Ứng dụng Gom Rác GRAC

Nước thải EGSB là gì?

M

maimo

Guest
#2
Bộ ứng cứu tràn đổ hóa chất và môi trường
Bùn hạt và những phương pháp đẩy nhanh quá trình tạo hạt của bùn
Báo cáo tuyển tập hội thảo khoa học 2004
Thực hiện : ThS. Tôn Thất Lãng_Trường Cán bộ Khí tượng Thuỷ văn thành phố Hồ Chí Minh - Năm: 2004


1. Đặt vấn đề
Cùng với sự phát triển nhanh của công nghiệp hoá và đô thị hoá, chất thải từ các nhà máy, đô thị và dân cư ngày càng tăng, điều đó thúc đẩy các nhà công nghệ môi trường không ngừng tìm kiếm những công nghệ có hiệu suất cao, ổn định và phù hợp với điều kiện kinh tế của các doanh nghiệp.
Xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí (anaerobic) tuy chỉ mới xuất hiện vào nửa cuối của thế kỷ 20 nhưng đã trở thành một công nghệ có nhiều ưu điểm hơn công nghệ xử lý sinh học hiếu khí (aerobic). Ở nhiều nước, nó đã trở thành một hệ thống xử lý được áp dụng rộng rãi.
Có rất nhiều hệ thống xử lý kỵ khí như UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), EGSB (Expanded Granular Sludge Bed) [3] đã được thiết kế và xây dựng trong thực tế, trong đó bùn hạt là hạt nhân cần thiết cho việc hình thành một hệ thống xử lý kỵ khí với dòng từ dưới lên và đảm bảo cho hệ thống hoạt động ổn định.
Hiểu được những đặc tính của bùn hạt, phương pháp nghiên cứu đặc tính của bùn, và những phương pháp đẩy nhanh quá trình tạo hạt của bùn là những kiến thức cần thiết để vận hành hệ thống xử lý nước thải dùng công nghệ sinh học kỵ khí.
 
Sửa lần cuối bởi điều hành viên:
M

maimo

Guest
#3
Bộ ứng cứu tràn đổ hóa chất và môi trường
2. Những đặc tính của bùn hạt kỵ khí.
Bùn hạt được xem là một sinh khối có một số đặc tính xác định. Các đặc tính của bùn hạt được nêu lên bởi [7] bao gồm: vận tốc lắng cao, có một độ bền cơ học nhất định, hoạt tính tạo khí methan và hoạt tính khử sunfate cao. Về phương diện vi sinh học, bùn hạt bao gồm một hệ vi sinh vật cân bằng, nó bao gồm tất cả các loài vi khuẩn cần thiết cho quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước thải.
Về mặt hình thái học, bùn hạt được mô tả là một hạt rắn có kích thước tương đối lớn (d > 0.5 mm) với một bề mặt rõ ràng. Cùng với mật độ tương đối cao, hình thái học ổn định, bùn hạt có khả năng lắng rất tốt.
Trái ngược với các dạng sinh khối ổn định khác, các phần tử vật chất mang tính trơ không những đóng vai trò hết sức cần thiết trong sự hình thành bùn hạt kỵ khí mà còn là một trong những yếu tố rất quan trọng có liên quan đến khả năng ổn định của chúng. Quan hệ giữa những nhân tố sinh học và vật lý trong quá trình tạo hạt của bùn được mô tả trong Hình 1.
Chất lượng bùn hạt
Chất lượng của bùn hạt phụ thuộc vào nhiều đặc tính: các đặc tính sinh học và các đặc tính vật lý của bùn. Các đặc điểm lý học quan trọng nhất của bùn hạt trong các mô hình là: khả năng lắng và độ bền cơ học. Tất nhiên các quá trình sinh học được xác định chủ yếu bởi thành phần và số lượng các loài vi sinh vật, nhưng các nhân tố khác cũng đóng vai trò quan trọng, ví dụ như độ xốp của bùn hạt, kích thước hạt nhân của bùn và độ thẩm thấu của cơ chất và các sản phẩm khác vào bùn hạt.
 
