Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
 Y.k  kp

 Y.k  kp

Tải bản đầy đủ - 0trang

X



(1-19)



Quá trình khử nitrat

Quá trình xử lý nitrat bằng phương pháp sinh học xảy ra nhờ sự hoạt động

của các vi khuẩn tự dưỡng (Autotrophic Bacteria) hoặc vi khuẩn dị dưỡng

(Heterotrophic bacteria). Quá trình làm sạch nitrat bằng các vi khuẩn tự dưỡng tuỳ

theo chất cho thêm vào nước là hydro H 2 hay lưu huỳnh S sẽ xảy ra theo các

phương trình phản ứng sau:

2NO3- + 5H2 4H2O + N2 + 2OH-



(1-20)



5S + 6NO3- + 2H2O  3N2 + 5SO42- + 4H+



(1-21)



Các vi khuẩn nhận năng lượng cho hoạt động phát triển của các tế bào từ

nguồn dinh dưỡng lấy từ các hợp chất chứa cacbon.

Trong trường hợp chất dinh dưỡng là rượu ethanol (C2H5OH), phản ứng sinh

học khử nitrat xảy ra theo phương trình sau:

12 NO3- + 5 C2H5OH  6 N2 + 10 CO2 + 9 H2O + 12 OH-



(1-22)



Trong trường hợp dinh dưỡng dùng axit axetic (CH3 COOH), phản ứng sinh

học khử nitrat xảy ra theo phương trình:

8 NO3- + 5 CH3 COOH  4 N2 + 10 CO2 + 6 H2O + 8 OH-



(1-23)



Trong trường hợp dinh dưỡng là chất hữu cơ (C18H19O9N), phản ứng sinh

học khử nitrat xảy ra theo phương trình:

1

1

1

1

C H O N  NO  H   N







17







1



HCO 



1



1

NH  H 0



CO

70



18 19 9



5



3



5



10



2



70



2



70



3



70



4



5

(1-24)



2



Ảnh hưởng của cơ chất

Cơ chất cho q trình khử nitrat là các chất khử, chất có khả năng nhường

điện tử cho nitrat (chất oxy hóa), bao gồm chất hữu cơ và chất vô cơ (hydro, lưu





huỳnh, sunfua, Fe2 ).

Trong hệ khử nitrat, mức độ tiêu hao chất khử phụ thuộc vào sự có mặt và

nồng độ của các chất nhận điện tử (chất oxy hóa) trong hệ: oxy hòa tan, nitrat, nitrit

và sunfat. Trong các hợp chất trên thì oxy hòa tan có khả năng phản ứng tốt nhất

với các chất khử vì trong hệ ln tồn tại cả loại vi sinh vật dị dưỡng hiếu khí hoặc

phần lớn loại vi sinh Denitrifier có khả năng thay đổi quá trình trao đổi chất từ

phương thức sử dụng oxy sang nitrat [25]. Vi sinh vật chỉ sử dụng đến nitrat và

nitrit khi môi trường đã cạn kiệt nguồn oxy hòa tan. Mức độ cạnh tranh về phương



diện sử dụng chất cho điện tử để khử nitrat và nitrit là ngang nhau. Oxy hóa với

sunfat khó hơn nên phản ứng giữa sunfat với chất hữu cơ chỉ xảy ra khi oxy tan,

nitrit, nitrat đã bị tiêu thụ hết.

Các chất hữu cơ mà vi sinh Denitrifier có thể sử dụng khá đa dạng: từ nguồn

nước thô, các hợp chất hóa học xác định được đưa từ ngồi vào hoặc các chất hữu

cơ hình thành từ phân hủy nội sinh. Một số chất và nguồn hữu cơ có thể sử dụng là:

axeton, axit axetic, etanol, metanol, đường glucose, gỉ đường, metan, siro hoa quả,

nước thải giàu thành phần COD. Khi khơng có nguồn hữu cơ rẻ tiền từ nước thơ

hoặc từ các phế phẩm thì metanol và axit axetic là loại được ưa dùng. Để khử nitrat

cho nước sinh hoạt có thể dùng ethanol và khí hydro [25].

