Công nghệ USBF (UPFLOW SLUDGE BLANKET FILTRATION) được cải tiến dựa trên quy trình bùn hoạt tính cổ điển kết hợp với quá trình Thiếu khí, Hiếu khí và vùng bùn lắng lơ lửng trong một hệ thống xử lý sinh học. Việc kết hợp 3 mô-đun trong một quá trình xử lý tạo ra ưu điểm lớn trong việc nâng cao hiệu quả xử lý, đơn giản hoá hệ thống, tiết kiệm nguyên vật liệu, năng lượng, chi phí cho quá trình xây dựng và vận hành hệ thống.

Đọc thêm: Các nhóm vi sinh vật trong xử lý nước thải

1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ USBF

Xử lý nước thải bằng công nghệ USBF (Nguồn: https://en.dsiqualitat.com)

Công nghệ USBF được thiết kế để:

• Khử các chất hữu cơ hòa tan (BOD, COD).

• Ni-trát hóa và khử Ni-trát.

• Khử Phốt-pho.

2. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

2.1 Đặc điểm cấu tạo:

Thiết kế của hệ thống USBF. (Nguồn: https://giaiphapmoitruong.net)

Cấu tạo chính của hệ thống: Bể được chia thành 3 ngăn chính là ngăn thiếu khí - Anoxic (khử Ni-trát), ngăn hiếu khí - Aerobic (Ni-trát hóa) và ngăn ngăn lọc bùn sinh học dòng ngược - USBF.

2.2 Nguyên lý hoạt động:

• Nước thải được đưa vào hệ thống sau khi được xử lý sơ bộ. Tại ngăn Anoxic, nước thải và bùn hoạt tính được khuấy trộn bằng hệ thống máy khuấy chìm, diễn ra các quá trình khử Các-bon, khử Ni-trát và loại bỏ Phốt-pho.

• Sau đó, nước thải chảy qua ngăn Aerobic nhờ khe hở dưới đáy ngăn USBF. Tại đây có hệ thống máy sục khí chìm cung cấp Ô-xy cho vi sinh vật hiếu khí xử lý các chất hữu ô nhiễm.

• Cuối cùng, nước thải từ ngăn Aerobic chảy vào ngăn USBF và di chuyển từ dưới lên, ngược chiều với dòng bùn lắng xuống theo phương thẳng đứng, các tạp chất ô nhiễm được xử lý thông qua sự kết hợp của lọc và xử lý sinh học của chính khối bùn hoạt tính. Phần nước trong sau xử lý được thu gom tại máng thu nước và thải ra ngoài.

Đọc thêm: Wetland - Công nghệ xử lý nước thải

2.3 Các quá trình diễn ra trong hệ thống:

• Quá trình khử Cacbon:

Là quá trình chính của hệ thống USBF, đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải và ảnh hưởng đến các quá trình khác. Trong hệ thống USBF, quá trình xử lý cacbon diễn ra ở cả 3 ngăn Anoxic, Aerobic và USBF.

• Quá trình Ni-trát hóa và khử Ni-trát:

Ngăn Anoxic và Aerobic trong hệ thống đảm nhận nhiệm vụ Ni-trát hóa và khử Ni-trát. Trong quá trình này, vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter Ô-xy hóa NH₃-N thành Ni-trát trong vùng sục khí. Ni-trát được tuần hoàn trở lại vùng Anoxic và được khử liên tục. Trong phản ứng này BOD đầu vào được xem như nguồn năng lượng để khử Ni-trát thành những phân tử Ni-tơ.

