Hầu hết trong nước thải có các thành phần dinh dưỡng nito (N) và photpho (P) với nồng độ cao, nếu không được xử lý trước khi xả vào tự nhiên, chúng sẽ gây ô nhiễm nguồn nước cũng như tạo điều kiện cho tảo, rong rêu và các vi sinh vật có hại phát triển. Hiện nay, phương pháp xử lý sinh học thường được áp dụng để khử các hợp chất chứa những thành phần này, trong đó luôn kể đến bể thiếu khí hay được gọi là bể anoxic, một trong những công trình quan trọng góp phần xử lý hiệu quả N và P thông qua quá trình khử nitrat (NO₃^–) và khử P. Vậy hãy cùng NTS tìm hiểu Tính toán, thiết kế bể thiếu khí (Anoxic) theo tỷ lệ khử nitrat và các yếu tố ảnh hưởng khác

Quá trình khử nitrat

Quá trình khử nitrat là quá trình chuyển hóa N_-NO3– thành khí N₂ trong điều kiện thiếu khí (DO < 1) có sự góp mặt của các nhóm vi khuẩn dị dưỡng bao gồm: Pseudomonas citronellolis, Bacillus lichenliformis, Wolinella succinogenes. Vi khuẩn thu năng lượng để tăng trưởng từ quá trình chuyển hóa nitrat thành khí nito, và cần có nguồn cacbon để tổng hợp tế bào. Vì vậy, khi nước thải đến bể thiếu khí sẽ thiếu đi hàm lượng cacbon, cần phải bổ sung thêm các hợp chất chứa cacbon (ví dụ CH₃OH) để vi khuẩn thu nhận làm nguồn tổng hợp tế bào.

Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử nitrat

Ảnh hưởng của nồng độ nitrat đến hệ số tốc độ tăng trưởng của vi khuẩn

µ_N2=µ_N2max*[(NO_3^–)/(K_NO3-+NO₃^–)]

Ảnh hưởng của nồng độ cacbon đến hệ số tốc độ tăng trưởng:

µ_N2=µ_N2max*C/(K_C+C)

Ảnh hưởng của pH: trị số pH tốt nhất cho quá trình khử nitrat từ 6,5 – 7,5

Ảnh hưởng của nhiệt độ: 

Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến quá trình khử NO₃– và được biểu thị bằng phương trình:

P = 0,25.T²

Trong đó:

• P: phần trăm tốc độ tăng trưởng của vi khuẩn khử NO₃–
• T: nhiệt độ (độ C)

Xem thêm: Bể anoxic là gì và những điều cần biết trong xử lý nước thải

Tính toán bể thiếu khí theo tỷ lệ khử nitrat:

NO_r = V_a.SDNR.MLVSS

SDNR = 0,3.(F/M) + 0.029

Trong đó: 

• NO_r: lượng nitrat bị khử g/ngày.đêm
• V_a :thể tích bể thiếu khí
• SDNR: tỷ lệ khử nitrat riêng g NO₃-N/g MLVSS.ngày.đêm
• MLVSS: lượng chất hữu cơ bay hơi
• F/M: g BOD/g MLVSS.ngày.đêm trong bể anoxic
• Giá trị SDNR có giá trị từ 0,04 – 0,42 g NO₃-N/g MLVSS.ngày.đêm với bể thiếu khí có tỷ lệ các chất dinh dưỡng đầy đủ, tuy nhiên nếu không có nguồn cacbon thì SDNR chỉ nhận giá trị từ 0,01 – 0,04 g NO₃-N/g MLVSS.ngày.đêm
• Thời gian lưu nước được thiết kế cho bể thiếu khí thường từ 2 – 4h.

