Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
TỔNG QUAN VỀ BỂ BÙN HOẠT TÍNH TRUYỀN THỐNG VÀ QUI TRÌNH TÍCH HỢP TĂNG TRƯỞNG BÁM DÍNH VÀ BÙN HOẠT TÍNH (IFAS)

TỔNG QUAN VỀ BỂ BÙN HOẠT TÍNH TRUYỀN THỐNG VÀ QUI TRÌNH TÍCH HỢP TĂNG TRƯỞNG BÁM DÍNH VÀ BÙN HOẠT TÍNH (IFAS)

Tải bản đầy đủ - 0trang

thải. Do vậy hạt bùn sẽ lớn dần và tổng lượng bùn cũng tăng dần lên (Lương Đức

Phẩm, 2007).

Trong bể bùn hoạt tính diễn ra các q trình sinh trưởng lơ lửng, đây là những quá

trình xử lý sinh học hiếu khí mà trong đó những vi sinh vật chịu trách nhiệm chuyển

hóa chất hữu cơ hoặc các thành phần khác trong nước thải thành khí và tế bào chất

những vi sinh vật này luôn được giữ ở trạng thái lơ lửng và xáo trộn cùng với thể lỏng,

với điều kiện như vậy, hiệu suất phân hủy (ơ-xy hóa) các hợp chất hữu cơ là khá cao

(Trần Văn Nhân & Ngơ Thị Nga, 2002). Tính chất quan trọng của bùn là khả năng tạo

bơng. Theo lý thuyết của Mekhati thì sự tạo bông xảy ra ở giai đoạn trao đổi chất có tỷ

lệ chất dinh dưỡng với sinh khối trở nên thấp dần. Tỷ lệ này thấp sẽ đặc trưng cho

nguồn năng lượng thấp của hệ thống và dẫn tới giảm năng lượng chuyển động. Động

năng tác dụng đối kháng với lực hấp dẫn. Nếu động năng nhỏ thì tác động đối kháng

cũng sẽ nhỏ và các tế bào vi khuẩn hấp dẫn với nhau. Diện tích bề mặt tế bào, sự tạo

thành vỏ nhầy và tiết ra niêm dịch là nguyên nhân keo tụ của các tế bào vi khuẩn

(Lương Đức Phẩm, 2007).

Các vi khuẩn trong bể bùn hoạt tính chiếm khoảng 95% tổng sinh khối của bùn hoạt

tính. Chúng là những vi sinh vật đơn bào phát triển trong nước thải nhờ vào sự tiêu thụ

các chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học như carbohydrate, protein, chất béo và nhiều

hợp chất khác. Các vi khuẩn này thuộc các loài Flavobacterium, Achromobacter,

Pseudomonas, Zoogloea, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium và hai loại vi khuẩn

ni-trát hóa Nitrosomonas và Nitrobacter. Thêm vào đó nhiều loại vi khuẩn hình sợi

như Sphaerotilus. Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix cũng có thể xuất hiện trong bể (Lê

Hồng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2016). Trong bùn hoạt tính ta còn thấy các lồi

thuộc động vật ngun sinh. Chúng đóng vai trò khá quan trọng trong bùn. Chúng

cũng tham gia phân hủy các chất hữu cơ ở điều kiện hiếu khí, điều chỉnh lồi và tuổi

thọ cho quần thể vi sinh vật trong bùn, giữ cho bùn luôn luôn hoạt động ở điều kiện tối

ưu. Động vật nguyên sinh ăn các vi khuẩn già hoặc đã chết, tăng cường loại bỏ vi

khuẩn gây bệnh, làm đậm đặc màng nhầy nhưng lại làm xốp khối bùn, kích thích vi

sinh vật tiết enzym ngoại bào để phân hủy chất hữu cơ nhiễm bẩn và làm kết lắng bùn

nhanh (Lương Đức Phẩm, 2007).

b. Nguyên lý hoạt động của bể bùn hoạt tính:

9



Nước thải sau khi ra bể lắng đợt 1 có chứa các chất hữu cơ hòa tan và các chất lơ lửng

