Vận Hành Các Công trình Xử Lí Nước Thải

VËn hμnh c¸c c«ng tr×nh xö lý n−íc th¶i 1.C¸c tiªu chuÈn x¶ n−íc th¶i TT Th«ng sè D¬n vÞ Gi¸ trÞ giíi h¹n A B C 1 NhiÖt ®é 0C 40 40 45 2 pH 6 - 9 5,5 - 9 5 - 9 3 BOD5 (200C) mg/l 20 50 100 4 COD mg/l 50 100 400 5 ChÊt r¾n l¬ löng mg/l 50 100 200 6 Asen mg/l 0,05 0,1 0,5 7 Cadimi mg/l 0,01 0,02 0,5 8 Ch× mg/l 0,1 0,5 1 9 Clo d− mg/l 1 2 2 10 Crom (VI) mg/l 0,05 0,1 0,5 11 Crom (III) mg/l 0,2 1 2 12 DÇu mì kho¸ng mg/l KPHD 1 5 13 DÇu mì ®éng vËt mg/l 5 10 30 14 Dång mg/l 0,2 1 5 N−íc th¶i c«ng nghiÖp Gi¸ trÞ giíi h¹n cho phÐp cña c¸c th«ng sè vμ nång ®é c¸c chÊt « nhiÔm TCVN 5945-1995 Gi¸ trÞ giíi h¹n cho phÐp cña c¸c th«ng sè vμ nång ®é c¸c chÊt « nhiÔm TCVN 5945-1995 TT Th«ng sè D¬n vÞ Gi¸ trÞ giíi h¹n A B C 15 KÏm mg/l 1 2 5 16 Mangan mg/l 0,2 1 5 17 Niken mg/l 0,2 1 2 18 Photpho h÷u c¬ mg/l 0,2 0,5 1 19 Photpho tæng sè mg/l 4 6 8 20 S¾t mg/l 1 5 10 21 Tetracloetylen mg/l 0,02 0,1 0,1 22 ThiÕc mg/l 0,2 1 5 23 Thñy ng©n mg/l 0,005 0,005 0,01 24 Tæng Nit¬ mg/l 30 60 60 25 Tricloetylen mg/l 0,05 0,3 0,3 26 Amoniac (tÝnh theo N) mg/l 0,1 1 10 27 Florua mg/l 1 2 5 28 Phenola mg/l 0,001 0,05 1 29 Sulfua mg/l 0,2 0,5 1 30 Xianua mg/l 0,05 0,1 0,2 31 Coliform MPN/100ml 5000 10000 - 32 Tæng ho¹t ®é phãng x¹ α Bq/l 0,1 0,1 - 33 Tæng ho¹t ®é phãng x¹ β Bq/l 1,0 1,0 - N−íc thai c«ng nghiÖp Gi¸ trÞ giíi h¹n cho phÐp cña c¸c th«ng sè vµ nång ®é c¸c chÊt « nhiÔm trong n−íc thai c«ng nghiÖp thai vµo vùc n−íc s«ng dïng cho môc ®Ých cÊp n−íc sinh ho¹t TCVN 6980-2001 TT Th«ng sè Q > 200 m3/s Q = 50-200 m3/s Q < 50m3/s F1 F2 F3 F1 F2 F3 F1 F2 F3 1 Do mau, Co-Pt ë pH=7 20 20 20 20 20 20 20 20 20 2 Mïi, cam quan Kh«ng mïi Kh«ng mïi Kh«ng mïi Kh«ng mïi Kh«ng mïi Kh«ng mïi Kh«ng mïi Kh«ng mïi 3 BOD5 (200C) 40 35 35 30 25 25 20 20 20 4 COD, mg/l 70 60 60 60 50 50 50 40 40 5 Tæng chÊt r¾n l¬ löng, mg/l 50 45 45 45 40 40 40 30 30 6 Asen, mg/l 0,2 0,2 0,2 0,15 0,15 0,15 0,1 0,05 0,05 7 Chi, mg/l 0,1 0,1 0,1 0,08 0,08 0,08 0,06 0,06 0,06 8 DÇu mì kho¸ng, mg/l 5 5 5 5 5 5 5 5 5 9 DÇu mì ®éng vËt, mg/l 20 20 20 10 10 10 5 5 5 10 Cu, mg/l 0,4 0,4 0,4 0,3 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2 11 Zn, mg/l 1 1 1 0,7 0,7 0,7 0,5 0,5 0,5 12 Phèt pho tæng sè, mg/l 10 10 10 6 6 6 4 4 4 13 Clorua, Cl-, mg/l 600 600 600 600 600 600 600 600 600 14 Coliform, MPN/100 ml 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 Kh«ng mïi 2. Phân loại các chất nhiễm bẩn trong nước thải 2.1 Các đặc tính vật lý 2.2 Các đặc tính hoá học 2.3 Các đặc tính sinh học Ph©n tÝch c¸c th«ng sè nhiễm • Dựa trên các phép phân tích, các chất ô nhiễm khác nhau được quy về các thông số ô nhiễm, từ đó có thể tập trung vào một số công nghệ trọng tâm. Phân loại các chất nhiễm bẩn trong nước thải 2. 1 Các đặc tính vật lý của nước thải CÁC THÀNH PHẦN RẮN - Chất nổi: dầu, mỡ - Chất lắng được: lắng tự nhiên trong vòng 60 phút - Ở dạng keo tụ: Ø < 1µm; cần tác nhân hỗ trợ để có thể lắng - Chất hoà tan: các phân tử hữu cơ và vô cơ 2. 1 Các đặc tính vật lý của nước thải - NHIỆT ĐỘ - MÙI - MÀU - ĐỘ ĐỤC 2. 2 Các đặc tính hoá học của nước thải - 2.2.1 Chất hữu cơ - 2.2.2 Chất vô cơ - 2.2.3 Các khí 2.2.1 Chất hữu cơ - protein (chất thải động và thực vật) - cacbonhydrat (sợi, giấy, đường) - Chất béo, dầu, mỡ 2.2.2 Chất vô cơ - pH - Clorua - Kiềm - Nitơ, Phốtpho - Kim loại nặng 2.2.3 Các khí - Ôxy hoà tan - H2S & NH3 (các điều kiện tự hoại, mùi) - Mêtan (không màu, không mùi, nguy hiểm) 2.3 Các đặc tính sinh học 2.3.1 Dạng không tế bào: - Vi rút (vd: Hepathitis-vi rút viêm gan, mềm bệnh) 2.3.2 Đơn bào: - Vi khuẩn (vd: E. Coli trong phân người) - Tảo lục lam hoặc vi khuẩn xanh (cyanobacteria) 2.3.3 Đa bào: - Nấm - Tảo Algae - Động vật nguyên sinh (vd: Giardia) - Động và thực vật N−íc th¶i BÓ l¾ng s¬ cÊp BÓ aeroten BÓ l¾ng thø cÊp TÊm l¾ng bïn b»ng nhùa C«ng nghÖ xö lý tiªn tiÕn TÊm aeroten NÐn träng lùc NÐn c¬ häc - Khö N, P - Läc c¸t M¸y nÐn ly t©m Tiªu huû bïn T¸ch n−íc - Thu khÝ gas - KhuÊy c¬ häc NÐn b»ng trôc ly t©m NÐn trôc vÝt 3. Xö lý n−íc th¶i L¬ löngl H−u c¬ V« c¬ Hoµ tant SS tõ c¸c c¬ thÓ sèng (Bïn ho¹t tÝnh, bïn ®· ph©n huû, c¸c vi sinh vËt kh¸c nhau) C¸ c thµnh phÇn SS v« c¬ (C¸c hydroxides nh− c¸c kim lo¹i nÆng, ®Êt sÐt vµ c¸c trÇm tÝch) C¸ c chÊt huu c¬ hoµ tan (a xÝt h−u c¬, amino a xit, c¸c thµnh phµn BOD hoµ tan kh¸c) C¸ c chÊt v« c¬ hoµ tan (Ion v« c¬, v.v,...) Cã kha ph©n huû sinh häc P h © n h u û s i n h h ä c Khã DÔ DÔ Khã Ion giai phãng Xö lý n−íc thai Mµng vi läc (MF)µng vi läc ( F) L¾ng¾ng Lªn men mª tan ªn en ª tan Carbon ho¹t tÝnhCarbon ho¹t tÝnh Bïn ho¹t tÝnhïn ho¹t tÝnh Mµng thÈm thÊu (RO) µng thÈ thÊu (R ) ¤ xy ho¸xy ho¸ Mµng UF (Ultra- Filtration) µng (Ultra- Filtration) Trao ®æi ionrao ®æi ion L¬ löngl Ph©n huû sinh häc Khã DÔ DÔ Khã ph©n lËp (Isolate) Ion H−u c¬ V« c¬ Hoµ tant P h © n h u û s i n h h ä c Xö lý n−íc thai Xö lý n−íc th¶i Dryer, Incineration Aeration tank Dewatering machine Digestion tank Influent Effluent Mechanical