QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG CHUYÊN ĐỀ BỂ AEROTANK

1

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO HỘ LAO ĐỘNG


QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

CHUYÊN ĐỀ

BỂ AEROTANK
Sinh viên thực hiện
1. CHU VŨ NHUẬN PHÁT
2. BÙI TẤN PHONG
3. ĐỖ TOÀN PHONG

Giảng viên hướng dẫn: T.S PHẠM ANH ĐỨC

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2014

91202042
91202173
91202174


2

MỤC LỤC

3

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN
1. GIỚI THIỆU
Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học hiện nay đang được ứng dụng và sử dụng
rộng rãi trên khắp thế giới nói riêng và tại Việt Nam nói riêng, xử lý bằng biện pháp
sinh học được ứng dụng phổ biến tại các nhà máy, xí nghiệp mang quy mô lớn, nó
mang lại hiệu quả xử lý cao và chất lượng xử lý tốt, đồng thời tránh gây ô nhiễm môi
trường.
Xử lý hiếu khí có thể là một lựa chọn khi quỹ đất không đủ để xây dựng các bể tự hoại
truyền thống hoặc các cánh đồng hấp thụ tự nhiên. Ngày nay, ngày càng nhiều nhà cửa
và khu thương mại nhỏ mọc lên ở khu vực nông thôn, và những nơi đó thường không
có hệ thống thoát nước tập trung. Trong những tình huống này, nước thải phải được xử
lý một cách triệt để trước khi thải ra môi trường. Tùy thuộc vào quy định của địa
phương, mà quá trình xử lý hiếu khí có thể được áp dụng để giảm diện tích vùng đất bị
nhiễm bẩn hoặc độ sâu của nước bẩn ngấm vào đất. Việc ứng dụng xử lý hiếu khí có
thể mở ra triển vọng lớn để phát triển những vùng đất trước đây không thể xử lý được
nước thải do hạn chế quỹ đất. Vì vậy, trong chuyên đề này sẽ giới thiệu về phương
pháp xử lí nước thải sinh học hiếu khí bằng bể Aerotank.
2. MỤC TIÊU
Mục tiêu của chuyên đề là cung cấp kiến thức cơ bản về phương pháp xử lí sinh học
hiếu khí, giới thiệu và tính toán thiết kế cũng như vận hành bể Aerotank, các sự cố
thường gặp và khắc phục bể để từ đó giúp mọi người hiểu được những lợi ích cũng như
hạn chế của bể nhằm lựa chọn áp dụng cho phù hợp các trường hợp khác nhau.
3. NỘI DUNG THỰC HIỆN
Nội dung: Trong chuyên đề này sẽ đề cập đến các khái niệm, nguyên tắc hoạt động
của bể xử lí sinh học hiếu khí, cách tính toán thiết kế bể, đưa ra các sự cố và cách khắc
phục thường gặp của bể Aerotank.
4. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

Để thực hiện được chuyên đề này, tôi đã nhận được sự hộ trợ từ Th.S Phạm Anh Đức,
khoa Môi trường & Bảo hộ lao động trường Đại học Tôn Đức Thắng


4

Chuyên đề được thực hiện thông qua việc dịch và tham khảo từ các bài báo, tạp chí
tiếng Anh, tiếng Việt, tóm tắt bài giảng liên quan khác. Đây là lần đầu tiên tôi được
thực hiện chuyên đề theo phương pháp mới nên chắc hẳn còn nhiêu sai sót. Mong
nhận được sự góp ý của giảng viên bô môn để chuyên đề được hoàn thiện hơn, xin
chân thành cảm ơn.
5. GIẢI TRÌNH
[1] Aerobic Treatment Prepared by Jun Zhu, Extension Engineer
[2]. Aerobic Treatment Units, Environmental Health Directorate, Department of
Health, Western Australia 2011.
[3]. Aerobic Degradation by Microorganisms, Wolfgang FritscheMartin Hofrichter,
Jena, Germany.
Sử dụng đoạn 1, đoạn 3  trang 147
[4] Aerobic Treatment of Wastewater and Aerobic Treatment Units, Buchanan and
Seabloom, 11/2004.
Sử dụng đoạn 1  trang 3, đoạn 1 và 3 trang 4, bảng 1 trang 5, đoạn 1  trang 8, đoạn
1  trang 11, đoạn 1  trang 20
[5] Biological Wastewater Treatment, Arun Mittal, 08/2011.
Sử dụng đoạn 1 phần Introduction, trang 32
[6]. Bacterial Metabolism in Wastewater Treatment Systems, Claudia Gallert and Josef
Winter
[7]. Combined Anaerobic-Aerobic System For Treatment Of Textile Wastewater,
Mahdi Ahmed et al, Journal of Engineering Science and Technology, Vol. 2, No. 1
(2007) 55-69
Sử dụng đoạn 2  trang 12

[8] CHAPTER 13 ACTIVATED SLUDGE PLANTS, TM 5-814-3/AFM 88-11,
Volume III
[9] Evaluation ofAnaerobic-Aerobic Wastewater Treatment Plant Operations, E.
Gašpariková1, Š. Kapusta, I. Bodík, J. Derco, K. Kratochvíl, Polish Journal of
Environmental Studies Vol. 14, No. 1 (2005), 29-34.
[10] />