đi vào bể phản ứng hiếu khí (aerotank). Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là

các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn

bùn hoạt tính. Vi khuẩn và vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng

(N, P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ khơng hòa tan vào các tế

bào mới (Trịnh Xuân Lai, 2009). Trong bể bùn hoạt tính một phần chất hữu cơ sẽ

chuyển hóa thành chất khí bay ra khỏi bể, phần còn lại sẽ chuyển hóa thành chất hữu

cơ trong tế bào vi khuẩn. Sau đó nước thải được đưa qua bể lắng và sinh khối sẽ được

tách ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng, một phần bùn lắng sẽ được hồn lưu về cho

bể bùn hoạt tính để duy trì mật độ vi khuẩn theo thiết kế, phần dư sẽ được thải bỏ (Lê

Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2016).

Theo Nguyễn Văn Phước (2010) quá trình sinh học xảy ra ở bể aerotank thường qua

ba giai đoạn:

- Giai đoạn 1: bùn hoạt tính hình thành và phát triển. Lúc này, cơ chất và chất dinh

dưỡng đang rất phong phú, sinh khối bùn còn ít. Theo thời gian q trình thích nghi

của vi sinh vật tăng, chúng sinh trưởng mạnh mẽ theo cấp số nhân, sinh khối bùn tăng

nhanh. Vì vậy, lượng ô-xy tiêu thụ tăng dần, vào cuối giai đoạn này rất cao. Tốc độ

tiêu thụ ô-xy vào cuối giai đoạn này có khả năng gấp ba lần ở giai đoạn hai. Tốc độ

phân hủy chất hữu cơ tăng dần.

- Giai đoạn 2: vi sinh vật phát triển ổn định, hoạt lực enzym đạt tối đa và kéo dài trong

giai đoạn tiếp theo. Tốc độ phân hủy chất hữu cơ đạt tối đa, các chất hữu cơ phân hủy

nhiều nhất. Tốc độ tiêu thụ gần như không thay đổi trong một thời gian khá dài.

- Giai đoạn 3: tốc độ tiêu thụ ơ-xy có chiều hướng giảm dần và sau đó lại tăng lên. Tốc

độ phân hủy chất hữu cơ giảm dần và q trình ni-trát hóa amoniac xảy ra. Sau cùng,

nhu cầu tiêu thụ ô-xy lại giảm và q trình làm việc của aerotank kết thúc.

Theo Lê Hồng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2016) quá trình phân giải các chất hữu

cơ trong nguyên sinh chất của tế bào sống là phản ứng ơ-xy hóa khử. Q trình này

diễn ra như sau:

- Q trình ơ-xy hóa (dị hóa)

CHONS + O2 + VK hiếu khí  CO2 + NH4+ + sản phẩm khác + Q

10



(1.1)



- Quá trình tổng hợp (đồng hóa)

CHONS + O2 + VK hiếu khí + Q  C5H7O2N



(1.2)



(tế bào vi khuẩn mới)

Q trình dị hóa là quá trình thủy phân các vật chất. Quá trình này là q trình giải

phóng năng lượng và vật chất dùng cho q trình tổng hợp, q trình dị hóa xảy ra

trong và ngoài tế bào. Ở trong tế bào vi khuẩn, quá trình thực hiện bởi các enzym nội

bào. Enzym nội bào ở các vi khuẩn là enzym được tổng hợp trong tế bào vi khuẩn,

thực hiện các phản ứng sinh hóa trong tế bào để giải phóng năng lượng và vật chất

dùng cho quá trình tổng hợp của tế bào. Q trình dị hóa ngồi tế bào là q trình phân

giải vật chất ngồi tế bào bởi các enzym ngoại bào. Các enzym ngoại bào cũng được

tổng hợp trong tế bào, sau đó thốt ra khỏi tế bào vào mơi trường và tham gia các phản

ứng ngồi tế bào (Nguyễn Đức Lượng & Nguyễn Thị Thùy Dương, 2003).

