Xu hướng hiện nay của ngành môi trường là xử lý bằng vi sinh vật nên bể Aerotank đã và đang được sử dụng nhiều trong để xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao. Giải pháp này đem lại hiệu quả tương đối cao, đơn giản, dễ vận hành mà rất tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp. Và bài viết hôm nay, công ty Vệ Sinh Môi Trường Số 1 Hà Nội sẽ cung cấp cho bạn thông tin hữu ích nhất về loại bể này nhé.
Bể Aerotank là gì?
Bể Aerotank là công trình nhân tạo để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí, trong đó người ta cung cấp oxy và khuấy trộn nước thải với bùn hoạt tính.
Chức năng bể aerotank?
Bể aerotank có tác dụng gì?
Trong xử lý nước thải, bể Aerotank là các bể phản ứng sinh học được làm hiếu khí bằng cách thổi khí nén và khuấy đảo cơ học. Làm cho vi sinh vật tạo thành các hạt bùn hoạt tính lơ lửng trong khắp pha lỏng.
Bể Aerotank trong xử lý nước thải chứa hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính. Khí được cấp liên tục vào bể để trộn đều và giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng trong nước thải. Và cung cấp đủ oxy cho vi sinh xử lý nước thải oxy hóa chất hữu cơ có trong nước thải.
Bể aerotank xử lý gì?
Đây là loại bể được xây dựng để xử lý nước thải chứa các chất hữu cơ hòa tan cũng như các chất gây ô nhiễm có trong nước như H2S, nitơ, ammonia. Phương pháp xử lý nước thải bằng loại bể này dựa trên sự hoạt động của các vi sinh vật làm phân hủy các chất hữu cơ có hại.
Cấu tạo bể Aerotank
Cấu tạo của bể Aerotank có hình khối hình chữ nhật, bên trong được lắp đặt hệ thống phân phối khí bao gồm đĩa thổi khí và ống phân phối khí. Đây là hệ thống tăng cường lượng oxy hòa tan trong nước. Nhằm cung cấp điều kiện sông thuận lợi cho vi sinh vật phân hủy và hấp thụ các chất hữu cơ trong nguồn thải.
Một mô hình bể Aerotank lý tưởng và đạt chuẩn chắc chắn phải thỏa mãn 3 điều kiện quan trọng sau:
- Lượng bùn giữ lại trong bể ổn định
- Phải có điều kiện sống để vi sinh vật sinh trưởng và phát triển tốt nhất
- Luôn đảm bảo hàm lượng oxy cần thiết cung cấp cho các vi sinh vật trong xử lý nước thải
- Chiều cao tối thiểu của bể Aerotank yêu cầu tính toán đáp ứng tốt nhất phải đạt từ 2,5m. Trong trường hợp bể quá thấp, lượng khí sục vào sẽ bị bùng lên và hầu như không có lượng oxy hòa tan như mong muốn. Đối với những bể có diện tích nhỏ hơn thì cần bố trí thêm giá thể sinh vật làm nơi dính bám sinh trưởng của các vi sinh vật.
Nguyên lý hoạt động của bể Aerotank
Dưới đây là 3 nguyên lý cơ bản diễn ra chủ yếu khi xử lý nước thải bằng bể sinh học Aerotank:
- Quá trình oxy hóa chất hữu cơ
- Quá trình tổng hợp tế bào mới
- Quá trình phân hủy nội bào
Quy trình phân hủy được mô tả như sau: Vi sinh vật + chất hữu cơ + O2 -> CO2 + H2O +Vi sinh vật mới
Trong quy trình này, bể thiếu khí (Anoxic) được bổ sung nhằm xử lý triệt để hàm lượng nitơ trong nước thải, đảm bảo nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải.
Hiệu quả xử lý của bể aerotank
Khi sử dụng bể aerotank để xử lý nước thải, cho hiệu quả tương đối ổn và tiết kiệm chi phí. Cụ thể:
- Hiệu suất xử lý BOD lên đến 90% loại bỏ được Nito trong nước thải
- Vận hành đơn giản, an toàn
- Thích hợp với nhiều loại nước thải
- Thuận lợi khi nâng cấp công suất đến 20% mà không phải gia tăng thể tích bể.
