Năm quy trình xử lý nước thải điển hình

Quy trình Lò phản ứng theo mẻ theo trình tự (SBR), còn được gọi là quy trình bùn hoạt tính gián đoạn, bao gồm một hoặc nhiều bể SBR. Trong quá trình vận hành, nước thải đi vào bể theo mẻ, lần lượt trải qua 5 giai đoạn độc lập: nước chảy vào, phản ứng, lắng, nước thải và không hoạt động. Nước thải đầu vào và nước thải được kiểm soát theo mực nước, trong khi phản ứng và lắng đọng được kiểm soát theo thời gian. Thời lượng của một chu kỳ vận hành khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu tải và nước thải, thường dao động từ 4 đến 12 giờ, trong đó phản ứng chiếm 40%. Thể tích bể hiệu dụng là tổng của thể tích nước vào và thể tích bùn cần thiết trong chu trình.

So với các phương pháp dòng chảy liên tục, phương pháp SBR mang lại tốc độ phản ứng nhanh hơn, hiệu quả xử lý cao hơn và khả năng chống sốc tải mạnh hơn. Do nồng độ cơ chất cao và gradient nồng độ lớn, trạng thái thiếu khí và hiếu khí xen kẽ sẽ ức chế sự phát triển quá mức của vi khuẩn hiếu khí bắt buộc, thúc đẩy quá trình loại bỏ nitơ và phốt pho sinh học. Hơn nữa, tuổi bùn ngắn hơn sẽ ngăn chặn vi khuẩn dạng sợi trở nên chiếm ưu thế, do đó làm giảm độ phồng của bùn. So với các phương pháp dòng chảy liên tục, quy trình SBR có đường dẫn dòng chảy ngắn hơn và cấu trúc đơn giản hơn. Khi lượng nước nhỏ, chỉ cần một lò phản ứng gián đoạn, loại bỏ nhu cầu về bể lắng và cân bằng chuyên dụng cũng như tuần hoàn bùn, dẫn đến chi phí vận hành thấp hơn.

Phương pháp này tận dụng tối đa khả năng loại bỏ ban đầu của bùn hoạt tính. Trong thời gian ngắn (10–40 phút), chất hữu cơ lơ lửng và keo trong nước thải sẽ được loại bỏ thông qua quá trình hấp phụ. Sau đó, quá trình tách chất lỏng{4}}rắn sẽ lọc sạch nước thải, loại bỏ khoảng 85%–90% BOD5. Trong số bùn hoạt tính bão hòa, một phần cần tuần hoàn được đưa vào bể tái sinh để tiếp tục oxy hóa và phân hủy nhằm khôi phục hoạt động của nó; Bùn còn lại được thải vào hệ thống xử lý bùn mà không bị oxy hóa và phân hủy thêm. Quá trình này được thực hiện ở hai bể riêng biệt (bể hấp phụ và bể tái sinh) hoặc ở hai phần của cùng một bể. Nó có khả năng chịu được va đập tải cao và có thể loại bỏ sự cần thiết của bể lắng sơ cấp. Ưu điểm chính của nó là tiết kiệm đáng kể trong đầu tư cơ sở hạ tầng. Nó phù hợp nhất để xử lý nước thải có hàm lượng chất lơ lửng và chất keo cao, chẳng hạn như nước thải thuộc da và nước thải luyện cốc, đồng thời mang lại sự linh hoạt cho quy trình. Tuy nhiên, do thời gian hấp phụ ngắn hơn nên hiệu quả xử lý không cao bằng các phương pháp truyền thống.

Mương oxy hóa là một loại phương pháp sục khí kéo dài đặc biệt. Sơ đồ của nó giống như một đường đua, với hai bàn chải (đĩa) sục khí được lắp đặt trong mương. Thiết bị sục khí bề mặt, thiết bị sục khí phản lực hoặc thiết bị sục khí loại -ống đứng cũng được sử dụng. Khi thiết bị sục khí hoạt động, nó sẽ đẩy chất lỏng trong mương chảy nhanh, đạt được nguồn cung cấp oxy và khuấy trộn.