Sửa lần cuối bởi điều hành viên:
M

maimo

Guest
#4
Bộ ứng cứu tràn đổ hóa chất và môi trường
3. Cơ chế tạo hạt của bùn
Sự hình thành bùn hạt trong thực tế là một quá trình tự nhiên. Hiện tượng này thường xuất hiện trong tất cả các hệ thống xử lý nước thải dùng công nghệ sinh học đáp ứng được những điều kiện cơ bản. Một trong những lý thuyết để giải thích quá trình tạo hạt của bùn là lý thuyết “spaghetti”, trong đó vi sinh vật dạng sợi đan xen vào nhau tạo thành một viên nấm (viên spaghetti). Các viên ban đầu này có thể hình thành một bề mặt lôi kéo các vi sinh vật khác tham gia vào quá trình phân huỷ kỵ khí và hình thành bùn hạt. Cơ chế tạo thành bùn hạt có thể được minh hoạ trong Hình 2.
Hình 2. Lý thuyết spaghetti trong việc tạo thành bùn hạt [1]
I: Các vi khuẩn methan khác nhau II: Đan chéo nhau tạo thành bông
III: Tạo thành viên spaghetti IV: các vi khuẩn kỵ khí gắn lên bề mặt viên spaghetti và tạo thành bùn hạt
 
Sửa lần cuối bởi điều hành viên:
M

maimo

Guest
#5
Bộ ứng cứu tràn đổ hóa chất và môi trường
4. Những phương pháp đẩy nhanh quá trình tạo hạt của bùn
Để quá trình tạo hạt của bùn thuận lợi, cần một số yêu cầu như sau:
• Thêm vào mô hình những hạt rắn hay những vật làm nhân để vi sinh vật bám dính và phát triển. Những hạt này phải đủ nặng để lưu lại trong mô hình.
• Phải loại bỏ liên tục và hoàn toàn những phần tử nhẹ trong bùn làm nhân ban đầu (seed sludge) vì nếu vi sinh vật phát triển trên những cuộn bùn này sẽ dễ dàng trôi ra ngoài hệ thống. Không sử dụng lại những cuộn bùn đã bị trôi ra ngoài hệ thống.
• Quá trình tạo hạt sẽ xảy ra nhanh hơn trong điều kiện nồng độ cơ chất đầu vào thấp, từ 1-3gCOD/L. Sử dụng tuần hoàn dòng thải trong giai đoạn đầu khởi động hệ thống khi COD vượt mức 3g/L.
• Tải trọng hữu cơ (OLR) cần tăng lên theo dạng bậc thang, khi hiệu suất loại bỏ COD đạt 80%.
• Duy trì nồng độ acetat ở mức thấp (<200mg/L). Điều này sẽ làm giới hạn những vi sinh vật có hệ số ái lực cơ chất cao (như Methano Sarcinas). Những vi sinh vật này không nên tồn tại quá nhiều trong bùn, sẽ làm giảm hiệu suất xử lý
Khi cơ chất một phần acid hoá thì quá trình hình thành bùn hạt xảy ra nhanh hơn là chỉ đơn thuần là acid béo bay hơi (VFA). Sự phát triển nhanh của bùn hạt trên cơ chất một phần acid hóa cũng quan sát được trong điều kiện nhiệt độ cao [8].
SS trong dòng vào sẽ làm chậm quá trình tạo hạt, khi nồng độ SS rất cao làm quá trình tạo hạt khó xảy ra. Do đó, cần sử dụng các công trình đơn vị khác để loại bỏ SS trong dòng vào, sao cho SS < 200mg/L.
• Nếu nồng độ muối Canxi cao có thể làm dẫn đến CaCO3 kết tủa trên bùn, làm chậm quá trình tạo hạt và làm giảm hoạt tính bùn.
• Nhiệt độ phù hợp cho quá trình tạo hạt là ở nhiệt độ trung bình (20-450C- mesophilic) và nhiệt độ cao (45-70oC- thermophilic).
• pH nên duy trì ở mức lớn hơn 6.2.
 
