Công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt- BiofilterLọc nhỏ giọt là loại bể lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc không ngập nước.Biôphin nhỏ giọt dung để xử lý sinh hóa nước thải hoàn toàn với hàm lượng BOD củanước sau khi xử lý đạt 15 mg/l.Bể

biôphin xây dựng dưới dạng hình tròn hay hình chữ nhật có tường đặc và đáy kép.Đáy trên là tấm đan đỡ lớp vật liệu lọc, đáy dưới liền khối không thấm nước. Chiều caogiữa hai lớp đáy lấy

khoảng 0,4-0,6 m, độ dốc hướng về máng thu I >= 0,01. Dộ dốc10

 theo chiều dài của máng thu lấy theo kết cấu, nhưng không được nhỏ hơn 0,005. Tường bể làm cao hơn lớp vật liệu lọc 0,5 m.Đặc điểm riêng của bể biophin nhỏ giọt là kích thước của vật liệu lọc không lớn hơn25-30 mm và tải trọng tưới nước nhỏ 0,5-1,0 m3/(m3.VLL)Các vật liệu lọc có

độ rỗng và diện tích mặt tiếp xúc trong một đơn vị thể tích là lớnnhất trong điều kiện có thể. Nước đến lớp vật liệu lọc chia thành các dòng hoặc hạt nhỏchảy thành lớp mỏng qua khe hở của vật liệu, đồng thời tiếp xúc với màng sinh học ở trên bề mặt vật liệu và được làm do vi sinh vật của màng phân hủy hiếu khí và kị khícác chất hữu cơ có trong nước. Các chất hữu cơ phân hủy

hiếu khí sinh ra CO2vànước, phân hủy kị khí sinh ra CH4và CO2làm tróc màng ra khỏi vật liệu mang, bị nướccuốn theo. Trên mặt giá mang là vật liệu lọc lại

hình thành lớp màng mới. Hiện tượngnày được lặp đi lặp lại nhiều lần. Kết quả là BOD của nước thải bị vi sinh vật sử dụnglàm chất dinh dưỡng và bị phân hủy kị khí cũng như hiếu khí: nước

thải được làm sạch. Nước thải trước khi đưa vào xử lý ở lọc phun (nhỏ giọt) cần phải qua xử lý sơ bộ đểtránh tắc nghẽn các khe trong vật liệu. Nước sau khi xử lý ở lọc sinh học thường

nhiềuchất lơ lửng do các mảnh vỡ của màng sinh học cuốn theo, vì vậy cần phải đưa vàolắng 2 và lưu ở đây thời gian thích hợp để lắng cặn. Trong trường hợp này, khác vớinước ra ở bể

aeroten: nước ra khỏi lọc sinh học thường ít bùn cặn hơn ra từ aeroten.11

  Nồng độ bùn cặn ở đây thường nhỏ hơn 500 mg/l, không xảy ra hiện tượng lắng hạnchế. Tải

trọng bề mặt của lắng 2 sau lọc phun vào khoảng 16-25 m3

/m2

.ngày

Xử lý khí thải bằng công nghệ biofilter với giá thể vỏ dừa

Xử lý khí thải bằng công nghệ Biofiter (dùng vi sinh khử ) là một biện pháp xử lý ô nhiễm khí thải có chi phí đầu

tư thấp, vận hành rẻ và thân thiện môi trường, nó phương pháp thích hợp để xử lý các chất khí có mùi hôi và

các hợp chất hữu cơ bay hơi có nồng độ thấp như nhà máy sản xuất thức ăn gia súc, tinh bột sắn, sản xuất

cồn, sản xuất chitin….

vỏ dừa khô

Vỏ dừa là một nguyên liệu rất dễ tìm thấy tại đất nước chúng ta. Trái dừa khô được tách bỏ lớp vỏ  bên ngoài

để dễ dàng vận chuyển hơn đến nhà máy sản xuất hoặc đến tay người tiêu dùng. Lớp vỏ bỏ đi đó thực chất lại

là một nguyên liệu quý báu để chúng tôi dùng làm vật liệu giá thể sinh học cho vi sinh vật phát triển

