chương 5 xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Chương 5
XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG
PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC
Nguyễn Ngọc Châu
Chi cục BVMT Bình Dương
NỘI DUNG

XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ

XỬ LÝ SINH HỌC KỴ KHÍ

HỒ SINH HỌC

CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NI
TƠ VÀ PHỐT PHO
XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ

Xử lý hiếu khí dạng tăng trưởng lơ lửng

Xử lý hiếu khí dạng tăng trưởng dính bám
ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN VSV
Sinh trưởng của tế bào
r
g
= -µX
r
g
: tốc độ sinh trưởng của VSV (kl/tt.tg)
µ: tốc độ sinh trưởng đặc biệt (thời gian
-1
)

X: nồng độ vi sinh vật (khối lượng/thể tích)
XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ
Xr
dt
dX
g
µ
==
Sinh trưởng trong điều kiện giới hạn
SK
S
S
m
+
×=
µµ
µ : tốc độ sinh trưởng đặc biệt (thời gian
‑1
)
µ
m
: tốc độ sinh trưởng đặc biệt max (thời gian
‑1
)
S : nồng độ cơ chất giới hạn sự sinh trưởng
(khối lượng/thể tích)
K
S
: hằng số tốc độ 1/2, nồng độ cơ chất ở vị trí có tốc độ
sinh trưởng cực đại

XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ
ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN VSV
SK
XS
r
s
m
g
+
=
µ
QT sinh trưởng của VSV – sự tiêu thụ cơ chất
r
g
= -Y.r
su
r
g
: tốc độ sinh trưởng của VSV (KL/TT.TG)
Y: hệ số thu hoạch cực đại (mg/mg)
r
su
: tốc độ tiêu thụ cơ chất (KL/TT.TG)
ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN VSV
XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ
( )
SK
kXS
SKY
XS

r
SS
m
su
+
−=
+
=
µ
Ảnh hưởng của quá trình trao đổi chất nội bào
r
d
= -k
d
X
k
d
= hệ số phân hủy nội bào (thời gian
-1
)
X = nồng độ VSV (KL/TT)
r
g
’ = tốc độ sinh trưởng thực của VSV (KL/TT.TG)
µ
m
’ = tốc độ sinh trưởng đặc biệt thực (thời gian
-1
)
Tốc

độ
phân
hủy
nội
bào
ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN VSV
XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ
( )
Xk
SKY
XS
r
d
S
m
g
−
+
=
µ
'
r
g
’= -Yr
su
- k
d
X
d
S

m
k
SK
S
−
+
×=
µµ
'
Ảnh hưởng của nhiệt độ
r
T
= r
20
θ
(T-20)
r
T
: tốc độ ở t
o
C;
r
20
: tốc độ ở 20
o
C;
θ : hệ số hoạt độ;
T : nhiệt độ
ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN VSV
XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ

V, X, S
Q
S
0
X
0
Q
S
X
ĐỘNG HỌC QT BÙN HOẠT TÍNH HK
Cân bằng theo sinh khối
Tích lũy = vào + ra – sinh trưởng
'
0
.
g
VrQXQXV
dt
dX
+−=








−
+

×+−= Xk
SK
SX
VQX
d
S
m
µ
00
ổn định
d
S
m
k
SK
S
−
+
=
µ
θ
1
ĐỘNG HỌC QT BÙN HOẠT TÍNH HK
Cân bằng theo sinh khối
( )
( )
( )
( )
1
1

1
1
−−
+
=
−−
+
=
d
dS
dm
dS
kYk
kK
k
kK
S
θ
θ
µθ
θ
Cân bằng theo cơ chất
Tích lũy = Vào – Ra – Tiêu thụ
su
VrQSQSV
dt
dS
+−=×
0
ĐỘNG HỌC QT BÙN HOẠT TÍNH HK

ổn định








+
−−=
SK
kSX
VQSQS
s
0
0
( )








+
=−
SK
kSX

VSSQ
s
0
SK
kSXSS
S
+
=
−
θ
0
ĐỘNG HỌC QT BÙN HOẠT TÍNH HK
Cân bằng theo cơ chất
ổn định
S
Y
SKSS
kS
SKSS
X
m
SS
µ
θθ
+
×
−
=
+
×

