Báo cáo Chuyên đề Mô hình lọc nhỏ giọt bằng xơ mướp (luffa cyllindrica)

ì hoạt động như động vật ăn thịt, chúng sẽ loại bỏ các vi khuẩn có hại có trong dòng thải của đơn vị hiếu khí. Sinh khối được trộn đều với chất hữu cơ để quá trình phân hủy sinh học diễn ra. Từng cá thể của VSV sẽ vón cục lại với nhau thành một cụm sinh học. 2.1.6 Quá trình bùn hoạt tính Quá trình bùn hoạt tính là sử dụng vi sinh vật để ăn các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải, tạo dòng ra chất lượng cao. Nguyên tắc giống như quá trình phát triển của vi sinh vật, chúng tạo thành các hạt kết hợp lại với nhau. Những hạt này được lắng xuống đáy của bể để lại phía trên là dòng nước tương đối sạch các chất hữu cơ và các chất rắn lơ lửng. Quá trình sinh học xảy ra qua 3 giai đoạn: Giai đoạn 1: Bùn hoạt tính hình thành và phát triển. Lúc này, cơ chất và chất dinh dưỡng đang rất phong phú, sinh khối bùn còn ít. Theo thời gian, quá trình thích nghi của VSV tăng, chúng thường sinh trưởng rất mạnh theo cấp số nhân, sinh khối bùn tăng mạnh. Vì vậy, lượng oxy tiêu thụ tăng dần vào cuối giai đoạn này rất cao. Tốc độ phân hủy chất bẩn hữu cơ tăng dần. Giai đoạn 2: VSV phát triển ổn định, hoạt lực enzim và tốc độ phân hủy chất hữu cơ đạt max, các chất hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất. Tốc độ tiêu thụ oxy gần như không thay đổi sau một thời gian khá dài. Giai đoạn 3: Tốc độ tiêu thụ oxy có chiều hướng giảm dần và sau đó lại tăng lên. Tốc độ phân hủy chất bẩn hữu cơ giảm dần và quá trình Nitrat hóa Amoniac xảy ra. Sau cùng, nhu cầu tiêu thụ oxy lại giảm và quá trình làm việc của bể xử lý kết thúc. 2.1.7 Các yếu tố ảnh hưởng Yếu tố nước thải: -Nồng độ bùn hoạt tính tức phụ thuộc vào chỉ số bùn. Chỉ số bùn càng nhỏ thì nồng độ bùn cho vào công trình xử lý càng lớn hoặc ngược lại. Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trang 10 -Nồng độ oxi, khi tiến hành quá trình cần phải cung cấp đầy đủ lượng oxy một cách liên tục sao cho lượng oxy hòa tan trong nước ra khỏi bể lắng đợt II ≥ 2 (mg/l). -Khác với quá trình xử lý kỵ khí, tải trọng hữu cơ trong xử lý hiếu khí thường thấp hơn nên nồng độ các chất bẩn hữu cơ nước thải qua Aerotank có BOD toàn phần phải ≤ 1000 (mg/l) còn trong bể lọc sinh học thì BOD toàn phần của nước thải ≤ 500 (mg/l). -Ngoài ra trong nước thải cũng cần có đủ các nguyên tố vi lượng, nguyên tố dinh dưỡng. Thông thường các nguyên tố vi lượng như K, Na, Mg, Ca, Mn, Fe, Mo, Ni, Co, Zn, Cu, S, Cl... thường có đủ trong nước thải. -Bùn hoạt tính có khả năng hấp thụ muối các kim loại nặng. Khi đó hoạt tính sinh học của bùn giảm, bùn sẽ bị trương phồng khó lắng do sự phát triển mãnh liệt của vi khuẩn dạng sợi chỉ. Vì vậy nồng độ các chất độc và các kim loại nặng trong nước thải phải nằm trong giới hạn cho phép (theo TC 5945 - TCVN, 1995). Yếu tố môi trường: -pH: là một yếu tố chính trong sự phát triển của vi sinh vật. Phần lớn vi sinh vật không thể chịu được pH > 9 vì lúc này sẽ phá hủy cân bằng nguyên sinh chất tế bào làm cho vi sinh vật chết và pH < 4 sẽ thúc đẩy nấm phát triển. Thông thường pH tối ưu cho sự phát triển của vi sinh vật