TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ SINH HOÁ THỰC PHẨM CHUYÊN ĐỀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Sinh viên thực hiện NGUYỄN THỊ TRANG ĐÀI MSSV 1800238 Ngành CNSH khoá 2018 Cần Thơ – năm 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ SINH HOÁ THỰC PHẨM CHUYÊN ĐỀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện ThS NGUYỄN PHÚC HUY NGUYỄN THỊ TRANG ĐÀI MSSV 1800238 Ngành CNSH khoá.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ CẦN THƠ KHOA CƠNG NGHỆ SINH HỐ - THỰC PHẨM CHUYÊN ĐỀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ TRANG ĐÀI MSSV: 1800238 Ngành: CNSH khoá 2018 Cần Thơ – năm 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ CẦN THƠ KHOA CƠNG NGHỆ SINH HỐ - THỰC PHẨM CHUYÊN ĐỀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: ThS NGUYỄN PHÚC HUY NGUYỄN THỊ TRANG ĐÀI MSSV: 1800238 Ngành: CNSH khoá 2018 Cần Thơ – 2021 MỤC LỤ DANH SÁCH HÌNH ẢNH i DANH SÁCH BẢNG BIỂU .ii DANH SÁCH VIẾT TẮT iii ĐẶT VẤN ĐỀ 2.1 Tổng quan nước thải 2.1.1 Đặc điểm 2.1.2 Phân loại 2.2 Tổng quan vi sinh vật .2 2.2.1 Khái niệm .2 2.2.3 Vi sinh vật ứng dụng xử lý nước thải 2.2.3.1 Vi khuẩn 2.2.3.2 Vi tảo 2.2.4 Vai trò vi sinh vật xử lý nước thải 2.3 Phương pháp xử lý hiếu khí 2.3.1 Các vi sinh vật xử lý hiếu khí 2.3.2 Các giai đoạn .5 2.4 Phương pháp xử lý kỵ khí 2.4.1 Các vi sinh vật xử lý kỵ khí 2.4.2 Các giai đoạn .7 2.4.3 Ưu điểm nhược điểm .9 2.5 Bùn hoạt tính 2.5.1 Vi sinh vật bùn hoạt tính 10 2.5.2 Các phản ứng xảy bể bùn .10 2.6 Hồ sinh vật 11 2.6.1 Hồ tuỳ tiện 11 2.6.1.1 Khái niệm .11 2.6.1.2 Các trình 11 2.6.1.3 Các hoạt động 11 2.6.2 Hồ thống khí, hồ hiếu khí, hồ kỵ khí, hồ bậc ba 12 2.7 Màng sinh học 13 2.7.1 Đặc điểm 13 2.7.2 Thuận lợi khó khăn 13 2.7.3 Giải pháp để nâng cao hiệu 13 KẾT LUẬN 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH SÁCH HÌNH ẢNH Y Hình 2.1 Vi tảo Hình 2.2 Một số vi sinh vật hiếu khí Hình 2.3 Sơ đồ cơng nghệ xử lý hiếu khí .6 Hình 2.4 Sơ đồ phân loại cơng nghệ hiếu khí Hình 2.5 Vi khuẩn tham gia thuỷ phân Hình 2.6 Vi khuẩn tham gia Acid hoá Hình 2.7 Vi khuẩn tham gia metan hoá Hình 2.8 Hệ thống bùn hoạt tính 10 Hình 2.9 Hệ thống xử lý hiếu khí .12 DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các loại nước thải Bảng 2.2 Các loại vi khuẩn tham gia xử lý nước thải Bảng 2.3 Phân bố vi khuẩn dị dương hiếu khí bùn hoạt tính tiêu chuẩn .10 DANH SÁCH VIẾT TẮT COD : Nhu cầu oxy hoá học BOD: Nhu cầu oxy hoá sinh học HRT: Thời gian lưu nước UASB: Bể xử lý sinh học kỵ khí ĐẶT VẤN ĐỀ Xử lý nước thải vi sinh “Cách mạng xanh”, vai trị Cơng nghệ sinh học toàn thể giới ý đến Trong nhiều biện pháp xử lý ô nhiễm, biện pháp sinh học người đặc biệt quan tâm sử dụng So với biện pháp vật lý, hoá học, biện pháp sinh học chiếm vai trị quan trọng quy mơ giá thành đầu tư, chi phí lượng cho đơn vị khối lượng chất khử Việt Nam nước đà phát triển Công nghiệp hố - đại hố xem chìa khoá để