thickening Gravity thickening Effective utilization Digestion gas Low-pressure gas holder (Hollow fiber contained liquid membrane) （Adsorbent gas holder） Ultrasonic disintegration system Supply as fuel Power generation (Micro gas turbine) Intermediate pressure storage sedimentation tank Primary sedimentation tank Methane concentration De-H2S tower SÊy kh«, ®èt BÓ aeroten ThiÕ bÞ t¸ch n−íc BÓ tiªu huû bï Dßng vµo NÐn c¬ häcNÐn träng lùc KhÝ nhiªn liÖu KhÝ th¶i Th¸p chøa khÝ ¸p suÊt th¸p Dïng sîi rçng cã mµng n−íc) Th¸p hÊp thô khÝ HÖ thèng ph©n huû siªu ©m S¶n xuÊt n¨ng l−îng (tunbin khÝ siªu nhá) Chøa khÝ ë ¸p suÊt trung gian BÓ l¾ng s¬ cÊp Lµm giµu metan Th¸p khö H2S BÓ l¾ng thø cÊp Dßng raBÓ l¾ng thø cÊp 5. C¸c ph−¬ng ph¸p xö lý n−íc th¶i • Một số công nghệ tương đương nhau có thể được lựa chọn sơ bộ tại bước này • Các công nghệ được lựa chọn sơ bộ trên cơ sở cân nhắc những chất ô nhiễm chính Các quá trình ứng dụng để xử lý nước thải công nghiệp Nguồn: Tiền xử lý chất thải công nghiệp, Sổ tay Thực hành FD-3, WEF, trang 34, bảng 3.1 Chất ô nhiễm Các quá trình Chất hữu cơ phân huỷ sinh học (BOD) Xử lý sinh học hiếu khí: -Bùn hoạt tính, mương oxy hoá -Hồ hiếu khí -Lọc nhỏ giọt -Đĩa sinh học quay (RBC) -Hồ ổn định -Thiết bị phản ứng kiểu đệm Xử lý sinh học yếm khí -Hồ yếm khí -Lọc yếm khí -Tiếp xúc yếm khí -Thiết bị phản ứng tầng sôi 1. Lựa chọn công nghệ XLNT Các quá trình ứng dụng để xử lý nước thải công nghiệp Nguồn: Tiền xử lý chất thải công nghiệp, Sổ tay Thực hành FD-3, WEF, trang 34, bảng 3.1 Chất ô nhiễm Các quá trình Các chất hữu cơ bền (COD-BOD) -Oxy hoá hoá học -Hấp phụ bằng cacbon Các hợp chất hữu cơ bay hơi -Sục khí, oxy hoá hoá học -Hấp phụ, xử lý sinh học Tổng chất rắn lơ lửng Có hoặc không có keo tụ/đông tụ: -Lắng -Tuyển nổi -Lọc Các quá trình ứng dụng để xử lý nước thải công nghiệp Nguồn: Tiền xử lý chất thải công nghiệp, Sổ tay Thực hành FD-3, WEF, trang 34, bảng 3.1 Chất ô nhiễm Các quá trình Nitơ -Tách amonia -Nitrat hoá và khử nitrat -Khử bằng clo Phốt pho -Kết tủa -Hấp thụ sinh học -Trao đổi ion Kim loại nặng -Kết tủa hoá học -Trao đổi ion -Lọc màng Chất rắn vô cơ hoà tan -Trao đổi ion -Thẩm thấu ngược -Thấm tách bằng điện Dầu mỡ -Keo tụ / đông tụ / tuyển nổi -Siêu lọc • Có thể tìm hiểu hiệu suất thông thường của các công nghệ xử lý cùng loại thông qua rất nhiều dữ liệu từ các nhà máy trên thế giới. Có thể lựa chọn sơ bộ các công nghệ có hiệu suất xử lý nằm trong phạm vi hiệu suất xử lý thông thường của các nhà máy trên thế giới. Hiệu suất xử lý của các quá trình chính Khả năng xử lý của một số bước trong xử lý sơ cấp và thứ cấp Hiệu suất loại bỏ các thông số ô nhiễm, tính theo phần trăm BƯỚC XỬ LÝ BOD COD SS Tổng P Hữu cơ-N NH3-N Tiền xử lý Sàng 0 0 0 0 0 0 Lắng cát 0-5 0-5 0-10 0 0 0 Xử lý sơ cấp (lắng) Không bổ sung hoá chất 30-40 30-40 50-65 10-20 10-20 0 Có hoá chất Xử lý thứ cấp Bùn hoạt tính (thông thường) 80-95 80-85 80-90 10-25 15-50 8-15 Lọc nhỏ giọt (tốc độ cao&qua môi trường đá) 65-80 60-80 60-85 8-12 15-50 8-15 Lọc nhỏ giọt (tốc độ rất cao&môi trường plastic) 65-85 65-85 65-85 8-12 15-50 8-15 Đĩa sinh học 80-85 80-85 80-85 10-25 15-50 8-15 5.1. TiÒn xö lý a.Lọc lưới Lưới/ song thô (> 2mm) - Sạn sau khi lọc có thể được thải như chất thải rắn bình thường Lưới/ song tinh (< 2mm) - Thường đòi hỏi địa điểm xả thải đặc biệt Các kiểu: - Bậc thang, xích, xoay, máng, trống, đĩa & nghiền; - Vận hành thủ công và/hoặc tự động Các tiêu chí thiết kế: - Phải kiểm soát tốc độ nước qua lưới lọc (máng Pashall) - Khả năng dung nạp của qui trình xử lý - Công suất vận chuyển và lưu giữ của hệ thống xử lý nước thải Lưới chắn Tiêu chí thiết kế-Thuỷ lực Vận tốc qua máng (m/s) 0.3-0.6 0.6-1.0 Kích cỡ thanh Chiều rộng (mm) 4-8 8-10 Chiều sâu (mm) 25-50 50-75 Khoảng cách trống giữa các thanh (mm) 25-75 10-50 Độ nghiêng so với phương ngang (độ) 45-60 75-85 Tổn thất áp suất cho phép, do lưới lọc bị tắc (mm) 150 150 Hệ số thiết kế Làm sạch thủ công Làm sạch bằng máy Tổn thất áp suất tối đa, lưới lọc tắc (mm) 800 800 Lưới chắn nghiêng Song lưới chắn các kiểu khác nhau Lưới bậc thang Trống hoặc đĩa quay Lưới nghiềnSong lưới chắn bằng cần quay Thông tin thiết kế điển hình Các thông số Khoảng Điển hình Thời gian lưu, giây 45-90 60 Vận tốc phương ngang, m/s 0.25-4 .3 Vận tốc lọc đối với: Sàng 65-lỗ, m/min 1.0-1.3 1.15 Sàng 100-lỗ, m/min 0.6-0.9 0.75 Cơ cấu khống chế vận tốc đập tràn Sutro, máng Parshall đập tràn dạng parabol&ngang Tổn hao áp suất 30 to 40% b. Bể lắng cát Hình chữ nhật: khống chế vận tốc, không sục khí a. Keo tụ b. Đông tụ c. Lắng sơ cấp 5.2.Xử lý sơ cấp • Nói chung, xử lý sơ cấp bằng phương pháp hoá học được áp dụng khi nước thải công nghiệp có hàm lượng các chất rắn cao ở dạng keo (khó lắng). • Mục đích của xử lý sơ cấp là giảm lượng chất rắn để quá trình xử lý thứ cấp đạt hiệu quả (xử lý các chất ô nhiễm còn lại trong nước thải, ví dụ như chất hữu cơ hoà tan). • Quá trình xử lý sơ cấp chủ yếu gồm : – lắng trọng lực, và – tuyển nổi bằng không khí hoà tan (DAF) • Hoá chất được sử dụng như chất đông tụ và tạo bông với mục đích chủ yếu là chuyển các hạt keo lơ lửng thành chất rắn ở dạng : – có thể lắng nhờ trọng lực trong bể lắng, hoặc – được tách bằng tuyển nổi Trong một số trường hợp cụ thể, xử lý sơ cấp có thể đạt mục tiêu xử lý (hiệu suất tách các chất rắn 90 – 95%). 