CÔNG NGHỆ XỬ LÝ SINH HỌC THEO MẺ SBR/ASBR - TÀI LIỆU MÔI TRƯỜNG THAM K

Blog

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ SINH HỌC THEO MẺ SBR/ASBR - TÀI LIỆU MÔI TRƯỜNG THAM KHẢO

SBR (sequencing batch reactor): Bể phản ứng theo mẻ là dạng công trình xử lí nước thải dựa trên phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí, nhưng 2 giai đoạn sục khí và lắng diễn ra gián đoạn trong cùng một kết cấu.

1.Bể xử lý sinh học SBR là gì?

Hệ thống SBR là hệ thống dùng để xử lý nước thải sinh học chứa chất hữu cơ và nitơ cao. Hệ thống hoạt động liên tục bao gồm quá trình bơm nước thải – phản ứng – lắng – hút nước thải ra; trong đó quá trình phản ứng hay còn gọi là quá trình tạo hạt ( bùn hạt hiếu khí), quá trình này phụ thuộc vào khả năng cấp khí, đặc điểm chất nền trong nước thải đầu vào.

Nói chung, Công nghệ SBR đã chứng tỏ được là một hệ thống xử lý có hiệu quả do trong quá trình sử dụng ít tốn năng lượng, dễ dàng kiểm soát các sự cổ xảy ra, xử lý với lưu lượng thấp, ít tốn diện tích rất phù hợp với những trạm có công suất nhỏ, ngoài ra công nghệ SBR có thể xử lý với hàm lượng chất ô nhiễm có nồng độ thấp hơn.

SBR là viết tắt của Sequencing batch reactor. Đây là công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ phản ứng sinh học theo mẻ gồm 2 cụm bể chính: cụm bể Selector và cụm bể C – tech, Bể SBR (Sequencing Batch Reactor) là bể xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học theo quy trình phản ứng từng mẻ liên tục. Đây là một dạng của bể Aerotank.

Nước được dẫn vào bể Selector trước sau đó mới qua bể C – tech. Bể Selector sẽ được sục khí liên tục tạo điều kiện cho quá trình xử lý hiếu khí diễn ra. Nước sau đó được chuyển sang bể C-tech. Bể SBR hoạt động theo một chu kỳ tuần hoàn với 5 pha bao gồm: Làm đầy, sục khí, lắng, rút nước và nghỉ. Mỗi bước luân phiên sẽ được chọn lựa kỹ lưỡng dựa trên hiểu biết chuyên môn về các phản ứng sinh học. Hệ thống SBR yêu cầu vận hành theo chu kỳ để điều khiển quá trình xử lý. Hoạt động chu kỳ kiểm soát toàn bộ các giai đoạn của chu kỳ xử lý. Mỗi bước luân phiên sẽ được chọn lựa kỹ lưỡng dựa trên hiểu biết chuyên môn về các phản ứng sinh học.

3. Quy trình và nguyên lý hoạt động của công nghệ ASBR

3.1 Các giai đoạn xử lý bằng SBR

Qui trình hoạt động: gồm 4 giai đoạn cơ bản:

– Đưa nước vào bể (Filling): đưa nước vào bể có thể vận hành ở 3 chế độ: làm đầy tĩnh, làm đầy khuấy trộn, làm đầy sục khí .

– Giai đoạn phản ứng (Reaction): sục khí để tiến hành quá trình nitrat hóa và phân hủy chấ hữu cơ. Trong giai đoạn này cần tiến hành thí nghiệm để kiểm soát các thông số đầu vào như: DO, BOD, COD, N, P, cường độ sục khí, nhiệt độ, pH… để có thể tạo bông bùn hoạt tính hiệu quả cho quá trình lắng sau này.

– Giai đoạn lắng (Settling): Các thiết bị sục khí ngừng hoạt động, quá trình lắng diễn ra trong môi trường tĩnh hoàn toàn, thời gian lắng thường nhỏ hơn 2 giờ.

– Giai đoạn xả nước ra (Discharge): Nước đã lắng sẽ được hệ thống thu nước tháo ra đến giai đoạn khử tiếp theo; đồng thời trong quá trình này bùn lắng cũng được tháo ra.

Ngoài 4 giai đoạn trên, còn có thêm pha chờ, thực ra là thời gian chờ nạp mẻ tiếp theo ( pha này có thể bỏ qua).

