Xử lý nước thải bằng phương pháp bể lọc sinh học nhỏ giọt

XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP BỂ LỌC SINH HỌC NHỎ GIỌT Bể lọc sinh học nhỏ giọt đã được dùng để xử lý nước thải hơn 100 năm. Bể lọc nhỏ giọt đầu tiên xuất hiện ở Anh năm 1893, hiện nay được sử dụng ở hầu khắp các nước với các trạm xử lý công suất nhỏ. Ở nước ta bể lọc sinh học nhỏ giọt đã được xây dựng tại nhà máy cơ khí Hà Nội, xí nghiệp chế biến thuốc thú y Hà Tây, bệnh viện đa khoa Gia Lâm v.v... Nước thải được phân phối đều trên bề mặt nguyên liệu lọc (hoạt động như giá bám cho vi khuẩn) theo kiểu nhỏ giọt hoặc phun tia. Lượng không khí cần thiết cho quá trình được cấp vào nhờ quá trình thông gió tự nhiên qua bề mặt hở phía trên và hệ thống thu nước phía dưới của bể lọc. Ngày nay người ta thường sử dụng chu trình lọc 2 pha bao gồm 2 bể lọc nối tiếp nhau. Bể lọc sinh học nhỏ giọt chia ra bể lọc vận tốc chậm, bể lọc vận tốc trung bình và nhanh, bể lọc cao tốc, bể lọc thô (xử lý nước thải sơ bộ trước giai đoạn xử lý thứ cấp), bể lọc hai pha. Bể lọc vận tốc chậm: có hình trụ hoặc chữ nhật, nước thải được nạp theo chu kỳ, chỉ có khoảng 0,6  1,2 m nguyên liệu lọc ở phía trên có bùn vi sinh vật còn lớp nguyên liệu lọc ở phía dưới có các vi khuẩn nitrat hóa. Hiệu suất khử BOD cao và cho ra nước thải chứa lượng nitrat cao. Tuy nhiên cần phải lưu ý đến vấn đề mùi hôi và sự phát triển của ruồi Psychoda. Nguyên liệu lọc thường dùng là đá sỏi, xỉ. Bể lọc vận tốc trung bình và nhanh: thường có hình trụ tròn, lưu lượng nạp chất hữu cơ cao hơn, nước thải được bơm hoàn lưu trở lại bể lọc và nạp liên tục, việc hoàn lưu nước thải giảm được vấn đề mùi hôi và sự phát triển của ruồi Psychoda. Nguyên liệu lọc thường sử dụng là đá sỏi, plastic. Bể lọc cao tốc: có lưu lượng nạp nước thải và chất hữu cơ rất cao, khác với bể lọc vận tốc nhanh ở điểm có chiều sâu cột lọc sâu hơn do nguyên liệu lọc làm bằng plastic, do đó nhẹ hơn so với đá sỏi. Bể lọc thô: lưu lương nạp chất hữu cơ lớn hơn 1,6 kg/m3.d, lưu lượng nước thải là 187m3/m2.d bể lọc thô dùng để xử lý sơ bộ nước thải trước giai đoạn xử lý thứ cấp. Bể lọc hai pha: thường sử dụng để xử lý nước thải có hàm lượng chất ô nhiễm cao và cần nitrat hóa đạm trong nước thải. Giữa 2 bể lọc thường có bể lắng để loại bỏ bớt chất rắn sinh ra trong bể lọc thứ nhất. Bể lọc thứ nhất dùng để khử BOD của các hợp chất chứa carbon, bể thứ hai chủ yếu cho quá trình