phát triển Song bên cạnh phát triển ngành kinh tế, xuất ngày nhiều đô thị, phồn vinh đất nước vấn đề ln kèm phát triển ô nhiễm môi trường Đây xem vấn đề nghiêm trọng, cấp bách không với Việt Nam mà với toàn giới, chưa thực quan tâm mức triệt để Các chất thải đủ loại ngành công nghiệp với hàm lượng cao chất độc hại, chất hữu kim loại loại nặng xả thẳng môi trường ảnh hưởng nghiêm trọng tới hệ sinh thái sức khoẻ người Trong lĩnh vực bảo vệ mơi trường ngành cơng nghệ sinh học đóng vai trị quan trọng Nhiều quy trình cơng nghệ xử lý ô nhiễm môi trường xây dựng sở tham gia chủng vi sinh vật, bao gồm: xử lý rác thải, nước thải, phân huỷ chất độc hại, cải tạo phục hồi môi trường Trong nước thải tồn nhiều vi sinh vật nước thải khơng chứa chất độc vi sinh vật Quá trình xử lý sinh học thường theo sau trình xử lý học để loại bỏ chất hữu nước thải nhờ hoạt động vi sinh vật Xử lý nước thải phương pháp sinh học dựa hoạt động sống vi sinh vật, chủ yếu vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có nước thải Có nhiều phương pháp dùng để xử lý nước thải, thành phần tính chất loại nước thải khác nên cần lựa chọn phương pháp phù hợp Hiện nay, việc xử lý nước thải phương pháp sinh học coi phương pháp thân thiện với môi trường ứng dụng nước kể nước phát triển Đây công nghệ xử lý nước thải dựa hoạt động vi sinh vật để phân huỷ chất hữu có nước thải mang lại hiệu cao, chi phí thấp, dễ vận hành Chính vậy, chun đề “Ứng dụng vi sinh vật xử lý nước thải” thực NỘI DUNG 2.1 Tổng quan nước thải Nước thải chất lỏng thải sau trình sử dụng người bị thay đổi tính chất ban đầu Nước thải đóng vai trị quan trọng gây nhiễm nguồn nước 2.1.1 Đặc điểm Nước thải hệ dị thể phức tạp, bao gồm nhiều chất tồn trạng thái khác Nước thải công nghiệp chứa nhiều hố chất vơ hữu cơ, nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất dạng protein, dầu mỡ, chất thải, rác, chất hoạt động bề mặt, chất vô thường gặp: K +, Na+, Ca2+, Cl-, Ngoài nước thải sinh hoạt chứa vi khuẩn, virus, rong, rêu (Trần Văn Nhân, 2006 2.1.2 Phân loại Theo Trần Văn Nhân (2006) nước thải chia thành loại: - Phân loại theo xác định nguồn thải - Phân loại theo tác nhân ô nhiễm - Phân loại theo nguồn gốc phát sinh chúng Bảng 2.1 Các loại nước thải Nước thải từ xã hội Nước thải phát sinh nội nhà máy xử lý Nước thải sinh hoạt Chất siêu dụng thickener Nước thải từ tổ chức Chất bể phân huỷ Nước thải công nghiệp Loại bỏ nước từ tách nước bùn Xâm nhập vào cống rãnh Thốt nước từ luống làm khơ bùn Nước mưa Lọc nước rửa Nước rỉ rác Nước làm thiết bị Nước thải bể phốt (Nguồn: Mogens Henze et al., 2008) 2.2 Tổng quan vi sinh vật 2.2.1 Khái niệm Vi sinh vật sinh vật đơn bào đa bào, nhân sơ nhân thực, có kích thước nhỏ thường quan sát qua kính hiển vi Vi sinh vật bao gồm vi khuẩn, virus, nấm, tảo nguyên sinh động vật (Đỗ Hồng Lan Chi et al., 2000) 2.2.2 Đặc điểm Theo Flash team, (2019) vi sinh vật có đặc điểm sau: - Kích thước nhỏ bé, thường đo micromet - Hấp thu nhiều chuyển hố nhanh - Năng lực thích ứng mạnh, dễ phát sinh biến dị - Nhiều chủng loại Có khoảng 100.000 loài vi sinh vật, bao gồm 69.000 loài nấm, 30.000 loài động vật nguyên sinh, 1.200 loài vi tảo, 2.500 loài vi khuẩn lam, 1.500 loài vi khuẩn, 1.200 loài virus - Phân bố rộng Vi sinh vật phân bố khắp nơi trái đất, nơi điều kiện khắc nghiệt miệng núi lửa, Nam cực, đáy đại dương,… 2.2.3 Vi sinh vật ứng dụng xử lý nước thải Những vi sinh vật xử lý nước thải liên tục chuyển hóa chất hữu nước thải cách tổng hợp thành tế bào (nguyên sinh chất) Chúng hấp thụ lượng lớn chất hữu qua bề mặt tế bào chúng Nhưng sau hấp thụ, chất hữu khơng đồng hóa thành tế bào chất tốc độ hấp thụ giảm tới Một lượng định chất hữu hấp thụ dành cho việc kiến tạo tế bào Một lượng khác chất hữu lại oxy hóa để sinh lượng cần thiết cho việc tổng hợp Vi sinh vật chia thành loại: -Vi sinh vật tự dưỡng -Vi sinh vật dị dưỡng 2.2.3.1 Vi khuẩn Vi sinh xử lý nước thải vi sinh vật vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, động vật nguyên sinh, giun, dòi tổng hợp bảo quản trạng thái rắn, lỏng bùn lỏng Vi khuẩn chiếm ưu (90%), vi khuẩn có kích thước trung bình từ 0,3 – mm Vi sinh xử lý nước thải liên tục chuyển hóa chất hữu nước thải cách tổng hợp thành tế bào (nguyên sinh chất) Bảng 2.2 Các loại vi khuẩn tham gia xử lý nước thải TT Vi khuẩn Chức Pseudomonas Thuỷ phân carbonhydrate, protein, chất hữu khử nitrate Arthrobacter Phân huỷ hydrocarbon Bacillus Phân huỷ hydrocarbon, protein Cytophaga Phân huỷ polymer Zooglea Tạo màng nhầy, chất keo tụ Nitrosomonas Nitrate hoá Nitrobacter Nitrate hoá Nitrococcus denitriflcans Khử nitrate Desulfovibrio Khử sulphate, khử nitrate 10 Alkaligenes Phân huỷ protein, khử nitrate 11 Flavobacterium Phân huỷ protein 12 Acinetobacter Tích luỹ polyphosphate, khử nitrate 14 Sphaerotilus Phân hủy chất hữu (Nguồn: Lâm Minh Triết Trần Thị Mai Phương , 2000) 2.2.3.2 Vi tảo Sử dụng tảo để xử lý nước thải tải sử dụng chất dinh dưỡng Các hoạt động sinh học ao ni tảo lấy chất hữu dinh dưỡng nước thải Từ chuyển đổi thành chất dinh dưỡng tế bào qua trình quang hợp tạo nên đường, tinh bột…Việc xử lý nước thải vi tảo xem phương pháp hữu hiệu để chuyển đổi lượng mặt trời thành lượng sống Thông qua việc xử lý nước thải cách nuôi tảo mầm bệnh có nước thải bị tiêu diệt, yếu tố như: thay đổi độ pH ngày ao tảo đến từ trình quang hợp Một phần độc tố tiết từ tế bào tảo tiếp xúc mầm bệnh với xạ mặt trời Hình 2.1 Vi tảo (Công nghệ Met, 2018) Xử lý sinh học vi tảo đặc biệt hấp dẫn khả quang hợp chúng, chuyển đổi lượng mặt trời thành sinh khối hữu ích kết hợp chất dinh dưỡng nitơ, phospho gây tượng phú dng (De la Nouăe and De Pauw, 1988) í tng hấp dẫn đưa Hoa Kỳ Oswald Gotaas (1957) kể từ thử nghiệm kỹ lưỡng nhiều quốc gia (Goldman, 1979; Shelef and Soeder, 1980; De Pauw and Van Vaerenbergh, 1983) 2.2.4 Vai trò vi sinh vật xử lý nước thải Vi sinh vật