Tuần Hoàn Bùn Trong Xử Lý Nước Thải

Ngày nay, việc xử lý nước thải ngày càng phát triển lên một tầm cao mới với sự ra đời của những ứng dụng công nghệ tiên tiến và hiện đại hơn so với các phương pháp truyền thống. Tuy nhiên, vẫn có công nghệ cốt lõi chính là tuần hoàn bùn. Trong hệ thống xử lý nước thải, tuần hoàn bùn là một công đoạn quan trọng không thể thiếu.

1. Khái niệm bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính (Activated Sludge) là bùn sinh học tập hợp nhiều loại vi sinh vật hiếu khí (vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm,…) có khả năng phân hủy chất hữu cơ được tạo ra trong môi trường hiếu khí. Bông bùn hoạt tính có kích thước từ 3-5µm.

                      Bacillus Cereus                               Xạ khuẩn                                Nấm Candida

(Nguồn: slideshare.net)

Bùn hoạt tính được giữ lại ở bể lắng đợt II, một phần tuần hoàn lại bể sinh học, một phần thải ra được xử lý. Độ ẩm của lượng bùn này từ 99 ÷ 99,6%.

2. Cơ chế quá trình tuần hoàn bùn

*Cơ chế

Bùn hoạt tính là các bông cặn có màu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải, là nơi cư trú để phát triển của vô số vi khuẩn và vi sinh vật khác. Vi khuẩn và các vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N,P), làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và thành các tế bào mới. Quá trình chuyển hóa thực hiện theo từng bước xen kẽ và nối tiếp nhau.

Bùn hoạt tính lắng tại bể sinh học

Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại của bể sinh học của lượng nước thải đi vào bể không đủ để làm giảm nhanh các chất hữu cơ, do đó phải sử dụng lại bùn hoạt tính đã lắng xuống ở bể lắng đợt II, bằng cách tuần hoàn bùn ngược trở lại đầu bể sinh học để duy trì nồng độ đủ của vi khuẩn trong bể.

Bùn dư ở đáy bể lắng được xả ra khu xử lý bùn.

*Tính toán lượng bùn tuần hoàn

Mục đích của việc tuần hoàn bùn là để duy trì nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng trong bể sinh học đáp ứng với yêu cầu xử lý đã đặt ra.

Máy bơm bùn hoạt tính được thiết kế với khoảng dao động lưu lượng đủ lớn từ 30% đến 100% lưu lượng nước xử lý, để khắc phục các trường hợp khi bể lắng làm việc không tốt, nồng độ bùn ở đáy bể thấp hơn tính toán hoặc khi lưu lượng nước đi vào xử lý dao động cao hơn bình thường.

Sơ đồ làm việc của bể Aerotank

(Nguồn: Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Th.S Lâm Vĩnh Sơn)

Xác định lưu lượng tuần hoàn theo phương trình cân bằng khối lượng bùn hoạt tính đi vào và ra khỏi bể.

QX₀ + Q_tX_t = (Q+ Q_t)X

Trong đó:

Q: lưu lượng nước thải đi vào công trình xử lý (m³/ngày);

Q_t : lưu lượng hỗn hợp bùn tuần hoàn (m³/ngày);

X: nồng độ VSS (chất rắn lơ lửng dễ bay hơi) trong bể (mg/l);

X₀: nồng độ VSS (chất rắn lơ lửng dễ bay hơi) trong bể trong nước thải dẫn vào bể, X₀ = 0;

X_t : nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn (mg/l).

Ta được lưu lượng bùn tuần hoàn Q_t =  x Q (m³/ngày).

3. Các trường hợp tuần hoàn bùn

Ta xét đến công nghệ tuần hoàn bùn điển hình hiện nay. Các công nghệ kháccó tính chất tương tự thì áp dụng tùy theo điều kiện xử lý.

Bể hiếu khí (Aerotank) + bể lắng II

Trong quá trình xử lý, bùn sẽ được tạo ra từ bể lắng I, sau đó sẽ được đưa tới bể lắng II. Một phần bùn sẽ được tuần hoàn trở lại bể Aerotank và được trộn lẫn với nước thải từ bể lắng I. Những hỗn hợp này sẽ đi vào bể Aerotank.

Tại đây, các vi sinh vật và nước thải sẽ được hòa trộn trong điều kiện sục khí. Vi sinh vật oxy hóa và phân hủy các hợp chất hữu cơ trong nước thải, chuyển thành CO₂, H₂O và tổng hợp thành những tế bào vi sinh vật mới.

Quá trình tuần hoàn bùn từ bể lắng II về Aerotank

(Nguồn: slideshare.net)

Bể thiếu khí (Anoxic) + bể hiếu khí (Aerotank) + bể lắng II

Thông thường, trong quá trình xử lý nước thải, bể Anoxic thường kết hợp với bể Aerotank.Trong môi trường thiếu khí (DO< 0.1mg/l, vi khuẩn Nitrobacter giúp chuyển hóa Nitrate thành khí Nito tự do. Để phản ứng được xảy ra cần có nguồn cacbon bổ sung, thông thường ta sẽ bố trí bể Anoxic trước bể Aerotank để tận dụng nguồn cacbon từ nước thải.

