Đồ án Nghiên cứu lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho khu dân cư huyện Hóc Môn

trọng lực trong thời gian đủ ngắn được gọi là hiện tượng keo tụ. Hiện tượng này được triệt tiêu. Hiện tượng keo tụ có tính thuận nghịch xảy ra khi thế nghĩa là hạt keo đã keo tụ lại có thể tích điện trở lại và trở nên bền. Các hoá chất gây keo tụ thường là các loại muối vô cơ và được gọi là chất keo tụ. Một cách khác làm các hạt keo co cụm thành bông cặn lớn dễ lắng là dùng các tác nhân thích hợp “khâu” chúng lại thành các hạt lớn hơn đủ lớn, nặng để lắng. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng tạo bông được thực hiện nhờ những phân tử các chất cao phân tử tan trong nước và có ái lực tốt với các hạt keo hoặc các hạt cặn nhỏ. Khác với keo tụ có tính thuận nghịch, các chất có khả năng tạo bông được gọi là các chất tạo bông hay trợ keo tụ, quá trình tạo bông là bất thuận nghịch. Như vậy, để kết tủa hệ keo có thể sử dụng các cách sau đây: Phá tính bền của hệ keo (do lực đẩy tĩnh điện) bằng cách thu hẹp lớp điện kép tới mức thế zeta = 0, khi đó lực đẩy tĩnh điện hạt – hạt bằng không, tạo điều kiện cho các hạt keo hút nhau bằng các lực bề mặt tạo hạt lớn hơn dễ kết tủa. Cách này có thể thực hiện khi cho hạt keo hấp phụ đủ điện tích trái dấu để trung hoà điện tích hạt keo. Điện tích trái dấu này thường là các ion kim loại đa hoá trị. Tạo điều kiện cho các hạt keo va chạm với các bông kết tủa của chính chất keo tụ nhờ hiện bám dính (hiệu ứng quét).-tượng hấp phụ Dùng những chất cao phân tử – trợ keo tụ để hấp phụ “khâu” các hạt nhỏ lại với nhau tạo hạt kích thước lớn (gọi là bông hay bông cặn) dễ lắng. Việc kết hợp sử dụng các chất hữu cơ cao phân tử với các muối vô cơ cải thi ện đáng kể khả năng tạo bông cặn.Thông thường tối ưu người ta xài thí nghiệm jatet để xác định lựong phèn tối ưu tại pH tối ưu . 2.2.4. Phương pháp trao đổi ion Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để làm sạch nước hoặc nước thải khỏi các kim loại như Zn, Cu, Cr, Pb, Hg, Cd, Mn,… cũng như các hợp chất của Asen, phosphor, Xyanua, chất phóng xạ. Phương pháp này cho phép thu hồi các chất có giá trị và đạt được mức độ làm sạch cao. Vì vậy, nó là một phương pháp được ứng dụng rộng rãi để tách muối trong xử lý nước và nước thải. Trao đối ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đối với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này gọi là ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước. Các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là cationit. Chất này mang tính axit. Các chất có khả năng hút các ion gọi là anionit và chúng mang tính kiềm. nếu các ionit nào đó trao đổi cả cation và anion thì người ta gọi chúng là các ionit lưỡng tính. Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo. 2.3. Phương pháp hóa học Các phương pháp hoá học dùng trong xử lý nước thải gồm có : trung hoà , oxy hoá và khử . Tất cả các phương pháp này đều dùng các tác nhân hoá học nên là phương pháp đắt tiền . Người ta sử dụng các phương pháp hoá học để khử các chất hoà tan và trong các hệ thống cấp nước khép kín . Đôi khi các phương pháp này được dùng để xử lý sơ bộ trước xử lý sinh học hay sau công đoạn này như là một phương pháp xử lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn . 2.3.1. Phương pháp trung hoà Nước thải chứa các chất vô cơ hoặc kiềm cần được trung hoà đưa pH về khoảng 6,5 đến 8,5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo. Trung hoà nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau: Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm. Bổ sung các tác nhân hoá học. Lọc nước axit qua vật liệu có tác nhân trung hoà. Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axit.... Việc lựa chọn phương pháp trung hoà còn tuỳ thuộc vào thể tích và nồng độ nước thải, chế độ thải nước thải, khả năng sẳn có và giá thành của các tác nhân hoá học. Trong quá trình trung hoà, một lượng bùn cặn được tạo thành. Lượng bùn này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại và lượng các tác nhân sử dụng cho quá trình. 2.3.2. Phương pháp oxy hoá khử Mục đích của phương pháp này là chuyển các chất ô nhiễm độc hại trong nước thải thành các chất ít độc hơn và được loại ra khỏi nước thải .Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hoá học , do đó quá trình oxy hoá hoá học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây ô nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác . Thường sử dụng các chất oxy hoá như : Clo khí và lỏng , nước Javen NaOCl , Kalipermanganat KMnO4 , Hypocloric Canxi Ca(ClO)2 , H2O2 , Ozon … 2.3.3. Khử trùng nước thải Sau khi xử lý sinh học , phần lớn các vi khuẩn trong nước thải bị tiêu diệt .Khi xử lý trong các công trình sinh học nhân tạo (Aerophin hay Aerotank ) số lượng vi khuẩn giảm xuống còn 5% , trong hồ sinh vật hoặc cánh đồng lọc còn 1-2%. Nhưng để tiêu diệt toàn bộ vi khuẩn gây bệnh, nước thải cần phải khử trùng Chlor hoá, Ozon hoá, điện phân, tia cực tím … Phương pháp phổ biến nhất hiện nay là phương pháp Chlor hoá : Chlor cho vào nước thải dưới dạng hơi hoặc Clorua vôi. Lượng Chlor hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là : 10 g/m3 đối với nước thải sau xử lý cơ học, 5 g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn. Chlor phải được trộn đều với nước và để đảm bảo hiệu quả khử trùng, thời gian tiếp xúc giữa nước và hoá chất là 30 phút trước khi nước thải ra nguồn . Hệ thống Chlor hoá nước thải Chlor hơi bao gồm thiết bị Chlorator , máng trộn và bể tiếp xúc . Chlorato phục vụ cho mục đích chuyển hóa Clor hơi thành dung dịch Chlor trước khi hoà trộn với nước thải và được chia thành 2 nhóm : nhóm chân không và nhóm áp lực . Clor hơi được vận chuyển về trạm xử lý nước thải dưới dạng hơi nén trong banlon chịu áp. Trong trạm xử lý cần phải có kho cất giữ các banlon này. Phương pháp dùng Chlor hơi ít được dùng phổ biến . Phương pháp Chlor hoá nước thải bằng Clorua vôi : Áp dụng cho trạm nước thải có công suất dưới 1000 m3/ngđ. Các công trình và thiết bị dùng trong dây chuyền này là các thùng hoà trộn , chuẩn bị dung dịch Clorua vôi, thiết bị định lượng máng trộn và bể tiếp xúc . Với Clorua vôi được hoà trộn sơ bộ tại thùng hoà trộn cho đến dung dịch 10 -15% sau đó chuyển qua thùng dung dịch. Bơm định lượng sẽ đưa dung dịch Clorua vôi với liều lượng nhất định đi hoà trộn vào nước thải. Trong các thùng trộn dung dịch , Clorua vôi được khuấy trộn với nước cấp bằng các cánh khuấy gắn với trục động cơ điện . Phương pháp Ozon hoá Ozon hoá tác động mạnh mẽ với các chất khoáng và chất hữu cơ, oxy hoá bằng Ozon cho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng nước. Phương pháp Ozon hoá có thể xử lý phenol , sản phẩm dầu mỏ , H2S , các hợp chất Asen , thuốc nhuộm … Sau quá trình Ozon hoá số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn 99%. Ngoài ra, Ozon còn oxy hoá các hợp chất Nitơ ,Photpho … Nhược điểm chính của phương pháp này là giá thành cao và thường được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước cấp . 2.3.4. Phương pháp xử lý sinh học Người ta sử dụng các phương pháp sinh học để làm sạch nước thải sinh hoạt cũng như nước thải sản xuất có nhiều chất hữu cơ hoà tan và một số chất vô cơ như H2S, các sunfit, amoniac, nitơ..... Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguôn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng cũng tăng lên. Quá trình phân huỷ các chất huỷ cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hoá sinh hoá. Như vậy, nước thải có thể xử lý bằng phương pháp sinh học sẽ được đặc trưng bởi chỉ tiêu BOD hoặc COD. Để có thể xừ lý bằng phương pháp này nước thải sản xuất cần không chứa các chất độc và tạp chất, các muối kim loại nặng hoặc nồng độ của chúng không được vượt quá nồng độ cực đại cho phép và có tỉ số BOD/COD ≥ 0,5. Người ta có thể phân loại các phương pháp xử lý sinh học dựa trên các cơ sở khác nhau. Song nhìn chung có thể chia chúng thành hai loại chính sau: Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên: cánh đồng sinh học, bãi lọc, hồ sinh học..... Quá trình xử lý diễn ra chậm, dữa chhủ yếu vào nguồn oxy và vi sinh có trong đất và nước. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo: bể lọc sinh học (Biôphin), bể làm thoáng khí sinh học (Aeroten)....Do các điều kiện tạo nên bằng nhân tạo mà quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn. 2.4.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên. 2.4.1.1. Các công trình xử lý nước thải trong đất Các công trình xử lý nước thải trong đất là những vùng đất quy hoạch tưới nước thải định kỳ và gọi là cánh đồng ngập nước (cánh đồng tưới và cánh đồng lọc). Cánh đồng ngập nước được tính toán và thiết kế dựa trên khả năng giữ lại, chuyển hóa chất bẩn trong đất. Khi lọc nước thải qua đất, các chất lơ lửng và keo sẽ bị giữ lại ở lớp trên cùng. Những chất đó tạo nên lớp màng gồm vô số vi sinh học có khả năng hấp phụ và oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải. Ở lớp đất trên cùng (dày từ 0,2 0,5m) chế độ oxy là thuận lợi nhất. Oxy tự do có sẵn trong nước thải), do cây cung cấp hoặc xâm nhập từ không khí bên trên qua các khe hở giữa các hạt đất,… được vi khuẩn sử dụng để oxy hóa các chất hữu cơ. Các chất hữu cơ được oxy hóa thành CO2 và nước. Trong trường hợp còn dư oxy các vi khuẩn nitrit hóa và nitrat hóa sẽ chuyển hóa