3.2 Quy trình công nghệ

Xử lý sơ bộ bằng phương pháp cơ học

Nước thải từ các khu vực như căn hộ, khu biệt thự, khách sạn, trung tâm thương mại, trường học, … trong dự án được thu gom dẫn về bể thu gom nước thải. Tại bể này có bố trí thiết bị tách rác và cụm bơm nước thải chuyên dụng để vận chuyển nước về bể điều hòa. Bể điều hoà có tác dụng thu gom các dòng nước thải khác nhau để điều hòa lưu lượng, ổn định nồng độ & thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải trước khi sang bể xử lý sinh học. Trong bể điều hoà có lắp đặt hệ thống phân phối khí thô để đảo trộn các dòng nước thải với nhau nhằm mục đích ổn định nồng độ & thành phần chất ô nhiễm, máy thổi khí được lựa chọn có độ ồn thấp nhằm giảm thiểu tiếng ồn phát sinh ra môi trường xung quanh.

Xử lý bằng phương pháp sinh học theo công nghệ ASBR

Sau khi từ điều hoà, nước thải được bơm vào các bể ASBR thông qua đường ống dẫn nước & phân phối. Việc điền nước vào các bể ASBR này hoàn toàn tự động thông qua các van điều khiển và chương trình điều khiển trung tâm. Các bể này là công đoạn chính trong quá trình xử lý chính để làm sạch các chất ô nhiễm có trong nước thải.

Công nghệ ASBR là công nghệ xử lý nước thải dạng mẻ tuần hoàn liên tục, theo đó các quá trình như oxy hóa cacbon, quá trình nitrat hóa, khử nitơ và khử Photpho bằng phương pháp sinh học được diễn ra đồng thời. Phương pháp này không cần thiết bị khuấy trộn, bể lắng thứ cấp. Quá trình xử lý sẽ diễn ra liên tục khi hệ thống được lắp đặt ít nhất là 2 bể hoạt động song song trở lên.

Trong suốt quá trình xử lý, bùn hoạt tính sẽ liên tục được sinh ra. Loại bùn này không có mùi và không gây nguy hại tới sức khoẻ cho người vận hành và môi trường xung quanh khi được xử lý theo quy trình: Bùn được bơm về bể chứa & lưu bùn sau đó được bơm lên máy ép bùn để làm khô bùn trước khi đưa đi xử lý hợp vệ sinh.

Quá trình phản ứng ở bể ASBR gồm các giai đoạn sau:

Giai đoạn 1: Nước thải đầu vào sẽ trộn lẫn với bùn hồi lưu có tỷ lệ F/M cao ở ngăn SELECTOR. Sự kết hợp bể SELECTOR với các bể phản ứng khác nhau tạo nên ưu việt khác biệt giữa công nghệ ASBR và các bể hoạt động theo công nghệ SBR. Đặc điểm này giúp loại bỏ dây chuyền FILL và FILL-ANOXIC-MIX mà thay vào đó là dây chuyền FILL-AERATE và do đó vận hành hệ thống đơn giản hơn.

Hệ thống này đảm bảo quá trình xử lý sinh học sẽ chủ yếu là tạo ra các hạt bùn hoạt tính, và do đó làm tăng độ an toàn trong quá trình vận hành, giảm thiểu sự tập trung dòng thải. Bể Selector hỗ trợ quá trình phát triển các vi sinh vật khử photpho, do đó photpho được khử theo phương pháp sinh học mà không cần thêm hoá chất.

Giai đoạn 2: Quá trình phản ứng diễn ra trong bể ASBR gần tương tự như quá trình SBR & Aeroten truyền thống, chỉ khác dòng vào ra là liên tục. Đây là phương pháp xử lý nước thải mà qua đó các quá trình như oxy hóa cacbon, quá trình nitrat hóa, khử nitơ và khử Photpho bằng phương pháp sinh học được diễn ra đồng thời. Quá trình xử lý sẽ diễn ra liên tục do có 02 bể hoạt động song song/01 module và lệch pha nhau. Tổng thời gian phản ứng của 1 chu kỳ là 4 giờ.

