Tiểu luận mô hình lọc nhỏ giọt bằng xơ mướp (luffa cyllindrica)

Nhìn chung, phương pháp xử lý sinh học hiếu khí là một quá trình tương đối giản đơn, nó dựa trên nguyên lý phân hủy chất bẩn có trong nước thông qua các loại vi sinh vật VSV hiếu khí đượ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ

MÔ HÌNH LỌC NHỎ GIỌT BẰNG XƠ MƯỚP

(LUFFA CYLLINDRICA)

Nhóm 7-Thứ 2-Tiết 456-RD.401

Giáo viên hướng dẫn: Th S Lê Tấn Thanh Lâm

Nguyễn Huỳnh Như 14163194 Nguyễn Thị Mỹ Duyên 14163057 Phan Nguyễn Phát 14163202

Thủ Đức, ngày 8 tháng 5 năm 2017

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 3

1.1 Đặt vấn đề 3

1.2 Mục tiêu 3

1.3 Nội dung nghiên cứu 3

1.4 Phương pháp nghiên cứu 3

1.4.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu 3

1.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 4

1.4.3 Phương pháp thống kê, xử lý kết quả và trình bài báo cáo 4

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 5

2.1 Khái quát phương pháp xử lý hiếu khí 5

2.1.1 Giới thiệu 5

2.1.2 Nguyên tắc hoạt động 6

2.1.3 Các nhóm vi sinh vật tham gia vào quá trình xử lý hiếu khí 7

2.1.4 Quá trình xử lý sinh học hiếu khí dính bám 8

2.1.5 Quá trình xử lý sinh học hiếu khí lơ lửng 8

2.1.6 Quá trình bùn hoạt tính 9

2.1.7 Các yếu tố ảnh hưởng 9

2.2 Các dạng công nghệ sinh học hiếu khí 10

2.2.1 Hồ hiếu khí 10

2.2.2 Cánh đồng tưới 12

2.2.3 Bãi lọc trồng cây 14

2.2.4 Bể hiếu khí dạng mẻ - SBR (Sequencing Batch Reator) 16

2.2.5 Công nghệ MBBR 18

2.2.6 Đĩa quay sinh học (RBC - Rotating biological contactors) 18

2.2.7 Aerotank 19

2.2.8 Unitank 20

2.2.9 Lọc nhỏ giọt 21

2.3.10 Lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước 28

CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 30

3.2 Bố trí thí nghiệm 32

3.3 Phương pháp nghiên cứu và phân tích 34

3.4 Kết quả nghiên cứu 35

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40

4.1 Kết luận 40

4.2 Kiến nghị 40

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Xử lý sinh học hiếu khí được xem là một trong những phương pháp xử lý nước thải hiệu quả và đang được ứng dụng một cách rộng rãi Mặt khác, phương pháp xử lý sinh học hiếu khí có rất nhiều hệ thống và mỗi hệ thống lại có cơ chế, khả năng xử lý và các đặc điểm riêng biệt Tùy thuộc vào điều kiện, mục đích xử lý mà người ta sẽ áp dụng các loại hệ thống khác nhau cho hợp lý Nhìn chung, phương pháp xử lý sinh học hiếu khí là một quá trình tương đối giản đơn, nó dựa trên nguyên lý phân hủy chất bẩn có trong nước thông qua các loại vi sinh vật (VSV) hiếu khí được con người chủ ý điều tiết nhằm làm sạch nước thải

• Tạo cơ sở cho các nghiên cứu liên quan

1.3 Nội dung nghiên cứu

• Nội dung 1: Tổng hợp, biên hội các tài liệu liên quan đến thành phần, tính chất

nước thải sinh hoạt và công nghệ xử lý nước thải; Công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt, ứng dụng và yếu tố ảnh hưởng và các nghiên cứu liên quan

• Nội dung 2: Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt trên mô hình lọc sinh học nhỏ

giọt với vật liệu lọc là xơ mướp

1.4 Phương pháp nghiên cứu

1.4.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu

• Nghiên cứu các tài liệu quan đến thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt và công nghệ xử lý nước thải

• Nghiên cứu công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt, ứng dụng và yếu tố ảnh hưởng

• Thu thập tài liệu liên quan từ các nguồn khác nhau: các tạp chí khoa học, báo cáo nghiên cứu đã đăng trên các tạp chí, các cơ sở dữ liệu (sách, báo, internet, …)

