Báo cáo chuyên đề Bể lọc sinh học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
Học phần: XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
BỂ LỌC SINH HỌC
GVHD: ThS. Phạm Trung Kiên
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Nguyễn Lê Hoàng Khang 20127024
Phan Thị Thùy Linh 20127117
Tô Thị Mỹ Tiên 20127148
TP. Hồ Chí Minh, tháng 3 năm 2023 MỤC LỤC
MỤC LỤC........................................................................................................................... 1
LỜI MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 3
1. Tổng quan công nghệ .................................................................................................. 4
1.1. Lịch sử hình thành................................................................................................ 4
1.2. Khái niệm .............................................................................................................. 4
1.3. Mục đích sử dụng ................................................................................................. 4
1.4. Phân loại ................................................................................................................ 4
2. Vị trí – chức năng – cơ chế ......................................................................................... 5
2.1. Vị trí bể lọc sinh học ............................................................................................. 5
2.2. Chức năng của bể lọc sinh học ............................................................................ 5
2.3. Cơ chế xử lý nước thải theo nguyên lý lọc và bám dính ................................... 5
3. Các dạng bể lọc sinh học đang áp dụng phổ biến hiện nay ..................................... 6
3.1. Bể lọc sinh học nhỏ giọt (Trickling Filter) .......................................................... 6 3.1.1.
Cấu tạo ............................................................................................................ 6
3.1.2. Phân loại bể lọc sinh học nhỏ giọt .................................................................. 10
3.1.3. Nguyên tắc hoạt động ..................................................................................... 11
3.1.4. Đặc điểm ........................................................................................................... 12
3.2. Bể lọc sinh học cao tải ........................................................................................... 12
3.2.1. Cấu tạo ............................................................................................................. 12
3.2.2. Nguyên tắc hoạt động ..................................................................................... 13
3.2.3. Đặc điểm ........................................................................................................... 14
3.2.4. So sánh bể lọc sinh học nhỏ giọt & bể lọc sinh học nhỏ giọt ....................... 14
3.3. BLSH có VLL tiếp xúc đặt ngập trong nước (BIOTEN) ................................... 15
3.3.1. Cấu tạo ............................................................................................................. 15
3.3.2. Nguyên tắc hoạt động ..................................................................................... 15
3.3.3. Đặc điểm ........................................................................................................... 15
3.4. BLSH có VLL không ngập trong nước ................................................................ 16
3.5. So sánh ưu và nhược điểm của bể lọc sinh học có vật liệu ngập trong nước
và bể lọc sinh học có vật liệu ngập trong nước .......................................................... 16
4. Tính toán, thiết kế ..................................................................................................... 17
4.1. Bể lọc sinh học nhỏ giọt ...................................................................................... 17
4.2. Bể lọc sinh học cao tải ........................................................................................ 18 1
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 21 2
LỜI MỞ ĐẦU
Phương pháp lọc nước nói chung là loài người đã biết từ lâu, song đưa nó thành một
biện pháp công nghiệp xử lý nước nói chung và nước thải nói riêng mãi tới thế kỉ XIX mới được xác lập.
Bể lọc sinh học là một công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo
nhờ các vi sinh hiếu khí. 3
1. Tổng quan công nghệ
1.1. Lịch sử hình thành
Lọc sinh học lần đầu tiên được áp dụng ở Mỹ năm 1891 và ở Anh 1893.
1.2. Khái niệm
Khái niệm bể lọc sinh học được phát triển từ khi dùng các bể lọc tiếp xúc được chứa
đầy các hòn đá bị đập vỡ và cho nước đi qua. Nước chảy qua lọc, tiếp xúc với mọi
vật liệu lọc trong khoảng thời gian ngắn.
Về nguyên lý của phương pháp lọc sinh học là dựa trên quá trình hoạt động của vi
sinh vật ở màng sinh học, oxi hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Các màng sinh
học, là tập hợp các vi sinh vật hiếu khí, kị khí hay tùy nghi. Các vi khuẩn hiếu khí
được tập trung ở phần lớp ngoài của màng sinh học. ở đây chúng phát triển và gắn
với giá mang các vật liệu lọc.
Bể lọc sinh học là công trình nhân tạo, trong đó chất thải được lọc qua lớp vật liệu
lọc rắn có bao bọc lớp màng vi sinh vật.
