Khái niệm: - Hiếu khí là quá trình thanh lọc sinh học tự nhiên trong đó vi khuẩn phát triển mạnh trong môi trường giàu oxy và phân hủy các chất thải.. - Kết quả của việc này cho thấy x
Trang 1CHƯƠNG SỰ SINH TRƯỞNG CỦA VSV HIẾU KHÍ
I Khái niệm:
- Hiếu khí là quá trình thanh lọc sinh học tự nhiên trong đó vi khuẩn phát triển mạnh
trong môi trường giàu oxy và phân hủy các chất thải
- Sinh vật hiếu khí hoặc aerobic organisms là sinh vật có thể tồn tại và phát triển trong
môi trường oxy hóa Trong điều kiện không có không khí (môi trường yếm khí, kỵ khí) chúng sẽ chết hoặc không phát triển tốt
II Phân loại:
- Tùy thuộc vào nhu cầu đối với oxy mà người ta chia vi sinh vật hiếu khí thành các
nhóm sau:
+ Hiếu khí bắt buộc + Hiếu khí không bắt buộc + Vi hiếu khí
- Trong xử lý nước thải, quá trình xử lý hiếu khí được biểu diễn như sau:
* Quá trình oxy hóa (hay dị hóa) chất hữu cơ
(COHNS) + O 2 + VK hiếu khí → CO 2 + NH 3 + sản phẩm khác + năng lượng
* Quá trình tổng hợp (đồng hóa)
(COHNS) + O 2 + VK hiếu khí + năng lượng → C 5 H 7 O 2 N (tb vi khuẩn mới)
C5H7O2N là công thức hóa học thông dụng để đại diện cho tế bào vi khuẩn
III Nhu cầu oxi hóa:
- Vi khuẩn hiếu khí cần oxy để phân hủy các chất ô nhiễm hòa tan Một lượng lớn các
chất gây ô nhiễm đòi hỏi một lượng lớn vi khuẩn; do đó nhu cầu về oxy sẽ cao
- Nhu cầu oxy hóa học (COD)
- Nhu cầu oxy sinh học (BOD)
IV Ưu điểm của quá trình hiếu khí:
- Vi khuẩn hiếu khí là rất hiệu quả trong việc phá vỡ các phế phẩm
- Kết quả của việc này cho thấy xử lý hiếu khí thường mang lại chất lượng nước thải tốt
hơn so với quá trình kỵ khí Phân huỷ hiếu khí cũng phát hành một số lượng đáng kể năng lượng Một phần năng lượng được sử dụng bởi các vi sinh vật để tổng hợp và phát triển của vi sinh vật mới
• Chi phí thấp
• Thân thiện với môi trường
• Dễ vận hành
Trang 2V Ứng dụng:
- Mương oxi hóa
- Công nghệ xử lý sinh học dạng mẻ [SBR]
VI Bể Aerotank:
1 Giới thiệu:
- Bể Aerotank được nghiên cứu và ra đời từ 1887 Là các bể phản ứng sinh học hiếu khí
bằng cách thổi khí và khuấy đảo cơ học làm cho vi sinh vật tạo thành các hạt bùn hoạt tính lơ lửng
- Là công trình bê tông cốt thép hình chữ nhật hoặc hình tròn Nước thải chảy qua suốt
chiều dài bể và được sục khí, khuấy đảo nhằm tăng cường lượng oxy hòa tan (DO) và tăng cường quá trình oxy hóa chất bẩn hữu cơ có trong nước
Trang 32 Điều kiện áp dụng:
3 Cấu tạo bể:
- Cấu tạo của bể aerotank phải thỏa mãn 3 điều kiện sau:
+ Giữ được liều lượng bùn cao trong bể aerotank
+ Cho phép vi sinh phát triển liên tục ở giai đoạn “bùn trẻ”
+ Đảm bảo oxy cần thiết cho vi sinh ở mọi điểm trong bể
- Bể aerotank có chiều cao từ 2,5m trở lên nhằm mục đích khi sục khí vào thì lượng không khí kịp hòa tan trong nước, nếu thấp thì sẽ bùng lên hết không có oxy hòa tan
- Nếu ở nơi nào có diện tích nhỏ thì bên trong bể được bố trí thêm giá thể vi sinh, hiện nay trên thị trường cung ấp rất nhiều giá thể dạng tấm,dạng cầu,
4 Nguyên lý hoạt động:
Trang 45 Phân loại:
- Bể tải trọng cao nhiều bậc
- Bể có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định
- Bể thông khí kéo dài
- Bể truyền thống
6 Tính toán bể Aerotank:
Trong đó:
- Q, Qr, Qw, Qe : lưu lượng nước thải đầu vào, lưu lượng bùn tuần hoàn, lưu lượng bùn xả
