• Bể lọc sinh học là gì?

Bể lọc sinh học là một trong những phương pháp xử lý nước thải tối ưu cho các doanh nghiệp, nhà máy, công ty hiện nay. Đối với phương pháp nầy thì nước thải sẽ được chảy qua lớp vật liệu lọc rắn và được bao bọc bởi vi sinh vật đã được sinh trưởng và phát triển trên bề mặt vật liệu lọc.

Cũng tương tự như các phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học khác thì quá trình xử lý nước thải cũng được thực hiện qua quá trình phát triển sinh khối và sử dụng cơ chất làm thức ăn, quá trình nầy quyết định hiệu quả xử lý của nước thải.

  • Cấu tạo bể lọc sinh học

Về mặt cấu tạo bể lọc sinh học thường có kết cấu bằng bê tông cốt thép hoặc thép hình chữ nhật hoặc hình tròn bên trong có chứa thành phần như:

+ Phần chứa vật liệu lọc: vật liệu lọc ưu tiên lựa chọn các loại có bể mặt riêng lớn nhằm tăng cường quá trình tiếp xúc vi sinh vật. Thông thường sử dụng các loại có sẵn trong tự nhiên như: đá cục, đá cuội, sỏi, đá ong hoặc sử dụng các loại giá thể, vật liệu PVC có sẵn.

cấu tạo bể lọc sinh học

Cấu tạo bể lọc sinh học

+ Hệ thống tưới, phun, phân phối nước trên bể mặt vật liệu lọc;

+ Máng thu nước sau xử lý;

+ Hệ thống cấp khí, phân phối khí cho toàn bộ bể lọc;

  • Phân loại bể lọc sinh học.

Tùy theo quan điểm mà có thể phân loại bể lọc sinh học thành nhiều loại khác nhau.

Theo lớp vật liệu lọc có thể phân bể lọc sinh học thành 2 loại như sau: là bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước và bể lọc sinh học không có lớp vật liệu ngập trong nước.

  • Phân tích ưu và nhược điểm của bể lọc sinh học có vật liệu ngập trong nước và bể lọc sinh học có vật liệu ngập trong nước.

Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước Bể lọc sinh học có vật liệu lọc không ngập trong nước
Ưu điểm

+ Chi phi trông coi cũng như bảo dưỡng thấp.

+ Tiết kiệm chi phí năng lượng

 

+ Dễ dàng thi công, dễ dàng bao che công trình;

+ Đảm bảo mỹ quan công trình, ít phát sinh mùi

+ Đơn giản, chi phí bảo dưỡng tương đối thấp;

+ Có thể xây dựng bằng modul hoặc bê tông cốt thép;

+ Có khả năng tự động hóa cao;

Nhược điểm

– Hiệu suất làm sạch nhỏ hơn bể lọc có lớp vật liệu lọc ngập trong nước với cùng một tải lượng khối

– Cần bảo dưỡng thường xuyên do dễ bị tắc nghẽn;

– Rất nhạy cảm với nhiệt độ (ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình sinh trưởng và phát triển của hệ vi sinh vật trong bể)

– khống chế được quá trình thông khí tương đối khó khăn, dễ sinh mùi

– Phát sinh lượng bùn dư không ổn định

– Suất đầu tư trên 1 khối nước thải tương đối cao do lượng vật liệu tương đối nặng.

 

 

– Tải lượng bị tổn thất cao nên giảm lượng nước thu hồi;

– Quá trình thông khí sử dụng bơm cưỡng bức nên tiêu tốn nhiều năng lượng cho quá trình vận hành;

– Khí phun lên tạo nên dòng chuyển động xoáy, làm giảm khả năng giữ huyền phù

 

 

Bên cạnh đó cũng có thể phân loại bể lọc sinh học thành 2 loại khác như: bể lọc sinh học nhỏ giọt và bể lọc sinh học cao tải.

  •  Bể lọc sinh học nhỏ giọt:

là công trình đã được ứng dụng cho quá trình xử lý nước thải tại Anh năm 1893 và được sử dụng cho nhiều hệ thống xử lý nước thải công suất nhỏ hiện nay. Tại bể lọc sinh học, nước thải sẽ được phân phối đều trên bể mặt vật liệu lọc theo kiều nhỏ giọt hoặc phun tia. Lượng oxy cung cấp cho quá trình phát triển sinh khối được cung cấp bởi thông gió tự nhiên trên bề mặt hoặc phía dưới bể.