1.3. Mục đích sử dụng
- Tách các chất hữu cơ có trong nước thải nhờ hoạt động của màng vi sinh vật
bám trên lớp vật liệu lọc bằng cách oxi hoá chúng.
- Đồng thời giữ lại các chất lơ lửng trong nước thải.
- Khử các nguyên tố dinh dưỡng như Nitơ và Photpho có trong nước thải.
1.4. Phân loại
BLSH hiện nay được phân thành 2 loại chính: 4
- BLSH với vật liệu tiếp xúc không ngập trong nước: lọc nhỏ giọt, lọc cao tải.
- BLSH có vật liệu tiếp xúc đặt ngập trong nước: bioten.
2. Vị trí – chức năng – cơ chế
2.1. Vị trí bể lọc sinh học
Bể lọc sinh học đứng sau bể lắng đợt 1 và trước bể lắng đợt 2.
Hình: Vị trí bể lọc sinh học
2.2. Chức năng của bể lọc sinh học
- Có chức năng oxi hóa các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn nước.
- Lớp vật liệu lọc có khả năng giữ lại cặn lơ lửng và tạo điều kiện cho các vi sinh
vật hoạt động làm sạch nước.
- Dùng các chất hữu cơ chuyển thành sinh khối cho vi sinh vật để dễ lắng trong bể lắng 2.
2.3. Cơ chế xử lý nước thải theo nguyên lý lọc và bám dính
- Khi nước thải tưới qua lớp vật liệu lọc bằng các phân tử rắn xốp, các vi khuẩn sẽ
được hấp phụ, sinh sống và phát triển trên bề mặt đó (vi sinh vật sinh trưởng
dính bám). Vi khuẩn dính bám vào mặt rắn nhờ chất gelatin do chúng tiết ra và
chúng có thể dễ dàng di chuyển trong lớp chất nhầy này. Đầu tiên vi khuẩn tập
trung ở một khu vực, sau đó chúng phát triển lan dần phủ kín bề mặt hạt vật liệu
lọc. Các chất dinh dưỡng như muối khoáng, hợp chất hữu cơ và oxy có trong
nước thải khuyếch tán qua màng sinh vật (biofin) và có thể vào tận lớp xenluno
đã tích lũy phía trong cùng.
- Sau một thời gian, màng sinh vật được hình thành và chia thành 2 lớp: lớp ngoài
cùng là lớp hiếu khí được oxi khuyếch tán xâm nhập, lớp trong cùng là lớp thiếu
oxy (anoxic). Bề dày của màng vi sinh vật từ 600µm đến 1000µm, trong đó
phần lớn là vùng hiếu khí. Thành phần sinh vật chủ yếu của màng sinh vật là vi
khuẩn, ngoài ra còn có các loại động vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn,… Sau
một thời gian hoạt động, màng sinh vật dày lên, các chất khí tích tụ phía trong
tăng lên và màng bị rách tách khỏi vật liệu lọc. Hàm lượng cặn lơ lửng tăng lên.
Sự hình thành các màng sinh vật mới lại tiếp diễn. 5
Hình: Diễn biến của quá trình xử lý bằng vi sinh bám dính
3. Các dạng bể lọc sinh học đang áp dụng phổ biến hiện nay
3.1. Bể lọc sinh học nhỏ giọt (Trickling Filter)
3.1.1. Cấu tạo
Hình: Sơ đồ cấu tạo bể lọc sinh học
- Bể lọc sinh học nhỏ giọt là bể phản ứng sinh học trong đó các vi sinh vật sinh
trưởng cố định trên lớp vật liệu lọc. Bể lọc sinh học nhỏ giọt được xây dựng
dưới dạng hình chữ nhật hoặc hình tròn có tường đặc và đáy kép.
- Đáy trên là tấm đan đỡ lớp vật liệu lọc, đáy dưới liền khối không thấm nước.
Chiều cao giữa hai lớp đáy lấy khoảng 0,4 – 0,6m, độ dốc i 0,01. Tường bể làm
cao hơn lớp vật liệu lọc 0,5m.
- Kích thước vật liệu lọc không lớn hơn 25 – 30mm và tải trọng tưới nước nhỏ 0,5 – 1m3/m3.VLL
- Chiều cao thành bể gồm 3 phần:
✓ Chiều cao lớp vật liệu lọc từ 1,5 – 2m 6
✓ Chiều cao thành trên lớp vật liệu lọc ≈ 0,5m
✓ Chiều cao khoảng trống ở đáy 0,4 – 0,6m
- Bể lọc bao gồm một lớp vật liệu dễ thấm nước với vi sinh vật dính kết trên đó.