Khi tải lượng nạp chất hữu cơ thấp hơn nhu cầu của vi khuẩn, vi khuẩn sẽ trải qua q

trình hơ hấp nội bào hay là tự ơ-xy hóa sử dụng ngun sinh chất của bản thân chúng

làm nguyên liệu.

C5H7O2N + 5O2  5CO2 + NH4+ + 2H2O + Q



(1.3)



Trong quần thể vi sinh vật của bùn hoạt tính có các vi khuẩn ni-trát hóa, đây là những

vi sinh vật có có tốc độ phát triển chậm hơn các vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ, do đó

nếu vận hành ở thời gian lưu nước và thời gian lưu chất rắn thích hợp và cung cấp đầy

đủ ơ-xy thì sẽ xảy ra q trình ni-trát hóa theo các phản ứng sau:

Nitrosomonas

55NH4+ + 76O2 + 109HCO3-



C5H7O2N + 54NO2 + 57H2O + 104H2CO3 (1.4)

Nitrobacter



400NO2 + NH4+ + 4H2CO3 + 195O2



C5H7O2N + 3H2O + 400NO3-



(1.5)



c. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của bể bùn hoạt tính:

Bể bùn hoạt tính bị ảnh hưởng bởi các yếu tố sau: cung cấp ô-xy, chế độ nạp nước và

chất hữu cơ, thời gian tồn lưu vi sinh vật trong bể, hàm lượng SS, tỷ lệ thức ăn/vi sinh

vật (F/M).

11



+ Cung cấp ô-xy:

Điều kiện đầu tiên để đảm bảo cho aerotank có khả năng ơ-xy hóa các chất bẩn hữu cơ

với hiệu suất cao là phải đảm bảo cung cấp đủ lượng ô-xy, mà chủ yếu là ô-xy hòa tan

trong mơi trường lỏng một cách liên tục, đáp ứng đầy đủ cho nhu cầu hiếu khí cho vi

sinh vật trong bùn hoạt tính (Lương Đức Phẩm, 2007). Quá trình phân hủy chất hữu cơ

trong bể bùn hoạt tính chủ yếu là q trình hiếu khí, tuy nhiên do cấu trúc, kích thước

của bơng cặn và một phần do hiệu quả cũng như cách bố trí các đầu cung cấp khí, có

thể có q trình thiếu khí, yếm khí xảy ra trong bông cặn cũng như ở một số khu vực

của bể (Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2016).

+ Chế độ nạp nước và chất hữu cơ:

Khác với q trình xử lý kỵ khí, tải trọng hữu cơ trong xử lý hiếu khí thường thấp hơn

nên nồng độ các chất bẩn hữu cơ có trong nước thải qua bể aerotank có BOD tồn

phần phải ≤ 1000 (mg/L) còn trong bể lọc sinh học thì BOD tồn phần của nước thải ≤

500 (mg/L). Ngoài ra trong nước thải cũng cần có đủ các nguyên tố vi lượng, nguyên

tố dinh dưỡng, thông thường các nguyên tố vi lượng như K, Na, Mg, Ca, Mn, Fe, Mo,

Ni, Co, Zn, Cu, S, Cl,...thiếu các nguyên tố dinh dưỡng sẽ kìm hãm sinh trưởng và

ngăn cản các q trình ơ-xy hóa – khử trong tế bào vi sinh vật. Tùy theo hàm lượng cơ

chất hữu cơ trong nước thải mà có yêu cầu về nồng độ các nguyên tố dinh dưỡng cần

thiết là khác nhau (Nguyễn Văn Phước, 2010). Theo Lương Đức Phẩm (2007) cần cân

bằng dinh dưỡng cho môi trường lỏng theo tỉ lệ BOD5:N:P (bình thường là 100:5:1).

Thiếu ni-tơ lâu dài, ngoài sự cản trở tế bào mới và bùn, cản trở q trình trao đổi chất

còn làm cho bùn khó lắng.

