Tất tần tật về công nghệ bể lọc sinh học nhỏ giọt.

Ở các nước phát triễn, công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt đã được đưa vào sử dụng từ hơn 100 năm qua. Bể lọc nhỏ giọt đầu tiên xuất hiện ở Anh năm 1893, hiện nay được sử dụng ở hầu khắp các nước với các trạm xử lý công suất nhỏ.
Ở nước ta cũng đã xây dựng rất nhiều bể lọc sinh học nhỏ giọt rồi, nhưng vẫn còn rất nhiều người chưa biết đến công nghệ lọc này. bài viết này sẽ giới thiệu tất tần tật về khái niêm, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ưu điệm nhược điểm của công nghệ  bể lọc sinh học nhỏ giọt.

Liên Hệ: 0333088889

Xem thêm:Hố ga là gì? cấu tạo và nguyên lý hoạt động?

1.Bể lọc sinh học nhỏ giọt là gì?

Khái niệm về lọc nhỏ giọt:
Lọc là quá trình tách các hạt rắn ra khỏi pha lỏng hoặc pha khí bằng cách cho dòng khí hoặc lỏng có chứa hạt chất rắn chảy qua lớp vật ngăn xốp. Các hạt rắn sẽ bị giữ lại trên bề mặt lớp vật ngăn còn khí hoặc chất lỏng sẽ thấm qua vật ngăn. Lọc nhỏ giọt là lọc với vận tốc rất nhỏ từ 0,1-0.5 m/h.

Tất tần tật về công nghệ bể lọc sinh học nhỏ giọt.
Tất tần tật về công nghệ bể lọc sinh học nhỏ giọt.

Có hai loại là lọc nhỏ giọt có vật liệu ngập trong nước thải và lọc nhỏ giọt biophin (vật liệu lọc không ngập trong nước thải)

Lọc nhỏ giọt có lớp vật liệu không ngập trong nước thải:
Cấu tạo: Có vật liệu tiếp xúc không ngập nước.
Các vật liệu có độ rỗng và diện tích lớn nhất (nếu có thể).
Nước thải được phân phối đều trên bề mặt vật liệu. Nước thải sau khi tiếp xúc với vật liệu tạo thành các hạt nhỏ chảy thành màng nhỏ luồng qua khe hở của lớp vật liệu lọc.
Ở bề mặt vật liệu lọc các khe hở giữa chúng các cặn bẩn được giữ lại tạo thành màng – Màng sinh học.
Lượng oxi cần thiết để oxi hóa chất bẩn đi từ đáy lên.
Những màng vi sinh đã chết sẽ đi cùng nước thải ra khỏi bể.

Công nghệ lọc nước thải sinh học nhỏ giọt
Công nghệ lọc nước thải sinh học nhỏ giọt
Lọc nhỏ giọt có lớp vật liệu ngập không trong nước thải:
Các vật liệu có độ rỗng và diện tích lớn nhất (nếu có thể).
Nước thải được phân phối đều trên bề mặt vật liệu.
Nước thải sau khi tiếp xúc với vật liệu tạo thành các hạt nhỏ chảy thành màng nhỏ luồng qua khe hở của lớp vật liệu lọc.
Ở bề mặt vật liệu lọc các khe hở giữa chúng các cặn bẩn được giữ lại tạo thành màng – Màng sinh học.
Lượng oxi cần thiết để oxi hóa chất bẩn đi từ đáy lên.
Những màng vi sinh đã chết sẽ đi cùng nước thải ra khỏi bể.
Hệ thống bể lọc sinh học nhỏ giọt
Hệ thống bể lọc sinh học nhỏ giọt

2. Cấu tạo của bể lọc sinh học nhỏ giọt

Về cấu tạo, bể lọc sinh học nhỏ giọt được chia thành nhiều phần: Bể lọc 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 2 pha

