Bài giảng xử lý nước thải chương 3

Hệ số oxy sử dụng cho quá trình hô hấp hoặc phân huỷ nội bào TẢI TRỌNG THEO KHỐI LƯỢNG TẢI TRỌNG THEO KHỐI LƯỢNG Là tỷ số giữa khối lượng chất nhiễm bẩn lấy ≈ BOD tính trên đơn vị khối

Trang 1

VI SINH VẬT PHÂN HỦY CHẤT HỮU CƠ

3 nhóm

VSV phân hủy hợp chất mạch hở: rượu mạch

thẳng, andehit, xeton, axit,…

VSV phân hủy các hợp chất thơm: benzen,

phenol, toluen, xilen,…

VSV oxi hóa hydrocacbon: dầu, parafin.

KHẢ NĂNG OXY HÓA CHẤT HỮU CƠ

Những chất không bị oxy hóa sinh hóa:

Ngòai cacbon, nếu trong mạch có các nguyên

tử khác nhau sẽ làm cho chất hữu cơ bền hơn Ảnh hưởng nhiều nhất là oxy đến lưu hùynh và nitơ.

Trang 2

THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC CỦA VI SINH VẬT

Bùn họat tính là bông màu vàng nâu, dễ lắng

– Đối với quá trình hiếu khí tích cực

BOD : N : P = 100 : 5 : 1

– Đối với quá trình hiếu khí dài ngày

BOD : N : P = 200 : 5 : 1 Nguồn nitơ: NH 4 OH, urê, muối amon Nguồn phospho: phosphat, supephosphat

Saturday, 19 June, 2010

DINH DƯỠNG CHO BÙN HOẠT TÍNH

BOD: < 500 mg/l: nồng độ nitơ trong muối amon là 15

– Nguồn phospho: phosphat – dạng oxi hóa

Các nguyên tố: K, Mg, Ca, S, Fe, Mn, Zn,… thường có đủ trong

Nếu thiếu phospho: tạo ra vi sinh vật dạng sợi, làm cho bùn lắng chậm, giảm hiệu suất oxi hóa sinh hóa.

Trang 3

CÁC VI SINH VẬT TRONG BÙN HOẠT TÍNH

Vi khuẩn tiêu thụ chất hữu cơ:

– Nhu cầu năng lượng để tồn tại, sinh trưởng và hô hấp nội bào.

– Tạo cơ thể sống và chất trơ dư thừa (bùn dư)

Ví dụ

– Giai đoạn tổng hợp:

6C6H12O6 + 4NH3 + 16O2 → 4C5H7NO2 + 16CO2 + 28H2O

– Hô hấp hoặc oxy hoá nội bào:

4C5H7NO2+ 20O2→ 20CO2+ 4NH3+ 8H2O

Trang 4

Hệ số oxy sử dụng cho quá trình hô hấp

hoặc phân huỷ nội bào

TẢI TRỌNG THEO KHỐI LƯỢNG

Là tỷ số giữa khối lượng chất nhiễm bẩn (lấy

≈ BOD) tính trên đơn vị khối lượng bùn trong

đơn vị thời gian (ngày đêm)

0

m t

Q S C

Trang 5

TẢI TRỌNG THEO THỂ TÍCH

Là khối lượng chất nhiễm bẩn hữu cơ (tính

theo BOD) tính trên đơn vị thể tích trong một

khoảng thời gian xác định (ngày đêm)

kgBOD/kg huyền phù/ngày đêm

0

v

Q S C

Q w : Lưu lượng bùn thải, m 3 /d

SS e : SS trong nước thải, mg/L

Q e : Lưu lượng nước ra khỏi bể, m 3 /d

Tuổi của bùn là tỷ lệ giữa SS có trong bể và lượng

SS thêm vào.

