Phương pháp sinh học hiếu khí là một trong những phương pháp sinh học được sử dụng phổ biến để xử lý nước thải. Ngày nay, nhu cầu sử dụng nước uống phục vụ sinh hoạt và sản xuất của con người ngày càng cao nên lượng nước thải nhiễm bẩn cũng sẽ tăng theo. Lượng nước thải này nếu không được xử lý mà thải trực tiếp sẽ gây ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm, ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống người dân và hệ sinh thái môi trường.
Để đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra đạt quy chuẩn xả thải, các công ty đã áp dụng công nghệ xử lý nước thải bằng các phương pháp sinh học, hóa lý, cơ học để loại bỏ tạp chất ra khỏi dòng nước. Hãy cùng Hòa Bình Xanh tham khảo phương pháp sinh học hiếu khí trong xử lý nước thải qua bài viết dưới đây nhé!
Công nghệ xử lý nước thải sinh học là gì? Việc xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học chủ yếu dựa vào hoạt động sống của các vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải. Các vi sinh vật này sử dụng các chất hữu cơ có trong nước thải và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng cho các hoạt động sống của chúng, đồng thời các chất hữu cơ này sẽ bị phân giải thành các hợp chất vô cơ đơn giản. Mục đích của quá trình này là loại bỏ BOD và COD.
I. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí
Xử lý nước thải sinh học hiếu khí là quá trình sử dụng các vi sinh vật hiếu khí để phân hủy các chất hữu cơ thích hợp có trong nước thải trong điều kiện được cung cấp oxy liên tục. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ bởi vi sinh vật hiếu khí có thể được mô tả bằng phản ứng sau:
(CHO)nNS O2 → CO2 H2O NH4 H2S Tế bào VSV
Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí bao gồm 3 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Oxy hóa toàn bộ chất hữu cơ có trong nước thải để đáp ứng nhu cầu năng lượng cho tế bào. CxHyOzN(x)O2 → xCO2 H2O NH3
Giai đoạn 2 (đồng hóa): Tổng hợp để xây dựng tế bào
CxHyOzN NH3 O2 → xCO2 C5H7NO2
Giai đoạn 3 (dị hóa): Hô hấp nội bào
C5H7NO2 5O2 → xCO2 H2O
NH3 O2 → O2 HNO2 → HNO3
Khi không có đủ cơ chất, quá trình chuyển hóa các chất tế bào bắt đầu bằng quá trình tự oxy hóa vật chất tế bào.
Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí có thể xảy ra trong điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Theo các loại vi sinh vật khác nhau, quá trình sinh học hiếu khí nhân tạo được chia thành:
Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng lơ lửng
Xử lý sinh học hiếu khí với các vi sinh vật phát triển dưới dạng bám dính
II. Công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí
1. Hồ Sinh Học Hiếu Khí
Ao nuôi, ao sinh học hiếu khí là cấu trúc mà ánh sáng có thể xuyên xuống đáy ao. Tại đây, quá trình quang hợp của tảo diễn ra khắp tầng nước ngầm nên sự khuếch tán oxy qua bề mặt và quá trình quang hợp là yếu tố chính cung cấp oxy cho ao hồ. Ao, hồ sinh học hiếu khí được chia làm 2 loại: hồ hiếu khí tự nhiên và hồ nhân tạo (có sục khí).
2. Cánh đồng tưới và cánh đồng lọc
Cánh đồng tưới và cánh đồng lọc là hai công nghệ hiếu khí độc lập, nhưng trong những điều kiện cụ thể nhất định, hai công nghệ này kết hợp thành một dây chuyền công nghệ. Thông thường, các cánh đồng lọc hỗ trợ một cánh đồng được tưới tiêu khi đến lúc giảm tưới tiêu và biến đất nghèo dinh dưỡng thành đất giàu dinh dưỡng.