5

[11] />[12] Rezace A. et al. Hospital wastewater treatment using an integrated anaerobic
aerobic fixed film bioreactor. American Journal of Environmental Sciences1 (4) 2005:
259-263
[13] Rebecca Dohse và Amy Heywood – groundwater pollution primer, civil
Engineering, Virginia Techc.
[14] Maintenance of aerobic wastewater treatment systems Level 1Citi Centre Building
11 Hindmarsh Square Adelaide SA 5000
[15] Tsai C.T, Lin S.T. Disinfection of hospital waste sludge using hypochlorite and
chlorine dioxide. Journal Applied Microbiology 1999: 827-833
Sử dụng đoạn 1 đoạn 2  trang 1
[16] The Biological Basis of Wastewater Treatment Peter Spencer Davies B.Sc, Ph.D
Strathkelvin Instruments Ltd 1.05 Kelvin Campus, West of Scotland Science Park
Glasgow G20 0SP, UK
[17] Waste Water Treatment Plant Elmhurst, Illinois A Virtual Tour Secondary
Treatment Text by Dennis Streicher, Assistant Director of Public Works, Elmhurst, IL
Pictures, Chemistry , and Web Site by Charles Ophardt, Professor of Chemistry,
Elmhurst College, copyright 1999.
[18] Wastewater treatment: Understanding the activated sludge process, Mark
Sustarsic, Tetra Tech NUS, www.aiche.org/cep , November 2009
[19] WASTE WATER TREATMENT MANUALS PRIMARY, SECONDARY and
TERTIARYTREATMENT, Environmental Protection Agency Ardcavan, Wexford,

Ireland. Environmental ProtectionAgency 1997


6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. NƯỚC THẢI
1.1.1. Khái niệm về nước thải
• Nước thải xuất phát từ hai nguồn chính: là nước thải của con người và là
quá trình thải từ ngành công nghiệp sản xuất. Tại Anh, tổng khối lượng
nước thải từ các ngành công nghiệp lớn khoảng 7 lần so với nước thải
sinh hoạt. Nếu không được xử lý, và thải trực tiếp ra môi trường, các
nguồn tiếp nhận sẽ trở nên bị ô nhiễm và các bệnh truyền qua đường
nước sẽ được phân bố rộng rãi.
• Nước thải là tất cả các loại nước đã bị ảnh hưởng xấu về chất lượng bởi
ảnh hưởng của con người ở các thể rắn, lỏng và khí. Nó bao gồm chất
thải lỏng thải ra từ các khu dân cư, từ kinh doanh thương mại, công
nghiệp, hoặc nông nghiệp và có thể bao gồm một loạt các chất gây ô
nhiễm tiềm năng và nồng độ. Ở đây cần hiểu là sự ô nhiễm nước (water
pollution) xảy ra khi các chất nguy hại xâm nhập vào nước lớn hơn khả
năng tự làm sạch của chính bản thân nguồn gốc của nước.
• Nước thải công nghiệp bao gồm (bùn, cát, kiềm, dầu, dư lượng hóa
chất), nước làm mát công nghiệp, nước quá trình sản xuất.
• Nước thải chưa xử lý (untreated wastewater) là nước nguồn tích lũy các
chất độc hại lâu cho con người và các sinh vật khác. Sự phân hủy các
chất hữu cơ trong nước thải là để tạo ra các chất khí nặng mùi. Thông
thường, nước thải chưa xử lý có nguyên nhân gây suy giảm cơ thể do nó
chứa các loại chất độc phức tạp hoặc mang các thuận lợi chất dinh dưỡng
cho việc phát triển cho các loại vi khuẩn, các thực vật thủy sinh nguy hại.
1.1.2. Thành phần gây nhiễm bẩn nước

• Các chất hữu cơ
- Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy: hợp chất protein, hidratcacbon, chất
béo nguồn động và thực vật
- Các chất hữu cơ khó bị phân hủy: chất hữu cơ có vòng thơm, hợp chất
Clo hữu cơ, Photpho hữu cơ
- Một số HCHC có độc tính cao: HC Phenol, HC Cacbuahidro, Chất
BVTV, xà phòng chất tẩy rữa,…
• Các chất vô cơ
- Các hợp chất chứa Nito: NH3, NO3-,


7

-

Các hợp chất chứa Photpho: Ortho – phosphat - muối phosphat của
axit phosphoric H2PO4-, HPO42-, PO43- Các kim loại nặng: Pb, Hg, Cr, Cd, As,…
• Các vi sinh vật gây bệnh
- Vi khuẩn: VK tả Vibrio cholera, VK lị Disenteriae – Shigella, VK
thương hàn Samonella typhos,…
- Vi rút, Vi nấm, Amip, Giun sán.
• Thành phần trong pH (từ axit / kiềm sản xuất, mạ kim loại), chất thải độc
hại (mạ kim loại, sản xuất hóa chất cyanide, sản xuất thuốc trừ sâu, vv)
chất rắn và nhũ tương (sản xuất giấy, thực phẩm , bôi trơn và dầu thủy
lực sản xuất, vv).
• Nước thải sinh hoạt được tạo thành chủ yếu là carbon hữu cơ, hoặc trong
dung dịch hoặc các hạt vật chất. Khoảng 60% là trong dạng hạt, và điều
này, một chút trong chất là đủ lớn để gây ra các hư hại của hệ thống
ngưng lại. Hạt 1nm đến 100μm vẫn còn hệ thống ngưng lại trong dạng
keo và trong khi điều trị trở nên hấp phụ trên các flocs của bùn hoạt tính.

