Ở Mỹ và Canada 70% số đĩa tiếp xúc sinh học được dùng để khử BOD của các hợp chất carbon, 25% dùng để khử BOD của các hợp chất carbon kết hợp với nitrat hóa nước thải, 5% dùng để nitrat
Trang 11 Thiết bị lọc sinh học dạng đĩa quay RBC (Rotating Biological Contactor)
Đĩa quay sinh học đầu tiên được lắp đặt ở Tây Đức vào năm 1960, sau đó du nhập sang Mỹ Ở Mỹ và Canada 70% số đĩa tiếp xúc sinh học được dùng để khử BOD của các hợp chất carbon, 25% dùng để khử BOD của các hợp chất carbon kết hợp với nitrat hóa nước thải, 5% dùng để nitrat hóa nước thải sau quá trình xử lý thứ cấp
1.1 Cấu tạo
• Hệ thống gồm một loạt các đĩa tròn, phẳng được làm bằng PVC (Poly vinyl clorua) hoặc PS (Poly styren) lắp trên cùng một trục thép nằm ngang cách nhau một khoảng nhỏ Các đĩa này được đặt ngập vào nước một phần (khoảng 30-40% theo đường kính, có khi ngập tới 70-90%) và quay chậm khi làm việc
• Các cách sắp xếp đĩa sinh học
Người ta dùng các vách ngăn để chia bể xử lý thành nhiều ngăn, mỗi ngăn có một đĩa sinh học hoạt động độc lập, hoặc sử dụng nhiều bể chứa các đĩa sinh học nối tiếp nhau Người ta thường sử dụng các hệ thống xử lý từ ba giai đoạn đĩa sinh học trở lên, việc sử dụng nhiều giai đoạn đĩa sinh học nhằm nitrat hóa
Trang 31.2 Nguyên lý hoạt động:
- Đây là thiết bị xử lý nước thải kỹ thuật màng sinh học dựa trên sự sinh trưởng gắn kết của vi sinh vật trên bề mặt của các vật liệu đĩa Hệ vi sinh vật hiểu khí sinh trưởng và phát triển cố định trong lớp màng bám trên bề mặt đĩa Khi trục quay, lớp màng vi sinh vật được luân phiên tiếp xúc với chất hữu cơ (chất bẩn) trong nước thải và lấy oxy từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ và giải phóng CO2 Nhờ đó, nước thải được làm sạch với hiệu suất
xử lý BOD5 > 90% và Nito > 35%
- Khi khối đĩa quay lên, các vi sinh vật lấy ôxy để oxy hoá các chất hữu cơ và giải phóng CO2 Khi khối đĩa quay xuống, vi sinh vật nhận chất nền (chất dinh dưỡng) có trong nước Quá trình tiếp diễn như vậy cho đến khi hệ vi sinh vật sinh trưởng và phát triển sử dụng hết các hữu cơ có trong nước thải
1.3 Ứng dụng:
- Lọc sinh học RBC (Rotating Biological Contactor) là công nghệ tiên tiến trong xử lý nước thải nhằm giảm thiểu các chất ô nhiễm cacbon (BOD) hoặc BOD/nitrat hoá
- Các loại nước thải thích hợp cho hệ thống là nước thải có nguồn gốc sinh họa như nước thải tại các tọa nhà, khu dân cư, bệnh viện…và nước thải của một số ngành sản xuất công nghiệp
1.4 Ưu nhược điểm của thiết bị:
1.4.1 Ưu điểm:
- Thiết bị làm việc đạt hiệu quả xử lý chất hưu cơ (BOD) trên 90%;
chất dinh dưỡng (N, P) đạt trên 35%;
- Không yêu cầu tuần hoàn bùn Không yêu cầu cấp khí cưỡng bức Hoạt động ổn định, ít nhạy cảm với sự biến đổi lưu lượng đột ngột và tác nhân độc với vi sinh;
- Tự động vận hành Không yêu cầu lao động có trình độ cao;
- Không gây mùi, độ ồn thấp, tính thẩm mỹ cao;
- Thiết kế theo đơn nguyên, dễ dàng thi công theo từng bậc, tiết kiệm sử dụng mặt bằng
- Bùn dư thừa cũng có thể được kiểm soát trong bể lắng