xử lý nước thải có khả phân huỷ chất hữu sử dụng chất hữu thức ăn chúng để thực phản ứng sinh hoá tổng hợp Trong cơng nghệ xử lý nước thải sinh học q trình ni cấy vi sinh q trình quan trọng đóng vai trị quan trọng việc xử lý chất ô nhiễm nước thải Nhu cầu oxy hoá học COD (Chemical Oxygen Demand) Nhu cầu oxy hoá sinh học BOD (Biochemical Oxy Demand), nitơ tổng, phospho tổng,…nhờ loại vi sinh vật khác có nước thải: Vi sinh vật hiếu khí xử lý BOD, COD, sinh vật yếm khí vi hiếu khí xử lý nitơ tổng, phospho tổng 2.3 Phương pháp xử lý hiếu khí Q trình xử lý hiếu khí q trình sử dụng vi sinh oxy hố chất hữu điều kiện có oxy 2.3.1 Các vi sinh vật xử lý hiếu khí Các loại vi khuẩn tham gia: - Pseudomonas - Arthrobacter - Bacillus - Cytophaga - Zooglea - Nitrosomonas - Nitrobacter - Nitrococus denitriflcans Hình 2.2 Một số vi sinh vật hiếu khí ( Đỗ Hồng Lan Chi et al.,2000 ) Theo Flash team (2019) vi khuẩn hiếu khí chia theo loại: - Sinh vật hiếu khí bắt buộc: Đây loại vi sinh vật cần oxy để phát triển Những sinh vật sử dụng oxy để oxy hoá chất tạo lượng - Sinh vật yếm khí tuỳ ý: Khơng cần có oxy để phát triển, nhiên xuất oxy chúng sử dụng -Sinh vật yếm khí bắt buộc bị nhiễm độc oxy, tập trung đáy ống có nồng độ oxy thấp - Sinh vật yếm khí khơng bắt buộc: Khơng thể sử dụng oxy để tăng trưởng chịu diện oxy 2.3.2 Các giai đoạn Gồm có giai đoạn: - Oxy hoá chất hữu cơ: CxHyOz + O2 → CO2 + H2O + ΔH - Tổng hợp tế bào mới: CxHyOz + O2 + NH3 → Tế bào vi khuẩn (C5H7O2)+ CO2 + H2O – ΔH - Phân huỷ nội bào: C5H7O2 + O2 → CO2 + 2H2O + NH3 ± ΔH Trong loại phản ứng ΔH lượng sinh hay hấp thu vào Các số x,y,z tuỳ thuộc vào dạng chất hữu chứa cacbon bị oxy hố Hình 2.3 Sơ đồ cơng nghệ xử lý hiếu khí (Lương Đức Phẩm, 2000) Aerotank Sinh trưởng lơ lửng Hiếu khí tiếp xúc Xử lý sinh học theo mẻ Hồ sinh học hiếu khí Lọc hiếu khí Sinh trưởng dính bám Lọc sinh học nhỏ giọt Đĩa quay sinh học Hình 2.4 Sơ đồ phân loại cơng nghệ hiếu khí (Lương Đức Phẩm, 2000) 2.3.3 Ưu điểm nhược điểm - Ưu điểm: + Q trình xử lý hiếu khí khơng gây mùi hôi, chất lượng BOD đầu ổn định đạt tiêu chuẩn + Chi phí đầu tư khơng cao 10 Cơng nghệ hiếu khí + Làm nước thải chứa chất bẩn hữu dạng hoà tan dạng keo + Thời gian xử lý thấp - Nhược điểm: + Vận hành phải liên tục 24/7, chủ yếu hệ thống sục khí + Ảnh hưởng nhiều nhiệt độ, dinh dưỡng cho vi sinh vật + Chỉ xử lý nước thải mức độ ô nhiễm thấp, chi phí vận hành cho xử lý cao (tiền điện, hố chất bổ sung), tính ổn định hệ thống không cao, tạo nhiều bùn thải 2.4 Phương pháp xử lý kỵ khí Q trình phân huỷ kỵ khí q trình phân huỷ sinh học chất hữu vô phân tử điều kiện khơng có oxy phân tử vi sinh vật kỵ khí Q trình phân huỷ kỵ khí q trình sinh hố phức tạp tạo hàng trăm sản phẩm trung gian phản ứng trung gian Tuỳ theo trạng thái bùn chia q trình kỵ khí thành: - Q trình xử lý kỵ khí lơ lửng, q trình tiếp xúc kỵ khí, bể UASB - Q trình xử lý kỵ khí dính bám, q trình lọc kỵ khí 