơ bản của vi sinh vật đóng vai trò trong quá trình bùn hoạttính là để chuyển đổi và hòa tan các chất hữu cơ dạng hạt, đo đượcnhu cầu oxy sinh hóa (BOD), trong khối tế bào Trong quá trình bùnhoạt tính truyền thống, các vi sinh vật sử dụng oxy để phân huỷ chấthữu cơ (thực phẩm) cho sự sinh trưởng và phát triển Theo thời giannước thải di chuyển qua bể sục khí và lượng dinh dưỡng (BOD) giảmcùng với sự tăng lên của khối vi sinh vật

• Trong khi yêu cầu chất nền chính là carbon, tăng trưởng cũng phụthuộc vào lượng nitơ và phốt pho Tỷ lệ tối ưu của C: N: P trong dungdịch hỗn hợp thường được cho là 100: 5: 1 Tỷ lệ các chất dinh dưỡngtrong nước thải sinh hoạt được ổn định khác nhau theo báo cáo là100: 17: 5 hoặc 100: 19: 6 Điều này cho thấy nitơ và phốt pho sẽkhông được giới hạn cho sự tăng trưởng Các thành phần vi lượng,trong đó bao gồm S, Na, Ca, Mg, K, Fe và có rất nhiều trong nước

thải sinh hoạt Ngược lại, nước thải từ sản xuất bia, giấy và bột giấy,

và các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm có thể bị thiếu nitơ vàphốt pho Do đó, các chất dinh dưỡng cần phải được thêm vào hỗnhợp dung dịch để cho vi khuẩn phát triển tối đa và tối ưu hóa xử lýcacbon

Hình 1.4: Sự gia tăng tốc độ tăng trưởng theo cấp số nhân với sự

gia tăng nồng độ cơ chất tối đa.

• Để có thể oxy hóa với hiệu quả cao các chất ô nhiễm hữu cơ, chúng taphải cung cấp một môi trường thuận lợi nhất cho vi sinh vật hiếu khí.Nhiệt độ, pH, oxy hòa tan và các yếu tố khác có ảnh hưởng đến việcchọn lọc tự nhiên, tồn tại và phát triển của vi sinh vật

1.4.1 Nhiệt độ

• Tất cả các phản ứng sinh học và hóa học đều bị ảnh hưởng bởi nhiệt

độ Tốc độ tăng trưởng vi sinh vật ở nhiệt độ thấp phản ứng chậm vànhanh hơn nhiều ở nhiệt độ ấm hơn Hầu hết các vi sinh vật sinh hoạtđộng tốt nhất dưới nhiệt độ vừa phải (10-25ºC) Nhiệt độ di chuyểnkhí nên thường xuyên đo và ghi lại, dựa và mức độ chịu nhiệt có thểchia vi sinh vật thành 3 loại:

− Vi sinh vật ưu lạnh phát triển mạnh trong khoảng -20C đến 300C.Nhiệt độ tối ưu nhất là 120C đến 180C

− Vi sinh vật ưa nhiệt độ trung bình phát triển mạnh trong khoảng

nhiệt độ 200C đến 450C Nhiệt độ tối ưu là 250C đến 400C

− Vi sinh vật ưu nhiệt phát triển mạnh trong phạm vi nhiệt độ từ

450C đến 750C Nhiệt độ tối ưu là 550C đến 650C

Hình 1.3.1 : Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của tốc độ sinh trưởng vi sinh vật vào

nhiệt độ

• Vi khuẩn có một phạm vi nhiệt độ hữu hiệu xác định Đối với vi khuẩncácbon nhất của bùn hoạt tính, đây là từ khoảng 0-30 ° C Tuy nhiên vikhuẩn thermophyllic tồn tại và phát triển giữa khoảng 30 ° C và 60 °

C Nhìn chung, tốc độ tăng trưởng theo các quy tắc của Arrhenius, màphản ứng hóa học tăng gấp đôi trong tỷ lệ nhiệt độ tăng lên 10oC Vìvậy, khi nhiệt độ tăng, tốc độ tăng trưởng và các yêu cầu về oxy cho

hô hấp cũng tăng lên

1.4.2 pH

• Nồng độ pH có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả xử lý nước thải Benefield

và Randall (1985) báo cáo rằng có thể xử lý nước thải hữu cơ ở mộtkhoảng pH rộng, tuy nhiên, pH tố ưu cho sự phát triển của vsv nằmtrong khoảng 6,5 đến 7,5 Có một sự thú vị là, vi khuẩn phát triển tốtnhất ở nước hơi kiềm Trong khi đó, tảo và nấm phát triển tốt nhấttrong nước có tính axit nhẹ Khi môi trường có pH thay đồi thì vi sinhvật cũng có sự thích nghi tương ứng nhờ vào hệ enzyme

