Chia sẻ bản vẽ bể SBR - Nguyên lý hoạt động của bể SBR (Sequencing Batch Reactor)

Tóm tắt tài liệu
Với mong muốn được chia sẻ nhiều hơn tới các bạn với các tài liệu hay về lĩnh vực xử lý môi trường. Hôm nay, Thư viện môi trường tiếp tục chia sẻ với các bạn Bản vẽ bể SBR và nguyên lý hoạt động của bể SBR.
Công nghệ xử lý SBR được biết tới là một trong những công nghệ xử lý nước thải tốt nhất hiện nay. Công nghệ này ngày càng được ứng dụng phổ biến nhiều hơn trong các công trình xứ lý nước. Ngày hôm nay Thư viện môi trường chúng tôi sẽ cung cấp cho các bạn các thông tin về bể SBR để các bạn có thể nắm rõ hơn về công nghệ này. Vậy bạn hãy theo dõi chi tiết bài viết dưới đây bởi nó có đầy dủ những thông tin chi tiết bạn cần.
Xem thêm các tài liệu liên quan khác:

1. Bể SBR là gì?
Các bạn nếu đã từng tìm hiểu về những công nghệ xử lý hóa chất và xử lý nước thải, thì hẳn bạn đã từng nghe đến cái tên bể SBR rồi đúng không. Bởi đây là một trong những công nghệ xử lý nước thải tiên tiến hàng đầu tại các nước đang phát triển, nhưng hiện nay ở Việt Nam công nghệ này còn khá là mới mẻ. Vì vậy có những người dù đã từng nghe đến cái tên bể SBR những vẫn chưa biết bể SBR là gì? Cơ chế hoạt động của nó ra sao. Bể SBR hay còn được người ta gọi với tên bùn hoạt tính và là công nghệ xử lý nước thải mới du nhập và phát triển ở Việt Nam chưa lâu.
Nhưng bạn có biết trên thực tế các nhà khoa học nghiên cứu về ngành môi trường đã nghiên cứu loại bể này thành công và cho ra thị trường vào năm 1920. Hiện nay những công nghệ bể SBR đang rất phát triển và được ứng dụng rộng rãi ở các nước như Nhật Bản, Nước Mỹ, Hàn Quốc,…,…, và rất nhiều các nước đang phát triển khác. Loại bể SBR này là loại chuyên dùng để xử lý nước thải từ các nhà máy công nghiệp, nước thải sinh hoạt. Đa số là tại những nơi mà có lưu lượng nước thải thấp và thường có những biến đổi. Chắc bạn vẫn chưa biết được ý nghĩa của từ SBR đúng không. Vậy nếu bạn chưa biết thì tôi sẽ nói cho các bạn biết ý nghĩa của nó, từ SBR thực chất tà từ viết tắt của từ ( Sequencing Batch Reactor ). Đây là một trong những loại bể phản ứng làm việc theo mẻ bằng bùn hoạt tính, đặc điểm của loại bể này là trong quá trình sục khí và lắng được vận hành và diễn ra trong cùng một bể chứa.
Quá trình xử lý nước thải của bể SBR không giống như những bể dạng truyền thống khác. Trong tất cả những quá trình như: Bơm nguồn nước thải vào, Phản ứng, lắng , tiếp đó hút nước ra. Những quá trình này sẽ diễn ra liên tục không ngừng nghỉ.
Với những tính toán khoa học, thì bể SBR sẽ là một loại bể hoạt dộng mang lại những hiệu quả rất cao trong lĩnh vực xử lý nước thải. Không giống những loại bể truyền thống, bể SBR với những ưu điểm nổi bật vượt trội hơn hẳn những bể truyền thống. Không chỉ có vậy, những nguồn nước khi xử lý bằng bể SBR ra thì đều đạt lượng vi khuẩn rất thấp, khiến cho nguồn nước an toàn và không gây ra bất cứ mối hại nào cho môi trường.

2. Cấu tạo của bể SBR.
Đối với việc thiết kế bể SBR bạn sẽ phải tính toán một cách rất khoa học. Kem theo đó bể SBR được tạo thành bởi hai loại để chính đó là bể Selector với bể C-tech để tạo thành, nguyên tắc vận hành của bể thì, nguồn nước thải sẽ được xử lý sơ bộ tại bể Selector trước sau đó nguồn nước vừa được xử lý sơ bộ đó sẽ được đưa đến bể C-tech để xử lý tiếp.

