Cách tính dinh dưỡng cho bể sinh học trong xử lý nước thải

Xử lý sinh học là phương pháp được sử dụng phổ biến trong xử lý nước thải hiện nay. Một bể sinh học hiếu khí với sự phát triển tốt của vi sinh, thì chất lượng nước thải đầu ra sẽ đảm bảo. Ngoài những yếu tố cần quan tâm như chỉ số pH, nhiệt độ, DO hòa tan trong bể thì chất dinh dưỡng đóng một vai trò quan trọng đối với sự phát triển của vi sinh.

Vi sinh vật là thành phần không thể thiếu khi ứng dụng công nghệ sinh học trong xử lý nước thải. Vì thế, việc nuôi cấy và bổ sung dinh dưỡng là điều cấp thiết, có vai trò quyết định đến hiệu quả xử lý nước thải của toàn hệ thống. Vậy dinh dưỡng trong xử lý nước thải bao gồm những loại nào? Và cách tính dinh dưỡng ra sao? Cùng tìm hiểu ở bài viết bài nhé!

Khi chất dinh dưỡng được cung cấp đủ, tương tự như cơ thể con người được nạp năng lượng, thì hiệu quả làm việc sẽ tốt hơn. Tương tự, vi sinh cũng vậy. Chất dinh dưỡng ở đây bao gồm Cacbon – gọi là chất nền thể hiện bằng BOD, Nito (N), Photpho (P). Tỷ lệ chất dinh dưỡng phù hợp là BOD:N:P = 100:5:1.

Chất dinh dưỡng trong nước thải chủ yếu là nguồn cacbon (gọi là chất nền thể hiện bằng BOD), cùng với N và P là những nguyên tố đa lượng. Ngoài ra, còn có các nguyên tố vi lượng như: Mg, Fe, Mn, Co,…

Tỷ lệ BOD:N:P=100:5:1. Tương ứng trong trường hợp này, nếu thiếu chỉ số nào, ta sẽ tiến hành bổ sung ở chỉ số đó. BOD được bổ sung bằng cách dùng mật rỉ đường, Nito có thể dùng Ure, và Photpho sẽ bổ sung DAP hoặc dùng axit H₃PO₄.

Nước thải thiếu N, P thì vi khuẩn dạng sợi phát triển tạo hiện tượng phồng bùn, không tạo bông sinh học.

Trong trường hợp dư N, P thì vi sinh vật sử dụng không hết, do đó chúng ta phải dùng các biện pháp đặc biệt để loại bỏ N, P.

Thông thường, đối với nước thải sinh hoạt, đa phần chúng ta không cần bổ sung chất dinh dưỡng, vì trong nước thải đã có N, P và đã cân bằng theo tỷ lệ. Đối với nước thải công nghiệp, chúng ta cần bổ sung chất dinh dưỡng vào.

Trong nước thải thông thường đã chứa một lượng chất dinh dưỡng như: Carbon, Nitơ, Photpho, Sắt, Mangan… Tuy nhiên, tùy vào mỗi loại nước thải mà tỷ lệ các chất dinh dưỡng này sẽ khác nhau. Vì thế, để vi sinh vật có thể tổng hợp tế bào thì cần cung đầy đủ các chất dinh dưỡng, ở đây bao gồm chất nền được gọi là Carbon (đại diện là BOD), Nitơ (N) và Phốt pho (P). Tỷ lệ chất dinh dưỡng trong bể sinh học hiếu khí là BOD: N: P = 100: 5: 1.

BOD được bổ sung bằng rỉ đường, Glucose hoặc Methanol, Nitơ có thể được bổ sung bằng Urê, và Phốtpho có thể được bổ sung bằng DAP hoặc axit H3PO4. Nước thải thiếu N và P sẽ sinh ra vi khuẩn dạng sợi, gây nở bùn thay vì keo tụ sinh học.

Trong trường hợp thừa N và P, vi sinh vật không thể phát huy hết tác dụng, do đó phải có các biện pháp đặc biệt để loại bỏ N và P.

Chất dinh dưỡng có tỷ lệ N:P là 5:1 tối ưu cho vi khuẩn trong nước. Để xác định xem có nên bổ sung thêm chất dinh dưỡng cho nước thải hay không. Cần đánh giá lượng chất dinh dưỡng có nước thải hay trong đất.

