Chào Quý khách đã đến với Hồng Hà!

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể USBF

 21:38 12/09/2021        Lượt xem: 360

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể USBF
Bể USBF gồm có 3 ngăn chính, ngăn thiếu khí (anoxic), ngăn hiếu khí (aerobic) và ngăn lắng. Nước thải sau khi loại bỏ chất rắn, sau đó được dẫn vào ngăn thiếu khí trộn lẫn với dòng tuần hoàn bùn, ngăn này có vai trò như ngăn chọn lọc thiếu khí (anoxic selector) thực hiện hai cơ chế chọn lọc động học và chọn lọc trao đổi chất để tăng cường hoạt động của vi sinh vật tạo bông nhằm tăng cường hoạt tính của bông bùn và kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật hình sợi gây vón bùn và nổi bọt. Quá trình loại bỏ cacbon, khử nitrat và loại bỏ P diễn ra trong ngăn này.
Cấu tạo và nguyên tắc hoạtđộng của bể USBF

Cấu tạo
Bể USBF gồm có 3 ngăn chính, ngăn thiếu khí (anoxic), ngăn hiếu khí (aerobic) và ngăn lắng. Máng chảy tràn và thu nước đầu ra, ống thu bùn, bộ phận sục khí và cánh khuấy.

Nguyên tắc hoạt động

Theo Mahvi, Nabizadh, Pishrafti  và Zarei (2008), bể USBF được thiết kế nhằm kết hợp các quá trình loại bỏ cacbon, quá trình nitrat hoá/khử nitrat và loại bỏ dinh dưỡng (N, P). Bể này có quá trình hoạt động như sau:
Nước thải sau khi loại bỏ chất rắn, sau đó được dẫn vào ngăn thiếu khí trộn lẫn với dòng tuần hoàn bùn, ngăn này có vai trò như ngăn chọn lọc thiếu khí (anoxic selector) thực hiện hai cơ chế chọn lọc động học và chọn lọc trao đổi chất để tăng cường hoạt động của vi sinh vật tạo bông nhằm tăng cường hoạt tính của bông bùn và kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật hình sợi gây vón bùn và nổi bọt. Quá trình loại bỏ cacbon, khử nitrat và loại bỏ P diễn ra trong ngăn này.
Sau đó nước thải chảy tự động từ ngăn thiếu khí qua ngăn hiếu khí nhờ khe hở dưới đáy ngăn lắng. Ở đây oxi được cung cấp nhờ các máy thổi khí. Ở ngăn này người ta có thể bổ sung thêm giá bámđể tăng cường mật độ của các vi sinh vật. 
Nước thải sau ngăn hiếu khí chảy vào ngăn lắng và di chuyển từ dưới lên. Đây chính là giai đoạn thể hiện ưu điểm của hệ thống do kết hợp cả lọc và xử lý sinh học dùng chính khối bùn hoạt tính. Phần nước trong đã được xử lý phía trên chảy vào máng thu nước đầu ra và tự động chảy ra ngoài. Một phần hỗn hợp nước thải và bùn trong ngăn này được tuần hoàn trở lại ngăn thiếu khí.

Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bể USBF

Các quá trình diễn ra trong hệ thống
Theo Wang, Shammas, and Hung (2009), trong quá trình hoạt động của bể USBF xảy ra các quá trình sau:

Quá trình khử Cacbon
Quá trình này đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước thải vì nó ảnh hưởngđến các quá trình khác. Các vi sinh vật sử dụng nguồn cacbon từ các chất hữu cơ của nước thải để tổng hợp các chất cần thiết cung cấp cho sinh trưởng phát triển và sinhsản tế bào mới...
Trong bể USBF, quá trình khử cacbon được diễn ra ở cả 3 ngăn thiếu khí, hiếu khí và ngăn lắng.