Mô tả quá trình xử lý 

Hệ thống lọc sinh học cung cấp môi trường cho vi sinh vật phát triển và phân hủy các chất khí có mùi hôi và

các chất hữu cơ gây ô nhiễm trong khí thải. Hệ thống lọc là một bể kín dựng vỏ dừa cho  các vi sinh vật trú ẩn

và hấp thụ hơi nước, giữ chúng lại trong nguyên liệu lọc. Vỏ dừa có khả năng hấp thụ nước lớn, độ bền cao,

và ít làm suy giảm áp lực luồng khí đi ngang qua nó. Các đơn vị nguyên liệu lọc này gọi là "khối sinh học"

(Biocube) . Việc sử dụng nhiều lớp vỏ dừa lọc khí kiểu này hạn chế được việc các nguyên liệu lọc bị dồn nén

lại và việc các luồng khí xuyên thành những đường thoát qua lớp nguyên liệu lọc. Hơn nữa, nó còn tạo sự

thuận lợi trong việc bảo trì hay thay mới nguyên liệu lọc. Nguyên tắc chính của hệ thống xử lý là tạo điều kiện

cho sinh khối tiếp xúc với các chất ô nhiễm trong khí thải càng nhiều càng tốt. Vỏ dừa là  nguyên liệu lọc và

nơi sinh sản cho các vi sinh vật. Trong hệ thống này, các vi sinh vật sẽ tạo thành một màng sinh học (biofilm),

đây là một màng mỏng và ẩm bao quanh các vỏ dừa. Trong quá trình lọc, khí thải được bơm chậm xuyên qua

hệ thống lọc, các chất ô nhiễm trong khí thải sẽ bị các nguyên liệu lọc hấp thụ cơ chế của quá trình lọc sinh

học bao gồm quá trình hấp phụ, hấp thụ và phân hủy bởi các vi sinh vật. Các vi sinh vật trong màng sinh học

liên tục hấp thụ và biến dưỡng các chất ô nhiễm. Các chất khí gây ô nhiễm sẽ bị hấp phụ bởi màng sinh học,

tại đây, các vi sinh vật sẽ phân hủy chúng để tạo nên năng lượng và các sản phẩm phụ là CO2 và H2O các

loại muối theo phương trình sau:

Không khí ô nhiễm + O2 —> CO2 + H2O + nhiệt + sinh khối

Trong quá trình lọc sinh học, các chất khí gây ô nhiễm được làm ẩm và sau đó được bơm vào một buồng phía

bên dưới nguyên liệu lọc. Khi chất khí đi ngang qua lớp nguyên liệu lọc, các chất ô nhiễm bị hấp thụ và phân

hủy. Khí thải sau khi đã lọc sạch được phóng thích vào khí quyển từ bên trên của hệ thống lọc. Hệ thống lọc

sinh học của chúng tôi thiết kế có công suất xử lý mùi và các chất hữu cơ bay hơi lớn hơn 90%.

Nguyên liệu lọc : Vỏ dừa

Lớp nguyên liệu lọc ẩm tạo nên điều kiện lý học và hóa học thuận lợi cho việc chuyển đổi các chất ô nhiễm từ

pha khí sang pha lỏng và quá trình phân hủy sinh học các chất ô nhiễm này bởi màng sinh học. Nguyên liệu

lọc này nhằm cung cấp diện tích bề mặt lớn để hấp thụ và hấp phụ các chất ô nhiễm. Ngoài ra nó còn làm

nhiệm vụ cung cấp chất dinh dưỡng cho các vi sinh vật. Trong quá trình vận hành khí thải có thể thiếu hụt

dưỡng chất cho vi sinh vật, do đó chúng ta phải hiệu chỉnh bằng cách cho thêm vào các hợp chất đạm và

phospho. 

Xơ dừa có tuổi thọ từ 2 – 5 năm trước khi phải thay mới.

