Tài liệu xử lý nước thải bằng bể bùn hoạt tính pptx

XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỂ BÙN HOẠT TÍNH Để thiết kế bể bùn hoạt tính người ta phải chú ý đến loại bể, lưu lượng nạp, lượng bùn sinh ra, nhu cầu và khả năng chuyển hóa oxy, nhu cầu về dinh dưỡ

XỬ LÝ NƯỚC THẢI

BỂ BÙN HOẠT TÍNH

Để thiết kế bể bùn hoạt tính người ta phải chú ý đến loại bể, lưu lượng nạp, lượng bùn sinh ra, nhu cầu và khả năng chuyển hóa oxy, nhu cầu về dinh dưỡng cho vi khuẩn, đặc tính của nước thải đầu vào và đầu ra, điều kiện môi trường, giá thành, chi phí vận hành, bảo trì

Xác định tỉ lệ thức ăn trên số lượng vi khuẩn F/M (food to microorganism)

trong đó

F/M: tỉ lệ thức ăn trên số lượng vi khuẩn d-1

S0: BOD hoặc COD của nước thải đầu vào, mg/L (g/m3) [influent soluble BOD]

Q: thời gian lưu tồn nước trong bể bùn hoạt tính = Vr/Q, d

Vr: Thể tích bể, Mgal (m3)

Q: Lưu lượng nước thải nạp vào bể, Mgal/d (m3/d)

X: hàm lượng vật chất rắn bay hơi (VSS) trong bể mg/L (g/m3)

Lưu ý các giá trị thực nghiệm cho thấy F/M nằm trong khoảng 0,05  1,0 Với một hiệu suất sử dụng thức ăn U của vi khuẩn ta có công thức:

trong đó

E: hiệu suất của quá trình xử lý, %

E = [(S0 - S)/S0)]  100

Thay vào phương trình trên ta có:

trong đó

S: BOD hoặc COD của nước thải đầu ra, mg/L (g/m3) [ effluent soluble BOD] Thời gian lưu nước trong bể bùn hoạt tính được tính bằng công thức:

Thời gian lưu nước trong cả hệ thống được tính bằng công thức:

trong đó

qs: thời gian lưu nước trong hệ thống

Vs: thể tích bể lắng thứ cấp

Xác định thời gian lưu trú trung bình của vi khuẩn trong bể

trong đó

qc: thời gian cư trú trung bình của vi khuẩn trong bể theo thể tích bể, d

Vr: thể tích bể, Mgal (m3)

X: hàm lượng VSS trong bể, mg/L (g/m3)

Xw: hàm lượng VSS trong bùn thải bỏ, mg/L (g/m3)

Qw: lưu lượng bùn thải bỏ, Mgal/d (m3/d)

Xe: hàm lượng VSS trong nước thải đầu ra, mg/L (g/m3)

Qe: Lưu lượng nước thải đầu ra, Mgal/d (m3/d )

Theo các số liệu của Mỹ qc = 3  15 ngày cho hiệu quả xử lý và khả năng lắng của bùn tốt Thời gian lưu tồn nước trong bể là 4  8 giờ, lưu lượng nạp 3  30

kg BOD5/m3.d

Nếu hàm lượng VSS trong nước thải đầu ra là không đáng kể ta có:

Nhu cầu về dưỡng chất nhằm bảo đảm sự phát triển của các vi khuẩn được thể hiện qua công thức:

trong đó

Rs: là lượng BOD5 (hay chất nền) được sử dụng (hay loại bỏ)

Rs = Q(S0 - S)

Rb: lượng sinh khối được sản sinh ra

trong đó

Y: sản lượng biomass tính bằng mgVSS/mg BOD5

Ta có:

Kd = 0,48tS-0,415(1,05)t - 20 trong đó

Kd: tốc độ phân hủy

ts: tuổi trung bình của bùn đối với bể bùn hoạt tính (  C)

Theo thực nghiệm thì tỉ lệ BOD5 : N : P  100 : 5 : 1

Một số hệ số động cho việc xử lý nước thải sinh hoạt bằng bể bùn hoạt

tính

Giá Trị

Khoảng biến thiên Tiêu biểu

Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991

Các bước để thiết kế một bể bùn hoạt tính:

1 Chọn thời gian cư trú trung bình của vi khuẩn trong bể Các yếu tố cần biết:

BOD5 của nước thải đầu ra

SS của nước thải đầu ra

lượng, hàm lượng chất gây ô nhiễm)