Thường được sử dụng để xử lý nước thải sinh hoạt vì nó chứa N:P:K=5:1:2 rất thích hợp cho cây trồng phát triển. Để xử lý nước thải và sử dụng làm nguồn phân bón. Nguyên lý hoạt động: dựa vào khả năng giữ lại trầm tích trên mặt đất, nước thấm qua lòng đất khi đi qua màng lọc, vào lớp đất chứa các vi sinh vật hiếu khí có oxy hiện diện trong các lỗ xốp và mao dẫn của lớp đất mặt.
3. Bể bùn hoạt tính (Bể Aerotank)
Bể bùn hoạt tính (bể aerotank) là bể phản ứng sinh học hiếu khí bằng cách thổi khí nén và khuấy trộn cơ học, làm hình thành các vi sinh vật trong các hạt bùn hoạt tính lơ lửng trong suốt pha lỏng.
Bể bùn hoạt tính là một trong những phương pháp xử lý nước thải sinh học hiếu khí được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Ưu điểm của loại bể này là dễ xây dựng và sử dụng. Tuy nhiên, do bể này sử dụng bơm để tuần hoàn bùn nhằm ổn định nồng độ bùn hoạt tính trong bể nên trong quá trình hoạt động dễ tiêu tốn năng lượng. Nguyên lý hoạt động của hồ chứa là một quá trình sinh học diễn ra theo 3 giai đoạn:
Giai đoạn 1: tốc độ oxy hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxy. Ở giai đoạn này, bùn hoạt tính hình thành và phát triển. Vi sinh vật phát triển mạnh dẫn đến lượng oxy tăng lên. Giai đoạn 2: VSV phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxi hầu như không thay đổi. Và ở giai đoạn này, chất hữu cơ bị phân hủy mạnh mẽ nhất. Giai đoạn 3: tốc độ oxi hóa giảm dần rồi tăng trở lại. Tốc độ phân hủy chất hữu cơ giảm dần và xảy ra quá trình nitrat hóa amoniac. Cuối cùng, nhu cầu oxy giảm trở lại và quá trình làm việc của aerotank kết thúc. Có nhiều loại ao bùn hoạt tính: ao bùn hoạt tính thông thường, ao bùn hoạt tính tiếp xúc ổn định, ao bùn hoạt tính sục khí mở rộng, ao bùn hoạt tính sục khí giảm dần, ao bùn hoạt tính khuấy trộn hoàn toàn, bể bùn hoạt tính được nạp nước thải theo giai đoạn ( cung cấp khí nhiều tầng).
4. Bể lọc sinh học
Bể lọc sinh học là một công trình nhân tạo, trong đó chất thải được lọc qua lớp vật liệu lọc rắn được bao phủ bởi lớp màng vi sinh vật. Vi khuẩn màng sinh học thường hoạt động mạnh hơn vi khuẩn bùn hoạt tính. Màng sinh học hiếu khí là một hệ vi sinh vật tùy nghi.
Cấu tạo của bể lọc sinh học gồm các bộ phận chính: phần chứa vật liệu lọc, hệ thống phân phối nước trên toàn bộ bề mặt bể, hệ thống thu và dẫn nước sau lọc, hệ thống dẫn và phân phối khí cho bể lọc sinh học. chiếc xe tăng. được lọc.
Bể lọc sinh học được chia làm 2 loại: bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngâm trong nước và bể lọc sinh học có lớp vật liệu không ngâm trong nước. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý trong bể lọc sinh học: bản chất chất hữu cơ ô nhiễm, tốc độ oxy hóa, cường độ thông khí, tiết diện màng sinh học, thành phần vi sinh vật…
5. Lọc sinh học nhỏ giọt
Bể lọc sinh học nhỏ giọt rất đa dạng bao gồm: bể lọc sinh học quay, bể lọc sinh học nhỏ giọt, bể lọc sinh học thô.... Bể thường có dạng hình trụ hoặc hình chữ nhật.
Thiết bị lọc nhỏ giọt nhìn chung bao gồm 5 bộ phận chính: giá thể đệm lọc, bể chứa, hệ thống cấp nước thải, cống ngầm và hệ thống thông gió. Nước thải sau xử lý được chia thành các màng nhỏ đi qua lớp đệm sinh học, dưới tác dụng của vi sinh vật phân giải hiếu khí trên màng vật liệu, các chất hữu cơ bị phân hủy và loại bỏ. .