Khả năng giữ ẩm của vỏ dừa để tạo lớp màng sinh học

- Có diện tích bề mặt lớn tạo điều kiện cho quá trình hấp thụ và phát triển của vi sinh vật 

- Có chứa các dưỡng chất để cung cấp cho các vi sinh vật 

- Tạo lực cản không khí thấp (giảm mức độ sụt áp và năng lượng cần sử dụng cho máy bơm) 

- Các tính chất lý học khác như độ ổn định lý học và dễ dàng thao tác.

 Vỏ  dừa có khả năng cung cấp chất dinh dưỡng cho vi sinh vật và không gây giảm áp luồng khí nhiều. Vỏ dừa

là nguyên liệu sẵn có tại VN và bề mặt tiếp xúc với khí thải rất lớn(350-450m2/m3). Thêm vào đó, ẩm độ của

các nguyên liệu lọc phải được duy trì ở mức 30 – 60% cho quần thể các vi sinh vật phát triển. Do đó, bên cạnh

thiết bị làm ẩm khí thải, người ta thường lắp đặt hệ thống phun nước cho các lớp nguyên liệu lọc 

DỮ LIỆU THIẾT KẾ

Diện tích :

Thiết kế hệ thống lọc sinh học khử mùi cần diện tích lớn. Để xử lý lưu lượng khí khoảng 100.000m3 khí/h, một

hệ thống lọc sinh học có thể cần diện tích gần bằng 100m2. Đối với những lưu lượng khí lớn hơn, chúng ta

cần diện tích lớn hơn nên cần tính toán quỹ đất trước khi chọn lọc sinh học.

Thành phần hóa học và hàm lượng của chất ô nhiễm trong khí thải :

Phân tích thành phần hóa học và hàm lượng của nó trong khí thải cần thiết để xác định xem biện pháp lọc sinh

học có thích hợp hay không. Các hệ thống lọc sinh học hoạt động tốt khi các hợp chất ô nhiễm (không hoà tan

trong nước) có nồng độ thấp (<1000 ppm). Một số hợp chất khó phân hủy sinh học  (như các hợp chất chlor)

chiếm diện tích lọc sinh học lớn hơn.

Thời gian lưu khí:

Thời gian lưu khí càng dài sẽ cho hiệu suất xử lý càng cao, song giá thành sản phẩm sẽ tăng cao. Tính toán

chính xác nồng độ các chất gây ô nhiễm, vận tốc khí thoát ra, là thước đo để thiết kế hệ thống lọc sinh học.

Thông thường, thời gian lưu trú của các hệ thống lọc sinh học biến động trong khoảng 30 giây đến 1 phút.

Độ ẩm:

Ẩm độ của luồng khí thải cần phải xử lý rất quan trọng vì nó giữ ẩm độ cần thiết cho các màng sinh học. Do

đó, luồng khí thải thường được bơm qua một hệ thống phun sương trước khi bơm vào hệ thống lọc sinh học

để đảm bảo ẩm độ của luồng khí thải đi vào hệ thống lọc sinh học phải lớn hơn 95%.

Kiểm soát pH :

Các sản phẩm phụ của quá trình phân hủy sinh học là các acid hữu cơ. Để duy trì pH từ 6-7,5 cho các vi sinh

vật hoạt động tốt, chúng ta cần cho có hệ thống pH cotroller

Giảm áp :

Việc giảm áp của luồng khí khi đi ngang lớp nguyên liệu lọc nên được hạn chế tối đa. Nếu lớp nguyên liệu lọc

gây trở lực lớn cho nguồn khí, ta cần tiêu tốn thêm năng lượng cho máy thổi khí, gây tăng giá thành xử lý. Khả

năng gây trở lực cho nguồn khí phụ thuộc vào ẩm độ và độ rổng của lớp nguyên liệu lọc. Độ ẩm tăng, độ rổng

lớp nguyên liệu giảm là nguyên nhân gây tăng trở lực cho nguồn khí. Đối với các hệ thống điển hình mức độ

giảm áp nằm trong khoảng 1 -10 hPa.

