Công nghệ USBF

Qui trình USBF (Upflow Sludge Blanket Filtration) được cải tiến từ qui trình bùn hoạt tính cổ điển kết hợp với quá trình anoxic và vùng lắng bùn lơ lững trong một công trình xử lý sinh học. Là một hệ thống kết hợp nên chiếm ít không gian và các thiết bị đi kèm. Qui trình USBF được thiết kế để:

Là một hệ thống kết hợp nên chiếm ít không gian và các thiết bị đi kèm. Qui trình USBF được thiết kế để:

• Khử chất hữu cơ dạng carbonate (BOD) 
• Khử BOD, nitrate hóa và khử nitrtate
• Khử BOD, nitrate hóa/ khử nitrtate và khử phốt pho

Để khử carbonate, vùng anoxic được xem như vùng lựa chọn mà ở đó sự pha trộn dòng thải sẽ làm tăng khả năng lắng và  khống chế quá trình tăng trưởng vi sinh vật.

Để nitrate hóa, khử nitrate và khử phospho, vùng anoxic có thể đảm đương được vai trò này Trong qui trình này, NH₃-N bị oxy hóa thành nitrite và sau đó thành nitrate bởi vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter trong từng vùng sục khí riêng biệt. Nitrate được tuần hoàn trở lại vùng anoxic và được khử liên tục tối đa. Trong phản ứng này BOD đầu vào được xem như nguồn carbon hay nguồn năng lượng để khử nitrate thành những phân tử nitơ.   

Sự khử phospho cơ học trong qui trình này tương tự trong chu trình phospho và cải tiến từ qui trình Bardenpho. Trong qui trình USBF, sự lên men của BOD hòa tan xảy ra trong vùng kỵ khí hay vùng anoxic. Sản phẩm của quá trình lên men cấu thành thành phần đặc biệt của vi sinh vật có khả năng lưu giữ phospho. Trong giai đoạn xử lý hiếu khí, phospho hòa tan được hấp thu bởi phospho lưu trữ trong vi sinh khuẩn (Acinetabacter) mà chúng đã sinh trưởng trong vùng anoxic. Phospho sau đồng hóa sẽ được loại bỏ khỏi hệ thống như xác vi sinh hay bùn dư. Khối lượng và hàm lượng phospho loại bỏ phụ thuộc chủ yếu vào tỉ lệ BOD/P trong nước thải đầu vào.

Qui trình USBF có khả năng khử BOD₅ đến dưới 5 mg/l, TSS dưới 10 mg/l mà không qua công đoạn lọc, Nitơ tổng cộng dưới 1.0 mg/l và phospho tổng cộng dưới 0.5 đến 2.0 mg/l. Quá trình đặc biệt khử phospho đến 0.2 - 0.5 mg/l có thể thực hiện được bằng cách thêm muối kim loại trong vùng hiếu khí ngay thời điểm dòng thải bắt đầu vào vùng lắng. Các loại muối có thể sử dụng như muối nhôm (Al₂(SO₄)₃.14H₂O), Aluminate natri (Na₂O.Al₂O₃), Chlorua sắt (FeCl₃), (FeCl₂), Sulfate sắt (FeSO₄.&H₂O) hay Sulfate sắt 3 (Fe₂(SO₄)₃). Khi phần lớn phospho trong qui trình USBF (> 80%) bị hấp thu bằng phương pháp sinh học, một hàm lượng muối kim loại keo tụ không đáng kể đưa vào hệ thống sẽ không phát sinh nhiều bùn thải. Ví dụ khử phospho bằng FeSO₄ xảy ra theo hai phản ứng sau::

Kết tủa phospho

3FeSO₄ + 2PO₄^-3 ---------> Fe₃ (PO₄)₂ + 3SO₄^-2

Khử kiềm và kết tủa Hydroxide

Fe⁺⁺⁺ + 3HCO^-3 -----------> Fe(OH)₃

Theo hai phản ứng trên, để loại bỏ 2 mg/l PO₄^-3, theo lý thuyết sẽ sinh ra 6 mg/l bùn. Tong thực tế 5 mg/l bùn được sinh ra khi khử 1 mg/l PO₄^-3. Đối với nước thải đầu vào có 240 mg/l BOD và tốc độ sinh trưởng bùn là 0.6 lbs TSS/lb BOD khử, và sử dụng FeSO₄ để khử 2 mg/l PO₄^-3, Tổng lượng bùn sinh ra sẽ chiếm khoảng 7%.

Qui trình USBF được thiết lập trên nguyên lý bể lắng dòng chảy lên có lớp bùn lơ lững (upflow sludge blanket clarifier). ngăn này có dạng hình thang, nước thải sau khi được xáo trộn đi từ dưới đáy bể lắng qua hệ thống vách ngăn thiết kế đặc biệt mà ở đó xảy ra quá trình tạo bông thủy lực. Bể lắng hình thang tạo ra tốc độ dâng dòng chảy ổn định trên toàn bề mặt từ đáy đến mặt trên bể lắng, điều này cho phép sự giảm gradient vận tốc dần dần trong suốt bể lắng.