THUYẾT MINH BỂ BIOCHIP MBBR
Nước thải từ bể thiếu khí tự chảy qua bể MBBR dùng giá thể biochip để thực hiện xử lý hiếu khí. Bể MBBR áp dụng quá trình bùn hoạt tính hiếu khí với lớp màng sinh học di động. Trong bể MBBR, màng sinh học phát triển trên giá thể lơ lửng trong hỗn dịch của bể phản ứng, quá trình thổi khí làm các giá thể vi sinh chuyển động. Song chắn (giống như rây) giữ các giá thể vi sinh không ra khỏi bể.
Trong quá trình phát triển, màng sinh học bị “bóc” ra khỏi giá thể một cách tự nhiên, điều này giúp duy trì độ dày thích hợp cho màng sinh học theo tải lượng chất hữu cơ đầu vào. Sinh khối dư bị bóc sẽ đi qua song chắn ra ngoài. Bể lắng được sử dụng để loại bỏ sinh khối dư ra khỏi nước thải sau xử lý. Các giá thể được chế tạo từ poyethylene tỷ trọng cao, trọng lượng riêng là 0.95-0.98.
Quá trình xử lý MBBR có nhiều ưu điểm nổi trội hơn so với quá trình xử lý bằng bùn hoạt tính hiếu khí lơ lửng. Các lợi điểm đó bao gồm:
- Hệ vi sinh bền: các giá thể vi sinh tạo cho màng sinh học 1 môi trường bảo vệ, do đó, hệ vi sinh xử lý dễ phục hồi hơn.
- Mật độ vi sinh xử lý trong mỗi đơn vị thể tích cao hơn: so với bể thổi khí thông thường, mật độ vi sinh xử lý trong mỗi đơn vị thể tích cao hơn, do đó thể tích bể xử lý nhỏ hơn và hiệu quả xử lý chất hữu cơ cao hơn.
- Vi sinh xử lý được “chuyên môn hóa”: các nhóm vi sinh khác nhau phát triển giữa các lớp màng vi sinh, điều này giúp cho các lớp màng sinh học phát triển theo xu hướng tập trung vào các chất hữu cơ chuyên biệt.
- Tiết kiệm năng lượng.
- “Lỗ rỗng” nhỏ: MBBR thân thiện môi trường hơn so với các các hệ thống xử lý hiếu khí nước thải sinh hoạt và công nghiệp.
- Dễ vận hành: hệ thống MBBR có bộ phận tuần hoàn bùn hoặc xả bùn.
- Tải trọng cao: khả năng phát triển của màng sinh học theo tải trọng tăng dần của chất hữu cơ làm cho bể MBBR có thể vận hành ở tải trọng cao với đầu tư vận hành thấp.
Màng sinh học và giá thể vi sinh - biochip
Như đã trình bày ở trên, nguyên tắc cốt lõi của quá trình xử lý MBBR là xử lý nước thải với hệ vi sinh vật trên lớp màng sinh học dính bám trên các giá thể vi dinh lơ lửng trong hỗn dịch bể MBBR. Hình 1 mô tả giá thể vi sinh Mutag Biochip có lớp màng sinh học dính bám.
Màng sinh học được hình thành từ các vi sinh vật phát triển trên bề mắt giá thể. Các vi sinh vật trên màng sinh học giống như các vi sinh vật phát triển lơ lửng trong hệ bùn hoạt tính hiếu khí. Hầu hết các vi sinh vật trong màng sinh học thuộc nhóm dị dưỡng (sử dụng nguồn cacbon để tạo sinh khối), với nhóm vi khuẩn tùy tiện chiếm ưu thế. Vi khuẩn tùy tiện có thể sử dụng oxy hòa tan trong hỗn dịch hoặc sử dụng nitrate/nitrite như chất nhận điện tử trong điều kiện không có oxy.
Trên bề mặt của màng sinh học có 1 lớp dịch phân cách màng và hỗn dịch xáo trộn trong bể phản ứng. Chất dinh dưỡng (cơ chất) và oxy từ hỗn dịch khuyếch tán qua lớp dịch vào màng sinh học, trong khi đó, sản phẩm phân hủy sinh học khuếch tán ngược lại từ màng sinh học vào hỗn dịch. Các quá trình khuếch tán “ngược xuôi” này diễn ra liên tục. Hình 3 thể hiện các quá trình khuếch tán này.
Khi các vi sinh vật sinh trưởng và phát triển, sinh khối trên giá thể vi sinh trở nên dày hơn. Độ dày của sinh khối ảnh hưởng đến khả năng “tiếp cận” của oxy hoà tan và cơ chất trong bể phản ứng với màng sinh học. Các vi sinh vật ở lớp ngoài cùng của màng sinh học là “bước tiếp cận đầu tiên” của oxy hòa tan và cơ chất với màng sinh học. Khi oxy hòa tan và cơ chất khuếch tán qua các lớp màng sinh học bên trong, chúng sẽ được vi sinh vật sử dụng để tạo các lớp màng sinh học. Sự giảm nồng độ oxy hòa tan khi qua các lớp màng sinh học tạo thành các lớp màng sinh học hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí.
Các môi trường khác nhau tạo ra các vi sinh vật khác nhau và do đó, xảy ra các quá trình sinh học khác nhau giữa các lớp màng sinh học. Khi xem xét các nhóm vi sinh vật trên các lớp màng sinh học, người ta nhận thấy trên lớp màng ngoài cùng, nơi có nồng độ oxy hòa tan và cơ chất cao, nhóm vi sinh vật chính là nhóm hiếu khí. Trong các lớp màng sinh học sâu hơn, nơi nồng độ oxy và cơ chất thấp hơn, nhóm vi sinh vật tùy tiện chiếm ưu thế. Đây cũng là nơi xảy ra quá trình nitrat hóa do nitrate trở thành chất nhận điện tử của vi khuẩn tuỳ tiện.
Cuối cùng, các vi sinh vật trên màng sinh học/giá thể vi sinh sẽ được đa dạng hóa do sự giảm cơ chất và oxy giữa các lớp màng sinh học. Khi các vi sinh vật dính bám trên các lớp màng sinh học yếu đi, chúng sẽ được rửa trôi khỏi giá thể bằng thủy lực và tốc độ nạp liệu trong bể phản ứng.
Sau đó nước thải tự chảy qua bể ASP để xử lý các chất hữu cơ còn lại.
BÌNH LUẬN