và lưu lượng nước thải đầu ra (m3/ ngày)
- X0, X, Xr, Xe: hàm lượng cặn lơ lưởng đầu vào, hàm lượng của bùn hoạt tính trong bể Aerotank, hàm lượng SS của lớp bùn tuần hoàn và hàm lượng bùn sau khi qua bể lắng 2 (mg/L)
Trang 5- So, S: nồng độ chất nền ( tính theo BOD5 ) ở đầu vào và nồng độ chất nền sau khi bể lắng
2 (mg/L)
a Hiệu quả làm sạch:
- Hiệu quả làm sạch theo BOD hòa tan được tính theo công thức:
E=
×100%
- Hiệu quả làm sạch cho toàn hệ thống:
E=
×100%
Ví dụ: nồng độ chất nền đầu vào là 700mg/l và nồng độ chất nền sau khi ra bể lắng là 35,4mg/l
E=
×100% =
b Thể tích bể Aerotank:
s
Trong đó:
V: thể tích bể aerotank, m3 Y: hệ số sản lượng cực đại
c : là thời gian lưu bùn X: nồng độ bùn hoạt tính trong bể
Kd : hệ số phân hủy nội bào
• Công thức tính toán bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh
Phương trình cân bằng khối lượng:
Trong đó:
: tốc độ thay đổi nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank V: thể tích bể (m3)
Q: lưu lượng nước thải đi vào bể (m3/ngày), (m3/h) : không đáng kể
: lưu lượng xả theo bùn ở bể lắng (m3/ngày), (m3/h)
Trang 6: nồng độ bùn hoạt tính lấy từ đáy bể lắng để tuần hoàn lại bể Aerotank : lưu lượng nước đã được xử lí đi ra khỏi bể lắng (m3
/ngày), (m3/h) : nồng độ bùn hoạt tính trong nước đã lắng (g/m3), (mg/l)
: tốc độ tăng trưởng của bùn hoạt tính trong thời gian làm thoáng ở bể Aerotank (g/m3 ngày) (g/m3.h)
Với: = -Y rd - K d X
• Thời gian lưu cặn hay tuổi của cặn :
( )
Với: : tốc độ sử dụng chất nền hay tốc độ giảm BOD
Trong bể BOD trong bể Aerotank tính theo hiệu quả làm sạch:
Trong đó: : lượng BOD giảm sau xử lý (mg/l)
: nồng độ BOD vào (mg/l) S: nồng độ BOD còn lại sau xử lý (mg/l) thời gian lưu nước (mg/h)
VII Bể SBR:
- Bể SBR hay còn gọi là bể bùn hoạt tính từng bể, là bể xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học theo quy trình phản ứng từng mẻ liên tục Đây là một dạng của bể Aerotank
- SBR vừa có chức năng giống bể Aeroten là loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học nhờ vi sinh vật hiếu khí, vừa có chức năng là lắng bùn để thu nước trong ra ngoài
- Mỗi chu kỳ hoạt động của bể SBR bao gồm năm giai đoạn (pha) riêng biệt, được gọi là: làm đầy (Fill); phản ứng, thổi khí (React); lắng (Settle); rút nước (Draw) và giai đoạn chờ (Idle)
- Làm đầy (Fill):
+ Nước thải được bơm vào bể SBR từ 1-3h trong suốt thời gian
làm đầy
+ Chế độ khuấy MỞ, máy thổi khí TẮT;
+ Chất hữu cơ, khử nitơ, photpho sinh ra
Trang 7- 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 nitơ
- Lắng (Settle):
+ Tách chất rắn sinh học từ nước thải
+ Nước thải ngăn không cho vào bể SBR;
+ Chế độ khuấy TẮT, máy thổi khí TẮT;
+ Chất rắn lơ lửng được để lắng xuống
=> tạo ra 2 lớp trong bể, lớp nước tách pha ở trên và phần cặn
lắng chính là lớp bùn ở dưới
- Rút nước (Draw):
+ Nước nổi trên bề mặt sau thời gian lắng (nước đầu ra đã xử lý) được tháo ra khỏi bể SBR mà không có cặn nào theo sau
+ Nước đã lắng sẽ được hệ thống thu nước tháo ra đến công trình tiếp theo, đồng thời trong quá trình này bùn cũng được tháo ra
- Giai đoạn chờ (Idle):
+ Chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ đợi phụ thuộc vào thời gian vận hành (giai đoạn này có thể bỏ qua)