+ Thời gian tồn lưu vi sinh vật trong bể:

Thời gian tồn lưu vi sinh vật quá ngắn dẫn đến hiệu quả loại bỏ BOD thấp, thời gian

tồn lưu vi sinh vật quá lâu dẫn đến có nhiều chất rắn ở nước thải đầu ra. Để vi khuẩn

tạo bông tốt thì thời gian tồn lưu vi sinh vật tối thiểu là 3 ngày. Trong thực tế thiết kế ở

các khu vực ấm áp, chọn từ 3 – 5 ngày, ở các khu vực lạnh có thể lên đến 15 ngày (Lê

Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2016).

+ Thời gian tồn lưu nước trong bể:



12



Thời gian lưu nước trong bể bùn hoạt tính truyền thống khơng q 12 giờ (thường là 4

– 8 giờ) (Hoàng Huệ, 2010).

+ Chất hoạt động bề mặt:

Các chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 02 phần: kỵ nước và ưa nước tạo

nên sự hòa tan của các chất đó trong dầu và trong nước. Sự có mặt của các chất hoạt

động bề mặt trong nước thải có ảnh hưởng đến tất cả các giai đoạn xử lý. Các chất này

làm cản trở quá trình lắng của các hạt lơ lửng tạo nên hiện tượng sủi bọt trong các

cơng trình xử lý, kiềm hãm các quá trình xử lý sinh học (Lâm Minh Triết et al., 2008).

+ Hàm lượng SS:

Sau khi xử lý sơ bộ, tùy thuộc nồng độ chất lơ lửng có trong nước thải mà xác định

cơng trình xử lý cơ bản thích hợp như lọc sinh học hoặc aerotank (Lương Đức Phẩm,

2007). Theo Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2016) nước thải đưa vào bể

bùn hoạt tính phải có nồng độ SS nhỏ hơn 150 mg/L. Do đó nếu nước thải có nồng độ

SS cao hơn mức này thì nên sử dụng bể lắng sơ cấp hay bể tuyển nổi để làm giảm SS

xuống.



+ Tỷ lệ thức ăn/ vi sinh vật (F/M):

Hệ thống đạt được cân bằng khi lượng thức ăn F và lượng vi khuẩn M nằm trong

khoảng thích hợp cho điều kiện hoạt động của hệ thống. Tỷ lệ F/M dùng để kiểm soát

quá trình ơ-xy hóa sinh hóa và sinh khí bằng cách duy trì sự phát triển của hệ sinh vật

ở giai đoạn log hay ở giai đoạn phân hủy nội bào.

Tỉ lệ F/M được tính bằng cơng thức sau:

S

F Q  S0



 0

M V X X



Trong đó:

F

: tỉ lệ thức ăn trên số lượng vi khuẩn, l/ngày

M



13



(1.6)



S0: BOD của nước thải đầu vào, mg/L (g/m3)

=



V

thời gian tồn lưu nước trong bể bùn hoạt tính, ngày

Q



V: thể tích bể bùn hoạt tính, m3

Q: lưu lượng nước thải nạp vào bể, m3/ngày

X: mật độ vi khuẩn trong bể tính bằng hàm lượng vật chất rắn bay hơi (MLVSS) trong

bể, mg/L (g/m3)

Vận hành ở tỷ lệ F/M thấp vi sinh vật sẽ ở trạng thái hơ hấp nội bào, bơng cặn được

hình thành tốt hơn, hiệu suất loại bỏ BOD cao hơn do vi khuẩn ở tình trạng “đói”, tuy

nhiên nếu tỷ lệ F/M q thấp thì cần có bể phản ứng lớn và có thể gặp vấn đề trong

vận hành do sự phát triển quá mức của vi sinh vật hình sợi. Ở tỉ lệ F/M cao tốc độ phân

hủy chất hữu cơ nhanh nhưng ở F/M cao vi sinh vật ở giai đoạn tăng trưởng nên chủ

yếu chúng sẽ ở dạng rời rạc, ít tạo bơng, khả năng lắng kém, nước thải đầu ra có thể

chứa nhiều chất hữu cơ do lượng thức ăn thừa, vi khuẩn không sử dụng hết (Lê Hoàng

Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2016).