Ưu điểm của loại hình công nghệ này là: Ít tốn diện tích xây dựng, Chi phí đầu tư thấp, Quy trình vận hành đơn giản, hoàn toàn tự động.
6. Đĩa quay sinh học
Là hoạt động của thiết bị xử lý nước thải bằng công nghệ màng sinh học dựa trên sự bám dính của vi sinh vật lên bề mặt vật liệu. RBC rất hiệu quả trong việc khử BOD và nitrat, được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải chế biến thủy sản.
Trong quá trình hoạt động, vi sinh vật sẽ phát triển bám trên bề mặt đĩa và tạo thành một lớp màng nhầy mỏng trên bề mặt ẩm của đĩa. Khi đĩa quay, các màng vi sinh lần lượt tiếp xúc với các chất hữu cơ có trong nước thải và với không khí để hấp thụ oxy. Đĩa quay cũng là cơ cấu tách chất rắn dư thừa ra khỏi bề mặt đĩa nhờ lực ly tâm.
7. Mương oxy hóa
Là dạng bình khí cải tiến có khuấy trộn hoàn toàn trong điều kiện hiếu khí kéo dài, nước chuyển động chảy qua mương.
Thường dùng với nước thải có độ nhiễm bẩn cao BOD20 từ 1000 – 5000 mg/l
Rãnh oxy hóa được chia thành hai nhóm chính: liên tục và gián đoạn
Lợi thế:
Mương oxy hóa đơn giản, chi phí vận hành thấp, chi phí đầu tư thấp hơn 2 lần so với bể lọc sinh học. Hiệu quả xử lý cao BOD, nitơ, phốt pho
Ít bị ảnh hưởng bởi những biến động lớn về chất lượng và tốc độ bit.
8. SBR - Bể hiếu khí gián đoạn
Bể SBR là bể phản ứng hoạt động gián đoạn như một trạm xử lý bùn hoạt tính nhưng hai giai đoạn sục khí và lắng được thực hiện trong cùng một bể, hoạt động theo chu trình gián đoạn. Hệ thống SBR là hệ thống xử lý nước thải sinh học có chứa các hợp chất hữu cơ và hàm lượng nitơ cao.
Các bước xử lý của chu trình vận hành được thực hiện như sau:
Giai đoạn làm đầy: Nước thải được đưa vào bể SBR với một lượng xác định trước, nước thải vào sẽ mang theo một lượng thức ăn cho vi khuẩn có trong bùn hoạt tính, tạo môi trường xảy ra các phản ứng sinh hóa. Nước vào bình có thể hoạt động ở 3 chế độ: làm đầy tĩnh, khuấy hoặc sục khí. Giai đoạn sục khí (sục khí) (reaction): các quá trình nitrat hóa, nitrat hóa và phân hủy các hợp chất hữu cơ được thực hiện nhờ việc cung cấp khí cho bể. Trong giai đoạn này, quá trình nitrat hóa cũng xảy ra, amoniac trong nước thải sẽ được chuyển hóa thành nitrit và nitrat. Giai đoạn lắng: sau quá trình oxy hóa, các thiết bị sục khí ngừng hoạt động, quá trình lắng diễn ra trong môi trường hoàn toàn bất động. Các bông cặn lắng xuống đáy bể và nước nổi lên trên tạo thành lớp bùn và màng đặc trưng, đồng thời sẽ xảy ra quá trình khử nitrat, các nitrat và nitrit sinh ra ở pha trên sẽ bị khử nitrat. Xả cặn còn lại và xả nước (discharge): nước nổi trên bề mặt sau một thời gian lắng sẽ được đưa ra khỏi bề mặt SBR, phần cặn còn lại cũng được xả ra ngoài. Trong khi chờ nhận nước thải mới, thời gian chờ có thể phụ thuộc vào thời gian vận hành.
