Ứng dụng Gom Rác GRAC
FACEBOOK GRAC TẶNG ĐỒ VÀ PHÂN LOẠI RÁC TẠI NGUỒN

Hệ thống xử lý mùi sinh học Biofilter

manh11k

New Member
#1
An toàn hóa chất | an toàn lao động | Sự cố tràn dầu | Bộ ứng cứu tràn đổ 25L
Hệ thống xử lý khí thải hữu cơ bằng công nghệ Biofilter được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như:
Xử lý mùi của dung môi hữu cơ
Xử lý mùi trong hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt nhà máy xí nghiệp
Xử lý mùi trong hệ thống xử lý nước thải tòa nhà chung cư, văn phòng
Xử lý mùi trong hệ thống xử lý nước thải tập trung
Xử lý mùi trong hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi và trong chuồng trại chăn nuôi
Quá trình xử lý khí thải bằng phương pháp sinh học ứng dụng khả năng của vi sinh vật để oxy hóa sinh hóa ccác chất vô cơ và hữu cơ gây mùi trong khí thải. Các sản phẩm của quá trình oxy hóa sinh hóa này là các chất vô cơ đơn giản không/ ít ô nhiễm, cụ thể CO2, H2O, các muối.
Các yêu cầu đối với xử lý khí thải bằng phương pháp sinh học:
- Khả năng phân hủy sinh học của các chất ô nhiễm
- Nồng độ chất ô nhiễm trong khí thải ở mức phù hợp;
- Cung cấp đủ oxy và các chất dinh dưỡng cho vi sinh vật
- Các điều kiện môi trường như độ ẩm, nhiệt độ, pH phải được điều chỉnh ở khoảng giá trị phù hợp;
- Khí thải không được chứa các chất độc hay chất kìm hãm sinh trưởng của vi sinh vật;


Hình 1: Nguyên lý xử lý khí thải bằng phương pháp sinh học
Các vi sinh vật trong thiết bị sinh học xử lý khí thải chủ yếu thuộc nhóm vi khuẩn như Pseudomonas, Alcaligenes, Bacillus, Corynebacterium, Sphingomonas, Xanthomonas, Nocardia, Mycobacterium, Rhodococcus, Xanthobater, Clostridium và Enterobacter. Ngoài ra, còn có vai trò của một số lượng không nhỏ vi sinh vật thuộc nhóm vi nấm như Phanerochaete chrysosporium, Tramtes versicolor, Pleurotus ostreatus, Bjerkandera adusta, và Exophiala jeanselmei.
Tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể, thiết bị sinh học xử lý khí thải có thể là Biofilter, Biotrickling Filter hoặc Bioscrubber. Trong Biofilter khí thải được làm sạch khi đi qua lớp vật liệu lọc sinh học bám dính vi sinh vật, đồng thời có cung cấp các chất dinh dưỡng cho vi sinh vật. Với mục đích đảm bảo nồng độ cao của vi sinh vật trong Biofilter thường lựa chọn các vật liệu lọc sinh học có khả năng cố định vi sinh vật, cụ thể là, các sinh khối tự nhiên như xơ dừa, mảnh vỏ gỗ, chip gỗ. Khí thải phải được bão hòa hơi nước qua tháp tạo ẩm bằng cách phun dòng nước thành giọt mù tiếp xúc với khí thải. Quá trình xử lý chất ô nhiễm trong khí thải bởi Biofilter như mô tả trong Hình 2.

Hình 2: Quá trình xử lý chất ô nhiễm trong khí thải bởi Biofilter
Các quá trình biến đổi sinh hóa quan trọng trong Biofilter như liệt kê trong Bảng 2.
Quá trình biến đổiVi khuẩnĐiều kiệnOxy hóa carbon hữu cơVi khuẩn dị dưỡng hóa năngHiếu khí
Nitrate hóa NH4^+→NO2^-,NO3^-Vi khuẩn nitrate hóaHiếu khí
Oxy hóa sulfide H2 S→S,SO4^(2-)Vi khuẩn oxy hóa sulfurHiếu khí
Khử nitrate hóa NO3^-→N2
Vi khuẩn khử nitrate hóaYếm khí

Sơ đồ công nghệ Biofilter như được mô tả trong Hình.