Bảo trì :

Khi bắt đầu đưa vào hoạt động, hệ thống cần được bổ sung chất dinh dưỡn cho vi sinh một lần/ngày. Sau khi

hệ thống đã hoạt động ổn định và đã giải quyết tất cả các vấn đề có thể xảy ra. Tần số thăm có thể giảm xuống

1 lần/nửa tháng hoặc hàng tháng. 

Ưu và khuyết điểm của hệ thống lọc sinh học

Ưu điểm :

 + Ưu điểm chính là giá thành thấp, giá vận hành thấp, ít sử dụng hóa chất.

+ Thiết kế linh động, do đó có thể thích nghi với mọi loại hình công nghiệp và diện tích của xí nghiệp.

 + Hệ thống lọc sinh học linh động trong việc xử lý mùi hôi, các hợp chất hữu cơ bay hơi và các chất độc.

 + Hiệu suất xử lý thường lớn hơn 90% đối với các khí thải có nồng độ các chất ô nhiễm < 1000 ppm.

 +Nguyên liệu sẵn có, giá thành rẽ và dễ thay thế. 

 

Khuyết điểm :

  + Hệ thống lọc sinh học khó xử lý được các chất ô nhiễm có khả năng hấp phụ thấp và tốc độ phân hủy sinh

học chậm ví dụ như các hợp chất hữu cơ bay hơi có chứa chlor. 

 + Các nguồn ô nhiễm có nồng độ hóa chất cao cần các hệ thống lớn và diện tích lớn để lắp đặt hệ thống lọc

sinh học.

  + Nguồn gây ô nhiễm có mức độ phóng thích chất ô nhiễm biến động cao sẽ gây ảnh hưởng đến hệ vi sinh

vật cũng như hiệu suất xử lý của chúng. 

 + Thời gian để cho các vi sinh vật thích nghi với môi trường và tạo thành các màng sinh học (biofilm) có thể

kéo dài hàng tuần, đặc biệt là đối với việc xử lý các chất hữu cơ bay hơi nên cần người vận hành am hiểu kỹ

thuật nuôi cấy vi sinh.

Hình ảnh nhà máy sử dụng công nghệ biofilter

 

Việc sử dụng hệ thống lọc sinh học xử lý các chất hữu cơ bay hơi đã được áp dụng trong các ngành công

nghiệp sau: 

- Công nghệ hóa chất và hóa dầu 

- Công nghệ dầu khí 

- Công nghệ nhựa tổng hợp 

- Công nghệ sản xuất sơn và mực in 

- Công nghệ dược phẩm 

- Xử lý chất và nước thải 

- Xử lý đất và nước ngầm 

- Xử lý nước cống rãnh 

- Xử lý chất và nước thải lò mổ 

- Các công nghệ tái chế 

- Các nhà máy sản xuất gelatin và keo dán 

- Công nghệ chế biến thịt và nông sản 

- Công nghệ sản xuất thuốc lá, ca cao, đường 

- Công nghệ sản xuất gia vị, mùi nhân tạo.

Thiết bị lọc bụi bằng túi vải

Nguyên lý lọc bụi của vải trong xử lý khí thải như sau: cho không khí lẫn bụi đi qua 1 tấm vải lọc, ban đầu các

hạt bụi lớn hơn khe giữa các sợi vải sẽ bị giữ lại trên bề mặt vải theo nguyên lý rây, các hạt nhỏ hơn bám dính

trên bề mặt sợi vải lọc do va chạm, lực hấp dẫn và lực hút tĩnh điện, dần dần lớp bụi thu được dày lên tạo

thành lớp màng trợ lọc, lớp màng này giữ được cả các hạt bụi có kích thước rất nhỏ . Hiệu quả lọc đạt tới

99,8% và lọc được cả các hạt rất nhỏ là nhờ có lớp trợ lọc. Sau 1 khoảng thời gian lớp bụi sẽ rất dày làm sức

cản của màng lọc quá lớn, ta phải ngưng cho khí thải đi qua và tiến hành loại bỏ lớp bụi bám trên mặt vải.

Thao tác này được gọi là hoàn nguyên khả năng lọc.

