Xử lý nước thải bằng phương pháp dùng bùn hoạt tính

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG BÙN HOẠT TÍNH Hệ thống bùn hoạt tính là một trong những hệ thống thứ cấp đế làm sạch nước thải trước khi thải vào môi trường. Hệ thống bùn hoạt tính có nhiều phiên bản khác nhau: Truyền thống Khuấy trộn hoàn toàn Thông khí giảm dần Nạp nước thải ở nhiểu điểm Thông khí cải tiến Quy trình Kraus Tiếp xúc, cố định Thông khí kéo dài Thông khí cao tốc Bể phản ứng theo chuỗi Sử dụng oxy tinh khiết Rảnh oxy hóa Bể kết hợp nitrat hóa Nitrat hóa độc lập Bể phản ứng trục sâu Vi khuẩn sử dụng chất nền và oxy để Vi khuẩn kết với nhau thành bông oxy hóa các chất nền này và cặn, lắng xuống đáy bể lắng, tăng trưởng để lại nước mặt trong hơn HẠT BÙN HOẠT TÍNH CHẤT HỮU CƠ LƠ LỬNG BOD N;P SỰ HÌNH THÀNH BÙN HOẠT TÍNH CHC LƠ LỬNG (N,P) CHẤT NỀN (BOD) VSV - Là tập hợp vsv khác nhau (chủ yếu là vi khuẩn) - Cỏ khả năng ổn định CHC hiếu khí được tạo ra trong quá trình sinh hóa hiếu khí. - Có màu nâu sẫm chứa chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải – nơi cư trú và phát triển của vi khuẩn. VI SINH VẬT CHỦNG BACTERIA CHỦNG BACCILLUS CHỦNG AEROMONAS MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM BÙN HOẠT TÍNH TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Tìm hiểu phương pháp xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính như thế nào Xác định hiệu suất cao nhất của quá trình xử lý nước thải Tìm hiểu cách xác định thông số động học Tạo điều kiện dể xử lý cuối cùng (final disposal) hay sử dụng lại Reuse. Nguyên tắc của phương pháp hiếu khí : Nguyên tắc : Vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện có oxy hòa tan. Ở điều kiện hiếu khí (hàm lượng oxy hòa tan tối thiểu 1,5 – 2 mg/l), NH4+ cũng bị loại nhờ quá trình nitrat hóa của vi sinh vật tự dưỡng. Nguyên tắc của phương pháp hiếu khí : 2. Cơ chế quá trình phân hủy các chất trong tế bào: Ôxy hóa các chất hữu cơCxHyOz + (x+y/4 – z/2) O2 → x CO2 + y/2 H2O Tổng hợp sinh khối tế bào n(CxHyOz) + nNH3+ n(x+y/4 –z/2-5)O2 →(C5H7NO2)n + n(x-5)CO2 + n(y-4)/2 H2O  Nguyên tắc của phương pháp hiếu khí : 3. Sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật: Gồm 4 giai đoạn: Giai đoạn chậm (lag-phase) Giai đoạn tăng trưởng (log-growth phase): Giai đoạn cân bằng (stationary phase) Giai đoạn chết (log-death phase) Nguyên tắc của phương pháp hiếu khí : 4. Sự chuyển hóa các chất hữu cơ (giảm BOD): Nước thải tiếp xúc với bùn chc lơ lửng đươc chuyển hóa hoặc đông tụ sinh học Nguyên tắc của phương pháp hiếu khí : 5. Điều kiện, yêu cầu, yếu tố môi trường ảnh hưởng quá trình xử lý: Cung cấp oxy liên tục sao cho lượn oxy hòa tan trong nước ra khỏi bể lắng đợt 2 > 2mg/l BOD : N:P = 100: 5: 1 pH: 6.5 – 8.5 Nhiệt độ : 6 – 37 0C Nồng độ muối vô cơ trong nước không vượt quá 10mg/l Yêu cầu mô hình : Phải được thiết kế mềm dẻo, chi cần một thao tác đơn giản có thể biến thành phiên bản khác của bể Bùn hoạt tính, tiết kiệm được chi phí. Có khả năng kết hợp với các thiết bị đo đạc chính xác để tiến hành nghiên cứu. Nối kết được với mô hình bể lắng thứ cấp để có thể kết hợp thành một hệ thống hoàn chỉnh Mô hình bể bùn hoạt tính có khả năng kết hợp với bể lắng, bể khử trùng chlorine (ở dạng mô hình) thành một hệ thống xử lý nước thải tương đối hoàn chỉnh. Mô hình này giúp ta giúp ta hình dung ra được