Quá trình nitrat hóa (Nitrification) và khử nitrat (Denitrification)
Theo Trần Hiếu Nhuệ (2001), nitơ có thể tồn tại ở nhiều dạng trong nước thải và qua nhiều kiểu chuyển hóa khi xử lý nước thải. Những kiểu chuyển hóa này có thể cho phép nitơở dạng amôn chuyển thành các sản phẩm tách khỏi nước thải. Trong tất cả các phương pháp được sử dụng để loại bỏ nitơ, việc kết hợp hai quá trình nitrat hóa và khử nitrat là phương pháp có hiệu quả cao, ổn định và giảm giá thành xử lý dođơn giảnđược hệ thống, tiết kiệm diện tích cho việc thiết lập hệ thống. Trong bể hai quá trình nitrat hóa và khử nitrat được kết hợp trong một hệ thống, quá trình nitrat hóa diễn ra trong ngăn hiếu khí và khử nitrat diễn ra trong ngăn thiếu khí.
Quá trình nitrat hóa - khử nitrat, việc loại bỏ nitơ diễn ra theo hai bước. Ở bước một, nitrat hóa, nhu cầu oxi của amôn bị giảm do chất này chuyển thành nitrat, nhưng nitơ đã thay đổi dạng và không bị khử nữa. Ở bước hai, khử nitrat, nitrat được khử thành sản phẩm khí (Mahvi, Nabizadh, Pishrafti  và Zarei, 2008). Trong quá trình, dòng tuần hoàn bùn từ ngăn lắng đến ngăn thiếu khí đóng một vai trò rất lớn về mặt cung cấp nguyên liệu cho vi sinh vật hoạt động kể cả NO3- (sản phẩm của quá trình nitrat hoá diễn ra trong ngăn hiếu khí). Đồng thời dòng tuần hoàn bùn sẽ mang theo các vi sinh vật, nguồn cacbon tham gia vào quá trình. Đây cũng là một trong những ưu điểm của bể này là do sự liên kết giữa các module thực hiện các chức năng khác nhau trong cùng một hệ thống đơn giản.

Loại bỏ photpho bằng phương pháp sinh học
Theo Trần Hiếu Nhuệ (2001), các vi sinh vật sử dụng photpho dưới dạng orthophotphat và poliphotphat để duy trì hoạt động, dự trữ, vận chuyển năng lượng và phát triển tế bào mới,... Trong bể USBF, việc kết hợp 3 ngăn thiếu khí, hiếu khí và lắng cùng với dòng tuần hoàn bùn hoạt tính tạo nên dòng liên tục. Quá trình khử photpho được kết hợp với quá trình khử cacbon, quá trình nitrat hóa và khử nitrat. Việc kết hợp các ngăn này cũng như các quá trình hỗ trợ của các vi sinh vậtđược luân phiên trong điều kiện thiếu khí và hiếu khí từ đó thúc đẩy các quá trình xử lý diễn ra vượt trội hơn mức bình thường.
Nước thải vào ngăn thiếu khí đầu tiên, ở đây trong môi trường thiếu khí, các vi khuẩn sẽ tác động phân giải các hợp chất chứa photpho trong nước thải để giải phóng photpho. Dòng photpho hoà tan từ ngăn thiếu khí theo dòng nước qua ngăn hiếu khí được các vi khuẩn ưa photpho hấp thụ và tích lũy. Các vi khuẩn này hấp thụ photpho cao hơn mức bình thường vì ngoài việc phục vụ cho việc vận chuyển năng lượng tổng hợp và duy trì tế bào để sử dụng cho giai đoạn hoạt động sau mà còn tích lũyđể vi sinh vật sử dụng khi cần thiết. Trong ngăn lắng, nhờ quá trình lắng của bùn hoạt tính nên photpho sẽ được loại bỏ. Ngoài ra, nhờ dòng bùn hoạt tính tuần hoàn trở lại nên một số vi khuẩn ưa photpho sẽ được tuần hoàn trở lại ngăn thiếu khí sẽ tiếp tục phát triển và hấp thụ các photpho hoà tan có trong ngăn hiếu khí. Theo Mahvi, Nabizadh, Pishrafti  và Zarei (2008), hiệu quả của quá trình loại bỏ photpho phụ thuộc vào tỉ lệ BOD/P của nước thải.

Quá trình lắng trong ngăn lắng
Không giống như bể lắng thứ cấp truyền thống, ngăn lắng trong bể USBF áp dụng quy trình lọc qua nền chất rắn xáo trộn (fluidized bed filtration) với vật liệu lọc là lớp bùn hoạt tính tích tụ lại trong ngăn từ trước cho phép cải thiện chất lượng nước sau lắng. Ngăn lắng có dạng hình chóp ngũ diện úp ngược, đáy là hình chữ nhật hướng lên, đỉnh hướng xuống. Vì vậy việc thu hồi bùn lắng và tuần hoàn bùn rất thuận lợi và dễ dàng. Dòng hỗn hợp nước thải và bùn đi vào ngăn lắng từ dưới di chuyển lên trên nên dòng hỗn hợp nước thải chứa bùn hoạt tính sẽ có vận tốc giảm dần, nghĩa là bùn hoạt tính sẽ di chuyển chậm dần và lơ lửng trong vùng bùn lâu hơn