nito amon thành nito nitrit và nito nitrat. Các sản phẩm tạo thành là nguồn dự trữ oxy cho quá trình oxy hóa kỵ khí các chất hữu cơ ở các lớp đất sâu hơn. Như vậy càng sâu xuống dưới, lượng oxy tự do càng giảm và sẽ diễn ra quá trình khử nitrat trong diều kiện yếm khí để cung cấp oxy cho việc oxy hóa các chất hữu cơ còn lại. Trong cánh đồng ngập nước, khi nước thải lọc qua đất, một lượng lớn phosphor được hấp thụ. Hiệu quả khử nito và phosphor trong đất cao, nước thải khi xả vào nguồn nước mặt sẽ không gây hiện tượng phì dưỡng trong đó. Ngoài ra, phần lớn các loại vi khuẩn gây bệnh cũng được giữ lại và tiêu diệt trong đất. Một số kim loại nặng trong nước thải khi lọc qua đất cũng sẽ được giữ lại. Mực nước trong đất và trên mặt đủ độ sâu để đảm bảo phát triển một số loài thực vật đặc trưng, sống trong điều kiện bão hòa nước. Hiệu suất xử lý nước thải trong cánh đồng ngập nước phụ thuộc vào các yếu tố như loại đất, độ ẩm của đất, mực nước ngầm; tải trọng, chế độ tưới, phương pháp tưới, nhiệt độ và thành phần tính chất nước thải. Hiệu suất xử lý còn phụ thuộc vào loại cây trồng ở trên đó. Trên cánh đồng tưới ngập nước có thể trồng nhiều loại cây, song chủ yếu là loài không than gỗ. Vai trò của thực vật đối với quá trình xử lý nước thải trong đất gồm: Vận chuyển oxy vào vùng rễ cây. Giảm vận tốc dòng chảy, tăng khả năng lắng nước thải dòng ra. Tạo màng vi sinh học để tăng cường cho quá trình chuyển hóa nito hoặc hấp thụ các chất độc hại khác. 2.4.1.2. Các công trình xử lý nước thải trong hồ sinh học Hồ sinh học là các thủy vực tự nhiên hoặc nhân tạo, không lớn, mà ở đấy sẽ diễn ra quá trình chuyển hóa các chất bẩn. quá trình này diễn ra tương tự như quá trình tự làm sạch trong các sông hồ tự nhiên với vai trò chủ yếu là các vi khuẩn và tảo. Khi vào hồ do vận tốc dòng chảy nhỏ, các loại cặn lắng được lắng xuống đáy. Các chất bẩn hữu cơ còn lại trong nước sẽ được vi khuẩn hấp phụ và oxy hóa mà sản phẩm tạo ra là sinh khối của nó, CO2, các muối nitrat, nitrit,… khí CO2 và các hợp chất nito, phosphor được rong tảo sử dụng trong quá trình quang hợp. Trong giai đoạn này sẽ giải phóng oxy cung cấp cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ của vi khuẩn. Sự hoạt động của rong tảo tạo điều kiện thuạn lợi cho quá trình trao đổi chất của vi khuẩn. Tuy nhiên trong trường hợp nước thải đậm đặc chất hữu cơ, tảo có thể chuyển từ hình thức tự dưỡng sang dị dưỡng, tham gia vào quá trình oxy hóa các chất hữu cơ. Nấm nước, xạ khuẩn có trong nước thải cũng thực hiện vai trò tương tự. Ngoài các hợp chất hữu cơ,các hợp chất nito, phosphor, cacbon,… trong hồ sinh học cũng được chuyển hóa theo các chu trình riêng với sự tham gia của vi khuẩn, tảo và các loại thực vật bậc cao khác. Yếu tố chính để đảm bảo quá trình chuyển hóa chất hữu cơ trong hồ sinh học là oxy và nhiệ t độ. Hàm lượng oxy trong hồ phụ thuộc vào chiều sâu hồ, điều kiện khí hậu, thời tiết, chế độ dòng chảy. ở tầng nước mặt do có oxy khuếch tán từ không khí và oxy quang hợp, quá trình oxy hóa chất hữu cơ diễn ra mạnh, thế năng oxy hóa khử trong hồ giảm dần theo chiều sâu. ở tầng nước