Công nghệ xử lý sinh học

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KỊ KHÍ

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ SINH HỌC KỊ KHÍ DÒNG CHẢY NGƯỢC (UASB)

Quần thể vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) sẽ phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kị khí (không có mặt của oxy không khí) với sản phẩm cuối cùng là một hỗn hợp khí gồm: CH4, CO2, N2, H2S, CO … trong đó chủ yếu là khí metan CH4.

Bể UASB bao gồm hai vùng chính: vùng phân hủy và vùng tách pha (khí-rắn-nước). Nước thải được phân phối từ đáy bể sẽ đi qua tầng bùn cặn lơ lửng trong vùng phân hủy, nhờ các vi sinh vật kị khí mà các chất bẩn trong nước thải sẽ bị phân hủy. Để giữ cho lớp bùn ở trạng thái lơ lửng và tạo điều kiện thủy lực thuận lợi cho việc tạo thành bùn hạt, vận tốc nước dâng trong bể sẽ được duy trì ở khoảng 0.6 – 0.9 m/giờ.

Bể UASB thường được áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp có nồng độ COD cao. Koastal Eco đã thiết kế và vận hành thành công nhiều bể UASB cho nhiều loại nước thải công nghiệp với lưu lượng lên tới 5,000m3/ngày và tải lượng COD lên tới 15,000kgCOD/ngày.

Bể xử lý kị khí UASB trong xử lý nước thải ngành thực phẩm

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ SINH HỌC KỊ KHÍ KHUẤY TRỘN LIÊN TỤC (CSTR)

Công nghệ CSTR bao gồm bể phân hủy kị khí khuấy trộn liên tục theo sau đó là bể khử khí để đuổi khí biogas dư và bể lắng để phân riêng nước sau xử lý và sinh khối. Công nghệ này là lựa chọn tốt cho việc phân hủy kị khí nước thải có nồng độ chất rắn lơ lửng và COD cao, có thể tạo ra bông cặn giữa sinh khối và chất rắn lơ lửng trong nước thải dòng vào thông qua việc khuấy trộn đều khắp bể. Nhờ vào cơ chế hình thành bông cặn này mà sinh khối và lượng chất rắn lơ lửng chưa kịp phân hủy sẽ được thu gom tại đáy bể lắng sau đó và được tuần hoàn lại bể CSTR nhằm duy trì mật độ vi sinh cần thiết và phân hủy tiếp lượng cặn này. Với lượng lớn biogas sinh ra từ bể CSTR, thông thường một bộ chứa khí gas sẽ được cấp kèm với bể này để chứa khí và cấp nhiên liệu, phục vụ cho việc sử dụng lò hơi hoặc chạy máy phát điện, giúp tiết kiệm năng lượng tiêu thụ cho chủ đầu tư.

Koastal Eco đã xây dựng bể CSTR với công suất 2,000m3/ngày tương ứng với tải lượng COD là 16,000kgCOD/ngày và tải lượng SS là 2,200kgSS/ngày.

Cụm bể công nghệ CSTR trong xử lý nước thải ngành thực phẩm

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ THIẾU KHÍ VÀ HIẾU KHÍ

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ SINH HỌC THIẾU KHÍ (ANOXIC)

Vi sinh vật trong bể thiếu khí có khả năng khử Nitơ từ sự chuyển hóa nitrate thành khí Nitơ tự do. Lượng Nitrate này được cung cấp từ bể hiếu khí (đặt trước hoặc sau bể thiếu khí) thông qua hệ bơm nội tuần hoàn (nếu bể anoxic đặt trước bể hiếu khí). Nước thải sau khi khử Nitơ tại bể anoxic sẽ tiếp tục được xử lý tại bể hiếu khí bằng việc oxy hóa các chất hữu cơ kết hợp với quá trình nitrate hóa.

Koastal Eco đã ứng dụng bể thiếu khí trong nhiều hệ thống bùn hoạt tính cho việc kết hợp xử lý các chất hữu cơ và nitơ bằng phương pháp sinh học với lưu lượng lên tới 55,000m3/ngày và tải lượng Nitơ lên tới 1,500kgTN/ngày.

Bể thiếu khí trong xử lý nước thải công nghiệp

CÔNG NGHỆ BÙN HOẠT TÍNH HIẾU KHÍ TRUYỀN THỐNG (AEROTANK)

Trong điều kiện thổi khí liên tục, trong khi quần thể vi sinh vật dị dưỡng hiếu khí sẽ sử dụng các hợp chất hữu cơ như là nguồn cung cấp năng lượng và carbon để tổng hợp tế bào mới và sinh ra những hợp chất vô cơ đơn giản như CO2 và H2O, thì quần thể vi sinh vật tự dưỡng sẽ sử dụng CO2 làm nguồn cấp carbon và oxy hóa các hợp chất vô cơ để tổng hợp năng lượng.

