Trong phần này chúng ta sẽ tìm hiểu các vấn đề sau:

Bể lọc sinh học bao gồm những gì?

Làm thế nào để kiểm soát oxy trong các hệ thống xử lý nước thải?

Làm thế nào tính toán được tổng lưu lượng, tải thủy lực, tải trọng hữu cơ?

Bộ lọc trung gian cố định

Giới thiệu về bộ lọc trung gian cố định

Có rất nhiều cách để xử lý nước thải, các nhà máy được thiết kế khác nhau tùy vào những đặc tính nước thải khác nhau ở những địa điểm khác nhau. Nhìn chung lại,  các thiết kế đều mong muốn để cho ra kết quả đúng chuẩn, nhưng điều này khó xảy ra. Có một số việc trong xử lý nước thải như xử lý cơ học, sinh học, diệt khuẩn và sục khí trước khi nước thải được xử lý xả ra ngoài môi trường tự nhiên. Chất thải rắn thải được tách ra trong quá trình xử lý được ứng dụng vào những mục đích khác nhau bổ sung vào đất, hoặc những chất rắn không ứng dụng được thì đổ rác.

Trong hầu hết cả các loại xử lý nước thải, chất thải hữu cơ được tiêu thụ bởi phản ứng của vi sinh. Vi sinh này được chia thành hai loại: một là vi sinh bơi tự do trong nước thải, hai là các vi sinh được cáy bám dính vào các giá thể trong nước thải nhằm tăng cường tính định cư của vi sinh trong nước phụ vụ cho việc phân hủy các chất thải rắn hữu cơ.

Các nhà máy xử lý thải cô đặc và mương oxy hóa là một ví dụ điển hình của các vi sinh bơi lội tự do trong thiên nhiên. Các vi sinh có lợi bơi tự do trong nước thải dễ bị trôi theo dòng nước thải ra ngoài, vì vậy cần thiết kế để các vi sinh này cư trú lại trong các giá thể hoặc chúng quay vòng qua trong hệ thống bằng xử lý tuần hoàn. Các vi sinh được sử dụng để phá vỡ B.O.D, chúng được tách ra khỏi nước thải qua quá trình lắng và quay trở lại hệ thống.

Bộ lọc trung gian cố định là hình thức để các vi sinh cư trú không bị trôi theo dòng chảy ra môi trường bên ngoài. Các vi sinh vật cư trú tại chỗ và không cần phải quay vòng qua hệ thống. Thay vào đó, nước thải được điều chỉnh để lưu thông qua các vi sinh vật cố định.

Một bộ lọc trung gian cố định giống như hình thức xử lý nước trong một dòng suối trong sạch, trong đó các vi sinh vật tạo ra một lớp phủ bám dính trên đá và sỏi. Lớp phủ này của vi sinh có khả năng bẫy và phá vỡ B.O.D và tiêu thụ amoniac trong nước.

Bộ lọc nhỏ giọt

Trong hầu hết các hệ thống xử lý nước thải, các bộ lọc nhỏ giọt thường xếp giữa bể lắng thứ cấp và hệ thống làm trong nước như hình dưới đây. Quá trình này là phương pháp xử lý màng sinh học cố định được thiết kế để triệt tiêu BOD và chất rắn lơ lửng.

Các bộ lọc nhỏ giọt bao gồm một số thành phần chính như hệ thống phân phối, môi trường trung gian, rãnh thu nước, kênh nước thải, bể lắng thứ cấp, máy bơm tuần hoàn và đường ống. Mỗi thành phần có một hoặc nhiều mục đích khác nhau.

Trong hoạt động, nước thải được phân bố đều trên bề mặt của môi trường trung gian thông qua bộ lọc nhỏ giọt. Khi nước thải chảy trên bề mặt của các môi trường trung gian, các sinh tiết ra các chất nhờn tăng cường kết dính các chất hữu cơ trong dòng chảy.

Các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất rắn tạo ra thêm nhiều vi sinh và làm ổn định chất thải. Hai loại này hoặc  trở thành một phần của chất nhờn zoogleal hoặc được thải trở lại vào nước thải chảy qua các môi trườg trung gian. Nước thải tiếp tục thông qua các bộ lọc rồi qua hệ thống rãnh, nơi mà nước thải được thu thập vào các bộ lọc. Giai đoạn này, đồng thời không khí cũng thoát qua bộ lọc (dưới lên hoặc trên xuống tùy thuộc vào nhiệt độ). Oxy được chuyển từ không khí vào nước thải để duy trì các điều kiện hiếu khí. Theo thời gian, các chất nhờn trên môi trường trung gian trở nên quá nặng nề và được xả ra ngoài. Vật liệu này được gọi là sloughings (bùn lầy) được pha lẫn trong những bộ lọc cùng với lưu lượng nước thải và được loại bỏ trong bể lắng sau bộ lọc.

