Hệ thống xử lý nước thải sinh học hoạt động thế nào?

Thông thường hệ thống xử lý nước thải sinh học được sử dụng như một phương pháp xử lý nước thải thứ cấp sau khi các chất gây ô nhiễm ban đầu đã được xử lý và loại bỏ. Hệ thống xử lý nước thải sinh học có thể là một công nghệ hiệu quả và tiết kiệm chi phí để phân hủy và loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ khỏi chất thải có hàm lượng hữu cơ cao như chất thải được tạo ra trong các ngành công nghiệp thực phẩm, hóa chất, dầu khí và tiện ích.

Tìm hiểu về hệ thống xử lý nước sinh học

Bởi vì chủ đề này có thể cực kỳ nhiều mặt và phức tạp, bài viết này sẽ chia nhỏ những điều cơ bản như giới thiệu chung về một số phương pháp xử lý nước thải sinh học phổ biến nhất được sử dụng trong công nghiệp hiện nay.

He-thong-xu-ly-nuoc-thai-sinh-hoc
Hệ thống xử lý nước thải sinh học

Hệ thống xử lý nước thải sinh học là gì?

Hệ thống xử lý nước thải sinh học là một công nghệ chủ yếu sử dụng vi khuẩn, một số loại rất đơn giản và có lẽ cả các vi khuẩn chuyên dụng khác để lọc nước. Khi các vi sinh vật này phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ là thức ăn cho chúng. Sau đó, chúng dính lại với nhau, tạo ra hiệu ứng keo tụ cho phép chất hữu cơ lắng ra khỏi dung dịch. Đây là quá trình hình thành bùn hoạt tính, giúp lọc nước thải, sau đó được khử nước và xử lý như chất thải cứng.

Phân loại hệ thống xử lý nước thải sinh học

Xử lý hiếu khí, khi vi sinh vật cần oxy để phân hủy chất hữu cơ thành carbon dioxide và sinh khối vi sinh vật;

Kỵ khí, khi vi sinh vật không cần oxy để phân hủy chất hữu cơ, thường tạo ra khí mê-tan, carbon dioxide và sinh khối dư thừa; trong quá trình này vi sinh vật sử dụng các phân tử không phải oxy để phát triển, chẳng hạn như để loại bỏ sunfat, nitrat, nitrit, selenat và selenite

BOD là chỉ số cho biết lượng oxy cần thiết cho sinh vật hiếu khí để phân hủy chất hữu cơ thành các phân tử nhỏ hơn. Mức BOD cao cho thấy nồng độ vật liệu sinh học trong nước thải tăng lên cần được phân hủy và có thể do đưa vào các chất gây ô nhiễm như nước thải công nghiệp, chất thải phân sinh hoạt hoặc dòng chảy phân bón.

Quy-trinh-xu-ly-nuoc-thai
Quy trình xử lý nước thải

Khi mức độ chất ô nhiễm trong nước thải tăng cao, lượng oxy cần thiết cho sự sống của các sinh vật thủy sinh khác sẽ được sử dụng để làm sạch các chất ô nhiễm, dẫn đến tảo nở hoa, cá chết và những thay đổi có hại trong hệ sinh thái dưới nước nơi nước thải được thải ra. Do đó, nhiều cơ sở phải xử lý chất thải bằng phương pháp sinh học, trước khi xả thải, nhưng mức độ chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ liên quan đến yêu cầu xả thải sẽ quyết định hệ thống xử lý nước thải sinh học của cơ sở sẽ yêu cầu những hoạt động cụ thể nào và chúng nên vận hành như thế nào.

Nói tóm lại, hệ thống xử lý nước thải sinh học tối ưu hóa quá trình phân hủy vi sinh vật tự nhiên của các chất gây ô nhiễm nước thải công nghiệp để chúng có thể được loại bỏ cùng với các chất gây ô nhiễm không mong muốn khác.

Hệ thống xử lý nước thải sinh học hoạt động như thế nào?

