471 Lượt xem - 24-08-2020 10:11
Bùn hoạt tính là cách xử lý nước thải phổ biến và được áp dụng rộng rãi nhất hiện nay. Nhân của các bông bùn hoạt tính gồm các phân tử cặn lơ lửng, vi khuẩn hiếu khí cư trú, phát triển cùng với động vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn. Bùn hoạt tính thường có màu nâu sẫm, chức năng chính của nó hấp thụ chất hữu cơ hòa tan, keo và không hòa tan phân tán nhỏ.
Vi khuẩn và VSV sử dụng chất nền như BOD, N, P để làm thức ăn và chuyển hóa thành chất trơ hoặc tế bào mới. Vậy có những loại bể xử lý nước thải hiếu khí bằng bùn hoạt tính nào? Chức năng của chúng như thế nào?
Bể hiếu khí khuấy trộn hoàn toàn
Hệ thống xử lý nước thải có tích hợp loại bể này giữa nước thải với bùn hoạt tính được khuấy trộn hoàn toàn trong bể bằng sục khí. Các nồng độ chất thải như mức độ sử dụng trong bể hiếu khí đều giống nhau. Dòng nước trong bể chảy liên tục vào bể khuấy trộn, phần nước thải sau khi lắng và bùn được thu hồi sẽ lưu vào bể sục sao cho chất hữu cơ và oxy hòa tan được hòa trộn theo chiều dài của bể. Thời gian lưu nước từ 3 – 5 giờ.
Cấu trúc của bể hiếu khí này phải thỏa mãn 3 điều kiện gồm giữ được liều lượng bùn cao, cho phép VSV phát triển ở giai đoạn bùn trẻ và phải đảm bảo lượng oxy cần thiết để VSV thực hiện chức năng phân hủy chất hữu cơ. Điểm khác biệt của bể Aerotank khuấy đảo liên tục là người ta thay không khí nén bằng cách sục oxy tinh khiết.
Những sự cố thường xảy ra trong bể xử lý nước thải hiếu khí thường xuyên xảy ra tình trạng quá tải, nguồn điện bị mất, không có thời gian sửa chữa, nâng cấp hoặc người vận hành hệ thống xử lý nước thải sai quy cách. Dựa trên những sự cố trên cần điều chỉnh lưu lượng và nồng độ nước thải, điều chỉnh chế độ bơm, vệ sinh bể thường xuyên, sử dụng 2 nguồn điện độc lập và thường xuyên tập huấn, nâng cao kiến thức kỹ thuật quản lý của người điều hành các công trình xử lý.
Bể hiếu khí theo dòng chảy nút
Khác với bể hiếu khí khuấy trộn hoàn toàn, bùn hoạt tính được hồi lưu thì mới được trộn cùng nước thải trong cùng một bể sục khí. Dòng chảy của hỗn hợp nước thải theo dạng vách ngăn nên nhu cầu oxy và cơ chất giảm theo chiều dài của dòng chảy.
Để kích thích sự phát triển của nguồn VSV, người ta sử dụng thêm chế phẩm sinh học để tăng quá trình làm thoáng tạo ra các phản ứng như hấp thụ, kết tủa – tạo bông và oxy hóa chất hữu cơ. Lượng bùn hoạt tính thu được sẽ được tách ra tại bể lắng thứ cấp. Thời gian lưu nước từ 4 – 8 giờ.
Bể hiếu khí làm thoáng theo bậc
So với các phương pháp truyền thống thì đây là phương pháp xử lý bùn hoạt tính cải tiến. Khi đó nước thải từ bể lắng sơ cấp vào bể sục khí nên nhu cầu oxy sẽ giảm dần. Nhờ áp dụng biện pháp làm thoáng kéo dài với thời gian nước tại bể sục khí lớn tạo điều kiện thuận lợi để oxy hóa chất hữu cơ và tạo ra sinh khối lớn. Thời gian lưu nước từ 3 – 5 giờ.