sâu hàm lượng oxy hòa tan giảm, tạo nên điều kiện thiếu khí hoặc yếm khí, vi khuẩn phải sử dụng oxy liên kết từ NO2-, NO3- hoặc SO42- để oxy hóa chất hữu cơ. Trong lớp cặn đáy, các chất hữu cơ thường phân hủy bằng cách lên men. Sản phảm tạo ra ở lớp nước đáy hồ thường là mêtan CH4, H2S và một số chất khí khác. Như vậy trong hồ sinh học, có thể tồn tại và phát triển các loại vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn tùy tiện và vi khuẩn kỵ khí tại các tầng nước khác nhau. Hiệu quả phân hủy chất hữu cơ ở vùng hiếu khí là cao nhất. vì vậy để tăng cường quá trình xử lý nước thải người ta thương tăng dung tích vùng hiếu khí bằng các biện pháp cưỡng bức. Trong hồ sinh học, các loại tảo và vi khuẩn dị dưỡng, phân hủy hiếu khí chất hữu cơ đóng vai trò đối thủ, kình địch của các loại vi khuẩn gây bệnh. Ngoài ra với thời gian nước lưu lại trong hồ lớn, phần lớn các loại vi khuẩn gây bệnh còn sẽ bị tiêu diệt bởi các tia cực tím của ánh sang mặt trời. Hình 2.4 : Hồ hiếu khí có sử dụng thực vật nước là lục bình 2.4.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo. 2.4.2.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí Xử lý nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính é Bể aerotank Nước thải sau khi qua bể lắng 1 có chứa các chất hữu cơ hòa tan và các chất lơ lửng đi vào bể phản ứng hiếu khí (Aerotank). Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là các bông căn có màu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vô số vi khuẩn và vi sinh vật sống khác. Vi khuẩn và các vi sinh vật sống dung chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan thành các tế bào mới. Hình 2.5: Bể aerotank Quá trình chuyển hóa thực hiện theo từng bước xen kẽ và nối tiếp nhau. Một vài loại vi khuẩn tấn công vào các hợp chất hữu cơ có cấu trúc phức tạp, sau khi chuyển hóa thải ra các hợp chất hữu cơ có cấu trúc đơn giản hơn, một vài loại vi khuẩn khác dung các chất này làm thức ăn và lại thải ra các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn nữa, và quá trình cứ tiếp tục cho đến khi chất thải cuối cùng không thể làm thức ăn cho bất cứ vi sinh vật nào nữa. Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể Aerotank của lượng nước thải đi vào bể không đủ để làm giảm nhanh các chất hữu cơ, do đó phải sử dụng lại bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy ở bể lăng 2 bằng cách tuần hoàn bùn ngược trở lại đầu bể Aerotank để duy trì nồng độ đủ của vi khuẩn trong bể. Bùn dư ở đáy bể lắng được thải ra khu xử lý bùn. Quy trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính lơ lửng trong các bể phản ứng hiếu khí gồm các công đoạn sau: Khuấy trộn đều nước thải với bùn hoạt tính trong thể tích V của bể phản ứng. Làm thoáng bằng khí nén hay khuấy trộn bề mặt hỗn hợp nước thải và bùn họat tính có trong bể trong một thời gian đủ dài để lấy oxy cấp cho quá trình sinh hóa xảy ra trong bể. Làm trong nước và tách bùn hoạt tính ra khỏi hỗn hợp bằng bể lắng đợt Tuần hoàn lại một lượng bàn cần thiết từ đáy bể lăng đợt 2 vào bể Aerotank để hòa trộn với nước thải đi vào. Xả bùn dư và xử lý bùn. éBể