Chuong3 QTSH DH sept2010

BK
TPHCM

BÀI GIẢNG

CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC TRONG
CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
Chương III: QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH
(QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG LƠ LỮNG)

GVHD: TS. Lê Hoàng Nghiêm
Email:



BK
TPHCM

Chương III: QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH
(QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG LƠ LỮNG)

3.1 Mô tả quá trình bùn hoạt tính.
3.2 Mô hình độâng học quá trình bùn hoạt tính.
3.3 Tính toán quá trình bùn hoạt tính.
3.4 Đánh giá các thông số động học quá trình bùn hoạt
tính.
3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bùn hoạt tính.
3.6 Các dạng ứng dụng của quá trình bùn họat tính.
Câu hỏi thảo luận và bài tập chương 3

2

TS.LÊ HỒNG NGHIÊM


THUA
ÖÕ
THUAÄÄT NG
NGÖÕ

BK
TPHCM

Thu t ng

nh ngh a

Ch c n ng trao đ i ch t

3

Quá trình hi u khí

QTrình XLSH x y ra có hi n di n oxy

Quá trình k khí

Q trình XLSH trong đi u ki n không có oxy

Quá trình thi u khí

Quá trình chuy n hoá Nit Nitrat thành khí
Nit trong đi u ki n không có m t oxy. quá
trình này c ng đ c g i là kh nitrat
(denitrification)

Quá trình tùy ti n

QT XLSH trong đó VSV có th ho t đ ng
trong đi u ki n có ho c không có oxy.

Quá trình k t h p hi u
khí/thi u khí/k khí

QT XLSH trong đó các quá trình hi u khí,
thi u khí và k khí k t h p v i nhau đ th c
hi n m c tiêu x lý riêng.

TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM


THUA
ÖÕ
THUAÄÄT NG
NGÖÕ

BK
TPHCM

Thu t ng
Quá trình x

4

nh ngh a

lý

Quá trình t ng tr
l ng

ng l

VSV ch u trách nhi m chuy n hoá h p ch t
h u c , ho c nh ng thành ph n khác trong
n c th i thành khí và vi sinh v t đ c duy
trì l l ng trong ch t l ng.
ng

Quá trình t ng tr
dính

ng bám

Vi sinh v t ch u trách nhi m chuy n hoá
nh ng h p ch t h u c , ho c nh ng thành
ph n khác trong n c th i thành khí và VS
bám dính vào b m t VL tr nh : đá, x , ho c
nh a t ng h p. Quá trình x lý t ng tr ng
bám dính c ng gi ng nh là quá trình màng
c đ nh.

Quá trình k t h p

K t h p quá trình t ng tr
t ng tr ng bám dính.

ng l l ng và

Quá trình h

Quá trình x lý đ c th c hi n bên trong ao
hay h v i t l c nh và chi u sâu khác nhau.
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM


THUA
ÖÕ
THUAÄÄT NG
NGÖÕ

BK
TPHCM

Thu t ng
Ch c n ng x

lý

Kh ch t dinh d
sinh h c

5

nh ngh a

ng b ng

kh Nit và photpho trong quá trình x
h c.

lý sinh

Kh photpho b ng sinh h c

photpho tích l y trong sinh kh i và đ
ra nh ng qúa trình ti p theo.

c tách

Kh BOD (carbon)

Chuy n hoá nh ng h p ch t h u c ch a
carbon trong n c th i thành t bào và s n
ph m cu i cùng d ng khí.
Trong quá trình chuy n hoá, gi s r ng nit
có m t trong nh ng h p ch t khác đ c
chuy n thành ammonia

Nitrat hoá

Quá trình x lý g m 2 giai đo n: đ u tiên
chuy n hoá ammonia thành nitrit và sau đó t
nitrit thành nitrat

Kh nitrat

Quá trình x lý sinh h c đ kh nitrat thành khí
nit và các khí khác

TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM


THUA
ÖÕ
THUAÄÄT NG
NGÖÕ

BK
TPHCM

Thu t ng
n đ nh

C ch t

6

nh ngh a
h p ch t h u c ch a trong bùn töôi và n đ nh ch t
th i b ng ph ng pháp sinh h c, CHC đ c chuy n

hoá thành t bào và khí.
Quá trình này có th th c hi n d i đi u ki n hi u khí
hay k khí (g i là phân h y k khí hay hi u khí).
H p ch t h u c ho c ch t dinh d
hoá trong QT XLSH.