1.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

• Lắp đặt mô hình thí nghiệm tại phòng thí nghiệm Công nghệ Sinh học môi trường, khoa Môi trường và Tài nguyên;

• Lấy mẫu phân tích, đánh giá hiệu quả xử lý

1.4.3 Phương pháp thống kê, xử lý kết quả và trình bài báo cáo

• Số liệu được thống kê và xử lý bằng phần mềm Microsoft Office Excel

• Sử dụng công cụ Microsoft Office Word để soạn thảo văn bản

• Sử dụng phần mềm Autocad để lập bản vẽ thiết kế

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

2.1 Khái quát phương pháp xử lý hiếu khí

Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí sử dụng các loại VSV hiếu khí để phân hủy các chất hữu cơ có trong dòng thải để từ đó làm sạch nước cần xử lý Các loại VSV đó bao gồm: vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh và các vi khuẩn khác Những sinh vật này phát triển mạnh trong những hợp chất hữu cơ phức tạp có trong chất thải sinh hoạt

Phương pháp xử lý dòng thải có chứa hợp chất hữu cơ bằng phương pháp hiếu khí tối

ưu so với phương pháp khác là do:

• Có khả năng xử lý chất thải tốt hơn so với các loại bể thông thường

• Giúp bảo vệ nguồn nước tự nhiên tốt

• Cung cấp một hệ thống xử lý thích hợp với những nơi mà các loại bể khác không

thể làm được

• Hệ thống thoát nước có khả thi hơn khi áp dụng hệ thống xử lý hiếu khí

• Giảm tải cho hệ thống thoát nước

Nhưng phương pháp hiếu khí cũng có các nhược điểm: là thể tích công trình lớn và

vận hành cho năng lượng sục khí tương đối cao Không có khả năng thu hồi năng lượng Sau xử lý sinh ra một lượng bùn dư cao và lượng bùn này kém ổn định đòi hỏi chi phí đầu tư để xử lý bùn

2.1.2 Nguyên tắc hoạt động

Nguyên tắc của phương pháp là sử dụng các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải trong điều kiện oxy hòa tan ở nhiệt độ, pH… thích hợp Trong quá trình xử lý hiếu khí các chất bẩn phức tạp như protein, tinh bột, chất béo sẽ bị phân hủy bởi các men ngoại bào cho các chất đơn giản là các axit amin, các axit béo, các axit hữu

cơ, các đường đơn, … Quá trình phân hủy chất hữu cơ của VSV hiếu khí có thể mô tả bằng sơ đồ:

(CHO)nNS + O2  CO2 + H2O + NH4 + H2S + TB VSV + ∆𝐻

Trong điều kiện hiếu khí NH4+ và H2S cũng bị phân huỷ nhờ quá trình Nitrat hóa, sunfat hóa bởi vi sinh vật tự dưỡng:

NH4+ + 2O2  O3- + 2H+H2O + ∆𝐻; H2S + 2O2  SO42- + 2H+ +∆𝐻 Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ VSV gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa Hoạt động sống của vi sinh vật hiếu khí bao gồm:

-Quá trình dinh dưỡng: VSV sử dụng các chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng và các

nguyên tố khoáng vi lượng kim loại để xây dựng tế bào mới tăng sinh khối và sinh sản

-Quá trình phân huỷ: VSV phân huỷ các chất hữu cơ hoà tan hoặc ở dạng các hạt keo

phân tán nhỏ thành nước và CO2 hoặc tạo ra các chất khí khác So với phương pháp kỵ khí thì xử lý hiếu khí đạt hiệu quả xử lý cao hơn và triệt để hơn, không gây ô nhiễm thứ cấp như phương pháp hoá học, hoá lý

Cơ chế quá trình xử lý hiếu khí gồm 3 giai đoạn (Eckenfelder w.w và Conon D.J, 1961):

Giai đoạn 1: Oxy hóa toàn bộ chất hữu cơ có trong nước thải để đáp ứng nhu cầu năng

lượng của tế bào:

C H O N + (x+ y/4 + z/3 + ¾) O men  x CO + [(y-3)/2] H O + NH

Trong các bể bùn hoạt tính một phần chất hữu cơ sẽ được các vi khuẩn hiếu khí sử dụng để lấy năng lượng để tổng hợp các chất hữu cơ còn lại thành tế bào vi khuẩn mới Các nguyên sinh động vật và Rotifer ăn các vi khuẩn làm cho nước thải đầu ra sạch hơn

về mặt vi sinh

Khi các bể xử lý được xây dựng và đưa vào vận hành thì các vi khuẩn có sẵn trong nước thải bắt đầu phát triển Để bể xử lý sớm hoạt động ổn định, thì cần bổ sung thêm vi khuẩn bằng cách cho bùn vào hoặc chế phẩm sinh học EM Chu kỳ phát triển của các vi khuẩn trong bể xử lý bao gồm 4 giai đoạn: pha lag, pha log, pha cân bằng, pha suy vong Trong quá trình vận hành, phải duy trì điều kiện pH, chất dinh dưỡng, nhiệt độ, khuấy trộn…) để vi khuẩn phát triển ở mức thuận lợi

Giai đoạn 2 (quá trình đồng hóa): Tổng hợp để xây dựng tế bào

CxHyOzN + NH3 + O2 → xCO2 + C5H7NO2

Giai đoạn 3 (quá trình dị hóa): Hô hấp nội bào

C5H7NO2 + 5O2 → xCO2 + H2O

NH3 + O2 → O2 + HNO2 → HNO3

2.1.3 Các nhóm vi sinh vật tham gia vào quá trình xử lý hiếu khí

Quá trình tăng trưởng của vi sinh vật trải qua 4 giai đoạn và có thể được mô tả như đồ thị dưới đây:

Các nhóm VSV tham gia vào quá trình hiếu khí: vi sinh vật hô hấp hiếu khí (Aerobacter, Nitrosomonas, Nitrobacter) hay tùy tiện (Micothrix, Thiothrix) nhưng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

• Chuyển hóa nhanh các hợp chất hữu cơ;

• Có kích thước tương đối lớn (50 - 200μm);

• Có khả năng tạo nha bào;

• Không tạo ra các khí độc

Ngoài ra, các nguyên sinh động vật cũng có vai trò như:

• Bám vào bùn làm cho bùn dễ lắng hơn;

• Ăn cặn lơ lửng góp phần làm trong nước;

• Làm chỉ thị để đánh giá mức độ cấp khí cho bể

2.1.4 Quá trình xử lý sinh học hiếu khí dính bám

Năm 1869, ông E Frankland bắt đầu nghiên cứu về quá trình lọc nước thải thô của Luân Đôn bằng cách cho hỗn hợp sỏi, than, đất bùn vào thiết bị thí nghiệm (các ống rỗng) Quy trình này tương đối đơn giản, hiệu quả xử lý tốt và thích hợp cho hộ gia đình hoặc khu dân cư nhỏ Trong quá trình xử lý, các vi khuẩn sinh trưởng dính bám vào một số bề mặt tự nhiên hoặc nhân tạo để thực hiện việc làm sạch

2.1.5 Quá trình xử lý sinh học hiếu khí lơ lửng

Là công nghệ tiêu chuẩn để xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ có trong nước thải Phản ứng sinh học của quá trình này trao đổi chất của VSV trong điều kiện hiếu khí, kỵ khí hoặc luân phiên giữa hai loại để phân hủy sinh học chất hữu cơ Mặt khác, một phần sinh khối tạo ra có thể được tái sử dụng để duy trì nồng độ VSV thích hợp cho các phản ứng

sinh học tiếp theo

Đơn vị xử lý sinh học hiếu khí lơ lửng có kèm theo hệ thống bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là một hệ không đồng nhất của vi khuẩn, động vật nguyên sinh, nấm và luân trùng

Vi khuẩn có vai trò trong việc đồng hóa các chất hữu cơ trong nước thải trong khi động

vật nguyên sinh và luân trùng thì hoạt động như động vật ăn thịt, chúng sẽ loại bỏ các vi khuẩn có hại có trong dòng thải của đơn vị hiếu khí Sinh khối được trộn đều với chất hữu

cơ để quá trình phân hủy sinh học diễn ra Từng cá thể của VSV sẽ vón cục lại với nhau thành một cụm sinh học

