Bun hoạt tính - Nguyên lý và thiết kế

BÙN HOẠT TÍNH
Nguyên lý và thiếtkế
Các chấthữucơ
ô nhiễmcóthể
phân huỷ sinh
học
Bùn
có thể
lắng
Vi khuẩncó
sẵntrong
nướcthải
KHÍ LẮNG
Nước trong ở phía trên
CÂU HỎI: Sử dụng vi khuẩn để xử lý nước thảicóthể gây mộtsố rủiro đốivớisứckhoẻ
con người? Vi sinh vật nào là loài gây bệnh?
Không khí
Nhiềubùn

Các quy trình sinh trưởng lơ lửng

Mộthệ thống xử lý sử
dụng bùn hoạttính
bao gồm:
- Sục khí sinh học
trong bể Aeroten,
- Bể lắng (sơ cấp),
- Tuần hoàn bùn sinh
họcquay lạibể
Aeroten,
- Thải bùn dư

Mục đích của công đoạnsục khí (2 – 15 giờ)
- TIẾP XÚC SINH HỌC: Bông sinh học đã hình thành
tiếpxúc+ hấpthụ chất ô nhiễmmới
- PHÂN HUỶ SINH HỌC HIẾU KHÍ: Bông sinh học
đượcsụckhí

Tuần hoàn khép kín
Vòi phun bong
bóng nhỏ
Montreal, Canada

BÙN HOẠT TÍNH
Vận hành và các vấn đề
• Bùn hoạt tính là quá trình xử lý sinh họccóhiệuquả loạibỏ chất ô nhiễmhữucơ cao nhất: 85 –
95%.
• Tuy nhiên, vậnhànhquátrìnhxử lý này tương đối khó, đòi hỏiphảicóbíquyếtkỹ thuậtvà
nguồnnhânlực đủ khả năng.
• Các yếu tố tác động tớihiệuquả củaquátrìnhxử lý thứ cấp điểnhình:
QUÁ TRÌNH
Các yếutố tác động đếnhiệuquả củaquátrình
Loạithiếtbị
Thờigianlưuthuỷ lực
Tảitrọng thuỷ lực
Tảitrọng chấthữucơ
Năng suấtcấpkhí
Thờigianlưutế bào trung bình
-
Tỉ lệ chấtdinhdưỡng – vi sinh vậtF/M
-
Tỉ lệ bùn tuầnhoàn

Các chấtdinhdưỡng
Bùn hoạt tính
Các yếutố môi trường (pH, nhiệt độ...)
• Hiệuquả xử lý bịảnh hưởng khi quá trình phân huỷ sinh học trong bể Aeroten không tốthoặckhi
quá trình vậnhànhlắng thứ cấp không đúng. Nguyên nhân củahiệuquả xử lý thấpcóthể do cả
thiếtkế ban đầulẫnvậnhànhhàngngày.

BÙN HOẠT TÍNH
Vận hành và các vấn đề
Yếutố
• Loạithiếtbị
• Thờigianlưu
thuỷ lựcHDT
(giờ)
Vấn đề có thể xảy
ra
• Quá trình sụckhí
và lắng xảy ra trong
thiếtbịđượcthiết
kế kém
• Không đủ thời
gian lưuthuỷ lực
(HDT) đốivớicả
quá trình sụckhívà
lắng
• Hàm lượng TSS
cao trong dòng thải
ở bể lắng thứ cấp
Giải pháp
• Tách dòng vào quá tải đếnbể chứa(nếucó)

và cố gắng ổn định tốc độ dòng chảybằng
cách sử dụng thờigianban đêm.
• Xem xét lại các giớihạn và có các mụctiêu
xử lý mới.
• Xác định nguồnthấm qua hoặc dòng chảy
trong các mùa mưavàquyết định phân dòng
trong khi có mưa.
• CHÚ Ý VỀ MẶT KỸ THUẬT:
Đốivớibể Aeroten:
– HDT (giờ) = V / (Q + R)
Đốivớibể lắng:
– HDT (giờ) = 2 – 3 giờ, và OFR = 1 – 1,5
m/giờ

