Bộ lọc phim cố định (cát hoặc phương tiện khác)
Bộ lọc phương tiện là hệ thống xử lý nước thải dạng màng cố định, hiếu khí. Cát là vật liệu được sử dụng phổ biến nhất để xử lý cả nước và nước thải. Bộ lọc cát một lần đã được sử dụng trong hơn 100 năm và lịch sử sử dụng hệ thống này có từ cuối những năm 1890 . Việc sử dụng các phương tiện lọc khác như sỏi, sợi than bùn, thủy tinh nghiền, dệt, bọt, v.v. đang ngày càng phổ biến trong ngành công nghiệp tại chỗ vì chúng ta có thêm kiến thức về cách cải thiện hiệu suất của hệ thống lọc phương tiện lọc để xử lý nước thải tại chỗ.
Cơ chế xử lý nước thải xảy ra trong bộ lọc cát bao gồm các quá trình vật lý, hóa học và sinh học. Các quá trình vật lý như lọc và lắng sẽ loại bỏ chất rắn lơ lửng (được đo bằng TSS) trong các lỗ rỗng của môi trường. Sự hấp phụ hóa học của một số chất ô nhiễm như phốt pho hoặc kim loại nặng có vai trò hạn chế và phụ thuộc vào đặc tính của môi trường được sử dụng trong bộ lọc. Trên bề mặt của vật liệu lọc, màng sinh học được hình thành từ sự phát triển của các vi sinh vật khi nước thải di chuyển qua vật liệu lọc. Các vi sinh vật hoạt động trong màng sinh học hấp thụ các chất thải hòa tan và dạng keo (được đo bằng BOD5 hoặc COD) khi nước thải thấm qua bề mặt cát. Kết quả của quá trình xử lý sinh hóa và vật lý, các chất ô nhiễm như BOD5 và TSS được giảm đáng kể và phần lớn nitơ amoniac được chuyển đổi thành nitơ nitrat (nitrat hóa). Mức oxy hòa tan trong nước thải được tăng lên và nước thải sau xử lý trong hơn và không có mùi như nước thải từ bể phốt.
Một đơn vị xử lý lọc phương tiện có các thành phần cơ bản sau:
- Một thùng chứa, thường là một bể bê tông;
- Hệ thống thoát nước ngầm để loại bỏ nước thải đã xử lý, thường là ống PVC có khe;
- Môi trường xử lý, thường là cát;
- Hệ thống định lượng và phân phối để đưa nước thải lên trên lớp vật liệu lọc, thường là ống PVC có lỗ hoặc vòi phun; và
- Bồn định lượng chứa máy bơm và hệ thống điều khiển.
Có thể đạt được mục tiêu xử lý mong muốn cho một loại nước thải nhất định bằng cách lựa chọn cẩn thận phương tiện xử lý và thiết kế hệ thống xử lý phù hợp.
Các thông số thiết kế chính cho bộ lọc phương tiện truyền thông một lần là:
- Tỷ lệ tải (thủy lực và hữu cơ)
- Hệ thống phân phối nước thải và
- Đặc điểm của phương tiện truyền thông.
Các thông số thiết kế chính cho hệ thống lọc phương tiện tính toán lại (còn gọi là đa luồng) là:
- Tỷ lệ tải – thủy lực và hữu cơ,
- Tỷ lệ tuần hoàn,
- Hệ thống phân phối nước thải,
- Thể tích chất lỏng của bể tuần hoàn và
- Đặc điểm của phương tiện truyền thông
Trong hệ thống lọc phương tiện truyền thông đơn, nước thải chính (nước thải từ bể tự hoại) được đưa (liều lượng) lên trên bộ lọc theo khoảng thời gian nhất định. Như thể hiện trong hình ảnh động, khi mạng lưới phân phối (ống) chứa đầy nước thải, vòi phun sẽ phun nước thải đều lên trên lớp vật liệu lọc (cát). Lưu ý rằng nước thải cũng có thể được đưa lên trên bộ lọc bằng cách sử dụng một mạng lưới ống đục lỗ đặt ở trên cùng hoặc sâu vài inch bên trong vật liệu lọc. Việc phun nước thải lên trên lớp vật liệu lọc có lợi thế là cho phép không khí hòa trộn với nước thải. Tuy nhiên, việc phun nước thải chính sẽ làm tăng khả năng phát sinh mùi và cần phải có hệ thống kiểm soát mùi phù hợp trong thiết kế. Việc sử dụng vòi phun trong bộ lọc phương tiện tính toán lại được thiết kế và vận hành phù hợp hầu như không gây ra mùi vì nước thải được phun là hỗn hợp của nước thải chính và nước thải đã xử lý.
