Phương pháp sinh học hiếu khí là một trong những kỹ thuật phổ biến được áp dụng trong xử lý nước thải. Hiện nay, nhu cầu về nước sạch cho sinh hoạt và sản xuất của người dân ngày càng gia tăng, dẫn đến lượng nước thải ô nhiễm cũng tăng theo. Nếu không được xử lý và xả thải trực tiếp, nguồn nước mặt và nước ngầm sẽ bị ô nhiễm nghiêm trọng, ảnh hưởng đến đời sống của cộng đồng và hệ sinh thái.
Để đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn xả thải, các doanh nghiệp đã triển khai nhiều công nghệ xử lý nước thải, bao gồm phương pháp sinh học, hóa lý và cơ học nhằm loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước. Hãy cùng Công ty thu gom rác thải công nghiệp Quang Minh tìm hiểu về phương pháp sinh học hiếu khí trong xử lý nước thải qua bài viết ở dưới đây!
Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học được hiểu là gì?
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học chủ yếu dựa vào sự hoạt động của chính các vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải.
Những vi sinh vật này sẽ tiêu thụ các chất hữu cơ và một số khoáng chất có trong nước thải như nguồn dinh dưỡng cho sự sống của chúng, đồng thời phân hủy các chất hữu cơ thành các hợp chất vô cơ đơn giản. Mục tiêu của quá trình này là giảm thiểu BOD và COD.
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí là quá trình mà các vi sinh vật hiếu khí được sử dụng để phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải, dưới điều kiện cung cấp oxy liên tục.
Quá trình phân hủy các chất hữu cơ bởi vi sinh vật hiếu khí có thể được mô tả qua phản ứng hóa học như sau:
(CHO)nNS + O2 → CO2 + H2O + NH4+ + H2S + Tế bào VSV
Phương pháp xử lý nước thải sinh học hiếu khí bao gồm ba giai đoạn chính:
- Giai đoạn 1: Oxy hóa toàn bộ các chất hữu cơ trong nước thải nhằm đáp ứng nhu cầu năng lượng cho tế bào.
CxHyOzN + (x+ + + ) O2 → xCO2 + H2O + NH3
- Giai đoạn 2 (quá trình đồng hóa): Tổng hợp để xây dựng cấu trúc tế bào.
CxHyOzN + NH3 + O2 → xCO2 + C5H7NO2
- Giai đoạn 3 (quá trình dị hóa): Hô hấp bên trong tế bào.
C5H7NO2 + 5O2 → xCO2 + H2O
NH3 + O2 → O2 + HNO2 → HNO3
Khi nguồn chất không đủ, quá trình chuyển hóa của tế bào sẽ bắt đầu thông qua việc tự oxy hóa các thành phần của tế bào.
Các quy trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí có thể diễn ra trong điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Tùy thuộc vào loại vi sinh vật khác nhau, quá trình sinh học hiếu khí nhân tạo được phân chia thành:
- Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật phát triển dạng lơ lửng.
Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật phát triển dạng dính bám.
Các công trình về xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí
Hồ sinh học hiếu khí
Ao hồ sinh học hiếu khí là một loại công trình mà ánh sáng có thể chiếu xuống đáy. Tại đây, quá trình quang hợp của tảo diễn ra trong toàn bộ tầng nước, do đó sự khuếch tán oxy qua bề mặt và hoạt động quang hợp là những yếu tố chính cung cấp oxy cho ao hồ. Ao hồ sinh học hiếu khí được phân thành hai loại: hồ tự nhiên và hồ nhân tạo (có hệ thống sục khí).
Cánh đồng tưới và bãi lọc
Cánh đồng tưới và cánh đồng lọc là hai công nghệ hiếu khí độc lập, tuy nhiên trong một số điều kiện nhất định, chúng có thể được kết hợp thành một quy trình công nghệ thống nhất.
Thông thường, cánh đồng lọc đóng vai trò hỗ trợ cho cánh đồng tưới khi cần giảm lượng nước tưới và cải thiện chất lượng đất từ nghèo dinh dưỡng sang giàu dinh dưỡng.
Công nghệ này thường được áp dụng trong việc xử lý nước thải sinh hoạt, do hàm lượng N:P:K đạt tỷ lệ 5:1:2, rất phù hợp cho sự phát triển của thực vật. Mục tiêu là xử lý nước thải đồng thời tận dụng nguồn nước này như một loại phân bón.
Nguyên tắc hoạt động dựa trên khả năng giữ lại cặn bã trên bề mặt đất, nước sẽ thẩm thấu qua đất giống như quá trình lọc, trong đó đất chứa các vi sinh vật hiếu khí với lượng oxy có sẵn trong các lỗ hổng và mao quản của lớp đất bề mặt.