tốt nhất trong khoảng 6,5 - 7,5. -Nhiệt độ: cũng là yếu tố quan trọng cho sự phát triển của vi sinh vật. Nhiệt độ này không phải không phải là hằng số mà phụ thuộc vào cơ chất, pH, nồng độ men, nguồn gốc men. Nước thải có nhiệt độ thích nghi với đa số vi sinh vật tối ưu từ 25oC - 37oC. Ngoài ra, quá trình xử lý hiếu khí còn phụ thuộc vào nồng độ muối vô cơ, lượng chất lơ lửng chảy vào bể xử lý cũng như các loài vi sinh vật và cấu trúc các chất bẩn hữu cơ. 2.2 Các dạng công nghệ sinh học hiếu khí 2.2.1 Hồ hiếu khí a. Nguyên tắc hoạt động Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trang 11 Các vi sinh vật hiếu khí sử dụng oxy sinh ra trong quá trình quang hợp của tảo (hoặc các loài thủy sinh thực vật khác) và oxy được hấp thụ từ không khí để phân hủy các chất thải hữu cơ. Còn tảo sử dụng CO2, NH4+, photphat được giải phóng ra trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ thể thực hiện quá trình quang hợp. Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu. Nhiệt độ không được thấp hơn 6oC. b. Phân loại Hồ làm thoáng tự nhiên: -Nguồn oxy từ không khí khuếch tán vào lớp nước phía trên và quá trình quang hợp của tảo thải ra. -Độ sâu: 30 - 40 cm (để đảm bảo cho ánh sáng qua nước) -Tải lượng thể tích BOD: 250 - 300 kg/ha. ngày -Thời gian lưu nước: 3 - 5 ngày. Hồ làm thoáng nhân tạo (hồ có sục khuấy): -Nguồn oxy là từ các thiết bị khuấy cơ học hoặc khí nén (chủ yếu là khuấy cơ học). -Độ sâu: 2 – 4,5 m (do sử dụng thiết bị khuấy nên mức độ hiếu khí trong hồ mạnh và đều hơn nên độ sâu lớn hơn so với hồ làm thoáng tự nhiên, đồng thời cũng làm giảm diện tích hồ) -Tải lượng thể tích BOD: 400 kg/ha. ngày. Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trang 12 -Thời gian lưu nước: 1 - 3 ngày. Hình. Hồ làm thoáng nhân tạo 2.2.2 Cánh đồng tưới Xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới là việc tưới nước thải lên bề mặt của một cánh đồng với lưu lượng tính toán để đạt được một mức xử lý nào đó thông qua quá trình lý, hóa và sinh học tự nhiên của hệ đất - nước - thực vật của hệ thống. Nguyên lý hoạt động: khi nước thải được tưới vào cánh đồng, cặn nước bị giữ lại trên bề mặt đất, nước thấm qua các lớp đất như đi qua lọc. Nhờ có các oxy trong các lỗ hổng và mao quản của lớp đất mặt, các vi sinh vật hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn. Càng sâu xuống, lượng oxy càng ít và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhiễm bẩn giảm dần. Cuối cùng đến độ sâu ở đó chỉ diễn ra quá trình khử nitrat. Cánh đồng tưới có 3 chức năng: xử lý nước thải, cung cấp nước tưới phục vụ nông nghiệp và nạp lại nước cho các túi nước ngầm. Khu đất chỉ dùng xử lý hoặc chứa nước thải thì gọi là bãi lọc. Tùy theo tốc độ di chuyển, đường đi của nước thải trong hệ thống người ta chia cánh đồng lọc ra làm 3 loại: a. Cánh đồng lọc chậm (SR) Cánh đồng lọc chậm là hệ thống xử lý nước thải thông qua đất và hệ thực vật. Khả năng khử BOD5, SS và coliform trong khoảng 99%. Nitơ bị hấp thụ bởi thảm thực vật khoảng 90%. Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trang 13 Hình. Cánh đồng lọc chậm (SR) b. Cánh đồng lọc nhanh (RI): Cánh đồng lọc nhanh là hệ thống xử lý nước thải ở khu vực đất có độ thấm lọc cao (mùn pha cát, cát) với một lưu lượng nạp lớn. Nước thải sau khi thấm lọc qua đất được thu lại bằng các ống thu nước ngầm đặt trong đất hoặc các giếng khoan. Hiệu suất xử lý SS, BOD5, coliform trong phân của hệ thống gần như triệt để, hiệu suất khử nitơ khoảng 50%, phospho khoảng 70 - 95%. Hình. Cánh đồng lọc nhanh (RI) c. Cánh đồng chảy tràn (OF) Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trang 14 Cánh đồng tưới chảy tràn: Là phương pháp xử lý nước thải trong đó nước thải được cho chảy tràn lên bề mặt cánh đồng có độ dốc nhất định xuyên qua các cây trồng sau đó tập trung lại trong các kênh thu nước. Hiệu suất xử lý SS, BOD5 của hệ thống từ 95 - 99%, hiệu suất khử nitơ khoảng 70 - 90%, phospho khoảng 50 - 60%. Hình. Cánh đồng chảy tràn (OF) 2.2.3 Bãi lọc trồng cây Bãi lọc trồng cây chính là mô hình đất ngập nước nhân tạo được thiết kế và xây dựng như một vùng đất ngập nước tự nhiên. Bãi lọc nhân tạo trồng cây hoạt động tốt hơn so với đất ngập nước tự nhiên cùng diện tích, xử lý nước thải hiệu quả hơn, vận hành đơn giản nhờ đáy của bãi lọc nhân tạo có độ dốc hợp lý và chế độ thủy lực được kiểm soát. Bãi lọc trồng cây được sử dụng rộng rãi trong xử lý nhiều loại nước thải. Bãi đất ngập nước tự nhiên thường là nơi tiếp nhận nước thải sau khi xử lý, với chất lượng đã đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn và chúng chỉ làm nhiệm vụ xử lý bậc cao hơn, bãi lọc trồng cây là một thành phần trong hệ thống các công trình xử lý nước thải sau bể tự hoại hay sau xử lý bậc hai. Nguyên lý hoạt động: Khi chảy qua lớp vật liệu lọc, nước thải được xử lý nhờ tiếp xúc với bề mặt của các hạt vật liệu lọc và các vi sinh vật bám vào vùng rễ của thủy sinh vật trồng trong bãi lọc. Có 2 kiểu phân loại đất ngập nước kiến tạo cơ bản theo hình thức chảy: Loại dòng chảy tự do trên mặt đất và loại chạy ngầm trong đất. Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trang 15 a. Bãi lọc trồng cây có dòng chảy bề mặt (Surface flow wetland – SFW) Hình dạng bãi lọc này thường là kênh dài hẹp, dưới đáy bãi lọc là một lớp đất sét tự nhiên hay nhân tạo hoặc rải một lớp vải nhựa chống thấm. Trên lớp chống thấm là đất hoặc vật liệu phù hợp cho sự phát triển của thực vật có thân nhô lên khỏi mặt nước. Dòng nước thải chảy ngang trên bề mặt lớp vật liệu lọc, vận tốc dòng chảy chậm. Hình 5. Bãi lọc trồng cây có dòng chảy bề mặt b. Bãi lọc trồng cây có dòng chảy ngầm (Subsurface flow wetland - SSF) Cấu tạo tương tự như bãi lọc trồng cây có dòng chảy bề mặt nhưng nước thải chảy ngầm trong phần lọc của bãi lọc. Lớp lọc, nơi thực vật phát triển trên đó, thường gồm có đất, cát, sỏi, đá dăm và được xếp theo thứ tự từ trên xuống dưới, giữ độ xốp của lớp lọc. Hầu hết các hệ thống được thiết kế với độ dốc 1% hoặc hơn. Dòng chảy trong bãi lọc có thể chảy từ dưới lên, từ trên xuống dưới hoặc chảy theo phương nằm ngang. Dòng chảy phổ biến nhất ở bãi lọc ngầm là dòng chảy ngang. Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trang 16 Hình. Hệ thống với dòng chảy ngang dưới đất Hình. Hệ thống với dòng chảy đứng 2.2.4 Bể hiếu khí dạng mẻ - SBR (Sequencing Batch Reator) Là bể phản ứng làm việc theo mẻ nhưng 2 giai đoạn sục khí và lắng diễn ra trong cùng một bể dùng để xử lý nước thải có chứa hợp chất hữu cơ và nitơ cao. Chu kỳ vận hành của bể SBR gồm có 5 pha cơ bản: pha làm đầy - pha phản ứng - pha lắng - pha xả nước - pha chờ: -Pha làm đầy: Nước thải sẽ được nạp đầy bể và mang theo một hàm lượng thức ăn cho các vi khuẩn trong bùn hoạt tính, tạo một môi trường cho phản ứng sinh hóa xảy ra. Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trang 17 -Pha phản ứng: Sau khi cho nước vào bể, hệ thống bơm nước thải vào sẽ ngừng hoạt động, thay vào đó hệ thống sục khí sẽ được khởi động để tiến hành quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ và nitrit hóa, nitrat hóa. Trong pha này, quá trình sục khí được duy trì, các vi sinh vật hiếu khí sẽ oxi hóa các hợp chất hữu cơ để sinh trưởng và phát triển. -Pha lắng: các thiết bị sục khí ngừng hoạt động, quá trình lắng diễn ra trong môi tường tĩnh hoàn toàn, thời gian lắng thường nhỏ hơn 2 giờ. Trong pha này, các bông bùn đã được hình thành sẽ được lắng xuống đáy bể, đồng thời xảy ra quá trình phản nitrat, nitrat và nitrit được tạo ra ở pha trên sẽ bị khử thành nito. -Pha xả nước: nước đã lắng sẽ được hệ thống thu nước tháo ra đến công trình tiếp theo, đồng thời trong quá trình này bùn cũng được tháo ra. -Pha chờ: thời gian chờ nạp mẻ tiếp theo. Hình. Chu kỳ vận hành của bể SBR Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trang 18 2.2.5 Công nghệ MBBR MBBR là quá trình xử lý nhân tạo được cải tiến từ bể aerotank trong đó sử dụng các vật liệu làm giá thể cho vi sinh vật dính bám vào để sinh trưởng và phát triển. VSV có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ sẽ dính bám và phát triển trên bề mặt các vật liệu. Hình. Công nghệ MBBR 2.2.6 Đĩa quay sinh học (RBC - Rotating biological contactors) RBC gồm hàng loạt đĩa tròn, phẳng được làm bằng PVC hoặc PS lắp trên một trục bằng thép có đường kính khoảng 3,5 m. Các đĩa được đặt ngập một phần trong nước thải (40%) và quay từ từ với tốc độ 1 - 3 vòng/phút. Trong quá trình vận hành, các vi sinh vật sẽ gắn kết lên bề mặt đĩa và hình thành lớp màng mỏng lên bề mặt đĩa (1 - 4 mm). Khi đĩa quay, lần lượt làm cho lớp màng vi sinh vật tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và với không khí để hấp thụ oxy đồng thời giải phóng CO2. Quá trình tiếp diễn như vậy cho đến khi hệ vi sinh vật sinh trưởng và phát triển sử dụng hết các hữu cơ có trong xử lý nước thải. Đĩa quay sinh học được sử dụng để xử lý CHC (bậc 2), xử lý hợp chất Nitơ (bậc 3). Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trang 19 Hình. Đĩa quay sinh học RBC 2.2.8 Aerotank Cấu tạo của bể phải thoả mãn 3 điều kiện: -Giữ được liều lượng bùn cao trong bể -Cho phép vi sinh phát triển liên lục ở giai đoạn “bùn trẻ”. -Đảm bảo oxy cần thiết cho vi sinh ở mọi điểm của bể. Nước thải bao giờ cũng có các hoạt chất rắn lơ lửng khó lắng. Bùn hoạt tính được hình thành rất đơn giản bằng cách làm thoáng sục khí vào nước thải với sự có mặt của vi khuẩn. Việc sục khí được thực