Chương 5 - Xử lí sinh học

CHƯƠNG 5 - XỬ LÍ SINH HỌC I. XỬ LÍ SINH HỌC SƠ BỘ TẠI CHỖ BỂ PHỐT VÀ BỂ LẮNG HAI VỎ (BỂ IMHOFF) MÔ TẢ BỂ PHỐT Đây là bể xử lí chất thải toilet thô. Khi chất thải vào và chảy qua bể phốt xảy ra quá trình lắng và phân huỷ sinh học một phần chất thải. Quá trình xử lí trong bể là quá trình sinh học yếm khí. BỂ IMHOFF Đây là bể xử lí chất thải toilet thô. Ngăn lắng được tách ra khỏi ngăn chứa – phân huỷ bùn. Quá trình xử lí trong bể là quá trình sinh học yếm khí. NĂNG LỰC XỬ LÍ Bể phốt: 2 - 40 m3/d Bồn Imhoff: 10 – 1000 m3/d TẢI ĐỐI VỚI LỌC CÁT SAU IMHOFF 940 – 1410 m3/(ha.d) HIỆU QUẢ XỬ LÍ Bể phốt: 15 - 25% theo BOD & 40 - 60% theo SS. Bể Imhoff: 25 - 35% theo BOD & 40 - 60% theo SS. VẬT LIỆU BỂ Bể phốt: thường là beton, có thể tiền chế, đôi khi có thể bằng thép, compozit tiền chế. Bể Imhoff: beton. YÊU CẦU XỬ LÍ BỔ XUNG Bể phốt: cánh đồng lọc chảy ngầm, có thể lọc cát hoặc ao hồ. Bể Imhoff: thường là lọc nhỏ giọt, có thể lọc cát hoặc ao hồ. XỬ LÍ & THẢI BỎ BÙN Bể phốt: qua hệ xử lí tập trung, hoặc chôn lấp. Bể Imhoff: thường là sân phơi bùn. KHU VỰC ÁP DỤNG Bể phốt: nhà ở riêng biệt, trạm trại không đông người, cơ quan nhỏ. Bể Imhoff: khu dân cư, thị trấn nhỏ. Đặc điểm chất thải xử lí Chất thải sinh hoạt thô có thể được xử lí bằng một trong hai kĩ thuật. BỂ PHỐT Chất thải từ toilet vào bể phốt, chất lắng được sẽ lắng, nước ra tương đối trong sẽ được xử lí tiếp nhờ các cánh đồng lọc hoặc hệ xử lí tiếp theo. Cặn bùn tích luỹ trong bể phốt sẽ phân huỷ dần. Đây là kĩ thuật đơn giản, tuy nhiên chất lượng xử lí kém, chỉ áp dụng cho nguồn thải nhỏ, có trang bị toilet xả nước, lưu lượng từ vài tới vài chục m3/d và phải xử lí tiếp (hình xx 1). Tuy giá thành rẻ so với các kĩ thuật xử lí khác, tuy nhiên chưa đủ rẻ đối với người nghèo. Quá trình xử lí trong bồn là quá trình yếm khí tự nhiên, rất chậm. Thời gian lưu cần thiết không đủ nên nước ra có mùi nặng, chứa nhiều vi khuẩn, BOD cao cần phải xử lí tiếp. Hình xx 1 – Sơ đồ bố trí bể phốt và hệ xử lí tiếp theo bằng cánoàiofng lọc Latrine= hố xí; Drain= ống dẫn thải; Septic Tank= bể phốt; Drainage Trench= nhánh phân phối thải BỂ IMHOFF Quá trình xử lí rất giống trường hợp trên. Điểm khác biệt nằm ở cấu tạo: chất thải vào qua ngăn chứa bùn ở dưới rồi qua vách ngăn lên ngăn lắng ở trên trước khi ra ngoài. Ngăn trên chỉ có chức năng lắng, các quá trình xử lí xảy ra không đáng kể ở đây. Nhờ cấu tạo kiểu hai tầng với tầng dưới chứa bùn và phân huỷ hữu cơ, tầng trên lắng nên bề mặt nước ở ngăn trên thường là hiếu khí nên nước ra có chất lượng tốt hơn. Kĩ thuật này thích hợp với các cụ dân cư, các khu đô thị nhỏ. Tuy nhiên cần phải xử lí tiếp mới đạt các TC môi trường. Thiết kế bể phốt Nguyên lí thiết kế: • Đảm bảo thời gian lưu chất thải đủ để tách lỏng/rắn tốt. • Đảm bảo nước trong bể đủ tĩnh để lắng SS và váng nổi tốt. • Kích thước đủ lớn để chứa bùn, váng và • Đảm bảo thông khí tốt và không tắc. Các yếu tố ảnh hưởng thiết kế: Theo [Infrastructure Dev. Inst.