2 Chọn thời gian lưu tồn của nước thải trong bể Các yếu tố cần biết:

3 Xác định thể tích bể lắng thứ cấp cần thiết Các yếu tố cần biết:

4 Xác định công suất thiết bị sục khí Các yếu tố cần biết:

5 Chọn tỉ lệ hoàn lưu bùn

6 Ước tính lượng bùn thải bỏ

Các sự cố thường gặp trong quá trình vận hành bể bùn hoạt tính và

nguyên nhân

Hiệu suất loại BOD hoà tan thấp

1 Thời gian cư trú của vi khuẩn trong bể quá ngắn

2 Thiếu N và P

Sục khí chưa đủ

Nước thải chứa nhiều chất rắn

1 Thời gian cư trú của vi khuẩn trong bể quá lâu

2 Quá trình khử nitơ diễn ra ở bể lắng

điều kiện thời gian cư trú của vi khuẩn ngắn, thiếu N

và P, sục khí không đủ)

Tỉ lệ hoàn lưu bùn quá thấp

1 Sục khí không đủ Mùi

2 Quá trình yếm khí xảy ra ở bể lắng

Cách hiệu chỉnh các sự cố

Thời gian cư trú của VK

Quá thấp

Giảm bớt lượng bùn thải Xây thêm bể điều lưu Quá cao Tăng lượng bùn thải

Thiếu dưỡng chất N và P Cung cấp thêm dưỡng chất cho nước thải đầu vào

pH quá cao hoặc quá thấp Xây thêm bể điều lưu

Trung hòa nước thải đầu vào Nước thải đầu vào có

chứa độc tố

Xây thêm bể điều lưu Loại bỏ các chất độc trong nước thải đầu vào Sục khí không đủ Tăng công suất thiết bị sục

Phân bố lại các ống phân phối khí trong bể

Khuấy đảo không đủ,

"mạch ngắn"

Tăng mức độ sục khí Gắn thêm các đập phân phối nước Quá trình khử nitơ ở bể

lắng

Giảm thời gian giữ bùn trong bể lắng bằng cách tăng tỉ lệ hoàn lưu Gắn thêm gàu múc bùn

Tăng lượng bùn thải Quá trình yếm khí ở bể

lắng

Các phương pháp tương tự phương pháp áp dụng để tránh quá trình khử nitơ của bể lắng

Xác định lượng oxy cần cung cấp cho bể bùn hoạt tính (aeroten) theo công

thức:

trong đó

f: hệ số biến đổi BOD5 sang BOD cuối cùng (0,68)

Px: lượng bùn sản xuất ròng trong một ngày của bể bùn hoạt tính tính bằng

VSS kg/ngày

Sau đó nhân với hiệu suất của quá trình trao đổi khí để tính ra lượng oxy cần thiết

Lưu ý ở 1atm và 25oC thì 1m3 không khí nặng khoảng 1,2 kg Nên giữ trị số DO bằng 1,5  4 mg/L (thông thường khoảng 2 mg/L ở tải trung bình và 0,5 mg/L

ở tải đỉnh) ở mọi khu vực của bể, trên 4 mg/L không tăng được hiệu suất của quá trình mà còn tốn thêm điện Đối với F/M lớn hơn 0,3 lượng không khí cần thiết là 30  55 m3/kg BOD5 được xử lý (hệ thống sục khí tạo bọt lớn),

24  36m3/kg BOD5 (hệ thống xử lý tạo bọt mịn) Nếu F/M nhỏ hơn 0,3 lượng không khí cần thiết sẽ tăng lên Thông thường khi sử dụng hệ thống bơm nén khí với hệ thống khuếch tán khí người ta cần 3,75  15,0 m3 không khí/m3 nước thải Đối với các thiết bị cơ khí khuấy đảo để sục khí cần 1,0  1,5 kg O2/kg BOD5 được xử lý

Mô tả các thiết bị thường được sử dụng để cung cấp khí cho các bể xử lý

Khuếch tán khí đặt

ngầm

Đục lổ

(bọt khí

nhỏ)

Các bọt khí thoát ra từ các đĩa hình phẳng, vòm hay ống có đục lổ làm bằng sứ, thủy tinh hoặc nhựa

