2. 1. Khái niệm
Bể Aerotank là công trình nhân tạo xử lý nước
thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí, trong
đó người ta cung cấp ôxi và khuấy trộn nước
thải với bùn hoạt tính.
3. 2. Vị trí bể
AerotankBể lắng 1 Bể lắng 2
Nước thải
Bùn tuần hoàn
Xử lý bùn
Xả ra
nguồn
tiếp
nhận
4. 3. KẾT CẤU
KẾT CẤU :
- Cấu trúc aerotank phải thỏa mãn 3 điều
kiện:
+ Giữ được liều lượng bùn cao trong
aerotank
+ Cho phép vi sinh phát triển liên tục ở giai
đoạn “bùn trẻ”
+ Bảo đảm lượng oxy cần thiết cho vi sinh ở
mọi điểm của aerotank.
16. 2) Quá trình chuyển hóa cơ
chất
HH22OO
Oxi hoá và tổng hợp tế bào:
PhPhần không phânần không phân
hủy sinh họchủy sinh học
ChChất hcơất hcơ OO22
COCO22
Dinh dDinh dưỡngưỡng
(N,P)(N,P)
17. 2) Quá trình chuyển hóa cơ
chất
Phần không phânPhần không phân
hủy sinh họchủy sinh học
Phân h y n i bào:ủ ộ
HH22OO N,PN,POO22
COCO22
18. Quá trình khử nito và nitrat hóa
Hợp chất hữu cơ chứa nito
NH4
+
Sinh khối tế bào
vi sinh vật
Tế bào sống và tế
bào chết theo bùn
ra ngoài
Quá trình thủy phân bởi
enzyme của vi khuẩn
Quá trình đồng hóa
Khử nito
N2 thoát vào
không khí
NO3
NO2
O2
O2
Và quá trình khử
Quá trình nitrat hóa
19. Quá trình khử phospho
Hợp chất phospho Tham gia
tổng hợp
ATP
Axit
nucleic
phospholipic
Tế bào vi sinh vật
21. Aerotank tải trọng thấp
(Aerotank truyền thống)
Bể lắng
1
Aerotank
Nước thải
Bể lắng 2
BOD < 400mg/l
Hiệu suất xử lý BOD đạt 80-95%
Xả bùn
tươi
Xả ra nguồn tiếp
nhận
Tuần hoàn bùn hoạt
tính Bùn dư
Xử lý bùn
22. Aerotank tải trọng cao một bậc
Aerotank
Bùn tuần hoàn
Nước vào
Bùn cặn
Thu hồi và xử lý bùn
Nước ra
Không khí
Bể lắng 1 Bể lắng 2
• BOD cao > 500 mg/l
• Thổi khí liên tục (6-8h)
23. Aerotank tải trọng cao nhiều bậc
Bể nhiều bậc ngang
• BOD > 500 mg/l
• Ch t r n l l ng pH = 6,5 – 9ấ ắ ơ ử
• t0
= 6 - 320
C
Bể lắng 1
Bể Aerotank
Bể lắng 2
Bùn hoạt tính
Xả bùn hoạt tính
Xả bùn tươi
Xả ra
nguồn
tiếp
nhận
Nước thải
24. Bể nhiều bậc dọc
Bể lắng 1 Bể lắng 2
Xả bùn tươi
Xả ra
nguồn
tiếp
nhận
Tuần hoàn bùn hoạt
Xả bùn hoạt tính
Bể Aerotank
Nước thải
25. Aerotank tải trọng cao xen kẽ
bể lắng bùn
Kk vào
Bùn thải
Bùn tuần hoànBùn tuần hoàn
Thu hồi và xử lí bùn
Bể lắng 1 Bể lắng 2 Bể lắng 3
• T i tr ng BOD > 1,3kg BODả ọ tính trên 1 kg chất thải
hữu cơ trong ngày.