-Japan, Guideline for Low-Cost Sewerage Systems in Dev. Countries (draft), Aug. 2004] thể tích bể cần đảm bảo thời gian lưu cần thiết cho cả chất R lẫn L. Thể tích này phụ thuộc vào số người sử dụng, suy ra là lưu lượng thải vào bể, nước thải vào bể chủ yếu từ WC, có thể cả nước thải khác. Thể tích bùn, váng trong bể còn phụ thuộc vào nhiệt độ, phương pháp và tần xuất hút bùn. Tính thể tích bể: Thời gian lưu Thời gian lưu 24h là đủ, thường tính = 24 – 72 h để trừ thể tích bị chiếm chỗ bởi bùn, váng SS. Thông thường khoảng thời gian vài tiếng khi nước mới vào là SS lắng gần hết. Chất lắng sẽ bị khuấy lên ở gần điểm nhận nước khi nước thải vào. Bể càng lớn hiện tượng này càng ít bị, khi đó đối với bể lớn có thể rút ngắn thời gian lưu nước. Nếu lưu lượng là Q, m3/d thì t, thời gian lưu, lựa chọn như sau: Q < 6 ® t = 24 h 6 < Q < 14 ® t = 33 h – 1,5Q Q > 14 ® t = 12 h Lượng thải và Thời gian lưu nước Nếu bể phốt ngoài chất thải WC còn nhận nước thải khác (loãng hơn), khi đó lượng nước thải vào sẽ xấp xỉ nước cấp, có thể coi nước thải = 90% lượng nước cấp. Nếu lượng nước cấp sử dụng > 250 L/người.d có nghĩa là lượng nuớc dư ra đã sử dụng cho các nhu cầu khác sinh hoạt, ví dụ tưới cây. Đối với các nước đang phát triển như VN, định mức nước cấp ở mức tối đa 100 – 200 L/người.d. Nếu chỉ có chỉ nhận thải từ WC (xả nước) tính lượng nước thải như sau: Một người có thể xả 4 lần x 10 L/d = 40 L/người.d. Khi đó thể tích tối thiểu để đạt t = 24 h, A (L), bằng: A = P*q Trong đó, P = số người sử dụng q = thể tích thải trên đầu người (L) Thể tích chứa bùn và váng: Sử dụng công thức Pickford (1980): B = P*N*F*S Trong đó, B = thể tích cần để chứa bùn và váng (L) N = số năm giữa hai lần hút bùn (thường N = 2 – 5 năm, có thể ít hơn nếu điều kiện thuận lợi) F = hệ số tính tới nhiệt độ, tần suất hút bùn (bảng XX) S = thể tích bùn thải của 1 người (L/năm) = 25 nếu chỉ nhận nước WC; = 40 nếu kể cả nước thải khác. Bảng XXX- Các giá trị của đại lượng F để xác định thể tích chứa bùn và váng Thời gian giữa hai lần hút bùn, năm Giá trị F Nhiệt độ trung bình năm, độ C > 20 > 10 < 10 1 1,3 1,5 2,5 2 1,0 1,15 1,5 3 1,0 1,0 1,27 4 1,0 1,0 1,15 5 1,0 1,0 1,06 ³ 6 1,0 1,0 1,0 Tổng thể tích: Tổng thể tích C(L) tính theo: C = A + B Khi thiết kế bể phốt cần quan tâm tới các hệ xử lí tiếp theo như những thành phần bắt buộc trong một hệ xử lí. Ở các thành phố VN bể phốt được đưa vào tiêu chuẩn XD (......), tuy nhiên nước ra được xả thẳng vào hệ thoát nước chung. Bể phốt có dạng bể hai ngăn hình hộp nối tiếp như trong hình (7.20.1). Ngăn đầu chiếm 2/3 tổng thể tích, 1/3 còn lại là ngăn thứ hai. Độ sâu mức nước nằm trong khoảng 1,2 đến 2,1 m. Các kích thước được xác định theo các