Các loại bể Aerotank
Hiện nay 1 số loại bể aerotank được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước thải là :
- Bể Aerotank truyền thống
- Bể Aerotank tải trọng cao nhiều bậc
- Bể Aerotank thường được thiết kế với ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định
- Bể Aerotank thông khí kéo dài
- Bể Aerotank thông khí cao có khuấy đảo hoàn chỉnh
Bể Aerotank truyền thống
BOD < 400 mg/l, hiệu suất xử lý BOD đạt 80 – 95%
Nước thải sau bể lắng sơ cấp được khuấy trộn đều với bùn hoạt tính tuần hoàn ở ngay đầu bể Aerotank. Đối với nước thải sinh hoạt có mức độ nhiễm bẩn trung bình, lưu lượng tuần hoàn thường từ 20% – 30% lưu lượng nước thải đi vào.
Dung tích bể được thiết kế với thời gian lưu nước để làm thoáng trong bể từ 6 đến 8 giờ khi dùng hệ thống sục gió và từ 9 đến 12 giờ khi dùng thiết bị khuấy cơ khí làm thoáng bề mặt. Lượng gió cấp vào từ 55 m3/ kg BOD5 đến 65 m3/l kg BOD5 cần khử. Chỉ số thể tích bùn SVI thương dao động từ 50 – 150 ml/g, tuổi bùn thường từ 3 đến 15 ngày. Nồng độ BOD đầu vào thường < 400 mg/l, hiệu quả xử lý của bể phụ thuộc vào sự dao động lưu lượng và nồng độ các chất độc ( kim loại nặng) do nước thải công nghiệp chưa xử lý xả vào, thường đạt hiệu quả xử lý 80 – 95%.
Bể Aerotank tải trọng cao nhiều bậc
BOD > 500 mg/l, Chất rắn lơ lửng pH= 6,5 – 9, t0= 6- 320C
Nước từ bể lắng sơ cấp đi vào bể Aerotank ở một số điểm dọc theo 50 – 65% chiều dài tính từ đầu bể còn bùn tuần hoàn thì đi vào đầu bể. Nạp theo bậc có tác dụng làm cân bằng tải trọng BOD theo thể tích bể và giảm độ thiếu hụt oxy ở đầu bể và lượng oxy cần thiết được trải đều theo dọc bể làm cho hiệu suất sử dụng oxy tăng lên, hiệu quả xử lý đạt cao hơn.
Bể aerotank có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định
Nước từ bể lắng sơ cấp được trộn đều với bùn hoạt tính đã được tái sinh (bùn đã được xử lý đến ổn định trong ngăn tái sinh). Đi vào ngăn tiếp xúc của bể, ở ngăn tiếp xúc bùn hấp phụ và hấp thụ phần lớn các chất keo lơ lửng và chất bẩn. Hòa tan có trong nước thải với thời gian rất ngắn khoảng 0.5 – 1h rồi chảy sang bể lắng cuối. Bùn lắng ở đáy bể lắng cuối được bơm tuần hoàn lại bể tái sinh. Ở bể tái sinh, bùn được làm thoáng trong thời gian từ 3 – 6h để oxy hóa hết các chất hữu cơ đã hấp thụ, bùn sau khi tái sinh trở thành ổn định.
Bùn dư được xả ra ngoài trước ngăn tái sinh. Ưu điểm của công nghệ này là Aerotank có dung tích nhỏ, chịu được sự dao động của lưu lượng và chất lượng thải.
Bể aerotank thông khí kéo dài
Bể aerotank thông khí kéo dài được thiết kế với tải trọng thấp, thời gian thông khí lớn từ 20 – 30h để hệ vi sinh trong bể làm việc ở giai đoạn hô hấp nội bào. Bể chỉ áp dụng cho các nhà máy xử lý nước thải có công suất nhỏ hơn 3500 m3/ngày. Trong sơ đồ xử lý không xây bể lắng đợt I, nước chỉ cần qua lưới chắn đi thẳng vào bể. Toàn bộ cặn lắng ở bể lắng đợt II được tuần hoàn lại bể aerotank. Bùn dư định kỳ xả ra ngoài, bùn dư là bùn đã ổn định không cần công đoạn xử lý ổn định bùn mà xả thẳng vào sân phơi bùn hoạt vào thiết bị làm khô bùn.