1.2. KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ
1.2.1. Giới thiệu chung
• Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và
hoạt động của vi sinh vật có khả năng phân hủy những hợp chất hữu cơ.
• Các chất hữu cơ sau khi phân hủy trở thành nước, những chất vô cơ hay
các khí đơn giản.
1.2.2. Điều kiện nước thải đi vào quá trình
• Không chứa các chất độc làm chết hoặc ức chế hoàn toàn hệ vsv trong
nước thải. Chú ý đến hàm lượng các kim loại nặng. Thứ tự mức độ độc
hại của các kim loại: Sb > Ag > Cu > Hg > Co Ni Pb > Cr +3 > V Cd >
Zn > Fe
• CHC có trong nước thải phải là cơ chất dinh dưỡng nguồn Cacbon và
năng lượng cho vsv (hidratcacbon, protein, lipit hòa tan,…)
• COD/BOD 2 hoặc COD/BOD 0.5  xử lý sinh học hiếu khí.
• COD lớn hơn BOD nhiều lần, trong đó gồm có xenlulozo,
hemixenlulozo, protein, tinh bột chưa tan  xử lý sinh học kỵ khí.
• Giá trị pH phải tối ưu, thường nằm trong khoảng 6.5 – 8.8; khoảng giá trị
tốt nhất từ 6.8 – 7.4
• Xử lí sinh học là một phần không thể thiếu của bất kì một nhà máy xử lí
nước thải từ một thành phố hoặc của một ngành công nghiệp có chứa


8

nhiều hợp chất hữu cơ. Nó đem lại nhiều lợi ích kinh tế về vốn đầu tư,
chi phí vận hành và hiệu quả đạt được.
• Xử lí nước thải sinh học có 2 loại là: xử lí sinh học hiếu khí và kị khí.
Hầu hết các vi sinh vật phân hủy đều thích hợp với điều kiện hiếu khí
hơn là điều kiện kị khí. xử lí nước thải sinh học hiếu khí là quá trình lợi
dụng các vi sinh vật hiếu khí oxy hóa các chất hữu cơ phức tạp trở thành

dạng đơn giản và từ đó cải thiện chất lượng của nước thải.
• Nhiệt độ của nước thải từ 28 – 37 oC
• Nồng độ oxy hòa tan trong nước thải phải phù hợp
1.2.3. Vi sinh trong quá trình
• Hầu hết người ta cho rằng vi khuẩn và một số loài vi sinh vật khác là một
phần không mong muốn có trong nước thải. Trong thực tế, chỉ một phần
nhỏ vi khuẩn được tìm thấy trong nước thải thật sự gây bệnh. Xử lý nước
thải hiếu khí, thúc đẩy quá trình phát triển tự nhiên của VSV như một
cách thức để cải tạo nước thải. Nói cách khác, vi sinh vật giống như
những “công nhân” của nhà máy xử lý nước thải.
1.3. XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÙN HOẠT TÍNH
• Quá trình bùn hoạt tính là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất của
xử lý nước thải sinh học trên thế giới. Quá trình này, có khoảng 100 năm,
xuất hiện lần đầu ở Anh vào năm 1914 bởi hai kỹ sư, Edward Ardern và
WT Lockett, và nhanh chóng được đưa vào sử dụng rộng rãi. Một nhà
máy xử lý nước thải bùn hoạt tính với một bể sục khí và lắng thứ cấp (và
thường bao gồm cả một lắng chính) có loại bỏ nhu cầu oxy sinh hóa và
chất rắn lơ lửng từ nước thải chảy đến là chức năng chính của nó. Sơ đồ
dòng chảy điển hình cho một nhà máy xử lý nước thải bằng bùn hoạt
tính, bao gồm xử lý sơ bộ như là bước đầu tiên và khử trùng như là bước
cuối cùng.


9

• Quá trình bùn hoạt tính là một phương pháp thường được sử dụng cho xử
lý nước thải và chất thải nước. Nó được đặc trưng bởi sự thiếu thiết bị có
liên quan, mục tiêu kiểm soát mà không phải lúc nào cũng được đưa ra,
việc sử dụng các thông tin định tính trong việc ra quyết định và cơ chế
hành vi sinh học cơ bản chưa được hiểu rõ.

• Bùn hoạt tính bao gồm những sinh vật sống kết lại thành dạng hạt hoặc
dạng bông với trung tâm là các chất nền rắn lơ lửng (40%). Chất nền
trong bùn hoạt tính có thể đến 90% là chất rắn của rêu, tảo và các phần
sót rắn khác nhau. Bùn hiếu khí ở dạng bông bùn vàng nâu, dễ lắng là hệ
keo vô định hình. Những sinh vật sống trong bùn là vi khuẩn đơn bào
hoặc đa bào, nấm men, nắm mốc, xạ khuẩn, các động vật nguyên sinh và
động vật hạ đẳng, dòi, giun, đôi khi là ấu trùng sâu bọ. Vai trò cơ bản
trong quá trình làm sạch nước thải của bùn hoạt tính là vi khuẩn, có thể
chia ra làm 8 nhóm:
- Alkaligenes- Achromobacter
- Pseudomonas
- Enterobacteriaceae
- Athrobacter bacillus
- Cytophaga- Flavobacteriaum
- Pseudomonas- Vibrio aeromonas
- Achrobacter
- Hỗn hợp các vi khuẩn khác; Ecoli, Micococus