1.4.3 Oxy

• Nhiều vi khuẩn trong quá trình bùn hoạt tính cần oxy (O2) để chuyểnđổi thức ăn thành năng lượng cho sự tăng trưởng của nó Để đạt hiệuquả tối ưu, nó là rất quan trọng đối với một người vận hành để đảmbảo đủ lượng oxy được cung cấp trong bể sục khí cho các vi sinh vật

(thường là 1,0-3,0 mg / L) Lưu lượng oxy hoà tan (mg mỗi lít) sụckhí nồng độ được đo nhiều lần liên tục trong bể để đảm bảo đủ oxy

có sẵn

1.4.4 Độ độc

• Chất độc hại trong nước thải có thể xâm hại vào vi khuẩn và ức chếmột hoặc nhiều các enzym trong những con đường tham gia vào quátrình đồng hóa hoặc dị hóa Nếu phản ứng dị hóa của hô hấp bị ảnhhưởng, tỷ lệ hô hấp và năng lượng sản xuất giảm và do đó tỷ lệ tăngtrưởng giảm Mặt khác, nếu các con đường đồng hóa của sinh tổnghợp bị ức chế, tỷ lệ tăng trưởng giảm, và điều này được đi kèm với

sự sụt giảm trong tỷ lệ hô hấp, như các yêu cầu về năng lượng giảm

CHƯƠNG 2: BỂ AEROTANK

2.1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ BỂ AEROTANK

• Bể Aerotank được đưa ra và nghiên cứu rất lâu (từ 1887-1914 ápdụng) Là các bể phản ứng sinh học được làm hiếu khí bằng cáchthổi khí nén và khuấy đảo cơ học làm cho VSV tạo thành các hạt bùnhoạt tính lơ lửng trong khắp pha lỏng

• Là công trình bê tông cốt thép hình chữ nhật hoặc hình tròn Nướcthải chảy qua suốt chiều dài bể và được sục khí, khuấy đảo nhằmtăng cường lượng oxy hòa tan và tăng cường quá trình oxy hóa chấtbẩn hữu cơ có trong nước

Hình 2.1: Bể Aerotank 2.2 ĐIỀU KIỆN ÁP DỤNG

• Thường được áp dụng để xử lí nước thải có tỉ lệ BOD/COD > 0.5

chẳng hạn như nước thải sinh họat, nước thải của các nghành chếbiến thủy hải sản, mía đường, thực phẩm, giấy…

• Duy trì Oxy phù hợp (DO = 1,5 – 2 mg/l)

• Nhiệt độ tối ưu là 350C

• Khoảng pH tối ưu dao động trong một khoảng hẹp từ 6,5 – 7,5

• Duy trì hàm lượng dinh dưỡng theo tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1

• Nước thải có độ ô nhiễm vừa (BOD < 1000 mg/l)

• Không có hàm lượng kim loại nặng như Mn, Pb, Hg, Ag, Cr….vượt quá quy định

2.3 CẤU TẠO

• Cấu tạo của bể aerotank phải thoả mãn 3 điều kiện:

- Giữ được liều lượng bùn cao trong bể aerotank

- Cho phép vi sinh phát triển liên lục ở giai đoạn “bùn trẻ”

Hình 2.3.1: Bùn trẻ

- Đảm bảo oxy cần thiết cho vi sinh ở mọi điểm của aerotank

Hình 2.3.2: Sơ đồ cấu tạo bể aerotank

Hình 2.3.3: Bể aerotank trong thực tế

• Bể cấu tạo đơn giản là một khối hình chữ nhật ở trong có bố trí hệthống phân phối khí( Dĩa thôi khí, ống phân phối khí) nhằm tăng

cường lượng oxy hòa

tan (DO trong nước)

