CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SBR

1.1       CƠ SỞ CÔNG NGHỆ/ PROCESS BASICS

 

1.1.1 ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG SINH HỌC

 

Trong môi trường của chúng ta có một lượng không đổi các hợp chất hữu cơ. Nhiều quá trình sống là kết quả trong quá trình tổng hợp của carbohydrates, protein, chất béo, vv năng lượng mặt trời điều khiển các quá trình tổng hợp. Cây (kể cả các loại tảo) có thể sử dụng năng lượng này để sản xuất tế bào. Các khoáng chất cần thiết cho việc này (C, H, N, O, P, S, vv…) được lấy từ môi trường. Các nguyên liệu tế bào sản xuất sau đó có thể làm thức ăn cho động vật khác, vv…; con người trong vòng quay đó đôi khi được tiêu hủy bởi các sinh vật khác. Sau khi thực vật và động vật chết, vi khuẩn bắt đầu đóng góp vào chu kỳ bằng cách phân hủy toàn bộ gam màu của các hợp chất hữu cơ. Các thành phần vô cơ được hình thành trong quá trình khoáng hóa này sau đó được sử dụng bởi các sinh vật quang hợp. Chu trình hoàn tất.

 

Các vi sinh vật (đặc biệt là vi khuẩn và nấm) là do bản chất tích cực tham gia vào việc phân hủy các chất hữu cơ. Chúng làm điều này bởi vì chúng có thể tận dụng tốt các chất hữu cơ chết. Các hợp chất hữu cơ có sẵn một phần được phân hủy. Năng lượng giải phóng trong quá trình này được sử dụng để chuyển hóa các phần còn lại thành nguyên liệu tế bào mới.

 

Không có đủ các vi sinh vật trong nước thải cho phép sự phân hủy các hợp chất hữu cơ tiến hành một cách nhanh chóng và hiệu quả. Bằng cách sử dụng công nghệ bùn hoạt tính sẽ giải quyết được tình trạng này.

1.1.2  NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG BÙN HOẠT TÍNH

Khi nước thải được sục khí, các mảng vi khuẩn sẽ hình thành một cách tự nhiên theo thời gian. Khi dừng sục khí, những mảng này sẽ lắng xuống. Các chất lỏng trên bề mặt hay nói cách khác là nước thải được xử lý có thể sau đó được xả ra. Những mảng này, sau đó có thể được sử dụng để xử lý một phần mới của nước thải. Hệ thống tuần hoàn bùn hoạt tính (CASS^TM) được dựa trên nguyên tắc này.

 

Điều gì xảy ra trong quá trình sục khí nước thải? Oxy được thêm vào chất thải hoặc nước thải, trong tự nhiên, rất nhiều vi khuẩn có mặt. Các vi khuẩn khác phát triển nhanh chóng và thường xuyên tự phân bào. Tổng sinh khối (=M) tăng cho đến khi thức ăn có sẵn được sử dụng. Nồng độ của thức ăn (chất dinh dưỡng) hiện có (= F) giảm dần theo sục khí vì các hợp chất hữu cơ phân hủy một phần, sau đó phần còn lại biến thành tế bào mới. Trong giai đoạn sục khí, tỷ trọng F/M liên tục giảm. Tại thời điểm bắt đầu có ít nhất một vài miligram sinh khối mỗi lít hiện diện trong nước thải, trong khi nồng độ thức ăn là 500-1000mg mỗi lít, vì vậy khi bắt đầu, tỷ trọng F/M cao. Các vi khuẩn này sau đó vẫn còn phân tán trong chất lỏng.

Trong sự phát triển của chúng, tỷ trọng F/M thay đổi nhanh chóng. Cả hai sự gia tăng của M và giảm F theo luật logarit. Ngay sau khi tỷ trọng F/M đã đạt đến một mức đủ thấp, các tế bào bắt đầu hình thành kết tụ, gọi là các bông  bùn hoạt tính. Trong hệ thống CASS^TM các bông bùn sau đó được tách ra từ nước thải cuối cùng bằng phương thức lắng, từ đó dừng cung cấp khí cho các bể phản ứng. Sinh khối bị lắng còn lại giúp duy trì một tỷ trọng F/M thấp trong bể phản ứng. Điều này không chỉ có lợi cho sự hình thành các bông bùn cũng như tỷ lệ loại bỏ chất nền. Các tế bào vi khuẩn dự thừa được lấy ra là bùn dư.

 

Trong quá trình xử lý, các chất liệu tế bào mới hình thành liên tục. Một phần lớn, đôi khi là 60-70% các hợp chất hữu cơ có trong nước thải không phân hủy được chuyển thành chất tế bào . Điều này không chỉ tạo ra các tế bào mới mà còn sản xuất thức ăn dự trữ cho các vi khuẩn. Hơn nữa, các hợp chất vô cơ cũng được sử dụng.

Để tổng hợp nguyên liệu tế bào, các vi khuẩn cần một số lượng nhất định các nguyên chất C, N, P, H, O, S, vv Trong nước nước thải sinh hoạt bình thường, lượng carbon có sẵn là yếu tố hạn chế của tăng trưởng. Kết quả là, các hợp chất carbon có trong nước thải gần như hoàn toàn bị loại bỏ trong quá trình xử lý. Các hợp chất khác hiện có dư thừa, được tìm thấy ở một mức độ lớn trong nước thải.

1.1.3 THÀNH PHẦN VÀ CHỨC NĂNG CỦA MẢNG BÙN HOẠT TÍNH

Trong một nhà máy CASS^TM các bông bùn là trung tâm của quá trình xử lý. Chúng bao gồm những gì? Đây là câu hỏi không dễ dàng để trả lời. Đại khái, trong một bông bùn mà chúng ta có thể tìm thấy như sau:

• Vi sinh vật sống; chủ yếu là vi khuẩn.
• Tế bào chết.
• Mảnh hữu cơ lớn không tiêu hóa, bị mắc kẹt trong các mảng.
• Thành phần vô cơ; một trong số đó là cát sỏi có trong nước thải.
• Kích thước của phần này có thể thay đổi từ 10-50 phần trăm trọng lượng.

Sự hiện diện hay vắng mặt của một bể lắng cát và / hoặc một bể lắng sơ cấp xác định số lượng lớn các hạt hữu cơ ở phần cuối trong bể phản ứng. Ngoài ra, khả năng mà các nhà máy xử lý được, có một ảnh hưởng rất lớn đến thành phần của các bông bùn. Thành phần dầu mỡ của nước thải sẽ ảnh hưởng đến cả hai thành phần của bông bùn và tính lắng của nó.

 

Tuổi bùn có liên quan trực tiếp đến tải trọng trên bể phản ứng. Để duy trì trong các quần thể sinh học, thời gian phát sinh đối với một loài vi khuẩn cụ thể ít nhất phải bằng tuổi bùn.

 

Trong các nhà máy xử lý có tải đầu vào lớn, phần trăm tế bào sống trong bùn sẽ lớn hơn các nhà máy có tải thấp. Các thành phần dễ bay hơi và các phần phân hủy cao hơn ở các nơi có tải cao hơn.

Khối sinh vật là vật liệu rắn kết tụ bao gồm:

• Vật liệu trơ
• Chất rắn dễ bay hơi phân hủy không bị biến chất trong nước thải
• Chất rắn dễ bay hơi không phân hủy trong nước thải.
• Chất rắn sinh học phân hủy

Lý do tại sao các bông bùn được hình thành vẫn còn là một hiện tượng có phần không thể giải thích. Được biết, một số yếu tố đóng vai trò trong sự hình thành của bông bùn hoạt tính như:

• Nhiều vi khuẩn tạo thành nang chất nhờn. Các chất nhờn này được hình thành chủ yếu từ các hợp chất cao phân tử, “dính” các tế bào với nhau;
• Vi khuẩn có điện tích âm. Ion tích điện dương đóng góp vào sự liên kết của các tế bào;
• Một số vi khuẩn tạo thành một lưới các sợi cực mỏng (sợi keo) xung quanh các tế bào. Phần lớn là loại xenlulo hoặc polysaccharides khác. Mạng lưới này cũng có thể góp phần vào sự liên kết của các tế bào và các bẫy của các vi khuẩn khác. Dữ liệu glycocalyx qua hình thành sản phẩm lưu trữ nội bào trong các tế bào vi khuẩn.