Bể lọc sinh học rất hiệu quả trong việc phá vỡ BOD và loại bỏ amoniac từ nước thải, và ít tốn kém chi phí. Chi phí để loại bỏ B.O.D. chỉ là một vài đô la mỗi tấn.

Tiền xử lý

Khởi đầu của quá trình điều trị lọc nhỏ giọt giống như tiền xử lý trong một nhà máy cô đặc. Nước thải đi qua một thanh chắn để loại bỏ các chất thải rắn có kích thước lớn. Sau đó, dòng nước thải được vào môi trường trung gian qua một lưới lọc hoặc buồng để loại bỏ các vật liệu vô cơ như vỏ trứng, ngô, cát, và các mô. Các vật liệu rắn không loại bỏ được sẽ được comminutor nghiền ra thành từng miếng nhỏ để ngăn ngừa các chất rắn vào nhà máy mà không gây ra các vấn đề cơ khí hoặc tắc nghẽn các máy bơm.

Tách và phân hủy

Tại thời điểm này, quá trình xử lý không còn giống như các nhà máy xử lý cô đọng điển hình. Như chúng ta đã thảo luận trước đó, hệ thống xử lý chỉ sử dụng một lần lắng, mà thường được gọi là lắng thứ cấp. Nhưng trong nhiều hệ thống xử lý, hai giai đoạn lắng được sử dụng. Lắng chính sau lưới lọc, trong khi lắng thứ cấp theo sau các thiết bị thông gió, quá trình mương oxy hóa, lọc nhỏ giọt  hoặc các loại xử lý sinh học.

Trong trường hợp của một hệ thống lọc nhỏ giọt, nước từ buồng grit vào phần riêng mà nó hoạt động như một lắng chính. Ở đây, các chất rắn hữu cơ được tách ra khỏi nước bằng cách sử dụng những thay đổi trong tốc độ. Phần chủ yếu chất lỏng của các chất hữu cơ đi vào các bộ lọc nhỏ giọt, trong khi phần chủ yếu là rắn đi vào phân hủy yếm khí.

Phân hủy kỵ khí là một bể khép kín, trong đó sinh vật yếm khí chậm tiêu hóa các chất hữu cơ trong bùn. Những sinh vật này sản xuất khí methane, hydrogen sulfide, và carbon dioxide trong quá trình này. Các chất rắn được loại bỏ ra khỏi bể thông qua ống xã bùn, trong khi phần nổi thì thoát ra ngoài và đến các bộ lọc nhỏ giọt.

Vận hành

Phần chất lỏng của B.O.D. và amoniac từ phân tách cũng như phần nổi từ phân hủy kỵ khí được bơm vào các bộ lọc nhỏ giọt. Cả B.O.D. và amoniac tạo ra sự phát triển của vi sinh ngay trên môi trường trung gian để cung cấp thêm cho việc xử lý.

Dòng chất lỏng được dẫn vào đường ống để đến đầu phun ở phía trên cùng của bộ lọc nhỏ giọt. Áp lực của nước làm cho đầu phun xoay tròn trên môi trường trung gian, hoạt động như vòi phun nước phân phối đồng đều nước qua môi trường trung gian.

Dòng chất lỏng chảy giọt xuống qua các môi trường trung gian được bao phủ bởi lớp chất nhờn của cả hai loại vi sinh hiếu khí và kỵ khí. Những vi sinh này loại bỏ các chất hữu cơ trong nước như đã đề cập trước đó, và đặc biệt hiệu quả trong việc loại bỏ amoniac ra khỏi nước.

Làm trong, khử trùng và sục khí

Khi nước đi qua bộ lọc nhỏ giọt, một số các chất bùn trơn bị đọng lại sàn lọc. Thêm nữa, còn có một số bùn trong nước thải. Trong khi các chất rắn được loại bỏ, nước vẫn chảy qua các bộ lọc nhỏ giọt sau khi qua lắng thứ cấp. Còn các chất rắn được phân hủy yếm khí.

Các supernate từ lắng (bây giờ gọi là nước thải) được chuyển theo hai hướng. Một số supernate được tái lưu thông qua các bộ lọc nhỏ giọt để giảm BOD và tưới xuống dòng vào. Phần còn lại của supernate của lắng là khử trùng bằng clo và de-clo hoặc đi qua ánh sáng tia cực tím. Quá trình khử trùng này sẽ giúp xóa bỏ hầu hết các vi sinh vật và vi khuẩn coliform.

Phần cuối cùng của quá trình xử lý là thiết bị thông gió. Khi dòng nước thải trong thiết bị thông gió bước, nồng độ oxy hòa tan được tăng lên và nước này đã sẵn sàng để xả ra một dòng chảy hoặc sông.