Chuyên đề Các quá trình sinh học trong xử lý nước thải

 ĐẠI HỌC SÀI GÒN KHOA: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG CHUYÊN ĐỀ CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: Hồ Kỳ Quang Minh Nhóm thực hiện: Nhóm 6 Trần Lệ Quyên Hà Thanh Sơn Bùi Thị Thanh Lê Thị Thanh Thảo Nguyễn Thị Cẩm Tiên CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH BỂ SINH HỌC MÀNG (MBR) PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG BÙN HOẠT TÍNH - Hệ thống bùn hoạt tính là một trong những hệ thống thứ cấp đế làm sạch nước thải trước khi thải vào môi trường. Hệ thống bùn hoạt tính có nhiều phiên bản khác nhau: Truyền thống Khuấy trộn hoàn toàn Thông khí giảm dần Nạp nước thải ở nhiểu điểm Thông khí cải tiến Quy trình Kraus Tiếp xúc, cố định Thông khí kéo dài Thông khí cao tốc Bể phản ứng theo chuỗi Sử dụng oxy tinh khiết Rảnh oxy hóa Bể kết hợp nitrat hóa Nitrat hóa độc lập Bể phản ứng trục sâu SỰ HÌNH THÀNH BÙN HOẠT TÍNH CHC LƠ LỬNG (N,P) Chất nền BOD VSV BÙN HOẠT TÍNH - Là tập hợp vsv khác nhau (chủ yếu là vi khuẩn) - Cỏ khả năng ổn định CHC hiếu khí được tạo ra trong quá trình sinh hóa hiếu khí. - Có màu nâu sẫm chứa chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải – nơi cư trú và phát triển của vi khuẩn. VI SINH VẬT CHỦNG BACTERIA CHỦNG BACCILLUS CHỦNG AEROMONAS Vi khuẩn sử dụng chất nền và oxy để Vi khuẩn kết với nhau thành oxy hóa các chất nền này và bông cặn, lắng xuống đáy bể tăng trưởng để lại nước mặt trong hơn 1. Nguyên tắc của phương pháp hiếu khí: Vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện có oxy hòa tan. Ở điều kiện hiếu khí (hàm lượng oxy hòa tan tối thiểu 1,5 – 2 mg/l), NH4+ cũng bị loại nhờ quá trình nitrat hóa của vi sinh vật tự dưỡng. Cơ sở lý thuyết 2. Cơ chế quá trình phân hủy các chất trong tế bào: + Ôxy hóa các chất hữu cơ CxHyOz + (x+y/4 – z/2) O2 → x CO2 + y/2 H2O + Tổng hợp sinh khối tế bào n(CxHyOz) + nNH3+ n(x+y/4 –z/2-5)O2 →(C5H7NO2)n + n(x-5)CO2 + n(y-4)/2 H2O  3. Sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật: Gồm 4 giai đoạn: Giai đoạn chậm (lag-phase) Giai đoạn tăng trưởng (log-growth phase): Giai đoạn cân bằng (stationary phase) Giai đoạn chết (log-death phase) 4. Sự chuyển hóa các chất hữu cơ (giảm BOD):Nước thải tiếp xúc với bùn,chc lơ lửng đươc chuyển hóa hoặc đông tụ sinh học 5. Điều kiện, yêu cầu, yếu tố môi trường ảnh hưởng quá trình xử lý: Cung cấp oxy liên tục sao cho lượng oxy hòa tan trong nước ra khỏi bể lắng đợt 2 > 2mg/l BOD : N:P = 100: 5: 1 pH: 6.5 – 7.5 Nhiệt độ : 6 – 37 0C Nồng độ muối vô cơ trong nước không vượt quá 10mg/l Các hệ thống bể bùn hoạt tính Hệ thống bể bùn hoạt tính gồm các loại: bể bùn hoạt tính truyền thống, bể bùn hoạt tính tiếp xúc - ổn định, bể bùn hoạt tính thông khí kéo dài, bể bùn hoạt tính thông khí cao có khuấy đảo hoàn chỉnh, bể bùn hoạt tính chọn lọc... + Bể bùn hoạt tính truyền thống: Bể bùn hoạt tính dòng truyền thống đầu tiên được sử dụng là các bồn hiếu khí dài, hẹp. Lượng oxy cần dùng thay đổi dọc theo chiều dài của bể phản ứng sinh hóa. + Bể bùn hoạt tính tiếp xúc ổn định: Hệ thống này chia bể phản ứng thành 2 vùng: vùng tiếp xúc là nơi xảy ra quá trình chuyển hóa các vật chất hữu cơ trong nước thải đầu vào, và vùng ổn định là nơi bùn hoạt tính tuần hoàn từ thiết bị lọc nước