Download Luận văn Nghiên cứu xử lý nước ép rác tại trạm trung chuyển
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH SÁCH BẢNG BIỂU vi
DANH SÁCH HÌNH vii
PHẦN LIỆT KÊ CÁC TỪ VIẾT TẮT ix
TÓM TẮT LUẬN VĂN x
GIỚI THIỆU CHUNG 1
1. TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2
6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 3
CHƯƠNG MỘT
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC ÉP RÁC TẠI TRẠM TRUNG CHUYỂN 4
1.1 TỔNG QUAN VỀ RÁC THẢI 4
1.1.1 Khái niệm 4
1.1.2 Nguồn gốc CTR 5
1.1.3 Thành phần của CTRSH 6
1.2. HIỆN TRẠNG VỀ HỆ THỐNG THU GOM, TRUNG CHUYỂN VÀ VẬN CHUYỂN RÁC TP. HCM 8
1.2.1 cách thu gom, vận chuyển rác tại TP. HCM 8
1.2.2 Cơ cấu, thành phần hệ thống trung chuyển 10
1.3 Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TẠI CÁC TRẠM TRUNG CHUYỂN 12
1.3.1 Ô nhiễm nước thải 12
1.3.2 Ô nhiễm chất thải rắn 13
1.3.3 Ô nhiễm khí thải 13
1.3.4 Tiếng ồn 14
1.4 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC RÁC 14
1.5 KẾT LUẬN 17
CHƯƠNG HAI
TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC RÁC 18
2.1 XỬ LÝ CƠ HỌC, HOÁ LÝ VÀ HÓA HỌC 25
2.1.1 Tách khí 25
2.1.2 Tuyển nổi 26
2.1.3 Điều hòa và trung hòa 26
2.1.4 Lắng 26
2.1.5 Lọc 27
2.1.6 Keo tụ, tạo bông và kết tủa 27
2.1.7 Oxy hóa 28
2.1.8 Thẩm thấu ngược 29
2.1.9 Hấp phụ 31
2.1.10 Trao đổi ion 32
2.2 XỬ LÝ SINH HỌC 32
2.2.1 Phương pháp xử lý sinh học kị khí 33
2.2.2 Phương pháp sinh học hiếu khí 40
2.2.3 Quá trình kị khí/thiếu khí (Anaerobic/Anoxic) 46
2.3 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC RÁC MỚI TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 47
2.3.1 Trong nước 47
2.3.2 Ngoài nước 48
CHƯONG BA
MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 51
3.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 51
3.2 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC ÉP RÁC 52
3.2.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý 52
3.2.2 Công nghệ xử lý nước rác trạm trung chuyển 53
3.3 MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU 62
3.3.1 Mô hình lọc kị khí 62
3.3.2 Mô hình bùn hoạt tính 65
3.3.4 Thí nghiệm oxy hóa khử 67
CHƯƠNG BỐN
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 68
4.1 MÔ HÌNH LỌC SINH HỌC KỊ KHÍ THỨ NHẤT 68
4.1.1 Hiệu quả xử lý COD 68
4.1.2 Hiệu quả quá trình ammon hóa 74
4.2 MÔ HÌNH BÙN HOẠT TÍNH 76
4.3 MÔ HÌNH LỌC SINH HỌC KỊ KHÍ THỨ HAI 79
4.3.1 Giai đoạn không bổ sung CHC 79
4.3.2 Giai đoạn có bổ sung CHC 83
4.4 KẾT QUẢ KIỂM CHỨNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC RÁC TRÊN NHỮNG ĐIỀU KIỆN LỰA CHỌN 88
4.4.1 Hiệu quả xử lý COD 89
4.4.2 Hiệu quả khử Nitơ 90
4.5 TÍNH TOÁN THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC 93
4.5.1 Tính toán thông số động học mô hình LSHKK1 93
4.5.2 Tính toán thông số động học mô hình LSHKK2 96
4.5.3 Tính toán thông số động học mô hình bùn hoạt tính 98
4.6 XỬ LÝ TRIỆT ĐỂ HÀM LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ (COD) 101
4.6.1 Phương án 1 101
4.6.2 Phương án 2 102
4.7 KHÁI TOÁN CHI PHÍ XỬ LÝ 107
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 108
1. KẾT LUẬN 108
2. KIẾN NGHỊ 108
TÀI LIỆU THAM KHẢO
++ Ai muốn tải bản DOC Đầy Đủ thì Trả lời bài viết này, mình sẽ gửi Link download cho!