BÙN HOẠT TÍNH
Vận hành và các vấn đề
Yếutố Vấn đề có thể
xảyra
Giải pháp có hiệuquả
• Tảitrọng thuỷ
lực
• Tảitrọng chất
hữucơ
• Tỉ lệ chấtdinh
dưỡng – vi sinh
vậtF/M
• Hàm lượng BOD
hoà tan trong
dòng thải ở bể
lắng bị cao

• Hiệusuất
chuyển hoá chất
ô nhiễmhữucơ
thấp
• Biofloc = pin
floc
• Kiểmtracơ sở của quá trình bùn hoạt hoá:
– F / M = ( Q . BOD
5
) / (VSSML . V) ngày
-1
– F / M = các giá trị thực nghiệm đã xác
định đốivớimỗi ngành công nghiệp
– F / M = 0,2 đến 0,7 ngày
-1
đốivớinước
thảisinhhoạt
– F / M = 0,1 ngày
-1
đốivới quá trình sản
xuấtgiấyvàbộtgiấy
– F / M = 0,8 đến 1,0 ngày
-1
đốivới các cơ
sở sảnxuấtbơ sữa
– F / M = 0,01 ngày
-1
đốivớinướcrác
• Kiểmtrahàmlượng các chấthữucơ của
hỗnhợplỏng - rắn:

– VSSML: phải cao hơn 2 000 mg/l
– Sự có mặtcủasinhkhối(vi khuẩn&
động vật nguyên sinh (protozoa))

BÙN HOẠT TÍNH
Vận hành và các vấn đề
Yếutố
• Công suất
cấpkhí
Vấn đề có thể xảy
ra
• Sục khí không đủ
• Sục khí quá nhiều,
tốn kém
Giải pháp có hiệuquả
• Theo kinh nghiệm: Yêu cầu Oxy đượcthiếtkế
trong khoảng 1 đến 1,4 kg O
2
cho kg BOD
• Tuy nhiên, sẽ rấthữu ích khi tiếnhànhkiểm
tra hàng ngày hàm lượng oxy hoà tan (DO) ở
mộtsố vị trí củabể Aeroten. Giá trị trung bình
cầnbằng khoảng 2 mg/l (giữa 1 và 2).
• Trên 2 mg/l = lãng phí năng lượng
• Dưới 2 mg/l = có nguy cơ xảy ra quá trình
yếm khí và xuấthiện bông sinh họcdạng sợi
(có đặctínhlắng kém)

BÙN HOẠT TÍNH
Vận hành và các vấn đề

Yếutố Vấn đề có thể xảy
ra
Giải pháp
• pH • Sự phânrãsinhkhối
(bùn hoạt tính)
• Kiểm tra hàng ngày pH của dòng vào để đối
phó ngay vớiviệctăng hoặcgiảmpH, cóthể là
do dòng chảy vào hệ thống không hợp pháp
• pH axit (nhỏ hơn6) cóthểđiềuchỉnh bằng
vôi hoặc soda khan
• pH kiềm(lớnhơn8,5) cóthểđiềuchỉnh bằng
H
3
PO
4
hoặcH
2
SO
4
. Sử dụng axit photphoric
thì tốthơnnhưng phản ứng chậmhơn.
• Các chất
dinh dưỡng
• Sự tăng nhanh bông
sinh họcdạng sợi
• Đặctínhlắng đọng
kém của bùn
• Thêm chấtdinhdưỡng vào dung dịch hỗn
hợpbằng cách định lượng trong dòng vào:
– Ure (NH

2
)
2
CO hoặc amoniăcvàP
2
O
5
hoặcH
3
PO
4
– Duy trì cân bằng BOD
5
/ N
tổng
/ P
tổng
bằng 100 / 5 / 1 trong dòng chảy vào

