Công nghệ Bio-USBF (Upflow Sludge Blanket Filtration)

1. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ BIO-USBF

Công nghệ Bio-USBF (Upflow Sludge Blanket Filtration) được cải tiến từ qui trình bùn hoạt tính cổ điển kết hợp với quá trình anoxic và vùng lắng bùn lơ lững trong một công trình xử lý sinh học. Là một hệ thống kết hợp nên chiếm ít không gian và các thiết bị đi kèm. Quy trình USBF được thiết kế để khử BOD, nitrate hóa/ khử nitrtate và khử phốtpho. Để khử carbonate, vùng anoxic được xem như vùng lựa chọn mà ở đó sự pha trộn dòng thải sẽ làm tăng khả năng lắng và khống chế quá trình tăng trưởng vi sinh vật. Để nitrate hóa, khử nitrate và khử phospho, vùng anoxic có thể đảm đương được vai trò này. Trong qui trình này, NH3-N bị oxy hóa thành nitrite và sau đó thành nitrate bởi vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter trong từng vùng sục khí riêng biệt. Nitrate được tuần hoàn trở lại vùng anoxic và được khử liên tục tối đa. Trong phản ứng này BOD đầu vào được xem như nguồn carbon hay nguồn năng lượng để khử nitrate thành những phân tử nitơ.

Sự khử phospho cơ học trong qui trình này tương tự trong chu trình phospho và cải tiến từ qui trình Bardenpho. Trong qui trình USBF, sự lên men của BOD hòa tan xảy ra trong vùng kỵ khí hay vùng anoxic. Sản phẩm của quá trình lên men cấu thành thành phần đặc biệt của vi sinh vật có khả năng lưu giữ phospho. Trong giai đoạn xử lý hiếu khí, Phospho hòa tan được hấp thu bởi phospho lưu trữ trong vi sinh khuẩn (Acinetabacter) mà chúng đã sinh trưởng trong vùng anoxic. Phospho sau đồng hóa sẽ được loại bỏ khỏi hệ thống như xác vi sinh hay bùn dư. Khối lượng và hàm lượng phospho loại bỏ phụ thuộc chủ yếu vào tỉ lệ BOD/P trong nước thải đầu vào. Công nghệ Bio-USBF được thiết lập trên nguyên lý bể lắng dòng chảy lên có lớp bùn lơ lững (upflow sludge blanket clarifier). Ngăn này có dạng hình thang, nước thải sau khi được xáo trộn đi từ dưới đáy bể lắng qua hệ thống vách ngăn thiết kế đặc biệt mà ở đó xảy ra quá trình tạo bông thủy lực. Bể lắng hình thang tạo ra tốc độ dâng dòng chảy ổn định trên toàn bề mặt từ đáy đến mặt trên bể lắng, điều này cho phép sự giảm gradient vận tốc dần dần trong suốt bể lắng.

2. ĐẶC ĐIỂM NỔI BẬT

Có thể xử lý bất kỳ nguồn nước thải: thành phố, nông nghiệp và công nghiệp.
Có thể được thiết kế cho Hội đồng quản trị (và / hoặc COD) loại bỏ, cũng như quá trình nitrat hóa, khử và loại bỏ phốt pho.
Có thể được tùy chỉnh để đáp ứng đặc trưng của dòng vào và các thông số nước thải.
Khả năng thích ứng dao động từ 300 – 150.000 tấn
Hệ thống mô-đun cho phép phân cấp và mở rộng.
Quá trình này là sự thay đổi của quá trình bùn hoạt tính truyền thống.
Quá trình này rất đơn giản, sinh học và thân thiện môi trường.
Năng lượng tiêu thụ và nhu cầu bảo trì là tối thiểu – số ít bộ phận chuyển động.
Các hoạt động chỉ yêu cầu giám sát danh nghĩa và nhân sự.
Thấp chi phí vận hành tổng thể – năng lượng, biên chế và bảo trì.

