aerobic digestion - các loại công nghệ xử lý hiếu khí.pdf

CÔNG NGHỆ SINH HỌC HIẾU KHÍ


Cơ sở khoa họcSử dụng các vsv hiếu khí phân huỷ các chất hữu cơ trong nước thải có đầy đủ oxy hoà tan ở nhiệt độ, pH… thích hợp.

Sơ đồ phản ứng:(CHO)nNS + O2 → CO2 + H2O + NH4

+ + H2S + Tế bào vi sinh vật+ ... ∆H


Cơ sở khoa học (tt)Trong điều kiện hiếu khí NH4

+ và H2S cũng bịphân huỷ nhờ quá trình Nitrat hóa, sunfat hóa bỡi vi sinh vật tự dưỡng:

Sơ đồ phản ứng:NH4

+ + 2O2 → NO3- + 2H++ H2O +∆H

H2S + 2O2 → SO42- + 2H+ + ∆H


Cơ sở khoa học (tt)Cơ chế quá trình xử lý hiếu khí gồm 3 giai đoạn[Eckenfelder w.w và Conon D.J, 1961].

Giai đoạn 1- Oxy hóa toàn bộ chât hữu cơ có trong nước thải để đáp ứng nhu cầu năng lượngcủa tê bàoCxHyOzN + (x + y/4 + z/3 + ¾) O2 → xCO2 + [(y-3)/2] H2O + NH3


Cơ sở khoa học (tt)

Giai đoạn 2 (Quá trình đồng hóa)- Tổng hợp để xây dựng tế bào

CxHyOzN + NH3 + O2 → xCO2 + C5H7NO2


Cơ sở khoa học (tt)

Giai đoạn 3 (Quá trình dị hóa)- Hô hấp nội bào

C5H7NO2 + 5O2 → xCO2 + H2O

NH3 + O2 → O2 + HNO2 → HNO3


Ưu điểm của công nghệ hiếu khí

Quá trình xử lý được hiểu rõ hơn.Hiệu quả xử lý cao và triệt để hơn.Không gây ô nhiễm thứ cấp như pp hoáhọc, hoá lý.

CÔNG NGHỆ SINH HỌC HIẾU KHÍNhược điểm của công nghệ hiếu khí

Thể tích công trình lớn, chiếm nhiều mặt bằng hơn.Chi phí xây dựng công trình và đầu tư thiết bị lớn hơn.Chi phí năng lượng cho vận hành sục khí cao.Không có khả năng thu hồi năng lượng.Không chịu được những thay đổi đột ngột về tải trọng hữu cơ khi nguyên liệu khan hiếm.Sinh ra lượng bùn cao và kém ổn định, tốn chi phí xửlý bùn.Xử lý nước thải có tải trọng không cao như pp kỵ khí.


Các yếu tố ảnh hưởngNồng độ bùn hoạt tính hay chỉ số bùn.Nồng độ oxy (lượng oxy hoà tan ra khỏi bểlắng II ≥ 2mg/l). Nồng độ BOD toàn phần (Aerotank ≤1000 mg/l; lọc sinh học ≤500 mg/l).Thành phần nguyên tố vi lượng.Thành phần dinh dưỡng thích hợp:BOD:N:P = 100:5:1 hoặc COD:N:P = 200:5:1Nhiệt độ, pH phải thích hợp cho VSVNồng độ kim loại ảh khả năng phát triển của vsv và khả năng lắng bùn.

Các giai đoạn xử lý nước thải bằngcông nghệ hiếu khí

Tóm lược các dạng công nghệ hiếu khí phổ biến

Aerotank/bùn hoạt tính• Là quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt

tính.• Bông bùn có màu nâu, dễ lắng; hình thành

chủ yếu do sự gắn kết giữa vi sinh vật sốngvà chất rắn lơ lửng.

• Bông bùn sẽ lớn nhanh khi được khuấy đảo hay thổi khí, và sẽ lắng xuống khi ngừng khuấy đảo hay thổi khí.

Ba giai đoạn sinh học của Aerotank

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.

• Vi sinh vật sinh trưởng nhanh theo cấp sốnhân, sinh khối bùn tăng nhanh.