Quá trình ổn định tiếp xúc
Quy trình này thường diễn ra tại 2 bể riêng biệt gồm bể ổn định bùn hoạt tính và bể xử lý nước thải chứa nước thải và bùn tiếp xúc nhanh với nhau. Bể sục khí nước thải từ bể lắng thứ cấp và bùn hồi lưu sẽ dẫn về bể ổn định nước thải. Phương pháp này chủ yếu sử dụng để xử lý nguồn thải có nhiều chất hữu cơ như ở các nhà máy bia, chế biến thực phẩm mà chất lơ lửng, hạt keo được xử lý hoàn toàn. Thời gian lưu nước từ 1,5 – 5 giờ.
Xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính đặc biệt
Giai đoạn này có sử dụng nguồn oxy tinh khiết để thay thế nguồn oxy không khí bằng phương pháp thổi khí nhằm tăng cường việc làm sạch nước thải. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của hệ thống là không xử lý triệt để lượng oxy cung cấp. Để khắc phục vấn đề này, người ta thiết kế ra thiết bị kín để xlnt có chức năng giải phóng CO2.
Nhờ oxy tinh khiết làm giảm chất hữu cơ trong hệ thống xử lý sinh học mà tránh khỏi sự pha loãng một số nguồn thải có mức độ ô nhiễm cao. Nhờ vậy mà hàm lượng bùn hoạt tính trong bể xử lý tăng lên đáng kể. Quá trình phân giải chất tham gia của các enzym ngoại bào nằm trong vỏ nhầy của tế bào trong bùn hoạt tính.
Để có thêm những giải pháp xử lý môi trường: nước - khí thải, nước cấp và các thủ tục hồ sơ môi trường liên quan, Quý khách hàng có thể liên hệ trực tiếp tới Hotline của Hợp Nhất để nhận tư vấn!
Bùn Hoạt Tính Là Gì Và Hoạt Động Như Thế Nào?
Để xử lý nước thải hiệu quả hơn, đầu tư hệ thống thiết bị tốt còn phải đi kèm với các chất xúc tác. Khá phổ biến là bùn hoạt tính có thể loại bỏ các thành phần ô nhiễm trong nước thải. Vậy bùn hoạt tính là gì và hoạt động như thế nào?
Bùn hoạt tính là gì?
Bùn hoạt tính là một hỗn hợp vi sinh vật có thể phân hủy các chất hữu cơ bất kỳ thành nước, CO2 và các hợp chất khác. Sau khi phân hủy, các chất rắn lơ lửng còn lại sẽ dễ dàng lắng trong nước.
Cách hoạt động của bùn hoạt tính
Gồm 3 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Tại bể hiếu khí là quá trình các vi sinh vật ngưng tụ, oxy hóa và phân hủy chất thải đang được xử lý;
Giai đoạn 2: Bể lắng 2 cho phép phân tách các chất rắn từ môi trường chứa các chất rắn lơ lửng. Bể lắng 2 cũng loại bỏ bọt nổi và cặn bã sinh ra và xả ra từ bể sục khí
Giai đoạn 3: Hệ thống tái chế đưa bùn hoạt tính trở lại điểm bắt đầu của quá trình. Sau quá trình, phần bùn còn lại được tách ra bởi bể lắng. Phần bùn còn chứa lượng vi sinh được tái sử dụng, số còn lại mất vi sinh sẽ được hút bỏ đi.
Có nhiều biến thể của quá trình bùn hoạt tính. Mỗi biến thể khác nhau trong phương pháp sục khí và cách bùn được đưa trở lại.
Tác dụng của bùn hoạt tính trong xử lý nước thải
Một nhà máy xử lý nước thải khép kín thường không thể thiếu bùn trong quy trình của mình. Nước sau xử lý được khử trùng và có chất lượng cao. Lượng vi sinh cao trong bùn hoạt tính có khả năng oxy hóa cacbon sinh học, oxy hóa chất đạm. Nhờ vậy mà amoni và nitơ trong nước thải được khử sạch. Bùn hoạt tính còn có thể loại bỏ hiện tượng phú dưỡng do hàm lượng nito và photpho tăng cao.
Quá trình bùn hoạt tính để xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Đặc biệt là ngành công nghiệp giấy, bột giấy và thực phẩm có hàm chất lượng hữu cơ cần phân huỷ sinh học cao.