2. Cơ sở thiết kế Biofilter
Biofilter được chúng tôi tính toán thiết kế theo hướng dẫn của Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (US. EPA): EPA-456/R-03-003 Using Bioreactors To Control Air Pollution.
Sơ đồ và công thức thiết kế Biofilter

Hình 4: Sơ đồ tính toán Biofilter
Tiết diện ngang của Biofilter được tính toán theo công thức sau:
A=Q/v=(Q×EBRT)/(h×60)
Ở đây:
A = Tiết diện ngang của Biofilter, m2;
Q = lưu lượng thể tích khí thải, m3/h;
v = vận tốc bề mặt của dòng khí, m/h;
h = chiều cao vật liệu lọc sinh học,
Các thông số thiết kế Biofilter
  • Thời gian lưu đệm rỗng thông thường được tính theo nghiên cứu thực nghiệm, với các dung môi khó phân hủy sinh học như các chất hữu cơ chlorinate, trong chăn nuôi thì thời gian lưu đệm sẽ lớn, còn đối với mùi từ hệ thống xử lý nước thải tòa nhà có thể lấy thời gian lưu đệm rỗng sẽ thấp.
  • Chiều cao của vật liệu lọc sinh học tương đối quan trọng nhưng chủ yếu liên quan đến trở lực và thông thường bằng 0,5 đến 2,5 m.
Vật liệu lọc sinh học

Các loại vật liệu lọc sinh học cũng rất đa dạng gồm các loại sinh khối như xơ dừa, bã mía, lõi ngô, vỏ gỗ, chip gỗ hoặc zeolite, than hoạt tính và một số loại đất. Trong đó, xơ dừa được sử dụng tương đối phổ biến làm vật liệu lọc sinh học (Hình 5). Tính chất vật lý và hóa học của xơ dừa như sau: bề mặt riêng khoảng 258 m2/m3, độ rỗng 57 – 58 %, khối lượng riêng đổ đống khoảng 161 kg/m3, thành phần chất hữu cơ đến 95%, pH xấp xỉ 5,0.
Phân bố kích cỡ vật liệu lọc sinh học là quan trọng, bởi vì nếu kích thước quá bé thì trở lực tăng cao còn kích thước quá lớn thì bề mặt riêng hiệu quả cho vi sinh vật bám dính cũng thấp. Chẳng hạn đối với mảnh vỏ gỗ thì chúng tôi có được phân bố như Bảng 4 sau đây:
Bảng 4: Phân bố kích thước của mảnh gỗ
Kích thước (mm)Tỷ lệ khối lượng (%)Tích lũy (%)160.00.011.20.20.2822.022.35.648.971.23.3518.789.925.195<25.0100.0

Theo sự khuyến cáo của CCEP thì nhìn chung kích cỡ sinh khối khoảng 10 đến 20 mm là phù hợp với các Biofilter quy mô lớn, để giảm thiểu sự hình thành các vùng yếm khí cục bộ và giảm tổn thất áp suất cho quạt ly tâm. Ngoài ra, CCEP đề nghị nên kết hợp các vật liệu lọc sinh học để giảm trở lực. Chẳng hạn, căn cứ Hinh có thể thấy khi sử dụng một loại vật liệu lọc thì khi tải trọng bề mặt tăng thì trở lực tăng lên đáng kể, còn khi có sự kết hợp một số loại vật liệu lọc sinh học thì trở lực tăng lên rất ít.

Hình 5: Ảnh hưởng của vật liệu lọc đến tổn thất áp suất
Nhiệt độ và độ ẩm Trong thiết kế và vận hành Biofilter đặc biệt cần lưu lý đến diễn biến nhiệt độ và độ ẩm của khí thải. Có thể thấy nhiệt độ khí thải vào ở nhiệt độ không khí xung quanh thì sau khi xử lý mùi nhiệt độ khí thải tăng thêm khoảng 10oC do lấy nhiệt tỏa từ hoạt động của vi sinh vật trong lớp vật liệu lọc sinh học. Nhiệt độ trong Biofilter phù hợp cho vi sinh vật sinh trưởng khoảng 20 – 40oC. Độ ẩm của khí thải của hệ thống xử lý nước thải xấp xỉ 40 – 50% qua tháp tạo ẩm được nâng lên khoảng 90 % và đạt bão hòa khi xả ra ngoài.
Còn độ ẩm của vật liệu lọc sinh học thì dao động khoảng 30 – 60% tùy loại, nếu độ ẩm này quá thấp vi sinh vật không phát triển được, nhưng nếu quá cao thì tăng trở lực và giảm hấp thụ chất ô nhiễm, đồng thời gây yếm khí cục bộ.