Sửa lần cuối bởi điều hành viên:
M

maimo

Guest
#6
Bộ ứng cứu tràn đổ hóa chất và môi trường
5. Một số đặc tính của bùn trong hệ thống EGSB chạy với nước thải dệt nhuộm
5.1 Nguyên liệu và phương pháp thí nghiệm
Bùn được lấy ra từ các giai đoạn thí nghiệm khác nhau của mô hình EGSB xử lý nước thải chứa dịch tinh bột và thuốc nhuộm (lúc bắt đầu, lúc kết thúc, và lúc thay đổi chế độ chạy mô hình) [2}[4], để phân tích hoạt tính, phân bố kích thước hạt, độ bền và chụp hình mặt cắt cũng như sự hình thành hạt trong các giai đoạn khác nhau.
Độ bền của bùn hạt
Độ bền của bùn hạt được đo lường bằng khả năng chống lại lực nén bằng một dụng cụ nén động học, được mô tả bởi [6].
Phân bố kích thước hạt của bùn
Phương pháp được sử dụng để xác định phân bố kích thước hạt của bùn (Hình 4) được mô tả bởi Hulshoff Pol và các cộng sự (1986), dựa trên sự khác biệt giữa tốc độ lắng của các hạt bùn có kích thước khác nhau. Bùn sau khi rửa (50 – 100 ml), được cho vào để lắng trong cột nước cao 2.20 m. Một mặt cân được đặt trong cột, ghi lại khối lượng bùn hạt rơi xuống theo thời gian. ở nhiệt độ 20oC hệ số nhớt của nước là 1.002.10-3 (Pa.s) và tỉ trọng là 998,2071 (kg.m-3). Mật độ của bùn được xác định từ sự khác biệt của khối lượng bùn trong cột nước. Giả sử những hạt bùn hình cầu và lưu lượng trong khi lắng có dạng tầng và rối (1<Re<1000), phân bố kích thước hạt bùn có thể tính toán theo công thức (1), (2) và (3).

với Re = số Reynolds, Ga = số Galileo, g = gia tốc (m.s-2), Dp = đường kính hạt (m), rw = khối lượng riêng của nước (kg.m-3), rs = khối lượng riêng của bùn hạt (kg.m-3), m = độ nhớt động học (Pa.s), v = tốc độ lắng (ms-1).
Mật độ bùn hạt
Mật độ bùn có thể xác định bằng khối lượng bùn trên cân tại cuối thí nghiệm và so sánh với khối lượng thật sự của cột nước. Bỏ qua khối lượng của những hạt nhỏ còn lơ lửng trong nước. Mật độ của bùn hạt có thể được tính toán dựa vào phương trình (4) như sau [7]:
rs = (M.rw)/ M- Mw (4)
trong đó: rs là tỷ trọng bùn hạt;
rw là tỷ trọng nước;
M: là khối lượng những hạt bùn đã sử dụng.
Những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng (N, P, K) và vi lượng được cung cấp đủ cho vi sinh vật
Quan sát bùn bằng kính hiển vi
Kính hiển vi được sử dụng để nghiên cứu hình thái của bùn hạt trong hệ thống EGSB. Mẫu bùn được rửa để loại bỏ những cơ chất dính bám và được đổ vào một đĩa petri (f = 4.5 cm) sau đó, nó được quan sát dưới kính hiển vi. Hạt bùn được cắt bằng một cái dao bằng thép. Đĩa petri được chụp hình để thấy hình thái của bùn và mặt cắt của bùn.
Hoạt tính bùn
Hoạt tính bùn được xác định theo phương pháp được mô tả bởi [2].
 