+ pH:

pH của nước thải có ảnh hưởng nhiều đến các q trình hóa sinh của vi sinh vật, quá

trình tạo bùn và lắng. Nói chung, pH thích hợp cho xử lý nước thải ở bể aerotank là 6,5

– 8,5 (Lương Đức Phẩm, 2007) tốt nhất là 6,8 đến 7,4 (Trần Hiếu Nhuệ, 2001).



+ Nhiệt độ:

Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình xử lý sinh học, trong bể aerotank nhiệt độ

của nước thải có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động sống của vi sinh vật. Hầu hết các vi

sinh vật có trong nước thải các thể ưu ấm, chúng có nhiệt độ sinh trưởng trong điều

kiện nhiệt độ từ 50C – 400C (Lương Đức Phẩm, 2007). Khi nhiệt độ tăng q cao có

thể làm chết các vi khuẩn, còn nhiệt độ q thấp có thể làm bất hoạt q trình vận

chuyển các chất hòa tan qua màng tế bào chất dẫn đến tốc độ làm sạch nước thải sẽ bị

giảm. Vì vậy, nhiệt độ thích hợp để xử lý nước thải là 6 0C – 370C, tốt nhất là 150C –

350C (Trần Hiếu Nhuệ, 2001).

+ Kim loại nặng:

14



Bùn hoạt tính có khả năng hấp thụ các muối kim loại nặng. Khi đó, hoạt động sinh hóa

của chúng bị giảm, do sự phát triển mạnh của vi khuẩn dạng sợi làm cho bùn hoạt tính

bị phồng lên. Muối của các kim loại này (Sb, Ag, Cu, Hg, Co, Ni, Pb, Cr+3, V, Cd, Zn,

Fe) làm giảm tốc độ làm sạch. Nồng độ cho phép của các chất độc để quá trình ô-xy

hóa có thể xảy ra phụ thuộc vào bản chất của các chất đó (Trần Văn Nhân & Ngơ Thị

Nga, 2002). Hàm lượng các chất khoáng khi cao hơn nồng độ cho phép cực đại cũng

có thể ảnh hưởng xấu tới tốc độ làm sạch nước thải (Trịnh Lê Hùng, 2006).

3.2 Qui trình tích hợp tăng trưởng bám dính và bùn hoạt tính (Intergrated fixed

film activated sludge – IFAS)

Từ đây về sau tạm gọi bể IFAS là bể bùn hoạt tính bổ sung giá thể vật liệu lọc nổi.

- Giới thiệu về công nghệ IFAS:

Công nghệ IFAS là công nghệ tích hợp giữa q trình sinh trưởng bám dính và sinh

trưởng lơ lửng nhằm cung cấp thêm sinh khối trong quá trình xử lý nước thải trên cơ

sở đáp ứng việc tăng tải trọng mà không cần phải mở rộng hoặc nâng sức chứa. Hệ

thống IFAS cho phép các quần thể vi khuẩn khác nhau tồn tại trên một bề mặt cố định

phối hợp một cách hiệu quả để nâng cao hiệu quả loại bỏ các chất hữu cơ (Brentwood,

2009). Mật độ sinh khối cao do các vi sinh vật tăng trưởng dính bám trên các giá thể,

do đó làm tăng thời gian lưu giữ tế bào, giảm lượng chất rắn lơ lửng hỗn dịch (MLSS)

đi vào bể lắng thứ cấp, giảm lượng bùn phát sinh từ đó giảm chi phí phát sinh cho việc

thu gom, hút bùn và xử lý bùn thải. Điều này làm giảm hoặc giải quyết vấn đề quá tải

ở bể lắng thứ cấp, có lợi cho việc loại bỏ COD, BOD và ni-trát hóa (Sriwiriyarat,

2002).

