Hiện nay công nghệ xử lý nước thải rất tiên tiến nên bể SBR được các nước phát triển áp dụng rất nhiều. Với công nghệ này, nước thải sẽ được xử lý một cách triệt để các chất hữu cơ. Việc tính toán bể SBR cũng tác động trực tiếp tới nguyên lý hoạt động của chúng.
Bể SBR là gì ?
Bể SBR là viết tắt của chữ tiếng Anh Sequencing Batch Reactor, đây là loại bể phản ứng cách làm việc theo mẻ bằng bùn hoạt tính. Nó có điểm đặc biệt là quá trình sục khí và lắng được diễn ra trong cùng một bể.
Ứng dụng của nó trong xử lý nước thải thường trải qua các quá trình: bơm nước thải, phản ứng, lắng và hút nước ra, các quá trình này được diễn ra liên tục.
Với cách tính toán bể SBR khoa học, đây là loại bể hoạt động mang lại hiệu quả cao với những ưu điểm vượt trội. Nước thải sau khi được xử lý sẽ trở nên an toàn và sạch sẽ hơn.
Cấu tạo của bể SBR
Bể SBR được thiết kế theo khoa học và được cấu tạo từ 2 cụm bể khác nhau. Đó là bể C-tech và bể Selector. Theo nguyên lý làm việc thì nước thải sẽ đi vào cụm bể Selector trước, sau khi được xử lý sơ bộ rồi mới chuyển qua bể C-tech.
Nguyên lý hoạt động của bể SBR
Hiện nay SBR là công nghệ xử lý nước thải được sử dụng tương đối phổ biến. Nguyên tắc vận hành của bể SBR này đó chính là dòng nước thải trong bể tuần hoàn tương ứng với các chu kỳ sinh trưởng gián đoạn.
Quá trình loại bỏ nitơ trong bể SBR
Quá trình loại bỏ nitơ trải qua 2 giai đoạn. Giai đoạn đầu tiên là oxi hóa hợp chất Nitơ hay còn gọi là quá trình Nitrat hóa. Giai đoạn thứ hai là khử hóa trị dương về hóa trị 0 (quá trình khử Nitrat).
+ Quá trình Nitrat hóa
Quá trình này được diễn ra trong pha sục khí của bể SBR xử lý nước thải với 2 phản ứng liên tiếp như sau:
2NH4+ + 3O2 2NO2 + 2H2O + 1H+ + Tế bào mới
2NO2- + O2 2NO3- + Tế bào mới
Tổng hợp 2 phản ứng trên ta có một phương trình tổng thể như sau:
NH4+ + 2O2 NO3- + 2H+ + H2O
Hai phản ứng đầu tiên được thực hiện nhờ vào chủng vi sinh vật Nitrosomanas và vi sinh Nitrobacter. 2 phản ứng này mô tả tỷ lượng của amoni và oxi do vi sinh vật thực hiện để có thể duy trì sự tồn tại, phát triển của vi sinh vật.
Từ phương trình phản ứng tổng thể, ta có thể thấy rằng để oxy hóa 1 mol NH4+ thì cũng phải cần tương đương 1 mol oxi trong hợp chất amoni (NH4+-N).
Như vậy nếu lấy hiệu suất sinh khối của cả hai loại vi sinh trên là 0,17 g/g N-NO3 tạo thành thì phản ứng tổng thể của quá trình oxi hóa amoni thành nitrat sẽ là:
1,02NH4+ + 1,89O2 + 2,02HCO3- => 0,021C5H7O2N + 1,06H2O + 1,92H2CO3 + 1NO3- (1-4)
Những ảnh hưởng liên quan tới việc Nitrat hóa
- Nồng độ chất nền: Vi sinh vật oxi hóa hợp chất hữu cơ để tạo ra sinh khối tế bào cần phải có hợp chất Nito để phát triển. Do đó, nếu nồng độ chất nền cao sẽ làm tăng hiệu quả xử lý.
- Nhiệt độ: khi nhiệt độ trong bể SBR càng cao thì hiệu quả xử lý nước của bể SBR càng cao.
- Oxi: để oxi hóa 1 mol NH4+ phải cần 1 mol oxi 4,57g oxi/g Nito trong hơp chất Amoni (N – NH4+).
- pH: pH = 8 (7,6-8,6). Nếu độ pH < 6,2 hoặc pH > 10 thì sẽ gây ức chế đại đa số các hoạt động của vi sinh vật trong bể
- Độc chất
+ Quá trình khử Nitrat
Trong giai đoạn này sẽ có 4 bậc liên tiếp sẽ làm giảm những hóa trị của nitơ lần lượt từ +5 về +3 +2 +1.