Trong q trình khử nitrat, cả nitrat và chất hữu cơ đều bị tiêu thụ. Mức độ





tiêu thụ chất hữu cơ được thể hiện qua tỷ lệ N/C: NO 3  N /COD hoặc theo





NO3  N / BOD. Tính tốn nhu cầu chất hữu cơ cho q trình khử nitrat chỉ có tính



chặt chẽ ở mức độ nào đó đối với kỹ thuật khử nitrat riêng biệt, vì ít nhất một lượng

chất hữu cơ có nguồn gốc từ phân hủy nội sinh tham gia phản ứng. Khi sử dụng

nguồn carbon từ nước thải (kỹ thuật xử lý cùng hệ bùn) thì việc xác định nhu cầu

carbon sẽ phức tạp hơn [50,51,52].

Trong một hệ thống khử nitrat, chất hữu cơ bị tiêu hao vào các q trình:

chuyển hóa nitrat, nitrit thành khí N2, xây dựng tế bào vi sinh và oxy hóa với oxy

hòa tan. Cung cấp vừa đủ lượng chất hữu cơ cho các q trình trên chỉ có thể tính

tốn gần đúng vì vậy cần được theo dõi và điều chỉnh khi vận hành hệ thống xử lý.

Phương pháp tính tốn nhu cầu chất hữu cơ được trình bày chi tiết trong tài

liệu [15], tuy vậy có thể áp dụng cơng thức tương đối đơn giản để tính, ví dụ từ tài





liệu [3]: lượng chất hữu cơ cần để khử nitrat là 2,86 gCOD/g NO 3  N , khử nitrit

bằng 0,6, khử oxy bằng 0,35 lượng chất hữu cơ so với khử nitrat. Lượng chất hữu

cơ tổng (mS) tiêu thụ cho cả ba chất oxy hóa: nitrat, nitrit và oxy tính theo COD của

chất hữu cơ có dạng (chưa tính cho tổng hợp tế bào):

mS  2,86[1, 0NO  N  0, 6NO  N  0,35O

3

2

2

]



(1-25)



Nồng độ nitrat, nitrit tính theo nitơ trong nitrat và nitrit.

Phương trình tính nhu cầu chất hữu cơ (1-25) cho quá trình khử nitrat với sự

có mặt đồng thời ba chất oxy hóa: nitrat, nitrit và oxy được thành lập trên cơ sở



phân tích sau:

Để khử 14 g nitơ trong hợp chất nitrat từ hóa trị +5 về 0 cần 5 mol điện tử,





mỗi mol điện tử vì vậy sẽ khử được 2,8 g NO3  N (14/5). Các chất hữu cơ có số

oxy hóa khơng cố định, phụ thuộc vào tỷ lệ C/N/H trong phân tử, tuy nhiên khả

năng cho điện tử của chúng có thể đánh giá qua đặc trưng COD, cứ 8 g tính theo





COD sẽ nhường 1 mol điện tử (phân tử lượng của oxy là 32 khi chuyển về O2 thì





nhận 4 mol điện tử). Vậy để khử 14 g NO 3  N cần một lượng COD tương ứng là

40 g (325/4). Lượng chất chất hữu cơ để khử nitơ trong nitrat là 40/14 = hay 8/2,8

= 2,86 g/g.

Tương tự như vậy, để khử 14 g nitơ trong hợp chất nitrit cần 3 mol điện tử,

tương ứng với 4,67 g











2



2



NO  N /mol điện tử hoặc 4,67 g NO  N /8 g COD. Tỷ lệ



tiêu hao chất hữu cơ để khử nitrit tính theo nitơ là 1,71g/g (8/4,67). Chất hữu cơ

tính theo COD để khử oxy sẽ tương ứng là 1/1.