Nước thải đi qua lớp vật liệu này sẽ thấm hoặc nhỏ giọt trên đó. Vật liệu lọc
thường là đá dăm hoặc các khối vật liệu dẻo có hình thù khác nhau.
✓ Nếu vật liệu lọc là đá hoặc sỏi thì kích thước hạt dao động trong kkhoảng
25 – 100mm, chiểu cao lớp vật liệu dao động trong khoảng 0,9 – 2,5m, trung bình là 1,8m.
✓ Bể lọc với vật liệu là đá dăm thường có dạng tròn. Nước thải được phân
phối lên lớp vật liệu nhờ bộ phận phân phối.
✓ Bể lọc với vật liệu lọc là chất dẻo có thể dạng tròn, vuông, hoặc nhiều dạng
khác với chiều cao biến đổi từ 4 – 12m. Ba loại vật liệu bằng chất dẻo
thường dùng là vật liệu với dòng chảy thẳng đứng, vật liệu với dòng chảy
ngang, vật liệu đa dạng.
Hình: Các loại vật liệu lọc
Chất hữu cơ sẽ bị phân hủy bởi quần thể vi sinh vật dính kết trên lớp vật liệu lọc. Các
chất hữu cơ có trong nước thải sẽ bị hấp phụ vào màng sinh học dày 0,1 – 0,2 mm và
bị phân hủy bởi vi sinh vật hiếu khí. Khi vi sinh vật sinh trưởng và phát triển, bề dày
lớp màng tăng lên, do đó oxy đã bị tiêu thụ trước khi khuếch tán hết chiều dày lớp
màng sinh học. Như vậy, môi trường kỵ khí được hình thành ngay sát bề mặt vật liệu lọc.
Khi chiều dày lớp màng tăng lên, quá trình đồng hóa chất hữu cơ xảy ra trước khi
chúng tiếp xúc với vi sinh vật gần bề mặt vật liệu lọc. Kết quả là vi sinh vật ở đây bị
phân hủy nội bào, không còn khả năng dính bám lên bề mặt vật liệu lọc và bị rửa trôi.
Bể lọc sinh học nhỏ giọt thường được sử dụng trong trường hợp lưu lượng nước thải
không lớn, từ 20 đến 1000 m3/ngày. 7
Hệ thống phân phối nước
• Loại cố định, phân phối nước bằng gầu tự lật
Gầu tự lật tiếp nhận nước thải đến khi đầy và đổ vào hệ thống máng răng cưa hoặc
ống khoan lỗ để tưới đều trên toàn bộ bề mặt bể. Số đơn nguyên tối thiểu là 2. Hệ
thống phân phối nước bằng gầu tự lật và tưới răng cưa thường được dùng cho bể lọc
sinh học nhỏ giọt khi xử lý nước thải với quy mô nhỏ.
• Loại di động
✓ Phân phối nước bằng thùng định lượng và hệ thống vòi phun: 8
Thùng định lượng đưa nước đến vòi phun dưới áp lực cố định. Đường kính lỗ vòi từ
15 – 25mm. Thời gian xả thùng phụ thuộc vào thể tích thùng. Thời gian làm đầy thùng
phụ thuộc vào lượng nước chảy tới. Thùng hoạt động theo chế độ tự động và liên hệ
mật thiết với các vòi phun nhờ thiết bị xiphon. Diện tích tưới của mõi vòi phun thay
đổi phụ thuộc vào áp lực trên miệng vòi phun. Áp lực này phụ thuộc vào mực nước
trong thùng định lượng. Vận tốc dòng chảy trong ống dẫn nước từ thùng định lượng
đến ống phân phối thường được chọn là 1,0m/s. Vận tốc dòng chảy trong ống phân phối là 0,75m/s.
Như vậy, diện tích tưới vật liệu lọc do mõi vòi phục vụ sẽ thay đổi theo thời gian, tạo
điện kiện cho màng sinh vật hoạt động theo chu kì hấp phụ chất hữu cơ và lấy oxy để oxi hóa chất hữu cơ.