• Hi u su t x lý BOD 70 – 75%ệ ấ ử
26. Aerotank thông khí kéo dài
lưới chắn
rác
bể aerotank
thông khí kéo
dài
Bùn tuần hoàn
Bùn dư
bể
lắng
2
nước ra
27. Aerotank thông khí cao có khuấy
đảo hoàn chỉnh
Bùn tuần hoàn
Máy khuấy bề
mặt
Khí nén
xả bùn tươi Bùn dư
nước ra
bể
lắng
1
bể
lắng
2
28. Dựa trên nguyên lý làm việc của aerotank khuấy
đảo hoàn chỉnh người ta thay không khí nén bằng
cách sục oxi tinh khiết.
Khí thải
Dòng ra
Bùn dư
Oxi tinh khiết
Dòng ra
Bùn dư
Oxi tuần hoàn
29. Khái niệm
• Bùn hoạt tính là quá
trình xử lý sinh học
nước thải trong đó vi
sinh vật tăng sinh.
• Quá trình này về cơ
bản bao gồm xử lý
hiếu khí để ôxy hóa
chất hữu cơ thành
CO2 , và H2O, NH4 và
sinh khối tế bào.
30. Quá trình hình thành bông bùn
Pha Lag (pha thích nghi)
Pha Log (pha tăng
trưởng)
Pha tăng trưởng chậm
Pha hô hấp nội bào
32. Hệ vi sinh vật bao gồm:
Vi khuẩn
Tảo
Nấm
Nguyên sinh động vật
Trùng bánh xe
Giun tròn
Một số động vật không xương sống khác
33. Vi khuẩn
• Zooglea, Pseudomonas,
Flavobacterium, Alcaligenes, Bacilus,
Achromobacter, Corynebaterium,
Comomonas, Brevibacterium,
Acinetobacterium
Vai trò: oxi hóa các chất hữu cơ, đóng vai trò
quan trọng trong việc hình thành bông bùn
34. Zooglea
Các loài vi khuẩn dạng sợi đóng vai trò quan trọng trong
việc hình thành bông bùn. Chúng là xương sống của hệ
bùn hoạt tính
40. Vi khuẩn Chức năng
Pseudomonas Phân hủy hiđratcacbon, protein, phản nitrat hóa
Arthrobacter Phân hủy hiđratcacbon
Bacillus Phân hủy hiđratcacbon, protein, …
Cytophaga Phân hủy các polyme
Zooglea Tạo thành chất nhày (polysacarit), hình thành
chât keo tụ
Nitrosomonas Nitrit hóa
Nitrobacter Nitrat hóa
Flavobacterium Phân hủy protein
Nitrococcus denitrificans Phản nitrat hóa (khử nitrat thành N2)
Thiobacillus denitrificans Phản nitrat hóa
Acinetobacter Phản nitrat hóa
Desulfovibrio Khử sulfat, khử nitrat
41. Vi sinh v t trong bùn bậ ị
bung
• Giữ vai trò chủ yếu là
Nocardia trong sự cố
bung bùn ở Hoa Kỳ
• Cyanobacterium,
Schizothrix calcicola
gây hiện tượng lên
bùn nhiều lần trong
nhà máy nước thải ở
Ohio
• Vi khuẩn sợi phát
triển trong môi trường
ít cacbon hữu cơ
Sphaerotilus natans 2 loài Thiothrix
42. Thứ tự Vi sinh vật sợi % NM XLNT bị sự có bung
bùn và VSV sơi chiếm
ưu thế
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Nocardia spp
Type 1701
Type 021N
Type 0041
Thiothrix spp
Sphaerotilus natans
Microthix parvicella
Type 0092
Haliscomenbacter hydrosis
Type 0675
Type 0803
Nostocoida limicola
Type 1851
Type 0961
Type 0581
Begiatoa spp
Nam
Type 0914
Loai khac
31
29
19
16
12
12
10
9
9
7
6
6
6
4
3
<1
<1
<1
<1
Nguồn Jenkins va Richard (1985)
Phần trăm trong 525 mẫu từ 270 nhà máy xử lý có vấn đề bun bùng tại Hoa kỳ
44. • Chuyển amon thành
nitrit : Nitrosomonas,
Nitrosopira,
Nitrococcus
• Chuyển nitrit thành
nitrat : Pseudomonas
• Quá trình nitrat sẽ
chậm hơn do sự