SS vào không quá 100 mg/l khi dùng bể lọc sinh học và 150 mg/l khi dùng aerotank.
Một số nghiên cứu ứng dụng bùn hoạt tính xử lý nước rác
Đối với nước rỉ rácnước rác rác mới thì hiệu quả xử lý của quá trình bùn hoạt tính có thể khử 95,2% BOD5; với BOD5 vào 5294 mg/l giảm còn 254mg/l; trên 87% COD được loại bỏ, nồng độ COD vào từ 12359 mg/l giảm còn 1566 mg/l (After Ehrig, 1989). Quá trình bùn hoạt tính có thể khử 90 – 99% BOD5 và COD và loại bỏ 80 – 90% kim loại; ứng với nồng độ MLVSS khoảng 5.000 – 10.000 mg/l; tỉ số F/M khoảng 0,02 – 0,06 ngày-1, thời gian lưu nước từ 1 – 10 ngày, thời gian lưu bùn 15 – 60 ngày và nhu cầu dinh dưỡng BOD5:N
= 100:3,2:0,5).[12]
Nhiều nghiên cứu dùng quá trình sinh học hiếu khí bùn hoạt tính xử lý nước rỉ rácnước rác để xác định các thông số động học đã được thực hiện. Kết quả được tổng kết trong bảng sau:
Bảng 2.4 Các thông số động học của quá trình xử lý nước rỉ rácnước rác bằng bùn hoạt tính
BOD5 (mg/l)
k (mg/l)
Ks (mg/l)
Y (mg/mg)
kd (ngày-1)
qc (ngày)
Nhiệt độ (0C)
Tham khảo
36.000
0,75
200
0,33
0,0025
6,5
23-25
Unoth&Mavinic (1997)
15.800
0,6
175
0,4
0,05
-
22-24
Cook & Foree (1974)
13.640
0,77
20,4
0,39
0,022
3,6
23-25
Zapf-Gilje & Mavinic (1981)
13.640
0,46
14,6
0,5
0,028
-
9
Graham & Mavinic (1981)
8.090
1,16
81,8
0,49
0,009
1,8
22-23
Wrong & Mavinic (1984)
1.000
4,5
99
0,59
0,04
0,42
22-23
Lee (1979)
3.000
-
-
0,44
-
1-20
10
Robisnon & Maris (1983)
2.000
0,46
180
0,5
0,1
2-10
25
Gaudy (1986)
(Nguồn: [12])
2.2.2.2 Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám
Quá trình sinh học dính bám là quá trình phát triển của vi sinh vật trên bề mặt các vật liệu rắn trong môi trường hiếu khí hay kị khí. Vi sinh vật sẽ tiết ra chất gelatin và chúng có thể di chuyển trong lớp genlatin dính bám này. Đầu tiên, vi khuẩn chỉ hình thành ở một khu vực, sau đó màng vi sinh vật sẽ không ngừng phát triển phủ kín toàn bộ bề mặt vật liệu tiếp xúc. Chất dinh dưỡng (chất hữu cơ, muối khoáng) và oxy có trong nước thải sẽ khuếch tán vào lớp màng biofilm và từ đó quá trình ổn định chất hữu cơ sẽ diễn ra làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm có khả năng phân hủy sinh học trong nước rác.
