Phương Pháp Lọc Sinh Học Ngập Nước

nguồn sinh vật sẵn có trong môi trường và hạn chế đến mức tối đa ảnh hưởng tiêu cực trong quá trình xử lý.

Qui trình xử lý nước thải trên thế giới hiện nay thường được tiến hành theo những bước như sau:

Xử lý cấp 1 (Primary Treatment): Dùng những biện pháp hóa lý loại bỏ bớt những chất thải rắn không hòa tan trong nước.

Xử lý cấp 2 (Secondary Treatment): Sử dụng vi sinh vật để loại bỏ những chất thải hữu cơ hòa tan trong nước.

Xử lý cấp 3 (Tertiary Treatment): Kết hợp các biện pháp xử lý hóa học, vật lý, sinh học để loại bỏ chất dinh dưỡng trong nước.

1.2.1. Phương pháp mương ôxy hóa

Mương ôxy hóa là một dạng thiết bị sục khí kéo dài. Phương pháp này có ưu điểm là có thể xử lý hiệu quả đồng thời hữu cơ và nitơ, vận hành đơn giản, tốn ít năng lượng, tạo ra ít bùn. Tuy nhiên, phương pháp này cần diện tích xây dựng lớn. Phương pháp này được sử dụng khá phổ biến đối với quy mô nhỏ (xem Hình 1.2).

Hình 1.2. Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp mương ôxy hóa [11].

1.2.2. Phương pháp bùn hoạt tính

Sử dụng bể Aeroten (bể bùn hoạt tính) kết hợp với lắng sơ cấp, lắng thứ cấp và khử trùng. Bùn cặn từ bể lắng sơ cấp và bùn hoạt tính dư được đưa qua bể phân hủy bùn dạng yếm khí (xem Hình 1.3).

Bể điều hoà

Nước thải

Nước xử lý

Lắng 1

Lắng 2

Bùn

Máy thổi khí

Bể bùn hoạt tính

Khử trùng

	Xử lý bùn
ước tách bùn

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 95 trang tài liệu này.

Bùn thải

Hình 1.3. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính

+ Ưu điểm:

- Quá trình bùn hoạt tính có ưu điểm là hiệu quả xử lý hữu cơ (BOD, COD) và amoni (chuyển hoá amoni thành nitrat) cao;

+ Nhược điểm:

- Cần cung cấp không khí một cách cưỡng bức bằng máy sục khí (máy thổi khí chìm hay máy cấp khí bề mặt) nên tiêu hao điện năng và do đó chi phí xử lý cao (chi phí điện năng cho sục khí chiếm phần lớn chi phí xử lý (thường trên 50%).

- Quá trình này đòi hỏi phải hồi lưu một phần bùn từ bể lắng về bể sục khí để duy trì nồng độ bùn hoạt tính trong bể sục khí trong khoảng mong muốn. Vì vậy, cần phải kiểm tra, phân tích nồng độ bùn và điều chỉnh lưu lượng bùn hồi lưu thường xuyên, dẫn đến vận hành rất phức tạp.

- Quá trình này dễ bị xảy ra hiện tượng bùn khó lắng, khi đó hiệu quả xử lý kém và hệ mất ổn định. Khắc phục hiện tượng này khá phức tạp, đòi hỏi người vận hành có

kiến thức chuyên môn sâu. Do đó, quá trình này vận hành phức tạp, nhìn chung là không thuận lợi đối các cơ sở không có cán bộ kỹ thuật chuyên trách về xử lý nước thải.

1.2.3. Phương pháp lọc sinh học ngập nước

Sử dụng bể lọc sinh học hiếu khí có vật liệu mang vi sinh vật ngập trong nước kết hợp với lắng sơ cấp, lắng thứ cấp và khử trùng. Bùn và cặn phát sinh trong quá trình xử lý sẽ được thu gom và xử lý tiếp bằng phương pháp phân huỷ bùn yếm khí.

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải bằng lọc sinh học ngập nước ở hình 1.4.

Lắng 1

Lắng 2

Bùn

Máy thổi khí

Khử trùng

Vật liệu

lọc

Bể điều hoà

Nước xử lý

	Xử lý bùn
ước tách bùn

Bùn thải

Hình 1.4. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải bằng lọc sinh học ngập nước

+ Ưu điểm:

- Hiệu suất xử lý hữu cơ và nitơ cao, chất lượng nước thải sau xử lý tốt và ổn định do có thể duy trì được nồng độ vi sinh vật trong hệ cao và chủng loại vi sinh vật phong phú.

- Thời gian lưu của nước thải trong hệ thống ngắn nên diện tích mặt bằng sử dụng không lớn.

- Không cần hồi lưu bùn, hạn chế được hiện tượng bùn khó lắng, do đó so với quá trình bùn hoạt tính, vận hành đơn giản và ổn định hơn.