✓ Phân phối nước thải bằng hệ thống quay phản lực:
Ống tưới gồm 2 hoặc 4 nhánh, khoan lỗ từ d10mm đến d15mm quay quanh trục trung
tâm để phân phối nước trên toàn bộ bề mặt bể lọc sinh học.
Bể lọc sinh học phải hình tròn, đường kính từ 15 – 30m, áp lực tự do tại miệng lỗ là từ 0,2 – 1m.
Hệ thống tưới phản lực được dùng cho các bể lọc sinh học cao tải của trạm xử lý nước
thải có công suất trên 1500m3/ngày.
Tấm đan đỡ lớp vật liệu lọc 9
3.1.2. Phân loại bể lọc sinh học nhỏ giọt
Bể lọc vận tốc chậm
- Hình dạng: hình trụ, hoặc hình chữ nhật với nguyên liệu lọc chủ yếu là đá sỏi, và xỉ.
- Hệ thống nước thải được nạp theo chu kỳ
- Có khoảng tầm 0.6 cho đến 1.2m nguyên liệu lọc ở phía trên là chứa bùn vi sinh vật
- Vi khuẩn nitrat hóa ở lớp dưới - Hiệu suất khử BOD cao
- Cho ra nước thải chứa lượng nitrat cao.
Bể lọc vận tốc trung bình và nhanh
- Hình dạng: hình trụ tròn với nguyên liệu lọc chủ yếu là plastic, đá sỏi
- Chức năng: giúp lưu lượng nạp chất hữu cơ cao hơn
- Nước thải được bơm hoàn lưu trở lại và nạp liên tục
- Giúp giảm được mùi hôi xuất hiện trong không khí
Bể lọc cao tốc
- Lưu lượng nạp nước thải, chất thải hữu cơ tương đối cao
- Nguyên liệu lọc ở đây chủ yếu là plastic nên nhẹ hơn nhiều so với đá và sỏi
Bể lọc thô
- Lưu lượng nạp chất hữu cơ lớn hơn 1.6kg/m3
- Lưu lượng nước thải là 187m3/m2
- Chức năng: dùng để xử lý nước thải trước giai đoạn xử lý thứ cấp
Bể lọc 2 pha
- Chức năng: Dùng để xử lý những nguồn nước thải, chất độc hại cao, những chất bị nhiễm độc 10
- Bể lọc 2 pha là sự kết hợp hoàn hảo giữa hai thành phần chuyên dụng là: bể lọc
thứ nhất dùng để khử BOD, bể lọc thứ hai dùng để nitrat hóa.
3.1.3. Nguyên tắc hoạt động
Trong bể lọc, các lớp vật liệu lọc có độ rỗng và diện tích mặt tiếp xúc trong một đơn
vị thể tích lớn nhất trong điền kiện có thể. Nước thải được hệ thống phun thành giọt
đều khắp trên bề mặt lớp vật liệu lọc. Nước sau khi chạm lớp vật liệu chia thành các
hạt nhỏ chảy thành màng mỏng qua khe vật liệu đi xuống dưới. Trong thời gian chảy
như vậy nước thải tiếp xúc với màng nhầy gelatin bam quanh vật liệu lọc. Sau một
thời gian lớp này dày lên ngăn cản oxy của không khí thấm vào trong lớp màng nhầy.
Do không có oxy, tại lớp trong của lớp màng nhầy sát với bề mặt cứng của vật liệu
lọc, vi khuẩn yếm khí phát triển tạo ra sản phẩm phân hủy yếm khí cuối cùng là khí
methan và CO2 làm tróc lớp màng ra khỏi vật cứng rồi bị nước cuốn xuống phía dưới.