Bể aerotank là bể xử lý sinh học phổ biến nhất trên thế giới, rất phù hợp cho xử lý nước thải ô nhiễm chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học. Quy mô dự án Koastal Eco đã áp dụng bể aerotank lên tới 55,000m3/ngày về mặt lưu lượng và 5,040kgBOD/ngày về mặt tải lượng BOD.

Bể aerotank trong xử lý nước thải khu công nghiệp tập trung

CÔNG NGHỆ MƯƠNG OXY HÓA (OD)

Mương oxy hóa được phát triển dựa trên công nghệ làm thoáng kéo dài. Máy sục khí bề mặt tốc độ thấp hoặc sục khí dạng chổi vừa được sử dụng để cung cấp oxy cần thiết hỗ trợ cho quá trình phân hủy sinh học, vừa có chức năng giữ cho bùn hoạt tính luôn ở trạng thái lơ lửng bằng việc vận chuyển hỗn hợp sinh khối chạy vòng quanh mương. Nhờ vào hình dáng dạng mương vòng khép kín, nước thải được tuần hoàn quanh mương với hệ số rất cao (> 20 lần) mà không cần sử dụng bất kỳ bơm nội tuần hoàn nào, vi sinh vật bùn hoạt tính cũng phân hủy hiệu quả các chất hữu cơ và các hợp chất chứa Nitơ thông qua các vùng thiếu khí và hiếu khí nối tiếp nhau. Ưu điểm này của mương oxy hóa sẽ giúp kiểm soát tốt chất lượng COD và Nitơ dòng ra với chi phí vận hành rất thấp.

Koastal Eco đã ứng dụng công nghệ mương oxy hóa cho cả nước thải đô thị và nước thải công nghiệp với công suất xử lý lên tới 20,000m3/ngày và tải lượng Nitơ lên tới 1,200kgTN/ngày.

Mương oxy hóa trong hệ thống xử lý nước thải đô thị

CÔNG NGHỆ SINH HỌC BÙN HOẠT TÍNH DẠNG MẺ (SBR)

Công nghệ sinh học dạng mẻ SBR là công nghê bùn hoạt tính tăng trưởng lơ lửng trong đó các bước xử lý chính đều xảy ra trong cùng 1 bể theo trình tự luân phiên mà không cần phải có bể lắng bùn. Ưu điểm này của bể SBR có thể giúp cho chi phí đầu tư dự án sẽ cạnh tranh hơn các công nghệ khác khi áp dụng cho công trình có công suất lớn.

Bể SBR có thể được thiết kế và vận hành để tăng cường xử lý Nitơ, Phốt pho và Ammonia cùng với việc khử SS và BOD nhờ vào tối ưu hóa các pha kị khí, thiếu khí, hiếu khí và lắng trong cùng một chu kỳ.

Với sự linh động trong việc thay đổi thời gian của chu kỳ phản ứng và số bể vận hành, công nghệ SBR thông thường được Koastal Eco ứng dụng trong các hệ thống xử lý nước thải của khu công nghiệp với lưu lượng lên tới 5,000m3/ngày.

Công nghệ SBR trong hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp

CÔNG NGHỆ TÍCH HỢP BÙN HOẠT TÍNH LƠ LỬNG VÀ VI SINH DÍNH BÁM TRÊN GIÁ THỂ (IFAS)

IFAS là công nghệ kết hợp giữa vi sinh vật tăng trưởng lơ lửng và vi sinh vật tăng trưởng dính bám trên giá thể trong cùng một bể phản ứng. Nhờ vào việc bổ sung các giá thể này vào trong hệ bùn hoạt tính (cho cả bể thiếu khí và hiếu khí), mà bể có thêm một lượng lớn quần thể vi sinh vật dính bám trên bề mặt của giá thể, làm tăng thời gian lưu bùn trong bể. Lớp bùn trên giá thể bao gồm vi sinh thiếu khí ở lớp bên trong và vi sinh hiếu khí ở lớp bên ngoài sẽ giúp cho quá trình xử lý tốt đồng thời các chất ô nhiễm COD và Nitơ. Với mật độ vi sinh cao hơn so với hệ bùn hoạt tính truyền thống, công nghệ IFAS rất thích hợp được ứng dụng trong:

• Thiết kế trạm xử lý mới với diện tích nhỏ
• Tăng công suất trạm xử lý hiện hữu
• Cải tạo hiệu suất xử lý của trạm hiện hữu

Koastal Eco đã ứng dụng công nghệ IFAS cho nhiều dự án, bao gồm cả những dự án đầu tư mới  và dự án cải tạo. Công suất bể IFAS Koastal Eco đã xây dựng lên tới 55,000m3/ngày, với tải lượng tương ứng của COD là 22,000kgCOD/ngày và tải lượng Nitơ là 1,500kgTN/ngày.