2 – Xử lý sơ cấp 2.A. Đông tụ và keo tụ • Nói chung, xử lý sơ cấp bằng phương pháp hoá học được áp dụng khi nước thải công nghiệp có hàm lượng các chất rắn cao ở dạng keo (khó lắng). • Mục đích của xử lý sơ cấp là giảm lượng chất rắn để quá trình xử lý thứ cấp đạt hiệu quả (xử lý các chất ô nhiễm còn lại trong nước thải, ví dụ như chất hữu cơ hoà tan). • Quá trình xử lý sơ cấp chủ yếu gồm : – lắng trọng lực, và – tuyển nổi bằng không khí hoà tan (DAF) • Hoá chất được sử dụng như chất đông tụ và tạo bông với mục đích chủ yếu là chuyển các hạt keo lơ lửng thành chất rắn ở dạng : – có thể lắng nhờ trọng lực trong bể lắng, hoặc – được tách bằng tuyển nổi Trong một số trường hợp cụ thể, xử lý sơ cấp có thể đạt mục tiêu xử lý (hiệu suất tách các chất rắn 90 – 95%). a. Qu¸ tr×nh keo tô • Keo tô lµ mét hiÖn t−îng lµm mÊt sù æn ®Þnh cña c¸c huyÒn phï d¹ng keo ®Ó cuèi cïng t¹o ra c¸c côm h¹t khi cã sù tiÕp xóc gi−a c¸c h¹t. TÝnh chÊt cña h¹t keo 1. CÊu t¹o cña h¹t keo MÆt tr−ît+ + + ++ + + + + + + + + – – –– – – – – Líp ion tr¸i dÊu bªn ngoµi Líp ion tr¸i dÊu bªn trong – – – – – – – – H¹t mang ®iÖn tÝch ©m C¬ chÕ cña qu¸ trinh keo tô 1. NÐn Ðp líp ®iÖn tÝch kÐp 2. HÊp phô, trung hßa ®iÖn tÝch 3. DÝnh b¸m vµ kÕt tña 4. HÊp phô vµ t¹o cÇu nèi giua c¸c h¹t Keo tụ KHUẤY TRỘN NHANH Các tiêu chí thiết kế • Khuấy trộn ngay sau khi đưa ho¸ chÊt keo tô vµo • Thời gian lưu : 30 s • Hệ số trộn ‘G’: 700 đến 1000 1/sec G= (P/μ*V^)1/2 Các chất keo tụ • Nhôm (Nhôm sunphat) • Fe(Cl)3 , Polyaluminumchloride (PAC) • Muối SO42- của Fe(2) và Fe(3) C¸c chÊt keo tô Me3+ + HOH ' Me(OH)2+ + H+ Me(OH)2+ + HOH ' Me(OH)+ + H+ Me(OH)+ + HOH ' Me(OH)3 + H+ Me3+ + HOH ' Me(OH)3↓ + 3H+ Qu¸ tr×nh thuû ph©n c¸c chÊt keo tô vµ t¹o thµnh c¸c b«ng keo xÈy ra theo c¸c giai ®o¹n sau: C¸c chÊt keo tô C¸c ph¶n øng x¶y ra khi ®−a c¸c chÊt keo tô Al2 (SO4)3 vµo trong n−íc Al3+ + H2O = Al(OH)2+ + H+ Al(OH)2+ + H2O = Al(OH)2+ + H+ Al(OH)2+ + H2O = Al(OH)3 + H+ Al3+ + H2O = Al(OH)3 + H+ C¸c chÊt keo tô C¸c ph¶n øng x¶y ra khi ®−a c¸c chÊt keo tô FeCl3 vµo trong n−íc FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H + +3Cl- - FeCl3 + H2O = FeCl2(OH) + H+ + Cl- FeCl2(OH) + H2O = FeCl(OH)2 + H+ + Cl- FeCl(OH)2 + H2O = Fe(OH)3 + H+ + Cl- C¸c b−íc cña qu¸ tr×nh keo tô 1. §Þnh l−îng ho¸ chÊt keo tô/trî keo vµ hoµ trén 2. Ph¸ vì tr¹ng th¸i æn ®Þnh cña hÖ keo 3. T¹o ra b«ng keo tô kÝch th−íc nhá nhê gradien vËn tèc lín ®Ó cho c¸c chÊt keo b«ng tô t¹o thµnh. 4. T¹o ra b«ng keo tô lín nhê gradient vËn tèc nhá ®Ó t¸ch c¸c h¹t cÆn ra khái n−íc b. §«ng tụ Định nghĩa • Tập hợp của các hạt keo tụ • để tạo thành các khối bông lắng được Quy trình • KHUẤY TRỘN CHẬM hay LẮC Các chất ®«ng tụ •Các polyme (Tổng hợp) : Cation, Anion & Trung tính Các tiêu chí thiết kế • Thùc hiÖn ngay sau khi Khuấy trộn Nhanh • Thời gian lưu: 5 – 10 phút • Hệ số trộn ‘G’: 50 chậm dần xuống 20 1/sec G= (P/μ*V^)1/2 2 – Xử lý sơ cấp 2.A. Đông tụ và keo tụ • Tóm tắt các phản ứng của quá trình đông tụ và tạo bông: 1. Khuấy trộn nhanh: Chất keo tụ mang điện tích dương đến gần hạt keo mang điện tích âm 2. Quá trình đông tụ làm cho hạt keo được trung hoà điện tích 3. Các hạt keo đã được trung hoà điện tích tạo thành bông xốp 4. Khuấy chậm: Chất tạo bông (polyme) làm cho khối bông kết lại và có thể lắng CHẤT ĐÔNG TỤ thường sử dụng: Nhôm sunfat Al2SO4.18H2O - Polyaluminium Chloride (PAC), Al2(OH)5Cl or Aluminium chlorohydrate (ACH), Al2(OH)4Cl2 CHẤT TẠO BÔNG – Polyme tổng hợp, ví dụ như polyacrylamin [–CH2-CH(CONH2)-]X CHẤT RẮN KẾT BÔNG (CÓ THỂ LẮNG) HẠT KEO TẠO BÔNG XỐP KHUẤY NHANH CHẤT ĐÔNG TỤ POLYME (KHÔNG MANG ĐIỆN TÍCH) ĐÔNG TỤ HẠT KEO MANG ĐIỆN TÍCH ÂM HẠT KEO ĐƯỢC TRUNG HOÀ TẠO BÔNG KHUẤY CHẬM CHẬM • Thiết kế bể khuấy trộn: – QUÁ TRÌNH ĐÔNG TỤ: • Khuấy nhanh: G Gradien vận tốc = (P/V. μ)1/2 ≈ 500s-1 Thời gian lưu = 1 phút – QUÁ TRÌNH TẠO BÔNG: • Khuấy nhanh: G ≈ 50 s-1 Thời gian lưu: ít nhất là 10 phút – Chú thích : • P = năng lượng khuấy trộn • V = thể tích bể khuấy trộn • μ = độ nhớt động lực của nước 2 – Xử lý sơ cấp 2.A. Đông tụ và keo tụ Bể lắng sơ cấp, Nhà máy nhuộm Vĩnh Phát Đạt, Bình Dương Keo tụ & Đông tụ Thí nghiệm với các bình (JAR TEST) b. Lắng trọng lực • THIẾT KẾ kỹ thuật đối với bể lắng theo phương bán kính (đường kính & độ sâu): – Vận tốc của dòng chảy tràn – cơ sở thiết kế: Lưu lượng dòng vào có thể xử lý, Q (m3/giờ) được xác định bởi phương trình sau: • Q / A = vận tốc dòng tràn được xác định bằng dụng cụ đo, m/giờ • ở đây: A (m2) = diện tích bề mặt bể lắng – Đường kính thiết bị lắng được tính bằng biểu thức: D = (4 . A / 3,1416)1/2 – Q / A thường là 1 m/giờ nhưng có thể lên