Tiểu Luận Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị và Công nghiệp
Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN


MÔN HỌC: XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ VÀ CÔNG NGHIỆP


TIỂU LUẬN:
ỨNG DỤNG QUÁ TRÌNH VI SINH VẬT HIẾU KHÍ
DÍNH BÁM TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ





GVHD : GS.TS. Lâm Minh Triết
HVTH Phùng Đình Liểu
Ngô Quang Hiếu
Nguyễn Hữu Huy
Trần Đình Trung






Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị và Công nghiệp
Trang 2

MỤC LỤC
I. BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH VI SINH VẬT HIẾU KHÍ DÍNH BÁM 4
1.1 Cơ s l thuyt ca qu trnh 4
1.2. Bản chất ca qu trnh VSV hiu khí dính bm 4
II. CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA CÁC BỂ LỌC SINH HỌC XỬ LÝ HIẾU
KHÍ DÍNH BÁM 5
2.1. Khi niệm 5
2.2. Cơ ch xử l nước thải theo nguyên tắc lọc - dính bám 5
2.3. Phân loại 6
2.3.1. Lọc sinh học có lớp vật liệu không ngập trong nước (lọc phun hay lọc nhỏ
giọt) 6
2.3.2. Lọc sinh học với vật liệu ngập trong nước 9
III. CÔNG NGHỆ LOẠI BỎ CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ
BẰNG VI SINH VẬT HIẾU KHÍ DÍNH BÁM 11
3.1. Xử l chất hữu cơ (theo BOD), Ni- tơ (N) và chất lơ lửng SS bằng bể lọc sinh
học 11
3.2. Xử l photpho (P) ca nước thải bằng hệ vi sinh bm dính 12
IV. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BỂ XỬ LÝ SINH HỌC
SỬ DỤNG VI SINH VẬT HIẾU KHÍ 13
4.1. Bể lọc sinh học (Biofiler) 13
4.1.1. Cấu tạo 13
4.1.2. Nguyên l hoạt động 14
4.2. Đĩa quay sinh học RBC (Rotating Biogical Contactor) 15
4.2.1. Cấu tạo 15
4.2.2. Nguyên tắc hoạt động: 17
V.TÀI LIỆU THAM KHẢO 18

Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị và Công nghiệp
Trang 3



DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1 Bể lọc sinh học với vật liệu lọc không ngập trong nước
Hình 2.2 Cấu tạo ca bể lọc sinh học nhỏ giọt
Hình 2.3 Sơ đồ sàn đỡ và thu nước: (a) Sàn đỡ bằng composit sợi thy tinh – (b)
Sàn đỡ bằng sành
Hình 2.4 Sơ đồ quy trnh xử l nước với bể lọc sinh học nhỏ giọt
Hình 2.5 Sơ đồ bể lọc sinh học vật liệu nổi
Hình 3.1. Sơ đồ công nghệ xử l nước thải riêng biệt bằng bể lọc sinh học
(biofilter) - xử l BOD,

4
NH
và NO
3
Hình 3.2. Sơ đồ công nghệ xử l nước thải riêng biệt bằng bể lọc sinh
học(biofilter)-xử l BOD và

4
NH
cùng trong một bể biofilter, xử l
NO
3
.riêng

Hình 3.3. Sơ đồ xử l phosphrus (P) bằng phương php sinh học sử dụng vật liệu
bm dính cốt sắt (Fe) không có bùn hoạt tính tuần hoàn
Hình 4.1. Bể lọc sinh học
Hình 4.2. Sơ đồ màng vi sinh vật
Hình 4.3. Mô hình RBC
Hình 4.4. Đĩa tip xúc sinh học 02 kiểu truyền động


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1. Tải trọng hữu cơ tính ton cho bể lọc sinh học xử l

4
NH

Bảng 3.2 Cc thông số chất lượng nước trước và sau xử l

Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị và Công nghiệp
Trang 4


I. BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH VI SINH VẬT HIẾU KHÍ DÍNH BÁM
1.1 Cơ s l thuyt ca qu trnh
Phần lớn vi khuẩn có khả năng sinh sống và pht triển trên bề mặt vật rắn, khi
có đ độ ẩm và thức ăn là cc hợp chất hữu cơ, muối khong và oxi. Chúng dính bm
vào bề mặt vật rắn bằng chất dính bm do chính vi khuẩn tit ra và chúng có thể dễ
dàng di chuyển trong lớp dính bm này. Đầu tiên vi khuẩn cư trú hnh thành tập trung
tại một khu vực, sau đó màng vi sinh vật không ngừng pht triển, ph kín toàn bộ bề
mặt vật rắn bằng một lớp đơn bào. Chất dinh dưỡng (hợp chất hữu cơ, muối
khong,…) và oxi có trong nước thải cần xử l khuch tn qua màng biofilm (vi sinh
vật) vào lớp xenlulo đã tích luỹ  sâu nhất mà  lớp đó ảnh hưng ca oxi và chất

