Bể lọc sinh học là gì? Tất tần tật về các loại bể lọc sinh học

Bể lọc sinh học là một hệ thống xử lý nước thải sử dụng các vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ và chất ô nhiễm trong nước thải.  Bằng cách tận dụng sức mạnh của vi sinh vật, những bể lọc này giúp phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải. Trong bài viết dưới đây của Envico, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu ưu nhược điểm của từng loại bể lọc sinh học. 

Bể lọc sinh học là gì?

Bể lọc sinh học là một công trình xử lý nước thải sử dụng vi sinh vật để phân hủy chất hữu cơ và các chất ô nhiễm khác trong nước thải. Nước thải sẽ chảy qua lớp vật liệu lọc rắn, trên bề mặt vật liệu này có hàng triệu vi sinh vật đang sinh trưởng và phát triển. Vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải thành các chất đơn giản hơn như CO2, nước và các chất vô cơ khác. Bể lọc sinh học là một công nghệ xử lý nước thải hiệu quả và thân thiện với môi trường. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp và đô thị để xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp và nước thải nông nghiệp.

>>>Xem thêm: Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 

Hình 1: Bể lọc sinh học

Cấu tạo chung của bể lọc sinh học

Bể lọc sinh học bao gồm các bộ phận chính sau:

• Bể lọc: Bể lọc được làm bằng bê tông cốt thép hoặc sợi thủy tinh. Bể lọc có thể được chia thành nhiều ngăn để tăng hiệu quả xử lý.
• Vật liệu lọc: Vật liệu lọc là vật liệu rắn có diện tích bề mặt lớn để vi sinh vật bám víu. Các vật liệu lọc phổ biến bao gồm đá sỏi, đá dăm, nhựa và than hoạt tính.
• Hệ thống thông khí: Hệ thống thông khí cung cấp oxy cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển. Oxy được cấp vào bể lọc qua các đường ống hoặc máy thổi khí.
• Hệ thống thu gom nước thải đã qua xử lý: Hệ thống thu gom nước thải đã qua xử lý thu gom nước thải từ đáy bể lọc và đưa ra môi trường hoặc tiếp tục xử lý nếu cần thiết.

Hình 2: Cấu tạo của bể lọc sinh học

Các loại bể lọc sinh học thông dụng hiện nay

Bể lọc sinh học được chia làm 4 loại là bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước, bể lọc có lớp vật liệu không ngập nước, bể lọc sinh học nhỏ giọt và bể lọc cao tải. Để biết chi tiết về các loại bể lọc sinh học, mời bạn tiếp tục theo dõi phần tiếp theo: 

Bể lọc sinh học có lớp vật liệu lọc ngập trong nước 

Bể lọc sinh học ngập nước mang đến lợi ích về chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp, đồng thời tiết kiệm năng lượng. Tuy nhiên, hiệu quả xử lý của chúng lại không bằng các loại bể lọc khác.

Vật liệu lọc trong bể dễ bị tắc nghẽn, đòi hỏi phải thông tắc thường xuyên. Thêm vào đó, bể nhạy cảm với nhiệt độ và gặp khó khăn trong việc thông khí, dễ gây mùi hôi khó chịu.

Dù vậy, nhờ ưu điểm về chi phí, bể lọc sinh học ngập nước vẫn được ứng dụng trong các hệ thống xử lý nước thải có quy mô nhỏ.

Hình 2: Bể lọc sinh học có lớp vật liệu lọc ngập trong nước

Bể lọc sinh học có lớp vật liệu lọc không ngập trong nước

Loại bể này có nhiều ưu điểm, bao gồm thi công dễ dàng, khả năng bao che công trình tốt, đảm bảo mỹ quan, ít phát sinh mùi, cấu tạo đơn giản, chi phí bảo dưỡng thấp. Bể có thể được xây dựng bằng module hoặc bê tông cốt thép và có mức độ tự động hóa cao. 

Tuy nhiên, loại bể này cũng có nhược điểm như tải lượng bị tổn thất cao, dẫn đến giảm lượng nước thu hồi. Quá trình thông khí yêu cầu sử dụng bơm cưỡng bức, làm tiêu tốn nhiều năng lượng trong quá trình vận hành. Ngoài ra, dòng chuyển động xoáy do khí phun lên cũng làm giảm khả năng giữ huyền phù.