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của bể USBF
Một số điều kiện cơ bản ảnh hưởng tới sự phát triển của vi sinh vật và khả năng xử lý của hệ thống như sau:
+ Hàm lượng oxi hoà tan (DO): đây là một trong các thông số quan trọng nhất trong xử lý nước thải. Nhu cầu DO tuỳ thuộc vào yêu cầu thiếu khí, kị khí, hiếu khí. Trong bể này, DO trong ngăn thiếu khí vào khoảng nhỏ hơn 1mg/l và trong ngăn hiếu khí khoảng 2- 4 mg/l. Như vậy ngăn t hiếu khí chỉ cần dùng cách khuấy, ngăn hiếu khí phải sục khí. Khi sục khí ở ngăn hiếu khí các bóng khí phải thật mịn để có thể dễ dàng hoà tan vào trong nước thải.
+ Yếu tố dinh dưỡng (cơ chất hay chất nền): các chất dinh dưỡng như C, N, P…Đây là các yếu tố cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Do đó quá trình vận hành phải theo dõi yếu tố này. Ở một số hệ thống xử lý nước thải người ta thường bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật. Ngăn hiếu khí của bể USBF có nguyên tắc hoạt động cũng giống bể bùn hoạt tính nên tỉ lệ BOD5: N: P vẫn là 100: 5: 1 (Lâm Minh Triết, Lê Hoàng Việt, 2009).
+ Nhiệt độ: nhiệt độ trong hệ thống ảnh hưởng tới hoạt động của vi sinh vật và khả năng hoà tan của oxi hoà tan trong nước. Nhiệt độ quá cao thì vi sinh vật có thể bị chết. Ngược lại, nhiệt độ quá thấp quá trình thích nghi, sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật sẽ bị chậm lại, quá trình nitrat hoá, lắng… bị giảm hiệu suất rõ rệt. Nhiệt độ tối ưu khoảng từ 20 - 350C phù hợp với nhiệt độ phòng thí nghiệm (Nguyễn Hàn Mộng Du, 2006).
+ pH: ảnh hưởng tới sự tồn tại và các quá trình hoạt động của hệ thống enzyme vi sinh vật, các quá trình lắng, tạo bông bùn…ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý vi sinh vật. Khoảng pH tốiưu là từ 7,5- 8,5 [18].
+ Chế độ thủy động: chế độ thuỷ động là một trong những yếu tố rất quan trọng trong quá trình xử lý vì nó ảnh hưởng tới sự tiếp xúc của bùn hoạt tính với nước thải, trạng thái lơ lửng và sự phân bố bùn lơ lửng đồng đều… Yêu cầu phải đảm bảo dòng thuỷ động như yêu cầu thiết kế, nếu không thì hệ thống sẽ không vận hành được hay hiệu quả xử lý không cao(Nguyễn Hàn Mộng Du, 2006).