dinh dưỡng không còn tc dụng.
Sau một thời gian sự phân lớp hoàn thành: lớp ngoài cùng là lớp hiu khí, được
oxi khuch tn xâm nhập, lớp trong là lớp ym khí không có oxi. Bề dày ca 2 lớp này
phụ thuộc vào vật liệu đỡ (vật liệu lọc), cường độ gió và nước qua lớp lọc. Bề dày lớp
hoạt tính hiu khí thường khoảng 300 - 400 µm
1.2. Bản chất ca qu trnh VSV hiu khí dính bm
Qu trnh sử dụng cc vi sinh oxy hóa cc chất hữu cơ trong điều kiện có
oxy.Gồm 3 giai đoạn:
- Ôxy hóa cc chất hữu cơ:
Enzyme
C
x
H
y
O
z
+ O
2
→ CO
2
+ H
2
O + ΔH

- Tổng hợp t bào mới:
Enzyme
C
x
H
y

O
z
+ O
2
+ NH3 → T bào vi khuẩn (C
5
H
7
NO
2
) + CO
2
+ H
2
O –
ΔH

- Phân hy nội bào:
Enzyme
C
x
H
y
O
z
+ O
2
→ 5 CO
2
+ 2H

2
O + NH
3
± ΔH

Trong 3 loại phản ứng ΔH là năng lượng được sinh ra hay hấp thu vào. Cc chỉ
số x, y, z tuỳ thuộc vào dạng chất hữu cơ chứa cacbon bị oxy hóa.
Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị và Công nghiệp
Trang 5

II. CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA CÁC BỂ LỌC SINH HỌC XỬ LÝ HIẾU
KHÍ DÍNH BÁM
2.1. Khi niệm
Bể lọc sinh học xử lý hiu khí dính bám là công trình nhân tạo, trong đó chất
thải được lọc qua lớp vật liệu lọc rắn có bao bọc lớp màng vi sinh vật.
Bể lọc sinh học bao gồm các bộ phận chính sau: phần chứa vật liệu lọc, hệ
thống phân phối nước trên toàn bộ bề mặt bể, hệ thống thu và dẫn nước sau khi lọc, hệ
thống dẫn và phân phối khí cho bể lọc.
2.2. Cơ ch xử l nước thải theo nguyên tắc lọc - dính bám
Sau một thời gian, màng sinh vật được hnh thành và chia thành 2 lớp: lớp
ngoài cùng là lớp hiu khí được oxy khuch tn xâm nhập, lớp trong là lớp thiu oxy
(anoxic). Bề dày màng sinh vật từ 600-1000 micromet trong đó phần lớn là vùng hiu
khí. Do đó qu trnh lọc sinh học thường được xem như là qu trnh hiu khí nhưng
thực chất là hệ thống vi sinh vật hiu-ym khí.
Thành phần: vi khuẩn (ch yu), động vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn,…Sau
một thời gian hoạt động, màng sinh vật dày lên, cc chất khí tích tụ phía trong tăng lên
và màng bị bóc khỏi vật liệu lọc. Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước tăng lên. Sự hnh
thành cc lớp màng sinh vật mới lại tip diễn.

Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị và Công nghiệp
Trang 6

2.3. Phân loại
2.3.1. Lọc sinh học có lớp vật liệu không ngập trong nước

Hình 2.1: Bể lọc sinh học với vật liệu lọc không ngập trong nước
 Ưu điểm
 Giảm việc trông coi
 Tit kiệm năng lượng

 Nhược điểm
 Hiệu suất làm sạch nhỏ hơn với cùng một tải lượng khối
 Dễ bị tắc nghẽn
 Rất nhạy cảm với nhiệt độ
 Không khống ch được qu trnh thông khí, dễ bốc mùi
 Chiều cao hạn ch
 Bùn dư không ổn định
 Khối lượng vật liệu tương đối nặng nên gi thành xây dựng cao