Sửa lần cuối bởi điều hành viên:
M

maimo

Guest
#7
Bộ ứng cứu tràn đổ hóa chất và môi trường
5.2 Kết quả - Thảo luận
Đặc tính vật lý và hoá học của bùn hạt
Trong quá trình thí nghiệm đặc tính vật lý của bùn được trình bày trong Bảng 1.
Bảng 1. Đặc tính vật lý của bùn tại nhiều thời điểm khác nhau của mô hình
Qua Bảng 1, ta thấy bùn làm nhân ban đầu có độ bền thấp bởi vì bùn được trữ lạnh trong một thời gian lâu trước khi đưa vào sử dụng và lực phân rã ở hệ thống UASB thì thấp hơn ở hệ thống EGSB. Độ bền của bùn tăng lên khi nước thải với hồ tinh bột được đưa vào mô hình, đó là do sự tạo thành polymer ngoại bào (extracellular).
Hàm lượng TSS của bùn hạt tăng lên bởi vì sự khoáng hoá phần bên trong của hạt bùn. Tỷ lệ VSS/TSS của bùn hạt giảm đi vào giữa thí nghiệm, và hoạt tính tạo khí methane của bùn hạt cũng giảm đi. Đó là do sự phân rã của sinh khối và sự khoáng hoá bên trong hạt bùn.
Bùn hạt có độ tro tăng dần, trong khi VSS tăng chậm hơn, đó là lý do hệ thống khó phục hồi khả năng xử lý khi bị ảnh hưởng của nước thải chưa acid hóa. Điều này là do sự tích luỹ những chất vô cơ trong bùn hạt.
Sự thay đổi phân bố kích thước hạt thể hiện rõ quá trình tạo hạt của bùn trong những giai đoạn khác nhau của thí nghiệm (Hình 5). Bùn làm nhân ban đầu có kích thước trung bình khoảng 1.86mm, vào 24 ngày sau kích thước bùn tăng lên 2.15mm. Sự tăng dần của kích thước của bùn hạt đến giá trị 2.46mm vào ngày 74 đó là do sự phát triển của vi khuẩn acid hóa trên hạt bùn, do hệ thống xử lý nước thải chưa bị acid hoá. Sự gia tăng kích thước hạt đạt giá trị tối đa vào ngày 185 (f = 3.09mm) khi xuất hiện hiện tượng kết tủa canxi trên bùn hạt.
Hình dạng của các hạt bùn và các mặt cắt của chúng cũng được chụp lại. Ta thấy có cả những hạt bùn màu đen, màu trắng và màu xám. Mặt cắt bên trong thể hiện lõi bùn là một khối nén màu đen, bao quanh là một lớp màu trắng, tạo thành chủ yếu từ những vi khuẩn tạo khí methan.
6. Kết luận.
Quá trình tạo hạt của bùn là một quá trình rất lý thú cho các nhà nghiên cứu công nghệ môi trường. Các kết quả thí nghiệm đã cho thấy có sự thay đổi kích thước hạt, độ tro, độ bền, mật độ và hoạt tính bùn theo thời gian, phụ thuộc vào nồng độ, loại cơ chất và tải trọng hữu cơ của mô hình. Các phương pháp nghiên cứu và các ảnh chụp bùn cũng cho người đọc thấy rõ cấu trúc của bùn hạt với những vi khuẩn acid hoá bao quanh. Một số biện pháp đẩy nhanh quá trình tạo hạt của bùn và duy trì chất lượng bùn hạt cũng được đề xuất để có thể ứng dụng vào trong thực tiễn khi vận hành các hệ thống xử lý kỵ khí.
 
M

maimo

Guest
#9
Bộ ứng cứu tràn đổ hóa chất và môi trường
Nghiên cứu được thực hiện nhằm đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất và điều kiện ứng dụng công nghệ xử lý kị khí sử dụng lớp bùn hạt mở rộng (Expanded Granular Sludge Bed - EGSB) trong xử lý nước thải dệt nhuộm. Trên cơ sở này, tiến hành nối kết công nghệ EGSB với các công nghệ bùn hoạt tính hiếu khí và lọc để xử lý nước thải dệt nhuộm. Kết quả nghiên cứu và thực nghiệm cho thấy:
1. Tải trọng hữu cơ tối đa của mô hình EGSB đạt đến trị số 25gCOD/L/ngày với hiệu suất xử lý COD đạt trị số 90%. Hiệu suất xử lý màu cao nhất của mô hình EGSB có thể đạt đến từ 60 – 65%.
2. Hiệu suất xử lý ô nhiễm hữu cơ của bể aeroten (công nghệ bùn hoạt tính hiếu khí) có thể đạt đến trị số 70 – 72% ứng với tải trọng hữu cơ 0,8gCOD/L/ngày. Hiệu suất xử lý màu của bể aeroten thấp, thay đổi trong khoảng trị số từ 35 – 42%.
3. Hiệu suất xử lý COD bởi hệ thống lọc bằng cát và than hoạt tính thay đổi trong khoảng trị số 55 – 75%, hiệu suất xử lý màu thay đổi trong khoảng trị số 55 – 80%.
4. Dây chuyền công nghệ được đề xuất là kị khí EGSB – bùn hoạt tính hiếu khí – lọc bằng cát và than hoạt tính là dây chuyền công nghệ có tính kinh tế (giá thành xử lý khoảng 4.646 đồng/m3), tốc độ xử lý cao (HRT = 1,2 - 1,6 giờ), hiệu suất xử lý ổn định (hiệu suất từ 92 – 98% đối với COD, 90 – 93% đối với độ màu), trị số COD sau xử lý nhỏ hơn 35mg/L, trị số độ màu sau xử lý nhỏ hơn 40 Pt – Co, đáp ứng được TCVN đối vớùi chất lượng nước thải công nghiệp.
 
