Tài liệu Aerobic digestion giới thiệu các loại công nghệ xử lý hiếu khí

CÔNG NGHỆ SINH HỌC HIẾU KHÍ CÔNG NGHỆ SINH HỌC HIẾU KHÍ z z Cơ sở khoa học Sử 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 CÔNG NGHỆ SINH HỌC HIẾU KHÍ z z Cơ sở khoa học (tt) Trong điều kiện hiếu khí NH4+ và H2S cũng bị phân 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 CÔNG NGHỆ SINH HỌC HIẾU KHÍ 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]. z Giai đoạn 1- Oxy hóa toàn bộ chât hữu cơ có trong nước thải để đáp ứng nhu cầu năng lượng của tê bào CxHyOzN + (x + y/4 + z/3 + ¾) O2 → xCO2 + [(y3)/2] H2O + NH3 CÔNG NGHỆ SINH HỌC HIẾU KHÍ Cơ sở khoa học (tt) z Giai đoạn 2 (Quá trình đồng hóa)- Tổng hợp để xây dựng tế bào CxHyOzN + NH3 + O2 → xCO2 + C5H7NO2 CÔNG NGHỆ SINH HỌC HIẾU KHÍ Cơ sở khoa học (tt) z Giai đoạn 3 (Quá trình dị hóa)- Hô hấp nội bào C5H7NO2 + 5O2 → xCO2 + H2O NH3 + O2 → O2 + HNO2 → HNO3 CÔNG NGHỆ SINH HỌC HIẾU KHÍ Ưu điểm của công nghệ hiếu khí Quá trình xử lý được hiểu rõ hơn. y Hiệu quả xử lý cao và triệt để hơn. y Không gây ô nhiễm thứ cấp như pp hoá học, hoá lý. y CÔNG NGHỆ SINH HỌC HIẾU KHÍ Nhược điểm của công nghệ hiếu khí y y y y y y y 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 xử lý bùn. Xử lý nước thải có tải trọng không cao như pp kỵ khí. CÔNG NGHỆ SINH HỌC HIẾU KHÍ y y y y y y y Các yếu tố ảnh hưởng Nồng độ bùn hoạt tính hay chỉ số bùn. Nồng độ oxy (lượng oxy hoà tan ra khỏi bể lắng 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 = 200:5:1 Nhiệt độ, pH phải thích hợp cho VSV Nồng độ kim loại ảh khả năng phát triển của vsv và khả năng lắng bùn. Các giai đoạn xử lý nước thải bằng công 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 sống và 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 số nhân, 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. Ba giai đoạn sinh học của Aerotank 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. Ba giai đoạn sinh học của Aerotank 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 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 khuấy đảo 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