hướng dẫn sau; 1. Độ sâu nước từ đáy bể đến mức nước đầu ra không nhỏ hơn 1,2 m; tốt nhất là trên 1.5 m. Trên mức nước là khoảng bảo vệ 300 mm tới nắp bể. 2. Bề rộng bể ít nhất là 600 mm (để công nhân có thể thao tác bên trong). Bề dài bể nên = 2 - 3 lần bề rộng. 3. Nếu kích thước bề rộng là W, bề dài ngăn thứ nhất = 2 W, bề dài ngăn thứ hai = W (Hình. XX.2). Nói chung, độ sâu không nên lớn hơn chiều dài tổng. Hình XX2- Kích thước bể phốt Primary Tank = Ngăn thứ nhất; Secondary Tank = Ngăn thứ hai; Outlet = đầu ra Các hướng dẫn này là cho kích thước tối thiểu. Thiết kế xây dựng chế tạo Có thể xây bằng gạch hoặc beton. Phải đảm bảo chống thấm tốt. Cần tính đủ thể tích như trên, ngoài ra phải lưu ý chống tắc, thuận lợi khi xả bùn. Điều này được quyết định bởi cấu tạo các cửa nước vào, ra, ống nối, đáy bể, cửa lấy bùn. Cửa vào: Khi một thể tích nước đột ngột vào bể phốt có thể gây ra sự khuấy trộn làm vẩn bùn, để giảm nhẹ ảnh hưởng này ống nhận nước vào phải đủ lớn, F ~ 100 mm, độ dốc ống trước khi vào bể không lớn hơn 15%, ngoài ra ống lớn cũng loại trừ khả năng gây tắc do chất rắn. Hình XX3- Cấu tạo lối vào bể phốt Lối ra: Đường nước ra sau xử lí dẫn bằng ống. Để ngăn ngừa bùn, váng bị cuốn theo nước ra cần bố trí vách chắn như hình XX. Hình XX4- Cấu tạo lối ra bể phốt Có thể sử dụng toàn bộ chiều ngang bể để làm cửa nhận nước vào như mô tả trên hình XX. Lưu ý không quyên vách chắn váng. Hình XX5- Lối ra bể phốt tận dụng toàn bộ chiều ngang bể Vách ngăn: Vách ngăn có thể kín, thông hai ngăn bằng hệ ống chuyển hoặc có thể là vách hở, đầu thu của các ống hoặc vách chuyển tải phải thấp hơn mức váng nổi, cao hơn mức bùn lắng như thể hiện trên hình XXX. . Hình xx6 – Sơ đồ nguyên lí bể phốt và các cách bố trí ống dẫn thải Thông khí: Bể phốt phải có ống thông khí, nếu không sẽ gây tắc khí, khí do quá trình phân huỷ yếm khí sinh ra sẽ theo ống thu nước chạy ngược, gây mùi hôi trong nhà. Đáy bể: Đáy bể cần dốc về phía nhận nước để tiện gom bùn, độ dốc khoảng ¼ độ. Ngăn thứ hai không cần dốc. Khi tính thể tích bể tính như bể đáy bằng, độ cao bắt đầu từ điểm cao nhất, đầu dốc. Nước thải sau bể phốt ở khu vực nông thôn cần xử lí tiếp bằng kĩ thuật thấm/cánh đồng hấp thụ. Khi đó cần phải biết khả năng thấm của đất. Tốc độ thấm là số phút cần để nước thải thấm qua lỗ khoan trong đất một khoảng quy ước, ví dụ ở Mĩ là 1 inch (2,54 cm). Cách đo tốc độ thấm khá đơn giản: khoan một lỗ vuông góc với mặt bằng vào đất cần đo, đổ đầy nước cho thấm hết một ngày trước khi thử, đổ nước vào và đo thời gian mức nước sụt tới khoảng cách quy ước (Hình 7.20.2). Hình 7.20.3 cho biết nhu cầu diện tích đất cần để hấp thụ nước thải. Nếu bể phốt nhận cả nước từ bếp và nước tắm giặt thì cần tăng diện tích hấp thụ lên thêm 60%, dung tích bể phốt cần tăng thêm 25% (Hình 7.20.3). Nếu diện tích đất cần lớn hơn 500 