Vải lọc có thể là vải dệt hay vải không dệt, hay hỗn hợp cả 2 loại. Nó thường được làm bằng sợi tổng hợp để ít

bị ngấm hơi ẩm và bền chắc .Chiều dày vải lọc càng cao thì hiệu quả lọc càng lớn.

Loại vải dệt thường dùng các loại sợi có độ xe thấp, đường kính sợi lớn, dệt với chỉ số cao theo kiểu dệt đơn.

Chiều dày tấm vải thường trong khoảng 0,3mm. Trọng lượng khoảng 300~500 g/m2.

Loại vải không dệt thường làm từ sợi len hay bông thô. Người ta trải sợi thành các màng mỏng và đưa qua

máy định hình để tạo ra các tấm vải thô có chiều dày 3~5mm.

Loại vải hỗn hợp là loại vải dệt, sau đó được xử lý bề mặt bằng keo hay sợi bông mịn. Đây là loại vải nhập

ngoại thông dụng hiện nay. Chúng có chiều dày 1,2~5mm.

Vải lọc thường được may thành túi lọc hình tròn đường kính D=125~250 mm hay lớn hơn và có chiều dài 1,5

đến 2 m. Cũng có khi may thành hình hộp chữ nhật có chiều rộng b=20~60mm; Dài l=0,6~2m. Trong một thiết

bị có thể có hàng chục tới hàng trăm túi lọc.

Với túi lọc tròn – dài, người ta thường may kín một đầu túi, đầu kia để trống. Khi làm việc, đầu để trống được

liên kết với cổ dẫn khí lọc vào túi trên mặt sàng phân cách của buồng lọc bụi. Khi cho không khí trước khi lọc

đi vào trong túi qua cổ, dòng khí đi xuyên qua túi vải ra khoang khí sạch và thoát ra ngoài. Chiều đi này sẽ làm

túi vải tự căng ra thành bề mặt lọc hình trụ tròn. Với sơ đồ này, miệng túi nối với mặt sàng thường được quay

xuống phía dưới để tháo bụi ra khỏi túi khi làm sạch mặt vải.

Khi cho không khí đi theo chiều từ bên ngoài vào bên trong túi, trong túi phải có khung căng túi làm từ kim loại

để túi không bị xẹp lại khi làm việc. Với sơ đồ này, miệng túi nối với mặt sàng thường được quay lên phía trên.

Với túi lọc hình hộp chữ nhật, chỉ có một sơ đồ là cho không khí đi từ bên ngoài vào bên trong túi, và bên trong

túi buộc phải có khung căng túi vải.

Khoảng cách giữa các túi chọn từ 30 ~ 100mm.

Việc hoàn nguyên bề mặt lọc có thể tiến hành sau khi ngừng cho không khí đi qua thiết bị và làm sạch bụi trên

mặt vải bằng 2 cách:

- Rung rũ bằng cơ khí nhờ một cơ cấu đặc biệt.

- Thổi ngược lại bằng khí nén hay không khí sạch.

Vì có đặc điểm là chu kỳ làm việc gián đoạn xen kẽ với chu kỳ hoàn nguyên nên thiết bị này bao giờ cũng có

hai hay nhiều ngăn (hay nhiều block trong cùng 1 ngăn) để có thể ngừng làm việc từng ngăn (hay từng block)

mà rũ bụi. Tải trọng không khí của vải lọc thông thường là 150~200 m/h  . trở lực của thiết bị khoảng 120~150

kg/m2 . Chu kỳ rũ bụi là 2~3 h.

Tính toán sơ bộ thiết bị như sau:

Tổng diện tích túi lọc bụi yêu cầu: F = Q/(150~180)(m2)

Diện tích của 1 túi:

Túi tròn: f = p x D x I(m2)

Túi hộp chữ nhật: f = 2 x (a + b) x l         (m2)

Số túi trong 1 ngăn lọc: n = F/f (lấy tròn)/ (túi).

Với:

Q – Lưu lượng khí thải cần lọc (m3/h)

D – Đường kính túi lọc hình trụ tròn (m)

a; b; l – Chiều rộng, chiều dày và chiều dài túi hộp chữ nhất(m)