ĐỘ TUỔI CỦA BÙN

Là tỉ số giữa trọng lượng bùn có trong bể và trọng

lượng bùn lấy ra khỏi bể trong 1 ngày

5

v c

Độ tuổi tỉ lệ nghịch với tải trọng khối lượng

Độ tuổi cho biết trạng thái sinh lý của các vi

khuẩn, xác định sự tồn tại hay không của các

pha có khả năng nitrat hóa

VÍ DỤ

Bể bùn hoạt tính có Q là 22.700m 3 /d, SS là 96mg/L Ba bể aerotank, mỗi bể có 1500m 3 , có MLSS là 2600mg/L Tính tuổi của bùn trong hệ thống.

Trang 6

GIẢI

GIẢITính SS trong bể hiếu khí, MLSS × V

GIẢI

GIẢITính lượng SS cần thiết trong bể hiếu khí

q (SS trong RAS) = 900 kg/d

q = 900kg/d : 6,6kg/m 3

= 136,4m 3 /d = 0,095m 3 /min Tính tổng WAS

Lưu lượng thực tế = 2100kg/d : 6,6kg/m 3 = 318,2m 3 /d = 0,221m 3 /min

Tổng lưu lượng WAS = (0,095 + 0,221)m 3 /min = 0,316m 3 /min

Trang 7

VÍ DỤ

ThỂ tích bể aerotank là 6.600m 3 Lưu lượng

nước vào bể là: 37.850m 3 /d có BOD là

140mg/L MLSS là 3.200mg/L, với 80% là chất

bay hơi Nồng độ SS trong RAS là 6.600 mg/L

Lưu lượng WAS là 340m 3 /d Xác định lưu

lượng WAS cần thiết, sử dụng tỷ lệ F/M để

kiểm soát, với tỷ lệ F/M cần thiết là 0,32

26

GIẢI

GIẢITính tải trọng BOD, L BOD

Tính lưu lượng WAS, q

Q = SS thải bỏ : SS trong RAS

Tính tổng lưu lượng WAS, Q

Trang 8

CUNG CẤP VÀ TIÊU THỤ OXY

Tốc độ vận chuyển oxy vào nước được xác

định:r (mg/L)

r = k × (β × Cs– Ct)

k: hệ số vận chuyển, 1/h

β: hệ số bão hoà oxy của nước (0,8 – 0,9)

thuộc vào nhiệt độ - tra bảng)

Thí nghiệm: Lấy 1 lít dung dịch bùn tại của ra bể aerotank, để lắng 30 phút trong ống lắng thuỷtinh có khắc vạch Đánh dấu mặt phân chia giữa bùn và nước để tính ra thể tích bùn choán chỗbằng ml

Chỉ số thể tích càng nhỏ, lắng nhanh, càng đặc.

KHẢ NĂNG LẮNG CỦA BÙN HOẠT TÍNH

Trang 9

Ch ỉ số SDI thường khoảng 1 – 2,5

Phương pháp: sục khí lâu trong bùn.

Các VSV ưa khí hoạt động từ giai đoạn tổng

hợp tế bào đến khi chúng thực hiện quá trình

tự oxy hoá.

QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI TẾ BÀO CHẤT

C 5 H 7 NO 2 + 5O 2 → 5CO 2 + NH 3 + 2H 2 O Amoniac có thể bị oxy hoá, PT tổng quát:

C 5 H 7 NO 2 + 7O 2 → 5CO 2 + NO 3 - + H + + 3H 2 O

Trang 10

NGUYÊN LÝ CỦA SỰ ỔN ĐỊNH HIẾU KHÍ

Chất hữu cơ

thối rữa

CO2, H2O Năng lượng

Tế bào mới Vật chất dự trữ Trao đổi sinh

e b

f

c

d

0

THEO NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC

công suất lớn Thời gian làm thoáng ứng giai đoạn f - c

nồng độ nhiễm bẩn cao BOD 20 > 500 mg/l Tải trọng bùn khoảng 400 – 1000 mg/g bùn khô không tro trong ngày Thời gian làm thoáng ứng giai đoạn a - c