1.4.2 Nhược điểm:
- Yêu cầu cung cấp điện liên tục (nhưng sử dụng ít năng lượng hơn so với bể lọc hoặc các quá trình bùn hoạt tính)
- Đầu tư cao cũng như cho việc vận hành và chi phí bảo trì
- Phải được bảo vệ chống lại ánh sáng mặt trời, gió và mưa (đặc biệt là chống lại đóng băng ở vùng khí hậu lạnh)
1.5 Vận hành và bảo trì:
Trong suốt quá trình vận hành, hệ thống phải được giám sát cẩn thận bởi các chuyên gia Bảo trì bao gồm các công việc: bôi trơn bộ phận chuyển động, động cơ và vòng bi; thay thế con dấu, động cơ, phục vụ vòng bi; và làm sạch môi trường tăng trưởng cho vi sinh vật (phun rửa đĩa và làm sạch bùn) Các đĩa cũng có thể được kiểm tra để loaị bỏ các mảnh vỡ,
sự đọng nước và tích lũy sinh khối quá mức hoặc không đầy đủ
1.6 Thông số thiết kế đặc trưng
Bảng 1.1 Các thông số thiết kế đặc trưng của bể RBC
Trang 4
BOD
Khử BOD và nirate hóa
Nitrate hóa riêng biệt
Tải trọng thủy lực m3/m2.ngđ 0,08-0,16 0,03-0,08 0,04-0,10
Tải trọng hữu cơ g
BOD/m2.ngđ
g BOD/m2.ngđ
Tải trọng hữu cơ
cực đại của bể xử lý
thứ 1
g BOD/m2.ngđ
g BOD/m2.ngđ
Tải trọng NH3 g N/m2.ngđ 0,75-1,50
Nguồn: Metcaft & Eddy, 2003
1.7 Một số công nghệ xử lý nước thải ứng dụng RBC
North Spirit
Lake, F.N Keewatinaski
North Spirit Lake,
75 m /day Popular Hills,
218 m /day
Pelican Falls,
67 m /day
Wikwemikong,
2150 m /day Tai Chi Centre KMK Mono Mills, ON 1999 50 m3/day 1
Wikwemikong
F.N F.N Engineering Wikwemikong, ON 2001 2150 m3/day 2
Trang 5Onigum Engineering
Prattsburg
School Erdman Anthony Prattsburg, NY 2002 75 m3/day 1
Wabaseemoong
F.N F.N Engineering White Dog, ON 2002 2150 m3/day 2
Kingbridge
Centre
Aldworth Engineering King City, ON 2005 80 m3/day 1 iDM
Host Kilmer
Morrisburg, ON Highway
2010
3
1
401 Service Centre 34.6 m /day iDM
Host Kilmer
Bainsville, ON Highway 401
2010
3
1 Service Centre 34.6 m /day iDM
Host Kilmer
Ingleside, ON Highway 401
2010
3
1 Service Centre 34.6 m /day iDM
Host Kilmer
Odessa, ON Highway 401
2011
3
1 Service Centre 56.96 m /day iDM
Host Kilmer
Port Hope, ON Highway 401
2011
3
1
Municipality of
Strathroy
B M Ross
Mount Brydges, ON 2011
3
2
825 m /day
Municipality of
3
1
228 m /day
New Quito
International MMM Group Quito, Equador 2011 1170 m3/day 4 Airport
Trang 62 Thiết bị lọc nhỏ giọt (Trickling Filter)
2.1 Cấu tạo
Bể biôphin xây dựng dưới dạng hình tròn hay hình chữ nhật có tường đặc và đáy kép Đáy trên là tấm đan đỡ lớp vật liệu lọc, đáy dưới liền khối
Trang 7không thấm nước Chiều cao giữa hai lớp đáy lấy khoảng 0,4-0,6 m, độ dốc hướng về máng thu I >= 0,01 Dộ dốc theo chiều dài của máng thu lấy theo kết cấu, nhưng không được nhỏ hơn 0,005 Tường bể làm cao hơn lớp vật liệu lọc 0,5 m
Đặc điểm riêng của bể biophin nhỏ giọt là kích thước của vật liệu lọc không lớn hơn 25-30 mm và tải trọng tưới nước nhỏ 0,5-1,0 m3/(m3.VLL)
Vật liêu lọc:
Vật liệu lọc tốt là lọai có diện tích bề mặt tiếp xúc với một đơn vị thể tích lớn, độ bền cơ học cao, giá cả hợp lí và không bị tắc nghẽn Tùy thuộc vào đơn vị địa phương ta có thể chọn loại vật liệu lọc khác nhau: than đá cục, đá cục, cuội sỏi lớn, đá ong có kích thước trung bình từ 60 -100mm nếu kích thước nhỏ hơn sẽ giảm độ rỗng gây tắc nghẽn cục bộ, nếu quá lớn sẽ làm diện tích mặt tiếp xúc bị giảm ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý Chiều cao lớp vật liệu từ 1,5 – 2,5m
Những năm gần đây do kỹ thuật sản xuất nhựa PAC phát triển, những tấm nhựa đúc lượn sóng lên xuống , gấp nếp và các dạng khác nhau của cầu nhựa đã được dùng làm vật liệu lọc Do vật liệu lọa này nhẹ, dễ lắp và tháo
gỡ nên chiều cao bể lọc sinh học nhỏ giọt đã tăng lên thành 6-9m là tháp lọc sinh học tăng chiều cao làm giảm diện tích mặt bằng bể lọc sinh học
Hệ thống phân phối nước: được làm bằng dàn ống tự quay, đã được đưa
vào tiêu chuẩn thiết kế bể lọc sinh học nhỏ giọt vì có cấu tạo đơn giản, làm việc ổn định, dêc quản lý.Khoảng cách từ bề mặt của lớp vật liêu đến vòi phun từ 0,2 – 0,3m để lấy không khí và để cho các tia nước phun ra vỡ thành các giọt nhỏ trên bề mặt toàn diện
2.2 Nguyên lý hoạt động
Trong bể lọc sinh học nhỏ giọt , chất các vật liệu rổng để cho diện tích
bề mặt tiếp xúc với thể tích nước là lớn nhất trong điều kiện có thể Nước thải được phân phối bằng cách phun đều lên bề mặt lớp vật liệu Nước thải tiếp xúc với vật liệu lọc chia thành các hạt nhỏ chảy thành màng mỏng qua khe lớp vật liệu lọc đi xuống Trong thời gian nước thải tiếp xúc với màng nhầy gelatin bám quanh vật liệu lọc
Sau một thời gian lớp nhầy gelatin dày lên ngăn cản oxy trong không khí đi vào lớp nhầy, ở điều kiện không có không khí vi sinh vật yếm khí bên trong lớp nhày gelatine phát triển mạnh tạo ra sản phẩm cuối cùng là khí mêtan và CO2 làm tróc lớp màng ra khỏi vật liệu cứng rồi bị nước cuốn trôi xuống phía dưới Trên mặt lớp vật liệu cứng lại hình thành một lớp màng
Trang 8nhầy mới, hiện tượng này lặp đi lặp lại tuần hoàn và nước thải được làm sạch BOD và các chất ô nhiễm Để tránh hiện tượng tắc nghẽn trong hệ thống phun, trong lớp vật liệu lọc, trước bể lọc sinh học nhỏ giọt phải có song chắn rác, lưới chắn, bể lắng đợt một.Nước sau bể lọc sinh học sẽ có nhiều cặn bùn lơ lửng so các màng sinh học bong tróc ra nên phải xử lý tiếp bằng lắng đợt 2 Trong trường hợp này, khác với nước ra ở bể aeroten: nước
ra khỏi lọc sinh học thường ít bùn cặn hơn ra từ aeroten Nồng độ bùn cặn ở đây thường nhỏ hơn 500 mg/l Tải trọng bề mặt của lắng 2 sau lọc phun vào khoảng 16-25 m3/m2.ngày
2.3 Ưu điểm và nhược điểm của thiết bị:
Ưu điểm:
- Chi phí đầu tư thấp, các vật liệu để làm đều có sẵn trong nước
- Có khả năng thích nghi với sự thay đổi lưu lượng đột ngột.
- Tốn ít diện tích đất xây dựng
- Quá trình vận hành đơn giản và tự động, hiệu suất xử lý BOD
và SS cao khi kết hợp với xử lý bậc 1 và bậc 3 với nhau
Nhược điểm:
- Qúa trình tiền xử lý và xử lý bùn đòi hỏi cao do thường vượt quá yêu cầu
- Tải trọng hữu cơ cao có thể gây ra quá trình yếm khí và vấn đề
về mùi
- Cần chuyên gia cho việc thiết kế, xây dựng và bảo trì
- Yêu cầu về năng lượng cao