 Cấu tạo

Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị và Công nghiệp
Trang 7



Hình 2.2: Cấu tạo ca bể lọc sinh học nhỏ giọt
a. Vật liệu lọc cần đp ứng yêu cầu có bề mặt diện tích trong một đơn vị thể
tích lớn, độ bền theo thời gian cao, gi rẻ và không bị tắc nghẽn. Hiện tại, tấm nhựa
đúc lượn sóng, gấp np và cc dạng khc nhau ca quả cầu nhựa được sử dụng làm
lớp vật liệu lọc.
b. Hệ thống phân phối nước làm bằng dàn ống tự quay đã được đưa vào tiêu
chuẩn thit k bể lọc sinh học v có cấu tạo đơn giản, làm việc ổn định, dễ quản l. Hệ
thống gồm ống đứng dẫn nước vào đặt  tâm bể, đỉnh ống lắp khớp quay hnh cầu đưa
nước ra 2 hoặc 3 ống nhnh đặt nằm ngang song song với bn kính bể. Trên ống
nhnh lắp vòi phun hoặc lỗ thành dầy phun nước xuống bề mặt bể lọc. Cc tia nước
phun ra cùng trên một phía, vuông góc và ngược chiều với chiều quay ca ống nhnh.
Động lượng ca cc tia bin thành lực làm cho dàn ống nhnh quay quanh trục. Áp
lực trước vòi hoặc lỗ phun từ 0,5 – 0,7 m. Tốc độ quay thay đổi theo lưu lượng nước,
thường khoảng 1 vòng trong 10 phút. Khi dùng giàn phun cố định phải bố trí đều lỗ
phun nước trên toàn diện tích bể. Phải dùng thùng có lắp xi phông hoạt động tự động
để cấp nước cho dàn phun theo từng mẻ k tip. Khoảng cch từ bề mặt ca lớp vật
liệu đn vòi phun từ 0,2 – 0,3 m để lấy không khí và để cho cc tia nước phun ra vỡ
đều thành cc giọt nhỏ trên toàn diện tích bể.
Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị và Công nghiệp
Trang 8

c. Sàn đỡ và thu nước làm 2 nhiệm vụ: (1) - Thu đều nước có cc mảnh v ca
màng sinh học bị tróc ra chảy từ trên xuống để dẫn sang bể lắng đợt 2; (2) – Phân phối
đều gió vào bể lọc để duy tr môi trường hiu khí trong cc khe rỗng. Sàn đỡ làm bằng

tấm bê tông, tấm sành nung hay tấm nhựa tăng cường bằng sợi thy tinh có khoan lỗ
hoặc khe cho nước và khí đi qua, đồng thời đỡ được lớp vật liệu lọc. Khoảng cch từ
sàn phân phối đn đy bể thường trong khoảng 0,6 – 0,8 m. Đy bể có độ dốc 1 – 2%
về mng thu trung tâm.
Nước thải được hệ thống phân phối phun thành giọt đều khắp trên bề mặt ca
ca lớp vật liệu. Nước sau khi chạm lớp vật liệu chia thành cc hạt nhỏ chảy thành
màng mỏng qua khe lớp vật liệu đi xuống dưới. Trong thời gian chảy như vậy nước
thải tip xúc với màng nhầy gelatin bm quanh vật liệu lọc. Sau một thời gian, chiều
dày ca lớp nhầy gelatin tăng lên ngăn cản oxy ca không khí không thấm vào trong
lớp màng nhầy được. Do không có oxy, tại lớp trong ca màng nhầy st với bề mặt
cứng ca vật liệu lọc, vi khuẩn ym khí pht triển tạo ra sản phẩm phân hy ym khí
cuối cùng là khí metan và CO
2
làm tróc lớp màng ra khỏi vật liệu cứng rồi bị nước
cuốn xuống phía dưới. Trên mặt lớp vật liệu lọc lại hnh thành lớp màng mới, hiện
tượng này được lập đi lập lại tuần hoàn và nước thải được làm sạch BOD và cc chất
dinh dưỡng. Để trnh hiện tượng tắt nghẽn trong hệ thống phun, trong khe rỗng lớp
vật liệu, trước bể sinh học nhỏ giọt phải thit k song chắn, lưới chắn, bể lắng đợt 1.
Nước sau bể lọc sinh học có nhiều bùn lơ lửng do cc màng sinh học tróc ra
nên phải xử l tip bằng bể lắng đợt 2.