Hình 2.3.4: Dĩa thổi khí

• Bể aerotank có chiều cao từ 2,5m trở lên nhằm mục đích khi sục khívào thì lượng không khí kịp hòa tan trong nước, nếu thấp thì sẽ bùnglên hết không có oxy hòa tan

• Nếu ở nơi nào có diện tích nhỏ thì bên trong bể được bố trí thêm giáthể vi sinh, hiện nay trên thị trường cung cấp rất nhiều giá thể dạngtấm,dạng cầu,

2.4 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

• Sau khi rời bể lắng đợt 1 có chứa chất hữu cơ hòa tan và chất lơ lửng

đi vào bể hiếu khí aerotank, nước thải đi vào bất kỳ một trong mườiđường ống thông khí Khi nằm trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò

là hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lênthành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Các đường ống thông khícung cấp một nơi xử lý sinh học nước thải diễn ra là nơi cư trú đểphát triển của vô số vi khuẩn và vi sinh vật sống khác

• Aerotank hoạt động dựa trên các chủng vi sinh vật có khả năng oxihóa và khoáng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải

• Trong một bể xử lý bùn hoạt tính truyền thống nước thải chủ yếu được

xử lý vi sinh vật thích nghi với môi trường(bùn hoạt tính hoặc sinh khối)được sục khí trong bể Sau một thời gian thông khí đầy đủ, Kích hoạt cácchất rắn bùn kết bông được tách ra từ nước thải trong bể lắng thứ cấp.Dòng nước thải chảy qua bể lắng cuối, bùn sẽ được tuần hoàn trở lại đểtái sinh và xả Một phần của bùn lắng đi theo đường ngầm quay lại bểsục khí để trộn với lượng bùn đầu tiên để xử lý và bùn còn lại được xử lýtại trạm xử lý bùn Phần tái tuần hoàn được xác định trên cơ sở tỷ lệ hỗnhợp dung dịch ổn định của chất rắn lơ lửng (MLVSS) với nồng độ nhucầu oxy sinh hoá mà nước thải sinh ra loại bỏ tối đa các chất hữu cơtrong nước thải Tuần hoàn nước thải thô biến động từ 25 đến 50 phầntrăm của dòng chảy, tùy thuộc vào điều kiện xử lý và đặc điểm nước thải

• Dung tích bể được thiết kế với thời gian lưu nước để làm thoáng trong bể

từ 6 đến 8 giờ khi dùng hệ thống sục gió và từ 9 đến 12 giờ khi dùng thiết

bị khuấy cơ khí làm thoáng bề mặt Lượng gió cấp vào từ 55 m3/ kgBOD5 đến 65 m3/l kg BOD5 cần khử Chỉ số thể tích bùn SVI thương daođộng từ 50 – 150 ml/g, tuổi bùn thường từ 3 đến 15 ngày Nồng độ BODđầu vào thường < 400 mg/l, hiệu quả xử lý của bể phụ thuộc vào sự daođộng lưu lượng và nồng độ các chất độc ( kim loại nặng) do nước thảicông nghiệp chưa xử lý xả vào, thường đạt hiệu quả xử lý 80 – 95%

2.5.2 Bể Aerotank tải trọng cao nhiều bậc

• BOD > 500 mg/l, Chất rắn lơ lửng pH= 6,5 – 9, t0= 6- 320C

Hình 2.5.2.1: Bể Aerotank tải trọng cao nhiều bậc ngang

Hình 2.5.2.2: Bể Aerotank tải trọng cao nhiều bậc dọc

• Nước từ bể lắng sơ cấp đi vào bể Aerotank ở một số điểm dọc theo 50 –65% chiều dài tính từ đầu bể còn bùn tuần hoàn thì đi vào đầu bể Nạptheo bậc có tác dụng làm cân bằng tải trọng BOD theo thể tích bể vàgiảm độ thiếu hụt oxy ở đầu bể và lượng oxy cần thiết được trải đều theo

Bể sơ cấp

Bể cuối

Xả bùn tươi

Nước

thải

Bùn hoạt tính

Xả bùn hoạt tính thừa

Xả ra nguồn tiếp nhận

dọc bể làm cho hiệu suất sử dụng oxy tăng lên, hiệu quả xử lý đạt caohơn.