tới 5 m/giờ (đối với lamel). – Thời gian lưu thuỷ lực (HDT): được xác định từ phương trình sau: • HDT (giờ) = V / Q = (A . H) / Q, trong đó H là độ sâu của bể lắng (m) • HDT được cố định ở giá trị trung bình 2,5 giờ. Thời gian lưu ngắn hơn có thể khiến cho chiều chuyển động của dòng nước thay đổi. Nếu thời gian lưu lớn hơn, mùi và khí hình thành do quá trình yếm khí trong lớp bùn lắng sẽ xảy ra . • Vấn đề: – Hiệu quả tách TSS kém, hàm lượng chất rắn lơ lửng trong dòng ra còn cao. – Mùi thối – Bùn tháo ra có thể tích lớn và hàm lượng chất rắn trong bùn thấp (<1%, tính theo chất khô) • Giải pháp : • Lưu lượng cao hơn so với thiết kế (được tính bằng vận tốc dòng tràn, Q/A) cần được giảm để tăng vận tốc lắng. • Bùn lắng ở đáy cần được tháo ra theo chu kỳ tương ứng (< 4 giờ) phù hợp với lưu lượng. Hàm lượng chất rắn trong bùn cần duy trì ở nồng độ 1 – 2% (tính theo chất khô). Hàm lượng chất rắn và lớp bùn có thể được kiểm tra hàng ngày. • Ví dụ về tính toán bùn thải (đối với hệ thống hoạt động) : • Một bể lắng tròn điển hình được thiết kế để xử lý nước thải có lưu lượng 2 400 m3/ngày với hàm lượng TSS = 150mg/l. Nước thải dòng ra có hàm lượng TSS là 25 mg/l. • Bùn lắng có hàm lượng chất rắn là 1,5 % (tính theo chất khô) với khối lượng riêng khoảng 1 000 kg/m3. • Tính : • (a) Tổng lượng chất rắn hàng ngày (kg/ngày), tính theo chất khô. • (b) Thể tích bùn lắng hàng ngày (m3/ngày). • (c) Xác định chế độ bơm bùn thải (tần suất và chu kỳ) nếu bơm bùn có công suất 50 lít/phút. • (a) Tổng lượng chất rắn hàng ngày (kg/ngày, tính theo chất khô) : – = 2 400 m3/ngày x (150 – 25) g/m3 x 0,001 kg/g = 300 kg/ngày (tính theo chất khô) • (b) Thể tích bùn hàng ngày (m3/ngày) : – Tổng lượng bùn lắng (kg/ngày, tính theo bùn ướt) : • = (300 x 100)/1,5 = 20 000 kg/ngày (tính theo bùn ướt) – Thể tích bùn (m3/ngày) : • = 20 000 kg/ngày / 1 000 kg/m3 = 20 m3/ngày hoặc 20 000 lít/ngày • (c) Chế độ bơm : – Tổng thời gian bơm (phút/ngày) : • 20 000 lít/ngày / 50 lít/phút = 400 phút/ngày – Tần số bơm: 4 lần bơm trong 24 giờ, thời gian mỗi lần bơm được tính như sau: • 400 phút/ngày / 4 lần mỗi ngày = 100 phút mỗi lần BÓ l¾ng ®øng BÓ l¾ng ngang BÓ l¾ng li t©m 5.2. Xö lý bËc hai: Xö lý sinh häc • b. Các quy trình Hệ thống Tầng Bùn cặn: Nước thải chảy qua một khối vi khuẩn kết tủa hoặc cô đặc Vd : -UASB •A. Các quy trình sinh trưởng lơ lửng: Vi khuẩn lơ lửng trong nước thải trong quá trình xử lý Vd : - Các quá trình liên tụctruyền thống - Quy trình sục khí mở rộng - Bể phản ứng lần lượt theo mẻ (SBR) •C. Các quy trình sinh trưởng bám dính: Vi khuẩn tạo thành màng trên một vật thể cố định Vd : -Lọc nhỏ giọt -Các thiết bị tiếp xúc sinh học quay (RBCs) Các tiêu chuẩn lựa chọn giữa màng vi khuẩn cố định và sinh trưởng lơ lửng Nguồn: Tiền xử lý chất thải công nghiệp, Sổ tay Thực hành FD-3, WEF, trang 210, bảng 9.7 THÔNG SỐ MÀNG CỐ ĐỊNH SINH TRƯỞNG LƠ LỬNG Ưu điểm Diện tích nhỏ hơn, giảm lượng bùn sinh ra trong hệ thống hiếu khí, thể tích khí sinh ra nhỏ hơn, tăng khả năng tách nước của bùn, làm cho hệ thống hiếu khí dễ vận hành hơn, tiết kiệm năng lượng Khả năng chịu dao động dòng vào lớn hơn, chịu được TSS đầu vào lớn, thời gian hồi phục ngắn hơn, hệ yếm khí dễ vận hành hơn, tính linh hoạt của hệ thống cao hơn. Nhược điểm Thường đòi hỏi phải bơm dòng vào, nồng độ dầu mỡ cao (>50mg/L) có thể ảnh hưởng xấu đến môi trường vi khuẩn, nồng độ TSS cao (>200 mg/L) có thể ảnh hưởng xấu đến cơ chế phân bổ vi khuẩn và môi trường lọc, hệ hiếu khí sẽ có nhiều ruồi nhặng, dễ bị nhiệt độ tác động Tốn diện tích hơn, tạo khí khó thu hồi, làm tăng lượng bùn trong hệ hiếu khí, bùn khó tách nước, tốn năng lượng hơn Hệ thống hiếu khí Lọc nhỏ giọt, đĩa sinh học quay (RBC), cột đệm ngẫu nhiên dòng ngược, hệ thống tầng lơ lửng dòng ngược Hồ oxy, hồ sục khí, và bùn hoạt tính (dòng đẩy hoặc đảo trộn hoàn toàn) Hệ thống yếm khí Cột đệm ngẫu nhiên dòng ngược Hồ yểm khí, hệ thống tốc độ chậm, tầng bùn dòng ngược tốc độ cao, tầng sôi CÁC QUY TRÌNH SINH HỌC KẾT HỢP CƠ HỌC HỆ THỐNG SỤC KHÍ MỞ RỘNG ( RÃNH ÔXY HOÁ) BỂ PHẢN ỨNG SINH HỌC THEO MẺ ( S.B.R) Các quá trình sinh trưởng lơ lửng Primary Sedimentation Tank Bể trộn Bể lắng thứ cấp Primary Sludge Bùn thứ cấp Bùn tuần hoàn khép kín Affluent Dòng ra Xử lý sơ cấp Quá trình truyền thống xử lý sinh học liên tục Dòng hỗn hợp Bùn sơ cấp Bể lắng sơ cấp Dòng vào BÙN HOẠT TÍNH Nguyên lý và thiết kế Các chất hữu cơ ô nhiễm có thể phân huỷ sinh học Bùn có thể lắng Vi khuẩn có sẵn trong nước thải KHÍ LẮNG Nước trong ở phía trên CÂU HỎI: Sử dụng vi khuẩn để xử lý nước thải có thể gây một số rủi ro đối với sức khoẻ con người? Vi sinh vật nào là loài gây bệnh? Không khí Nhiều bùn Các quy trình sinh trưởng lơ lửng Một hệ thống xử lý sử dụng bùn hoạt tính bao gồm: - Sục khí sinh học trong bể Aeroten, - Bể lắng (sơ cấp), - Tuần hoàn bùn sinh học quay lại bể Aeroten, - Thải bùn dư Mục đích của công đoạn sục khí (2 – 15 giờ) - TIẾP XÚC SINH HỌC: Bông sinh học đã hình thành tiếp xúc + hấp thụ chất ô nhiễm mới - PHÂN HUỶ SINH HỌC HIẾU KHÍ: Bông sinh học được sục khí Tuần hoàn khép kín Vòi phun bong bóng nhỏ Montreal, Canada BÙN HOẠT TÍNH Vận hành và các vấn đề • Bùn hoạt tính là quá trình xử lý sinh học có hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm hữu cơ cao nhất: 85 – 95%. • Tuy nhiên, vận hành quá trình xử lý này tương đối khó, đòi hỏi phải có bí quyết kỹ thuật và nguồn nhân lực đủ khả năng. • Các yếu tố tác động tới hiệu quả của quá trình xử lý thứ cấp điển hình: QUÁ TRÌNH Các yếu tố tác động đến hiệu quả của quá trình Loại thiết bị Thời gian lưu thuỷ lực Tải trọng thuỷ lực Tải trọng chất hữu cơ Năng suất cấp khí Thời gian lưu tế bào trung bình- Tỉ lệ chất dinh dưỡng – vi sinh vật F/M- Tỉ lệ bùn tuần hoàn Các chất dinh dưỡng Bùn hoạt tính Các yếu tố môi trường (pH, nhiệt độ...) • Hiệu quả xử lý bị ảnh hưởng khi quá trình phân huỷ sinh học trong bể Aeroten không tốt hoặc khi quá trình vận hành lắng thứ cấp không đúng. Nguyên nhân của hiệu quả xử lý thấp có thể do cả thiết kế ban đầu lẫn vận hành hàng ngày. BÙN HOẠT TÍNH Vận hành và các vấn đề Yếu tố • Loại thiết bị • Thời gian lưu thuỷ lực HDT (giờ) Vấn đề có thể xảy ra • Quá trình sục khí và lắng xảy ra trong thiết bị được thiết kế kém • Không đủ thời gian lưu thuỷ lực (HDT) đối với cả quá trình sục khí và lắng • Hàm lượng TSS cao trong dòng thải ở bể lắng thứ cấp Giải pháp • Tách dòng vào quá tải đến bể chứa (nếu có) và cố gắng ổn định tốc độ dòng chảy bằng cách sử dụng thời gian ban đêm. • Xem xét lại các giới hạn và có các mục tiêu xử lý mới. • Xác định nguồn thấm qua hoặc dòng chảy trong các mùa mưa và quyết định phân dòng trong khi có mưa. • CHÚ Ý VỀ MẶT KỸ THUẬT: Đối với bể Aeroten: – HDT (giờ) = V / (Q + R) Đối với bể lắng: – HDT (giờ) = 2 – 3 giờ, và OFR = 1 – 1,5 m/giờ BÙN HOẠT TÍNH Vận hành và các vấn đề Yếu tố Vấn đề có thể xảy ra Giải pháp có hiệu quả • Tải trọng thuỷ lực • Tải trọng chất hữu cơ • Tỉ lệ chất dinh dưỡng – vi sinh vật F/M • Hàm lượng BOD hoà tan trong dòng thải ở bể lắng bị cao • Hiệu suất chuyển hoá chất ô nhiễm hữu cơ thấp • Biofloc = pin floc • Kiểm tra cơ sở của quá trình bùn hoạt hoá: – F / M = ( Q . BOD5) / (VSSML . V) ngày-1 – F / M = các giá trị thực nghiệm đã xác định đối với mỗi ngành công nghiệp – F / M = 0,2 đến 0,7 ngày-1 đối với nước thải sinh hoạt – F / M = 0,1 ngày-1 đối với quá trình sản xuất giấy và bột giấy – F / M = 0,8 đến 1,0 ngày-1 đối với các cơ sở sản xuất bơ sữa – F / M = 0,01 ngày-1 đối với nước rác • Kiểm tra hàm lượng các chất hữu cơ của hỗn hợp lỏng - rắn: – VSSML: phải cao hơn 2 000 mg/l – Sự có mặt của sinh khối (vi khuẩn & động vật nguyên sinh (protozoa)) BÙN HOẠT TÍNH Vận hành và các vấn đề Yếu tố • Công suất cấp khí Vấn đề có thể xảy ra • Sục khí không đủ • Sục khí quá nhiều, tốn kém Giải pháp có hiệu quả • Theo kinh nghiệm: Yêu cầu Oxy được thiết kế trong khoảng 1 đến 1,4 kg O2 cho kg BOD • Tuy nhiên, sẽ rất hữu ích khi tiến hành kiểm tra hàng ngày hàm lượng oxy hoà tan (DO) ở một số vị trí của bể Aeroten. Giá trị trung bình cần bằng khoảng 2 mg/l (giữa 1 và 2). • Trên 2 mg/l = lãng phí năng lượng • Dưới 2 mg/l = có nguy cơ xảy ra quá trình yếm khí và xuất hiện bông sinh học dạng sợi (có đặc tính lắng kém) BÙN HOẠT TÍNH Vận hành và các vấn đề Yếu tố Vấn đề có thể xảy ra Giải pháp • pH • Sự phân rã sinh khối (bùn hoạt tính) • Kiểm tra hàng ngày pH của dòng vào để đối phó ngay với việc tăng hoặc giảm pH, có thể là do dòng chảy vào hệ thống không hợp pháp • pH axit (nhỏ hơn 6) có thể điều chỉnh bằng vôi hoặc soda khan • pH kiềm (lớn hơn 8,5) có thể điều chỉnh bằng H3PO4 hoặc H2SO4 . Sử dụng axit photphoric thì tốt hơn nhưng phản ứng chậm hơn. • Các chất dinh dưỡng • Sự tăng nhanh bông sinh học dạng sợi • Đặc tính lắng đọng kém của bùn • Thêm chất dinh dưỡng vào dung dịch hỗn hợp bằng cách định lượng trong dòng vào: – Ure (NH2)2CO hoặc amoniăc và P2O5 hoặc H3PO4 – Duy trì cân bằng BOD5 / N tổng / Ptổng bằng 100 / 5 / 1 trong dòng chảy vào BÙN HOẠT TÍNH Vận hành và các vấn đề Yếu tố • Tỉ lệ tuần hoàn bùn (Bùn hoạt tính tuần hoàn, RAS) Vấn đề có thể xảy ra • Tỉ lệ tuần hoàn không đủ hoặc rời rạc làm giảm hiệu suất xử lý Giải pháp • Thực hiện quá trình để kiểm tra tỉ lệ tuần hoàn bùn, như một trong các điều sau: – một tỉ lệ không đổi, nghĩa là R (m3/ngày) = không đổi – tỉ lệ không đổi R / Q – một cách tiếp cận lớp bùn thứ cấp ở điểm gốc, duy trì ổn định hàm lượng VSSML (lượng sinh khối không đổi) và tối ưu hoá việc thải bùn thứ cấp (bùn dư) • Hai giải pháp đầu chỉ thích hợp khi có các điều kiện ổn định: tốc độ dòng chảy không đổi hoặc tải trọng hữu cơ của dòng vào không đổi. Những điều kiện này rất ít gặp đối với các dòng thải công nghiệp. • Quá trình thứ ba đòi hỏi phải có các phân tích trong phòng thí nghiệm hàng ngày và các tính toán tối thiểu (xem các giải thích sau). BÙN HOẠT TÍNH Vận hành và các vấn đề YÕu tè VÊn ®Ò Gi¶i ph¸p • Thời gian lưu tế bào trung bình • Bùn hoạt tính thải (WAS) • Sinh