ơ chế khử Nitơ trong nước thải theo công nghệ sinh học ASBR

Theo hình vẽ thì quá trình khử Nito bằng phương pháp sinh học trải qua các bước như sau:

Bước 1: NH4+ bị ô xy hóa thành NO₂^– do các vi khuẩn nitrit hóa theo phản ứng:

Vi khuẩn Nitrat hóa

NH₄⁺ + 1.5O₂ ——————–> NO₂^– + 2H⁺ + H₂O

Bước 2: Oxy hóa NO₂^–thành NO₃^– do các vi khuẩn nitrat hóa theo phản ứng:

Vi khuẩn Nitrat hóa

NO₂^– + 0.5O₂ ——————–> NO₃^– + 2H⁺ + H₂O

Tổng hợp quá trình chuyển hóa NH₄⁺ thành NO₃^– như sau:

NH₄⁺ + 2O₂ ——————–> NO₃^– + 2H⁺ + H₂O

Khoảng 20-40% NH₄⁺ bị đồng hóa thành vỏ tế bào. Phản ứng tổng hợp thành sinh khối được viết như sau:

4CO₂ + HCO₃^– + NH₄⁺ + H₂O ———–> C₅H₇O₂N + 5O₂

C₅H₇O₂N: là công thức biểu diễn tế bào vi sinh vật được hình thành

Tổng hợp các quá trình trên bằng phản ứng sau:

NH₄⁺ + O₂ + HCO₃^– ———–> C₅H₇O₂N + NO₃^–+ H₂O + H₂CO₃

Quá trình sinh học khử NO₃^– thành khí N₂ diễn ra trong môi trường thiếu khí (anoxic) dưới tác dụng của các vi sinh vật thiếu khí. Quá trình khử NO₃^– thành khí N₂có thể mô tả bằng các phản ứng sau:

Vi khuẩn thiếu khí

NO₃^– + C + H₂CO₃ ———–> C₅H₇O₂N + N₂ + H₂O + HCO₃^–

Vi khuẩn thiếu khí

NO₂^– + C + H₂CO₃ ———–> C₅H₇O₂N + N₂ + H₂O + HCO₃^–

Vi khuẩn thiếu khí

O₂^– + C + NO₃^– ———–> C₅H₇O₂N + N₂ + H₂O + H₂CO₃ + HCO₃^–

Mô tả 1 số quá trình khác:

Bơm nước thải, bơm bùn sinh học: Hoạt động theo chu kỳ cài đặt tự động, theo mức nước có trong bể được đo bởi thiết bị đo mức liên tục.

Máy thổi khí cho bể điều hòa: cung cấp lượng khí dựa trên hệ thống tự động & luân phiên đảo thiết bị theo thời gian để đảm bảo tuổi thọ cho động cơ.

Máy thổi khí cho bể ASBR: cung cấp lượng khí dựa trên hệ thống tự động & luân phiên đảo thiết bị theo thời gian để đảm bảo tuổi thọ cho động cơ. Để tiết kiệm năng lượng tiêu hao cho hệ thống, Nhà thầu sử dụng biến tần để điều khiển tốc độ vòng quay của máy thổi khí thông qua đầu đo DO online để cấp oxy vào bể.

Hệ thống làm khô bùn: Hoạt động bằng tay hoặc tự động theo chương trình cài đặt sẵn.

Khử trùng nước thải sau xử lý

Nước thải sau khi xử lý ở các bể ASBR đạt tiêu chuẩn theo yêu cầu và được hút ra bởi các thiết bị thu nước DECANTER, xả vào bể KHỬ TRÙNG bằng hóa chất NaClO. Tại đây, nước thải được đi qua các vách ngăn tạo dòng chảy kiểu zic zắc và được bơm hóa chất khử trùng NaClO có nồng độ đủ để phần lớn các vi khuẩn có hại bị tiêu diệt.

Nước sau khi khử trùng, đạt các tiêu chuẩn xả thải theo QCVN thì sẽ được bơm xả vào nguồn tiếp nhận nước thải.

4. Ưu, nhược điểm của công nghệ ASBR

- Ưu điểm

Ưu điểm nổi trội của phương án công nghệ ASBR này là lượng bùn dư sinh ra rất ít do mật độ vi sinh trong bể ASBR có thể đạt được nồng độ 5.000 – 6.000 mg/l rất lớn so với công nghệ AO-CAS (thường là 2.000 – 2.500mg/l).

Quá trình hoạt động của bể ASBR diễn ra hoàn toàn tự động được kiểm soát bởi hệ thống điều khiển PLC.

Chi phí đầu tư thấp do không cần xây dựng bể lắng sinh hoc.

Chi phí vận hành thấp, hạn chế phát sinh mùi và không ảnh hưởng tới môi trường xung quanh. Bể hoàn toàn hoạt động bình thường trong trường hợp cao tải vượt 30%.

Do trong quá trình xử lý công nghệ ASBR không sử dụng các loại hóa chất mà chỉ sử dụng công nghệ sinh học thuần túy do vậy bùn thải sinh ra từ hệ thống xử lý nước thải không phải là bùn thải nguy hại.