Giá trị SDNR ở 20⁰C được thể hiện trên hình sau:

Tại nhiệt độ T bất kỳ, SDNR được tính theo công thức:

SDNR_T = SDNR₂₀.(1,026)^T-20

Tỷ lệ F/Mb được hiểu là một hàm của tải lượng BOD đến bể anoxic và nồng độ sinh khối dị dưỡng hoạt động:

F/M_b=Q.S₀/V_a.X_b

Trong đó:

• F/M_b :tỷ lệ BOD và F/M dựa trên nồng độ sinh khối hoạt động, g BOD/g sinh khối
• Q: lưu lượng dòng vào, m3/ngày.đêm
• S₀: nồng độ BOD vào, mg/L
• V_a: thể tích bể anoxic, m³
• X_b: nồng độ sinh khối bể anoxic, mg/L

Đối với các giá trị anoxic có nhiệt độ thấp hơn, F/M_b cao hơn, dẫn đến nồng độ rbCOD lớn hơn và do đó tốc độ phản ứng sinh học và SDNR cao hơn.

Giá trị SDNR phụ thuộc vào tỷ lệ tuần hoàn nitrat (IR).

Với tỷ lệ tuần hoàn IR >1 :

IR = 2 thì SDNR_adj = SDNR_IR1 – 0,166.ln(F/M) – 0,0078

IR = 3 – 4 thì SDNR_adj = SDNR_IR1 – 0,029.ln(F/M) – 0,012

Trong đó:

• SDNR_adj: SDNR điều theo tỷ lệ tuần hoàn
• SDNR_IR1: giá trị SDNR với tỷ lệ tuần hoàn = 1
• F/M: tỷ lệ F/M trong bể thiếu khí

Nitrat sinh ra ở bể hiếu khí = Nitrat dòng vào + Nitrat tuần hoàn + Nitrat trong bùn tuần hoàn.

Q.NO_x = N_e(Q + IR.Q + RQ)

IR=(NO_x/N_e).1-R

Lượng nitrat tuần hoàn lại bể thiếu khí = (IR.Q + R.Q).N_e (g/ngày.đêm)

Trong đó:

• IR: tỷ lệ tuần hoàn nitrat
• R: tỷ lệ tuần hoàn bùn hoạt tính
• NO_x: lượng nitrat sinh ra trong bể hiếu khí, mg NO₃-N/L
• N_e: nồng độ nitrat dòng ra, mg/L

Ảnh hưởng của tỷ lệ IR đến nồng độ NO₃-N đầu ra với tỷ lệ tuần hoàn bùn R = 0.5 được mô tả trong biểu đồ bên dưới:

Cấu tạo bể anoxic

• Thiết bị khuấy: máy khuấy chìm hoặc cánh khuấy để đẩy nhanh quá trình khử nitrat giúp khử nito tốt hơn
• Hệ thống cung cấp dinh dưỡng cho hệ vi sinh trong bể thiếu khí
• Hệ thống hồi lưu bùn 

Vận hành và kiểm tra

Trong giai đoạn vận hành bể anoxic, cần kiểm tra hoạt động của thiết bị khuấy. Đồng thời quan sát hiện tượng bùn nhằm khắc phục kịp thời tránh sự cố xảy ra trong bể.

Xem thêm: Sự cố bùn nổi ở bể anoxic – nguyên nhân và cách khắc phục

Hy vọng với bài viết mà NTS đã cung cấp trên đây, các bạn sẽ có thêm nhiều thông tin hơn nữa về Tính toán, thiết kế bể thiếu khí (Anoxic) theo tỷ lệ khử nitrat và các yếu tố ảnh hưởng khác.

Để biết thêm thông tin và được tư vấn cụ thể hãy liên hệ ngay cho chúng tôi theo Hotline 0888 167 247. Với nhiều năm kinh nghiệm xử lý nước thải cho nhiều lĩnh vực khác nhau, NTS cam kết sẽ giúp doanh nghiệp của bạn sở hữu công trình đạt hiệu quả tối ưu và tiết kiệm nhất. 

CÔNG TY TNHH KỸ THUẬT NTS

Trụ sở: Số 15, đường số 3, Khu dân cư Gia Hòa, Phường Phước Long B, TP. Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh

Điện thoại: 0888 167 247

Email: nts@ntse.vn

Website: https://ntse.vn/

Facebook: https://www.facebook.com/www.ntse.vn/