ft2 (46,5 m2) hoặc dung tích bể lớn hơn 1500 gal (5,7 m3), cần bổ xung bể phân phối. Bể phốt áp dụng cho các hệ xử nhỏ, cô lập, lưu lượng nhỏ, có diện tích đất để hấp thụ nước ra. Trường hợp có thể có các phương tiện xử lí khác thì ưu tiên phương án thay thế. Hình 7.20.2- Quan hệ giữa tốc độ thấm cho phép và tốc độ thấm của nước vào đất Trục tung: Allowable sewage application rate in gallons per ft2*per day (Q)= tải thuỷ thực cho phép áp dụng đơn vị gal/(ft2.d) (*0,0407 = m3/(m2.d)); Trục hoành: Percolation rates in minutes per inch (for soil absorption trenches or seepage pits)= tốc độ thấm của đất (xung quang các nhánh ống dẫn hoặc hố thấm); Course Sand & Gravel = cát thô và sỏi; Fine Sand = cát mịn; Silty Sand = cát bùn; Silt & Sandy Clay = phù sa và đất cát; *= Surface Area of Absorption Trenches (Trench bottom area plus allowance for Area of Sidewalls)= bề mặt của các nhánh hấp phụ (gồm bề mặt các nhánh + bề mặt cho phép các tường của nhánh); **= số phút để nước thấm được 1 inch. (Nguồn: U.S. Department of Health, Education, and Welfare, 1967, Manual of septic tank practice, Public Health Service Publication no. 526, Washington, D.C.) Hình 7.20.3- Bể phốt và cánh đồng hấp thụ Yêu cầu diện tích: Nếu tốc độ thấm P = 1 phút/ 1 inch, cần 70 ft2 (6,5 m2) cho 1 phòng ngủ. Nếu P = 30 hoặc 60 phút thì cần diện tích tương ứng là 250 (22,2) và 330 ft2 (30,7 m2) cho 1 phòng ngủ. Effluent from the septic tank= nước thải từ bể phốt; Distribution box= hộp phân phối; Slope 2’’/100FT= độ dốc= 2 inch/100 feet (ft=0,3048m); 4” Farm tile with open joint in 12” wide, 18” deep tile trench= ống nhánh và kích thước tương ứng Thiết kế bể Imhoff Tải bề mặt ở mức 600 gpd/ft2 (24,4 m3/m2.d) với thời gian lưu ngăn một ~ 2 h tốc độ nước 0,75 in/sec (0,019 m/s). Kích thước vùng lắng: độ sâu ~ 7 ft (2,13 m) và chiều dài 25 - 50 ft (7,62 – 15,24 m). Vùng thông khí và chứa váng phải có diện tích bằng 20% tổng diện tích mặt. Tổng chiều sâu khoảng 30 ft (9,14m) (Hình 7.20.4). Hình 7.20.4- Cấu tạo bể Imhoff Total Depth: 30’ ± = tổng độ sâu khoảng 30 feet (~9m); Settling Zone= vùng lắng; Gas Vent & Scum Area= Vùng thoáng khí và chứa váng; Sludge Digestion Compartment= ngăn phân huỷ bùn; Flowthrough Chamber= ngăn thu nước ra; Slots= khe hở; Gravity Sludge Drawoff Piping= ống xả cặn bằng trọng lực; Gate Valve= van cửa; To Drying Bed= tới sân phơi bùn Bể Imhoff vận hành rất đơn giản. Hiệu suất xử lí BOD tan không cao nhưng lắng cặn tốt hơn bể phốt và không cần các thiết bị điện cơ phức tạp nên vẫn có thể áp dụng đối với những hệ xử lí độc lập. Ở Việt Nam bể phốt hiện khá phổ biến và trở thành tiêu chuẩn ở thành phố, bể Imhoff rất ít áp dụng, khu vực nông thôn thường dùng hệ hố xí đơn giản không dùng nước, những nội dung này không đề cập ở đây. Reference Infrastructure Dev. Inst. Japan, Guideline for Low-Cost Sewerage Systems in Dev. Countries (draft), Aug. 2004 U.S. Dept. Health, Education, and Welfare. 