BỂ BÙN HOẠT TÍNH TỪNG MẺ (SBR)

Trong kỹ thuật xử lý nước thải sinh hoạt, nước thảicông nghiệp thường ứng dụng các phương pháp và công trình xử lý tương ứng tùy thuộcvào nhiều yếu tố khác nhau như công suất nước thải c

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

- -TIỂU LUẬN MÔN HỌC

XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ VÀ CÔNG NGHIỆP

BỂ BÙN HOẠT TÍNH TỪNG MẺ (SBR)

GVHD: GS.TS Lâm Minh Triết Lớp : Quản lý môi trường 2012 Nhóm 5:

Nguyễn Trần Thu Hiền (MSHV: 1280100039)Nguyễn Thị Hoài Trang (MSHV: 1381010052)

Tp.Hồ Chí Minh, năm 2013

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

- -TIỂU LUẬN MÔN HỌC

XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ VÀ CÔNG NGHIỆP

BỂ BÙN HOẠT TÍNH TỪNG MẺ (SBR)

Tp.Hồ Chí Minh, năm 2013

Bể bùn hoạt tính từng mẻ (SBR)

MỤC LỤC

Bể bùn hoạt tính từng mẻ (SBR)

DANH MỤC VIẾT TẮT

SBR : Sequencing Batch Reactor

BOD : Biochemical Oxygen Demand

COD : Chemical Oxygen Demand

DO : Dissolved oxygen

KCN : Khu công nghiệp

QCVN : Quy chuẩn Việt Nam

Bể bùn hoạt tính từng mẻ (SBR)

DANH MỤC HÌNH ẢNH

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN1.1 Đặt vấn đề

Nước là nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá, là yếu tố quan trọng cho sự tồn tại

và duy trì sức khỏe của nhân loại Đồng thời nó đóng vai trò to lớn trong các hoạt độngsinh hoạt, sản xuất của cộng đồng Hiện nay sự bùng nổ dân số và phát triển hoạt động sảnxuất thiếu sự quy hoạch và định hướng đúng đắn không theo nguyên tắc phát triển bềnvững làm cho nguồn tài nguyên thiên nhiên này bị khai thác cạn kiệt và môi trường bị ônhiễm trầm trọng Một trong những nguyên nhân gây nên tình trạng đó là nước thải đãkhông được xử lý, làm sạch trước khi đưa trở lại môi trường Vì vậy, xử lý nước thải đãtrở thành vấn đề mang tính thời sự hết sức bức xúc hiện nay, nó đặt ra nhiệm vụ chonhững người làm việc trong lĩnh vực quản lý, hoạt động môi trường và kỹ thuật phải cóchương trình hành động và biện pháp thiết thực, kịp thời khắc phục, giải quyết

Tuy nhiên, tùy theo đặc điểm của từng loại nước thải và mức độ ô nhiễm mà có thể

áp dụng các quá trình xử lý khác nhau Trong kỹ thuật xử lý nước thải sinh hoạt, nước thảicông nghiệp thường ứng dụng các phương pháp và công trình xử lý tương ứng tùy thuộcvào nhiều yếu tố khác nhau như công suất nước thải cần xử lý, thành phần tính chất và cácchỉ tiêu của nước thải, loại nguồn tiếp nhận và mức độ cần thiết phải xử lý…

Xuất phát từ vấn đề trên, cùng với việc thực hiện nhiệm vụ học tập của môn học mà

nhóm chúng tôi đã tìm hiểu nghiên cứu về Bể bùn hoạt tính từng mẻ (Sequencing Batch

Reactor - viết tắt SBR), là một công trình xử lý sinh học thuộc loại bể hiểu khí mang tính

hiện đại, là công trình xử lý trung tâm của hệ thống xử lý nước thải tập trung

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải của hệt hống bể bùn hoạt tính từng mẻSBR.Từ đó nghiên cứu, đề xuất thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung cho một khucông nghiệp điển hình

1.3 Nội dung nghiên cứu

- Các giai đoạn của quá trình xử lý sinh học bùn hoạt tính từng mẻ (SBR)

- Phân tích so sánh giữa bể Aeroten và bể SBR trong xử lý nước thải

- Đề xuất thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung cho KCN Tân Bình