Tùy thuộc vào thành phần hóa học của nước thải, hệ thống xử lý nước thải sinh học có thể bao gồm một số quy trình khác nhau và nhiều loại vi sinh vật trong hệ thống. Các quy trình xử lý trong nhà máy xử lý nước thải sẽ khác nhau tùy thuộc vào môi trường cần thiết để duy trì tốc độ tăng trưởng sinh khối tối ưu cho các quần thể vi sinh vật cụ thể. Ví dụ, việc sục khí thường phải được theo dõi và điều chỉnh để duy trì mức oxy hòa tan ổn định để vi khuẩn trong hệ thống sinh sôi với tốc độ thích hợp.

Ngoài oxy hòa tan, hệ thống sinh học thường phải được cân bằng về lưu lượng, độ pH, nhiệt độ và chất dinh dưỡng. Cân bằng sự kết hợp của các yếu tố hệ thống là lúc quá trình xử lý sinh học có thể trở nên rất phức tạp. Dưới đây là ví dụ về một số loại hệ thống xử lý nước thải sinh học phổ biến, bao gồm mô tả ngắn gọn về cách chúng hoạt động ở chế độ xử lý nước thải công nghiệp, để giúp bạn hình dung về các loại công nghệ và hệ thống có thể mang lại lợi ích cho cơ sở công nghiệp của bạn.

Xu-ly-nuoc-thai-sinh-hoc
Xử lý nước thải sinh học

Công nghệ xử lý nước thải hiếu khí

Hệ thống xử lý bùn hoạt tính được phát triển lần đầu tiên vào đầu những năm 1900 ở Anh và đã trở thành một quy trình xử lý sinh học phổ biến được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng đô thị nhưng cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp khác. Sau khi xử lý sơ bộ, nước thải đi vào bể sục khí, nơi nó được sục khí với sự có mặt của các vi sinh vật hiếu khí lơ lửng (nổi tự do). Vật liệu hữu cơ bị phân hủy và tiêu thụ, hình thành các chất rắn sinh học kết bông thành khối hoặc khối lớn. Các mảnh lơ lửng rơi vào bể lắng và được loại bỏ khỏi nước thải bằng quá trình lắng. Việc xử lý các phần bùn hoạt tính đã lắng trong bể sục khí sẽ kiểm soát mức độ chất rắn lơ lửng, trong khi bùn hoạt tính dư thừa sẽ được loại bỏ dưới dạng dư thừa.

Bể phản ứng sinh học mang bùn hoạt tính tầng cố định được phát triển như hệ thống xử lý không khí cưỡng bức công nghiệp vào những năm 1970 và 80. Các hệ thống này bao gồm các bể nhiều ngăn, trong đó các ngăn được lấp đầy đặc bằng gốm xốp, bọt xốp và hoặc chất mang nhựa; nước thải đi qua một lớp vật liệu cố định. Trong tất cả các hệ thống xử lý sinh học, bể cố định có thể chứa số lượng vi khuẩn hấp thụ chất ô nhiễm lớn nhất với thể tích nhỏ nhất, khiến chúng trở thành công nghệ tiết kiệm năng lượng và tiết kiệm chi phí lý tưởng để xử lý nước thải từ mức BOD trung bình đến cao vừa phải đến mức nước thải rất thấp .

Giá thể được thiết kế để có diện tích bề mặt đủ cao để thúc đẩy quá trình hình thành màng sinh học bền vững với tuổi thọ chất rắn lâu dài, dẫn đến hình thành bùn thấp và chi phí xử lý bùn tối thiểu. Lớp cố định được thiết kế tốt sẽ cho phép nước thải chảy qua hệ thống mà không bị tắc nghẽn hoặc kênh dẫn. Các buồng này có thể hiếu khí và vẫn có các vùng anoxic để đồng thời loại bỏ carbon hiếu khí và khử nitơ hoàn toàn.

Các hệ thống này có thể tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình sinh học phức tạp hơn (ví dụ quá trình nitrat hóa, khử nitrat, khử, khử sunfua). Các quần thể vi sinh vật đặc biệt xâm chiếm màng sinh học trong các khoang bể riêng biệt được kiểm soát một cách có kiểm soát.

Phản ứng xử lý sinh học kiểu giá thể được phát minh vào cuối những năm 1980 ở Na Uy, đã được sử dụng trong hơn 800 dự án ở hơn 50 quốc gia, trong đó áp dụng được cho xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp.