hiện cho tới khi vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ. Các tế bào vi khuẩn sẽ dính vào các hạt lơ lửng này và phát triển thành các hạt bông cặn có hoạt tính phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước thể hiện bằng COD. Các hạt bông này nếu được thổi khí và khuấy đảo sẽ lơ lửng ở trong nước và dần được lớn dần do hấp thụ nhiều hạt chất rắn lơ lửng nhỏ, tế bào vi sinh vật, nguyên sinh động vật và các chất độc. Những hạt bông này khi ngừng thổi khí hoặc các chất hữu cơ làm cơ chất dinh dưỡng cho vi sinh vật trong nước cạn kiệt chúng sẽ lắng xuống đáy bể hoặc hồ tạo thành bùn. Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trang 20 Hình. Bể Aerotank truyền thống 2.2.9 Unitank Hoạt động của bể gồm 2 pha chính và 2 pha trung gian. Pha chính thứ nhất: Nước thải được nạp vào ngăn A. lúc này ngăn A đang sục khí. nước thải vào sẽ được hòa trộn với bùn hoạt tính. Các hợp chất hữu cơ được hấp thụ và phân hủy một phần, quá trình này gọi là sự tích lũy. Từ ngăn A, hỗn hợp bùn lỏng (nước + bùn) chảy qua ngăn B và tiếp tục được sục khí, bùn sẽ phân hủy nốt các chất hữu cơ đã được hấp thụ ở ngăn A, quá trình này gọi là sự tái sinh. Cuối cùng hỗn hợp bùn lỏng tới ngăn C, ở đây không sục khí và không khuấy trộn. trong điều kiện tĩnh lặng, các hạt bùn lắng xuống do trọng lực, còn nước trong được thu ra bằng máng tràn. Bùn sinh học dư được loại bỏ tại ngăn C. Để tránh sự lôi cuốn bùn từ A, B và tích lũy ở C, hướng dòng chảy sẽ được thay đổi sau 120 – 180 phút (sự chuyển pha). Pha trung gian thứ nhất: Mỗi pha chính được tiếp nối bằng một pha trung gian. Chức năng của pha này là chuyển đổi ngăn sục khí thành ngăn lắng. Nước thải được nạp vào ngăn B và cả 2 ngăn A, C đều đang trong quá trình lắng. Trong thời gian này, pha chính tiếp theo (với hướng dòng chảy ngược lại) được chuẩn bị, đảm bảo cho sự phân tách tốt, dòng ra sạch. Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trang 21 Pha chính thứ hai: Pha này tương tự như pha chính thứ nhất nhưng với dòng chảy ngược lại. nước thải được nạp vào ngăn C, chảy qua B tới A. Ngăn A bây giờ đóng vai trò là ngăn lắng (không sục khí, không khuấy trộn). Pha trung gian thứ hai: Pha này đối nghịch với pha trung gian thứ nhất. Ngăn sục khí C bây giờ sẽ chuyển thành ngăn lắng trong khi ngăn A đang ở phần cuối của quá trình lắng và ngăn B sục khí. Pha này chuẩn bị cho hệ thống bước vào pha chính thứ nhất và bắt đầu chu trình mới. Hình. Sơ đồ hoạt động của Unitank 2.2.10 Lọc nhỏ giọt a. Khái niệm lọc nhỏ giọt Lọc là quá trình tách các hạt rắn ra khỏi pha lỏng hoặc pha khí bằng cách cho dòng khí hoặc lỏng có chứa hạt chất rắn chảy qua lớp vật ngăn xốp. Các hạt rắn sẽ bị giữ lại trên bề mặt lớp vật ngăn còn khí hoặc chất lỏng sẽ thấm qua vật ngăn. (Theo Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trang 22 Trịnh Thị Thanh, Giáo trình công nghệ môi trường, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội, 2004). Lọc nhỏ giọt là lọc với vận tốc rất nhỏ từ 0,1-0.5 m/h. b. Vị trí lọc nhỏ giọt trong hệ thống nước thải Trong sơ đồ công nghệ, vị trí của lọc nhỏ giọt thường được lắp đặt sau bể điều