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu chủ yếu là phương pháp kế thừa Nhóm đã kế thừa các tàiliệu, báo cáo nghiên cứu về mảng công nghệ xử lý nước thải, nguyên lý hoạt động của bểSBR

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BỂ BÙN HOẠT TÍNH

TỪNG MẺ (SBR)2.1 Phương pháp xử lý sinh học

Cơ sở của phương pháp xử lý sinh học nước thải là dựa vào khả năng oxy hóa cácliên kết hữu cơ dạng hòa tan và không hòa tan của vi sinh vật, chúng sử dụng các liên kết

đó như là nguồn thức ăn của chúng

Như vậy, nước thải có thể xử lý bằng phương pháp sinh học sẽ được đặc trưng bởichỉ tiêu BOD học COD Để có thể xử lý bằng phương pháp này thì nước thải không chứacác chất độc và tạp chất, các muối kim loại nặng hoặc nồng độ của chúng không đượcvượt quá nồng độ cực đại cho phép và có tỷ số BOD/COD 0,5

Người ta có thể phân loại các phương pháp xử lý sinh học dựa trên các cơ sở khácnhau Song nhìn chung có thể chia chúng thành hai loại chính sau:

- Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên: cánh đồngtưới, hồ sinh học, hệ thống xử lý bằng thực vật nước (lục bình, lau sậy), đất ngập nước Quá trình xử lý diễn ra chậm, dựa chủ yếu vào nguồn oxy và vi sinh có trong đất và nước

- Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo: bể lọc sinhhọc (Biôphin), bể làm thoáng khí sinh học (Aeroten) Do các điều kiện tạo nên bằng nhântạo mà quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn

2.1.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên

2.1.1.1 Các công trình xử lý nước thải trong đất

Các công trình xử lý nước thải trong đất là những vùng đất quy hoạch tưới nướcthải định kỳ và gọi là cánh đồng ngập nước (cánh đồng tưới và cánh đồng lọc).Cánh đồngngập nước được tính toán và thiết kế dựa trên khả năng giữ lại, chuyển hóa chất bẩn trongđất Khi lọc nước thải qua đất, các chất lơ lửng và keo sẽ bị giữ lại ở lớp trên cùng Nhữngchất đó tạo nên lớp màng gồm vô số vi sinh vật có khả năng hấp phụ và oxy hóa các chấthữu cơ có trong nước

Ở lớp đất trên cùng (dày từ 0,2 – 0,5m) chế độ oxy là thuận lợi nhất Oxy tự do cósẵn trong nước thải), do cây cung cấp hoặc xâm nhập từ không khí bên trên qua các khe

hở giữa các hạt đất,… được vi khuẩn sử dụng để oxy hóa các chất hữu cơ Các chất hữu

cơ được oxy hóa thành CO2 và nước Trong trường hợp còn dư oxy các vi khuẩn nitrit hóa

sẽ chuyển hóa nitơ amon thành nitơ nitrit và nitơ nitrat

Các sản phẩm tạo thành là nguồn dự trữ oxy cho quá trình oxy hóa kỵ khí các chấthữu cơ ở các lớp đất sâu hơn Như vậy càng sâu xuống dưới, lượng oxy tự do càng giảm

và sẽ diễn ra quá trình khử nitrat trong diều kiện yếm khí để cung cấp oxy cho việc oxyhóa các chất hữu cơ còn lại

Trong cánh đồng ngập nước, khi nước thải lọc qua đất, một lượng lớn photphođược hấp thụ Hiệu quả khử nitơ và photpho trong đất cao, nước thải khi xả vào nguồnnước mặt sẽ không gây hiện tượng phú dưỡng trong đó Ngoài ra, phần lớn các loại vi

khuẩn gây bệnh cũng được giữ lại và tiêu diệt trong đất Một số kim loại nặng trong nướcthải khi lọc qua đất cũng sẽ được giữ lại Mực nước trong đất và trên mặt đủ độ sâu đểđảm bảo phát triển một số loài thực vật đặc trưng, sống trong điều kiện bão hòa nước.

