Bài Giảng: Kĩ thuật xử lý nước thải pot

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
VIỆN KHCN & QLMT
Môn : KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI
NỘI DUNG
1
1
Cơ sở lý thuyết.
2
2
Phân loại.
3
3
Các công trình xử lý
kỵ khí sinh học.
1.Cơ sở lý thuyết của quá trình
sinh học kỵ khí:

Ưu và nhược điểm của quá trình sinh học kỵ khí so với
quá sinh học hiếu khí.

Ưu điểm :
•
Không tốn chi phí năng lượng.
•
Quá trình kỵ khí sản sinh ra khí metan, là nguồn năng
lượng dùng để đốt hoặc cung cấp nhiệt.
•
Quá trình kỵ khí xử lý nước thải có nồng độ ô nhiễm
cao.
•

Bể phản ứng kỵ khí có thể hoạt động ở chế độ tải
trọng cao.
•
Lượng bùn sinh ra ít hơn bể hiếu khí.
1.Cơ sở lý thuyết của quá trình
sinh học kỵ khí:

Nhược điểm:
•
Quá trình kỵ khí diễn ra chậm hơn hiếu khí.
•
Nhạy cảm hơn trong việc phân hủy các chất
độc.
•
Quá trình khởi động cần nhiều thời gian.
•
Xem xét khía cạnh phân hủy sinh học thì quá
trình kỵ khí đòi hỏi nồng độ cơ chất ban đầu
tương đối cao.
1.Cơ sở lý thuyết của quá trình
sinh học kỵ khí:

Cơ sở lý thuyết :

Sự phân hủy kỵ khí là một loạt quá trình
vi sinh vật phân hủy các hợp chất hữu
cơ thành khí metan (CH
4
).


Bản chất vi sinh học của quá trình tạo
metan đã được khám phá từ thế kỉ
trước. Trong quá trình hiếu khí chỉ liên
quan đến một số loài vi sinh vật, quá
trình kỵ khí lại lôi kéo hầu hết các loài vi
khuẩn.
1.Cơ sở lý thuyết của quá trình
sinh học kỵ khí:
Quá trình sinh học kỵ khí để xử lý nước
thải ô nhiễm nặng với hàm lượng COD
và BOD hàng ngàn mg/l. Có nhiều
chủng loại vi sinh vật cùng nhau làm
việc để biến đổi các chất ô nhiễm hữu
cơ thành khí sinh học.
1.Cơ sở lý thuyết của quá trình
sinh học kỵ khí:

Quá trình sinh học kỵ khí :

Quá trình phân hủy kị khí là quá trình sinh hóa
phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian
và phản ứng trung gian. Tuy nhiên, phương trình
phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể
biểu diễn đơn giản sau:
Chất hữu cơ → CH
4
+ CO
2
+ NH
3

+ H
2
S +TB mới

Một cách tổng quát quá trình này xảy ra theo 4
giai đoạn:
2.QUÁ TRÌNH SINH HỌC KỴ KHÍ.
Thủy phân :
giai đoạn
phân hủy các
hợp chất
hữu cơ phức
tạp thành
những đơn
phân hòa
tan.
Acid hóa: vi
khuẩn lên
men chuyển
hóa các hợp
chất hòa tan
thành chất
đơn giản
acid béo dễ
bay hơi.
Acetic hóa: vk
acetic chuyển
hóa các sản
phẩm của giai
đoạn acid hóa

thành acetat,
CO
2
, H
2
Metan hóa:đây
là gđ của quá
trình phân hủy
kỵ khí sản
phẩm của 3 gđ
đầu thành CO
2
,
CH
4
và sinh
khối mới.
Giai đoạn 1 Giai đoạn 2
Giai đoạn 3 Giai đoạn 4
1.Cơ sở lý thuyết của quá trình
sinh học kỵ khí:

Các phương trình phản ứng xảy ra như sau:
4H
2
+ CO
2
→ CH
4
+ 2H

2
O
4HCOOH → CH
4
+3CO
2
+2H
2
O
CH
3
COOH → CH
4
+ CO
2
4CH
3
OH → 3CH
4
+CO
2
+2H
2
O
4(CH
3
)
3
N + H
2

O → 9CH
4
+ 3CO
2
+6H
2
O + 4NH
3

1.Cơ sở lý thuyết của quá trình
sinh học kỵ khí:
Quá trình phân hủy kị khí
2.Phân loại:
Tùy theo trạng thái của bùn, có thể chia quá
trình kỵ khí thành :
Quá trình xử lý
kỵ khí lơ lửng :
như quá trình
tiếp xúc kỵ khí,
bể UASB.
Phân loại
Quá trình xử lý
kỵ khí dính
bám : như quá
trình lọc kỵ khí
3.Các công trình xử lý sinh học kị
khí:

Quá trình tiếp xúc kỵ khí:
Một số loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao

có thể xử lý rất hiệu quả bằng quá trình tiếp xúc kỵ khí.
Quá trình phân hủy xảy ra trong bể kín với bùn tuần
hoàn. Hỗn hợp bùn và nước thải trong bể được khuấy
trộn hoàn toàn. Sau khi phân hủy, hỗn hợp được đưa
sang bể lắng hoặc bể tuyển nổi để tách riêng bùn và
nước. Bùn được tuần hoàn trở lại bể kỵ khí. Lượng
bùn dư thải bỏ thường rất ít do tốc độ sinh trưởng của
vi sinh vật khá chậm.
3.Các công trình xử lý sinh học kị
khí:
SƠ ĐỒ THIẾT BỊ XỬ LÝ SINH HỌC TIẾP XÚC KỊ KHÍ
3.Các công trình xử lý sinh học kị
khí.
Đầu ra
Bùn hoạt tính tuần hoàn
Bùn hoạt tính dư
Bể sinh học hiếu khí tiếp xúc
Bể lắng
Đầu vào
Bể sinh học tiếp xúc :kết hợp với quá trình sinh trưởng lơ
lửng( bùn hoạt tính) và dính bám (màng sinh học).
Vi sinh vật sinh trưởng và phát triển thành bông bùn và màng
vi sinh → lắng tốt → tách khỏi nước bằng trọng lực.
Bùn tuần hoàn : duy trì mật độ sinh khối cao
Bùn dư : được đưa đến hệ thống xử lý bùn và thải bỏ.
3.Các công trình xử lý sinh học kị
khí( bể UASB):
Cấu tạo
Nguyên tắc hoạt động
Ưu nhược điểm bể UASB

Cấu tạo của bể UASB :

Bể có thể xây bằng gạch hoặc bằng bê
tông cốt thép thường có mặt bằng hình
chữ nhật. Để tách khí khỏi nước thải,
trong bể gá thêm tấm phẳng đặt nghiêng
so với phương ngang ≥ 35
0
. Thể tích ngăn
lắng tính theo thời gian lưu nước ≥ 1 giờ.
Tổng chiều cao ngăn lắng khoảng 2m,
chiều cao phần lắng ≥ 1m.
Sơ đồ cấu tạo bể phản ứng kị khí UASB
Nguyên tắc hoạt động:

Nước thải sau khi điều chỉnh pH theo ống dẫn
vào hệ thống phân phối điều trên diện tích đáy
bể. Nước thải từ dưới lên với vận tốc v = 0,6-0,9
m/h.

Bùn trong bể lắng được hình thành hai vùng rõ
rệt :ở chiều cao ¼ tính từ dáy bể lên, lớp bùn
này hình thành do các hạt cặn keo tụ có nồng
độ 5-7% phía trên lớp này là lớp bùn lơ lửng có
nồng độ 1000-3000 mg/l gồm các bông cặn
chuyển động giữa lớp bùn đáy và bùn tuần
hoàn từ ngăn lắng rơi xuống.
Nguyên tắc hoạt động:

Để hình thành khối bùn hoạt tính đủ nồng

độ, làm việc có hiệu quả đòi hỏi thời gian
vận hành khởi động từ 3- 4 tháng. Nếu
cấy vi khuẩn tạo axit và vi khuẩn tạo
metan trước với nồng độ thích hợp vận
hành với chế độ thủy lực ≤ ½ công suất
thiết kế, thời gian khởi động còn 2-3
tuần.
Bể UASB
Sơ đồ bể UASB
Bể UASB
Ưu nhược điểm của bể UASB:

Ưu điểm :
•
Ít tiêu tốn năng lượng vận hành.
•
Ít bùn dư, nên giảm chi phí xử lý bùn.
•
Bùn sinh ra sẽ dễ tách nước.
•
Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm được chi phí bổ
sung dinh dưỡng.
•
Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí CH
4
.
•
Có khả năng hoạt động theo mùa vì bùn kị khí có thể

hồi phục và hoạt động được sau một thời gian ngưng
không nạp liệu.