 

CASS^TM về nguyên tắc là một quá trình xử lý hiếu khí có thể hoạt động để loại bỏ hiệu quả các chất dinh dưỡng nitơ và phốt pho. Điều này có nghĩa là các vi sinh vật cần oxy cho quá trình chuyển hóa của chúng. Hỗn hợp nước bùn được sục khí để cung cấp oxy cần thiết. Các vi khuẩn ở các rìa các bông bùn có thể hấp thụ oxy trực tiếp từ trạng thái nước. Mặt khác các sinh vật ở trung tâm của bông bùn phụ thuộc vào lượng oxy được cung cấp thông qua các quá trình khuếch tán từ nước. Đặc biệt là trong các bông bùn lớn hơn, lượng oxy cung cấp theo cách này là không đủ để duy trì một trung tâm sục khí của bông bùn. Do đó, quá trình yếm khí hoặc kỵ khí xảy ra ở đây. Trong trường hợp này phân tử oxy không còn đóng vai trò nữa. Trong cách này, một phần của các nitrat có sẵn được chuyển đổi thành khí N2 (khử ni tơ). Trong tuần tự dừng sục khí, các quá trình thiếu ôxy và kỵ khí diễn ra.

 

Phần lớn hơn các hợp chất được cấp có thể không trực tiếp là các thành phần của bông bùn. Về nguyên tắc chỉ hòa tan các phân tử không polymer có thể đi qua màng tế bào. Các hợp chất khác trước tiên phải được giảm kích thước bên ngoài tế bào nhờ các enzym được sản xuất bởi các vi sinh vật. Điều này cần có thời gian. Việc loại bỏ các hợp chất có mặt trong nước thải diễn ra nhanh hơn so với tiêu thụ bởi các vi khuẩn. Điều này là do quá trình hấp phụ đóng một phần quan trọng. Hầu hết các hợp chất được cung cấp không được thực hiện ngay lập tức, ban đầu chúng gắn liền và kết hợp với nhau thành bông bùn; sau đó chúng giảm kích thước và được hấp thụ bởi tế bào.

 

1.2  CASS^TM HOẠT ĐỘNG NHƯ MỘT HỆ THỐNG BÙN HOẠT TÍNH

 

Trong thời gian xử lý tại một bộ phận CASS^TM, một số lượng lớn các hợp chất hữu cơ khác nhau được đưa vào tiếp xúc với nhiều loại vi sinh vật. Không phải hợp chất hữu cơ nào cũng được đồng hóa như nhau mà có sự khác biệt lớn. Một số vi sinh vật thường ăn tạp trong khi các vi khuẩn khác lại được chuyên biệt hóa nhiều hơn. Chất lượng của nước thải thực sự là rất quan trọng đối với quần thể sinh vật trong bùn.

 

Nhìn chung có thể nói rằng có sự cạnh tranh giữa các vi sinh vật về các chất dinh dưỡng có sẵn (thức ăn). Thành phần của các bông bùn phụ thuộc vào kết quả của cuộc cạnh tranh này. Ngoài chất lượng của nước thải, tốc độ tăng trưởng thực tế của các vi sinh vật khác nhau xác định mức độ khác nhau đặc trưng cho quần thể sinh vật. Một sinh khối hình thành xảy ra khi các sinh vật đang tiếp xúc liên tục với một sự có sẵn cao về thức ăn,  theo sau đó là một hạn chế về thức ăn. Việc cung cấp oxy, các giá trị pH, chất lượng và số lượng của các chất dinh dưỡng có sẵn như nhiệt độ, vv, tất cả đều có ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng. Chỉ trong điều kiện tối ưu nào đó, tốc độ tăng trưởng của một số vi khuẩn nhất định đạt đến tối đa. Đối với hầu hết các vi khuẩn trong một nhà máy xử lý, tốc độ tăng trưởng thực tế rõ ràng là thấp hơn so với tốc độ tối đa của phân chia tế bào.

 

Trong một hệ thống bùn hoạt tính có một quần thể vi khuẩn dường như trong trạng thái cân bằng, nhưng trong đó có những thay đổi liên tục. Nhìn vào tổng số bùn xử lý này thường là không rõ, mà chỉ là logic vì những thay đổi số vi khuẩn trong bùn sẽ được hướng tới sử dụng tối đa các chất dinh dưỡng được cung cấp (thức ăn); nói cách khác là việc loại bỏ các chất có trong nước thải. Các tính chất tương đối ổn định của quá trình bùn hoạt tính là có liên quan trực tiếp đến điều này. Quần thể sẽ tiếp tục điều chỉnh để thay đổi trong quy trình vận hành, chất lượng của nước thải, ảnh hưởng theo mùa vv, mặc dù trong tự nhiên, có những hạn chế nhất định.

 

Trong một nhà máy CASS^TM, khối lượng bùn được giữ ở một mức độ nhất định bằng cách loại bỏ sự gia tăng trong bùn, gọi là bùn thải. Do đó, các sinh vật với một tốc độ tăng trưởng cao có lợi thế hơn các sinh vật phát triển chậm. Tất cả các loài có thời gian nhân đôi vượt quá tuổi bùn sẽ được loại bỏ trong bùn dư. Trong các nhà máy xử lý công suất cao, sự đa dạng của các sinh vật trong bông bùn rõ ràng là nhỏ hơn nhà máy công suất xử lý thấp. Yếu tố ảnh hưởng đến góc độ xử lý là không hoàn toàn rõ ràng. Một số hợp chất chỉ có một phần bị suy giảm trong hệ thống tải cao vì những sinh vật thực hiện điều này không thể giữ chính chúng trong hệ thống. Sự vắng mặt của quần thể nitrat hóa mà chúng thực hiện quá trình oxy hóa ammonia, trong các hệ thống nơi độ tuổi bùn nhỏ hơn 3-5 ngày là một ví dụ về điều này.

 

Các vi khuẩn và nấm, mặc dù sau này không đóng vai trò lớn trong quá trình xử lý, phát triển trên các hợp chất hữu cơ đặc trưng cho chúng. Tuy nhiên, theo vòng quay, chúng có thể được tiêu thụ bởi các sinh vật bậc cao. Trong bối cảnh này, từ nguyên sinh động vật Protozoa đến một mức độ thấp hơn như Rotifers và giun tròn phải được kể đến. Những sinh vật này có thể đóng góp đáng kể vào quá trình xử lý vì chúng tiêu hủy nhiều tế bào vi khuẩn phân tán (không gắn liền với các mảng sinh vật). Số lượng chúng nói chung là tùy thuộc vào một số biến động.

 

Quá trình CASS^TM trong các hình thức của hệ thống tuần hoàn bùn hoạt tính (CASS^TM) nhằm OXY HÓA và loại bỏ các chất nhỏ lơ lửng. Sinh vật hiếu khí làm điều này trong một vài giờ khi nước thải chảy vào một bể phản ứng. Các vi sinh vật ổn định chất rắn hòa tan và mịn chia nhỏ lơ lửng phân hủy bởi quá trình oxy hóa một phần tạo thành các hợp chất carbon dioxide, nước, sunphat và nitrate. Chất rắn còn lại không bị suy giảm được lắng trong giai đoạn lắng và loại bỏ như bùn dư.

 

Sau thời gian sục khí, quạt thổi khí dừng tạo điều kiện tĩnh để tách sinh vật lỏng (nước-chất rắn).

 

Chuyển đổi các chất lơ lửng và không hòa tan thành các chất rắn có thể lắng là mục tiêu chính của quá trình. Trong khi quá trình oxy hóa có thể là quá trình hóa học hoặc sinh học, trong CASS^TM, quá trình oxy hóa sinh học được thực hiện bởi các sinh vật sống là điểm nhấn. Các sinh vật giống nhau có hiệu quả trong việc chuyển đổi các chất thành chất rắn có thể lắng, được cung cấp cho nhà máy để vận hành đúng cách.

