NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ ƯU ĐIỂM CỦA BỂ PHẢN ỨNG

Hiện nay, công nghệ xử lý nước thải đang phát triển vượt bậc, đem lại những bể xử lý tiên tiến và hiện đại. Trong số đó, bể phản ứng xử lý nước thải nổi bật với nhiều ưu điểm vượt trội không thể bỏ qua. Cùng tìm hiểu về ưu điểm và nguyên lý hoạt động của bể phản ứng trong bài viết sau đây.

Bể phản ứng là gì?

Bể phản ứng, hay còn được gọi là bể SBR (Sequencing Batch Reactor), là một công nghệ xử lý nước thải dựa trên phương pháp sinh học kéo dài. Quy trình này thường hoạt động liên tục trong quá trình xử lý nước thải. Để hiểu rõ hơn, có thể miêu tả quy trình này như sau: Nước thải từ một nhà máy hoặc khu vực dân cư được đưa vào bể SBR một cách liên tục dưới dạng từng mẻ khác nhau. Sau khi được xử lý, nước thải được chuyển qua bể chứa. Điều này làm cho quy trình phải hoạt động liên tục để đạt được hiệu quả tối ưu trong việc xử lý nước thải.

Cấu tạo của bể phản ứng

Bể SBR được cấu tạo từ những bộ phận chính sau:

• Decanter thu nước.

• Ngăn phản ứng.

• Bơm bùn dư.

• Máy thổi khí.

• Ngăn chọn lọc vi sinh.

• Máy khuấy chìm.

• Dàn đĩa thổi khí.

Nguyên lý hoạt động của bể phản ứng

Nguyên lý hoạt động của bể SBR được thực hiện thông qua 1 chu trình khép kín và liên tục gồm 5 pha, trong đó bao gồm 4 pha chính và 1 pha phụ. Các pha chính bao gồm:

• Pha làm đầy: Nước thải được đưa vào bể SBR trong khoảng thời gian từ 1 - 3 tiếng. Trong giai đoạn này, bể SBR hoạt động theo từng mẻ. Lần lượt thực hiện các quy trình như làm đầy - tĩnh, làm đầy - hòa trộn và làm đầy - sục khí. Các quy trình này phụ thuộc vào hàm lượng BOD (oxygen hòa tan) trong nước thải đầu vào. Trong pha này, nước thải cung cấp thức ăn cho vi khuẩn bên trong bể. Thúc đẩy quá trình phản ứng sinh học.

• Pha sục khí: Trong giai đoạn này, bể SBR sục khí hoặc làm thoáng bề mặt để cung cấp oxy cho nước thải và đồng thời khuấy đều trong bể. Hoạt động này gắn liền với các quá trình phản ứng sinh học giữa nước thải và bùn hoạt tính. Thời gian của giai đoạn sục khí thường kéo dài khoảng 2 giờ. Trong quá trình sục khí, cũng diễn ra quá trình chuyển hóa Nitơ từ dạng N - NH3 thành dạng N - NO2 và sau đó chuyển thành N - NO3. Đây là quá trình chuyển đổi Nitrat.

• Pha lắng: Như tên gọi, các chất trong nước thải sẽ lắng đọng dưới nước trong giai đoạn này. Môi trường tĩnh được duy trì để đảm bảo các chất cần loại bỏ lắng đọng hoàn toàn trong khoảng thời gian khoảng 2 giờ.

• Pha rút nước: Bùn hoạt tính được giữ lại trong bể, và lượng nước đã qua giai đoạn lắng sẽ được chuyển sang giai đoạn tiếp theo của quá trình xử lý nước thải.

Lý do nên tin dùng bể phản ứng

• Giảm thời gian và chi phí khi xây dựng.

• Tiết kiệm năng lượng tiêu thụ tối đa.

• Khả năng xử lý chất thải và nước thải có nồng độ cao, đồng thời loại bỏ chất hữu cơ an toàn và triệt để.

• Có khả năng kiểm soát mọi sự cố tại bề mặt.

• Quá trình hoạt động linh hoạt và dễ dàng điều chỉnh.

• Áp dụng cho mọi công suất và hệ thống xử lý.

Quá trình loại bỏ nitơ trong bể phản ứng

Sơ đồ quá trình loại bỏ nitơ trong bể SBR được mô tả như sau:

Giai đoạn đầu tiên

Trong giai đoạn sục khí của bể SBR, quá trình oxy hóa hợp chất Nitrat diễn ra và được mô tả bằng các phản ứng hóa học sau:

2 NH4 + 3 O2 → 2 NO2 + 2 H2O + 1 H+ + Tế bào mới

2 NO2 + O2 → 2 NO3– + Tế bào mới

Dựa vào các phản ứng trên, ta có bảng hóa học sau:

(NH4+ + 2 O2 → NO3- + 2 H+ + H2O)

Các phản ứng trên được thực hiện nhờ sự tác động của hai loại vi sinh Nitrosomonas và Nitrobacter. Hai loại vi sinh này chịu trách nhiệm biến đổi amoni và oxy thành nitrat để duy trì sự tồn tại và phát triển của vi sinh.

Giai đoạn hai

Trong giai đoạn này, quá trình loại bỏ nitơ diễn ra qua 4 bước liên tiếp, giảm hóa trị của nitơ từ +5 về +3, +2, +1.

Chúng ta có phương trình tổng quát như sau:

(NO3- => NO2- => NO (khí) => N2O (khí) => N2 (khí))

Theo phản ứng Nitrat với chất hữu cơ như Methanol, ta có phương trình hóa học sau:

6 NO3- + 5 CH3OH => 3 N2 + 5 CO2 + 7 H2O + 6 OH-

Sau khi sử dụng chất hữu cơ từ nguồn nước thải (C18H19O9N), phản ứng hóa học diễn ra như sau:

C18H19O9N + NO3- + H+ => N2 + CO2 + HCO3- + NH4+ + H2O.

Những quá trình trên giúp loại bỏ nitơ trong bể SBR và đảm bảo hiệu quả trong xử lý nước thải.

Kết luận

Chúng tôi hy vọng rằng thông tin chia sẻ trên đã giúp bạn hiểu rõ hơn về bể phản ứng và nguyên lý hoạt động của nó trong việc xử lý nước thải. Nếu bạn đang quan tâm và muốn tìm hiểu về các công nghệ xử lý nước thải tiên tiến và hiện đại. Xin vui lòng liên hệ với Môi trường Phước Trình để nhận được sự tư vấn và giải đáp chi tiết.