Bể bùn hoạt tính (bể hiếu khí Aerotank)
Bể bùn hoạt tính (hay còn gọi là bể aerotank) là một hệ thống phản ứng sinh học được duy trì trong điều kiện hiếu khí thông qua việc cung cấp khí nén và khuấy trộn cơ học, nhằm tạo ra các hạt bùn hoạt tính lơ lửng trong môi trường lỏng.
Bể bùn hoạt tính là một trong những phương pháp xử lý nước thải sinh học hiếu khí phổ biến, thường được áp dụng cho cả nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp.
Ưu điểm nổi bật của loại bể này là dễ dàng trong việc xây dựng và vận hành. Tuy nhiên, do bể sử dụng bơm để tuần hoàn bùn nhằm duy trì nồng độ bùn hoạt tính ổn định, nên trong quá trình vận hành có thể tiêu tốn nhiều năng lượng.
Nguyên lý hoạt động của bể bao gồm ba giai đoạn chính:
- Giai đoạn 1: Tốc độ oxi hóa tương đương với tốc độ tiêu thụ oxi. Trong giai đoạn này, bùn hoạt tính bắt đầu hình thành và phát triển, dẫn đến sự gia tăng mạnh mẽ của các vi sinh vật (VSV) và nồng độ oxi.
- Giai đoạn 2: VSV được phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxi gần như không thay đổi. Đây cũng là giai đoạn mà các chất hữu cơ bị phân hủy mạnh mẽ nhất.
- Giai đoạn 3: Tốc độ oxi hóa giảm dần rồi lại tăng lên. Tốc độ phân hủy các chất hữu cơ giảm và quá trình nitrat hóa amoniac diễn ra. Cuối cùng, nhu cầu tiêu thụ oxi lại giảm và quy trình hoạt động của bể aerotank kết thúc.
Có nhiều loại bể bùn hoạt tính khác nhau, bao gồm: bể bùn hoạt tính truyền thống, bể bùn hoạt tính cấp khí kéo dài, bể bùn hoạt tính tiếp xúc ổn định, bể bùn hoạt tính khuấy trộn hoàn toàn, bể bùn hoạt tính cấp khí giảm dần, và bể bùn hoạt tính nạp nước thải theo bậc (cấp khí nhiều bậc).
Bể lọc sinh học
Bể lọc sinh học là một công trình nhân tạo, trong đó chất thải được xử lý qua lớp vật liệu lọc rắn, được bao bọc bởi lớp màng vi sinh vật. Các vi khuẩn trong màng sinh học thường có hoạt tính cao hơn so với vi khuẩn trong bùn hoạt tính. Màng sinh học hiếu khí là một hệ thống vi sinh vật tùy tiện.
Cấu trúc của bể lọc sinh học bao gồm các thành phần chính: khu vực chứa vật liệu lọc, hệ thống phân phối nước trên toàn bộ bề mặt bể, hệ thống thu gom và dẫn nước sau khi đã qua xử lý, cùng với hệ thống cung cấp và phân phối khí cho bể lọc.
Bể lọc sinh học được phân loại thành hai loại: lọc sinh học với lớp vật liệu ngập trong nước và lọc sinh học với lớp vật liệu không ngập trong nước.
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý trong thiết bị lọc sinh học, bao gồm bản chất của chất hữu cơ ô nhiễm, cường độ thông khí, tốc độ oxi hóa, diện tích bề mặt màng sinh học, và thành phần vi sinh vật.
Lọc sinh học nhỏ giọt
Bể lọc sinh học nhỏ giọt có nhiều loại khác nhau, bao gồm: bể lọc sinh học nhỏ giọt quay, biophin nhỏ giọt và bể lọc sinh học thô. Hình dạng của bể thường là hình trụ hoặc hình chữ nhật.
Thiết bị lọc nhỏ giọt chủ yếu bao gồm năm thành phần chính: môi trường lọc đệm, bể chứa, hệ thống cấp nước thải, cống thoát ngầm và hệ thống thông gió.
Nước thải được đưa vào xử lý sẽ được chia thành các màng nhỏ chảy qua lớp vật liệu đệm sinh học. Dưới tác động của các vi sinh vật phân hủy hiếu khí trên lớp màng vật liệu, các chất hữu cơ sẽ được phân hủy và loại bỏ.
Công nghệ này có những ưu điểm như: tiết kiệm diện tích đất xây dựng, chi phí đầu tư thấp, quy trình vận hành vô cùng đơn giản và hoàn toàn tự động.