 

Khi nước thải vào bể phản ứng, trộn với bùn hoạt tính để tạo thành một hỗn hợp bùn, nước cấp, và các chất rắn chảy đến. Bùn hoạt tính có chứa nhiều loại khác nhau của các sinh vật sống hữu ích được nuôi cấy trong khi tiếp xúc trước với nước thải. Những sinh vật này là những công nhân trong quá trình xử lý. Chúng sử dụng các chất thải đến làm thức ăn và là một nguồn năng lượng cho các quá trình sống của chúng và cho sự sinh sản của sinh vật nhiều hơn. Những sinh vật này sẽ sử dụng nhiều thức ăn chứa trong nước thải trong xử lý các chất thải. Bùn hoạt tính cũng tạo thành một mạng lưới hoặc ren các khối mảng mà bị vào nguyên liệu hạt không được sử dụng làm thức ăn.

 

Một số sinh vật (công nhân) sẽ đòi hỏi một thời gian dài để sử dụng các thức ăn sẵn có trong nước thải với nồng độ chất thải được đưa ra. Rất nhiều sinh vật sẽ cạnh tranh với nhau cho việc sử dụng các thức ăn có sẵn (chất thải) để rút ngắn yếu tố thời gian và tăng phần chất thải ổn định. Tỷ lệ thức ăn cho sinh vật là quan trọng trong CASS^TM.

 

Khối sinh vật có xu hướng tăng cùng với tải chất thải (thức ăn) và thời gian trong bể phản ứng. Dưới những điều kiện thuận lợi người vận hành sẽ loại bỏ các vật dư thừa để duy trì yêu cầu về số lượng “công nhân” (tức vi sinh có lợi) để xử lý chất thải hiệu quả. Vì vậy, loại bỏ các sinh vật từ quá trình xử lý (bùn lãng phí) là một quy trình vận hành rất quan trọng.

 

Oxygen, thường được cung cấp từ không khí, là cần thiết cho các sinh vật sống cho quá trình oxy hóa chất thải để có được năng lượng cho sự tăng trưởng. Oxy không đủ sẽ làm chậm sinh vật hiếu khí, làm cho các sinh vật tự do làm việc kém hiệu quả, có lợi cho các phản ứng không hoàn toàn và sản xuất các sản phẩm trung gian có mùi hôi do sự phân hủy.

 

Xây dựng các sinh vật trong một bể phản ứng sẽ đòi hỏi một lượng lớn oxy. Nhiều thức ăn trong nước thải đầu vào khuyến khích hoạt động sinh vật và sự gia tăng nhu cầu oxy; do đó, oxy nhiều hơn là bắt buộc. Một lượng dư oxy cần thiết cho sự ổn định hoàn toàn chất thải. Oxy hòa tan (DO) tập trung ở các bể sục khí cũng là rất quan trọng đối với hoạt động của bộ phận này. Mức tối thiểu oxy phải được duy trì để giúp các loại  hoạt động mong muốn của sinh vật đạt được hiệu quả xử lý cần thiết. Nếu lượng DO thực trong bể sục khí là quá thấp, VI KHUẨN dạng sợi có thể phát triển mạnh và các bông bùn sẽ không lắng. Ngoài ra, nếu DO là quá cao, bông bùn điểm (pinpoint floc) có thể phát triển. Vì vậy, lượng DO vừa đủ cần thiết phải được duy trì để tạo ra chất rắn sẽ lắng đúng cách và tạo ra nước sạch trong nhà máy.

 

Đối với mục đích kiểm soát quá trình, nồng độ các chất bùn rắn hoạt hóa trong bể sục khí sẽ được xác định bởi người vận hành. Độ sâu của lớp bùn phủ trong bể sục khí trước khi lắng cùng với mực nước dưới và nồng độ của các chất rắn được duy trì trong bể là rất quan trọng để xử lý thành công. Kiểm tra nồng độ chất rắn và độ lắng cần được tiến hành định kỳ ít nhất là hai ngày. Trước khi thực hiện bất kỳ thay đổi chế độ vận hành, cần thực hiện các phép đo lường chất rắn. Thí nghiệm kiểm tra khối lượng chất lắng có thể thu được trong giai đoạn lắng. Tuy nhiên, kiểm tra bằng mắt cũng chỉ ra những gì đang thực sự xảy ra. Các cấu hình của bể sục khí, nồng độ hoạt động của các chất rắn lỏng hỗn hợp, lắng gạn, tỷ lệ chất lỏng lấy ra,  thời gian giai đoạn phản ứng được tương quan với nhau trong việc xây dựng một mục tiêu thiết kế. Không có mô hình duy nhất mà tương quan với tất cả các biến thể  vật lý và quá trình. Như các bể trở nên lớn hơn, yếu tố mở rộng khác nhau cần phải được áp dụng.

 

Đối với quá trình CASS^TM để làm việc đúng cách, người vận hành phải kiểm soát số lượng sinh vật, oxy hòa tan trong bể sục khí, và thời gian xử lý. Khi các yếu tố này dưới sự kiểm soát thích hợp, các sinh vật sẽ chuyển đổi chất thải hòa tan thành các chất rắn và tích tụ các hạt mịn vào một khối bông keo.

 

Một loạt các bông keo được tạo thành từ hàng triệu sinh vật (10¹² đến 10¹⁸/100 mL trong bùn hoạt tính tốt), bao gồm vi khuẩn, nấm, men bia, động vật nguyên sinh, và các dạng sống khác. Khi lượng nước thải đầu vào được trộn và sục khí trong bể, các sinh vật ăn thức ăn từ nước thải và phát triển. Bề mặt của khối bông bùn không đồng đều,  thúc đẩy việc chuyển các chất gây ô nhiễm trong nước thải thành các chất rắn bằng phương pháp bẫy tự nhiên, hấp thụ, hấp phụ và cơ chế chuyển chất nền enzim. Nhiều chất không được sử dụng làm thức ăn cũng được chuyển đổi cho các khối floc, do đó cải thiện chất lượng nước thải của nhà máy.

 

Nguyên liệu đưa vào các khối bông bùn (floc mass) là một phần oxy hóa để tạo thành khối tế bào và các sản phẩm oxy hóa. Tro hoặc vật liệu vô cơ đưa vào bởi hàng loạt các khối bông bùn làm tăng mật độ quần thể. Trộn các thành phần trong bể sục khí gây ra các khối bông bùn để va vào nhau và tạo thành những khối bông bùn lớn hơn. Cuối cùng, những khối bông bùn trở nên đủ nặng, lắng xuống đáy của bể trong giai đoạn lắng (máy sục khí dừng). Khối bùn này chứa đựng hầu hết các sinh vật và vật liệu phế thải đã được trộn lẫn với nước thải.

 

Các bước tiếp theo trong quá trình CASS^TM là việc loại bỏ các sản phẩm tăng trưởng như bùn thải. Một số vật liệu được chuyển đổi và thải vào khí quyển dưới dạng khí (carbon dioxide hoặc chất khí dễ bay hơi khác không được chuyển đổi và giải phóng trong bể sục khí), để lại nước và chất rắn bùn. Một số chất rắn nhất định (bùn hoạt tính tuần hoàn) sẽ được quay trở lại đầu vào bể  CASS^TM để hỗ trợ cho việc xử lý nước thải đầu vào. Một phần của bùn thải phải được loại bỏ và xử lý để nó không tích lũy trong các bể sục khí.

 

Vận hành thành công của nhà máy đòi hỏi người vận hành nhận biết nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình và kiểm tra chúng nhiều lần. Để giữ cho các sinh vật làm việc đạt hiệu quả chấp nhận được, cần thiết phải cung cấp một môi trường phản ứng thích hợp. Nồng độ cao của axit, bazơ và các chất độc hại khác không mong muốn có thể tiêu diệt các sinh vật có lợi. Dòng chảy không đồng đều của nước thải có thể gây ra hiện tượng quá nhiều thức ăn hoặc đói khát, và các vấn đề khác mà có thể làm đảo lộn quá trình. Nếu không cung cấp đủ oxy cũng có thể gây ra một môi trường không thuận lợi mà kết quả là giảm hoạt động  sinh vật và mất hiệu quả xử lý.