M

maimo

Guest
#10
Bộ ứng cứu tràn đổ hóa chất và môi trường
Start-up Anaerobic EGSB System

The organic loading should be in a phased manner. like for 1st fifteen days X Kg/ cu. meter for next fifteen days 10% increase of the load and so on. During this period untill the reactor stabnlises dont bother for the % COD rerduction. The things you have to keep in mind during this period is :

1. Temperature of the influent(should not be fluctuative)
2. Inlet effluent pH must be within 6.5 to 6.8.
3. Try to maintain the pH of discharge between 6.8-7.5.
Initially the tendency is to go down, in that case slight addition of lime and ferric chloride in required
3. VFA & alkalinity ratio must be maintained as per the supplier of the technology(perferably not less than 1:4).
4. The smell of the reactor should be observed everyday. Never it should be of foul smell.
To prevent sludge washout you should care the following:
1. TSS level to input should be negligible.
2. Maintain the reactor temperature of reactor in mesophillic range; it is observed that these reactors give maximum efficiency at 36 to 37deg. centigrade.
3. Prevent the shock organic as well as hydraulic loading even after complete stabilization.
4. Care for the input (round 6.8 pH) and output (round 7.3pH) pH. If it go down
you may use milk of lime to reduce VFA level initially.
5. Use Ferric chloride Alum in calculated ppm level.
 
M

maimo

Guest
#11
Bộ ứng cứu tràn đổ hóa chất và môi trường
MÔ HÌNH XỬ LÝ KỴ KHÍ TỐC ĐỘ CAO VÀ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
NCS. TÔN THẤT LÃNG
Trường Cán Bộ Khí Tượng Thuỷ Văn TP. HCM


1. Tổng quan về xử lý kỵ khí.


Xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí (anaerobic) tuy chỉ mới xuất hiện vào nửa cuối của thế kỷ 21 nhưng đã trở thành một công nghệ có nhiều ưu điểm hơn công nghệ xử lý sinh học hiếu khí (aerobic). Ở nhiều nước, nó đã trở thành một hệ thống xử lý được áp dụng rộng rãi. So với hệ thống xử lý hiếu khí, nó có nhiều ưu điểm như sau:

• Hệ thống xử lý kỵ khí tiêu thụ rất ít năng lượng trong quá trình vận hành. Trong trường hợp nước thải được xử lý ở nhiệt độ từ 25-35oC thì năng lượng yêu cầu trong khoảng từ 0.05-0.1 kWh/m3 nước thải (0.18-0.36 MJ/m3) (Lettinga và ctv., 1998). Đó là năng lượng cung cấp cho máy bơm để bơm nước thải từ công trình đơn vị này đến công trình đơn vị khác hoặc để bơm tuần hoàn nước thải.
• Hệ thống xử lý kỵ khí là một hệ thống sản sinh ra năng lượng, vì trong quá trình phân hủy kỵ khí những hợp chất hữu cơ bị phân hủy sẽ chuyển thành khí methane. Mức độ sinh khí methane phụ thuộc vào tốc độ phân hủy COD đầu vào.
• Sự hình thành bùn trong quá trình xử lý kỵ khí thì thấp hơn nhiều bùn được tạo ra trong quá trình hiếu khí, dẫn đến việc giảm chi phí xử lý bùn thải. Lượng bùn thải trong quá trình xử lý kỵ khí còn được giảm thấp nếu giảm nồng độ phốtphát trong nước thải. Lượng bùn kỵ khí này dễ ổn định hơn và quá trình khử nước thực hiện cũng dễ hơn so với bùn hiếu khí.
• Yêu cầu về dinh dưỡng (N, P) của hệ thống xử lý kỵ khí thấp hơn hệ thống xử lý hiếu khí do sự tăng trưởng và sinh sản của vi sinh vật kỵ khí thấp hơn vi sinh vật hiếu khí.
• Có khả năng chịu được tải trọng cao: những hệ thống kỵ khí hiện nay có thể xử lý với hiệu suất từ 85-90% COD với tải trọng hữu cơ đầu vào khoảng 30g COD/L/ngày ở 30oC và 50g COD/L/ngày ở nhiệt độ 40oC với nước thải với nồng độ chất hữu cơ trung bình. Đối với những nước thải có thành phần phức tạp khác (không tan, khó phân huỷ sinh học, có độc tính v.v.), tải trọng hữu cơ có thể giảm hơn nhưng vẫn cao hơn nhiều so với hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí.
• Một ưu điểm khác của hệ thống kị khí là bùn kỵ khí có thể bảo quản trong một thời gian dài (hơn 1 năm) mà không cần nuôi dưỡng bằng dưỡng chất. Hoạt tính của bùn vẫn giữ nguyên khi bùn được giữ ở nhiệt độ nhỏ hơn 15oC. Do đó, có thể sử dụng lượng bùn dư của hệ thống này làm nhân cho hệ thống khác và giảm thời gian vận hành hệ thống.
• Vốn đầu tư để xây dựng hệ thống xử lý kỵ khí không nhiều, diện tích sử dụng cho hệ thống nhỏ, và thời gian sử dụng dài hơn hệ thống hiếu khí là những ưu điểm nổi bậc của hệ thống kỵ khí.
 