Cấu tạo bể lọc sinh học nhỏ giọt
Cấu tạo bể lọc sinh học nhỏ giọt
Cùng tìm hiểu về bể lọc vận tốc chậm nhé:
Có hình trụ hoặc chữ nhật, hệ thống nước thải được nạp theo chu kỳ. Và chỉ có khoảng 0.6-1.2m nguyên liệu lọc ở phía trên có bùn vi sinh vật. Còn ở lớp dưới thì có các vi khuẩn nitrat hóa. Hiệu suất khử BOD cao, và cũng cho ra nước thải chứa lượng nitrat cao.
Nguyên liệu lọc cho bể này thường là đá sỏi, và xỉ.
Bể lọc vận tốc trung bình và nhanh:
Ở bể này thì 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 là đá sỏi, plastic.
Cấu tạo bể lọc sinh học nhỏ giọt
Cấu tạo bể lọc sinh học nhỏ giọt
Bể lọc cao tốc:
Có lưu lượng nạp nước thải, và chất thải hữu cơ cao. Khác với bể lọc vận tốc nhanh ở điểm có chiều sâu cột lọc. Vì nguyên liệu lọc ở đây là plastic, do đó thường nhẹ hơn đá sỏi.
Bể lọc thô:
Lưu lượng nạp chất hữu cơ lớn hơn 1,6 kg/m3.d, lưu lượng nước thải là 187m3/m2.d bể lọc thô. Dùng để xử lý sơ bộ nước thải trước giai đoạn xử lý thứ cấp.

3. Nguyên lý hoạt động của bể lọc sinh học nhỏ giọt

Các quá trình sinh học diễn ra trong lọc sinh học nhỏ giọt.
Quá trình sinh học hiếu khí:
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí gồm 3 giai đoạn:

  •  Giai đoạn 1: Oxi hóa toàn bộ chất hữu cơ có trong nước thải để đáp ứng nhu cầu năng lượng của tế bào.

CxHyOzN + (x+ + + ) O2 → xCO2 + H2O + NH3

  • Giai đoạn 2 (quá trình đồng hóa): Tổng hợp để xây dựng tế bào

CxHyOzN + NH3 + O2 → xCO2 + C5H7NO2

  •  Giai đoạn 3 (quá trình dị hóa): Hô hấp nội bào

C5H7NO2 + 5O2→ xCO2 + H2O NH3 + O2 → O2 + HNO2 → HNO3
Khi không đủ cơ chất, quá trình chuyển hóa các chất của tế bào bắt đầu xảy ra bằng sự tự oxi hóa chất liệu tế bào.
Các quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Tùy theo từng loại VSV khác nhau quá mà quá trình sinh học hiếu khí nhân tạo được chia thành:
Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng
Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám
Ở đây công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt là ứng dụng của phương pháp xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám.
Màng sinh học
Quá trình vi sinh dính bám là một trong những quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Các vi sinh vật chịu trách nhiệm phân hủy các chất hữu cơ phát triển thành màng (biofilm) dính bám hay gắn kết vào các vật liệu trơ như đá, sành, sứ, nhựa,…
Cấu tạo màng vi sinh vật
Màng vi sinh vật có cấu trúc rất phức tạp, cả về cấu trúc vật lý lẫn vi sinh, cấu trúc cơ bản của màng vi sinh vật gồm:
Vật liệu đệm (như đá, sỏi, than,…với nhiều kích cỡ khác nhau) có bề mặt rắn làm môi trường dính bám cho vi sinh vật.
Lớp màng vi sinh vật phát triển dính bám trên bề mặt vật liệu đệm. Lớp màng vi sinh được chia thành 2 lớp: lớp màng nền và lớp màng bề mặt.
Cấu tạo của lớp màng vi sinh vật bao gồm những đám vi sinh vật và một số vật chất khác liên kết trong ma trận cấu tạo bởi các polymer ngoại bào (gelatin) do vi sinh vật ( cả protozoa và vi khuẩn) sản sinh ra trong quá trình trao đổi chất, do quá trình tiêu hủy tế bào và do có sẵn trong nước thải. Thành phần chủ yếu của các polymer ngoại tế bào này là polysaccharides, proteins.
Phân tích theo chủng loại vi sinh vật, lớp màng vi sinh vật còn có thể chia thành 2 lớp: lớp màng kị khí ở bên trong và lớp màng hiếu khí ở bên ngoài. Trong màng vi sinh luôn tồn tại đồng thời vi sinh vật kị khí và hiếu khí, do chiều sâu của lớp màng lớn hơn nhiều so với đường kính của khối vi sinh vật, oxy hòa tan trong nước chỉ khuếch tán vào gần bề mặt màng và làm cho lớp màng phía ngoài trở thành hiếu khí, còn lớp màng bên trong không tiếp xúc được với oxy trở thành lớp màng kị khí.