−
=
00
( ) ( )
θ
θ
θ
d
d
k
SSY
k
SSY
X
+
−
=
+
×
−
=
1
1
1
00
Xác định thông số động học
kS
SK
SS
X

SK
kSXSS
S
S
+
=
−
⇔
+
=
−
0
0
θ
θ
kSk
K
SS
X
s
11
0
+×=
−
θ
ĐỘNG HỌC QT BÙN HOẠT TÍNH HK
Cân bằng theo cơ chất
k
1
k

K
tg
S
=
α
S
1
k
1
ĐỘNG HỌC QT BÙN HOẠT TÍNH HK
Cân bằng theo cơ chất
Xác định thông số động học
Xác định thông số động học
ĐỘNG HỌC QT BÙN HOẠT TÍNH HK
Cân bằng theo cơ chất
( )
θθ
dd
k
Y
SS
X
k
SSY
X
+
=
−
⇔
+

−
=
11
0
0
θ
11
0
×+=
−
Y
k
YX
SS
d
V, X, S
V, X, S
Q
Q
S
S
0
0
X
X
0
0
Q
Q
e

e
S
S
e
e
X
X
e
e
B ể
B ể
l ngắ
l ngắ
Q
Q
r
r
, X
, X
r
r
Q
Q
W
W
, X
, X
r
r
V, X, S

V, X, S
Q
Q
S
S
0
0
X
X
0
0
Q
Q
e
e
S
S
e
e
X
X
e
e
B ể
B ể
l ngắ
l ngắ
Q
Q
r

r
, X
, X
r
r
Q
Q
W
W
, X
, X
ĐỘNG HỌC QT BÙN HOẠT TÍNH HK
HRT
Tại bể thổi khí
Q
V
=
θ
Đối với cả hệ thống
Q
VV
L
+
=
θ
ĐỘNG HỌC QT BÙN HOẠT TÍNH HK
rWee
c
XQXQ
VX

+
=
θ
SRT
XQXQ
VX
Wee
c
+
=
θ
ĐỘNG HỌC QT BÙN HOẠT TÍNH HK
Hỗn hợp bùn trong bể thổi khí được khuấy trộn hồn tồn
Q trình phân hủy sinh học chỉ xảy ra tại bể thồi khí
'
00 grWee
VrXQXQXQV
dt
dX
+−−=
Tích lũy = Vào – Ra + Sinh Trưởng
Cân bằng sinh khối
ĐỘNG HỌC QT BÙN HOẠT TÍNH HK
Cân bằng sinh khối
Ở trạng thái ổn đònh









−
+
+−−= Xk
SK
XS
VXQXQ
d
eS
em
rwee
µ
00
d
eS
emrWee
k
SK
S
VX
XQXQ
−
+
=
+
µ
ĐỘNG HỌC QT BÙN HOẠT TÍNH HK
Cân bằng sinh khối

Ở trạng thái ổn đònh
d
eS
em
c
k
SK
S
−
+
=
µ
θ
1
( )
( )
( )
( )
1
1
1
1
−−
+
=
−−
+
=
dc
cdS

dmc
cdS
kYk
kK
k
kK
S
θ
θ
µθ
θ
ĐỘNG HỌC QT BÙN HOẠT TÍNH HK
( )
sueWeWrer
VrSQSQQQSQSQV
dt
dS
−−−+−+=
000
.
Cân bằng cơ chất
Tích lũy = Vào – Ra – Tiêu thụ
( )
sue
rVSSQV
dt
dS

00
−−=

ĐỘNG HỌC QT BÙN HOẠT TÍNH HK
Cân bằng cơ chất
Ở trạng thái ổn đònh
es
e
SK
XkSSS
+
=
−
θ
0
ĐỘNG HỌC QT BÙN HOẠT TÍNH HK
( ) ( )
θ
θ
µ
e
d
c
e
e
m
eS
SSY
k
V
SSQ
S
Y

SK
X
−
×
+
=
−
×
+
=
000
1
1
( )
cd
ec
k
SSY
X
θθ
θ
+
−
×=
1
0
C S QU TRèNH X Lí SH
Taờng trửụỷng daùng lụ lửỷng
SS < 150 mg/L
Dau < 25 mg/L

pH = 6,5 8,5
6 < t
0
C < 37C
Qỳa trỡnh hiu khớ
THIEÁT KEÁ BEÅ THOÅI KHÍ