Mặt khác khi chất nền không còn khuyếch tán tới lớp trong nữa, các vi sinh vật có
trong lớp trong lớp ưa hiếu khí sẽ chết và tự tiêu đi. Do vậy xuất hiện những khoảng
trống tế bào cho các vi sinh hiếu khí và kị khí khác. Khi chất nền thật sự cạn kiệt, việc
tiêu hủy các tế bào còn lại làm cho màng sinh học bị rách rời từng vùng ra khỏi bề
mặt. Trên mặt vật liệu lọc hình thành lớp mang mới. Sự tách màng sinh học được tạo
ra và thúc đẩy bởi dòng nước chảy qua bề mặt. Hiện tượng này được lập đi lập lại tuần
hoàn và nước thải được làm sạch BOD và các chất dinh dưỡng. Để tránh hiện tượng
tắc nghẽn trong hệ thống phun, trong khe rỗng lớp vật liệu, trước bể lọc sinh học nhỏ
giọt phải thiết kế song chắn, lưới chắn, bể lắng đợt 1. Nước sau bể lọc sinh học có
nhiều bùn lơ lửng do các màng sinh học tróc ra nên phải được xử lý tiếp bằng bể lắng đợt 2. 11
3.1.4. Đặc điểm
- Bể lọc sinh học nhỏ giọt dùng để xử lí sinh học hoàn toàn nước thải, đảm bảo
BOD trong nước thải ra khỏi bể lắng đợt 2 dưới 15mg/l.
- Tải trọng thủy lực của bể thấp 1-3m3/m2 bề mặt bể.ngày.
- Tải trọng chất bẩn hữu cơ 0,1 – 0,2 kg BOD/m2VLL.
- Cường độ tưới nhỏ 1-3m3 nước thải/ m3VLL.ngày nên người ta không tuần
hoàn nước thải sau xử lý về bể.
- Hiệu suất xử lý cao, có thể lên đến 90%.
- Kích thước hạt không lớn hơn 30mm. - Chiều cao VLL 1,5 – 2m.
- Khoảng cách giữa đáy bể và sàn đỡ 0,4 - 0.6m.
- Thời gian tưới gián đoạn dưới 5 phút.
- Nồng độ bùn cặn nhỏ hơn 500mg/l.
- Bể dùng cho trạm xử lý nước thải công suất dưới 1500m3/ngày.
Hình: Bể lọc sinh học nhỏ giọt
3.2. Bể lọc sinh học cao tải 3.2.1. Cấu tạo
- Về cơ bản bể lọc sinh học cao tải giống với bể lọc sinh học nhỏ giọt chỉ khác ở
chỗ nó có chiều cao công tác và tải trọng thủy lực cao hơn. Ví dụ, nếu tải trọng
thủy lực bể lọc sinh học nhỏ giọt là 0,5 – 1,0 m3/(m3.VLL.ngày), thì tải trọng
thủy lực bể lọc sinh học cao tải là 10 – 30 m3/(m3.VLL.ngày).
- Bể lọc sinh học cao tải được xây dựng dưới dạng hình tròn có tường đặc và đáy kép.
- Đáy trên là tấm đan đỡ lớp vật liệu lọc, đáy dưới liền khối không thấm nước.
Chiều cao giữa hai lớp đáy lấy khoảng 0,6 – 0,8m, độ dốc i=1 – 2%. Tường bể
làm cao hơn lớp vật liệu lọc 0,2 – 0.3m.
- Kích thước vật liệu lọc trung bình 40 – 80mm và tải trọng thủy lực 10 – 30m3
nước thải/m2.bề mặt bể 12 - Vật liệu lọc
✓ Đá cục, than đá, cuội sỏi, đá ong lớn,…
✓ Độ bền cao, giá rẻ, không bị tắc nghẽn.
✓ Chiều cao lớp vật liệu từ 2 - 4 m, có thể đạt tới 6 – 9 m.
Làm thoáng cho bể lọc sinh học cao tải thường bằng nhân tạo. Vì khe hở giữa các hạt
vật liệu lọc của bể lọc sinh học cao tải lớn (kích thước VLL 40 – 60 mm), do đó việc
trao đổi không khí xảy ra trong thân bể với cường độ cao. Nhờ tốc độ lọc lớn và sự
trao đổi không khí nhanh mà quá trình oxy hóa chất hữu cơ xảy ra ở đây với tốc độ
cao. Bể lọc sinh học cao tải có thể dùng để xử lý nước thải với mức độ hoàn toàn hoặc
từng phần với công suất q ≤ 50000 m3/ngày.
