Bởi: Kate
Email: kate@aquasust.com
Ngày: 18 tháng 11 năm 2024
Hiện nay, các quy trình tiêu biểu trong ứng dụng xử lý sinh học nước thải chủ yếu bao gồm quy trình bùn hoạt tính và quy trình màng sinh học. Tiếp theo, dựa trên nhiều năm thực hành sản xuất và nghiên cứu lý thuyết, hai phương pháp xử lý sẽ được phân tích và so sánh.
Quá trình bùn hoạt tính
Quy trình và nguyên tắc
Một quy trình bùn hoạt tính điển hình bao gồm bể sục khí, bể lắng, hệ thống hồi lưu bùn và hệ thống loại bỏ bùn dư.
Nước thải và bùn hoạt tính thu hồi cùng vào bể sục khí tạo thành chất lỏng hỗn hợp. Khí nén được đưa từ trạm nén khí đi vào nước thải dưới dạng bong bóng nhỏ thông qua thiết bị khuếch tán không khí đặt dưới đáy bể sục khí, nhằm mục đích tăng hàm lượng oxy hòa tan trong nước thải đồng thời giữ chất lỏng hỗn hợp ở trong nước thải. một trạng thái kích động dữ dội và trạng thái đình chỉ. Oxy hòa tan, bùn hoạt tính và nước thải được trộn hoàn toàn và tiếp xúc với nhau, cho phép phản ứng bùn hoạt tính diễn ra bình thường.
Ở giai đoạn đầu tiên, các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải được hấp phụ trên bề mặt động vật bởi các hạt bùn hoạt tính do diện tích bề mặt rất lớn và chất nhớt polysaccharide. Đồng thời, một số chất hữu cơ cao phân tử bị phân hủy thành các chất hữu cơ phân tử nhỏ dưới tác dụng của enzyme ngoại bào của vi khuẩn.
Ở giai đoạn thứ hai, vi sinh vật hấp thụ các chất hữu cơ này, oxy hóa và phân hủy chúng trong điều kiện đủ oxy để tạo thành carbon dioxide và nước, một phần trong đó được sử dụng cho quá trình sinh sôi và sinh sản của chúng. Kết quả của phản ứng bùn hoạt tính là các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải bị phân hủy và loại bỏ, bùn hoạt tính tự sinh sôi và phát triển, nước thải được làm sạch. Chất lỏng hỗn hợp sau khi được làm sạch bằng bùn hoạt tính đi vào bể lắng thứ cấp, tại đây bùn hoạt tính lơ lửng và các chất rắn khác trong chất lỏng hỗn hợp được kết tủa và tách ra khỏi nước. Nước thải đã được làm rõ được thải ra như nước đã xử lý. Bùn cô đặc qua quá trình kết tủa được thải ra từ đáy bể lắng, phần lớn được tuần hoàn về bể sục khí dưới dạng bùn cấy để đảm bảo nồng độ chất rắn lơ lửng và nồng độ vi sinh vật trong bể sục khí; các vi sinh vật sinh sôi nảy nở được thải ra khỏi hệ thống dưới dạng "bùn dư thừa". Trên thực tế, các chất ô nhiễm phần lớn được chuyển từ nước thải sang lượng bùn dư thừa này.
Nguyên lý của quá trình bùn hoạt tính có thể hình dung như sau: vi sinh vật “ăn” chất hữu cơ có trong nước thải, biến nước thải thành nước sạch. Về cơ bản, nó tương tự như quá trình tự làm sạch tự nhiên của các vùng nước, chỉ khác là thông qua tăng cường nhân tạo, hiệu quả lọc nước thải tốt hơn.
Quá trình màng sinh học
Quy trình màng sinh học Các loại quy trình.
Loại ướt: bộ lọc sinh học, tháp sinh học, bàn xoay sinh học.
Loại ngâm: oxy hóa tiếp xúc, vật liệu lọc chìm trong bể lọc.