 

Trong khi vận hành thành công của một nhà máy CASS^TM bao gồm hiểu biết nhiều yếu tố, kiểm soát thực tế quá trình như đã nêu là tương đối đơn giản. KIỂM SOÁT CƠ BẢN BAO GỒM DUY TRÌ CÁC  CÁC CHẤT RẮN THÍCH HỢP (KHỐI BÔNG BÙN) , NỒNG ĐỘ TRONG BỂ SỤC KHÍ CHO CÁC CHẤT THẢI (THỨC ĂN), LƯU LƯỢNG ĐẦU VÀO BẰNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ BƠM BÙN VÀ ĐIỀU HÒA CUNG CẤP OXY ĐỂ DUY TRÌ MỨC ĐỘ THÍCH HỢP CÁC HOẠT ĐỘNG CHUYỂN HÓA CHO  CHU KỲ HOẠT ĐỘNG RIÊNG BIỆT .

 

1.3  NHỮNG YÊU CẦU ĐIỀU KHIỂN

 

Kiểm soát hiệu quả của quá trình CASS^TM phụ thuộc vào khả năng người vận hành hiểu và điều chỉnh một số yếu tố liên quan đến nhau. Một số yếu tố này là:

 

1. Yêu cầu chất lượng nước thải.

 

2. Lưu lượng nước thải, nồng độ, và đặc tính của nước thải.

 

3. Số lượng bùn hoạt tính (có chứa các sinh vật làm việc) phải được duy trì trong quá trình liên quan đến lưu lượng vào.

 

4. Số lượng oxy cần thiết để ổn định nhu cầu oxy, nước thải để duy trì một mức độ thích hợp oxy hòa tan để đáp ứng yêu cầu của sinh vật.

 

5. Tỷ lệ sử dụng oxy của sinh khối trong bể và đáp ứng của nó với một sự bổ sung thức ăn đối với môi trường phản ứng.

 

6. Chuyển giao vật liệu ô nhiễm (thức ăn) từ nước thải với khối lượng floc (chất rắn hoặc công nhân) và tách các chất rắn ra khỏi nước thải được xử lý.

 

7. Điều chỉnh các chất dinh dưỡng tăng trưởng sinh học.

 

8. Kiểm soát hiệu quả và xử lý tại nhà máy các chất cặn bã (chất rắn, các lớp váng, và nước nổi) để loại bỏ theo cách không gây ô nhiễm.

 

9. Dự duy trì một môi trường thích hợp cho công việc cưỡng bức các sinh vật xử lý chất thải sinh hoạt. Giữ chúng khỏe mạnh và phát triển tốt.

 

Người vận hành kiểm soát bổ sung hoặc lượng nước vào nhà máy xử lý. Người vận hành phải làm một số kế hoạch bổ sung, xử lý sơ bộ, hoặc kiểm soát xả ra để chắc chắn rằng các chất có hại được pha loãng trước khi vào nhà máy. Điều quan trọng là giám sát các hoạt động của các bộ phận thiết bị thích hợp. Giám sát điều khiển và vận hành hệ thống công nghệ khác với các yêu cầu giám sát của cơ quan chức năng. Quy trình điều khiển và giám sát là cần thiết để đảm bảo các thông số quy định của các cơ quan quản lý đều được đáp ứng. Nếu không có quá trình giám sát thích hợp các nguyên nhân gây ra sự cố cho nhà máy, có thể vi phạm đến cấp phép xả nước.

2.  HỆ THỐNG TUẦN HOÀN BÙN HOẠT TÍNH (CASS^TM) – GIỚI THIỆU CHUNG

 

Dự án nhà máy xử lý nước thải Bắc An Khánh có quy mô xử lý lưu lượng nước thải 9,200 m³/ngày vào 2 bể CASS^TM.

 

CASS^TM là sự kết hợp của bể sinh học và công nghệ phản ứng khối lượng biến đổi hoạt động với một bùn duy nhất, hoàn thành cả hai xử lý sinh học và các chất rắn-lỏng tách trong một bể phản ứng. CASS^TM được thiết kế để vận hành một quá trình loại bỏ chất dinh dưỡng sinh học đồng thời kiểm soát bùn sợi nở. Một trình tự đơn giản của sục khí và hiếm khí được sử dụng để cung cấp các điều kiện quá trình hiếu khí, yếm khí và kỵ khí, trong đó kết hợp với cường độ sục khí, tăng cường quá trình nitrat hóa, khử Ni tơ và loại bỏ phốt pho sinh học. Công nghệ CASS^TM là một quá trình đổ và tháo hệ thống bùn hoạt tính trong đó kết hợp các điều kiện phản ứng ban đầu với một bể phản ứng hỗn hợp.

 

Mỗi bể hệ thống tuần hoàn bùn hoạt tính bao gồm ba khu vực phản ứng tất cả đều bằng liên kết thủy động(Hình 1).

 

Hình 1:  Sơ đồ bố trí thiết bị bể CASS^TM

 

 

 

 

Vùng 1 (Zone 1) là tiếp giáp cố định (lựa chọn sinh học), hoạt động như một máy trộn tĩnh để pha trộn sinh khối từ vùng 3 với nước thải đầu vào. Vùng tiếp giáp là một bể phản ứng các dòng chảy quanh co ban đầu với những tấm chắn dòng chảy ngang để tăng cường trộn động học. Vùng 1 hoạt động cơ ban theo điều kiện phản ứng thiếu oxy-kỵ khí và có các chức năng:

 

• Enzim loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan chảy đến dễ dàng phân hủy.
• Khử Nitơ nitrat dư trong các dòng chảy bùn từ khu 3
• Phosphorus giải phóng (bước đầu tiên của cơ chế loại bỏ phốt pho) và thể chất bẫy chảy đến chất rắn lơ lửng trong ma trận sinh khối bùn.

Vùng 1 tạo ra các hoạt động trao đổi chất cao nhất trong ba vùng do các điều kiện tải trọng hữu cơ cao tương đương. Chất hòa tan dễ dàng phân hủy (hữu cơ) được chuyển đổi thành các hợp chất gian bào lưu trữ như Glucongen và polyhydroxybutyrate, sau đó sang tế bào phụ glycocalyx, đây chính là nguyên nhân hình thành bông bùn hoạt tính. Bể slector có kích thước dựa trên sự xem xét tải bông bùn để đảm bảo loại bỏ tối đa các chất nền hòa tan dễ dàng phân hủy từ dòng chảy nước thải.

Vùng 1 cung cấp tiếp xúc liên tục của sinh khối với nồng độ chất nền cao do đó cung cấp các cơ chế cho ăn đói giúp hình thành sinh khối bông bùn.

Nồng độ chất rắn trong dòng chảy hồi lưu dao động từ 3.500-5.000 mg/L trong giai đoạn sục khí và tăng lên khoảng 10.000 -15.000 mg/L trong giai đoạn không sục khí (tức là lắng và gạn). Sinh khối trong vùng 1 bình thường không sục khí và cho phép khử Nitơ liên tục và giải phóng phốt pho.

Miệng thổi khí được cung cấp trong mỗi khoang nhỏ của vùng 1, có thể được sử dụng để ngăn chặn sự lắng đọng các chất rắn trong một khoảng thời gian, hoặc sục khí một số lượng nhất định tế bào để duy trì thời gian kỵ khí thích hợp. Ngoài ra nếu cặn bã tích tụ trên bề mặt, nó cũng có thể được loại bỏ thông qua hoạt động của các miệng thổi khí này.

Vùng 2 (Zone 2) là một vùng đệm quan trọng trong trường hợp, vùng 1 trở nên quá tải tạm thời. Vùng 2 cũng ngăn ngừa xáo trộn lớp bùn tại vùng 3 trong giai đoạn lắng và tránh bỏ qua vùng này trong giai đoạn thu nước sau lắng. Vùng 2 được vận hành trong điều kiện háo khí trong giai đoạn sục khí (air-on) và trải qua điều kiện tải phản ứng cao hơn so với vùng 3. Trong giai đoạn tắt sục khí (air-off), chất rắn phân hủy dễ bay hơi ở nước thải được thủy phân để mang lại chất hữu cơ hòa tan thêm, có thể biến đổi để sục khí. Do đó, sự thêm vào tải trong giai đoạn không sục khí (air-off) là có lợi cho sự hấp thu chất hòa tan, khử Ni tơ và giải phóng phốt pho.