giảm nhiệt độ
Nitrobacter
Pseudomonas
45. Nấm
• Bùn họat tính không
thuận lợi cho sự phát
triển của nấm
• Geotrichum,
Candida,
Trichoderma
Penicillium,
Cepholosporium
và Alternaria
Geotrichum
46. Tảo
• Bùn hoạt tính thường
không ưu tiên cho sự
phát triển của tảo
• Có thể thấy xuất hiện
khá thường các loại
tảo dạng sợi trong
bông bùn ví dụ như
các sợi tảo lamSợi tảo lam
47. Protozoa
• Trùng biến hình (trùng chân giả)
• Trùng roi
• Trùng tiên mao (trùng cỏ, trích trùng,
mao trùng)
• Trùng bánh xe
• Các loài không xương sống cấp cao
hơn
48. Trùng biến hình
• Rất phong phú, kích
thước 10 – 200 µm
• Chỉ thị nước thải có
CHC dạng tinh bột
• Arcella trên vỏ
cứng có các vân như
hoa văn gọi là trùng
biến hình có vỏ
Arcella megastoma
Arcella vulgaris
49. Trùng roi
• Kích thước 5 – 20µm
• Chỉ thị cho mức BOD
trong nước cao
• Euglypha : amip có vỏ
cứng, cơ thể trong suốt.
Số lượng thường tăng
cùng tuối bùn.
• BOD : 0-50 mg/l.
• NH3 : 0-30 mg/l.
• Chất lượng dòng
nước : khác nhau.
Euglypha
50. Trùng tiên mao
• Nhóm bơi tự do và
nhóm bò :
– Có dạng tròn hoặc
oval, kích thước 20
– 400 µm
– Được tìm thấy điều
kiện bông bùn hình
thành tốt. Sự có
mặt hay vắng mặt
của chúng có thể
chỉ thị cho chất độc
hại
51. Trùng tiên mao
• Nhóm có cuốn
– Thân thân thẳng
hoặc co rút cắm
vào bông bùn
– Chỉ thị cho một
khoảng thời gian
lưu bùn khác
nhau.Đóng một vai
trò quan trọng
trong việc loại bỏ
Escheria coli
Escheria coli
52. Vorticella
• Là ciliate có cuống
• BOD : phụ thuộc vào
mỗi loài.
• NH3 : khác nhau với
mỗi loài.
• Chất lượng dòng nước:
tốt.
Vorticella Convallaria
53. Paramecium
• Là ciliate bơi tự do
thường thấy trong bùn
hoạt tính
• BOD dòng chảy : 0-30
mg/l.
• NH3 dòng chảy : 0-20
mg/l.
• Chất lượng dòng nước :
có thể thay đổi.
Paramecium
55. Trùng bánh xe
• Kích thước lớn hơn
các loài trên 50 –
500µm. Hình dạng rất
phong phú
• Trùng bánh xe có mặt
ở nhiều thời gian lưu
bùn khác nhau, một
số loài có thể chỉ thị
cho thời gian lưu bùn
cao
Lecane sp. (Rotifer)
56. Euchlanis
• Là rotifer bơi được,
chúng sử dụng chân và
tiêm mao để di dộng.
Euchlanis được thấy
trong bùn hoạt tính khi
chất lượng dòng nước
tốt. Nó đòi hỏi cung cấp
DO thường xuyên.
• BOD: 0-15 mg/l.
• NH3 : 0-10 mg/l.
• Chất lượng nước : trung
bình.Lecane sp. (Rotifer)
57. Loài không xương sống cấp
cao hơn
• Nhóm này gồm bộ giun
tròn
• Do tốc độ sinh trưởng
chậm, giun tròn nói
chung thường được
nhìn thấy ở thời gian
lưu bùn dài hơn
• Các loài còn lại chỉ xuất
hiện ở các hệ bùn hoạt
tính đang nitrat hóa, có
thể do chúng dễ bị tổn
thương bởi độ độc của
Macrobiotus
Macrobiotus blocki
58. Aeolosoma
• Loài giun đốt
Aeleosoma sp.
thường được nhìn
thấy trong bùn hoạt
tính với hình dạng
khổng lồ khi nhìn
dưới kính hiển vi và
chúng thường gây ra
các vệt màu đỏ trong
bùn hoạt tính do các
chấm đỏ cam trên cơ
thể của chúng.