• Tốc độ tiêu thụ oxy tăng dần, vào cuối giai đoạn này có khi gấp 3 lần ở giai đoạn 2. Tốc độ phân hủy chất bẩn hữu cơ tăng dần.


Giai đoạn 2:Vi sinh vật phát triển ổn định, hoạt lực enzym đạt Max và kéo dài trong thời gian tiếp theo. Tốc độ phân hủy chất hữu cơ đạt Max, các chất hữu cơ bị phân huỷ 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 vàquá trình làm việc của Aerotank kết thúc.

Các dạng aerotank• Bùn hoạt tính

– Khuấy trộn hoàn toàn– Dòng chảy nút (Bể bùn hoạt tính cấp khí giảm dần)– Thổi khí nhiều bậc (Bể bùn hoạt tính nạp nước thải theo

bậc) – Mương oxy hóa – Bể hiếu khí gián đoạn - SBR (Sequencing Batch Reactor)– Unitank

• Lọc sinh học– RBC (Roltating Biological Contactor - đĩa quay sinh học): – Lọc nhỏ giọt: – Lọc sinh học ngập nước (đệm cố định, đệm giãn nở)

Phân loại bể bùn hoạt tính

• Bể bùn hoạt tính truyền thống• Bể bùn hoạt tính tiếp xúc-ổn định• Bể bùn hoạt tính thông khí kéo dài• Bể bùn hoạt tính thông khí cao có khuấyđảo hoàn chỉnh.

• Bể bùn hoạt tính chọn lọc

Bể bùn hoạt tính truyền thống

• Hình chữ nhật dài, hẹp.• Lượng oxy cần dùng thay đổi dọc theo chiều dài

của bể phản ứng sinh hóa.• Sử dụng các thiết bị thông gió làm thoáng bề

mặt để lượng oxy cung câp phù hợp vi nhu cầu sử dụng dọc theo chiều dài bể.

• Dòng vào và tuần hoàn bùn hoạt tính đi vào bể ở 1 đầu và dòng thải sẽ đi ra ở đầu đối diện.

• Chỉ số thể tích bùn thường dao động từ 50 – 150 ml/g, tuổi của bùn thường từ 3 – 15 ngày.

• Nông độ BOD đầu vào thường < 400mg/l, hiệu quả làm sạch thường từ 80 – 95%.

Bể bùn hoạt tính tiếp xúc-ổn định

Bể phản ứng được chia thành 2 vùng: vùng tiếp xúc là nơi xảy ra quá trình

chuyển hóa các vật chất hữu cơ trong nước thải đầu vào

vùng ổn định là nơi bùn hoạt tính tuần hoàn từ thiết bị lọc được sục khí để ổn định vật chất hữu cơ.

Bể bùn hoạt tính tiếp xúc-ổn định

Bể bùn hoạt tính tiếp xúc-ổn định• Trong vùng tiêp xúc, thời gian tiếp xúc từ 20 – 60 phút

(phụ thuộc lưu lượng dòng vào).• Dòng bùn tái sinh thường chiếm 25 – 75% dòng nước

thải đầu vào để xử lý.• Thể tích vùng tiếp xúc là 30 – 35% tổng thể tích chung,

với thời gian lưu nước là 4 – 6 giờ tùy thuộc vào dòng bùn hoạt tính tuần hoàn.

• Thể tích vùng ổn định chiếm 50 – 60% tổng thể tích của toàn hệ thống, với thời gian lưu nước thường từ 0,5 – 2 giờ.

• Hiệu quả xử lý thường đạt 85 – 95% khả năng loại bỏBOD5 và các chất rắn lơ lửng.

Bể bùn hoạt tính thông khí kéo dài

Bể bùn hoạt tính thông khí cao cókhuấy đảo hoàn chỉnh.

• Ứng dụng xử lý nước thải có độ ô nhiễm cũng như nồng độ các chất lơ lửng cao.

• Thời gian làm việc ngắn.• Rút ngắn thời gian thông khí.• Nước thải, bùn hoạt tính, oxy hòa tan được khuấy trộn đều tức thì quá trình oxy hóa được đồng đều, hiệu quả cao.