Ưu điểm của USBF

Việc ứng dụng bể USBF có nhữngưu điểm:
+ Giảm chi phí đầu tư: USBF kết hợp nhiều các công đoạn xử lý vào một bể làm giảm kích thước các bể và giảm chi phí đầu tư công trình.    
+ Chi phí vận hành và bảo trì thấp: với thiết kế gọn, tối thiểu hóa các động cơ, các thiết bị cơ động, vận hành theo chế độ tự chảy sẽ hạn chế việc giám sát quá trình và hạn chế đến mức tốiđa chi phí vận hành và bảo trì.
+ Hiệu suất xử lý cao: là công nghệ thiết kế nhằm khử chất hữu cơ dạng carbon (BOD, COD) và chất dinh dưỡng (N, P) nên chất lượng nước thải sau khi xử lý luôn đảm bảo tiêu chuẩn thải theo yêu cầu nhất là hàm lượng chất dinh dưỡng mà các công trình xử lý sinh học thông thường khác khó đạt được.
+ Lượng bùn thải bỏ ít: hệ thống được thiết kế với tuổi bùn lớn hơn so với hệ thống sinh học hiếu khí thông thường nên lượng bùn sản sinh ít hơn.    
+ Hạn chế mùi: dưới điều kiện phân hủy hiếu khí và nồng độ bùn lớn làm giảm những tác nhân gây mùi. Bể USBF có thể lắp đặt tại những khu vực đông dân cư mà không sợảnh hưởng bởi mùi.    
+ Thay đổi thể tích linh động: bể lắng hình cone trong bể tạo không gian trống để các phản ứng khác xảy ra chung quanh và bản thân bể lắng cũng có thể thay đổi thể tích linh động vì ngăn lắng là ngăn rời nên ta có thể thu hẹp hoặc mở rộng góc cone để phù hợp với yêu cầu thiết kế. Bể USBF cũng có thể chịu được sự quá tải lưu lượng, khi lưu lượng tăng cao, lớp bùn họat tính dâng cao hình thành diện tích lọc lớn hơn nên cũng ítảnh hưởng đến chất lượng nước đầu ra.
+ Hạn chế được sự phát triển của vi khuẩn hình sợi: việc tách rời quá trình khử nitrat tạo điều kiện cho việc phục hồi độ kiềm đã mất đi trong quá trình nitrat hóa. Như vậy, sẽ hạn chế được sự phát triển quá mức của vi khuẩn hình sợi, khi đó quá trình lắng sẽ tốt hơn.
+ Tiết kiệm mặt bằng sử dụng: công nghệ USBF kết hợp tất cả các quá trình khử nitrat, nitrat hóa, lắng và ổn định bùn trong một công trình làm giảm kích thước chung của công trình dẫnđến tiết kiệm mặt bằng sử dụng. + Không cần bể lắngđợtI: công nghệ USBF thường không cần bố trí bể lắng đợtI phía trước.Đối với các hệ thống lớn chỉ cần trang bị hệ thống sàn rác, loại cát để đảm bảo cho yêu cầu xử lý sinh học. 
__________________________
Công ty TNHH Dịch Vụ và Công Nghệ Môi Trường Hồng Hà  vinh hạnh được cung cấp cho Quý khách hàng tại Cần Thơ, Hậu Giang, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Cà Mau... các dịch vụ như sau:
i. Cung cấp nước uống tinh khiết đóng chai, đóng bình Hồng Hà;
ii. Tư vấn môi trường, lập các hồ sơ về môi trường;
iii. Thiết kế, lắp đặt hệ thống xử lý nước thải và nước cấp, nước uống tinh khiết đóng chai;
iv. Tư vấn và bán lẻ hoá chất, vi sinh xử lý nước thải...
Hãy liên hệ với chúng tôi qua Fanpage để được tư vấn hỗ trợ khi Quý khách cần đến bất kỳ dịch vụ nào liên quan đến môi trường.
✉️ Gmail: honghawater@gmail.com
📞 Phone: 0939 100 442
|| ► Youtube: https://www.youtube.com/c/HongHaWater
Bài viết liên quan
"Bể hiếu khí" có xử lý được Photpho không?
 16:19 04/12/2021

"Bể hiếu khí" có xử lý được Photpho không?

Đây là một bài viết dành cho anh em vận hành hệ thống xử lý nước thải, cũng là câu hỏi mà một bạn...
Đọc tiếp
Cách tính toán và thiết kế bể sinh học MBBR xử lý các loại nước thải
 21:15 12/09/2021

Cách tính toán và thiết kế bể sinh học MBBR xử lý các loại nước thải

Như ở phần trước, chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về các yếu tố cơ bản của công nghệ MBBR , tiếp theo đó, ở...
Đọc tiếp
Tìm hiểu chi tiết về công nghệ MBBR và ứng dụng trong xử lý nước thải
 20:06 12/09/2021

Tìm hiểu chi tiết về công nghệ MBBR và ứng dụng trong xử lý nước thải

Công nghệ xử lý nước thải bằng các giá thể sinh học dựa trên sự sinh trưởng bám dính của vi sinh vật đã được nghiên cứu và phát triển từ trước đây. Cuối năm 1980, giáo sư Hallvard Ødegaard tại Đại học Khoa học và Công nghệ Na Uy đã công bố thành tựu nghiên cứu của mình về công nghệ mang tên MBBR (Moving bed biofilm reactor). Và sau đó, một cái tên rất quen thuộc: " Kaldnes", đúng như trí nhớ của bạn, đó là tên một loại giá thể sinh học đã xuất hiện đầu tiên trên thị trường bởi công ty của ông Kaldnes Miljöteknologi.
Đọc tiếp