Hình 2.4: Sơ đồ quy trnh xử l nước với bể lọc sinh học nhỏ giọt
Bể lọc sinh học nhỏ giọt chia ra bể lọc vận tốc chậm, bể lọc vận tốc trung bnh
và nhanh, bể lọc cao tốc, bể lọc thô (xử l nước thải sơ bộ trước giai đoạn xử l thứ
cấp), bể lọc hai pha.
Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị và Công nghiệp
Trang 9

Bể lọc vận tốc chậm: có hnh trụ hoặc chữ nhật, nước thải được nạp theo chu
kỳ, chỉ có khoảng 0,6 - 1,2 m nguyên liệu lọc  phía trên có bùn vi sinh vật còn lớp

nguyên liệu lọc  phía dưới có cc vi khuẩn nitrat hóa. Hiệu suất khử BOD cao và cho
ra nước thải chứa lượng nitrat cao. Nguyên liệu lọc thường dùng là đ sỏi, xỉ.
Bể lọc vận tốc trung bnh và nhanh: thường có hnh trụ tròn, lưu lượng nạp chất
hữu cơ cao hơn, nước thải được bơm hoàn lưu tr lại bể lọc và nạp liên tục, việc hoàn
lưu nước thải giảm được vấn đề mùi hôi và sự pht triển ca ruồi Psychoda. Nguyên
liệu lọc thường sử dụng là đ sỏi, plastic.
Bể lọc cao tốc: có lưu lượng nạp nước thải và chất hữu cơ rất cao, khc với bể
lọc vận tốc nhanh  điểm có chiều sâu cột lọc sâu hơn do nguyên liệu lọc làm bằng
plastic, do đó nhẹ hơn so với đ sỏi.
Bể lọc thô: dùng để xử l sơ bộ nước thải trước giai đoạn xử l thứ cấp.
Bể lọc hai pha: thường sử dụng để xử l nước thải có hàm lượng chất ô nhiễm
cao và cần nitrat hóa đạm trong nước thải. Giữa 2 bể lọc thường có bể lắng để loại bỏ
bớt chất rắn sinh ra trong bể lọc thứ nhất. Bể lọc thứ nhất dùng để khử BOD ca cc
hợp chất chứa carbon, bể thứ hai ch yu cho quá trình nitrat hóa.
2.3.2. Lọc sinh học với vật liệu ngập trong nước
 Ưu điểm
 Chim ít diện tích vì không cần bể lắng trong.
 Đơn giản, dễ dàng cho việc bao, che công trình, khử độc hại, đảm bảo mĩ quan
 Không cần phải rửa lọc, vì quần thể VSV được cố định trên gi đỡ cho phép
chống lại sự thay đổi tải lượng ca nước thải.
 Dễ dàng phù hợp với nước thải pha loãng. đưa vào hoạt động rất nhanh, ngay
cả sau 1 thời gian dừng làm việc kéo dài hàng tháng.
 Có cấu trúc modun và dễ dàng tự động hoá.
 Nhược điểm
 Làm tăng tổn thất tải lượng, giảm lượng nước thu hồi.
 Tổn thất khí cấp cho qúa trình, vì phải tăng lưu lượng khí không chỉ đp ứng
cho nhu cầu ca VSV mà còn cho nhu cầu co thuỷ lực
 Phun khí mạnh tạo nên dòng chuyển động xoáy làm giảm khả năng giữ huyền
phù.

 Cấu tạo và hoạt động ca bể lọc sinh học vật liệu nổi

Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị và Công nghiệp
Trang 10


Hnh 2.5 Sơ đồ bể lọc sinh học vật liệu nổi
1. Máng phân phối nước thải sau khi qua bể lắng 1 vào các bể.
2. Dàn ống khoan lỗ phân phối nước vào và thu xả nước rửa.
3. Ống xả nước rửa lọc.
4. Máng thu nước lọc.
5. Ống dẫn nước đã lọc sang bể lọc đợt 2 hoặc vào bể tiếp xúc tiệt trùng nước.
6. Ống dẫn và dàn phân phối khí.
7. Hộp ngăn nước trở lại máy gió.
8. Ống dẫn gió từ máy nén tới.
9. Hạt vật liệu lọc nổi Polystyrene (hạt móp)đường kính 2-5 mm. Diện tích bề mặt 700 – 800
m2/m3 vật liệu.
10. Lưới chắn inox mắt lưới 1,5 x 1,5 mm có thể thay bằng sàn gắn chụp lọc có khe hở 1,5
mm đặt ngược.
11. Khoảng trống để lớp vật liệu lọc giãn nỡ khi rửa = ½ chiều dày lớp lọc.
12. Chiều cao lớp nước để rửa lọc thường từ 1,2 – 1,4 m.
Nước thải đã qua bể lắng đợt 1 được bơm lên mng phân phối 1, theo dàn ống
2 phân phối đều trên diện tích đy bể, nước được trộn đều với không khí cấp từ ngoài
vào qua dàn ống phân phối 6. Hỗn hợp khí nước đi cùng chiều từ dưới lên qua lớp vật
liệu lọc. Trong lớp vật liệu lọc xảy ra qu trnh khử BOD và chuyển hóa NH
4
+
thành
NO
3