Hình: Sơ đồ cấu tạo bể lọc sinh học cao tải
3.2.2. Nguyên tắc hoạt động
Trong bể lọc, nước thải được hệ thống phun
thành giọt đều khắp trên bề mặt lớp vật liệu
lọc. Nước sau khi chạm lớp vật liệu chảy
thành màng mỏng qua khe vật liệu đi xuống
dưới. Trong thời gian chảy như vậy nước thải tiếp xúc với màng nhầy gelatin bam
quanh vật liệu lọc. Sau một thời gian lớp này dày lên ngăn cản oxy của không khí
thấm vào trong lớp màng nhầy. Do không có oxy, tại lớp trong của lớp màng nhầy sát
với bề mặt cứng của vật liệu lọc, vi khuẩn yếm khí phát triển tạo ra sản phẩm phân
hủy yếm khí cuối cùng là khí methan và CO2 làm tróc lớp màng ra khỏi vật cứng rồi bị
nước cuốn xuống phía dưới. Mặt khác khi chất nền không còn khuyếch tán tới lớp
trong nữa, các vi sinh vật có trong lớp trong lớp ưa hiếu khí sẽ chết và tự tiêu đi. Do
vậy xuất hiện những khoảng trống tế bào cho các vi sinh hiếu khí và kị khí khác. Khi
chất nền thật sự cạn kiệt, việc tiêu hủy các tế bào còn lại làm cho màng sinh học bị
rách rời từng vùng ra khỏi bề mặt. Trên mặt vật liệu lọc hình thành lớp mang mới.
Nước sau bể lọc được tuần hoàn lại để tăng hiệu quả xử lý. 13
3.2.3. Đặc điểm
- Bể lọc sinh học cao tải dùng để xử lí sinh học hiếu khí nước thải, hiệu quả khử
BOD của bể từ 60 đến 85%.
- Tải trọng chất bẩn hữu cơ 0,2-1,5 kg BOD/m3.ngày.
- Để tăng hiệu quả xử lý người ta thường tuần hoàn nước sau bể lọc để xử lý lại.
- Kích thước hạt từ 40 - 80mm.
- Chiều cao VLL 2 – 4m, lớn nhất 6 – 9m.
- Thời gian tưới một vòng từ 8 – 12 phút.
- Bể làm việc hiệu quả khi BOD của nước thải vào bể dưới 300mg/l.
- Bể dùng cho trạm xử lý nước thải công suất từ 500 đến hàng chục ngàn m3/ngày.
3.2.4. So sánh bể lọc sinh học nhỏ giọt & bể lọc sinh học nhỏ giọt
Bể lọc sinh học nhỏ giọt
Bể lọc sinh học cao tải Mức độ Hoàn toàn hoặc không xử lý Hoàn toàn hoàn toàn Hình dạng
Chữ nhật hoặc hình tròn Hình tròn
Chiều cao công tác và tải Thấp
Cao gấp 20 – 30 lần (10 – trọng thủy lực 0,5 – 1 m3/m3 VLL 30 m3/m3 VLL
Kích thước vật liệu lọc 25 – 30 mm 40 – 60 mm Công suất 0,2 – 1000 m3/ngày 50000 m3/ngày Xử lý nước sơ bộ Có Không Thau rửa Ít Thường xuyên Làm thoáng Tự nhiên Nhân tạo Chiều cao lớp VLL 0,4 – 2,5 – 4 m 2 – 4 m Hiệu quả Khử 90% BOD 60 – 80% BOD 14
3.3. BLSH có VLL tiếp xúc đặt ngập trong nước (BIOTEN)
3.3.1. Cấu tạo
Bể bioten có cấu tạo gần giống với bể lọc sinh học và aeroten. Vật liệu lọc thường
được đúc thành khối và để ngập trong nước. Khí được cấp với áp lực thấp và dẫn vào
bể cùng chiều hoặc ngược chiều với nước thải. Bao gồm:
✓ Ống dẫn nước thải vào bể.
✓ Hệ thống phân phối nước thải và thu nước rửa lọc. ✓ Khối VLL nổi.
✓ Van xả nước rửa lọc về bể nén bùn. ✓ Hệ thống cấp khí.
✓ Nước thải sau xử lý.
3.3.2. Nguyên tắc hoạt động
Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước hoạt động theo nguyên lý lọc dính
bám. Khi nước thải qua khối vật liệu lọc, BOD bị khử và NH4+ bị chuyển hóa thành NO -
3 trong lớp màng sinh vật. Nước đi từ dưới lên, chảy vào máng thu và được dẫn ra ngoài. Để khử BOD, NO - 3 và 4
PO 3- trong nước thải, bể thường bố trí thành hai bậc, trong đáy
hệ thống phân phối khí của bể lọc bậc hai được bố trí tạo điều kiện hình thành vùng
thiếu khí ở dưới. Độ chênh mực nước giữa hai bể lọc hoạt động gián tiếp là 0,5m.