Vùng 3 (Zone 3) cung cấp điều kiện phản ứng tương tự vùng 2.  Vùng 3 chứa phần lớn các sinh khối và về cơ bản duy trì sinh khối này ở trạng thái trao đổi chất gần mức không đổi. Sinh khối trong vùng 2 và 3 được tuần tự tiếp xúc với điều kiện phản ứng thiếu oxy-oxic và kỵ khí lặp đi lặp lại đồng thời thông qua sự kết hợp của việc cung cấp không khí (oxygen) đều đặn và gián đoạn. Khả năng oxy hóa khử (ORP) biến đổi trong khoảng -150 mV đến 100 mV. Kiểm soát oxy hòa tan để gần đúng đường dốc từ 0 đến 2,5 mg/L cho phép nitrat hóa và khử Ni tơ đồng thời để xảy ra cùng với sự thủy phân của nước thải và chất rắn dễ bay hơi phân hủy. Trong giai đoạn không sục khí (air-off), lớp bùn giống như nhựa được hình thành giữa vùng 2 và 3. Trong lớp nền khử Ni tơ còn lại này diễn ra cùng với việc giải phóng phốt pho từ Poly-P-vi sinh vật như được mô tả trước đây. Phốt pho giải phóng được giữ lại trong bùn. Ni tơ bị khử còn lại có liên quan đến nồng độ tương đối nhỏ của nitrat hóa khí Nitơ khoảng 2 mg/L. Bùn nổi lên là không thể với dòng khí tổng hợp này.

Giải phóng Phốt pho và khử ni tơ dư liên tục diễn ra trong vùng này. Giai đoạn sục khí gây ra hấp thụ chất phốt pho trong vùng 2  (cũng như vùng 3) cùng với môi trường để Nitrat hóa và khử Nitơ phù hợp với khả năng làm giảm quá trình oxy hóa để tồn tại.

Trong giai đoạn sục khí, vùng 3 về cơ bản hoạt động như bể phản ứng hoàn chỉnh biến đổi khối lượng dưới một điều kiện trạng thái sinh học tương đối ổn định. Biến đổi dòng chảy đến trong tải (kết hợp nồng độ và lưu lượng) được hãm bởi các phản ứng trung gian vùng 1 và 2.

Nhà máy xử lý nước thải CASS^TM điển hình hoạt động theo thời gian dựa trên việc lặp đi lặp lại các giai đoạn đơn giản tuần tự như sau:

 

1. FILL-AERATION (SỤC KHÍ)
2. FILL-SETTLEMENT (LẮNG)
3. DECANT (THU NƯỚC SAU LẮNG)
4. FILL-IDLE (NGHỈ)

 

Các giai đoạn của chu kỳ hoạt động được sơ đồ thể hiện trong hình 2. Hoàn thành các giai đoạn được mô tả ở trên tạo nên một chu kỳ, sau đó được lặp đi lặp lại. Các giai đoạn này có thể được điều chỉnh để bao gồm static fill, fill-mix, và sục khí (no-fill) nếu cần.

Hình 2.  CASS^TM – TUẦN TỰ CHU KỲ – CYCLIC SEQUENCES

 

Trong thời gian của một chu kỳ, khối lượng chất lỏng trong bể tăng từ mức nước hoạt động nhỏ nhất đáy bể để đáp ứng với tốc độ dòng chảy đến khác nhau. Sục khí để hoàn thành các phản ứng sinh học. Gián đoạn sục khí trong giai đoạn sục khí fill-aeration (phản ứng) cũng có sẵn. Sau một thời gian chỉ định sục khí, sục khí và nghỉ sục đan xen nhau cho phép sinh khối thành từng cục và lắng dưới điều kiện tĩnh . Sau một thời gian lắng cụ thể, nổi trên mặt nước thải đã xử lý được loại bỏ (gạn) sử dụng một thiết bị gạn dạng đập/ moving weir decanter (Vari-SkimTM), nước được hồi lưu về mức chất lỏng trong bể để các hoạt động cấp nước dưới mức tối thiểu. Chất rắn bùn hoạt tính còn lại thải ra từ bể là cần thiết để duy trì sinh khối ở mức kiểm soát được và sau đó chu kỳ được lặp đi lặp lại. Chất rắn bỏ đi sau khi lắng cho phép nồng độ bùn vượt quá 10.000 mg/L sẽ được loại bỏ.

Sục khí và trộn được cung cấp với một hệ thống thổi khí bong bóng mịn và quạt thổi loại chuyển tích cực. Cường độ sục khí được điều chỉnh thông qua điều khiển quạt. Bùn hồi lưu và bùn dư được loại bỏ qua máy bơm bùn chìm. Nổi trên mặt nước thải đã xử lý được loại bỏ bằng thiết bị gạn, trong đó có một con đập di chuyển và được trang bị với một chất rắn nổi tích cực bảo vệ trừ cặn bã. Các khoảng thời gian chu kỳ và thiết bị liên quan được máy tính điều khiển thông qua Trung tâm điều khiển công nghệ.

 

3.  CHU KỲ HOẠT ĐỘNG

 

3.1  TRÌNH TỰ VẬN HÀNH

 

Các bộ phận CASS^TM có thể hoạt động phù hợp với một số trình tự tùy thuộc vào chất lượng của nước thải mong muốn cho đến các điều kiện tải thực tế. Chu trình khác nhau có thể được chọn để thực hiện hoặc là chất lượng dinh dưỡng, chất lượng giảm phốt pho và khử Ni tơ cho nước thải. Tất cả các chu trình cung cấp BOD và TSS. Các chu kỳ được mô tả một cách chung chung dưới đây. Những thay đổi trong hoạt động của chu kỳ không nên được thực hiện mà không cần tham vấn trước với Công ty TNHH công nghệ nước Châu ÁThái Bình Dương.

Các bộ phận CASS^TM được lập trình để hoạt động với một trình tự đơn giản là bật và tắt quạt sục khí, được thiết lập để hoạt động với các mục cụ thể của thiết bị. Các điều khiển được dựa trên một trình tự hẹn giờ được lặp đi lặp lại. Theo giao thức này khối lượng nước thải được xử lý có thể khác nhau cho mỗi chu kỳ.

Theo chu kỳ thiết kế cho vận hành ở tải thiết kế là 4,8 giờ, trong đó có 2,4 giờ sục khí và 2,4 giờ dừng sục khí.  Đối với tải nhỏ hơn thiết kế, chu kỳ có thể được điều chỉnh nhiều lần để phù hợp với các điều kiện tải thủy động và hữu cơ trải qua. Ví dụ ở 50% tải có thể được cung cấp chu kỳ 8 giờ trong đó có 4 giờ sục khí (air-on) và 4 giờ ngừng sục khí (air-off). Các kết hợp khác cũng có thể được sử dụng cho mỗi chu kỳ 10 hoặc 12 giờ. Công ty TNHH công nghệ nước Châu Á Thái Bình Dương (Asia Pacific Water Technology, Inc.) sẽ tư vấn chu kỳ sử dụng.  Lựa chọn chu kỳ và tuần tự sai có thể dẫn đến vận hành thiếu hiệu quả công nghệ, điều này gây ra sai chức năng công nghệ nghiêm trong.  Lựa chọn sai có thể dẫn tới điều tiết bùn cặn kém và làm mất khả năng xử lý trong các bộ phận. Công ty TNHH công nghệ nước Châu Á Thái Bình Dương KHÔNG chịu trách nhiệm về hiệu suất nhà máy xử lý kém do chu kỳ hoạt động đã không được chấp thuận như ở tài liệu này. Đó là trách nhiệm của người vận hành để đảm bảo rằng tài liệu được phê duyệt đúng.  

Chu kỳ thổi khí và ngừng thổi khí được làm đơn giản thành 4 giai đoạn cho mỗi bể. Chúng được miêu tả dưới đây cùng với tuần tự trong 1 chu kỳ.