-
, lớp vật liệu lọc có khả năng giữ lại cặn lơ lửng. Nước trong được thu vào mng
Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị và Công nghiệp
Trang 11

4 theo ống 5 đi ra ngoài. Nu muốn khử BOD, NO
3
-
và P, nên lọc từ 2 bật tr lên, 
bậc lọc cuối, dàn phân phối khí đặt vào giữa lớp vật liệu lọc  độ cao sao cho lớp vật
liệu lọc nằm dưới dàn phân phối khí có đ thể tích là vùng hiu khí (Anoxic) để khử
NO
3
-
và P. Độ chênh mực nước giữa cc bể lọc làm việc nối tip ∆H = 0,5 m.
Khi tổn thất trong lớp lọc đạt đn trị số 0,5 m th xả rửa bể lọc bằng cch đóng
van nước vào, đóng van cấp khí, đóng, m van xả rửa 3 lần, mỗi lần từ 30 – 40 giây,
cường độ rửa lọc 12 – 14 l/s.m
2
. Độ dãn n ca vật liệu e = 40%. Quy trnh gió nước
cùng chiều và đi từ dưới lên cho hiệu quả xử l cao, tổn thất ít. Khc với quy trnh gió
nước ngượi chiều, nước đi từ trên xuống, gió đi từ dưới lên, tổn thất thy lực qua lớp
lọc tăng cao, hiệu quả xử l không tốt hơn quy trnh cùng chiều.

III. CÔNG NGHỆ LOẠI BỎ CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ
BẰNG VI SINH VẬT HIẾU KHÍ DÍNH BÁM
3.1. Xử l chất hữu cơ (theo BOD), Ni- tơ (N) và chất lơ lửng SS bằng bể lọc sinh
học
Qu trnh loại bỏ ammonia nitrogen (NH
4

+
) hay là quá trình nitrate hoá
(nitrification) có thể thực hiện theo hai cch: (1) xử l theo bậc, tức là qu trnh xử l
chất hữu cơ BOD và xử l ammonia nitrogen (NH
4
+
) được thực hiện trong cc công
trnh riêng biệt và (2) xử l đồng thời, tức là loại bỏ chất hữu cơ (theo BOD) và
ammonia nitrogen (NH
4
+
) trong cùng một công trnh.
Để thực hiện qu trnh xử l theo bậc, trong thực t ứng dụng rộng rãi hệ vi
sinh bm dính, dưới dạng công trnh bể lọc sinh học (biofilter) và cc đĩa sinh học. Bể
lọc sinh học ứng dụng cho qu trnh nitrat ho thông thường được bố trí sau bể
aeroten, hoặc bể lọc sinh học bậc 1 khi nước thải đã bị loại bỏ hầu ht chất hữu cơ
(BOD). Thông dụng nhất là xử l qua 2 bậc biofilter với cc vật liệu lọc bằng chất
tổng hợp có bề mặt bm dính riêng cao. Tải trọng thuỷ lực là thông số thit k quan
trọng để tính ton bể biofilter cho qu trnh nitrat ho riêng. Hiệu suất xử l ammonia
nitrogen (NH
4
+
) giảm đi khi tăng tải trọng thuỷ lực và giảm nhiệt độ nước thải. Trên
thực t, với tải trọng thuỷ lực khoảng 20,37 l/m
2
.phút th hiệu quả xử l nitơ amôni
(NH
4
+
) luôn luôn hiệu quả cao và ổn định.