Arcella megastoma
Arcella vulgaris
59. Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Khả
Năng Làm Sạch Nước Thải
Aerotank
• Lượng oxi hoà tan trong nước
• Thành phần dinh dưỡng đối với VSV
• Nồng độ chất bẩn hữu cơ trong nước
thải
• Các chất độc tính có trong nước thải
• pH của nước thải
• Nhiệt độ
• Nồng độ chất lơ lửng
60. Sự Cố Và Cách Khắc Phục
• Những vấn đề trong bùn hoạt tính
• Những vấn đề trong quá trình xử lí
nước thải
61. Những vấn đề trong bùn hoạt
tính
• Hiện tượng bung bùn :
– Bung bùn có sợi
– Bung bùn không có sợi
• Bông bùn điểm
• Hiện tượng lên bùn
• Hiện tượng tạo bọt và váng
• Hiện tượng bùn trương
65. TÓM TẮT NGUYÊN NHÂN VÀ
HẬU QUẢ
CỦA NHỮNG SỰ CỐ TRONG
BÙN HOẠT TÍNH
66. Sự cố Nguyên nhân Hậu quả
Bung bùn Những vi sinh vật bành
trướng khỏi bông bùn
và cản trở việc nén và
lắng của bùn
Chỉ số thể tích SVI cao,
nước thải ra trong
Nhày: bung bùn có nhớt
(cũng có thể gọi là
việc bung bù không
sơi)
Vi sinh vật hiện diện với
số lương lớn trong
lớp màng ngoại bào.
Giảm tính lắng và tốc độ
nén. Trên thực tế
không có việc phân
tách trong những
trường hợp nghiêm
trọng, tạo nên chảy
tràn của lớp bùn
trong bể lắng đợt 2
Bông bùn điểm Những bông bùn nhỏ,
chẵc, yếu, có cấu
hình tạo thành lắng
nhanh. Những khối tụ
nhỏ hơn lắng chậm
Chỉ số thể tích bùn SVI
thấp và nước thải ra
đục
67. Sự phát triển phân tán Vi sinh vật không tạo
thành bông nhưng
khuếch tán, tạo thành
những cụm nhỏ hay tế
bào đơn lẻ.
Nước ra đục, không có
vùng lắng trong bùn.
Lên bùn Việc khử nitrat trong bể
lắng đợt 2 tạo ra những
bóng khí Nito, bám dính
với những bông bùn
hoạt tính và nổi lên trên
bề mặt bể lắng 2
Lớp váng của bùn hoạt
tính được tạo thành trên
mặt của bể lắng đợt 2
Sự tạo thành bọt và
váng
Những chất hoạt diện bề
mặt không bị thoái hóa
và sự hiện diện của
những loài Nocardia, đôi
khi bởi sự hiện diện cả
Microthrix parvicella
Lượng lớn bùn nổi của
chất rắn trong bùn hoạt
tính tới bề mặt của đơn
vị xử lý. Bọt được tích
lũy và có thể bị thối.
Chất rắn có thể chảy
tràn vào bể lắng 2
68. Những vấn đề trong quá trình
xử lí nước thải
• Công trình bị quá tải
• Lượng nước thải đột xuất trở nên quá
lớn
• Nguồn cấp điện bị mất
• Không kịp sửa chữa, đại tu
• Cán bộ, công nhân không theo nguyên
tắc quản lý kĩ thuật an tòan
69. Cách khắc phục
Hiện tượng bung bùn :
– Xử lý bằng chất oxy hoá mạnh
– Xử lý bằng chất keo tụ
– Điều chỉnh lượng bùn tuần
hoàn
70. Hiện tượng lên bùn
• Tăng tỷ lệ bùn tuần hoàn từ bể lắng về bể
Aerotank để giảm thời gian lưu bùn trong
bể lắng.