khối hoạt tính quá ít trong hỗn hợp lỏng - rắn (VSSML thấp) • Bùn hoặc bông sinh học bị khoáng hoá nhiều (bùn đen) • Cần tính toán lượng bùn hoạt tính thải (WAS) dựa vào phương pháp tính toán đã được chứng minh đúng (xem các giải thích sau) • Thời gian lưu tế bào trung bình cần được điều chỉnh theo các kết quả kiểm tra sinh khối trên kính hiển vi (đặc biệt là các động vật nguyên sinh, xem các hình sau). Thời gian lưu tế bào trung bình thường là 5 – 10 ngày, đôi khi 15 ngµy BÙN HOẠT TÍNH Vận hành và các vấn đề Yếu tố • Sự có mặt của các vi khuẩn dạng sợi Vấn đề có thể xảy ra • Lắng thứ cấp: Bùn trương nở do tăng trưởng vi khuẩn dạng sợi quá mức và xảy ra vấn đề trong bể lắng; bùn dâng lên hoặc kết thành khối, nước thải sau xử lý bị vẩn đục, kết bông điểm nhỏ và kết bông tản mạn • Bể Aeroten: sự tăng trưởng quá mức vi khuẩn dạng sợi làm nổi bọt (mùi, có thể ảnh hưởng đến sức khoẻ con người) Giải pháp • Khi bắt đầu nhận thấy có sự tăng trưởng của các vi khuẩn dạng sợi, có thể là không quá muộn để sửa chữa tình trạng này bằng cách: – (a) tăng sục khí nếu sục khí không dư, – (b) định lượng các chất dinh dưỡng N và P nếu tỉ lệ BOD5/N tổng/Ptổng không đạt mức 100/5/1 – (c) phân tích dòng vào để phát hiện các chất gây ô nhiễm ức chế như kim loại nặng hoặc các chất khác và kiểm tra nguồn chảy tràn của những chất gây ô nhiễm này. Hành động ngay để ngăn chặn những chất ức chế này • Khi không thể ngăn chặn sự tăng trưởng của các vi khuẩn dạng sợi thì phải đóng hệ thống bùn hoạt bính bằng clo hoá (oxy hoá) sinh khối hiện có. Khởi động lại hệ thống này bằng sinh khối mới (ví dụ sinh khối lấy từ hệ thống xử lý khác). • Ngăn ngừa sự cố: quan sát bông sinh học (bùn) trên kinh hiển vi thông thường để phát hiện sự bắt đầu tăng trưởng quá mức (xem các trang sau) • Ngăn chặn các điều kiện kích thích sủi bọt sợi: (a) có dầu, chất bôi trơn và chất béo trong dòng vào, (b) tuần hoàn váng bên trong hệ thống thay cho việc loại bỏ nó ra khỏi hệ thống BÙN HOẠT TÍNH Các giải pháp ngăn ngừa Tóm tắt các thông số kiểm soát hiệu suất xử lý chất gây ô nhiễm CHÚ THÍCH: Các phân tích ở phòng thí nghiệm Điều chỉnh bơm TUẦN HOÀN bùn hoạt tính : R (m3/ngày), được kiểm soát bằng cách: • Kiểm tra trực tiếp lớp bùn • Kiểm tra khả năng lắng của bùn • Cân bằng khối lượng ở bể lắng thứ cấp • Cân bằng khối lượng ở bể Aeroten THẢI bùn hoạt tính: W (m3/ngày), được kiểm soát bằng cách: • SRT (d) • tỉ số F/M không đổi • MLSS (mg/l) không đổi BÙN lắng: • Độ dày của lớp bùn lắng • Hàm lượng chất rắn: SSS (mg/l) HỖN HỢP LỎNG - RẮN: . MLSS & VSSML . DO & OUR . Kính hiển vi: quan sát vi khuẩn dạng sợi và động vật nguyên sinh . Kiểm tra khả năng lắng DÒNG RA: . Hiệu suất xử lý đối với các thông số được qui định pháp lý DÒNG VÀO: . Lưu lượng hàng ngày . BOD5, COD . TSS . Các chất dinh dưỡng N & P . pH . Có các kim loại nặng gây ức chế, và . Cung cấp vi khuẩn BÙN HOẠT TÍNH Các giải pháp ngăn ngừa NGUYÊN LÝ CƠ BẢN: Cần xem bể lắng thứ cấp như là một bể chuyển dịch, ở đó bông sinh học hoặc bùn sinh học (hoặc hỗn hợp lỏng - rắn) có đủ thời gian để lắng đọng và đặc lại. Sau đó, không được chậm trễ nhiều, bùn này phải được: • tuần hoàn lại bể Aeroten (RAS) để duy trì hàm lượng sinh khối ổn định, hoặc • hút ra như bùn thải (WAS) đối với các bước xử lý cuối cùng. Nói cách khác, sự vận hành chỉ đạo là luôn luôn duy trì càng nhiều bùn sinh học hoạt động có hiệu quả trong bể Aeroten càng tốt. Có thể sử dụng một số kỹ thuật để xác định lưu lượng mong muốn của bùn hoạt hoá tuần hoàn RAS. Về cơ bản, tỉ lệ tuần hoàn chính xác sẽ dẫn đến kết quả là: • bùn hoạt tính tối ưu (thành phần chính hoạt hoá), • và chất lượng dòng thải cuối cùng (kết quả). Những kỹ thuật thông dụng nhất bao gồm: • (i) kiểm soát trực tiếp độ dày lớp bùn • (ii) kiểm tra khả năng lắng • (iii) cân bằng khối lượng trong bể lắng thứ cấp • (iv) cân bằng khối lượng trong bể Aeroten BÙN HOẠT TÍNH Các giải pháp ngăn ngừa Kiểm soát bùn hoạt tính tuần hoàn (RAS): Kiểm soát trực tiếp độ dày lớp bùn CHÚ Ý: Xác định theo kinh nghiệm: lớp bùn phải đủ thấp để cho phép quá trình lắng có hiệu quả, phải đủ cao để tích trữ đủ lượng bùn hoặc tỉ lệ bùn tuần hoàn và nồng độ đậm đặc thích đáng (1 – 2% hàm lượng chất rắn hoặc 10 – 20 000 mg/l) Duy trì độ dày lớ bùn từ 0,3 – 0,9 m có thể sử dụng m đánh giá bùn để kiểm soát độ dày bùn hàng ngày BÙN HOẠT TÍNH Các giải pháp ngăn ngừa Kiểm soát bùn tuần hoàn (RAS): Khả năng lắng Thể tích hỗn hợp lỏng - rắn ban đầu, 1 000 ml thời gian lắng: 30 ph SSV (ml/l) Thể tích bùn lắng sau 30 phút 1 000 – SSV Thể tích nước trong Tỉ số dòng bùn tuần hoàn R và lưu lượng dòng vào Q: • R / Q = SSV / (1 000 – SSV) BÙN HOẠT TÍNH Các giải pháp ngăn ngừa Kiểm soát bùn hoạt tính thải (WAS) • Kết hợp với kiểm soát bùn hoạt tính tuần hoàn (RAS), kiểm soát bùn hoạt tính thải ra (WAS) cũng là một công cụ cần được sử dụng để tối ưu hoá quá trình xử lý. Nó kiểm soát khối lượng các vi sinh vật hoạt động có trong bùn sinh học và gián tiếp kiểm soát tốc