Hiệu suất xử lý nước thải trong cánh đồng ngập nước phụ thuộc vào các yếu tố nhưloại đất, độ ẩm của đất, mực nước ngầm; tải trọng, chế độ tưới, phương pháp tưới, nhiệt độ

và thành phần tính chất nước thải Vai trò của thực vật đối với quá trình xử lý nước thảitrong đất gồm:

- Vận chuyển oxy vào vùng rễ cây

- Giảm vận tốc dòng chảy, tăng khả năng lắng nước thải dòng ra

- Tạo màng vi sinh học để tăng cường cho quá trình chuyển hóa nitơ hoặc hấp thụcác chất độc hại khác

2.1.1.2 Các công trình xử lý nước thải trong hồ sinh học

Hồ sinh học là các thủy vực tự nhiên hoặc nhân tạo, không lớn, mà ở đấy sẽ diễn raquá trình chuyển hóa các chất bẩn Quá trình này diễn ra tương tự như quá trình tự làmsạch trong các sông hồ tự nhiên với vai trò chủ yếu là các vi khuẩn và tảo

Khi vào hồ do vận tốc dòng chảy nhỏ, các loại cặn lắng được lắng xuống đáy Cácchất bẩn hữu cơ còn lại trong nước sẽ được vi khuẩn hấp phụ và oxy hóa mà sản phẩm tạo

ra là sinh khối của nó, CO2, các muối nitrat, nitrit,… khí CO2 và các hợp chất nitơ,photpho được rong tảo sử dụng trong quá trình quang hợp Trong giai đoạn này sẽ giảiphóng oxy cung cấp cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ của vi khuẩn Sự hoạt độngcủa rong tảo tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trao đổi chất của vi khuẩn Tuy nhiêntrong trường hợp nước thải đậm đặc chất hữu cơ, tảo có thể chuyển từ hình thức tự dưỡngsang dị dưỡng, tham gia vào quá trình oxy hóa các chất hữu cơ Nấm nước, xạ khuẩn cótrong nước thải cũng thực hiện vai trò tương tự

Ngoài các hợp chất hữu cơ, các hợp chất nitơ, photpho, cacbon,… trong hồ sinhhọc cũng được chuyển hóa theo các chu trình riêng với sự tham gia của vi khuẩn, tảo vàcác loại thực vật bậc cao khác

Yếu tố chính để đảm bảo quá trình chuyển hóa chất hữu cơ trong hồ sinh học là oxy

và nhiệt độ.Hàm lượng oxy trong hồ phụ thuộc vào chiều sâu hồ, điều kiện khí hậu, thờitiết, chế độ dòng chảy ở tầng nước mặt do có oxy khuếch tán từ không khí và oxy quanghợp, quá trình oxy hóa chất hữu cơ diễn ra mạnh, thế năng oxy hóa khử trong hồ giảm dầntheo chiều sâu Ở tầng nước sâu hàm lượng oxy hòa tan giảm, tạo nên điều kiện thiếu khíhoặc yếm khí, vi khuẩn phải sử dụng oxy liên kết từ NO2- , NO3- hoặc SO42- để oxy hóachất hữu cơ Trong lớp cặn đáy, các chất hữu cơ thường phân hủy bằng cách lên men Sảnphẩm tạo ra ở lớp nước đáy hồ thường là mêtan CH4 , H2S và một số chất khí khác Nhưvậy trong hồ sinh học, có thể tồn tại và phát triển các loại vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn tùytiện và vi khuẩn kỵ khí tại các tầng nước khác nhau Hiệu quả phân hủy chất hữu cơ ởvùng hiếu khí là cao nhất Vì vậy để tăng cường quá trình xử lý nước thải người ta thườngtăng dung tích vùng hiếu khí bằng các biện pháp cưỡng bức

Trong hồ sinh học, các loại tảo và vi khuẩn dị dưỡng, phân hủy hiếu khí chất hữu

cơ đóng vai trò đối thủ, kình địch của các loại vi khuẩn gây bệnh Ngoài ra với thời giannước lưu lại trong hồ lớn, phần lớn các loại vi khuẩn gây bệnh còn sẽ bị tiêu diệt bởi cáctia cực tím của ánh sang mặt trời

Hình 2-1 Hồ hiếu khí sử dụng thực vật nước là lục bình

2.1.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo

2.1.2.1 Quá trình bùn hoạt tính (aeroten)

Nước thải sau khi qua bể lắng 1 có chứa các chất hữu cơ hòa tan và các chất lơ lửng

đi vào bể phản ứng hiếu khí (aeroten) Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là cáchạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi làbùn hoạt tính