BÙN HOẠT TÍNH
Vận hành và các vấn đề
Yếutố
• Tỉ lệ tuần hoàn
bùn (Bùn hoạt
tính tuần hoàn,
RAS)
Vấn đề có thể
xảyra
• Tỉ lệ tuần hoàn
không đủ hoặc

rờirạclàmgiảm
hiệusuấtxử lý
Giải pháp
• Thựchiện quá trình để kiểmtratỉ lệ tuần
hoàn bùn, như một trong các điềusau:
– mộttỉ lệ không đổi, nghĩalàR (m
3
/ngày)
= không đổi
– tỉ lệ không đổi R / Q
– một cách tiếpcận lớp bùn thứ cấp ở
điểmgốc, duy trì ổn định hàm lượng
VSSML (lượng sinh khối không đổi) và tối
ưu hoá việcthải bùn thứ cấp (bùn dư)
• Hai giải pháp đầuchỉ thích hợp khi có các
điềukiện ổn định: tốc độ dòng chảy không đổi
hoặctảitrọng hữucơ của dòng vào không đổi.
Những điềukiệnnàyrấtítgặp đốivớicác
dòng thải công nghiệp.
• Quá trình thứ ba đòi hỏiphải có các phân
tích trong phòng thí nghiệm hàng ngày và các
tính toán tốithiểu (xem các giải thích sau).

BN HOT TNH
Vn hnh v cỏc vn
Yếu tố Vấn đề Giải pháp
Thigianlut
bo trung bỡnh
Bựn hottớnh
thi(WAS)

Sinh khihot
tớnh quỏ ớt trong
hnhplng -
rn (VSSML thp)
Bựn hoc bụng
sinh hcb
khoỏng hoỏ nhiu
(bựn en)
Cntớnhtoỏnlng bựn hottớnhthi (WAS)
davophng phỏp tớnh toỏn ó c
chng minh ỳng (xem cỏc gii thớch sau)
Thigianlut bo trung bỡnh cn c
iuchnh theo cỏc ktqu kimtrasinhkhi
trờn kớnh hinvi (cbitlcỏcng vt
nguyờn sinh, xem cỏc hỡnh sau). Thigianlu
t bo trung bỡnh thng l 5 10 ngy, ụi
khi 15 ngày

BÙN HOẠT TÍNH
Vận hành và các vấn đề
Yếutố
• Sự có mặtcủa các
vi khuẩndạng sợi
Vấn đề có thể xảy
ra
• Lắng thứ cấp: Bùn
trương nở do tăng
trưởng vi khuẩn
dạng sợiquámức
và xảyravấn đề

trong bể lắng; bùn
dâng lên hoặckết
thành khối, nước
thảisauxử lý bị vẩn
đục, kết bông điểm
nhỏ và kết bông tản
mạn
• Bể Aeroten: sự
tăng trưởng quá
mứcvi khuẩndạng
sợilàmnổibọt (mùi,
có thểảnh hưởng
đếnsứckhoẻ con
người)
Giải pháp
• Khi bắt đầunhậnthấycósự tăng trưởng của các vi
khuẩndạng sợi, có thể là không quá muộn để sửa
chữatìnhtrạng này bằng cách:
– (
a) tăng sụckhínếusục khí không dư,
– (b) định lượng các chấtdinhdưỡng N và P
nếutỉ lệ BOD
5
/N
tổng
/P
tổng
không đạtmức 100/5/1
– (c) phân tích dòng vào để phát hiện các chất
gây ô nhiễm ứcchế như kim loạinặng hoặc các