Loại tầng sôi: than hoạt tính sinh học, môi trường cát lơ lửng và chảy trong bể.
Nguyên tắc: Do nước thải sinh hoạt chứa một lượng lớn thành phần hữu cơ nên quá trình tạo màng sinh học dựa vào màng vi sinh vật cố định trên bề mặt chất mang để phân hủy chất hữu cơ. Vì tế bào vi sinh vật gần như có thể bám chắc, phát triển và sinh sản trên bất kỳ bề mặt chất mang thích hợp nào trong môi trường nước, nên các polyme ngoại bào kéo dài từ tế bào khiến tế bào vi sinh vật hình thành cấu trúc sợi vướng víu. Vì vậy, màng sinh học thường có cấu trúc xốp và khả năng hấp phụ mạnh.
Màng sinh học bám vào bề mặt chất mang và là chất có tính ưa nước cao. Trong điều kiện nước thải chảy liên tục, bên ngoài luôn có một lớp nước bám vào.
Màng sinh học cũng là một chất có mật độ cao của vi sinh vật. Một số lượng lớn vi sinh vật, vi sinh vật phát triển và sinh sản trên bề mặt và bên trong màng, tạo thành chuỗi thức ăn gồm các chất ô nhiễm hữu cơ → vi khuẩn → động vật nguyên sinh (metazoa).
Màng sinh học bao gồm vi khuẩn, nấm, tảo, động vật nguyên sinh, động vật metazoa và một số cộng đồng sinh học có thể nhìn thấy khác. Khi nước thải chảy qua bề mặt chất mang, các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải sẽ được hấp phụ bởi các vi sinh vật trong màng sinh học và oxy khuếch tán vào màng sinh học. Sự phân hủy sinh học và các hiệu ứng khác xảy ra trong màng để hoàn thành quá trình phân hủy chất hữu cơ.
Lớp bề mặt của màng sinh học là các vi sinh vật hiếu khí và hiếu khí tùy tiện, trong khi lớp bên trong của màng sinh học thường ở trạng thái yếm khí. Khi màng sinh học dày dần và độ dày của lớp kỵ khí vượt quá độ dày của lớp hiếu khí sẽ dẫn đến bong tróc màng sinh học và một màng sinh học mới sẽ được tái sinh trên bề mặt chất mang. Thông qua việc đổi mới định kỳ màng sinh học, hoạt động bình thường của lò phản ứng màng sinh học được duy trì.
Đổi mới và loại bỏ màng sinh học. Duy trì hoạt động bình thường của lò phản ứng màng sinh học là một phần quan trọng trong quá trình đổi mới và loại bỏ màng sinh học. Lớp bề mặt của màng sinh học là các vi sinh vật hiếu khí và hiếu khí tùy tiện, trong khi lớp bên trong của màng sinh học thường ở trạng thái yếm khí. Khi màng sinh học dày dần và độ dày của lớp kỵ khí vượt quá độ dày của lớp hiếu khí sẽ dẫn đến bong tróc màng sinh học và một màng sinh học mới sẽ được tái sinh trên bề mặt chất mang.
Quá trình đổi mới và lột xác như sau:
Đầu tiên là quá trình xuất hiện của màng kỵ khí:
Một là màng sinh học;
Thứ hai là độ dày chung của màng sinh học trưởng thành tiếp tục tăng lên, phần bên trong nơi oxy không thể xâm nhập sẽ chuyển sang trạng thái yếm khí; cả hai đều bao gồm màng kỵ khí và màng hiếu khí;
Thứ ba, màng hiếu khí là nơi chủ yếu phân hủy chất hữu cơ, độ dày chung là 2 mm.
Thứ hai, quá trình làm dày màng kỵ khí:
Một là sự gia tăng các chất chuyển hóa kỵ khí, dẫn đến mất cân bằng giữa màng kỵ khí và màng hiếu khí;
Thứ hai là sự thoát ra liên tục của các sản phẩm khí làm suy yếu khả năng bám dính của màng sinh học trên chất độn;
Thứ ba là trở thành màng sinh học lão hóa, chức năng thanh lọc kém, dễ bong ra.