độ tăng trưởng của chúng. • Có 3 phương pháp thông dụng nhất để kiểm soát số lượng bùn đã lắng được thải: • Tuổi bùn SRT (ngày) hoặc thời gian lưu tế bào trung bình không đổi • Tỉ lệ thức ăn/vi sinh vật F/M (ngày-1) không đổi • Hàm lượng chất rắn trong hỗn hợp lỏng - rắn được xác định qua MLSS (mg/l) hoặc VSSML (mg/l) không đổi Những phương pháp này tương đối dễ hiểu, cần được hỗ trợ bởi các phân tích hàm lượng MLSS, VSSML và SSS hàng ngày trong phòng thí nghiệm. CHÚ Ý (để nhớ) : • MLSS (mg/l): Hỗn hợp lỏng - rắn (tổng các hạt lơ lửng SS có trong chất lỏng hỗn hợp) • VSSML (mg/l): Chất rắn lơ lửng bay hơi trong hỗn hợp lỏng - rắn (phân đoạn các hạt hữu cơ lơ lửng) • SSS (mg/): Các hạt lơ lửng trong bùn (bùn lắng trong bể lắng) BÙN HOẠT TÍNH Các giải pháp ngăn ngừa Kiểm soát bùn hoạt tính thải ra (WAS): Tuổi bùn SRT không đổi • SRT là số ngày trung bình mà các vi sinh vật (bông sinh học) được giữ lại hoặc tuần hoàn trong quá trình bùn hoạt tính trước khi chúng được thải. • Lưu ý: Mặc dù cần phải tính toán SRT với các hạt lơ lửng bay hơi (VSS) nhưng nó có thể được xác định dễ dàng hơn với tổng các chất rắn lơ lửng (TSS). Biểu thức để tính SRT: • SRT = Tổng khối lượng các chất rắn trong quá trình bùn hoạt tính / Tổng khối lượng các chất rắn thải ra (bùn dư) hàng ngày • SRT = (Khối lượng các chất rắn trong bể Aeroten + khối lượng các chất rắn trong bể lắng thứ cấp) / Khối lượng các chất rắn trong bùn thải ra từ bể lắng thứ cấp BÙN HOẠT TÍNH Các giải pháp ngăn ngừa Kiểm soát bùn hoạt tính thải ra (WAS): Tuổi bùn SRT không đổi ESS . QISS . Q WAS . W MLSS . V MLSS . VC hi vận hành ở các điều kiện ổn định, ổng các chất rắn ở dòng vào (kg/ngày) hải bằng tổng của WAS cộng với hao ụt của các chất rắn ở dòng ra: ISS . Q = (WAS . W) + (ESS . Q) ISS, WAS & ESS : mg/l Q & W : m3/ngày Hãy giả định rằng các chất rắn mới tạo hành trong bể Aeroten là không đáng kể Như đã định nghĩa: SRT = MLSS ( V + VC)/(( WAS . W ) + (ESS . Q )) Vậy thì: (WAS . W) = MLSS ( V + VC) / SRT - (ESS . Q ) SRT do người vận hành ấn định và sau đó tính toán hàng ngày W (m3/d) theo các kết quả phân tích hàm lượng các chất rắn hàng ngày trong phòng thí nghiệm. BÙN HOẠT TÍNH Các giải pháp ngăn ngừa Kiểm soát bùn hoạt tính thải ra (WAS): Tuổi bùn SRT không đổi • Trong thực tế, đối với nước thải công nghiệp, SRT tối ưu thường là 5 – 10 ngày. • Ví dụ, với nước thải công nghiệp từ công nghệ chế biến thực phẩm (sữa, rau,...), các phản ứng của hệ thống bùn hoạt tính xảy ra nhanh hơn và cần một SRT thấp hơn, nghĩa là 3 – 5 ngày. • Đối với một số ngành, nước thải công nghiệp chứa các chất ô nhiễm khó xử lý, các vi khuẩn cần có thời gian thích nghi với môi trường dài hơn và cần có SRT dài hơn, nghĩa là 10 – 15 ngày. • Trong trường hợp nguồn cung cấp vi khuẩn bị gián đoạn thì cũng cần có SRT dài để xây dựng đủ lượng sinh khối thích nghi với môi trường. Tải trọng Tuổi bùn (ngày) F / M (ngày-1) Cao 3 - 5 0,4 – 1,5 Trung bình 5 - 15 0,5 – 0,4 Thấp 15 - 30 0,05 – 0,2 Các ví dụ về SRT và F/M đối với các khoảng tải trọng hữu cơ khác nhau BÙN HOẠT TÍNH Các giải pháp ngăn ngừa Kiểm soát bùn hoạt tính thải ra (WAS): Tỉ số thức ăn/vi sinh vật (F/M) không đổi • Một phương pháp kiểm soát khác là thải các chất rắn (bùn lắng) để duy trì tỉ số F/M không đổi. • Sử dụng phương pháp này để đảm bảo quá trình bùn hoạt tính thực hiện ở tốc độ cho phép các vi sinh vật được sử dụng tối đa thức ăn cung cấp (BOD) trong dòng vào. Tính toán theo biểu thức : F / M = khối lượng BOD5 (kg/ngày) của dòng vào, tính theo các chất rắn bay hơi trong hệ thống Aeroten (kg). F / M = ( BOD5 . Q ) / ( VSSML . V ) Sẽ xác định WAS để đảm bảo hàm lượng các chất rắn bay hơi phù hợp khi có những dao động của dòng vào. • VSSML cung cấp số lượng gần đúng các vi sinh vật sống hoặc hoạt động. Thật đơn giản nhưng đòi hỏi phải phân tích các chất rắn bay hơi trong lò nung (550oC). Cần tiến hành một vài nghiên cứu tương quan để xác lập tỉ số VSSML/MLSS thực tế và hữu ích đối với hỗn hợp lỏng - rắn đặc trưng. • Tỉ số BOD5 / COD cũng cần xác định dựa trên đặc trưng dòng vào của mỗi ngành công nghiệp. Phân tích COD ( 2 giờ) cho kết quả nhanh là rất hữu ích để đánh giá sự thay đổi về đặc tính của nước thải dòng vào. BÙN HOẠT TÍNH Các giải pháp ngăn ngừa Kiểm soát bùn hoạt tính thải ra (WAS): MLSS không đổi • Có thể dễ dàng xác định MLSS bằng tủ sấy (105oC) và càng dễ dàng hơn khi sử dụng kỹ thuật vi sóng để sấy khô, do đó có nhiều người vận hành sử dụng kỹ thuật này để kiểm soát quá trình. • Những nghiên cứu chuyên sâu khác đã ấn định hàm lượng MLSS và duy trì nồng độ MLSS không đổi hàng ngày trong bể sục khí để xử lý tải trọng các chất hữu cơ trong dòng vào bằng cách ngừng hoặc giảm WAS thích hợp. Trường hợp tải trọng (BOD5 hoặc lưu lượng) thay đổi nhiều: • Với điều kiện đặc tính dòng vào khá ổn định thì kỹ thuật kiểm soát quá trình này tạo dòng ra có chất lượng cao. Tuy nhiên, phải sử dụng thận trọng kỹ thuật kiểm soát khi thấy nồng độ BOD5 thay đổi