Màng sinh học là tập hợp các loài vi sinh vật khác nhau, chủ yếu là các vi khuẩn hiếu khí, ngoài ra còn có các vi sinh vật tuỳ tiện và kị khí. Ở ngoài cùng của lớp màng là lớp hiếu khí, có rất nhiều tế bào của loại trực khuẩn Bacillus. Lớp trung gian là lớp vi khuẩn tuỳ tiện, như Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium, Micrococcus và cả Bacillus. Lớp sâu bên trong màng là lớp kị khí gồm các loại vi khuẩn khử lưu huỳnh, khử nitrat. Ngoài ra còn có một quần thể nguyên sinh động vật và một số sinh vật khác bám trên lớp màng. Chúng sử dụng màng sinh học làm thức ăn và tạo thành các lỗ nhỏ trên bề mặt của màng. Lớp màng vi sinh dính bám sau thời gian hoạt động sẽ ngày càng dày thêm, các lớp bên trong do ít tiếp xúc với cơ chất và ít nhận được oxy sẽ chuyển sang phân huỷ kị khí, sản phẩm của biến đổi kị khí là các acid hữu cơ, các alcol… Các chất này chưa kịp khuếch tán ra ngoài đã bị các vi sinh vật khác sử dụng. Kết quả là lớp sinh khối ngoài phát triển liên tục nhưng lớp bên trong lại phân hủy liên tục.
Quá trình lọc sinh học được chia làm 3 loại: lọc sinh học hiếu khí dạng ngập nước, lọc sinh học hiếu khí dạng không ngập nước với hệ thống quạt gió cưỡng bức, quá trình lọc nhỏ giọt và đĩa quay sinh học.
Bể lọc sinh học ngập nước
Bể lọc sinh học chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám. Vật liệu tiếp xúc thường là đá có đường kính trung bình 25 – 100 mm, hay vật liệu nhựa có hình dạng khác nhau có chiều cao từ 4 – 12m. Nước thải được phân bố đều trên mặt lớp vật liệu bằng hệ thống quay hay vòi phun, có thể từ dưới lên hay từ trên xuống. Quần thể vi sinh vật sống bám trên giá thể tạo nên màng nhầy sinh học có khả năng hấp phụ và phân hủy chất hữu cơ chứa trong nước thải. Quần thể vi sinh vật này có thể bao gồm vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí và tùy tiện, nấm, tảo và các động vật nguyên sinh… trong đó vi khuẩn tùy tiện chiếm ưu thế.
Tháp lọc sinh học
Khác với bể lọc sinh học ngập nước, tháp lọc sinh học được xây dựng với hệ thống quạt gió cưỡng bức từ dưới lên, nước thải được phân phối từ phía trên, chảy qua lớp màng vi sinh bám trên các giá thể và xuống bể thu ở phía dưới. Hệ thống thu nước này có cấu trúc rỗ để tạo điều kiện không khí lưu thông trong bể. Sau khi ra khỏi bể, nước thải vào bể lắng đợt hai để loại bỏ màng vi sinh tách khỏi giá thể. Nước sau xử lý có thể tuần hoàn để pha loãng nước thải đầu vào bể lọc sinh học, đồng thời duy trì độ ẩm cho màng nhầy.
Đối vớp tháp lọc sinh học: lượng không khí được cung cấp nhiều nên sinh khối phát triển rất nhanh, thời gian nước thải chảy xuống thường ngắn nên vi sinh vật khó oxy hoá hết lượng hữu cơ có trong nước thải đến mức tối đa, do đó thường phải tuần hoàn lại nước đầu ra hay kết hợp với bể aeroten.
Tháp lọc sinh học nhỏ giọt
Tháp lọc sinh học nhỏ giọt có kết cấu giống như tháp lọc sinh học. Tuy nhiên, vận tốc của nước thải đi qua giá thể nhỏ hơn nhiều, cấu trúc của giá thể cũng được thay đổi sao cho có thể lưu nước được trên giá thể lâu hơn. Trong tháp lọc sinh học nhỏ giọt thường tận dụng khí trời để khuyếch tán oxy vào màng sinh học thay vì dùng quạt gió cưỡng bức. Bể lọc sinh học nhỏ giọt cho phép giảm hàm lượng chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước thải xuống mức thấp nhất. Mặc dù vậy nó ít được sử dụng do chi phí đầu tư ban đầu lớn, chiếm diện tích rộng.
Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (Rotating Biological Contactor- RBC)
RBC bao gồm các đĩa tròn polystyren hay polyvinyl chloride đặt gần sát nhau. Đĩa nhúng chìm một phần trong nước thải và quay ở tốc độ chậm. Tương tự như bể lọc sinh học, màng vi sinh hình thành và bám trên bề mặt đĩa. Khi đĩa quay, màng sinh khối trên đĩa tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và sau đó tiếp xúc với oxy. Đĩa quay tạo điều kiện chuyển hóa oxy và luôn giữ sinh khối trong điều kiện hiếu khí. Đồng thời, khi đĩa quay tạo nên lực cắt loại bỏ các màng vi sinh không còn khả năng bám dính và giữ chúng ở dạng lơ lửng để đưa sang bể lắng đợt hai. Trục RBC phải tính toán đủ đỡ vật liệu nhựa và lực quay. Chiều dài tối đa của trục thường 8m. Vật liệu nhựa tiếp xúc thường có hình dạng khác nhau tùy thuộc vào nhà chế tạo. Diện tích bề mặt trung bình khoảng 9.300 – 16.700 m2/trục dài 8m. Thể tích bể thích hợp khoảng 5 l/m2 diện tích vật liệu.[9]
Lugowski (1989) đã nghiên cứu so sánh hiệu quả của quá trình bùn hoạt tính và bể tiếp xúc sinh học quay trong xử lý nước rác từ các bãi chôn lấp mới. Những kết quả nghiên cứu trên mô hình pilot cho biết hiệu quả khử BOD5 trong RBC đạt 95 – 97%, khử COD hoà tan 80 – 90%. Quá trình bùn hoạt tính có hiệu quả xử lý thấp hơn. Nếu sử dụng kết hợp bể tiếp xúc sinh học quay với các phương pháp hóa lý thì nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn thải. T...
Download Luận văn Nghiên cứu xử lý nước ép rác tại trạm trung chuyển miễn phí
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH SÁCH BẢNG BIỂU vi
DANH SÁCH HÌNH vii
PHẦN LIỆT KÊ CÁC TỪ VIẾT TẮT ix
TÓM TẮT LUẬN VĂN x
GIỚI THIỆU CHUNG 1
1. TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2
6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 3
CHƯƠNG MỘT
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC ÉP RÁC TẠI TRẠM TRUNG CHUYỂN 4
1.1 TỔNG QUAN VỀ RÁC THẢI 4
1.1.1 Khái niệm 4
1.1.2 Nguồn gốc CTR 5
1.1.3 Thành phần của CTRSH 6
1.2. HIỆN TRẠNG VỀ HỆ THỐNG THU GOM, TRUNG CHUYỂN VÀ VẬN CHUYỂN RÁC TP. HCM 8
1.2.1 cách thu gom, vận chuyển rác tại TP. HCM 8
1.2.2 Cơ cấu, thành phần hệ thống trung chuyển 10
1.3 Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TẠI CÁC TRẠM TRUNG CHUYỂN 12
1.3.1 Ô nhiễm nước thải 12
1.3.2 Ô nhiễm chất thải rắn 13
1.3.3 Ô nhiễm khí thải 13
1.3.4 Tiếng ồn 14
1.4 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC RÁC 14
1.5 KẾT LUẬN 17
CHƯƠNG HAI
TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC RÁC 18
2.1 XỬ LÝ CƠ HỌC, HOÁ LÝ VÀ HÓA HỌC 25
2.1.1 Tách khí 25
2.1.2 Tuyển nổi 26
2.1.3 Điều hòa và trung hòa 26
2.1.4 Lắng 26
2.1.5 Lọc 27
2.1.6 Keo tụ, tạo bông và kết tủa 27
2.1.7 Oxy hóa 28
2.1.8 Thẩm thấu ngược 29
2.1.9 Hấp phụ 31
2.1.10 Trao đổi ion 32
2.2 XỬ LÝ SINH HỌC 32
2.2.1 Phương pháp xử lý sinh học kị khí 33
2.2.2 Phương pháp sinh học hiếu khí 40
2.2.3 Quá trình kị khí/thiếu khí (Anaerobic/Anoxic) 46