• Trong quá trình này các nước thải đầu được giới thiệu tại các điểm khácnhau dọc theo chiều dài của bể hiếu khí Bùn trở lại dao động từ 25 đến

50 phần trăm Sục khí hoặc nhu cầu oxy trong bước sục khí là khoảngmột nửa (3-7 giờ) yêu cầu cho quá trình thông thường Đây là kết quả cảuviệc sử dụng sinh khối hiệu quả hơn trong bể sục khí, cho phép tải trọnghữu cơ từ 30 đến 50 pounds nhu cầu oxy sinh hóa trên 1.000m khối mỗingày so với tải trọng từ 30 đến 40 pounds nhu cầu oxy sinh hóa trên1.000m khối mỗi ngày được phép hệ thống thông thường

2.5.3 Bể aerotank có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định

Hình 2.5.3: Sơ đồ bể aerotank có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định

• Nước làm từ bể lắng sơ cấp được trộn đều với bùn hoạt tính đã được tái sinh(bùn đã được xử lý đến ổn định trong ngăn tái sinh) đi vào ngăn tiếp xúc của

bể, ở ngăn tiếp xúc bùn hấp phụ và hấp thụ phần lớn các chất keo lơ lửng vàchất bẩn hòa tan có trong nước thải với thời gian rất ngắn khoảng 0.5 – 1hrồi chảy sang bể lắng cuối Bùn lắng ở đáy bể lắng cuối được bơm tuần hoànlại bể tái sinh Ở bể tái sinh, bùn được làm thoáng trong thời gian từ 3 – 6h

để oxy hóa hết các chất hữu cơ đã hấp thụ, bùn sau khi tái sinh trở thành ổnđịnh Bùn dư được xả ra ngoài trước ngăn tái sinh Ưu điểm của sơ đồ này làaerotank có dung tích nhỏ, chịu được sự dao động của lưu lượng và chấtlượng thải

• Sự ổn định tiếp xúc quá trình bùn hoạt tính được đặc trưng bởi một hệ thống

thông khí gồm hai bước Sục khí trong thời gian ngắn (½ đến 2 giờ) nơinước thải thô được cung cấp trong hồ liên tục hoặc ổn định, được trộn lầnđầu với bùn hoạt tính trong bể tiếp xúc Nước thải từ bể tiếp xúc sau đóđược ổn định trong bể lắng cuối Bùn hoạt tính ổn định được tái chế từ lắngcuối cùng được rút ra để cấp thông khí riêng biệt trong bể ổn định trong 3-8giờ trong thời gian sục khí Sau đó nó được trả lại cho tiếp xúc khí trong bể

để trộn với nước thải thô đến bể hoặc nước thải ổn định Ngoài thời giansục khí nước thải ngắn hơn, quá trình ổn định có lợi thế là có thể xử lýlượng lớn hơn và tải trọng độc hại hơn so với hệ thống thông thường vì khảnăng đệm của sinh khối trong bể ổn định Trong những lần tải trọng bấtthường, hầu hết các bùn hoạt tính được cô lập từ các dòng chảy chính củathiết bị dòng chảy Tiếp xúc với các thiết bị ổn định sẽ không được sử dụng

mà thay đổi trong ngày tải trọng thủy lực hoặc hữu cơ thường xuyên vượtquá tỷ lệ 3: 1 liên tiếp trên ngày hoặc cho các nhà máy với trung bình dòng

ít hơn 0.1 triệu gallon mỗi ngày mà không cần sự chấp thuận trước củaHQDA (CEEC-EB) WASH DC 20.314-1.000 cho các dự án quân và Khôngquân Hoa Kỳ HQ / LEEE WASH DC 20.332 cho Air Các dự án có hiệu lực

2.5.4 Bể aerotank thông khí kéo dài

Hình 2.5.4: Sơ đồ bể aerotank thông khí kéo dài

Bể aerotank thông khí kéo dài được thiết kế với tải trọng thấp, thời gian thông khílớn từ 20 – 30h để hệ vi sinh trong bể làm việc ở giai đoạn hô hấp nội bào Bể chỉ ápdụng cho các nhà máy xử lý nước thải có công suất nhỏ hơn 3500 m3/ngày Trong sơ

đồ xử lý không xây bể lắng đợt I, nước chỉ cần qua lưới chắn đi thẳng vào bể Toàn bộcặn lắng ở bể lắng đợt II được tuần hoàn lại bể aerotank, bùn dư định kỳ xả ra ngoài,bùn dư là bùn đã ổn định không cần công đoạn xử lý ổn định bùn mà xả thẳng vào sânphơi bùn hoạt vào thiết bị làm khô bùn