hòa và xử lý sơ bộ nhằm xử lý chất hữu cơ triệt để trong nước thải và khi đi qua bể lắng sơ bộ thì sẽ giảm đi các hạt cặn gây nên tắc nghẽn hệ thống lọc. c. Cấu tạo bể lọc nhỏ giọt Bể lọc sinh học nhỏ giọt rất đa dạng, gồm các loại: lọc sinh học nhỏ giọt quay; biophin nhỏ giọt gồm các nửa ống hình trụ được bố trí ngang thành hàng song song với nhau và có bề mặt lõm quay lên; bể lọc sinh học thô: xử lý nước thải triệt để, thường có hình trụ hoặc chữ nhật. Thiết bị lọc nhỏ giọt thường bao gồm 5 thành phần chính: môi trường lọc đệm, bể chứa, hệ thống cung cấp nước thải, cống thoát ngầm, và hệ thống thông gió. -Môi trường lọc đệm thường cung cấp cho bề mặt của hệ thống các vi sinh vật tăng trưởng, tồn tại trong các loại vật chất như đá, gỗ, chất dẻo tổng hợp với nhiều loại và hình Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trang 23 dạng khác nhau, nhưng thường dùng nhất là đá có đường kính 25 – 100mm. -Bể chứa dùng để chứa môi trường đệm và nước thải cần xử lý, đồng thời kiểm soát ảnh hưởng của gió. Bể chứa thường xây bằng bêtông hoặc vật liệu làm bằng sợi thủy tinh, thép có sơn ngoài, -Hệ thống cung cấp nước thải cung cấp nước thải cho môi trường đệm. Việc cung cấp đều đặn là cần thiết để duy trì tình trạng ẩm ướt cho toàn bộ phần đệm. -Cống thoát ngầm có 2 chức năng. Thứ nhất là để tập trung dòng chảy thoát ra để chuyển đi xử lý tiếp ở nơi khác hay thải bỏ ra môi trường. Thứ hai là tạo ra một khoảng trống để không khí bên ngoài có thể lưu thông vào tầng đệm, do đó cung cấp lượng oxy cần thiết cho sự chuyển hóa hiếu khí. -Hệ thống thông gió cung cấp không khí cho hệ thống lọc bằng các thiết kế thổi gió tự nhiên hay được cung cấp một cách thụ động. Hình. Cấu tạo bể lọc nhỏ giọt d. Lớp vật liệu lọc Vật liệu lọc là vật liệu có độ xốp cao, khối lượng riêng nhỏ và bề mặt riêng phần lớn như sỏi, đá, ống nhựa, sợi nhựa, xơ dừa.... Màng sinh học đóng vai trò tương tự như bùn hoạt tính. Nó hấp thụ và phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Cường độ oxy hóa trong thiết bị lọc sinh học thấp hơn trong aerotank. Phần lớn các vi sinh vật có khả năng Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trang 24 xâm chiếm bề mặt vật rắn nhờ polymer ngoại bào, tạo thành một lớp màng nhầy. Việc phân hủy chất hữu cơ diễn ra ngay trên bề mặt và ở trong lớp màng nhầy này. Quá trình diễn ra rất phức tạp. Ban đầu, oxy và thức ăn được vận chuyển tới bề mặt lớp màng. Khi này, bề dày lớp màng còn tương đối nhỏ, oxy có khả năng xuyên thấu vào trong tế bào. Theo thời gian, bề dày lớp màng này tăng lên, dẫn tới việc bên trong màng hình thành một lớp kỵ khí nằm dưới lớp hiếu khí. Khi chất hữu cơ không còn, các tế bào bị phân hủy, tróc thành từng mảng, cuốn theo dòng nước. Vật liệu lọc có thể được bổ sung thêm các chất phụ gia chống tia cực tím ở lớp trên bề mặt nhằm bảo vệ VSV bám dính. e. Các mô hình lọc nhỏ giọt  Mô hình lọc sinh học nhỏ giọt bằng vật liệu sơ dừa Đây là mô hình đã đạt giải nhì Cuộc thi Mùa hè nước 2014 - Dự án "Xanh màu áo, Sạch màu nước" với sự kết hợp của truyền thông và ý tưởng môi trường. Hình. Hệ thống lọc bằng vật liệu sơ dừa Điểm nổi bật của dự án: • Hệ thống đơn giản, dễ làm và phù với địa lý, kinh tế của vùng dân cư hay có lũ lụt xảy ra. • Hệ thống có thể sử dụng lâu dài (5-7 năm). Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trang 25 • Linh hoạt trong việc chọn nguyên vật liệu của hệ thống. • Có thể sử dụng nhiều nguyên vật liệu để thay thế (Ví dụ: Xơ dừa có thể thay thế bằng bã mía hoặc rơm rạ, than hoạt tính có thể thay bằng than củi.). Khả năng nhân rộng mô hình: Hệ thống đơn giản, bền nên có khả năng triển khai tại nhiều vùng miền.  Mô hình lọc sinh học nhỏ giọt cải tiến cấp khí tự nhiên Ngày 25/4/2017 Viện Công nghệ môi trường đã giới thiệu Công nghệ "lọc sinh học nhỏ giọt cải tiến cấp khí tự nhiên". Ðây là công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp lọc sinh học nhỏ giọt cải tiến cấp khí tự nhiên. Do sử dụng phương pháp xử lý sinh học diễn ra trong tháp dạng khí có thông khí tự nhiên, cho nên người sử dụng không phải sục khí bằng máy bơm như các công nghệ khác trước đây thường gây tiếng ồn, và có thể phát tán vi khuẩn gây bệnh ra môi trường. Hệ thống thiết bị và vật liệu được sản xuất trong nước, cho nên việc bảo trì, bảo dưỡng hoặc thay thế chi tiết khi cần được thực hiện một cách thuận lợi.Ứng dụng công nghệ tiên tiến, thân thiện với môi trường, chi phí giá thành phù hợp. Một số bệnh viện và cơ sở công nghiệp chế biến thực phẩm đã lắp đặt mô hình này. Hình. Mô hình lọc sinh học tại bệnh viên C ( Hưng Yên)  Mô hình xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau Biogas bằng phương pháp lọc sinh học nhỏ giọt. Vào tháng 10/2010, tại Hội nghị Khoa học kỷ niệm 35 năm Viện Khoa học và Công Nghệ Việt Nam – Hà Nội, Nguyễn Hoài Châu cùng Trần Mạnh Hải (Viện Công nghệ môi Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trang 26 trường) đã trình bày kết quả nghiên cứu quy trình xử lý nước thải trang trại chăn nuôi lợn bằng phương pháp lọc sinh học nhỏ giọt sau khi qua xử lý sơ bộ bằng hầm biogas. Theo như nghiên cứu trên, mô hình được thực hiện theo sơ đồ: Mô tả công nghệ: Nước thải từ hệ thống biogas đã có được tách ra một phần (3-5 m3/ngày), đưa về bể thu gom kết hợp bể phân hủy thiếu khí có ngăn lọc. Nước sau bể này được bơm lên bể lọc sinh học nhỏ giọt. Nước sau bể lọc sinh học nhỏ giọt được tuần hoàn khoảng 20-30% lưu lượng về bể lắng. Nước thải còn lại sau lọc sinh học nhỏ giọt tự chảy sang ao sinh học dạng tùy tiện và được xử lý bởi các quá trình thủy sinh học tự nhiên nhằm giảm thiểu các chất ô nhiễm. Kết quả Sau khi qua bể lọc sinh học nhỏ giọt, các chỉ sổ nước thải lần lượt là SS giảm 62%, COD giảm 64%, tổng N giảm 44.2%, tổng P giảm 48%. Kết quả nghiên cứu sơ bộ cho thấy phương pháp lọc sinh học nhỏ giọt rất khả thi trong việc xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas vì dễ vận hành và có chi phí thường xuyên thấp. Trong điều kiện hiện tại của các trang trại ở Việt Nam thì hệ thống xử lý nước chăn nuôi Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trang 27 lợn này có thể coi là một giải pháp phù hợp để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do nước thải gây ra. f. Nguyên tắc hoạt động Hình. Cấu tạo