Các loại bể MBR, MBBR, SBR trong xử lý nước thải

Bể SBR hay còn gọi là bể bùn hoạt tính từng mẻ (Sequencing Batch Reactor) là bể xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học theo quy trình phản ứng từng mẻ liên tục Các thiết bị trong bể SBR: Van xả nước vào bể • Van xả nước ra khỏi bể • Van đóng mở đường ống dẫn bùn • Thiết bị kiểm soát DO • Bơm hút bùn • Bộ điều khiển decanter • Decanter thu nước

Đề tài

SBR- MBR- MBBR

A SBR

A SBR

I GIỚI THIỆU

Bể SBR hay còn gọi là bể bùn hoạt tính từng

mẻ (Sequencing Batch Reactor) là bể xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học theo quy trình phản ứng từng mẻ liên tục

II PHÂN LOẠI

• Loại lưu lượng dòng trung gian hoặc bể xử lý mẻ thực (true batch reactor)

• Lại lưu lượng dòng liên tục của bể

A SBR

III.CÁC THIẾT BỊ TRONG BỂ SBR

• Level sensor (bộ cảm biến cấp độ) trong bể SBR

• Van xả nước vào bể

• Van xả nước ra khỏi bể

• Van đóng mở đường ống dẫn bùn

• Thiết bị kiểm soát DO

• Bơm hút bùn

• Bộ điều khiển decanter

• Decanter thu nước

Các thiết bị trong bể SBR

Hình Bộ điều khiển Decanter

Hình Decanter thu nước

IV QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA BỂ

Chu kỳ hoạt động của bể SBR bao gồm năm giai đoạn (pha) riêng biệt

A SBR

IV QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA BỂ

Pha làm đầy – điền nước (Fill)

• Nước thải được bơm vào bể SBR

• Chế độ khuấy MỞ, máy thổi khí TẮT

• Chất hữu cơ, khử nitơ, phosphorous sinh ra

IV QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA BỂ

Pha phản ứng, thổi khí (React)

• Nước thải ngăn không cho vào bể SBR

• Chế độ khuấy MỞ, máy thổi khí hoạt động GIÁN

ĐOẠN dựa trên chất lượng đầu ra

• Loại bỏ BOD/COD, nitrit hóa/khử ni tơ

A SBR

IV QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA BỂ

Pha lắng (Settle)

• Nước thải ngăn không cho vào bể SBR

• Chế độ khuấy TẮT, máy thổi khí TẮT

• Chất rắn lơ lửng được để lắng xuống

IV QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA BỂ

Pha rút nước (Draw - Decant)

• Nước thải ngăn không cho vào bể SBR

• Chế độ khuấy TẮT, máy thổi khí TẮT

• Máng thu nước hạ xuống, nước sau lắng được đưa ra

ngoài

• Bùn hoạt tính xả bỏ

A SBR

IV QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA BỂ

Pha chờ (Idle)

• Nước thải ngăn không cho vào bể SBR

• Chế độ khuấy TẮT, máy thổi khí TẮT

• Bể SBR sẵn sàng cho chu kì xử lý tiếp theo

BỂ SBR CẢI TIẾN (UNITANK- CTECH)

Hệ thống SBR cải tiến bao gồm 2 cụm bể

• Cụm bể Selector: là nơi sục khí liên tục tạo điều kiện quá trình xử lý hiếu khí diễn ra

• Cụm bể C – tech: là nơi diễn ra hoạt động chính của 5 pha của công nghệ SBR

Nước được vào bể Selector trước sau đó mới đưa vào bể C – tech

SƠ ĐỒ HOẠT ĐỘNG

V ƯU- NHƯỢC ĐIỂM CỦA BỂ

1.Ưu điểm

• Bể SBR không cần tuần hoàn bùn hoạt tính

• Hoạt động dễ dàng và giảm đòi hỏi sức người

• Dễ dàng tích hợp quá trình nitrat/khử nitơ cũng như loại bỏ phospho

• Các pha thay đổi luân phiên nhưng không làm mất khả năng khử BOD khoảng 90-92 %

• Giảm chi phí xây dựng bể lắng, hệ thống đường ống dẫn truyền và bơm liên quan

• Lắp đặt đơn giản và có thể dễ dàng mở rộng nâng cấp

• Hệ thống SBR linh động có thể xử lý nhiều loại nước thải khác nhau

• Dễ dàng bảo trì, bảo dưỡng thiết bị ( các thiết bị ít) mà không cần phải tháo nước cạn bể

• TSS đầu ra thấp, hiệu quả khử photpho, nitrat hóa và khử nitrat hóa cao.

