Tổng quan về xử lý sinh học

• Xử lý sinh học làm giảm hiệu quả các thành phần phân hủy sinh học có độ bền cao trong nước thải.

• Hai loại lớn: điều trị sinh học hiếu khí và kỵ khí.

• Các quá trình sinh học kỵ khí chủ yếu được sử dụng trong xử lý nước rỉ rác bãi rác.

• Các thách thức vận hành phổ biến bao gồm tạo bọt, độc tính kim loại, thiếu chất dinh dưỡng và lắng bùn.

• Lò phản ứng hàng loạt giải trình tự (SBR) được ghi nhận về độ tin cậy và độ bền trong xử lý nước rỉ rác.

Các định nghĩa chính trong xử lý nước thải

• BOD (Biochemical Oxygen Demand): Đo lượng oxy cần thiết cho các vi sinh vật hiếu khí để phân hủy vật liệu hữu cơ trong 5 ngày.

• COD (Nhu cầu oxy hóa học): Đo nhu cầu oxy để oxy hóa hữu cơ và một số chất vô cơ.

• Nitơ xuất hiện trong nước thải chưa qua xử lý dưới nhiều dạng bao gồm nitơ hữu cơ, amoniac, nitrat và nitrit.

Phân loại xử lý sinh học

• Hệ thống sinh khối tăng trưởng lơ lửng: Bùn hoạt tính (AS), Lò phản ứng hàng loạt giải trình tự (SBR), Lò phản ứng sinh học màng (MBR).

• Hệ thống sinh khối gắn liền / cố định: bộ lọc (dòng chảy lên / xuống), lò phản ứng tầng sôi, Chăn bùn kỵ khí ngược dòng (UASB), Lò phản ứng sinh học tầng di chuyển (MBBR), Công tắc tơ sinh học quay (RBC).

Ứng dụng và nhận xét

• Hệ thống hiếu khí rất hữu ích cho việc loại bỏ hữu cơ nhưng phải vật lộn với các hợp chất chịu lửa và độc tính đầu vào.

• Hệ thống kỵ khí có chi phí vận hành thấp, sản xuất bùn thấp, nhưng cần sưởi ấm và có thời gian phát hiện lâu hơn.

• Quá trình nitrat hóa và khử nitrat loại bỏ nitơ hiệu quả.

Các bước điều trị cơ bản

Aerobic:

• Sàng lọc, loại bỏ sạn, xử lý bùn hoạt tính sơ cấp, lắng thứ cấp.

• Quá trình phân hủy và khử nước bùn là một phần của quá trình quản lý bùn.

Kỵ khí:

• Sàng lọc, loại bỏ sạn, xử lý kỵ khí tốc độ cao, ao đánh bóng nước thải.

• Lò phản ứng kỵ khí thường sử dụng chất mang màng sinh học và sàng giữ.

Quy trình xử lý sinh học được chọn lọc

• Quy trình bùn hoạt tính: Tốt cho việc loại bỏ BOD, TSS, amoniac; yêu cầu một vùng hiếu khí để nitrat hóa.

• SBR: Hoạt động ở chế độ hàng loạt với các chu kỳ làm đầy, sục khí, lắng và xả; bao gồm nitrat hóa và khử nitơ.

• Công tắc tơ sinh học quay: Vi khuẩn màng cố định trên đĩa quay tiếp xúc với nước rỉ rác và không khí.

• Màng phản ứng sinh học: Nồng độ tế bào cao với màng siêu lọc để giữ lại sinh khối và chất rắn lơ lửng.

Lò phản ứng bùn kỵ khí ngược dòng (UASB)

• Quy trình một bể với dòng chảy lên qua một tấm chăn bùn lơ lửng.

• Ưu điểm bao gồm giảm BOD cao, sản xuất bùn thấp, tạo khí sinh học.

• Yêu cầu vận hành và bảo trì lành nghề, điều kiện thủy lực được kiểm soát và hàng tháng để khởi động.

• Chi phí vận hành thấp, nhưng yêu cầu chi phí vốn và vận hành lành nghề.

So sánh hiệu suất của các quá trình sinh học

• Bùn hoạt tính: Loại bỏ tốt BOD, TSS, amoniac; yêu cầu làm rõ bên ngoài.

• SBR: Nhìn chung tốt với nitrat hóa và khử nitơ; không cần làm sạch bên ngoài.

• RBC: Loại bỏ BOD và TSS tốt nhưng kém hiệu quả hơn trong việc loại bỏ phốt pho; yêu cầu làm rõ.

• Đầm phá sục khí và bộ lọc nhỏ giọt cũng được sử dụng nhưng thường kém hiệu quả hơn đối với quá trình nitrat hóa.

Ưu điểm của điều trị kỵ khí so với hiếu khí cho nước rỉ rác

• Yêu cầu năng lượng thấp hơn (không cần oxy).

• Sản lượng bùn thấp (10-15% chất hữu cơ chuyển hóa thành sinh khối).

• Sản xuất khí sinh học bổ sung lợi ích thu hồi năng lượng.

• Có thể xử lý nồng độ hữu cơ cao mà không cần pha loãng, giảm kích thước và chi phí của nhà máy.

• Giữ lại các chất có giá trị như amoniac-nitơ.

• Bùn kỵ khí được khoáng hóa nhiều hơn và có giá trị làm phân bón.

• Giảm các vấn đề về mùi.

Tài liệu này cung cấp cơ sở kỹ thuật chi tiết để xử lý sinh học nước thải và nước rỉ rác chôn lấp, thảo luận về các quy trình, cân nhắc vận hành và hiệu suất so sánh của các công nghệ xử lý để quản lý chất thải bền vững.