Bảng 3.1. Tải trọng hữu cơ tính ton cho bể lọc sinh học xử l

4
NH

Bể lọc sinh học (biofilter)
Hiệu quả xử lý(%)
theo
NNH 

4

Tải trọng hữu cơ theo
BOD
5
(kgO
2
/m
3
.ngđ)
Biofilter với VLL là sỏi cuội, đ dăm
75 - 85
85 - 95
0,16 - 0,096
0,096 - 0,048
Biofilter dạng thp, và biofilter với
VLL là chất dẻo
75 - 85
0,288 - 0,192
0,192 - 0,096

Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị và Công nghiệp
Trang 12


Xlý
BOD
L
L
L
Xlý

4
NH

Xlý

3
NO

Biofilter 1
Biofilter 2
Biofilter 3
Nước
thải vào

methanol

Nước sau
xử lý

Cấp khí
Xả bùn

L: bể lắng


Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ xử l nước thải riêng biệt bằng bể biofilter - xử l
BOD,

4
NH
và NO
3


Xlý
BOD và

4
NH

Nước
thải vào

Biofilter 1
Xlý

3
NO

Biofilter 2
L
L
Nước sau
xử lý

methanol

Xả bùn
L: lắng
Cấp khí

Hình 3.2: Sơ đồ công nghệ xử l nước thải riêng biệt bằng bể biofilter-xử l BOD
và

4
NH
cùng trong một bể biofilter, xử l NO
3
riêng
3.2. Xử l photpho (P) ca nước thải bằng hệ vi sinh bm dính
Công nghệ xử l loại bỏ Photpho có trong nước thải được sử dụng hiện nay
bằng hệ vi sinh bm dính dựa trên nguyên tắc ăn mòn sinh học. Với vật liệu bm dính
có cốt sắt (Fe) được sử dụng trong bể aeroten. Cc màng sinh học bm dính lên bề mặt
kim loại thực hiện qu trnh ăn mòn sinh học liên tục làm nồng độ sắt Fe trong aeroten
tăng đột ngột, tạo điều kiện cho qu trnh keo tụ ho l phosphate được diễn ra nhanh
chóng. Nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng tăng, đồng thời chỉ số bùn giảm mạnh, khi đó
hiệu quả loại bỏ photpho (P) đạt 100% cho nước thải sinh hoạt. Số lượng cốt sắt cần
thit được tính theo công thức:

Với: A
Fe
: bề mặt cốt sắt cần thit (m
2
)
A
Fe
=
)(.
)).()(.(319,0
3
4
3
4
3
4



POqD
QPOCPOC
EXEN

Q: lưu lượng nước thải giờ max (m
3
/h).
Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị và Công nghiệp
Trang 13

)(),(

3
4
3
4

POCPOC
EXEN
: nồng độ phosphate vào và ra khỏi công trnh xử l.
D: đường kính sợi cốt thép
)(
3
4

POq
: tải trọng phosphat trên diện tích sợi thép,
ngdmPOg ./)(
23
4


Kt quả thực nghiệm nghiên cứu xử l P trên mô hnh thực nghiệm.


1
Nước
thải vào

Nước thải
sau xử lý

1.Vật liệu bám dính cốt sắt

aeroten

Bể
lắng

Bùn hoạt
tính thừa


Hình 3.3. Sơ đồ xử l phosphrus (P) bằng phương php sinh học sử dụng vật liệu
bm dính cốt sắt (Fe) không có bùn hoạt tính tuần hoàn

Chỉ số thành phần nước thải
Vào(trước xử lý)
Ra(sau xử lý)
Phosphate (
3
4
PO
), mg/l
4 - 12
KXD
**
- 1
BOD
5
, mg/l
100 - 250

3 – 10

4
NH
, mg/l
15 - 25
8 - 12
Bảng 3.2: Cc thông số chất lượng nước trước và sau xử l
**KXD - không xác định được trên máy
IV. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BỂ XỬ LÝ SINH HỌC
SỬ DỤNG VI SINH VẬT HIẾU KHÍ
4.1. Bể lọc sinh học (Biofiler)
4.1.1. Cấu tạo
Bể lọc sinh học là công trnh xử l nước thải dựa theo nguyên tắc lọc với sự
tham gia ca vi sinh vật. Thit bị này làm bằng beton có dạng hnh tròn hay hnh chữ
nhật có hai đy. Đy trên gọi là đy dẫn lưu, được cấu tạo bằng betong cốt thép có
thng lỗ với diện tích cc lỗ thng không nhỏ hơn 5 – 8% diện tích ca đy. Đy dưới
được xây kín, có độ dốc nhất định (để nước dễ dàng chảy về một phía) và thông với
bể lắng thứ cấp, là nơi nước thải sau khi xử l thot ra. Ở bể này nước được lưu lại
một thời gian ngắn để được lắng cặn trước khi thot ra ngoài môi trường. Chiều cao
ca bể lọc (hay chiều cao ca cột nguyên liệu) sẽ phụ thuộc vào thành phần nước thải
cũng như khả năng oxy hóa ca màng sinh vật.
Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị và Công nghiệp
Trang 14