ng đ

c chuy n

TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM


CÔNG NGHỆ XLNT SINH HOẠT TIÊU BIỂU

BK
TPHCM

SCRác
Bể Lắng Cát

bể vớt dầu

Bể lắng đợt I

Xử Lý bậc một

Nước thải

Bể aeroten

Bể Lắng đợt II

Xử Lý bậc 2
Xử lý sinh Học

Cl2

Nước thải
sau xử lý

Bể tiếp xúc
chlorine

Xử Lý bùn

7

khử nước

Nén bùn

Phân hủy kò khí

chứa bùn

TS.LÊ HỒNG
bánNGHIÊM
h bùn

3.1. MÔ TẢ QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH

BK
TPHCM

Xử Lý Bậc I

XỬ LÝ BẬC II
(X
Ử LY
(XỬ
LÝÙ SINH
SINH HO
HỌÏC)
C)

Cl2

Influent
(QT
ính)
(QT bu
bùønn hoa
hoạïtt ttính)

X Lý B c I:
Lo i rác có kích th
thi t b

Nguồn tiếp nhận
Tới xử lý bùn

c to có thê gây t c ng n đ

ng ng, h h ng

Lo i c n l l ng chu y u là ch t h u c
Song ch n rác, bê l ng cát, bê l ng I, bê tuy n n i, v t d u m
X Lý b c II:
Kh
X
8

đi các ch t h u c hòa tan ho c d ng keo.
ly sinh h c
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM


BK
TPHCM

3.1. MÔ TẢ QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH

Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng
lơ lửng chủ yếu được sử dụng để khử chất hữu cơ
chứa carbon
Quá trình bùn hoạt tính là quá trình phổ biến nhất của
vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng.
Các công trình xử lý nước thải áp dụng quá trình sinh

học hiếu khí sinh trưởng lơ lững gồm:
Bể bùn hoạt tính (Activated sludge process) hay bể
aeroten (Aeration tank)
Mương oxy hóa (Oxidation ditch)
Bể sinh học hiếu khí dạng mẻ (Sequencing Batch
Reactor – SBR)
Hồ sinh học hiếu khí làm thoáng cưỡng bức (Aerated
lagoon)
9

TS.LÊ HỒNG NGHIÊM


BK
TPHCM

QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH

Quá trình phân hủy CHC xảy ra khi nước thải tiếp xúc
với bùn trong điều kiện sục khí liên tục.
Việc sục khí nhằm đảm bảo các yêu cầu:
Cung cấp đủ lượng oxy một cách liên tục và duy trì
bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng,
Xáo trộn đều VSV (bùn) và CHC trong nước thải và
chúng sử dụng CHC như nguồn thức ăn.
Khi VSV phát triển và được xáo trộn bởi không khí
chúng sẽ kết lại thành khối với nhau tạo thành bùn
hoạt tính – bông bùn sinh học).

10

TS.LÊ HỒNG NGHIÊM


BK
TPHCM

BỂ BÙN HOẠT TÍNH – BỂ AEROTEN

Quá trình bùn hoạt tính được thực hiện trong bể aeroten.
Hỗn hợp bùn hoạt tính và nước thải sau khi ra khỏi bể aeroten
được đưa đến bể lắng đợt 2 và được lắng giữ lại tại đây.
Phần lớn bùn hoạt tính (>50%) được tuần hoàn trở lại bể aeroten
(gọi là bùn tuần hoàn) để duy trình mật độ VSV đáp ứng khả
năng phân hủy CHC tốt.
Phần lớn bùn hoạt tính còn lại trong bể lắng (bùn hoạt tính dư)
được đưa đến bể nén bùn để giảm độ ẩm và sau đó xử lý chúng
bằng các phương pháp thích hợp.
u vào

Bể Aeroten

Bùn tu n hồn
11

B l ng đợt 2

Bùn
th i

u ra

TS.LÊ HỒNG NGHIÊM


BK
TPHCM

ÍNH HIE
QUA
QUÁÙ TRÌNH BU
BÙØN HOA
HOẠÏT TTÍNH
HIẾÁU KH
KHÍÍ
Bê aeroten

Vào

Bê l ng II

Ra

Bùn tu n hồn
Bùn d

Bùn HT là bùn sinh h c t p h p nhi u lo i vi sinh chu y u là vi khu n t
d ng hi u khi
BHT là sản phẩm của khối quần thể VSV có khả năng ổn đònh chất thải
dưới điều kiện hiếu khí.

Bông bùn họa tính có kích thước khoảng từ 50 đến 200 μm, có thể được
loại bỏ bằng lắng trọng lực.
12

TS.LÊ HỒNG NGHIÊM


BK
TPHCM

NH HIE
QUA
QUA TRèNH BU
BUỉỉN HOA
HOAẽẽT TTNH
HIEU KH
KH
ng d n khi nen

Bụ ph n khu ch tỏn khi
B AEROTEN KHU CH TN KH

Quỏ trỡnh bựn ho t tớnh c s dung r ng rói cho x ly sinh h c
NT sinh ho t, ngnh CN ụ nhi m CHC nh th c ph m, bia,
thu c da, th y s n,
Thu n l i: Hi u qu kh BOD cao
B t l i: N ng l ng tiờu thu cao, l ng bựn sinh ra l n
13