2.4.1 Các vi sinh vật xử lý kỵ khí Vi sinh vật bao gồm virus, vi khuẩn, nấm, tảo, nguyên sinh động vật… Trong chủ yếu vi khuẩn Đây lồi sinh vật sống phát triển mơi trường khơng có Oxy Tức chúng không phát triển chết sống điều kiện có Oxy Vi sinh vật kỵ khí cần có dinh dưỡng để hoạt động phân huỷ chất hữu Chính cần cung cấp đầy đủ dinh dưỡng bên bể xử lý nước thải cho vi sinh vật Vi sinh kỵ khí cần chất dinh dưỡng Cacbon, Nitơ, photpho, nguyên tố vi lượng khác Nếu không cung cấp đầy đủ ảnh hưởng đến trình phân huỷ chất hữu nước thải 2.4.2 Các giai đoạn Quá trình chia thành giai đoạn: - Giai đoạn 1(thuỷ phân): Giai đoạn phân huỷ hợp chất hữu phức tạp thành đơn phân hồ tan 11 Hình 2.5 Vi khuẩn tham gia thuỷ phân (Lâm Minh Triết Trần Thị Mai Phương, 2000) - Giai đoạn (Acid hoá): Vi khuẩn lên men chuyển hố hợp chất hồ tan thành chất đơn giản acid béo dễ bay Hình 2.6 Vi khuẩn tham gia Acid hoá ( Đỗ Hồng Lan Chi et al.,2000) - Giai đoạn (Acetic hoá): Vi khuẩn acetic chuyển hoá sản phẩm giai đoạn acid hoá thành acetate, CO2, H2 - Giai đoạn (Metan hoá): Đây giai đoạn trình phân huỷ kỵ khí sản phẩm giai đoạn thành CO2, CH4 sinh khối 12 Hình 2.7 Vi khuẩn tham gia metan hoá ( Đỗ Hồng Lan Chi et al.,2000 ) Sản phẩm q trình kỵ khí: Các cặn bùn trạng thái lơ lửng, chất vơ Tạo thành bùn hoạt tính có vai trò phân huỷ chất hữu để xây dựng tế bào tạo thành sản phẩm cuối dạng khí 2.4.3 Ưu điểm nhược điểm -Ưu điểm: + Khơng tốn chi phí lượng + Q trình kỵ khí sản sinh khí metan, nguồn lượng dùng để đốt cung cấp nhiệt + Quá trình kỵ khí xử lý nước thải có nồng độ nhiễm cao + Bể phản ứng kỵ khí hoạt động chế độ tải trọng cao + Lượng bùn sinh bể hiếu khí - Nhược điểm: + Q trình kỵ khí diễn chậm hiếu khí + Nhạy cảm việc phân huỷ chất độc + Quá trình khởi động cần nhiều thời gian + Xem xét khía cạnh phân huỷ sinh học q trình kỵ khí địi hỏi nồng độ chất ban đầu tương đối cao 2.5 Bùn hoạt tính Bùn hoạt tính q trình xử lý sinh học nước thải vi sinh vật tăng sinh Tế bào vi sinh vật tạo thành lắng bể lắng Mục đích oxy hố chất hữu phân huỷ bể khơng khí, tách sinh khối khỏi nước thải Phương pháp hình thành Edward Arden William T Lockett Anh vào đầu kỷ 20 (Jenkins, 2008) 13 Hình 2.8 Hệ thống bùn hoạt tính (Flash team, 2019) 2.5.1 Vi sinh vật bùn hoạt tính Vi khuẩn đóng vai trị quan trọng hàng đầu bể xử lý chịu trách nhiệm phân huỷ thành phần hữu nước thải Vi khuẩn hiếu khí kỵ khí sử dụng chất hữu để lấy lượng Thành phần bơng bùn bùn hoạt tính vi khuẩn , đặc biệt vi khuẩn gram âm , có đến hàng trăm chủng vi khuẩn phát triển mạnh bùn hoạt tính,nhưng có phần nhỏ tương đối phát kỹ thuật dựa mơi trường ni cấy Ngồi vi khuẩn vi sinh vật khác đóng vai trị quan trọng bể bùn hoạt tính Ví dụ nguyên sinh động vật Rotifer ăn vi khuẩn làm cho nước thải đầu mặt sinh vật - Nấm: Bùn hoạt tính khơng thuận lợi cho phát triển chúng, thường gặp Geotrichum, penicillium, Cephalosporium Altermaria - Protozoa: Chủ yếu