nitrat hóa. Một số giá trị tham khảo để thiết kế bể lọc sinh học nhỏ giọt Thông số VT chậm VT trung bình VT nhanh Cao tốc Lọc thô Hai pha Nguyên liệu lọc đá sỏi, xỉ đá sỏi, xỉ đá sỏi plastic plastic đá sỏi, plastic Lưu lượng nước thải nạp gal/ft 2.min 0,02 ¸ 0,06 0,06 ¸0,16 0,16 ¸ 0,64 0,2 ¸ 1,2 0,8 ¸ 3,2 0,16 ¸ 0,64 Mgal 1 ¸4 4 ¸10 10 ¸40 15 ¸90 50 ¸ 200c 10 ¸ 40c /acre.d Lưu lượng nạp BOD lb/103ft3.d 5 ¸25 15 ¸30 30 ¸60 30 ¸ 100 100 ¸ 500 60 ¸ 120 Bề sâu cột lọc ft 6 ¸8 6 ¸8 3 ¸6 10 ¸40 15 ¸40 6 ¸8 Tỉ lệ hoàn lưu 0 0 ¸1 1 ¸2 1 ¸2 1 ¸4 0,5 ¸2 Ruồi Psychoda nhiều ít rất ít rất ít - không rất ít - không rất ít - không Làm sạch cột lọc chu kỳ chu kỳ liên tục liên tục liên tục liên tục Hiệu suất khử BOD % 80 ¸90 50 ¸70 65 ¸85 65 ¸80 40 ¸65 85 ¸95 Nước thải nitrat hóa cao nitrat hóa một phần ít nitrat hóa ít nitrat hóa không nitrat hóa nitrat hóa cao Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991 Ghi chú: c: không kể lưu lượng hoàn lưu gal/ft2.min  58,674 = m3/m2.d lb/103ft3.d  0,0160 =kg/m3.d Tính toán các thiết bị cơ khí Vận tốc quay của hệ thống phân phối nước trong đó QT: tổng lưu lượng nước thải nạp cho bể QT = Q + Qr Q: lưu lượng nước thải đầu vào Qr: lưu lượng nước thải hoàn lưu A: số cánh của hệ thống phân phối nước DR: dosing rate, in/pass Một số giá trị DR tham khảo Lưu lượng nạp tính theo BOD lb BOD5/103ft3 Dosing rate (in/pass) < 25 3 50 6 75 9 100 12 150 18 200 24 Ghi chú: lb/103ft3  0,0160 = kg/m3 in  2,54 = cm Một số đặc tính lý học của các loại nguyên liệu lọc Nguyên liệu lọc Kích thước thông dụng (in) Trọng lượng riêng (lb/ft3) Diện tích bề mặt (ft2/ft3) Độ rỗng trong cột lọc (%) Đá sỏi ở sông Nhỏ 1 ¸2,5 78 ¸90 17 ¸21 40 ¸50 Lớn 4 ¸5 50 ¸62 12 ¸50 50 ¸60 Xỉ lò Nhỏ 2 ¸3 56 ¸75 17 ¸21 40 ¸50 Lớn 3 ¸5 50 ¸62 14 ¸18 50 ¸ 60 Plastic b Thông dụng 24 ´24 ´ 48 2 ¸6 24 ¸30 94 ¸97 Loại có diện tích bề mặt lớn 24 ´24 ´ 48 2 ¸6 30 ¸60 94 ¸97 Cao su Redwood b 48 ´48 ´ 20 9 ¸11 12 ¸15 70 ¸80 Random pack 1 ¸3,5 3 ¸6 38 ¸85 90 ¸95 Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991 Ghi chú: b: kích thước của một module in  25,4 = mm lb/ft3  16,0815 = kg/m3 ft2/ft3  3,2808 = m2/m3 Nguyên liệu lọc lý tưởng phải có diện tích bề mặt lớn, giá rẻ, độ bền cao và ít bị tắc nghẽn. Trước những năm 1960 người ta thường sử dụng đá sỏi và xỉ, nhưng sau đó người ta thường sử dụng plastic hoặc cao su redwood để tăng độ rỗng của cột lọc, giảm thiểu việc tắc nghẽn cột lọc.