10

• Trong nước thải có các tế bào của Zooglea có khả năng sinh ra bào nhầy
xung quanh tế bào có tác dụng gắn kết các vi khuẩn các hạt lơ lửng khó
lắng các chất màu chất gây mùi… và phát triển thành các bông cặn. Các
bông cặn này khi được khuấy đảo và thổi khí sẽ dần dần lớn lên do hấp
phụ nhiều hạt rắn lơ lửng nhỏ, tế bào vi sinh vật, nguyên sinh động vật và
các chất độc. Những hạt bông này khi ngừng thổi khí hoặc khi các cơ
chất cạn kiệt, chúng sẽ lắng xuống tạo ra bùn hoạt tính.
• Nguyên tắc của công nghệ này là sử dụng các vi sinh vật hiếu khí phân
hủy các chất hữu cơ trong nước thải có đầy đủ oxy hòa tan ở nhiệt độ,

pH… thích hợp. Quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật hiếu khí.

1.4.

Hình 1.2: Bể bùn hoạt tính
QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG VI SINH VẬT
• Yếu cố cơ bản của vi sinh vật đóng vai trò trong quá trình bùn hoạt
tính là để chuyển đổi và hòa tan các chất hữu cơ dạng hạt, đo được
nhu cầu oxy sinh hóa (BOD), trong khối tế bào. Trong quá trình bùn
hoạt tính truyền thống, các vi sinh vật sử dụng oxy để phân huỷ chất
hữu cơ (thực phẩm) cho sự sinh trưởng và phát triển. Theo thời gian
nước thải di chuyển qua bể sục khí và lượng dinh dưỡng (BOD) giảm
cùng với sự tăng lên của khối vi sinh vật.
• Trong khi yêu cầu chất nền chính là carbon, tăng trưởng cũng phụ
thuộc vào lượng nitơ và phốt pho. Tỷ lệ tối ưu của C: N: P trong dung
dịch hỗn hợp thường được cho là 100: 5: 1. Tỷ lệ các chất dinh dưỡng
trong nước thải sinh hoạt được ổn định khác nhau theo báo cáo là
100: 17: 5 hoặc 100: 19: 6. Điều này cho thấy nitơ và phốt pho sẽ
không được giới hạn cho sự tăng trưởng. Các thành phần vi lượng,


11

trong đó bao gồm S, Na, Ca, Mg, K, Fe và có rất nhiều trong nước
thải sinh hoạt. Ngược lại, nước thải từ sản xuất bia, giấy và bột giấy,
và các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm có thể bị thiếu nitơ và
phốt pho. Do đó, các chất dinh dưỡng cần phải được thêm vào hỗn
hợp dung dịch để cho vi khuẩn phát triển tối đa và tối ưu hóa xử lý
cacbon.

Hình 1.4: Sự gia tăng tốc độ tăng trưởng theo cấp số nhân với sự
gia tăng nồng độ cơ chất tối đa.
• Để có thể oxy hóa với hiệu quả cao các chất ô nhiễm hữu cơ, chúng ta
phải cung cấp một môi trường thuận lợi nhất cho vi sinh vật hiếu khí.
Nhiệt độ, pH, oxy hòa tan và các yếu tố khác có ảnh hưởng đến việc
chọn lọc tự nhiên, tồn tại và phát triển của vi sinh vật .
1.4.1. Nhiệt độ
• Tất cả các phản ứng sinh học và hóa học đều bị ảnh hưởng bởi nhiệt
độ. Tốc độ tăng trưởng vi sinh vật ở nhiệt độ thấp phản ứng chậm và
nhanh hơn nhiều ở nhiệt độ ấm hơn. Hầu hết các vi sinh vật sinh hoạt
động tốt nhất dưới nhiệt độ vừa phải (10-25ºC). Nhiệt độ di chuyển
khí nên thường xuyên đo và ghi lại, dựa và mức độ chịu nhiệt có thể
chia vi sinh vật thành 3 loại:


12

−
−
−

Vi sinh vật ưu lạnh phát triển mạnh trong khoảng -20C đến 300C.
Nhiệt độ tối ưu nhất là 120C đến 180C
Vi sinh vật ưa nhiệt độ trung bình phát triển mạnh trong khoảng
nhiệt độ 200C đến 450C. Nhiệt độ tối ưu là 250C đến 400C
Vi sinh vật ưu nhiệt phát triển mạnh trong phạm vi nhiệt độ từ
450C đến 750C. Nhiệt độ tối ưu là 550C đến 650C.

Hình 1.3.1 : Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của tốc độ sinh trưởng vi sinh vật vào
nhiệt độ

• Vi khuẩn có một phạm vi nhiệt độ hữu hiệu xác định. Đối với vi khuẩn
cácbon nhất của bùn hoạt tính, đây là từ khoảng 0-30 ° C. Tuy nhiên vi
khuẩn thermophyllic tồn tại và phát triển giữa khoảng 30 ° C và 60 °
C. Nhìn chung, tốc độ tăng trưởng theo các quy tắc của Arrhenius, mà
phản ứng hóa học tăng gấp đôi trong tỷ lệ nhiệt độ tăng lên 10 oC. Vì
vậy, khi nhiệt độ tăng, tốc độ tăng trưởng và các yêu cầu về oxy cho
hô hấp cũng tăng lên.
1.4.2. pH
• Nồng độ pH có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả xử lý nước thải. Benefield
và Randall (1985) báo cáo rằng có thể xử lý nước thải hữu cơ ở một
khoảng pH rộng, tuy nhiên, pH tố ưu cho sự phát triển của vsv nằm
trong khoảng 6,5 đến 7,5. Có một sự thú vị là, vi khuẩn phát triển tốt
nhất ở nước hơi kiềm. Trong khi đó, tảo và nấm phát triển tốt nhất
trong nước có tính axit nhẹ. Khi môi trường có pH thay đồi thì vi sinh
vật cũng có sự thích nghi tương ứng nhờ vào hệ enzyme.
1.4.3. Oxy