Để tạo điều kiện hiu khí cho qu trnh xử l, từ phía dưới ca đy dẫn lưu,
người ta cho thông khí đi lên qua vật liệu lọc hoặc tấm mang bằng thông khí tự nhiên
(do chênh lệch nhiệt độ trong bể lọc) hay thổi khí bằng quạt.
Vật liệu dùng trong bể lọc là cc loại đ cuội, đ dăm và xỉ than đ (theo

phương php cổ điển). Hiện nay để tăng diện tích tip xúc giữa vi sinh vật và hệ thống
thot nước lọc sinh học, thường thay bằng cc vật liệu lọc bằng vật liệu nhẹ, xốp có
cấu tạo dạng ống hoặc dạng ming, được thit k sao cho nhiều np gấp khúc (để tăng
diện tích bề mặt).
4.1.2. Nguyên lý hoạt động
Nước thải có chứa vi sinh vật tham gia xử l được tưới từ trên xuống lớp vật
liệu lọc hay tấm mang theo nguyên tắc chênh lệch th năng. Khi dòng nước thải chảy
qua vật liệu lọc hay tấm mang, vi sinh vật sẽ pht triển tạo thành màng sinh vật dính
bm vào khắp bề mặt ca nguyên liệu lọc và tấm mang và khu trú nơi đây. Như vậy,
khi dòng chảy liên tục với một vận tốc nhất định từ trên bề mặt ca bể lọc xuống sẽ
tip xúc trực tip với màng sinh vật. Và lúc đó sẽ xảy ra qu trnh oxy hóa cc chất
bẩn có trong nước thải, cuối cùng khi đn bể lắng thứ cấp, nước thải sẽ có chỉ số
BOD
5
giảm đi rất nhiều so với nước thải chưa xử l.




Oxi ca không khí


Oxi hoà tan Nước thải chứa chất dinh dưỡng


Vi khuẩn hiu khí Sản phẩm phân huỷ Hô hấp CO
2

Hợp chất hữu cơ


Vi khuẩn ym khí Lên men axit, rượu,…


Bề mặt vật cứng

Hnh 4.2. Sơ đồ màng vi sinh vật
Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị và Công nghiệp
Trang 15


Trong qu trnh vận hành ca bể lọc sinh học, sự sinh trưng và cht đi ca
màng sinh vật xảy ra không ngừng. Màng sinh vật sẽ bị tch ra khỏi nơi bm và bị
cuốn theo dòng chảy, chảy ra khỏi bể lọc, cuối cùng sẽ được lắng lại  bể lắng thứ cấp
vùng nơi cặn bùn.
Hiệu quả làm sạch nước thải ca bể lọc sinh học kh cao. Nu hệ thống bể lọc
hoạt động tốt có thể xử l làm giảm 90% lượng BOD
5
trong nước thải.
4.2. Đĩa quay sinh học RBC (Rotating Biogical Contactor)
Là công trnh ca thit bi xử l nước thải bằng kỷ thuật màng lọc sinh học dựa
trên sự gắn kt ca VSV trên bề mặt ca vật liệu
4.2.1. Cấu tạo
 Trục

Trục RBC được ứng dụng để chống đỡ và quay đĩa plastic. Chiều dài trục tối
đa được giới hạn 8,23m với 7,62m hữu ích. Chiều dài trục ngắn khoảng 1,52 đn
7,62m cũng có thể được dùng. Hnh dạng ca trục gồm có vuông, tròn và bt gic phụ

thuộc vào nhà sản xuất. Những trục thép được quét lớp bảo vệ để chóng sự ăn mòn và
chiều dày khoảng 13 – 30 mm (WEF, 1998).

