Bể SBR trong quá trình xử lý nước thải đã và đang được sử dụng rộng rãi nhờ vào hiệu quả tích cực của nó trong việc loại bỏ các chất độc hại có trong nước. Trong bài viết này, công ty xử lý rác thải công nghiệp Quang Minh tìm hiểu ngay chủ đề “Bể SBR trong xử lý nước thải” nhé.
Bể SBR trong xử lý nước thải là gì?
Bể SBR (Sequencing Batch Reactor) là một loại bể tích hợp nhiều quy trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, đặc biệt hiệu quả trong việc xử lý các hợp chất hữu cơ và nồng độ nitơ cao. Loại bể này được thiết kế để xử lý nước thải thông qua quá trình bùn hoạt tính theo phương thức làm đầy và xả cặn, cho phép thực hiện nhiều chu trình mẻ liên tục.
Cụ thể, khi nước thải được bơm vào bể, quá trình phản ứng sẽ diễn ra liên tục theo từng mẻ, đồng thời thực hiện quá trình xử lý và rút nước trong cùng một bể. Quy trình này sẽ được lặp lại theo chu kỳ nhằm đảm bảo đạt được hiệu quả xử lý tối ưu.
Bể SBR được ứng dụng rộng rãi trong hệ thống xử lý nước thải công nghiệp cũng như nước thải sinh hoạt. Đây là một phương pháp xử lý nước thải có hiệu quả cao, mang lại lợi ích kinh tế tích cực và đã được áp dụng phổ biến tại nhiều quốc gia phát triển cũng như đang phát triển.
Cấu tạo của bể
Bể SBR được hình thành từ hai loại bể khác nhau, bao gồm bể Selector và bể C-tech. Hai loại bể này được thiết kế và tính toán một cách khoa học nhằm đảm bảo tiêu chuẩn và chất lượng trong quá trình vận hành. Bể Selector có chức năng xử lý sơ bộ nguồn nước thải, trong khi bể C-tech thực hiện các bước quan trọng để đảm bảo nước đầu ra được xử lý triệt để.
Tuy nhiên, cả hai bể đều hỗ trợ lẫn nhau; nếu thiếu một trong hai, bể SBR sẽ không đạt yêu cầu. Nguyên tắc hoạt động cơ bản của hệ thống này là: Nước thải đầu vào sẽ được bơm trực tiếp vào bể Selector để tiến hành xử lý sơ bộ, sau đó nước sẽ được chuyển sang bể trung gian trước khi tiếp tục lưu chuyển đến bể C-tech để thực hiện các công đoạn tiếp theo của toàn bộ hệ thống.
Ưu điểm bể SBR
- Khi thực hiện xây dựng bể SBR, bạn không cần thiết phải lắp đặt các bể lắng I, bể lắng II, bể Aerotank cũng như bể điều hòa.
- Quy trình làm sạch gần như hoàn toàn các hợp chất hữu cơ có trong nước thải nhằm đảm bảo an toàn cho hệ sinh thái thủy sinh trong khu vực lân cận.
- Tất cả các quy trình, dù có độ phức tạp ra sao, đều diễn ra trong một bể xử lý duy nhất, giúp việc kiểm soát và xử lý sự cố trở nên linh hoạt và nhanh chóng hơn.
- Việc ứng dụng bể SBR trong hệ thống xử lý nước thải nhằm mục tiêu hoàn thiện hiệu quả công việc cho hầu hết các hệ thống với các mức công suất khác nhau, bất kể là cao hay thấp đều đạt yêu cầu.
Nhược điểm thiết bị này
- Cần phải được thực hiện theo một quy trình phức tạp và yêu cầu công nghệ tiên tiến nhất.
- Yêu cầu kỹ thuật cao, do đó người vận hành bể SBR cũng cần có trình độ chuyên môn cao để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả.
- Có khả năng bị tắc nghẽn do bùn.
- Cần thiết phải bổ sung thêm hệ thống điều hòa để hỗ trợ trong trường hợp quá tải.