M

maimo

Guest
#12
Bộ ứng cứu tràn đổ hóa chất và môi trường
Bên cạnh những ưu điểm, hệ thống xử lý kỵ khí còn một số khuyết điểm như sau:
• Vi khuẩn tạo khí mêtan có độ nhạy cao với một số chất hóa học nhất định, ví dụ những chất hydrocarbon có nguồn gốc halogen, một số hợp chất hữu cơ có Nitơ, CN- và ion tự do của kim loại nặng. Trong một số trường hợp những chất này biểu thị độc tính, hoặc làm cản trở sự sinh trưởng, phát triển của những vi khuẩn tạo khí mêtan. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu gần đây cho thấy rằng những vi khuẩn kỵ khí có thể thích nghi một số chất hóa học và có thể phân hủy chúng.
• Giai đoạn khởi động của hệ thống kỵ khí thường mất nhiều thời gian (6-12 tuần) bởi vì sự tăng trưởng chậm của vi khuẩn kỵ khí.
• Khi xử lý nước thải có hợp chất chứa sunfur, quá trình xử lý kỵ khí thường tạo thành khí H2S với mùi hôi khó chịu. Lượng khí này có thể thải ra môi trường cùng dòng thải với những hệ thống xử lý kị khí có thiết kế chưa đạt. Đối với những hệ thống xử lý kỵ khí hoàn chỉnh, luôn kèm theo hệ thống thu hồi khí sinh học, và xử lý khí H2S trong dòng thải.
• Bản chất hóa học và vi sinh học của qúa trình phân hủy kỵ khí rất phức tạp. Do đó, còn thiếu những chuyên gia có khả năng thiết kế và vận hành hệ thống một cách có hiệu quả nên có nhiều hệ thống đã xây dựng nhưng hiệu suất xử lý thấp.
Hầu hết tất cả các dạng nước thải công nghiệp, với nồng độ chất độc hại không quá cao, thì hệ thống xử lý kỵ khí đều có thể sử dụng để xử lý. Những nghiên cứu gần đây cho thấy rằng hệ thống kỵ khí có thể hoạt động tốt trong điều kiện nước thải có nồng độ rất thấp (COD < 100 mg/L), ngay ở cả những nhiệt độ rất thấp (psychrophilic) (<4oC) hay ở điều kiện nhiệt độ cao (thermophilic), với nhiều loại nước thải khác nhau như nước thải giấy, nước thải dệt nhuộm, nước thải cao su v.v…
Hệ thống còn có hiệu suất xử lý cao đối với nước thải sinh hoạt và nước thải từ các cống rãnh, với nhiều nhà máy hoàn chỉnh đã được lắp đặt tại vùng nhiệt đới, á nhiệt đới và ở vùng vỉ độ trung bình (Ấn Độ, Trung Quốc, Colômbia, Brazin v.v… ).
Hệ thống xử lý kỵ khí còn được áp dụng để xử lý bùn (ví dụ như bùn cống rãnh và phân thú vật): quá trình phân hủy kỵ khí đã áp dụng để ổn định bùn cống rãnh, phân thú vật và sản sinh năng lượng.
 