1967. Manual of septic tank practice. Public Health Service Publication. No. 526. Washington, D.C. Câu hỏi 5.1 1. Lĩnh vực, điều kiện áp dụng 2. Bản chất các quá trình xử lí và khả năng xử lí 3. Cấu tạo (những thành phần chính) II. TÓM TẮT VỀ NHÀ MÁY XỬ LÍ NƯỚC THẢI SINH HOẠT Phần này mô tả nhà máy xử lí nước thải sinh hoạt cổ điển, tập trung vào những nguyên lí chính. Nhà máy xử lí nước thải sinh hoạt cổ điển có nghĩa là chỉ xử lí được BOD, không xử lí được các chất dinh dưỡng (N, P), khoáng chất, các châấthữu cơ có hai dạng vết. Các thông số đầu ra chủ yếu là BOD, COD, SS, coliform. Các quá trình cơ bản là: 1) tiền xử lí, 2) lắng C1, 3) xử lí hoá chất (keo tụ), 4) ôxi hoá sinh học, 5) sát trùng, và 6) xử lí và thải bùn. Hình 7.21.1 mô tả sơ đồ đã nêu. Sơ đồ này không bao gồm các hệ xử lí nước thải công nghiệp. Hình 7.21.1 Sơ đồ nguyên lí nhà máy xử lí nước thải sinh hoạt và lựa chọn Plant Influent= nước thải vào nhà máy; Pretreatment= tiền xử lí; Primary Settling= lắng sơ cấp; Biological Oxidation= ôxi hoá sinh học; Final Settling= lắng cuối; Chemical Treatment= xử lí hoá học (đường --- nghĩa là lựa chọn thay thế); Primary Sludge= bùn lắng sơ cấp; Secondary Sludge= bùn lắng cấp 2; Intermediate Settling= lắng trung gian; Excess Activated Sludge= bùn hoạt tính dư; Sludge Conditioning & Disposal= ổn định bùn và thải bỏ; Disinfection= khử trùng; Plant Effluent= nước đã xử lí ra Lựa chọn các quá trình và đơn vị xử lí Khi lựa chọn công nghệ cần lưu ý: (1) tiêu chuẩn thải ở địa phương, (2) tiềm năng đảm bảo vận hành, (3) lưu lượng dòng thải và dự báo phát triển, (4) đặc trưng dòng thải và chất lượng nước thải; (5) điều kiện khí hậu và địa hình, địa chất, (6) tiềm năng đất đai, và (7) chi phí các loại, kể cả khấu hao. Thường nhà máy với chi phí xây dựng thấp, nếu muốn đạt cùng chất lượng đầu ra thì chi phí vận hành và bảo trì cao hơn. Nhìn chung các nhà máy xử lí nước thải tập trung cho các khu đô thị hiện nay sử dụng hệ xử lí sinh học thông thường, từ những năm 1990 trở lại đây ở các nước công nghiệp bắt đầu quá trình nâng cấp hệ xử lí cấp hai lên cấp 3 (xử lí N, P). Do yêu cầu chất lượng xử lí ngày càng cao nên khi thiết kế phải tính cả cho trường hợp mở rộng hoặc/và nâng cấp chất lượng xử lí. Khi thiết kế đủ độ mềm dẻo thì vận hành, sửa chữa bảo trì nhà máy cũng sẽ gặp thuận lợi, ít ảnh hưởng hơn đến chất lượng vận hành của nhà máy. CÁC QUÁ TRÌNH TIỀN XỬ LÍ Đây là những quá trình phụ nhưng nhiều khi hoạt động toàn nhà máy phụ thuộc vào chúng. Đó là các hệ xử lí thuần tuý cơ học như chắn rác, lắng cát, vớt dầu mỡ .... Chúng ngăn ngừa cặn, rác cơ học thô vào làm tắc các hệ đường dẫn, nhất là van ống, làm hỏng bơm các loại. Đôi khi phải có bể điều hoà để giảm thiểu tác hại của sự thăng