2.3 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC RÁC MỚI TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 47
2.3.1 Trong nước 47
2.3.2 Ngoài nước 48
CHƯONG BA
MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 51
3.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 51
3.2 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC ÉP RÁC 52
3.2.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý 52
3.2.2 Công nghệ xử lý nước rác trạm trung chuyển 53
3.3 MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU 62
3.3.1 Mô hình lọc kị khí 62
3.3.2 Mô hình bùn hoạt tính 65
3.3.4 Thí nghiệm oxy hóa khử 67
CHƯƠNG BỐN
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 68
4.1 MÔ HÌNH LỌC SINH HỌC KỊ KHÍ THỨ NHẤT 68
4.1.1 Hiệu quả xử lý COD 68
4.1.2 Hiệu quả quá trình ammon hóa 74
4.2 MÔ HÌNH BÙN HOẠT TÍNH 76
4.3 MÔ HÌNH LỌC SINH HỌC KỊ KHÍ THỨ HAI 79
4.3.1 Giai đoạn không bổ sung CHC 79
4.3.2 Giai đoạn có bổ sung CHC 83
4.4 KẾT QUẢ KIỂM CHỨNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC RÁC TRÊN NHỮNG ĐIỀU KIỆN LỰA CHỌN 88
4.4.1 Hiệu quả xử lý COD 89
4.4.2 Hiệu quả khử Nitơ 90
4.5 TÍNH TOÁN THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC 93
4.5.1 Tính toán thông số động học mô hình LSHKK1 93
4.5.2 Tính toán thông số động học mô hình LSHKK2 96
4.5.3 Tính toán thông số động học mô hình bùn hoạt tính 98
4.6 XỬ LÝ TRIỆT ĐỂ HÀM LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ (COD) 101
4.6.1 Phương án 1 101
4.6.2 Phương án 2 102
4.7 KHÁI TOÁN CHI PHÍ XỬ LÝ 107
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 108
1. KẾT LUẬN 108
2. KIẾN NGHỊ 108
TÀI LIỆU THAM KHẢO
++ Ai muốn tải bản DOC Đầy Đủ thì Trả lời bài viết này, mình sẽ gửi Link download cho!
Tóm tắt nội dung:
cơ trong nước thải không quá 10 g/l.SS vào không quá 100 mg/l khi dùng bể lọc sinh học và 150 mg/l khi dùng aerotank.
Một số nghiên cứu ứng dụng bùn hoạt tính xử lý nước rác
Đối với nước rỉ rácnước rác rác mới thì hiệu quả xử lý của quá trình bùn hoạt tính có thể khử 95,2% BOD5; với BOD5 vào 5294 mg/l giảm còn 254mg/l; trên 87% COD được loại bỏ, nồng độ COD vào từ 12359 mg/l giảm còn 1566 mg/l (After Ehrig, 1989). Quá trình bùn hoạt tính có thể khử 90 – 99% BOD5 và COD và loại bỏ 80 – 90% kim loại; ứng với nồng độ MLVSS khoảng 5.000 – 10.000 mg/l; tỉ số F/M khoảng 0,02 – 0,06 ngày-1, thời gian lưu nước từ 1 – 10 ngày, thời gian lưu bùn 15 – 60 ngày và nhu cầu dinh dưỡng BOD5:N
= 100:3,2:0,5).[12]Nhiều nghiên cứu dùng quá trình sinh học hiếu khí bùn hoạt tính xử lý nước rỉ rácnước rác để xác định các thông số động học đã được thực hiện. Kết quả được tổng kết trong bảng sau:
Bảng 2.4 Các thông số động học của quá trình xử lý nước rỉ rácnước rác bằng bùn hoạt tính
BOD5 (mg/l)
k (mg/l)
Ks (mg/l)
Y (mg/mg)
kd (ngày-1)
qc (ngày)
Nhiệt độ (0C)
Tham khảo
36.000
0,75
200
0,33
0,0025
6,5
23-25
Unoth&Mavinic (1997)
15.800
0,6
175
0,4
0,05
-
22-24
Cook & Foree (1974)
13.640
0,77
20,4
0,39