 

bể lọc sinh học nhỏ giọt

Bể lọc sinh học nhỏ giọt

Bể lọc sinh học nhỏ giọt được phân loại thành 5 loại như sau: vận tốc chậm, bể lọc vận tốc trung bình và nhanh, bể lọc cao tốc, bể lọc thô (xử lý nước thải sơ bộ trước giai đoạn xử lý thứ cấp), bể lọc hai pha.

Phân loại bể lọc sinh học  nhỏ giọt

* Bể lọc vận tốc chậm:

Có hình trụ hoặc hình chữ nhật, nước thải được nạp theo chu kỳ, có khoảng 0.6-1.2m nguyên liệu lọc ở phía trên có bùn vi sinh vật còn lớp nguyên liệu lọc ở dưới có các vi khuẩn nitrat. Hiệu suất khử BOD cao và cho ra nước thải có nitrat cao. Có phát sinh mùi hôi và ruồi Psychoda. Nguyên liệu lọc thường dung đá sỏi, xỉ

* Bể lọc vận tốc trung bình và nhanh:

Thường có hình trụ tròn, lưu lượng nạp chất hữu cơ cao hơn, nước thải được bơm hoàn lưu trở lại bể lọc và nạp liên tục, việc hoàn lưu nước thải giảm được vấn đề mùi hôi và ruồi Psychoda. Nguyên liệu lọc thường sử dụng là đá sỏi, plastic.

* Bể lọc cao tốc:

Có lưu lượng nạp nước thải và chất hữu cơ rất cao, khác với bể loc vận tốc nhanh ở điểm có chiều sâu cột lọc sâu hơn do nguyên liệu lọc làm bằng plastic, do đó nhẹ hơn đá, sỏi.

* Bể lọc thô:

Lưu lượng nạp chất hữu cơ lớn hơn 1,6kg/m3 , lưu lượng nước thải là 187 m3/m2.d bể lọc thô dung để xử lý sơ bộ nước thải trước giai đoạn xử lý thứ cấp

* Bể lọc hai pha:

Thường sử dụng để xử lý nước thải có hàm lượng chất ô nhiễm cao và cần nitrat hóa đạm nước thải. Giữa hai bể lọc thường có bể lắng để loại bỏ bớt chất rắn sinh ra trong bể lọc thứ nhất. Bể lọc thứ nhất dung để khử BOD của các hợp chất chữa carbon, bể thứ hai chủ yếu cho quá trình nitrat hóa.

2.3 Bể lọc sinh học cao tải:

Bể lọc sinh học cao tải có nguyên tắc hoạt động cũng tương tự như bể lọc sinh học nhỏ giọt. Nhưng tại bể lọc sinh học cao tải có chiều cao công tác cũng như tải trọng tưới nước lớn hơn.

Ví dụ như: tải trọng của bể lọc sinh học nhỏ giọt chỉ 0,5 đến 1 m3/ngày.đêm thì đối với bể lọc sinh học cao tải thì từ 10 – 300 m3/ngày.đêm.

Sở dĩ có được tốc độ lọc lớn do vật liệu lọc 40 – 60mm, nên có khe hở lớn và bên cạnh đó đối với bể lọc sinh học cao tải sử dụng thông gió nhân tạo nên tốc độ oxy hóa các chất hữu cơ có tốc độ cao. Do đó, bể lọc sinh học cao tải có khả năng xử lý nước thải bừng sinh học hoàn toàn hoặc không hoàn toàn.

Điều kiện áp dụng bể lọc sinh học cao tải:

+ Nước thải cần phải được xử lý sơ bộ trước khi đưa bể lọc sinh học;

+ BOD đầu vào không vượt quá 150 – 200mg/l. Nếu BOD quá cao cần  phải pha loãng với nước sau khi qua xử lý.

Tùy theo yêu cầu xử lý các chất hữu cơ có trong nước thải sẽ áp dụng bể lọc sinh học 1 bậc hoặc 2 bậc. Bể lọc sinh học 1 bậc sẽ xử lý chất hữu cơ không hoàn toàn còn đối với bể lọc sinh học 2 bậc thì bậc 2 sẽ xử lý toàn bộ lượng chất hữu cơ còn lại.