Nhu cầu chất hữu cơ tiêu hao cho quá trình khử nitrat, nitrit và oxy trong

biểu thức (1-25) chỉ thể hiện lượng chất khử cho phản ứng sinh hóa. Lượng chất

hữu cơ tiêu thụ cho cả tổng hợp tế bào (vi sinh dị dưỡng) có thể qui về cho quá

trình khử nitrat với một tỉ lệ tăng nhất định nào đó:



mS,T  2,86.C.NO 

N

3



(1-26)



C là hệ số (C >1) có giá trị biến động tùy thuộc vào bản chất của chất hữu cơ

và hiệu suất sinh khối thực của quá trình (phụ thuộc vào thời gian lưu tế bào), C có

giá trị 1,1 – 2,1 [23, 24].

Ảnh hưởng của ơxy

Ngồi yếu tố cạnh tranh cơ chất để oxy hóa chất hữu cơ của vi sinh hiếu khí

dị dưỡng, sự có mặt của oxy sẽ ức chế hoạt động của Denitrifier ở chỗ nó thúc đẩy

sự phát triển của vi sinh hiếu khí dị dưỡng, giống vi sinh có tốc độ phát triển cao

hơn và vì vậy xảy ra sự cạnh tranh về không gian sinh tồn và nguồn thức ăn (cùng

loại cho cả hai).

Nồng độ oxy có tác động trực tiếp là oxy ở bên trong tập hợp keo tụ hoặc ở

trong màng vi sinh chứ không phải là oxy trong chất lỏng có thể đo được.

Trong phương trình Monod, ảnh hưởng tích cực của một loại cơ chất nào đó

lên tốc độ phát triển của vi sinh có dạng tiệm cận:



SI

SI  K0I



. Do oxy là tác nhân ức

chế tốc độ phản ứng khử nitrat nên chúng có tác động ngược lại: nồng độ oxy càng

cao thì mức độ ức chế càng lớn, vì thế có thể sử dụng mối quan hệ:

K





DO ( NO 3 )



KDO ( NO )  DO



(1-27)







3



Để đánh giá mức độ ức chế của oxy đối với tốc độ khử

nitrat.



K DO ( NO ) là chỉ





3



số bán bão hòa của oxy có tác động ức chế khử nitrat với ý nghĩa tương tự như các

chỉ số bán bão hòa khác (tốc độ giảm 50% tại nồng độ đó). Giá trị của hệ số trên

thay đổi phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của hệ xử lý.

Trong hệ bùn hoạt tính hệ số trên có giá trị thấp hơn so với hệ lọc màng sinh

học, trong cùng hệ bùn hoạt tính, giá trị của hằng số giảm khi kích thước của tập

hợp keo tụ vi sinh giảm. Giá trị của



K DO ( NO ) dùng để tính tốn cho q trình khử

3



nitrat thường là giá trị của chính nó đối với q trình hiếu khí (0,1 – 0,5 mg O2/l)

[25].

Số liệu đánh giá tính năng ức chế của oxy lên q trình khử nitrat phản ánh

trong từng điều kiện cụ thể: nồng độ 0,2 mg/L trở lên ức chế nitrat hóa đối với hệ

thuần chủng vi sinh Pseudomonas trong xử lý nước thải sử dụng kỹ thuật bùn hoạt

tính; tốc độ khử nitrat giảm với nồng độ cao hơn 0,13 mg/L hoặc 0,3 – 0,8 mg/L

trong mương oxy hóa bốn kênh; 0,5 mg/L trong kỹ thuật bùn hoạt tính; 0,3 – 1,5

mg/L trong kỹ thuật mẻ kế tiếp giai đoạn [23].

Ảnh hưởng của pH.

Một lượng kiềm hình thành trong quá trình khử nitrat, bằng khoảng 50 % so

với lượng kiềm tiêu hao cho phản ứng nitrat hóa (7,14 g/g NH4 tính theo CaCO3





tiêu hao, quá trình khử nitrat sản sinh ra một lượng kiềm 3,57 g/g NO 3  N ) nên pH

của mơi trường phản ứng tăng trong q trình diễn biến khử nitrat [47].

Cũng giống các quá trình xử lý sinh học khác, khoảng pH tối ưu cho quá

trình khử nitrat nằm trong một khoảng khá rộng: từ 6.5 - 8, ngoài vùng tối ưu tốc

độ khử nitrat giảm nhanh [47].

