Xử lý nước thải - Công nghệ xử lý nước SBR

Hệ thống SBR (Sequency Batch Reactor) là hệ thống dùng để xử lý nước thải sinh học chứa chất hữu cơ và nitơ cao, xử lý nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy và xả cặn. Hệ thống gồm 5 pha diễn ra liên tục và lần lượt theo thứ tự: Fill (Làm đầy), React (Pha phản ứng, thổi khí), Settle( lắng), Draw (rút nước), Idling (ngưng).

1. Quá trình hoạt động trong bể SBR

- Hệ thống SBR gồm 2 cụm bể: cụm bể Selectorvà cụm bể C – tech. Nước được dẫn vào bể Selector trước sau đó mới qua bể C – tech.

- Bể Selector được sục khí liên tục tạo điều kiện cho quá trình xử lý hiếu khí diễn ra tại đây. Nước sau đó được chuyển sang bể C-tech, tại đây diễn ra 5 pha theo thứ tự:

Nguyên tắc hoạt động trong bể SBR

- Fill (Làm đầy): Nước thải được bơm vào bể SBR trong thời gian 1-3 giờ, trong bể phản ứng hoạt động theo mẻ nối tiếp nhau, tuỳ theo mục tiêu xử lý, hàm lượng BOD đầu vào, quá trình làm đầy có thể thay đổi linh hoạt: làm đầy – tĩnh, làm đầy – hòa trộn, làm đầy – sục khí, tạo môi trường thiếu khí và hiếu khí trong bể, tạo điều kiện cho hệ vi sinh vật phát triển và hoạt động mạnh mẽ. trong bể diễn ra quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ, loại bỏ một phần BOD/COD trong nước thải;

- React (Pha phản ứng, thổi khí): Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính bằng sục khí hay làm thoáng bề mặt để cấp oxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn hợp. Thời gian của pha này thường khoảng 2 giờ, tùy thuộc vào chất lượng nước thải. Trong pha này diễn ra quá trình nitrat hóa, nitrit hóa và oxy hóa các chất hữu cơ. Loại bỏ COD/BOD trong nước và xử lý các hợp chất Nitơ. Quá trình nitrat hóa diễn ra một cách nhanh chóng: sự ôxy hóa amoni (NH₄⁺) được tiến hành bởi các loài vi khuẩn Nitrosomonas quá trình này chuyển đổi amoniac thành nitrit (NO₂^-). Các loại vi khuẩn khác như Nitrobacter có nhiệm vụ ôxy hóa nitrit thành nitrat (NO₃^-)

NH₄⁺+3/2O₂ → NO₂^- + H₂O + 2H⁺(Nitrosomonas)

NO₂^- + 1/2 O₂→ NO₃^- (Nitrobacter)

Trong giai đoạn này cần kiểm soát các thông số đầu vào như: DO, BOD, COD, N, P, cường độ sục khí, nhiệt độ, pH… để có thể tạo bông bùn hoạt tính hiệu quả cho quá trình lắng sau này.

- Settle (Lắng): trong pha này ngăn không cho nước thải vào bể SBR, không thực hiện thổi khí và khuấy trong pha này nhằm mục đích lắng trong nước trong môi trường tĩnh hoàn toàn. Đây cũng là thời gian diễn ra quá trình khử nitơ trong bể với hiệu suất cao. Thời gian diễn ra khoảng 2 giờ. Kết quả của quá trình này là tạo ra 2 lớp trong bể, lớp nước tách pha ở trên và phần cặn lắng chính là lớp bùn ở dưới.

- Draw (Rút nước): Nước đã lắng sẽ được hệ thống thu nước tháo ra không bao gồm cặn lắng nhờ thiết bị Decantor. Rút nước trong khoảng 0.5 giờ.

- Idle (Ngưng): Chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ đợi phụ thuộc vào thời gian vận hành 4 pha trên và vào số lượng bể, thứ tự nạp nước nguồn vào bể.

- Xả bùn dư: Xả bùn dư là được thực hiện trong giai đoạn lắng nếu như lượng bùn trong bể quá cao, hoặc diễn ra cùng lúc với quá trình rút nước. Giai đoạn rất quan trọng trong việc giúp cho bể hoạt động liên tục, một phần được thu vào bể chứa bùn,một phần tuần hoàn vào bể Selector, phần còn lại được giữ trong bể C - tech việc xả bùn thường được thực hiện trong giai đoạn lắng hoặc tháo nước trong.

SBR được ứng dụng rộng rãi tại các nước như Mĩ, Anh trong những hai thập kỷ qua, tại Canada cũng được áp dụng nhưng lại bị hạn chế nên vì hệ thống cần sự điều khiển chính xác hoàn toàn và tự động. Vì thế để khắc phục nhược điểm trên, hệ thống đã được thiết kế điều khiển bằng hệ thống PLC (Programmable Logic Controller), giúp cho mọi hoạt động diễn ra một cách chính xác và giảm thời gian cũng như chi phí vận hành.

Trong bể SBR có những điểm tương đương với các bể trong hệ thống xử lý sinh học theo phương pháp truyền thống:

Bể hiếu khí: nước thải đi vào bể SBR được sục khí khuấy trộn hệ thống bùn hoạt tính.

Bể lắng thứ cấp: nước thải sau khi qua pha phản ứng sẽ không được sục khí và khuấy trộn nhằm mục đích lắng để tách nước trong và cặn lắng.

Bùn được tuần hoàn trong hệ thống tương tự như bước tuần hoàn bùn trong hệ thống aerotank truyền thống.

2. Ưu điểm nổi bật của công nghệ SBR

- Đặc điểm nổi trội ở bể SBR không cần tuần hoàn bùn hoạt tính. Hai quá trình phản ứng và lắng đều diễn ra ở ngay trong một bể, bùn hoạt tính không hao hụt ở giai đoạn phản ứng và không phải tuần hoàn bùn hoạt tính từ bể lắng để giữ nồng độ;

- Kết cấu đơn giản và bền hơn;

- Do vận hành bằng hệ thống tự động nên hoạt động dễ dàng và giảm đòi hỏi sức người nhưng đây cũng là một nhược điểm chính vì đòi hỏi nhân viên phải có trình độ kỹ thuật cao;

- Dễ dàng tích hợp quá trình nitrat/khử nitơ cũng như loại bỏ phospho;

- Các pha thay đổi luân phiên nhưng không làm mất khả năng khử BOD khoảng 90-92%;

- Giảm chi phí xây dựng bể lắng, hệ thống đường ống dẫn truyền và bơm liên quan;

- Lắp đặt đơn giản và có thể dễ dàng mở rộng nâng cấp.