- Có thể làm kín nên giảm mùi thứ cấp.

+ Nhược điểm:

- Quá trình này không giảm được chi phí xử lý do vẫn phải cấp khí cưỡng bức.

- Chi phí đầu tư lại cao hơn so với quá trình bùn hoạt tính do phải sử dụng thêm vật liệu lọc sinh học (vật liệu mang vi sinh).

1.2.4. Phương pháp màng vi sinh tầng chuyển động (MBBR)

Nước thải được xử lý bằng phương pháp vi sinh tại các bể xử lý vi sinh. Nước thải sau xử lý vi sinh được lọc qua lớp vật liệu lọc nổi tại bể lọc nhằm loại bỏ cặn vi sinh trong nước và khử một phần nitrat. Lượng bùn trong trong bể lọc được quay vòng một phần về bể xử lý vi sinh, phần bùn dư còn lại được đưa về bể ủ bùn. Bùn ủ sau một thời gian được hút và thải bỏ giống như bã thải tại các bể phốt. Nước thải sau khi qua bể lọc được loại bỏ các loại vi khuẩn gây bệnh tại bể khử trùng trước khi thải ra môi trường.

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải bằng màng vi sinh tầng chuyển động (MBBR) xem Hình 1.5.

Bể điều hòa

Nước thải

Song chắn rác

Nước thải đã xử lý

Bùn

Bể phân hủy bùn

Bể lắng

Bùn

Bể MBBR

Nước tràn Bùn thải (làm phân hoặc chôn lấp)

Hình 1.5. Công nghệ xử lý nước bằng phương pháp MBBR

1.2.5. Phương pháp bể phản ứng theo mẻ (SBR)

SBR (Sequencing Batch Reactor) - bể phản ứng theo mẻ là dạng công trình xử lý nước thải dựa trên phương pháp bùn hoạt tính, nhưng 2 giai đoạn sục khí và lắng diễn ra gián đoạn trong cùng một bể. SBR không cần sử dụng bể lắng thứ cấp và quá trình tuần hoàn bùn, thay vào đó là quá trình xả cặn trong bể. Hệ thống SBR là hệ thống dùng để xử lý nước thải chứa chất hữu cơ và nitơ cao. Hệ thống SBR linh động có thể xử lý nhiều loại nước thải khác nhau với nhiều thành phần và tải trọng. Quá trình lắng tĩnh giúp nồng độ TSS đầu ra thấp. Bể điều hòa, bể lắng sơ cấp, xử lý sinh học, bể lắng thứ cấp và khử dinh dưỡng có thể kết hợp lại thành 1, hiệu quả khử photpho, nitrat hóa và khử nitrat cao. Tuy nhiên, do hệ thống hoạt động theo mẻ, nên cần phải có nhiều thiết bị hoạt động đồng thời với nhau, công suất xử lý thấp, người công nhân vận hành hệ thống phải có kỹ thuật cao. [7]

Công nghệ xử lý nước bằng phương pháp SBR được mô tả bằng Hình 1.6.

Hình 1.6. Công nghệ xử lý nước bằng phương pháp SBR [6]

1.2.6. Phương pháp thiết bị sinh học màng

Thiết bị sinh học màng (Membrane Bioreactor, MBR) là hệ thống xử lý nước thải kết hợp quá trình lọc màng (như vi lọc hay siêu lọc) với quá trình sinh học sinh trưởng lơ lửng. Phương pháp này được phát triển mạng mẽ trong vài thập niên trở lại đây, và hiện nay đang ngày càng được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải ở nhiều nước trên thế giới với công suất lên tới 48.000 m3/ngày.

So với quá trình xử lý truyền thống, quá trình MBR có nhiều ưu điểm nổi bật: thiết bị nhỏ gọn, tốn ít mặt bằng xây dựng, hiệu quả xử lý các chất hữu cơ cao (do duy trì được lượng sinh khối lớn trong bể phản ứng sinh học), lượng bùn thừa sinh ra ít, chất lượng nước xử lý đạt rất cao và luôn ổn định có thể đáp ứng được yêu cầu tái sử dụng, không cần bể lắng cuối và khử trùng, dễ dàng mở rộng và nâng cấp các hệ thống xử lý cũ.

Sự phát triển và cải tiến mạnh mẽ của công nghệ - kỹ thuật và sự giảm đáng kể giá thành màng trong thời gian gần đây đã làm cho quá trình MBR trở thành một công nghệ chính thức trong xử lý nước thải.