Bể lọc sinh học nhỏ giọt

Bể lọc sinh học nhỏ giọt là một giải pháp xử lý nước thải hiệu quả, với nhiều ưu điểm như thi công dễ dàng, thẩm mỹ cao, ít mùi, chi phí bảo dưỡng thấp và có thể tự động hóa. Tuy nhiên, loại bể này cũng có những hạn chế như tổn thất tải lượng, tiêu tốn năng lượng do sử dụng bơm cưỡng bức và khả năng giữ huyền phù kém do dòng chuyển động xoáy. Ứng dụng của bể lọc sinh học nhỏ giọt là xử lý các nguồn nước thải có lưu lượng nhỏ.

Bể lọc sinh học nhỏ giọt được chia thành nhiều loại, mỗi loại có đặc điểm riêng.:

• Bể lọc vận tốc chậm: Có hình trụ hoặc chữ nhật, nước thải được nạp theo chu kỳ. Hiệu suất khử BOD cao nhưng dễ phát sinh mùi và ruồi Psychoda. Nguyên liệu lọc thường là đá sỏi, xỉ.
• Bể lọc vận tốc trung bình và nhanh: Hình trụ tròn, lưu lượng nạp chất hữu cơ cao hơn. Nước thải được bơm hoàn lưu trở lại bể lọc, giảm mùi và ruồi Psychoda. Nguyên liệu lọc là đá sỏi, plastic.
• Bể lọc cao tốc: Lưu lượng nạp nước thải và chất hữu cơ rất cao. Khác với bể lọc vận tốc nhanh, cột lọc sâu hơn do nguyên liệu lọc là plastic.
• Bể lọc thô: Dùng để xử lý sơ bộ nước thải trước giai đoạn xử lý thứ cấp. Lưu lượng nạp chất hữu cơ lớn, nước thải được xử lý nhanh chóng.
• Bể lọc hai pha: Dùng để xử lý nước thải có hàm lượng chất ô nhiễm cao và cần nitrat hóa đạm. Giữa hai bể lọc thường có bể lắng để loại bỏ chất rắn. Bể lọc thứ nhất khử BOD, bể thứ hai nitrat hóa.

Hình 4: Bể lọc sinh học nhỏ giọt

Bể lọc sinh học cao tải

Bể lọc sinh học cao tải khác biệt với bể lọc sinh học nhỏ giọt ở chỗ có chiều cao công tác và tải trọng tưới lớn hơn. Nguyên nhân là do bể sử dụng vật liệu lọc có đường kính lớn hơn, tạo ra khe hở rộng hơn giữa các hạt vật liệu. Điều này giúp tăng tốc độ oxy hóa trong bể lọc.

Bể lọc sinh học cao tải sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội. Nhờ quá trình oxy hóa diễn ra nhanh chóng, thời gian xử lý nước thải được rút ngắn đáng kể. Quy trình vận hành đơn giản, dễ dàng điều chỉnh thời gian lưu nước và tốc độ dòng chảy. Nước thải sau khi xử lý thường chứa ít bùn cặn, đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra. Vi sinh vật hiếu khí trên bề mặt vật liệu lọc giúp xử lý hiệu quả các chất hữu cơ và tạp chất ô nhiễm trong nước thải. Bên cạnh đó, bể lọc cao tải còn tiết kiệm chi phí đầu tư và diện tích lắp đặt hệ thống.

Tuy nhiên, bể lọc sinh học cao tải cũng có một số nhược điểm. Không khí thoát ra từ bể thường có mùi hôi thối, khó chịu. Khu vực xung quanh bể dễ thu hút ruồi muỗi, gây ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.

Nguyên lý hoạt động của bể lọc sinh học

Nguyên lý hoạt động của các bể lọc sinh học dựa trên sự sinh trưởng và phát triển của lớp vi sinh vật bám dính trên lớp vật liệu lọc. Cụ thể qua các giai đoạn sau: 

• Bắt dính: Nước thải chảy qua bể sinh học, tiếp xúc với vật liệu lọc. Các vi sinh vật trong nước thải bám dính vào bề mặt vật liệu lọc thông qua các lực hấp dẫn Van der Waals, lực điện tĩnh và các tương tác sinh học khác.
• Phát triển: Sau khi bám dính, vi sinh vật bắt đầu sử dụng các chất hữu cơ và chất ô nhiễm trong nước thải làm thức ăn và sinh trưởng. Quá trình sinh trưởng của vi sinh vật dẫn đến sự phát triển của màng sinh học trên bề mặt vật liệu lọc.
• Phân hủy: Các vi sinh vật trong màng sinh học sử dụng enzyme để phân hủy các chất hữu cơ và chất ô nhiễm trong nước thải thành các sản phẩm vô hại. Tại đây diễn ra hai quá trình là hiếu khí và kỵ khí:

• Vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải thành khí cacbon dioxide và nước.
• Vi sinh vật kỵ khí phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải thành khí mêtan và axit hữu cơ.