1. FILL-AERATION (SỤC KHÍ)
2. FILL-SETTLEMENT (LẮNG)
3. DECANT (THU NƯỚC SAU LẮNG)
4. FILL-IDLE (NGHỈ)
   • SỤC KHÍ (A)

Điều này là tự giải thích và đề cập đến trình tự thời gian sục khí trong chu kỳ. Trong thời gian thổi khí, nước thải đầu vào chảy vào bể. Có thể yêu cầu giảm thời gian sục khí trong chu kỳ khi vận hành ở tải nhỏ hơn thiết kế. Điều này được lựa chọn đơn giản qua Trung tâm Điều khiển Công nghệ – Process Control Center (PCC) và Tính năng Lựa chọn Chu kỳ Thời gian -Selector Cycle Time Feature. Ví dụ, có thể thích hợp để chọn một chu kỳ sáu giờ với một giờ cho LẮNG, và một giờ cho việc THU NƯỚC SAU LẮNG. Một số trường hợp nhất định có thể đòi hỏi một khoảng thời gian sục khí (air-on) trên ba tiếng đồng hồ với một giờ nghỉ (FILL-IDLE). Điều kiện tải khác có thể yêu cầu ban đầu được chậm lại 1,5 giờ để cung cấp các điều kiện phản ứng thích hợp. Trình tự sục khí được xác định trong quá trình logic A.

3.1.2  QUÁ TRÌNH LẮNG (S)

Giai đoạn này đề cập đến phần đầu tiên của thời gian ngừng sục khí (air-off) trong thời gian các điều kiện lắng tĩnh được tạo ra trong bể để tách các phần tử chất rắn /lỏng. Khối lượng bùn hình thành bề mặt chuyển tiếp bùn, dần dần các chất rắn lắng xuống. Các hạt bùn hoạt tính dính với nhau và lắng từng khối như từng lớp để lại một lớp phủ  nổi trên bề mặt (xử lý nước thải). Thời kỳ đầu trong quá trình sục khí vào bùn là ở nồng độ đồng đều. Trong thời kỳ đầu của giai đoạn lắng, bùn trải qua quá trình đóng cục nội bộ do năng lượng trộn sục còn lại trong bể. Khi năng lượng này biến mất, lớp chuyển tiếp bùn hình thành và lắng xuống ở một khu vực. Chất rắn đậm đặc rơi xuống tích tụ thành khối lắng xuống đáy bể. Tốc độ ban đầu  lắng ở vùng này  chậm, tăng lên và sau đó dần dần rơi xuống do sự tích tụ của các chất rắn nén trên sàn bể. Tốc độ lắng trong vùng là một hàm số của nồng độ chất rắn ban đầu, độ sâu bể, tổng diện tích bể và tính chất của các chất rắn sinh học. Nồng độ chất rắn ở mực nước đầu khoảng 3500 mg/L thường sẽ lắng để tạo thành một lớp bùn có nồng độ trung bình khoảng 10.000 mg/L. Bộ phận này được thiết kế để hoạt động với dòng chảy trong quá trình lắng. Quá trình LẮNG  được chỉ định trong quá trình logic S.

3.1.3  THU NƯỚC SAU LẮNG (D)

Dòng chảy vào bể trải qua quá trình thu nước sau lắng (rút nước thải) bị gián đoạn và được duy trì với độ ẩm nước thải tốt. Các chất rắn ra khỏi bề mặt bể ngoại trừ (Vari-SKIMTM) thiết bị lắng chuyển động ban đầu ở tốc độ nhanh (fast down speed) Lớp chuyển tiếp với mức chất lỏng được phát hiện bởi một công tắc phao, làm cho thiết bị lắng đi lên như thiết kế, tốc độ chu kỳ bình thường của hành trình. Khi đến mức nước đáy chỉ định, thiết bị thu nước sau lắng chuyển động ngược trở lại đến vị trí dừng với tốc độ ban đầu nhanh. Trình tự THU NƯỚC SAU LẮNG được xác định trong quá trình logic D.

3.1.4 DỪNG (I)

Trong thực tế vận hành thiết bị THU NƯỚC SAU LẮNG luôn nhỏ hơn thời gian chỉ định. Thời gian còn lại này được chỉ ra trong khoảng nghỉ và được sử dụng đối với nước thải không có sục khí và phản ứng. Khoảng NGHỈ bắt đầu khoảng 3 phút sau khi thiết bị thu nước sau lắng di chuyển ngược hướng lên và bị phát hiện bởi công tắc đo mức dạng phao và hoàn thành ở giai đoạn cuối của thời gian THU NƯỚC SAU LẮNG được chỉ định.  Thời gian nghỉ (không nghỉ) cũng có thể được sử dụng trong suốt giai đoạn sục khí.  Điều này được mô tả trong bảng thời gian sục khí.  Cần thiết vận hành ở điều kiện tải giảm và dài hơn chu kỳ thiết kế. Tuần tự NGHỈ được chỉ định trong  quá  trinh logic I.

 

3.2  GIỚI THIỆU CHUNG – TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN VẬN HÀNH

PROCESS CONTROL CENTER – PCC Trung tâm điều khiển công nghệ- vận hành tự động chu kỳ hoạt động cho hệ thống CASS^TM. Trung tâm điều khiển quá trình được trang bị theo tiêu chuẩn ứng dụng về ngành điện và tất cả các thiết bị điện, điều khiển cần thiết đáp ứng yêu cầu điều khiển và vận hành tự động bộ phận hệ thống CASS^TM. Trung tâm bao gồm aptomat, rơ le điều khiển, công tắc đóng ngắt, các nguồn cung cấp điện, bộ lập trình điều khiển Logic PLC, và giao diện người máy –MMI (người vận hành giao tiếp với thiết bị – OIU). PLC là bộ não của hệ thống.

Trung tâm điều khiển quá trình công nghệ được trang bị chức năng tự động ghi đè chu kỳ tự động cho phép lựa chọn bằng tay những giai đoạn khác nhau trong mỗi tuần tự và vận hành thiết bị, để tạo thành mỗi chu kỳ vận hành chung. Chương trình PLC cho người vận hành truy cập thay đổi giá trị đặt- setpoints (ví dụ thời gian sục khí, lắng, chu kỳ…)  qua hiển thị  Panelview giao diện người máy (MMI) được đặt ở trước tủ Trung tâm điều khiển quá trình công nghệ.  Các báo động cũng được hiển thị bởi thiết bị này. Phần mềm PLC và logic được điều chỉnh qua thiết bị chương trình (máy tính xách tay). Logic hoạt động được mô tả dưới đây.

 

Tổng của số lần cho LÀM ĐẦY, SỤC KHÍ, LẮNG, THU NƯỚC SAU LẮNG và  DỪNG tạo thành một chu kỳ TỔNG. Sau khi hoàn thành, CHU KỲ TỔNG được tự động khởi động.

 

1. FILL-AERATION /SỤC KHÍ             t₀ – t₁
2. 2. FILL-SETTLE/ LẮNG                             t₁ – t₂                    
3. DECANT/ THU NƯỚC SAU LẮNG t₂ – t₃
4. FILL-IDLE/ DỪNG Thời gian thay đổi

3.3  CHU KỲ HOẠT ĐỘNG

Thời gian cài đặt để điều khiển trong thời gian các giai đoạn sẽ được thực hiện tại trung tâm điều khiển quá trình công nghệ PLC.  Ban đầu, chu kỳ hoạt động được lựa chọn theo kỳ vọng thiết kế. Kinh nghiệm vận hành cung cấp nền tảng để thay đổi ở những ngày sau. Các chu kỳ sau được quy định trong trường hợp không có kinh nghiệm hoạt động tại bộ phận này và được lập trình sẵn vào Trung tâm điều khiển PLC.

 

Thời gian này không nhất thiết phải cố định và có thể được lập trình lại nếu tình huống vận hành yêu cầu. Chỉ định được cung cấp cho mỗi giai đoạn của hoạt động để cho biết chu kỳ là trong Sục khí, Lắng, Gạn (tách nước) hoặc nghỉ. Trong trường hợp có sự gián đoạn việc cung cấp điện năng, hoạt động tự động sẽ tiếp tục thời gian trong chu trình ngay trước khi bị mất điện. Thời gian chu kỳ quy trình không được tính giờ khi mất điện.