Tại pH 10 và pH  6 tốc độ khử nitrat chỉ còn lại vài phần trăm so với vùng

tối ưu. Vi sinh Denitrifier có khả năng thích nghi với mơi trường pH với nhịp độ



chậm.

Trong vùng pH thấp có khả năng xuất hiện các khí có độc tính cao đối với vi

sinh vật từ quá trình khử nitrat như N2O, NO. Chúng có khả năng đầu độc vi sinh

vật với nồng độ thấp.

Ảnh hưởng của nhiệt độ.

Ảnh hưởng của nhiệt độ lên quá trình khử nitrat tương tự như đối với q

trình xử lý hiếu khí của vi sinh vật tự dưỡng: tốc độ tăng gấp đôi khi tăng thêm

10oC trong khoảng nhiệt độ 5 - 25 oC. Quá trình khử nitrat cũng có thể xảy ra trong

vùng nhiệt độ 50 - 60oC, mặc dù ít được sử dụng trong thực tế. Trong điều kiện

nhiệt độ cao, tốc độ khử nitrat cao hơn khoảng 50% so với tại 35oC [25].

Ảnh hưởng của chất hữu cơ.

Bản chất của chất hữu cơ cũng ảnh hưởng đến tốc độ khử nitrat: các chất

hữu cơ tan, dễ sinh hủy tạo điều kiện tốt thúc đẩy tốc độ khử nitrat. Nhiều kết quả

nghiên cứu cho thấy tốc độ khử nitrat tăng dần khi sử dụng chất hữu cơ từ phân hủy

nội sinh, từ nguồn nước thải và chủ động đưa vào hệ như metanol, axit axetic [43].

Tuy nhiên cũng có rất nhiều nghiên cứu cho thấy nguồn hữu cơ từ nhiều loại nước

thải (lên men, bia, rượu) thúc đẩy tốc độ khử nitrat mạnh hơn so với metanol [23].

Yếu tố kìm hãm quá trình khử nitrat.

Tuy loại vi sinh Denitrifier ít bị ức chế bởi các loại độc tố nhưng vẫn là vấn

đề cần quan tâm. Oxy có tác dụng ức chế enzym khử nitrit (nitrit redutase) và vì

vậy làm giảm tốc độ khử nitrit. Oxy cũng là tác nhân ức chế enzym khử nitrat với

mức độ mạnh hơn so với enzym khử nitrit. Bằng chứng từ thí nghiệm cho thấy: với

hệ khử nitrat tĩnh đang hoạt động nếu đưa thêm oxy vào hệ sẽ xuất hiện hiện tượng

tích lũy nitrit và nếu ngừng cấp oxy và sục khí argon vào hệ thì hiện tượng tích lũy

nitrit cũng dừng lại. Nồng độ oxy hòa tan phát huy tác dụng kìm hãm khi nó đạt

trên 13 % so với mức oxy bão hòa trong nước.

Nitrit cũng là yếu tố kìm hãm tốc độ khử nitrat: tại pH = 7, nồng độ





NO 2  N > 14 mg/L bắt đầu ức chế quá trình vận chuyển chất của vi sinh vật và làm

dừng quá trình khi nồng độ đạt 350 mg/L [23].



Động học quá trình khử nitrat

Hai mơ hình động học có thể sử dụng để mơ tả quá trình khử nitrat: tốc độ

sinh trưởng của vi sinh hay tốc độ tiêu thụ của cơ chất, tương tự như trong trường

hợp xử lý hiếu khí.