sục khí để ổn định vật chất hữu cơ. Bể bùn hoạt tính tiếp xúc ổn định + Bể bùn hoạt tính thông khí kéo dài: Thường có thời gian lưu bùn kéo dài để ổn định lượng sinh khối rắn từ quá trình chuyển hóa của các vật chất hữu cơ bị phân hủy bởi vi khuẩn. Bể bùn hoạt tính thông khí kéo dài  + Bể bùn hoạt tính thông khí cao có khuấy đảo hoàn chỉnh: Bể hiếu khí có tốc độ thông khí cao và khuấy đảo hoàn chỉnh là loại Aerotank tương đối lý tưởng để xử lý nước thải có độ ô nhiễm cũng như nồng độ các chất lơ lửng cao. Bể Aerotank thông khí cao có khuấy đảo hoàn chỉnh Dựa trên nguyên lý làm việc của Aerotannk khuấy đảo hoàn chỉnh, người ta thay không khí nén bằng cách sục oxy tinh khiết. Bể phản ứng thường có nhiều ngăn, kín, và cung cấp các dòng nước giàu oxy ở dạng khí hòa trộn trong chất lỏng. Dòng nước thải vào và dòng bùn hoạt tính tuần hoàn chỉ được đưa vào ở ngăn đầu tiên cùng với oxy (thường tinh khiết 98%). Aerotank làm việc với khí nén là oxy + Bể bùn hoạt tính chọn lọc: Bể bùn hoạt tính này chỉ mới được phát minh gần đây, được dùng để kiểm soát sự tăng trưởng quá mức của các vi khuẩn lên men, có thể gồm các loài gây hại. Bể bùn hoạt tính chọn lọc  Quy trình xử lý bể sinh học bằng màng MBR (Membrane Bio Reactor) có thể loại bỏ chất ô nhiễm và vi sinh vật rất triệt để - là công nghệ triển vọng nhất để xử lý nước thải.  MBR xử lý nước thải kết hợp quá trình dùng màng với hệ thống bể sinh học thể động bằng quy trình vận hành SBR sục khí 3 ngăn và công nghệ dòng chảy gián đoạn.  Bể cân bằng...|...Bể sục khí...|...Bể lọc tách bằng màng...|...Bể nước đầu ra B. BỂ SINH HỌC MÀNG  Vai trò của MBR:  Tiền xử lý: như lưới lọc, song chắn rác.  Xử lý bậc 1: khử chất hữu cơ, N, P.  Xử lý bậc 2: phân tách hai pha rắn và pha lỏng khi qua màng.  Vai trò của bể lọc tách bằng màng:  Cấp đầy dưỡng chất bằng hấp thu lượng amoni và P còn lại.  Khử hết sinh vật còn lại.  Vận hành gián đoạn (7~12 phút chạy, 3 phút ngưng).  Làm sạch màng chỉ bằng thổi khí ngược.  Vận hành liên tục trên 6 tháng, lưu tốc 0.3 m3/m2.ngày. Ưu điểm của kỹ thuật dùng màng lọc tách:  Không cần bể lắng và giảm kích thước bể nén bùn  Không cần tiệt trùng nhờ đã khử triệt để coliform  Công trình được tinh giản nhờ sử dụng chỉ một bể phản ứng để khử N & P mà không cần bể lắng, bể lọc và tiệt trùng.  Trong điều kiện thay đổi đột ngột, hệ thống được điều chỉnh cho ổn định bằng kỹ thuật không sục khí – sục khí – không sục khí.  Khắc phục được các yếu điểm (nén bùn và tạo bọt) trong phương pháp bùn hoạt tính (dùng màng khử hiệu quả Nutrient và E.coli)  Dễ kiểm soát và bảo trì bằng hệ thống tự động. Sơ đồ dây chuyền công nghệ: Tức là dùng khí thổi từ dưới lên sao cho bọt khí đi vào trong ruột màng chui theo lỗ rỗng ra ngoài, đẩy cặn bám ra khỏi màng. Làm sạch màng Để kéo dài tuổi thọ cho màng nên làm sạch màng vào cuối hạn dùng. Chọn cách rửa phụ thuộc vào loại nước đầu vào. Thời điểm rửa dựa theo đồng hồ đo áp lực. 1. Làm sạch bằng thổi khí Nếu tổn thất áp qua màng tăng lên 25~30 cmHg so với bình thường, ngay cả khi đã dùng cách rửa màng bằng thổi khí, thì cần làm sạch màng bằng cách ngâm vào thùng hóa chất riêng khoảng 2~4 giờ. (Dùng chlorine với liều lượng 3~5g/L, thực hiện 6~12 tháng một lần). 2. Làm sạch bằng cách ngâm trong dung dịch hóa chất Kết quả rửa màng