Bùn hoạt tính là các bông căn có màu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từnước thải và là nơi cư trú để phát triển của vô số vi khuẩn và vi sinh vật sống khác Vikhuẩn và các vi sinh vật sống dung chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn

để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan thành các tế bào mới

Quá trình chuyển hóa thực hiện theo từng bước xen kẽ và nối tiếp nhau Một vàiloại vi khuẩn tấn công vào các hợp chất hữu cơ có cấu trúc phức tạp, sau khi chuyển hóathải ra các hợp chất hữu cơ có cấu trúc đơn giản hơn, một vài loại vi khuẩn khác dung cácchất này làm thức ăn và lại thải ra các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn nữa, và quá trình cứtiếp tục cho đến khi chất thải cuối cùng không thể làm thức ăn cho bất cứ vi sinh vật nàonữa

Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể aeroten không đủ,làm giảm nhanh các chất hữu cơ, do đó phải sử dụng lại bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy ở

bể lắng 2 bằng cách tuần hoàn bùn ngược trở lại đầu bể aeroten để duy trì nồng độ vừa đủcho vi khuẩn trong bể Bùn dư ở đáy bể lắng được thải ra khu xử lý bùn

Quy trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính lơ lửng trong các bể phản ứng hiếukhí gồm các công đoạn sau:

- Khuấy trộn đều nước thải với bùn hoạt tính trong thể tích V của bể phản ứng

- Làm thoáng bằng khí nén hay khuấy trộn bề mặt hỗn hợp nước thải và bùn hoạttính có trong bể trong một thời gian đủ dài để lấy oxy cấp cho quá trình sinh hóaxảy ra trong bể

- Làm trong nước và tách bùn hoạt tính ra khỏi hỗn hợp bằng bể lắng

- Tuần hoàn lại một lượng bùn cần thiết từ đáy bể lắng đợt 2 vào bể aeroten để hòatrộn với nước thải đi vào

Các giai đoạn hoạt động diễn ra trong một ngăn bể bao gồm: làm đầy nước thải,thổi khí, để lắng tĩnh, xả nước thải và xả bùn dư

Bể được cấp khí tự nhiên nhờ các cửa thông gió xung quanh hầm với tổng diện tíchbằng 20% diện tích sàn thu nước Để lưu thông hỗn hợp nước thải và bùn cũng như khôngkhí vào lớp vật liệu lọc, sàng thu nước có các khe hở tổng diện tích bằng 5 – 8% diện tíchđáy

Nước thải được tưới trên bề mặt bể nhờ hệ thống ống phân phối vòi phun, khoan lỗhoặc nén răng cưa Thiết bị định lượng nước thải có thể là dạng thùng xi phôn hoặc cácloại máng tự lật.Thời gian tưới dưới 5 phút, cường độ tưới nhỏ nên người ta thường khôngtuần hoàn nước thải sau xử lý về bể

Tuy nhiên bể làm việc hiệu quả khi BOD5 của nước thải dưới 220mg/l Bể thườngdùng cho các trạm xử lý nước thải công suất dưới 1.500 m3/ngày.

2.1.2.4 Bể lọc sinh học cao tải

Bể lọc sinh học cao tải dùng để xử lý sinh học hiếu khí nước thải với tải trọng thủylực từ 10 – 30m3 nước thải/m2 bề mặt bể

Bể cấu tạo hình tròn trên mặt bằng để đảm bảo cho dàn ống phân phối nước tựquay Áp lực từ các lỗ phun từ 0,5÷0,7m Tốc độ quay một vòng từ 8 – 12 phút Khoảngcách từ bề mặt lớp vật liệu đến dàn ống là 0,2÷0,3m để lấy không khí và nước phun ra vỡthành các hạt nhỏ đều trên mặt bể

Bể lọc sinh học cao tải hoạt động có hiệu quả khi BOD của nước thải dưới300mg/l Để tăng hiệu quả xử lý nước thải người ta thường tuần hoàn nước sau bể lọc để

xử lý lại Thời gian tiếp xúc giữa nước thải và vi sinh vật dính bám tăng lên, tải trọng chấtbẩn hữu cơ giảm xuống Mặt khác khi tuần hoàn lại nước, tải trọng thủy lực tăng lên, đẩymạnh quá trình tách màng vi sinh vật cũ và hình thành màng mới trên bề mặt vật liệu, làmgiảm hiện tương tắc nghẽn trong các lỗ rỗng của lớp vật liệu, tăng lưu lượng trong hệthống phân phối, đảm bảo tốc độ quay của dàn ống