TS.Lấ HONG NGHIấM

BK
TPHCM

BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ
BÙN HOẠT TÍNH AEROTEN

14

TS.LÊ HỒNG NGHIÊM


THIET Bề KHUECH
TAN KH

BK
TPHCM

Hieọu quaỷ 1,0 3,0 kg O2/kWh

15

TS.Lấ HONG NGHIấM


THIẾT BỊ KHUẤY
TRỘN BỀ MẶT

BK

TPHCM

Tua bin (Turbines)
Efficiency 0,8 – 1,2 kg O2/kWh

Chổi khuấy (Brushes)
Efficiency 1,2 – 1,8 kgO2/kWh

16

TS.LÊ HỒNG NGHIÊM


Vai trò của VSV

BK
TPHCM

Oxi hóa va hơ h p n i bào:

C.hữu cơ

O2

dinh dưỡng
(N,P)

CO2

H2O

Nonbiodegradable
residue
17

TS.LÊ HỒNG NGHIÊM


BK
TPHCM

Vai trò của VSV

Phân h y n i bào:

O2

CO2

H2O

N,P

Cặn không phân hủy
sinh học
18

TS.LÊ HỒNG NGHIÊM

BK
TPHCM

19

Bông Bùn HT

TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM


BK
TPHCM

Vi Sinh

Vi khu n
ng V t Nguyên Sinh: Trùng tiêm mao, trùng bánh xe, giun,..
Vi Sinh s i: VK s i, n m men

20

TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM


BK
TPHCM

ng V t Nguyên Sinh
ng V t Nguyên Sinh: Trùng tiêm mao, trùng bánh xe, giun,..

21

TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM


BK
TPHCM

N m men

N m: Hình s i, đ n bào

22

TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM


3.2. MÔ HÌNH
BK
TPHCM

NG H C QUÁ TRÌNH BÙN HO T TÍNH

T ng tr

ng c a t bào sinh kh i

Trong c h th ng nuôi c y d ng m hay liên t c t c đ t ng tr
sinh v t có th đ c đ nh ngh a theo bi u th c sau:

ng c a vi

dX
rg =
= μX (3.11)
dt

Trong đó:
rg = t c đ t ng tr ng c a t bào vi sinh v t, KL/TT.TG
= t c đ t ng tr ng riêng, TG-1
X = N ng đ c a vi sinh v t, KL/TT

T ng tr

ng b h n ch b i ch t n n

dX μ m XS
(3.14)
rg =
=
dt K s + S
-1

= t c đ t ng tr ng riêng, TG-1
ng riêng l n nh t, TG
max = t c đ t ng tr
S = n ng đ c a ch t n n trong dung d ch, KL/TT
Ks = h ng s bán v n t c, n ng đ ch t n n t ng ng v i t c đ t ng tr
50% tóc đ t ng tr ng l n nh t, KL/TT
23

ng b ng

TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM


BK
TPHCM

3.2. MÔ HÌNH

T ng tr

NG H C QUÁ TRÌNH BÙN HO T TÍNH

ng c a t bào vi sinh v t và s

d ng c ch t

Trong h th ng nuôi c y d ng m hay liên t c, m t ph n ch t n n đ c
chuy n hóa thành t bào m i và m t ph n còn l i b oxy hóa thành các
s n ph m vô c và h u c cu i cùng. Quan h gi a t c đ tiêu th ch t
n n và t c đ t ng tr ng đ c bi u di n nh sau:

rg = −Yrsu (3.15)
rg = t c đ t ng tr

ng c a t bào vi sinh v t, KL/TT.TG

Y = h s s n l ng l n nh t, mg/mg (đ nh ngh a nh t s gi a kh i l ng c a t

bào hình thành và kh i l ng ch t n n tiêu th xác đ nh trong giai đo n t ng
tr ng logarit)
rsu = t c đ s d ng ch t n n, KL/TT.TG

24

TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM


BK
TPHCM

3.2. MƠ HÌNH

NG H C Q TRÌNH BÙN HO T TÍNH

Tốc độ sử dụng cơ chất (rsu)

kXS
rsu = −
Ks + S

rsu- Tốc độ s d ng c ch t b i VSV, g/m3.ngày
k - T c đ s d ng c ch t riêng t i đa, g c ch t/g VK.ngày
KS - H ng s bán v n t c, hàm l ng c ch t t c đ = ½ t c đ s d ng c
ch t l n nh t, g/m3
X - Hàm l ng vi sinh, g/m3
S - Hàm l ng c ch t sinh tr ng gi i h n, g/m3
– Trong thực tế, hệ thống XLSH
được thiết kế để có dòng ra

có giá trò cơ chất rất thấp
sinh trưởng có cơ chất giới
hạn.
– Khi cơ chất sử dụng ở tốc
độ lớn nhất
VK sinh trưởng
ở tốc độ tối đa.
25

TS.LÊ HỒNG NGHIÊM