Trang 11

THEO NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC

Bể aerotank oxy hoá hoàn toàn (bể aerotank kéo

dài thời gian làm thoáng): Ứng với giai đoạn f –

d Giai đoạn c - d là thời gian hiếu khí bùn cặn

PHÂN LOẠI BỂ AEROTANK

Trang 12

Bùn hoạt tính dư

Trang 13

Sục khí bằng khí nén: 6-8h;bằng khuấy cơ học: 9-12h

Chỉ số SVI = 50-150ml/gTuổi của bùn:3-15 ngàyHiệu suất xử lý:giảm 80-95%BOD

SVI (ml/g) = SV ×1000 mg/g

MLSS(mg/l)

BỂ AEROTANK TẢI TRỌNG CAO

Đặc điểm:

Thường dùng xử lý nước thải có BOD>500mg/l

Lưu lượng bùn tuần hoàn so với lưu lượng nước

thải vào:10-20%

Nồng độ bùn hoạt tính < 1000mg/l

Sau 1-3h sục khí khử được 60-65%BOD.Nếu kéo

dài quá trình hiếu khí khử BOD gần như hoàn

Trang 14

AEROTANK CẤP KHÍ GIẢM DẦN THEO DÒNG CHẢY

Đặc điểm:

Thường dùng khử chất hưũ cơ nhiễm bẩn lớn

Thời gian sục khí:6-8 giờ

Lượng bùn sau hoạt hoá hồi lưu:25-50% lưu

lượng dòng vào

Hiệu quả xử lý BOD >85%

Ưu điểm:

Giảm được lượng không khí cấp

Không có sự làm hiếu khí quá mức ngăn cản

sinh trưởng và hoạt động cuả vi khuẩn khử nitơ

Nước thải sau lắng I được đưa vào Aerotank

bằng cách đoạn hay phân bậc theo chiều dài

bể(50-65%)

Bùn tuần hoàn đi vào đầu bể

Không khí được cấp dọc theo chiều dài bể

Ưu điểm:

Điều chỉnh được cân bằng oxy cấp trước và sau

bể

Hiệu suất sử dụng oxy tăng và hiệu quả xử lý cao

Làm cân bằng tải trọng BOD theo thể tích bể

Trang 15

AEROTANK VỚI NGĂN TIẾP XÚC BÙN ĐÃ ỔN ĐỊNH

Ưu điểm:

Thông khí tích cực có dung tích nhỏ

Chịu được sự dao động lớn của lưu lượng và

chất lượng

Hiệu suất xử lý khá cao

Rất phù hợp với xử lý nước thải sinh hoạt và CN

x x

Giảm tuổi của bùn hoạt tính(thời gian lưu nước giảm) Nồng độ bùn hoạt tính và oxy được phân bố đều.

Trang 16

Nước thải bị lên men

Thiếu dinh dưỡng

pH thấp

Dầu mỡ trong nước thải cao

Bùn khối không phảido vi khuẩn dạng sợi, do thiếu dinh dưỡng hoặc tải trọng cao, bùn tràn ra ngoài, lượng bùn tuần hoàn và bùn thải bỏ bị pha loãng.

BÙN DẠNG KHỐI – KHẮC PHỤC

Thành phần nuớc thải: nguyên tố dạng vết….N,P…

Nồng độ DO cần duy trì tối thiểu 2mg/l

Thời gian lưu bùn

Hiện tượng bùn nổi có thể quan sát thấy ở

bể lắng đợt II Bề mặt lớp nước bi bao phủ bởi toàn bộ lớp bùn nổi

N gu y ê n n h â n :

Chủ yếu là do quá trình khử Nitrat hoá Nitrit và nitrat chuyển hoá thành các khí N2; N2O; CO2có kích thước 20 - 100micromet

Kh ắ c ph ụ c:

Tăng cường bùn tuần hoàn thải bỏ tử bể lắng II nhằm giảm thời gian lưu bùn trong bể lắng.