2.1.6 Quá trình bùn hoạt tính

Quá trình bùn hoạt tính là sử dụng vi sinh vật để ăn các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải, tạo dòng ra chất lượng cao Nguyên tắc giống như quá trình phát triển của vi sinh vật, chúng tạo thành các hạt kết hợp lại với nhau Những hạt này được lắng xuống đáy của bể để lại phía trên là dòng nước tương đối sạch các chất hữu cơ và các chất rắn

lơ lửng

Quá trình sinh học xảy ra qua 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Bùn hoạt tính hình thành và phát triển Lúc này, cơ chất và chất dinh

dưỡng đang rất phong phú, sinh khối bùn còn ít Theo thời gian, quá trình thích nghi của VSV tăng, chúng thường sinh trưởng rất mạnh theo cấp số nhân, sinh khối bùn tăng mạnh

Vì vậy, lượng oxy tiêu thụ tăng dần vào cuối giai đoạn này rất cao Tốc độ phân hủy chất bẩn hữu cơ tăng dần

Giai đoạn 2: VSV phát triển ổn định, hoạt lực enzim và tốc độ phân hủy chất hữu cơ

đạt max, các chất hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất Tốc độ tiêu thụ oxy gần như không thay đổi sau một thời gian khá dài

Giai đoạn 3: Tốc độ tiêu thụ oxy có chiều hướng giảm dần và sau đó lại tăng lên Tốc

độ phân hủy chất bẩn hữu cơ giảm dần và quá trình Nitrat hóa Amoniac xảy ra Sau cùng,

nhu cầu tiêu thụ oxy lại giảm và quá trình làm việc của bể xử lý kết thúc

2.1.7 Các yếu tố ảnh hưởng

Yếu tố nước thải:

-Nồng độ bùn hoạt tính tức phụ thuộc vào chỉ số bùn Chỉ số bùn càng nhỏ thì nồng

độ bùn cho vào công trình xử lý càng lớn hoặc ngược lại

-Nồng độ oxi, khi tiến hành quá trình cần phải cung cấp đầy đủ lượng oxy một cách liên tục sao cho lượng oxy hòa tan trong nước ra khỏi bể lắng đợt II ≥ 2 (mg/l)

-Khác với quá trình xử lý kỵ khí, tải trọng hữu cơ trong xử lý hiếu khí thường thấp hơn nên nồng độ các chất bẩn hữu cơ nước thải qua Aerotank có BOD toàn phần phải ≤

1000 (mg/l) còn trong bể lọc sinh học thì BOD toàn phần của nước thải ≤ 500 (mg/l) -Ngoài ra trong nước thải cũng cần có đủ các nguyên tố vi lượng, nguyên tố dinh dưỡng Thông thường các nguyên tố vi lượng như K, Na, Mg, Ca, Mn, Fe, Mo, Ni, Co,

Zn, Cu, S, Cl thường có đủ trong nước thải

-Bùn hoạt tính có khả năng hấp thụ muối các kim loại nặng Khi đó hoạt tính sinh học của bùn giảm, bùn sẽ bị trương phồng khó lắng do sự phát triển mãnh liệt của vi khuẩn dạng sợi chỉ Vì vậy nồng độ các chất độc và các kim loại nặng trong nước thải phải nằm trong giới hạn cho phép (theo TC 5945 - TCVN, 1995)

Yếu tố môi trường:

-pH: là một yếu tố chính trong sự phát triển của vi sinh vật Phần lớn vi sinh vật không

thể chịu được pH > 9 vì lúc này sẽ phá hủy cân bằng nguyên sinh chất tế bào làm cho vi sinh vật chết và pH < 4 sẽ thúc đẩy nấm phát triển Thông thường pH tối ưu cho sự phát triển của vi sinh vật tốt nhất trong khoảng 6,5 - 7,5

-Nhiệt độ: cũng là yếu tố quan trọng cho sự phát triển của vi sinh vật Nhiệt độ này

không phải không phải là hằng số mà phụ thuộc vào cơ chất, pH, nồng độ men, nguồn gốc men Nước thải có nhiệt độ thích nghi với đa số vi sinh vật tối ưu từ 25oC - 37oC Ngoài ra, quá trình xử lý hiếu khí còn phụ thuộc vào nồng độ muối vô cơ, lượng chất

lơ lửng chảy vào bể xử lý cũng như các loài vi sinh vật và cấu trúc các chất bẩn hữu cơ

2.2 Các dạng công nghệ sinh học hiếu khí

2.2.1 Hồ hiếu khí

a Nguyên tắc hoạt động

Các vi sinh vật hiếu khí sử dụng oxy sinh ra trong quá trình quang hợp của tảo (hoặc các loài thủy sinh thực vật khác) và oxy được hấp thụ từ không khí để phân hủy các chất thải hữu cơ Còn tảo sử dụng CO2, NH4+, photphat được giải phóng ra trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ thể thực hiện quá trình quang hợp Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu Nhiệt độ không được thấp hơn 6oC

b Phân loại

Hồ làm thoáng tự nhiên:

-Nguồn oxy từ không khí khuếch tán vào lớp nước phía trên và quá trình quang hợp của tảo thải ra

-Độ sâu: 30 - 40 cm (để đảm bảo cho ánh sáng qua nước)

-Tải lượng thể tích BOD: 250 - 300 kg/ha ngày

-Thời gian lưu nước: 3 - 5 ngày

Hồ làm thoáng nhân tạo (hồ có sục khuấy):

-Nguồn oxy là từ các thiết bị khuấy cơ học hoặc khí nén (chủ yếu là khuấy cơ học) -Độ sâu: 2 – 4,5 m (do sử dụng thiết bị khuấy nên mức độ hiếu khí trong hồ mạnh

và đều hơn nên độ sâu lớn hơn so với hồ làm thoáng tự nhiên, đồng thời cũng làm giảm diện tích hồ)

-Tải lượng thể tích BOD: 400 kg/ha ngày

-Thời gian lưu nước: 1 - 3 ngày

Hình Hồ làm thoáng nhân tạo

2.2.2 Cánh đồng tưới

Xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới là việc tưới nước thải lên bề mặt của một cánh đồng với lưu lượng tính toán để đạt được một mức xử lý nào đó thông qua quá trình lý, hóa và sinh học tự nhiên của hệ đất - nước - thực vật của hệ thống

Nguyên lý hoạt động: khi nước thải được tưới vào cánh đồng, cặn nước bị giữ lại trên bề mặt đất, nước thấm qua các lớp đất như đi qua lọc Nhờ có các oxy trong các lỗ hổng và mao quản của lớp đất mặt, các vi sinh vật hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn Càng sâu xuống, lượng oxy càng ít và quá trình oxy hóa các chất hữu

cơ nhiễm bẩn giảm dần Cuối cùng đến độ sâu ở đó chỉ diễn ra quá trình khử nitrat Cánh đồng tưới có 3 chức năng: xử lý nước thải, cung cấp nước tưới phục vụ nông nghiệp và nạp lại nước cho các túi nước ngầm Khu đất chỉ dùng xử lý hoặc chứa nước thải thì gọi là bãi lọc

Tùy theo tốc độ di chuyển, đường đi của nước thải trong hệ thống người ta chia cánh đồng lọc ra làm 3 loại:

a Cánh đồng lọc chậm (SR)

Cánh đồng lọc chậm là hệ thống xử lý nước thải thông qua đất và hệ thực vật Khả năng khử BOD5, SS và coliform trong khoảng 99% Nitơ bị hấp thụ bởi thảm thực vật khoảng 90%

Hình Cánh đồng lọc chậm (SR)

b Cánh đồng lọc nhanh (RI):

Cánh đồng lọc nhanh là hệ thống xử lý nước thải ở khu vực đất có độ thấm lọc cao (mùn pha cát, cát) với một lưu lượng nạp lớn Nước thải sau khi thấm lọc qua đất được thu lại bằng các ống thu nước ngầm đặt trong đất hoặc các giếng khoan Hiệu suất xử lý

SS, BOD5, coliform trong phân của hệ thống gần như triệt để, hiệu suất khử nitơ khoảng 50%, phospho khoảng 70 - 95%

Hình Cánh đồng lọc nhanh (RI)

c Cánh đồng chảy tràn (OF)

Cánh đồng tưới chảy tràn: Là phương pháp xử lý nước thải trong đó nước thải được cho chảy tràn lên bề mặt cánh đồng có độ dốc nhất định xuyên qua các cây trồng sau đó tập trung lại trong các kênh thu nước Hiệu suất xử lý SS, BOD5 của hệ thống từ 95 - 99%, hiệu suất khử nitơ khoảng 70 - 90%, phospho khoảng 50 - 60%

Hình Cánh đồng chảy tràn (OF)