M

maimo

Guest
#13
Bộ ứng cứu tràn đổ hóa chất và môi trường
2. Hệ thống xử lý kỵ khí tốc độ cao
Khác với hệ thống xử lý hiếu khí, trong hệ thống xử lý kỵ khí tải trọng tối đa cho phép không tuỳ thuộc vào khả năng cung cấp khí của hệ thống mà phụ thuộc vào các yếu tố sau đây:
• Khả năng lưu giữ lượng bùn hoạt tính trong hệ thống khi hệ thống vận hành. Nếu hệ thống có khả năng giữ được lượng bùn càng nhiều thì hệ thống có thể chịu được tải trọng càng lớn. Vì thế cần thiết phải hình thành các hạt bùn có khả năng lắng cao, khó bị trôi ra ngoài hệ thống.
• Đủ thời gian tiếp xúc giữa bùn và nước thải;
• Tốc độ các phản ứng cao và các cơ chất có khả năng đi vào sâu trong bùn nơi có mật độ vi sinh cao;
• Bùn hoạt tính có đủ thời gian thích nghi với các đặc tính của loại nước thải mà nó xử lý;
• Môi trường thích hợp để vi sinh vật trong hệ thống có khả năng phát triển tốt.
Từ khi hình hành, hệ thống xử lý kỵ khí đã có nhiều dạng khác nhau như lọc kỵ khí với dòng nước thải đi từ dưới lên (Upflow Anaerobic Filter-UAF), hệ thống màng lọc cố định với dòng từ trên xuống (Dowflow Stationary Fixed Film- DSFF), hệ thống xử lý kỵ khí với dòng hướng lên qua một lớp bùn (Upflow Anaerobic Sludge Bed- UASB), hệ thống sử dụng lớp bùn động (Anaerobic Fluidized Bed- AFB) v.v…. Tuy có nhiều ưu điểm, nhưng những hệ thống xử lý kỵ khí này vẫn liên tục cải tiến để giảm thời gian lưu nước trong hệ thống và gia tăng tốc độ xử lý. Vào năm 1983, hệ thống xử lý tốc độ cao với lớp bùn hạt mở rộng (Expanded Granular Sludge Bed- EGSB) được hình thành bởi giáo sư Lettinga và các cộng sự của ông. Lý do để hệ thống xử lý kỵ khí tốc độ cao được nghiên cứu và áp dụng trong thực tế là:
• Giảm được vốn đầu tư khi xây dựng hệ thống: với tốc độ xử lý cao sẽ làm giảm kích thước của công trình khi phải xử lý một lưu lượng thải nhất định;
• Giảm diện tích để xây dựng của hệ thống, phù hợp với những nhà máy có mặt bằng nhỏ;
• Hệ thống có độ ổn định cao ngay cả với những điều kiện hoạt động không thuận lợi.

Mô hình phòng thí nghiệm của hệ thống xử lý kỵ khí tốc độ cao được minh họa trong Hình 1. Trong mô hình ta thấy, dòng nước thải đi vào hệ thống theo chiều từ dưới lên, qua một lớp bùn hạt mở rộng, chứa những vi sinh vật kỵ khí để phân huỷ chất hữu cơ chứa trong bùn thải. Với việc bơm trở lại một phần dòng ra (11), làm tốc độ dòng lên của hệ thống có thể đạt trên 6 m/h, cao hơn nhiều so với tốc độ dòng lên từ 0.5 đến 1.5 m/h thường được áp dụng cho hệ thống UASB. Sự thay đổi này đem lại sự tiếp xúc tốt hơn giữa nước thải và quần thể vi sinh vật chứa trong lớp bùn hạt và làm các chất hữu cơ có thể thấm sâu vào lớp bùn hạt mà không cần sự xáo trộn cơ học. Do tốc độ dòng lên cao có thể làm gia tăng sự rửa trôi bùn từ hệ thống. Sự rửa trôi bùn có thể ngăn ngừa bằng chụp thu khí đặt ở đầu của hệ thống. Chụp thu khí hoạt động như một thiết bị phân tách 3 pha: rắn, lỏng, và khí. Đây là một phần quan trọng của hệ thống EGSB. Nó giúp cho hệ thống thu hồi được khí sinh học tạo ra trong quá trình phân huỷ chất hữu cơ, ngăn ngừa bùn hạt trào ra ngoài hệ thống và giảm chất rắn lơ lửng trong dòng ra sau xử lý.
 
