Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học Mục đích của việc xử lý sinh học là nhằm loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học Phương pháp này dựa trên sự hoạt động của các vi sinh vật có kh[.]
Xử lý nước thải phương pháp sinh học Mục đích việc xử lý sinh học nhằm loại bỏ chất hữu có khả phân hủy sinh học Phương pháp dựa hoạt động vi sinh vật có khả phân hủy chất hữu Các vi sinh vật sử dụng chất hữu số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng tạo lượng Các hệ thống xử lý nhân tạo phương pháp sinh học Xử lý theo phương pháp hiếu khí Xử lý nước thải theo phương pháp hiếu khí nhân tạo dựa nhu cầu oxy cần cung cấp cho vi sinh vật hiếu khí có nước thải hoạt động phát triển Các vi sinh vật hiếu khí sử dụng chất hữu cơ, nguồn N p với số nguyên tố vi lượng khác làm nguồn dinh dưỡng để xây dựng tế bào mới, phát triển tăng sinh khối Bên cạnh q trình hơ hấp nội bào diễn song song, giải phóng CO2 nước, hai q trình dinh dưỡng hơ hấp vi sinh vật cần oxy Để đáp ứng nhu cầu oxy hòa tan nước, người ta thường sử dụng hệ thống sục khí bề mặt cách khuấy đảo hệ thơng khí nén Q trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng (bùn hoạt tính) Q trình sử dụng bùn hoạt tính dạng lơ lửng để xử lý chất hữu hòa tan chất hữu dạng lơ lửng Sau thời gian thích nghi, tế bào vi khuẩn bắt đầu tăng trưởng phát triển Các hạt lơ lửng nước thải tế bào vi sinh vật bám lên phát triển thành bơng cặn có hoạt tính phân hủy chất hữu Các hạt cặn lớn lên cung cấp oxy hấp thụ chất hữu làm chất dinh dưỡng để sinh trưởng phát triển Bùn hoạt tính tập hợp vi sinh vật khác nhau, chủ yếu vi khuẩn, bên cạnh cịn có nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn, nguyên sinh động vật, giun, sán,… kết thành dạng với trung tâm hạt lơ lửng nước Trong bùn hoạt tính ta thấy có lồi Zoogelea khơi nhầy Chúng có khả sinh bao nhầy xung quanh tế bào, bao nhầy polymer sinh học với thành phần polysaccharide có tác dụng kết tế bào vi khuẩn lại tạo thành bơng Một số cơng trình hiếu ếu khí phổ biến xây dựng tr sở xử lý sinh học b bùn hoạt tính : Bể aerotank thơng thường: Địi hỏi chế độ dịng chảy ảy nút (plug-flow), (plug chiều dài bểể lớn so vđi chiều rộng Trong bể, nước thải vào có thểể phân bố nhiều điểm theo chiều dài, d bùn hoạt ạt tính tuần ho hồn đưa vào đầu ầu bể Tốc độ sục khí giảm dần theo chiều dài d bể Quá trình phân hủy nội bào xxảy cuối bể Bể aerotank xáo trộn hoàn tồn: Địi hỏi chọn hình dạng ạng bể, trang thiết bị sục khí thích hợp Thiết bị sục khí cơ khí (motour cánh khuấy) ấy) thiết bị khuếch tán khí thường th sử dụng Bể thường ờng cố dạng tr trịn vng, hàm lượng bùn hoạt ạt tính v nhu cầu oxy đồng tồn bộộ thể tích bể bể Bể aerotank mở rộng: Hạn chế lượng bùn ùn dư sinh ra, tốc t độ sinh trưởng thấp, sản lượng bùn thấp ấp vvà chất lượng nước cao Thời gian lưu ưu bùn cao so vđi bể b khác (20 -30 ngày) Mương oxy hóa: Là mương dẫn dạng vịng có sục ục khí để tạo dịng d chảy mương có vận ận tốc đủ xáo trộn bbùn hoạt tính Vận tốc mương ương thường thư thiết kế lớn 3m/s đểể tránh lắng cặn M Mương oxy hóa kết hợp trình ình xử x lý N Bể hoạt động gián đoạn (SBR): Bể hoạt động gián đoạn hệ thơng xử lý nước thải vđi bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy xả cặn Quá trình xảy bể SBR tương tự bể bùn hoạt tính hoạt động liên tục, có