giáng chất lượng nước vào và điều hoà lưu lượng cho các giờ thấp điểm lẫn cao điểm. LẮNG CẤP 1 Lắng cấp 1 là quá trình tách cặn bùn bằng trọng lực, giảm thiểu cặn bùn và một phần tải BOD tan trước khi nước vào hệ xử lí chính. Trong những hệ xử lí lớn bể lắng phải có hệ cơ khí gom bùn đáy, với các hệ nhỏ thường làm đáy bể đủ dốc để gom bùn bằng trọng lực. Về hình dạng bể lắng có thể là lắng đứng hình trụ vuông, tròn hoặc lắng ngang kiểu hộp chữ nhật. Nếu bể hình vuông có thể chung vách để giảm chi phí xây dựng, bể hình tròn thì không thể. Thông số thiết kế quan trọng nhất là tải bề mặt hay tốc độ chảy tràn, m3/(m2.d). Các giá trị thường gặp là: với lắng sơ cấp (cấp 1): 600 gpd/ft2 = 24,4 m3/(m2.d), lắng trung gian: 1000 gpd/ft2 = 40,7 m3/(m2.d);lắng cuối (cấp 2) sau xử lí bùn hoạt tính: 800 - 1000 gpd/ft2 = 32,56 – 40,7 m3/(m2.d), và sau lọc nhỏ giọt = 700 - 1000 gpd/ft2 = 28,5 – 40,7 m3/(m2.d). Thời gian lưu ở mức 1 – 2,5 h tính theo lưu lượng trung bình, tuỳ vào quá trình trước và sau lắng. XỬ LÍ HOÁ CHẤT Hoá chất thường dùng nhất là phèn nhôm (Al2(SO4)3.nH2O) hoặc muối sắt(III), đôi khi sử dụng vôi để gây keo tụ, sau đó áp dụng bể lắng. Công nghệ này xử lí tốt SS, giảm được tới 85%. Nội dung tiếp theo là tách bùn và xử lí-thải bỏ bùn. Quá trình phản ứng gây keo tụ được thực hiện trong các bồn khuấy nhanh với thời gian lưu vài phút, tiếp theo nuớc vào bể tạo bông với thời gian lưu 30 - 90 phút và được khuấy nhẹ để tạo bông cặn. Xử lí hoá chất thường không đạt các TC môi trường, trừ chỉ tiêu về SS. ÔXI HOÁ SINH HỌC Hiệu quả xử lí nước thải rất phụ thuộc vào cách tiến hành quá trình xử lí, hay là kĩ thuật phản ứng. Tương tự như các kĩ thuật phản ứng xúc tác trong hoá học, tuỳ vào cách tiếp xúc vi khuẩn/nước thải ta có thể phân loại các kĩ thuật ôxi hoá sinh học thành hai nhóm chính: (1) Các kĩ thuật với lớp màng vi khuẩn cố định: Khi sử dụng các vật liệu mang để vi khuẩn bám dính lên ta có kĩ thuật vi khuẩn cố định, hay vi khuẩn bám dính. Trong kĩ thuật này vật liệu mang đóng vai trò rất quan trọng. Nó vừa là chỗ để vi khuẩn bám, vừa là phương tiện để tăng cường tiếp xúc lỏng (nước thải)/rắn (màng vi khuẩn), và cả khí trong trường hợp phản ứng hiếu khí. Như vậy vật liệu phải có độ thông thoáng tốt (% thể tích rỗng), phải có bề mặt riêng lớn (m2/m3) để tạo tiếp xúc tốt tối đa, phải bền cơ-lí-hoá-vi sinh và có giá thành chấp nhận được. Do vi khuẩn thực hiện quá trình xử lí được cố định trên bề mặt vật liệu dưới dạng màng mỏng nên ta còn gọi là kĩ thuật màng vi sinh, ta cũng còn gọi là kĩ thuật lọc sinh học. Nhóm này bao gồm các kĩ thuật: Lọc nhỏ giọt: nước được phun hoặc cho chảy từ trên xuống qua lớp vật liệu mang vi sinh, nước sau xử lí được gom lại và đưa vào bể lắng. Đây là kĩ thuật phổ biến từ rất sớm trong xử lí nước thải sinh hoạt. Lọc gián đoạn: thường được áp dụng ở nông