màng sinh học Trong bể lọc nhỏ giọt, nước thải được lọc qua lớp vật liệu bao phủ bởi màng vi sinh vật. Màng sinh học hiếu khí là một hệ vi sinh vật tuỳ tiện. Ở ngoài cùng của màng là lớp vi khuẩn hiếu khí mà dễ thấy là trực khuẩn Bacillus ở giữa là các vi khuẩn tuỳ tiện như Alkaligenes, Pseudomonas, Flavobacterium, Micrococus và cả Bacillus. Lớp sâu bên trong màng là các vi khuẩn kỵ khí khử S và nitrat như Desulfovibrio. Phần cuối cùng của màng là các động vật nguyên sinh và một số sinh vật khác. Màng sinh học được hình thành sẽ phát triển trên vật liệu lọc đó ở độ sâu khoảng 2 mm từ mặt nước xuống. Phân tử hữu cơ nhỏ có thể khuếch tán vào tế bào vi sinh vật trong màng sinh học và tại đó chúng sẽ bị phân hủy, cung cấp C và chất dinh dưỡng cho sự tăng trưởng tế bào vi khuẩn. Vì vậy, có thể nói, các chất hữu cơ bị loại bỏ trong bể lọc nhỏ giọt qua 2 hướng: (1) chất hữu cơ bị phân hủy bởi VSV bám dính trong lớp vật liệu lọc, khi màng vi sinh chết được cuốn trôi theo nước và đưa ra khỏi thiết bị lọc sinh học và (2) bị chặn giữ lại trên bề mặt bể lọc do khoảng trống giữa các vật liệu lọc là rất nhỏ, khi bị giữ lại, các chất hữu cơ lại vẫn bị VSV phân hủy dần. Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trang 28 g. Ưu nhược điểm của lọc nhỏ giọt Ưu điểm: -Nước được tuần hoàn liên tuc nên giảm được tắt nghẽn và áp lực lên công trình. -Phù hợp với những nơi có diện tích đất ít -Linh hoạt trong việc lựa chọn vật liệu -Thích hợp cho cộng đồng dân cư vừa và nhỏ -Giảm nhanh BOD5 hòa tan có trong nước thải -Tiết kiệm năng lượng. -Chi phí đầu tư thấp. -Không yêu cầu chuyên môn cũng như kỹ năng cao để quản lý và vận hành. Nhược điểm: -Yêu cầu vốn xây dựng cao hơn các phương pháp khác -Xử lý chất dòng thải có nồng độ chất hữu cơ thấp -Yêu cầu kiểm tra giám sát thường xuyên. -Mùi hôi -Rất nhạy cảm với nhiệt độ. 2.3.11 Lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước Cấu tạo tương tự với bể lọc sinh học có vật liệu không ngập nước chỉ khác rằng lớp vật liệu lọc được thiết kế ngập trong nước. Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trang 29 Nguyên lý hoạt động: Nước sau khi qua bể lắng đợt 1 được bơm lên máng phân phối, theo ống dẫn phân bố đều trên diện tích đáy bể. Nước trộn đều với không khí đi cùng chiều từ dưới lên, qua lớp vật liệu lọc. Tại đây xảy ra quá trình khử BOD và chuyển hóa NH4+ thành NO3-. Nước trong được thu vào máng rồi chuyển sang bể lọc kế tiếp. Muốn khử BOD, NO3- và P, nên loc̣ từ 2 bâc̣ trở lên, ở bâc̣ loc̣ cuối, dàn phân phối khí đăṭ vào giữa lớp vâṭ liêụ loc̣ ở cao đô ̣sao cho lớp vâṭ liêụ loc̣ nằm dưới dàn phân phối khí có đủ thể tích là vùng thiếu khí để khử NO3- và P. Đô ̣chênh mưc̣ nước giữa các bể loc̣ làm viêc̣ nối tiếp ∆H = 0.5 m. Hình. Cấu tạo bể lọc sinh học có vật liệu ngập nước Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trang 30 CHƯƠNG 3. MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 3.1 Nguyên liệu và dụng cụ a. Nguyên liệu: -Nguyên liệu để làm mô hình gồm: Gỗ, tấm Mica có diện tích là 6300 cm2, ống hứng nước (cuối mô hình): Φ60, ống hứng nước (đầu mô hình): Φ34, ống nhỏ giọt: Φ16, xơ mướp