Bể IFAS trong hệ thống xử lý nước thải tập trung của khu công nghiệp

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ SINH HỌC VI SINH DÍNH BÁM VỚI GIÁ THỂ DI ĐỘNG (MBBR)

Về cơ bản, công nghệ MBBR có cùng cấu trúc với công nghệ IFAS đề cập ở trên, có nghĩa là cũng sẽ bao gồm một (bể thiếu khí, và) bể hiếu khí theo sau bởi bể lắng bùn. Tuy nhiên, nguyên lý xử lý chính của bể MBBR là được phát triển dựa trên công nghệ lọc sinh học với việc phân hủy dựa trên hoạt động của vi sinh dính bám trong khi bể IFAS bao gồm cả hệ vi sinh tăng trưởng lơ lửng và tăng trưởng dính bám. Vì vậy, bể lắng trong công nghệ MBBR chỉ được sử dụng cho việc tách bùn già và bùn dư ra khỏi hệ thống mà không cần được tuần hoàn lại về bể MBBR.

Công nghệ tiên tiến này được thiết kế với chế độ thủy lực đặc biệt để đảm bảo chuyển động của các giá thể được phân phối đều trong bể phản ứng.

Cùng với những ưu điểm của công nghệ IFAS, MBBR có thêm những ưu điểm sau:

• Hệ thống rất nhỏ gọn
• Có thể chịu được biến động tải lượng lớn
• Sản lượng bùn sinh ra rất thấp
• Hiệu suất xử lý cao và ổn định

BỂ SINH HỌC MÀNG (MBR)

MBR là một bể phản ứng kết hợp giữa công nghệ bùn hoạt tính và công nghệ màng siêu lọc (xem thêm trong mục Công nghệ xử lý bậc cao và Công nghệ tái sử dụng nước thải) để tạo ra nước sau xử lý có chất lượng cao. Với công nghệ này, MLSS trong bể MBR có thể được duy trì lên tới 15,000mg/l. Công nghệ MBR, có thể được thiết kế cho cả xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp, có rất nhiều ưu điểm về vận hành và kinh tế khi so sánh với công nghệ bùn hoạt tính truyền thống, như là:

• Không cần bể lắng thứ cấp và xử lý bậc cao
• Tâng hiệu quả xử lý với diện tích sử dụng nhỏ
• Nước sau xử lý có thể được tái sử dụng cho nhiều mục đích: tưới tiêu, dội rửa toilet, rửa xe, rửa đường …

Hình dưới đây là một trạm MBR mà Koastal Eco đã thực hiện trong hệ thống xử lý nước thải công nghiệp với lưu lượng 600m3/ngày, tải lượng COD tương ứng là 180kgCOD/ngày.

Bể MBR trong hệ thống xử lý nước thải công nghiệp

CÔNG NGHỆ SINH HỌC CHUYÊN SÂU XỬ LÝ CHẤT DINH DƯỠNG (BNR)

Đặc điểm chung của công nghệ này là sự luân phiên thay đổi quá trình xử lý kị khí, thiếu khí và hiếu khí  tùy thuộc vào yêu cầu chất lượng nước thải sau xử lý nhằm loại bỏ đồng thời cả BOD, Nitơ và Phốt pho bằng phương pháp sinh học. Chính vì sử dụng phương pháp sinh học nên chúng ta có thể tiết kiệm được đáng kể lượng hóa chất vận hành so với phương pháp xử lý phốt pho bằng hóa học.

Công nghệ này thường được áp dụng trong xử lý các loại nước thải bao gồm cả nhu cầu khử chất dinh dưỡng Nitơ và Phốt pho. Koastal Eco đã áp dụng cho công nghệ này với công suất lên tới 2,500m3/ngày, tương ứng với 2,500kgN/ngày (tải lượng Nitơ) và 87.5kgP/ngày (tải lượng Phốt pho).

Công nghệ Bardenpho trong xử lý nước thải cao su