• Quá trình kết bông tốt do không có hệ thống gạt bùn cơ khí.

• Quá trình lắng ở trạng thái tĩnh nên hiệu quả lắng cao.

• Giảm diện tích để xây dựng của hệ thống, phù hợp với những nhà máy có mặt bằng nhỏ.

• Xử lý được nước thải có nồng độ N và P cao.

• Nước thải sau khi qua bể SBR đảm bảo:

V ƯU- NHƯỢC ĐIỂM CỦA BỂ

• Cần phải có nhiều thiết bị hoạt động đồng thời với nhau

• Công suất xử lý thấp

• Đòi hỏi nhân viên phải có trình độ kỹ thuật cao

• Khó khăn cho các hệ nước thải liên tục và công xuất lớn

• Kiểm soát quá trình rất khó, đòi hỏi hệ thống quan trắc các chỉ tiêu tinh vi, hiện đại

• Có khả năng nước đầu ra ở giai đoạn xả ra cuốn theo các bùn khó lắng, váng nổi

• Phải chú ý đến thời gian thổi khí và thời gian thu nước

• Do đặc điểm là ko rút bùn ra nên hệ thống thổi khí dễ bị nghẹt bùn

• Nếu các công trình phía sau chịu sốc tải thấp thì phải có bể điều hòa phụ trợ

2 Nhược điểm

A SBR

VI TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ SBR

Tổng thời gian của một chu kỳ hoạt động T= tf + ta + ts + td + te = 2 + 4 + 1 + 1 = 8h Trong đó

Thời gian làm đầy tf = 2h Thời gian phản ứng ta = 4h Thời gian lắng ts = 1h

Thời gian rút nước td = 1h Thời gian pha chờ te = 0h

Nếu chọn số đơn nguyên là 4 , số chu kỳ hoạt động của 1 đơn nguyên trong một ngày

N = = 3 (chu kỳ/đơn nguyên.ngày) Tổng số chu kỳ làm đầy trong một ngày

N = 3 × n = 3 × 4 = 12 (chu kỳ/ngày)

VI TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ SBR

B MBR

B MBR

I ĐỊNH NGHĨA

MBR ( menbrane bioreactor ) có thể định nghĩa là xử lí nước thải vi sinh bằng công nghệ màng lọc Hệ thống màng lọc bằng công nghệ MBR có thể ứng dụng trong môi trường phản ứng vi sinh kị khí hoặc hiếu khí từ sinh khối

II PHÂN LOẠI

• Kiểu đặt ngập màng MBR trong bể MBR (iMBR)

• Kiểu đặt ngoài (sMBR)

B MBR

III CẤU TẠO

• MBR có các ống nhỏ (hay sợi rỗng) khoảng 1mm tạo

thành 1 mạng lưới các xúc tu siêu nhỏ (0.001m)

• Vật liệu cấu tạo màng có thể là polymer, gốm, kim

loại, hay vật liệu xốp

• Kích thước lỗ rỗng trên màng càng nhỏ (micro, ultra,

nano…) thì áp lực trên màng càng lớn, nên tuổi thọ

của màng sẽ càng giảm Vì vậy, màng có kích thước lỗ

rỗng 0.1m được sử dụng nhiều nhất

Support

Polymeric membrane

IV NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

B MBR

V ƯU- NHƯỢC ĐIỂM

1 Ưu điểm

• Điều chỉnh hoạt động sinh học tốt trong quy trình xử lý nước thải

• Chất lượng đầu ra không còn vi khuẩn và mầm bệnh

• Kích thước của hệ thống xử lí nước thải bằng màng lọc sinh học nhỏ hơn công nghệ truyền thống

• Hệ thống xử lí nước thải tăng hiệu quả sinh học 10 – 30%

• Thời gian lưu nước của hệ thống xử lí nước thải ngắn

• Thời gian lưu bùn trong hệ thống nước thải dài

• Bùn hoạt tính tăng 2- 3 lần.