Đĩa quay sinh học
Đây là một hệ thống xử lý nước thải sử dụng công nghệ màng lọc sinh học, dựa trên sự bám dính của vi sinh vật (VSV) lên bề mặt vật liệu. Thiết bị RBC có khả năng loại bỏ BOD và nitrat một cách hiệu quả, thường được áp dụng trong việc xử lý nước thải từ ngành chế biến thủy sản.
Trong quá trình hoạt động, các VSV sẽ phát triển và bám chặt vào bề mặt của đĩa, tạo thành một lớp màng mỏng nhầy trên bề mặt ướt của đĩa.
Khi đĩa quay, các lớp màng vi sinh vật sẽ lần lượt tiếp xúc với chất hữu cơ có trong nước thải cũng như không khí để thực hiện quá trình hấp thụ oxy. Cơ chế quay của đĩa cũng giúp tách biệt các chất rắn dư thừa ra khỏi bề mặt đĩa nhờ vào lực ly tâm.
Mương oxi hóa
Mương oxi hóa là một dạng cải tiến của aerotank, hoạt động theo phương thức khuấy trộn hoàn chỉnh trong điều kiện hiếu khí kéo dài, với nước được tuần hoàn trong mương.
Phương pháp này thường được áp dụng cho nước thải có mức độ ô nhiễm cao, với chỉ số BOD20 dao động từ 1000 đến 5000 mg/l.
Mương oxi hóa được phân chia thành hai loại chính: liên tục và gián đoạn.
Các ưu điểm bao gồm:
- Mương oxi hóa có thiết kế đơn giản, chi phí vận hành thấp và chi phí đầu tư chỉ bằng một nửa so với bể lọc sinh học.
- Hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm như BOD, nitơ và photpho rất cao.
- Ít bị ảnh hưởng bởi sự biến động lớn về chất lượng và lưu lượng nước thải.
Bể hiếu khí gián đoạn SBR
Bể SBR là loại bể phản ứng hoạt động theo phương thức mẻ, tương tự như công trình xử lý bùn hoạt tính, nhưng thực hiện đồng thời hai giai đoạn sục khí và lắng trong cùng một bể, với chu kỳ hoạt động gián đoạn. Hệ thống SBR được thiết kế để xử lý sinh học nước thải có nồng độ hợp chất hữu cơ và nitơ cao.
Quy trình xử lý trong mỗi chu kỳ hoạt động diễn ra qua các bước sau:
- Pha làm đầy (filling): Nước thải được đưa vào bể SBR cho đến khi đạt lượng quy định trước, trong đó nước thải cung cấp nguồn thức ăn cho vi khuẩn trong bùn hoạt tính, tạo điều kiện cho các phản ứng sinh hóa diễn ra. Nước vào bể có thể được xử lý theo ba chế độ: làm đầy tĩnh, khuấy trộn hoặc thông khí.
- Pha sục khí (khử BOD) (reaction): Trong giai đoạn này, các quá trình nitrit hóa, nitrat hóa và phân hủy các hợp chất hữu cơ diễn ra nhờ việc cung cấp khí vào bể. Đồng thời, amoniac trong nước thải sẽ được chuyển hóa thành nitrit và nitrat.
- Pha lắng (settling): Sau khi quá trình oxy hóa hoàn tất, các thiết bị sục khí sẽ ngừng hoạt động, và quá trình lắng diễn ra trong môi trường tĩnh. Bông bùn sẽ lắng xuống đáy bể, trong khi nước sẽ nổi lên trên, tạo thành lớp màng phân cách giữa bùn và nước. Đồng thời, quá trình phản nitrat cũng xảy ra, trong đó nitrat và nitrit được hình thành ở pha trước sẽ bị khử.
- Xả cặn dư và xả nước (discharge): Nước nổi trên bề mặt sau một khoảng thời gian lắng sẽ được tháo ra khỏi bể SBR, cùng với lượng cặn dư cũng sẽ được xả ra.
- Chờ tiếp nhận nước thải mới: Thời gian chờ này có thể phụ thuộc vào thời gian vận hành của hệ thống.
Bể Unitank
Hệ thống xử lý nước thải Unitank bao gồm một bể được chia thành ba ngăn, có sự thông nối với nhau qua các cửa mở ở tường chung.
Quá trình hoạt động của bể diễn ra qua hai giai đoạn chính và hai giai đoạn trung gian. Mỗi ngăn đều được trang bị máy sục khí và cánh khuấy, trong khi hai ngăn bên ngoài có hệ thống máng tràn để thực hiện đồng thời chức năng sục khí và lắng.