Hình 6: Biến đổi nhiệt độ khí mùi

Hình 7: Giản đồ tính toán tổn thất nước của Biofilter
Tính toán lượng nước bay hơi có thể tham khảo Hình, từ đó xác định lượng nước phun ẩm bổ sung (nếu cần) cho Biofilter.
Tổn thất áp suất
Tính toán trở lực của Biofilter nếu sử dụng vật liệu lọc sinh học là phụ phẩm nông nghiệp có thể áp dụng phương trình sau:
∆P/(hUo)=α+βUo
ở đây ∆P là trở lực, Pa, h: chiều cao vật liệu lọc sinh học, m; Uo: tốc độ bề mặt khí thải m/h, α,β: các hệ số thực nghiệm, đối với vật liệu lọc sinh học xơ dừa có phương trình cụ thể:
∆P/(hUo )=0.020+1.642Uo
Tổn thất áp suất qua lớp vật liệu lọc sinh học tùy thuộc nhưng nhìn chung tối đa cũng chỉ vài chục mmH2O.
Kiểm soát pH và cung cấp dinh dưỡng
pH cũng là một thông số quan trọng cần kiểm soát trong Biofilter, nhìn chung pH khoảng 7 – 8 là tối ưu nhưng cũng có vài trường hợp riêng, chẳng hạn H2S được loại bỏ tốt ở pH thấp hơn. Có thể ổn định pH trong bioflter bằng cách sử dụng chất đệm, thường sử dụng là vôi sống. Lượng vôi sống sử dụng tùy thuộc điều kiện cụ thể, theo số liệu của chúng tôi khoảng 0,5 kg/m2.
Các chất dinh dưỡng cần bổ sung cho vi sinh vật gồm có nitrogen, phosphorus, các khoảng chất và các nguyên tố vi lượng.
THÔNG SỐ THIẾT KẾ CHUNG
Quá trình chính diễn ra trong tháp xử lý khí thải bằng công nghệ Biofilter bao gồm:

- Quá trình hấp thụ
- Quá trình xử lý sinh học
Lọc sinh học Biofilter là công nghệ xử lý khí thải bằng phương pháp màng vi sinh vật nhằm loại bỏ và oxi hóa các phân tử khí bay hơi _ những hợp chất hữu cơ bay hơi (VOC), những hợp chất cacbon, hay những khí độc vô cơ – amoniac, H2S.
Về mặt cấu bể lọc sinh học chia thành các phần:
- Phần chứa vật liệu lọc.
- Hệ thống phân phối nước trên toàn diện tích bể lọc.
- Hệ thống thu nước sau xử lý.
- Hệ thống cấp khí cho bể lọc.
Lọc sinh học sử dụng vi sinh vật để phân hủy những hợp chất hữu cơ (hoặc biến đổi những hợp chất vô cơ) thành cac-bon-nic, khí và muối. Quá trình sinh học là một sự ô xi hóa nhờ vi sinh vật và có thể được viết như sau:
Hợp chất gây ô nhiễm + Oxi ---> CO2 + H2O + nhiệt + sinh khối
Vi sinh vật sống trong lớp màng sinh học ẩm, mỏng, nơi được bao bọc xung quanh các phần tử của nguyên liệu lọc. Khí bẩn được khuyếch tán trong hệ thống lọc và được hấp thụ bên trên màng sinh học. Thực tế đây là vị trí mà quá trình ô xi hóa được thực hiện.
Trong hệ thống Biofilter xử lý khí: ban đầu các khí ô nhiễm sẽ được hấp thụ vào dung dịch, sau đó được khuếch tán vào lớp màng vi sinh vật bám trên bề mặt của lớp vật liệu lọc. Dòng chất lỏng cung cấp độ ẩm, chất dinh dưỡng, điều chỉnh pH cho màng vi sinh vật, và cho phép loại bỏ các sản phẩm gây ức chế. Trường hợp lý tưởng, lớp màng sinh khối khi phát triển vượt giới hạn sẽ được tróc ra nhờ dòng chất lỏng nhỏ giọt, và hệ thống dần đạt đến trạng thái ổn định.
Phân loại hệ thống xử lý:
Hệ thống xử lý khí thải sử dụng công nghệ Biofilter được chia thành:
  • Dạng tháp xử lý: hình trụ tròn với ưu điểm diện tích sử dụng nhỏ, quá trình phân phối nước và khí trong tháp đơn giản tăng khả năng tiếp xúc giữa khí - lỏng dẫn đến hiệu quả xử lý cao hơn.
  • Dạng Module hình chữ nhật (Container): Thích hợp cho việc tích hợp toàn bộ hệ thống trong một Module hợp khối, lắp đặt.
Catalogue của thiết bị xử lý khí thải Biofilter download đường linh sau: Catalogue Biofilter
 
Top