Nơi chu kỳ công nghệ được cài đặt để hoạt động với điều kiện giảm sục khí (ví du: duy trì sục khí), hiển thị sục khí sẽ chỉ ra rằng bể không hoạt động trong chế độ ngừng sục khí. Minh họa chỉ thị giai đoạn sục khí không cần thiết có nghĩa là chỉ thị chạy quạt cũng được chỉ rõ. Tuy nhiên, nếu chu kỳ được cài đặt để quạt chạy gặp sự cố, sẽ có một báo động tới thanh ghi và quạt dự phòng sẽ được đưa vào hoạt động.

 

BỂ	CHỨC NĂNG	CÀI ĐẶT BAN ĐẦU
THỜI GIAN – TC1	SỤC KHÍ	144 PHÚT
THỜI GIAN – TC2	LẮNG	54 PHÚT
THỜI GIAN – TC3	TÁCH NƯỚC	90 PHÚT
BIẾN THIÊN	NGHỈ	90 PHÚT NHỎ HƠN THỜI GIAN TÁCH NƯỚC THỰC TẾ
TỔNG THỜI GIAN (TC4).		288 PHÚT

 

Các nút điều khiển được bố trí cho lựa chọn và vận hành chế độ bằng tay của thiết bị (nếu có) được điều khiển bởi hệ thống công nghệ mà không bị gián đoạn chu kỳ. Hơn nữa, tất cả thiết bị có thể được điều khiển bởi chế độ bằng tay mà không sử dụng trung tâm điều khiển quá trình công nghệ PLC.

THỜI GIAN- TRÌNH TỰ HOẠT ĐỘNG

Như mô tả ở trên, cài đặt thời gian xác định thời gian mỗi trình tự chu kỳ như sau:

• Thời gian chu kỳ sục khí (Fill-Aeration Cycle Time)
• Thời gian chu kỳ lắng (Fill-Settle Cycle Time)
• Thời gian chu kỳ thu nước sau lắng (Decant Cycle Time)
• Thời gian nghỉ (Fill Idle Time) – Thời gian chu kỳ tách nước nhỏ hơn thời gian tách nước thực tế.
• Tổng thời gian chu kỳ (Total Cycle Time)

3.4  HOẠT ĐỘNG THIẾT BỊ

Sinh khối được bơm với tốc độ theo thiết kế và kích thước bơm được lắp đặt cho mục đích này. Bơm RAS có thể được sử dụng cho mục đích thải bùn trong trường hợp khẩn cấp bằng cách hoán đổi các bơm. Các nút điều khiển được cài đặt sao cho chất lỏng được sục khí được đưa vào tiếp xúc với nước thải từ đó cho phép các phản ứng biến đổi enzyn diễn ra với sinh khối háo khí. Điều này cho phép một giai đoạn khác (trong suốt giai đoạn lắng) nơi khôi sinh vật kỵ khí -thiếu ôxy được đưa vào tiếp xúc với nước thải.

3.4.1 CÁC VAN ĐẦU VÀO

Hai (2) van được điều khiển để chuyển nước thải từ bể điều hòa (bể dự trữ) tới các bể CASS^TM. Các van sẽ chỉ mở trong suốt thời gian SỤC KHÍ (FILL-AERATION), LẮNG (FILL-SETTLEMENT) và DỪNG (FILL-IDLE). Các van sẽ chỉ đóng trong suốt thời gian GẠN-TÁCH NƯỚC (DECANT). Điều khiển van được kích hoạt bởi Trung tâm điều khiển quá trình công nghệ.

3.4.2  BƠM BÙN HOẠT TÍNH TUẦN HOÀN (RAS)

Bơm bùn tự động quay trở lại để tái chế bùn hoạt tính đến vùng 1 từ vùng 3 trong thời gian SỤC KHÍ, LẮNG VÀ NGHỈ.

3.4.3  BƠM CHẤT THẢI BÙN HOẠT TÍNH

Bơm chất thải bùn hoạt tính (dư thừa) tới bể hiếu khí trong thời gian TÁCH NƯỚC SAU LẮNG và NGHỈ (FILL-IDLE).

3.4.4  QUẠT SỤC KHÍ  – BỂ CASS^TM

Hai quạt thổi khí được cung cấp nhưng chỉ một quạt được yêu cầu chạy cho quá trình cung cấp ôxy.  Hệ thống quạt sục khí có thể được lựa chọn để vận hành một trong 3 cách khác nhau:

 

Cho  phép lựa chọn tự động.

Quạt Cass số 1 chạy công suất không đổi.

Quạt Cass số 2 chạy công suất không đổi..

 

Sự lựa chọn Vận hành Quạt được thực hiện thông qua màn hình tủ  Allen-Bradley 600 Panelview MMI (giao diện người máy).

 

Các quạt sẽ chỉ chạy trong giai đoạn sục khí của các bể và được xác định bởi Trung tâm điều khiển quá trình.

3.4.5  TÁCH NƯỚC THẢI -EFFLUENT DECANTER (VARI-SKIM^TM)

Một thiết bị thu nước sau lắng gắn động cơ được trang bị cho mỗi bể phản ứng CASS^TM SBR để loại bỏ nước thải đã xử lý theo mỗi giai đoạn lắng và sục khí.  Vị trí dừng thiết bị thu nước sau lắng được đặt sao cho đáy máng thoát nước ở ngoài vị trí nước cho cả 2 quá trình sục khí và lắng. Khi được khởi động, thiết bị thu nước sau lắng đáp ứng bằng bộ truyền động cơ điện tử cho phép chất lỏng xả ra ngoài từ bể. Khi đến mực nước đáy bể được cài đặt trước, thiết bị thu nước sau lắng trở lại ngoài vị trí chất lỏng như được cài đặt nhờ các công tắc giới hạn trên. Các công tắc giới hạn hành trình được cài đặt cho cả hành trình trên và dưới. Các công tắc giới hạn hành trình thứ 2 là cho lỗi vận hành an toàn (ngắt khi lỗi để đảm bảo an toàn).

 

Dải hành trình thiết bị thu nước sau lắng được cài đặt bởi công tắc giới hạn vị trí trên và dưới liên quan đến vận hành mức trên và dưới của bể theo mong muốn. Các nút điều khiển truyền động được cài đặt sao cho hành trình xuống nhanh ban đầu (hạ thấp) tiếp xúc công tắc máng thoát nước với mực nước trong bể mà ở đó tốc độ hành trình được điều chỉnh tự động theo tốc độ (chậm) thiết kế cho hoạt động của thiết bị thu nước sau lắng.

 

Vị trí dừng của thiết bị thu nước sau lắng được cài đặt ở giữa các điểm mực nước trên theo chỉ định và mức trên bể để cung cấp chức năng chống tràn khẩn cấp khi mực nước tăng.

 

Thiết bị TÁCH NƯỚC – GẠN (DECANTER) có chức năng hành trình như sau:

• Hành trình hạ nhanh – (“Hạ”)
• Tốc độ thiết kế hành trình hạ – (Chu kỳ bình thường)
• Tốc độ thiết kế hạ hành trình – (Chu kỳ lưu lượng cao)
• Hành trình đảo chiều nhanh (“lên”)
• Lỗi hành trình.

 

Tốc độ điều khiển thiết bị thu nước sau lắng được điều chỉnh bằng cách cài đặt trên thiết bị truyền động biến tần -Variable Frequency Drive (VFD) đặt trong tủ điều khiển trung tâm PCC. Một lỗi hành trình thiết bị thu nước sau lắng được chỉ ở dòng báo động trên màn điều khiển tủ Panelview Display.

 

Hành trình thiết bị thu nước sau lắng bị giới hạn giữa công tắc giới hạn hành trình lên và xuống cho cả 2 chế độ vận hành TỰ ĐỘNG VÀ BẰNG TAY.