2.1.2.5 Đĩa lọc sinh học

Đĩa lọc sinh học được dùng để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học theonguyên lý dính bám Đĩa lọc là các tấm nhựa, gỗ,… hình tròn đường kính từ 2÷4 m dàydưới 10 mm ghép với nhau thành khối cách nhau 30÷40 mm và các khối này được bố tríthành dãy nối tiếp quay đều trong bể chứa nước thải

Tốc độ quay của đĩa từ 1÷2 vòng/phút và đảm bảo dòng chảy rối, không cho bùncặn lắng lại trong bể nước thải Trong quá trình quay, phần dưới của đĩa ngập trong nướcthải

Quá trình hấp phụ và dính bám các chất hữu cơ dạng hòa tan, keo và vẫy bùn lênmàng sinh vật hình thành trước đó, được diễn ra Khi quay lên phía trên, vi khuẩn sẽ lấyoxy để oxy hóa chất hữu cơ và giải phóng CO2 Màng sinh vật dày từ 2 – 4 mm, phụ thuộcvận tốc quay của đĩa

Đĩa lọc sinh học được sử dụng rỗng rãi để sử lý nước thải sinh hoạt với công suấtkhông hạn chế

2.1.2.6 Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước (bể bioten)

Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước hoạt động theo nguyên lý lọc dínhbám Bể có cấu tạo gần giống với bể lọc sinh học và aeroten Vật liệu lọc thường đượcđóng thành khối và để ngập trong nước.khí được cấp với áp lực thấp và dẫn vào bể cùngchiều hoặc ngược chiều với nước thải Khi nước thải qua khối vật liệu lọc BOD bị khử và

NH4 bị chuyển hóa thành NO3- trong lớp màng sinh vật, nước đi từ dưới lên, chảy vàománg thu và được dẫn ra ngoài

Để khử BOD, NO3- và PO43- trong nước thải, bể thường bố trí thành 2 bậc, trongđấy hệ thống phân phối khí của bể lọc bậc 2 được bố trí tạo điều kiện hình thành vùng

thiếu khí ở phía dưới, độ trên mực nước giữa 2 bể lọc hoạt động gián tiếp là 0,5 m, vật liệulọc thường là các tấm, ống vật liệu nhựa

Sơ đồ cấu tạo của bể bioten vật liệu là các khối tấm nhựa PVC hoạt động theonguyên tắc aeroten áp lực thấp kết hợp bể lắng đợt 2

Ngoài các tấm nhựa, người ta còn dùng polystyrene dường kính 2÷5mm để làm vậtliệu lọc của bioten Do tỷ trọng hạt polystyrene nhỏ nên nguyên tắc vận hành loại bể nàygiống bể lọc vật liệu nổi để xử lý nước cấp Hàm lượng cặn lơ lửng sau bể nhỏ hơn 20mg/l nên không cần thiết xây dựng bể lắng đợt 2

2.2 Quá trình vi sinh vật trong bể bùn hoạt tính

Qua quá trình VSV lơ lửng hiếu khí xả ra qua hai công trình liên quan mật thiết vớinhau: Bể bùn hoạt tính (bể Aeroten) và bể lắng thứ cấp (bể lắng đợt 2) Tại bể Aeroten xảy

ra các phản ứng sinh hóa dưới sự hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí biến chất hữu cơphức tạp thành chất vô cơ và các chất khí bay ra khỏi nước thải, một phần chất hữu cơ và

vô cơ được đồng hóa vào trong tế bào vi khuẩn giúp cho vi khuẩn tăng trưởng và sinh sản.Sau đó, nước thải được đưa sang bể lắng đợt 2, các tế bào vi khuẩn sẽ kết cụm với nhauhình thành các bông cặn và lắng xuống tạo thành bùn hoạt tính, một phần bùn được hoànlưu về bể Aeroten để duy trì mật độ của vi khuẩn ở mức độ cao, đẩy nhanh tốc độ oxy hóasinh hóa các chất hữu cơ trong nươc thải

Hai mục tiêu chính của việc xử lý nước thải bằng bể bùn hoạt tính là :

- Oxy hóa các hợp chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học và chuyển hóa chúng thànhsinh khối;