- Giai đoạn chính thứ nhất:
Nước thải sẽ được dẫn vào ngăn số 1 và tiến hành sục khí tại đây. Tại ngăn này, nước sẽ được hòa trộn với bùn hoạt tính, giúp hấp thụ và phân hủy một phần các chất hữu cơ. Sau đó, nước thải sẽ được chuyển sang ngăn số 2, nơi tiếp tục quá trình sục khí.
Cuối cùng, nước thải sẽ được đưa vào ngăn số 3 trong điều kiện tĩnh, tại đây bùn sẽ lắng xuống đáy bể và nước trong sẽ chảy ra ngoài qua máng tràn.
- Giai đoạn trung gian thứ nhất:
Mỗi giai đoạn chính sẽ được nối tiếp bởi một giai đoạn trung gian. Trong giai đoạn này, nước thải sẽ được chuyển vào ngăn số 2 và được sục khí, trong khi ngăn 1 và 3 sẽ đảm nhận vai trò ngăn lắng.
Trong khoảng thời gian này, giai đoạn chính tiếp theo (với hướng chảy ngược lại) sẽ được chuẩn bị nhằm đảm bảo quá trình phân tách giữa bùn và nước diễn ra hiệu quả.
- Giai đoạn chính thứ hai:
Tại giai đoạn này, nước thải sẽ được chuyển từ ngăn thứ 3 và thực hiện sục khí tại đây. Tiếp theo, nước thải sẽ được đưa vào ngăn số 2 để tiếp tục sục khí. Cuối cùng, nước thải sẽ được chuyển vào ngăn số 1 trong điều kiện tĩnh, nơi này sẽ đóng vai trò là ngăn lắng, cho phép bùn lắng xuống đáy bể và nước trong sẽ chảy ra ngoài qua máng tràn.
- Giai đoạn trung gian thứ ba:
Trong giai đoạn này, nước thải sẽ được đưa vào ngăn số 2 và sục khí, trong khi ngăn thứ nhất và thứ ba sẽ hoạt động như ngăn lắng, nhưng ngăn thứ nhất sẽ ở cuối quá trình lắng. Giai đoạn này sẽ chuẩn bị cho hệ thống quay trở lại giai đoạn chính thứ nhất, khởi đầu cho một chu trình mới.
Bể Biofor
Bể lọc sinh học hiếu khí Biofor là một hệ thống xử lý nước thải sử dụng vi khuẩn hiếu khí với dòng khí và nước đi lên. Hệ thống này áp dụng bùn hoạt tính để chuyển đổi các chất hữu cơ gây ô nhiễm thành các chất vô cơ không gây hại.
Cách thức hoạt động của bể Biofor: Nước thải được dẫn vào đáy bể một cách liên tục và được phân phối đều lên trên thông qua hệ thống đĩa thổi khí nằm dưới đáy bể.
Sau đó, nước sẽ đi qua lớp vật liệu lọc Biolite, nơi mà các thành phần cặn lơ lửng trong nước thải được giữ lại. Các chất hữu cơ sẽ bị loại bỏ nhờ vào sự hiện diện của vi sinh vật có mật độ cao bám vào lớp vật liệu trong suốt quá trình lọc.
Việc thiết kế cho dòng nước thải chảy từ dưới lên giúp giảm thiểu mùi hôi phát sinh. Nước thải sau khi ra khỏi hệ thống đạt được mức giảm BOD và COD từ 85-90%.
Các đặc điểm vượt trội của công nghệ này bao gồm:
- Loại bỏ BOD5 của chất thải có nồng độ dưới 300 mg/l.
- Giữ lại huyền phù của chất thải có nồng độ dưới 150 mg/l.
- Khử amoniac thông qua quá trình oxi hóa.
- Khử nitrat trong nước chứa nitrat bằng không khí nén.
Dịch vụ xử lý nước thải chuyên nghiệp tại Công ty thu gom, xử lý chất thải công nghiệp Quang Minh
Bạn đang có nhu cầu xây dựng hệ thống xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học hiếu khí? Bạn đang tìm kiếm một nhà thầu chuyên nghiệp và đáng tin cậy? Đừng lo lắng, Công ty chất thải công nghiệp Quang Minh sẽ hỗ trợ bạn với những dịch vụ chất lượng cao nhất.
Chúng tôi tự hào sở hữu đội ngũ chuyên gia và kỹ sư dày dạn kinh nghiệm, điều này đã tạo nên sự tin tưởng và yên tâm cho khách hàng. Mục tiêu của chúng tôi là cung cấp cho khách hàng trải nghiệm dịch vụ xuất sắc với mức đầu tư hợp lý nhất.
Nếu quý doanh nghiệp có nhu cầu hợp tác trong lĩnh vực xử lý nước thải hoặc quan tâm đến các dịch vụ khác, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua HOTLINE: 0981.798.409.
