Mục lục
- 1 Bể SBR là gì?
- 2 Lịch sử phát minh bể sbr
- 2.1 Sự sự cải tiến về thiết kế và công nghệ
- 3 Tính toán bể SBR như thế nào?
- 3.1 Quy trình xử lý cơ bản của bể SBR
- 3.2 Giai đoạn Làm đầy
- 3.3 Giai đoạn Phản ứng
- 3.4 Giai đoạn Xử lý
- 3.5 Giai đoạn Rút
- 3.6 Giai đoạn để không
- 4 Cấu hình quy trình SBR
- 4.1 Bể phản ứng
- 4.2 Rút bùn thải
- 4.3 Sục khí
- 4.4 Quá trình lắng.
- 4.5 Các hệ thống phát triển cho bể SBR:
Bể SBR là gì?
Lò phản ứng mẻ tuần tự SBR – Sequencing Batch Reactor là bể xử lý nước thải công nghiệp công suất lớn. Bể SBR xử lý nước thải đầu ra từ bể phân hủy kỵ khí hoặc xử lý sinh học cơ sở theo lô. Oxy được sục qua nước thải để giảm nhu cầu oxy sinh hóa BOD và nhu cầu oxy hóa học COD. Giúp cho quá trình phù hợp với việc xả thải đã qua xử lý vào cống trên đất liền.
Mặc dù có 1 vài cấu hình SBR khác nhau nhưng về quá trình cơ bản thì tương tự. Việc lắp đặt bao gồm ít nhất 2 bể được trang bị giống hệt nhau với đầu vào chung, có thể chuyển đổi giữa chúng. Các bể chứa có 1 dòng chảy qua hệ thống với nước thải thô có ảnh hưởng chảy vào ở 1 đầu và nước được xử lý chảy ra ở đầu kia.
Trong khi 1 bể ở chế độ lắng khử thì bể kia là bể sục khí và làm đầy. Đầu vào 1 phần của bể được gọi là bộ chọn sinh học. Bao gồm 1 loạt các vách ngăn điều hướng dòng chảy từ bên này sang bên kia của bể,. Hoặc bên dưới và các vách ngăn liên tiếp. Việc này giúp trộn lẫn chất ô nhiễm vào bùn hoạt tính trả lại. Bắt đầu quá trình xử lý sinh học trước khi dung môi đi vào phần chính của bể.
Lịch sử phát minh bể sbr
Vào đầu những năm 1900, các nguyên tắc cơ bản của quá trình suy thoái sinh học sử dụng bùn hoạt tính được thiết lập cùng các nguyên tắc khác bởi Ardern, Lockett và Fowler. Các nhà nghiên cứu này đã vận hành quy trình đổ đầy và rút ra trên hệ thống xử lý nước thải thô tại Manchester ở Anh. Thiết lập khái nhiệm về các lò phản ứng mẻ tuần tự SBR. Vận hành 1 bể phản ứng sinh học duy nhất bằng cách sử dụng các chu trình sục khí, xử lý và xả thải.
Sự sự cải tiến về thiết kế và công nghệ
Các hệ thống SBR có thể tích thay đổi khối lượng. Khối lượng ban đầu có khả năng đạt được chất lượng xử lý tuyệt vời nhưng gặp nhiều khó khăn trong vận hành. Trong đó có sự phát triển của các quá trình bùn hoạt tính dòng chảy liên tục. Khối lượng cố định kết hợp 2 đơn vị riêng việt. 1 cho sục khí và 1 cho giải quyết. Những phát triển tiếp theo của quy trình SBR đã không xảy ra cho đến những năm 1950. Khi Pasveer và đồng nghiệp kết hợp các nguyên tắc xử lý hàng loạt bị gián đoạn và liên tục trong hệ thống bùn hoạt tính có thể tích thay đổi.
Sự phát triển hơn nữa diễn ra vào những năm 1970 chủ yếu ở Úc và Mỹ. Với sự trợ giúp của EPA, bản thiết kế SBR đã được xuất bản vào năm 1986 và 1992. Giải pháp công nghệ cải tiến đã được đưa ra. Đặc biệt là các hệ thống điều khiển vi xử lý đáng tin cậy. Thiết bị sục khí và van được kích hoạt cơ học. Thông qua giám sát hiệu suất quá trình và các biến thể cũng như sửa đổi quy trình SBR ban đầu.