- Tạo bông cặn để loại bỏ sinh khối ra khỏi nước thải (diễn ra ở bể lắng thứ cấp)

Để kiểm soát tốt quy trình xử lý nước thải ở bể bùn hoạt tính chúng ta phải kiểmsoát sự tăng trưởng của các vi sinh vật Điều này liên quan đến việc kiểm soát các yếu tốmôi trường cần thiết cho sự phát triển của chúng Ngoài ra, cần phải hiểu rõ về hệ vi sinhvật trong bể Quần thể vi sinh vật trong bể bùn hoạt tính bao gồm vi khuẩn, nấm, nguyênsinh động vật, luân trùng, các vi sinh vật này có điều kiện sống khác nhau và hiện diện vớitỉ lệ khác nhau

Bảng 2-1 Một số chủng vi khuẩn trong bùn hoạt tính

1 Pseusomonas Thủy phân hydratcacbon, protein, các chất hữu cơ và khử Nitrat

2 Athrobacter Phân hủy hydratcacbon

3 Bacillus Phân hủy hydratcacbon, protein

4 Cytophaga Phân hủy Polyme

5 Zooglea Tạo màng nhầy, chất keo tụ

6 Nitrosomonas Nitrat hóa

7 Nitrobacter Nitrat hóa

8 Nitrococus Denitrificans Khử Nitrat

2.3 Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp SBR

2.3.1 Giới thiệu

Bể SBR (Sequencing Batch Reactor): Bể phản ứng theo mẻ là dạng công trình xử

lý nước thải dựa trên phương pháp bùn hoạt tính nhưng 2 giai đoạn sục khí và lắng diễn ragián đoạn trong cùng một kết cấu

Hệ thống SBR là hệ thống dùng để xử lý nước thải sinh học chứa chất hữu cơ vànitơ cao

Hệ thống hoạt động liên tục bao gồm quá trình Làm đầy nước thải  phản ứng

 Làm tĩnh  Chắt nước  xả bùn hoạt tính; trong đó quá trình phản ứng hay còn gọi

là quá trình tạo hạt (bùn hạt hiếu khí), quá trình này phụ thuộc vào khả năng cấp khí, đặcđiểm chất nền trong nước thải đầu vào

Nói chung, công nghệ SBR đã chứng tỏ được là một hệ thống xử lý có hiệu quả dotrong quá trình sử dụng ít tốn năng lượng, dễ dàng kiểm soát các sự cổ xảy ra, xử lý vớilưu lượng thấp, ít tốn diện tích rất phù hợp với những trạm có công suất nhỏ, ngoài racông nghệ SBR có thể xử lý với hàm lượng chất ô nhiễm có nồng độ thấp hơn

Chu trình SBR thông thường không gây vướng cho các bọt khí mịn ra khỏi màngđĩa phân phối được dùng cung cấp nhu cầu oxy từ máy thổi khí cho sự sinh trưởng của vikhuẩn Tốc độ quay chậm của quạt gió và của thiết bị trộn chìm được xem như cách thayđổi luân phiên khác của thiết bị thổi khí cho quy trình SBR

Quy trình thay đổi luân phiên trong bể SBR không làm mất khả năng khử CODtrong khoảng 90 – 92% Ví dụ, phân hủy yếm khí, quá trình tiếp xúc yếm khí, lọc yếm khí,lọc tiếp xúc, lọc sinh học nhỏ giọt hay các bể bùn hoạt tính truyền thống khác chỉ có thểkhử được BOD khoảng 50 – 80% Vì vậy, việc thay đổi luân phiên được theo sau giaiđoạn khác như hệ thống truyền khí hay hệ thống oxy hòa tan

Hình 2-3 Bề SBR ngoài thực tế

2.3.2 Các giai đoạn xử lý sinh học bùn hoạt tính từng mẻ (SBR)

Quy trình hoạt động gồm 5 giai đoạn cơ bản:

Hình 2-4 Quy trình vận hành bể SBR

Giai đoạn 1: Làm đầy nước thải (Fill - mix)

Ở giai đoạn này nước thải được dẫn vào bể và đường ống cấp khí có thể mở và cóthể đóng Thời gian làm đầy bể chiếm 25% của một mẻ xử lý (Hình 2-5)

Hình 2-5 Giai đoạn làm đầy

Giai đoạn 2: Phản ứng (react)