SBR SBR là một công trình xử lý sinh học nước thải bằn bùn hoạt tính, trong đó tuần tự diễn ra các quá trình thổi khí, lắng bùn và gạn nước thải. Do hoạt động gián đoạn nên số ngăn tối thiểu của bể là 2. Các giai đoạn hoạt động diễn ra trong một ngăn bể bao gồm: làm đầy nước thải, thổi khí, để lắng tĩnh, xả nước thải và xả bùn dư. Hình 2.6: Bể SBR Trong bước 1, khi cho nước thải vào bể, nước thải được trộn với bùn hoạt tính lưu lại từ chu kỳ trước. Sau đấy hỗn hợp nước thải và bùn được sục khí ở bước 2 với thời gian thổi khí đúng như thời gian yêu cầu. Quá trình diễn ra gần với điều kiện trộn hoàn toàn và các chất hữu cơ được oxy hóa trong giai đoạn này. Bước thứ 3 là quá trình lắng bùn trong điều kiện tĩnh. Sau đó nước trong nằm phía trên lớp bùn được xả ra khỏi bể. Bước cuối cùng là xả lượng bùn dư được hình thành trong quá trình thổi khí ra khỏi ngăn bể, các ngăn bể khác hoạt động lệch pha để đảm bảo cho việc cung cấp nước thải lên trạm xử lý nước thải liên tục. Xử lý nước thải bằng phương pháp lọc – dính bám é Bể lọc sinh học nhỏ giọt Bể lọc sinh học nhỏ giọt dùng để xử lý sinh học hoàn toàn nước thải, đảm bảo BOD trong nước thải ra khỏi bể lắng đợt 2 dưới 15mg/l. Bể có cấu tạo hình chữ nhật hoặc hình tròn trên mặt bằng. Do tải trọng thủy lực và tải trọng chất bẩn hữu cơ thấp nên kích thước vật liệu lọc không lớn 30mm thường là các loại đá cục, cuội, than cục. Chiều cao lớp vật liệu lọc trong bể từ 1,5 đến 2m. Bể được cấp khí tự nhiên nhờ các cửa thông gió xung quanh hầm với tổng diện tích bằng 20% diện tích sàn thu nước. Để lưu thông hỗn hợp nước thải và bùn cũng như không khí vào lớp vật liệu lọc, sàng thu nước có các khe hở tổng diện tích bằng 5 đến 8% diện tích đáy. Nước thải được tưới trên bề mặt bể nhờ hệ thống ống phân phối vòi phun, khoan lỗ hoặc nén răng cưa. Thiết bị định lượng nước thải có thể là dạng thùng xi phôn hoặc các loại máng tự lật. Thời gian tưới dưới 5 phút, cường độ tưới nhỏ nên người ta thường không tuần hoàn nước thải sau xử lý về bể. Tuy nhiên bể làm việc hiệu quả khi BOD5 của nước thải dưới 220mg/l. Bể thường dùng cho các trạm xử lý nước thải công suất dưới 1500 m3/ngày. é Bể lọc sinh học cao tải Bể lọc sinh học cao tải dùng để xử lý sinh học hiếu khí nước thải với tải trọng thủy lực từ 10 đến 30m3 nước thải/m2 bề mặt bể.ngày. Bể cấu tạo hình tròn trên mặt bằng để đảm bảo cho dàn ống phân phối nước tự quay. Áp lực từ các lỗ phun từ 0,5÷0,7m. Tốc độ quay một vòng từ 8 đến 12 phút. Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu đến dàn ống là 0,2÷0,3m để lấy không khí và nước phun ra vỡ thành các hạt nhỏ đều trên mặt bể. Bể lọc sinh học cao tải hoạt động có hiệu quả khi BOD của nước thải dưới 300mg/l. Để tăng hiệu quả xử lý nước thải người ta thường tuần hoàn nước sau bể lọc để xử lý lại. Thời gian tiếp xúc giữa nước thải và vi sinh vật dính bám tăng lên, tải trọng chất bẩn hữu cơ giảm xuống. Mặt khác khi tuần hoàn lại nước, tải trọng thủy lực tăng lên, đẩy mạnh quá trình tách màng vi sinh vật cũ và hình thành màng mới trên bề mặt vật liệu, làm giảm hiện tương tắc ngẽn trong các lỗ rỗng của lớp