Giảm thời gian lưu bùn để tránh quá trình khử nitrat hoá.Nơi

có khí hậu ấm,rất khó vận hành ở thời gian lưu bùn ngắn để tránh nitrat hoá.

Trang 17

BÙN DẠNG BỌT VÁNG

Do vi khuẩn Narcadia spp và vi khuẩn Microthrix parvicella

gây nên.Sự xuất hiện của các loại vi khuẩn trên là do:

- Hàm lượng dầu mở trong nước thải cao

- Tuổi bùn lớn

- Thiếu oxy hay nước thải lên men

H ậ u qu ả :

- Gây ảnh hưởng cảm quan không tốt

- Điều kiện làm việc không an toàn

- Hư hại thành bể và thanh gạt bùn

66

BÙN DẠNG BỌT VÁNG BÙN DẠNG BỌT VÁNG

LÀM VIỆC THEO MẺ

→Hệ số sử dụng thể tích là 100%

Trang 18

BỂ AEROTANK LÀM VIỆC LIÊN TỤC

Mối quan hệ giữa nồng độ chất chỉ thị với

thời gian lưu nước

C = C e−

70

BỂ AEROTANK CÓ CÁC NGĂN TRỘN HOÀN CHỈNH

ĐẶT NỐI TIẾP THÀNH DÃY

BỂ AEROTANK CÓ CÁC NGĂN TRỘN HOÀN CHỈNH

ĐẶT NỐI TIẾP THÀNH DÃY

MLVSS = 75 – 85%MLSS Bao gồm: vi sinh vật, chất lơ lửng là hợp chất hữu cơ không phân huỷ sinh học, chất trơ MLSS chứa:

– 70 – 90% chất hữu cơ

– 10 – 30% chất vô cơ

Trang 19

MỘT SỐ THUẬT NGỮ

SLR: Sludge Loading Ratio

SBR: Sequencing Batch Reactor

RAS: Return Activated Sludge

F/M: Food to Microorganism Ratio

HRT: Hydraulic Retention Time

74

SƠ ĐỒ CÂN BẰNG TRONG BỂ AEROTANK

Q: lưu lượng S: BOD X: MLVSS A: Diện tích

Kiểm soát quá trình oxy hoá sinh học (hệ

thống đạt cân bằng khi lượng thức ăn và

Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi trong hỗn hợp, mg/L

Trang 20

t = 4 giờ = 0,167 ngày MLVSS = 2.550 mg/L

GIẢI

GIẢITải lượng BOD trong ngày:

Trang 21

GIẢI

GIẢITính BOD

MỐI QUAN HỆ GIỮA F/M VÀ HIỆU SUẤT

SỬ DỤNG THỨC ĂN CỦA VI KHUẨN

MỐI QUAN HỆ GIỮA F/M VÀ HIỆU SUẤT

SỬ DỤNG THỨC ĂN CỦA VI KHUẨN

THỜI GIAN LƯU NƯỚC

Trong bể bùn hoạt tính; t

V Q

θ =

Thời gian lưu nước trong cả hệ thống (bể

bùn hoạt tính và bể lắng); t s :

s s

Q

θ = + lắng thứ cấpThể tích bể

Thể tích bể bùn hoạt tính Lưu lượng nước

Trang 22

NHU CẦU DINH DƯỠNG

NHU CẦU OXY CẦN CUNG CẤP CHO

BỂ AEROTANK + Q.T NITRAT HOÁ

NHU CẦU OXY CẦN CUNG CẤP CHO

BỂ AEROTANK + Q.T NITRAT HOÁ

Trang 23

xử lý (tốn năng lượng).

F/M > 0,3: lượng không khí cần thiết là 30 –

(tạo bọt mịn)

được xử lý

Định dạng
Số trang	23
Dung lượng	1,13 MB