M

maimo

Guest
#14
Bộ ứng cứu tràn đổ hóa chất và môi trường
3. Ứng dụng của hệ thống xử lý kỵ khí tốc độ cao trong xử lý nước thải

Hệ thống xử lý kỵ khí EGSB có thể được sử dụng để xử lý nước thải có nồng độ ô nhiễm hữu cơ thấp (COD < 1000mg/L), và nhiệt độ nước thải thấp ( từ 8- 12oC) với hiệu suất xử lý khá cao (>90%). Kết quả xử lý của hệ thống EGSB với nước thải chứa acid béo bay hơi (Volatile Fatty Acid- VFA), đường, nước thải bia, mạch nha ở các điều kiện hoạt động khác nhau được trình bày trong Bảng 2.
Bảng 2. Kết quả xử lý nước thải của mô hình EGSB ở điều kiện nhiệt độ thấp
Nguồn: Salih, R. (1998)
Bảng 2 cho thấy hệ thống EGSB có khả năng xử lý nhiều cơ chất khác nhau như acid béo bay hơi, đường, bia, mạch nha với thời gian lưu nước từ 1.5-4.9giờ, hiệu suất xử lý khá cao khi xử lý cơ chất VFA (90%).
Hệ thống EGSB còn được sử dụng để xử lý nước thải chứa ethanol ở nồng độ thấp. Điều kiện vận hành và hiệu suất xử lý của mô hình được trình bày trong Bảng 3.

Bảng 3. Điều kiện vận hành và hiệu suất xử lý của hệ thống EGSB với nước thải chứa ethanol ở nhiệt độ t = 30oC
Nguồn: Lourdinha, F. (1994)

Dựa vào Bảng 3, ta nhận thấy rằng với nồng độ nước thải đầu vào khá thấp (154- 641 mg COD/L), thời gian lưu nước ngắn (0.5-1.9 giờ), thì hiệu suất xử lý của mô hình đạt trị số khá cao (89-97%) ứng với tải trọng hữu cơ ở mức trung bình (4,7-8,1 kgCOD/m3.day). Ở những tải trọng hữu cơ cao hơn thì hiệu suất xử lý giảm đi rõ rệt (chỉ còn từ 73-76%).
Mô hình EGSB còn có nhiều hứa hẹn trong xử lý nước thải dệt nhuộm (Lãng, 2001). Với thời gian lưu khá ngắn, tải trọng hữu cơ khá cao nhưng hiệu suất xử lý COD và thuốc nhuộm khá cao và ổn định (85-95%) (Bảng 4).
Bảng 4. Khả năng xử lý của mô hình EGSB với nước thải dệt nhuộm ở nhiệt độ 30oC, mô hình 4,3L.

4. Kết luận

Việc giảm giá thành của xử lý nước thải mà vẫn đảm bảo chất lượng xử lý là một mục tiêu thúc đẩy các nhà công nghệ môi trường tìm kiếm những công nghệ mới. Ngày nay, việc áp dụng các công nghệ sinh học trong xử nước thải đã có nhiều triển vọng, đặc biệt xử lý kỵ khí có nhiều ưu điểm vượt trội so với xử lý hiếu khí. Xử lý kỵ khí tốc độ cao là một công nghệ mới, đã áp dụng thành công với qui mô trong phòng thí nghiệm tại nước ta, với các loại nước thải và nhiệt độ khác nhau. Nó làm tăng tải lượng xử lý của hệ thống, giảm diện tích mặt bằng để xây dựng và giảm chi phí xây dựng, vận hành hệ thống. Để áp dụng vào thực tế, cần tiến hành những mô hình với qui mô pilot, tiến đến xây dựng những hệ thống xử lý qui mô nhỏ, trên cơ sở đó, rút ra những kinh nghiệm thiết kế, xây dựng, và vận hành hệ thống, để biến hệ thống xử lý này thành hiện thực tại nước ta.
 
Top