Xem thêm Điểm khác nhau giữa vi sinh và bùn hoạt tính
Tăng hiệu quả của quá trình bùn hoạt tính
Bùn hoạt tính hoạt động nhờ vào lượng vi sinh dồi dào. Vì vậy để tối đa hiệu quả của bùn hoạt tính, ta có thể bổ sung các hợp chất vi sinh vật thuần chủng. Các vi sinh này được tổng hợp trong men vi sinh xử lý nước thải hiếu khí WWT của Organica.
Bể sinh học hiếu khí [Aerotank] xử lý nước thải bằng hệ thống khép kín giúp vi sinh vật hiếu khí hoạt động loại bỏ tác nhân ô nhiễm nguồn nước. Những thông tin dưới đây sẽ giúp bạn giải đáp thắc mắc liên quan tới loại bể này.
Bể sinh học hiếu khí là gì?
Bể sinh học hiếu khí [hay bể Aerotank] là một trong những loại bể được sử dụng trong quy trình xử lý nước thải sinh học hiện nay. Mục đích chính của bể Aerotank là loại bỏ các chất hữu cơ, chất thải ô nhiễm như: Nito, Photpho, amoni, H2S…
Dựa trên quá trình hoạt động của các loại vi khuẩn hiếu khí. Khi đó, bể sẽ liên tục được cung cấp oxy đầy đủ cho vi sinh vật có thể làm việc trong điều kiện tốt nhất. Từ đó, nhanh chóng phân hủy các chất hữu cơ ô nhiễm để làm nguồn thức ăn, cho vi khuẩn có thể tồn tại và phát triển mạnh mẽ.
Nói một cách ngắn gọn, bản chất của việc sử dụng bể lọc sinh học hiếu khí chính là sử dụng oxy để thúc đẩy vi sinh vật xử lý các chất thải trong nước. Vì vậy, cần phải có thiết bị hỗ trợ sục khí để thúc đẩy vi khuẩn gia tăng sinh khối.
Khi đó, cần thường xuyên tiến hành quá trình sục khí bề mặt nước hay dùng máy thổi khí để đưa oxy vào trong đó. Ngoài ra, có thể kết hợp với việc khuấy trộn bùn để tăng khả năng tiếp xúc của vi sinh vật với các chất hữu cơ trong nước.
Lưu ý khi dùng bể sinh học hiếu khí
Trong khi ứng dụng bể hiếu khí sinh học, cần phải lưu ý tới một số vấn đề sau:
- Nhiệt độ và nồng độ Ph trong nước phải đáp ứng các điều kiện tốt nhất để vi sinh vật hiếu khí hoạt động ổn định.
- Cần cân bằng giữa tỷ lệ chất hữu cơ, chất thải trong nước với lượng vi sinh vật hiếu khí.
- Đảm bảo rằng lượng vi khuẩn này có đủ khả năng để xử lý hiệu quả chất gây ô nhiễm trong nước theo đúng thời gian quy định.
- Lượng oxy hòa tan trong bể phải được cung cấp đủ và liên tục. Tránh để khoảng thời gian “chết” khiến vi sinh vật hiếu khí bị ảnh hưởng.
Những đặc tính cơ bản của bể sinh học hiếu khí
Bể Aerotank là công trình xây dựng bằng hệ thống bê tông, cốt thép vững chắc hình chữ nhật. Ngoài ra, còn có một số công trình được xây dựng theo hình trụ hoặc hình tròn. Thiết kế của bể cho phép nước thải chảy qua thường xuyên, liên tục trong suốt chiều dài của bể.
Đồng thời, kết hợp với các thiết bị sục khí để tăng lượng oxy hòa tan trong nước. Từ đó, tạo môi trường thuận lợi cho các vi khuẩn hiếu khí sinh trưởng, phát triển và phân hủy các chất hữu cơ có trong nguồn nước thải.
Để đảm nhiệm tốt chức năng xử lý rác thải trong nước, bể sinh học hiếu khí cần có những đặc tính cơ bản như sau:
Nồng độ PH
Vi khuẩn hiếu khí hoạt động tốt nhất khi hàm lượng Ph trong nước giao động từ 6.5 – 8.5. Nếu nồng độ PH thấp hơn 6.5 thì sẽ phát triển vi sinh dạng nấm khiến cho quá trình phân hủy bị kìm hãm. Nếu giá trị PH cao hơn 8.5 thì sẽ ức chế quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong nước.