Phương trình tổng thể như sau:
- NO3- => NO2- => NO (khí) => NO2 (khí) => N2 (khí)
Theo phản ứng của Nitrat với những chất hữu cơ là Methanol, sẽ có phương trình hóa học sau:
- 6NO3 + 5CH3OH => 3N2 + 5CO2 + 7H2O + 6 OH-
Sau khi sử dụng chất hữu cơ từ những nguồn nước thải C18H19O9N thì sẽ có phương trình hóa học sau:
- C18H19O9N + NO3- + H+ => N2 + CO2 + HCO3- + NH4+ + H2O
Những chú ý trong quá trình khử Nitrat
- Tác động của oxi tới nồng độ trong những tụ hợp của bùn vi sinh với màng vi sinh.
- Ảnh hưởng từ độ pH tối ưu hóa trong những bước khử Nitrat trong khoảng từ 7 – 9.
- Tác động của nhiệt độ: tốc độ của những vi sinh sẽ được tăng gấp đôi khi đạt mốc nhiệt độ từ 10 – 2500C.
- Quá trình nitrat cũng diễn ra khi nhiệt dộ đạt mức 50 – 6000C, tốc độ sẽ chỉ đạt được mức 50% khi nhiệt độ khoảng 3500C.
- Các chất hữu cơ dễ tan, dễ phân hủy sẽ thúc đẩy sự khử Nitrat
- Những quá trình vận dụng xử lý trong bể ảnh hưởng đến Nitrat
Chu kỳ hoạt động của bể SBR gồm 5 pha
Pha sạc:
Nước thải được bơm vào bể để xử lý trong khoảng từ 1-3 giờ. Trong bể phản ứng hoạt động theo mẻ được nối tiếp nhau, tùy thuộc vào từng mục tiêu xử lý, hàm lượng BOD đầu vào mà quá trình làm đầy này có thể thay đổi một cách linh hoạt: Làm đầy – tĩnh, làm đầy – hòa trộn, làm đầy – sục khí.
Pha sục khí:
Ta tiến hành sục khí cho bể xử lý để tạo ra phản ứng sin hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính hoặc làm thoáng bề mặt để cấp oxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn hợp.
Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng của nước thải, thường khoảng 2 giờ. Trong pha phản ứng, quá trình Nitrat hóa có thể thực hiện được, chuyển Nitơ từ dạng N-NH3 sang N-NO22- và nhanh chóng chuyển sang dạng N – NO3-.
Pha nghỉ ngơi:
Lắng trong nước, quá trình này diễn ra trong môi trường tĩnh, hiệu quả thủy lực của bể đạt 100%. Thời gian lắng trong và cô đặc bùn thường hay kết thúc sớm hơn 2 giờ.
Pha rút nước:
Lượng nước nổi sau một thời gian lắng được thoát ra khỏi bể. Tuy nhiên, đây chỉ là lượng nước chứ không đi kèm với bất cứ lượng bùn hoạt tính nào.
Pha chờ:
Chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ đợi phụ thuộc vào thời gian vận hành hoạt động.
Các pha này sẽ được diễn ra một cách liên tục và luân phiên căn cứ trên các phản ứng sinh học đã được nghiên cứu.
Ưu điểm và nhược điểm của bể SBR
Việc tạo dựng một hệ thống xử lý nước thải theo công nghệ SBR sẽ mang đến công suất cũng như hiệu quả xử lý cao hơn so với hệ thống bể Aerotank truyền thống. Cùng điểm sơ qua những ưu điểm và nhược điểm của bể SBR.
Ưu điểm
- Tiết kiệm được năng lượng
- Giảm chi phí, thời gian khi xây dựng cũng như thiết kế bể SBR vì không cần xây dựng bể lắng 1, bể lắng 2, bể điều hòa và bể Aerotank.
- Dễ kiểm soát các sự cố xảy ra.
- Khả năng xử lý nước thải có nồng độ ô nhiễm cao, xử lý các chất hữu cơ một cách triệt để
- Có thể áp dụng cho mọi hệ thống và công suất
- Linh hoạt trong suốt quá trình hoạt động của bể.
Nhược điểm
- Việc bảo trì, bảo dưỡng rất khó khăn
- Yêu cầu phải có hệ thống quan trắc các chỉ tiêu tinh vi và hiện đại
- Dễ bị tắc nghẽn do bùn
- Đòi hỏi người vận hành phải có trình độ cao
- Trong trường hợp các công trình phía sau chịu sốc tải thấp thì việc thiết kế bể SBR cần phải có bể điều hòa để phụ trợ giúp.
Xử lý chất thải chuyên nghiệp tại nhà, xử lý thông tắc cống, hút bể phốt.
Hãy liên hệ ngay với chúng tôi để được tư vấn miễn phí.