Xem thêm: Phương pháp xử lý nước thải bằng mương oxy hóa

  • Nguyên lý hoạt động của bể lọc sinh học

Bể lọc sinh học hoạt động dựa vào sự sinh trưởng các vi sinh vật cố định trên lớp màng bám trên lớp vật liệu lọc. Nước thải được tưới từ trên xuống qua lớp vật liệu lọc, chảy thành lớp mỏng qua khe hở của vật liệu, đồng thời tiếp xúc với màng sinh học ở trên bề mặt của vật liệu lọc.

Tại đây nhờ các vi sinh vật tiến hành quá trình phân hủy hiếu khí và kị khí các chất hữu cơ có trong nước, các chất hữu cơ phân hủy hiếu khi sinh khí CO2 và nước, phân hủy kị khí sinh ra CH4 và CO2 làm tróc màng ra khỏi vật mang, bị nước cuốn đi, trên lớp vật liệu lọc lại hình thành màng sinh học mới. Hiện tượng này được lặp đi lặp lại, kết quả BOD của nước thải bị vi sinh vật sử dụng chất dinh dưỡng, bị phân hủy kị khí cũng như hiếu khí, nước thải được làm sạch.

nguyên lý hoạt động của bể lọc sinh học
Cấu tạo bể lọc nước thải nhỏ giọt Biophin

Để tránh tắt nghẽn các khe trong vật liệu lọc, nước thải cần được xử lý sơ bộ trước khi đưa vào xử lý sinh học. Nước sau khi xử lý lọc sinh học thường chứa các chất lơ lửng do các mảnhvỡ của màng sinh học bị nước cuốn đi, do đó cần phải đưa vào lắng 2 để lắng cặn. Bùn cặn trong nước sau khi ra khỏi bể lọc sinh học thường thấp hơn ở bể aerotank, thường nhỏ hơn 500mg/l.

  • Chúng ta đã nói về màng sinh học, vậy hãy tìm hiểu đôi chút về màng sinh học là gì nhé?

Màng sinh học gồm các vi khuẩn, nấm và động vật bậc thấp được nạp vào hệ thống cùng với nước thải. Màng gồm 2 lớp: lớp yếm khí ở sát bề mặt đệm và lớp hiếu khí ở ngoài. Do đó quá trình lọc sinh học thường được xem như là quá trình hiếu khí nhưng thực chất là hệ thống vi sinh vật hiếu – yếm khí.

Khi nước thải đi qua lớp màng nhớt, các vi sinh vật sẽ phân hủy các chất hữu cơ nhờ quá trình trao đổi chất tạo thành CO2 và nước bám lên màng chất lỏng. Oxy hòa tan được bổ sung bằng hấp thụ từ không khí. Nồng độ BOD giảm đần theo chiều sâu từ mặt xuống dưới đáy bể, phần sinh khối vi sinh vật thừa sẽ bị tróc ra, theo nước ra ngoài bể lọc.

Lọc sinh học được ứng dụng để làm sạch một phần hay toàn bộ chất hữu cơ phân hủy sinh học trong nước thải  và có thể đạt chất lượng dòng ra với nồng độ BOD tới 15 mg/l

  • Ưu và nhược điểm màng lọc sinh học

+ Ưu điểm:

  • Đơn giản, tải lượng theo chất gây nhiễm thay đổi trong giới hạn rộng trong ngày
  • Thiết bị cơ khí đơn giản và tiêu hao ít năng lượng
  • Nước ra khỏi bể lọc sinh học thường ít bùn cặn hơn bể Aerotank

+ Nhược điểm

  • Hiệu suất quá trình phụ thuộc vào nhiệt độ không khí
  • Không khí ra khỏi bể thường có mùi khó chịu, hôi thối

Xem thêm: báo giá dịch vụ hút hầm cầu tại Đà Nẵng

  • Một vài thông tin khác về bể lọc sinh học

+ Vật liệu lọc:

Trước đây vật liệu lọc thường được dung là các hạt đá nhiều hay ít có độ rỗng, xỉ than đá. Sau này các vật liệu lọc được thay thế bằng các vật liệu nhựa hoặc có dạng viên đá rời trong bể tạo thành lớp hoặc dưới dạng cụm kiểu tổ ong.

Các vật liệu nhựa này làm tăng khả năng xử lý của các bể lọc sinh học, tuy nhiên vật liệu này lại bị hạn chế bởi sự thay đổi nhiệt độ và sự chuyển oxy vào bên trong lớp lọc.