Bể aerotank thông khí cao có khuấy đảo hoàn chỉnh
Trong bể aerotank thông khí có khuấy đảo hoàn chỉnh, nước thải, bùn vi sinh, oxy hòa tan. Được khuấy trộn đều tức thời sao cho nồng độ các chất được phân bố đều ở mọi phần tử trong bể.
Trong quá trình trộn hoàn toàn, nước thải dâng lên và bùn thải tái sinh được đưa ra đồng nhất qua các bể hiếu khí. Điều này làm cho lưu lượng oxy trộn đều trong cả bể sục khí và hoạt động ổn định khi xử lý tải trọng tăng đột xuất . Thời gian sục khí dao động từ 3 đến 6 giờ. Tỷ lệ tuần hoàn trong một hệ thống pha trộn hoàn toàn sẽ nằm trong khoảng 50-150 %.
Cách tính toán hệ thống bể Aerotank
Các thông số thiết kế cơ bản
- Lưu lượng nước thải Q = 900m3/ngày đêm = 0,0104 m3/s
- Nhiệt độ nước thải duy trì trong bể 25 độ C
- Nồng độ chất rắn bay hơi hay bùn hoạt tính (MLVSS) được duy trì 3000 mg/l
- Nước thải khi vào hoạt động bể Aerotank với hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi ban đầu không đáng kể
- Tỷ số chất rắn lơ lửng bay hơi và MLSS trong hỗn hợp cặn ra khỏi bể lắng là 0,7
- Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn khoảng 10.000 mg/l
- Thời gian lưu của bùn hoạt tính hoặc tuổi bùn trong bể Aerotank khoảng 10 ngày
- Hệ số chuyển đổi giữa hàm lượng BOD5 và BOD20 khoảng 0,68
- Hệ số phân hủy nội bào Kd = 0,06 ngày 1
- Hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại: Y = 0,46
- Nước thải được điều chỉnh sao cho hàm lượng BOD5:N:P = 100:5:1
- Nước thải sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn loại B
Lưu ý:
- Lượng BOD5 đầu ra < 30 mg/l
- Lượng COD đầu ra < 95 mg/l
- Lượng SS đầu ra < 30 mg/l (65% cặn có thể phân hủy sinh học)
Cách tính lượng bùn hoạt tính
Thông thường hàm lượng MLSS trong bể Aerotank có giá trị dao động khoảng 1000 – 10000 mg/l
F/M =( Q0S0)/(V.X) =(g BOD5/ngày) /(GMLVSS)
Trong đó:
F/M : tỷ số của chất dinh dưỡng với hàm lượng vi sinh vật
Q0 : lưu lượng nước thải (m3/ngày)
S0 : Nhu cầu oxy sinh hóa của nước thải ở đầu vào (BOD5/ngày)
V : thể tích bể Aerotank (m3)
X : hàm lượng chất rắn hữu cơ huyền phù trong hỗn hợp lỏng ở bể Aerotank (mg/l)
Công thức tính lượng bùn xả ra hằng ngày:
Qxa = V.X – Qr*Xr*0c / XT*0c
Trong đó:
- V: Thể tích của bể Aerotank
- X: nồng độ bùn hoạt tính duy trì trong bể
- Qr: lưu lượng nước thải ra khỏi bể lắng 2
- Xt: nồng độ chất rắn bay hơi trong bùn tuần hoàn
- Xr: nồng độ chất rắn bay hơi trong bùn hoạt tính ra khỏi bể lắng 2
Nồng độ bùn hoạt tính trong bể aerotank ( MLSS )
MLSS là gì? Đây là chỉ số biểu thị hàm lượng vi sinh vật trong bể Aerotank, MLSS càng cao thì có khả năng khử BOD nồng độ cao hơn. Tuy nhiên giá trị này cũng có khoảng giới hạn nhất định từ 1000 – 10.000mg/l. Thông thường người ta chọn MLSS trong khoảng 2500 – 3500mg/l để dễ dàng vận hành và kiểm soát.
Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank phụ thuộc vào công suất thiết kế của bể, thông thường nồng độ bùn đạt khoảng 30% – 45% thì chất lượng nước thải đầu ra đạt yêu cầu.