Theo các chuyên gia, các hoạt động phân hủy chất hữu cơ của sinh vật và quá trình giải phóng khí CO2 sẽ khiến cho các giá trị PH thay đổi theo chiều hướng tăng lên rõ rệt. Chính vì vậy, cần có các biện pháp để trung hòa Ph trong bể sau 1 thời gian sử dụng.
Tải trọng hữu cơ [BOD và COD]
BOD là từ viết tắt của Biochemical oxygen Demand. Đây là thuật ngữ dùng để chỉ lượng oxy cần thiết để cho sinh vật sống và hoạt động để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải ở các điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ cũng như thời gian.
COD là từ viết tắt của Chemical Oxygen Demand. Đây là thuật ngữ dùng để oxy hóa hoàn toàn các hợp hữu cơ và một số chất vô cơ dễ bị oxy hóa trong nước thải.
Để vi sinh vật hiếu khí trong xử lý nước thải hoạt động ổn định cần phải kiểm soát tải trọng chất hữu cơ trong bể phù hợp với lượng vi khuẩn và khí oxy. Hạn chế tình trạng quá tải khiến cho hiệu quả xử lý nước kém đi.
Nồng độ Oxy hòa tan [Do]
Nồng độ Oxy hòa tan còn được viết tắt là DO. Đây là thuật ngữ cùng để chỉ lượng oxy cần thiết cho quá trình hô hấp của các loại sinh vật sống trong nước như vi khuẩn hiếu khí. Theo đó, nồng độ oxy hòa tan tối ưu nhất đối với bể lọc sinh học hiếu khí là từ 2 – 4mg/L. Nếu mức độ oxy thấp hơn có thể làm giảm hiệu suất phân hủy chất hữu cơ, giảm khả năng lắng rác và chất lơ lửng. Từ đó, khiến nước bị đục, phá vỡ quá trình bông bùn và keo tụ. Đồng thời, tốn kém nhiều thời gian để xử lý nước.
Kiểm soát bùn
Lượng bùn trong bể hiếu khí tăng lên do sự phát triển của các loại vi sinh vật hiếu khí. Cùng với đó là hệ quả của quá trình tách lắng chất bẩn ra khỏi nước thải. Lượng bùn dư trong bể không những không hỗ trợ quá trình phân hủy chất hữu cơ mà còn gây ra rất nhiều trở ngại cho quá trình xử lý nước thải.
Để theo dõi lượng bùn lắng trong bể hiếu khí, cần phải dựa trên công thức sau:
- SVI = [SV/MLSS]*1000.
- SV là ký hiệu tắt cả thể tích bùn lắng [mL/L].
- MLSS là ký hiệu tắt của hàm lượng chất rắn lơ lửng [mg/L].
- Chỉ số SVI càng nhỏ, bùn càng nhanh đặc và lắng xuống đáy nhanh.
- Chỉ số SVI càng lớn, thì bùn càng khó lắng.
Tạo bọt
Về cơ bản, sự xuất hiện của các bọt trắng là đặc tính nổi bật của bể sinh học hiếu khí. Cần phải theo dõi sự thay đổi màu và số lượng bọt để đánh giá khả năng vận hành của bể trong quá trình xử lý nước thải.
Nếu số lượng bọt trắng nhiều có thể hiểu là bùn non trong bể đang dần thích nghi với quá trình phân hủy hiếu khí hoặc nước trong bể chứa hàm lượng chất tẩy rửa cao. Ngoài ra, còn là dấu hiệu cho thấy một số hiện tượng khác trong bể như: Có chất độc tồn tại trong nước, hàm lượng PH đang chưa được trung hòa, thiếu oxy và dinh dưỡng cho vi khuẩn hiếu khí hoạt động, nhiệt độ trong bể xử lý nước thải chưa đáp ứng được yêu cầu.
Nếu trong bể xuất hiện bọt nâu, đây là dấu hiệu cho thấy có sự xuất hiện của vi khuẩn dạng sợi trong bể hoặc tải lượng thấp và nước thải có hàm lượng dầu mỡ cao.
Trường hợp có bọt đen sẫm, có thể là do thiếu oxy trầm trọng khiến vi khuẩn hiếu khí không thể hoạt động ổn định hoặc nước thải có chứa màu.