 Hợp chất làm đĩa

Polyethylene mật độ dày là hợp chất được ứng dụng phần lớn đối với những
nhà sản xuất đĩa RBC, những hnh dạng khc nhau hoặc kiểu gấp np. Sự gấp np làm
tăng diện tích bề mặt và làm tăng độ bền cấu trúc. Những dạng đĩa RBC được phân
loại dựa trên diện tích tổng cộng ca đĩa trên trục, thường được giới hạn mật độ thấp
(hay tiêu chuẩn), mật độ trung bnh và mật cao. Đĩa mật độ tiêu chuẩn, với diện tích
bề mặt ca đĩa là 9300 m
2
trên trục 8,23 m, có những khoảng trống lớn giữa cc đĩa và
thường được ứng dụng trong bậc đầu tiên ca qu trnh RBC. Đĩa mật độ trung bnh
và cao có diện tích bề mặt khoảng 11.000 đn 16.700 m
2
trên trục 8,23 m, và được
ứng dụng  những bậc giữa và cuối ca hệ thống RBC nơi mà xảy ra sự tăng trưng
sinh học.
 Hệ thống truyền động
Phần lớn RBC quay trực tip nhờ my truyền động gắn trực tip vào tâm trục.
Môtơ tiêu thụ 3,7 hoặc 5,6 kW mỗi trục. Đơn vị truyền khí cũng có thể dùng được.
Lắp rp bộ phận truyền khí gồm có đĩa plastic dày gắn xung quanh đĩa, vị trí đầu phân
phối khí  dưới đĩa, và 1 my nén khí. Lưu lượng khí cần thit để thực hiện tốc độ
quay khoảng 5,3 m3/phút đối với trục tỉ trọng tiêu chuẩn và 7,6 m3/phút cho trục tỉ
trọng cao. Khí được truyền vào đĩa tạo nên lực đẩy làm cho trục quay.
Tankage cho hệ thống RBC  0,0049 m3/m2 ca diện tích đĩa, kt quả thể tích 1 bậc
45 m3 cho 1 trục với diện tích đĩa là 9300 m2. Dựa trên thể tích này, thời gian lưu là
Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị và Công nghiệp
Trang 16

1,44 giờ được cung cấp cho tải lượng thy lực là 0,08 m3/m2.ngày. Chiều sâu mặt
nước điển hnh là 1,5 m để đĩa đặt ngập khoảng 40%.
 Enclosures

Trong một số trường hợp nhà được xây dựng để đề phòng thời tit lạnh. RBCs
được rào chung quanh để (1) bảo vệ đĩa plastic khỏi bị hư hỏng do tia cực tím, (2) bảo
vệ qu trnh do từ nhiệt độ thấp, (3) bảo vệ đĩa và thit bị khỏi bị hư hỏng, và (4) kiểm
sot sự tích lũy tảo trong qu trnh.

 Bể lắng

Bể lắng cho RBCs tượng tự như bể lắng cho lọc nhỏ giọt, tất cả bùn từ bể lắng
được khử từ qu trnh xử l bùn. Tốc độ chảy tràn đối với bể lắng được dùng cho
RBCs tương tự đối với lọc nhỏ giọt với gi thể tip xúc plastic.

Hình 4.3. Mô hình RBC
Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị và Công nghiệp
Trang 17



Hnh 4.4. Đĩa tip xúc sinh học 02 kiểu truyền động
4.2.2. Nguyên tắc hoạt động:
+ Khi màng sinh học tip xúc với chất hữu cơ có trong nước thải sau đó tip
xúc với oxy ra khỏi đĩa
+ Nhờ quay liên tục mà màng sinh học vừa tip xúc với không khí vừa tip xúc
với chất hữu cơ nên chất hữu cơ phân hy nhanh.
+ Vsv sinh trưng pht triển trên bề mặt đĩa hnh thành 1 lớp màng mỏng tip
xúcvới chất hữu cơ trong nước thải và oxi khí quyển khi đĩa quay (đk hiu khí).
+ 70% khử BOD ca cc hợp chất carbon, 25% khử BOD ca cc hợp chất
carbon kt hợp với nitrate ho nước thải, 5% dùng để nitrate ho nước thải
sau qu trnh xử lí thứ cấp.

Tiểu luận môn học Xử lý Nước thải Đô thị và Công nghiệp
Trang 18



V.TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trịnh Xuân Lai, 2009. Tính toán và thiết kế các công trình xử lý nước thải. Nhà
xuất bản Xây dựng.
2. Trần Văn Nhân – Ngô Thị Nga, 2002. Giáo trình công nghệ xử lý nước thải.
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật
3. Nguyễn Thị Hường. Bài giảng môn xử lý nước thải.