 

Trong chế độ TỰ ĐỘNG, thiết bị thu nước sau lắng sẽ chạy theo tuần tự chu kỳ liên quan. Một giai đoạn tách nước đầy đủ là thời gian từ lúc rời khỏi công tắc giới hạn trên đỉnh đến khi công tắc giới hạn hành trình đáy kích hoạt và quay ngược lại để gặp công tắc giới hạn hành trình trên đỉnh.

 

Trong chế độ BẰNG TAY, thiết bị thu nước sau lắng luôn sẵn sàng để điều khiển bằng cách lựa chọn hoặc nút bấm “Hạ” hoặc nút bấm “Nâng lên” tại tủ điều khiển tại chỗ ngay cạnh thiết bị thu nước sau lắng. Các nút bấm “Nâng lên” và “Hạ xuống” không ảnh hưởng đến chế độ vận hành “TỰ ĐỘNG”. Tốc độ chậm (tốc độ hành trình thiết kế) đi xuống không được kích hoạt trong suốt thời gian vận hành bằng tay. Điều chỉnh tốc độ cho vận hành tay được thông qua bộ truyền động biến tần.

 

Lỗi thiết bị thu nước sau lắng để trở về công tắc giới hạn trong khi chế độ TỰ ĐỘNG, sẽ đưa ra điều kiện báo động.

 

Tủ điều khiển tại chỗ có 2 đèn, 1 chỉ định vị trí dừng của thiết bị thu nước sau lắng, và đèn khác chỉ định “BWL”. Nút dừng khẩn cấp (E-stop) cũng được trang bị trong tủ điều khiển tại chỗ. Nút dừng khẩn cấp hoạt động trong cả chế độ  BẰNG TAY  lẫn TỰ ĐỘNG.

4. MÔ TẢ TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHỆ

 

4.1  MÔ TẢ CƠ BẢN

Mô tả sau đây được cung cấp để thực hiện đúng chức năng hệ thống bể xử lý mẻ CASS^TM SBR. Logic mô tả cách thức hoạt động và dự kiến thời gian chu kỳ và trình tự thời gian các hoạt động của các bộ phận ở tải thiết kế. Thời gian này không được coi là “cố định”, nhưng các chỉ định giá trị đặt chịu những thay đổi hoạt động, mà trong đó có thể được quyết định bởi điều kiện tải thực tế. Công ty TNHH Công nghệ nước Châu Á Thái Bình Dương (Asia Pacific Water Technology, Inc), sẽ có những điều chỉnh cần thiết khi được yêu cầu. Đối với các điều kiện thiết kế, các chu kỳ được lập trình trước hoạt động là 4,8 giờ, như được mô tả dưới đây.

 

Ngoài ra với chu kỳ 4,8 giờ được lập trình sẵn, một chu kỳ thiết lập bởi người vận hành có thể được sử dụng cho quá trình này. Chu kỳ này được cài đặt trong màn hình lựa chọn chu kỳ của giao diện người máy MMI, với các thời điểm khác nhau đối của khoảng thời gian, lắng vv được cài đặt bằng tay vào trong giá trị đặt ở màn hình.

Vận hành trên bất kỳ chu kỳ nào đều có thể được xác định bởi chức năng điều khiển được mô tả dưới đây. Thứ tự hoạt động cơ bản là chung cho tất cả các chu kỳ.

 

4.2  CHU KỲ HOẠT ĐỘNG BÌNH THƯỜNG

 

Giá trị vận hành danh định với tải thiết kế như sau:

 

	CHU KỲ BÌNH THƯỜNG (4.8 GIỜ)	ĐIỀU KHIỂN BƠM ĐẦU VÀO	VẬN HÀNH QUẠT	GIÁ TRỊ            (Phút)
	SỤC KHÍ (A)	ON	ON	144
	LẮNG (S)	ON	OFF	54
	TÁCH NƯƠC (D)	OFF	OFF	90
	NGHỈ (I)	ON	OFF	Biến thiên

 

 

4.3     LƯU ĐỒ

 

SƠ ĐỒ CHU KỲ HOẠT ĐỘNG BÌNH THƯỜNG (4.8 GIỜ)

 

Thời gian  (phút)   

                                                          0             54            144             199              288

BỂ 1	A	A	S	D/I
BỂ 2	S	D/I	A	A

 

 

 

4.4  VẬN HÀNH TẠI CÁC ĐIỀU KIỆN TẢI KHÁC NHAU

Thường một bộ phận mới sẽ được yêu cầu hoạt động ít hơn đáng kể hơn so với tải thiết kế cho một khoảng thời gian dài. Cải thiện hiệu quả kinh tế trong vận hành thu được thông qua những thay đổi trong chu kỳ hoạt động theo từng tải áp dụng. Về lý thuyết, có một số cài đặt thời gian và kết hợp trình tự, mà có thể được sử dụng. Như một biện pháp đầu tiên mà người vận hành có thể chọn loại cánh quạt thích hợp để giảm tỷ lệ sục khí và do đó tiết kiệm điện. Cách tiếp cận này có thể được sử dụng để cung cấp tốc độ khí mà không ảnh hưởng khi sục. Hiếm khi sục khí ở 50 phần trăm tỷ lệ thiết kế có ảnh hưởng đáng kể  với sục khí trong một bể phản ứng CASSTM SBR.

 

Lựa chọn vận hành bao gồm:

 

1. Chu kỳ 4 giờ với 50% tải thiết kế, sục khí trên 2 giờ.
2. Chu kỳ 4 giờ với 100% tải thiết kế, sục khí trên 1 giờ.
3. Chu kỳ 4 giờ với 50% tải thiết kế, sục khí trên 2 giờ.
4. Chu kỳ 5 giờ để tực hiện thời gian lắng kéo dài.
5. Chu kỳ 6 giờ với thời gian sục khí 50% và 100%.
6. Lựa chọn các chu kỳ thay thế được cụ thể cho mục đích thiết kế của cơ sở đó sẽ duy trì hiệu suất quá trình thực hiện mong muốn như loại bỏ chất dinh dưỡng sinh học. Những chu kỳ bao gồm: 

• Chu kỳ 8 giờ sục khí 100% thiết kế và hơn 4 giờ giảm tải .
• Chu kỳ 8 giờ sục khí 50% thiết kế và hơn 4 giờ giảm tải.

 

Trong những trường hợp điều kiện rối loạn xảy ra, do một lượng chất thải công nghiệp hoặc các yếu tố liên quan khác như mất cân bằng dinh dưỡng, theo đó bùn sợi phát triển, có thể cần thiết thay đổi chu kỳ tăng thời gian LẮNG. Nếu cần thiết một chu kỳ 6, 8 hoặc 10 giờ có thể được lựa chọn cho mục đích này.

 

4.4.1 SỤC KHÍ NHANH GIÁN ĐOẠN (FLASH MIX AERATION)

 

Sục khí gián đoạn liên tục (hoặc không liên tục) có thể được sử dụng để cung cấp các vụ nổ khí với sinh khối trong điều kiện tải rất thấp. Điều này cho phép các sinh khối sống, mà không có nội sinh xảy ra, dẫn đến sự suy giảm của các sinh vật hoạt động.

 

“Trộn gián đoạn liên tục Flash Mix” được lập trình qua tủ trung tâm điều khiển quá trình công nghệ PLC và có thể được sử dụng trong tất cả các chu kỳ(lập trình trước và cài đặt các chu kỳ bằng tay).  Các giá trị đặt của người vận hành sau đây là luôn sẵn sàng thông qua màn hình giao diện người máy Panelview MMI:

 

Duy trì sục khí- Aeration Hold:  – Điều này sẽ hãm quạt gió hoạt động trong giai đoạn sục khí trong một thời gian định trước. Thời gian bắt đầu từ đầu của chu kỳ. Thực tế, bắt đầu một giai đoạn nghỉ vào đầu của chu kỳ.

 

Trộn ngắt quãng bật chậm- Flash-Mix ON Delay  – Đây là thời gian chạy đối với quạt trong suốt thời gian giữ sục khí “aeration hold” .

 

Trộn ngắt quãng tắt chậm Flash-Mix OFF Delay –    Đây là thời gian tắt giữa các khoảng thời gian giữ sục khí  “aeration hold”.