• Không cần bể lắng thứ cấp và bể khử trùng, tiết kiệm diện tích xây dựng hệ thống xử lí nước thải

• Dễ dàng kiểm soát quy trình điều khiển tự động của hệ thống xử lí nước thải

• Tỉ lệ tải trọng chất hữu cơ cao trong hệ thống xử lí nước thải công nghệ màng lọc sinh học

• Nhờ kích thước lỗ rỗng cực kì nhỏ: 0.01 – 0.2 µm nên ngăn cách được pha rắn và pha lỏng trong hệ thống xử lí nước

thải

V ƯU- NHƯỢC ĐIỂM

1 Ưu điểm

B MBR

2 Nhược điểm

V ƯU- NHƯỢC ĐIỂM

Chủ yếu là hiện tượng nghẹt màng

Làm sạch màng:

• Làm sạch bằng thổi khí

• Làm sạch bằng cách ngâm trong dung dịch hóa

chất

VÍ DỤ: tính toán bể MBR trong dây chuyền công nghệ xử lý nước thải bệnh viện với các dữ liệu sau:

a Nhiệm vụ

• Thực hiện vai trò tách sinh khối ra khỏi dòng cô đặc

• Nước sau khi ra khỏi màng sẽ được lọa bỏ gần như hoàn toàn cặn lơ lửng và coliform

b Tính toán

Chia bể MBR thành hai đơn nguyên với lưu lượng mỗi bể là 280 m3/ngày

Thông số Đơn vị Giá trị

Bảng: thông số hoạt động và dữ liệu tính toán của bể

Các bước tính toán:

Bước 1: hiệu quả xử lý BOD5

Bước 2: thông số thiết kế bể aerotank

Bước 3: xác định lượng sinh khối sinh ra mỗi ngày của 1 bể

Bước 4: xác định thể tích aerotank

Bước 5: xác định lưu lượng bùn thải mỗi ngày

Bước 6: xác định thời gian lưu nước trong bể

Bước 7: kiểm tra tỷ số f/M và tải trọng hữu cơ của bể

Bước 8: lượng oxy cần cùng cấp cho bể

Bước 9: lượng không khí cần cung cấp cho quá trình

Bước 10: máy thổi khí

Bước 11: hệ thống phân phối khí

Bước 12: thiết bị đo DO và thiết bị đo pH

Áp suất tối đa 0.1Mpa

Áp suất lọc tối đa- TMP 0.035Mpa

Nhiệt độ 5 -450C

Bảng: kích thước khung màng và các thông số kỹ thuật

Bảng: các thông số kỹ thuật vận hành màng

B MBR

Bố trí khung màng vào bể MBR

• Khoảng cách từ mỗi khung màng đến vách tường bể nên ít nhất nằm trong khoản 30% chiều rộng của module màng

• Các module màng nên đặt cách nhau 80 – 100mm

• Các khung màng đặt phía dưới mực nước ít nhất 500mm

Bước 12: Tính toán đường ống dẫn bùn dư

Bước 13: Tính bơm bùn

Bước 14: Bơm hóa chất rửa màng và hút nước màng

Các thông số giá trị của bể MBR:

C MBBR

GIỚI THIỆU PHÂN LOẠI LỚP MÀNG SINH HỌC VÀ GIÁ THỂ

QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG ƯU- NHƯỢC ĐIỂM

C MBBR

I GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ MBBR

MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) được mô tả một cách dễ hiểu là quá trình xử lý nhân tạo trong đó sử dụng các vật làm giá thể cho vi sinh vật dính bám vào để sinh trưởng, phát triển và thực hiện phân hủy các chất hữu cơ, hợp chất nitơ, phospho trong nước thải.