Ví dụ: bạn tính theo thiết kế bể Aerotank của bạn, công trình của bạn chứa được bao nhiêu mét khối nước khi vận hành thì nồng độ của bùn hoạt tính bằng 30% – 45% theo tổng thể tích nước + bùn trong bể Aerotank.
Hoặc bạn có thể lấy mẫu nước thải tại bể Aerotank trong ống nghiệm có thể tích 100ml và chờ lắng trong các khoảng thời gian khác nhau: 15 phút, 30 phút, 1 giờ. Các số liệu được ghi vào NKVH để theo dõi. Lượng bùn lắng sau khoảng 1 giờ đạt khoảng 30% – 45% thì nước thải xử lý ổn.
Cách tính chỉ số thể tích của bùn (SVI)
Chỉ số SVI là gì?
SVI là thể tích được hiểu là thể tích mà bùn hoạt tính đang sử dụng sau khi được thổi khí vào chất lỏng. Sau đó được để lắng 30 phút. Công thức tính SVI được tính như sau:
SVI = (V * 1000)/MLSS
Trong đó:
- SVI: chỉ số thể tích bùn được tính bằng mg/l
- V: thể tích chất rắn lắng sau 30 phút
- MLSS: hàm lượng chất rắn hỗn hợp trong bể Aerotank (mg/l)
- 1000: là hệ số quy đổi miligam thành gam
Cách tính thể tích của bể
Vbể = [QTB*SRT*(So-S)]/[X*(1 + kd*SRT)]
Trong đó : Chiều cao hữu ích của bể Aerotank là 3.5m, chiều cao bảo vệ hbv là 0,5m
Htc = H + hbv 4m
- Chọn tỷ số B : H là 1,5
- Chiều rộng của bể là (B:H)*H là 5.25m
- Chiều dài bể: L = Vbể / (B*H) là 1,693m
Thời gian lưu nước: HRT = Vbể / QTB là 8,29
Tính toán lượng bùn dư thải ra mỗi ngày
Hệ số lượng quan sát:
Yobs = Y/(1 + kd*SRT)
Lượng bùn dư thải ra mỗi ngày theo VSS:
Mx = Yobs * QTB * (S0 – S)
Tổng lượng bùn dư thải ra mỗi ngày:
SS = MX/(MLVSS:MLSS)
Lượng bùn dư cần xử lý môi ngày = Tổng lượng bùn dư – Lượng bùn trôi ra khỏi bể lắng II
Lượng bùn dư có khả năng phân hủy sinh học cần xử lý = Mdư / (MLVSS:MLSS)
Lượng bùn dư cần xử lý mỗi ngày = Tổng lượng bùn – Lượng bùn trôi ra bể lắng II
Lượng bùn dư có khả năng phân hủy sinh học cần xử lý = Mdư / (MLVSS:MLSS)
Cách xác định thể tích của bể
Thể tích của bể Aerotank được tính theo công thức:
V = Q.Y.Oc.(S0 – S) / X.(1 + KdOc)
Trong đó:
- Q: Lưu lượng nước thải
- c: tuổi bùn
- S0: hàm lượng BOD5 đầu vào
- S: hàm lượng BOD5 đầu ra
Xác định hàm lượng oxy tại bể
Lượng oxy cần thiết theo tiêu chuẩn:
OCo = Q*(So – S) / f
Lượng oxy thực tế:
Oct = OCo *(Cs / Cs – Cl)
Trong đó:
- Cs: lượng DO bão hòa ở nhiệt độ 25 độ C
- Cl: lượng DO cần duy trì
Cách tính công suất máy thổi khí
Pmáy = GRT/29,7 ne*[(P2/P1)0,283 – 1]
Trong đó:
- Pmáy: Công suất yêu cầu của máy khí nén, kW
- G: trọng lượng của dòng không khí, kg/s
- R: Hằng số khí
- T1: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào
- P1: Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào
- P2: Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra
Trên đây là toàn bộ thông tin cần thiết về bể Aerotank và cách tính nồng độ bùn hoạt tính trong bể aerotank. Nếu bạn còn thắc mắc xin hãy điện đến số hotline của công ty Vệ Sinh Môi Trường Số 1 Hà Nội.
Hotline : 0963. 313.181