Hiện nay, nước thải giàu dinh dưỡng là một trong những nguồn chủ yếu gây ô nhiễm môi trường và làm suy giảm chất lượng nguồn nước. Nguồn nước thải giàu dinh dưỡng rất đa dạng và phức tạp: nước thải từ các chuồng trại chăn nuôi, lò mổ, nhà máy chế biến thực phẩm, công nghiệp thuộc da, nước thải nông nghiệp, nước thải sinh hoạt… Nhìn chung trong thành phần của những loại nước thải này thường chứa chất hữu cơ, nitơ, photpho với hàm lượng cao. Nguồn nước thải này không qua xử lý hoặc xử lý không triệt để được xả trực tiếp vào các thuỷ vực gây ra các hiện tượng: phú dưỡng, làm giảm oxy hòa tan trong nước, phá hủy hệ động, thực vật thủy sinh của các thủy vực tiếp nhận, gây mùi hôi thối ảnh hưởng đến cảnh quan, môi trường, sức khỏe của con người và thậm chí có thể làm chết các loài động vật sống dưới nước. Bình thường thực vật trong các thủy vực phát triển cân bằng với lượng động vật trong chuỗi thức ăn và bị giới hạn bởi hàm lượng các chất dinh dưỡng. Tuy nhiên, nếu đưa vào nguồn tiếp nhận quá nhiều chất dinh dưỡng N, P sẽ dẫn đến sự phát triển bùng nổ các loài thực vật thuỷ sinh như rong, tảo và các loại

thực vật trôi nổi khác. Khi các sinh vật này chết đi sẽ gây ra các hiện tượng như “dòng sông chết” do đó khó có thể kiểm soát được và dẫn đến làm suy giảm chất lượng nguồn nước và gây nên ô nhiễm cho môi trường.

Hàm lượng cho phép của các thành phần dinh dưỡng N, P được qui định khá ngặt nghèo trong tiêu chuẩn thải của nhiều quốc gia cũng như của Việt Nam. Vì vậy, trong xử lý nước thải, ngoài việc xử lý các thành ô nhiễm hữu cơ (BOD, COD), SS việc xử lý các thành phần dinh dưỡng N, P cũng là yêu cầu rất quan trọng. Tuy nhiên trong thực tế, do nhiều lý do như công nghệ phức tạp, chi phí đầu tư cao mà việc xử lý các thành phần N, P chưa được quan tâm đúng mức ở nước ta hiện nay.

Quá trình MBR được ứng dụng trong thực tế hiện nay chủ yếu là quá trình sinh học hiếu khí kết hợp với lọc màng. Quá trình này có hiệu quả xử lý các chất hữu cơ và amoni cao, tuy nhiên hiệu quả xử lý tổng nitơ (T-N) bị hạn chế, đặc biệt là đối với các loại nước thải công nghiệp ô nhiễm nitơ ở mức độ cao như nước thải thực phẩm, chế biến mủ cao su, chăn nuôi …

So với quá trình xử lý truyền thống, quá trình MBR có nhiều ưu điểm nổi bật hơn hẳn: tốc độ sử dụng cơ chất cao, diện tích mặt bằng lắp đặt nhỏ gọn, khả năng phối hợp cao...

Sơ đồ công nghệ điển hình sử dụng MBR trong xử lý được thể hiện ở Hình

1.7.

Nước thải

Song chắn rác

Bể chứa

Nước thải đã xử lý

Bùn dư

Bể phân hủy bùn

Bể MBR

Bể lắng sơ bộ

Bùn cặn

Nước tràn Bùn thải (làm phân hoặc chôn lấp)

Hình 1.7. Công nghệ xử lý nước bằng phương pháp MBR [15]

1.2.7. Phương pháp lọc sinh học nhỏ giọt

Sử dụng tháp lọc sinh học nhỏ giọt cấp khí tự nhiên kết hợp với lắng sơ cấp, lắng thứ cấp và khử trùng. Bùn thải phát sinh trong quá trình xử lý sẽ được thu gom và đưa về bể phân hủy bùn dạng yếm khí. Bùn cặn sau xử lý trong các bể xử lý bùn sẽ được định kỳ hút mang đi chôn lấp đúng nơi qui định (xem Hình 1.8).

Hình 1.8. Xử lý nước thải bằng công nghê lọc sinh học nhỏ giọt [16].

+ Ưu điểm:

- Quá trình đơn giản, ổn định, hiệu suất xử lý tương đối cao.

- Ưu điểm nổi bật của quá trình này là cấp khí theo phương thức đối lưu khí tự nhiên, nên ưu việt hơn hẳn hai quá trình nêu trên về phương diện chi phí năng lượng cho xử lý.

- Về mặt cấu tạo, lọc sinh học dạng tháp có bề mặt tiếp xúc pha lớn khi dùng vật liệu lọc có bề mặt riêng và độ rỗng lớn đảm bảo hiệu suất xử lý nhưng chiếm diện tích mặt bằng nhỏ hơn so với bể Aerotan.