0,022
3,6
23-25
Zapf-Gilje & Mavinic (1981)
13.640
0,46
14,6
0,5
0,028
-
9
Graham & Mavinic (1981)
8.090
1,16
81,8
0,49
0,009
1,8
22-23
Wrong & Mavinic (1984)
1.000
4,5
99
0,59
0,04
0,42
22-23
Lee (1979)
3.000
-
-
0,44
-
1-20
10
Robisnon & Maris (1983)
2.000
0,46
180
0,5
0,1
2-10
25
Gaudy (1986)
(Nguồn: [12])
2.2.2.2 Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám
Quá trình sinh học dính bám là quá trình phát triển của vi sinh vật trên bề mặt các vật liệu rắn trong môi trường hiếu khí hay kị khí. Vi sinh vật sẽ tiết ra chất gelatin và chúng có thể di chuyển trong lớp genlatin dính bám này. Đầu tiên, vi khuẩn chỉ hình thành ở một khu vực, sau đó màng vi sinh vật sẽ không ngừng phát triển phủ kín toàn bộ bề mặt vật liệu tiếp xúc. Chất dinh dưỡng (chất hữu cơ, muối khoáng) và oxy có trong nước thải sẽ khuếch tán vào lớp màng biofilm và từ đó quá trình ổn định chất hữu cơ sẽ diễn ra làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm có khả năng phân hủy sinh học trong nước rác.
Màng sinh học là tập hợp các loài vi sinh vật khác nhau, chủ yếu là các vi khuẩn hiếu khí, ngoài ra còn có các vi sinh vật tuỳ tiện và kị khí. Ở ngoài cùng của lớp màng là lớp hiếu khí, có rất nhiều tế bào của loại trực khuẩn Bacillus. Lớp trung gian là lớp vi khuẩn tuỳ tiện, như Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium, Micrococcus và cả Bacillus. Lớp sâu bên trong màng là lớp kị khí gồm các loại vi khuẩn khử lưu huỳnh, khử nitrat. Ngoài ra còn có một quần thể nguyên sinh động vật và một số sinh vật khác bám trên lớp màng. Chúng sử dụng màng sinh học làm thức ăn và tạo thành các lỗ nhỏ trên bề mặt của màng. Lớp màng vi sinh dính bám sau thời gian hoạt động sẽ ngày càng dày thêm, các lớp bên trong do ít tiếp xúc với cơ chất và ít nhận được oxy sẽ chuyển sang phân huỷ kị khí, sản phẩm của biến đổi kị khí là các acid hữu cơ, các alcol… Các chất này chưa kịp khuếch tán ra ngoài đã bị các vi sinh vật khác sử dụng. Kết quả là lớp sinh khối ngoài phát triển liên tục nhưng lớp bên trong lại phân hủy liên tục.
Quá trình lọc sinh học được chia làm 3 loại: lọc sinh học hiếu khí dạng ngập nước, lọc sinh học hiếu khí dạng không ngập nước với hệ thống quạt gió cưỡng bức, quá trình lọc nhỏ giọt và đĩa quay sinh học.
Bể lọc sinh học ngập nước
Bể lọc sinh học chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám. Vật liệu tiếp xúc thường là đá có đường kính trung bình 25 – 100 mm, hay vật liệu nhựa có hình dạng khác nhau có chiều cao từ 4 – 12m. Nước thải được phân bố đều trên mặt lớp vật liệu bằng hệ thống quay hay vòi phun, có thể từ dưới lên hay từ trên xuống. Quần thể vi sinh vật sống bám trên giá thể tạo nên màng nhầy sinh học có khả năng hấp phụ và phân hủy chất hữu cơ chứa trong nước thải. Quần thể vi sinh vật này có thể bao gồm vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí và tùy tiện, nấm, tảo và các động vật nguyên sinh… trong đó vi khuẩn tùy tiện chiếm ưu thế.