Hệ thống phản ứng xử lý nước thải sinh học giá thể thường bao gồm các bể sục khí chứa đầy chất mang màng sinh học polyetylen. Ngày nay, các chất mang màng sinh học bằng nhựa có sẵn từ nhiều nhà cung cấp với nhiều kích cỡ và hình dạng khác nhau, thường là hình trụ hoặc hình khối có đường kính từ 2,5 đến 4 cm và được thiết kế để treo màng sinh học cố định trong bể xử lý sinh học bằng cách sục khí hoặc trộn cơ học.

Các chất mang màng sinh học di động lơ lửng nên có thể xử lý nước thải có hàm lượng BOD cao ở diện tích nhỏ hơn mà không cần đậy nắp. Tiếp đến là bể lắng thứ cấp; Bùn dư lắng xuống và bùn được loại bỏ bằng máy hút, hoặc chất rắn lắng được nén và xử lý như chất thải rắn.

Xử lý nước thải sinh học màng chủ yếu nhắm vào BOD và tổng chất rắn lơ lửng. Thiết kế hệ thống phụ thuộc vào bản chất của nước thải và mục tiêu xử lý, nhưng một lò phản ứng sinh học màng điển hình có thể bao gồm bể xử lý hiếu khí (hoặc kỵ khí), hệ thống sục khí, máy trộn, bể màng, màng siêu lọc sợi rỗng hoặc tấm phẳng. Do có nhiều bộ phận và quy trình tinh chế, lò phản ứng sinh học màng được biết đến với chi phí cao, chi phí vận hành và bảo trì cao.

Màng xử lý sinh học hoạt động bằng cách cho không khí hoặc nước đi qua một môi trường được thiết kế để thu thập màng sinh học trên bề mặt của nó. Màng sinh học bao gồm cả vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí có tác dụng phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước hoặc không khí. Một số vật liệu được sử dụng cho các hệ thống này bao gồm sỏi, cát, bọt và vật liệu gốm. Ứng dụng phổ biến nhất của công nghệ này là xử lý nước thải đô thị và lọc không khí để loại bỏ H2S trong các nhà máy thoát nước đô thị, nhưng chúng có thể được sử dụng trong nhiều tình huống mà việc kiểm soát mùi là quan trọng.

Xu-ly-sinh-hoc-hieu-khi
Xử lý sinh học hiếu khí

Công nghệ xử lý nước thải kỵ khí

Lớp bùn kỵ khí dòng chảy ngược được sử dụng để phân hủy chất hữu cơ mà không cần sử dụng oxy, dẫn đến sản xuất khí sinh học dễ cháy có chứa metan, nước thải đã qua xử lý và bùn kỵ khí.

Trong các hệ thống kỵ khí, ý tưởng chung là nước thải được bơm vào đáy hệ thống, nơi chất hữu cơ trong nước thải chảy qua bùn trước khi đi vào thiết bị phân tách khí, lỏng, rắn phía trên, khí sinh học cho phép lơ lửng được thu thập phía trên, chất rắn lắng xuống và quay trở lại vào vùng phản ứng phía dưới, trong khi nước thải đã xử lý được thải ra từ phần trên của hệ thống. Khí sinh học (metan và carbon dioxide) được đốt hoặc sử dụng để sản xuất hơi nước hoặc điện để sử dụng trong các quy trình khác tại chỗ.

Quá trình xử lý kỵ khí tạo ra ít bùn hơn so với các hệ thống sinh học hiếu khí và do đó yêu cầu làm sạch và làm lắng cặn ít hơn các hệ thống xử lý sinh học khác, nhưng chúng đòi hỏi người vận hành có tay nghề cao để duy trì các điều kiện thủy lực và kỵ khí tối ưu để vận hành thích hợp. Các lớp bùn dạng hạt giãn nở là một quá trình tương tự, nhưng sử dụng lực hướng lên mạnh hơn để khuyến khích sự tiếp xúc của nước thải với bùn.

Trên đây chúng ta đã cùng tìm hiểu về hệ thống xử lý nước thải sinh học là gì và hoạt động như thế nào. Nếu quý vị cần tư vấn chi tiết về các dịch vụ sửa chữa hệ thống xử lý nước thải HCM hãy liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay để được tư vấn tốt nhất.

Cảm ơn đã quan tâm theo dõi!