Sự khác biệt giữa quá trình xử lý chất hữu cơ (cơ chất) trong điều kiện hiếu

khí so với q trình khử nitrat là ở thành phần thu nhận điện tử: oxy trong trường

hợp đầu và nitrat trong trường hợp sau. Trong trường hợp xử lý hiếu khí, nồng độ

oxy có giá trị thấp hơn nhiều (1 – 2 mg/L) so với nồng độ của chất hữu cơ (BOD

vài trăm mg/L). Tương tự như vậy, nồng độ nitrat (với tư cách là chất oxy hóa) có

khả năng kiểm sốt tốc độ tiêu thụ chất hữu cơ cũng rất nhỏ, chỉ khoảng 0,1 mg/L

[21], tức là nó chỉ tác động đến tốc độ oxy hóa chất hữu cơ hay khử nitrat nếu nồng

độ nitrat thấp hơn giá trị trên. Trong thực tế, nồng độ nitrat trong nước thải lớn hơn

nhiều so với 0,1 mg/L, nó ln là yếu tố dư thừa cho phản ứng khử nitrat, nói cách

khác thì tốc độ khử nitrat khơng phụ thuộc vào nồng độ của nitrat (phản ứng bậc 0

đối với nitrat) mà phụ thuộc vào nồng độ của chất hữu cơ. Tốc độ khử nitrat phụ

thuộc vào nồng độ chất hữu cơ, tỷ lệ thuận với nó (phản ứng bậc 1).

Tốc độ khử nitrat phụ thuộc vào dạng và nồng độ của chất hữu cơ. Chất hữu

cơ có tính sinh hủy cao thúc đẩy tốc độ phản ứng khử nitrat. Tốc độ khử nitrat bị

chi phối rất mạnh bởi nồng độ oxy hòa tan, nhiệt độ và dạng kỹ thuật phản ứng.

Tốc độ khử nitrat riêng tính theo phương trình:

N0  N

U  X.



(1-28)



Mơ hình kinh nghiệm

Phần lớn các mơ hình kinh nghiệm được xây dựng trên cơ sở phản ứng bậc 0

đối với nitrat và chất hữu cơ hoặc bậc 1 đối với nồng độ sinh khối. Một số mơ hình

kinh nghiệm thì dựa trên tải lượng hoặc thời gian lưu tế bào [23].

Khi sử dụng nguồn chất hữu cơ từ dòng vào (khử nitrat đặt trước nitrat hóa),

các kết quả nghiên cứu cho thấy tốc độ khử nitrat thay đổi rõ rệt theo ba giai đoạn,

phụ thuộc vào tính chất sinh hủy của nguồn carbon. Trong giai đoạn đầu, tốc độ

khử nitrat xảy ra nhanh do sử dụng nguồn carbon dễ sinh hủy, giai đoạn tiếp theo



chậm hơn do nguồn carbon khi đó thuộc loại khơng tan hay có cấu trúc phức tạp

khó sinh hủy và bước cuối cùng chậm nhất liên quan đến nguồn hữu cơ từ quá trình

phân hủy nội sinh. Các phương trình động học dựa trên kinh nghiệm được thiết lập

cho trường hợp khử nitrat sử dụng chất hữu cơ từ nguồn vào. Tốc độ khử nitrat

riêng U [phương trình (1-29)] liên hệ với tỷ lệ F/M thông qua biểu thức [91]:

U1  0,03F / M  

0,029



(1-29)



F/M là tỷ lệ giữa cơ chất (thức ăn) và mật độ vi sinh tính theo lượng hữu cơ

(gBOD/g SK). U1 là tốc độ khử nitrat riêng [g NO3-N/gSK.d)] trong đơn vị khử

nitrat đặt phía trước (chỉ số 1).

Khi khơng có nguồn carbon, ví dụ trong bể lắng thứ cấp hay trong đơn vị

khử nitrat đặt sau nitrat hóa thì tốc độ khử nitrat riêng xảy ra chậm hơn nhiều so với

sử dụng chất hữu cơ bổ sung, dựa trên nguồn cơ chất từ phân hủy nội sinh. Hai

phương trình kinh nghiệm được sử dụng để mô tả cho trường hợp trên [55]:

U2  0,12.0,706



0,175.An

U2 

Y'.