Ở giai đoạn này bể được sục khí liên tục (van ở ống cấp khí luôn mở).Trong giaiđoạn này cần tiến hành thí nghiệm để kiểm soát các thông số đầu vào như: DO, BOD,COD, N, P, cường độ sục khí, nhiệt độ, pH… để có thể tạo bông bùn hoạt tính hiệu quảcho quá trình lắng sau này Quá trình oxy hóa sinh hóa xảy ra như ở bể Aeroten thôngthường, thời gian ở giai đoạn này chiếm 35% Bể này chứa các vi khuẩn hiếu khí có khảnăng phân hủy chất hủy cơ, các vi khuẩn được cung cấp đủ lượng oxy cần thiết cho quátrình phân hủy hiếu khí bằng các thiết bị sục khí

Trong giai đoạn này diễn ra các phản ứng sinh hóa theo các phương trình sau:

- Quá trình oxy hóa (hay dị hóa):

(COHNS) + O2 + VK hiếu khí CO2 + NH4 + sản phẩm khác + năng lượng

- Quá trình tổng hợp (đồng hóa):

(COHNS) + O2 + VK hiếu khí + năng lượng  C5H7O2N

Ghi chú: C5H7O2N là công thức hóa học thông dụng để đại diện cho tế bào vi khuẩn

Hình 2-6 Giai đoạn phản ứng

Giai đoạn 3: Lắng tĩnh (Settle)

Ở giai đoạn này bể làm việc như bể lắng thứ cấp (bể lắng đợt 2) nhưng ở trạng tháitĩnh do đó xảy ra điều kiện thiếu khí và có khả năng khử được nitơ có trong nước thải

bằng quá trình khử nitrat Thời gian lắng chiếm 20%.(Hình 2-7)

Trong điều kiện thiếu oxy, các loại vi khuẩn khử nitrat denitrificans (dạng kỵ khítùy tiện) sẽ tách oxy của nitrat va nitrit để oxy hóa chất hữu cơ Nitơ phân tử tạo thànhtrong quá trình này sẽ thoát ra khỏi nước

Quá trình chuyển hóa:

NO3-→ NO2- → NO → N2O → N2 (NO, N2O, N2 dạng khí)

Trong bể SBR, chúng ta có thể tạo được giai đoạn thiếu khí để khử nitrat sinh ra từquá trình nitrat hóa Có xuất hiện thêm những vi khuẩn khử nitrat, các vi khuẩn này sẽchuyển hóa nitrat thành nitrit, và sau đó chuyển nitrit thành các khí bay hơi ra khỏi nướcthải

 Quá trình nitrát hóa

2NH3 + 3O2 → 2NO2- + 2H+ + 2H2O (vi khuẩn nitrosomonas)

( 2NH4 + 3O2 → 2NO2- + 4H+ + 2H2O)

2NO2-+ O2 → 2NO3- (vi khuẩn nitrobacter)

Tổng phản ứng oxy hóa amoni:

NH4 + 2O2 → NO3- + 2H+ + 2H2O

 Quá trình khử nitrat:

2NO3- + chất hữu cơ → N2 + CO2 + H2O (N2 dạng khí) (vi khuẩn nitrococus)

Hình 2-7 Giai đoạn làm tĩnh

Giai đoạn 4: Chắt nước (Decant).

Phần nước trong sau khi lắng được chắt nước ra (lấy nước ra) nhờ thiết bị chắt nước

tự động (decantơ) và thiết bị này sẽ tự động dừng chắt nước ở tại mực nước an toàn khônglôi kéo bùn lắng theo Ở giai đoạn này các van nước và khí đều đóng và thời gian hoạtđộng chiếm 15%

Hình 2-8 Giai đoạn chắt nước

Giai đoạn 5: xả bùn hoạt tính (Idle)

Thực hiện xả bùn hoạt tính (thời gian 5%) nhưng giữ lại một phần bùn trong bể nhưlượng bùn hoàn lưu trong bể Aeroten truyền thống Các van nước và khí đều đóng và chu

kỳ (mẻ) mới sẽ được bắt đầu

Lưu ý:

- Số lượng tối thiểu của loại bể này ít nhất không nhỏ hơn 2

- Dùng cho hệ thống xử lý nước có công suất dưới 5.000 m3/ngày.đêm, diện tích giớihạn