Trong nhiều năm gần đây, người ta đã nghiên cứu để tăng mật độ vi sinh vật trong bể

bùn hoạt tính để tăng hiệu quả xử lý của chúng. Tuy nhiên việc tăng mật độ bùn sẽ bị

giới hạn bởi khả năng lắng bùn của bể lắng thứ cấp. Để khắc phục nhược điểm này

người ta đã cho vào bể bùn hoạt tính các giá thể, một phần vi khuẩn sẽ bám vào giá

thể, do đó khơng theo nước thải qua bể lắng thứ cấp làm giảm được tải nạp bùn cho bể

lắng thứ cấp. Các hệ thống như thế này được gọi là hệ thống lai (hybrid) vì nó kết hợp

giữa quá trình tăng trưởng lơ lửng và quá trình tăng trưởng dính bám vào trong cùng

một bể (Lê Hồng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2016).

15



So với bể bùn hoạt tính truyền thống hệ thống IFAS đòi hỏi ít hoặc khơng có chi phí

hoạt động bổ sung hoặc bổ sung nhân viên vận hành, mặt khác bể IFAS còn giải quyết

được hạn chế khi tăng mật độ bùn tuy nhiên hệ thống cần nhu cầu năng lượng lớn, chi

phí xây dựng và vận hành cũng như đòi hỏi kiến thức chuyên môn cao (Brentwood,

2009).

- Ưu điểm của công nghệ IFAS:

+ Tăng công suất xử lý của hệ thống hay cải thiện hiệu quả hoạt động của hệ thống.

+ Tăng mật độ vi khuẩn trong bể xử lý sinh học nhưng không làm tăng tải nạp chất rắn

cho bể lắng thứ cấp.

+ Cải thiện khả năng lắng của bùn (giảm được chỉ số thể tích bùn – SVI).

+ Giảm lượng bùn sản sinh.

+ Tốc độ xử lý nhanh hơn, do đó có thể giảm được diện tích cần thiết cho hệ thống.

+ Có thể đồng thời diễn ra cả 2 q trình ni-trát hóa và khử ni-trát hóa trong bể.



- Hạn chế của cơng nghệ IFAS:

+ Có thể tạo mùi hôi.

+ Cần trang bị thêm một số bộ phận.

+ Cần phải thay các giá thể.

+ Tăng độ giảm áp của bể (tạo ra do các lưới giữ lại giá thể lắp thêm cho bể).

Với các ưu điểm trên, hiện nay người ta xem các loại bể IFAS là một lựa chọn để nâng

cấp hay cải thiện hiệu quả xử lý các dưỡng chất của các hệ thống hiện hành (WEF,

2011 trích dẫn của Lê Hồng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2016).

c. Màng sinh học



16



Màng sinh học là tập hợp các loài vi sinh vật khác nhau, màng sinh học phát triển ở bề

mặt các hạt vật liệu lọc có dạng nhày (Trần văn Nhân & Ngô Thị Nga, 2002), có hoạt

tính ơ-xy hóa các chất hữu cơ có trong nước khi tiếp xúc với màng, màng này dày từ 1

– 3 mm và hơn nữa. Màu của màng thay đổi theo thành phần của nước thải từ màu

vàng xám đến màu nâu tối. Khác với bùn hoạt tính ở lớp ngồi cùng của màng là lớp

hiếu khí, rất dễ thấy loại trực khuẩn Bacillus. Lớp trung gian là các vi khuẩn tùy tiện,

như Pseudomonas, Alcalignes, Flavobacterium, Micrococcus và Bacillus lớp sâu bên

trong là màng kị khí, thấy có vi khuẩn kị khí khử lưu huỳnh và khử ni-trát

Desulfovibrio (Lương Đức Phẩm, 2007).

Theo Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2016), các giai đoạn hình thành màng

biofilm như sau:

- Đầu tiên khi các giá thể con sạch các chất hữu cơ cao phân tử trong nước thải sẽ bám

lên các giá thể tạo thành một lớp màng, tạo điều kiện cho các vi sinh vật bám vào lớp

màng này.