(1-30)

(1-31)



c



U2 là tốc độ khử nitrat riêng [g NO3-N/gSK.d)] trong đơn vị khử nitrat đặt

phía sau (chỉ số 1); θc là thời gian lưu tế bào; Y’ là hiệu suất sinh khối thực; A n là

mức độ tiêu hao oxy thực trong hệ xử lý bùn hoạt tính (g oxy/g BOD tiêu hao).

Phương trình (1-30) thường được sử dụng hơn so với phương trình (1-31) vì

trong phương trình sau cần tới một vài thơng số khó xác định.

1.3. Kỹ thuật màng vi sinh

1.3.1. Màng vi sinh

Khi nước thô chảy qua, hoặc tiếp xúc xáo trộn với vật liệu mang, trên mặt

các hạt vật liệu rắn sẽ hình thành, phát triển các vi sinh vật và sinh vật, gọi là tạo

màng sinh học. Đây là đặc điểm quan trọng nhất trong kỹ thuật màng vi sinh.

Kỹ thuật màng vi sinh được chia làm 2 dạng chính: màng vi sinh cố định

(màng vi sinh hình thành trên giá thể cố định, ví dụ: bể lọc nhỏ giọt); và màng vi

sinh chuyển động (màng vi sinh hình thành trên giá thể chuyển động, ví dụ: bể



MBBR).

Sự hình thành màng vi sinh trên giá thể cố định

Màng sinh học (Biofilm)

hình thành trên bề mặt các giá thể

bao gồm vi khuẩn, nấm, tảo,

nguyên sinh động vật và các sinh

vật khác. Quá trình hình thành các

màng sinh học trên bề mặt các giá

thể tương tự như quá trình hình

thành các màng sinh học trong tự

nhiên. Sau khi các giá thể bị các

chất hữu cơ bám vào (quá trình lọc



Hình 1.8. Chu trình hình thành và bong tróc

của màng sinh học [9,17]



- hấp phụ), các vi khuẩn sẽ di

chuyển đến và phát triển trên đó

thành các khuẩn lạc, sau đó các

sinh vật khác sẽ đến phát triển dần

thành màng sinh học.

Để cho các vi khuẩn có thể



Hình 1.9. Quần thể vi sinh dính bám trên vật

liệu mang [4]

hấp phụ lên bề mặt của giá thể cần

phải có sự hình thành lớp màng bao xung quanh tế bào có bản chất polisaccarit và

protein gọi là glicocalix (phức hệ chứa polimer gọi là glicocalix). Các polimer

ngoại bào này giúp các tế bào vi sinh gắn kết với nhau tạo màng sinh học trên bề

mặt giá thể [9,17]. Tiến trình hình thành màng sinh học được mơ tả trong hình 1.8

và hình 1.9.

Bề mặt hạt vật liệu lọc chỉ cho phép quần thể vi sinh vật phát triển theo một

hướng là bề mặt ngoài của hạt. Bề dày của màng sinh học từ 600 µm đến 1000 µm,

trong đó phần lớn là vùng hiếu khí. Thành phần sinh vật chủ yếu của màng sinh học

là vi khuẩn, ngồi ra còn có các loại động vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn,... Các vi

sinh vật trên màng sinh vật sẽ phân hủy các chất hữu cơ và tăng trưởng, việc tăng

chiều dày của màng sinh học sẽ làm giới hạn việc khuếch tán oxy hòa tan vào phía

trong màng sinh học và tạo thành những khu vực yếm khí bên trong màng. Màng



sinh học được hình thành và chia thành 3 lớp: lớp ngồi cùng là lớp hiếu khí được

oxy khuếch tán xâm nhập, lớp trong là lớp thiếu oxy, và lớp trong cùng là lớp yếm

khí.

Nếu màng quá dày, các vi sinh vật bên trong màng có thể bị thiếu chất dinh

dưỡng và chúng sẽ chuyển qua giai đoạn phân hủy nội bào, sản phẩm của quá trình

phân hủy nội bào trở thành cơ chất cho

phản ứng khử nitrat. Sau một thời gian

hoạt động, màng sinh vật dày lên, các

chất khí tích tụ phía trong tăng lên và

màng bị tách khỏi vật liệu lọc (q trình

lão hóa màng sinh học). Hàm lượng cặn

lơ lửng trong nước tăng lên. Sự hình

thành các lớp màng sinh vật mới lại tiếp



Hình 1.10. Hệ xử lý bằng màng vi sinh

chuyển động



diễn. Quá trình hình thành các lớp màng

sinh học mới sẽ tái diễn nhưng cần một thời gian đủ dài [5,21,56].