3. CẤU TẠO BỂ USBF

Chú thích: Các chữ số chỉ kích thước (cm) (A) : Mương thu nước đầu vào; (B) : Ngăn thiếu khí; (C) : Ngăn hiếu khí; (D) : Ngăn USBF; (E) : Các thanh sục khí; (G) : Ống thu bùn; I, II, III: Các điểm lấy mẫu ngăn thiếu khí, hiếu khí và sau quá trình xử lý; IV : Vị trí tuần hoàn bùn Cấu tạo của bể USBF : Bể gồm 3 module chính: ngăn thiếu khí (anoxic),ngăn hiếu khí (aerobic) và ngăn lọc bùn sinh học dòng ngược (USBF). Mương chảy tràn thu nước đầu vào nhằm hạn chế tác động của dòng vào đối với ngăn thiếu khí và tăng hiệu quả xáo trộn giữa dòng nước thải đầu vào và bùn tuần hoàn. Mương chảy tràn và thu nước đầu ra, ống thu bùn, bộ phận sục khí… Các thiết bị cần thiết bao gồm: 1 máy bơm định lượng bơm nước thải đầu vào, 1 máy bơm bùn, 1 máy khuấy và 1 máy thổi khí.

4. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

4.1. Quá trình hoạt động

Nước thải chảy từ một nguồn thu (hoặc nước thải chính) thông qua một màn chắn để hệ thống máng tách cặn thô và hơn nữa để lắng cát. Dòng chảy là chia thêm thành bốn dòng chảy bằng cơ khí nước thải trước khi xử lý thông qua các kênh phân phối cho các lò phản ứng sinh học để xử lý. Hệ thống USBF tiên tiến cho các nhà máy xử lý nước thải sử dụng công nghệ sinh học của quá trình kích hoạt tải thấp với nitrat hóa / khử và dephosphorin hóa sử dụng thống nhất đình chỉ bùn hoạt tính. Việc tách bùn hoạt tính từ rượu hỗn hợp được thực hiện bằng cách tăng lưu lượng bùn lọc (USBF). Tất cả quá trình xử lý và tách bùn sinh học được cung cấp trong các lò phản ứng sinh học tích hợp nhỏ gọn (IBR). Các IBR chứa ba vùng sinh học liên tiếp:

Vùng khử hay vùng anoxic (A)
Vùng khí nitrat hóa zoneor (B)
Vùng kỵ khí hay vùng tách (C)

Khu kỵ khí và khử nitơ được trộn lẫn bởi máy trộn cơ khí, trong khu vực nitrat hóa là một hệ thống sục khí với hiệu suất truyền oxy rất cao cung cấp cung cấp oxy và trộn. Áp lực không khí được cung cấp bởi máy thổi. USBF được xây dựng tách trong khu vực trong quá trình nitrat hóa và cung cấp các dòng chảy của nước được xử lý. Bùn tách ra từ USBF tách cùng với nitrat từ khu vực nitrat hóa được quay trở vùng khử nitơ, và rượu hỗn hợp từ cuối vùng khử được tái tuần hoàn đến vùng yếm khí. Các dòng nước thải vào khu vực kỵ khí nơi nó đáp ứng với bùn hoạt tính tuần hoàn từ vùng khử. Phốt pho tích lũy sinh vật trong bùn hoạt tính trong điều kiện yếm khí một số chất từ nước thải và phát sinh phốt pho tích tụ. Hỗn hợp từ khu vực kỵ khí sau đó chảy vào vùng khử, nơi sinh vật hiếu khí tuỳ ý trong bùn hoạt tính được lấy oxy từ nitrat tái tuần hoàn cho quá trình oxy hóa và tiêu thụ một số chất từ nước thải. Bởi quá trình này, nitrat được chuyển đổi thành khí nitơ, được phát hành vào không khí, và do đó làm giảm nồng độ nitơ tổng số trong nước. Hỗn hợp từ khu vực khử sau đó chảy vào khu vực nitrat hóa, trong đó tiến hành quá trình oxy hóa và tiêu thụ còn lại các chất hữu cơ trong nước thải và amoni bị oxy hóa bởi vi khuẩn nitrat hóa để nitrat, mà sau đó được tái tuần hoàn để khử như mô tả ở trên. Trong quá trình xử lý sinh học, bùn hoạt tính lơ lững do đó nhiều lần tiếp xúc với nitrat, khử Nitơ và điều kiện kỵ khí. Việc bốc bùn thấp kết hợp với nhiều lần thay đổi điều kiện oxic, thiếu oxy và kỵ khí trong các phản ứng sinh học bên trong vòng tuần hoàn khép kín và sự kết hợp của một hành động lựa chọn sinh học (nước thải cơ học trước khi điều trị đầu tiên vào khoang kỵ khí của các phản ứng sinh học), kết quả trong việc hình thành rất cụ thể trong bùn hoạt tính. Sản phẩm này được kích hoạt bùn có chỉ số khối lượng bùn thấp thường ít hơn 100 ml /g đối với trường hợp xử lý nước thải. Việc đưa de-nitrat hóa trong quá trình tranh luận vòng lặp phục hồi sau khi giảm độ pH của nó do quá trình nitrat hóa, và giảm tổng hàm lượng nitơ.