vật liệu, tăng lưu lượng trong hệ thống phân phối, đảm bảo tốc độ quay của dàn ống. é Đĩa lọc sinh học Đĩa lọc sinh học được dùng để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học theo nguyên lý dính bám. Đĩa lọc là các tấm nhựa, gỗ,… hình tròn đường kính từ 2÷4 m dày dưới 10 mm ghép với nhau thành khối cách nhau 30÷40 mm và các khối này được bố trí thành dãy nối tiếp quay đều trong bể chứa nước thải. Tốc độ quay của đĩa từ 1÷2 vòng/phút và đảm bảo dòng chảy rối, không cho bùn cặn lắng lại trong bể nước thải. Trong quá trình quay, phần dưới của đĩa ngập trong nước thải. Quá trình hấp phụ và dính bám các chất hữu cơ dạng hòa tan, keo và vẫy bùn lên màng sinh vật hình thành trước đó, được diễn ra. Khi quay lên phía trên, vi khuẩn sẽ lấy oxy để oxy hóa chất hữu cơ và giải phóng co2. Màng sinh vật dày từ 2 đến 4 mm, phụ thuộc vận tốc quay của đĩa. Do sinh khối tăng màng sinh vật bám trên mặt đĩa: dày lên dần sau đó tự tách ra khỏi mặt đĩa.bùn cặn màng sinh vật được lắng lại trong bể lắng đợt 2. Đĩa lọc sinh học được sử dụng rỗng rãi để sử lý nước thải sinh hoạt với công suất không hạn chế. é Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước (bể bioten) Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước hoạt động theo nguyên lý lọc dính bám. Bể có cấu tạo gần giống với bể lọc sinh học và aeroten. Vật liệu lọc thường được đóng thành khối và để ngập trong nước. khí được cấp với áp lực thấp và dẫn vào bể cùng chiều hoặc ngược chiều với nước thải. khi nước thải qua khối vật liệu lọc BOD bị khử và NH4+ bị chuyển hóa thành NO3- trong lớp màng sinh vật. nước đi từ dưới lên, chảy vào máng thu và được dẫn ra ngoài. Để khử BOD, NO3- và BO43- trong nước thải, bể thường bố trí thành 2 bậc, trong đấy hệ thống phân phối khí của bể lọc bậc 2 được bố trí tạo điều kiện hình thành vùng thiếu khí ở phía dưới. độ trên mực nước giữa 2 bể lọc hoạt động gián tiếp là 0,5 m. vật liệu lọc thường là các tấm, ống vật liệu nhựa. Sơ đồ cấu tạo của bể bioten vật liệu là các khối tấm nhựa PVC hoạt động theo nguyên tắc aeroten áp lực thấp kết hợp bể lắng đợt 2. Ngoài các tấm nhựa, người ta còn dùng polystyrene dường kính 2÷5mm để làm vật liệu học của bioten. Do tỷ trọng hạt polystyrene nhỏ nên nguyên tắc vận hành loại bể này giống bể lọc vật liệu nổi để xử lý nước cấp. hàm lượng cặn lơ lửng sau bể nhỏ hơn 20mg/l nên không cần thiết xây dựng bể lắng đợt 2. 2.4.2.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học yếm khí Trong điều kiện không có oxy, các chất hữu cơ có thể bị phân hủy nhờ vi sinh vật và sản phẩm cuối cùng của quá trình này là các chất khí như metan (CH4) và các cacbonic (CO2) được tạo thành. Quá trình chuyển hóa chất hữu cơ nhờ vi khuẩn kỵ khí chủ yếu diễn ra theo nguyên lý lên men qua các bước sau đây: Bước 1: Thủy phân các chất hữu cơ phức tạp và các chất béo thành các chất hữu cơ đơn giản hơn như monosacarit, amino acid hoặc các muối pivurat khác. Đây là nguồn dinh dưỡng và năng lượng cho vi khuẩn hoạt động. Bước 2: Các nhóm vi khuẩn kỵ khí thực hiện quá trình lên men acid, chuyển hóa các chất hữu cơ đơn giản thành các loại