quy mô, vị trí cao trình của một hệ thống xử lý ngoài thực tế, nắm bắt thật kỹ nguyên tắt hoặc động và cấu tạo cơ bản của công đoạn xử lý nước thải. Tiến hành thí nghiệm nhằm xác định các thông số thiết kế thích hợp (lưu lượng , thời gian tối ưu, công suất sục khí,…) cho mỗi loại nước thải. Yêu cầu: Áp dụng phương pháp thống kê để xử lý số liệu Sử dụng mô hình bùn hoạt tính (Aerotank) Xác định hiệu quả xử lý ở những thời điểm khác nhau và ở những bảng khác nhau Mỗi bảng vẽ đồ thị nêu rõ mối quan hệ của COD vào, COD ra, hiệu quả xử lý Lập bài toán xác định các thông số động học của bùn Lấy cốc 250ml đem sấy khô ở 1050C trong 2h, sau đó cân được khối lượng: m0 = 95.4520 (g) Lấy thể tích V1 = 10ml (bùn), sấy ở 1050C trong 2h, sau đó cân đước khối lướng: m1 = 95.5531 (g) Nồng độ bùn xác định: Bùn hoạt tính được lấy tại bể vi sinh hiếu khí của trạm xử lý nước thải KCN Tân Bình. Bùn nuôi cấy ban đầu được cho vào mô hình với hàm lượng SS 2000 – 3000 Thể tích bể chứa là V = 24(lít). Muốn hàm lượng bùn trong nước thải là 2500mg/l (C) thì thể tích bùn cần lấy là: Chọn thời gian chạy là 24h Giai đoạn thích nghi được kết quả cho vào bảng sau (dừng thí nghiệm khi COD tương đối ổn định): Chọn thời gian chạy là 24h Giai đoạn thích nghi được kết quả cho vào bảng sau (dừng thí nghiệm khi COD tương đối ổn định): Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD theo thời gian trong giai đoạn thích nghi Chạy tải trọng tĩnh ứng với thời gian lưu nước (24h) Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD với thời gian lưu nước 24h Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD với thời gian lưu nước 12h Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD với thời gian lưu nước 6h Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD với thời gian lưu nước 4h Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD sắp xếp theo thời gian lưu nước tăng dần Dựa vào số liệu thí nghiệm bằng phương pháp hồi quy tuyến tính, xác định mối quan hệ bậc nhất (y = ax + b) giữa các thông số động học trên qua việc tìm hệ số a và b của đường thẳng y = ax + b - Lập bảng chọn lựa như sau: - Cột S: - Lấy từ lúc bắt đầu chạy với t = 1 ngày đến khi COD bắt đầu giảm (chạy động) - Lấy tiếp giá trị khi chạy với t = 0,5 ngày ở COD max (chạy động) - Lấy tiếp giá trị khi chạy tĩnh (tăng tải trọng) với t = 24h, t = 12h, t = 6h Các hệ số động học của quá trình sinh học hiếu khí bao gồm hằng số bán vận tốc Ks, tốc độ sử dụng cơ chất tối đa K, tốc độ sinh trưởng vùng tối đa m, hệ số sản lượng tối đa Y và hệ số phân huỷ nội bào Kd. Các thông số này được xác định theo 2 phương trình sau: - Trong đó: X : Hàm lượng bùn hoạt tính MLSS, (mg/l) : Thời gian lưu nước, (ngày) : Thời gian lưu bùn, (ngày) S0 : Hàm lượng COD ban đầu (mg/l) S : Hàm lượng COD ở thời gian lưu nước (mg/l) Vẽ đường thẳng hồi quy tuyến tính quan hệ giữa thông số và Từ đó ta có phương trình dạng: y = ax + b => Kd = b Y = a Đường thẳng hồi quy tuyến tính xác định thông số Kd và Y Ta có phương trình: Y = 0.6962 x 0.7628 Đường thẳng hồi quy tuyến tính xác định thông số K và Ks Ta có phương trình: Y = 108.62 x 9.2483 Dựa vào kết quả phân tích và phương trình hồi quy tuến tính ta suy ra được các thông số động học sau: Ks : hằng số bán vận tốc. K : tốc độ sử dụng cơ chất tối đa, Y : hệ số sản lượng tối đa Kd : hệ số phân huỷ nội bào