chấtkhácvàkiểmtranguồnchảytràncủa
những chất gây ô nhiễmnày. Hànhđộng ngay
để ngănchặnnhững chất ứcchế này
• Khi không thể ngănchặnsự tăng trưởng của các vi
khuẩndạng sợithìphải đóng hệ thống bùn hoạtbính
bằng clo hoá (oxy hoá) sinh khốihiệncó. Khởi động
lạihệ thống này bằng sinh khốimới (ví dụ sinh khối
lấytừ hệ thống xử lý khác).
• Ngănngừasự cố: quan sát bông sinh học (bùn) trên
kinh hiển vi thông thường để phát hiệnsự bắt đầu
tăng trưởng quá mức (xem các trang sau)
• Ngănchặn các điềukiệnkíchthíchsủibọtsợi: (a)
có dầu, chấtbôitrơnvàchất béo trong dòng vào, (b)
tuầnhoànvángbêntronghệ thống thay cho việcloại
bỏ nó ra khỏihệ thống

BÙN HOẠT TÍNH
Các giải pháp ngănngừa
Tóm tắt các thông số kiểmsoáthiệusuất xử lý chất gây ô nhiễm
CHÚ THÍCH:
Các phân tích ở
phòng thí nghiệm
Điềuchỉnh bơm
TUẦN HOÀN bùn hoạt tính : R (m
3
/ngày),
đượckiểmsoátbằng cách:
• Kiểmtratrựctiếplớp bùn
• Kiểmtrakhả năng lắng của bùn
• Cân bằng khốilượng ở bể lắng thứ cấp

• Cân bằng khốilượng ở bể Aeroten
THẢI bùn hoạttính: W (m
3
/ngày),
đượckiểmsoátbằng cách:
• SRT (d)
• tỉ số F/M không đổi
• MLSS (mg/l) không đổi
BÙN lắng:
• Độ dày củalớp
bùn lắng
• Hàm lượng chất
rắn: SSS (mg/l)
HỖN HỢP LỎNG - RẮN:
. MLSS & VSSML
. DO & OUR
. Kính hiển vi: quan sát vi
khuẩndạng sợivàđộng vật
nguyên sinh
. Kiểmtrakhả năng lắng
DÒNG RA:
. Hiệusuấtxử lý
đốivới các thông
sốđượcqui định
pháp lý
DÒNG VÀO:
. Lưulượng hàng
ngày
. BOD
5

, COD
. TSS
. Các chấtdinh
dưỡng N & P
. pH
. Có các kim loại
nặng gây ứcchế, và
. Cung cấpvi khuẩn

BÙN HOẠT TÍNH
Các giải pháp ngănngừa
NGUYÊN LÝ CƠ BẢN:
Cần xem bể lắng thứ cấpnhư là mộtbể chuyểndịch, ởđó bông sinh họchoặc bùn sinh học(hoặc
hỗnhợplỏng - rắn) có đủ thờigianđể lắng đọng và đặclại. Sau đó, không đượcchậmtrễ nhiều,
bùn này phải được:
• tuầnhoànlạibể Aeroten (RAS) để duy trì hàm lượng sinh khối ổn định, hoặc
• hút ra như bùn thải (WAS) đốivớicácbướcxử lý cuối cùng.
Nói cách khác, sự vậnhànhchỉđạo là luôn luôn duy trì càng nhiều bùn sinh học hoạt động có hiệu
quả trong bể Aeroten càng tốt.
Có thể sử dụng mộtsố kỹ thuật để xác định lưulượng mong muốn
của bùn hoạthoátuầnhoànRAS. Về cơ bản, tỉ lệ tuần hoàn chính
xác sẽ dẫn đếnkếtquả là:
• bùn hoạttínhtối ưu (thành phần chính hoạthoá),
• và chấtlượng dòng thảicuối cùng (kếtquả).
Những kỹ thuật thông dụng nhấtbaogồm:
• (i) kiểmsoáttrựctiếp độ dày lớp bùn
• (ii) kiểmtrakhả năng lắng
• (iii) cân bằng khốilượng trong bể lắng thứ cấp
• (iv) cân bằng khốilượng trong bể Aeroten