Thứ ba, cập nhật màng sinh học:
Một là lớp màng lão hóa bong ra và màng sinh học mới sẽ phát triển trở lại;
Thứ hai là chức năng thanh lọc của màng sinh học mới mạnh hơn.
So sánh quá trình bùn hoạt tính và quá trình màng sinh học
Ưu điểm và nhược điểm của quá trình bùn hoạt tính.
Trong một thời gian dài, xử lý sinh học thứ cấp đối với nước thải sinh hoạt đô thị chủ yếu áp dụng quy trình bùn hoạt tính, hiện là quy trình xử lý sinh học thứ cấp được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới. Nó có các đặc điểm sau:
Thứ nhất, sử dụng quy trình bùn hoạt tính truyền thống, chi phí xây dựng cơ bản, chi phí vận hành, tiêu thụ năng lượng thường cao, việc quản lý phức tạp hơn và dễ xảy ra hiện tượng đóng cặn bùn; thiết bị xử lý không thể đáp ứng yêu cầu về hiệu quả cao và mức tiêu thụ thấp.
Thứ hai, với việc liên tục thắt chặt các tiêu chuẩn xả nước thải, các yêu cầu cao hơn được đặt ra đối với việc thải các chất dinh dưỡng như nitơ và phốt pho vào nước thải. Các quy trình xử lý nước thải truyền thống với chức năng loại bỏ nitơ và phốt pho chủ yếu sử dụng quy trình bùn hoạt tính, thường yêu cầu nhiều bể phản ứng kỵ khí và hiếu khí nối tiếp để tạo thành bể phản ứng nhiều giai đoạn và tăng cường tuần hoàn bên trong để đạt được mục đích nitơ và loại bỏ phốt pho, điều này chắc chắn sẽ làm tăng vốn đầu tư và tiêu thụ năng lượng, đồng thời làm cho việc vận hành và quản lý trở nên phức tạp hơn.
Thứ ba, quá trình bùn hoạt tính tạo ra một lượng lớn bùn dư, đòi hỏi phải xử lý khử độc bùn, làm tăng chi phí đầu tư.
Ưu điểm và nhược điểm của quá trình màng sinh học.
Quá trình màng sinh học cũng là một phương pháp thường được sử dụng để xử lý sinh học thứ cấp nước thải đô thị. So với quá trình bùn hoạt tính, nó có các đặc điểm sau:
Đầu tiên, màng sinh học có khả năng thích ứng mạnh mẽ với những thay đổi về chất lượng và số lượng nước thải, dễ quản lý và không xảy ra hiện tượng đóng cặn bùn.
Thứ hai, các vi sinh vật được cố định trên bề mặt chất mang và các vi sinh vật có thời gian thế hệ dài hơn cũng có thể sinh sôi nảy nở. Pha sinh học phong phú hơn, ổn định hơn và tạo ra ít bùn dư hơn.
Thứ ba, nó có thể xử lý nước thải có nồng độ thấp. Ngoài ra, nhược điểm của quy trình màng sinh học là chất mang màng sinh học làm tăng chi phí đầu tư cho hệ thống; diện tích bề mặt riêng của vật liệu mang nhỏ, thiết bị phản ứng có thể tích hạn chế và hiệu suất không gian thấp, hiệu suất xử lý thấp hơn quá trình bùn hoạt tính khi xử lý nước thải đô thị; lượng vi sinh vật bám trên bề mặt rắn khó kiểm soát và tính linh hoạt khi vận hành kém; Thông gió tự nhiên được sử dụng để cung cấp oxy, lượng oxy này không đủ bằng nguồn cung cấp bùn hoạt tính và điều kiện yếm khí dễ xảy ra.