Bùn dư thừa, đó là xây dựng trong quá trình, không ngừng loại bỏ khỏi quá trình bùn trước chất làm đặc. Các nước trên bề mặt chảy trở lại kích hoạt thông qua một đường ống tràn trong khi bùn trước dầy được bơm vào bể bùn giữ. Bể này được brokenly ga để giữ bùn trong điều kiện và phòng ngừa giữ phát hành oxic phốt pho, và trong giai đoạn ngoài giờ có tiến thêm bùn dày lên bằng cách bơm nước nổi trở lại kích hoạt.

4.2. Nguyên tắc hoạt động của công nghệ USBF

Giai đoạn đầu tiên: Trong giai đoạn này, dòng vào được nhập vào hệ thống để lắng sơ cấp. Đối với giai đoạn này, ít nhất là giảm 60% nồng độ TSS dự kiến. Giai đoạn thứ hai: Trong giai đoạn này, chảy đến liệu (sau khi sục khí) đã được nhập vào hệ thống loại bỏ đặc biệt cho cacbon hữu cơ. Quá trình nitrat hóa cũng có thể được thực hiện trong giai đoạn này. Thời gian lưu nước có thể về 2-8 h. Giai đoạn thứ ba: Trong giai đoạn này, nước thải đã bước vào giai đoạn sau khi thông khí và khử nitrat hóa. Nitrat có thể được chuyển đổi sang nitro-gen khí trong giai đoạn này. Giai đoạn thứ tư: Trong giai đoạn này, nước thải đã được thông qua từ các thiết bị tách và được lọc từ một tấm ngăn bùn. Giai đoạn thứ năm: Trong giai đoạn này, nước thải trước khi giải quyết đã được thông qua từ các kênh đã được dặt dải phân cách và sau đó được thải ra hệ thống.

Nước với bùn ở dưới cùng đến khu vực phân tách.
Tốc độ giảm cho đến khi hình thành lớp bùn bởi sự tích tụ của các hạt bùn bằng độ bám dính.
Lớp bùn trở thành cố định và tạo thành phương tiện lọc
Phía trên cùng của tấm chăn bùn tạo thành một bề mặt ngang dưới mức nước
Xử lý nước thải được thu hồi trên bề mặt lớp bùn

Các kết quả trong xử lý nước thải cho thấy BOD của nước thải cuối cùng tại HRT khác nhau – số giờ thổi không khí; thấp hơn 20 mg / l có hiệu quả loại bỏ của họ lên đến 82%. COD của nước thải cuối cùng tại HRT khác nhau là thấp hơn 23 mg / l có hiệu quả loại bỏ của họ lên đến 85%. Kết quả của BOD, COD, TSS, và độ đục của nước thải cho các giai đoạn khác nhau của xử lý nước thải được thể hiện trong hình ảnh. Trong hầu hết các trường hợp, nồng độ TSS trong nước thải đã được ít hơn 1 mg / l và một trong những lý do chính là hình thành các cục máu đông bùn nhỏ gọn trong dải phân cách lắng đọng trầm tích của hệ thống. Hiện tượng này làm giảm khả năng của bùn thoát ra khỏi hệ thống.