Tính toán bể SBR như thế nào?
Quy trình xử lý cơ bản của bể SBR
ở dạng cơ bản nhất, hệ thống SBR là 1 tập hợp các bể hoạt động. Mỗi bể được đổ đầy trong 1 khoảng thời gian riêng biệt. Sau đó, được vận hành như 1 lò phản ứng hàng loạt. Sau khi xử lý như mong muốn, hỗn hợp được phép lắng xuóng. Phần nổi phía trên được làm sạch. Chu kỳ cho mỗi bể SBR cơ bản được chia thành 5 giai đoạn riêng biệt: Làm đầy, phản ứng, xử lý, rút và để không.
Một vài giai đoạn như Làm đầy và phản ứng thay đổi theo quy trình sục khí và trộn. Việc lãng phí bùn có thể diễn ra ở gần cuối quá trình Phản ứng. Hoặc trong quá trính xử lý, rút hay để không. Thiết kế trung tâm của SBR là sử dụng 1 bể duy nhất cho nhiều mặt xử lý nước thải.
Giai đoạn Làm đầy
Chất ô nhiễm trong bể chứa có thể là nước thải thô hoặc nước thải chính. Có thể được bơm vào hoặc chảy vào bằng trọng lực. Khối lượng chất được xác định dựa trên 1 số yếu tố bao gồm thời gian tải và lưu trữ mong muốn cùng đặc điểm giải quyết dự kiến của các sinh vật.
Thời gian làm đầy phụ thuộc vào thể tích mỗi bể. Số lượng bể song song đang hoạt động và mức độ thay đổi hoàn toàn trong tốc độ dòng nước thải. Hầu như bất kỳ hệ thống sục khí như khuếch tán, nổi cơ học đều có thể sử dụng.
Tuy nhiên, hệ thống sục khí lý tưởng phải có khả năng cung cấp cả phạm vi cường độ trộn từ 0 đến khuấy trộn hoàn toàn và linh hoạt mà không cần sục khí. Thiết bị cảm biến mức độ, bộ hẹn giờ hoặc đầu dò cần có trong bể.
Giai đoạn Phản ứng
Các phản ứng sinh học được bắt đầu từ quá trình Làm đầy và hoàn thành trong giai đoạn Phản ứng. Trong quá trình Làm đầy, các điều kiện xen kẽ của nồng độ oxy hòa tan thấp ở phản ứng hỗn hợp và nồng độ oxy hòa tan cao ở phản ứng có ga. Mức chất lỏng duy trì ở ngưỡng tối đa trong suốt quá trình phản ứng.
Việc thải bùn có thể xảy ra ở giai đoạn này giúp kiểm soát tuổi bùn. Bằng cách thải bùn đó ra khỏi lò phản ứng để duy trì hoặc giảm thể tích bùn và chất rắn. Thời gian dành riêng cho phản ứng có thể cao tới 50% hoặc hơn tổng thời gian chu kỳ. Sự kết thúc của giai đoạn Phản ứng được quyết định bởi các thông số thời gian (1.5 giờ) hoặc bộ điều khiển mức độ trong bể liền kề.
Giai đoạn Xử lý
Trong bể SBR, quá trình tách chất rắn diễn ra ở điều kiện không hoạt động. Nghĩa là không có dòng chảy hoặc lưu lượng trong bể. Có thẻ có thể tích lớn hơn 10 lần so với bể lắng thứ cấp sử dụng cho nhà máy bùn hoạt tính với dòng chảy liên tục. Ưu điểm chính trong quá trình làm rõ là kết quả của toàn bộ bể sục khí đóng vai trò là chất làm sạch. Trong suốt thời gian khi không có dòng chảy vào bể. Bởi tất cả sinh khối vẫn còn trong bể đến khi 1 phần nào đó bị loại bỏ. Không cần phần cứng dưới dòng ở các bể lắng thông thường.
Ngược lại, hỗn hợp được loại bỏ liên tục từ bể sục khí bùn hoạt tính với odngf chảy liên tục. Được đưa qua bể lắng để đưa lượng lớn bùn trở lại bể sục khí.