Việc kết hợp 2 ngăn Anoxic và Aerobic trong việc Ni-trát hóa và khử Ni-trát đem lại hiệu suất cao, ổn định và tiết kiệm giá thành cho hệ thống:

- Giai đoạn Ni-trít hóa: Amôni (NH₄+) có trong nước thải được Ô-xy hóa thành thành Ni-trít (NO₂-) nhờ vi khuẩn Ni-trít hóa (Nitrosomonas và Nitrosospira) theo phản ứng:

NH₄₊ +   1,5O₂  →  NO_2– + 2H+ + H₂O

- Giai đoạn Ni-trát hóa: NO2- được chuyển thành Ni-trát (NO3-) nhờ vi khuẩn Nitrobacteria theo phương trình phản ứng sau:

NO_2– + 1,5O₂  →  NO_3–

- Khử Ni-trát là quá trình tách Ô-xy ra khỏi Ni-trát dưới tác dụng của vi sinh vật thiếu khí. Ô-xy được tách ra được dùng lại để Ô-xy hóa các chất hữu cơ, nên quá trình khử Ni-trát diễn ra chủ yếu trong ngăn thiếu khí và tạo ra sản phẩm cuối cùng là Ni-tơ phân tử.

NO_2–  →  N₂

Quy trình xử lý của hệ thống USBF (Nguồn: https://en.dsiqualitat.com)

• Quá trình khử Phốt-pho:

Sự khử Phốt-pho cơ học trong quá trình này được cải tiến từ công nghệ Bardenpho. BOD hòa tan được lên men tại ngăn Aerobic và Anoxic, sản phẩm tạo nên thành phần đặc biệt của vi sinh vật, khiến chúng khả năng lưu trữ Phốt-pho. Sau quá trình đồng hóa, Phốt-phe sẽ được thải khỏi hệ thống tại ngăn Aerobic.

Phốt-pho ở trong nước thải có dạng PO₄3-, P₂O₇ hoặc dạng liên kết hữu cơ, chiếm tỉ lệ khoảng 70%, được dùng để duy trì hoạt động, dự trữ và vận chuyển năng lượng, phát triển tế bào mới cho vi sinh vật.

• Quá trình lọc sinh học và lắng trong ngăn USBF:

Quá trình USBF là giai đoạn quan trọng trong hệ thống, quá trình lọc ngược dòng và lắng diễn ra tại đây. Ngăn này có dạng hình phễu, được chia thành 3 vùng: vùng nước trong bên trên, vùng bùn lơ lửng đóng vai trò như một lớp lọc sinh học và dưới cùng là lớp bùn lắng. Nước thải sau khi được xáo trộn sẽ đi từ dưới đáy bể lắng thông qua hệ thống vách ngăn thiết kế đặc biệt mà ở đó xảy ra quá trình tạo bông thủy lực. Ngăn lắng tạo ra dòng chảy ổn định từ dưới lên bề mặt, điều này làm tốc độ dòng chảy giảm dần trong ngăn.

Hệ thống USBF (Nguồn:https://en.dsiqualitat.com)

Đọc thêm: Công nghệ Lồng quay sinh học

3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH XLNT CỦA HỆ THỐNG USBF

• Ảnh hưởng của thủy động lực: là một trong những yếu tố quan trọng của quá trình xử lý, cần đảm bảo được tốc độ của dòng nước khi vào ngăn USBF để đạt được hiệu quả xử lý cao nhất.

• Nồng độ của Ô-xy: do vi sinh vật chỉ sử dụng Ô-xy hòa tan có trong nước để xử lý nước thải.

• Các nguyên tố vi lượng và dinh dưỡng: để tạo một môi trường phù hợp cho các vi sinh vật hoạt động tốt, trong nước thải cần chứa các nguyên tố dinh dưỡng cần thiết, trong đó quan trọng nhất là N (Đạm), P (Lân), K (Kali).

• Ảnh hưởng của các yếu tố khác: nhiệt độ môi trường và độ pH của nước thải ảnh hưởng trực tiếp đến sự hoạt động của các vi sinh vật và khả năng hòa tan của Ô-xy trong nước.

Hình ảnh lắp đặt hệ thống USBF (Nguồn: https://en.dsiqualitat.com)

4. HIỆU QUẢ XỬ LÝ

• Hiệu quả xử lý COD trung bình đạt khoảng 60%,

• Hiệu quả xử lý BOD đạt từ 80-99%.

• Hiệu quả xử lý SS cao, đạt từ 75-95% khả năng loại bỏ SS.

• Hiệu quả xử lý Ni-tơ: quá trình khử Ni-trát và Ni-trát hóa diễn ra triệt để, có thể đạt trên 90% hiệu quả xử lý.