So với các phương pháp sục khí thông thường, mương oxy hóa có những ưu điểm như đầu tư cơ sở hạ tầng thấp hơn, bảo trì và quản lý dễ dàng hơn, hiệu quả xử lý ổn định, chất lượng nước thải tốt hơn, tạo ra ít bùn hơn, loại bỏ nitơ và phốt pho tốt hơn và khả năng thích ứng mạnh hơn với các cú sốc tải.

Lò phản ứng ICEAS có một-vùng phản ứng trước (chiếm 10% thể tích bể) ở phía trước. Bể phản ứng bao gồm một-vùng tiền phản ứng và một vùng phản ứng chính, tạo ra dòng nước thải liên tục và không liên tục. Vùng tiền phản ứng thường ở trạng thái kỵ khí và thiếu khí, trong đó chất hữu cơ được hấp phụ bởi bùn hoạt tính. Vùng này còn có chức năng chọn lọc sinh học, ức chế sự phát triển của vi khuẩn dạng sợi và ngăn ngừa hiện tượng đóng cặn bùn. Các chất hữu cơ hấp phụ bị oxy hóa và phân hủy bởi bùn hoạt tính trong vùng phản ứng chính.

Ảnh hưởng liên tục giải quyết mâu thuẫn giữa ảnh hưởng đầu vào và ảnh hưởng không liên tục. Tuy nhiên, quá trình này có hiệu quả lắng và lọc kém, dễ bị tạo cặn bùn, tải lượng bùn thấp, thời gian phản ứng dài, đòi hỏi khối lượng thiết bị lớn hơn và đầu tư cao hơn.

Nước thải đầu tiên đi vào bể kỵ khí và hòa trộn với bùn tuần hoàn. Dưới tác động của vi khuẩn lên men kỵ khí tùy ý, các chất hữu cơ-phân tử lớn dễ phân hủy sinh học trong nước thải sẽ được chuyển hóa thành vi khuẩn tích tụ polyphosphate-(PAB). PAB được PAB hấp thụ và lưu trữ bên trong vi khuẩn, với năng lượng cần thiết đến từ sự phân hủy chuỗi PAB. Sau đó, nước thải đi vào vùng anoxic, tại đó vi khuẩn khử nitrat sử dụng chất nền hữu cơ trong nước thải để khử NO3- do dung dịch hỗn hợp đưa vào. Khi nước thải vào bể hiếu khí nồng độ chất hữu cơ thấp. PAB chủ yếu thu được năng lượng bằng cách phân hủy PAB trong cơ thể để phát triển vi khuẩn. Đồng thời, chúng hấp thụ phốt pho hòa tan từ môi trường xung quanh và lưu trữ dưới dạng chuỗi PAB, sau đó thải ra khỏi hệ thống dưới dạng bùn dư. Nồng độ chất hữu cơ thấp trong vùng hiếu khí của hệ thống có lợi cho sự phát triển của vi khuẩn nitrat hóa tự dưỡng trong vùng này.

Sự kết hợp hữu cơ của ba điều kiện môi trường khác nhau-kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí-và các loại quần thể vi sinh vật khác nhau có thể loại bỏ đồng thời chất hữu cơ, nitơ và phốt pho. Quá trình này đơn giản, thời gian lưu thủy lực ngắn. SVI thường nhỏ hơn 100, ngăn ngừa hiện tượng đóng cặn bùn. Bùn có hàm lượng phốt pho cao, thường trên 2,5%. Trong bể thiếu khí{8}}kỵ khí, chỉ cần khuấy nhẹ để trộn bùn mà không làm tăng lượng oxy hòa tan. Bể lắng phải tránh các điều kiện kỵ khí{10}}thiếu khí để ngăn chặn vi khuẩn tích tụ polyphosphate{11}}giải phóng phốt pho, điều này sẽ làm giảm chất lượng nước thải và quá trình khử nitrat tạo ra N2, điều này sẽ cản trở quá trình lắng. Hiệu quả loại bỏ nitơ bị ảnh hưởng bởi tỷ lệ tuần hoàn hỗn hợp dung dịch, trong khi hiệu quả loại bỏ phốt pho bị ảnh hưởng bởi oxy hòa tan (DO) và oxy nitrat mang trong bùn tuần hoàn. Vì vậy, không thể nâng cao hiệu quả loại bỏ nitơ và phốt pho.