Quá trình tuần hoàn nước về bể Anoxic bắt nguồn từ cuối bể Aerotank về đầu bể Anoxic (và chừa cho bể Anoxic một ngăn giảm DO đến 1 mg/l rồi hãy tuần hoàn bùn về). Sở dĩ phải tuần hoàn nước ở cuối bể Aerotank vì việc này sẽ làm giảm nồng độ Nitrat đi vào bể lắng II. Khi hàm lượng Nitrat lớn đi vào bể lắng II sẽ sinh ra tình trạng thiếu khí (nếu hệ thống gom bùn thiết kế không tốt) làm trào bùn.

Còn quá trình tuần hoàn bùn sẽ từ bể lắng II về đầu bể Anoxic, giúp quá trình chuyển hóa thành khí Nito xảy ra hiệu quả. Việc tuần hoàn này là hoàn toàn không gây tác hại gì cả, lưu ý là bể Anoxic phải cung cấp khuấy trộn đầy đủ. Sử dụng máy khuấy trộn để tăng quá trình tiếp xúc giữa vi sinh và nước thải, giúp phản ứng xảy ra nhanh hơn và đều hơn.

Quá trình tuần hoàn bùn và tuần hoàn nước về bể Anoxic

(Nguồn: thongtacconghanoi.net)

Bể kỵ khí + bể thiếu khí + bể hiếu khí (Công nghệ AAO)

Công nghệ AAO là viết tắt của cụm từ Anaerobic (kỵ khí) – Anoxic (thiếu khí) – Oxic (hiếu khí). Công nghệ AAO là quá trình xử lý sinh học liên tục, kết hợp 3 hệ vi sinh: kỵ khí, thiếu khí, hiếu khí để xử lý nước thải.

Trong đó:

• Yếm khí: để khử Hydrocacbon, kết tủa kim loại nặng, kết tủa photpho, khử Clo họat động,…
• Thiếu khí: để khử NO₃ thành N₂ và tiếp tục giảm BOD, COD.
• Hiếu khí: để chuyển hóa NH₄ thành NO₃, khử BOD, COD, Sunfua,…

Đối với công nghệ AAO, bùn tuần hoàn sẽ từ bể lắng II đưa về đầu bể kỵ khí (trong điều kiện không sục khí). Còn lượng nước tuần hoàn sẽ từ cuối bể hiếu khí về bể thiếu khí.

Quá trình tuần hoàn bùn và tuần hoàn nước trong công nghệ AAO

(Nguồn: pacificentech.com)

4. Vai trò của tuần hoàn bùn

Bùn hoạt tính thực chất là một hỗn hợp gồm rất nhiều loại vi sinh vật. Những loại vi sinh vật này sẽ được kết thành các búi sinh vật. Sự phát triển của các búi vi sinh vật sẽ có cấu trúc tối ưu và nồng độ cao. Điều này rất cần thiết cho việc tách sinh khối ra khỏi nước thải đã xử lý.

Trong quá trình xử lý nước thải, việc tuần hoàn bùn sẽ giúp giữ ổn định nồng độ bùn hoạt tính, cùng với đó là tạo sinh khối cho vi sinh vật. Vì một quần thể sinh vật phát triển trong bể sinh học là chưa đủ để phân hủy các chất hữu cơ.

Khu xử lý nước thải Linh Trung 1

Bể Aerotank và bể lắng II của nhà máy cao su Bố Lá – Ly Tâm Phước Hòa

Tuần hoàn bùn sẽ giúp quá trình xử lý nước tốt hơn, giúp tạo ra các vi sinh vật mới. Đặc biệt là việc tuần hoàn bùn sẽ giúp làm tăng các vi sinh vật để phân hủy các chất ô nhiễm trong môi trường nước. Như vậy, việc tuần hoàn bùn đóng vai trò rất quan trọng và cần thiết, luôn luôn được xảy ra. Như vậy, nếu không có quá trình tuần hoàn bùn thì bùn hoạt tính sẽ không tồn tại. Điều này chứng tỏ hệ thống xử lý nước thải cũng sẽ không được hoạt động hiệu quả.

Bùn hoạt tính được điều chỉnh bằng lượng khí cung cấp, tỷ lệ bùn tuần hoàn, thời gian sục khí, kiểm soát MLSS, tỷ lệ BOD và vi sinh vật cùng với đó là tải trọng BOD trên một đơn vị thể tích. Các chỉ tiêu này đi kèm với nhau, và nếu thiếu một trong các yếu tố trên thì việc xử lý nước thải của hệ thống sẽ không được hiệu quả.

Mọi thắc mắc về “Tuần hoàn bùn trong xử lý nước thải”, xin vui lòng liên hệ:

CÔNG TY CỔ PHẦN ĐẦU TƯ THƯƠNG MẠI DỊCH VỤ TIN CẬY

Địa chỉ: Số 4, Đường số 3, KDC Vạn Phúc, P Hiệp Bình Phước, TP. Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh

Điện thoại: (028) 2253 3535 – 0933 015 035 –  0902 701 278 – 0902 671 281 – 0903 908 671

Email: kinhdoanh@tincay.com; tincaygroup@gmail.com, tincay@tincay.com

Website: tincay.com | thuysantincay.com | nongnhan.com