• Tăng nhanh tốc độ rút bùn dư ở bể lắng
• Giảm thời gian lưu bùn để tránh quá trình
nitrat hóa
71. Hiện tượng bọt và váng
• Có thể khắc phục hiện tượng bọt và váng bằng
cách : dùng chlorine phun lên trên bề mặt hay
sử dụng các cation polymer để kiểm soát
Hiện tượng bùn trương
• Tăng cường sục khí
• Xả bùn dư
• Tạm thời giảm tải trọng thủy lực của bể
• Pha loãng nước thải bằng nước sông, hồ
72. Vấn đề trong chế độ làm việc của
các quá trình xử lí nước thải
Cách khắc phục
• Nước thải sản xuất có lưu lượng và nồng độ dao
động lớn trong ngày và đêm, thì chỉ được phép xả
vào mạng lưới thoát nước đô thị sau khi đã qua xử lí
cục bộ trong xí nghiệp công nghiệp.
• Điều chỉnh chế độ bơm cho phù hợp với công suất
của bể xử lí.
• Tiến hành tẩy rửa kênh mương đều đặn.
• Cần dùng 2 nguồn điện độc lập để tránh bị tắt điện
đột ngột.
• Cần nâng cao trình độ quản lí kĩ thuật cho các cán
bộ trong quá trình điều hành các công trình xử lí.
73. Tính toán bể
1. Các chỉ tiêu thiết kế
2. Lập mô hình tính toán bể
74. 1. Các chỉ tiêu thiết kế
1. Các thông số đầu vào
2. Xác định hiệu quả xử lý
Hiệu quả xử lý theo COD
Hiệu quả xử lý theo BOD5
Hiệu quả xử lý BOD toàn bộ
3. Thể tích bể
75. 1. Xác định thể tích bể (V)
a. Xác định theo tỷ số khối lượng chất nền
và khối lượng bùn hoạt tính F/M
V =
QSo
X. F/M
Q: Lưu lượng nước cần xử lý (m3
/ngày)
So: Hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu vào (mg/l)
X: Nồng độ bùn hoạt tính (mg/l)
F/M:Tỉ lệ BOD5 có trong nước thải và bùn hoạt tính (mg
BOD5/mg bùn)
76. b. Xác định theo tốc độ sử dụng chất nền
của 1g bùn hoạt tính trong 1đơn vị thời
gian
V =
Q (So – S)
ρ (a – Z)
ρ : Tốc độ sử dụng chất nền của 1 gram bùn
hoạt tính trong 1 ngày (g BOD5/1 g bùn ngày)
a: Nồng độ bùn thực trong bể Aerotank (mg/l)
Z: Độ tro của cặn, thường là 0,3 mg/mg
Xác định thể tích bể (V)
77. c. Xác định theo tuổi của cặn θc (thời gian lưu
giữ bùn hoạt tính trong bể)
V =
θc(So – S) Y
X (1+Kd θc)
θc: Tuổi của bùn (ngày)
Kd : Hệ số phân hủy nội bào (ngày-1
)
S: Hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu ra (mg/l)
Xác định thể tích bể (V)
78. d. Xác định theo tải trọng chất nền trên một
đơn vị thể tích của bể (kg BOD5/m3
)
V =
QSo
La
La : Tải trọng các chất hữu cơ sẽ được làm sạch trên
một đơn vị thể tích của bể xử lý (kg BOD5/l m3
ngày)
Xác định thể tích bể (V)
79. 4. Thời gian lưu nước
5. Lượng bùn hữu cơ lơ lửng khi sử dụng
BOD5
Tốc độ tăng trưởng của bùn
Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong ngày
Tổng bùn dư
Lượng cặn dư hằng ngày xả ra
Lưu lượng xả bùn
80. 6. Thời gian tích lũy cặn (tuần hoàn toàn
bộ) không xả cặn ban đầu
7. Lượng bùn hữu cơ xả ra hằng ngày
8. Xác định lưu lượng tuần hoàn
9. Tỷ lệ F/M
