Việc xử lý nước thải ngày càng trở nên quan trọng, để đảm bảo nguồn nước được thải ra môi trường không bị ô nhiễm ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Nhiều biện pháp được nghiên cứu và ra đời. Trong đó bể UASB được ra đời với nhiều ưu điểm vượt trội trong xử lý nước thải.
Vậy cấu tạo của bể ra sao? nguyên lý hoạt động như thế nào? hãy cùng chúng tôi tìm hiểu rõ hơn về loại bể này nhé!
Bể UASB là gì?
Bể UASB là viết tắt của cụm từ Upflow anearobic sludge blanket, tạm dịch là bể xử lý nước thải sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí. Trong bể kị khí UASB nước thải được đưa từ đáy vào hệ thống phân phối riêng.
Dòng nước chuyển động thẳng đứng từ dưới lên trên qua lớp đệm bùn là bùn vi sinh. Trong đó gồm những sinh khối được tạo thành với dạng hạt nhỏ hoặc hạt lớn. Điều này giúp nước tiếp xúc với các hạt bùn một cách thuận lợi. Điều này làm tăng quá trình thủy phân các chất hữu cơ ô nhiễm trong nước thải.
Cấu tạo bể UASB
Với một bể UASB thông thường, chúng sẽ có cấu tạo bao gồm ba phần: Hệ thống phân phối nước đáy bể, tầng xử lý và hệ thống tách pha.
Hệ thống phân phối nước đáy bể
Hệ thống phân phối nước đáy bể làm nhiệm vụ nạp nước thải từ dưới lên và được khống chế vận tốc phù hợp là: V < 1m/h. Giúp điều chỉnh để các hạt bùn hoạt tính tiếp xúc nhiều nhất với các chất hữu cơ.
Tầng xử lý
Tại tầng xử lý, các phản ứng diễn ra sẽ tạo nên khí CH4 và khí CO2. Nhằm tách triệt để lượng khí có trong nước thải thì trong bể UASB sẽ lắp thêm các tấm chắn với độ nghiêng >=350 so với phương ngang nhằm tách khí ra khỏi nước thải một cách dễ dàng hơn.Tuy nhiên các chất khí này còn bám vào bùn.
Hệ thống tách pha
Ở tầng xử lý, các chất khí vẫn còn bám vào bùn, nên cần trải qua hệ thống tách pha.Trong hệ thống tách pha hoạt động để chia chất lỏng thành ba thành phần: rắn, lỏng, khí.
Nguyên lý hoạt động của bể UASB
Nguyên lý hoạt động của bể được tiến hành theo các trình tự như sau:
- Nước thải được phân phối theo hướng từ dưới lên và đi qua lớp bùn kỵ khí. Nước sẽ được điều chỉnh pH đảm bảo duy trì ở 6,6 – 7,6 đảm bảo tốt duy trì cho quá trình phát triển của vi sinh vật kị khí. Nước thải cấp vào bể UASB với vận tốc từ 0,6 – 0,9m.
- Khi đó hỗn hợp bùn và nước thải sẽ được tiếp xúc nhau và phát triển sinh khối bằng cách vi sinh vật sử dụng các chất ô nhiễm và tạo thành CH4 và CO2. Lượng khí này sẽ được bám dính vào bùn và cùng với khí tự do nổi lên trên bề mặt.
- Nhằm tách lượng khí ra khỏi nước sau xử lý người ta đặt các tấm vách nghiêng >-35 độ so với phương ngang.Tại đây sẽ xảy ra hiện tượng tách pha khí – lỏng – rắn.
- Sau đó, nhằm hấp thụ triệt để lượng khí trên thì hỗn hợp khí sẽ được dẫn qua bình dung dịch NaOH từ 5 đến 10%.
- Bùn sau đó sẽ được lắng xuống do tách hoàn toàn khí.
- Nước thải theo màng tràn răng cưa dẫn đến bể xử lý tiếp theo.
Tuy nhiên hiệu suất của bể UASB lại bị phụ thuộc vào các yếu tố như: nhiệt độ, pH, các chất độc hại trong nước thải,…
| Xem thêm: Nguyên lý hoạt động của bể Anoxic
Ưu và nhược điểm của bể
Ưu điểm
- Xử lý các loại nước thải có nồng độ ô nhiễm hữu cơ rất cao (COD = 15.000 mg/l).
- Hiệu suất xử lý COD có thể lên đến 80%.
- Lượng bùn sinh học giảm nên chi phí xử lý bùn cũng thấp hơn;
- Có thể thu hồi nguồn khí sinh học sinh ra từ hệ thống.
- Hệ thống xử lý kỵ khí tiêu thụ rất ít năng lượng trong quá trình vận hành.
- Ứng dụng rộng rãi, xử lý được hầu hết tất cả các loại nước thải có nồng độ COD từ mức trung bình đến cao như: chế biến thủy sản, thực phẩm đóng hợp, dệt nhuộm, sản xuất tinh bột,…
Nhược điểm
- Cần diện tích và không gian lớn để xử lý chất thải.
- Lượng khí sinh ra phụ thuộc nhiều vào quá trình phản ứng vi sinh vật nên không ổn định;
- Do quá trình phản ứng trong lớp bùn kị khí nên đã hình thành lượng khí metan bám dính lên bề mặt của hạt bùn. Do đó cần có thiết bị tách lượng khí ra khỏi bùn để bùn có thể lắng được trong bể.