- Các vi sinh vật tiết ra các chất cao phân tử ngoại bào, các chất cao phân tử ngoại bào

này được ví như “ngơi nhà” cho các màng sinh học, nó tạo nên một phức hợp và tương

tác với mơi trường để cung cấp thức ăn cho các vi sinh vật, nhóm polyhydroxyl của

các chất cao phân tử ngoại bào sẽ “giữ” lấy các vi khuẩn lúc này chúng không thể tách

ra khỏi màng được nữa. Các khuẩn lạc nhỏ sẽ được tạo thành bên trong phức hợp các

chất cao phân tử ngoại bào này và được ngăn cách bởi các lỗ rãnh hay nước nhỏ, các

rãnh này đóng vai trò vận chuyển thức ăn cho các vi sinh vật trong màng sinh học.

- Màng sinh học tiếp tục phát triển kích thước bằng cách giữ các hạt chất rắn trong

nước thải và các vi khuẩn trôi nổi trong nước thải.

- Khi màng phát triển đến một mức thích hợp nào đó sẽ tạo thành các tín hiệu, lúc này

một số vi khuẩn nhất là các vi khuẩn mới sẽ tách ra khỏi màng và phát tán vào môi

trường xung quanh.

Dọc theo chiều dày của màng sinh học xảy ra quá trình khuếch tán và đường khuếch

tán kết thúc tại điểm tiếp giáp với chất mang. Nồng độ chất khuếch tán giảm từ phía

ngồi vào trong do khuếch tán và do bị tiêu thụ bởi các phản ứng hóa học xảy ra trong

màng. Trong màng xảy ra hai quá trình: cung cấp nguyên liệu cho phản ứng hóa học

17



do quá trình khuếch tán, tiêu thụ nguyên liệu do phản ứng. Khi nguyên liệu cho phản

ứng dồi dào, thõa mãn cho phản ứng thì phản ứng sẽ xảy ra với tốc độ khơng kém hơn

so với nó trong trường hợp phản ứng trong thể tích nước. Khi nguồn ngun liệu

khơng đáp ứng đầy đủ do khuếch tán chậm thì tốc độ phản ứng sẽ chậm theo phù hợp

với lượng nguyên liệu được cung cấp. Trong trường hợp này quá trình phản ứng (xử

lý) bị khống chế bởi quá trình khuếch tán (Lê Văn Cát, 2007).

Cũng theo Hazen & Sawyer (2011) nồng độ DO trong nước thải phải được duy trì ở

mức 3 - 4 mg/L để duy trì lớp màng sinh học trên giá thể.

d. Giá thể

Theo Lương Đức Phẩm (2007), khi chọn giá thể cần quan tâm đến những yếu tố sau:

- Diện tích bề mặt riêng lớn (thay đổi từ 80 – 220 m2/m3)

- Có độ bền cơ học lớn

- Ổn định hóa học

Theo Nguyễn Văn Phước et al., (2010) trong những năm gần đây do kỹ thuật chất dẻo

có nhiều tiến bộ, nhựa PVC (polyvinyl chloride), PP (polypropylene), được làm thành

tấm nhựa lượn sóng, gấp nếp, dạng cầu khe hở, dạng vành hoa, dạng vách ngăn có đặc

điểm là rất nhẹ và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật như diện tích bề mặt riêng lớn (từ 80 –

220 m2/m3) tạo điều kiện cho các quá trình hấp phụ và phát triển của vi sinh vật, lực

cản không khí thấp (giảm mức độ sụt áp và năng lượng cần sử dụng cho máy bơm).

Vật liệu lọc nên có khả năng chống hao mòn, có độ bền cơ học cao, có khối lượng

riêng thích hợp, diện tích bề mặt riêng cao, và có khả năng ổn định hóa học, dễ cài đặt

và không bị tắc nghẽn. Trên thực tế, diện tích bề mặt riêng của vật liệu lọc là quan

trọng để thúc đẩy quá trình tăng trưởng sinh học, cho phép vận chuyển ô-xy tối đa cho

vi khuẩn (Pramanik, 2012).

2. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Ngành chế biến thủy sản ở Việt Nam đang ngày càng phát triển và trở thành một trong

những ngành kinh tế mũi nhọn, ngành sản xuất hàng hóa lớn, đi đầu trong hội nhập

kinh tế quốc tế (VASEP, 2015). Năm 2015 giá trị sản xuất thủy sản đạt hơn 34 nghìn tỉ

đồng, tăng 3,6% so với cùng kỳ năm 2014 (Tổng cục Thủy sản, 2015). Trong giai đoạn

18



từ năm 2001 đến năm 2015 số nhà máy và công suất cấp đông của các cơ sở chế biến

tăng rất nhanh điển hình là sự ra đời của một số công ty quy mô lớn ở Đồng bằng sơng

Cửu Long như Tập đồn Thủy sản Minh Phú, Cơng ty cổ phần Vĩnh Hồn,... Các sản

phẩm chế biến thủy sản có nhiều chủng loại và chất lượng ngày càng được nâng cao

(VASEP, 2015). Bên cạnh các lợi ích kinh tế mà ngành chế biến thủy sản mang lại thì

nó cũng là một nỗi lo lớn đối với mơi trường bởi lượng nước thải mà nó sinh ra. Trong

nước thải chế biến thủy sản nồng độ COD dao động từ 1.000 – 1.200 mg/L, BOD vào

khoảng 600 – 950 mg/L, tỉ số BOD/COD vào khoảng 0,75 – 0,8 thuận lợi cho quá

trình xử lý bằng các phương pháp sinh học, hàm lượng ni-tơ hữu cơ trong nước thải

dao động từ 70 – 110 mg/L, rất dễ gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn tiếp nhận

nước thải nếu khơng được xử lý thỏa đáng (Lâm Minh Triết et al., 2008). Ở nước ta

ước tính chỉ có khoảng 40% số khu cơng nghiệp và nhiều cụm cơng nghiệp, nhà máy

có hệ thống xử lý nước thải số còn lại chưa có trạm xử lý hoặc đã xây dựng nhưng

khơng đi vào hoạt động (Trần Hiếu Nhuệ, 2001). Hầu hết các hệ thống xử lý nước thải

chế biến thủy sản sử dụng bể bùn hoạt tính hay bể UASB kết hợp bể bùn hoạt tính để

xử lý nước thải (Nguyễn Thế Đồng et al., 2011), tuy nhiên bể bùn hoạt tính lại có một

số nhược điểm như: bùn ở bể lắng có thể tích lớn, nhiều nước, khó làm khơ, ít ổn định

và chi phí vận hành cao (Lê Hồng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2016).

Hiện nay có nhiều biện pháp sinh học có thể áp dụng để xử lý nước thải thủy sản như

quá trình tăng trưởng lơ lửng và q trình tăng trưởng bám dính (Nguyễn Văn Phước

& Nguyễn Thị Thanh Phượng, 2006), trong đó bể IFAS (Intergrated Fixed Film

Activated Sludge) là mơ hình tích hợp giữa q trình tăng trưởng bám dính và bùn

hoạt tính. So với bể bùn hoạt tính truyền thống thì bể IFAS có thể làm giảm được tải

nạp bùn cho bể lắng thứ cấp khi tăng mật độ vi sinh vật trong bể (Lê Hồng Việt &

Nguyễn Võ Châu Ngân, 2016). Do đó đề tài: “Đánh giá khả năng xử lý nước thải

thuỷ sản của bể bùn hoạt tính có bổ sung giá thể vật liệu lọc nổi” được tiến hành với

mục tiêu tìm ra giải pháp xử lý nước thải thủy sản đạt hiệu quả về mặt kỹ thuật và kinh

tế, nước thải thủy sản sau xử lý đạt loại A QCVN 11-MT:2015/BTNMT. Kết quả của

đề tài có thể sử dụng để thiết kế mới bể IFAS hay để nâng cấp các hệ thống bùn hoạt

tính xử lý nước thải chế biến tôm hiện hành.



19



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

TỔNG QUAN VỀ BỂ BÙN HOẠT TÍNH TRUYỀN THỐNG VÀ QUI TRÌNH TÍCH HỢP TĂNG TRƯỞNG BÁM DÍNH VÀ BÙN HOẠT TÍNH (IFAS)

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×