Giai đoạn Rút
Cơ chế rút theo 1 số hình thức. Bao gồm 1 đường ống được cố định ở 1 mức độ xác định trước với lưu lượng được điều chỉnh bởi van tự động hoặc bơm. Đập nước có thể điều chỉnh nồi hoặc nằm ngay bên dưới bề mặt chất lỏng. Trong mọi trường hợp, cơ chế rút phải được thiết kế và vận hành theo cách ngăn chặn vật chất nồi không bị thải ra.
Thời gian dành cho cơ chế Rút dao động từ 5 đến hơn 30% tổng thời gian chu kỳ. Tuy nhiên, không nên kéo dài quá mức vì các vấn đề có thể xảy ra với lượng bùn tăng.
Giai đoạn để không
Khoảng thời gian giữa Rút và làm đầy được gọi là giai đoạn Để không. Đúng như cái tên của nó, thời gian nhàn rỗi này có thể sử dụng 1 cách hiệu quả để xả thải bùn lắng. Mặc dù việc thải bùn có thể không thường xuyên từ 2 – 3 tháng. Các chương trình xử lý bùn nên diễn ra thường xuyên hơn để duy trì hiệu quả của quá trình và xử lý bùn thải.
- Công nghệ SBR có ưu điểm là linh hoạt hơn nhiều so với các quy trình bùn hoạt tính thông thường. Về thời gian phản ứng phù hợp với nồng độ, mức độ xử lý cần thiết cho 1 loại nước thải cụ thể. Ví dụ, quy trình SBR cho phép thực hiện các điều chỉnh trừ tuổi bùn, nồng độ chất rắn hỗn hợp vận hành. Thực hiện trong 1 quy trình thông thường tương đương tổng thời lượng chu kỳ của từng giai đoạn trong quy trình mô hình chu kỳ của oxy hòa tan trong quá trình sục khí. Hoạt động mực nước dưới và hoạt độc mực nước đáy.
Cấu hình quy trình SBR
Các thành phần thiết yếu của SBR:
- Bể phản ứng.
- Cơ chế rút bùn thải
- Thiết bị sục khí
- Bộ lọc nước thải
- Hệ thống kiểm soát quá trình.
Bể phản ứng
Để phù hợp với dòng nước thải liên tục. Hệ thống SBR thường bao gồm 1 bể chứa và 1 – 2 bể SBR. Như với các hệ thống xử lý bùn hoạt tính thông thường. Sàng lọc thông thường và loại bỏ sạn thường cung cấp xử lý sơ bộ. Mộtg ia đoạn lắng sơ cấp thường không được yêu cầu với các quy trình SBR trừ khi các chất rắn lơ lửng có ảnh hưởng quá mức. Nước thải đã được xử lý cũng có thể xử lý lại nếu SBR lắp ở hạ lưu các bể lắng chính.
Lò phản ứng thường là bể hình tròn, hình vuông hoặc hình chữ nhật đơn giản và có thể xây dựng bằng bê tông cốt thép. Cấu trúc đầm cũng được sử dụng. Ví dụ, bể lắng sơ cấp có thể được trang bị thêm. Vì bể hoạt động như 1 bể sục khí và làm trong nước cuối cùng.
Toàn bộ cấu trúc được sử dụng cho toàn bộ nhà máy xử lý và thu được bố cục nhỏ gọn hơn cho khu vực này. Mở rộng cho nhà máy bằng cách bổ sung các lưu vực mô đun xây dựng tường chung, dễ dàng thiết kế cho các điều kiện xử lý trong tương lai.
Rút bùn thải
Lưu lượng giữa mực nước đáy và mực nước trên cùng thể hiện thể tích được xử lý trên môi mẻ hoặc thể tích thủy lực. Các thể tích này thường lên tới 30% thể tích mực nước hàng đầu. Độ sâu tổng thể thường có kích thước khoảng 5 – 7m. Thể tích chất lỏng ở mực nước đáy có kích thước cung cấp đủ khối lượng bùn hoạt tính để hoàn thành các quy trình xử lý sinh học.