13

• Nhiều vi khuẩn trong quá trình bùn hoạt tính cần oxy (O 2) để chuyển
đổi thức ăn thành năng lượng cho sự tăng trưởng của nó. Để đạt hiệu
quả tối ưu, nó là rất quan trọng đối với một người vận hành để đảm
bảo đủ lượng oxy được cung cấp trong bể sục khí cho các vi sinh vật
(thường là 1,0-3,0 mg / L). Lưu lượng oxy hoà tan (mg mỗi lít) sục
khí nồng độ được đo nhiều lần liên tục trong bể để đảm bảo đủ oxy
có sẵn.
1.4.4. Độ độc
• Chất độc hại trong nước thải có thể xâm hại vào vi khuẩn và ức chế
một hoặc nhiều các enzym trong những con đường tham gia vào quá

trình đồng hóa hoặc dị hóa. Nếu phản ứng dị hóa của hô hấp bị ảnh
hưởng, tỷ lệ hô hấp và năng lượng sản xuất giảm và do đó tỷ lệ tăng
trưởng giảm. Mặt khác, nếu các con đường đồng hóa của sinh tổng
hợp bị ức chế, tỷ lệ tăng trưởng giảm, và điều này được đi kèm với
sự sụt giảm trong tỷ lệ hô hấp, như các yêu cầu về năng lượng giảm.


14

CHƯƠNG 2: BỂ AEROTANK
2.1.

GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ BỂ AEROTANK
• Bể Aerotank được đưa ra và nghiên cứu rất lâu (từ 1887-1914 áp
dụng). Là các bể phản ứng sinh học được làm hiếu khí bằng cách
thổi khí nén và khuấy đảo cơ học làm cho VSV tạo thành các hạt bùn
hoạt tính lơ lửng trong khắp pha lỏng.
• Là công trình bê tông cốt thép hình chữ nhật hoặc hình tròn. Nước
thải chảy qua suốt chiều dài bể và được sục khí, khuấy đảo nhằm
tăng cường lượng oxy hòa tan và tăng cường quá trình oxy hóa chất
bẩn hữu cơ có trong nước.

Hình 2.1: Bể Aerotank
2.2.

ĐIỀU KIỆN ÁP DỤNG


15

• Thường được áp dụng để xử lí nước thải có tỉ lệ BOD/COD > 0.5
chẳng hạn như nước thải sinh họat, nước thải của các nghành chế
biến thủy hải sản, mía đường, thực phẩm, giấy…
• Duy trì Oxy phù hợp (DO = 1,5 – 2 mg/l)
• Nhiệt độ tối ưu là 350C.
• Khoảng pH tối ưu dao động trong một khoảng hẹp từ 6,5 – 7,5.
• Duy trì hàm lượng dinh dưỡng theo tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1.
• Nước thải có độ ô nhiễm vừa (BOD < 1000 mg/l)
• Không có hàm lượng kim loại nặng như Mn, Pb, Hg, Ag, Cr….
vượt quá quy định.
2.3.

CẤU TẠO
• Cấu tạo của bể aerotank phải thoả mãn 3 điều kiện:
-

Giữ được liều lượng bùn cao trong bể aerotank

-

Cho phép vi sinh phát triển liên lục ở giai đoạn “bùn trẻ”.

Hình 2.3.1: Bùn trẻ

-

Đảm bảo oxy cần thiết cho vi sinh ở mọi điểm của aerotank.


16

Hình 2.3.2: Sơ đồ cấu tạo bể aerotank

Hình 2.3.3: Bể aerotank trong thực tế
• Bể cấu tạo đơn giản là một khối hình chữ nhật ở trong có bố trí hệ
thống phân phối khí( Dĩa thôi khí, ống phân phối khí) nhằm tăng


17

cường lượng oxy hòa tan
(DO trong nước)

Hình 2.3.4: Dĩa thổi khí
• Bể aerotank có chiều cao từ 2,5m trở lên nhằm mục đích khi sục khí
vào thì lượng không khí kịp hòa tan trong nước, nếu thấp thì sẽ bùng
lên hết không có oxy hòa tan.
• Nếu ở nơi nào có diện tích nhỏ thì bên trong bể được bố trí thêm giá
thể vi sinh, hiện nay trên thị trường cung cấp rất nhiều giá thể dạng
tấm,dạng cầu,
2.4.

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG.
• Sau khi rời bể lắng đợt 1 có chứa chất hữu cơ hòa tan và chất lơ lửng
đi vào bể hiếu khí aerotank, nước thải đi vào bất kỳ một trong mười
đường ống thông khí. Khi nằm trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò
là hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên
thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Các đường ống thông khí
cung cấp một nơi xử lý sinh học nước thải diễn ra là nơi cư trú để
phát triển của vô số vi khuẩn và vi sinh vật sống khác.

• Aerotank hoạt động dựa trên các chủng vi sinh vật có khả năng oxi
hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải

2.5.