Tháp lọc sinh học
Khác với bể lọc sinh học ngập nước, tháp lọc sinh học được xây dựng với hệ thống quạt gió cưỡng bức từ dưới lên, nước thải được phân phối từ phía trên, chảy qua lớp màng vi sinh bám trên các giá thể và xuống bể thu ở phía dưới. Hệ thống thu nước này có cấu trúc rỗ để tạo điều kiện không khí lưu thông trong bể. Sau khi ra khỏi bể, nước thải vào bể lắng đợt hai để loại bỏ màng vi sinh tách khỏi giá thể. Nước sau xử lý có thể tuần hoàn để pha loãng nước thải đầu vào bể lọc sinh học, đồng thời duy trì độ ẩm cho màng nhầy.
Đối vớp tháp lọc sinh học: lượng không khí được cung cấp nhiều nên sinh khối phát triển rất nhanh, thời gian nước thải chảy xuống thường ngắn nên vi sinh vật khó oxy hoá hết lượng hữu cơ có trong nước thải đến mức tối đa, do đó thường phải tuần hoàn lại nước đầu ra hay kết hợp với bể aeroten.
Tháp lọc sinh học nhỏ giọt
Tháp lọc sinh học nhỏ giọt có kết cấu giống như tháp lọc sinh học. Tuy nhiên, vận tốc của nước thải đi qua giá thể nhỏ hơn nhiều, cấu trúc của giá thể cũng được thay đổi sao cho có thể lưu nước được trên giá thể lâu hơn. Trong tháp lọc sinh học nhỏ giọt thường tận dụng khí trời để khuyếch tán oxy vào màng sinh học thay vì dùng quạt gió cưỡng bức. Bể lọc sinh học nhỏ giọt cho phép giảm hàm lượng chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước thải xuống mức thấp nhất. Mặc dù vậy nó ít được sử dụng do chi phí đầu tư ban đầu lớn, chiếm diện tích rộng.
Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (Rotating Biological Contactor- RBC)
RBC bao gồm các đĩa tròn polystyren hay polyvinyl chloride đặt gần sát nhau. Đĩa nhúng chìm một phần trong nước thải và quay ở tốc độ chậm. Tương tự như bể lọc sinh học, màng vi sinh hình thành và bám trên bề mặt đĩa. Khi đĩa quay, màng sinh khối trên đĩa tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và sau đó tiếp xúc với oxy. Đĩa quay tạo điều kiện chuyển hóa oxy và luôn giữ sinh khối trong điều kiện hiếu khí. Đồng thời, khi đĩa quay tạo nên lực cắt loại bỏ các màng vi sinh không còn khả năng bám dính và giữ chúng ở dạng lơ lửng để đưa sang bể lắng đợt hai. Trục RBC phải tính toán đủ đỡ vật liệu nhựa và lực quay. Chiều dài tối đa của trục thường 8m. Vật liệu nhựa tiếp xúc thường có hình dạng khác nhau tùy thuộc vào nhà chế tạo. Diện tích bề mặt trung bình khoảng 9.300 – 16.700 m2/trục dài 8m. Thể tích bể thích hợp khoảng 5 l/m2 diện tích vật liệu.[9]
Lugowski (1989) đã nghiên cứu so sánh hiệu quả của quá trình bùn hoạt tính và bể tiếp xúc sinh học quay trong xử lý nước rác từ các bãi chôn lấp mới. Những kết quả nghiên cứu trên mô hình pilot cho biết hiệu quả khử BOD5 trong RBC đạt 95 – 97%, khử COD hoà tan 80 – 90%. Quá trình bùn hoạt tính có hiệu quả xử lý thấp hơn. Nếu sử dụng kết hợp bể tiếp xúc sinh học quay với các phương pháp hóa lý thì nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn thải. T...