3. Ưu điểm và nhược điểm của bể SBR.
3.1. Ưu điểm của bể SBR. 
– Làm giảm chi phí và thời gian khi bạn xây dựng bể SBR và bạn sẽ không cần phải xây dựng bể lắng 1 và bể lắng 2, bể Aerotank và bể điều hòa.
– Ưu điểm lớn nhất đó chính là sự tiết kiệm năng lượng tiêu thụ.
– Bể SBR có khả năng xử lý nước thải và chất thải có nồng độ cao, xử lý chất hữu cơ triệt để.
– Bạn có thể dễ dàng kiểm soạt mọi sự cố tại bể.
– Bạn hoàn toàn có thể linh hooạt trong quá trình hoạt động.
– Công nghệ bể SBR có thể áp dụng cho mọi hệ thống và công suất.
  3.2. Nhược điểm của bể SBR. 
– Yêu cầu phải có những hệ thống vận hành tinh vi và tiên tiến nhất.
– Đối với việc bảo dưỡng và bảo trì rất khó khăn và phức tạp.
– Những người vận hành yêu cầu phải có những trình độ rất cao.
– Hệ thống rất hay bị tắc nghẽn do bùn.
– Những trường hợp bể phụ trợ phía sau chịu nhiều sốc tải, thì khi thiết kế bể SBR cần phải có điều hòa để phụ trợ.

4. Nguyên lý vận hành bể SBR để xử lý nước thải.
Những bể BSR sẽ hoạt động theo chu kỳ kép kín, vơi 5 pha chính. Trong số đó có đến 4 pha chính là dùng để làm đầy và sục khí, lắng và rút nước. Một pha cong lại chính là pha nghỉ. Sau đây tôi sẽ nói cụ thể 4 pha Làm đầy, Sục khí, Lắng và rút nước cho các bạn dễ hiểu.

4.1. Pha làm đầy.
–  Tại pha này những nguồn nước xả thải sẽ được cho trực tiếp vào bể để xử lý từ 1 – 3 tiếng, Trong lúc này bể SBR sẽ xử lý các chất thải và những hoạt động phản ứng theo mẻ sẽ nối tiếp nhau: Làm đầy – Tĩnh; Làm đầy – Hòa trộn vào rồi sục  – khí. Tất cả những quá trình này đều hoàn toàn phụ thuộc vào hàm lượng BOD đầu vào.
–  Trong pha làm đầy này, khi bổ xung nguồn nước thải vào thì sẽ đồng thời mang theo một số lượng lớn thức ăn cho những vi sinh ( bùn hoạt tính). Nên khi quá trình này diễn ra sẽ kiến thúc đẩy mạnh quá trình phản ứng sinh hóa ở vi sinh.

4.2. Pha sục khí.
–  Tại quá trình sục khí này, chính là nhằm mục đích cung cấp oxy trong nước và khuấy đều hỗn hợp chất có bên trong bể chứa. Điều này nhằm giúp cho những quá trình tạo phản ứng sinh hóa giữa nguồn nước thải với bùn hoạt tính diễn ra thuận lợi nhất có thể.
–  Khi sảy ra quá trình sục khí, hay nói cách khác là quá trình Nitrat hóa chuyển từ dạng N – NH3 thành sang N – NO2 và chúng sẽ nhanh chóng chuyển tiếp sang thành N – NO3.

4.3. Pha lắng.
–  Trong tại pha lắng này thì các chất hữu cơ sẽ lắng dần trong nước, bước này thì sẽ diễn ra ở trong môi trường tĩnh. Chúng ta sẽ mất thời gian để có thể đợi bùn lắng và cô đặc lại, theo như tính toán của chúng tôi thì chúng ta sẽ phải đợi tầm khoảng 2 tiếng đồng hồ để bùn có thể lắng xuống hêt.

4.4 Pha rút nước.
–  Số lượng nước nổi sau thời gian chúng ta đợi bùn lắng hết xuống thì nước sẽ được đưa ra khỏi bể. Điêu hiển nhiên là trong số nước này sẽ không đi kèm bất cứ lượng bùn hoạt tính nào kèm theo cả.

5. Sơ đồ quá trình loại bỏ ni tơ có trong bể SBR.
Khi tại quá trình loại bỏ Nitrat ra khỏi nước, quá trình đó sẽ được chúng tôi chia ra làm 2 giai đoạn. Gia đoạn đầu được gọi là giai đoạn oxy hóa hợp chất ni tơ hay còn được gọi với tên Nitrate hóa. Giai đoạn 2 là giai đoạn khử hóa trị dương về 0 hay còn được chúng tôi gọi là giai đoạn khử Nitrate. sau đây tôi se mô tả cho bạn 2 giai đoạn này một cách chi tiết hơn.

5.1. Giai đoạn đầu.

–  Những quá trình oxy hóa hợp chất Nitrate được diễn ra trong pha sục khí của bể SBR sẽ được mô tả theo bảng hóa học như sau.
( 2 NH4 + 3 O2 NO2 + 2 H2O + 1 H + + Tế bào mới
2 NO2 + O2  2 NO3 – + Tế bào mới )

–  Dựa theo những phương thức chúng tôi vừa đưa ra thì chúng ta sẽ có những bảng hóa học sau.
( NH4 + + 2 O2   NO3- + 2 H + + H2O)

–  Chúng ta sẽ có 2 phản ứng đầu tiên được thực hiện nhờ vào 2 loại chúng vật vi sinh Nitrosomonas và vi sinh Nitrobacter. 2 loại chủng vật này mô ta cho tỷ lượng của amoni và oxy do vi sinh vật thực hiện nhằm mục đích có thể duy chì được sự tồn tại và phát triển của vi sinh.