nhiều. • Các biến thiên thất thường về tỉ số F / M chắc chắn sẽ làm giảm chất lượng dòng ra. BÙN HOẠT TÍNH Các giải pháp ngăn ngừa Hoạt động sinh học: các công cụ kiểm soát và vận hành • Đặc tính của các vi sinh vật có mặt trong quá trình và hoạt động của chúng tác động rất nhiều đến hiệu quả của quá trình sinh học. Tuy nhiên, hỗn hợp lỏng - rắn chứa rất nhiều sinh vật, do đó việc nhận dạng và đánh giá các vi khuẩn đặc trưng có khả năng làm giảm BOD là điều không thiết thực. • Do đó, cần quan sát các dấu hiệu rõ ràng hơn để đánh giá hoạt tính sinh học. Hai công cụ thường được sử dụng để đánh giá các khía cạnh sinh học của bùn hoạt tính là: • đánh giá SRT hiệu quả với việc khảo sát động vật nguyên sinh trên kính hiển vi (các loại vi sinh vật có trong mẫu bùn hoạt tính, tính trội của mỗi loài trong các loài khác nhau, độ linh động của các vi sinh vật đó) • đánh giá sự phồng lên của bùn với sự có mặt của các vi sinh vật dạng sợi có trong bông sinh học Trùng tơ bơi tự do Trùng tơ Trùng tơ có cuống Trùng tơ có tiêm mao Trùng roi thực vật Giả túc trùng Vi khuẩn BÙN HOẠT TÍNH Hoạt tính sinh học: Đánh giá SRT bằng kính hiển vi • Trong những điều kiện bình thường, tính trội của một vài động vật nguyên sinh nào đó có thể liên quan đến tuổi bùn trong thiết bị như mô tả trong hình dưới đây: SRT  Tính trội Amip Trùng roi Trùng tơ bơi tự do trùng tơ Trùng tơ có cuống Trùng tơ có tiêm mao Trùng roi thực vật Giả túc trùng Vi khuẩn BÙN HOẠT TÍNH Hoạt tính sinh học: Đánh giá SRT bằng kính hiển vi • Trong những điều kiện bình thường, tính trội của một vài động vật nguyên sinh nào đó có thể liên quan đến tuổi bùn trong thiết bị như mô tả trong hình dưới đây: SRT  Tính trội Trùng roi Trùng roi Trùng tơ bơi tự do Trùng tơ Trùng tơ có cuống Trùng tơ có tiêm mao Trùng roi thực vật Giả túc trùng Vi khuẩn 3 – BÙN HOẠT TÍNH 3.C. Các giải pháp ngăn ngừa Hoạt tính sinh học: Đánh giá SRT bằng kính hiển vi • Trong những điều kiện bình thường, tính trội của một vài động vật nguyên sinh nào đó có thể liên quan đến tuổi bùn trong thiết bị như mô tả trong hình dưới đây: SRT  Tính trội Tuổi bùn (SRT) thích hợp nhất: vi khuẩn và trùng tơ đạt tăng trưởng tối ưu SRT tối ưu Trùng roi Trùng tơ bơi tự do Trùng tơ Trùng tơ có cuống Trùng tơ có tiêm mao Trùng roi thực vật Giả túc trùng Vi khuẩn BÙN HOẠT TÍNH Hoạt tính sinh học: Đánh giá SRT bằng kính hiển vi • Trong những điều kiện bình thường, tính trội của một vài động vật nguyên sinh nào đó có thể liên quan đến tuổi bùn trong thiết bị như mô tả trong hình dưới đây: SRT  Tính trội (chiếm ưu thế) Trùng roi BÙN HOẠT TÍNH Hoạt tính sinh học: đánh giá vấn đề trương phồng bằng quan sát qua kính hiẻn vi • Bông sinh học trong hỗn hợp lỏng - rắn phải chứa cả các loài vi khuẩn tạo bông và các vi khuẩn dạng sợi theo tỉ lệ cân đối. Hình sau đây tóm tắt vấn đề này khi tỉ lệ không đạt cân bằng. Các sợi do vi khuẩn dạng sợi tạo ra Sự cân bằng giữa vi khuẩn và các vi khuẩn dạng sợi Sự tăng trưởng không đủ của các vi khuẩn dạng sợi hoặc phân rã Tăng trưởng quá mức các vi khuẩn dạng sợi và tính trội • Bông sinh học có kết cấu tốt • SVI = 100 ml/g • Lớp nước phía trên bể lắng thứ cấp trong • Khả năng lắng và gắn kết tốt • Bông sinh học có kết cấu tốt nhưng trương phồng (khoẻ nhưng thể tích lớn) • SVI > 100 ml/g • Lớp nước phía trên bể lắng thứ cấp trong • Khả năng lắng kém (gắn kết kém) • Bông nhỏ (nhỏ và phân tán) • SVI < 100 ml/g • Lớp nước phía trên bể lắng thứ cấp đục • Khả năng lắng khó Bông sinh học bị phồng Bông sinh học lắng được Bông sinh học phân tán Các quá trình sinh trưởng lơ lửng Cấp khí sinh học mở rộng Các quy trình sinh trưởng lơ lửng - SBR Bể xử lý theo mẻ điển hình Dòng ra Tháo bùn Tháo bùn thừa ở dòng ra Pha lắng trong Pha tiếp xúc-sục khí Khí Pha cấp dòng vào Dòng vào XỬ LÝ THỨ CẤP SINH HỌC TỪNG MẺ BẰNG BÙN HOẠT TÍNH (S.B.R) Các quy trình sinh trưởng lơ lửng Bể xử lý theo mẻ Dòng hỗn hợp Dòng ra Bùn Chỉ khuấy trộn (0 - 275 phút) Khuấy trộn & Khí (30 – 60 min) Bước 1 Bước 2 Bước 3 Bước 4 Bước 5 Bước 6 Lắng (90 – 120 phút) Các quy trình sinh trưởng bám dính Môi trường cố định (giá) Lớp/màng vi khuẩn Chất nền hay dinh dưỡng Tách ra và lắng xuống • Vi khuẩn tạo thành màng trên vật thể cố định (giá) • Màng vi khuẩn ăn các chất dinh dưỡng trong chất nền • Màng dày lên cho đến lúc tách ra • Màng vi khuẩn tách ra khi đạt đến độ dày tới hạn Các quy trình sinh trưởng bám dính Lọc nhỏ giọt Các quy trình sinh trưởng bám dính Đĩa tiếp xúc sinh học quay (RBC) Pha sục khí Pha tiếp xúc Các tiêu chí thiết kế đĩa Đường kính : 2 đến 4 m Tốc độ quay theo phút : 1 đến 3 vòng/phút Khả năng xử lý: 5 đến 7 g BOD5 / m2 diện tích bề mặt đĩa Các quy trình sinh trưởng bám dính Đĩa tiếp xúc sinh học quay (RBC) 5.4. Ổn định bùn Các tiêu chí thiết kế thiết bị tăng độ dày bùn Tải lượng chất rắn: 25 KgTSS / m2.ngày Nồng độ chất rắn đầu vào: 10 000 đến 12 000 mg/L Tốc độ chảy tràn: khoảng 0.6 m/giờ Độ sâu: 4 đến 6 m Ổn định bùn và tách nước bùn Tách nước: Ô phơi khô