2.2.3 Bãi lọc trồng cây

Bãi lọc trồng cây chính là mô hình đất ngập nước nhân tạo được thiết kế và xây dựng như một vùng đất ngập nước tự nhiên Bãi lọc nhân tạo trồng cây hoạt động tốt hơn so với đất ngập nước tự nhiên cùng diện tích, xử lý nước thải hiệu quả hơn, vận hành đơn giản nhờ đáy của bãi lọc nhân tạo có độ dốc hợp lý và chế độ thủy lực được kiểm soát Bãi lọc trồng cây được sử dụng rộng rãi trong xử lý nhiều loại nước thải Bãi đất ngập nước tự nhiên thường là nơi tiếp nhận nước thải sau khi xử lý, với chất lượng đã đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn và chúng chỉ làm nhiệm vụ xử lý bậc cao hơn, bãi lọc trồng cây là một thành phần trong hệ thống các công trình xử lý nước thải sau bể tự hoại hay sau xử

lý bậc hai

Nguyên lý hoạt động: Khi chảy qua lớp vật liệu lọc, nước thải được xử lý nhờ tiếp xúc với bề mặt của các hạt vật liệu lọc và các vi sinh vật bám vào vùng rễ của thủy sinh vật trồng trong bãi lọc

Có 2 kiểu phân loại đất ngập nước kiến tạo cơ bản theo hình thức chảy: Loại dòng chảy tự do trên mặt đất và loại chạy ngầm trong đất

a Bãi lọc trồng cây có dòng chảy bề mặt (Surface flow wetland – SFW)

Hình dạng bãi lọc này thường là kênh dài hẹp, dưới đáy bãi lọc là một lớp đất sét tự nhiên hay nhân tạo hoặc rải một lớp vải nhựa chống thấm Trên lớp chống thấm là đất hoặc vật liệu phù hợp cho sự phát triển của thực vật có thân nhô lên khỏi mặt nước Dòng nước thải chảy ngang trên bề mặt lớp vật liệu lọc, vận tốc dòng chảy chậm

Hình 5 Bãi lọc trồng cây có dòng chảy bề mặt

b Bãi lọc trồng cây có dòng chảy ngầm (Subsurface flow wetland - SSF)

Cấu tạo tương tự như bãi lọc trồng cây có dòng chảy bề mặt nhưng nước thải chảy ngầm trong phần lọc của bãi lọc Lớp lọc, nơi thực vật phát triển trên đó, thường gồm có đất, cát, sỏi, đá dăm và được xếp theo thứ tự từ trên xuống dưới, giữ độ xốp của lớp lọc Hầu hết các hệ thống được thiết kế với độ dốc 1% hoặc hơn

Dòng chảy trong bãi lọc có thể chảy từ dưới lên, từ trên xuống dưới hoặc chảy theo phương nằm ngang Dòng chảy phổ biến nhất ở bãi lọc ngầm là dòng chảy ngang

Hình Hệ thống với dòng chảy ngang dưới đất

Hình Hệ thống với dòng chảy đứng

2.2.4 Bể hiếu khí dạng mẻ - SBR (Sequencing Batch Reator)

Là bể phản ứng làm việc theo mẻ nhưng 2 giai đoạn sục khí và lắng diễn ra trong cùng

một bể dùng để xử lý nước thải có chứa hợp chất hữu cơ và nitơ cao

Chu kỳ vận hành của bể SBR gồm có 5 pha cơ bản: pha làm đầy - pha phản ứng - pha lắng - pha xả nước - pha chờ:

-Pha làm đầy: Nước thải sẽ được nạp đầy bể và mang theo một hàm lượng thức ăn cho các vi khuẩn trong bùn hoạt tính, tạo một môi trường cho phản ứng sinh hóa xảy ra

-Pha phản ứng: Sau khi cho nước vào bể, hệ thống bơm nước thải vào sẽ ngừng hoạt động, thay vào đó hệ thống sục khí sẽ được khởi động để tiến hành quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ và nitrit hóa, nitrat hóa Trong pha này, quá trình sục khí được duy trì, các vi sinh vật hiếu khí sẽ oxi hóa các hợp chất hữu cơ để sinh trưởng và phát triển -Pha lắng: các thiết bị sục khí ngừng hoạt động, quá trình lắng diễn ra trong môi tường tĩnh hoàn toàn, thời gian lắng thường nhỏ hơn 2 giờ Trong pha này, các bông bùn đã được hình thành sẽ được lắng xuống đáy bể, đồng thời xảy ra quá trình phản nitrat, nitrat

và nitrit được tạo ra ở pha trên sẽ bị khử thành nito

-Pha xả nước: 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

-Pha chờ: thời gian chờ nạp mẻ tiếp theo

Hình Chu kỳ vận hành của bể SBR

2.2.5 Công nghệ MBBR

MBBR là quá trình xử lý nhân tạo được cải tiến từ bể aerotank trong đó sử dụng các vật liệu làm giá thể cho vi sinh vật dính bám vào để sinh trưởng và phát triển VSV có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ sẽ dính bám và phát triển trên bề mặt các vật liệu