điều tất trình xảy bể thực theo bưđc: (1) làm đầy, (2) phản ứng, (3) lắng, (4) xả cặn, (5) ngưng Q trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám: Khi dịng nưóc thải qua lớp vật liệu rắn làm giá đỡ, vi sinh vật bám dính lên bề mặt Trong số vi sinh vật có lồi sinh polysaccaride có tính chất polymer sinh học cố khả kết dính tạo thành màng Màng dày thêm với sinh khôi vi sinh vật dính bám hay cố định màng Màng tạo thành từ hàng triệu đến hàng tỉ tế bào vi khuẩn, với mật độ vi sinh vật cao Màng có khả oxy hóa hợp chất hữu cơ, tiếp xúc vđi chất nhận O2 chuyển sang phân hủy kỵ khí, sản phẩm biến đổi kỵ khí acid hữu cơ, alcol,…Các chất chưa kịp khuếch tán bị vi sinh vật khác sử dụng Kết lớp sinh khơi ngồi phát triển liên tục lớp bên lại bị phân hủy hấp thụ chất bẩn lơ lửng có nước chảy qua tiếp xúc với màng b Xử lý theo phương pháp kỵ khí Q trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng Bể xử lý lớp bùn kỵ khí với dòng nước từ lên (UASB) – cấu trúc: Bể UASB bể xử lý với lớp bùn đáy, có hệ thống tách thu khí, nước phía Khi nước thải phân phơi từ phía lên qua lớp bùn, vi sinh vật kỵ khí có mật độ cao bùn phân hủy chất hữu có nước thải Bên bể UASB có chắn có khả tách bùn bị lơi kéo theo nước đầu – đặc điểm: Cả ba q trình phân hủy – lắng bùn – tách khí lắp đặt cơng trình Sau hoạt động ổn định bể UASB hình thành loại bùn hạt có mật độ vi sinh cao, hoạt tính mạnh tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc Hỗn hợp bùn nước thải khuấy trộn hồn tồn bể kín, sau đưa sang bể lắng để tách riêng bùn nước Bùn tuần hồn trở lại bể kỵ khí, lượng bùn dư thải bỏ thường tốc độ sinh trưởng vi sinh vật chậm Bể phản ứng tiếp xúc thực bể biogas cải tiến với cánh khuấy tạo điều kiện cho vi sinh vật tiếp xúc với chất ô nhiễm nước thải Q trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám Bể lọc kỵ khí Bể lọc kỵ khí bể chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu chứa nhiều cacbon nước thải Nước thải dẫn vào bể từ lên từ xuống, tiếp xúc với lớp vật liệu có vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng phát triển Bể phản ứng có dòng nước qua lớp cặn lơ lửng lọc tiếp qua lớp vật liệu lọc cố định: Là dạng kết hợp q trình xử lý kỵ khí lơ lửng dính bám Các hệ thống xử lý tự nhiên phương pháp sinh học Hồ sinh học Người ta ứng dụng quy trình tự nhiên ao, hồ để xử lý nước thải Trong hồ, hoạt động vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí, q trình cộng sinh vi khuẩn tảo trình sinh học chủ đạo Các q trình lý học, hóa học bao gồm tượng pha loãng, lắng, hấp phụ, kết tủa, phản ứng hóa học … diễn Việc sử dụng ao hồ để xử lý nước thải có ưu điểm tốn vốn đầu tư cho trình xây dựng, đơn giản vận hành bảo trì Tuy nhiên, chế xử lý diễn vđi tốc độ tự nhiên (chậm) địi hỏi diện tích đất lớn Hồ sinh học thích hợp với nước thải có mức độ nhiễm thấp Hiệu xử lý phụ thuộc phát triển vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí, tùy nghi, cộng với phát triển loại vi nấm, rêu, tảo số loài động vật khác Hệ hồ sinh học phân loại sau: (1) Hồ hiếu khí (Aerobic Pond); (2) Hồ tùy nghi (Facultative Pond); (3) Hồ kỵ khí (Anaerobic Pond); (4) Hồ xử lý bổ sung Hồ hiếu khí (Aerobic Pond): Hồ hiếu khí tự nhiên: Oxy cung cấp cho trình oxy hóa chất hữu chủ yếu khuếch tán khơng khí qua mặt nước q trình quang hợp thực vật nước (rong, tảo,…) Chiều sâu hồ phải bé (thường lấy khoảng 30-40 cm) để đảm bảo cho điều kiện hiếu khí trì tới đáy hồ Trong hồ, nước thải xử lý trình cộng sinh tảo vi khuẩn, động vật bậc cao nguyên sinh động vật xuất hồ nhiệm vụ chúng làm nước thải (ăn vi khuẩn) Các nhóm vi khuẩn, tảo hay nguyên sinh động vật diện hồ tùy thuộc vào yếu tố lưu lượng nạp chất hữu cơ, khuây trộn, pH, dưỡng chất, ánh sáng nhiệt độ Hiệu suất chuyển hóa BOD5 hồ cao, lên đến 95% Tuy nhiên, có BOD5 dạng hịa tan bị loại khỏi nước thải đầu vào, nước thải đầu chứa nhiều tế bào tảo vi khuẩn, phân tích tổng BOD5 lớn tổng BOD5 nước thải đầu vào Nhiều thông số không chế nên người ta thường thiết kế theo lưu lượng nạp đạt từ mơ hình thử nghiệm Việc điều chỉnh lưu lượng nạp phản ánh lượng oxy đạt từ quang hợp trao đổi khí qua bề mặt tiếp xúc nước, khơng khí Do độ sâu nhỏ, thời gian lưu nước dài nên diện tích hồ lớn Vì hồ thích hợp kết hợp việc xử lý nước thải với nuôi trồng thủy sản cho mục đích chăn ni cơng nghiệp Hồ hiếu khí làm thống nhân tạo: Nguồn oxy cung cấp cho trình sinh học từ thiết bị bơm khí nén hay máy khuấy học Vì tiếp khí nhân tạo nên chiều sâu hồ từ – 4,5 m Sức chứa tiêu chuẩn khoảng 400 kg/(ha.ngày) Thời gian lưu nước hồ 1-3 ngày Hồ hiếu khí làm thống nhân tạo có chiều sâu hồ lớn, mặt khác việc làm thống khó đảm bảo tồn phần phần lớn hồ làm việc hồ hiếu-kỵ khí, nghĩa phần hiếu khí, phần kỵ khí Hồ tùy nghi ( Facultative Pond ): Việc xử lý nước thải tốt hoạt động vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí tùy nghi Từ xuống đáy hồ có khu vực Khu vực thứ (hay khu vực hiếu khí) đặc trưng hệ cộng sinh vi khuẩn tảo Nguồn oxy cung cấp oxy khí trời thơng qua q trình trao đổi tự nhiên qua bề mặt hồ, oxy tạo qua trình quang hợp tảo Oxy vi khuẩn sử dụng để phân hủy chất hữu tạo nên dưỡng chất CO2, tảo sử dụng sản phẩm để quang hợp Khu vực trung gian (hay khu vực kỵ khí khơng bắt buộc) đặc trưng hoạt động vi khuẩn kỵ khí khơng bắt buộc Khu vực thứ ba (hay khu vực kỵ khí) đặc trưng hoạt động vi khuẩn kỵ khí phân hủy chất hữu lắng đọng đáy bể Hồ kỵ khí (Anaerobic Pond ): Hồ kỵ khí sử dụng để xử lý nước thải cố hàm lượng chất rắn cao Thông thường ao sâu (có thể đến 9,1 m) với ông dẫn nước thải đầu vào đầu bố trí cách hợp lý Điều kiện kỵ khí trì suốt chiều sâu bể Việc ổn định nước thải tiến hành thông qua q trình kết tủa, phân hủy kỵ khí vi sinh vật Hiệu khử BOD5 thường mức 70% lên đến 85% điều kiện môi trường đạt ưu Hồ xử lý bổ sung : Có thể áp dụng sau q trình xử lý sinh học (aerotank, bể lọc sinh học sau hồ sinh học hiếu khí, tùy nghi,…) để đạt chất lượng nước cao hơn, đồng thời thực trình nitrat hóa Do thiếu chất dinh dưỡng, vi sinh cịn lại hồ sông giai đoạn hô hấp nội bào amoniac chuyển hóa thành nitrat Thời gian lưu nước hồ khoảng 18-20 ngày Tải trọng thích hợp 67 – 200kg BOD5/ha.ngày Cánh đồng tưới Dẫn nước thải theo hệ thông mương đất cánh đồng tươi, dùng bơm ống phân phôi phun nước thải lên mặt đất Một phần nước bốc hơi, phần lại thấm vào đất để tạo độ ẩm cung cấp phần chất dinh dưỡng cho cỏ sinh trưởng Phương pháp dùng hạn chế nơi có khối lượng nước thải nhỏ, vùng đất khô cằn xa khu dân cư, độ bốc cao đất thiếu độ ẩm Ở cánh đồng tưới khơng trồng rau xanh thực phẩm vi khuẩn, virus gây bệnh nước thải chưa loại bỏ gây tác hại cho sức khỏe người sử dụng loại rau thực phẩm