• Rơi rụng: Khi màng sinh học dày lên, một số vi sinh vật chết và rơi rụng xuống đáy bể. Những vi sinh vật chết này tạo thành bùn hoạt tính, là nguồn thức ăn cho các vi sinh vật khác trong bể sinh học.

Hình 5: Nguyên lý hoạt động bể lọc sinh học

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của bể lọc sinh học

Hiệu quả xử lý của bể lọc sinh học phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm:

Chất lượng nước thải:

Chất lượng nước thải là nhân tố chính ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của bể:

• Nồng độ chất hữu cơ: Nồng độ chất hữu cơ cao sẽ làm giảm hiệu quả xử lý do vi sinh vật không thể phân hủy hết lượng chất hữu cơ trong thời gian ngắn.
• Thành phần chất ô nhiễm: Sự hiện diện của các chất độc hại như kim loại nặng, hóa chất độc hại có thể ức chế hoạt động của vi sinh vật, làm giảm hiệu quả xử lý.
• Nhiệt độ nước thải: Nhiệt độ nước thải ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng và hoạt động của vi sinh vật. Nhiệt độ quá thấp hoặc quá cao có thể làm giảm hiệu quả xử lý.
• Độ pH của nước thải: Độ pH thích hợp cho hoạt động của vi sinh vật là từ 6.5 đến 8.5. Độ pH quá thấp hoặc quá cao có thể ức chế hoạt động của vi sinh vật.

Thiết kế và vận hành bể lọc:

Cách thiết kế và vận hành bể lọc cũng rất quan trọng, có tác động trực tiếp đến quá trình và hiệu quả xử lý:

• Kích thước bể lọc: Kích thước bể lọc ảnh hưởng đến thời gian lưu nước thải, là yếu tố quan trọng để đảm bảo vi sinh vật có đủ thời gian để phân hủy chất hữu cơ.
• Loại vật liệu lọc: Vật liệu lọc có tác động đến diện tích bề mặt tiếp xúc của vi sinh vật, ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý.
• Tốc độ dòng chảy: Tốc độ dòng chảy quá nhanh có thể làm giảm thời gian tiếp xúc của nước thải với vi sinh vật, dẫn đến hiệu quả xử lý thấp.
• Cung cấp oxy: Vi sinh vật hiếu khí cần oxy để phân hủy chất hữu cơ. Cung cấp oxy đầy đủ là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả xử lý.
• Kiểm soát nhiệt độ: Nhiệt độ bể lọc cần được kiểm soát để đảm bảo hoạt động tối ưu của vi sinh vật.

Yếu tố môi trường:

Nhiệt độ và độ ẩm từ môi trường cũng là một yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của bể lọc sinh học: 

• Nhiệt độ môi trường: Nhiệt độ môi trường xung quanh ảnh hưởng đến nhiệt độ nước thải trong bể lọc.
• Độ ẩm: Độ ẩm quá cao có thể tạo điều kiện cho nấm mốc phát triển, ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật có lợi.

>>>Xem thêm: Nước thải công nghiệp là gì? Các công nghệ xử lý nước thải hiệu quả 

Tóm lại, bể lọc sinh học là một giải pháp hiệu quả và bền vững cho việc xử lý nước thải. Các loại bể lọc sinh học đa dạng với nhiều ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với những nhu cầu xử lý khác nhau. Khi lựa chọn loại bể lọc, cần xem xét kỹ lưỡng các yếu tố như đặc điểm của nguồn nước thải, điều kiện môi trường và chi phí đầu tư và vận hành.

CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG ENVICO

Địa chỉ : Lầu 3, Indochina Tower, 4 Nguyễn Đình Chiểu, P. ĐaKao, Quận 1, Tp. HCM

Hotline: 0909 794 445 (Mr.Huy)

Điện thoại : (028) 66 797 205

E-mail : admin@envico.vn

Website : Congnghemoitruong.net

Fanpage : Công ty xử lý nước thải công nghiệp – Envico