10.Lượng khí cần thiết
Lượng oxy cần thiết
Lượng oxy thực tế
81. 11. Lượng không khí cần thiết
12. Áp lực khí máy nén
13. Áp lực khí
14. Công suất máy nén
15. Chọn kích thước, bố trí phân phối khí
83. 1. Thể tích bể (V)
2. Lưu lượng nước
đầu vào ( Qv)
3. Lưu lượng nước
đầu ra ( Qr)
4. Thời gian lưu nước (Ɵ)
5. Lượng oxi
cần thiết (Ok)
6. Tốc độ sử dụng chất nền (rd)
7. Tốc dộ tăng trưởng
vi sinh vật (rt)
8. Lượng bùn
có trong bể (Xo)
9. Lượng bùn xả ra (Xr)
10. Lượng bùn sinh ra (Vrt
’
)
Xác định hiểu quả xử lý
84. Xác định hiệu quả xử lý
• Hiệu quả xử lý theo COD
E1 =
CODvào – (CODra – c)
CODvào
• Hiệu quả xử lý theo COD
E2 =
BOD5 vào – S
BOD5 vào
C: lượng căn theo COD
S: lượng BOD5 hòa tan ra khỏi bể lắng
85. Xác định hiệu quả xử lý
• Hiệu quả xử lý toàn bộ
E =
BOD5 vào – BOD5 ra
BOD5 vào
- Trong đó:
Xác định hàm lượng BOD5 tan trong nước đầu ra
BOD5 ra = BOD5 hòa tan + BOD5 lơ lơ lửng
86. Lưu lượng nước đầu vào (Qv)
Qv = Qr
Lưu lượng nước đầu ra (Qr)
87. Thể tích bể
V =
Q . Y . (So – S) . θc
X ( 1 + Kd . θc)
• Q: lưu lượng bùn trung bình ngày (m3
/ngày.đêm)
• Y: hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại
(mg/mg)
• θc: thời gian lưu bùn (ngày)
• So: chất nền trong nước thải (mg/l)
• S: nồng độ chất nền còn lại sau khi ra khỏi bể (mg/l)
• X: nồng độ bùn hoạt tính sau khi hòa trộn (mg/l)
• Kd: hệ số phân hủy nội bào
(m3
)
88. Thể tích bể
• Thể tích thực của bể:
Vthực = B . L . H (m3
)
B, L, H : kích thước bể (m)
89. Thời gian lưu nước (Ɵ)
• V: thể tích bể (m3
)
• Q: lưu lượng bùn trung bình ngày
(m3
/ngày.đêm)
θ =
V
Q
(h)
90. Lượng oxi cần thiết (Ok)
• Lượng oxi cần thiết
OCo =
Q. (So – S)
1000 . f
- 1.42. Px +
4.57 ( No – N)
1000
No: tổng nito ban đầu ( sau khi bổ sung dinh dưỡng)
N: tổng nito ra ( 5 – 6 mg/l)
• Lượng oxi thực tế
OCt = OCo +
Cs
Cs + C
1
1.024(T - 20)
1
α
91. • Cs: oxy bão hoà trong nước (9,08 mg/l).
• C: lượng oxy cần duy trì trong bể (2-3
mg/l)
• α: 0,6-0,94.
• OCTB = OCt/24 (kg/h)
• OCt max = 1,5.OCt TB
• OCt min = 0,8.OCt TB
92. Lượng oxi không khí cần thiết
• OU: công suất hoà tan thiết bị: OU = Ou . h
• Ou: phụ thuộc hệ thống phân phối khí (g
O2/m3
.m)
• h: độ ngập nước (< hbể)
Ok =
OCt
OU
fan toàn
Ok thực tế = 2Ok
93. Tốc độ sử dụng chất nền (rd)
• rd: tốc độ sử dụng chất nền (g/m3
.s).
• Y: hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại
(mg/mg).
• μm: tốc độ tăng trưởng riêng max.
• S: nồng độ chất nền trong nước thải ở thời điểm
tăng trưởng bị hạn chế (lúc số lượng chất nền chỉ
có giới hạn).(nồng độ còn lại trong nước thải)
• Ks: hằng số bán tốc độ (nói lên sự ảnh hưởng của
nồng độ chất nền ở thời điểm
• X: nồng độ bùn hoạt tính (g/m3
)
rd =
μm . X . S
Y (Ks + S)
=
K . X . S
Ks + S