Bể aerotank thông khí cao có khuấy đảohoàn chỉnh

Bể aerotank thông khí cao có khuấy đảohoàn chỉnh

Ưu điểm :• Pha loãng ngay tức khắc nồng độ các

chất nhiễm bẩn, kể cả các chất độc hại.• Không xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ ở

một nơi nào trong bể.• Thích hợp cho xử lý các loại nước thải có

tải trọng cao, chỉ số thể tích bùn cao,cặn khó lắng.

Biến thể của aerotank thông khí cao cókhuấy đảo hoàn chỉnh

• Sử dụng oxy tinh khiết thay cho khí nén.• Bể có nhiều ngăn kín.• Nước thải vào và dòng bùn hoạt tính tuần hoàn

chỉ được đưa vào ngăn đầu tiên cùng với oxy.• Sử dụng oxy tinh khiết sẽ làm gia tăng áp suất

oxy tham gia trong mọi ngăn, vì vậy sẽ làm tăng tỷ lệ chuyển hóa thể tích oxy hơn so với hệthống sử dụng không khí thể tích bể phản ứng sinh hóa nhỏ, thời gian lưu nước chỉ còn khoảng 2 – 4 giờ.

Aerotank khuấy trộn hoàn toàn

• Dùng để xử lý nước thải công nghiệp cónồng độ đậm đặc, đặc biệt là các chất hữu cơ khó phân hủy.

• Khuấy trộn bằng cách phân bố dòng vào dọc một bên hông bể phản ứng, dòng ra ởphía đối diện.

• Mẫu được pha loãng ngay tức khắc không xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ.

Aerotank khuấy trộn hoàn toàn

Dòng chảy nút (Bể bùn hoạt tính cấp khí giảm dần)

Dòng chảy nút (Bể bùn hoạt tính cấp khí giảm dần)Ưu điểm:

+ Giảm được không khí cấp vào, nghĩa làgiảm công suất của máy thổi khí.+ Không có hiện tượng làm thoáng quámức làm ngăn cản sự sinh trưởng của vi khuẩn khử các hợp chất chứa Nito.+ Có thể áp dụng ở tải trọng cao, chất lượng nước ra tốt hơn.

Thổi khí nhiều bậc (Bể bùn hoạt tính nạp nước thải theo bậc)

Thổi khí nhiều bậc (Bể bùn hoạt tính nạp nước thải theo bậc)

• Dòng nước vào được đưa vào hệ thống này ởnhững vị trí khác nhau dọc theo chiều dài bể.

• Thời gian thông khí của hệ thống thường từ 4 –8 giờ (phụ thuộc lưu lượng dòng chảy).

• Thời gian lưu 4 từng ngăn là 4 – 12 ngày.• Nạp theo bậc có tác dụng làm cân bằng tỉ trọng

BOD theo thể tích và làm giảm độ thiếu hụt oxy ở đầu bể và lượng oxy cần thiết được trải đều theo dọc bể.

• Thường loại bỏ được từ 80 – 95% BOD5 và các chất lơ lửng.

Mương oxy hóa

Bể hiếu khí gián đoạn - SBR (Sequencing Batch Reactor)

Unitank

Màng lọc

Lọc nhỏ giọt

Bể sinh học kết hợp vi lọc

Bể sinh học kết hợp màng vi lọc chìm trong nước

Đĩa quay sinh học

Sơ đồ ứng dụng Màng sinh học trong công trình xử lý nước thải

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải ngànhthuộc da

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải chế biếnmủ cao su

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải chế biếnhạt điều

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải chế biếnmỹ phẩm

Sơ đồ xử lý nước thải KCN việt nam singapore

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải KCN Biên Hoà 2

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải KCN Tân Thuận

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải KCN Mỹ Phước

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải KCN Linh Trung I

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải KCN Long Thành

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải KCN Linh Trung III

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải tinh bột mì (1)

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải tinh bột mì (2)

aerobic digestion - các loại công nghệ xử lý hiếu khí.pdf

Documents