Lượng nước thải được phun lên bề mặt vật liệu lọc ở mỗi liều lượng phải đủ để khi kết thúc chu kỳ định lượng, nước thải không được chạm đến đáy bộ lọc, do đó tránh làm ngập vật liệu lọc. Như thể hiện trong hình ảnh động, khi vòi phun ngừng phun nước thải, mặt nước ướt đã đi được khoảng một nửa trong bộ lọc và tiếp tục di chuyển xuống phía dưới hệ thống thoát nước. Điều quan trọng là bộ lọc phải được thông gió đầy đủ và đảm bảo luồng không khí lưu thông qua bộ lọc. Trong một số bộ lọc phương tiện, thông gió cưỡng bức sử dụng quạt hoặc máy thổi được tích hợp vào thiết kế để đảm bảo cung cấp đủ không khí để đạt được quá trình xử lý hiếu khí.
Sau khi dừng việc định lượng nước thải trên bề mặt vật liệu lọc, vài phút sau, bộ lọc sẽ bắt đầu xả nước. Nước thải được thu gom ở đáy vật liệu lọc bằng ống thoát nước bên dưới và được loại bỏ khỏi bộ lọc vật liệu lọc.
Trong hệ thống một lần xử lý, quá trình xử lý được hoàn tất sau một lần xử lý và sẵn sàng để phân tán vào hệ thống phân tán nước thải ngầm. Tuy nhiên, trong hệ thống tính toán lại, nước thải được thu thập trong một bể tuần hoàn và được định lượng trở lại bộ lọc phương tiện.
Sự khác biệt chính giữa bộ lọc phương tiện truyền thông đơn và bộ lọc phương tiện truyền thông tính toán lại là kích thước của hệ thống. Thông thường, hệ thống một lần có kích thước lớn hơn hệ thống tính toán lại. Tuy nhiên, hệ thống tính toán lại thường phức tạp hơn về mặt máy bơm và hệ thống điều khiển. Quá trình tuần hoàn nước thải trong bộ lọc phương tiện tính toán lại được thực hiện bằng phương pháp chia dòng (hộp phân phối) trong đó một phần dòng chảy ngược được đưa trở lại bể tuần hoàn và phần còn lại được xả ra ngoài. Trong phương pháp dòng chảy chia tách, tổng số lần bộ lọc được định lượng trong một ngày sẽ phụ thuộc vào lượng nước thải được tạo ra vào ngày hôm đó. Việc tuần hoàn nước thải cũng có thể thực hiện được bằng cách sử dụng van phao được lắp trong bể tuần hoàn. Tùy thuộc vào mức nước trong bể tuần hoàn, van phao bi sẽ cho phép dòng nước chảy ngược trở lại bể tuần hoàn hoặc chuyển hướng nó đến bể xả. Phương pháp này cho phép đưa một số lượng liều cố định vào bộ lọc mỗi ngày bất kể lượng nước thải tạo ra là bao nhiêu. Hiệu suất của bộ lọc phương tiện tính toán lại được định lượng theo số lần cố định mỗi ngày thường tốt hơn bộ lọc không được định lượng theo số lần cố định.
Tại Trang trại nghiên cứu Kentland của Virginia Tech, Giáo sư Ray Reneau đã đánh giá hiệu suất của hệ thống lọc vật liệu đóng gói sẵn được thiết kế sẵn trong vòng ba năm. Bạn có thể tìm hiểu thêm thông tin về dự án này tại http://filebox.vt.edu/cals/cses/reneau/projects/rmfsum.html. Việc tính toán lại đánh giá bộ lọc phương tiện tại Virginia Tech được thực hiện trong điều kiện "được kiểm soát" chặt chẽ, trong đó lượng nước thải từ bể tự hoại chính xác (lưu lượng thiết kế) được thêm vào quy trình xử lý hàng ngày trong quá trình đánh giá và các mẫu nước thải đã qua xử lý được thu thập để phân tích.
Bộ phận Dịch vụ Nước và Nước thải Tại chỗ đã tham gia đánh giá thực địa hệ thống lọc than bùn một lần từ 1996 đến 2000. Trong thời gian này, hàng trăm bộ lọc than bùn đã được lắp đặt để phục vụ cho từng ngôi nhà ở Virginia và 24 địa điểm đã được chọn để đánh giá hiệu suất lọc và xác định tác động đến chất lượng nước ngầm nông từ việc xả nước thải lọc. Một bài báo kỹ thuật đã được trình bày trong hội nghị ASAE năm 2000 trình bày kết quả của nghiên cứu này (liên kết đến tệp).
Vào tháng 5 năm 2000, bốn loại bộ lọc phương tiện tính toán lại khác nhau đã được lắp đặt trong một khu vực để sửa chữa cánh đồng thoát nước thải của bể tự hoại bị hỏng. Phương tiện được sử dụng trong mỗi bộ lọc này đều khác nhau, do đó kích thước của bộ lọc và phương pháp tính toán lại cũng khác nhau. Tuy nhiên, chất lượng nước thải dường như khá giống nhau và có chất lượng cao, đủ tốt để phục hồi các bãi thoát nước đang xuống cấp sớm. Chi tiết về dự án Genito West có trong tệp (Gentio West Project.doc).
Mọi loại hệ thống lọc phương tiện đều cần được bảo trì và phải có chuyên gia được đào tạo đầy đủ về vận hành và bảo trì loại hệ thống này có mặt tại khu vực dự kiến sử dụng bộ lọc phương tiện.