Cấu tạo màng bể lọc sinh học nhỏ giọt
Cấu tạo màng bể lọc sinh học nhỏ giọt
Quá trình tiêu thụ cơ chất làm sạch nước: đầu tiên cơ chất từ chất lỏng tiếp xúc với bề mặt màng sau đó chuyển vận vào màng vi sinh theo cơ chế khuếch tán phân tử. Trong màng vi sinh vật diễn ra quá trình tiêu thụ cơ chất và quá trình trao đổi cơ chất của vi sinh vật trong màng.
Đối với những loại cơ chất ở thể rắn, dạng lơ lửng hoặc có phân tử khối lớn không thể khuếch tán vào màng được chúng sẽ phân hủy thành dạng có phân tử khối nhỏ hơn tại bề mặt màng sau đó mới tiếp tục quá trình vận chuyển và tiêu thụ trong màng vi sinh giống như trên. Sản phẩm cuối cùng của màng trao đổi được vận chuyển ra khỏi màng vào trong chất lỏng.
Quá trình sinh học kỵ khí:
Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy sinh học chất hữu cơ và vô cơ phân tử trong điều kiện không có oxy phân tử bởi các vi sinh vật kị khí. Phân hủy kỵ khí có thể chia làm 6 quá trình:
Thủy phân polymer:

  • thủy phân các protein, polysacearide, chất béo.
  • Lên men các amino acid và đường.
  • Phân hủy kỵ khí các acid béo mạch dài và rượu (alcohols).
  • Phân hủy kỵ khí các acid béo dễ bay hơi (ngoại trừ acid acetic).
  • Hình thành khí methane từ acid acetic.
  • Hình thành khí methane từ hydrogen và CO2.
  • Các quá trình này có thể hợp thành 4 giai đoạn, xảy ra đồng thời trong quá trình phân hủy kỵ khí chất hữu cơ:

Thủy phân: trong giai đoạn này, dưới tác dụng của enzyme do vi khuẩn tiết ra, các phức chất và các chất không tan (polysaccharides, protein, lipid) chuyển hóa thành các phức đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (đường, các amino acid,acid béo). Quá trình này xảy ra chậm. Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào pH, kích thước hạt và đặc tính dễ phân hủy của cơ chất. Chất béo thủy phân rất chậm.
Acid hóa: Trong giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tan thành chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, alcohols, acid lactic, methanol, CO2, H2, NH3, H2S và sinh khối mới. Sự hình thành các acid có thể làm pH giảm xuống 4.0.
Acetic hoá (Acetogenesis): Vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn acid hóa thành acetate, H2, CO2 và sinh khối mới.
Methane hóa (methanogenesis): Đây là giai đoạn cuối của quá trình phân huỷ kỵ khí. Acetic, H2, CO2, acid fomic và methanol chuyển hóa thành methane, CO2 và sinh khối mới.Trong 3 giai đoạn thuỷ phân, acid hóa và acetic hóa, CO2 hầu như không giảm, CO2 chỉ giảm trong giai đoạn methane.

Quá trình sinh học kỵ khí
Quá trình sinh học kỵ khí

4. Ưu điểm và nhược điểm của bể lọc sinh học nhỏ giọt

Công nghê bể lọc sinh học nhỏ giọt , đó là công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt, công nghệ bùn hoạt tính, công nghệ lọc sinh học ngập nước và ao sinh học ổn định.
Có thể so sánh ưu nhược điểm của từng công nghệ như sau:
Đầu tiên là ưu điểm:

  • Quá trình oxi hóa rất nhanh, nên rút ngắn được thời gian xử lý
  • Điều chỉnh được thời gian lưu nước, và tốc độ dòng chảy
  • Xử lý hiệu quả được lượng nước cần có quá trình khử nitrat hoặc phản ứng nitrat hóa.
  • Nước ra khỏi bể lọc sinh học thường ít bùn cặn hơn bể Aroten.

Nhược điểm:

  • Yêu cầu vốn xây dựng cao hơn các phương pháp khác
  • Xử lý chất dòng thải có nồng độ chất hữu cơ thấp
  • Chi phí vận hành và bảo trì cao do có hệ thống nước tuần hoàn và đòi hỏi hóa chất
  • Yêu cầu kiểm tra giám sát thường xuyên.
  • Có khả năng xảy ra tắc nghẽn
  • Thiếu linh hoạt và kiểm soát vẫn hạn chế so với quá trình bùn hoạt tính
    Mùi hôi
  • Rất nhạy cảm với nhiệt độ.

***Trên đây là tất tần tật về công nghệ bể lọc sinh học nhỏ giọt. Hi vọng thông qua bài viết này sẽ giúp các bạn hiểu hơn về công nghệ bể lọc hiểu quả này.

Xem thêm:Hoá giải bếp nằm trên bể phốt? Nên đặt bể phốt ở đâu?

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

error: Content is protected !!
0333088889