ăn vi khuẩn bùn hoạt tính mơi trường nước tự nhiên Bảng 2.3 Phân bố vi khuẩn dị dương hiếu khí bùn hoạt tính tiêu chuẩn Chủng Comamonas-Pseudomonas Alcaligenes Pseudomonas (fluorescent group) Paracoccus Unidentified (gram-negative rods) Aeromonas Flavobacterium-Cytophaga Bacillus Micrococcus Coryneform Arthrobacter Aureobacterium-Microbacterium Tỷ lệ phân lập từ nước thải (%) 50,0 5,8 1,9 11,5 1,9 1,9 13,5 1,9 1,9 5,8 1,9 1,9 (Nguồn: Mogens Henze et al., 2008) 2.5.2 Các phản ứng xảy bể bùn - Oxy hoá chất hữu tổng hợp tế bào vi khuẩn COHNS(Chất hữu cơ) + O + dưỡng chất CO2 + NH3 + C5H7O2 + sản phẩm khác 14 - Hô hấp nội bào C5H7O2 + 5O2 5CO2 + NH3 + 2H2O + lượng - Q trình nitrat hố: q trình oxy hố sinh hố nitơ muối amon thành nitrit sau thành nitrat điều kiện thích ứng (có oxy nhiệt độ 40oC) - Q trình khử nitrate hố: Q trình khử nitrate q trình chuyển đổi Nitrate thành khí Nitơ nhờ vi khuẩn khử nitrate mơi trường thiếu khí Khử nitrate xảy lượng oxy bị cạn kiệt nitrate trở thành nguồn oxy cho vi sinh vật sử dụng Quá trình thực điều kiện thiếu khí Nghĩa nồng độ oxy nhỏ 0,5mg/L, lý tưởng nhỏ 0,2 Khi vi khuẩn phân tách nitrate để lấy oxy, nitrate bị khử thành khí nitơ 2.6 Hồ sinh vật Hồ sinh vật ao hồ có nguồn gốc tự nhiên nhân tạo, cịn gọi hồ oxy hố, hồ ổn định nước thải Trong hồ diễn q trình oxy hố sinh hố chất hữu nhờ lồi vi khuẩn, tảo loại thuỷ sinh vật khác Hồ oxy hoá dùng xử lý nước thải sinh học chủ yếu dựa vào trình tự làm hồ (Oswald, 1988b) 2.6.1 Hồ tuỳ tiện 2.6.1.1 Khái niệm Hồ ổn định chất lượng nước thải tồn loại: vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí hiếu khí tùy tiện gọi hồ hiếu khí tùy tiện Được thực chủ yếu vi khuẩn tảo, áp dụng cho vùng có nhiều ánh sáng chiều sâu hồ từ 1-2,5m Trong hồ xảy hai trình song song, q trình oxy hố hiếu khí q trình oxy hố kỵ khí (Oswald, 1988b) 2.6.1.2 Các q trình Oxy hoá hợp chất hữu vi sinh vật hiếu khí lớp nước phía hồ, vùng bề mặt nơi tảo vi sinh vật tồn mối quan hệ cộng sinh Vùng đáy kỵ khí phân huỷ chất hữu vi khuẩn yếm khí đáy hồ sinh khí CH4, H2S, H2, Vùng trung gian, phần hiếu khí phần kỵ khí, chất hữu phân huỷ tác dụng vi sinh vật hiếu khí tuỳ tiện 2.6.1.3 Các hoạt động Hoạt động vùng quang hợp (tảo) - Theo Oswald (1988a) loài vi tảo thường gặp: Chlamydomonas, Euglena, Chlorella, Scenedesmus, Oscillatoria Microcystis - Sự khuấy trộn có ý nghĩa quan trọng việc trì điều kiện hiếu khí hồ , cung cấp trao đổi chất dinh dưỡng khơng khí sinh vật quang dưỡng dị dưỡng - Một số lồi vi khuẩn có mặt hồ vi khuẩn quang dưỡng Hoạt động dị dưỡng 15 - Quá trình dị dưỡng dẫn đến việc sinh CO chất vi dinh dưỡng cần thiết cho tăng trưởng tảo - Các tế bào vi khuẩn tảo chết, vật chất khác tích tụ đáy hồ vi sinh vật phân huỷ kỵ khí - Hoạt động sinh khí metan, H 2S, CO2, N2 H2S nguồn dinh dưỡng cho loại vi khuẩn quang hợp (vi khuẩn màu tía) Hoạt động sinh vật phù du - Các sinh vật phù du luân trùng, cladocera