PHÂN LOẠI
• Aerotank được phân loại theo chế độ thuỷ động lực dòng chảy vào;
Chế độ làm việc của bùn hoạt tính; Cấu tạo Aerotank,…..


18

2.5.1.

Aerotank truyền thống
• BOD < 400 mg/l, hiệu suất xử lý BOD đạt 80 -> 95%

Hình 2.5.1: Bể Aerotank truyền thống
• Nước thải sau bể lắng sơ cấp được khuấy trộn đều với bùn hoạt tính tuần
hoàn ở ngay đầu bể Aerotank. Đối với nước thải sinh hoạt có mức độ
nhiễm bẩn trung bình, lưu lượng tuần hoàn thường từ 20% - 30% lưu
lượng nước thải đi vào
• Trong một bể xử lý bùn hoạt tính truyền thống nước thải chủ yếu được
xử lý vi sinh vật thích nghi với môi trường(bùn hoạt tính hoặc sinh khối)
được sục khí trong bể. Sau một thời gian thông khí đầy đủ, Kích hoạt các
chất rắn bùn kết bông được tách ra từ nước thải trong bể lắng thứ cấp.
Dòng nước thải chảy qua bể lắng cuối, bùn sẽ được tuần hoàn trở lại để
tái sinh và xả. Một phần của bùn lắng đi theo đường ngầm quay lại bể
sục khí để trộn với lượng bùn đầu tiên để xử lý và bùn còn lại được xử lý
tại trạm xử lý bùn. Phần tái tuần hoàn được xác định trên cơ sở tỷ lệ hỗn

hợp dung dịch ổn định của chất rắn lơ lửng (MLVSS) với nồng độ nhu
cầu oxy sinh hoá mà nước thải sinh ra loại bỏ tối đa các chất hữu cơ
trong nước thải. Tuần hoàn nước thải thô biến động từ 25 đến 50 phần
trăm của dòng chảy, tùy thuộc vào điều kiện xử lý và đặc điểm nước thải.
• Dung tích bể được thiết kế với thời gian lưu nước để làm thoáng trong bể
từ 6 đến 8 giờ khi dùng hệ thống sục gió và từ 9 đến 12 giờ khi dùng thiết
bị khuấy cơ khí làm thoáng bề mặt. Lượng gió cấp vào từ 55 m 3/ kg
BOD5 đến 65 m3/l kg BOD5 cần khử. Chỉ số thể tích bùn SVI thương dao


19

động từ 50 – 150 ml/g, tuổi bùn thường từ 3 đến 15 ngày. Nồng độ BOD
đầu vào thường < 400 mg/l, hiệu quả xử lý của bể phụ thuộc vào sự dao
động lưu lượng và nồng độ các chất độc ( kim loại nặng) do nước thải
công nghiệp chưa xử lý xả vào, thường đạt hiệu quả xử lý 80 – 95%.
2.5.2.

Bể Aerotank tải trọng cao nhiều bậc
• BOD > 500 mg/l, Chất rắn lơ lửng pH= 6,5 – 9, t0= 6- 320C

Nước thải

Bể sơ cấp

Bể cuối

Xả ra nguồn tiếp

Bùn hoạt tính

Xả bùnBể
tươiAerotank tải trọng cao nhiều bậc ngang
Hình 2.5.2.1:
Xả bùn hoạt tính thừa

Hình 2.5.2.2: Bể Aerotank tải trọng cao nhiều bậc dọc
• Nước từ bể lắng sơ cấp đi vào bể Aerotank ở một số điểm dọc theo 50 –
65% chiều dài tính từ đầu bể còn bùn tuần hoàn thì đi vào đầu bể. Nạp
theo bậc có tác dụng làm cân bằng tải trọng BOD theo thể tích bể và
giảm độ thiếu hụt oxy ở đầu bể và lượng oxy cần thiết được trải đều theo
dọc bể làm cho hiệu suất sử dụng oxy tăng lên, hiệu quả xử lý đạt cao
hơn.


20

2.5.3

• Trong quá trình này các nước thải đầu được giới thiệu tại các điểm khác
nhau dọc theo chiều dài của bể hiếu khí. Bùn trở lại dao động từ 25 đến
50 phần trăm. Sục khí hoặc nhu cầu oxy trong bước sục khí là khoảng
một nửa (3-7 giờ) yêu cầu cho quá trình thông thường. Đây là kết quả cảu
việc sử dụng sinh khối hiệu quả hơn trong bể sục khí, cho phép tải trọng
hữu cơ từ 30 đến 50 pounds nhu cầu oxy sinh hóa trên 1.000m khối mỗi
ngày so với tải trọng từ 30 đến 40 pounds nhu cầu oxy sinh hóa trên
1.000m khối mỗi ngày được phép hệ thống thông thường.
Bể aerotank có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định

Hình 2.5.3: Sơ đồ bể aerotank có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định
• Nước làm từ bể lắng sơ cấp được trộn đều với bùn hoạt tính đã được tái sinh