Bể aerotank thông khí kéo dài 20 – 30h lưu nước trong bể

Bể lắng

Lưới chắn rác

Tải trọng tính theo BOD5 trên một đơn vị thể tích bể La = 240 gram/m3.ngày

Lượng không khí cấp vào:

- Bể sâu 1.8m cần 280 m3/1kg BOD5

- Bể sâu 2.7m cần 187 m3/1kg BOD5

Khi thông khí bằng thiết bị khuấy cơ khí bề mặt cần khồn ít hơn 2kg O2/1kg

BOD5

2.5.5 Bể aerotank thông khí cao có khuấy đảo hoàn chỉnh

Hình 2.5.5: Sơ đồ bể aerotank thông khí cao có khuấy đảo hoàn chỉnh

• Trong bể aerotank thông khí có khuấy đảo hoàn chỉnh, nước thairm bùnhoạt tính, oxy hòa tan được khuấy trộn đều tức thời sao cho nồng độ cácchất được phân bố đều ở mọi phần tử trong bể

• Trong quá trình trộn hoàn toàn trộn, nước thải dâng lên và bùn thải tái sinhđược đưa ra đồng nhất qua các bể hiếu khí Điều này tao cho lưu lượng oxytrộn đều trong cả bể sục khí và bổ sung thêm ổn định hoạt động khi xử lýnhiều tải trọng đột xuất Thời gian sục khí dao động từ 3 đến 6 giờ Tỷ lệtuần hoàn trong một hệ thống pha trộn hoàn toàn sẽ nằm trong khoảng 50-

150 phần trăm

• Ưu điểm chính của sơ đồ làm việc theo nguyên tắc khuấy đảo hoàn chỉnh là:pha loãng ngay tức khắc nồng độ của các chất độc hại (kim loại nặng) trongtoàn thể tích bể, không xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ ở bất cứ phần nàocủa bể, áp dụng thích hợp cho loại nước thải có chỉ số thể tích bùn cao, cặnkhó lắng

2.6 ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA BỂ AEROTANK

2.6.1 Ưu điểm

• Hiệu quả xử lý cao và hiệu quả

• Loại bỏ các chất hữu cơ

• Giảm thiểu tối đa mùi hôi

• Nhu cầu oxy sinh hóa lớn (BOD) loại bỏ ô nhiễm cung cấp một dòngnước chất lượng tốt

• Quá trình oxy hóa và nitrat hóa đạt được

• Nitrat hóa sinh học mà không cần thêm hóa chất

• Loại bỏ phốt pho sinh học

• Môi trường xử lý hiếu khí loại bỏ rất nhiều mầm bệnh chứa trongnước thải nông nghiệp

• Ổn định bùn

• Khả năng loại bỏ ~ 97% chất rắn lơ lửng

• Quá trình xử lý nước thải sử dụng rộng rãi nhất

2.6.2 Nhược điểm

• Nhân viên vận hành cần được đào tạo kỹ càng về chuyên môn

• Chất lượng nước thải sau xử lý ảnh hưởng nếu một trong các côngtrình đơn vị trong trạm không được vận hành đúng theo yêu cầu kỹthuật

• Không loại bỏ màu từ chất thải công nghiệp và có thể làm tăng màusắc thông qua sự hình thành các chất trung gian màu cao thông quaquá trình oxy hóa

• Nhược điểm chính của xử lý hiếu khí là tổn thất năng lượng cung cấpcho khí với tốc độ đủ để duy trì nồng độ oxy hòa tan cần thiết để duytrì điều kiện hiếu khí trong nước thải được xử lý cho sự tăng trưởnghiếu khí

• Sinh khối (bùn tích tụ) do tăng trưởng hiếu khí hoạt động được hỗ trợbởi một nguồn cung cấp oxy đầy đủ bằng thông khí, có khả năng dẫnđến giảm khả năng lưu trữ của đầm phá và / hoặc ao

• Không loại bỏ được các chất dinh dưỡng, xử lý bậc cao là cần thiết

• Vấn đề cũng nhận được giải quyết bùn

• Sinh khối tái sinh cao giữ nồng độ sinh khối cao trong bể sục khí cho