Ngoài các tấm nhựa, người ta còn dùng hạt polystyrene đường kính 2 – 5mm để làm
vật liệu lọc của bioten.
3.3.3. Đặc điểm
- Nước ra khỏi bể lọc có BOD5 < 20 mg/l.
- Không cần bố trí bể lắng đợt 2.
- Khử được chất hữu cơ cacbon và nitơ.
- Bể bioten vật liệu nổi đường kính hạt 2÷5mm. 15
- Được dùng để xử lý nước thải sinh hoạt có BOD5 dưới 500mg/l. vận tốc lọc dưới 3m/h. Ưu điểm:
✓ Chiếm ít diện tích, đảm bảo mĩ quan.
✓ Không cần phải rửa lọc.
✓ Có cấu trúc modun và dễ dàng tụ động hoá.
Nhược điểm:
□ Làm tổn thất tải lượng và giảm lượng nước thu hồi.
ꭗ Tổn thất khí cấp cho quá trình.
□ Việc phun khí mạnh tạo ra chuyển động xoáy.
3.4. BLSH có VLL không ngập trong nước
Bể lọc sinh học có lớp vật liệu lọc không ngập trong nước sở hữu ưu điểm về quá
trình thi công. Dạng bể này được đánh giá là có cấu tạo đơn giản nên dễ thi công, đảm
bảo mỹ quan, ít mùi, cấu tạo đơn giản, chi phí bảo dưỡng thấp. Bể lọc sinh học có lớp
vật liệu lọc không ngập trong nước có thể được xây dựng bằng module hoặc bê tông
cốt thép kèm khả năng tự động hóa cao.
Tuy nhiên, nhược điểm là tải lượng bị tổn thất cao nên giảm lượng nước thu hồi, quá
trình thông khí sử dụng bơm cưỡng bức nên tiêu tốn nhiều năng lượng cho quá trình
vận hành. Mặt khác khí phun lên tạo dòng chuyển động xoáy làm giảm khả năng giữ huyền phù.
3.5. So sánh ưu và nhược điểm của bể lọc sinh học có vật liệu ngập trong nước
và bể lọc sinh học có vật liệu ngập trong nước
Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập Bể lọc sinh học có vật liệu lọc không trong nước
ngập trong nước
- Chi phi trông coi cũng như bảo dưỡng
- Dễ dàng thi công, dễ dàng bao che thấp. công trình.
- Tiết kiệm chi phí năng lượng.
- Đảm bảo mỹ quan công trình, ít phát sinh mùi. Ưu điểm
- Đơn giản, chi phí bảo dưỡng tương đối thấp.
- Có thể xây dựng bằng modul hoặc bê tông cốt thép.
- Có khả năng tự động hóa cao.
Nhược điểm - Hiệu suất làm sạch nhỏ hơn bể lọc có - Tải lượng bị tổn thất cao nên giảm
lớp vật liệu lọc ngập trong nước với lượng nước thu hồi.
cùng một tải lượng khối.
- Quá trình thông khí sử dụng bơm
- Cần bảo dưỡng thường xuyên do dễ bị
cưỡng bức nên tiêu tốn nhiều năng tắc nghẽn.
lượng cho quá trình vận hành.
- Rất nhạy cảm với nhiệt độ (ảnh hưởng - Khí phun lên tạo nên dòng chuyển
trực tiếp tới quá trình sinh trưởng và
động xoáy, làm giảm khả năng giữ
phát triển của hệ vi sinh vật trong bể). huyền phù. 16
- Khống chế được quá trình thông khí
tương đối khó khăn, dễ sinh mùi.
- Phát sinh lượng bùn dư không ổn định.
- Suất đầu tư trên 1 khối nước thải tương
đối cao do lượng vật liệu tương đối nặng.