Chuyên đề bể SBR trong xử lý nước thải
Quá trình loại bỏ Nitơ khỏi nước sẽ được phân chia thành hai giai đoạn. Giai đoạn đầu tiên được gọi là giai đoạn oxy hóa các hợp chất nitơ, hay còn được biết đến với tên gọi là quá trình Nitrat hóa. Giai đoạn này có nhiệm vụ chuyển đổi Nitơ từ trạng thái hóa trị dương về trạng thái 0, thường được gọi là quá trình khử Nitrat.
Giai đoạn đầu
Quá trình oxy hóa hợp chất Nitrat sẽ diễn ra trong bể SBR trong giai đoạn sục khí, được mô tả qua các phản ứng hóa học như sau:
NH4 + 3O2 → 2NO2- + 2H2O + H+ + tế bào mới
2 NO2- + O2 → 2NO3- + tế bào mới
Từ hai phản ứng trên, ta có thể tổng hợp thành phương trình sau:
NH4+ + 2O2 → NO3- + 2H+ + H2O
Hai phản ứng đầu tiên sẽ được thực hiện nhờ vào hai chủng vi sinh vật là Nitrosomonas và Nitrobacter. Hai chủng vi sinh này tham gia vào việc xác định tỷ lệ giữa amoni và oxy, nhằm đảm bảo sự tồn tại và phát triển của chúng.
Do đó, nếu xem xét hiệu suất sinh khối của cả hai loại vi sinh vật là 0,17g/g N-NO3-, thì quá trình oxy hóa Nitơ thành Nitrat sẽ diễn ra theo phương trình tổng quát sau:
1,02 NH4+ + 1,89 O2 + 2,02 HCO3- → 0,021 C5H7O2N + 1,06 H2O + 1,92 H2CO3 + NO3- (1-4).
Giai đoạn sau
Trong giai đoạn này, sẽ có bốn cấp độ diễn ra và hóa trị của Nitơ sẽ giảm dần từ 5+ xuống 3+, 2+ và 1+.
Phương trình tổng quát được trình bày như sau:
NO3- => NO2- => NO (dạng khí) => N2O (dạng khí) => N2 (dạng khí)
Theo phản ứng giữa Nitrat và các hợp chất hữu cơ như Methanol, ta có phương trình phản ứng hóa học như sau:
6NO3 + 5CH3OH –> 3N2 + 5CO2 + 7H2O + 6OH
Khi sử dụng hợp chất hữu cơ từ nguồn nước thải (C18H19O9N), phản ứng sẽ diễn ra như sau:
C18H19O9N + NO3- + H+ –> N2 + CO2 + HCO3- + NH4 + H2O.
Nguyên lý vận hành bể SBR để xử lý nước thải
Các bể SBR sẽ hoạt động theo quy trình khép kín với 5 giai đoạn: giai đoạn làm đầy, giai đoạn sục khí, giai đoạn lắng, giai đoạn rút nước và giai đoạn nghỉ. Giai đoạn nghỉ chỉ là thời gian chờ để chuẩn bị cho mẻ mới, thời gian này sẽ phụ thuộc vào thời gian vận hành. Do đó, quá trình xử lý nước thải chủ yếu diễn ra trong 4 giai đoạn trước đó.
Pha làm đầy
Nguồn nước thải sẽ được đưa vào bể xử lý trong khoảng thời gian từ 1 đến 3 tiếng ở giai đoạn này. Trong bể, quá trình xử lý chất thải sẽ diễn ra cùng với các hoạt động phản ứng cho mẻ tiếp theo, bao gồm: giai đoạn làm đầy – tĩnh, làm đầy – hòa trộn và làm đầy – sục khí. Tất cả các quy trình này hoàn toàn phụ thuộc vào nồng độ BOD có trong nguồn nước thải đầu vào.
Khi nguồn nước được thêm vào giai đoạn làm đầy, nó sẽ mang theo một lượng lớn chất dinh dưỡng cho vi sinh vật – bùn hoạt tính. Do đó, quá trình này cũng tạo điều kiện thuận lợi để tăng cường hoạt động phản ứng sinh hóa của vi sinh vật.