Bùn hoạt tính WSA (waste activated sludge) được rút bằng bơm hoặc van. Kích hoạt từ việc bùn đã lắng trong giai đoạn Xử lý hoặc Để không của chu kỳ. Nồng độ WAS điển hình thường nằm trong khoảng 8.000 – 15.000 mg/L. Năng suất xản suất bùn tương tự như các chương trình bùn hoạt tính thông thường. Hoạt động theo cùng 1 tốc độ xử lý và tuổi bùn. Bùn hoạt tính thải có thể được xử lý thêm bằng các quá trình hiếu khí và kỵ khí. Hoặc làm dày và khử trước khi xử lý.
Sục khí
Hầu hết các quy trình SBR sử dụng máy thổi khí để cung cấp sục khí làm giảm sinh học các thành phần hữu cơ trong nước thải.
Khi vận hành bất kỳ quy trình SBR nào, không khí chỉ có thể được cung cấp trong các giai đoạn Làm đầy, Sục khí và Phản ứng. Do đó, đối với chu trình sục khí 50%, không khí xử lý phải được cung cấp cho SBR trong khoảng thời gian 12h mỗi ngày.
Đối với hệ thống 2 bể, điều này có nghĩa là hoạt động của quạt gió liên tục cho toàn bộ hệ thống. Với mỗi bể được cung cấp 1 lưới sục khí có khả năng lấy toàn bộ luồng khí.
Lưu lượng khí được dẫn dến đúng bể chứa bằng các van cơ giới. Điều khiển bởi trung tâm điều khiển quá trình. 1 lợi thế lớn của chuỗi hoạt động dựa trên thời gian là khả năng thay đổi cường độ sục khí và thời gian. Khả năng đầu vao lớn có thể đạt được để không xảy ra tình trạng sục khí quá mức khi khỏi động. Hoặc trong thời gian xử lý ngoài giờ cao điểm.
Có thể đạt được sự tinh chỉnh bổ sung của hệ thống sục khí thông qua việc lắp đặt đầu dò oxy hòa tan trong lưu vực và kiểm soát lượng khí thải bằng máy thổi tốc độ. Nitrat hóa và khử nitrat có thể đạt được thông qua việc bật và tắt không khí trong các giai đoạn làm đầy và phản ứng. Cũng có thể đạt được đồng thời trong các giai đoạn hiếu khí của chu trình thông qua kiểm soát cường độ sục khí.
Quá trình lắng.
Khử nitrat diễn rã trong bùn, nhưng hiếm khi bùn tằng vì nồng độ nitrat thấp. Thông thường, loại bỏ phốt pho sinh học có thể đạt được bằng cách kết hợp giai đoạn yếm khí trong chu trình xử lý thường là lúc bắt đầu giai đoạn Làm đầy. Nước thải đã xử lý có thể được loại bỏ khỏi SBR sau thời gian lắng. Phải có đủ thời gian lắng cho phép chất rắn đạt đủ mức độ lắng trong bể để tránh sư xâm nhập và cọ rửa trong quá trình khử nước thải.
Các hệ thống phát triển cho bể SBR:
- Cố định decanters bao gồm các ống đầu ra ngập nước với van điều khiển siphon tự động và sắp xếp nhiều ống dẫn khí
- Thiết bị di chuyển bao gồm máng đập. Đập nổi và ống nối khớp nhau linh hoạt. Đập nghiêng và máy bơm chìm nổi.
- Một số decant bị mất chất rắn bằng cách bẫy chất rẵn hỗn hợp lơ lửng trong giai đoạn sục khí hoặc trong hệ thống đường ống ngập nước.
Khía cạnh quan trọng nhất đối với thiết kế decanter là đảm bảo nước thải được rút đồng đều từ trong bể. Chất thải tại điểm phải chịu sự cọ sát của chất rắn lơ lửng từ lớp bùn lắng và không có tính linh hoạt để thay đổi. Ví dụ như lớp bùn cao hơn thông qua việc tăng nồng độ chất nắn trong bể. Thiết kế decanter thường kết hợp các cơ chế bảo vệ để ngăn chặn cặn bã và các vật liệu nổi khác gây ra sự suy giảm chất lượng nước thải.