4. Tính toán, thiết kế
4.1. Bể lọc sinh học nhỏ giọt
Thể tích bể lọc sinh học nhỏ giọt, W: Trong đó:
La – BOD5 của nước thải dẫn vào bể, mg/l
Lt – BOD5 của nước thải sau khi xử lý, mg/l
Q – Lưu lượng trung bình giờ, m3/h
NO – Năng lực oxy hóa của bể, gO2/m3.ng.đ: NO = 600 – 700 gO2/m3.ng.đ
Diện tích của bể lọc sinh học: Trong đó:
H – Chiều cao lớp vật liệu lọc, H = 15 ÷ 20 m
n – Số ngăn của bể lọc sinh học
Chiều cao công tác của bể lọc sinh học: Trong đó:
H – Chiều cao lớp vật liệu lọc, m
h1 – Khoảng cách từ mặt lớp vật liệu lọc đến thành bể, h1 = 0,4 ÷ 0,5 m
h2 – Khoảng cách giữa 2 đáy của bể, h2 = 0,5 ÷ 1 m Ngoài ra
Công thức tính theo viện nghiên cứu Hoa Kỳ: Trong đó: 17
E – Hiệu quả xử lý theo BOD (%), (E 85%)
Lv – Tải trọng chất bẩn hữu cơ tồn tại trong bể lọc, kgBOD/m3VLL.ngày
a – Hệ số thực nghiệm phụ thuộc nhiệt độ nước thải và BOD trước xử lý
Lưu ý khi ở nhiệt độ 20oC, hệ số a được tính như bảng: BOD5, mg/l a 100 0,38 150 0,34 200 0,30
Khi đã có tải trọng thì thể tích vật liệu lọc sẽ được tính bằng: Trong đó: W – Thể tích bể, m3
La , Lt – Hàm lượng BOD của nước thải nước và sau khi xử lý, mg/l
Q – Lưu lượng nước thải, m3/ngày
4.2. Bể lọc sinh học cao tải
Bể lọc sinh học cao tải.
Công suất 12.000 m3/ngày đêm. TCXDVN 51 : 2006. QCVN 14 : 2008/BTNMT
Cho nước thải đến BLSH có hàm lượng BOD La = 196 mg/l.
Hàm lượng BOD của nước thải sau xử lí: Chọn: Lt = 30mg/l Do La = 196 < 300 mg/l =k = 6.53
Tra bảng trong tiêu chuẩn xây dựng TCXDVN 51:2006 ⟶ Chiều cao lớp VLL: H=3m ⟶
Tải trọng thủy lực: q=30m3/m2.ngày ⟶
Lượng khí cấp cho bể: B=8 m3/m3 ⟶ Nhiệt độ t= 20oC 18
Thể tích tổng cộng của lớp VLL:
• W = H x F= 3 x 400 = 1200m3
• Chọn VLL là đá dăm cỡ hạt 50 (40-80mm).
• Chọn VL đỡ ở dưới có cỡ hạt lớn hơn dày khoảng 0,2m.
Chọn 2 BLSH cao tải dạng hình tròn:
• Diện tích mỗi bể: F1= F /2 =400 /2 = 200 m2
• Đường kính mỗi bể:
Lưu lượng nước tuần hoàn:
Lượng không khí cần thiết cung cấp cho BLSH:
K1 là hệ số dự trữ K1= 2 - 3, lấy K1 = 2
Đường kính của hệ thống tưới
➢ Lưu lượng tính toán của nước thải trên 1 bể lọc sinh học cao tải
➢ Đường kính của hệ thống tưới
Dt=D–200 =15900–200= 15700mm
➢ Chọn 4 ống phân phối trong hệ thống tưới phản lực
➢ Đường kính của mỗi ống được tính theo công thức:
➢ Số lỗ trên mỗi ống được tính theo công thức:
➢ Số vòng quay của hệ thống trong 1 phút: Trong đó:
r: số vòng quay trong 1 phút. 19
d: đường kính của lỗ, không nhỏ hơn 10mm, lấy d = 14mm.
Q1: lưu lượng bình quân cho 1 ống tưới, có tất cả 4 ống: Q1=69:4=17,25l/s. 20
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trần Đức Hạ, 2006, Xử lý nước thải đô thị, NXB Khoa học & Kỹ thuật .
2. Lâm Minh Triết, Trần Hiếu Nhuệ, Xử lý nước thải, Nhà xuất bản xây dựng.
3. Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thị Thuỳ Dương, 2003, Công nghệ sinh học môi
trường, NXB Đại học quốc gia Tp.HCM.
4. Lương Đức Phẩm,2007, Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh
học, NXB Giáo dục.
5. Hoàng Huệ, 1996, Xử lý nước thải, NXB Xây dựng. 21