Pha sục khí
Mục tiêu của việc cung cấp khí oxy vào trong nước là để khuấy trộn đồng đều các thành phần có trong bể, từ đó thúc đẩy quá trình phản ứng sinh hóa giữa các chất thải trong bùn hoạt tính diễn ra một cách hiệu quả nhất.
Trong quá trình sục khí, hay còn gọi là quá trình khử Nitrat, sẽ loại bỏ Nitơ bằng cách chuyển hóa chúng từ dạng N – NH3 sang N – NO2 và sau đó nhanh chóng chuyển tiếp thành N – NO3.
Pha lắng
Trong giai đoạn này, các hợp chất hữu cơ sẽ dần dần lắng xuống đáy. Quá trình này yêu cầu diễn ra trong điều kiện tĩnh và cần một khoảng thời gian nhất định để bùn có thể lắng và tập trung lại. Thời gian chờ đợi thường khoảng 2 giờ để bùn có thể lắng hoàn toàn.
Pha rút nước
Khi bùn đã lắng hoàn toàn ở đáy bể, phần nước trong ở phía trên sẽ được xả ra khỏi bể mà không kèm theo bất kỳ lượng bùn hoạt tính nào.
Những lưu ý bạn cần biết
Trong quá tình Nitrat hóa
Trong quá trình Nitrat hóa, có một số yếu tố quan trọng cần được xem xét như sau:
- Nồng độ chất nền: Khi các chủng vi sinh vật tiến hành oxy hóa hợp chất hoặc hóa chất, chúng sẽ bắt đầu quá trình sinh trưởng và phát triển. Các tế bào này rất cần nitơ để duy trì sự sống, do đó, cần đảm bảo nồng độ chất nền ở mức cao nhằm nâng cao hiệu quả xử lý.
- Nhiệt độ: Nhiệt độ càng cao thì tốc độ và hiệu quả xử lý của bể SBR cũng sẽ được cải thiện.
- Để oxy hóa 1 mol NH4+, cần khoảng 1 mol O2, tương đương với 4.57g Oxy cho mỗi gram Nitơ trong hợp chất Amoni. Độ pH cần được duy trì ở mức 8 (có thể dao động từ 7,6 đến 8,6), tuy nhiên nếu pH thấp hơn 6,2 hoặc cao hơn 10 sẽ gây ức chế cho hầu hết các vi sinh vật có trong bể.
- Thời gian lưu bùn và sự hiện diện của các độc chất trong nước thải cũng có ảnh hưởng nhất định đến quá trình Nitrat hóa.
Trong vận hành
Trong quá trình vận hành, có một số yếu tố quan trọng mà bạn cần lưu ý để giảm thiểu tác động đến quy trình khử Nitrat:
- Sự ảnh hưởng của Oxy không chỉ liên quan đến nồng độ trong các tập hợp bùn vi sinh mà còn tác động đến cả màng vi sinh.
- Độ pH lý tưởng cho quá trình khử nitrat nằm trong khoảng từ 7 đến 9.
- Nhiệt độ cũng đóng vai trò thiết yếu trong các bước khử Nitrat; khi nhiệt độ đạt từ 10 đến 25 °C, tốc độ hoạt động của vi sinh vật có thể tăng gấp đôi.
- Tuy nhiên, nếu nhiệt độ vận hành lên tới 50 đến 60 °C, tốc độ hoạt động của chúng sẽ chỉ đạt khoảng 50% so với mức ở 35 °C.
- Các hợp chất hữu cơ hòa tan và dễ phân hủy cũng có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình khử Nitrat.
- Các quy trình vận hành trong bể SBR cũng có thể trở thành những yếu tố cản trở.
Trên đây là những thông tin cần thiết về bể SBR trong xử lý nước thải mà công ty xử lý rác thải công nghiệp Quang Minh chia sẻ, được tổng hợp kỹ lưỡng từ các chuyên gia hàng đầu trong lĩnh vực bảo vệ môi trường. Nếu quý khách có bất kỳ câu hỏi nào hoặc muốn tìm hiểu thêm thông tin, xin vui lòng liên hệ trực tiếp qua hotline 0981.798.409 để được hỗ trợ tư vấn và giải đáp.
