Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
Các loại bể lọc kỵ khí là các loại bể kín, phía trong chứa vật liệu lọc đóng vai trò như giá thể của vi sinh vật dính bám. Khí CH4 và các loại khí sinh học tạo thành khác được thu hồi ở phía trên. Nước thải đưa vào bể có thể phân phối phía dưới hoặc phía trên theo sơ đồ nêu trên hình 3.11.
Vật liệu lọc của bể lọc kỵ khí là các loại cuội sỏi, than đá, xỉ, ống nhựa, tấm nhựa hình dạng khác nhau. Kích thước và chủng loại vật liệu lọc, được xác định dựa vào công suất công trình XLNT, hiệu quả khử COD, tổn thất áp lực nước cho phép, điều kiện cung cấp nguyên vật liệu tại chỗ… Các loại vật liệu lọc, cần đảm bảo độ rỗng lớn (từ 90-300 m3/m2 bề mặt bể). Tổng bề mặt của vật liệu lọc có vai trò quan trọng trong việc hấp thụ các chất hữu cơ.
Khi màng vi sinh vật dày, hiệu quả lọc nước thải giảm (tổn thất áp lực lọc tăng). Vật liệu lọc được rửa bằng dòng nước thải chảy ngược. Vật liệu lọc cũng có thể lấy ra, rửa sạch bằng nước thải sau đó nạp lại vào bể.
Trong qúa trình rửa lọc, số lượng vi khuẩn hoạt tính của bể lọc kỵ khí dòng chảy ngược hao hụt ít. Mặt khác việc rửa lọc cũng đơn giản hơn so với bể ADF. Bể lọc kỵ khí dòng chảy ngược thường được chia thành nhiều ngăn và bố trí sau các ngăn tự hoại theo sơ đồ nêu trên hình 3.12.
Hình 3.11. Bể lọc kỵ khí
a – Bể lọc kỵ khí dòng chảy ngược (upflow anaerobic filter – UAF)
b – Bể lọc kỵ khí dòng chảy xuôi (Downflow anaerobic filter – ADF)
Hình 3.12. Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của hệ thống bể tự hoại kết hợp với các ngăn lọc kỵ khí dòng chảy ngược.
Vật liệu lọc có thể là loại vật liệu nhẹ, trọng lượng riêng nhỏ. Sơ đồ bể lọc kỵ khí vật liệu lọc nổi do công ty Tư vấn Cấp thoát nước số 2 (Bộ Xây dựng) nghiên cứu được nêu trên hình 3.14. Vật liệu lọc nổi sử dụng ở đây là polyspirene.
Nếu quản lý, vận hành tốt hiệu quả khử BOD của bể lọc kỵ khí có thể đạt tới 70-90%. Bể lọc kỵ khí thường được sử dụng để xử lý các loại nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp có hàm lượng cặn lơ lửng nhỏ. Nước thải trước khi đưa đi lọc kỵ khí cần phải được lắng sơ bộ. Cấu tạo chi tiết của bể lọc kỵ khí dòng chảy ngược nhiều ngăn kết hợp với bể tự hoại công suất Q = 25 m3/ngày được nêu trong phụ lục 5.
Bể lọc kỵ khí có một loạt ưu điểm như khả năng tách các chất bẩn hữu cơ (BOD) cao, thời gian lưu nước ngắn, vi sinh vật dễ thích nghi với nước thải, quản lý vận hành đơn giản, ít tốn năng lượng và dễ hợp khối với bể tự hoại và các công trình xử lý nước thải khác. Tuy nhiên cũng như các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học khác, thời gian đưa công trình vào hoạt động dài, bể thường hay bị sự cố tắc nghẽn, hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải ra khỏi bể lớn. Các loại vật liệu lọc có đặc tính kỹ thuật yêu cầu thường có giá thành cao.
3.5.2. Tính toán thiết kế:
Bể lọc kỵ khí dòng chảy ngược UAF được thiết kế với tải trọng chất bẩn hữu cơ tối đa là 10 đến 16kgCOD/m3.ngày. Thông thường tải trọng thiết kế khoảng từ 1 đến 7 kgCOD/m3.ngày. Thời gian nước lưu lại trong bể từ 0,4 đến 18 ngày, có thể xác định từ biểu thức:
(3.15)
Trong đó: E – hiệu quả khử COD hoà tan trong nước thải, %; t – thời gian lưu thủy lực (thời gian lưu nước) trong bể, h;Sk và m – các hệ số liên quan đến cấu tạo bể và loại vật liệu (giá thể) lọc. Đối với vật liệu lọc dạng xốp nhẹ diện tích bề mặt 98m2/m3 thì có thể chọn hệ số Sk là 1,0; m = 0,55 hoặc Sk = 1,0; m = 0,40
Bể UAF thường có dạng hình trụ và chiều cao lớp vật liệu lọc không nhỏ hơn 2,0m.
Trong trường hợp COD của nước thải dòng vào Co trên 8.000mg/l nước thải cần được tuần hoàn lại theo tỷ lệ r như sau:
(3.16 )
Trong đó: Co – COD của nước thải dòng vào, mg/l;Qr – lưu lượng nước thải tuần hoàn; Q – lưu lượng nước thải dòng vào bể; 12000 – giá trị COD lớn nhất cho phép trong nước thải dòng vào, mg/l
Đối với bể lọc kỵ khí chia ngăn của các đối tượng thoát nước quy mô nhỏ, tải trọng chất bẩn hữu cơ khoảng 4 đến 5 kg COD/m3.ngày; thời gian nước lưu lại trong bể từ 1,5 đến 2 ngày. Thông thường dung tích bể là 0,5 – 1,0 m3/1 người.