copepodda ăn tảo vi khuẩn - Giữ vai trị quan trọng việc kiểm sốt số lượng quần thể - Có ích việc làm giảm độ đục nước thải sau xử lý 2.6.2 Hồ thống khí, hồ hiếu khí, hồ kỵ khí, hồ bậc ba Hồ hiếu khí: 0,3 – 0,5m, ánh sáng mặt trời chiếu xuyên đáy Hình 2.9 Hệ thống xử lý hiếu khí (Lương Đức Phẩm, 2000) Hồ thống khí – 6m, loại bỏ BOD cao, hiệu xử lý phụ thuộc vào thời gian khuấy trộn, nhiệt độ tính chất nước thải Hồ kỵ khí: 2,5 – 9m, chủ yếu sử dụng để xử lý nước thải trước vào hồ tuỳ tiện , thường sinh mùi hôi (H2S) Hồ bậc ba: - 2m dùng để loại bỏ BOD, chất rắn lơ lửng, N2 làm bất hoạt vi sinh vật gây bệnh Quá trình xử lý bậc ba nhằm mục đích loại bỏ tất ion hữu Nó hồn thiện mặt sinh học hóa học Sinh học quy trình xử lý bậc ba dường hoạt động tốt so sánh với quy trình hóa học nói chung tốn thực hầu hết nơi dẫn đến nhiễm thứ cấp Ngoài ra, bước điều trị bổ sung hệ thống nước thải làm tăng đáng kể tổng chi phí (Oswald, 1988b) Ưu điểm nhược điểm: - Ưu điểm + Chi phí xây dựng, lắp đặt, bảo dưỡng thấp + Hiệu suất tiêu diệt Coliform cao 16 + Thích hợp vùng khí hậu nóng - Nhược điểm + Chỉ xử lý thứ cấp thị trấn nhỏ, khoảng 10.000 dân vùng nông thôn 2.7 Màng sinh học Màng sinh học tập hợp vi sinh vật liên kết với thông qua mạng lưới polymer ngoại bào Màng sinh học hình thành tập hợp tế bào vi sinh vật hay vi sinh vật khác Trong tự nhiên, màng sinh học thường có liên kết vi khuẩn, nấm, tảo, xạ khuẩn Trong màng sinh học tế bào tập hợp thành đơn vị cấu trúc vi khuẩn lạc (Henze et al., 1987) 2.7.1 Đặc điểm Hoạt động lớp màng: trình tiêu thụ chất làm nước Sự tồn vi sinh vật hiếu khí kỵ khí màng vi sinh vật: thường lớp ngồi màng vi vinh vật lớp hiếu khí, bên lớp kỵ khí Vai trị kỵ khí hố lỏng chất rắn màng sinh ra, góp phần làm giảm lượng bùn dư Giúp loại bỏ nitơ nước diễn trình nitrat khử nitrate Theo Henze et al., (1987) trình tiêu thụ chất mơ tả theo sơ đồ sau: - Màng hiếu khí Chất hữu + oxy +nguyên tố vết sinh khối vi khuẩn + sản phẩm cuối - Màng kỵ khí Chất hữu + nguyên tố vết sinh khối vi khuẩn + sản phẩm cuối 2.7.2 Thuận lợi khó khăn Thuận lợi: - Đáp ứng tiêu chuẩn khắt khe chất lượng nước đầu - Có thể thiết kế để ứng dụng cho nhiều lĩnh vực - Thiết kế dạng modun hiệu hệ thống giảm thiểu tắt nghẽn Khó khăn: - Hệ thống tiêu hao nhiều lượng - Kỹ người vận hành hệ thống xử lý nước thải - Bùn từ trình xử lý nhiều 2.7.3 Giải pháp để nâng cao hiệu Tăng kích thước bể để mở rộng thời gian lưu nước Tăng liều hoá chất để đạt nồng độ phospho cao Xử lý nước lọc đa phương tiện học siêu lọc, vi lọc để đạt chất lượng nước tốt KẾT LUẬN Trong hệ thống xử lý nước thải vi khuẩn chiếm ưu (90%) Khi hàm lượng chất thải q cao nguồn nước bị cạn kiệt oxy hồn tồn có màu đen có vi 17 khuẩn yếm khí vài loại ký sinh trùng sống Bên cạnh vấn đề nhiễm nguồn nước mỹ quan chất lượng môi trường sống khu vực xung quanh bị suy giảm Nước ta nước phát triển q trình cơng nghiệp hố, đại hố ngày nhanh ngành