Hình Công nghệ MBBR

2.2.6 Đĩa quay sinh học (RBC - Rotating biological contactors)

RBC gồm hàng loạt đĩa tròn, phẳng được làm bằng PVC hoặc PS lắp trên một trục bằng thép có đường kính khoảng 3,5 m Các đĩa được đặt ngập một phần trong nước thải (40%) và quay từ từ với tốc độ 1 - 3 vòng/phút

Trong quá trình vận hành, các vi sinh vật sẽ gắn kết lên bề mặt đĩa và hình thành lớp màng mỏng lên bề mặt đĩa (1 - 4 mm) Khi đĩa quay, lần lượt làm cho lớp màng vi sinh vật tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và với không khí để hấp thụ oxy đồng thời giải phóng CO2 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 xử lý nước thải

Đĩa quay sinh học được sử dụng để xử lý CHC (bậc 2), xử lý hợp chất Nitơ (bậc 3)

Hình Đĩa quay sinh học RBC

2.2.8 Aerotank

Cấu tạo của bể phải thoả mãn 3 điều kiện:

-Giữ được liều lượng bùn cao trong bể

-Cho phép vi sinh phát triển liên lục ở giai đoạn “bùn trẻ”

-Đảm bảo oxy cần thiết cho vi sinh ở mọi điểm của bể

Nước thải bao giờ cũng có các hoạt chất rắn lơ lửng khó lắng Bùn hoạt tính được hình thành rất đơn giản bằng cách làm thoáng sục khí vào nước thải với sự có mặt của vi khuẩn Việc sục khí được thực hiện cho tới khi vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ Các tế bào vi khuẩn sẽ dính vào các hạt lơ lửng này và phát triển thành các hạt bông cặn có hoạt tính phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước thể hiện bằng COD Các hạt bông này nếu được thổi khí và khuấy đảo sẽ lơ lửng ở trong nước và dần được lớn dần do hấp thụ nhiều hạt chất rắn lơ lửng nhỏ, tế bào vi sinh vật, nguyên sinh động vật và các chất độc Những hạt bông này khi ngừng thổi khí hoặc các chất hữu cơ làm cơ chất dinh dưỡng cho

vi sinh vật trong nước cạn kiệt chúng sẽ lắng xuống đáy bể hoặc hồ tạo thành bùn

Hình Bể Aerotank truyền thống

2.2.9 Unitank

Hoạt động của bể gồm 2 pha chính và 2 pha trung gian

Pha chính thứ nhất: Nước thải được nạp vào ngăn A lúc này ngăn A đang sục khí

nước thải vào sẽ được hòa trộn với bùn hoạt tính Các hợp chất hữu cơ được hấp thụ và phân hủy một phần, quá trình này gọi là sự tích lũy Từ ngăn A, hỗn hợp bùn lỏng (nước + bùn) chảy qua ngăn B và tiếp tục được sục khí, bùn sẽ phân hủy nốt các chất hữu cơ đã được hấp thụ ở ngăn A, quá trình này gọi là sự tái sinh Cuối cùng hỗn hợp bùn lỏng tới ngăn C, ở đây không sục khí và không khuấy trộn trong điều kiện tĩnh lặng, các hạt bùn lắng xuống do trọng lực, còn nước trong được thu ra bằng máng tràn Bùn sinh học dư được loại bỏ tại ngăn C Để tránh sự lôi cuốn bùn từ A, B và tích lũy ở C, hướng dòng chảy sẽ được thay đổi sau 120 – 180 phút (sự chuyển pha)

Pha trung gian thứ nhất: Mỗi pha chính được tiếp nối bằng một pha trung gian Chức

năng của pha này là chuyển đổi ngăn sục khí thành ngăn lắng Nước thải được nạp vào ngăn B và cả 2 ngăn A, C đều đang trong quá trình lắng Trong thời gian này, pha chính tiếp theo (với hướng dòng chảy ngược lại) được chuẩn bị, đảm bảo cho sự phân tách tốt, dòng ra sạch