• Hiệu quả xử lý phốt-pho tối đa có thể đạt 80%.

5. ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA CỦA HỆ THỐNG USBF

Ưu điểm:

• Giảm chi phí đầu tư: USBF kết hợp tất cả công đoạn xử lý vào một bể làm giảm kích thước và chi phí đầu tư công trình.

• Chi phí vận hành, bảo trì thấp: với thiết kế gọn, tối thiểu hóa các thiết bị, vận hành theo cơ chế tự chảy sẽ hạn chế giám sát quá trình và giảm thiểu chi phí vận hành và bảo trì.

• Hiệu suất xử lý cao: là công nghệ được thiết kế với mục đích khử các chất hữu cơ Cacbon, Nitơ và Phốt-pho nên chất lượng nước thải đầu ra luôn đảm bảo tiêu chuẩn.

• Lượng bùn thải ít: hệ thống được thiết kế với tuổi bùn tối thiểu 25 ngày, nên lượng bùn sản sinh ít hơn so với các hệ thống sinh học hiếu khí thông thường.

• Hạn chế mùi: dưới điều kiện phân hủy hiếu khí và nồng độ bùn lớn làm giảm những tác nhân gây mùi.

• Thiết kế theo đơn nguyên: do việc kết hợp nhiều quá trình xử lý trong một bể, nên công nghệ USBF gần như là một công trình hoàn chỉnh.

• Tiết kiệm diện tích xây dựng do kết hợp các quá trình xử lý trong một bể, làm giảm kích thước chung của công trình.

• Áp dụng được với nhiều loại nước thải do hệ thống có thể xử lý được nhiều thành phần hữu cơ ô nhiễm có trong nước.

Nhược điểm:

• Khó khăn trong việc hoàn lưu bùn.

• Do bể là một hệ thống kết hợp nên sẽ gây khó khăn cho việc bảo trì, bảo dưỡng.

Một hệ thống USBF đã sẵn sàng hoạt động (Nguồn: https://en.dsiqualitat.com)

6. KẾT LUẬN

Hiện nay, USBF là một công nghệ phổ biến được sử dụng trên toàn thế giới do hiệu suất xử lý cao, đi kèm với chi phí đầu tư lắp đặt, vận hành và bảo trì – bảo dưỡng thấp.

Công nghệ được đánh giá cao nhờ khả năng loại bỏ BOD, Ni-tơ, Phốt-pho,... cao cũng như chi phí xây dựng thấp, quá trình vận hành, bảo trì – bảo dưỡng hệ thống đơn giản và chủ yếu được dùng để xử lý nước thải sinh hoạt của các hộ gia đình, của các khu chợ,…

Đọc thêm: Xử lý nước thải ứng dụng công nghệ Tháp Air Stripping

Đơn vị cung cấp dịch vụ hồ sơ môi trường và xây dựng, vận hành, bảo trì - bảo dưỡng hệ thống xử lý nước thải uy tín 

Nanoen là đơn vị hoạt động trong lĩnh vực môi trường, trong suốt thời gian hoạt động, Nanoen đã nhận được sự tin tưởng của khách hàng vì sự trung thực, tận tâm và trách nhiệm đối với khách hàng và sản phẩm của công ty.

Với đội ngũ nhân viên có nhiều năm kinh nghiệm, chúng tôi có những dịch vụ trọn gói từ tư vấn hồ sơ môi trường đến thiết kế thi công, vận hành hệ thống xử lý môi trường, cung cấp vi sinh, ép bùn thuê…

Nanoen luôn sẵn sàng đem lại sự trải nghiệm tốt nhất về dịch vụ, phù hợp với những nhu cầu của quý khách hàng.

Nanoen

---------------------

CÔNG TY TNHH XÂY DỰNG - CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG NANO

Địa chỉ: 661E/29, đường Võ Văn Kiệt, KV Bình Yên A, P. Long Hòa, Q. Bình Thủy, TP. Cần Thơ

Hotline: 0941.777.519 - 0907.803.678 - 0901.229.798

Email: nanoentech@gmail.com

Facebook: www.facebook.com/nanoentech