Tất cả các loại bể bùn hoạt tính

Đục lổ

(bọt khí

trung bình)

Các bọt khí thóat ra từ các màng có lổ hoặc các ống nhựa

Tất cả các loại bể bùn hoạt tính

Không

đục lổ (bọt

khí lớn)

Bọt khí được thóat ra trực tiếp từ đầu ra của các thiết

bị cung cấp khí

Tất cả các loại bể bùn hoạt tính

Ống khuấy tĩnh Các ống ngắn, đặt thẳng đứng, bên trong có các vách

ngăn để làm chậm sự thóat các bóng khí lên mặt bể

Không khí được đưa vào bể từ phía dưới các ống này, khi thóat lên trên bề mặt bể nó tiếp xúc với nước thải trong ống

Ao thông khí, và

bể bùn hoạt tính

Turbine phân phối Bao gồm một turbine có vận tốc chậm và một bơm Tất cả các loại bể

khí nén khí bùn hoạt tính

Thiết bị phun tia Khí nén được đưa vào nước thải khi nó được bơm

với áp suất cao vào các thiết bị phun tia

Tất cả các loại bể bùn hoạt tính

Thiết bị khuấy bề

mặt

Turbine

vận tốc

chậm

Turbine có đường kính lớn, khi quay nó bắn các giọt nước lên khí quyển để tiếp xúc với không khí

Các bể bùn hoạt tính cổ điển và các

ao thông khí Turbine

vận tốc

nhanh

Turbine có đường kính nhỏ, khi quay nó bắn các giọt nước lên khí quyển để tiếp xúc với không khí

Ao thông khí

Rotor răng lược Các cánh khuấy được gắn lên trục trung tâm như một

cái lược Khi rotor quay oxy được đưa vào nước thải bởi việc bắn các giọt nước lên khí quyển để tiếp xúc với không khí

Mương oxy hóa, kênh thông khí hay

ao thông khí

Thác nước Nước thải được cho chảy xuống bên dưới kiểu như

thác nước

Nâng DO của nước thải sau xử

lý

Các thiết bị cung cấp khí cho bể xử lý thông dụng (p 279)

Các giá trị tham khảo về hiệu suất cung cấp khí của các thiết bị khuếch

tán khí

Hiệu suất cung cấp khí (%) ở độ sâu 15 ft » 4.6 m

Đĩa sứ hình vòm đục lổ - đặt hàng thẳng 0,5 ¸ 2,5 27 ¸ 39

Đĩa sứ phẳng đục lổ - đặt hàng thẳng 2,0 ¸ 5,0 26 ¸ 33

Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991

Chú ý: ft3/min x 0,0283 = m3 /min ft x 0,3048 = m

Các giá trị tham khảo về hiệu suất cung cấp khí của các thiết bị cơ khí

khuấy đảo

Hiệu suất cung cấp khí lb O 2 /hp.h Loại thiết bị

Tiêu chuẩn Thực nghiệm

Khuấy đảo bề mặt vận tốc chậm 2,0  5,0 1,2  2,4

Khuấy đảo bề mặt vận tốc nhanh 2,0  3,6 1,2  2,0

Khuấy ngầm

2,0  4,0 1,2  1,8

Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991

Người ta còn sử dụng oxy tinh khiết để hoàn thành quá trình sục khí

Khống chế các vi sinh vật hình sợi

Sự phát triển của các vi sinh vật hình sợi tạo nên bùn khó lắng cho nên phải khống chế sự phát triển của các vi sinh vật này, bằng cách thêm chlorine vào bùn hoàn lưu, thay đổi DO trong bể, thay đổi điểm nạp để thay đổi F/M

Các vi sinh vật hình sợi tiêu biểu trong bể bùn hoạt tính

(Trái sang phải: Sphaerotilus natans, và 2 loài Thiothrix)

Chú ý trong quá trình đôi khi người ta cho bùn ở bể lắng thứ cấp hoàn lưu trở lại bể bùn hoạt tính nhằm tăng lượng bùn hoạt tính trong bể để bể đạt được hiệu suất cao

Sơ đồ bể bùn hoạt tính (lưu ý file lớn bạn phải chờ lâu) Ảnh chụp bể bùn hoạt tính (lưu ý file lớn bạn phải chờ lâu)

Ảnh chụp một số thiết bị sục khí (lưu ý file lớn bạn phải chờ lâu)

[