(bùn đã được xử lý đến ổn định trong ngăn tái sinh) đi vào ngăn tiếp xúc của
bể, ở ngăn tiếp xúc bùn hấp phụ và hấp thụ phần lớn các chất keo lơ lửng và
chất bẩn hòa tan có trong nước thải với thời gian rất ngắn khoảng 0.5 – 1h
rồi chảy sang bể lắng cuối. Bùn lắng ở đáy bể lắng cuối được bơm tuần hoàn
lại bể tái sinh. Ở bể tái sinh, bùn được làm thoáng trong thời gian từ 3 – 6h
để oxy hóa hết các chất hữu cơ đã hấp thụ, bùn sau khi tái sinh trở thành ổn
định. Bùn dư được xả ra ngoài trước ngăn tái sinh. Ưu điểm của sơ đồ này là
aerotank có dung tích nhỏ, chịu được sự dao động của lưu lượng và chất
lượng thải.
• Sự ổn định tiếp xúc quá trình bùn hoạt tính được đặc trưng bởi một hệ thống
thông khí gồm hai bước. Sục khí trong thời gian ngắn (½ đến 2 giờ) nơi


21

2.5.4.

nước thải thô được cung cấp trong hồ liên tục hoặc ổn định, được trộn lần
đầu với bùn hoạt tính trong bể tiếp xúc. Nước thải từ bể tiếp xúc sau đó
được ổn định trong bể lắng cuối. Bùn hoạt tính ổn định được tái chế từ lắng
cuối cùng được rút ra để cấp thông khí riêng biệt trong bể ổn định trong 3-8
giờ trong thời gian sục khí. Sau đó nó được trả lại cho tiếp xúc khí trong bể
để trộn với nước thải thô đến bể hoặc nước thải ổn định . Ngoài thời gian
sục khí nước thải ngắn hơn, quá trình ổn định có lợi thế là có thể xử lý
lượng lớn hơn và tải trọng độc hại hơn so với hệ thống thông thường vì khả
năng đệm của sinh khối trong bể ổn định. Trong những lần tải trọng bất
thường, hầu hết các bùn hoạt tính được cô lập từ các dòng chảy chính của
thiết bị dòng chảy. Tiếp xúc với các thiết bị ổn định sẽ không được sử dụng
mà thay đổi trong ngày tải trọng thủy lực hoặc hữu cơ thường xuyên vượt
quá tỷ lệ 3: 1 liên tiếp trên ngày hoặc cho các nhà máy với trung bình dòng

ít hơn 0.1 triệu gallon mỗi ngày mà không cần sự chấp thuận trước của
HQDA (CEEC-EB) WASH DC 20.314-1.000 cho các dự án quân và Không
quân Hoa Kỳ HQ / LEEE WASH DC 20.332 cho Air Các dự án có hiệu lực.
Bể aerotank thông khí kéo dài

Nước thải Bể aerotank thông khí kéo dài 20 – 30h lưu nước trongBểbểlắng

Lưới chắn rác

Xả ra nguồn tiếp nhận

Tuần hoàn bùn hoạt tính

Hình 2.5.4: Sơ đồ bể aerotank thông khí kéo dài
Bể aerotank thông khí kéo dài được thiết kế với tải Định
trọngkìthấp,
thời
gian
xả bùn
hoạt
tínhthông
thừa khí
lớn từ 20 – 30h để hệ vi sinh trong bể làm việc ở giai đoạn hô hấp nội bào. Bể chỉ áp
dụng cho các nhà máy xử lý nước thải có công suất nhỏ hơn 3500 m 3/ngày. Trong sơ
đồ xử lý không xây bể lắng đợt I, nước chỉ cần qua lưới chắn đi thẳng vào bể. Toàn bộ
cặn lắng ở bể lắng đợt II được tuần hoàn lại bể aerotank, bùn dư định kỳ xả ra ngoài,
bùn dư là bùn đã ổn định không cần công đoạn xử lý ổn định bùn mà xả thẳng vào sân
phơi bùn hoạt vào thiết bị làm khô bùn.
Tải trọng tính theo BOD5 trên một đơn vị thể tích bể La = 240 gram/m3.ngày

22

Lượng không khí cấp vào:
-

Bể sâu 1.8m cần 280 m3/1kg BOD5
Bể sâu 2.7m cần 187 m3/1kg BOD5
Khi thông khí bằng thiết bị khuấy cơ khí bề mặt cần khồn ít hơn 2kg O 2/1kg
BOD5
2.5.5. Bể aerotank thông khí cao có khuấy đảo hoàn chỉnh.

Hình 2.5.5: Sơ đồ bể aerotank thông khí cao có khuấy đảo hoàn chỉnh
•

Trong bể aerotank thông khí có khuấy đảo hoàn chỉnh, nước thairm bùn hoạt
tính, oxy hòa tan được khuấy trộn đều tức thời sao cho nồng độ các chất được
phân bố đều ở mọi phần tử trong bể.
• Trong quá trình trộn hoàn toàn trộn, nước thải dâng lên và bùn thải tái sinh
được đưa ra đồng nhất qua các bể hiếu khí. Điều này tao cho lưu lượng oxy
trộn đều trong cả bể sục khí và bổ sung thêm ổn định hoạt động khi xử lý
nhiều tải trọng đột xuất . Thời gian sục khí dao động từ 3 đến 6 giờ. Tỷ lệ
tuần hoàn trong một hệ thống pha trộn hoàn toàn sẽ nằm trong khoảng 50150 phần trăm.
• Ưu điểm chính của sơ đồ làm việc theo nguyên tắc khuấy đảo hoàn chỉnh là:
pha loãng ngay tức khắc nồng độ của các chất độc hại (kim loại nặng) trong
toàn thể tích bể, không xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ ở bất cứ phần nào
của bể, áp dụng thích hợp cho loại nước thải có chỉ số thể tích bùn cao, cặn
khó lắng.