–  Từ phương trình mà tôi đã đưa ra ở trên ta có thể thấy rằng để oxy hóa 1 mol NH4 + thì cũng gần tương đương 1 Mol oxy trong hợp chất amoni.

–  Như vậy nếu những hiệu suất sinh khối của những loại  vi sinh tôi vừa nêu trên có lưu lượng lớn hơn 0.17g/g N – NO3. Thì chúng ta sẽ có những phương thức hóa học như sau:
( 1.02 NH4+ + 1,89 O2 + 2,02 HCO3- => 0.021 C5H7O2N + 1.06 H2O + 1,92 H2CO3 + 1,00 NO3 – (1-4)

Một số những ảnh hưởng liên quan tới việc Nitrate hóa mà bạn nên chú ý tới.
Bạn nên chú ý tới nồng độ chất nền: Bởi những vi sinh vật Oxy hóa những hợp chất và hóa chất để có thể tạo ra sinh khối, tế bào cần có những hợp chất ni tơ để phát triển . Do đó, nếu nồng độ chất nền cao thì sẽ làm tăng lên hiệu quả xử lý.
Về vấn đề nhiệt độ: Theo những kiểm chứng của chúng tôi, thì chúng tôi đã đưa ra những kết luận là, khi nhiệt độ trong bể SBR càng cao thì hiệu quả xử lý nước bể SBR cao.

5.2. Giai đoạn hai

Trong tại giai đoạn này thì sẽ có 4 bậc liên tiếp, sẽ làm giảm những hóa chị của ni tơ lần lượt từ +5 về +3 + 2 + 1.
–  Chúng tôi đã đưa ra được một phương trình tổng như sau:
( NO3- => NO2- => NO (khí) => N2O(khí) => N2 (khí) )

–  Theo phản ứng của Nitrate với những chất hữu cơ là Methanol, ta sẽ có phương trình hóa học như sau:
( 6 NO3 + 5 CH3OH => 3 N2 + 5CO2 + 7 H2O + 6 OH- )

–  Sau khi sử dụng chất hữu cơ từ những nguồn nước thải ” C18H19O9N ” Thì chúng tôi đã đưa ra được phương trình hóa học như sau:
( C18H19O9N + NO3- + H+ => N2 + CO2 + HCO3- + NH4 + + H2O )

Những yếu tố bạn cần phải chú ý tới trong quá trình khử Nitrat.
  • Tác động của Oxy tới nồng độ trong những tụ hợp của bùn vi sinh với cả màng vi sinh.
  • Ảnh hưởng từ độ pH tối ưu hóa trong những bước khử Nitrat trong khoảng từ 7 – 9.
  • Tác dộng của nhiệt độ cũng rất quan trọng, tốc độ của những vi sinh sẽ được tăng gấp đôi khi đạt mốc nhiệt độ từ 10 – 250 độ C. khi vận dụng quá trình nitrat cũng sẽ diễn ra khi nhiệt độ đạt tới mức 50 – 600 độ C, tốc độ sẽ chỉ đạt được mức 50% khi nhiệt độ khoảng 350 độ C.
  • Các chất hữu cơ cũng sẽ ảnh hưởng đến sự phân hủy và thúc đẩy sự khử Nitrat.
  • Những quá trình vận dụng cách để xử lý trong việc ảnh hưởng bởi Nitrat.
Ưu điểm trong quá trình xử lý của công nghệ xử lý nước thải SBR
Tính linh động trong quá trình xử lý. Các điều kiện yếm khí trong giai đoạn nạp nước thải và khuấy trộn sẽ giúp thực hiện quá trình khử nitrate và phân giải phosphor. Trong giai đoạn sục khí sẽ thực hiện quá trình nitrate hóa và quá trình hấp thụ phosphor vào sinh khối. Quá trình xử lý phosphor trong bể SBR phụ thuộc nhiều vào lượng chất hữu cơ đầu vào và lượng nitrate có trong bùn được giữ lại từ chu trình làm việc trước đó. Các quá trình nitrate hóa, khử nitrate và xử lý phosphor đều có liên quan chặt chẽ đến tải lượng hữu cơ thấp đối với hệ thống SBR. Nếu hàm lượng chất hữu cơ đầu vào tương đối ổn định, thì tải lượng hữu cơ sẽ phụ thuộc lớn vào hàm lượng bùn trong bể phản ứng.
Kết quả phân tích quá trình:
hàm lượng bùn tăng từ 1.000 – 2.000mg/l, hiệu suất xử lý COD và TN tăng tương ứng. Tuy nhiên, hiệu suất xử lý lại giảm xuống khi hàm lượng bùn tiếp tục tăng lên 3.000mg/l, hàm lượng bùn càng cao càng có lợi cho các vi khuẩn xử lý phosphor. Khả năng lắng của bùn tương đối tốt, các chỉ số thể tích bùn trung bình dao động trong khoảng 43-72ml/g hàm lượng bùn.