công nghiệp phát triển mạnh đem lại doanh thu lớn cho đất nước Nền công nghiệp phát triển lượng chất thải, nước thải thải môi trường ngày tăng ảnh hưởng không tốt tới hệ sinh thái dẫn đến cân sinh thái Nếu khơng ngăn chặn kịp thời khơng có biện pháp xử lý mơi trường ngày bị tàn phá Trong phương pháp ứng dụng vi sinh vật xử lí nhiễm nguồn nước phương pháp khả thi tốn chi phí, thân thiện với mơi trường mang lại hiệu cao 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO De la Nou ̈ e, J., Laliberete ́ and G., Proulx, D., 1992 Algae and wastewater J Appl Phycol 4, 247–254 Đỗ Hồng Lan Chi, Bùi Lê Thanh Khiết, Nguyễn Thị Thanh Kiều Lâm Minh Triết, 2000 Vi sinh vật môi trường NXB Đại Học quốc gia TPHCM Goldman, J., 1979 Outdoor algal mass cultures-I Appl Water Res 13, 1–19 Henze M., 1997 Waste design for households with respect to water, organics and nutrients Wat Sci Tech 35(9), 113–120 Henze M., Grady C.P.L., Gujer W., Marais G.v.R and Matsuo T., 1987 Activated sludge model IAWPRC Scientific and Technical Reports No.1 IWA Publications, London Lâm Minh Triết Trần Thị Mai Phương, 2000 Vi sinh vật nước thải NXB GD Lương Đức Phẩm, 2000 Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học NXB Đại Học quốc gia TPHCM Nguyễn Việt Dũng, 2017 Nghiên cứu cải tạo nâng cấp nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Phan Rang – Tháp Chàm, Trường đại học Thuỷ Lợi Oswald, W.J., 1988a Large-scale algal culture systems (engineering aspects) In: Borowitzka, M.A., Borowitzka, L.J (Eds), Micro-Algal Biotechnology, Cambridge Univ Press, Cambridge, pp 357–394 Oswald, W.J., 1988b Micro-algae and wastewater treatment In: Borowitzka, M.A., Borowitzka, L.J (Eds.), Micro-algal Biotech-nology, Cambridge Univ Press, pp 305–328 Mogensn Henze, M.C.M.van Loosdrecht, G.A Ekama and D Brdjanovic., 2008 Biological Wastewater Treatment: Principles Modelling and Design Published by IWA Publishing, London, UK Jenkins , D 2008 From total suspended solids to molecular biology tools — A personal view of biological wastewater treatment process population dynamics Water Environ Res 80 : 677 – 687 Trần Văn Nhân, 2006 Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải NXB Khoa Học Kỹ Thuật Flash Team, 2019 Xử lý nước thải, http://flashct.vn/home/xu-ly-nuoc-thai/xu-ly-bodcod-tss, 08/11/2021 19 20 ... Màng sinh học Màng sinh học tập hợp vi sinh vật liên kết với thông qua mạng lưới polymer ngoại bào Màng sinh học hình thành tập hợp tế bào vi sinh vật hay vi sinh vật khác Trong tự nhiên, màng sinh. .. hữu lại oxy hóa để sinh lượng cần thiết cho việc tổng hợp Vi sinh vật chia thành loại: -Vi sinh vật tự dưỡng -Vi sinh vật dị dưỡng 2.2.3.1 Vi khuẩn Vi sinh xử lý nước thải vi sinh vật vi khuẩn,... Soeder, 1980; De Pauw and Van Vaerenbergh, 1983) 2.2.4 Vai trò vi sinh vật xử lý nước thải Vi sinh vật xử lý nước thải có khả phân huỷ chất hữu sử dụng chất hữu thức ăn chúng để thực phản ứng sinh