- Quá trình tạo bùn hạt tốn nhiều thời gian và khó kiểm soát.
Tính toán bể UASB
Để bể UASB hoạt động hiệu quả ta phải tuân theo tính toán sau đây:
| COD nước thải (mg/L) | Tỷ lệ COD do cặn gây ra | Tải trọng thể tích (kg COD/m3.ngđ) | ||
| Bùn dạng bông bùn | Bùn hạt, dễ loại TSS cao | Bùn hạt, mức độ loại SS ít hơn | ||
| 1000-2000 | 0,10-0,30 | 2-4 | 2-4 | 8-12 |
| 0,30-0,60 | 2-4 | 2-4 | 8-14 | |
| 0,60-1,00 | ||||
| 2000-6000 | 0,10-0,30 | 3-5 | 3-5 | 12-18 |
| 0,30-0,60 | 4-8 | 2-6 | 12-24 | |
| 0,60-1,00 | 4-8 | 2-6 | ||
| 6000-9000 | 0,10-0,30 | 4-6 | 4-6 | 15-20 |
| 0,30-0,60 | 5-7 | 3-7 | 15-24 | |
| 0,60-1,00 | 6-8 | 3-8 | ||
| 9000-18000 | 0,10-0,30 | 5-8 | 4-6 | 15-24 |
| 0,30-0,60 | 3-7 | |||
| 0,60-1,00 | 3-7 | |||
| Nhiệt độ (oC) | Tải trọng thể tích (kg sCOD/m3.ngđ) | |||
| Nước thải có VFA | Nước thải không VFA | |||
| Khoảng | Đặc trưng | Khoảng | Đặc trưng | |
| 15 | 2-4 | 3 | 2-3 | 2 |
| 20 | 4-6 | 5 | 2-4 | 3 |
| 25 | 6-12 | 6 | 4-8 | 4 |
| 30 | 10-18 | 12 | 8-12 | 10 |
| 35 | 15-24 | 18 | 12-18 | 14 |
| 40 | 20-32 | 25 | 15-24 | 18 |
| Loại nước thải | Vận tốc (m/h) | Chiều cao thiết bị (m) | ||
| Khoảng | Đặc trưng | Khoảng | Đặc trưng | |
| Gần 100% COD hòa tan | 1,0-3,0 | 1,5 | 6-10 | 8 |
| Một phần COD hòa tan | 1,0-1,25 | 1,0 | 3-7 | 6 |
| Nước thải sinh hoạt | 0,8-1,0 | 0,7 | 3-5 | |
Ngoài ra cần bể UASB hoạt động hiệu quả cần:
- Thường xuyên đánh giá khả năng lắng của bùn hoạt tính, đảm bảo bùn hoạt tính lắng tốt nhằm duy trì hiệu quả quá trình xử lý.
- Bộ phận tách khí – rắn để đảm bảo lượng bùn rửa trôi không ra khỏi bể. Tại phần lắng cần có thời gian lưu nước đủ lớn và phân phối, thu nước hợp lý nhằm hạn chế dòng chảy.
- Thiết kế hệ thống phân phối nước thải nhằm đảm bảo khả năng tiếp xúc tốt nhất giữa nước thải – bùn.
Những lưu ý khi sử dụng bể UASB trong xử lý nước thải
Hàm lượng chất hữu cơ trong bể
Nếu nước thải có COD < 100 mg/l thì không nên sử dụng UASB. Nếu COD > 50.000 mg/l thì cần phải pha loãng nước thải hoặc pha loãng bằng nguồn nước đầu ra.
Bùn nuôi cấy ban đầu
Khối lượng bùn đưa vào nuôi cấy ban đầu cần phải đạt tối thiểu 10 kg VSS/m3. Lượng bùn cho vào không nhiều hơn 60% thể tích bể.
Nước thải
Để sử dụng bể UASB hiệu quả cần xem xét thành phần và tính chất của nước thải như: Khả năng phân hủy sinh học, nhiệt độ nước thải…
Chất dinh dưỡng
Đối với chất dinh dưỡng thì nồng độ yêu cầu được tính theo tỷ lệ như sau: (COD/Y) : N : S = (50/Y) : 5: 1 :1 Y là hệ số sản lượng tế bào phụ thuộc vào loại nước thải. Đối với nước thải dễ acid hóa Y= 0.03, khó acid hóa Y= 0.15.
Hàm lượng chất rắn
Hàm lượng chất rắn lơ lửng không được quá cao, thông thường SS> 3000 thì cản trở quá trình phân hủy sinh học. Không sử dụng UASB cho việc sử dụng để xử lý các nước thải chứa độc tố cao đặc biệt là chất độc, muối. Công nghệ UASB là lý tưởng trong xử lý nước thải bia, rượu.
Trên đây là những thông tin về bể UASB hi vọng sẽ giúp các bạn hiểu hơn về cấu tạo, ưu nhược điểm, nguyên lí hoạt động của bể trong xử lý nước thải. Nếu muốn tìm đơn vị lắp đặt về các loại bể trong xử lý nước thải, mua bùn vi sinh, vận chuyển bùn vi sinh.
Vui lòng liên hệ hotline: 0963 31 31 81 để được tư vấn miễn phí 24/7.