acid hữu cơ thông thường như acid acetic hoặc glixerin, acetat,… CH3CH2COOH + 2H2O à CH3COOH + CO2 + 3H2 ; CH3CH2CH2COOH + 2H2Oà 2CH3COOH + 2H2 . Bước 3: Các nhóm vi khuẩn kỵ khí bắt buộc lên men kiềm (chu yếu là các loại vi khuẩn lên men metan như Methanosarcina và Methanothrix) đã chuyển hóa acid acetic và hydro thành CH4 va CO2. CH3COOH à CO2 + CH4 ; CH3COO- + H2O à CH4 + HCO3- ; HCO3- + 4H2 à CH4 + OH- + 2H2O . Quá trình lên men yếm khí diễn ra trong 2 điều kiện nhiệt độ: lên men ấm ở nhiệt độ từ 29 ÷ 38oC và lên men nóng ở nhiệt độ 49÷57oC. Khi lên men nóng, tốc độ phân hủy chất hữu cơ tăng gần 2 lần so với lên men ấm. Tuy nhiên ổn định được nhiệt độ cao trong công trình rất phức tạp và chi phí năng lượng lớn. éCác loại công trình xử lý nước thải trong điều kiện yếm khí Theo nguyên tắc hoạt động và cơ chế quá trình xử lý nước thải, lên men bùn cặn lắng trong công trình, người ta chia các loại bể xử lý nước thải như sau: Các loại bể lắng nước thải kết hợp lên men bùn cặn lắng: Trong công trình này diễn ra quá trình lắng cặn nước thải (xử lý sơ bộ hoặc xử lý bậc 1) và lên men bùn vặn lắng. Đó là các loại công trình: bể tự hoại, bể lắng 2 vỏ (bể Imhoff), bể lắng trong kết hợp với ngăn lên men… đang được ứng dụng rộng rãi để xử lý nước thải sinh hoạt và các loại nước thải khác có thành phần và tính chất tương tự. Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc : Trong bể này, nước thải chưa xử lý được trộn đều với bùn yếm khí tuần hoàn. Bể lọc yếm khí:Trong bể này có lắp đặt các giá thể vi sinh vật kỵ khí dính bám, là các loại vật liệu hình dạng, kích thước khác nhau, đóng vai trò như vật liệu học. Các dòng nước thải có thể đi từ dưới lên hoặc trên xuống. Các chất hữu cơ được vi khuẩn hấp thụ và chuyển hóa để tạo thành CH4 và các loại chất khí khác. Các loại khí sinh học được thu gom tại phần trên bể. Bể phản ứng yếm khí có dòng nước thải đi qua tầng cặn lơ lửng: Dạng điển hình các loại bể này là bể lọc ngược qua tầng bùn kỵ khí. Quá trình xử lý sinh học trong điều kiên nhân tạo đối với xử lý sinh học hiếu khí BOD có thể giảm tới 90 – 95% và xử lý sinh học yếm khí BOD có thể giảm tới 40 – 80%. Giai đoạn xử lý sinh học tiến hành ngay sau giai đoạn xử lý cơ học. 2.5. Xử lý cặn 2.5.1. Bể nén bùn Mục đích nén bùn cặn là tạo điều kiện cho các quá trình xử lý bùn cặn tiếp theo diễn ra ổn định, thể tích công trình giảm. Người ta thường tách nước sơ bộ bùn cặn bằng các biện pháp: Trọng lực (tự nén trong các bể nén bùn); Tuyển nổi (có hiệu quả nén cao gấp 10-15 lần so với phương pháp nén trọng lực); Tách nước ly tâm hoặc phương pháp xung (ít sử dụng). R Nguyên tắc hoạt động của bể nén bùn như sau: Bùn sau bể lắng đợt 2 thông thường có độ ẩm 96-99,2% nếu đưa về bể mêtan thì độ ẩm lớn, dung tích bể tăng, ảnh hưởng đến hiệu quả lên men cũng như không kinh tế. Vì vậy trong trạm xử lý nước thải có aerotank, trước khi đưa bùn hoạt tính dư đi ổn định trong bể mêtan, chúng cần giảm độ ẩm sơ bộ từ 99,2% đến 97-95% trong các bể nén bùn. Lượng bùn hoạt tính dư sau bể lắng đợt 2 đưa về bể nén bùn phụ thuộc vào hàm lượng chất hữu cơ (bod) của