Ứng dụng của bể lọc sinh học hiếu khí
Hiện nay, xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học được áp dụng phố biến tại các đơn vị như sau:
- Bể hiếu khí là một trong những công trình không thể thiếu của hệ thống công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi. Đặc biệt là những doanh nghiệp có quy mô chăn nuôi lớn, số lượng cá thể vật nuôi lên đến hàng trăm, nghìn con.
- Bể Aerotank được sử dụng để xử lý các chất hữu cơ có trong nước thải sơn phủ, nước thải mạ sau khi đã loại bỏ được các chất vô cơ trong đó bằng phương pháp xử lý hóa lý.
- Đây cũng là công trình quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải từ nhà máy sản xuất, chế biến thực phẩm, đồ đông lạnh hoặc chế biến thủy hải sản.
- Bể lọc hiếu khí còn góp phần xử chất hữu cơ được thải ra từ nước thải nhà hàng, quán ăn, nước thải sinh hoạt tại các đô thị.
- Ngoài ra, công trình này còn được ứng dụng trong xử lý nước thải tại các khu công nghiệp.
Những nguyên tắc hoạt động của bể Aerotank
Nhìn chung, bể hiếu khí sinh học có 3 giai đoạn vận hành cơ bản. Ở mỗi giai đoạn sẽ có những nguyên tắc và điều kiện khác biệt để có thể tạo môi trường tốt nhất cho vi khuẩn xử lý nước thải, cụ thể như sau:
Giai đoạn oxy hóa
Trong giai đoạn này, lượng chất hữu cơ ô nhiễm trong nước thải rất cao. Vì vậy, các loại vi khuẩn hiếu khí cũng nhanh chóng sinh trưởng và phát triển. Ngoài ra, lượng bùn hoạt tính cũng được hình thành với khối lượng lớn. Khi đó, nhu cầu về khí oxi trong bể cũng rất cao. Vì vậy, cần phải chạy máy sục oxy, bơm oxy vào trong bể để giúp cho vi khuẩn hoạt động mạnh mẽ hơn.
Trong giai đoạn oxy hóa, các vi khuẩn hiếu khí có thể cần sử dụng từ 40 – 80% lượng oxy hòa tan trong cả quá trình. Giai đoạn này kéo dài từ 0,5 – 2h rồi chuyển tiếp.
Giai đoạn tổng hợp tế bào mới
Trong giai đoạn này, các vi sinh vật hiếu khí đã sinh trưởng ổn định nên nhu cầu tiêu thụ oxy không còn lớn như giai đoạn trước. Tuy nhiên, quá trình phân hủy chất hữu cơ lại được diễn ra vô cùng mạnh mẽ. Từ đó, liên tục gia tăng khối lượng bùn hoạt tính trong bể.
Theo đánh giá của các nhà nghiên cứu, đây là giai đoạn mà hoạt lực enzyme trong bùn và hàm lượng chất hữu cơ bị phân hủy ở mức cao nhất.
Giai đoạn phân hủy nội bào
Sau giai đoạn tổng hợp tế bào mới, vi sinh vật hiếu khí cần nhiều năng lượng hoạt động hơn nên tỉ lệ hấp thụ oxy lại tăng lên. Đồng thời, tại đây diễn ra quá trình Nitrat hóa muối amoni. Ngay sau đó, nhu cầu về khí oxy lại giảm xuống.
Trong toàn bộ quá trình này, nếu hàm lượng oxy hóa đã tiêu thụ được 80 – 95% thì cần phải bổ sung thêm oxy bằng cách khuấy bùn, thổi khí để bùn hoạt tính lắng xuống dưới đáy và tách chúng ra khỏi nước ô nhiễm.
Bể sinh học hiếu khí là một trong những công trình quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải hiện nay. Hi vọng rằng với những chia sẻ của chúng tôi đã giúp ích cho bạn trong việc hiểu rõ các đặc tính và nguyên tắc hoạt động của bể. Nếu bạn đang muốn tìm hiểu kỹ hơn về công trình này, hãy liên hệ với chúng tôi theo số điện thoại: 0913.543.469 để được tư vấn bởi các chuyên gia.