Tỷ lệ dinh dưỡng cần thiết để để vi sinh vật hoạt động tối ưu tại bể thiếu khí Anoxic và bể hiếu khí Aerotank tính theo C:N:P = 100:5:1.
Hóa chất cần để cung cấp Cacbon:

• 1 kg Methanol cấp 1 kg Cacbon.
• 1 kg mật rỉ đường cấp 0.58 kg Cacbon.

Với lưu lượng 100 m3 trong nước thải chứa 100 mg/l BOD, 70 mg/l TN và 14 mg/l TP.

• Tải lượng BOD =100 (m3) x 100 (g/m3) = 10000 g = 10 kg.
• Tải lượng N= 100 (m3) x 70 (g/m3) = 7000 g = 7 kg.
• Tải lượng P= 100 (m3) x 14 (g/m3) = 1400 g = 1.4 kg.

Nước thải tồn tại tỉ lệ C:N:P = 10:7:1.4.

Để xử lý tải lượng TN = 7 kg thì cần 140 kg BOD và 1.4 kg P (nhân tam suất với tỉ lệ chuẩn).

Lượng C cần bổ sung vào hệ thống hiện tại = 140 – 10 = 130 kg.

Lượng P cần bổ sung vào hệ thống hiện tại = 1.4 – 1.4 = 0 kg.

Vậy nếu sử dụng Methanol thì cần 130 kg, Mật rỉ đường thì 224kg.

Đối với những loại nước thải cần xử lý các chỉ tiêu về Nitơ, bể hiếu khi Aerotank cần được cung cấp đủ lượng dinh dưỡng cho các chủng vi sinh vật xử lý Nitơ hoạt động, cụ thể là hai chủng Nitrosomonas và Nitrobacter.
Tính toán dựa trên hai nguyên tắc:

• Độ kiềm tiêu thụ: 1 mg N-NH4+ cần 7 mg CO32- hoặc 8.62 mg HCO3-.
• Hàm lượng gốc Cacbonat trong hóa chất sử dụng. Ví dụ: HCO3- chiếm 73% trong NaHCO3, CO32- chiếm 57% trong Na2CO3.

Lưu lượng Q = 200 mg/l.

Nồng độ Amonia đầu vào = 80 mg/l.

Nồng độ Amonia đầu ra = 5 mg/l.

Nồng độ Amonia cần xử lý = 75 mg/l.

Đồ kiềm Cacbonat đầu vào = 250 mg/l.

Độ kiềm Cacbonat thu hồi từ khử Nitrat = 75 x 3.6 = 270 mg/l (Nếu có xảy ra quá trình khử Nitrat, 1 mg NO3- sau phản ứng khử sẽ thu hồi 3.6 mg kiềm).

Phương pháp tính: Lựa chọn hóa chất NaHCO3.

• Độ kiềm Cacbonat cần tiêu thụ để xử lý 75 mg/l Amonia = 75 x 8.62 = 646.5 mg/l.

• Độ kiềm Cacbonat thiếu = 646.5 – 250 – 270 = 126.5 mg/l.

Lượng kiềm Carbonat thiếu = 200 x 126.5 = 25300 g = 25.3 kg.

Nguồn C chủ yếu được vi sinh vật sử dụng gồm có đường, acid hữu cơ, rượu, lipid, hydrocarbon, CO2, carbonat… Hiện nay trong các hệ thống xử lý nước thải người ta sử dụng nguồn C chủ yếu là glucose, saccharose, rỉ đường (phụ phẩm của nhà máy đường) tinh bột (bột ngô, bột khoai sắn…), cám gạo, các nguồn cellulose tự nhiên hay dịch thuỷ phân cellulose.

Ngoài Cacbon, dinh dưỡng của vi sinh còn có thể được tìm thấy ở nhiều dạng hợp chất:

Hy vọng những thông tin về cách tính dinh dưỡng trong xử lý nước thải mà Vĩnh Tâm chia sẻ trên đây sẽ hữu ích cho bạn đọc.

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI KỸ THUẬT FRESHLAB

Địa chỉ: Số A12/85 Đường 1A, Ấp 1, Xã Vĩnh Lộc B, Huyện Bình Chánh, TP. HCM

Hotline: 0939 557 155 – 0796 155 955 – 0931 791 133 – 0932 993 977

Email: info@freshlab.com.vn

Fanpage: FRESHLAB – GIẢI PHÁP VI SINH XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Youtube: FRESHLAB VIỆT NAM