Sự hình thành màng vi sinh trên giá thể chuyển động (MBBR)

Công nghệ MBBR là sự kết hợp hai kỹ thuật xử lý: Kỹ thuật huyền phù và

kỹ thuật màng vi sinh. Trong bể phản ứng sử dụng kỹ thuật màng vi sinh chuyển

động, các giá thể, vi khuẩn và chất bẩn cùng chuyển động hỗn độn. Ban đầu các

chất hữu cơ được vận chuyển đến bề mặt

màng sinh học nhờ chế độ chảy rối hay

gặp trong nhiều kiểu bể phản ứng sinh

học. Cơ chế bám dính của các phần tử

hữu cơ lớn và các hạt lên bề mặt của

màng sinh học có thể là sự va chạm và

lọc-hấp phụ do cấu trúc của màng sinh

học khơng mịn [11,29].

Cấu trúc của màng sinh học



Hình 1.11. Sơ đồ cơ chế hoạt động của

màng sinh học trên giá thể chuyển

động



chuyển động và sự hình thành màng sinh

học trên giá thể chuyển động tương tự như trên giá thể cố định, tuy nhiên sự khác

nhau ở đây, và là yếu tố quyết định tính hiệu quả của kỹ thuật vi sinh chuyển động

là khả năng tiếp xúc của giá thể, vi khuẩn và chất bẩn cần xử lý trong bể phản ứng.



Diện tích tiếp xúc được tăng lên đáng kể, do không bị hạn chế bởi sự xếp chồng

của các hạt vật liệu như trong kỹ thuật mang vi sinh cố định, ngồi ra nó còn được

kể đến diện tích bề mặt tạo ra do độ rỗng của giá thể [38,44].

Vật liệu mang DHY làm từ Polyurethan do cơng ty Vinse nghiên cứu và sản

xuất, diện tích bề mặt của vật liệu mang được tính tốn dựa trên kích thước hình

học của giá thể và cấu trúc xốp của nó, chính những lỗ nhỏ li ti bên trong giá thể

tạo ra những bề mặt cho sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật; cơ chế khuếch

tán và trao đổi chất tương tự như màng

sinh học cố định. Do đó, q trình

chuyển khối trong hệ mang chuyển động

cao hơn so với hệ mang cố định [11].

Vật liệu mang di động

Hệ màng vi sinh chuyển động sử

dụng bể phản ứng giống như trong kỹ

thuật bùn hoạt tính nhưng được bổ sung



Vật liệu sạch



thêm chất mang, chất mang có kích

thước hình học lớn hơn so với kích

thước của vật liệu mang sử dụng trong

kỹ thuật tầng lưu thể (cỡ cm), chúng

chuyển động hỗn loạn trong khi vận

hành nhờ dòng khí khuấy trộn



hay



khuấy đảo cơ học [11, 28,56].

Lượng sinh khối bám trên chất

mang phụ thuộc vào diện tích bề mặt và

chiều dày của màng vi sinh bám trên đó.



Vật liệu có mặt của màng vi sinh

Hình 1.12. Cấu trúc xốp của

polyuretan xốp



Do chuyển động hỗn loạn trong nước, cọ

sát lẫn nhau nên nguy cơ bong màng vi sinh là rất thường trực. Tạo ra bề mặt chất

mang không bị nguy cơ cọ sát được gọi là bề mặt được bảo vệ. Tỷ lệ diện tích bề

mặt được bảo vệ phụ thuộc vào cấu hình của vật liệu mang. Đó là chất mang có cấu

hình đặc thù như kiểu bánh xe, dạng hộp, dạng ống, dạng vòng xốy.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

 Y.k  kp

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×