9. Hồ chứa Unitank
Hệ thống xử lý nước thải Unitank là một khối bể được chia thành 3 ngăn, thông với nhau thông qua các ô cửa ở vách bên. Quá trình vận hành hồ chứa gồm 2 giai đoạn chính và 2 giai đoạn trung gian. Trong mỗi ngăn sẽ có 1 máy sục khí và 1 máy khuấy trộn, 2 ngăn ngoài cùng sẽ có hệ thống xả tràn để thực hiện cả 2 chức năng sục khí và lắng.
Bước chính đầu tiên:
Nước thải được đưa vào ngăn 1 và được sục khí tại đó. Nước sẽ được hòa trộn với bùn hoạt tính, các chất hữu cơ sẽ được hấp thụ và phân hủy một phần. Sau đó nước thải sẽ tiếp tục được đưa sang ngăn số 2 và ngăn này tiếp tục được sục khí. Cuối cùng nước thải được đưa sang ngăn 3 ở trạng thái tĩnh và bùn sẽ lắng xuống đáy bể và phần nước trong sẽ được xả ra ngoài theo máng tràn. Giai đoạn trung gian đầu tiên
Mỗi giai đoạn sơ cấp sẽ được theo sau bởi một giai đoạn trung gian. Tại đây, nước thải sẽ được đưa sang ngăn 2 và được sục khí, còn ngăn 1 và 3 đóng vai trò là ngăn lắng. Trong thời gian này, giai đoạn chính tiếp theo (có hướng dòng chảy ngược) sẽ được chuẩn bị để đảm bảo tách tốt bùn và nước trong.
Giai đoạn chính thứ hai
Lúc này nước thải sẽ được dẫn đến ngăn thứ 3 và được sục khí tại đây. Sau đó nước thải sẽ được đưa sang ngăn 2 và sẽ tiếp tục được sục khí. Cuối cùng, nước thải được đưa vào ngăn thứ nhất ở điều kiện tĩnh và ngăn này đóng vai trò là ngăn lắng, lúc này các loại bùn sẽ được lắng xuống đáy bể và phần nước trong sẽ chảy ra ngoài qua máng tràn tràn-đầy. .
Giai đoạn trung gian thứ ba
Lúc này nước thải sẽ được đưa sang ngăn thứ 2 và được sục khí, ngăn thứ nhất và ngăn thứ 3 đóng vai trò là ngăn lắng nhưng lúc này ngăn thứ nhất sẽ là ngăn cuối của quá trình lắng. Giai đoạn này chuẩn bị cho hệ thống bước vào giai đoạn chính đầu tiên và bắt đầu một chu kỳ mới.
10. Hồ chứa Biofor
Bể lọc sinh học hiếu khí Biofor là hệ thống lọc sinh học bằng vi khuẩn hiếu khí với lưu lượng khí – nước tăng dần. Nhà máy xử lý nước thải này sử dụng bùn hoạt tính để chuyển hóa các chất hữu cơ (gây ô nhiễm) thành các chất vô cơ (không gây ô nhiễm).
Nguyên lý hoạt động của bể biofor: Nước thải chảy liên tục xuống bể và được phân bổ đều ở phía trên nhờ hệ thống máy thổi khí đặt dưới đáy bể. Sau đó nước đi qua lớp vật liệu lọc Biolite và tại đây các hạt lơ lửng có trong nước thải được giữ lại. Chất hữu cơ được loại bỏ nhờ mật độ vi sinh vật cao bám trên lớp tiếp xúc trong toàn bộ quá trình lọc.
Thiết kế đường nước thải chảy từ dưới lên trên giúp hạn chế phát sinh mùi hôi. Sau khi ra khỏi hệ thống, hàm lượng BOD-COD giảm 85-90%.
Đặc điểm của loại kỹ thuật này là:
Loại bỏ BOD5 khỏi chất thải có nồng độ dưới 300 mg/l
Bảo quản huyền phù chất thải ở nồng độ dưới 150 mg/l
Loại bỏ amoniac bằng quá trình oxy hóa
Khử nitrat trong nước có chứa nitrat bằng khí nén.
Nội dung bài viết:
Bình luận