thôn để xử lí nước thải sau các hệ xử lí tại chỗ kiểu bể phốt hay bể Imhoff. Cấu tạo và hoạt động của bể này không khác nhiều bể lọc cát, tuy nhiên tải thuỷ lực phải đủ thấp, diện tích phải đủ lớn để có thời gian dừng và phục hồi. Lọc ngập nước: lớp vật liệu mang ngập trong nước, nước thải có thể vào từ phía trên, ra phía dưới hoặc ngược lại Nếu vật liệu mang vi sinh hạt nhỏ, đủ nhẹ, trong bồn phản ứng hình trụ khi nước thải vào từ dưới, thu ở trên bề mặt, dưới tác dụng của dòng chảy lớp vật liệu mang sẽ nổi lên thành một lớp đệm dày lơ lửng tạo tiếp xúc tối đa giữa nước thải và lớp vật liệu mang vi sinh, khi đó ta có kĩ thuật phản ứng với lớp đệm vi sinh dãn nở, năng suất xử lí rất cao. (2) Vi khuẩn phân tán đều trong thể tích phản ứng: Trong nhóm này vi khuẩn được phân tán đều trong toàn thể tích phản ứng, điều này được thực hiện bằng cách khuấy trộn cơ học hay khuấy trộn bằng không khí nén. Đây là nhóm kĩ thuật lâu đời và phổ biến nhất, chúng bao gồm: Bùn hoạt tính (BHT): bùn ở đây chính là sinh khối, nước thải vào bể phản ứng và được trộn đều với vi khuẩn là tác nhân xử lí chính. Sau phản ứng hỗn hợp phản ứng (nước/bùn) phải qua công đoạn tách bùn bằng bể lắng. Kĩ thuật bùn hoạt tính có khá nhiều biến thể: sục khí kéo dài, mương ôxi hoá, phản ứng theo mẻ ... Trong xử lí yếm khí quá trình khuấy trộn thường được thực hiện bằng khuấy cơ học, hoặc bằng cách sục chính khí biogas do quá trình sinh ra vào hỗn hợp phản ứng. Ao hồ làm thoáng: tương tự như bùn hoạt tính, thường được thực hiện trong các ao hồ, bên cạnh vi sinh có sự tham gia của tảo. USB (Upflow Sludge Blanket = chảy ngược qua lớp đệm bùn hoạt tính): khi cho nước chảy từ dưới lên qua lớp bùn hoạt tính đã vo viên dạng hạt nước thải sẽ như được lọc qua lớp vi khuẩn dạng hạt nên quá trình xử lí mạnh mẽ được thực hiện đồng thời với quá trình lọc cơ học, vì vậy năng suất xử lí cao và chất lượng nước ra về khía cạnh SS khá tốt. Kĩ thuật này chủ yếu được áp dụng cho quá trình yếm khí nên được gọi là UASB (A = anaerobic-yếm khí), về nguyên tắc cũng có thể áp dụng cho quá trình thiếu khí. Tuy nhiên, điều kiện tiên quyết là phải “vo viên” được sinh khối, quá trình này khá phức tạp, đòi hỏi thời gian khởi động vài ba tháng trở lên. Về tính chất đây là kĩ thuật trung gian giữa hai nhóm đã nêu. Hình 7.21.2 là sơ đồ công nghệ bùn hoạt tính thông thường. Trong sơ đồ này dòng bùn quay vòng thường chiếm khoảng 25% dòng vào; tuy nhiên trong thực tế con số này có thể là 15 - 100%. Hỗn hợp nước vào từ sau lắng cấp 1 với dòng bùn tuần hoàn được gọi là hỗn hợp phản ứng. Thời gian lưu nước, hay thời gian phản ứng, trong bể phản ứng đối với nước thải sinh hoạt thường là 6 - 8 h. Hình 7.21.2- Sơ đồ hệ bùn hoạt tính thông thường Raw Sewage= nước thải thô; Pretreatment= tiền xử lí; Primary Settling= lắng sơ cấp; Mixed Liquor= hỗn hợp phản ứng;