II PHÂN LOẠI

• Bể hiếu khí

• Bể thiếu khí

A MBBR

• Lớp màng sinh học là quần thể các vi sinh vật phát triển trên bề mặt giá thể sinh học

• Cụ thể hơn, màng sinh học được mô tả có cấu trúc xốp, giống như nấm với các kênh mở ở thân Cấu trúc như vậy

cho phép thúc đẩy dòng nước chảy ở vùng sâu của màng sinh học và tăng cường sự khuếch tán cơ chất vào đó

III LỚP MÀNG SINH HỌC VÀ GIÁ THỂ TRONG MBBR:

1 Lớp màng sinh học (lớp màng biofilm)

• Điều kiện môi trường của nước thải

• Mức độ của ngoại trở lực chuyển khối tới màng sinh học

• Mức độ trở lực trong màng sinh học

• Động học và hệ số tỷ lượng (stoichiometry) của quá trình biến đổi -

quá trình chuyển hóa của vi khuẩn bên trong màng sinh học

• Sự bong chóc của màng sinh học

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MÀNG SINH HỌC

III LỚP MÀNG SINH HỌC VÀ GIÁ THỂ TRONG MBBR:

2 Giá thể trong MBBR

• Tất cả các giá thể có tỷ trọng nhẹ hơn so với tỷ trọng của nước, tuy nhiên mỗi loại giá thể có tỷ trọng khác nhau

• Để giá thể có thể chuyển động lơ lửng ở trong bể thì mật độ giá thể chiếm từ 25 ÷ 50% thể tích bể và tối đa trong bể MBBR phải nhỏ hơn 67%

A MBBR

TÍNH CHẤT GIÁ THỂ TRONG BỂ MBBR:

• Đặc trưng tính kỵ nước cao, khả năng bám dính sinh học cao.

• Chất lượng màng sinh học tốt, khó rơi ra khỏi vật liệu.

• Xử lí tốt Nitơ, Photpho trong nước thải.

• NH3–N: 98 ÷ 99%; Tổng Nitơ: 80 ÷ 85%; Tổng Photpho: 70 ÷ 75%.

• Chiếm khoảng không gian ít.

• Không bị nghẹt bùn trong khoảng thời gian dài hoạt động.

• Tạo bùn nặng dễ lắng, tạo ra 40 ÷ 80% bùn ít hơn quá trình bùn hoạt tính.

• Hiệu quả xử lí cao hơn 30 ÷ 50% quá trình bùn hoạt tính trong khi đó chi phí hoạt động giảm ít nhất 30%.

• Có thể được thả trực tiếp trong bể hiếu khí, kỵ khí, thiếu khí Không cần phải thay thế trong vòng 15 năm.

• Không bị ảnh hưởng bởi hình dạng bể, có thể sử dụng cho tất cả các loại bể.

MỘT SỐ LOẠI GIÁ THỂ THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG

IV QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG

A MBBR

 Đối tượng nghiên cứu

Nước thải ao nuôi cá được lấy từ hộ nuôi cá tại xã Tân Nhựt, Huyện Bình Chánh, TP Hồ Chí Minh.

 Nội dung nghiên cứu:

A MBBR

 Phương pháp nghiên cứu:

-Thiết kế mô hình MBBR gồm: 1 bể MBBR và 1 bể lắng

- Kích thước mô hình: 35cm x 25cm x 17cm với kích thước làm việc là 27cm x 25cm x 17cm, thể tích bể 11lít

Ví dụ nghiên cứu tải trọng của bể MBBR

NƯỚC THẢI BỂ MBBR BỂ LẮNG ĐỨNG NƯỚC SẠCH

BÙN

Tuần hoàn bùn

BƠM

V ƯU ĐIỂM

• Tiết kiệm không gian (thể tích, diện tích) trạm xử lý hơn so với các công nghệ truyền thống khác

• Hiệu suất xử lý BOD > 90%

• Xử lí N, P trong nước thải

• NH3 – N : 98 – 99%, TN : 80- 85%, TP : 70 75%

• Đạt hiệu quả kể cả trong nước thải có tỉ lệ BOD, COD cao

• Dễ vận hành, không đòi hỏi kỹ thuật cao

• Giảm chi phí bảo trì hệ thống

A MBBR

• Không bị nghẹt bùn trong thời gian sử dụng lâu dài.