23

2.6. ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA BỂ AEROTANK
2.6.1. Ưu điểm.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•

Hiệu quả xử lý cao và hiệu quả.
Loại bỏ các chất hữu cơ
Giảm thiểu tối đa mùi hôi
Nhu cầu oxy sinh hóa lớn (BOD) loại bỏ ô nhiễm cung cấp một dòng
nước chất lượng tốt.
Quá trình oxy hóa và nitrat hóa đạt được
Nitrat hóa sinh học mà không cần thêm hóa chất
Loại bỏ phốt pho sinh học.
Môi trường xử lý hiếu khí loại bỏ rất nhiều mầm bệnh chứa trong
nước thải nông nghiệp.
Ổn định bùn
Khả năng loại bỏ ~ 97% chất rắn lơ lửng
Quá trình xử lý nước thải sử dụng rộng rãi nhất

2.6.2. Nhược điểm
• Nhân viên vận hành cần được đào tạo kỹ càng về chuyên môn.
• Chất lượng nước thải sau xử lý ảnh hưởng nếu một trong các công
trình đơn vị trong trạm không được vận hành đúng theo yêu cầu kỹ
thuật.
• Không loại bỏ màu từ chất thải công nghiệp và có thể làm tăng màu
sắc thông qua sự hình thành các chất trung gian màu cao thông qua
quá trình oxy hóa
• Nhược điểm chính của xử lý hiếu khí là tổn thất năng lượng cung cấp
cho khí với tốc độ đủ để duy trì nồng độ oxy hòa tan cần thiết để duy
trì điều kiện hiếu khí trong nước thải được xử lý cho sự tăng trưởng
hiếu khí.
• Sinh khối (bùn tích tụ) do tăng trưởng hiếu khí hoạt động được hỗ trợ
bởi một nguồn cung cấp oxy đầy đủ bằng thông khí, có khả năng dẫn
đến giảm khả năng lưu trữ của đầm phá và / hoặc ao.
• Không loại bỏ được các chất dinh dưỡng, xử lý bậc cao là cần thiết
• Vấn đề cũng nhận được giải quyết bùn


24

• Sinh khối tái sinh cao giữ nồng độ sinh khối cao trong bể sục khí cho
phép nó được thực hiện trong thời gian bị lưu trữ công nghệ chấp
nhận được

2.7. ỨNG DỤNG
2.7.1. Xử lý nước thải bệnh viện
2.7.1.1. Giới thiệu
• Trong nhà máy xử lý nước thải (XLNT) của Bệnh viện Đa khoa Đồng
Tháp, bể aerotank xử lý bùn hoạt tính kết hợp với tiếp xúc sinh học ASBC xử lý nước thải bệnh viện để đáp ứng các tiêu chuẩn Việt Nam,

đặc biệt là yếu tố tổng Nitơ. Hệ thống XLNT biến đổi mô tả hiệu suất
loại bỏ các chất ô nhiễm cao hơn: 87,8% với COD, 71,2% với tổng N,
83,6% với tổng P, 99,98% đối với Coliforms. Nước thải của hệ thống
XLNT với ASBC đáp ứng các tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5945: 3005,
A level.
• Bệnh viện thải ra trung bình 750l nước thải giường/ một ngày. Nước
thải được dẫn chung với các vi sinh vật gây bệnh, dược phẩm chuyển
hóa một phần, nguyên tố phóng xạ và các chất hóa học độc hại khác.
Các chất ô nhiễm trong nước thải bệnh viện là những chất nhất định,
chẳng hạn như các chất chống ung thư, kháng sinh và các hợp chất
organohalogen, để lại chủ yếu vào xử lý nước thải. Cùng với các chất
gây ô nhiễm, các vi sinh vật gây bệnh trong nước thải bệnh viện là một
nguy cơ đối với vùng nước xả thải gây ảnh hưởng tới các sinh vật khác.
Vì vậy, nghiên cứu và tìm kiếm một hiệu quả và xử lý nước thải thích
hợp đối với nước thải bệnh viện là một điều cần thiết. Nói chung, xử lý
sinh học thứ cấp cùng với xử lý bùn kỵ khí được sử dụng để xử lý nước
thải bệnh viện. Trong sự bùng phát của bệnh đường ruột; Tuy nhiên,
Do thời tiết ấm áp sự gia tăng các vi sinh vật gây bệnh, nước thải phải
được khử trùng bằng chlorine dioxide (ClO 2). Nếu nước thải cuối cùng
được thải vào nước ven bờ gần với môi trường sống động vật có vỏ,
khử trùng nước thải sẽ rất cần thiết quanh năm.


25

2.7.1.2. Vật liệu và phương pháp áp dụng
• Bùn hoạt tính được sử dụng trong HTXLNT được đưa từ aerotanks
ổn định trong máy xử lý.
• Tài liệu sinh học tiếp xúc cố định được làm từ PVC (Reputation Fine
Công ty TNHH, Đài Loan) với diện tích bề mặt 110 m 2 / m3, và không

gian trống 99,2%.

Hình 2.7.2: Sơ đồ hệ thống XLNT bệnh viện đa khoa Đồng Tháp
• Kết quả xử lý được đánh giá dựa vào bảng bên dưới:
Bảng 2.7.2: Đặc điểm của nước thải đầu vào và đầu ra xử lý nước
thải ở bệnh viện đa khoa Đồng Tháp (Nguồn: Green Tech, 10 tháng
11 năm 2008)